곽정호 교수팀, 기지국 전력 소모·전송 지연 줄이는 BEANS 알고리즘 제안

대구경북과학기술원(DGIST)은 곽정호 정보통신융합전공 교수팀이 6G 네트워크 기지국 전력 소모와 전송 지연을 획기적으로 감소시키는 ‘빔과 사용자 협력 스케줄링 기술’을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번에 개발된 기술이 향후 방대한 양의 데이터 처리가 필수적인 6G 시대의 여러 네트워크 구조와 표준화에 적용될 것으로 기대된다.

5G, 6G와 같은 네트워크 시스템은 각 안테나로 공급되는 신호의 진폭, 위상을 변화시켜 특정한 방향으로 신호를 송수신하는 ‘빔 형성’을 활용해 빔과 사용자를 스케줄링 하는 기술을 기반으로 운영된다.

현재 5G 네트워크 환경에서 상용화된 빔과 사용자 스케줄링 기술은 복잡할 뿐 아니라 기지국 전력을 많이 사용하고, 전용 지연이 높다는 단점이 있다. 그러나 향후 개발될 6G 기반의 VR·AR 서비스나 자율주행 서비스는 방대한 양의 데이터 처리가 필수이기 때문에 현재의 기술로는 6G 서비스의 요구사항을 만족시키기 어려운 실정이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 곽정호 교수팀은 현재 빔과 사용자 스케줄링 기술의 계산 복잡도를 해결하는 것에 중점을 뒀다. 그 결과 곽 교수팀은 협력 빔포밍 네트워크에서 피드백의 양과 구현 복잡도를 줄이면서 현재기술 대비 최대 기지국 전력 66%를 절약하고, 전송 지연을 68% 줄이는 빔과 사용자 스케줄링 알고리즘인 ‘BEANS’을 개발했다.

BEANS 알고리즘은 에너지와 전송지연 관련 대기열의 길이에 대한 상한을 보장하는 것을 수학적으로 증명했다. 또 제안한 알고리즘이 수학적으로 시스템이 처리할 수 있는 최대 처리요구량의 4분의 1을 무조건 보장한다는 것을 증명했다.

곽 교수팀은 실제 셀룰러 기지국 토폴로지와 실제 파라미터를 사용해 시뮬레이션을 진행, 개발한 BEANS 알고리즘이 기존에 사용 중이던 알고리즘 대비 동일한 전송지연 성능에서 66%의 기지국 전력 절감을 보이고 동일한 기지국 전력에서 68%의 평균 전송 지연 관련 대기열을 절감한다는 것을 확인했다.

곽정호 교수는 “이번 연구는 새로운 최적화 문제를 6G 네트워크 환경에서 풀어냈다는 수학적 기여 측면과 기존 알고리즘 대비 알고리즘의 복잡도를 줄이고 클라우드랜의 피드백 양을 줄였다는 현실적 기여 측면 모두를 만족하는 연구”라며 “향후 6G 시대에 극단적으로 낮은 전송 지연을 요구하는 VR·AR이나 자율주행 서비스를 위한 네트워크 인프라를 제공한다는 측면에서 의미가 있다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 DGIST 정보통신융합전공 안수영 석사과정생을 비롯한 인하대 김영진 교수팀, KAIST 정송 교수팀이 참여했다. 연구 결과는 최근 국제학술지인 ‘IEEE Transactions on Wireless Communications’에 온라인 게재됐다.

조택영 기자 cty@viva100.com