The efficient investment and operation for the transmission facilities and the frequency band are the core elements in the revitalization of the communication services based on wireless network and in the growth of whole communication industry. This kind of the wireless networks evolve into the step that can provide faster and better the various multimedia services including the video call service from the step that mainly provides the existing voice call service. Furthermore, it evolves into an integrated network which can be efficiently managed while the wireless network of the mutually different frequency band makes good use of each wireless network characteristic, and satisfies the users’ desire to inexpensively use the services anytime and anywhere. The situation where some wireless networks evolve into the integrated networks could possibly induce the unnecessary network investment. Since the integrated networks may be evolved into the state to have nothing to do with the users’ desire, the network design and resource management are more critical in the next generation networks.
In this thesis, the themes of the cell planning in third generation networks, and the resource management in fourth generation integrated networks were handled. In Chapter 2, the coverage is specifically classified by the service classes in third generation networks. And the cell planning problem that considers the load balancing between cells was handled. In Chapter 3, the call admission control problem that optimally assigns the resources and guarantees the quality in fourth generation integrated network was handled.
In Chapter 2, third generation networks which can altogether provide from the circuit-based voice service to packet-base data services are handled. Though second generation networks mainly provide the voice service, third generation networks are strengthened in order to support the each different data transmission rate, asymmetric uplink and downlink, each different service coverage according to traffic classes, etc.. Therefore, the capacity and coverage about these services shall be certainly considered as to the cell planning in third generation network. For this, the uplink coverage and downlink capacity to reflect the characteristics by the service class and load balancing between cells are selected as the consideration factors for solving this problem. This problem can formulate as the optimization model by the integer linear programming. Since this is a non-deterministic polynomial-time hard problem, the tabu search heuristic is developed as an effective solution.
In Chapter 3, a method for the efficient resource management and performance improvement are proposed for the network in which some heterogeneous networks are integrated which it pushes forward in order to evenly improve the third generation networks. Because the each different service provider independently runs their networks, the wireless integrated network is generally competitive for each other. Contrary to the identical network, the users have a different preference when they access to a network. A user preference to the network does apply the service quality sensitive criteria according to the traffic classes to the call admission control. And the transmission rate allocation method for an integrated network in which the universal mobile telecommunication system (UMTS) cellular network and wireless local area network (WLAN) altogether is optimally able to make each profit is proposed. In the resource management, the basic concept is that a mobile station has a gain which represents the degree of QoS satisfaction received by the mobile station against the service price per packet. And in the proposed method, a network classifies and determines by service classes according to the quality of service requirement when a call accesses to a network. As these networks compete and are independent in the rate allocation about each call, a non-cooperative game theory is applied to the rate allocation scheme. By using the simulation model, the performance of the integrated network is implemented and analyzed.
효율적인 전송설비에 대한 투자와 주파수 대역의 운영은 무선망 기반 통신서비스의 활성화와 이에 따른 전체 통신산업의 성장에 있어서의 핵심적인 요소이다. 이러한 무선망은 기존의 음성통화서비스를 주로 제공하던 단계에서 영상통화서비스를 비롯한 다양한 멀티미디어서비스를 더욱 빠르고 좋은 품질로 제공할 수 있는 단계로 진화하고 있다. 더욱이 서로 다른 주파수 대역의 무선망이 각각의 무선망 특성을 살리면서 효율적으로 운영되는 통합망, 언제 어디서나 자신이 원하는 서비스를 저렴하게 이용하고자 하는 이용자들의 욕구를 충족시키는 통합망으로 진화하고 있다. 이러한 무선망이 통합 방향으로 진화하는 상황은 자칫 망에 대한 불필요한 투자를 유발할 수 있고, 이용자의 욕구와는 무관하게 진화할 위험성도 존재하므로 차세대 무선망에 대한 설계와 자원관리는 더욱 중요한 문제가 되었다.
본 논문에서는 제 3세대 망에서의 셀 설계와 제 4세대 통합망에서의 자원할당과 호수락 제어에 관한 두 가지 주제를 다룬다. 먼저, 제 2장에서는 제 3세대 망에서 서비스별로 명확히 구분되는 커버리지와 부하균형을 고려한 셀 설계문제를 다룬다. 다음으로, 제 3장에서는 제 4세대 통합망에서 최적으로 자원을 할당하고 동시에 품질을 보장하는 호수락 제어 문제를 다룬다.
제 2장에서는 서킷 기반의 음성서비스에서부터 패킷 기반의 데이터서비스까지 모두 제공할 수 있는 제 3세대 망을 다룬다. 제 2세대 망이 주로 음성서비스를 제공하는 것과는 달리 제 3세대 망은 서비스 종류에 따라 각기 다른 데이터 전송률, 상˙하향 비대칭성, 서비스 커버리지 등을 지원하도록 강화된다. 따라서 성능이 향상된 제 3세대 망에서의 셀 설계에 있어서는 이러한 다양한 서비스에 대한 커버리지와 셀의 용량을 반드시 고려해야 한다. 이를 위해 셀간 부하의 균형을 맞추고 서비스별 특성을 반영한 상향 커버리지와 하향 용량 등을 문제를 해결하기 위한 고려 요소로 선택한다. 이 문제는 선형 정수계획법에 의한 최적화 모델로 공식화할 수 있다. 이는 비결정 난해 문제이므로 이에 대한 효과적인 해결 방법으로 타부 탐색 휴리스틱이 개발된다.
제 3장에서는 앞서의 제 3세대 망을 더욱 향상시키기 위해 추진하고 있는 이기종 망이 통합된 망에 대한 효율적인 자원관리와 성능 향상을 위한 방안을 제안한다. 무선 통합망은 일반적으로 각각의 망을 각기 다른 사업자가 운영하기 때문에 서로 경쟁적인 관계에 있다. 더욱이 동일기종 망에서와는 달리 이용자는 자신이 이용하고자 하는 서비스를 망에 접속하고자 할 때 선호하는 망을 갖게 된다. 이러한 이용자의 망에 대한 선호도는 트래픽 클래스에 따라 서비스 품질에 대한 민감한 기준을 적용하는 방식을 호수락 제어에 반영한다. 그리고 통합망을 구성하는 무선랜과 범용 이동통신시스템 셀룰러 망이 모두 각각의 수익을 최적으로 낼 수 있는 수익기반의 전송율 할당방법이 제안된다. 자원관리에서 이동 단말기의 선호도를 구하는데 있어서의 기본 개념은 호가 발생하는 동안 예상 요금 지불액과 서비스의 품질간의 차이를 나타내는 이득을 기준으로 이동 단말이 판단한다는 것이다. 또한 제안되는 방법에서 망은 접속이 요구된 호의 수락에 관한 여러 트래픽 클래스의 서비스 품질 요구조건을 서비스 클래스별로 구분하여 결정한다. 각각의 호에 대한 전송율 할당은 이들 망들이 서로 경쟁하고 독립적이기 때문에 2인 비영합 비협력 게임 이론을 이용한다. 제안된 방법으로 구현한 통합망의 성능은 시뮬레이션 모델을 이용하여 분석된다.
