LTE 통신망에서의 이웃 셀 정보 사전 수집을 통한 효율적인 핸드오버 = Efficient handover using pre-collected neighbor cell information in LTE communication network
4세대 이동통신 기술인 LTE (Long-Term Evolution) 무선 이동통신 시스템은 20MHz 대역폭을 기준으로 하향링크 100Mbps, 상향링크 50Mbps의 고속의 전송속도를 지원한다. LTE 무선 이동통신은 기존의 무선 랜(IEEE 802.11n/a/ b/g)이나 와이브로 네트워크 뿐 아니라 초고속 무선 랜인 IEEE 802.11ac 시스템과도 같이 사용될 것이다. 이러한 환경에서 사용자들은 한층 높은 수준의 서비스 품질을 기대할 것이며 이에 따라 서비스 품질에 영향을 줄 여러 가지 요소들을 면밀히 검토해야 한다. 이동성 지원은 서비스 품질에 영향을 주는 중요한 요소 중 하나이다.
네트워크에서 끊김 없는 이동성을 제공해 주기 위해서는 현재까지 연구된 핸드오버 기능 및 구조에 대한 연구와 함께, 보다 다양해진 네트워크 환경과 Qo S(Quality of Service) 및 QoE(Quality of Experience) 등을 고려한 종합적인 핸드오버 기능에 대한 연구가 필요하다.
본 연구에서는 차세대 무선 네트워크에서 단말의 끊김 없는 핸드오버를 제공해 주기 위하여 필요한 기능들을 도출하고, 이들 간의 유기적인 연관관계를 정의하여 다양한 네트워크 환경과 사용자의 우선순위, 어플리케이션의 QoS 및 QoE 요구 조건 등을 고려한 종합적인 핸드오버 기능 구조를 제안한다.
제안하는 핸드오버 구조의 가장 큰 특징은 핸드오버가 일어날 때 선택할 수 있는 셀들 중에서 가장 좋은 셀을 선택하기 위해서 여러 가지 요소를 종합적으로 고려하며, 이들 간의 수평적인 비교가 아닌 다단계 비교를 수행한다. 이러한 비교를 통하여 설계된 핸드오버 기능은 단말의 QoS 요구 사항을 보장하고 네트워크의 혼잡도 제어 및 부하 균등화를 통하여 자원의 사용을 고도화한다.
제안 방식에서는 UE(User Equipment)가 핸드오버를 완료한 후, 습득한 유효한 셀 식별 정보를 새로이 접속한 기지국에게 보고하고, 해당 기지국은 이 셀 식별 정보를 기존 기지국에게 전달한다. 이러한 정보 전달은 핸드오버 준비 단계에서 UE와 새 기지국간 그리고 새 기지국과 기존 기지국간에 교환되는 기본 메시지들을 통해 이루어진다. 기존 기지국은 핸드오버 절차를 거쳐 다른 기지국의 셀로 이동한 UE가 보내온 정보들 중 유효한 셀 식별 정보에 기반 하여 NCPT(Neighbor Cell Path T able)를 갱신하고, 해당 셀 식별 정보를 자신과 접속되어 있는 각 UE에게 전달한다. 이를 수신한 UE는 핸드오버를 수행할 때 이 셀 식별 정보를 활용하여 빠른 셀 탐색을 수행한다. 제안한 방식의 효과를 입증하기 위해 모의실험을 하였다. 제안한 방식에서는 셀 탐색과정이 단순화 되고 MME(Mobile Mobility Entity)와 EPC(Evolved P acket Core) 간의 정보 전달과정이 신속히 이루어지므로 기존 핸드오버 방식보다 좋은 성능을 보였다. 셀 탐색에서 소비하는 지연시간을 제외한 핸드오버 지연시간을 효과적으로 감소시켰기 때문에 전반적으로 높은 서비스 품질이 요구되는 LTE 환경에서 특히 좋은 효과가 있을 것으로 기대한다.
LTE(Long-Term Evolution) is the 4G mobile communication technology which support up to 100Mbps downlink and 50Mbps for uplink high speed transfer rate based on 20MHz bandwidth.
LTE wireless mobile communication will be used together with existing wireless LAN (IEEE 802.11n/a/b/g) or WiMAX (Wibro) network, as well as IEEE 802.11ac high-speed wireless LAN system. In these environments, users will expect a higher level of service quality so number of factors that affect the quality of service should be scrutinized. Mobility support is one of the important factors affecting the quality of service.
In order to provide seamless mobility in the network, the overall handover functional studies which considering more diversified the network environment and the QoS (Quality of Service) and QoE (Quality of Experience) are needed on top of studies made about the function and structure of handover until now. In this paper, to derive the features necessary to provide seamless handover of a terminal in Next-generation wireless networks, and to propose Comprehensive handover architecture considering a variety of network environments, user priority, QoS of applications and QoE requirements by defining organic association between them.
The best feature of the proposed handover structure is, when the handover takes place, in order to select best cell among selectable cells by comprehensively considering the various factors, performs multilevel comparison rather than horizontal comparison.
The designed handover functionality through these comparisons guarantees QoS requirements of the terminal, improves resource utilization through network congestion control and load balancing. In the proposed scheme, the UE (User Equipement) ,after completion of handover, reports valid cell identification information acquired to the newly connected base station and the corresponding base station pass valid cell identification information to the existing base station.
Forwarding of such information is accomplished through the default messages exchanged between UE, new base station and new base station and existing base station during the preparation for handover. The existing base station updates NCPT (Neighbor Cell Path Table) based on the valid cell identification information sent by UE which moved to cell in other base station through handover procedure, transfer corresponding cell identification information to each UE which connected to it. With these information, UE performs fast cell search using cell identification information when performing handover.
To demonstrate the effectiveness of the proposed method, simulated experiments performed.
In the proposed scheme, the cell search process is simplified and the process of information transfer between the MME (Mobile Mobility Entity) and EPC (Evolved Packet Core) performance was better and quicker than the existing handover.
Since the handover latency effectively reduced except for the time delay consumed in cell search, It is expected to have a better effect especially for LTE environment which requires high QoS.
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