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  1. 포스트/

차세대 네트워크와 드론

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인재덕
작성자
인재덕
서울에 거주하는 리더 겸 소프트웨어 엔지니어

배경
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값싼 드론이 보급되면서 드론을 쓰는 사람이 부쩍 늘었습니다. 기동성이 좋고 공중 작업에 안성맞춤이기 때문이죠. 5G 상용화가 코앞으로 다가온 지금, 연구자들은 공중과 지상에 대기 중인 드론을 어디에 배치할지 최적화하는 새로운 방법을 파고들고 있습니다. 배치만 잘해도 셀룰러 연결 품질이 좋아지고, 공중 사용자 단말과 지상 장비 사이의 평균 지연도 줄어듭니다.

A Tutorial on UAVs for Wireless Networks: Applications, Challenges, and Open Problems
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소개
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UAV의 종류
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드론 분류

논문 [1]의 저자들은 UAV를 하위 분류로 가지치기한 트리 그래프를 만들었습니다.

드론 분류

여러 UAV 분류 가운데 회전익 드론의 사양을 정리한 작은 표도 하나 만들어 봤습니다.

Beyond 5G with UAVs: Foundations of a 3D Wireless Cellular Network
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소개
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  • 드론이 대규모로 투입되면 무선 네트워킹에 상당한 파급이 있을 것.
  • 응용 분야로는 열화상 촬영, 택배 배송, 공중 기지국 등이 있음.
  • 이 논문은 비행선 같은 UAV로 구성된 고고도 플랫폼 액세스 포인트가 3D 공간의 저고도 사용자 단말에 서비스를 제공하는 상황을 가정.

배경
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  • 기존 연구는 비행하는 드론형 사용자 단말(UE)의 존재를 무시해 왔음.
  • 드론 네트워크의 사용자 연계(user association)를 다룬 기존 연구들은 공중 기지국을 고려하지 않음.

시스템 모델
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  • 드론은 두 종류. 고고도 드론이 저고도 사용자 단말 드론의 액세스 포인트 역할을 맡음.
![시스템 모델](/img/posts/drones/systemmodel.jpg)

수송 이론
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![시스템 프로세스](/img/posts/drones/model.jpg) - 저자들이 최적 수송 이론을 적용한 이유는, 고전적인 SINR 기반 연계보다 드론 UE의 지연을 줄일 수 있다는 걸 확인했기 때문입니다.

내 연구
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Facility Location Problem Approach for Distributed Drones
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드론 포트 배치

위 그림은 수요가 많은 지역에 드론 포트를 배치하자는 제 아이디어를 나타낸 것입니다. 크고 색이 칠해진 드론 포트가 최적해로 선택된 곳이고, 작고 회색으로 처리된 드론 포트는 후보지 중에서 선택되지 못한 곳입니다.

시설 입지 문제
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시설 입지 문제로 정식화하면, 예산과 드론 포트 후보지 집합을 놓고 최적의 배치를 찾는 최적화 문제로 풀어낼 수 있습니다.

참고문헌
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[1] Mozaffari, Mohammad, et al. “A tutorial on UAVs for wireless networks: Applications, challenges, and open problems.” arXiv preprint arXiv:1803.00680 (2018).

[2] Mozaffari, Mohammad, et al. “Beyond 5G with UAVs: Foundations of a 3D wireless cellular network.” IEEE Transactions on Wireless Communications 18.1 (2019): 357-372.

[3] Lynskey, Jared, et al. “Facility Location Problem Approach for Distributed Drones.” Symmetry 11.1 (2019): 118.