• ETRI Journal
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• 제45권5호
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• pp.887-898
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• 2023

Aerial base stations (ABSs) seem promising to enhance the coverage and capacity of fifth-generation and upcoming networks. With the flexible mobility of ABSs, they can be positioned in air to maximize the number of users served with a guaranteed quality of service (QoS). However, ABSs may be overloaded or underutilized given inefficient placement, and user association has not been well addressed. Hence, we propose a three-dimensional ABS placement scheme with a delay-QoS-driven user association to balance loading among ABSs. First, a load balancing utility function is designed based on proportional fairness. Then, an optimization problem for joint ABS placement and user association is formulated to maximize the utility function subject to statistical delay QoS requirements and ABS collision avoidance constraints. To solve this problem, we introduce an efficient modified gray wolf optimizer for ABS placement with a greedy user association strategy. Simulation results demonstrate that the proposed scheme outperforms baselines in terms of load balancing and delay QoS provisioning.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제12권2호
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• pp.47-52
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• 2023

최근 스마트 디바이스 및 스트리밍 서비스의 수요 증가에 따른 네트워크 트래픽을 효과적으로 관리하기 위한 방법으로 Mobile Edge Computing(MEC)기술이 주목받고 있다. MEC는 Base Station(BS)과 같은 네트워크 엣지에 캐시를 설치함으로써 사용자에게 보다 가까운 곳에서 서비스를 제공하므로 낮은 지연시간을 제공하고, 네트워크 부하를 감소시킬 수 있다. 또한, 엣지 네트워크에서 사용자는 가장 가까운 BS와 연결되는 것보다 요청된 콘텐츠가 캐싱되어 있는 BS와 연결하는 것이 서비스 지연시간 감소에 유리하다. 따라서 본 논문에서는 캐시 적중률 향상을 위한 이동성 기반 캐싱 및 사용자 연결(user association)알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 체류시간과 콘텐츠 요청 유사도를 토대로 사용자 연결을 결정하고 콘텐츠를 캐싱한다. 시뮬레이션을 통해 기존 연구 대비 제안 알고리즘의 향상된 캐시 적중률과 감소된 지연시간을 확인한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권4호
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• pp.2058-2074
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• 2017

Dense Heterogeneous Cellular Networks(HCNs) offer a promising approach to meet the target of 1000x increase in aggregate data rates in 5G wireless communication systems. However how to best utilize the available radio resources at densely deployed small cells remains an open problem as those small cells are typically unplanned. In this paper we focus on balancing loads across macro cells and small cells by offloading users to small cells, as well as dynamically switching off underutilized small cells. We propose a joint user association and base station(BS) sleep mangement(UA-BSM) scheme that proactively offloads users to a fraction of the densely deployed small cells. We propose a heuristic algorithm that iteratively solves the user association problem and puts BSs with low loads into sleep. An interference relation matrix(IRM) is constructed to help us identify the candidate BSs that can be put into sleep. User associations are then aggregated to selected small cells that remain active. Simulation results show that our proposed approach achieves load balancing across macro and small cells and reduces the number of active BSs. Numerical results show user signal to interference ratio(SINR) can be improved by small cell sleep control.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권12호
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• pp.5212-5230
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• 2016

How to determine the right number of small base stations to activate in multi-cell uplinks to match traffic from a fixed quantity of K users is an open question. This paper analyses the uplink cooperative that jointly receives base stations activation to explore this question. This paper is different from existing works only consider transmitting power as optimization objective function. The global objective function is formulated as a summation of two terms: transmitting power for data and coordinated overhead for control. Then, the joint base stations activation and beamforming problem is formulated as a mixed integer second order cone optimization. To solve this problem, we develop two polynomial-time distributed methods. Method one is a two-stage solution which activates no more than K small base stations (SBSs). Method two is a heuristic algorithm by dual decomposition to MI-SOCP that activates more SBSs to obtain multiple-antennae diversity gains. Thanks to the parallel computation for each node, our methods are more computationally efficient. The strengths and weaknesses of these two proposed two algorithms are also compared using numerical results.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권4호
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• pp.567-579
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• 2016

Several energy saving techniques in cellular wireless networks such as active base station (BS) selection, transmit power budget adaptation and user association have been studied independently or only part of these aspects have been considered together in literature. In this paper, we jointly tackle these three problems and propose an integrated framework, called dynamic cell reconfiguration (DCR). It manages three techniques operating on different time scales for ultimate energy conservation while guaranteeing the quality of service (QoS) level of users. Extensive simulations under various configurations, including the real dataset of BS topology and utilization, demonstrate that the proposed DCR can achieve the performance close to an optimal exhaustive search. Compared to the conventional static scheme where all BSs are always turned on with their maximum transmit powers, DCR can significantly reduce energy consumption, e.g., more than 30% and 50% savings in uniform and non-uniform traffic distribution, respectively.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권10호
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• pp.3921-3944
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• 2015

Currently Energy-Saving (ES) methods in cellular networks could be improved, as compensation method for irregular Base Station (BS) deployment is not effective, most regional ES algorithm is complex, and performance decline caused by ES action is not evaluated well. To resolve above issues, a low-complexity energy efficient BS cooperation mechanism for Long Time Evolution (LTE) networks is proposed. The mechanism firstly models the ES optimization problem with coverage, resource, power and Quality of Service (QoS) constraints. To resolve the problem with low complexity, it is decomposed into two sub-problems: BS Mode Determination (BMD) problem and User Association Optimization (UAO) problem. To resolve BMD, regional dynamic multi-stage algorithms with BS cooperation pair taking account of load and geographic topology is analyzed. And then a distributed heuristic algorithm guaranteeing user QoS is adopted to resolve UAO. The mechanism is simulated under four LTE scenarios. Comparing to other algorithms, results show that the mechanism can obtain better energy efficiency with acceptable coverage, throughput, and QoS performance.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.94-102
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• 2007

현재 무선 인터넷을 위한 패킷 데이터 서비스가 'WiBro WLAN 3G'를 통해 제공되고 있으나 개별망에서는 Seamless한 환경을 만족시키기 어렵다. 그리고 WiBro와 WLAN은 서비스영역이 상대적으로 작아 광역서비스 제공시 기지국수가 늘어나게 된다. 따라서 이용자는 이동시 연속적이고 끊김없는 데이터서비스를 이용할 수 있으며, 사업자는 망 구축비용 및 운용비용 절감을 얻기 위해 통합연동망을 도입할 필요성이 있다. 따라서 본 논문에서는 SDR 공용기지국환경에서 '사용자요구대역폭'과 '단말이동속도', '단말서비스셀지역'을 고려한 새로운 핸드오프 알고리즘을 제안하고 대역할당, QoS 만족도, 핸드오프 실패율의 우수성을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.430-435
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• 2022

본 논문에서는 하나의 매크로 기지국과 다수의 소형 기지국들로 구성된 이종 네트워크 (Heterogeneous Network, HetNET) 시스템에서 비직교 다중 접속 (Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA) 기술을 고려한다. 여기서, NOMA 신호에 대하여 완벽한 순차적 간접 제거를 가정한다. 본 논문에서는 이러한 NOMA 기반의 이종 네트워크에서 데이터 전송률을 최대화하기 위하여 딥러닝 기반의 사용자 및 전력 할당 기법을 제안한다. 특히, 제안하는 기법은 부하 분산을 위한 심층신경망(Deep Neural Network, DNN) 기반의 사용자 할당 과정과 할당된 사용자에 대한 데이터 전송률의 최대화를 위한 DNN 기반의 전력 할당 과정을 포함한다. 기지국과 사용자간 경로 손실과 레일레이 페이딩 채널을 가정한 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법의 성능을 평가하고, 기존의 최대 신호 대 간섭 및 잡음비(Max-Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio, Max-SINR) 기법의 성능과 비교한다. 성능 비교를 통해서 제안된 기법이 기존의 Max-SINR 기법보다 높은 데이터 전송률을 제공하는 것을 보여준다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권12호
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• pp.1135-1144
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• 2013

급증하는 데이터 트래픽을 셀룰러 망에서 처리하기 위한 대안으로 스몰셀이 관심을 받고 있다. 나아가, 스몰셀의 배치밀도는 점차 높아지고 있어 Ultra Dense Network (UDN) 환경이 도래할 것으로 예상된다. 따라서 본 논문에서는 UDN환경에서 소형기지국의 온/오프를 제어하기 위한 방법을 연구한다. 본 논문에서는 소형 Access Point(AP), user equipment (UE), Small Cell Controller (SCC)로 구성된 프레임워크를 제안하고 이를 기반으로 켜져 있는 기지국 수는 최소화 하며, 네트워크 쓰루풋을 유지시키기 위한 소형기지국 온/오프 방법으로 UE와 같은 사용자 디바이스가 SCC로 피드백하는 채널정보를 활용하는 DANCE 알고리즘을 제안한다. DANCE 알고리즘은 피드백이 1-bit인 경우와 N-bit인 경우, 그리고 활성화시키는 소형AP를 선택하는 기준에 따른 AP-first, UE-first, Proximity ON 등으로 세분화할 수 있다. 본 연구에서는 시뮬레이션을 통해 UE의 수와 네트워크의 쓰루풋, 에너지 효율의 관계를 분석한 후, DANCE 알고리즘을 통해 에너지 효율을 높일 수 있음을 보인다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제5권9호
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• pp.211-216
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• 2016

최근 전세계적으로 지진, 홍수, 화재 등 재난재해로 인한 인명피해가 늘어나면서 골든타임을 확보하기 위한 기술연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 골든타임 확보를 위해 IoT 기술들을 사용해 재난 재해 발생 시 실제 발생원의 사용자를 최우선으로 찾아 전파하며, 주변지역 사용자로 차츰 범위를 확산시켜 전파하는 모델을 연구하였다. 국가 재난 재해 정보는 기상청 OPEN API를 사용하였으며, 해당지역의 세밀한 정보획득을 실시간 수집하기 위해 Crowd Sensing 기술과 BLE (Bluetooth Low Energy) Beacon 기술을 통합 연계한 시스템을 구축하였다. 특히 기존까지 기지국 기반 CBS를 사용하였다면 본 논문에서는 Beacon을 이용한 사용자 위치와 국가행정주소체계 네가지를 통합한 DB를 설계하여 맵핑함으로써 지역 사용자를 추정할 수 있게 되었다. 실험은 사용자의 수를 1천명씩 증가하는 방식을 통해 정보 확산 알고리즘의 정확도와 속도를 측정하였으며, 최종 2만명의 인원까지 1초 이내 연산하여 위험 전파 알림이 가능함을 확인하였다.