IEEE 802.11/802.16e 통합 네트워크에서 지연 예측을 이용한 VoIP 트래픽의 수직적 핸드오버 결정 기법
Vertical Handover Scheme by predicting Delay using VoIP traffic in IEEE 802.11/802.16e Heterogeneous Networks
- 발행기관 서강대학교 전자공학과
- 지도교수 홍대형 교수님
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000044923
- 본문언어 한국어
초록/요약
Mobile stations perform Vertical Handover(VHO) in heterogeneous networks. Mobile stations can perform more effective VHO, if they can predict the change of the channel and apply it when they choose the target network. In recent studies, VHO is performed average data-rate calculated by traffic load and predicted channel condition. In this handover scheme, the mobile station performs handover only when the target network's predicted average data-rate is higher than that of the current network. But in VoIP traffic, packet delay is more important factor than data-rate in communication quality. Therefore in this study, not only data-rate but also packet delay is concerned in VHO. Proposed scheme is compared with traditional scheme by VHO failure rate by simulation. Performance evaluation shows that proposed scheme guarantees more stable communication in VoIP traffic.
more초록/요약
이종 네트워크 환경에서 단말은 Vertical Handover (VHO)를 수행한다. 단말이 target 네트워크를 결정할 경우 채널 변화를 예측하고 이를 활용한다면 더욱 효율적인 VHO를 수행할 수 있다. 기존의 연구들 중에 traffic load와 예측한 채널 변화를 이용하여 각 네트워크로부터 제공받을 수 있는 평균 전송률을 예측하고 이것을 기반으로 핸드오버 수행 여부를 결정하는 기법이 있다. 이 기법에서 단말은 현재 접속된 네트워크에서의 예상 평균 전송률보다 target 네트워크에서의 평균 전송률이 높을 경우에만 VHO를 수행한다. 하지만 VoIP 트래픽의 경우 전송률보다는 지연율이 통신품질에 더 큰 영향을 미친다. 그러므로 본 논문에서는 핸드오버 수행 시 예측된 전송률뿐 아니라 packet loss와 delay를 함께 고려하여 핸드오버를 수행하는 기법을 제안한다. 모의실험을 통해 제안한 기법을 적용할 경우와 기존의 기법을 적용했을 경우의 VHO 실패율을 비교한다. 도출한 결과를 통해 제안한 기법을 사용하면 VoIP 트래픽에서 더욱 안정적인 통신이 가능해짐을 확인한다.
more목차
Ⅰ. 서론 = 1
Ⅱ. 연구 배경과 연구의 필요성 = 5
2.1 차세대 이동통신 시스템 = 5
2.1.1 차세대 이동통신 시스템의 개발 동향 = 6
2.1.2 차세대 이동통신 시스템의 운영 방안 = 7
2.2 동종/이종 네트워크 환경에서의 핸드오버 = 10
2.2.1 동종 네트워크 환경에서의 핸드오버 = 10
2.2.2 이종 네트워크 환경에서의 핸드오버 = 12
2.3 기존 연구 현황 및 연구의 필요성 = 14
2.3.1 수직적 핸드오버에 대한 기존 연구 현황 = 14
2.3.2 VoIP 트래픽에서 패킷지연을 반영한 핸드오버 기법 필요성 = 17
Ⅲ. 패킷 지연시간을 반영한 전송률 기반 핸드오버 기법 = 18
3.1 링크품질과 트래픽 로드를 반영한 전송률 예측 핸드오버 기법 = 18
3.2 VoIP 트래픽에서의 지연 시간 = 21
3.3 패킷 지연 시간을 반영한 핸드오버 기법 = 22
Ⅳ. 모의 실험 환경 및 성능 지표 = 25
4.1 모의 실험 환경 = 25
4.1.1 기지국 배치 및 단말기 발생 분포 = 25
4.1.2 트래픽 모델 = 27
4.1.3 전파 환경 모델 = 29
4.1.4 간섭 모델 = 32
4.2 시스템 모델 = 33
4.2.1 단말기의 동작 = 33
4.2.2 스케줄링 및 채널 할당 = 33
4.2.3 데이터 전송 = 35
4.3 모의 실험 성능 지표 = 36
4.3.1 성능 도출을 위한 비교 대상 = 36
4.3.2 성능 비교를 위한 지표 = 38
4.4 모의 실험 시나리오 = 39
4.4.1 MS의 수에 따른 성능 = 39
4.4.2 WiBro의 BS와 WLAN의 AP 사이의 거리에 따른 성능 = 39
4.4.3 MS의 속도에 따른 성능 = 40
4.4.4 New call의 WiBro와 WLAN 발생 비율에 따른 성능 = 40
4.5 모의 실험 수행 모델 = 41
4.5.1 모의 실험 수행 파라메터 = 41
4.5.2 모의 실험 흐름도 = 42
Ⅴ. 제안한 기법 적용에 따른 성능 결과 분석 = 43
5.1 MS의 수에 따른 성능 = 46
5.2 WiBro의 BS와 WLAN의 AP 사이의 거리에 따른 성능 = 47
5.3 MS의 속도에 따른 성능 = 48
5.4 New call의 WiBro와 WLAN 발생 비율에 따른 성능 = 49
5.5 Delay bound에 따른 성능 = 50
Ⅵ. 결론 = 52
참고문헌 = 56
그림차례
그림 1 이동하는 단말의 채널 상태 변화 = 2
그림 2 Tight coupling = 7
그림 3 Loose coupling = 8
그림 4 특정 시스템에 과부하가 발생하는 예 = 9
그림 5 동종 네트워크 환경에서의 호의 연결 유지를 위한 핸드오버 = 11
그림 6 동종 네트워크 환경에서의 load balancing을 위한 핸드오버 = 11
그림 7 이종 네트워크간 수직적 핸드오버 = 12
그림 8 이동하는 단말의 링크 품질 변화 = 16
그림 9 단말이 802.11 영역을 통과할 때의 단말의 경로 = 19
그림 10 단말이 802.16의 MCS level N 이하만 통과할 때 단말의 경로 = 20
그림 11 단말이 802.16의 MCS level N 이상도 통과할 때 단말의 경로 = 20
그림 12 일반적인 자원사용률과 지연과의 관계 = 22
그림 13 제안기법의 흐름도 = 24
그림 14 이종 네트워크 환경에서 각 service station들의 배치 = 26
그림 15 단말기 발생 분포의 예 = 26
그림 16 CBR VoIP 모델의 packet trace = 27
그림 17 도출한 fading의 amplitude fading에 대한 pdf = 31
그림 18 도출한 fading의 phase distortion에 대한 pdf = 31
그림 19 인접 셀로부터의 interference 모델 = 32
그림 20 일반적인 기회적 스케줄링 기법의 예 = 34
그림 21 하향링크 전송률 제어 = 35
그림 22 모의실험 흐름도 = 42
그림 23 MS의 변화에 따른 자원사용률의 변화 = 43
그림 24 IEEE 802.11에서의 자원사용률에 따른 delay의 CDF = 45
그림 25 IEEE 802.16에서의 자원사용률에 따른 delay의 CDF = 45
그림 26 Good packet ratio(속도=30km, 거리=400m, 발생비율=5:5) = 46
그림 27 Good packet ratio(MS=60, 속도=30km, 발생비율=5:5) = 47
그림 28 Good packet ratio (MS=60, 거리=400m, 발생비율=5:5) = 48
그림 29 Good packet ratio (MS=100, 속도=30km, 거리=400m) = 49
그림 30 Good packet ratio(속도=30km, 거리=400m, 발생비율=5:5) = 50
그림 31 Good packet ratio(속도=30km, 거리=400m, 발생비율=5:5) = 50
그림 32 전체 서비스 시간 대비 IEEE 802.11에 머무는 시간 = 54
그림 33 핸드오버 발생 횟수 = 54
표차례
표 1 두 네트워크의 MCS level 및 심볼 당 전송 bit 수 = 19
표 2 CBR VoIP 모델의 parameter = 28
표 3 VoIP 모델에 적용된 codec 형식 = 28
표 4 IEEE802.16 시스템에 적용한 파라메터 = 41
표 5 IEEE802.11 시스템에 적용한 파라메터 = 41
표 6 Delay bound에 따른 자원사용률의 threshold = 44
표 7 Delay bound의 변화에 따른 각 기법에서의 수용 가능 인원 = 51
