The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

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Adaptive Periodic MLB Algorithm for LTE Femtocell Networks

LTE 펨토셀 네트워크를 위한 적응적 주기의 MLB 알고리즘

  • 김우중 (포항공과대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 이정윤 (포항공과대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 서영주 (포항공과대학교 컴퓨터공학과/정보전자융합공학부)
  • Received : 2013.03.31
  • Accepted : 2013.08.12
  • Published : 2013.09.30
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Abstract

The number of users and data packets has increased in 4G cellular networks. Therefore, 4G cellular network providers suffer from the network capacity problem. In order to solve this problem, femtocell concept is suggested. It can reduce the coverage hole and enhance the QoS. However, only small number of femtocells experience the large amount of loads. To solve this problem, Mobility Load Balancing (MLB) algorithm is suggested, which is a kind of load balancing algorithm. To distribute the traffic load, MLB algorithm modifies the handover region. If the handover region is reduced by MLB algorithm, some cell edge users are compulsively handed over to neighbor femtocell. In this paper, we analyze the relation between MLB performing period and performance indicators. For example throughput and blocking probability is reduced, if period is decreased. On the contrast, if period is increased, the number of handover frequency is decreased. Using this relation, we suggest the adaptive periodic MLB algorithm. This algorithm includes the advantage of both long period and short period MLB algorithm, such as high throughput, the small number of handover frequency, and low blocking probability.

4세대 셀룰러 네트워크의 데이터양이 증가하면서, 사업자들은 이를 수용하기 위한 네트워크의 용량 문제에 직면하였다. 따라서, 이 문제를 해결하고자 저렴하고 낮은 전력으로 동작하는 펨토셀이 제안되었는데, 이것은 실내 음영지역의 해소 및 사용자의 서비스 품질을 향상시키는 장점을 갖는다. 그러나 펨토셀 네트워크는 소수의 셀에 많은 부하 (Load)가 집중될 가능성이 있다. 이를 해결하고자, 부하 분산 (Load balancing) 알고리즘 중 하나인 MLB (Mobility Load Balancing) 알고리즘이 제안되었다. 이 알고리즘은 부하 분산을 위해 셀 외곽의 사용자를 인접한 셀로 강제 핸드오버한다. 본 논문에서는 주기적으로 동작하는 MLB 알고리즘에서, 주기가 변했을 때 네트워크 성능 지표들이 어떻게 변화하는지를 확인한다. 실험 결과, 짧은 주기로 동작할 때 데이터 차단율이 낮고, 긴 주기로 동작할 때 핸드오버의 빈도가 낮으며 시간당 처리량 (Throughput)이 높은 것을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로, 본 논문에서는 적응적 (Adaptive) 주기의 MLB 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 긴 주기와 짧은 주기로 동작하는 알고리즘의 장점을 모두 포함하는 것을 실험적으로 확인하였다.

Keywords

References

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