CDMA 2000 1x EV_DO 무선망 전송속도 측정에 관한 연구 = A study in relation to transmit speed of wireless network CDMA 2000 1x EV_DO

국문 초록 (Abstract)

국내 이동통신 시장은 1984년 SK telecom이 1세대인 AMPS(Advaced Mobile Phone System)방식의 digital cellular system을 도입 서비스를 시작하였고, 2세대를 거쳐 3세대 CDMA 2000 1x EV_DO(1x Evolution_Data Only)까지 진화하였고, 얼마 전에는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)까지 이동통신시장에 가세하여 서비스 중에 있다.
국내 이동통신 사업자들은 현재 IS-95B(2G)와 CDMA 2000 1x EV_DO를 대도시 중심으로 서비스 중에 있으며, 시골이나 이용자가 많이 없는 곳에는 아직까지 동영상과 무선인터넷을 서비스 받을 수 있는 1x EV_DO의 서비스가 제공되지 않고 있다. 따라서 동영상이나 무선 인터넷 서비스를 받으려면 아직까지는 대도시를 중심으로 이뤄지고 있고, 과금 또한 아직까지는 비싼 편이다.
본 논문에서 다루고자 하는 방향은 현재 운용중인 기지국을 최적화 차량에 탑재된 측정툴과 분석툴을 가지고 무작위로 필드 테스트를 거쳐 그 중에서 순방향 data전송율이 좋지 못한 한 지역을 정하여 coverage 성능 분석을 실시하였다.
Data 전송율은 기지국의 환경 즉, 인접기지국의 전파세기나 측정 차량 속도에 의해 전송율은 큰 차이를 보였으나 시내 주행인 점을 감안하여 차량 속도는 평균 시속 40 ~ 60Km 속도로 유지하였다. 광천동 기지국과 농성동 기지국간 이동 중에 측정하였던 순방향 data 값과 두 기지국의 경계구간 handoff시 평균 전송속도는 266kbps였는데 인접기지국의 넓은 coverage 때문에 실질적 필드 테스트하려고 했던 기지국의 data 값에 영향을 미처 강한 전파를 방사하는 인접기지국 두 곳(농성2 기지국과 화정4기지국)의 출력을 인위적으로 15dBm정도로 낮춰 놓고 측정하였더니319kbps의 순방향 전송속도를 측정할 수 있었다.
사용자(MS : mobile station)가 이동 중에 있을 때 기지국과 기지국 또는 한 기지국 내에서의 sector간 handoff를 요구하게 된다. 이때(handoff시) 전송속도는 현저히 떨어지게 되거나, download 받고 있던 데이터를 멈추고 우선순위로 handoff를 수행하고 나서 수행 중이었던 데이터를 download 받는 과정에서 호(call)가 drop되거나, 속도 저하를 가져오게 된다.
다수의 상호 기지국들이 상호 간섭을 주는 필드 환경에서 CDMA 2000 1x EV_DO의 coverage를 개선하여 handoff 발생빈도를 줄여 data 전송속도를 높이고, 무선망 coverage를 효율적으로 관리, 운용할 수 있는 방안을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The domestic mobile telecommunication market was established in 1984 by SK Telecom introducing and servicing 1st generation method of cellular system of AMPS (Advanced Mobile Phone System). Through 2nd generation, it progresses up to 3rd generation method of CDMA 2000 1x EV_DO (1x Evolution_Data Only) and even DMB (Digital Multimedia Broadcasting) take sides with current overwhelming mobile market.
Currently, the domestic mobile business firms are servicing with IS-95B (2G) and 1x EV_DO especially concentrate in crowded city area in comparison with country area where multimedia services are limited due to lack of subscribers. Therefore, multimedia and wireless services are limited within big cities. Also service fee is still in expensive categories.
The purpose of this study is to carry out random field test around operating base station with measuring tools equipped optimization vehicle. From this test, we analyze coverage performance in worst forward data transmit ratio area. Data transmit ration showed big differences dependent on environment factors of base station which represents the strength of radio wave from neighboring sites. Considering this factor, we carry out the test by keeping vehicle speed of approximately 40Km/hr to 60Km/hr.
The value of forward data transmit ratio in handoff area of Gwangcheon- dong and Nongseng-dong sites was 266kbps. This value was affected severely by extensive coverage area of neighboring sites (Nongseng2 and Hwajeong4) so, we intentionally drop output power from these sites by 15dBm and measured the value again. Then, the value improved by 319kbps.
When user (MS: mobile station) in mobile stage, it requires handoff between sites or sectors. At this stage, the transmit speed drop dramatically or cease download data or drop the call to perform handoff.
By improving coverage and effective maintenance of CDMA 2000 1x EV_DO from overwhelming interference field environment between neighboring sites, we could then achieve to reduce frequent handoff and raise data transmit speed.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 그림목차 = 4
• 표 목 차 = 5
• 국문초록 = 6
• 1. 서론 = 8
• 1.1 연구배경 = 8
• 1.2 목적 = 9
• 2. CDMA 2000 1x EV_DO system = 10
• 2.1 CDMA 2000 1x EV_DO system 개요 = 10
• 2.1.1 CDMA 2000 1x EV_DO system 현황 = 10
• 2.1.2 CDMA 2000 1x EV_DO system 특징 = 10
• 1) High speed packet services = 10
• 2) CDMA 2000 1x EV_DO의 에너지 분포 = 10
• 2.1.3 CDMA 2000 1x system과 CDMA 2000 1x EV_DO system의 비교 = 11
• 2.2 CDMA 2000 1x EV_DO system 구조 = 12
• 2.2.1 CDMA 2000 1x EV_DO 기지국 구조 = 12
• 2.2.2 CDMA 2000 1x EV_DO system 블록 구조 = 13
• 1) 제어 블록 = 14
• 2) 채널처리 블록 = 15
• 3) 트랜시버 블록 = 16
• 4) RF 블록 = 16
• 2.3 CDMA 2000 1x EV_DO system의 채널 구조 = 16
• 2.3.1 순방향 채널(Forward channel) 구조 = 17
• 1) 순방향 채널의 종류 = 17
• 2) 순방향 채널의 전송 특징 = 19
• 2.3.2 순방향 채널의 Frame 및 Slot 구조 = 20
• 2.3.3 역방향 채널(Reverse channnel) 구조 = 21
• 1) 역방향 채녈 종류 = 21
• 2) 역방향 채널의 전송 특징 = 22
• 2.4 CDMA 2000 1x EV_DO Network 구성 = 23
• 2.4.1 Access network = 24
• 1) BTS (Base Station Transceiver System) = 24
• 2) BSC (Base Station Controller) = 24
• 3) DLR (Data Location Register) = 24
• 4) BSM (Base Station Manager) = 24
• 5) EMS(Element Management System) = 25
• 6) AN-AAA (Access Network- Authorization, Authentication and Accounting) = 25
• 2.4.2 Data core network = 25
• 1) PDSN (Packet Data Serving Node) = 25
• 2) HA (Home Agent) = 26
• 3) AAA (Authorization, Authentication and Accounting) = 26
• 4) NMS (Network Management System) = 26
• 5) FACN (Foreign Agent Control Node) = 26
• 6) HACN (Home Agent Control Node) = 26
• 7) TCM (Total Control Manager) = 26
• 3. CDMA 2000 1x EV_DO 기지국 환경 구성 = 28
• 3.1 CDMA 2000 1x EV_DO system의 기지국 구조 = 28
• 3.2 CDMA 2000 1x EV_DO 기지국의 안테나 구조 = 29
• 3.3 CDMA 2000 1x EV_DO 기지국의 서비스 영역 = 30
• 4. 실험 및 결과 = 32
• 4.1 Cell Load에 따른 서비스 영역의 변화 = 32
• 4.1.1 No Load에서의 서비스 영역 변화 = 33
• 1) 실험 조건 = 33
• 2) 실험 결과 = 33
• 4.1.2 50% Load에서의 서비스 영역 변화 = 34
• 1) 실험 조건 = 34
• 2) 실험 결과 = 34
• 4.1.3 100% Load에서의 서비스 영역 변화 = 35
• 1) 실험 조건 = 35
• 2) 실험 결과 = 35
• 4.2 Hybrid mode의 CDMA 2000 1x EV_DO 성능 분석 = 37
• 4.2.1 CDMA 2000 1x EV_DO Hybrid operation의 문제점 = 37
• 4.2.2 CDMA 2000 1x EV_DO Hybrid operation의 문제점에 대한 개선안 = 38
• 4.3 CDMA 2000 1x와 CDMA 2000 1x EV_DO의 서비스 영역 최적화 = 39
• 4.3.1 CDMA 2000 1x와 CDMA 2000 1x EV_DO의 서비스 영역 결정 = 39
• 4.3.2 TX_ATT 변경을 통한 서비스 영역의 환경 개선 = 39
• 5. 결론 = 45
• 6. 참고문헌 = 47
• Abstract = 48