WiFi 통신망으로의 LTE 트래픽 분산 알고리즘


초록


LTE 트래픽이 급증하며 그에 따른 통신 성능 저하가 심화되고 있다. 하지만 LTE 통신에 할당된 대역폭은 한정적이고 단기간 내에 통신망 확충 역시 불가능하다. 이와 같은 상황에서 특정 알고리즘에 따라 통신사에서 구축한 WiFi 통신망으로 LTE 트래픽을 분산시킨다면 성능 저하를 최소화할 수 있다. 이때 각 사용자가 LTE와 WiFi 통신을 선택하는 알고리즘이 최적화 되어있을수록 성능 저하 최소화가 효과적이다. 본 논문에서는 LTE, WiFi 통신망에서 제공 가능한 한계 성능과 접속 사용자들의 요구 성능, 그리고 통신망의 한계 트래픽에 따라 LTE와 WiFi 중 하나의 통신망을 선택하는 알고리즘을 제안했다. 알고리즘의 구체화와 평가를 위해 알고리즘 수식으로 표현했으며 이를 MatLab에서 4변수 그래프로 구현해 성능 저하 정도를 시각적으로 비교했다.



Ⅰ. 서론


최근 우리나라의 LTE 통신 서비스의 가입자 수가 2,000만 명을 넘어섰다. 2011년 여름, 통신 3사가 주요 거점에 LTE 통신망을 구축하며 동시에 서비스를 시작한 이후 채 2년이 지나지 않은 시점이다. 통신사들은 가입자 확보를 위해 LTE 서비스 가입 시의 각종 혜택을 제공하는 등 적극적인 마케팅을 펼쳤고 제조사들은 이에 발을 맞추어 주력 제품을 LTE 모델로 출시했다. 우리나라의 스마트폰 사용자 수가 약 3,500만 명이라는 것을 감안한다면 스마트폰 사용자의 절반 이상이 LTE 통신을 사용한다는 것이다.


LTE 통신은 통신 성능이 기존 3세대 WCDMA 통신에 비해 월등히 우수하고 단위 패킷 당 요금도 저렴하기 때문에 한 명의 가입자가 사용하는 트래픽이 증가했다. 때문에 3세대 통신에 비해 가입자 증가에 따른 전체 트래픽 증가는 폭발적일 수밖에 없다. 정부는 CDMA, Analog TV에 주어졌던 유휴 대역폭을 수년 내에 LTE 통신에 할당하는 계획을 발표했고 통신사 역시 커버리지를 확충하고 있지만 폭발적인 트래픽 증가를 감당하기에는 역부족이다.


통신망이 트래픽 증가를 감당하지 못함에 따라 데이터 통신 성능 저하가 심각하다. 특히 LTE 트래픽이 집중되는 일부 지역에서는 WCDMA 통신 성능과 큰 차이가 없을 정도이다.


이와 같은 상황에서 통신 3사가 서울 주요 번화가를 비롯해 곳곳에 구축한 WiFi 통신망으로 LTE 트래픽을 분산시킨다면 성능 저하를 최소화할 수 있다. 통신사는 경쟁적으로 주요 거점에 WiFi 통신망을 구축하고 있으며 2012년 11월 현재 국내 통신 3사가 구축한 WiFi Zone의 수는 모두 150만 개 이상으로 추정된다.[1]


LTE 트래픽이 집중되는 주요 거점에는 대부분 WiFi 통신망이 구축되어 있으며 LTE와 WiFi 통신 간 전환도 효율적이다. 또한 대역폭 확대와 대규모의 하드웨어적 투자 없이 소프트웨어적으로 구현할 수 있다.


따라서 본 논문에서는 LTE, WiFi 통신망에서 제공 가능한 한계 성능과 접속 사용자들의 요구 성능, 그리고 통신망의 한계 트래픽 등 다양한 요소를 고려해 LTE와 WiFi 통신을 선택하는 알고리즘을 제시했다. 또한 이를 구체화해 수식으로 표현했으며 이를 MatLab에서 4변수 그래프로 구현해 알고리즘을 시각적으로 평가했다.

신고

+ Recent posts