Seamless vertical handover technologies for 3G-LTE and WiMAX networks
저자
발행사항
Seoul : Graduate School, Yonsei University, 2008
학위논문사항
학위논문(석사) -- Graduate School, Yonsei University : Dept. of Electrical and Electronic Engineering 2008.2
발행연도
2008
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
3G-LTE 망과 WiMAX 망 간 연속적 수직 핸드오버 지원을 위한 기술 개발 및 연구
형태사항
x, 114장 : 삽도 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: Jong-Moon Chung
소장기관
Mobile communication and network technologies are developing quickly. By now 3rd generation (3G) technologies have been realized, and currently movements towards a 4th generation (4G) are obvious. The most important revolution from the second generation (2G) to 3G in mobile communication and networks was the enhanced broadband data transfer capability. The expected main change from 3G to 4G would clearly include broadband transmission capabilities, but more importantly, improved handover techniques and interoperability with heterogeneous wireless systems is likely to be a main factor. With a versatile interface enhancement to support various wireless protocols, new applications are expected to become possible, and thus put a match to a new paradigm of services. Therefore, vertical handover (VHO) and interoperability are not optional aspects of 4G systems, they are the essence. VHO refers the handover between two heterogeneous technologies/protocols.In the evolution towards to 4G, two major communication and network technologies are 3rd generation long term evolution (3G-LTE) and worldwide interoperability for microwave access (WiMAX). Based on this focus, this thesis proposes VHO requirements and technologies between the two emerging future mobile communication systems (i.e., 3G-LTE and WiMAX). First, DSPMIP-based mobility management technologies for supporting VHO of the 3G-LTE and WiMAX are employed on the access and connectivity points of the network. On the basis of the combination of 3G-LTE and WiMAX interconnection network model and mobility management using dual stack proxy mobile internet protocol version4/version6 (DSPMIPv4/v6), seamless VHO QoS supportive technologies for 3G-LTE and WiMAX networks are developed at PHY/MAC, MAC/IP layer aspects.
더보기최근에 차세대 이동통신 기술은 급격히 빠른 발전 추세를 보이고 있다. 데이터 기반의 서비스인 인터넷 서비스와 음성 기반의 서비스인 이동통신 서비스 간의 상호 연동 기술은 차세대 이동 통신망 프로토콜의 핵심 이슈로 대두되고 있다. All-IP 기반 이동성 관리와 관련된 새로이 등장하는 표준들은 인터넷 서비스와 이동통신 서비스와 같은 이종 망 간 연동의 중요한 역할을 할 것이다. 이러한 기술을 기반으로, 어떠한 종류의 액세스 망이든 액세스 망에 접근하는 단말의 특성에 관계없이 양질의 서비스를 지원할 수 있을 것으로 예상된다. 그러므로 이동통신 서비스망과 인터넷 서비스망간의 경계는 곧 사라지게 될 것이다. 이러한 목적을 기반으로 부각되는 중요한 이슈는 상이한 프로토콜을 가진 이종 망 및 단말 간 상호 연동 및 수직 핸드오버를 어떻게 수행하도록 할 것이며, 또 어떻게 최적화시킬 수 있는가 하는 점이다. 이종 망 간 상호 연동 및 수직 핸드오버 기술 작업은 이음새 없는(seamless) 이동 통신 단말 IP 망의 완전 액세스 측면에서 절대적으로 필요한 요구 사항이지만, 개발 측면에서 가장 어려운 기술로 인식된다. 왜냐하면 이종 망 간 상호 연동 및 수직 핸드오버 기술은 특정한 계층에서 특정한 범위에 국한되는 것이 아니라, 이종 망의 각 계층 (PHY, MAC, NAL, IP, Security/AAA, TCP/UDP/RTP, APP) 간 프로토콜의 상이성을 인식 및 분석하여, 다 계층적 기술의 연동 기법을 통해 구현될 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 필요성을 기반으로, 차세대 이동 통신망의 대표적 기술로써 3GPP 워킹 그룹의 핵심 표준인 3G-LTE와 인터넷 서비스 망의 대표적 기술로써 이미 세계적으로 구현 과정에 있으며 현재도 계속 표준화 및 기술 개발중인 인 WiMAX간, 이음새 없는 수직 핸드오버를 수행하여 상호 연동 모델 구축은 물론 최적화된 연동 기술을 크로스 계층적 접근법(PHY/MAC/IP)을 이용하여 제안한다. 본 논문은 다음과 같이 구성된다. 우선 이종 망 간 수직 핸드오버 및 상호연동을 위해 기반이 되는 MIP 기술을, 망 기반의 이동성 운영 및 관리 차원에서 MIP 기능이 없는 단말이, IPv4나 IPv6에 관계없이 어떠한 망에서도 지원을 받을 수 있도록 하는 DSPMIP 기술을 제안한다. 이 DSPMIP 기술을 통해 호스트/클라이언트 기반의 이동성 기술의 장점인 동종 망 내의 IP 버전, AAA 과정 등 핸드오버 지원 절차를 단순하게 할 수 있는 점을 이종 망에서도 지원이 가능하도록 하는 동시에, 망 기반의 이동성 기술의 장점인 단말의 부하를 줄일 수 있는 점을 동시에 취할 수 있다. 다음으로, DSPMIP 기술을 3G-LTE 망과 WiMAX 망에 모두 적용하여 빠른 수직 핸드오버를 위한 상호 연동 프로토콜을 제안한 뒤, IWU을 규명하여 S-GW/MME, ASN GW, PDN GW에 각 요구사항에 따라 선택적으로 배치하여 송수신망 간 상이한 메시지 포맷을 인식, 해석, 변형하여 전송해주는 역할을 제안한다. 추가적으로 기존의 수직핸드오버 및 시그널링 메시지 포맷에, 새로운 정보(Information Element)들을 추가 및 생성함으로써 이러한 기능을 수행할 수 있도록 하였다. 그리고 PHY/MAC 차원에서, 이음새 없는 수직핸드오버를 지원하기 위해 서비스 질 제어, 자원 예약 방법과 PHY/MAC/IP 차원에서, 최적화된 핸드오버 타이밍 예상 및 데이터 손실 최소화 방법을 개발하였다. 이를 통하여 핸드오버 타겟 망에서 기존 소스 망이 단말에 지원하는 유효 데이터 전송률 이상을 지원할 수 있도록, 유효 데이터 전송률의 추정 및 자원의 예약을 통한 서비스의 질을 보장할 수 있으며, 핸드오버의 시기를 최적화할 수 있는 방법을 개발하여, 적기에 핸드오버를 수행할 수 있도록 하여 지연으로 인한 데이터 손실을 최소화할 수 있도록 하였다. 마지막으로 MAC/IP 차원에서, 핸드오버의 수행 과정 후에 망 내에서 IP 패킷 트래픽을 효율적으로 제어할 수 있는 스케쥴링 방법을 제안한다. 이를 통하여 IP 패킷 트래픽 지연을 줄일 수 있고, 사용자에 따른 개별적인 서비스의 질 요구사항을 만족시킬 수 있는 차등화된 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
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