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사용자 중심 통신 기술 프레임워크 원문보기

정보와 통신 : 한국통신학회지 = Information & communications magazine, v.28 no.2, 2011년, pp.35 - 45  

김지수 (아주대학교) ,  이민 (아주대학교) ,  김재현 (아주대학교) ,  오성근 (아주대학교)

초록
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본 논문에서는 사용자 중심 통신을 위한 프레임워크를 제시한다. 먼저 사용자 중심 통신의 개념을 소개하고 이를 위한 망구조와 단말 프로토콜 스택 구조를 제안한다. 제안하는 망구조에서는 다중셀 환경에서 사용자 중심 통신을 위한 망 요소들의 필요기능을 정의하고 사용자 QoE (Quality of Experience) 제공을 위한 다중경로 통신 구조를 설명한다. 단말 프로토콜 스택 구조는 기존 망 중심 기술의 단말과 비교하여 사용자 중심 통신 기술에 필요한 SCM (Service Continuity Management)와 같은 추가 프로토콜 스택을 소개하고 각 스택별 기능을 정의한다. 마지막으로 이동통신의 중요한 성능지표인 이동성 성능을 평가하기 위해 망 중심 통신 기술과 사용자 중심 통신 기술의 핸드오버 지연시간을 각각 분석을 하고 비교하여 사용자 중심 통신 기술을 통해 빠른 이동성을 보장할 수 있다는 사실을 보인다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 기존의 망 중심의 이동성 제공 기술에서는 이종망간 이동을 위해서 과도한 제어신호에 따른 오버헤드가 발생하게 되고 액세스 망 선택시 사용자의 선호도를 고려하기 힘들다. 따라서 본 논문에서는 사용자 중심 통신을 위한 프레임워크를 제안한다. 이 기술은 사용자가 QoE에 기반하여 목표 품질을 만족하기 위해 망 연결과 이종망간 이동을 자체적 또는 주도적으로 수행하여 ABC를 실현하는 것이다.
  • 본 논문에서는 사용자 중심 통신 기술을 소개하고 이를 위한 망 구조 및 단말의 스택구조를 설계하였다. 또한 사용자 중심 통신 기술을 위한 단말의 추가 요소 기능에 대해 정의하고 동작을 나타내었다.
  • 본 절에서는 사용자 중심 통신을 위한 기본적인 참조망 구조를 보여주고, 망 구성요소별로 필요한 기능에 대해서 알아본다.
  • 따라서 본 논문에서는 사용자 중심 통신을 위한 프레임워크를 제안한다. 이 기술은 사용자가 QoE에 기반하여 목표 품질을 만족하기 위해 망 연결과 이종망간 이동을 자체적 또는 주도적으로 수행하여 ABC를 실현하는 것이다. 사용자 중심 통신 기술은 이종망/다중셀간 이동을 위한 과도한 제어신호 오헤버드를 줄일 수 있고 새로운 망 출현에 따라 그에 대한 서비스를 필요로 하는 사용자 단말에게만 새로운 접속 기능을 추가하여 망변화에 능동적으로 대응이 가능하다.

가설 설정

  • 현재 LTE 표준에서는 CSG(Closed Subscriber Group)에서 eNB로의 핸드오버 만을 고려하고 있으며 반대의 경우는 향후 확장될 것으로 예상된다[12]. 따라서 본 논문에서는 UE가 HeNB에서 eNB로 이동하는 경우의 시나리오를 가정한다. HeNB는 외부 백본망에 물리적으로 연결되어 있으나 LTE 망에서 외부로 트래픽을 전송하기 때문에 HeNB-GW에 가장 근접한 위치에 존재하는 Security Gateway (SeGW)까지 보안을 제공할 수 있는 IP Security (IPSec)을 이용하여 IP 터널을 형성한다.
  • 따라서 백본망에서의 전송 지연은 제어 메시지의 경우 130msec 이하가 되어야한다. 또한 CN에서의 전송 지연은 LTE 표준에 참여하는 회사들이 draft 문서로 작성한 문서를 기반으로 15msec (TCN)으로 가정하였다[15]. 마지막으로 UE와 eNB간의 메시지 전송 지연은 30%의 HARQ 오류확률을 가정할 경우 5msec(Ttx)으로 설정하였다.
  • (그림 6)은 LTE 코어망 및 백복망의 전송 지연 요소를 도출한 것으로 3GPP 표준문서를 참조 하였다[13]. 또한 제어 메시지의 지연 요소는 ITU-T 문서에 제시된 값을 가정하였다.[14] 3GPP에서는 UMTS Radio Access Bearer에서의 지연 요구 사항을 100msec 이하로 제시하고 있다.
  • 또한 CN에서의 전송 지연은 LTE 표준에 참여하는 회사들이 draft 문서로 작성한 문서를 기반으로 15msec (TCN)으로 가정하였다[15]. 마지막으로 UE와 eNB간의 메시지 전송 지연은 30%의 HARQ 오류확률을 가정할 경우 5msec(Ttx)으로 설정하였다. UE가 eNB에 초기 연결을 수행할 때 발생하는 동기와 랜덤 액세스 지연은 30msec(Tsync)으로 RRC control 메시지의 처리시간은 15msec(Tproc)으로 설정하였다[16].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
QoE 관리 블록은 어떤 기능을 수행하는가? QoE 관리 블록은 정보 관리에 저장된 서비스 플로우 정보로부터 서비스 플로우의 요구 QoS 파라미터를 생성하고 주기적인 모니터링을 통한 QoS 침해 여부를 판단하는 기능을 수행한다.
사용자 중심 통신 기술의 특징은 무엇인가? 사용자 중심 통신 기술의 가장 큰 특징은 사용자 단말이 연결 제어의 주체라는 것이다. 다중셀/이종망으로 구성된 통신환경에서 망 중심 통신 기술은 기지국간 또는 접속망간 정보를 교환하고 제어할 수 있는 Network Coordinator가 존재하여 단말의 연결을 제어하는 반면, 사용자 중심 통신 기술에서는 사용자 단말이 직접 접속 망을 선택하고 연결 및 변경을 수행한다.
SCM은 무엇을 포함하는가? SCM은 사용자 중심 통신 기술의 핵심 계층으로 응용서비스 계층의 정보를 바탕으로 하위계층의 통신환경을 고려하여 단말을 제어한다. Information Management 블록, QoE Management 블록, Session Management 블록, Sequence Management 블록을 포함하고 주요기능은 다음과 같다.
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참고문헌 (16)

  1. Shu-ping Yeh; Talwar, S.; Seong-choon Lee; Heechang Kim; ," WiMAX femtocells: a perspective on network architecture, capacity, and coverage,"Communications Magazine, IEEE , vol.46, no.10, pp.58-65, October 2008 

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  2. Gustafsson, E.; Jonsson, A.; ," Always best connected," Wireless Communications, IEEE , vol.10, no.1, pp. 49- 55, Feb. 2003 

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  3. Nguyen-Vuong, Q.-T.; Agoulmine, N.; Ghamri- Doudane, Y.; , " Terminal-Controlled Mobility Management in Heterogeneous Wireless Networks," Communications Magazine, IEEE , vol.45, no.4, pp.122-129, April 2007 

    상세보기

  4. Quoc-Thinh Nguyen-Vuong, Nazim Agoulmine, Yacine Ghamri-Doudane, A user-centric and context-aware solution to interface management and access network selection in heterogeneous wireless environments, Computer Networks, Volume 52, Issue 18, 22 December 2008, Pages 3358-3372 

    상세보기

  5. W. Zhang, "Handover decision using fuzzy MADM in heterogeneous networks,"Proc. IEEE Wireless Communications and Networking Conf., (WCNC 2004), Mar. 2004, vol. 2pp. 653-658. 

  6. D. Charilas, O. Markaki, D. Nikitopoulos, and M. Theologou, "Packet-switched network selection with the highest QoS in 4G networks,"Elsevier Comput. Networks, vol. 52, no. 1, pp. 248-258, Jan. 2008. 

  7. D. E. Charilas, O. I. Markaki, J. Psarras, and Ph. Constantinou," Application of fuzzy AHP and ELECTRE to network selection,"in Proc. 1st Int. Conf. Mobile Lightweight Wireless Systems (Mobilight 2009), Athens, Greece, May 2009, pp. 63-73. 

  8. Y. Yu, B. Yong, and C. Lan, "Utility-dependent network selection using MADM in heterogeneous wireless networks,"in Proc. 18th Annu. IEEE Int. Symp. Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC''07), 2007, pp. 1-5. 

  9. P. N. Tran and N. Boukhatem," Comparison of MADM decision algorithms for interface selection in heterogeneous wireless networks,"in Proc. 16th Int. Conf. Software, Telecommunications and Computer Networks, 2008 (SoftCOM''08), pp. 119-124. 

  10. IEEE Std. 802.16eTM-2005," IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks, Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands and Corrigendum 1,"Feb. 2006 

  11. 3GPP TR 36.300, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2"v9.6.0, Dec. 2010 

  12. 3GPP TR 25.367," Mobility procedures for Home Node B (HNB); Overall description; Stage 2"v9.5.0, Dec. 2010 

  13. 3GPP TR 23.107," Quality of Service (QoS) concept and architecture"v8.0.0, Dec. 2008 

  14. ITU-T Recommendation G.1010," End-user multimedia QoS categories,"2001. 

  15. 3GPP TSG-RAN WG2 #58, Tdoc R2- 071810, "LTE Performance verification-U-plane and C-plane latencies,"May 2007. 

  16. 3GPP TS 36.331 , "Radio Resource Control(RRC)" Protocol specification: v9.2.0, Mar. 2010. 

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