WLAN과 WiBro 통합 네트워크 환경에서 Sleep mode를 이용한 빠른 수직적 핸드오버 기법 연구
Fast Vertical Handover Scheme utilizing Sleep mode in WLAN and WiBro Heterogeneous Networks
- 주제(키워드) 수직적 핸드오버 , Sleep mode , 이종 네트워크
- 발행기관 서강대학교 전자공학과
- 지도교수 홍대형
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000044924
- 본문언어 한국어
초록/요약
통합 네트워크 환경에서 단말이 접속 네트워크를 변경하는 경우, 서비스 단절 시간을 최소화 하기 위해 수직적 핸드오버 수행에 소요되는 시간을 최소화하여야 한다. 본 논문에서는 WLAN과 WiBro로 구성된 통합 네트워크 환경에서 WLAN에 연결된 단말이 WiBro로 수직적 핸드오버를 수행하는 경우에 소요되는 시간을 줄이기 위한 기법을 제안한다. 제안한 기법에서 단말은 핸드오버 수행 시점 이전에 MIH 서버로부터 수직적 핸드오버 수행에 필요한 정보를 획득하여 WiBro 네트워크 진입 절차를 단순화시킬 수 있다. 또한 WiBro 표준에 정의된 sleep mode를 이용하여 핸드오버 수행 시점 이전에 단말은 미리 WiBro에 연결한 후 sleep mode로 진입하여 WiBro와 연결을 유지한다. 이후 단말이 핸드오버를 수행하는 경우, sleep mode에서 awake mode로 돌아오는 과정만을 수행하여 WiBro와 데이터 송수신을 재개한다. 이러한 두 가지 방법을 통해 핸드오버 수행에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 모의 실험을 통해 제안한 기법이 적용된 경우 수직적 핸드오버에 소요되는 시간과 WiBro 유효 cell throughput 성능을 도출하고 분석하였다. 도출한 결과를 통해 제안한 기법이 적용된 경우, 기존의 핸드오버 기법에 비해 핸드오버에 소요되는 시간을 57.15 ms에서 최대 4.28 ms까지 줄일 수 있음을 확인하였다. 한편 이 경우 WLAN AP를 통해 데이터 송수신하는 단말이 WiBro 하향 링크 자원의 일부를 계속적으로 사용하기 때문에 WiBro 기지국의 유효 throughput은 감소할 수 있다. 이를 줄이기 위해 핸드오버 수행 가능성이 있는 단말만 sleep mode에 진입하여 WiBro와 연결을 유지하는 경우, 이 기법의 적용에 의해WiBro 기지국의 유효 throughput이 소모되는 량을 줄일 수 있음을 확인하였다.
more초록/요약
Vertical handover (VHO) latency needs to be minimized for short service disruption time especially in heterogeneous network environments. In this thesis, we consider a case that a mobile station (MS) switches its serving network from WLAN to WiBro. We proposed VHO scheme to reduce handover latency in heterogeneous wireless networks composed of WLAN and WiBro networks. In proposed scheme, we have considered two methods to reduce handover latency. As the first one, we suggest that a MS can perform VHO with simplified WiBro network entry procedure, on the assumption that it can acquire the information related to VHO from MIH server. As the second one, we propose a scheme that a MS performs VHO utilizing the sleep mode operation of WiBro. In this method, a MS should connect to its target network and enter to the sleep mode before performing VHO procedure. When VHO occurs, a MS merely returns to the awake mode and resumes data transmissions with WiBro. By these two methods, VHO latency can be dramatically reduced. We evaluated and analyzed the performance of the proposed scheme. As performance measures, VHO latency and WiBro effective cell throughput are used. Results show that VHO latency can be reduced from 57.15 ms of the conventional scheme to 4.28 ms by the proposed one. However, WiBro effective cell throughput may be decreased, because MSs connected to WLAN AP utilize continuously certain portions of the WiBro downlink radio resources. To reduce this decrease, we suggest that only MSs with a possibility of VHO occurrence can enter to the sleep mode and maintain connection with WiBro network. In consequence, we demonstrated that the WiBro cell throughput decrement can be reduced.
more목차
I. 서론 = 9
II. 통합 네트워크 환경에서 수직적 핸드오버 = 12
2.1 통합 네트워크 환경에서의 핸드오버 = 12
2.2 기존 연구 현황 및 연구의 필요성 = 15
2.2.1 Multi-mode를 이용한 VHO latency 감소 기법 = 15
2.2.2 Cross-Layer Design을 통한 VHO latency감소 기법 = 16
III. 수직적 핸드오버 성능 분석 모델 = 18
3.1 통합 네트워크의 시스템 모델 = 18
3.1.1 네트워크 및 단말 모델 = 18
3.1.2 수직적 핸드오버 기법 적용을 위한 가정 사항 = 20
3.2 일반적인 수직적 핸드오버 기법 = 21
3.3 VHO Latency를 줄이기 위한 방안 = 23
3.3.1 Simplified network entry를 이용한 VHO Latency 감소 = 23
3.3.1.1 Network entry 수행에 필요한 정보 = 24
3.3.1.2 Simplified Network entry 수행 절차 = 24
3.3.2 Sleep mode를 이용한 VHO Latency 감소 = 26
3.3.2.1 Sleep mode 목적 및 동작 = 26
3.3.2.2 Sleep mode를 VHO에 적용하는 방법 = 29
3.3.2.3 Sleep mode를 VHO 수행 절차 = 30
3.4 WiBro Cell Throughput 감소를 줄이기 위한 방법 = 34
3.4.1 Sleep mode에 진입한 단말이 사용하는 WiBro BS 자원 = 34
3.4.2 WiBro Cell throughput 감소 문제 = 36
3.4.3 WiBro Cell Throughput 감소를 줄이기 위한 방법 = 37
IV. 모의실험 환경 및 수행 모델 = 39
4.1 모의 실험 적용 모델 = 39
4.1.1 AP/ BS 배치 및 단말 발생 분포 모델 = 39
4.1.2 전자파 전파 모델 = 41
4.1.3 간섭 모델 = 42
4.2 모의 실험 수행 모델 = 43
4.2.1 모의 실험 수행 파라미터 = 43
4.2.2 모의 실험 흐름도 = 45
4.3 성능 분석 지표 = 46
4.3.1 VHO Latency = 46
4.3.2 WiBro Cell Throughput = 46
V. VHO 기법 적용에 따른 성능 결과 분석 = 47
5.1 성능 도출 결과의 구분 = 47
5.1.1 VHO Latency 성능 도출 = 47
5.1.2 WiBro Cell Throughput 성능 도출 = 49
5.2 VHO Latency 성능 분석 = 50
5.2.1 기존 핸드오버 기법을 적용한 경우 = 50
5.2.2 WiBro 네트워크 진입 절차를 단순화시킨 경우 = 51
5.2.3 Sleep mode를 이용한 핸드오버 기법을 적용한 경우 = 52
5.3 WiBro Cell Throughput 성능 분석 = 55
5.3.1 Sleep mode를 이용한 수직적 핸드오버 기법이 적용된 경우 = 55
5.3.2 HO 가능성이 있는 단말만 WiBro와 연결을 유지하는 경우 = 58
VI. 결론 = 61
參考文獻 = 64
그림차례
그림 1- 1. 통합 네트워크 구성의 예 = 9
그림 1- 2. WLAN에서 WiBro로의 수직적 핸드오버 = 10
그림 2- 1. 통합 네트워크 환경에서의 수평적/수직적 핸드오버 = 12
그림 2- 2. 수신 신호 세기를 기준으로 수행하는 핸드오버 = 13
그림 2- 3. 동종 네트워크 환경에서 load balancing을 위한 핸드오버 = 13
그림 2- 4. Multi-mode 단말을 이용한 수직적 핸드오버 기법 = 16
그림 2- 5. WLAN과 WiBro 통합 네트워크 환경에 적용 가능한 CVH 모델 = 17
그림 3- 1. 일반적인 수직적 핸드오버 수행 절차 = 22
그림 3- 2. 단순화된 WiBro 네트워크 진입 절차 = 25
그림 3- 3. Sleep mode 동작 타이밍 다이어그램 = 27
그림 3- 4. Sleep mode 동작의 예 = 28
그림 3- 5. 단말이 서빙 기지국과 데이터 송/수신을 재개하는 과정 = 30
그림 3- 6. WiBro에 연결된 적이 없는 경우의 수직적 핸드오버 수행 절차 = 31
그림 3- 7. WiBro에 연결된 적이 있는 경우의 수직적 핸드오버 수행 절차 = 33
그림 3- 8. WiBro 기지국에 sleep mode에 진입한 단말이 연결되어 있는 경우 = 35
그림 3- 9. Sleep interval의 단말에 할당된 자원을 다른 단말이 사용하는 경우 = 35
그림 3- 10. 다수의 단말이 sleep mode로 동작하는 경우 = 36
그림 3- 11. Handover 가능성이 있는 단말만 sleep mode를 유지하도록 제한 = 38
그림 4- 1. 통합 네트워크 환경에서 WLAN AP/WiBro BS들의 배치 = 40
그림 4- 2. 도출한 shadowing에 대한 pdf = 42
그림 4- 3. 모의 실험 Flowchart = 45
그림 5- 1. VHO latency 측정을 위한 모의 실험 시나리오 = 48
그림 5- 2. WiBro cell throughput 측정을 위한 모의 실험 시나리오 = 49
그림 5- 3. 레인징 과정의 충돌로 인한 VHO Latency 증가 = 51
그림 5- 4. WiBro 네트워크 진입절차에 소요되는 시간 도출 결과 = 52
그림 5- 5. VHO latency 성능 도출 결과 = 53
그림 5- 6. 단말 수의 변화에 따른 cell throughput 감소 비율 = 56
그림 5- 7. WLAN AP 수의 변화에 따른 cell throughput 감소 비율 = 57
그림 5- 8. 단말 수의 변화에 따른 cell throughput 성능 이득 = 59
그림 5- 9. 단말 수의 변화에 따른 cell throughput 성능 이득 = 60
표차례
표 3- 1. 수직적 핸드오버의 목적에 따른 반영요소 = 20
표 3- 2. 네트워크 진입 절차 수행을 위해 필요한 정보 = 24
표 4- 1. IEEE 802.11 WLAN 네트워크에 적용한 파라미터 = 43
표 4- 2. IEEE 802.16 WiBro 네트워크에 적용한 파라미터 = 44
표 5- 1. VHO Latency 도출 결과의 구분 = 48
표 5- 2. Sleep mode를 유지를 제한하는 경우의 throughput 성능 이득 = 58
