[논문 리뷰] Handover between Macrocell and Femtocell for UMTS based Networks

Mostafa Zaman Chowdhury, Won Ryu외 2명|arXiv (Cornell University)|2018. 10. 05.

Advanced MIMO Systems Optimization참고 문헌 4인용 수 88

한 줄 요약

본 논문은 UMTS macrocell–femtocell 네트워크에서 핸오버 최적화를 제안하고, 아키텍처, 신호 흐름의 변화, 그리고 불필요한 핸드오버 최소화 스킴을 도입하며 시뮬레이션 검증을 수행한다.

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.

연구 동기 및 목표

• UMTS 네트워크에서 펨토셀을 통한 고데이터 레이트와 확대된 커버리지에 대한 증가하는 수요에 대응한다.
• 아키텍처 수정을 통해 펨토셀 백홀을 UMTS 마이크로셀 네트워크와 통합한다.
• 두 계층 환경에서 핸오버 절차를 재구성한다.
• 불필요한/실패한 핸드오버를 줄여 전체 네트워크 성능을 향상시킨다.

제안 방법

• 집중기 기반 및 비집중기 기반 펨토셀 네트워크 아키텍처를 제안한다.
• 3GPP UMTS 마이크로셀과 펨토셀 네트워크 간의 핸오버에 대한 신호 흐름을 설명한다.
• 핸오버 결정의 핵심 매개변수로 SIR을 식별하고 도입한다.
• 계층적 네트워크에서 불필요한 핸오버를 최소화하는 스킴을 제시한다.
• 제안된 핸오버 최적화 스킴의 시뮬레이션 기반 검증을 제공한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 두 계층 마이크로셀–펨토셀 UMTS 네트워크를 지원하기 위해 핸오버 절차를 어떻게 수정해야 하는가?
• RQ2 이 아키텍처에서 특히 SIR인 신호 흐름 매개변수는 핸오버 결정에 어떤 영향을 주는가?
• RQ3 최적화 스킴이 성능 저하 없이 불필요한 핸오버를 효과적으로 줄일 수 있는가?
• RQ4 핸오버 성능에 영향을 미치는 아키텍처 선택(집중기 기반 대 비집중기 기반)은 무엇인가?
• RQ5 시뮬레이션이 제안된 핸오버 스킴이 네트워크 성능 향상에 효과적임을 검증하는가?

주요 결과

• 수정된 핸오버 절차가 macrocell–femtocell 환경에서 신호 흐름을 바꾼다.
• SIR 관련 측정은 매크로셀에서 펨토셀로의 신뢰할 수 있는 핸오버에 필수적이다.
• 계층적 네트워크에서 과도한 핸오버를 완화하기 위해 불필요한 핸드오버를 최소화하는 스킴이 제안되었다.
• 집중기 기반 및 비집중기 아키텍처가 핸오버 성능에 미치는 영향을 분석한다.
• 시뮬레이션 결과가 제안된 핸오버 최적화 접근법의 효과를 검증한다.