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3G/LTE 데이터 오프로딩을 위한 WiFi핸드오버 시 발생하는 WiFi 사용량과 서비스 단절확률의 트레이드오프관계

Offloading of 3G/LTE Traffic to WiFi with Trade-off between WiFi Utilization and Service Outage

초록/요약 도움말

3G/LTE 무선 네트워크 환경에서 데이터 트래픽사용량의 급증으로 인해, WiFi를 통한 오프로딩이 필요하다. 오프로딩 시 WiFi를 최대한으로 사용하고 3G/LTE를 최소한으로 사용하는 것이 중요한데, 이러한 핸드오버 현상에서 서비스 단절 확률은 평균적으로 증가한다(3G/LTE에서 WiFi로의 핸드오버 뿐만 아니라 WiFi에서 3G/LTE로의 핸드오버에서도 마찬가지다). 기존 연구들은 단순히 모바일노드가 WiFi AP에 근접했을 때의 SNR의 유무 상태와 hysteresis를 통한 핑퐁(Ping-Pong)효과 개선에 중점을 두었다. 본 논문의 제안방식은 서비스단절확률과 WiFi 사용량사이의 상반관계(Trade-Off)에 따라 핸드오버를 컨트롤 할 수 있는 방식을 제안한다. 서비스 단절확률을 추정하기 위해 AP당 사용 가능한 있는 WiFi의 허용범위를 정하고 모바일노드가 한 번에 움직일 수 있는 범위를 설정 후 방향성은 랜덤하게 하였다. 본 논문에서는 2개의 한계점인 PIN , POUT 을 설정하고, 모바일노드의 스위칭 동작을 제어할 수 있도록 하였다. 만약 모바일노드가 WIFi의 가장자리 부분에 있고, 단절확률이 POUT보다 높다면 3G로 미리 전환하여 다음번 모바일노드가 움직였을 때 단절확률이 발생하지 않게 한다. 수도코드와 그림을 통해 본 논문의 제안방식을 설명할 것이다. 본 논문에서 제안된 방식에서 모바일노드의 움직임패턴, 방향성등을 현실과 가깝게 설정하여 확장된 모델링구현이 가능하다. 본 논문에서 제안한 간단한 방법으로 모바일노드의 움직임에 따른 WiFi 오프로딩시 WiFi사용량과 평균 서비스 단절횟수 사이의 상반관계를 컨트롤 할 수 있다.

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초록/요약 도움말

With explosive increase of data traffic in 3G/LTE networks, offloading to WiFi is widely employed. While switching to WiFi as soon as it is available maximizes WiFi utiliztion and hence minimizes 3G/LTE usage, average number of service outages(connected to neither WiFi nor 3G/LTE) will also increase. Previous research considers only the SNR of closest WiFi AP to switch or not to WiFi with some hysterisis to prevent pingpong syndrome. We propose a scheme which provides control knobs for trade-off bewteen WiFi utilization and service outage. For this we estimate the disconnection (moving out of WiFi area without 3G/LTE connection) probability using the relative distance from WiFi AP, MN(Mobile Node)’s step size assuming random movement for simplicity. We introduce two thresholds, PIN and POUT, to control the switching behavior of an MN. If MN enters WiFi coverage and the disconnection probability is less than PIN, MN switches to WiFi. If MN is near the boundary of WiFi coverage and the disconnection probability is higher than POUT then we switch to 3G/LTE to prevent possible disconnection on its next move. If we increase PIN and POUT, then WiFi utilization is higher with higher average number of service outages. If we decrease PIN and POUT, then WiFi utilization is lower with lower average number of service outage. We present our scheme in pseudo code and illustatres it with some example simuations. It is easy to expand our scheme for more realistic situtations considering moving patterns of MNs and etc. Our contribution is to provide simple control knobs for WiFi offloading to trade-off between WiFi utilization and average number of service outages experienced by users.

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