고속 멀티미디어 무선 망에서 QoS Provisioning에 관한 연구

Abstract

최근 개인 휴대 통신에 대한 관심도가 증가하면서 B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network)과 같은 기존의 유선 망에서 제공하던 다양한 멀티미디어 응용 지원을 무선 망으로 확장시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존의 유선 망에서는 멀티미디어 응용 지원을 위해 QoS (Quality of Service) Provisioning에 관한 많은 연구가 되어 있으나 무선 망에서는 이동성과 무선 전파의 열악한 전송으로 인해 새로운 QoS Provisioning 방법에 관한 연구가 필수적이다. 또한 더 많은 무선 자원과 향상된 성능 제공을 위하여 현재 고려하고 있는 무선 망의 셀의 구조가 마이크로/피코 셀과 같이 점차 작아짐에 따라 잦은 핸드오프 처리와 빠른 트래픽 상황 변화가 예상되며 이로 인한 QoS 보장 문제는 더욱 어렵게 되었고 해결해야 할 과제로 대두되었다. 본 논문에서는 이러한 무선 망의 특수성으로 인해 발생할 수 있는 서비스의 질 저하와 강제 종료를 줄임으로써 지속적인 QoS를 보장해주고 한정된 무선 자원을 효율적으로 사용하기 위하여 다음과 같은 QoS Provisioning 방법을 제안하였다. 첫째, 지연에 민감한 실시간 트래픽의 강제 종료를 줄이기 위하여 이웃 셀에서 서비스 중인 호의 대역폭 양에 따라 대역폭을 예약함으로써 핸드오프에 대비하고, 효율적인 무선 자원의 사용을 위하여 예약된 대역폭의 양을 트래픽 상황에 맞게 조절하는 방법을 제안하였다. 둘째, 이러한 적응적 대역폭 예약과 함께 트래픽 양이 주기적으로 변하는 외부 환경의 특성을 이용하여 과거의 핸드오프 정보를 사용하는 예측 기반의 대역폭 예약 방법을 제안하였다. 이 방법을 통하여 예약 대역폭의 양을 조절하는 오버헤드를 줄일 수 있다. 마지막으로 트래픽의 종류와 호의 종류, 터미널의 속도에 따라 다른 우선 순위를 부여하여 우선 순위에 기반한 호 수락 제어 방법을 제안하였다. 시뮬레이션을 통하여 기존에 제안된 방법과 성능 비교하여, 요구되는 수준의 QoS 보장과 효율적인 자원의 사용, 요구되는 처리비용의 최소화를 통해 전체 시스템의 성능 향상을 입증하였다. ; As interest in wireless hand-held terminals and in personal communications services increases recently, there have been broad studied on the ways to extend to wireless networks multimedia applications provided wired networks such as B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). However, while many studies have focused on Quality of service(QoS) Provisioning in wired networks to provide multimedia applications, new methods of QoS Provisioning are needed in wireless networks due to the problem of wireless channel fading and the difficulty of mobility which are occurred in wireless networks. Moreover, as the examples of micro/pico-cells show, the structure of cells which is now considered to provide more wireless resources and improved performance is being smaller. On the other hand, the small cell is thought to increase the handoff rate and to result in rapid changes according to the network traffic conditions which makes guaranteeing required QoS more difficult. Therefore, it is more necessary to develop new schemes to provide continuous QoS in wireless networks. This thesis is to provide three schemes of QoS Provisioning in wireless networks which will make possible continuous QoS guarantee and efficient use of limited wireless resources. The first scheme reserves bandwidth in proportion to the amount of real-time traffic in the neighbor cells to decrease the handoff dropping rate of delay sensitive real-time connections, adapting reserved bandwidth for efficient resource utilization. The second scheme is predictive bandwidth reservation scheme that utilizes the past handoff information. It can decrease overheads required to adapt bandwidth reservation. The last scheme is priority-based call admission control prioritizing traffic type (real-time traffic/ non-real-time traffic), connection type (new connection/handoff connection), and mobile terminal speed (fast mobile/slow mobile). It is shown through Simulation that the proposed QoS Provisioning schemes improves the total system performance by achieving three goals - required QoS guarantee, higher bandwidth utilization and less overhead.