Research and development of mobile relay base stations (MRBSs) in mobile networks have accommodated the challenges in providing satisfactory coverage and connectivity performance to data-hungry devices and applications, especially in urgent situations and remote environments such as earthquake and tsunami areas. Furthermore, multi-layer mobile network divides the total distance between a user equipment (UE) and macrocell base station (MBS) into multiple hops, which enables data to transmit at a higher bit rate over each hop with a lower total power consumption. However, multi-hopping through multi-layer mobile network causes delay penalty to packets, which is fatal to delay sensitive packets in life limited mobile networks. To guarantee successful transmission of data packets, avoid packet loss due to packet delay expiration in intermediate MRBSs from the cascading multi-layer mobile networks is crucial, which needs elaborately minimized packet delay and optimally controlled service in any intermediate MRBSs. In this dissertation, a cascading multi-layer mobile network is presented and various traffic service schemes in intermediate MRBSs are introduced to analyze the effect of radio resource management techniques on packet delay minimization. Based on the minimum packet delay derived, a constrained Markov decision process (CMDP) model is presented and solved to demonstrate effectiveness of the optimal control of service in intermediate MRBSs.
데이터 요구량이 많은 디바이스나 어플리케이션에 넓은 커버리지와 높은 전송률을 제공하거나 특히 지진과 쓰나미가 일어난 지역과 같이 긴급하지만 사람이 접근할 수 없는 지역에 통신서비스를 제공하기 위하여 이동 중계 기지국 (MRBS)에 대한 연구가 지속되어 왔다. 특히 다중 계층의 이동 중계국 시스템을 이용하면 사용자와 매크로셀 기지국간의 거리를 멀티홉으로 구성하고 각각의 홉에서 더 높은 데이터 전송률을 더 적은 전력으로 서비스 할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 다중레이어 이동 중계 기지국 시스템을 이용한 멀티호핑에서는 패킷의 지연을 이 발생하게 되고, 이는 긴급한 신호전송에 있어 치명적인 단점이 된다. 또한 모든 패킷에 동일한 우선권을 부여하는 것은 네트워크 만족도 관점에서 효율적이지 못하다. 데이터 패킷을 성공적으로 전송하기 위해서는 다중계층 이동 중계 기지국 네트워크의 중첩으로 인한 패킷 만료를 피해야 한다. 이를 위해서는 패킷 지연을 최소화하는 이동 중계 기지국을 이용한 서비스를 최적화하는 제어기법이 필요하다. 본 논문에서는 단계적 다중 계층 이동 중계 기지국 환경이 제시되었고 이동 중계 기지국의 다양한 트래픽 서비스 기법을 소개하고, 패킷 지연 최소화에 대한 무선 자원 관리 기법의 효과를 분석한다. 유도된 최소 패킷 지연에 기반하여, 제약 마르코브 결정 과정 (a constrained Markov decision process, CMDP)로 모델링된 이동 중계 기지국 네트워크에서의 최적화 성능을 보인다.
