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수미 가
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1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 15, No. 4 pp , ISSN / eissn 이종망을위한 관리체계 이기성 1, 이종찬 2* 1 호원대학교컴퓨터 게임학부, 2 군산대학교컴퓨터정보공학과 Management Mechanism for Heterogeneous Networks Gi-Sung Lee 1 and Jong-Chan Lee 2* 1 Div. of Computer and Game, Howon University 2 Dept. of Computer Information Eng., Kunsan National University 요약 LTE-Advanced 망을형성하는리소스및망의형상 ( 대역, 에러율등 ) 들이가변적으로변하기때문에기존음성서비스에적용된절차적이고, 인위적이고, 정적인제어방식으로는제어가불가능하다고판단하고있다. 본연구에서는정책제어를기반으로서비스연속성을효과적으로지원하기위한 관리체계를제안하고자한다. 가입자단말기는자신의현재상태및주변기지국정보를수집하고, 기지국은내부및인접한기지국모니터링으로수집된정보를통하여, 관련제어데이터를공유하고이를종합 분석하여서비스연속성을자체적으로조절 / 제어하는방법을제시한다. Abstract Because each resource in LTE-Advanced system and network's shapes such as bandwidth, error rate change variably, it is judged that it is impossible to control service continuity with procedural, artificial, and static control method applied to the existing voice service. This research suggests a management mechanism to support the service continuity effectively based on policy control. It means a method in which a subscriber s terminal collects information about its current condition and base station around, and a base station, through the data collected by monitoring inner or adjacent base station, shares related data and converges, controlling service continuity on its own. Key Words : LTE-Advanced, Resource Allocation, Service Continuity, Monitoring 1. 서론 ITU는 4G 이동통신기술을 IMT-Advanced 로규정하고, High Data rate, Network Convergence, Ubiquitous & Seamless Connection 등을특징으로정의하고있으며, 현재위의요건을충족시키는기술로서 3GPP의 LTE(Long Term Evolution)-Advanced가주목받고있다. LTE-Advanced는 LTE에비하여획기적인기술의진보를예상하기는어려우나, 광대역지원, 다중안테나확장, 네트워크협업통신, SON 기술등의분야에서는개량이예상되고있다 [1-4]. 다양한이기종무선망환경에서 ISHO (Inter-system Handover; 이하 ISHO) 기능을 제공하기위하여각접속망의자원을통합적으로관리하고전체시스템성능을최적화하기위한통합무선자원관리개념에대한연구가활발히진행되고있다. 특히 3GPP 에서는기술표준문서인 TR25.881에서통합무선자원관리를위한네트워크구조와이를지원하기위한통합무선자원관리방안인 CRRM (Common Radio Resource Management) 을제안하였고, CRRM 의단점의수정및보완을위한각종프로젝트들이수행되었다 [5-7]. LTE-Advanced 표준화회의중점항목에서도무선접속 / 전송 / 서비스 / 융합기술등을사항별로정의하고있지만, 단지기능별사항만을제시하고있으며통합망제어 본논문은호원대학교 2014 년도교내학술연구조성비에의한결과임 * Corresponding Author: Jong-Chan Lee(Kunsan National University) Tel: chan2000@kunsan.ac.kr Received March 21, 2014 Revised April 9, 2014 Accepted April 10,

2 한국산학기술학회논문지제 15 권제 4 호, 2014 로서제안되고있는 CRRM도부하분산측면에치우치고있다. 즉, 다양한시스템들의혼용에따른제어를위한간섭, 전송등시스템측면만강조하고, 융합망상에서이루어지는서비스자체의효과적인운용에대해서는논의가불충분하다고지적되고있다. 이에따라서비스연속성 (Service Continuity) 제공문제의추후보강이필요할것으로판단된다 [8-11]. 차세대이동통신망에대한관심과연구가활발해지면서보안과함께서비스의질 (Quality of Service; 이하 ) 는필수적인지원사항이되고있다. 특히, 구체화될 All IP 망에서의 지원은이동통신사업자가반드시고려하여야할사항이며고품질의멀티미디어서비스를제공하는것이통신사업자의매출액과밀접한관련이있을것으로전망된다. 따라서전파환경과서비스특성에따라통신품질및과금에유리한접속망을선택적으로접속하고사업자는글로벌한자원및이동성관리체계를구축하여무선자원의효과적사용과이종접속망의트래픽분배를통한 제공및수용능력의증대방법을제공할필요가있다. 2. 이종망과 관리전술한바와같이다양한이종의접속망들이공존하는융합망환경에서 TE/H-BS/H-AN/IP-CN 에위치하는계층별자원관리블록간의연계성을갖는자원관리망을구축하고시스템운영자의자원운영방법에따라망의상태에따라적응적으로자원을관리함으로서사용자및운영자가원하는목표품질을보장하고, 계획된유효서비스영역을유지하고, 높은시스템용량을제공할수있다. 이를위하여다음의사항을지원하는 관리체계의설계가필요하다. 구간에서의 제어기능을포함해야한다. 종단간 (End-to-end) 를지원하기위한지역 자원관리자의역할을수행해야한다. 유무선통합망의경우다양한이종망을수용하고있으므로이종망하부계층의 특성을상위계층에서하나하나지정하는것은구조가복잡해진다. 따라서상위응용계층에서단말의해당응용서비스 Profile 을확인하게되면곧바로이를종단간세션 (session) 설정의파라미터로적용된다. 이와같은세션설정은실제종단간세션설정이지만결국, 하층구조에서볼때다양한이종망에거쳐서통신이일어날수있으므로종단간세션결정시 관리자와연동하여하부망의특성에맞는 지원기술이차등적으로적용될수있어야한다. 각이종망의망상태를주기적으로수집하고이를 수준결정에사용하기위하여 SLA (Service Level Agreement) 정보, 각이동단말기 (Mobile Terminal; 이하 MT) 의접속가능셀정보, MT의 정보등을수집하고, 수집된정보를바탕으로정보를분석함으로서이를근거로 관리가가능해야한다. 상위의조건을기반으로하여, 본연구에서제안한 관리모델의기능은 Table 1과같다. [Table 1] management module Policy manager Session manager Policy Decision Policy Enforcement Session Admission Optimal Cell Selection 이종의접속망으로구성되는융합망 (Heterogeneous Network) 환경에서가입자에게자유롭고신속한이동성보장과접속망선택권을제공하고, 사업자에게는무선인프라자원을효과적으로관리할수있도록총괄제어해주는통합관리자역할을수행해야한다. 보장핸드오버를보장해야한다. 즉이종의무선접속망간의 mapping 및유무선연동 manager Movement manager Profile manager Mapping Guarantee Negotiation Load Balancing ISHO Control ISHO Enforcement Information Collection Information Analysis 2394

3 이종망을위한 관리체계 3. 관리체계 3.1 정책관리자 (Policy Manager) 정책은무선자원을관리하고제어하기위한규칙이다. 정책은주로망관리자 (Network Manager) 에의해다양한목적으로정의된다. 예를들면, 어떤 MT가어떤자원을사용하도록정하거나또는특정어플리케이션에우선순위를부여하여고객에따라서비스에차별화를수행할수있다. 제안된관리모델은 3가지요소로정책기능을수행한다. 첫째, 정책과그정책에따른결정행동을기술하고있는정책규칙으로서정책관리자 (Fig. 1과 Table 2 참조 ) 에서그기능을수행한다. 둘째, 각하위셀상태정보, MT의 정보등을수집하고수집된정보를바탕으로정책조건에따라정보를분석하고정책실행의조건을산출하는프로파일관리자로서의기능을수행한다. 셋째, Policy ruler의결정에따라셀선택, 제어, ISHO 등을수행하기위해망이직접취해야하는행동 (action) 으로세션관리자, 관리자, 이동성관리자가이에속한다. 이러한정책은사람이이해할수있는형태로망관리자에의해작성되며, Policy ruler는복잡한정책변환과해석을통해정책결정을수행하고세션관리자, 관리자, 이동성관리자는 Policy ruler가보내준정책결정에따라그에맞는관리를수행한다. 정책실행지점은정책을실행하기위해관련된특정기능을가지고있다. 3.2 세션관리자 (Session Manager) 세션관리자는신규세션연결및종료기능수행, 핸드오버수행여부결정기능수행, 신규세션요구시그리고 ISHO 시에필요한셀선정기능수행등을담당하는제어모듈이다. Table 3은세션관리자의기능을나타낸다. [Table 3] of session manager Session admitter ISHO admitter Session open Session close Decision on whether ISHO is performed or not Occurrence by movement of MT Occurrence by degradation (delay, loss) Occurrence by load balancing Occurrence by upgrading Rule maker Ruler [Fig. 1] Structure of policy manager [Table 2] of policy manager Generation of policy for each functions Policy on configuration of Session Policy of whether ISHO is performed or not Policy on cell selection for ISHO Policy on mapping, adaptation, renegotiation Policy on load balancing Policy on ISHO management Cell selector Performance of cell selection Session admitter 는신규세션의수락여부및종료기능을수행하는 Session manager 의하위모듈이다. 융합망에서신규세션의수락여부를결정하기위하여, 조건을충족하는셀을아래와같은조건을근거로결정하며 Fig. 2에보인다. 특정전파의수신이가능해야한다. MT에대한인증이있어야한다. 서비스를지원해야한다. MT의이동속도를지원해야한다. 가용자원이있어야한다. 부하가기준치이하이어야한다. 데이터전송률이최대로할수있어야한다. 2395

4 한국산학기술학회논문지제 15 권제 4 호, 2014 while (1) if (Power is receipted) then if (Authentication is accepted?) then if (Application service is supported?) then if (Resources is available?) then if (Load is less then threshold?) then if (Resources is available?) then if (Data rate is maximum?) then Session acceptance; end while [Fig. 2] Session admission procedure 시스템으로부터신규세션요구를수신하면 Session admitter는세션 Open을수행한다. Session admitter는세션요구분석을수행하고분석결과를 Ruler 에게전송한다. Ruler 는분석결과를조건으로하여, 세션요구에대응하는정책규칙을결정하고이를 Session admitter 에게전송한다. Session admitter는정책규칙그리고관련셀정보및사용자정보에근거하여현재융합망에서요청된서비스를제공할수있는지에대해조사한다. 만일요청세션에대한 가보장될경우해당서비스요청에대한 승인을알린다. 만일 Session admitter에서다수의셀이후보로선정된다면, Cell selector를이용하여최적의셀을선정한다. 상위의절차를통하여세션 Open에대한지시를받으면세션 Open을수행한다. 세션 Close 요구가들어오면 Session admitter는세션 Close 를수행한다. Session admitter를통하여세션 Close 를결정하고세션 close을지시한다. 시스템은해당세션의종료절차를수행하고세션 Close 수행에대한결과를전송한다. Session admitter는세션에소모된자원을반환한다. 3.3 관리자 ( Manager) 관리자는핸드오버처리시에자원할당을포함한 관리를수행하는함수이다. 관리자의기능모듈로서 controller와 Load balancer를정의하며, controller 의하위기능으로서 mapper, adapter, renegotiator 등이있으며, Load balancer의 하위기능으로서 Load analyzer 와 Priority selector 가있다. Table 4는제어함수 manager 의기능요소를나타낸다. [Table 4] of manager controller Load balancer mapping ( adapter) adaptation for new sessions adaptation during ISHO by movement of MT by degradation by load balancing by upgrading End-to-end negotiation Load balancing 다양한유 / 무선통신시스템들이 IP 백본망에연결되어있는융합망에서통합 MT의이동으로이한핸드오버뿐만아니라수행중인서비스의협약된 의저하가일정시간계속될때, 융합망내부의이질접속망에관계없이핸드오버를수행하여서비스연속성을보장해야한다. 이러한융합망의서비스성공여부는 의지원이필수적이라할수있다. 단융합망의특성에따라 적용을달리해야하는이질망의특성을고려해야한다. 이를효율적으로지원하기위하여, MT의서비스의현상태를주기적으로분석하여, MT의특성, 응용의특성, 각망의상태에따라강제적으로핸드오버할이기종시스템과그시스템에알맞은 를결정하고이를근거로핸드오버를수행한다. 따라서 ISHO 시 를보장하기위하여서비스의지연, 손실그리고지터 (jitter) 등을지속적으로모니터링함으로써협약된 SLA의 기준값이하로저하되면인접한이기종시스템으로절체가필요하다. 즉, 모니터링에의하여보고된정보가파라미터의기준값을초과하면, 그값이지속적으로변동하는값인지판단한후, 강제 ISHO 여부를결정한다. 3.4 프로파일관리자 (Profile Manager) 각이종망의망상태를주기적으로수집하고이를정책결정에사용하기위하여 SLA 정보, 각 MT의접속가능셀정보, MT의 정보등과같은 관련상태정보를수집하고, 수집된정보를바탕으로정보를분석함으로서이를근거로한 및자원관리를가능하게한 2396

5 이종망을위한 관리체계 다. Table 5 는프로파일관리자의기능구조를나타낸다. [Table 5] of profile manager Profile container Collection and classification of reporting information 가감지되면이를 Ruler 에게통보하여정책결정을받는다. 정책규칙에근거하여 ISHO admitter 를통한수락여부를결한다. 그리고 Cell selector는우선순위선정에근거하여 ISHO 를수행할세션들을선정한후, 선정된세션에대하여 조정, 그리고협상이필요하다면 QOS 협상을통하여 제어과정을수행한다. Profile monitor Analysis of information stored on profile container 5. 결론 4. 시나리오 Fig. 3과같이 관리체계를이용한 제어는특정망의셀에서트래픽과부화, 주변상황변화, 일시적인 저하가발생할경우동일한 를유지하면서이종망으로의 ISHO 를통하여 를보장하는기능을수행한다. 만일동일한 를유지하면서다른이종망으로의절체가가능하다면일부세션에대한 ISHO 이가능하다. Profile monitor 의정보분석에의하여상황변화 LTE-Advanced 에서는 Hot-spot 영역위주로고속데이터통신을지원하고, Hot-spot 이외의지역에는기존의시스템과의연동을통하여어느지역에서든하나의 MT로단말이동과세션이동시에서비스연속성을제공해야한다. 이를위하여본연구에서는 관리체계를제안하였다. 향후본논문에서제안된 ISHO 구조의구체화및알고리즘을고도화하기위한세부적인연구가필요하다. Policy manager Profile monitor Ruler ISHO Admitter Cell Selector adapter negotiator Reporting information req_ruler req_admitter Session admission req_selector req_adapater adaptation req_nego negotiation ack_adapater ack_nego ack_admitter ack_selector ack_ruler ISHO_REQ Rule maker ISHO_RPT [Fig. 3] control Scenario 2397

2012.2183192 [2] K. Ayyappan and R. Kumar, " Based Vertical Handoff Scheme for Heterogeneous Wireless Networks," International Journal of Research and Reviews in Computer Science, Vol. 1, No. 1, pp.

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<36375FC0CCB1E2BCBA2D C0CCC1BE20BED7BCBCBDBA20B8C1BFA1BCADC0C720C0DABFF8B0FCB8AE2E687770>

<36375FC0CCB1E2BCBA2D C0CCC1BE20BED7BCBCBDBA20B8C1BFA1BCADC0C720C0DABFF8B0FCB8AE2E687770> Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 13, No. 11 pp. 5458-5464, 2012 http://dx.doi.org/10.5762/kais.2012.13.11.5458 B3G 이종액세스망에서의자원관리프레임워크연구 이종찬 1, 이기성 2* 1 군산대학교컴퓨터정보공학과, 2