[論文レビュー] Handover between Macrocell and Femtocell for UMTS based Networks

Mostafa Zaman Chowdhury, Won Ryu+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2018

Advanced MIMO Systems Optimization参考文献 4被引用数 88

ひとこと要約

本論文は UMTS macrocell–femtocell ネットワークにおけるハンドオーバー最適化を提案し、アーキテクチャ、信号フローの変更、不要なハンドオーバー最小化スキームを導入し、シミュレーションによる検証を行う。

ABSTRACT

The femtocell networks that use home base station and existing xDSL or other cable line as backhaul connectivity can fulfill the upcoming demand of high data rate for wireless communication system as well as can extend the coverage area. Hence the modified handover procedure for existing networks is needed to support the macrocell/femtocell integrated network. Some modifications of existing network and protocol architecture for the integration of femtocell networks with the existing UMTS based macrocell networks are essential. These modifications change the signal flow for handover procedures due to different 2-tier cell (macrocell and femtocell) environment. The measurement of signal-to-interference ratio parameter should be considered for handover between macrocell and femtocell. A frequent and unnecessary handover is another problem for hierarchical network environment that must be optimized to improve the performance of macrocell/femtocell integrated network. In this paper, firstly we propose the concentrator based and without concentrator based femtocell network architecture. Then we present the signal flow with appropriate parameters for the handover between 3GPP UMTS based macrocell and femtocell networks. A scheme for unnecessary handoff minimization is also presented in this paper. We simulate the proposed handover optimization scheme to validate the performance.

研究の動機と目的

• 増大するデータレートとカバレッジ拡張の需要に対応するために、UMTS ネットワークでの femtocells の活用を推進する。
• アーキテクチャの変更を通じて femtocell バックホールを UMTS macrocell ネットワークと統合する。
• 2層の macrocell/femtocell 環境に適するようにハンドオーバー手順を再構成する。
• 不要な/取りこぼしハンドオーバーを削減し、全体的なネットワーク性能を向上させる。

提案手法

• 集中化機器ベースおよび非集中化機器ベースの femtocell ネットワークアーキテクチャを提案します。
• 3GPP UMTS macrocell と femtocell ネットワーク間のハンドオーバーの信号フローを説明します。
• 信号対干渉比（SIR）をハンドオーバーの重要なパラメータとして特定し組み込みます。
• 階層型ネットワークにおける不要なハンドオーバーを最小化するスキームを提示します。
• 提案されたハンドオーバー最適化スキームのシミュレーションベースの検証を提示します。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2層の macrocell–femtocell UMTS ネットワークをサポートするようにハンドオーバー手順をどのように変更すべきですか？
• RQ2 このアーキテクチャでハンドオーバー決定に影響を与える信号フローのパラメータは何ですか、特に SIR は？
• RQ3 パフォーマンスを低下させることなく、不要なハンドオーバーを効果的に低減する最適化スキームはありますか？
• RQ4 ハンドオーバー性能に影響を与えるアーキテクチャの選択肢（集中型ベース vs 非集中型ベース）は何ですか？
• RQ5 シミュレーションは提案されたハンドオーバー スキームの有効性をネットワーク性能の向上に対して検証していますか？

主な発見

• ハンドオーバー手順の変更は macrocell–femtocell 環境における信号フローを変えます。
• SIR に関連する測定は、マクロセルからフェムトセルへのハンドオーバーの信頼性には不可欠です。
• 階層型ネットワークにおける過剰なハンドオーバーを緩和するため、不要なハンドオーバーを最小化するスキームを提案します。
• 集中型ベースおよび非集中型アーキテクチャは、ハンドオーバー性能への影響について分析されています。
• シミュレーション結果は、提案されたハンドオーバー最適化手法の有効性を検証しています。