2주차 정기교육세션 : Blockchain & LTE Cell Search - Cocos Tutorial by 박세희
안녕하세요~ 큐밀리 여러분~!
#한국대학생IT경영학회 #큐시즘의 대외홍보팀원 박수완 입니다.(≧∇≦)b
지난 토요일, 3월 14일에
큐시즘의 2번째 교육 세션이 진행되었습니다.
모두들 큐시즘 공지방에서 교육세션에 대한 변경 사항을 보셨겠지만
다시 한번 공지드립니다.
[3차 세션] 도연희 교육자 세션 취소 →채필재 교육자 세션 추가 개설
[4차 세션] 이권형 교육자 세션 추가 개설
[세션 신청] 3차 4차 교육 세션 3월16일에 한번에 신청
[일정 변경]
4월18일 : 5차 세션
4월25일 &5월 2일 : 방학
5월 9일 : 오픈렉쳐
박세희 교육자님의,
Blockchain & LTE Cell Search - Cocos Tutorial
송형라 교육자님의,
파이썬을 이용한 데이터분석
채필재 교육자님의,
AI Paper Trend in 2 hours
황혜원 교육자님의,
Desigh Technology
의 주제들로 진행되었습니다.
이번 세션 일지는 바로바로
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박세희 교육자님의 Blockchain & LTE Cell Search - Cocos Tutorial 입니다.
그러면 유익한 교육에 대해 바로 살펴보도록 하겠습니다.
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블록체인
" 블록체인의 개념 및 구조 "
4차 산업혁명 속에서
여러분들은 언제, 어디서나 인터넷에 연결이 가능합니다.
정보통신기술의 융합으로 이루어진 산업혁명으로,
상품 및 서비스의 생산, 유통, 소비 전 과정에서
모든 것이 연결되고 지능화된 시대 속에서 살아가고 있는 것입니다.
4차 산업혁명의 핵심 키워드들은
인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 가상현실(VR), 3D printing 등이 있습니다.
데이터분산을 위한 블록체인은
"정보처리를 통한 데이터 분산 및 처리"가 포인트입니다.
이는 기업의 경쟁력을 갖추는 자원인 IT와 기업 조직 간의 상호작용 관리의 정보기술이 합쳐져
IT와 경영 융합기술을 의미하기도 합니다.
그러면 여기에 나오는 블록체인은 무엇일까요?
블록체인 개념
블록체인은 간단히 말하자면,
정보를 포함한 여러 '블록(block)'들이 체인으로 '연결(chain)'되어 있는 데이터 분산 처리기술을 의미합니다.
저장된 데이터는 모든 사용자에게 분산 저장하며,
이러한 특성때문에 분산원장기술이라고도 불립니다.
각 블록은 데이터 & 해시값 & 이전 해시값 으로 구성되어 있습니다.
1.Data
각 블록안에 데이터가 담겨 있으며,
2.Hash
해쉬는 해당 블록의 데이터에 대한 고유값으로,
데이터 변경 시 해시값도 같이 변경됩니다.
이러한 특성으로 데이터가 변경 시 바로 알아챌 수 있습니다.
보안에서의 강점을 갖고 있는 셈이죠.
3.Hash of previous block
블록체인 상의 모든 데이터는 그 이전의 데이터와 연결되어 서로 연관성을 가집니다.
이는 앞서 말한 블록체인의 정의와 연관하자면 'chain'이 가리키는 바이기도 합니다.
chain은 블록들이 '이전 블록 해시'값을 이용해 서로 연관되어 있는 형태로
체인에 의해 데이터 변조가 방지됩니다.(블록체인의 무결성)
블록체인의 구조 : P2P
공유 디지털 원장
블록체인이 생성되고 공유하는 과정에서는
P2P라는 중요한 원리가 등장합니다.
블록체인에서 새로 만들어진 '블록'들은 개인과 개인 간의 거래,
Peer-to-Peer(P2P)은
1. 탈중화된 네트워크상에서 네트워크 참여자 모두가 새로 생성된 블록을 전달받습니다.
2. 이 블록을 참여자 모두 블록체인에 첨가한 후
네트워크 상 모든 블록의 유효여부 여부(Pow,작업증명)를 검사합니다.
3. 참여자들이 과반수 이상이 블록을 검증했다는 합의 후
(이 때 모두가 독립된 판단 주체라는 분산 원장 개념이 깔려있습니다.)
4. 블록 생성에 합의와 검증을 마친 블록은 기존 블록체인에 연결되고
5. 모든 네트워크 참여자들에게 공유됩니다.
정리하자면, 블록체인은 중앙 집중적 관리 주체 없이
불특정 다수, 개인들의 작업 증명(PoW)와 합의를 통해 서로의 직접적인 연결을 통한 구조이기 때문에
P2P네트워크 상 안에서 블록을 전달받고 > 검증하고 > 합의하는 > 탈중앙화 네트워크 구조를 갖고있습니다.
블록체인은 디지털 원장을 의미합니다.
여기서 원장은 거래내역을 적은 장부라 이해합시다.
거래정보가 암호화되서 네트워크 구성원 간에 분산이 되고
새로운 거래가 발생할 때마다 구성원들의 동의를 통해 검증을 합니다.
이는 중앙집중화된 시스템이 아니라 P2P네트워크 방식에 기반함으로써
거래 중개자의 필요성을 없애 거래 효율성과 투명성을 높이고 적은 비용으로 보다 안전하고 빠르게 거래가 가능합니다.
(투명성, 무결성, 신뢰성 보장)
분산원장 기술을 바탕으로 동일한 거래장부가 모두에게 전달이 되고
새로운 정보가 실시간으로 동시에 업데이트되기 때문에
하나의 거래정보를 임의로 변경하게 되면 수많은 컴퓨터를 동시에 해킹해야 합니다.
이는 사실상 불가능하며
금융권을 중심으로 "비즈니스 프로세스를 바꿀 패러다임"으로 발전하게 됩니다.
따라서 블록체인은 이러한 장점이자 강점들을 갖고 있습니다. 😎
"블록체인의 주요 기능"
1. 기록저장
자산을 디지털 정보화시키기 때문에 위변조로부터 안전하고 관리, 감독이 용이합니다.
2. 자산교환
사용자들은 자산 등록뿐만 아니라 제3자 없이 실시간으로 자산을 이전할 수 있습니다.
3. 스마트 계약
복잡한 거래를 단순화하는 것이 가능합니다.
"블록체인의 종류 및 분석"
블록체인 분석
블록체인은 크게 퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록체인으로 구분되는데요,
또한 블록체인은 무허가 및 공개 & 허가 및 비공개 & 허가 및 공개 세 가지로 분석할 수 있습니다.
1. 무허가 및 공개
상호관계자가 분산된 형태로 완전히 개방된 환경에서 이루어집니다.
따라서 악의적인 행위자가 트랜잭션에 제출뿐만 아니라 유효성 검사에도 참여할 수 있습니다.
여기서 트랜잭션은 데이터베이스 상태를 변환시키는 일련의 과정입니다.
따라서 모두가 접근할 수 있는 환경에서
작업증명 시간이 오래 걸리고 비용도 많이 듭니다.
ex.비트코인, 보상이론, 게임이론, 행동경제학을 포함한 심층분석
2.허가 및 비공개
권한이 부여된 원장은 신뢰할 수 있는 유효성 검사집합을 기반을 합니다.
이는 유일한 당사자가 발매를 하는데 통제된 방식 속에서 배포되고
승인되지 않는 거리나 변경을 거부할 수 있습니다.
따라서 원장손상이 매우 어렵습니다.
ex.환경규제
3.허가 및 공개
허가된 개인 공유 시스템 입점과 무허가 입점을 결합한 하이브리드 형태입니다.
블록체인 종류
블록체인은 노드 수에 따라 분류됩니다.
공공블록체인은 모든 참가자들에게 공개되며
네트워크를 통제하지 못해서 분산됩니다.
이는 비트코인과 이더리움에 적합합니다.
컨소시엄블록체인은 공개되어 있지만 사용이 누구나에게 열려 있는 것은 아닙니다.
이는 금융권에 적합합니다.
사설블록체인은 하나의 조직만이 통제권을 소유하고 있는 중앙집권적 성격을 가집니다.
프라이버시가 허용되어 기업이나 법집행, 정부관련 사업에 적합합니다.
"블록체인의 응용"
블록체인 활용 예로 자율주행차량에 대해 이야기 할 수 있습니다.
자동차가 독립적인 운전자가 되며
카카오택시를 예로 들면 공개된 운전자와 승객을 연결해 줍니다.
따라서 신원을 인증하는 과정에서 신원보증을 위한 다른 인증이 필요없어 호출과정에서 더 신속하다는 장점을 갖고있습니다.
뿐만 아니라 자동차 부품에 고유 코드(해시값)를 할당해
공장에서 나오는 불량품이나 배송되는 과정에서의 오류까지 관리가 가능합니다.
블록체인은 암호화폐에도 활용하며
전자투표의 신뢰성 강화,
디지털 관련해서는 지적재산권까지 관리할 수 있습니다.
또한 비트코인으로 수업료를 받는 대학교까지 등장했습니다.
블록체인과 사물인터넷을 결합해 공유경제 플랫폼을 제공하기도 하며
게임에서도 이용하는 예로는 크립토키티가 있습니다.
더 놀라운 것은 개인 간 에너지 거래 또한 할 수 있다는 사실입니다!!
이를 통해 보다 저렴하게 에너지를 살 수 있으며,
또 하나는 버려지는 에너지 없이 다 사용할 수 있다는 점입니다.
LTE Cell Search
다들 LTE는 들어본 단어뿐만이 아니라
하루종일 중독처럼 사용하실거라 예상이 됩니다.
이 때, 셀 탐색(Cell Search)은 전원을 켤 때, 그리고 이동하며 셀을 재선택 할 때 필수적인 절차입니다.
[LTE Cell Search]
정보기술의 역할은 통신을 통해 복잡한 정보처리를 쉽고 빠르게 처리하는 것입니다.
셀과의 동기화에서
1. 셀 탐색을 시도
2. 여러 개의 데이터를 한번에 연산 처리하는 SIMD 과정
3. 최종적으로 CP를 고려한 셀의 PSS를 검출하는 과정까지
진행하게 됩니다.
"LTE 의미"
LTE의 의미를 크게 6가지로 설명해보도록 하겠습니다.
1.Communication(통신)
TX(Transmit Data; 송신)에서 RX(Receive Data; 수신) 방향으로 정보를 전달하는 통신을 의미합니다.
특정 물리적인 매체를 통해 아날로그나 디지털 정보를 전송하는 것을 말해요.
2.Communications Signal (통신 신호)
통신 시,신호는 정보 전달의 수단으로 간주되어 의미를 전달합니다.
3.Communications System (통신 시스템)
시스템은 신호 처리를 위한 일련의 과정이며,
신호를 수학적으로 묘사하고, 수식을 거쳐서 가공하고, 의미를 뽑아내거나 담아요.
4.Signal Processing (신호 처리)
신호 처리는 전송할 정보를 통신 신호로 가공하거나 수신 측에서 정보를 추출하는 것을 의미합니다.
5.Protocol
통신 시스템의 전반적인 의사 결정 과정을 돕는 통신 규약을 프로토콜이라고 합니다.
상황에 맞는 약속된 판단과 동작을 각 stack(프로토콜 생김새의 구조) 별로 고유의 기능을 수행합니다.
6.Long Term Evolution (LTE)
LTE가 긴 기간 동안 점진적으로 발전해왔다는 의미합니다.
표준은 3GPP(Third Generation Partnership Project)이며
이 표준에서는 LTE 기기들이 최소한 지켜야 할 법과 최소한의 동작이 기술되어 있습니다.
"LTE 변조 및 동기화"
Modulation
변조는 보낼 데이터 신호를 통신하기 쉬운 신호 형태로 변환하는 것을 의미합니다.
OFDMA
1 : 1 통신에서는 변조, 이동 시 1 : N 통신에서는 OFDMA(직교 주파수 분할 다중 방식)이 이용됩니다.
여러 신호가 동시에 가면 충돌이 발생하는데
LTE에서는 OFDMA를 이용해
다른 신호를 수신단에서 구분할 수 있도록 합니다.
Synchronization
오늘날 디지털 통신에서 이루어지는 초기 필수 과정입니다.
통신 신호의 시작 타이밍을 파악하는 단계로,
수신의 경우 delay나 noise에 의해 시작점을 추정합니다.
> 송/수신 양측에 서로 약속된 시점에서 약속된 기저대역 신호를 사용해
송신 : 약속된 대로 preamble(서두)을 보내고,
수신 : preamble 신호를 찾아서 시작 timing 파악을 해요.
기본적으로 Correlation 활용해 두 랜덤 변수나 이변 량 데이터 간의 통계적 관계를 분석을 합니다.
"주파수 탐색 개요"
최신 LTE 네트워크의 신호 레벨 및 품질을 측정하는 주요 측정값인
RSRP는 높은 대역을 찾는 주파수 탐색 과정을 거칩니다.
예를 들면 단말기를 켰을 때 가장 신호가 쎈 와이파이를 잡아낸다고 생각하시면 됩니다.
하드웨어 장비인 기지국이 소유하는 무선통신 서비스 영역에서의 Cell에서
무선접속정보를 수신하려는 행위인 Cell Search를 수행합니다.
단말(우리)은 기지국이 담당하는 셀 영역 내에 위치해 기지국과 통신을 수행하기 때문에
Cell Search(셀 탐색)이라는 용어를 사용합니다.
이렇게 주파수 RSRP 주파수 탐색 과정이 끝나면
1) 셀과의 동기화
2)셀 시스템 정보수신
의 과정을 거치게 됩니다.
"TTC / FDD 동기화 신호 타이밍"
Timing of Synchronization Signals for FDD & TDD
동기신호는 수신 측에서 읽어낼 수 있는 신호를 의미합니다.
셀 동기화를 위해 기지국에서는 동기 신호를 Broadcast를 하며
단말은 이를 읽어내어 셀에 대한 동기화를 진행하게 됩니다.
CP는 각 OFDM symbol 앞부분에 위치하며
이를 고래해 slot boundary를 확인하게 됩니다.
"Inter 지침을 통한 SIMD"
Intel intrinsics Guide
Intel 지침에 대한 액세스를 제공하는 C 스타일 기능은 조립 코드 작성지 않습니다.
참고로 SIMD로 쉽게 벡터화할 수 있는 주요 선형 처리 작업에는 이러한 것들이 있다고 해요.
(내부 제품(동기화, 투영 작업) / 구성품(보상/균등화, 채널 추정) / FFT/IFFT(OFDM TX/RX) /
벡터의 피크 검색(동기화) / 벡터 덧셈, 뺄셈, 에너지, 절대값)
Single Instruction Multiple Data
SIMD는 병령 프로세서의 한 종류로
하나의 명령어로 여러 개의 값을 동시에 계산하는 방식입니다.
스칼라의 계산은 네 번의 계산 방식이 소요되지만
SIMD는 한 번의 계산으로 네 가지 결과를 도출합니다.
IMD : Real part
(a_re * b_re + a_im * b_im)
PSS는 최대 7.5kHz의 주파수 오프셋으로 초기 동기화 중에 쉽게 감지합니다.
최대의 Metric을 탐지하기 위해 필요 없는 부분의 잡음을 줄여주는 동시에,
코드를 컴파일, 디버깅 할 때의 속도를 높여주기 위해 용량을 줄여주는 역할을 맡고 있습니다.
마지막으로 FFTsize(Fast Fourier Transform)의 1/4, 즉 256bit만큼 누적합니다.
SIMD: Imaginary part
(a_re * b_im – a_im * b_re)
RXdata를 64bit씩 두 번에 걸쳐서 shuffle과정을 거칩니다.
SIMD (Single Instruction Multiple Data)
실수부와 허수부의 평균이 큰 값이 Max_metric으로 결정
→ 실수x4, 허수x4의 조합에서 실수x2, 허수x2의 반복으로 변화
→ 한 번 더 적용하여 16bit의 실수 하나와 허수의 반복으로 변경
→ 16bit 실수부와 16bit 허수부의 32bit를 16bit로 압축해 실수와 허수의 합으로 표현
"단말 셀의 PSS검출"
절댓값이 큰 수가 제곱 값도 더 크기에 굳이 나눌 필요는 없지만, 값을 줄여주기 위해 나누어줍니다.
현재의 최댓값보다 반복해서 구하는 metric의 값이 더 클 경우에는
metric, timing, Nid에 대입해
전체 프레임에 대한 최댓값을 도출합니다!!
LTE CELL SEARCH의 전체 흐름은
단말이 셀의 PSS를 검출해내면 셀의 1슬롯,
즉 5ms 타이밍을 알 수 있으며, SSS의 위치 또한 알 수 있습니다.
그 후 SSS를 검출하면 프레임의 시작을 알 수 있고
PSS에서의 정보와 결합해 PCI를 파악할 수 있습니다.
PCI를 통해 단말은 래퍼런스 신호의 위치를 파악할 수 있습니다.
여기서 참고할 것은 한 프레임 내의 두 PSS는 서로 동일하지만
두 SSS는 서로 다르다는 것입니다.
그 이유는 앞과 뒤의 SSS를 구분시켜 놓아
하나의 SSS을 기준으로 PSS와의 간격 차를 계산하여 프레임 타이밍을 알아낼 수 있게 하기 위해서입니다.
이렇게 Blockchain & LTE Cell Search에 대한 전반적인 복습이 끝났습니다~!~!
전공자인 저도 어려웠던 주제지만
박세희 교육자님께서 긴 시간 동안 쉽게 설명하기 위해 준비해줘서 너무 감사하고 수고 많았어요!!
세션 끝까지 집중해서 들어주신 큐밀리 여러분도 수고많았습니다~!~!
마무리는 열심히 교육세션을 듣고 있는 우리 큐밀리여러분과
열정적이 우리 굑벤져스팀 여러분!!
그러면 다음주 경쟁PT에서 만나요🥰🥰
*위 자료에 대한 저작권은 큐시즘 교육기획팀에게 있습니다. 무단 전재 및 재배포를 금지합니다.*
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