본 논문에서는 WPAN(Wireless Personal Area Network) 기반의 디지털 음향기기 및 소출력 무선 통신기기를 운용함에 있어서, 한정된 주파수 자원을 효율적으로 할당하기 위한 공유 주파수 대역폭의 산출법을 제시한다. WPAN 기반의 디지털 음향기기 및 통신기기로서는 Digital Cordless Phone (DCP)과 Bluetooth를 비롯하여, RFID와 ZigBee기술을 고려하였다. 또한, 본 논문에서는 상기 WPAN 기반의 디지털 음향기기 및 통신기기간의 스펙트럼 운용 측면에 따른 적용 방식을 DCP, RFID, Bluetooth는 FH (Frequency Hopping) 방식으로, ZigBee는 LBT(Listen Before Talk) 방식으로 분류한 후 대기행렬 이론에 근거한 스펙트럼 상호운용을 위한 채널할당기법을 제시하였다. 본 논문에서는 대기행렬이론 (queuing theory)을 WPAN 기반의 디지털 음향기기 및 통신기기간의 스펙트럼 운용기법에 적용하기 위하여, FH 시스템과 LBT 시스템을 모델링하였고, 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 소요대역폭 산출을 수행했다. 채널수 별 user의 통신시도에 따른 throughput을 분석한 결과, throughput 84% 이상의 조건에서 FH 및 LBT 방식을 사용하는 250mW WPAN 기반의 디지털 음향기기 및 통신기기들이 공존하는 공유주파수대역의 적정 채널수는 35개를 가지며, 총 소요대역폭은 각각의 WPAN기반의 디지털 음향기기 및 통신기기들의 채널수와 채널대역폭의 곱으로 산출이 가능함을 보였다.
This paper presents the calculation of the required bandwidth of common frequency bandwidth applying queueing theory for maximizing the efficiency of frequency resource of WPAN(Wireless Personal Area Network) based Digital acoustic and communication devices. It assumed that LBT device(ZigBee) and FH devices (DCP, RFID and Bluetooth) coexist in the common frequency band for WPAN based Digital acoustic and communication devices. Frequency hopping (FH) and listen before talk (LBT) have been used for interference avoidance in the short range device (SRD). The LBT system transmits data after searching for usable frequency bandwidth in the radio wave environment. However, the FH system transmits data without searching for usable frequency bandwidth. The queuing theory is employed to model the FH and LBT system, respectively. As a result, the throughput for each channel was analyzed by processing the usage frequency and the interval of service time for each channel statistically. When common frequency bandwidth is shared with SRD using 250mW, it was known that about 35 channels were required at the condition of throughput 84%, which was determined with the input condition of Gaussian distribution implying safety communication. Therefore, the common frequency bandwidth is estimated with multiplying the number of channel by the bandwidth per channel. These methodology will be useful for the efficient usage of frequency bandwidth.
