In order to improve the efficiency of network resource utilization and reduce regional congestion, proper association of mobile stations (MSs) with serving base stations(BSs) is of crucial importance in wireless cellular networks. There have been many efforts in literature on BS association problems, where most are classified closed-form approaches. In these approaches, each MS determine its association with a BS which provides maximum throughput to it, and the throughput from a BS is simply estimated by dividing average channel gain to the number of MSs in the BS. However, the closed-form approaches have limited application in the situation where a closed-form cannot be easily computed. Examples include (i) objectives of general alpha-fairness, (ii) dynamic patterns of mobility and flow arrivals/departures whose statistical nature is generally unknown.
In this paper, we propose a novel emulation-based approach, called ViSE (Virtual Scheduling Emulation). ViSE emulates a virtual scheduling that tries to track the behavior of optimal scheduling with practical complexity and changes BS associations whenever the current association differs much from that by virtual scheduler. Due to emulation, ViSE can easily track the cases where a closed-form approach cannot easily applied. We demonstrate that in various topologies ViSE takes about 0.01% - 35% of performance gap from the optimal BS association and achieves 0.01% - 270% performance improvements with practical complexity and signaling overhead.
본 논문은 이동 통신 사업자 간의 과도한 경쟁과 펨토 기지국과 같은 초소형 기지국의 등장으로 갈수록 심화되는 비 대칭적인 기지국 분포, 기지국 부하 불균형 문제를 해결하기 위한 노력으로 새로운 기지국 연관 기법을 제시하고 있다. 그 동안 제시 되었던 다양한 기지국 연관 기법들은 하나의 사용자 만족도 함수, 사용자 중심의 기지국 연관만을 고려함으로써 다양한 사용자의 만족도에 대한 고려의 부재, 각 사용자의 합리적 기지국 연관에서 오는 주파수 비효율과 같은 문제점을 지니고 있었다. 본 논문에서는 이를 극복하기 위하여 다양한 사용자의 만족도와 높은 주파수 효율을 도달하는 최적의 셀 연관 기법을 분석하고, 구현 가능하면서도 높은 성능을 성취하는 새로운 에뮬레이션 기반 기지국 연관 기법을 제시하였다.
제시한 에뮬레이션 기반의 기지국 연관을 본 논문에서는 다양한 시뮬레이션을 통해 광범위 하게 분석하였으며, 제시한 기지국 연관 기법이 다양한 사용자 만족도 함수와 다양한 네트워크 토폴로지에 대해 항상 최적에 가까운 주파수 효율에 도달함을 검증하였다. 이 밖에도, 최근 부각 되고 있는 송신 전력 제어를 통한 간섭 관리 기법과 제시한 기지국 연관 기법을 융합한 상황에 대해서도 시뮬레이션을 수행하여 제시한 기지국 연관 기법이 좋은 성능을 유지함을 검증하였다.
