(A) study on the factors affecting the usage intentions of 5G mobile communication service

정만수 Graduate School, Yonsei University 2020 국내박사

In Korea, 5G mobile telecommunication service was commercialized for the first time in the world in April 2019. And as of October 2019, more than 3.98 million subscribers were secured, creating a market bigger than initially expected. 5G service is expected to go beyond the limits of the B2C mobile telecommunication market, which has stagnant growth, and to be a key infrastructure in the 4th industrial market, which is a related convergence industry market such as IoT and B2B market. Accordingly, to ensure the successful diffusion of 5G service, this study aims to suggest a theoretical framework for factors affecting the adoption intentions of non-subscribers group and the continued usage intentions of subscribers group in the initial service of 5G, and to suggest practical predictions and diagnoses through empirical verification of factors related to new customer acquisition and customer retention. Based on an Integratively Extended Technology Acceptance Model, this study derived and analyzed factors affecting the usage intentions of 5G service in the 5G initial service market. For specific identification of factors affecting the adoption intentions and continued usage intentions of 5G service, the exogenous variables included technical factors reflecting the technical characteristics of 5G service, social factors reflecting the characteristics of mobile communication service that serve as the most important means of social interaction, and personal factors that are the main agents of adoption and continued usage. The technical factors consisted of the variables of network quality, smartphone quality and service cost. The social factors consisted of the variables of social influence and mass media of advertising influence, and the personal factors consisted of the variables of personal innovativeness and self-efficacy. Extended Technology Acceptance Model with the addition of perceived enjoyment belief variable to the original Technology Acceptance Model was applied to the research model of this study to consist of the mediating variables and dependent variables. The mediating variables of this research model are the belief variables, such as perceived usefulness, perceived ease of use, and perceived enjoyment. The dependent variables of this research model are the usage intentions variables, such as adoption intentions for non-subscribers group and continued usage intentions for subscribers group. This research model was designed based on the Integratively ETAM which ETAM is integrated with the exogenous variables of technical factors, social factors, and personal factors. The influence relationships among the exogenous variables, the mediating variables and the dependent variables, were analyzed to set hypotheses. And also referring to the previous studies and with the analyzed influence relationships among those variables, I constructed the hypotheses of structural influence relationships from the exogenous variables to the dependent usage intentions variables through the mediating belief variables and defined the operational definitions and the measurement items of variables. Integratively extended 5G service usage intentions research model was designed based on these analyzes and structural equation model (SEM). Using the analysis of SEM, the proposed model and the hypotheses were empirically tested by the survey data collected from 245 subscribed respondents and 245 non-subscribed respondents of 5G service. As a result, perceived ease of use had an effect on perceived usefulness/enjoyment in both groups. Perceived usefulness/enjoyment and personal innovativeness had positive effects on usage intentions in both groups. Service cost had a negative effect on perceived usefulness in both groups. In subscribers group, network quality and mass media had positive effects on perceived usefulness/enjoyment, and smartphone quality and social influence had positive effects on perceived ease of use. Specially, personal innovativeness had a negative effect on perceived usefulness. Also in non-subscribers group, network quality and mass media had positive effects on perceived ease of use, and smartphone quality had a positive effect on perceived usefulness/enjoyment, and self-efficacy had a positive effect on perceived usefulness/ease of use/enjoyment. Specially, personal innovativeness had a negative effect on perceived enjoyment. Usage intentions of both groups were directly influenced by the order of perceived enjoyment, personal innovativeness, and perceived usefulness. This implies that resources should be put first in enhancing perceived enjoyment. The strategy to enhance perceived enjoyment as a key marketing point in the initial 5G service market looks effective and needs to be continuously strengthened. In addition, the analysis of research model 1 which is an ETAM in this study's 5G service usage intentions research model, demonstrates that the perception of the initial 5G service in subscribers group is consistent with Van der Heijden (2004)'s study results on the hedonic system, and reveals that the hedonic aspects of the 5G service are well perceived by subscribers group. Based on the research model 1, the effect of perceived enjoyment on usage intentions are stronger for both groups in common in the research model of this study, integrated exogenous variables with the research model 1. The relative importance of perceived enjoyment in both groups is estimated to be highlighted by the initial 5G service provider's emphasis on hedonic service delivery. In subscribers group, the effect of ease of use on the formation of positive continued usage intentions tended to decrease to a insignificant level. This study suggested a research model of continued usage intentions of 5G service for subscribers group and that of adoption intentions of 5G service for non-subscribers group, based on the integratively ETAM. Integratively extended group-specific research models and analysis results from this study conducted in the initial 5G service, are expected to serve as an efficient reference study for temporal analysis of usage intentions by diffusion phase in the 5G service market, which is expected to become more widespread in the future. This study also suggested theoretical contents and practical methods required to convert from cost consuming and aggressive marketing competition which was used to increase subscribers at the initial stage of 5G service, to competition of essential services. 5G 이동통신 서비스는 2019년 4월 국내에서 세계 최초로 상용화되었다. 2019년 10월 현재 398만 명 이상의 가입자를 확보하면서 초기 기대 이상의 시장을 형성하고 있다. 5G 서비스는 성장이 정체된 B2C 이동통신 시장의 한계를 넘어 IoT를 비롯한 B2B 시장 등 관련 융합 산업 시장인 4차 산업 시장의 핵심 인프라로 기대된다. 이에 따라 5G 서비스의 성공적인 확산을 위해 본 연구는 초기 5G 서비스에서 미가입자 집단의 수용 요인과 가입자 집단의 지속적 이용 요인에 관한 비교 분석을 통해 5G 서비스의 이용의도에 영향을 미치는 요인에 관한 이론적인 틀을 제시하고 미가입자 집단의 신규 고객 유치 요인과 가입자 집단의 고객 유지 요인에 관한 실증적 검증을 통해 실무적인 예측과 진단을 제시하고자 한다. 5G 서비스의 수용 및 지속적 이용에 영향을 미치는 요인의 구체적인 규명을 위하여 5G 서비스의 기술 특성을 반영한 기술적 요인과 사회적 상호작용의 가장 중요한 수단으로 작용하는 이동통신서비스의 특성을 반영하여 사회적 요인 및 수용과 이용의 주체인 개인적 요인을 외생변수에 포함하였다. 기술적 요인은 네트워크 품질, 스마트폰 품질 및 서비스 이용비용 변수들로 구성하였고, 개인적 요인은 개인 혁신성과 자아 효능감 변수들로 구성하였으며, 사회적 요인은 사회적 영향력과 광고 영향 변수들로 구성하였다. 지각된 유희성의 신념변수가 추가된 확장된 기술수용모형으로 본 연구모형의 매개변수와 종속변수를 구성하였다. 본 연구모형의 매개변수는 지각된 유용성, 지각된 용이성, 지각된 유희성의 신념변수이며, 종속변수는 미가입자 집단은 수용의도, 가입자 집단은 지속적 이용의도로 구분되는 이용의도 변수이다. 본 연구는 확장된 기술수용모형(ETAM)을 기술적 요인, 사회적 요인과 개인적 요인의 외생변수로 통합한 통합적으로 확장된 기술수용모형(Integratively ETAM)을 기반으로 외생변수와 매개변수 및 종속변수인 수용의도 변수와 지속적 이용의도 변수 사이의 영향 관계를 분석하여 가설을 설정하고, 변수들의 측정 항목을 설계하였다. 이러한 분석들과 구조방정식 모형에 기반하여 통합적으로 확장된 5G 서비스 이용의도 연구모형을 설계하였다. 245명의 5G 서비스 가입 응답자와 245명의 5G 서비스 미가입 응답자로 부터 수집한 설문 데이터로 구조방정식모형 분석을 이용하여 연구모형 및 가설을 실증적으로 검정하였다. 분석 결과, 두 집단에 공통으로, 지각된 용이성이 지각된 유용성과 유희성에, 지각된 유용성과 유희성 및 개인 혁신성이 이용의도에 정의 영향을 미쳤으며, 이용비용은 지각된 유용성에 부의 영향을 미쳤다. 가입자 집단에서는 네트워크 품질과 광고가 지각된 유용성과 유희성에, 스마트폰 품질과 사회적 영향력이 지각된 용이성에 정의 영향을 미쳤다. 특히 개인 혁신성이 지각된 유용성에 부의 영향을 미쳤다. 미가입자 집단에서는 네트워크 품질과 광고가 지각된 용이성에, 스마트폰 품질은 지각된 유용성과 유희성에, 자아 효능감은 지각된 용이성과 유용성 및 유희성에 정의 영향을 미쳤으며, 특히 개인 혁신성은 지각된 유희성에 부의 영향을 미치는 것이 파악되었다. 두 집단에 공통으로 지각된 유희성, 개인 혁신성, 지각된 유용성의 순으로 이용의도에 직접적인 영향을 미쳤다. 이는, 유희성의 증대에 우선적으로 자원을 투입해야 함을 시사한다. 5G의 초기 서비스 시장에서 핵심 공략 포인트로 유희성을 제고하는 전략은 효과적인 것으로 보이며, 지속적으로 강화할 필요가 있다. 연구모형 1을 기준으로 외생변수가 통합된 본 연구의 5G 서비스 이용의도 연구모형에서 지각된 유희성의 이용의도에 대한 영향은 두 그룹 모두에서 더 강해졌다. 또한, 가입자 집단에서는 긍정적인 지속적 이용의도 형성에 용이성의 영향이 유의하지 않은 수준으로 감소하는 경향을 보였다. 본 연구는 Integratively ETAM에 기반하여 가입자 집단에 대한 5G 서비스 지속적 이용의도 연구모형과 미가입자 집단에 대한 5G 서비스 수용의도 연구모형을 제시하였다. 서비스 초기 시점에서, 5G 서비스의 이용의도에 관한 통합적으로 확장된 집단별 연구모형과 분석 결과를 포함한 연구 결과물은, 향후 더욱 확산이 예상되는 5G 서비스 시장에서, 확산 단계별 이용의도에 관한 시계열적 분석 시 효율적인 기준 연구로서 역할을 할 것으로 기대한다. 본 연구는 또한 5G 서비스 초기의 가입자 증대를 위하여 사용했던 비용 소모적인 공격적인 마케팅 경쟁에서 서비스 본질의 경쟁으로 전환하는 데 필요한 이론적인 내용과 실무적인 방법을 제안하였다.

5G Dual Connectivity 환경에서의 Self-Attention 기반 상향 링크 자원 예측 연구

정제원 성균관대학교 일반대학원 2023 국내석사

최근 빠른 속도로 발전하고 있는 모바일 통신 기술에 힘입어 개인 방송, AR/VR 비디오 같이 상향 링크 데이터를 많이 활용하는 어플리케이션의 수요도 크게 증가했다. 이와 함께 기존 4G 모바일 통신 기술에서 5G 기술로 접어 들며, 대부분의 통신사들은 이미 설치되어 있는 4G 네트워크의 인프라를 그대로 사용하는 Dual Connectivity 기능을 활용하고 있다. Dual Connectivity 기능을 통해 대역폭이 확장되어 더 높은 Throughput이 보장되었지만, 동시에 4G와 5G 네트워크 커버리지 차이에 따른 예기치 못한 무선 자원 변동이 수반되었다. 이에 본 논문에서는 5G Dual Connectivity 환경의 상향 링크 자원을 높은 정확도로 예측하는 Self-Attention 기반 딥러닝 예측 모델 제안한다. 국내 주요 통신사의 5G 상용망을 대상으로 수집한 대규모 데이터를 분석해 기존에 사용되지 않던 새로운 학습 Feature를 찾아내고, 이를 모델 학습에 적용해 평균 95.08%의 높은 예측 정확도를 얻어냈다. 특히 제안한 모델에서 Self-Attention 매핑 결과를 확인하여 각 시나리오에 맞게 입력된 시계열 데이터의 적절한 부분에 높은 가중치가 부여되었음을 확인했다. 또한 본 모델의 예측값을 활용해 TCP 혼잡 제어 알고리즘에 예상 cwnd 값을 제공하는 방식으로 기존 알고리즘의 성능을 개선했다. 그리고 ABR 알고리즘이 적용된 비디오 스트리밍 어플리케이션에 이를 적용해 성능 개선 효과를 입증했다. Mobile communication technology is evolving rapidly and becoming increasingly ubiquitous, thereby increasing the demand for uplink data-intensive applications (e.g., personal broadcasting and live augmented/virtual reality videos). Recently, to facilitate a cost-effective and smooth transition from 4G to 5G networks, most carriers leverage existing 4G infrastructures using a dual connectivity (DC) feature. DC increases uplink throughput and mobility robustness; however, it also causes unprecedented dynamic fluctuations in radio channels due to the coverage discrepancy between 4G and 5G networks. Thus, in this paper, we propose a self-attention-based deep learning model to predict uplink radio resources in 5G DC. We trained the proposed model on commercial 5G DC traffic data from three major carriers in South Korea and obtained an average prediction accuracy of 95.08% under various mobility and cell-load conditions. The proposed model explains the rationale for the obtained predictions by highlighting the parts of the input time-series data that are important to realize accurate prediction. We also demonstrate the usability of the proposed model using a network emulator based on real-world 5G trace data. Extensive evaluations demonstrate that the existing congestion control algorithms can achieve excellent performance when used with the proposed model. In addition, we apply our model to the adaptive video streaming application using Adaptive Bitrate Streaming (ABR) server and Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) client. In the emulation of an environment where radio resources are severely fluctuating, the proposed method showed high performance improvement.

컨조인트 분석을 이용한 5G 휴대폰의 선택 속성에 관한 연구 : 중국 고객 중심으로

양준언 건국대학교 대학원 2022 국내석사

현재 통신기술이 빠르게 발전함에 따라 5G 통신기술이 등장하며, 사회 경제와 생활에 혁명적인 영향을 미친다. 5G 휴대폰 분야도 마찬가지로 소비자들이 신형 5G 휴대폰에 대한 관심이 증가 하고 있다. 따라 휴대폰 회사들은 소비자들을 만족시킬 수 있는 새로운 상품으로 치열한 경쟁속에 이기려고 노력하고 있다. 학계에서는 소비자를 만족시킬 수 있는 휴대폰 속성을 규명하였지만 5G 휴대폰 신상품 개발에 집중하여 진행한 연구는 미흡한 실증이다. 소비자들의 욕구를 만족시킬 수 있는 신제품 개발에 대한 연구가 필요하다. 그래서 본 연구는 컨조인트 분석을 이용하여 5G 휴대폰 상품에 대한 관심 증대하고 시장점유율이 높은 중국시장에 대하여 연구하였다. 본 연구는 중국 고객은 5G 휴대폰에 대한 상품의 속성과 속성별 중요도, 속성 수준의 효용가치를 도출하고 효용값에 따른 군집분석으로 고객을 분류하여 가상 5G 휴대폰 상품에 대한 시장점유율을 예측하고자 한다. 연구목적을 달성하기 위하여 먼저 문헌 고찰과 표적집단 심층면접 FGI(Focus group interview) 근거로 예비조사 진행하였다. 예비조사에 따르면 가격, 브랜드, 용량, CPU, 스크린 디자인, 스크린 크기 6개 5G 휴대폰의 주요 속성을 선정하였다. 각 속성 수준 가격에서는 3000-4999위안, 5000-7999위안, 8000위안 이상, 3개 수준을 정하였고 브랜드에서는 중국브랜드, 중국외브랜드, 2개 수준을 정하였고 용량분야에서는 128G, 256G, 512G, 3개 수준을 정하였고 CPU에서는 2.8GHz, 3.2GHz, 2개 수준을 정하였고 스크린 디자인에서는 플랫 스크린, 폴더 스크린, 2개 수준을 정하였고 스크린 크기에서는 6.1인치, 6.7인치, 2개 수준을 정하였다. 그다음 직교분석으로 통하여 16개 가상 제품을 확정하여 설문지를 만들었고 중국 18세이상 5G 휴대폰 소유자 및 구매 예정자 대상으로 조사하였다. 수집된 500부 유효한 데이터를 가지고 전통적 컨조인트 분석, 선택형 컨조인트 분석, 군집분석, 시뮬레이션 분석을 실시하였다. 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 전통 및 선택형 컨조인트 분석을 통하여 산출된 결과는 전통적 컨조인트 분석에서는 가격속성이 가장 중요하고 스크린 디자인은 제3순위이며 선택형 컨조인트 분석에서는 가격속성이 가장 중요하고 스크린 디자인은 2위로 나타났다. 둘째, 전통 및 선택형 컨조인트 분석 결과에 의하여 시장점유 예측치를 산출하였다. 그 결과는 시장점유율 예측치 TOP3 자리를 잡은 가상제품들이 두 분석방법에서 같은 것으로 나타났다. 즉, 5G 휴대폰10(3000-4999위안, 중국외브랜드, 512G, 2.8GHz, 플랫 스크린, 6.1인치) 5G 휴대폰12(3000-4999위안, 중국브랜드, 256G, 2.8GHz, 플랫 스크린, 6.7인치), 5G 휴대폰2(3000-4999위안, 중국외브랜드, 512G, 3.2GHz, 폴더 스크린, 6.7인치)이다. 그런데 최적조합 가상 상품 추가 시 분석 결과는 차이가 있는 것으로 나타났다. 선택형 컨조인트 분석 최적조합 5G 휴대폰18(3000-4999위안, 중국브랜드, 512G, 3.2GHz, 플랫 스크린, 6.7인치)의 시장점유율이 1위를 차지하였다. 그러나 전통적 컨조인트 분석 최적조합 5G 휴대폰17(3000-4999위안, 중국브랜드, 256G, 2.8GHz, 플랫 스크린, 6.1인치)의 시장점유율이 3위이고 5G 휴대폰10은 1위이다. 셋째, 전통적 컨조인트 분석을 통하여 산출된 속성 수준별 효용값에 의하여 군집분석을 통하여 세분시장 4개를 도출하고 각 세분시장의 특성은 차이가 있는 것으로 나타났다. 세분시장1은 규모가 가장 크고 가격을 중시하여 대학교이상인 학력을 가진 20대 30대 고 수입 집단이다. 세분시장2는 집단의 규모가 두 번째 크고 가격을 중시하고 학생으로 주로 구성하고 소득이 낮은 집단이다. 세분시장3은 규모 세 번째 크고 디자인을 중시하고 20대 30대 젊은 여성으로 구성하여 중 소득 집단이다. 세분시장4는 규모 가장 작고 용량을 중시하여 대학교 학력을 가진 20대 30대 중 소득 집단이다.그리고 각 세분시장에 최적조합 5G 휴대폰을 추가하고 산출된 가상 제품의 시장점유율 예측치가 변화하였다. 그 결과는 세분시장1, 세분시장2, 세분시장3의 최적조합 5G 휴대폰 가상 제품이 가장 큰 시장점유율을 차지하였다. 그러나 세분시장4의 최적조합 5G 휴대폰 사상 제품의 시장점유율은 2위이다. 종합적으로 본 연구결과는 새로운 5G 휴대폰을 개발하는데 마케팅 전략을 수립하기 위한 자료를 제공할 수 있다. As communication technology develops rapidly, 5G communication technology emerges, and has a revolutionary impact on social economy and life. Likewise, consumers are increasingly interested in new 5G mobile phones in the 5G mobile phone sector. Therefore, mobile phone companies are trying to win the fierce competition with new products that can satisfy consumers. Academia has identified the properties of mobile phones that can satisfy consumers, but research focused on the development of new 5G mobile phones is insufficient. There is a need for research on the development of new products that can satisfy consumers' minds. Therefore, this study increased interest in 5G mobile phone products using conjoint analysis and developed a study on the Chinese market with a high market share. This study aims to derive the importance and attribute level utility value of 5G mobile phones for Chinese customers. It is intended to predict the market share of virtual 5G mobile phone products by classifying customers by cluster analysis according to utility values. This study is a meaningful reference for the development of 5G mobile phones for mobile phone companies. In order to achieve the research purpose, it was advanced into research design. First of all, as a result of prior literature review and FGI (Focus group interview), the 6 major attribute prices of 5G mobile phones, brand, capacity, CPU, screen design, screen size. Through orthogonal analysis, 16 profiles were confirmed and questionnaires were created, and Chinese customer surveys were surveyed. Traditional conjoint analysis, choice-based conjoint analysis, cluster analysis, and simulation analysis were performed with the collected 500 copies of valid data. The analysis results are as follows. First, the results calculated through traditional and selective conjoint analysis showed that price attributes were the most important in traditional conjoint analysis, screen design was the third priority, price attributes were the most important in choice-based conjoint analysis, and screen design was second. Second, traditional conjoint analysis and selective conjoint analysis were 3 to 5G mobile phones with the highest market share of virtual products 5G mobile phones 10, 5G mobile phones 12, and 5G mobile phones 2. The market share of 5G mobile phones, the optimal combination for choice-based conjoint analysis, topped the list. However, the market share of 5G mobile phones, the optimal combination for traditional conjoint analysis, ranked third. Third, four segmented markets were derived through cluster analysis. It was explained according to the demographic characteristics and important attributes of each subdivision market. Fourth, the optimal combination of 5G mobile phones was introduced and the market share was predicted when it appeared in each subdivision market, and the results were as expected. Overall, the results of this study can provide data for Chinese customers to establish a systematic marketing strategy plan for developing new 5G mobile phones.

5G 네트워크 환경에서의 프로토콜 분석 기반 통합된 세션 관리 및 이상징후 탐지 기법 연구

박성민 국민대학교 일반대학원 2023 국내박사

5G 네트워크 환경에서의 프로토콜 분석 기반 통합된 세션 관리 및 이상징후 탐지 기법 연구 5G 서비스에서는 각종 스마트 IoT(Internet of Things) 장비들과 ICT(Information & Communication Technology) 기기들이 연결되기 때문에 높은 성능과 용량의 운영 네트워크를 필요로 한다. 따라서 5G 이동통신은 속도, 통신 프로토콜, 네트워크 형태 등 전반적으로 4G 이동통신에 비해 혁신적으로 진화된 형태이다. 5G 무선 접속망은 SDN(Software Defined Network) 형태로 구성되어 기존 LTE (Long Term Evolution) 보다 20배 빠른 20Gbps 속도를 가지며, 5G 코어망은 트래픽 전송 지역을 최소화하기 위해 기존 중앙집중형에서 분산형으로 변경되었다. 이를 통해 속도가 핵심요소인 eMBB(enhanced Mobile Broadband) 서비스, 대역폭이 핵심요소인 mMTC(massive Machine Type Communication) 서비스, 지연시간 최소화가 필요한 uRLLC(ultra-Reliable & Low Latence Communication) 서비스를 실현시킬 수 있다. 하지만, 이러한 장점에도 불구하고 5G 서비스의 안전한 환경을 요구하는 사용자들의 목소리가 커지고 있다. 기존 LTE 통신망이 가지고 있던 보안 위협들이 내재되어 있을 가능성 때문에 서비스 개시 전 많은 검토가 필요하다. 또한 4G 와 차별화된 기술적 변화로 인한 5G 신규 보안 위협에 대해서도 사전에 파악하고, 필요하다면 5G 전용 보안 기술을 개발하여 서비스의 안전성을 강화해야 한다. 하지만 이동통신사에서는 빠른 서비스 시작을 위주로 설계와 개발을 진행하였기 때문에 보안에 대한 고려가 거의 이루어지지 않았다. 따라서, 차세대 이동통신망에서 사이버 자산 공격 위험 관리가 요구되며 이상징후를 탐지하고 차단할 수 있는 지능형 보안 기술이 필수적이다. 본 논문은 5G 네트워크 환경에서 사이버 자산 공격 위험을 식별하고 프로토콜 분석 기반의 통합된 세션 관리와 이상징후 탐지 기법을 설계한다. 또한 5G 코어망 내부의 보안을 위한 시그널링 DDoS 탐지 기술을 제안하며, 이는 통계기반 분석(Statistics based analysis)와 확률기반 분석(Entropy based analysis) 기술이 적용된 머신러닝 알고리즘을 활용한다. 더욱이 제시한 지능형 탐지 기법의 구성을 상세히 기술하고 이를 검증하여 그 효과성을 보여준다. In 5G services various smart IoT (Internet of Things) equipment and ICT (Information & Communication Technology) devices are connected, requiring high performance and capacity operating networks. Therefore, 5G mobile communication is an innovative form compared to 4G mobile communication overall, such as speed, communication protocol, and network type. The 5G wireless network is configured in the form of a Software Defined Network (SDN) with a speed of 20Gbps, which is 20 times faster than the existing LTE (Long Term Evolution), and the 5G core network has been changed from centralized to distributed to minimize traffic transmission areas. Through this, it is possible to realize enhanced mobile broadband (eMBB) service, which is a key factor, massive machine type communication (mMTC) service, and ultra-reliable & low-latency communication (uRLLC) service, which requires minimum latency. However, despite these advantages, users are calling for a safe environment for 5G services. Due to the possibility that security threats that existing LTE communication networks have are inherent, a lot of review is required before the service starts. In addition, it is necessary to identify new 5G security threats caused by technological changes differentiated from 4G in advance, and if necessary, develop 5G-only security technologies to strengthen the safety of services. However, since mobile carriers were designed and developed focusing on the rapid start of services, little security consideration was made. Therefore, cyber asset attack risk management is required in next-generation mobile networks, and intelligent security technology that can detect and block abnormalities is essential. This paper designs traffic analysis and intelligent anomaly detection techniques to identify and manage cyber asset attack risks in 5G network environments. It also proposes signaling DDoS detection technology for security inside 5G core networks, which utilizes machine learning algorithms with statistics-based analysis and probability-based analysis technologies. In addition, the composition of the presented intelligent detection technique is described in detail and verified to show its effectiveness.

5G-이종망 연동을 위한 하드웨어 암호모듈 기반 인증 프로토콜 설계

김형엽 국민대학교 일반대학원 2023 국내석사

5세대 이동통신 네트워크는 4차 산업혁명 시대에 자율주행이나 실감 콘텐츠, 다양한 IoT 기반의 스마트 팩토리와 같은 융합 서비스의 핵심 인프라로 기대되고 있다. 5G를 통해 이러한 융합 서비스가 운영됨에 따라 다양한 형태의 이종망이 연동되어 유·무선 네트워크가 복잡하게 연결된 구조를 갖게 된다. 이는 네트워크 간의 연결되는 포인트가 많아지는 것을 의미하는데, 5G가 각기 다른 응용 네트워크의 보안 요구사항을 모두 수용할 수 없기 때문에 기존의 보안 위협뿐만 아니라 기술 발전에 따라 고도화된 새로운 보안 위협에 노출되게 된다. 융합 서비스에서 취급되는 데이터의 양과 중요성이 함께 올라감에 따라 이러한 보안 위협은 2차, 3차 피해를 낳을 수 있기 때문에 이에 대한 선제적인 보안 대응이 필요하다. 5G와 이종망의 연동된 구조에서 다양한 보안 위협에 대응하기 위해 서비스를 요청한 단말의 식별 및 인증이 선행되고, 이후 전송·저장 데이터를 보호하기 위한 보안 기능을 수행할 수 있다. 5G에서는 서비스 요청 단말이 올바른 가입자인지 확인하기 위해 단말의 USIM을 기반으로 인증을 수행한다. 하지만, 이때 수행되는 인증은 단말과 5G의 코어 네트워크와의 인증이기 때문에 5G 단말과 이종망 간의 인증을 보장하지 못하고, 5G의 인증 정보, 인증 기법 등을 이종망이 수용할 수 없다. 이에 본 논문에서는 이동통신 네트워크에서 사용되는 다양한 인증 프로토콜을 분석하고 이를 기반으로 5G와 이종망 연동 구조에서 단말과 이종망의 응용 서비스 간의 종단간 인증을 위한 인증 및 키 합의 프로토콜을 설계한다. 또한, 설계한 프로토콜을 구현하여 실제 5G 네트워크 환경에서 성능 측정을 통한 가용성을 분석한다. The fifth-generation mobile communication network is expected to be the core infrastructure for convergence services such as autonomous driving, realistic content, and various IoT-based smart factories in the era of the Fourth Industrial Revolution. As these converged services are operated through 5G, various types of heterogeneous networks will be interconnected, resulting in a complex structure of wired and wireless networks. As more networks become connected, the number of connection points will increase, which can expose them to various security threats. Additionally, as technology advances, new and more sophisticated security threats will arise. Unfortunately, 5G technology cannot accommodate all the security requirements of different application networks. As the amount and importance of data handled in convergence services increases, these security threats can cause secondary and tertiary damage, so proactive security responses are needed. To respond to various security threats in the interconnected structure of 5G and heterogeneous networks, it is possible to protect transmitted and stored data after identification and authentication of a terminal requesting service are preceded. In 5G, authentication is performed based on USIM to verify that the subscriber who requested the service is correct. However, because the authentication currently being performed is only between the UE and the 5G core network, the UE and the heterogeneous network cannot authenticate each other. And heterogeneous networks cannot accept 5G authentication information and authentication protocols. In this paper, we analyze various authentication protocols used in mobile communication networks and design an end-to-end authentication and key agreement protocol between UE and heterogeneous network applications in 5G and heterogeneous network interconnection structures. In addition, the designed protocol is implemented and availability is analyzed through performance measurement in an actual 5G network environment.

B5G/6G 환경에서 순방향 비밀성 지원을 위한 인증 프로토콜 연구

김건우 국민대학교 일반대학원 2023 국내석사

The advent of 5G technology has ushered in revolutionary transformations in both public and societal sectors, playing a pivotal role in advancing the era of digital transformation. Ensuring robust security is imperative for not only positioning 5G as the main infrastructure for the digital shift, but also promoting the realization of diverse services such as robotics, smart factories, and autonomous driving. Primary authentication to access the core network serves as the crucial first step for secure 5G services. In comparison to its predecessor, Long-Term Evolution (LTE), where subscriber identifiers were transmitted in plaintext during access authentication, 5G has improved security by encrypted subscriber identifiers. Despite these efforts, vulnerabilities persist in the 5G Authentication and Key Management (5G-AKA) protocol, including the lack of forward secrecy, susceptibility to Subscription Concealed Identifier (SUCI) replay attacks, and linkability attacks. On the other hand, Beyond 5G (B5G)/6G is progressing towards standardizing the reuse of credentials generated during primary authentication at the application layer, known as 5G Authentication and Key Management for Applications (5G-AKMA). For robust security, it is essential to address the forward secrecy of session keys derived from primary authentication, preventing compromise in the event of session key leakage. Motivated by this, we propose a 5G Authentication and Key Management Protocol for Forward Secrecy (5G-AKA-FS) to support forward secrecy by generating Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) keys in the Home Network. Formal verification using both BAN Logic and ProVerif tools validates the security of the proposed protocol. Specifically, a new rule, FS rule is proposed in the enhanced BAN Logic to reason about forward secrecy. To conduct an objective evaluation of the proposed protocol, a comparative analysis was performed against five security requirements, including support for forward secrecy, along with measurements of computation and communication overheads. As a result of comparing security requirements, it was shown that compared to five protocols the proposed protocol supports forward secrecy and legacy USIM compatibility while preventing linkability attacks. However, the performance evaluations reveal that the proposed protocol incurs a slight increase in computational overhead, approximately 3 milliseconds compared to the existing protocols, and demands an additional 384 bits of communication overhead. This additional overhead is a trade-off situation between security and performance. Experiments have demonstrated that the protocol proposed is the best in terms of performance-to-security contrasted to existing protocols. 5G는 공공 및 사회 부문의 혁신적인 변화를 가능하게 하며 디지털 대전환 시대로 나아가는데 중요한 고속도로 역할을 한다. 실제로 5G 기술을 통해 로봇, 스마트팩토리, 자율 주행 등 다양한 서비스를 실현하고 있지만, 5G가 디지털 대전환의 핵심 인프라로 자리 잡기 위해서는 강력한 보안이 뒷받침되어야 한다. 강력한 보안을 지원하기 위한 여러 기법 중, 코어 네트워크에 접속하기 위한 초기 인증은 안전한 5G 서비스를 이용하기 위한 첫 과정이다. LTE (Long-Term Evolution)에서는 가입자 식별자가 평문으로 전송되기에 초기 인증이 취약하였지만, 5G 네트워크에서는 가입자 식별자를 암호화하여 이를 개선하였다. 하지만 이러한 노력에도 불구하고 5G 초기 인증 프로토콜인 5G-AKA (Authentication and Key Management)에서는 순방향 비밀성 미지원, SUCI (Subscription Concealed Identifier) 재전송 공격, 연결성 공격 등 다양한 취약점이 발표되고 있으며, 이를 개선하는 5G 초기 인증 프로토콜이 필요한 시점이다. 또한 B5G (Beyond 5G)/6G에서는 초기 인증 시 생성된 자격증명을 애플리케이션 단에서 재사용하는 표준화가 진행되고 있다 (5G Authentication and Key Management for Applications, 5G-AKMA). 5G-AKMA는 초기 인증을 통해 파생된 세션키를 기반으로 애플리케이션 계층과의 인증을 수행한다. 하지만 세션키가 유출된다면, 5G-AKMA는 취약할 수 있으며, 5G-AKMA에서의 기밀성 침해는 데이터 유출, QoS (Quality of Service)와 직결되기에 키에 대한 강력한 보안성 지원은 필수적이다. 그러므로 초기 인증을 통해 파생된 세션키에 대한 순방향 비밀성은 강력한 보안성 지원을 위해 필수적으로 충족되어야 한다. 순방향 비밀성이란, 롱텀키(long-term key)가 유출되었을 때, 과거의 세션키가 유출되지 않는 경우를 말한다. 하지만 5G 초기 인증 프로토콜인 5G-AKA는 순방향 비밀성을 만족하지 못하기 때문에 이를 지원하기 위한 다양한 프로토콜들이 제안되었다. 실제로 이전 연구에서는 연결성 공격을 해결하고 순방향 비밀성 지원을 위해 ECIES (Elliptic Curve Integrated Encryption Scheme)를 통해 생성된 홈 네트워크의 공유키를 재사용했지만 순방향 비밀성을 제공하지 못한다. 따라서 본 논문에서는 순방향 비밀성을 지원하는 5G 초기 인증 프로토콜 (5G-AKA-Forward Secrecy)을 제안한다. 제안한 프로토콜은 홈 네트워크에서 타원곡선 디피-헬만 키를 생성하여 이를 통해 순방향 비밀성을 지원한다. 제안 프로토콜의 안전성을 검증하기 위해 BAN Logic과 ProVerif이라는 두 가지 도구를 활용하여 정형화 검증을 수행한다. 하지만 BAN Logic의 경우 순방향 비밀성을 검증하는 기능이 없기에 순방향 비밀성을 검증할 수 있는 새로운 규칙을 추가하여 검증한다. 새로 추가한 FS (Forwoard Secrecy) 규칙은 교환된 키를 파생하는데 사용된 개인키를 삭제한다는 직접 믿음과 간접 믿음을 통해 이루어지며, 이를 통해 순방향 비밀성이 만족되는지 검증할 수 있다. 또한 검증 결과의 신뢰성을 높이기 위해 모델체킹 기법 중 가장 대표적으로 사용되는 ProVerif를 활용하여 검증한다. 두 가지 정형화 검증 도구를 통해 검증한 결과 5G-AKA-FS 프로토콜이 순방향 비밀성을 지원하고 연결성 공격으로부터 안전하다는 것을 보인다. 제안 프로토콜의 객관적 평가를 위해 순방향 비밀성 지원 외 5가지 보안 요구사항을 비교 분석하며, 연산 및 통신 오버헤드를 측정한다. 보안 요구사항 비교 결과, 제안 프로토콜이 5G-AKA´을 포함한 5가지 프로토콜에 비해 순방향 비밀성 지원, 연결성 공격 대응, 이전 세대와의 호환성 등을 만족하여 향상된 보안성을 지원한다는 것을 보였다. 하지만 성능 측정 결과, 제안 프로토콜은 기존 표준 프로토콜 대비 연산 오버헤드가 약 3ms 더 발생했으며 통신 오버헤드는 약 384bits가 더 요구된다. 이러한 추가 오버헤드는 보안과 성능 사이에 발생하는 트레이드오프 상황이며, 본 논문에서 제안하는 프로토콜이 기존 프로토콜들과 비교할 때 성능 대비 보안성 측면에서 가장 우수함을 실험을 통하여 입증할 수 있었다.

5세대 통신을 위한 39 GHz CMOS 전력 증폭기 설계

이승기 중앙대학교 대학원 2017 국내석사

최근 모바일 데이터 사용량 급증으로 인해 최대 20 Gbps의 전송 속도를 가지는 5G 무선 통신에 관한 관심이 커지고 있다. 5G 네트워크에서 mmWave는 데이터 트래픽 급증을 수용하고 용량 증가를 충족시키는 방안 중 하나로 그 주파수는 28 GHz와 39GHz 대역이다. 28 GHz는 2018년 한국에서 상용화될 예정이기 때문에 28 GHz 전력 증폭기의 연구가 진행되었지만 2020년 상용화될 38 GHz 대역 전력 증폭기에 관한 연구는 진행되지 않았다. 따라서 전력 증폭기 설계에 앞서, 경로 손실과 5G 대역폭을 고려해 39GHz 대역의 전력 증폭기의 요구사양 정했다. 28 GHz 대역에서 설계된 대부분의 전력 증폭기는 높은 출력과 효율 특성을 갖는 화합물 반도체를 사용했다. 하지만, 화합물 반도체 전력 증폭기는 비용이 많이 들며, 다른 송수신기 회로와 집적되지 않는 문제가 있다. 따라서 5G 네트워크에는 다른 송수신기 회로와 집적 가능한 CMOS 전력 증폭기가 적합하다. 하지만 CMOS 전력 증폭기는 화합물 반도체 전력 증폭기와 비교해 이득이 낮은 문제가 있다. 이를 극복하고자 교차 결합 중화 기법을 사용해 이득과 트랜지스터의 게이트와 드레인의 격리도를 높였다. 5세대 무선 통신은 대용량 다중 입출력 기술(Massive MIMO)과 빔 형성 기술(Beamforming)로 인하여 많은 수의 전력 증폭기가 필요하다. 또한, 무선 통신에서 전력 증폭기는 송수신 단에서 가장 많은 전력을 소비하므로 전력 증폭기의 효율이 중요하다. 제안한 전력 증폭기의 효율을 높이기 위해 Class-AB 모드에서 동작하는 전력 증폭기를 설계하였다. Class-AB 전력증폭기는 Class-A 전력 증폭기보다 효율이 높지만, 선형성이 낮은 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 전력 증폭기 각 단에 제 2 고조파 튜닝 기법을 적용해 선형성을 향상했다. 따라서, 본 연구에서는 다른 송수신기 회로와 집적 가능한 5세대 통신을 위한 39 GHz CMOS 전력 증폭기를 제안하였다. 제안한 전력 증폭기는 TSMC 65-nm 1P8M 공정으로 제조되었으며 1 V의 공급 전원을 사용한다. 제안한 전력 증폭기는 최고 28.67 dB의 이득, 최고 11 %의 효율을 가지며, 8.82 dBm의 1 dB 압축 포인트를 가진다. With the explosive growth of data traffic, the demands for 5G wireless communications with data rates of up to 20 Gbps are continuously increasing. In 5G networks, mmWave has been recognized as a solution to accommodate the surge in data traffic and to meet capacity growth. The mmWave frequencies of 28 and 39 GHz were granted for 5G wireless communication. Since 28 GHz band for 5G wireless communication is expected to be commercialized in Korea in 2018, researches on 28 GHz power amplifier has been undertaken. On the other hand, there is no study on the 39 GHz power amplifier because it is expected to be commercialized in 2020. Thus, Prior to power amplifier design for 39 GHz, the uplink budget for 39 GHz band was determined considering path loss, expected 5G bandwidth and massive MIMO antennas. Most of the power amplifiers for 28 GHz were designed with compound semiconductors such as SiGe technology for high output and efficiency characteristics. However, the SiGe-based power amplifiers are expensive and cannot be integrated with other circuits in the transceiver. Therefore, the CMOS power amplifier that can integrate with other transceiver circuits is required for 5G networks. However, the gain of the CMOS power amplifiers is low compared with compound semiconductor power amplifiers. In order to overcome the problem, the cross-coupling neutralization technique which increase the gain and gate-drain isolation was adopted. The 5G wireless communication requires a large number of power amplifiers due to massive MIMO and beamforming techniques. Moreover, in wireless communications, the efficiency of the power amplifier is important because the power amplifier consumes the most power in the transceiver. The proposed power amplifier operating in the Class-AB mode was designed to increase the efficiency of the power amplifier. The Class-AB power amplifiers are more efficient than Class-A power amplifiers, but have a low linearity. To resolve this problem, the second harmonic termination which improve the linearity technique was adopted to each inter-stage matching. In this thesis, the 39 GHz CMOS linear power amplifier for 5G handset that can integrate with other transceiver circuits is proposed. The amplifier is fabricated in 1P8M 65 nm CMOS. the core dimensions of the PA are 1.16×0.25 mm^2. It achieves peak gain of 28.67 dB, peak PAE of 11 % and OP1dB of 8.82 dBm, respectively.

5G 네트워크 구축 환경이 ICT 산업생태계 및 산업발전에 미치는 영향에 관한 분석

신선호 경희대학교 대학원 2019 국내석사

The Analysis on the Influence of 5G Network Construction Environment on ICT Industry Ecosystem and Industrial Development Graduate School of Techno-Business, Kyunghee University Global Management (Technology Management) Shin Sun Ho The importance of 5G infrastructure is widespread. South Korea was in a fierce race with China, the United States and Japan to market 5G. Recently three South Korean mobile telecommunication companies made a remarkable achievement on proceeding 5G commercialization; on April 3, 2019, they registered as the world's first nationwide subscriber of 5G mobile networks. Given these circumstances, this paper will investigate 5G technology characteristics, network deployment environment of the domestic and international, and deployment strategy, and also identify how some of the elements related to 5G network deployment environment are affecting ICT industrial ecology and industrial development. To this end, 13 hypotheses, including which elements deploying the 5G network have impacts on ICT industrial ecology and industrial development were derived from a theoretical framework and literature review. Data was collected based on these hypotheses from survey of a group of 40 experts on 5G technology and network and 135 general industry stakeholders. The results from this study indicates that 5G network deployment environment’s impact on ICT industry ecology and industrial development is significantly affecting network diversity and scalability as a factor to satisfy technological requirements of various industrial groups for the possibility of future growth of corporate and continuous new technological development. In the future more generalized results can be achieved if a detailed research and analysis on the landscape of the industry convergence with the other industry on 5G technology can be further expanded by successfully deploying open ecosystems for 5G convergence industry. Topic: 5G network infrastructure, Convergence industry ecosystem, Hyper-connectivity, Ultra low latency 5G 네트워크 구축 환경이 ICT 생태계 및 산업발전에 미치는 영향에 관한 분석 5G 인프라의 중요성이 널리 확산 되고 있다. 5년 전부터 최근까지 세계 각국들과 경쟁하면서 5G 상용화를 추진해 온 국내 이통 3사가 올해 4월 3일 세계 최초 5G 가입자 개통이라는 퀘거를 이루어 냈다. 상용화관련 앞으로 5G 기술 특성과 국내외 네트워크구축 환경 및 전략에 대해 알아보고, 5G 네트워크 구축 환경에 관련된 요인들이 ICT 산업생태계 및 산업 발전에 영향을 주는 요인을 파악하고자 한다. 이를 위해 기존 문헌고찰을 통해 ICT 산업생태계 및 산업발전에 미치는 영향 요인 등 13개의 가설을 도출하였다. 연구 가설들을 토대로 5G 기술과 네트워크에 관한 지식을 보유한 40명의 전문가 그룹과 일반 산업계 그룹 135명을 대상으로 설문서를 통해 자료를 수집하였다. 본 연구결과는 5G 네트워크 구축 환경이 ICT산업 생태계 및 산업발전에 미치는 영향 요인은 기업의 발전성과 지속적인 신기술 개발이, 타 산업군의 기술적 요구사항을 만족시켜 주기 위한 요인으로서 네트워크의 다양성, 확장성에 상당히 영향을 미치는 것으로, 일자리 창출은 영향이 적은 것으로 분석되었다. 5G기술과의 융합산업에서 성공적인 개방적 생태계 구축을 통해 5G기술에 의한 분석과 연구를 더 확장하면 일반화된 연구결과를 얻을 수 있을 것이다. 주제어: 5G 네트워크구축, 융합산업 생태계, 초연결성, 초저지연성

실측 기반의 에너지 효율적인 5G 모바일 비디오 스트리밍 기술 제시

김덕진 서울대학교 대학원 2022 국내석사

최근 모바일 트래픽 양의 증가는 기존 LTE 통신보다 훨씬 빠른 5G 통신의 발전을 낳았다. 전 세계 모바일 데이터 트래픽 양의 통계를 살펴보면 전체 트래픽의 약 75%가 비디오 스트리밍 서비스를 차지할 것으로 예상하고 있다. 하지만 5G 통신은 이렇게 빠른 속도를 자랑하는 만큼 LTE 대비 많은 파워 소모를 하고, 실제로 측정을 하였을 때 5G는 LTE에 비하여 비디오 스트리밍 상황 시 약 1.5∼2배의 파워 소모를 하는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 해당 파워 소모의 대부분은 다운링크 트래픽이 존재하지 않는 구간에서 발생하였다. 이러한 특징은 5G 통신 상황에 들어가는 것만으로도 나타난다는 것이 가장 크기 때문에, 본 논문에서는 실제로 다운링크 트래픽이 존재하는 상황에 대해서만 5G를 사용하고, 그 이외의 구간에서는 LTE를 사용하는 선택적 전환 방법을 제시한다. 이러한 방법을 적용하여 여러 어플리케이션(Youtube, NETFLIX, 디즈니 플러스)에 대하여 실제 측정을 진행하였고 해당 방법을 사용하였을 때 대부분의 어플리케이션에서 약 10∼20%의 파워 소모 감소율을 보여주었다. 비록 해당 방법이 실시간 스트리밍에는 적용하기 힘들다는 한계가 존재하지만, 단순하면서도 명확히 5G 상태에서의 파워 소모 감소를 줄이는 방법을 제시함에 기여도가 있다. The recent increase in the amount of mobile traffic has resulted in the development of 5G communication, which is much faster than existing LTE communication. Looking at statistics on the amount of mobile data traffic around the world, about 75% of all traffic is expected to account for video streaming services. However, 5G communication consumes more power than LTE as it boasts such a high speed, and when measured, 5G consumes about 1.5 to 2 times more power in video streaming situations than LTE. And most of the power consumption occurred in a section where downlink traffic did not exist. Since these features are most likely to appear just by entering a 5G communication situation, this paper presents an selective switching method using 5G only for situations where downlink traffic actually exists and LTE for other sections. This method was applied to actual measurements for various applications (Youtube, NETFLIX, Disney Plus), and when using this method, most applications showed a power consumption reduction rate of about 10-20%. Although there is a limitation that the method is difficult to apply to real-time streaming, it contributes to suggesting a simple and clear way to reduce power consumption reduction in 5G state.

5G 네트워크 상태에서의 AR/VR는 의무교육 적용의 타당성에 관한 연구

왕춘양 호서대학교 대학원 2020 국내석사

최근에 신흥(新興) 기술인 AR/VR가 급속히 발전하면서 업종별, 분야별에 다양하게 적용하고 있으며, 교육 분야에서도 적용하는 추세가 나타났고, 성공 사례도 점점 증가하고 있다. 이와 같이 5G 통신기술의 탄생과 미래의 상용화를 보급하고 5G의 특성을 접목하는 것은 AR/VR를 크게 발전시킬 것이다. 따라서, 본 연구는 5G 네트워크 상태에서 AR/VR는 의무교육에 적용하는 타당성 검토를 제목으로 선정하여 국내외 연구 현황을 수집, 정리한 것을 바탕으로 의무교육의 정책 및 현황, 전통교육과 현대교육의 정의 및 폐단, 이동통신기술의 발전, AR/VR 기술의 발전 등을 살펴보았다. 문헌 연구법, 귀납법(歸納法)을 통해 5G 네트워크 상태에서 AR/VR는 의무교육에 적용에 대해 타당성을 검토하였다. 연구결과에 의하여 AR/VR 기술을 교육 커리큘럼(Curriculum)에 보급하려면 어려운 문제점을 많이 극복해야 한다. 그러나 5G 시대가 시작하고 가상현실 하드웨어 기술이 발전되고, 설비의 가격이 절감하고, 컴퓨터의 계산속도가 향상하여 AR/VR 기술은 교육 분야에서 미칠 수 있는 영향을 경시하면 안 되는 것으로 사료된다. 연구결과에 따르면, 5G 네트워크 상태에서는 AR/VR 기술의 강점을 결합해 교사자원의 양질화, 교육공간의 네트워크화, 교육패턴의 미디어화, 교육체험의 몰입화(沒入化) 등으로 AR/VR 기술을 실제로 교육에 보급할 수 있다.