D2D 통신의 절차는 1단계 단말탐색, 2단계 링크생성, 3단계 데이터 전송의 총 세가지 단계로 이루어진다.
가. 단말 탐색 단계
단말탐색단계는 각 D2D 통신단말이 그 단말 주변에 있는 D2D 통신이 가능 한 후보 단말들을 탐색하는 단계이다. 본 단계에서 통신단말들은 자신들의 정보가 담긴 신호를 발신하고 그와 동시에 다른 단말들이 송신하는 신호를 수신하여 단말간직접통신이 가능한 다른 통신단말들이 범위 내에 있음을 검 색한다. 각 단말은 자신에 대한 정보를 제공하여 서로 식별할 수 있도록 한 다. 단말 탐색 단계에서는 단말 탐색 시 사용하는 시간과 전력효율이 중요하 다. 매크로셀 네트워크 기반의 D2D 통신의 경우 단말 탐색 단계가 비중앙집 중형인 독립적인 D2D 통신들에 비해서 탐색시간과 전력효율 면에서 더 나은 성능을 일반적으로 나타낸다. 중앙집중형 D2D 통신의 경우 단말탐색시 각 단 말들이 탐색하는 단계를 거치지 않고 기지국을 통하여 해당 단말들의 정보가 수집되어 D2D 단말들의 공유하여 더 효율적인 네트워크 구성이 가능하다. 비
중앙집중형 통신인 WiFi Direct와 블루투스를 예로 들어보면 통신을 하고자 하는 시점에서 상호 페어링 과정을 통하여 주파수 중 하나를 임의로 정하여 단말간 연결을 수행한다. 이러한 방법은 흔히 사용하는 블루투스 기기 들의 경우에도 단말연결에 사용하는 시간과 통신에 사용되는 주파수가 달라 통신 연결 단계에서 시간이 오래 걸리거나 탐색에 실패 할 수 있다. 이 경우에 대 한 해결책으로 각 단말들이 최대 송수신 신호를 사용하고 탐색 시간을 늘림 으로 중앙집중형 방식을 사용하지 않고 성능을 높이는 방법이 있으나 소형 기기에서 이러한 방법을 사용할 경우 배터리등의 전력사용면에서 매우 비효 율적이다.[88]
그림 2-15는 중앙집중형 방식 사용 시 단말들 사이의 송신과 수신을 분석 하여 단말 탐색을 중앙관리 하는 것을 볼 수가 있다. 중앙집중형방식에서 기 지국은 D2D 연결을 수행하고자 하는 두 단말이 같은 매크로셀에 있음을 감지 하는 역할을 수행한다. D2D연결 단말들이 동일 매크로셀 구역에 존재시 D2D 통신 가능 여부를 확인하기 위하여 단말 탐색을 지시한다. 중앙집중형 방식 은 D2D 통신 수행단계에 개입하여 매크로셀의 부하가 가중되나 앞서 비중앙 집중형 방식에 비하여 사용 단말들에 대하여 효율적인 방법을 기대할수 있 다.[89]
[그림 2-15] D2D 탐색 단계 [89]
나. 링크 생성 단계
D2D 통신을 위한 2단계는 링크생성 단계이다. 링크 생성 단계에서는 단말 탐색 단계에서 발견한 주변의 D2D 단말들 중에서 데이터를 전송하고자 하는 단말과 데이터 전송을 위한 링크를 맺는 단계이다. 일반적으로 단말이 링크 생성 신호를 다른 단말에 보내면 해당 단말이 응답신호를 보내어 상호 링크 를 맺게 된다.[89]
다. 데이터 전송 단계
D2D통신은 매크로셀을 통하여 통신을 수행하는 것에 비하여 이동통신 단말 이 가지고 있는 저전력 사용 및 기지국을 통하지 않고 비교적 더 가까운 단 말들 간에 통신을 수행하기 때문에 일반적인 매크로셀을 통한 단말들 간의 통신에 비하여 전력 및 자원사용 측면에서 매우 효율적이다. 또한 매크로셀 을 거쳐 통신을 수행할 경우 송신 단말에서 업링크 채널과 다운링크 채널이 발생하고 수신 단말에서 또한 같은 채널들이 발생하게 되기 때문에 기지국을 통해서 발생하는 전력과 업링크 채널과 다운링크 채널 생성시 사용되는 자원 및 기지국을 통함으로 인한 부하의 측면에서 비효율적인 통신을 하게 된다.
각 D2D 통신 수행시 D2D 송신 단말이 발생하게 되므로 새로운 간섭원이 발생 하게 되나 전체 시스템에서 보면 통신단말들은 짧은 거리내 통신을 수행한다 는 점과 단말들이 가지고 있는 전송파워 측면에서 D2D 송신 단말들이 발생하 는 간섭은 기지국 측면에서 작은 수준이다. 이런 점을 이용하여 한 기지국내 D2D 통신을 동일한 주파수를 사용하여도 통신이 가능하게 되어 주파수 재사 용 측면에서 많은 효율성을 가지고 있는 기술이다. 중앙집중형 기반의 D2D 통신은 각 데이터 전송에 있어 비중앙집중형 방식에 비하여 앞서 설명 한 것 과 같이 탐색단계의 효율성을 가지고 있으며 더불어 기지국 측면에서 간섭량 이 낮을 지라도 D2D 통신간의 간섭이 발생 할 수 있으므로 중앙집중형 방식 에서는 D2D 통신 단말들이 기지국과 다른 D2D통신들과 유기적인 협력을 토대 로 간섭제어까지 가능하며 각 D2D 통신을 고려하여 자원할당을 할수 있으므 로 데이터 전송 측면에 있어서 효율적인 방법이다.[89]
4. D2D 통신 효율 향상 기술