A Wireless Traffic Load-Balancing Algorithm based on Adaptive Bandwidth Reservation Scheme in Mobile Cellular Networks

셀룰러 망에서 적응적 대역폭 예약 기법을 이용한 무선 트래픽 부하 균형 알고리즘

For very large multimedia traffic to be supported successfully in wireless network environment, it is necessary to provide Quality-of-Service(QoS) guarantees between mobile hosts(clients). In order to guarantee the Qos, we have to keep the call blocking probability below target value during handoff session. However, the QoS negotiated between the client and the network may not be guaranteed due to lack of available channels for traffic in the new cell, since mobile clients should be able to continue their on-going sessions. In this paper we propose a efficient load-balancing algorithm based on the adaptive bandwidth reservation scheme for enlarging available channels in a cell. We design a new method to predict the mobility of clients using MPT(mobility profile table). This method is then used to reserve a part of bandwidths for handoff calls to its adjacent cells and this reserved bandwidth can be used for handoff call prior to new connection requests. If the number of free channels is also under a low threshold value, our scheme use a load-balancing algorithm with a adaptive bandwidth reservation. In order to evaluate the performance of our algorithm, we measure the metrics such as the blocking probability of new calls and dropping probability of handoff calls, and compare with other existing schemes.

무선 네트워크 환경에서 대규모 멀티미디어 트래픽을 성공적으로 지원하기 위해서는 핸드오프시 발생하는 연결 중단 확률을 최소화함으로써 이동 호스트(클라이언트)에게 QoS(Quality of Service)를 지속적으로 보장해야 한다. 그러나, 핸드오프를 필요로 하는 클라이언트의 이동성으로 인해 이동 호스트와 네트워크 간에 협상된 QoS가 보장되지 못할 수도 있다. 이는 각 셀에서 발생하는 트래픽에 할당되는 가용 채널의 제약에 기인한다. 본 논문에서는, 가용채널의 확보를 위해 대역폭 예약 기법을 기반으로 한 부하 균형 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 MPT(mobility profile table)을 사용해서 각 클라이언트의 이동성을 예측한 다음 해당 셀의 가용 채널의 일부분을 핸드오프 서비스를 위한 채널로 예약을 한다. 핸드오프 채널로 예약된 대역폭은 우선적으로 핸드오프를 위해서 사용이 되어지며, 목적지 셀의 가용 채널이 주어진 임계치 이하일 경우, 해당 셀의 가용 채널을 확보하기 위해서 적응적 대역폭 예약을 이용한 부하균형 알고리즘을 설계함으로써 채널의 이용 효율을 최대화하였다. 본 논문에서 제시한 알고리즘의 성능을 평가하기 위해, 신규 호 탈락률, 핸드오프 호의 강제종료율을 측정하였다. 시뮬레이션 결과, 본 논문의 성능이 기존의 기법보다 우수함을 알 수 있었다.