[논문 리뷰] A Novel Model for Optimized GSM Network Design

Alexei Barbosa de Aguiar, Plácido Rogério Pinheiro외 3명|ArXiv.org|2009. 09. 05.

Wireless Communication Networks Research참고 문헌 6인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 정수계획모델과 계산 도구를 제안하여 BSC 배치, BTS와 BSC의 할당, E1 트렁크 할당을 통한 전송비용 최소화를 통해 BSS 비용 절감을 목표로 한 GSM 네트워크 설계 최적화를 다룬다. 모델은 BSC 위치 결정과 트래픽 차원 조정을 최적화하여 대규모 네트워크에서 수동 설계에 대한 의존도를 줄이며, 상당한 비용 절감을 달성한다.

ABSTRACT

GSM networks are very expensive. The network design process requires too many decisions in a combinatorial explosion. For this reason, the larger is the network, the harder is to achieve a totally human based optimized solution. The BSC (Base Station Control) nodes have to be geographically well allocated to reduce the transmission costs. There are decisions of association between BTS and BSC those impacts in the correct dimensioning of these BSC. The choice of BSC quantity and model capable of carrying the cumulated traffic of its affiliated BTS nodes in turn reflects on the total cost. In addition, the last component of the total cost is due to transmission for linking BSC nodes to MSC. These trunks have a major significance since the number of required E1 lines is larger than BTS to BSC link. This work presents an integer programming model and a computational tool for designing GSM (Global System for Mobile Communications) networks, regarding BSS (Base Station Subsystem) with optimized cost.

연구 동기 및 목표

• 대규모 GSM 네트워크 설계의 높은 비용과 조합적 복잡성, 특히 BSS 구성에 기인한 문제를 해결하기 위해.
• BSC 위치 결정과 BTS-BSC 할당 최적화를 통해 전송 및 인프라 비용 절감을 위해.
• BSC와 MSC 간에 필요한 E1 트렁크 수를 최소화하여 네트워크 설계의 주요 비용 요소를 줄이기 위해.
• 정수계획모델 기반으로 자동화되고 최적화된 GSM 네트워크 설계를 가능하게 하는 계산 도구 개발을 위해.
• 수작업에 의존하는 비효율적인 수동 설계 과정을 대체할 수 있는 확장성 있고 수학적으로 타당한 해결책을 제공하기 위해.

제안 방법

• 전체 네트워크 비용(즉, BSC, BTS, 전송 비용 포함)을 최소화하는 정수계획모델을 수립하여 BSS 비용 최적화를 위해.
• 각 BSC의 트래픽 부하 및 용량 제약 조건을 고려한 BTS와 BSC 간의 할당 관계를 모델링하기 위해.
• BSC 모델 선택 및 수량 최적화를 통합하여 트래픽가 용량 한계 내에 유지되도록 하기 위해.
• BSC와 MSC 간의 E1 트렁크 수를 최소화하여 핵심 비용 구성 요소를 반영하기 위해.
• 정수계획모델 기반의 계산 도구를 활용하여 최적화된 네트워크 구성도를 생성하기 위해.
• 현실적이고 실행 가능한 해를 확보하기 위해 지리적 분포 및 트래픽 부하 제약 조건을 적용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 GSM 네트워크에서 전송 및 인프라 비용을 최소화하기 위해 BSC 위치는 어떻게 최적화할 수 있는가?
• RQ2 집계된 BTS 트래픽을 처리하기 위해 필요한 최적의 BSC 수와 모델은 무엇인가?
• RQ3 BTS와 BSC 간의 할당 관계는 어떻게 결정하여 E1 트렁크 사용과 총 비용을 최소화할 수 있는가?
• RQ4 수동 방법 대비 정수계획모델이 설계 복잡성과 비용을 얼마나 줄일 수 있는가?
• RQ5 BSC 모델 선택과 트래픽 차원 조정은 전체 네트워크 비용에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 제안된 정수계획모델은 BSC 위치 결정과 트래픽 분배 최적화를 통해 총 네트워크 비용을 성공적으로 절감한다.
• 모델은 BSC와 MSC 간에 필요한 E1 트렁크 수를 최소화하여 전송 비용을 크게 낮춘다.
• 최적의 BTS-BSC 할당은 BSC 과부하를 줄이고 네트워크 효율성과 확장성을 향상시킨다.
• 계산 도구를 통해 자동화되고 반복 가능하며 확장 가능한 설계가 가능해져 전문가 중심의 수작업 계획에 대한 의존도가 감소한다.
• 모델은 특히 수동 최적화가 실패하는 대규모 GSM 네트워크 설계에서 실현 가능하고 비용 효율적인 솔루션을 제공한다.
• BSC 선택, 위치 결정, 트렁크 할당의 통합 최적화를 통해 비용 절감 효과를 달성한다.