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다중 서비스 클래스를 제공하는 네트워크 운영자를 위한 우선순위 기반의 동적 스펙트럼 할당 알고리즘
A Priority based Dynamic Spectrum Allocation Algorithm for Multiple Network Operators Supporting Multiple Service Classes 원문보기

한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신, v.33 no.1A, 2008년, pp.59 - 66  

김훈 ,  주양익 (삼성전자 통신연구소) ,  윤상보 (삼성전자 통신연구소) ,  이연우 (목포대학교, 정보공학부 정보통신공학)

초록
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지금까지 연구된 대부분의 동적 스펙트럼 할당(DSA) 방식들은 서로 다른 네트워크을 운영하는 다중 네트워크 운영자(network operators: NOs)들 간의 시간적으로 또는 공간적으로 변화하는 트래픽 요구 변화량에 따라서 기대할 수 있는 동적 스펙트럼 할당방식의 이득에 대한 것이었다. 본 논문에서는 스펙트럼 공유(sharing)와 할당과 연계된 기능적 엔티티(entities)에 대해서 소개하고, 다중 네트워크 운영자들 간의 장기간(long-term)의 우선순위(priority), 다중 서비스 클래스간의 우선순위 및 긴급 대역폭 요구(bandwidth request) 등을 고려한 스펙트럼 할당 알고리즘을 제안한다. 제안한 우선순위 기반의 DSA 알고리즘은 네트워크 운영자간의 각기 다른 다중 서비스 클래스의 트래픽 패턴에 대해서 기존의 고정 스펙트럼 할당방식에 비해 우수한 사용자들의 만족율(satisfaction ratio: SR)을 제공함을 보였다. 따라서 제안한 알고리즘은 다중 네트워크 운영자간의 서비스 클래스에 대한 공평성(fairness)을 제공함과 동시에 사용자들의 대역폭 요구(bandwidth request)에 대해서 효율적인 타협(negotiation) 과정을 제공할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a spectrum sharing and allocation problem in multiple network operators(NOs). Most of previous works as to dynamic spectrum allocation(DSA) schemes have presented the DSA gain achieved by utilizing the time or regional variations in traffic demand between multi-network operators(...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 장기적 우선순위 등을 고려한 스펙트럼 공유 메트릭(spectrum sharing metric: SSM)을적용하여 스펙트럼을 동적으로 할당하는 알고리즘이다 특히 가용 스펙트럼이 부족할 때, SSM과 협상 (negotiation) 과정을 이용하여 효율적으로 긴급한 대역폭 요구를 수용하여 할당하는 과정을 포함한다. 논문에서는 NO들 사이의 장기적 스펙트럼 점유 비율과 다중 서비스 클래스들의 우선순위를 고려하여 스펙트럼을 동적으로 할당하는 결과를 제시하였다. 본 논문의 2장에서는 제안된 시스템 모델과 스펙트럼 엔티티의 기능에 대해서 설명하고 제안된 스펙트럼 할당 알고리즘을 3장에서 기술한다.
  • 본 논문에서는 다중 네트워크 운영자들 간의 장기간의 우선순위, 다중 서비스 클래스간의 우선순위 및 긴급 대역폭 요구 등을 고려한 동적 스펙트럼 할당 알고리즘을 제안하였다. 제안한 우선순위 기반의 알고리즘은 시간적으로 분산된 트래픽 패턴에 대해서 기존의 스펙트럼 할당방식들보다 큰 서비스 만족율의 향상을 제공하였다.

가설 설정

  • 본 장에서는 장기적인 공정성 측면과 협상 과정을 반영한 제안된 동적 스펙트럼 할당 알고리즘의 성능을 앞서 예시한 두 가지 트래픽 환경에서 요구대역폭과 서비스 클래스의 우선순위 측면에서 분석한다. 그림 2(a)와 (b)에 제시한 두 가지 트래픽 패턴에서 NO1 에서의 서비스 클래스 1(%) 의 우선순위(即)는 서비스 클래스 2(糸)의 우선순위(<知) 보다 항상 크다고 가정하였다. 즉, 음성 위주의 서비스가 데이터 서비스 형태보다 우선순위가 높다고 가정하였다.
  • 다중 네트워크 운영자들 간의 스펙트럼 공유개념과 제안하는 할당 알고리즘을 설명하기 위해서 본 논문에서 두 개의 네트워크 운영자(NO1 및 NO2)의 환경을 가정하여 도시하였다. 여기서 岛는 〃번째 네트워크 운영자(应鶴)에서의 j번째 서비스클래스를 의미한다.
  • 수 있다. 본 논문에서는 단순화하여 두 개의 네트워크 운영자를 고려하였고, 네트워크 운영자 1 (NO1)에서는 두 가지 서비스 클래스(%, %)를 제공하고, 네크워크 운영자 2 (NO2)에서는 한 가지 서비스 클래스 (S')를 제공한다고 가정하였다. 24 시간 동안 변화하는 각각의 트래픽 패턴은 그림 2 에 보였다.
  • 본 논문에서는 동적 스펙트럼 할당 알고리즘의 효율적인 스펙트럼 사용을 가능하게 하기 위해서 전체 스펙트럼을 여러 개의 전용밴드(dedicated band, Bb), 공유밴드(shared band, 및 경매밴드(auction band, 匀)로 분리되어 구성된다고 가정한다.
  • 제안된 알고리즘의 성능분석에 있어 그림 5와 6 에서 가정한 서비스 클래스별 우선순위는 각각 即 =1, «12 =0 및 c知 =1로서 서비스 클래스 1이 절대적으로 서비스 클래스 2보다 우수하다고 가정하였다. 그림 5에서는 정규화된 offered load(즉, 전체 서비스 클래스 요구 부하(대역폭)들의 합을 의미하고, 최대 가용대역폭은 1이라고 가정함)의 변화에 대해서 최대 가용대역폭보다 많은 대역폭이 요구되었을 경우에 각각의 서비스 클래스별 서비스 만족율의 결과를 보였다.
  • 그림 2(a)와 (b)에 제시한 두 가지 트래픽 패턴에서 NO1 에서의 서비스 클래스 1(%) 의 우선순위(即)는 서비스 클래스 2(糸)의 우선순위(<知) 보다 항상 크다고 가정하였다. 즉, 음성 위주의 서비스가 데이터 서비스 형태보다 우선순위가 높다고 가정하였다.
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참고문헌 (5)

  1. M. Beach, D. Bourse, R. Navarro, M. Dillinger, T. Farnham, T.Wiebke, "Reconfigurable Terminals Beyond 3G and Supporting Network SystemAspects", Wireless World Research Forum (WWRF), SDR WG, Stockholm, Sweden, 17-18 September 2001 

  2. OverDrive project, http://www.ist-drive.org 

  3. P. Leaves et. al., "Performance Evaluation of Dynamic Spectrum Allocation in Multi-Radio Environments", IST Mobile Communications Summit, Barcelona, Spain, September 2002 

  4. L.Vignali, F.Malavasi, D.Grandblaise, D.Lacroix-Penther, J-P. Javaudin, "Asymmetric UMTS for Spectrum Efficient Asymmetric Sercices Delivery", WCN2003, Singapore, October 2003 

  5. KTF TR, "cdma-2000 1X, The Statistics of Traffic Patterns", 2005 

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