Performance Analysis of a Cell - Cluster - Based Call Control Procedure for Wireless ATM Networks

셀집단화 방식에 근거한 무선 ATM 호제어절차의 성능분석

In this paper, an efficient call control procedure is presented for next generation wireless ATM networks and its performance is mathematically analyzed using the open queueing network. This procedure is based on a new scheme called as the cell clustering. When we use the cell clustering scheme, at the time that a mobile connection is admitted to the network, a virtual cell is constructed by choosing a group of neighboring base stations to which the call may probabilistically hand over and by assigning to the call a collection of virtual paths between the base stations. Within a microcell/picocell environment, it is seen that the cell clustering can support effectively a very high rate of handovers, provides very high system capacity, and guarantees a high degree of frequency reuse over the same geographical region without requiring the intervention of the network call control processor each time a handover occurs. But since mobiles, once admitted, are free to roam within the virtual cell, overload condition occurs in which the number of calls to be handled by one base station to exceed that cell site's capacity of radio channel. When an overload condition happens, the quality of service is abruptly degraded. We refer to this as the overload state and in order to quantify the degree of degradation we define two metrics, the probability of overload and the normalized average time spent in the overload state. By using the open network queueing model, we derive closed form expressions for the maximum number of calls that can be admitted into the virtual cell such that the two defined metrics are used as the acceptance criteria for call admission control.

본 논문에서는 마이크로셀이나 피코셀과 같은 아주 작은 규모의 셀 영역 범위를 사용하는 차세대 무선 ATM 환경에서 효과적으로 이용될 수 있는 호제어절차 방식을 제시하고 개방형 큐잉 네트워크를 사용해 이의 성능분석을 행한다. 셀집단화 방식이라고 불리는 이 호제어절차는 단말의 이동성을 고려하여 새로운 호가 망 내로 수락될 때 단말이 이동할 확률이 높은 이웃한 물리적인 마이크로셀이나 피코셀들을 집합으로 모아서 지역적으로 매크로셀 정도로 넓은 영역을 담당하는 가상셀을 만들어 주는 방식으로, 높은 주파수 재사용 효율을 보장받으면서도 핸드오버에 따른 호제어절차의 개입을 줄일 수 있다는 장점을 지니고 있다. 그러나 셀집단화 방식에서는 일단 새로운 호가 가상셀 내의 영역으로 수락되고나면 제약없이 기지국 사이를 핸드오버하여 셀집단 내의 한 기지국에 집중하여 과부화 현상을 초래한다는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 셀집단화 방식이 사용하는 호수락제어의 판별기준으로서 기지국의 과부하 확률과 기지국이 과부하 상태에 머무르는 평균시간을 정의하고, 셀 집단 내에 존재할 수 있는 전체 통화호의 수를 일정한 값 이하로 제한할 경우와 그렇지 않을 경우를 비교하여 성능분석을 행하고 수치 결과를 보임으로써 셀집단화 방식의 효율성을 살펴본다.