cdma2000의 실시간 서비스를 위한 MAC 구조

목차

1. 서 론

2. cdam2000의 MAC 구조

3. Reservation CDMA
3.1 기본 구조
3.2 실시간 데이타의 채널 액세스 기법
3.3 비실시간 데이타의 채널 액세스 기법

4. 성능 평가
4.1 성능 평가 환경
4.2 평가 결과

5. 결 론

본문내용

(1,3,6,9,12)
로 가정하여, 90MHz 대역으로 1.25MHz인 RF carrier가 8개, 5MHz가 5개, 10MHz가 3개, 15MHz가 1개, 20MHz가 1개로 구분하였고, 각 RF carrier당 최대 35개의 CODE를 사용할 수 있다고 가정하였다. 이는 시뮬레이션을 간략화하기 위하여 간섭에 의한 시스템 용량 계산을 생략하고 산술적으로 35개의 코드를 사용한다고 가정하였다. 각 단말기의 전송률은 다를지라도, 전송률의 총합은 동일하여, 회선형으로 최대 43명의 가입자가 동시에 접속 가능하다고 가정하였고 이를 기준으로 패킷형 접속을 정의하였다. DCCH 채널의 용량은 채널의 용량에 포함시키지 않는다. 패킷 데이타의 경우는 20ms 프레임 구조를 사용하는 것으로 가정한다. 기본적으로 성능은 기존의 회선 방식과 비교되었으며, 채널의 할당은 FIFO 스케쥴러를 통하여 기지국에서 할당하는 것으로 하였다. 또한, MAC 제어 메시지는 5ms 기반 구조로 동작한다, 성능 평가는
x
축을 단말기의 수로 가정하였고, 이의 증가에 따른 지연, 처리율, 블럭킹율을 평가하였다.
4.2 평가 결과
결과에서 RealtimeCircut과 RealtimePacket은 각각 회선형 실시간 데이타와 패킷형 실시간 데이타를 나타낸다. 또한 NonrealtimeCircut과 NonrealtimePacket은 회선형 비실시간 데이타와 패킷형 비실시간 데이타를 나타낸다. 본 연구에서 제안한 R-CDMA는 RealtimePacket과 NonrealtimePacket를 포함한다. 채널 이용률의 경우, 예약된 채널이 어느 정도의 비실시간 데이타를 다중화할 수 있는가가 평가 대상이므로, 비실시간 단말기만이 사용하는 예약되지 않는 채널에 대해서는 고려하지 않는다. 실시간 단말기의 경우에, 전송을 재개할 경우에 즉시 전송 가능하므로 전송 지연으로 인한 문제는 없다. 따라서 비실시간 데이타의 전송 지연만 고려하면 된다.
그림 7은 예약된 채널의 채널 이용률(Throughput)을 보인다. 데이타 특성상, 비실시간 데이타는 실시간 데이타에 비하여 채널 이용률이 두 배 이상 높다고 보고되고 있다. Realtime/NonrealtimeCircut의 채널은 그 단말기만이 점유하므로 각각 0.41과 0.83 정도의 동일한 처리율을 보였다, R-CDMA는 채널이 빌 경우 비실시간 단말기가 공유하여 사용하므로, 채널의 효율적인 통계적 다중화 이득이 발생하여, 약 2배 정도의 향상된 처리율을 보였다. 회선형과 패킷형 서비스의 블럭킹율 특성이 그림 8에 나타나 있다. RealtimeCircut과 NonrealtimeCircut은 먼저의 채널 이용률과 같이 43명 이상의 가입자를 수용하지 못한다. 이에 반하여 R-CDMA의 경우는 RealimePacket과 NonrealimePacket의 적절한 공유로 인하여, 약 70명 수준이 되어야 블럭킹율이 증가하는 것을 알 수 있다.
그림 7. R-CDMA의 채널 이용률
그림 8. R-CDMA의 블럭킹율
그림 9는 비실시간 데이타를 예약 채널에 전송 가능한 경우(즉 R-CDMA)와 예약된 채널을 비실시간 데이타가 사용하지 못할 경우(NR-CDMA라 칭한다)의 평균 지연 시간을 보인다. 예약된 채널은 단말기가 점유하므로 비실시간 단말기는 빈 채널만 점유하여 전송이 이루어지므로 전송 지연이 R-CDMA와 비교해 상당히 증가함을 알 수 있다. 또한 사용 가능한 채널이 줄어듦에 따라 전송 지연이 급격히 증가함을 알 수 있다. 회선형과 패킷형 서비스의 처리율이 그림 10에 보인다. Realtime/NonrealtimeCircuit의 경우에는 43명의 가입자만을 수용할 수 있으므로, 43명 이상으로 사용자가 증가하면 지원이 불가능하다. 반면에 R-CDMA는 비실시간 단말의 예약 채널 점유로 인하여 78 명의 가입자를 지원한다. 이 경우에 회선형 방식들에 비하여 약 1.8배의 성능 향상이 가입자 수용 면에서 증가함을 알 수 있다.
그림 9. R-CDMA의 평균 전송 지연
그림 10. R-CDMA의 처리율
5. 결 론
본 연구에서는 IMT-2000의 cdma2000에서 연구중인 3세대 CDMA MAC을 이용한 다중 액세스 기법을 제시하였다. 제안된 방법은 실시간 패킷을 효율적으로 전송하고 보다 많은 가입자를 수용하기 위하여, 실시간 단말기는 호 설정과정을 통하여 고유의 채널을 예약하고, 전송 패킷이 있을 동안만 전송하고 전송이 중지되는 동안 다른 비실시간 단말기가 채널을 사용함으로서 사용자를 극대화하였고, 채널을 예약함으로서 전송할 패킷이 생기면 자신의 채널을 사용하여 즉시 전송을 재개하여 전송 효율을 높였다. 성능 평가를 통하여 기존의 회선형과 패켓형 서비스를 비교하였으며, 제안한 방안이 총 사용자 수용 측면에서 80-100% 향상됨을 알 수 있었다. 따라서, 제안한 방안은 IMT-2000과 같은 무선 멀티미디어 환경에서 효과적으로 사용할 수 있는 방안으로 여겨진다. 단지, 사용자 수가 증가하면 패켓 손실과 지연 증가가 발생하므로, 이에 대한 적절한 파라미터가 실제 시스템에서 고려되어야 하며, 실제 시스템 구축 시에는 실시간 단말의 총 채널 중 예약 가능 용량의 비율을 선정하는 것이 필요하다.
참 고 문 헌
1. R. Pandya et. al., "IMT-2000 Standards: Network Aspects," IEEE Personal Communi-
cations, Vol. 8, pp. 20-29, Aug. 1997.
2. S. Laha et. al., "Evolution of Wireless Data Services : IS-95 to cdma2000," IEEE Communi-cations Magazine, Oct. 1998.
3. R. Prasad et. al., "An Overview of Air Interface Multiple Access for IMT-2000/UMTS," IEEE Communications Magazine, Sep. 1998.
4. TR45.5 Document, "cdma2000 Phase1 MAC Stage 3 Text", Jan. 1999.

키워드

cdma2000,   MAC 구조