Next-generation wireless networks will combine heterogeneous networks to create novel ways to provide various services simultaneously such as information access, voice and (or) video transactions, entertainment and monitoring. Since each network has its own advantage and disadvantage, the resulting integrated network can become more efficient network as accepting advantages and complementing disadvantages of integrated networks. However, since each network has been developed individually, it is a strong challenge today that heterogenous networks work together harmoniously.
In this dissertation, we deal with a 3G-WLAN integrated network where 3G-cellular network and WLAN cooperate to guarantee QoS requirement for one service. In the 3GWLAN integrated network, two networks share the database for the customers to provide seamless services and the mobile terminal (MT)s of the customers need to support the access capabilities for both networks. Here, we have to consider a new kind of handoff, called the vertical handoff (VHO), in addition to the horizontal handoff (HHO) which is generally considered in homogeneous networks, i.e., the VHO is a new factor to be added up in the integrated network. Hence, there are more complex channel requests and channel returns in the 3G-WLAN integrated network. However, 3G cellular network and WLAN have tried separately to utilize the radio resource more efficiently subject to QoS requirement. Then, it is needed to study the radio resource management for such a new factor, the VHO, to be considered in the integrated network.
From this view point, we study some call admission control (CAC) schemes to utilize the overall radio resource efficiently in the 3G-WLAN integrated network. We use guard channel to give priority simply to some types of channel requests which are more important to customers. We propose two different GC based CAC scheme in this dissertation. In the first GC based CAC scheme, we concentrate the effects from mobility of MTs and geographical structure of integrated cell, given that the number of GC is fixed. And, in the second GC based CAC scheme, we concentrate the efficiency of the proposed GC based CAC scheme in comparison with the optimal CAC scheme based on the semi-Markov decision process (SMDP), given that the number of GC is able to change according to the network state.
To verify our performance models and performance analysis for our CAC schemes, we simulate CAC operation in the 3G-WLAN integrated network and compare our analytic results with the simulation results so that our analytic results are well matched with the simulation results. And, to verify the effectiveness and simplicity of our CAC scheme, we compare some QoS metrics and CPU running time with the optimal CAC scheme, respectively. In consequence, our second CAC scheme is much simpler than the optimal CAC scheme while resulting in close QoS metrics of the optimal CAC scheme.
차세대 무선통신에서는 정보 제공, 음성 및 화상 통화, 엔터테인먼트, 모니터 등과 같은 다양한 서비스를 동시에 보다 효율적으로 제공하기 위해 기존의 이기종 통신 네트워크들이 결합된 새로운 네트워크들이 등장하게 될 것이다. 각각의 네트워크들은 자신만의 장점과 단점을 가지고 있기 때문에 이러한 이기종 네트워크들의 결함으로 탄생한 통합 네트워크는 기존 네트워크의 장점들을 계승하고 단점들을 보완함으로서 보다 효율적인 네트워크가 될 것이다. 그러나 여지껏 각각의 네트워크들이 독립적으로 개발되어 왔기 때문에 이러한 이기종 네트워크들을 조화롭게 함께 기능할 수 있도록 하는 것은 통신 분야에 있어서 새로운 도전 과제라 할 수 있겠다.
본 논문에서 우리는 3G 셀룰러 네트워크와 WLAN이 하나의 서비스를 위한 서비스 품질을 보장하기 위해 협력하는 3G-WLAN 통합 네트워크를 다룬다. 3G-WLAN 통합 네트워크에서는 두 네트워크가 고객에게 끊임없는 서비스를 제공하기 위해 하나의 데이터 베이스를 공유한다. 그리고 고객들의 이동국들은 두 네트워크에 접속 가능하도록 기기적 지원이 필요하다. 여기서 우리는 단일 네트워크에서 일반적으로 고려되어지는 수평적 핸드오프와 더불어 수직적 핸드오프라 불리는 새로운 핸드오프를 고려할 필요가 잇다. 즉, 수직적 핸드오프는 통합 네트워크에서 추가되어지는 새로운 요소가 된다. 그러므로 3G-WLAN 통합 네트워크에서는 단일 네트워크에서와 달리 보다 복잡한 채널 요구와 채널 반환이 발생한다. 하지만, 3G 셀룰러 네트워크와 WLAN은 서비스 품질 요구사항과 관련하여 무선 자원을 보다 효율적으로 사용하려는 노력을 제각기 진행해 왔다. 그러므로 통합 네트워크에서의 새로운 요서인 수직적 핸드오프가 고려된 무선 자원 관리에 대한 연구가 요구되어 진다.
이러한 관점에서 우리는 3G-WLAN 통합 네트워크에서 전체적인 무선 자원을 효율적으로 활용할 수 있게 하는 호 수락 관리 (CAC) scheme들에 대한 연구하였다. 우리는 고객들에게 중요시되는 종류의 채널 요청에 간단하게 우선권을 부여할 수 있는 가드 채널을 사용하였고 본 논문에서 두가지 가드채널 기반 CAC scheme을 제안하였다. 첫번째 가드채널 기반 CAC scheme에서는 고정된 수의 가드채널 상에서 이동국의 이동성과 통합 네트워크 셀의 지리적 구조로 인한 영향에 중점을 두었다. 두번째 가드 채널 기반 CAC scheme에서는 네트워크 상황에 따라 가드 채널의 수에 변화를 주었고 semi-Markov decision process를 기반으로 한 최적화 CAC scheme과 비교하여 제안된 가드 채널 기반 CAC scheme의 효율성에 중점을 두었다.
우리의 CAC scheme들을 위한 performance model과 performance analysis를 증명하기위해 3G-WLAN 통합 네트워크에서의 CAC 동작을 시뮬레이션하였고 이러한 시뮬레이션 결과와 분석 결과를 비교한 결과 우리의 분석 결과들이 시뮬레이션 결과와 잘 일치하는 것을 알 수 있다. 그리고 우리의 CAC scheme의 효과성과 간단성을 증명하기 위해 최적화 CAC scheme과 QoS metirc들과 CPU running time를 각각 비교하였다. 그 결과로 우리의 CAC scheme이 최적화 CAC scheme과 QoS metric 면에서 근사한 결과를 보이고 CPU running time에 있어서는 휠씬 짧은 시간이 필요로 했다.
