IEEE 802.16j 멀티 홉 릴레이 네트워크에서의 오버헤드 분석 및 감소 기법 연구
Reduction of Relay Overhead in IEEE 802.16j Mobile Multi-hop Relay (MMR) Networks
- 주제(키워드) 릴레이 오버헤드 , IEEE802.16j
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 장주욱
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000044945
- 본문언어 한국어
초록/요약
In IEEE 802.16j standard, relays are added to increase coverage and improve throughput. However, some overhead results from the inclusion of the relays. One typical example is an addition of R-MAP (Relay MAP) to be included in the header of the frames transmitted from BS (Base Station) to RS (Relay Stations) in non-transparent mode.[1] The R-MAP conveys transmission schedules for the burst data from BS to an RS. Since R-MAP is mostly modulated by the lower MCS (Modulation and Coding Scheme) level (QPSK 1/2 for example), the bandwidth consumption is considerable. Compared with higher MCS level (64QAM 3/4 for example) used by data bursts, it uses 5 times the bandwidth. In this paper, we propose a scheme to compress the R-MAP and show its efficiency through simulation. We also show how to reduce the CID (Connection identifiers) information in MAC headers to further reduce the overhead from relaying. In other words, we reduce the overhead from relaying in control plane (R-MAP) as well as in data plane (MAC header). As confirmed by the performance evaluation, MAC Efficiency of the proposed schemes is higher than that of the Standard schemes by approximately 11%.
more초록/요약
IEEE 802.16j에서는 전송률 향상과 커버리지 확장을 위하여 IEEE 802.16e 시스템 기반에 릴레이를 도입하게 되었다. 이에 따라 추가적인 오버헤드가 발생하게 되었다. 릴레이 도입에 따라 non-transparent 모드 일 경우 기지국에서 중계국으로 전송하는 프레임에 R-MAP이 추가되었으며, 이 R-MAP은 기지국에서 중계국으로 전송하는 실질적인 데이터 버스트들의 프레임내의 위치 등의 정보를 포함하게 된다. 따라서 R-MAP은 대체로 낮은 모듈레이션 및 코딩 방식(QPSK 1/2)으로 전송되고 이에 따른 대역폭의 소모가 크다. 데이터 버스트들의 모듈레이션 및 코딩 방식(64QAM 3/4)과 비교했을 때, 5배가량의 대역폭을 사용하게 된다. 본 논문에서는 R-MAP을 압축하는 방식을 제안하고 시뮬레이션을 통해 제안방식의 효율성을 보여준다. 또한 릴레이 오버헤드를 더욱 감소시키기 위해서 MAC 헤더의 CID 정보를 감소시키는 방법을 제안하다. 본 논문에서 제안하는 방식은 데이터영역에서 뿐만 아니라 컨트롤영역에서 까지 릴레이 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 시뮬레이션을 통한 성능평가 결과를 통해 표준의 방식보다 제안된 방식이 전송효율을 11%가량 향상 시키는 결과를 도출하였다.
more목차
I. 서론 = 1
II. 연구 배경 = 3
III. 관련 연구 = 7
A. 프레임 구성 및 자원 할당 방식 = 7
B. 프레임 내의 Burst 및 MAP 구성 = 10
C. 모듈레이션 및 코딩 기법 과 프레임 내 버스트 배치 = 14
D. MAC PDU(MAC Protocoal Data Unit) 구조 = 17
E. CID(Connection Identifier) 개념 = 19
IV. 제안 방식 = 21
A. 기본 토폴로지 = 21
B. R-MAP size 감소 기법 = 23
C. MAC PDU 헤더 압축 기법 = 31
V. 실험결과 및 성능분석 = 33
A. R-MAP size 감소 기법 성능 분석 = 33
B. R-MAP size 감소 및 MAC 헤더 압축 방식의 MAC efficiency = 36
VI. 결론 = 40
참고문헌 = 42
표차례
표 1 하향링크 시 모듈레이션 및 코딩 기법에 따른 서브채널*심볼 크기 = 15
표 2 상향링크 시 모듈레이션 및 코딩 기법에 따른 서브채널*심볼 크기 = 15
표 3 PHY / MAC 주요 시뮬레이션 파라미터 = 38
그림차례
그림 1 IEEE 802.16j 네트워크 토폴로지 = 3
그림 2 IEEE 802.16e 프레임 구조 = 4
그림 3 IEEE 802.16j 멀티 홉 시스템 프레임 구조 = 5
그림 4 한 심볼 내에 사용되는 서브캐리어 = 7
그림 5 하향 링크의 Cluster 생성 및 리넘버링 방식 = 8
그림 6 데이터 영역 내 OFDMA 슬롯 맵핑 예시 = 9
그림 7 하향 링크 버스트의 정보를 포함하는 DL-MAP_IE 포멧 = 11
그림 8 상향 링크 버스트의 정보를 포함하는 UL-MAP_IE 포멧 = 12
그림 9 IEEE 802.16j 표준의 R-MAP 포멧 = 13
그림 10 파라미터 규격에 따른 프레임 구조 (IEEE 802.16e 표준기준) = 14
그림 11 프레임 내 버스트 배치 방식 = 17
그림 12 IEEE 802.16j 표준 MAC PDU와 MAC 헤더 포멧 = 18
그림 13 MAP과 MAC 헤더를 통한 동일한 CID정보 흐름 예시 = 20
그림 14 IEEE 802.16j 네트워크 토폴로지 = 22
그림 15 IEEE 802.16j MAC계층의 수렴 부계층 동작 = 23
그림 16 모듈레이션 / 코딩 기법에 의해 한 심볼당 전송될 수 있는 데이터량 = 24
그림 17 약 200bit의 데이터 전송 시 필요한 심볼 수 예시 = 25
그림 18 동일한 양의 오버헤드 감소 시 효율 비교 예시 = 26
그림 19 기존과 제안된 방식의 R-MAP 포맷 비교 = 27
그림 20 CID_flag_bit을 통한 R-MAP 내부의 CID정보 전송 예시 = 28
그림 21 제안된 DL_MAP_IE 포멧 = 30
그림 22 제안된 UL_MAP_IE 포멧 = 30
그림 23 CID의 변화율과 수에 따른 R-MAP size = 35
그림 24 표준방식과 제안방식의 CID 수에 따른 MAC Efficiency = 39
