O-RAN 기반 5G 네트워크의 스케줄링: 효율성 극대화를 위한 새로운 접근법

본 연구는 O-RAN 기반 5G 네트워크에서의 효율적인 자원 스케줄링 방식을 제시하고 NS-3 시뮬레이션을 통해 그 효과를 검증했습니다. Max-Throughput, Proportional-Fair, Round Robin 세 가지 스케줄링 정책을 비교 분석하여 다양한 5G 서비스 요구사항에 맞는 최적의 스케줄링 전략을 선택하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

최근 5G 네트워크에 개방형 무선 접속 네트워크 (O-RAN) 원칙이 통합되면서 무선 자원 관리 및 최적화 방식에 혁신적인 변화가 일어나고 있습니다. O-RAN의 개방형 아키텍처는 다양한 네트워크 환경과 사용자 요구에 동적으로 적응할 수 있는 지능형 애플리케이션(xApp)의 배포를 가능하게 합니다.

A. K. Subudhi 등 연구진이 발표한 논문 "Performance Evaluation of Scheduling Scheme in O-RAN 5G Network using NS-3" 에서는 O-RAN 호환 xApp의 설계 가능성을 보여주는 무선 자원 스케줄링 방식을 제시합니다. 이 xApp는 향상된 모바일 광대역(eMBB), 대규모 사물 통신(mMTC), 초고신뢰 저지연 통신(URLLC)과 같은 새로운 5G 사용 사례의 다양한 품질 요구사항을 충족하도록 맞춤화된 스케줄링 전략을 구현합니다.

연구진은 NS-3 시뮬레이션 환경에서 O-RAN 프레임워크와 통합하여 구현된 스케줄링 방식을 테스트했습니다. 평가에는 최적 채널 조건을 기반으로 자원 할당을 우선순위화하는 최대 처리량(MT) 스케줄링 정책, 처리량과 공정성을 균형 있게 조정하는 비례 공정(PF) 스케줄링 정책, 그리고 기본 라운드 로빈(RR) 스케줄링 정책이 포함됩니다. 더불어 구현된 스케줄링 방식은 동적 TDD(Time Division Duplex)를 지원하여 양방향 전송을 위한 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 전환을 유연하게 구성하고 다양한 시나리오에서 효율적인 자원 활용을 보장합니다.

연구 결과, MT 및 PF 스케줄링 정책 하에서 자원 할당의 효율성이 입증되었습니다. 자원 할당의 효율성을 평가하기 위해 사용자당 할당된 변조 코딩 방식(MCS) , 심볼 수, 전송 시간 간격(TTI) 을 분석하고 달성된 처리량과 비교했습니다. 분석 결과, 이러한 요소들과 관찰된 처리량 사이에 일관된 관계가 있음을 밝혀냈습니다.

이 연구는 O-RAN 기반 5G 네트워크에서 효율적인 자원 관리를 위한 중요한 통찰력을 제공합니다. 다양한 스케줄링 정책의 비교 분석을 통해 네트워크 운영자는 특정 서비스 요구사항과 네트워크 조건에 가장 적합한 스케줄링 전략을 선택하는 데 도움을 받을 수 있습니다. 향후 연구에서는 실제 네트워크 환경에서의 검증 및 더욱 복잡한 시나리오에 대한 확장 연구가 필요할 것으로 예상됩니다.