KR101141426B1 - Mobility management method using adaptive handovers based on load balancing for 3g lte systems - Google Patents

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KR101141426B1
KR101141426B1 KR1020100109759A KR20100109759A KR101141426B1 KR 101141426 B1 KR101141426 B1 KR 101141426B1 KR 1020100109759 A KR1020100109759 A KR 1020100109759A KR 20100109759 A KR20100109759 A KR 20100109759A KR 101141426 B1 KR101141426 B1 KR 101141426B1
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김태형
양치평
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금오공과대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A mobility management method for third generation long-term evolution system through adaptive handover is provided to solve a load distribution problem through adaptive handover. CONSTITUTION: A user device executes handover in a service cell(S18). The user device satisfies a condition which is greater than a handover hysteresis threshold value of a neighboring cell. The user device determines a load condition of a cell after executing handover(S19). The user device terminates the execution of the handover in case the ratio of available resource of the entire cell is smaller than a load condition.

Description

부하 분산 기반 적응형 핸드오버를 이용한 제3세대 장기 진화 시스템용 이동성 관리 방법{MOBILITY MANAGEMENT METHOD USING ADAPTIVE HANDOVERS BASED ON LOAD BALANCING FOR 3G LTE SYSTEMS}MOBILITY MANAGEMENT METHOD USING ADAPTIVE HANDOVERS BASED ON LOAD BALANCING FOR 3G LTE SYSTEMS} Using Load Balancing-Based Adaptive Handover

본 발명은 3G LTE에 적합한 이동성 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부하 분산 기법 기반의 적응형 핸드오버를 이용하는 제3 세대 장기 진화(Third Generation Long-Term Evolution: 3G LTE) 시스템용 이동성 관리 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a mobility management method suitable for 3G LTE, and more particularly, to a mobility management method for a third generation long-term evolution (3G LTE) system using an adaptive handover based on a load balancing scheme. It is about.

제3 세대 파트너십 프로젝트(Third Generation Partership Project: 3GPP)는 2004년에 성능과 비용의 두 측면에서 모두 경쟁력을 확보하기 위해 제3 세대 이동 통신 시스템의 장기 진화(Long-Term Evolution: LTE) 프로젝트를 시작하였다. 이 프로젝트는 다양한 다중 서비스를 제공하여야 하고 높은 데이터 전송율의 서비스 품질(Quality of Service: QoS)를 보장하여야 한다. 이 장기 진화(LTE)는 S1-flex로 불리는, 향상된 노드 B(enhanced Node B: eNodeB)와 코어 네트워크 노드(엑세스 게이트웨이: aGW) 사이의 다 대 다(many-to-many) 인터페이스를 가능하게 한다. 또한, 사용자 장치(user Equipment: UE)가 적어도 하나 이상의 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity: MME)/사용자 플레인 엔티티(User Plane Entity)에 의해 서비스를 제공받을 수 있도록, 풀 영역(pool area)의 개념이 도입된다. 이러한 새로운 특성들은 이동성(mobility) 및 자원(resource) 관리와 같은 제3 세대 장기 진화 시스템 관리에서 고려되어야 한다.The Third Generation Partnership Project (3GPP) launched a Long-Term Evolution (LTE) project in 2004 to gain a competitive edge in both performance and cost. It was. The project must provide a variety of multiple services and ensure high data rates of quality of service (QoS). This long term evolution (LTE) enables a many-to-many interface between an enhanced Node B (eNodeB) and a core network node (access gateway: aGW), called S1-flex. . In addition, the concept of a pool area, so that a user equipment (UE) can be provided by at least one mobility management entity (MME) / user plane entity (User Plane Entity) This is introduced. These new features must be taken into account in the management of third generation long-term evolution systems, such as mobility and resource management.

이웃 셀이 새로운 요청(call)을 수용하기에 충분한 자원을 계속 갖고 있는 동안 일부 서비스 셀이 사용자의 요구를 충족시키기에 충분하지 않은 자원을 갖게 될 때, 부하 분산(Load Balancing) 문제가 발생한다. 이러한 문제는 새로운 셀 또는 핸드오버(handover) 셀의 차단(blocking) 확률을 증가시키기 때문에, 많은 부하가 걸린 셀에서 서비스 품질(QoS)을 저하시키게 된다. 또한, 이러한 문제는, 이웃 셀에서 가용 자원이 사용되지 않으므로, 자원 사용의 효율을 저하시키게 된다. S1-flex 인터페이스 및 풀 영역 개념에 의한 다양한 새로운 상황을 고려함으로써, 제3 세대 장기 진화 시스템의 이동성 및 자원 관리가 부하 분산을 지원하여야 한다.Load balancing problems arise when some serving cells have insufficient resources to meet user needs while neighboring cells continue to have sufficient resources to accommodate new calls. Since this problem increases the blocking probability of a new cell or a handover cell, it degrades the quality of service (QoS) in a cell under heavy load. In addition, this problem reduces the efficiency of resource usage since no available resources are used in the neighboring cells. By considering a variety of new situations based on the S1-flex interface and the full domain concept, the mobility and resource management of third-generation long-term evolution systems must support load balancing.

채널 차용(channel borrowing) 및 부하 분산(load distributing)의 두 가지 일반적인 방법이 부하 분산 문제를 해결하기 위해 널리 사용되어 왔다. 채널 차용에 기반한 부하 분산 방법에서, 과부하 셀은 이웃의 가벼운 부하를 갖는 셀로부터 필요한 자원의 차용을 시도한다. 직교 주파수 분할 다중 접근(Orthogonal Frequency Division Multiplex Access: OFDMA) 기법으로 인해 제3 세대 장기 진화 시스템의 채널 재사용 팩터가 1이므로, 채널 차용 기법은 제3 세대 장기 진화 시스템에 적용될 수 없거나 충분하지 못하다. 부하 분산 알고리듬은, 기지국의 전송 전력을 제어하거나 일부 이동 단말이 이웃의 가벼운 부하를 갖는 셀로 강제 핸드오버하게 함으로써 많은 부하가 걸린 셀의 트래픽 부하를 분산하고자 한다. 기지국의 전송 전력을 제어하는 것은 이동 단말에 많은 간섭을 발생시킬 수 있으므로, 제3 세대 장기 진화 시스템에는 부하 분산 기법이 더 적합하다. 최근, 부하 분산 알고리즘으로써, 셀의 부하 상태에 따라 핸드오버 시간을 동적으로 제어하는 적응형 핸드오버 시간 기법이 제안되었다. 이 기법에서, 많은 부하가 걸린 셀로의 핸드오버는 느린 핸드오버 시간 알고리듬에 의해 지연되고, 많은 부하가 걸린 셀이 빠른 핸드오버 시간 알고리듬에 의해 신속하게 핸드오버를 실행하는 것이 가능하다. 그러나 이 기법은 신속한 핸드오버를 실행할 때 불필요한 핸드오버의 회수를 증가시키고, 매 핸드오버 시마다 셀들 사이의 부하 정보의 교환을 위한 부가적인 신호처리가 요구된다. 특히, 이 기법은, 타겟 셀이 이미 부하가 많이 걸린 셀인 경우, 핸드오버를 지연시키거나 차단하여야 한다. 따라서, 부하 분산 문제를 해결하기 위해 제3 세대 장기 진화 시스템에서 적합한 이동성 관리 기법이 요구되고 있다.
Two general methods of channel borrowing and load distributing have been widely used to solve the load balancing problem. In a load balancing method based on channel borrowing, the overload cell attempts to borrow the necessary resources from the cell with the light load of the neighbor. Since the channel reuse factor of the third generation long term evolution system is 1 due to the Orthogonal Frequency Division Multiplex Access (OFDMA) technique, the channel borrowing technique is not applicable or sufficient for the third generation long term evolution system. The load balancing algorithm attempts to distribute the traffic load of heavily loaded cells by controlling the transmit power of the base station or forcing some mobile terminals to hand over to neighboring lightly loaded cells. Since controlling the transmit power of the base station can cause a lot of interference in the mobile terminal, a load balancing technique is more suitable for the third generation long term evolution system. Recently, as a load balancing algorithm, an adaptive handover time scheme that dynamically controls a handover time according to a load state of a cell has been proposed. In this technique, handover to a heavily loaded cell is delayed by a slow handover time algorithm, and it is possible for a heavily loaded cell to execute handover quickly by a fast handover time algorithm. However, this technique increases the number of unnecessary handovers when executing a quick handover, and requires additional signal processing for exchanging load information between cells at every handover. In particular, this technique should delay or block handover when the target cell is already a heavily loaded cell. Therefore, there is a need for an appropriate mobility management technique in the third generation long-term evolution system to solve the load balancing problem.

본 발명은, 적응형 핸드오버를 이용하여 부하 분산 문제를 해결할 수 있는 제3 세대 장기 진화 시스템(3G LTE)에 적합한 이동성 관리 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
An object of the present invention is to provide a mobility management method suitable for a third generation long-term evolution system (3G LTE) that can solve a load balancing problem by using an adaptive handover.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은, 현재 서비스 중인 셀의 부하 조건을 판단하는 단계; 상기 현재 서비스 중인 셀의 부하 조건이 과부하 조건이 되는 경우, 상기 현재 사용 중인 셀의 이웃 셀들 각각에 대해, 상기 현재 서비스 중인 셀의 핸드오버 히스테리시스 임계값과 상기 이웃 셀들의 부하 조건에 따라 상기 이웃 셀들 각각의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 산출하는 단계; 상기 이웃 셀들 각각의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 상기 현재 서비스 중인 셀에서 서비스되는 사용자 장치들로 전송하는 단계; 및 상기 사용자 장치들 중, 상기 이웃 셀들 중 적어도 하나에 의한 수신 신호 강도와 상기 현재 서비스 중인 셀에 의한 수신 신호 강도의 차가 상기 적어도 하나의 이웃 셀의 핸드오버 히스테리시스 임계값보다 큰 조건을 만족하는 사용자 장치가 상기 현재 서비스 중인 셀에서 상기 이웃 셀들 중 적어도 하나로 핸드오버를 실행하는 단계;를 포함하는 적응형 핸드오버를 이용한 제3 세대 장기 진화 시스템용 이동성 관리 방법을 제공한다.As a means for solving the technical problem, the present invention, the step of determining the load condition of the cell currently being serviced; When the load condition of the currently serving cell becomes an overload condition, for each of the neighbor cells of the currently busy cell, the neighbor cells according to the handover hysteresis threshold of the currently serving cell and the load condition of the neighbor cells; Calculating each handover hysteresis threshold; Transmitting a handover hysteresis threshold of each of the neighbor cells to user devices serviced in the currently serving cell; And a user satisfying a condition in which a difference between a received signal strength by at least one of the neighboring cells and the received signal strength by the currently serving cell is greater than a handover hysteresis threshold of the at least one neighboring cell among the user devices. The apparatus provides a mobility management method for a third generation long-term evolution system using adaptive handover, comprising: performing a handover to at least one of the neighbor cells in the currently serving cell.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 사용자 장치들로 전송하는 단계는, 상기 이웃 셀들 각각의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 측정 제어 메시지에 포함시켜 상기 측정 제어 메시지를 상기 현재 서비스 중인 셀에서 서비스되는 사용자 장치들로 전송하는 단계일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of transmitting to the user devices includes a handover hysteresis threshold of each of the neighbor cells in a measurement control message to include the measurement control message in the currently serving cell. May be a step of transmitting data.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 부하 조건을 판단하는 단계는, 상기 현재 서비스 중인 셀의 전체 자원의 양에 대한 가용 자원의 양의 비율이 과부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 현재 서비스 중인 셀을 과부하 조건으로 판단하는 단계일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the determining of the load condition may include: wherein a ratio of the amount of available resources to the total amount of resources of the currently serving cell is smaller than a first predetermined threshold for determining an overload condition. In this case, the current serving cell may be determined as an overload condition.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 이웃 셀들 각각의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 산출하는 단계는, 하기 수학식에 의해 상기 이웃 셀들 각각의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 산출하는 단계일 수 있다.In one embodiment of the present invention, calculating the handover hysteresis threshold of each of the neighbor cells may be calculating the handover hysteresis threshold of each of the neighbor cells by the following equation.

[수학식][Equation]

Figure 112010072367684-pat00001
Figure 112010072367684-pat00001

상기 수학식에서, ThHys(0)는 상기 현재 서비스 중인 셀의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 나타내며, i는 이웃 셀을 지칭하는 변수이며, New_thres(i)는 이웃 셀 i의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 나타내며, vAR(i)는 이웃 셀 i의 가용 자원을 나타내며, vTR(i)는 이웃 셀 i의 전체 자원을 나타내며, ThPost _ LB는 가벼운 부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 임계값을 나타내며, ThAvail _ LB는 상기 이웃 셀의 히스테리시스 임계값을 결정하기 위해 사전 설정된 임계값을 나타내는 것으로 상기 과부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 임계값과 상기 가벼운 부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 임계값 사이의 값을 가질 수 있다.In the above equation, Th Hys (0) represents a handover hysteresis threshold of the currently serving cell, i is a variable indicating a neighboring cell, and New_thres (i) represents a handover hysteresis threshold of a neighboring cell i. , v AR (i) represents the available resources of the neighboring cell i, v TR (i) represents the total resources of the neighboring cell i, Th Post _ LB represents a preset threshold to determine the light load condition, Th Avail _ LB represents a preset threshold for determining the hysteresis threshold of the neighboring cell and is a value between a preset threshold for determining the overload condition and a preset threshold for determining the light load condition. Can have

본 발명의 일실시형태에서, 상기 핸드오버를 실행하는 단계는, 상기 이웃 셀들 중 적어도 하나가 핸드오버하기 위한 최적 셀인지 판단하는 예측 정책을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, executing the handover may further include performing a prediction policy for determining whether at least one of the neighbor cells is an optimal cell for handover.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 부하에 대한 정보 관리는 무선 자원 관리(Radio Resource Management: RRM) 기능에 의해 수행될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the information management on the load may be performed by a radio resource management (RRM) function.

본 발명의 일실시형태는, 상기 핸드오버를 실행하는 단계 이후 현재 서비스 중인 셀의 부하 조건을 다시 판단하는 단계; 및 상기 현재 서비스 중인 셀의 전체 자원의 양에 대한 가용 자원의 양의 비율이 가벼운 부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 제2 임계값보다 큰 경우 상기 핸드오버를 실행하는 단계를 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
One embodiment of the present invention, after the step of performing the handover step of determining the load condition of the currently serving cell; And terminating the step of executing the handover if the ratio of the amount of available resources to the total amount of resources of the currently serving cell is greater than a second preset threshold to determine a light load condition. can do.

본 발명에 따르면, 제3 세대 장기 진화 시스템(3G LTE System)에서의 자원 사용의 효율을 증가시키고, 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, there is an effect of increasing the efficiency of resource usage and improving the quality of service in a 3G LTE system.

도 1은 본 발명에 적용되는 부하 분산에 기반한 적응형 핸드오버 방법을 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 부하 분산 기법에 사용되는 파라미터들의 관계를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 부하 분산 기법에 의해 발생할 수 있는 불필요한 핸드오버의 일례를 설명하는 도면.
도 4는 제3 세대 장기 진화 시스템에 적용될 수 있는 부하 정보 교환에 기반한 적응형 핸드오버 기법을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 이동성 관리 방법을 시뮬레이션하기 위해 설계된 셀룰러 네트워크의 시뮬레이션 모델을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 이동성 관리 방법의 시뮬레이션에 적용되는 트래픽 모델을 도시한 도면.
도 7은 시뮬레이션 결과 산출된 핸드오버 호출 블록킹 율의 결과를 도시한 그래프.
도 8은 시뮬레이션 결과 산출된 핸드오버 호출 드롭 율의 결과를 도시한 그래프.
도 9는 시뮬레이션 결과 산출된 신규 호출 블록킹 율의 결과를 도시한 그래프.
도 10은 시뮬레이션 결과 산출된 핸드오버 회수의 결과를 도시한 그래프.
도 11은 시뮬레이션 결과 산출된 핑퐁 핸드오버 율의 결과를 도시한 그래프.
1 is a flowchart illustrating an adaptive handover method based on load balancing applied to the present invention.
2 illustrates the relationship between parameters used in a load balancing technique in accordance with the present invention.
3 illustrates an example of unnecessary handover that may occur by a load balancing technique in accordance with the present invention.
4 illustrates an adaptive handover scheme based on load information exchange that can be applied to third generation long term evolution systems.
5 shows a simulation model of a cellular network designed for simulating the mobility management method according to the present invention.
6 is a diagram showing a traffic model applied to the simulation of the mobility management method according to the present invention.
7 is a graph showing the result of the handover call blocking rate calculated as a result of the simulation;
8 is a graph showing the results of the handover call drop rate calculated as a result of the simulation;
9 is a graph showing the results of the new call blocking rate calculated as a result of the simulation.
10 is a graph showing the result of the handover count calculated as a result of the simulation;
11 is a graph showing the results of the ping-pong handover rate calculated as a result of the simulation.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.
Various embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, it should be noted that the shapes, sizes, etc. of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity.

부하 분산 알고리듬Load balancing algorithm

본 발명은 제3 세대 장기 진화 시스템(3G LTE) 시스템의 부하 분산에 기반하여 적응형 핸드오버를 이용한 이동성 관리 기법에 관한 것이다. '적응형 핸드오버'라는 용어는, 핸드오버 히스테리시스 임계값이 셀의 부하 조건에 따라 동적으로 업데이트 됨을 의미한다. 전형적인 핸드오버 기술에서, 핸드오버는 기지국에서 수신된 신호의 강도(Received Signal Strength: RSS)의 저하에 따라 결정되고, 히스테리시스 임계값은 고정된다. 이는 현재 서비스 중인 셀과 타겟 셀의 부하 상태를 고려하지 않는 것이다. 본 발명에 따르면, 신호 강도 및 부하 정보를 모두 고려함으로써 높은 서비스 품질과 함께 사용자에게 최적의 셀로 핸드오버할 수 있게 한다. 본 발명에 따르면, 시스템 자체의 구조를 변경하지 않고 핸드오버 히스테리시스 임계값만을 고려하므로, 시스템의 복잡도를 증가시키지 않는다.The present invention relates to a mobility management scheme using adaptive handover based on load balancing of a third generation long-term evolution system (3G LTE) system. The term 'adaptive handover' means that the handover hysteresis threshold is dynamically updated according to the load condition of the cell. In a typical handover technique, the handover is determined according to the decrease in the received signal strength (RSS) received at the base station, and the hysteresis threshold is fixed. This does not take into account the load status of the currently serving cell and the target cell. According to the present invention, by considering both signal strength and load information, it is possible to handover to the optimal cell for the user with high quality of service. According to the present invention, since only the handover hysteresis threshold is considered without changing the structure of the system itself, it does not increase the complexity of the system.

본 발명의 상기 적응형 핸드오버 방법은 각 셀의 부하 조건 변동에 따라 부하 분산 과정을 실행한다. 셀의 부하 조건 변동은 핸드오버 요청뿐만 아니라 새로운 호출(call) 요청 또는 자원 재편성(reconfiguration)에 의해 발생할 수 있다. 셀이 충분한 잔여 자원을 갖지 않는다면, 일부 사용자 장치를 이웃 셀로 강제 핸드오버하는 부하 분산 과정을 요청할 것이다. 따라서, 많은 부하가 걸린 셀은 그 이웃한 적은 부하가 걸린 셀로 부하를 전달하여 적응적으로 부하의 분산을 이루게 한다. 이러한 기법에서, 다중 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity: MME)의 조건이 고려될 수 있다. 최후의 수단으로서, 다른 MME 셀로의 핸드오버가 허용되며, MME 변동에 의해 처리 시간이 길어 질 수 있다.The adaptive handover method of the present invention executes a load balancing process according to the load condition variation of each cell. The load condition change of the cell may be caused by a new call request or resource reconfiguration as well as a handover request. If the cell does not have enough remaining resources, it will request a load balancing procedure to force handover some user equipment to the neighbor cell. Thus, a heavily loaded cell transfers the load to its neighboring less loaded cell to adaptively distribute the load. In this technique, the conditions of multiple mobility management entities (MMEs) may be considered. As a last resort, handover to another MME cell is allowed, and processing time can be long due to MME variation.

도 1은 본 발명에 따른 적응형 핸드오버를 이용한 제3 세대 장기 진화 시스템용 이동성 관리 방법에 적용되는 부하 분산 기법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적응형 핸드오버를 이용한 제3 세대 장기 진화 시스템용 이동성 관리 방법은, 현재 서비스 중인 셀의 부하 조건이 변경되면(S11), 현재 서비스 중인 셀의 부하조건을 판단하고(S12), 현재 서비스 중인 셀이 과부하 조건인 경우 현재 서비스 중인 셀의 이웃 셀들 각각에 대한 핸드오버 히스테리시스 임계값을 결정하고(S13), 결정된 이웃 셀들 각각 대한 핸드오버 히스테리시스 임계값을 측정 제어 메시지(measurement control message)의 형태로 상기 현재 서비스 중인 셀에서 서비스되는 사용자 장치들로 전송한다(S14). 이어, 사용자 장치는 이웃 셀들 각각에 대한 수신 신호 강도를 측정 보고 메시지(measurement control message)의 형태로 현재 서비스 중인 셀로 전송하고(S15), 상기 사용자 장치들 중, 상기 이웃 셀들 중 적어도 하나에 의한 수신 신호 강도와 상기 현재 서비스 중인 셀에 의한 수신 신호 강도의 차가 상기 적어도 하나의 이웃 셀의 핸드오버 히스테리시스 임계값보다 큰 조건(S16)을 만족하는 사용자 장치가 상기 현재 서비스 중인 셀에서 상기 이웃 셀들 중 적어도 하나로 핸드오버를 실행(S18)한다. 더하여, 다시 현재 서비스 중인 셀의 부하 조건을 판단하고(S19), 현재 서비스 중인 셀의 전체 자원의 양에 대한 가용 자원의 양의 비율이 가벼운 부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 제2 임계값보다 큰 경우 핸드오버를 종료하고 최초에 설정된 핸드오버 히스테리시스 임계값으로 복원한다(S20).1 is a flowchart illustrating a load balancing technique applied to a mobility management method for a third generation long-term evolution system using an adaptive handover according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the mobility management method for the third generation long-term evolution system using the adaptive handover according to the present invention, when the load condition of the cell currently being served is changed (S11), the load of the cell currently being served is loaded. The condition is determined (S12), and if the currently serving cell is an overload condition, the handover hysteresis threshold for each of the neighboring cells of the currently serving cell is determined (S13), and the handover hysteresis threshold for each determined neighboring cell is determined. In the form of a measurement control message, the transmission is transmitted to the user equipments served in the currently serving cell (S14). Subsequently, the user device transmits the received signal strength for each of the neighbor cells to a cell that is currently serving in the form of a measurement control message (S15), and received by at least one of the neighbor cells among the user devices. At least one of the neighboring cells in the cell in which the user equipment satisfies a condition S16 in which the difference between the signal strength and the received signal strength by the currently serving cell is greater than the handover hysteresis threshold of the at least one neighboring cell. The handover is executed as one (S18). In addition, the load condition of the currently serving cell is determined again (S19), and the ratio of the amount of available resources to the total amount of resources of the currently serving cell is greater than the second preset threshold to determine the light load condition. In case of ending the handover and restoring to the initially set handover hysteresis threshold (S20).

다음의 기호들이 본 발명에 따른 부하 분산 기법을 설명하기 위해 사용된다: 셀 i(i=0는 현재 서비스 중인 셀을 의미함)에 대한 가용 자원의 양(vAR(i)) 및 전체 자원의 양(vTR(i)). 이 두 값의 비율은 현재 셀이 부하 분산을 필요로 하는지를 결정하기 위한 사전 설정된 임계값과 비교되는데 사용될 수 있다. 부하 분산 알고리듬은 사전 설정된 임계값(ThPre _ LB 및 ThPost _ LB)에 의해 각각 트리거 되고 종료된다. 임계값(ThAvail _ LB)은 부하 분산을 허용하기 위한 조건을 나타낸다. 도 2는 상기 파라미터들의 관계를 도시한 도면이다. 현재 셀의 전체 자원의 양에 대한 가용 자원의 양의 비율이 임계값(ThPre _ LB)보다 작으면(즉, vAR(0)/vTR(0)<ThPre _ LB), 현재 셀은 과부하 조건에 있는 것으로 판단되어 부하 분산 과정이 트리거 된다. 이웃 셀들의 부하 정보에 따라, 과부하 셀은 각 이웃한 셀들에 대해 서로 다른 핸드오버 히스테리시스 임계값을 동적으로 설정한다. 새로운 핸드오버 히스테리시스 임계값은 다음 수학식과 같이 산출될 수 있다.The following symbols are used to describe the load balancing scheme in accordance with the present invention: the amount of available resources (v AR (i)) for cell i (i = 0 means the cell currently being served) and Amount (v TR (i)). The ratio of these two values can be used to compare with a preset threshold to determine if the current cell needs load balancing. The load balancing algorithm is triggered and terminated by preset thresholds Th Pre _ LB and Th Post _ LB respectively. The threshold Th Avail _ LB represents a condition for allowing load balancing. 2 is a diagram illustrating the relationship between the parameters. If the ratio of the amount of available resources to the total amount of resources in the current cell is less than the threshold (Th Pre _ LB ) (that is, v AR (0) / v TR (0) <Th Pre _ LB ), the current cell Is considered to be in an overload condition and the load balancing process is triggered. According to the load information of neighboring cells, the overload cell dynamically sets different handover hysteresis thresholds for each neighboring cell. The new handover hysteresis threshold may be calculated as follows.

[수학식][Equation]

Figure 112010072367684-pat00002
Figure 112010072367684-pat00002

상기 수학식에서 ThHys(0)는 부하 분산 이전의 현재 셀의 핸드오버 히스테리시스 임계값이고, New_thres(i)는 이웃 셀 i에 대한 새로운 핸드오버 히스테리시스 임계값이다.In the above equation, Th Hys (0) is the handover hysteresis threshold of the current cell before load balancing, and New_thres (i) is the new handover hysteresis threshold for the neighboring cell i.

부하 분산이 적용되는 동안, 현재 셀은 임계값(ThHys(0,i))을 먼저 업데이트 한다. 임계값(ThHys(0,i))는 이웃 셀 i에 대한 현재 셀의 새로운 핸드오버 히스테리시스 임계값이다. 현재 셀은 이 임계값(ThHys(0,i))을 측정 제어 메시지(measurement control message)와 함께 서비스 중인 사용자 장치로 전송한다. 이어, 사용자 장치는 이 새로운 핸드오버 히스테리시스 임계값을 업데이트 한다. 사용자 장치 l이 이벤트가 트리거됨에 따라 또는 주기적으로 현재 셀로 측정 보고 메시지(measurement report message)를 전송한다고 가정하고, 현재 셀 및 사용자 장치 l의 이웃 셀 j의 수신 신호(각각, RSSl(0) 및 RSSl(j)로 표시함)의 강도가 RSSl(j)-RSSl(0)>ThHys(0,i)를 만족한다면, 사용자 장치 l은 현재 셀에서 셀 j로 핸드오버를 실행한다. 도 1에서, 부호 '*' 및 '**'은 원 메시지(original message)와는 다른 새로운 핸드오버 히스테리시스 임계값을 포함하는 메시지를 나타낸다. 여기서, 부하 분산을 위한 새로운 메시지 및 다중 핸드오버 히스테리시스 임계값은 더 많은 자원을 요구할 수 있다. 그러나, 추가적인 임계값 관리에 요구되는 대역폭은 사용자 데이터 서비스에 요구되는 것에 비해 극히 미소하다. 따라서, 각 셀은 무시할 정도의 오버헤드만으로 전술한 과정을 수행할 수 있다고 간주될 수 있다.While load balancing is applied, the current cell first updates the threshold Th Hys (0, i). The threshold Th Hys (0, i) is the new handover hysteresis threshold of the current cell for neighbor cell i. The current cell sends this threshold (Th Hys (0, i)) along with a measurement control message to the user equipment in service. The user device then updates this new handover hysteresis threshold. Suppose that user device l sends a measurement report message to the current cell as the event is triggered or periodically, and receives signals from the current cell and neighbor cell j of user device l (RS l (0) and If the strength of the box represented by the RSS l (j)) satisfy the RSS l (j) -RSS l ( 0)> Th Hys (0, i), l is a user equipment currently executing a handover from cell to cell j . In FIG. 1, the symbols '*' and '**' indicate a message that includes a new handover hysteresis threshold that is different from the original message. Here, new messages and multiple handover hysteresis thresholds for load balancing may require more resources. However, the bandwidth required for additional threshold management is extremely small compared to that required for user data services. Thus, each cell can be considered to be able to perform the above process with only negligible overhead.

도 1에 도시된 바와 같이, 셀의 전체 자원에 대한 가용 자원의 비율이 종료를 위한 임계값에 이르면(즉, vAR(0)/vTR(0)>ThPost_LB) 부하 분산 과정이 종료된다. 셀이 이 조건을 만족하는 경우, 셀의 부하는 충분히 가벼운 것으로 간주되고, 서비스 중인 사용자 장치에 또 다른 측정 제어 메시지를 전송함으로써 셀이 핸드오버 히스테리시스 임계값을 원래의 값으로 재저장하게 된다.As shown in FIG. 1, when the ratio of available resources to total resources of the cell reaches a threshold for termination (that is, v AR (0) / v TR (0)> Th Post_LB ), the load balancing process is terminated. . If the cell meets this condition, the load of the cell is considered light enough and the cell restores the handover hysteresis threshold to its original value by sending another measurement control message to the serving user equipment.

핸드오버 히스테리시스 임계값이 감소할 때 일부 핸드오버가 너무 일찍 실행될 수 있기 때문에, 적응형 핸드오버는 핑퐁(ping-pong) 핸드오버의 수를 증가시킬 수 있다. 도 3은 불필요한 핸드오버의 일례를 도시한다. 도 3에서, 부하 분산을 실행할 때 셀 2에 대한 핸드오버 히스테리시스 임계값을 감소시킴으로써, 셀 1이 원래 경계에서 새로운 경계로 핸드오버 영역을 확장한다. 셀 1이 사용자 장치 1 및 2에 대해 서비스 중인 셀이고 두 사용자 장치가 새롭게 확장된 핸드오버 영역에 위치한다고 가정한다. 이어, 사용자 장치 1 및 2가 셀 2로 핸드오버를 수행할 수 있으며, 부하 분산 문제를 해결하기 위해 그들의 자원을 내놓을 수 있다. 그러나, 사용자 장치 2가 셀 2에서 셀 1로 이동 중이라면, 사용자 장치 2가 셀 2의 핸드오버 영역에 들어갈 때 사용자 장치 2는 셀 2에서 셀 1로 또 다른 핸드오버를 실행하여야 한다. 사용자 장치 2의 두 핸드오버 간 시간 간격이 매우 짧다면, 사용자 장치 2는 불필요한 핸드오버를 수행한 것이 되고 부하 분산의 성능도 저하된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 도 1에 도시한 바와 같이 "DirPred(l, j)"으로 명명된 선택적인 기능의 함수가 사용될 수 있다(S17). 이러한 DirPred(l, j) 함수는 사용자 장치 1이 셀 j방향으로 이동할지 여부를 예측하는 함수로서, 기지국의 신호세기를 기반으로 하는 선형 예측방법과 사용자 장치의 시간적, 공간적 이동특성을 기반으로 하는 데이터베이스를 기반 예측방법을 사용하여, 사용자 장치 1이 셀 j 방향으로 이동할 것으로 예측되면 '예(yes)'를 출력하고, 그렇지 않으면 '아니오(no)'를 출력한다. Adaptive handover can increase the number of ping-pong handovers because some handovers may be executed too early when the handover hysteresis threshold is reduced. 3 shows an example of unnecessary handover. In Figure 3, by reducing the handover hysteresis threshold for cell 2 when performing load balancing, cell 1 extends the handover area from the original boundary to the new boundary. Suppose that cell 1 is a cell serving user equipment 1 and 2 and the two user equipments are located in the newly extended handover area. Subsequently, user devices 1 and 2 may perform a handover to cell 2 and may present their resources to solve the load balancing problem. However, if user device 2 is moving from cell 2 to cell 1, user device 2 should perform another handover from cell 2 to cell 1 when user device 2 enters the handover area of cell 2. If the time interval between the two handovers of the user device 2 is very short, the user device 2 performs an unnecessary handover and the performance of load balancing is also degraded. To solve this problem, a function of an optional function named "DirPred (l, j)" may be used as shown in FIG. 1 (S17). This DirPred (l, j) function A function of predicting whether the user device 1 moves in the cell j direction, using a linear prediction method based on the signal strength of the base station and a database-based prediction method based on the temporal and spatial movement characteristics of the user device. User device 1 If it is predicted to move in the cell j direction, it outputs 'yes', otherwise it outputs 'no'.

많은 예측 기법들이 신속하고 고른 핸드오버를 위해 핸드오버를 추정하는 방법을 사용하였다. 본 발명에서는, 타겟 셀이 사용자 장치의 최적 셀인지 간단히 결정하기 위해 다음의 두 예측 정책(prediction policy) 중 하나가 사용된다. 예측 정책Ⅰ은 사용자 장치가 타겟셀이 최적의 핸드오버 셀인 경우에만 핸드오버를 실행하는 것이고, 예측 정책Ⅱ는 적응형 핸드오버를 적용하는 사용자 장치의 수가 부하 분산에 충분하지 않은 경우에, 타겟 셀이 최적의 핸드오버 셀이 아니어도 일부 사용자 장치가 핸드오버를 실행하는 것이다.
Many prediction techniques used handover estimation methods for fast and even handover. In the present invention, one of the following two prediction policies is used to simply determine whether the target cell is the optimal cell of the user equipment. Prediction policy I means that the user equipment executes handover only when the target cell is an optimal handover cell. Prediction policy II is a target cell when the number of user devices to which the adaptive handover is applied is not sufficient for load balancing. Even if this is not the optimal handover cell, some user equipment performs handover.

핸드오버Handover 과정 process

제3 세대 장기 진화 시스템에서, 부하 정보 관리는 무선 자원 관리(Radio Resource Management: RRM)에 의해 수행된다. 이 RRM 기능은 주 접근 게이트웨이(Primary Access Gateway) 또는 중앙집중 기법에서의 마스터 향상된 노드 B(enhanced Node B: eNodeB) 또는 분산 기법에서 각각의 향상된 노드 B에 위치할 수 있다. 실제로, 집중 관리 및 분산 관리 모두에 대해 부하 정보화 및 신호화 비용이 그다지 크지 않으므로, 이러한 기능의 위치는 그리 중요하지 않다. 도 4는 제3 세대 장기 진화 시스템에 적용될 수 있는 부하 정보 교환에 기반한 적응형 핸드오버 기법을 도시한 도면이다. 본 발명에서는 부하 정보를 관리하기 위해 접근 게이트웨이(Access Gateway: aGW)(41)에 위치한 공통 RRM(Common RRM: CRRM)이 사용될 수 있다. 향상된 노드 B(42)의 부하 상태가 변동될 때, 향상된 노드 B(42)는 CRRM에 부하 정보를 업데이트 한다(S41). 향상된 노드 B(42)에서 과부하 조건이 만족된다면(S42), 향상된 노드 B(42)는 부하 정보 요청 메시지를 접근 게이트웨이(41)로 전송하고(S43), 접근 게이트웨이(41)로부터 부하 정보 응답 메시지를 수신(S44)함으로써 이웃 셀의 부하 정보를 얻는다. 수신된 부하 정보에 따라, 향상된 노드 B(42)는 사용자 장치(43)에 핸드오버 히스테리시스 임계값을 업데이트 하고(S45), 부하 상태가 가벼운 부하 조건으로 되돌아 갈 때까지 부하 분산을 위한 적응형 핸드오버 과정을 실행한다(S46).
In the third generation long term evolution system, load information management is performed by Radio Resource Management (RRM). This RRM function may be located in the primary access gateway or master enhanced node B (eNodeB) in the centralized scheme or in each enhanced node B in the distributed scheme. In practice, the location of these functions is not very important because the load information and signaling costs are not very high for both centralized and distributed management. 4 is a diagram illustrating an adaptive handover scheme based on load information exchange applicable to a third generation long-term evolution system. In the present invention, a common RRM (CRRM) located in an access gateway (aGW) 41 may be used to manage load information. When the load state of the enhanced Node B 42 is changed, the enhanced Node B 42 updates the load information in the CRRM (S41). If the overload condition is satisfied at the enhanced Node B 42 (S42), the enhanced Node B 42 sends a load information request message to the access gateway 41 (S43), and a load information response message from the access gateway 41. By receiving (S44) to obtain the load information of the neighbor cell. According to the received load information, the enhanced Node B 42 updates the handover hysteresis threshold to the user device 43 (S45) and adapts the hand for load balancing until the load condition returns to a light load condition. The over process is executed (S46).

시뮬레이션simulation

본 발명의 발명자들은 명세 및 기술 언어(Specification and Description Language: SDL)를 이용한 형식 기술 기법(formal description technique)으로 본 발명에 따른 이동성 관리 방법을 실시하기 위한 시스템을 설계하였다. 본 발명에 따른 부하 분산 알고리듬의 향상된 효과를 입증하기 위해, 다음의 세 가지 시뮬레이션 시스템을 설계하였다: 부하 분산이 적용되지 않는 시스템, 부하 분산만 적용된 시스템, 및 사용자 장치의 움직임 예측을 이용한 부하 분산 시스템. 예측 기법의 실시에는 두 개의 예측 정책(예측 정책Ⅰ , 예측 정책Ⅱ)이 모두 사용된다. 다음 다섯 개의 성능 파라미터가 성능 시험을 위해 사용된다.The inventors of the present invention have designed a system for implementing the mobility management method according to the present invention with a formal description technique using Specification and Description Language (SDL). To demonstrate the improved effect of the load balancing algorithm according to the present invention, three simulation systems were designed: a system without load balancing, a system with load balancing only, and a load balancing system using motion prediction of user equipment. . Both prediction policies (prediction policy I and prediction policy II) are used to implement the prediction technique. The following five performance parameters are used for performance testing.

- 핸드오버 호출 블록킹 율(Handover call blocking rate): 전체 핸드오버 호출의 수에 대한 블록된 핸드오버 호출의 수의 비율.Handover call blocking rate: The ratio of the number of blocked handover calls to the total number of handover calls.

- 핸드오버 호출 드롭 율(Handover call drop rate): 전체 핸드오버 호출의 수에 대한 드롭된 핸드오버 호출의 수의 비율.Handover call drop rate: The ratio of the number of handover calls dropped to the total number of handover calls.

- 신규 호출 블록킹 율(New call blocking rate): 전체 신규 호출 수에 대한 블록된 호출의 수의 비율.New call blocking rate: The ratio of the number of blocked calls to the total number of new calls.

- 핑퐁 핸드오버 율(Ping-pong handover rate): 전체 핸드오버 호출에 대한 불필요한 핸드오버 호출의 수의 비율.
Ping-pong handover rate: The ratio of the number of unnecessary handover calls to total handover calls.

시뮬레이션 모델Simulation model

도 5는 본 발명에 따른 이동성 관리 방법을 시뮬레이션하기 위해 설계된 셀룰러 네트워크의 시뮬레이션 모델을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 셀룰러 네트워크 영역의 시뮬레이션 모델은 동일한 1 km의 반경을 갖는 두 개의 풀 영역(pool area)에 분포된 21 개의 매크로 셀들을 포함한다. 도 5에서 도면 부호 51 내지 55로 지시된 다섯 셀은 이동 구역(50)에 해당하는 것으로 사용자 장치가 이동할 수 있는 영역이다. 상기 이동 구역(50)을 둘러싸는 16 개의 주변 셀들은 예측 기법을 지원하기 위해 항상 가벼운 부하 조건이라고 가정한다. 5 illustrates a simulation model of a cellular network designed for simulating a mobility management method according to the present invention. As shown in FIG. 5, the simulation model of the cellular network area includes 21 macro cells distributed in two pool areas having the same radius of 1 km. In FIG. 5, five cells indicated by reference numerals 51 to 55 correspond to the movement zone 50, and are areas in which the user device can move. It is assumed that the sixteen peripheral cells surrounding the moving zone 50 are always in light load conditions to support the prediction technique.

하기 표 1은 다양한 시뮬레이션 파라미터들을 나타낸 것이다.Table 1 below shows various simulation parameters.

파라미터parameter value 풀 영역 개수Pool Zone Count 22 셀 개수Cell count 2121 셀 반경Cell radius 1000 m1000 m 셀 용량Cell capacity 30-130 PRB30-130 PRB 사용자 장치 개수User device count 0-2500-250 사용자 장치 이동성User device mobility 임의 웨이포인트(random waypoint)Random waypoint 사용자 장치 속도User device speed 0-100 km0-100 km 사용자 장치 활성 시간(active time)User device active time 어랑 분포(Erlang distribution)(평균 1200 s)Erlang distribution (average 1200 s) 사용자 장치 아이들 시간(idle time)User device idle time 어랑 분포(평균 200 s)Erlenmeyer distribution (200 s average) 트래픽 모델Traffic model 어랑 분포(평균 3-8 PRB)Fish Egg Distribution (Average 3-8 PRB) 통상의(고정) 핸드오버 임계값Normal (fixed) handover threshold 5 dB5 dB 동적 핸드오버 임계값Dynamic handover threshold 0-5 dB0-5 dB ThPre_LB Th Pre_LB 0.20.2 ThAvail_LB Th Avail_LB 0.30.3 ThPost_LB Th Post_LB 0.40.4 시뮬레이션 시간Simulation time 10 시간10 hours

상기 표 1에 기재된 바와 같이, 본 시뮬레이션에서는 시뮬레이션 영역에 최대 250 사용자 장치를 허용한다. 각 사용자 장치의 트래픽은 도 6에 도시한 것과 같이 어랑 분포(Erlang distribution)를 따른다. 시뮬레이션 동안 과부하 셀을 생성하기 위한 활성 시간 대 아이들 시간의 비는 6:1이다. 각 사용자 장치의 이동 패턴은 임의 웨이포인트(random waypoint) 모델이다. 임의 웨이포인트(random waypoint) 모델에서, 이동 방향은 0°이상 360°미만의 범위에서 균일한 분포에 의해 생성된다. 각 선형 경로에서, 사용자 장치의 속도는 다음과 같이 변동된다: 0.3x(0-10%), 0.5x(10-20%), x(20-80%), 0.5x(80-90%) 및 0.3x(90-100%). 여기서, x는 최대 속도이고, 각 괄호 내의 범위는 경로에서의 위치를 나타낸다.As shown in Table 1 above, this simulation allows a maximum of 250 user devices in the simulation area. Traffic of each user device follows the Erlang distribution as shown in FIG. 6. The ratio of active time to idle time for generating an overload cell during the simulation is 6: 1. The movement pattern of each user device is a random waypoint model. In a random waypoint model, the direction of movement is generated by a uniform distribution in the range of 0 ° and less than 360 °. In each linear path, the speed of the user device varies as follows: 0.3x (0-10%), 0.5x (10-20%), x (20-80%), 0.5x (80-90%) And 0.3 × (90-100%). Where x is the maximum velocity and the range in angle brackets indicates the position in the path.

하기 표 2는, 본 발명의 발명자가 설계한 세 가지 시뮬레이션 시나리오를 나타낸다.Table 2 below shows three simulation scenarios designed by the inventors of the present invention.

시나리오scenario 시나리오scenario 시나리오scenario 셀 용량(PRB)Cell capacity (PRB) 6060 30-13030-130 6060 사용자 장치 개수User device count 100-250100-250 200200 200200 트래픽 평균(PRB)Traffic Average (PRB) 66 66 3-83-8

시뮬레이션 결과Simulation result

사용자 장치의 수가 증가하고, 셀의 용량이 감소하거나 트래픽 평균이 증가할 때 과부하 셀의 수가 증가한다. 각 시나리오의 결과가 유사하므로 시나리오의 결과만 기술하기로 한다.As the number of user devices increases and the capacity of the cell decreases or the traffic average increases, the number of overload cells increases. Since the results of each scenario are similar, only the results of the scenarios will be described.

도 7은 시뮬레이션 결과 산출된 핸드오버 호출 블록킹 율의 결과를 도시한 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 사용자 장치의 개수가 250으로 증가할 때, 부하 분산을 적용하지 않은 전형적인 핸드오버 기법에 비해 예측 기법을 적용하지 않은 본 발명의 기법이 약 15 % 우수한 핸드오버 호출 블록킹 율을 나타낸다. 도 7에서, 예측 정책Ⅰ을 적용한 본 발명의 핸드오버 호출 블록킹 율은 예측 기법을 적용하지 않은 본 발명에 비해 약 4 % 더 높은 핸드오버 호출 블록킹 율을 나타낸다. 이는 일부 사용자 장치들이 움직임 예측에 의해 부하 분산을 위한 적응적 핸드오버를 수행하지 않았기 때문이다. 그러나, 예측 정책Ⅱ를 적용한 결과는 예측 기법을 적용하지 않은 본 발명의 결과와 매우 유사하다. 이는 예측 정책Ⅱ가 부하 분산의 종료 조건이 만족될 때까지 적응형 핸드오버를 중단하지 않기 때문이다.7 is a graph showing the results of the handover call blocking rate calculated as a result of the simulation. As shown in FIG. 7, when the number of user devices increases to 250, handover call blocking is about 15% better than the conventional handover technique without load balancing, compared to a typical handover technique without load balancing. Indicates the rate. In FIG. 7, the handover call blocking rate of the present invention to which the prediction policy I is applied represents about 4% higher handover call blocking rate compared to the present invention without the prediction technique. This is because some user devices did not perform adaptive handover for load balancing by motion prediction. However, the results of applying Prediction Policy II are very similar to those of the present invention without the prediction technique. This is because the prediction policy II does not stop the adaptive handover until the end condition of the load balancing is satisfied.

도 8은 시뮬레이션 결과 산출된 핸드오버 호출 드롭 율의 결과를 도시한 그래프이고, 도 9는 시뮬레이션 결과 산출된 신규 호출 블록킹 율의 결과를 도시한 그래프이다. 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 핸드오버 호출 드롭 율과 신규 호출 블록킹 율은 도 7에 도시한 핸드오버 호출 블록킹 율과 유사한 결과를 나타낸다. 8 is a graph showing the result of the handover call drop rate calculated as a simulation result, and FIG. 9 is a graph showing the result of the new call blocking rate calculated as a simulation result. As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the handover call drop rate and the new call blocking rate show similar results to the handover call blocking rate shown in FIG.

도 10은 시뮬레이션 결과 산출된 핸드오버 회수의 결과를 도시한 그래프이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 부하 분산을 위한 추가적인 적응형 핸드오버로 인해 본 발명의 핸드오버 회수가 부하 분산을 적용하지 않은 전형적인 핸드오버 기법에 비해 약간 높게 나타난다. 이는 본 발명의 더욱 효율적인 자원 관리를 위해 감수하는 비용으로 간주될 수 있다.10 is a graph showing the result of the handover count calculated as a result of the simulation. As shown in FIG. 10, the number of handovers of the present invention is slightly higher than that of a typical handover technique without load balancing due to the additional adaptive handover for load balancing. This can be regarded as a cost to the more efficient resource management of the present invention.

도 11은 시뮬레이션 결과 산출된 핑퐁 핸드오버 율의 결과를 도시한 그래프이다. 전술한 바와 같이, 예측 기법을 적용하지 않은 본 발명은 가장 무거운 부하 상태에서 부하 분산을 적용하지 않는 경우에 비해 약 6 % 더 높은 핑퐁 핸드오버 율을 나타낸다. 기대한 바와 같이, 예측 기법은 핑퐁 핸드오버 율을 감소시킴을 확인할 수 있다. 이 시뮬레이션 결과는, 예측 기법이 불필요한 핸드오버를 감소시키는데 유용함을 나타낸다. 또한 도 11은 예측 정책Ⅱ가 예측 정책Ⅰ에 비해 효율적이지 못함을 나타낸다. 이는 사용자 장치들이 과부하 조건이 해소되지 않는 경우 계속 핸드오버를 실행하기 때문이다.11 is a graph showing the results of the ping-pong handover rate calculated as a result of the simulation. As described above, the present invention without applying the prediction technique shows a ping pong handover rate of about 6% higher than without applying load balancing at the heaviest load state. As expected, it can be seen that the prediction technique reduces the ping-pong handover rate. This simulation result shows that the prediction technique is useful for reducing unnecessary handovers. 11 also shows that predictive policy II is not as efficient as predictive policy II. This is because user devices continue to perform handover when the overload condition is not resolved.

상기와 같은 시뮬레이션 결과에 따르면, 본 발명은 자원 사용의 효율을 증가시키고 제3 세대 장기 진화 시스템의 서비스 품질을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.According to the simulation results as described above, it can be seen that the present invention can increase the efficiency of resource use and improve the service quality of the third generation long-term evolution system.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims and their equivalents.

S11: 부하조건 변경
S13: 이웃 셀들 각각에 대한 핸드오버 히스테리시스 임계값 결정
S14: 측정 제어 메시지를 사용자 장치로 전송
S15: 측정 보고 메시지를 셀로 전송
S18: 핸드오버 실행
S20: 최초에 설정된 핸드오버 히스테리시스 임계값 복원
S11: Change load condition
S13: Determination of Handover Hysteresis Threshold for Each Neighbor Cell
S14: Send measurement control message to user device
S15: Send measurement report message to cell
S18: Handover Execution
S20: Restore initially set handover hysteresis threshold

Claims (7)

현재 서비스 중인 셀의 부하 조건을 판단하는 단계;
상기 현재 서비스 중인 셀의 부하 조건이 과부하 조건이 되는 경우, 상기 현재 사용중인 셀의 이웃 셀들 각각에 대해, 상기 현재 서비스 중인 셀의 핸드오버 히스테리시스 임계값과 상기 이웃 셀들의 부하 조건에 따라 상기 이웃 셀들 각각의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 산출하는 단계;
상기 이웃 셀들 각각의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 상기 현재 서비스 중인 셀에서 서비스되는 사용자 장치들로 전송하는 단계;
상기 사용자 장치들 중, 상기 이웃 셀들 중 적어도 하나에 의한 수신 신호 강도와 상기 현재 서비스 중인 셀에 의한 수신 신호 강도의 차가 상기 적어도 하나의 이웃 셀의 핸드오버 히스테리시스 임계값보다 큰 조건을 만족하는 사용자 장치가 상기 현재 서비스 중인 셀에서 상기 이웃 셀들 중 적어도 하나로 핸드오버를 실행하는 단계;
상기 핸드오버를 실행하는 단계 이후 현재 서비스 중인 셀의 부하 조건을 다시 판단하는 단계; 및
상기 현재 서비스 중인 셀의 전체 자원의 양에 대한 가용 자원의 양의 비율이 가벼운 부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 제2 임계값보다 큰 경우 상기 핸드오버를 실행하는 단계를 종료하는 단계
를 포함하는 부하 분산 기반 적응형 핸드오버를 이용한 제3 세대 장기 진화 시스템용 이동성 관리 방법.
Determining a load condition of a currently serving cell;
When the load condition of the currently serving cell becomes an overload condition, for each of the neighbor cells of the currently busy cell, the neighbor cells according to the handover hysteresis threshold of the currently serving cell and the load condition of the neighboring cells; Calculating each handover hysteresis threshold;
Transmitting a handover hysteresis threshold of each of the neighbor cells to user devices serviced in the currently serving cell;
Among the user devices, a user device satisfying a condition in which a difference between a received signal strength by at least one of the neighbor cells and a received signal strength by the currently serving cell is greater than a handover hysteresis threshold of the at least one neighbor cell. Performing a handover to at least one of the neighbor cells in the currently serving cell;
Re-determining a load condition of a cell that is currently serving after the step of executing the handover; And
Terminating the step of executing the handover if the ratio of the amount of available resources to the total amount of resources of the currently serving cell is greater than a second preset threshold to determine a light load condition;
A mobility management method for a third generation long-term evolution system using load balancing based adaptive handover comprising a.
제1항에 있어서,
상기 사용자 장치들로 전송하는 단계는,
상기 이웃 셀들 각각의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 측정 제어 메시지에 포함시켜 상기 측정 제어 메시지를 상기 현재 서비스 중인 셀에서 서비스되는 사용자 장치들로 전송하는 단계인 것을 특징으로 하는 부하 분산 기반 적응형 핸드오버를 이용한 제3 세대 장기 진화 시스템용 이동성 관리 방법.
The method of claim 1,
The step of transmitting to the user devices,
And including the handover hysteresis threshold of each of the neighbor cells in a measurement control message to transmit the measurement control message to user devices serviced in the currently serving cell. Mobility management method for third generation long-term evolution system using.
제1항에 있어서,
상기 부하 조건을 판단하는 단계는,
상기 현재 서비스 중인 셀의 전체 자원의 양에 대한 가용 자원의 양의 비율이 과부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 현재 서비스 중인 셀을 과부하 조건으로 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 부하 분산 기반 적응형 핸드오버를 이용한 제3 세대 장기 진화 시스템용 이동성 관리 방법.
The method of claim 1,
Determining the load condition,
If the ratio of the amount of available resources to the total amount of resources of the currently serving cell is less than a first predetermined threshold for determining an overload condition, determining the currently serving cell as an overload condition. A mobility management method for a third generation long-term evolution system using load balancing based adaptive handover.
제1항에 있어서,
상기 이웃 셀들 각각의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 산출하는 단계는,
하기 수학식에 의해 상기 이웃 셀들 각각의 핸드오버 히스테리시스 임계값을 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 부하 분산 기반 적응형 핸드오버를 이용한 제3 세대 장기 진화 시스템용 이동성 관리 방법.
[수학식]
Figure 112010072367684-pat00003

(ThHys(0)는 상기 현재 서비스 중인 셀의 핸드오버 히스테리시스 임계값, i는 이웃 셀을 지칭하는 변수, New_thres(i)는 이웃 셀 i의 핸드오버 히스테리시스 임계값, vAR(i)는 이웃 셀 i의 가용 자원, vTR(i)는 이웃 셀 i의 전체 자원, ThPost _ LB는 가벼운 부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 임계값, ThAvail _ LB는 상기 이웃 셀의 히스테리시스 임계값을 결정하기 위해 사전 설정된 임계값으로 상기 과부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 임계값과 상기 가벼운 부하 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 임계값 사이의 값을 가짐)
The method of claim 1,
Computing the handover hysteresis threshold of each of the neighbor cells,
Computing handover hysteresis threshold value of each of the neighbor cells by the following equation, the mobility management method for the third generation long-term evolutionary system using the load balancing based adaptive handover.
[Equation]
Figure 112010072367684-pat00003

(Th Hys (0) is the handover hysteresis threshold of the currently serving cell, i is a variable indicating a neighboring cell, New_thres (i) is a handover hysteresis threshold of neighboring cell i, and v AR (i) is a neighbor) Available resources of cell i, v TR (i) is the total resources of neighboring cell i, Th Post _ LB is a preset threshold for determining light load conditions, Th Avail _ LB is the hysteresis threshold of the neighbor cell Having a value between a preset threshold for determining the overload condition and a preset threshold for determining the light load condition with a preset threshold)
제1항에 있어서,
상기 핸드오버를 실행하는 단계는, 상기 이웃 셀들 중 적어도 하나가 핸드오버하기 위한 최적 셀인지 판단하는 예측 정책을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 분산 기반 적응형 핸드오버를 이용한 제3 세대 장기 진화 시스템용 이동성 관리 방법.
The method of claim 1,
The executing of the handover may further include performing a prediction policy for determining whether at least one of the neighbor cells is an optimal cell for handover. 3. Mobility management method for generation long-term evolution system.
제1항에 있어서,
상기 부하에 대한 정보 관리는 무선 자원 관리(Radio Resource Management: RRM) 기능에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 부하 분산 기반 적응형 핸드오버를 이용한 제3 세대 장기 진화 시스템용 이동성 관리 방법.
The method of claim 1,
The information management on the load is a mobility management method for the third generation long-term evolutionary system using load balancing based adaptive handover, characterized in that performed by a Radio Resource Management (RRM) function.
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