최근 증가하고 있는 VoIP(Voice over IP), 웹 서비스, 비디오 스트리밍 과 같은 응용 서비스는 다양한 QoS(Quality of Service)의 보장을 요구하고 있다. 이를 위한 해결책으로 차세대 무선 통신 시스템에서는 멀티미디어 서 비스의 높은 전송률과 서비스 품질을 지원하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 표준인 LTE(Long Term Evolution) 기술을 사용하 고 있다. LTE 무선 네트워크 환경에서 효율적으로 하향링크 자원을 활용하고 멀 티미디어 응용 서비스의 QoS 요구사항을 만족시키기 위해서는 무선 자원 을 관리하는 RRM(Radio Resource Management)이 중요한 역할을 수행한 다. RRM의 기능 중 하향링크 스케줄링 기능은 멀티미디어 응용 서비스에 대한 QoS 제공과 밀접한 관련이 있으며, LTE 무선 네트워크 시스템에서 QoS 성능 향상을 위한 다양한 스케줄링 기법이 연구되었다. 기존의 스케줄링 기법들은 전송 지연의 최소화, 전송률 최대화, 손실률 최소화 등과 같이 여러 성능 향상의 결과를 가져올 수 있었지만, 멀티미디 어 서비스에서 필요로 하는 다양한 QoS 요구사항을 동시에 만족시킬 수 없다는 문제점을 가지게 된다. 본 논문에서는 무선 LTE 네트워크 환경에서 멀티미디어 서비스의 다양 한 QoS 요구사항을 동시에 만족시키기 위한 새로운 스케줄링 기법인 AWS(Adaptive Weight-based Scheduling) 기법을 제안하였다. AWS 기법 은 응용 서비스의 QoS 요구사항을 만족시키기 위해 전송 지연, 전송률, 버 퍼 상태, 손실률, 채널 상태 정보를 이용하여 스케줄링 우선순위 산출을 위 한 가중치를 계산한다. 또한, 각 QoS 요구사항의 만족도를 기반으로 가중 치 비율을 적응적으로 조절하여 우선순위 메트릭을 계산한다. 본 논문에서 제안하는 AWS 기법의 성능을 평가하기 위하여 LTE-Sim 시뮬레이터를 이용하여 성능 검증을 수행하였다. 실험을 통해 AWS 기법은 기존의 패킷 스케줄링 기법보다 LTE 무선 네트워크 환경에서 응용 서비스 의 다양한 QoS 요구사항을 동시에 보장하면서 사용자 측면의 서비스 만족 도도 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
Recently, satisfying the various QoS(Quality of Service) requirements is required to support the increasing demands for the application services, such as VoIP(Voice over IP), web service, and video streaming. LTE(Long Term Evolution), which is standardized by 3GPP(3rd Generation Partnership Project), is one of the solution for the next generation wireless communication system to support high bandwidth and high quality for multimedia services. In order to use the downlink resource and to support the QoS of multimedia application services efficiently, the RRM(Radio Resource Management) performs the important role in the LTE system. The downlink packet scheduling mechanism, which is defined as a function of the RRM, is closely related with QoS provisioning of multimedia application services. Packet scheduling mechanism is an important technical issue in the LTE system. Several packet scheduling the LTE wireless communication system. Existing packet scheduling mechanisms provide the performance improvement, such as minimizing transmission latency and maximizing throughput. However, most of these mechanisms use simple scheduling metrics that cannot guarantee the various QoS requirements simultaneously. In this dissertation, we analyze the problems in existing packet scheduling mechanisms in aspect of QoS provisioning to propose a new packet scheduling mechanism. The proposed packet scheduling mechanism, called AWS(Adaptive Weight-based Scheduling) mechanism, is designed to guarantee various QoS requirements of application services simultaneously. The AWS mechanism calculates several weighting factors which provide QoS provisioning by using multiple information, such as HOL(Head Of Line) delay, throughput, receiving buffer occupancy, loss rate, and wireless channel status. Moreover, the AWS mechanism adaptively selects optimal ratio among weighting factors by using each QoS satisfaction ratio, and then calculates priority metrics for each user. Therefore, our mechanism provides guaranteeing various QoS requirements of the application services simultaneously. Simulations are performed by using the LTE-Sim simulator to evaluate the AWS mechanism. Through the simulations, we prove the AWS mechanism to improve not only QoS satisfaction ratio in user aspects but also guaranteeing QoS requirements of application services simultaneously compared to the existing mechanisms in LTE wireless networks.
목차
제 1 장 서 론 1제 2 장 관련 연구 42.1 LTE 무선 네트워크 시스템 42.2 LTE 무선 네트워크 시스템의 스케줄링 172.3 하향링크 스케줄링 정책의 분류 222.4 기존 스케줄링 기법의 문제점 40제 3 장 새로운 QoS 지원 스케줄링 기법 433.1 AWS 기법의 개요 433.2 최대 허용 지연 보장을 위한 가중치 계산 503.3 요구 전송률 보장을 위한 가중치 계산 543.4 최대 허용 손실률 보장을 위한 가중치 계산 593.5 동일한 가중치의 비율을 적용한 우선순위 메트릭 계산 623.6 적응적인 가중치의 비율을 적용한 우선순위 메트릭 계산 65제 4 장 성능 평가 및 고찰 734.1 시뮬레이션 환경 734.2 비디오 트래픽 서비스의 성능 평가 774.3 비디오 트래픽 서비스의 서비스 품질 만족도 804.4 오디오 트래픽 서비스의 성능 평가 844.5 오디오 트래픽 서비스의 서비스 품질 만족도 874.6 웹 트래픽 서비스의 성능 평가 90제 6 장 결론 93참 고 문 헌 96