With the rapid increase of wireless communication usage, many approaches have been developed for efficient utilization of the limited communication channels such as reducing the size of cells, and/or adopting Dynamic Channel Allocation (DCA) methods in Time/Frequency Division Multiple Access (TDMA/FDMA) systems. As the size of cells are decreased, both handoff rate and call-dropping probebility are increased, which means that guaranteeing Quality of Service(QoS) requirements becomes more difficult. Also, because voice call oriented wireless communication services are changing to support multimedia, such as video, data, and audio, mechanisms supporting the multimedia communications, which require various types of QoS, have to be devised. Therefore, to prevent excessive call-droppings and to guarantee the various QoS requirements needed for multimedia applications, Call Admission Control(CAC) is becoming very important in new generation wireless cellular network systems. CAC strategies estimate future demands and attempt to reserve enough communication channels to service handoff-calls. When reservation attempts are not successful, CAC strategies usually do not admit call requests.
In this thesis, two CAC issues in TDMA/FDMA wireless communication networks are addressed. Our strategy guarantees QoS requirements of various types of communications. First, we propose a new CAC strategy based on Collective Handoff Probability (CHP). We note that the mobility patterns of wireless communication users are highly influenced by the environmental characteristics of the regions surrounding the users. The proposed CAC strategy utilizes only the handoff history data of base stations to estimate the users's mobility pattern, which is represented by CHP. CHP means the probability that mobile terminals which entered to the current cell from an adjacent cell will handoff to another or the same adjacent cell. We evaluate the performance of the CHP based CAC strategy by computer simulation. The proposed strategy guarantees QoS better than other strategies which do not have CHP concept, and it has the merit that it does not need any complex methods to predict user's mobility. However, the proposed strategy has the disadvantage that it requires many wire-line communications between base stations to deliver the information necessary for the call admission decision.
Although most existing CAC strategies are based on Fixed Channel Allocation (FCA), integrating CAC ability to DCA becomes essential because DCA is more promising in the next generation wireless systems. The Second subject of this thesis is about integrating a CAC strategy with DCA. General considerations about giving admission control ability to DCA are discussed. The CHP concept is then integrated to a specific DCA strategy, that is, the Geometric DCA (GDCA). The GDCA is suitable for CHP in many aspects. The performance of the CHP-DCA strategy is evaluated by computer simulation. The simulation results show that the CHP-GDCA guarantees QoS better, and utilizes bandwidth more efficiently than GDCA only, or CHP-FCA.
무선망을 이용한 통신의 사용이 급증하면서 TDMA/FDMA 시스템에서는 무선망 회선을 최대한 재사용하기 위해 셀(cell)의 크기를 줄이거나 동적 회선 할당(Dynamic Channel Allocation - DCA)을 적극 채용하는 추세이다. 그러나 셀의 크기가 줄어들면 이동 통신 사용자의 셀간 이동(handoff)이 빈번하게 발생하게 되어 통화중에 비정상 종료(call-dropping)되는 경우도 더불어 증가하게 되어 Quality of Service (QoS)를 보장하는 것이 어려워진다. 또한 기존의 음성 통화 위주의 이동 통신 사용이 점차 멀티미디어(multimedia)를 이용한 통신으로 확대되고 있으므로, 이에 따라 다양한 QoS를 요구하는 멀티미디어 통신을 제공하기 위한 방법이 필요하게 된다. 셀 크기의 감소에 따른 비정상 종료를 방지하고 멀티미디어 통신에서 요구하는 다양한 QoS를 만족시키기 위해서는 통신 회선 사용을 예측하여 미리 충분한 회선을 예약(reserve)하고, 예약이 불가능할 때는 새로운 통신 연결 요구를 초기에 거절하는 호 수락 제어(Call Admission Control)기능이 필요하게 된다.
본 논문에서는 첫번째로, 이동 통신 사용자들의 움직임은 그 사용자들이 위치하고 있는 지역의 지리적 특징과 시간적 특징에 따라 유사한 패턴을 보일 확률이 크다는 점에 착안하여, 기지국(base station)이 가지고 있는 이동 사용자들의 셀간 이동 정보만을 이용하여 회선을 예약하는, 집단적 셀간 이동 확률(Collective Handoff Probability)에 기반한 호 수락 제어 방법을 제안한다. 그리고 본 논문에서 제안한 방법의 성능을 컴퓨터 모의 실험을 통해 검증한다. 제안한 방법은 기존의 호 수락 제어 방법들과 같이, 기지국간 유선 통신량이 많이 필요하다는 단점이 있으나, 집단적 셀간 이동 확률을 고려하지 않았을 때에 비해서 QoS를 잘 보장해 줄 수 있으며, 개별 이동 통신 사용자의 움직임을 예측하기 위하여 복잡한 계산을 할 필요가 없다는 장점이 있다.
기존의 호 수락 제어 방법들이 대부분 고정 회선 할당(Fixed Channel Allocation)을 기반으로 제안되었으나 향후 동적 회선 할당이 많이 사용되리라고 전망되고 있으므로 동적 회선 할당 시스템에 호 수락 제어 기능이 접목되어야 한다. 본 논문의 두 번째 주제는, 동적 회선 할당 시스템에 호 수락 제어를 접목시키는 방법에 대한 연구이다. 본 논문에서는 동적 회선 할당에 호 수락 제어를 가능하게 하기 위한 일반적인 고려사항에 대해 알아보고, 앞에서 제안한 집단적 셀간 이동 확률 개념을 동적 회선 할당 방법에 적용시킨다. 기준이 되는 동적 회선 할당 방법은 집단적 셀간 이동 확률 개념이 적용되기 적합한, 기하 동적 회선 할당(Geometric DCA)방법이다. 제안된 방법을 컴퓨터 모의 실험을 통해 검증하고, 기하 동적 회선 할당 만을 사용한 시스템이나 고정 회선 할당 시스템에 비해서 QoS를 잘 보장해 줄 수 있으며, 회선을 효율적으로 사용할 수 있음을 보인다.
