In IEEE 802.16e system, a BS has multiple Frequency Assignment(FA). So the handover among FA is possible for load balancing theoretically when a certain FA is too crowded to accommodate additional bandwidth requests. However, it substantially had to implement with frequecy because BS cannot indicate the target FA through the handover request message explicitly in the current standard. We propose a novel handover algorithm, inter-FA handover, which possibly handover among FA for load balancing. It also reduces handover latency and satisfies HO user's QoS.
There has been several handover approaches on handover for load balancing. First handover algorithm is by using inter-frequency handover (IFHO). It handover users among different frequencies when there are multiple frequencies. Second scheme is by controlling base station's (BS) pilot power. It is also called as 'cell breathing' or 'adaptive cell sizing scheme'. It can solve congestion problem by reducing pilot power and forcing a cell edge user to handover to a neighbor BS. Third one is by controlling handover parameter. Last one is HO among different systems, inter-system HO. However these HO scheme are not proper to use in packet-based OFDMA system like IEEE 802.16e. The load measure also needs to be defined.
We explain handover procedure and inter-sector HO scheme in IEEE 802.16e. We modify the present handover procedure and message format to verify a propose algorithm. When Data Service Addition (DSA) or Data Service Change (DSC) request failed due to resource shortage, MS can notice other FA's load from modified Mobile Neighbor Advertisement (MOB_NBR_ADV) message. If other FAs are available, MS send Mobile Handover Request (MOB_MSHO_REQ) message to a serving BS. After a receiving handover response message from the serving BS, the MS can handover to other FA with considering channel condition. We provide load measure by packet drop rate.
Proposed algorithm shows significantly improvement in handover user's QoS compared with previous two HO schemes in simulation. It reduces handover user's packet drop rate and call drop rate to 40 60 percents. It also reduces HO delay to 40-60 msec.
다양하며 높은 데이터전송을 요구하는 패킷 서비스를 제공하는 현재의 무선환경에서는 시간에 따른 데이터의 전송 변화량이 매우 크다. 이러한 데이터의 변동은 시스템에 과부하를 일으킬 수가 있다. 이러한 과부하는 새로운 데이터 서비스를 요구하거나, 보다 높은 데이터 서비스로의 전환을 요구하는 유저들의 요구를 충족시키지 못하고 콜이 블록되는 현상을 야기시킬 수 있다. 또한 주변 기지국으로부터 핸드오버해 들어오는 유저들 또한 콜 블록현상을 야기시킨다. 이러한 과부문제를 해결하기 위한 방법 중 하나가 다른 기지국으로 모바일을 이동시켜서 기지국의 부하 값을 줄여주는 방법이다.
기존의 연구방법은 크게 2가지로 나뉠 수 있다. 첫 번째, 기지국의 파일럿 파워를 줄여줘서 기지국의 커버리지를 줄여서 셀 가장자리에 있는 유저들을 주변 기지국으로 핸드오버시키는 방법이 있고 두 번째는 핸드오버 기준점을 조절하여 셀 가장자리 유저들을 핸드오버시키주는 방법이 있다. 하지만 이러한 방법들은 현재의 Mobile WiMAX에 사용하기에는 부족한 점이 많다. 첫 번째는 데이타 변동률이 큰 경우 이러한 빠르게 대응할 수가 없다. 두 번째는 모든 모바일의 파워가 동일하다고 가정한 뒤 AMC(Adaptive Modulation Coding)로 가변채널에 대한 변동률을 조절하는 현재의 시스템에 적용하기 힘들다. 세 번째는 모바일이 주변기지국이 커버할 수 없는 지역에 있을 때 핸드오버되는 경우 패킷이 드랍될 수 있다. 네 번째로 부하에 대한 기준점이 기존의 서킷방식의 경우는 파워가 기준점이 되었지만 패킷방식, OFDMA등 여러 가지 사항을 고려해야 하는 현 시스템에서 기존의 과부하 기준점을 적용할 수가 없다. 마지막으로 VoIP 서비스의 경우 핸드오버 지연시간보다 최대지연시간이 짧기 때문에 핸드오버하면서 콜이 드랍되는 경우가 발생한다.
Mobile WiMAX는 각 사업자별 로 각각 9.575Mhz의 3개의 주파수 대역 (Frequency Assignment)를 할당해준다. 이는 도심지역처럼 요구되는 데이터 전송량이 많은 지역에는 3개의 주파수 대역을 다 할당해주지면 시골지역처럼 데이터 전송량이 적은 지역에서는 주파수 대역을 조금만 할당해줌으로써 하드웨어적인 비용을 줄이고자 하는 이유이다. 우리는 이 각 FA간의 핸드오버를 통해서 과부하 문제를 해결해보았다.
현재 표준안에는 이러한 핸드오버과정이 불가능하게 되어있다. 우리는 이를 위해 기존의 핸드오버과정을 약간 수정하여 FA간의 핸드오버를 과정을 제언하였고 이를 기존의 핸드과정과 비교하여 시뮬레이션을 하였다. 시뮬레이션을 통해 기존의 방법에 비해 제안된 방법이 핸드오버되는 유저의 QoS면 에서 커다란 향상을 보여줌을 알 수 있었다.또한 Mobile WiMAX 에서의 부하에 대한 새로운 정의를 내렸고 FA간의 Handover를 통한 음영지역완화방안 또한 제안하였다.
