This thesis considers channel management of next-generation communication systems such as WDM network, and IMT-2000 system from the motivation of gaining some underlying schemes and insight into any effects on management of complex systems and effective control over various communication facilities. Specifically, a variety of performance issues concerning with efficiency of the limit bandwidth and receivers including transmission schedule, location management, call admission control and channel utilization are considered and validated by analyzing associated performance exactly and practically.
In Chapter 2, a receiver set partitioning and sequencing problem for multicasting transmission in a WDM sing-hop lightwave network is considered to conserve channel and transceiver utilization. This problem can be transformed to an equivalent uncapacitated single batch processing machine scheduling problem. In the problem analysis, several solution properties are characterized with respect to mean flow time measure, based upon which two heuristic algorithms are developed, along with a dynamic programming algorithm. Several numerical experiments show that the heuristic algorithms generate good schedules. The problem is then extended to a problem of considering two measures simultaneously including the mean flow time and the number of transmissions, for which the proposed algorithms also perform well.
Chapter 3 considers a paging problem in the optical feeder micro cellular system where group simulcasting and dynamic channel allocation technologies are incorporated. The objective is to propose an effective paging procedure whose performance is measured in terms of paging load, average paging delay and paging success probability. In the paging procedure, paging signals are transmitted via group simulcasting, for which the control channel is allocated dynamically. The performance of the procedure is analyzed in an approximate queueing network model. The proposed procedure is then compared in performance with a simulation approach, from which the procedure is found as outperforming any previous procedures in the literature.
Chapter 4 considers a channel management problem including call admission control rules and channel utilization rules for a wireless network where both circuit-switched voice and packet-switched data traffic types can be serviced. In the network, each call transmission time of packet-switched data traffic depends on channel allocation. For the channel management, two schemes are considered, which includes ‘Complete Partitioning’ and ‘Class 2 Full Utilization’. Each scheme allows also to use control channels for transmitting packet-switched data traffic so as to improve the performance of the network, but they are different from each other in the way of channel utilization and call admission control rules. As the associated performance measures, call blocking probability and transmission delay are considered. To derive these measures, a stochastic Petri Net approach is considered, for which a decomposition method is developed by introducing newly the concept of conditional probability to analyze the associated large Petri Net models efficiently. Numerical experiments show that the decomposition method provides an excellent support for analyzing the proposed stochastic Petri Net models, and that the scheme, ‘Class 2 Full Utilization’, performs well in most of the test instances.
본 논문은 차세대 통신 시스템의 채널 자원 관리 문제를 다룬다. 본 논문에서는 WDM 광 통신망과 IMT-2000 3 세대 이동 통신 시스템을 대상으로, 채널 자원 관리 운영 방안 및 이에 대한 성능 분석 방법을 제안한다.
본 논문에서는 먼저 단일 홉 광 통신망에서 멀티 캐스팅 상황에서 각 리시버의 평균 대기 시간을 줄이기 위한 리시버 분할 방안 문제를 다룬다. 이 문제에서는 리시버들을 여러 개의 그룹으로 분할하고, 각 그룹들에 대한 전송 시점을 결정하는 것을 목적으로 한다. 이 문제는 평균 흐름(Flow) 시간을 고려하는 단일 배치 머신의 스케쥴링 문제로 변환이 가능하며, 이에 대한 특성 분석을 수행하였다. 이러한 분석을 바탕으로 두 가지 발견적 기법 및 동적 계획법을 제시하여 이들에 대한 성능 평가치의 수치 자료 실험을 수행하였다.
두 번째로 3세대 이동 통신 시스템인 IMT-2000의 기본 시스템인 광 마이크로 셀룰라 시스템에서의 위치 관리 방안 문제를 다룬다. 이 광 마이크로 시스템에서는 그룹 시물케스팅과 동적 채널 할당 기술이 적용되므로, 이러한 기술을 기반으로 하는 효율적인 페이징 방안의 제안을 목표로 한다. 제안된 페이징 방안은 그룹 시물케스팅을 통한 페이징 정보의 전송과 관리 채널의 동적 채널 할당 및 대기 행렬의 중앙 관리 등의 특징을 가진다. 이 방안은 사용자에 대한 위치 확률이 일양 분포인 경우에는 근사적 대기 행렬 모형을 이용하여, 페이징 소요 시간 측면에서 성능 분석을 수행하였고, 위치 확률이 일양 분포가 아닌 경우에는 시뮬레이션을 통하여, 페이징 소요 시간과 페이징 성공확률 측면에서 성능 분석을 수행하였다. 분석 결과 제안된 방법은 기존의 다른 방법들보다, 성능 면에서 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
마지막으로 4장에서는 패킷 방식의 데이터 서비스와 써킷 방식의 음성 서비스가 제공 되는 이동 통신 시스템에서의 채널 관리 방안을 다룬다. 이 시스템이서는 데이터 서비스의 경우 할당 채널의 수에 따라 전송 시간이 달라지는 특징을 가진다. 채널관리 방안으로 호 수락 방안과 채널 사용 방안을 동시에 고려한다. 위치 관리에 사용 되는 관리 채널을 데이터 서비스 전송에 사용을 허용하는 CP 와 FU, 두 가지 채널 관리 방안들을 제안하였다. 이들의 성능 분석을 위하여, 페트리 넷 모형을 개발하였으며, 계산상의 난점을 해결하기 위하여 조건부 확률 개념을 사용하는 분리(Decomposition) 분석 방안을 새로이 제안하였다. 이를 통하여 호손율과 전송 지연 측면에서 채널 관리 방안에 대한 성능 분석을 수행하였다.
