스펙트럼 쉐어링을 위한 게임이론 기반의 안전한 블록체인 네트워크 확장에 관한 연구

Abstract

4차 산업혁명 시대를 대비하면서 고도화된 무선통신 네트워크와 주파수에 대한 수요는 계속해서 증가하고 있다. 제한된 주파수 자원 환경에서 효율적인 주파수 공유를 가능하게 하도록 스펙트럼 쉐어링 기술에 관한 연구 개발이 진행되고 있지만, 스펙트럼의 관리 방식에 따라 각각의 장단점이 존재한다. 본 연구에서는 다양한 유형의 스펙트럼 공유자들이 주파수를 효율적으로 공유할 수 있도록 블록체인 기반 스펙트럼 쉐어링 시스템을 제안하였다. 블록체인 기술을 활용한다면 기존의 중앙 집중형 시스템보다 더욱 다양한 사용자들의 참여와 많은 주파수 자원을 공유할 수 있게 할 것이다. 또한, 동적 수익 및 비용을 평가하고 관리 할 수 있으며 다양한 비즈니스 모델을 설계할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 스펙트럼 자원의 증가와 일반 사용자의 스펙트럼 공유를 유도하기 위한 문제를 게임 이론적 접근을 통해 해결하였다. 게임 이론을 적용하여 스펙트럼 쉐어링 시스템에 참여하지 않는 사용자들의 협력을 끌어내는 방안을 연구하였으며, 협력하는 사람들에게만 협력하고, 협력하지 않으면 동일하게 협력하지 않는 Tif for Tat (TFT) 전략을 적용하였다. 일정 비율 이상의 TFT 전략을 사용하는 사용자가 존재하고, 사용자들이 공유 전략을 지속해서 변경하도록 한다면, 기존의 중앙집중식 방법보다 스펙트럼 쉐어링을 55.1% 이상 향상할 수 있다는 것을 확인하였다.