IEEE 802.16j 멀티 홉 릴레이 네트워크에서의 이동성 지원 프로토콜

Abstract

IEEE 802.16 워킹 그룹 (Working Group)은 넓은 지역에서 저가의 서비스를 제공할 수 있는 WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)을 표준화하였다. 그리고 이 워킹 그룹에서 승인한 IEEE 802.16j MR 태스크 그룹은 데이터 처리율 향상과 커버리지 확대를 목적으로 IEEE 802.16 시스템에 RS (Relay Station)를 도입하여 표준화 작업을 시도하고 있다. 그런데 현재 표준은 BS (Bas Station)가 MS (Mobile Station)의 모든 시스템 절차를 처리하고 하위 RS를 제어하는 구조만을 채택하고 있어 무선 링크에서의 시그널 오버헤드가 크고 MS의 빠른 핸드오버 수행이 어려울 수 있다. 그러므로 MS의 핸드오버를 신속하게 처리하기 위해서는 MR-BS뿐 아니라 RS도 MS의 핸드오버를 수행할 수 있는 방안이 마련되어야 한다. 본 논문에서는 이를 위하여 MS의 시스템 절차를 처리할 수 있는 고성능 RS를 둔 MR 네트워크에서의 MS 핸드오버 프로토콜을 제안한다. 먼저 이와 같은 고성능 RS를 도입한 IEEE 802.16 시스템의 핸드오버 시나리오들을 체계적으로 분류하고, 802.16e MS가 이와 같은 MR 네트워크에서 끊김 없이 핸드오버를 수행할 수 있도록 하기 위한 MAC 계층 핸드오버 절차와 이에 관련된 관리 메시지를 정의하며 새로운 메시지의 전송 경로를 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 프로토콜은 현재 표준인 802.16j/D1에 비해 무선 링크에 전송되어야 하는 MAC 관리 메시지 오버헤드를 줄였으며 기존 802.16e 네트워크와 802.16j/D1에 비해 신속하고 안정적으로 핸드오버를 수행할 수 있음을 알 수 있었다.;IEEE 802.16j MR networks introduce RSs (Relay Stations) within the IEEE 802.16 system in order to enhance the data throughput and extend the coverage. However, since the BS (Base Station) processes all of the system procedures for MS and controls subordinated RSs, not only it induces the large signaling overhead but also handover latency could increase. In this paper, we propose a handover protocol in the MR networks where the high capability RSs that can process the MS system procedures are deployed. First, we classify the handover scenarios for the MR networks with the high capability RSs. Then, we define the MAC handover procedure, corresponding MAC management messages and the transmission routes for the proposed messages so that an 802.16e MS can perform seamless handover without noticing it is attached to an MR network. The simulation results show that the proposed protocol not only reduces the MAC management message overhead transferred through the wireless links compared to IEEE 802.16j/D1, which is the current standard for MR networks, but also rapidly and securely performs the MS handover compared to IEEE 802.16e and IEEE 802.16j/D1.