다중 채널 기반의 스마트 유틸리티 네트워크

Abstract

IEEE 802.15.4g는 스마트 유틸리티 네트워크(Smart Utility Networks, SUN) 를 위해 진행중인 표준이다. SUN은 각 가구의 스마트 미터(Smart Meter) 뿐만 아니라, 변전소, 변압기, 발전소 등 많은 수의 기기를 연결하는 스마트 그리드(Smart Grid) 네트워크에서 가구와 가구간의 통신망을 위한 후보 네트워크이다. 현재 스마트 그리드를 위한 다양한 에플리케이션이 개발되고 있으며, SUN은 이를 모두 지원할 수 있어야 할 것이다. 본 논문에서는 링크 레벨 시뮬레이션과 시스템 레벨 시뮬레이션을 통하여 IEEE 802.15.4g의 두 PHY 시스템인 OFDM PHY와 MR-O-QPSK PHY를 IEEE 802.15.4의 CSMA/CA 기반 MAC 프로토콜과 결합하여 그 성능을 평가한다. 링크 레벨 시뮬레이션에서는 두 PHY 시스템의 패킷 에러율을 계산하고, 이를 기반으로 시스템 레벨 시뮬레이션에서는 많은 수의 사용자가 단일 채널을 접속하는 환경에서 수율, 충돌확률, 평균 패킷 전달 지연, 패킷 손실 확률을 계산한다. 또한 시스템 성능을 개선하기 위해 IEEE 802.15.4g의 OFDM PHY와 MR-O-QPSK PHY 기반의 다중 채널 CSMA/CA를 제안하고, 링크 레벨과 시스템 레벨에서의 성능을 비교 평가한다. 제안된 OFDM PHY 기반의 주파수 분할 다중 채널 CSMA/CA 시스템은 기존 시스템에 비해 최대 지원 가능 노드 당 패킷 도착률(packet arrival rate, PAR)에서 13 퍼센트 증가를 보인다. 반면 제안된 MR-O-QPSK PHY 기반의 코드 분할 다중 채널 CSMA/CA 시스템은 기존 시스템에 비해 최대 지원 가능 노드 당 PAR에서 성능 저하가 발생한다.