차세대 이동통신 시스템에서 L2 지연 감소를 통한 빠른 핸드오프

최혜은,김남기,윤현수,Choi Hye-Eun,Kim Namgi,Yoon Hyunsoo 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.11 No.7

이동 통신 시스템에서 핸드오프는 패킷 손실, 전송 지연, 지터 등을 유발하여 사용자의 서비스 품질을 저하시킨다. 더욱이 차세대 이동 통신 시스템으로 주목받고 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서는 OFDM 특성 상 하드 핸드오프를 수행해야 하고, 높은 용량의 마이크로 셀과 빠른 속도의 단말로 인해 핸드오프 주기가 잦아진다. 따라서 핸드오프 시 유발되는 서비스 품질은 3세대 이후의 이동 통신 시스템의 성능을 결정짓는데 매우 중요한 요소가 된다고 볼 수 있다. 그러므로, 이를 위해 핸드오프 시 QoS를 보장해 줄 수 있는 알고리즘에 대한 연구가 절실히 필요하다. 지금까지 차세대 이동 통신 시스템을 위한 기존 연구들은 IP 계층에서 L3 핸드오프 지연이나 L3 패킷 손실을 줄이는데 만 주력해 왔다. 즉 MAC 계층과 같은 2계층의 핸드오프 지연을 줄이기보다는 3계층에서 보상하는 방식으로 핸드오프지연을 줄여 온 것이다. 하지만 여전히 존재하는 L2 지연은 실시간 트래픽과 같은 지연 민감 서비스 등에서 QoS를 크게 저하시키게 된다. 따라서 본 논문에서는 L2 핸드오프 지연을 최소화할 수 있는 끊김 없는 핸드오프 알고리즘을 제안한다. It is generally known that handoff delay degrades the QoS by packet drop, packet delay and jitter. Moreover. handoff highly effects on QoS in beyond 3G system because not only micro cells for achieving high capacity and fast moving nodes induce the frequent handoff but also hard handoff must be carried out in OFDM system. Therefore, study on a handoff algorithm for guaranteeing QoS is required. Related works on handoff for beyond 3G system mainly focused on reducing the L3 handoff delay or packet loss. That is, these schemes try to compensate L2 delay rather directly eliminate it. However, remained 1.2 delay degrades QoS, especially delay-sensitive realtime traffic. Therefore, we proposed the seamless handoff algorithmwhich can minimize the L2 handoff delay.

Relay Station 기반 최적 핸드오프 우선화 제어 알고리즘

유혜인(Hye-In Yu),강해린(Hae-Lynn Kang),김낙명(Nak-Myeong Kim) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.7

차세대 멀티미디어 이동통신 시스템에서 자원 예약 기법은 핸드오프 call의 QoS를 보장하기 위한 효과적인 방법이다. 그러나 핸드오프를 위한 자원 예약은 new call의 blocking 확률에는 부정적인 영향을 미친다. 본 논문에서는 핸드오프 dropping 확률과 new call의 blocking확률 사이의 tradeoff관계를 최적화하기 위하여 relay station을 기반으로 한 새로운 핸드오프 우선화 제어 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘에서는, relay가 핸드오프 과정에 개입하여 핸드오프 직후의 단말에게 고효율의 데이터 전달 전송을 가능하게 함으로써 신속한 서비스를 제공해줄 수 있다. 본 논문에서는, 제안된 알고리즘을 Markov chain을 통해 모델링 하고, 핸드오프 패킷의 dropping 확률과 new 패킷의 blocking 확률의 성능을 도출한다. 수치 해석 결과를 통해, 제안된 핸드오프 알고리즘이 기존의 핸드오프 우선화 기법들에 비해 핸드오프 패킷의 dropping 확률과 신규 패킷의 blocking 확률 측면에서 우수한 성능을 가짐을 보였다. Resource reservation scheme is an effective method to guarantee QoS for handoff calls in the next generation multimedia mobile communication systems, but it causes negative impacts on blocking probability of new calls. In this paper, to optimize the tradeoff between dropping probability of handoff calls and blocking probability of new calls, relay station based handoff prioritization control algorithm is proposed. In this algorithm, the relay station participates in handoff procedure and enables mobile stations to have guaranteed prompt service after handoff by providing highly efficient data transmission. In this paper, Markov chain models of the proposed handoff prioritization schemes are developed, and dropping probability of handoff packets and blocking probability of new packets are derived. By numerical analysis, the proposed algorithm has been proved to outperform conventional handoff prioritization schemes in terms of dropping probability of handoff packets and blocking probability of new packets.

소프트 핸드오프 기법이 CDMA 셀룰러 시스템의 셀 커버리지에 미치는 영향

오현규,김항래,김남 충북대학교 컴퓨터정보통신 연구소 2001 컴퓨터정보통신연구 Vol.9 No.1

기존의 CDMA 셀 커버리지에 대한 분석은 주로 핸드오프 기법에 의한 셀 커버리지 확장에 초점을 맞추어 정량적으로 분석되었다. 본 논문은 소프트 핸드오프 기법이 IS-95 CDMA 셀룰러 시스템의 셀 커버리지 및 용량에 미치는 영향을 도심지역의 경로 손실을 모델링한 Hata 모델을 사용하여 분석하였다. 또한 하드 핸드오프 기법에 비해 소프트 핸드오프 기법을 사용하게 되면 상대적으로 셀 커버리지가 확장됨을 확인할 수 있었고, 링크의 신뢰도를 높이기위해 소프트 핸드오프 마진만큼 전력을 높이게 되면 최대 수용가능 통화 사용자 수와 셀 커버리지는 더해준 마진만큼 감소하게 된다. 따라서 CDMA 셀룰러 시스템의 셀 커버리지는 기지국 수신기의 감도보다는 역방향 링크 다중접속 사용자 간섭에 의해 영향을 받게 됨을 알 수 있다. Previous analysis of CDMA cell coverage have mainly focused on the extension of cell coverage that is envolved from soft and hard handoff. In this paper, the effect of soft handoff technique on cell coverage and capacity for IS-95 CDMA cellular system are analyzed using the Hata propagationmodel, which is based on extensive empirical measurement taken in urban density. It is shown that soft handoff increases cell coverage relative to conventional hard handoff. For the purpose of increasing link reliability, we adds the soft handoff margin, and then the maximum number of users and cell coverage are decreased by about soft handoff margin. It is observed that the CDMA cellular system is affected by the reverse link interference more than the base-station sensitivity.

이동 클라우딩 환경에서 LBS 지원 핸드오프 기법

김기영(Ki-Young, Kim),김선집(Sun-Jib, Kim) 한국컴퓨터정보학회 2015 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.20 No.2

본 논문에서는 이동 클라우딩 환경에서 LBS(Location Based Services)를 지원하는 핸드오프 기법을 제안한다. 이동 클라우딩 컴퓨팅은 핸드오프 지연과 함께 재인증 지연이 발생한다. 단말이 새로운 AP에 도착하면 클라우드 서버로부터 다시 인증을 받는 절차가 필요하다. 하지만 위치정보를 이동 단말의 재인증에 사용하면 인증에 따른 지연시간을 감축시킬 수 있다. 이를 위해 제안하는 기법은 위성신호를 받지 못하는 실내에서 사용할 수 없는 GPS기반 기술을 보완할 수 있는 WiFi 기반의 위치정보 서버에 AP의 위치정보를 구축하고 핸드오프 수행 시에 위치정보를 수집하도록 하였다. 또한 핸드오프 시에 위치정보 요청을 분리하여 처리하도록 하여 핸드오프지연 시간의 증가 없이 LBS 처리를 가능하도록 하였다. 성능 분석은 핸드오프 지연시간과 위치정보 처리시간과 이에 따라 발생하는 데이터의 양을 기존의 클라우드 환경에서의 핸드오프 기법과 비교 분석하였다. 제안한 기법은 핸드오프 시에 위치정보 서버를 통해 위치정보를 수신하도록 하여 LBS 처리에 따른 지연시간이 낮았으며 핸드오프 수행시간이 증가하지 않는 것을 확인하였다. In this paper, we propose a handoff method supporting LBS (Location Based Services) Information in mobile clouding environment. In mobile clouding computing, handoff delay and re-authentication is occurred. A mobile node needs re-authentication procedure from cloud server whenever it arrives new AP. But Using of location information of node enables to reduce delay time due to re-authentication. To reduce re-authentication delay time, proposed method stores location information of APs on WiFi based location server to complement. GPS-based technology which can"t receive satellite signal in indoor and then node collects location information of AP at handoff time. And also enables to process LBS without increasing handoff delay by splitting the process of handoff from process of requesting location information. For analysis of proposed method, We analyze handoff delay and location information process time and have compared previous handoff method in cloud environment. We confirmed that proposed method shows lower delay time without increasing LBS process time than previous method because node receives location information from location information server when handoff is occurred.

핸드오프 시간에 관한 해석적 연구

임석구(Lim Seog-Ku) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.3

이동가입자 수신단에서의 평균 수신전력 레벨이 핸드오프 임계값과 수신기 임계값 사이에 있는 영역을 핸드오프 영역이라 하며, 가입자가 핸드오프 영역에 머무르는 시간을 핸드오프 시간으로 정의한다. 시뮬레이션 분석 결과 핸드오프 시간은 감마분포를 따름이 입증되었으며[7], 따라서 본 논문에서는 감마분포에서의 모수(parameter)를 해석적 방법으로 구한다. 그리고 해석적 방법의 검증을 위해 평균과 표준편차, 모수를 시뮬레이션 결과와 비교하였다. The handoff area is the region where a call can be handled by two base stations in any of the adjacent cells, and duration time is defined as the time a mobile station resides in the handoff area. It is proven that handoff duration time follows gamma distribution from simulation results[7]. So in this paper, parameters(shape and scale) in gamma distribution are derived by analytic method. And mean, standard deviation, and parameters are compared with simulation results for verification of analytic method.

이동국의 특성을 고려한 동적 핸드오프

김재훈,오창석 한국콘텐츠학회 2002 한국콘텐츠학회논문지 Vol.2 No.1

본 논문에서 제안하는 동적 핸드오프 제어 방법(Dynamic Handoff Control Scheme: DHCS) 은 최적의 시점에 핸드오프 요구를 할 수 있도록 하기 위해 이동국(mobile station)의 속도를 측정하여 속도에 따른 핸드오프 요구 파일럿 세기(pilot strength)를 설정한다. 측정된 현재 기지국의 파일럿 세기가 핸드오프 요구 파일럿 세기보다 클 때, 즉 현재 기지국의 파일럿 세기가 충분히 커서 호가 절단될 가능성이 매우 낮다고 판단될 때 인접기지국의 파일럿 세기가 일정한 값보다 크더라도 핸드오프 요구를 안 하도록 한다. 또한 기지국의 입장에서는 핸드오프 호기 새로운 호에 비하여 우선적으로 처리할 뿐 아니라, 이동국에서 주기적으로 보내오는 큐 대기 종료 시간을 기준으로 우선 순위를 결정하여 시급한 호에 대하여 우선적으로 처리하도록 하여 이동국에 가능한 한 중단 없는 서비스를 제공하여 QoS(Quality of Service)를 보장하도록 하였다. Dynamic Handoff Control Scheme (DHCS), which is propose d in this paper, suggests the method to request handoff at the optimal time. To accomplish this, DHCS measures the speed of the mobile station and sets the pilot strength for handoff request. When the pilot strength of the current base station is bigg or than the pilot strength for handoff request, which means the pilot strength of the current base station is big enough so the possibility of the call to be disconnected is low, DHCS doesn't request for the handoff even though the pilot strength of the adjacent base station is bigger than the pilot strength of the curent base station. DHCS guarantees the QoS (Quality of Service) by processing the handoff calls prior to new calls at the base station and providing continuous service for the mobile station by setting the priorities for the calls according to the queue waiting time transmitted from the mobile stations.

TCP Throughput Effective Vertical Handoff Decision Scheme for Heterogeneous Wireless Networks

석우진(Woojin Seok),최영환(Younghwan Choi),김상하(SangHa Kim) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.34 No.6

수직적 핸드오프는 전송대역, 전송지연시간, 전파영역이 다양한 무선망들이 중첩되어 있는 환경에서의 새로운 형식의 핸드오프이다. 수직적 핸드오프를 통하여, 무선 단말은 최적의 전송대역을 제공하는 무선망을 선택할 수 있다. 그러나 TCP 전송률 관점에서는 이러한 수직적 핸드오프가 항상 향상된 성능을 제공하는 것은 아니며, 낮은 전송대역을 제공하는 무선망에 머무르는 것이, 높은 전송대역을 선택하여 이동하는 것보다 더 좋은 성능을 보이기도 한다. 본 논문에서는, 수직적 핸드오프 환경에서의 TCP 전송률을 예측하며, 예측된 TCP 전송률에 기반하여 최적의 TCP 전송률을 제공할 수 있는 수직적 핸드오프 결정 방안을 제시하고자 한다. 시뮬레이션 연구를 통하여 검증하였다. Vertical handoff is a new type of handoff in wireless networks. It is issued when a mobile node moves over overlapping wireless networks with each proving a different access bandwidth, transmission latency, and coverage. By issuing the vertical handoff, the mobile node can obtain better network bandwidth. In the sense of TCP throughput, however, the vertical handoff does not always produce positive performance gain, so sometimes it is better for the mobile node to stay at lower bandwidth providing network rather than to select and move to higher bandwidth providing network. In this paper, we analyze TCP throughput for vertical handoff, and propose a new handoff decision scheme which can estimate TCP throughput at the moment of vertical handoff. Based on the estimation, a mobile node can decide to issue vertical handoff to produce better TCP throughput, and we verify the results by simulations.

무선 ATM 망을 위한 손실없는 멀티캐스트 핸드오프 기법

하은용 한국정보처리학회 2001 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.8 No.1

미래의 이동 통신망은 ATM 기술을 이용한 B-ISDN 근간망에 WATM 기술을 이용해서 사용자에게 높은 대역의 연결 서비스와 QoS 서비스를 제공할 것이다. 이런 포괄적인 망에서 이동 단말기를 갖는 사용자의 이동성을 지원하면서 ATM 망의 고유 특성인 셀 순서 유지, 셀 중복 방지 등을 만족하면서 셀의 손실을 없애고 동시에 셀 버퍼링으로 인한 버퍼 오버헤드를 최소화 할 수 있는 핸드오프 방법이 필요하다. 본 논문은 기존의 핸드오프 방법에 대한 분석을 토대로 멀티캐스트 연결을 이용해서 셀의 손실을 없애고 버퍼 오버헤드를 줄이는 핸드오프 방법을 제안했다. 제안한 방법은 MT가 현재 AP 영역에서 정확하게 수신한 데이터에 대해 각 멤버 AP들에게 통보하면, 멤버 AP가 MT의 핸드오프를 위해 미리 저장해 둔 버퍼 공간들을 해제해서 다른 연결들이 사용할 수 있게 하는 손실없는 핸드오프를 제공한다. 성능 평가결과 제안한 방법은 VCT, 동적 멀티캐스트 핸드오프 방법에 비해 버퍼 오버헤드 면에서 좋은 성능을 보였다. Future mobile communication networks, which consist of ATM-based B-ISDN backbone networks and wireless ATM networks, will provide u user with broadband connection and QoS service. These network systems need the lossless handoff methods which support user mobility, satisfy ATM features such as ATM cell ordering and no ATM cell duplication and minimize buffer requirement for ATM cell buffering. In this paper we suggest a multicast-based handoff method to supp$\alpha$t lossless connection as well as to minimize buffer overhead. It establishes a dynamic multicast connection between source terminal and wireless member AP (access point)s. When the mobile terminal receives data packet correctly, it notifies the positive acknowledgement of the packet to all member APs. And member APs then release the MT related temporary buffer space for MT's future movement. Therefore member APs can eliminate unnecessary buffer usage and manage the buffer space efficiently. Analysis result shows that our handoff method has better performance in buffer requirement for lossless and seamless connection services over VCT (virtual connection tree) method and other dynamic multicast-based handoff methods.

무선랜 시스템에서 속도에 따른 이동노드 네트워크 성능 보장을 위한 AP 선택 핸드오프 개선기법

김동근(Dong-Geun Kim),박재흥(Jae-Heung Park),김상복(Sang-Bok Kim) 한국콘텐츠학회 2010 한국콘텐츠학회논문지 Vol.10 No.6

무선 네트워크에서 핸드오프가 발생할 경우 기존의 AP탐색과정은 신호세기 정보를 이용하여 다수의 AP들 중에서 하나를 선택한다. IEEE 802.11은 매체를 공유함으로써 채널을 획득하기 위해 경합하는 CSMA/CA를 이용한 접속방식이다. 그러므로 네트워크 성능은 신호세기 외에도 네트워크에 참여하는 노드들의 수와 네트워크 혼잡에 의해 큰 영향을 받는다. 본 논문에서는 새로운 AP를 선택하는 과정에서 이동노드의 네트워크 성능을 보장하는 핸드오프를 구현하기 위해서 추가적인 AP선택 지표와 새로운 핸드오프 알고리즘을 제안했다. 이 지표는 이동노드의 네트워크 정보를 반영하는 핸드오프 비용 함수를 포함하고 있으며, 이것을 이용해 이동노드가 네트워크 정보를 이용한 네트워크 성능을 보장하는 핸드오프를 가능하게 했다. 또 이동노드를 고속 이동노드와 저속 이동노드로 나누어 핸드오프 시 고속 이동노드는 신호세기 정보로 AP를 선택하고, 저속 이동노드는 해당 영역에 있는 AP 네트워크 정보를 이용하여 AP를 선택 할 수 있도록 하였다. 그 결과 이동노드가 동시에 접속하는 무선 네트워크 환경에서도 성능 개선효과를 얻을 수 있고, 사용자의 분산으로 자원과 망 관리의 효율적인 측면에서도 상당한 효과가 있음을 시뮬레이션을 통하여 검증하였다. When Handoff occurs at wireless network, existing AP search chooses one of various APs according to signal strength information. However, IEEE 802.11 uses Medium Access method with CSMA/CA that competes to obtain a channel by sharing medium. Therefore, network performance is heavily affected by the number of nodes and network congestion aside from signal strength. This scheme presented an additional AP selection indicator and a new handoff algorithm to realize handoff guaranteeing the network performance of mobile node in a process selecting new AP. This indicator is includes a handoff cost function reflecting the network information of mobile node, and the mobile node made handoff guaranteeing the network performance using network information possible by using this. also we classified the nodes into high-speed node and low-speed node. Then, when Handoff occurs, high-speed node was made itself choose AP by signal strength information. We also made the low-speed node choose its AP by using AP network information which is applied area. Hence, we demonstrate through simulation that gets an improvement in performance, even in the wireless network which many users concurrently access to, and it has considerable effects on aspects of resources and network management by distribution of users.

액티브 네트워크에서 SNMP 정보기반 라우팅을 이용한 핸드오프 QoS 향상 기법

장한이,박수현,백두권,Jang, Hani,Park, Soo-Hyun,Baik, Doo-Kwon 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.9 No.6

mobile IP는 단순히 이동성을 지원하는 것만을 목표로 제안되었기 때문에, 새로운네트워크로의 연결만을 보장할 뿐, 핸드오프 후의 QoS는 보장하지 못한다. mobile IP에서QoS는 이동 환경에서 멀티미디어 서비스나 실시간 서비스 제공시 매우 중요시되는 문제로, 핸드오프에 의한 지연과 밀접히 연관되어있다. 본 논문에서는 이러한 핸드오프 지연 문제를해결하기 위해, 액티브 네트워크에서의 정보기반 라우팅에 키워드 관리방법을 추가한 SNMP 정보기반 라우팅을 제시하고, 이를 이용하여 핸드오프 지연을 최소화하는 QoS 향상기법을 제시한다. 또한 기존 핸드오프 방법과 제시한 기법을 모델링한 후 NS-2를 사용하여시뮬레이션 한다. 시뮬레이션 결과는 제시한 기법이 핸드오프 지연을 최소화시켜 QoS를 향상시켰음을 입증한다. Mobile IP has been designed only to maintain communications as they move from place to place, so it doesn't guarantee Quality of Service (QoS). QoS in mobile IP is important to provide multimedia and real-time applications services in mobile environment, and it is closely related to handoff delay. Therefore, handoff delay problem is actively studied to guarantee QoS as a main issue in mobile IP research area. In this paper, we suggest SNMP Information-based routing that adds keyword management method to Information-based routing in active network in order to resolve such a problem, and then suggest QoS controlled handoff based on SNMP Information-based routing. After modeling of suggested method and existing handoff method, simulations are carried out with NS -2 for performance evaluation. The results of simulations show the some improvement on handoff delay, and therefore on QoS improvement.