주간기술동향통권 1337 호 2008. 3. 12. IEEE 802.16d 및 802.16e 표준 차재선 * 윤철식 ** 2006 년한국이세계최초로상용화를선언한휴대인터넷서비스 (WiBro TM ) 는 IEEE 802.16 기술이최근제 3 세대이동통신국제표준으로채택되면서기술적및경제적파급효과가더욱커져가고있다. 이에본고에서는휴대인터넷서비스의국제표준인 IEEE 802.16 의표준화동향과 IEEE 802.16d 표준기술, 그리고 IEEE 802.16d 표준기술에이동성을추가한 IEEE 802.16e 표준기술의주요특징을간단히소개한다. 목 차 I. 개요 I. 개요 II. IEEE 802.16 표준화동향 III. IEEE 802.16d 표준 IV. IEEE 802.16e 표준 V. 결론 * ETRI WiBro 표준연구팀 / 선임연구원 ** ETRI WiBro 표준연구팀 / 팀장 시속 60km/h 의시내주행속도로이동하면서언제어디서나인터넷서비스를제공받을수있는휴대인터넷서비스는 2003 년 HPi(High-speed Portable Internet) 라는프로젝트명으로한국전자통신연구원 (ETRI), 주요제조업체및사업자를중심으로규격및시스템이개발되었으며운용주파수대역은 2,300~ 2,400MHz 이고 TDD(Time Division Duplex), OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을사용한다 [7]. 휴대인터넷과관련된국제표준은 IEEE 802.16 표준으로 TTA PG302 에의해개발된국내표준과호환성이유지되고있다 [4]-[6]. 최근휴대인터넷관련표준이제 3 세대이동통신국제표준으로채택되면서 IEEE 802.16 표준및관련기술개발에대한관련업체의관심이더욱더커 12
지고있다. 이에본고에서는휴대인터넷서비스의국제표준인 IEEE 802.16 의표준화동향과 802.16d 및 802.16e 표준의주요특징을간단히소개한다. II. IEEE 802.16 표준화동향 광대역무선가입자망기술의개념에서출발한 Wireless MAN(Metropolitan Area Network) 은도심및부심지에서의고정수신안테나와가입자장치 (Subscriber Station) 를이용하여 10~66GHz 대역의 LOS(Line-of-Sight) 통신환경에서의서비스를제공하기위한 PHY 및 MAC 규격을개발하기위하여, 2000 년 3 월 IEEE 802 LMSC(LAN/MAN Standard Committee) 산하에 IEEE 802.16 작업반 (Working Group) 을결성하여표준화활동을시작하였다. IEEE 802.16 작업반은상용케이블모뎀의표준규격인 DOCSIS(Data-Over-Cable Service Interface Specification) 를근간으로 10~66GHz 대역의 LOS 환경의 PHY 및 MAC 규격을개발하였으며, 이는 IEEE Std. 802.16-2001 으로서승인되었다 [1]. 이후, 도심지등에서 None-Line-of-Sight 사용자환경에서의서비스제공을위하여 2~ 11GHz 대역에서의새로운 PHY 모드들 (SCa, OFDM, OFDMA) 이추가로개발되었으며, MAC 규격에서있어서는 PHY 에따르는수정사항을제외한대부분의규격을공유하는개념으로 IEEE 802.16a(IEEE Std. 802.16a-2003) 표준화가추진되었다. 그러나이규격은개선될여지가많았으며수정사항 (Amendment) 관련부분만을기술함으로써규격의이해에어려움이많은등의문제점이있었다. 따라서기존 Single Carrier 방식만을지원하는 LOS 환경의 IEEE Std. 802.16-2001 규격, 새로운 PHY 모드를추가한 None LOS 환경의 IEEE Std. 802.16a-2003 규격, 그리고시스템간호환성을위한프로파일을정의한 IEEE Std. 802.16c-2002 규격의다수모드들을그대로유지하면서이들규격을하나로통합하고성능개선및규격의불명료성의해석, deployment 의용이성을위한수정및보완작업을하기위한 TGd(Task Group-d) 가결성되었다. TGd 는활발한표준화작업을통하여 2004 년 10 월 IEEE 802.16-2004 규격을승인하고발간하였다 [2]. 또한, IEEE Std. 802.16-2004(TGd Specification) 과의역방향호환성 (backward compatibility) 을유지하면서, 단말의이동성을지원하기위한표준화작업그룹 (Task Group e; TGe) 이 2002 년 12 월에결성되었다. 역방향호환성의의미는고정형규격을지원하는 TGd 기반의가입자단말은이동성을지원하는 TGe 기반의기지국에의하여서비스가제공되어야한다는것과이동성을지원하는 TGe 기반의가입자단말은이동성을제한하였을때고정형 TGd 기반의기지 13
주간기술동향통권 1337 호 2008. 3. 12. 국에의하여서비스가제공될수있어야한다는것이다. TGe 표준화범위는 2~6GHz 대역에서 licensed bands 에서의이동성을지원하기위한규격을개발하는것이었으며, 이동성의지원을위한규격의변경뿐만아니라역방향호환성을유지하는범위내에서고정형규격의성능개선도표준화범위에포함되었다. TGe 는활발한표준화작업을통하여 2005 년 12 월 IEEE SA (Standard Association) 에의해승인되었으며, IEEE Std. 802.16-2004 규격의오류및기술내용의일관성유지등을위한수정 / 보완규격인 Corrigendum 1 규격과함께 2006 년 2 월에발간되었다 [3]. Corrigendum 1 규격과같이 IEEE Std. 802.16e-2005 규격의오류수정및보완을위한 Corrigendum 2 규격의작업이 Maintenance Task Group 에서시작되어최근까지진행되었으나, 현재이작업은 Maintenance Task Group 의또다른작업인 Revision 규격작업에통합되어진행중이다. Revision 규격이란현재까지승인 / 발간된 IEEE 802.16 규격을하나의규격문서로통합하는작업으로현재까지 IEEE Std. 802.16-2004, IEEE Std. 802.16e-2005 그리고 IEEE Std. 802.16f-2005 규격을모두포함한 P802.16Rev/D1 이발간된상태이다 [4]. III. IEEE 802.16d 표준 본장에서는 IEEE 802.16 의고정형규격인 IEEE 802.16d 표준에기술된 PHY 및 MAC 규격의핵심요소기술에대하여개념위주로설명하고자한다. ( 그림 1) 은 802.16d 표준의프로토콜계층구조를보이고있다. CS S Service Specific Convergence Sublayer(CS) MAC S MAC MAC Common Part Sublayer (CPS) Security Sublayer PHY S PHY Physical Sublayer (PHY) ( 그림 1) 802.16d 표준의프로토콜계층구조 14
1. PHY( 물리계층 ) 기술 IEEE 802.16 의물리계층에는 Single Carrier, OFDM, OFDMA 의다양한 PHY 모드가존재하는데, 이중에서주파수재사용계수 (Frequency Reuse Factor: FRF) 1 을사용할수있는 PHY 모드는사실상 OFDMA PHY 이다. FRF 1 을사용함으로써인접한기지국 ( 또는셀 ) 에서동일한주파수대역을사용하게되므로 CDMA 에서와유사한유연한셀플래닝을할수있게되며, 이를위하여인접셀간상호간섭을균형되게낮추는 (interference averaging) diversity subchannelization 개념을사용한다. 이에따라방송형채널의경우에낮은변조및채널코딩수준 (Adaptive Modulation & Coding level) 을적용하게되지만, 사용자버스트에대해서는각사용자별채널환경에최적화된변조및채널코딩수준을적용하여전송할수있으므로전반적인시스템성능을보장할수있다고보는것이다. OFDM PHY 는자원할당에있어서한심볼구간에는한사용자에게만자원을할당할수있으므로자원할당의최소단위를의미하는 granularity 측면에서한계가있으나, OFDMA PHY 는주파수축 (subchannels) 및시간축 (symbols) 으로 2 차원적자원할당을할수있으므로, granularity 측면의장점이있다. 즉, 전송당작은자원을요구하는 real time 성격의서비스 ( 예, VoIP) 제공시유리하다. 또한 802.16d 표준은채널대역폭에따른적절한 FFT Size 를적용하기위한 scalability 규격을지향한다. 이는동일한 carrier spacing 으로서다양한대역폭에적용할수있는시스템이가능하도록한다. 초기 802.16d 에서지원하는 FFT size 는 256 FFT 와 2048 FFT 만을지원하고있으나, 이는향후 802.16e 표준에서좀더다양한 FFT size 를지원할수있도록개선되었다. 즉, 동일한수준의설계기술을 128 FFT/1.25MHz, 512 FFT/5MHz, 1024 FFT/10MHz, 2048 FFT/20MHz 에적용할수있다는것이다. 802.16d 의채널은전주파수대역에산재되어있는부반송파들로구성되는다이버시티채널과인접한부반송파들로구성되는 band AMC 채널로서구분되어있으며, 동일한프레임워크내에서단말의채널상황에따라다이버시티채널및 band AMC 채널을선택적으로적용함으로써시스템의성능을향상시키기위한규격을제공한다. 다이버시티채널은기본모드로서단말의이동속도가큰경우에주로사용될것으로생각되며, 시간에따른채널의변화가크므로전체 full carrier 대역에산재되어있는부반송파들로구성되는부채널을사용하며, 인접기지국간간섭을평균적으로상쇄시키는기법을사용함으로써주파수다이버시티및시간다이버시티를동시에얻고자하는것이다. 반면, 단말의이동성이적고채널이안정되어있는경우에는특 15
주간기술동향통권 1337 호 2008. 3. 12. 정한주파수대역에우수한채널특성을보이는주파수선택성 (frequency selectivity) 을활용하여, 우수한채널특성을보이는인접한부반송파들로구성된 band AMC 부채널을사용함으로써전송속도를높이는효과를얻고자하고있으며, 이는단말의이동속도가적은경우에유용할것으로판단된다. 단말에서측정하여보고한채널상황에기초하여다이버시티채널또는 band AMC 채널을선택하여통신함으로써안정적이고시스템성능을향상시키도록하는기법을사용한다. Band AMC 채널은 AAS(Adaptive Antenna System) 를적용하기에유리하다. 한편, 기존셀룰러방식의음성중심의이동통신시스템인 CDMA 에서는모든단말에게동일한전송속도를제공하기위하여필요한최소한의전송전력으로서전송함으로써시스템의간섭을줄여서보다많은사용자를수용하고자하는기본적인접근방식을가지고있다. 이에반해, 패킷데이터중심의 802.16d 에서는부반송파에최대출력 ( 부반송파당에너지밀도 ) 를제공하되채널상황을최대한반영하여순간적으로전송가능한최대전송속도로전송함으로써시스템의 throughput 을높이기위한 AMC(Adaptive Modulation & Coding) 을적용하는것을주요기법으로사용한다. 이를위해서는신속한 ( 이동성에따를 coherence time 이내의 ) 채널품질정보의측정및보고가이루어지고이에따른 AMC 의적용이이루어져야한다. 따라서, 802.16d 에서는최대매프레임마다최소한의오버헤드로서단말의채널품질정보를보고하기위한 CQI (Channel Quality Indicator) 채널을사용한다. 현재채널상황에서가장높은 coding gain 을얻을수있는 Transport Format 을사용하여전송하는 CTC(Convolutional Turbo Code) 방식을사용하며, CINR 측정의신뢰성, 보고및적용시까지의채널가변성문제를극복하기위하여 H-ARQ(Hybrid ARQ) 방식을사용한 time diversity 효과및 soft combining 에따를이득을얻는방식을취한다. 2. MAC( 매체접근제어계층 ) 기술 PHY 계층규격은채널코딩및변복조등과관련된일반적인전송과관련된내용을기술하는데반해, 802.16d 의 MAC 계층규격은시스템의운용에필요한전반적인절차등을기술한다고할수있다. MAC 계층은 ( 그림 1) 과같이특정서비스수렴부계층 (Service Specific Convergence Sublayer: CS), MAC 공통부계층 (MAC Common Part Sublayer: CPS), 그리고보안부계층 (Security Sublayer) 의세부계층으로다시세분화된다. IEEE 802 계열의규격은 PHY 계층과 MAC 계층만을기술하므로, MAC 계층의상위에는바로 IP 계층이존재한다고볼수있다. 수렴부계층은외부 IP 망으로부터 CS S(Service Access Point) 를통하여수신된데이터와 MAC S 을통하여수신된 MAC SDU(Service Data Unit) 데이터를변환 / 매핑해주는역 16
할을수행한다. 외부망으로부터수신된 SDU 들을적절한 MAC 서비스플로및 CID 들과의맵핑을수행한다. 또한, 탑재물헤더억압 (Payload Header Suppression) 을수행한다. MAC CPS 는대부분의시스템접속과관련된주요기능을처리한다. 예를들면, 대역폭할당, 커넥션의설정 / 관리, 특정 MAC 커넥션들의 QoS 관리, ARQ 기능, 스케줄링및 MAC PDU 구성등이이에해당된다. 보안부계층은단말인증 ( 단말기의인증서를사용하는 RSA 기반의인증절차수행 ), 키분배, 그리고데이터암호화를수행한다. 거의모든시스템에서 RSA 기반의인증절차대신 E 기반의인증절차를수행하므로, 사실상보안부계층의기능은데이터암호화에국한된다. 본절에서는 MAC 계층을구성하는대표적인기능들에대하여간략하게소개한다. 먼저단말에서는여러가지의연결식별자 (Connection Identifier: CID) 가사용된다. 초기접속단계에서기지국에의해할당되는 Basic CID( 기본연결식별자 ) 는단말이고유식별자인 MAC Address 에매핑되어할당되며, 이후해당기지국에서단말을고유하게식별하기위한용도및보다빠른응답을요구하는 MAC 관리메시지 (MAC Management Messages) 들의식별을위하여할당된다. 또한, 지연요구사항에있어서좀더여유가있는 MAC 관리메시지들의식별을위하여 Primary Management CID( 일차관리연결식별자 ) 가할당및사용된다. 일차연결식별자는인증메시지및동적자원할당 (Dynamic Service Addition: DSA) 관련메시지들에서사용된다. IP 망을통한 SNMP 기반의단말의원격제어를위하여 Secondary Management CID( 이차관리연결식별자 ) 가할당될수도있다. 이차관리연결식별자는선택사양으로서단말의제공능력 (capability) 협상과정에서사용여부가결정된다. 이들관리연결식별자들은 MAC 계층의관리목적으로주로사용되는반면, 사용자트래픽의서비스별구분을위해서는 transport CID 들이다수할당되어사용될수있다. Transport CID 들은 DSA 과정을통하여할당되며, QoS 를달리하는다수의연결마다각기다른 transport CID 들이할당될수있다. 이외에도여러단말에의하여공통적으로사용되는연결식별자들로서, 초기접속의레인징 (ranging) 시사용되는 Initial Ranging CID, 특정그룹의단말에대한폴링의용도로사용되는 Multicast polling CID, 방송용관리메시지의전송시사용되는 Broadcast CID 등이정의된다. 모든연결식별자는 16 비트의길이를가지며, 특정한번호의영역이할당된다. MAC PDU 의구성은 MAC 관리용 PDU 및사용자데이터의전송용 PDU 의구성으로나뉜다. 기본적으로 MAC PDU 에는 6 바이트의헤더가붙게되며, 대표적인 MAC 헤더에는일반 MAC 헤더와대역폭요청헤더가있다. ( 그림 2) 와 ( 그림 3) 에이들헤더의형식을보였다. 17
주간기술동향통권 1337 호 2008. 3. 12. ( 그림 2) 일반 MAC 헤더형식 ( 그림 3) 대역폭할당 MAC 헤더형식 802.16d MAC 규격은상위계층에서수신된 SDU 들을 PDU 의크기에맞추어잘라서여러개의 PDU 에나누어서전송하는개념의 MAC PDU 분할 (Fragmentation), 하나의 PDU 에여러개의 SDU 들을모아서전송하는개념의 MAC PDU 패킹 (Packing) 의개념을지원한다. 이를위하여, 분할부헤더 (sub-header) 및패킹부헤더를정의한다. 또한, 다수의 PDU 들을하나의 MAC 데이터버스트내에연결하여전송하는개념의 PDU 연접 (Concatenation) 개념도지원함 PHSI Packet PDU PHSI Packet PDU Bandwidth Request PDU MAC SDU MAC SDU MAC SDU #1 MAC SDU #2 BR Header User PDU Fragmentation MAC Header MAC SDU CRC MAC SDU MAC SDU Management PDU MAC PDU Packing MAC Header Management Message Type MAC Management Payload MAC PDU MAC Header Fragmentation Sub-header MAC SDU f1 MAC Header Fragmentation Sub-header MAC SDU f2 MAC PDU MAC PDU MAC Header Packing Sub-header MAC SDU Packing Sub-header MAC SDU MAC PDU ( 그림 4) PDU 구성의예 18
으로써, 다양한형태의 PDU 구성을허용하는매우유연한형태의 PDU 구성방식을지원한다. ( 그림 4) 에 PDU 구성의예를보였다. M 은 MAC 계층의자원할당정보를제공하는주요한기능으로서해당단말에대한전송레벨및할당된자원의크기를나타내는 M Information Element( 하향링크에서의 802.16 규격의원래개념은동일한전송레벨에속하는다수의사용자버스트를한꺼번에전송하는개념을사용하나, HARQ 적용을위해서는단일사용자버스트의전송개념만이사용됨 ) 가사용된다. ( 그림 5) 에 M 운용의예를보였다 [5]. 그림에서보였듯이일반 M 에의하여자원할당이될수도있고 ( 다수사용자버스트 ; non-harq & DIUC/UIUC 사용시 ), 일반 M 확장 IE 에의하여 HARQ 용사용자버스트가할당될수도있다. M 의오버헤드를줄이기위하여 AMC 레벨을달리하는 M 버스트를정의하는 sub-map 개념이적용될수도있다. Sub-DL-UL-M 은 M 메시지를특정 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을달리하여전송하는방식이다. 주로 H-ARQ 버스트에대한할당시사용되며, sub-m_pointer_ IE 를사용하여 sub-dl-ul-m 에대한버스트를할당하고, sub-m 내의 들이사용자에대한자원할당을하는방식이다. 셀내의임의의사용자가수신하도록하기위하여가장낮은 MCS 레벨로전송하는일반 M 과는달리, 보다전송효율이높은 MCS 레벨을적용하므로 M 오버헤드감소에따른시스템효율을증가시킬수있다. Basic CID, Nep, Nsch for MSS #B Basic CID, Nep, Nsch for MSS #A Basic CID, Nep, Nsch for MSS #C FCH Sub-M 1 DL Burst #1 DL Burst #3 DL Burst #5 CQI CH UL Burst #1 General M Sub-M 2 DL Burst #6 ACK CH UL Burst #2 Ext. M 1 Sub-M 3 DL Burst #2 DL Burst #4 DL Burst #7 Ranging Subchannel UL Burst #3 : HARQ_M/SubM Pointer_IE Basic CID, Nep, Nsch for MSS #E Basic CID, Nep, Nsch for MSS #D ( 그림 5) M 운용의예 19
주간기술동향통권 1337 호 2008. 3. 12. Scan for DL channel DL synch. established Obtain UL param eters SS authorization and Key exchage Establish tim e of day UL param eters acquired SS authorization complete Time of day established Ranging & autom atic adjustments Resister with BS Transfer operational parameters Ranging & autom atic adjustments complete Registration complete Transfer complete Negotiate basic capabilities Establish IP connectivity Establish provisioned connections Basic capabilities negotiated IP complete Operational ( 그림 6) 초기망접속절차 ( 그림 6 은 ) MAC 규격에따른네트워크진입절차이다. 우선망접속을위해서는하향링크수신을통하여망동기를획득하고, 해당기지국을식별하며, 방송정보 (FCH, DL-M, DCD) 를수신한다. 상향링크파라미터 (UCD, UL-M) 를획득하여레인징에필요한정보를바탕으로레이징 ( 코드기반의레이징및메시지기반의레인징 ) 을수행한다. 이를통해, 타이밍및전력제어의기본파라미터값을조정한다. 또한초기레이징메시지를통하여단말의고유식별자를전송하여해당기지국과의 association 과정을통한 Basic CID 를할당받는다. 선호되는 DIUC 수준또는 CQI 값을바탕으로이후부터는적절한 AMC 레벨에따른전송이가능하도록한다. 레이징과정은 802.16 기반의규격에서중요한절차중의하나로서 OFDM PHY 에서사용되는메시지기반의초기레인징과 OFDMA PHY 에서사용되는 CDMA 코드기반의레인징이 20
DCD/UCD/ DL-M UL-M RNG-REQ (Code) Binaryexponential Random Backoff RNG-REQ (Code) RNG-RSP (Continue) RNG-REQ (Code) RNG-RSP (Success) UL-M RNG-REQ (MAC_Address) RNG-RSP (Management CIDs) 1) DL Sync 2) UL Burst 정보획득 3) UL-M Scan 4) Random Subch, Symbol, Code 선택 5) Ranging Code 전송 6) Backoff 7) Ranging Code 전송 Timer T3 Expire 8) Timing, Power, & Frequency Adjustment 9) Random Subch, Symbol, Code 선택 10) Ranging Code 전송 11) RNG-RSP (Success) 수신 mapped with transmitted Subch, Symbol, & Code 12) RNG-REQ message 전송 with MAC Address 13) RNG-RSP (Management CIDs) 수신 ( 그림 7) 초기레인징의예 있다. ( 그림 7) 에일반적인 CDMA 코드기반초기레인징절차를보였다. CDMA 코드기반의레인징에서는 CDMA 코드전송이후해당코드를전송한단말을식별하기위하여 CDMA_ Allocation_IE 가사용되며, 코드기반의레인징의성공적인수행후에메시지기반의레인징절차가수행된다. 레인징과정이후단말은기본제공능력협상 (Basic Capability Negotiation) 과정을통하여해당단말과기지국사이에서사용될수있는제공능력을확인하고협상된모드에따라동작한다. 인증버전및인증모드등도이단계에서협상되며, 이에따라다음절차인 PKM 과정에서적절한인증및키분배가이루어진다. 인증이생략되거나완료된단말에대해서는등록 (Registration) 및 default transport connection 설정과정이수행되며, 이를통해단말에서사용될 IP Address 할당절차가수행된다. 필요한경우, Time of Day 및 Operational parameter download 과정이수행될수있으며, 이과정이모두완료되면정상동작 (normal operation) 상태가되며, 이때부터사용자서비스를위한 DSx 과정이수행될수있다. IV. IEEE 802.16e 표준 II 장에서잠시언급했듯이, 802.16e 규격은 802.16d 규격을기반으로단말의이동성을지원하며기존 802.16d 규격의기능을향상시키기위해작성된규격이다. 또한역방향호환성이라는큰틀안에서 802.16e 규격이제정되었기때문에 III 장에서언급한모든 PHY 계층및 MAC 계층기능이 802.16e 규격에서지원된다. 본장에서는 802.16d 규격에서지원되는기능 21
주간기술동향통권 1337 호 2008. 3. 12. 외에새로이 802.16e 규격에서추가된주요기능을살펴보도록한다. 802.16e 규격에새로이추가된가장대표적인기능은차량이동속도로이동중에도연속적인서비스를제공하기위한핸드오버기능이라고할수잇다. 핸드오버절차는주기적인또는 CINR 기준에도달한이벤트에따른인접셀을탐색하기위한스캐닝과정및이후의핸드오버메시징과정으로나뉘어진다. 이러한과정은 ( 그림 8) 과 ( 그림 9) 와같다. 단말은 NBR-ADV 메시지를통하여수신된인접셀정보를이용하여스캐닝구간동안인접셀을탐색하여해당인접셀에대한 CINR 레벨을측정하고 ( 구현에따라서는동일주파수의경우에는별도의스캐닝구간을설정하지않고데이터통신과인접셀검색을병행할수도있음 ), 핸드오버를개시할기준에도달한경우핸드오버절차를개시한다. 핸드오버를개시하면, 단말은인접기지국의 CINR 측정결과에바탕한캔디데이트 (candidate) 기지국들을 MSHO-REQ 메시지를이용하여기지국에보고하고, 서빙 (serving) 기지국은캔디데이트기지국들과해당단말에대한동일한서비스수준및인증모드등에대하여기지국간통신을통하여정보를주고받는다. 이후적절한기지국이선택되면, 기지국은 BSHO-RSP 메시지를통하여핸드오버의적정기지국을추천하게되며, 단말은 HO-IND 메시지를통하여핸드오버를수행할최종타깃기지국을선정하였음을통보하고, 이후에는서빙기지국과의통신이단절된다. 이는단말이핸드오버의개시를먼저요청하는가장일반적인절차이며, 기지국내부하관리등의목적을위해기지국인먼저 BSHO-RSP 메시지를단말에게전송하여핸드오버를요청하는방식이사용될수도있다. 기지국과핸드오버관련메시지의교환을마친단말은타깃기지국으로망재접속을시도하 MS NBR-ADV 서비스 BS SCN-REQ SCN-RSP BS: 서비스중단 MS: 인접셀검색 MSHO-REQ ( 그림 8) 인접셀탐색과정및핸드오버절차의개시 22
Backbone Communication Serving BS Target BS MSHO-REQ BSHO-RSP HO-IND Network re-entry procedure MS Cell Reselection MS ( 그림 9) 단말에서개시하는핸드오버의예 게되면, 이때수행되는망재접속절차는 ( 그림 6) 에보인초기망접속절차와동일한절차를따르게된다. 하지만, 초기망접속절차와달리단말과기지국의능력에따라핸드오버최적화 (handover optimization) 및메시지기반의빠른레인징 (fast ranging) 기법을사용하여망재접속동안의무선단절시간을최소화할수있다. 고정단말과달리이동단말은단말의전력공급수단으로주로배터리를이용하게되면서단말의배터리사용시간은서비스이용시간의큰제한요소가된다. 이에따라 802.16e 규격에서는단말의전력을절약하기위해수면모드 (Sleep Mode) 및휴지모드 (Idle Mode) 기능을지원하고있다. 수면모드는기지국과약속된일정기간동안상ㆍ하향링크데이터전송을멈추고단말의일부장치의동작을멈춤으로써전력을절약하는기능을말한다. 따라서, 단말과기지국은수면모드를개시하기전에상ㆍ하향링크전송을멈추는구간을약속하기위해 MAC 관리메시지 (SLP-REQ/SLP-RSP) 의교환을수행하게되며, 이후약속된시점에수면모드를개시하게된다. 휴지모드의목적역시수면모드와같이단말의전력절약에있다. 하지만, 데이터전송구간과데이터전송이불가능한구간이반복되는수면모드와달리, 휴지모드에서는착신서비스를위한페이징검사그리고단말의위치등록메시지교환을위한일부구간을제외한모든구간에서상ㆍ하향링크검사를중단하여단말의배터리소모를최소화하게된다. 802.16e 에새로이추가된또다른기능으로방송서비스 (Multicast and Broadcast Service: MBS) 를들수있다. MBS 서비스란여러개의기지국들에의한 synchronized transmission 을 23
주간기술동향통권 1337 호 2008. 3. 12. 통해별도의망접속절차를거치지않고도다수의기지국에걸쳐심리스한 multicast/broadcast 서비스를제공하는것을말한다. MBS 서비스를위한데이터할당은셀내의모든사용자들에게안정적으로데이터를전송하기위해 MBS portion 이란프레임내일부구간을할당하고, 할당된구간에여러기지국에서같은 MCS 레벨을갖는동일한버스트를할당하여 macro diversity 기법을사용하게된다. 802.16e 규격에새로이추가된기능외에기존 802.16d 기술의기능향상을위해수정 / 추가된대표적인항목으로는 PKM 절차를개선한 PKMv2 의기능, sub-dl-ul-m 추가, FFT size 의다양화, 다중안테나기술 (AAS 및 MIMO; Adaptive Antenna System 및 Multiple- Input Multiple-Output), 그리고보다개선된채널인코딩방식이라고볼수있는 LDPC 기술등이있다. V. 결론 본고에서는휴대인터넷서비스의국제표준인 IEEE 802.16 의표준화동향과 802.16d 및 802.16e 표준의주요특징을간단히소개하였다. IEEE 802.16 표준은고정형시스템표준으로시작하여단말의고속이동을지원하는이동통신시스템표준으로발전하였으며, 최근에는제 3 세대이동통신국제표준으로채택되면서그기술적및경제적파급효과가더욱더커지고있다. 또한 IEEE 802.16 작업반은현재상용화중인 IEEE 802.16e 표준보다한단계진일보한기술표준을개발해 ITU-R 의 IMT-advanced 표준에반영하기위한 IEEE 802.16m 표준을개발하기위해노력하고있으므로가까운시일내에좀더안정적이고진화된기술을기대해볼수있다. < 참고문헌 > [1] IEEE Standard 802.16-2001, IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, 2001. 12. [2] IEEE Standard 802.16-2004, IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems Amendment for Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands, 2005. 2. [3] IEEE Standard 802.16e-2005, IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems Amentment2: Physical and 24
Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands and Corrigendum 1, 2006. 2. [4] P802.16Rev2/D3, DRAFT Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Broadband Wireless Access Systems, 2008. 2. [5] TTA, TTAS KO-06.0064R1, 휴대인터넷표준 물리계층, 2004.12 [6] TTA, TTAS KO-06.0065R1, 휴대인터넷표준 매체접근체어계층, 2004.12 [7] 윤철식, 휴대인터넷 PHY 및 MAC 표준화동향, 정보과학회지제 23 권제 3 호, 2005. 3. * 본내용은필자의주관적인의견이며 IITA 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 25