An Efficient Load-Balancing Algorithm based on Bandwidth Reservation Scheme in Wireless Multimedia Networks

무선 멀티미디어 망에서 대역폭 예약을 이용한 효율적인 부하 균형 알고리즘

For multimedia traffics to be supported successfully in wireless network environment, it is necessary to provide Qualify-of-Service(QoS) guarantees among mobile hosts(clients). In order to guarantee the QoS, we have to keep the call blocking probability below a target value during hand-off session. However, the QoS negotiated between the client and the network may not be guaranteed due to lack of available channels for traffic of a new cell, since on service mobile clients should be able to continue their sessions. In this paper, we propose an efficient load-balancing algorithm based on the adaptive bandwidth reservation scheme for enlarging available channels in a cell. Proposed algorithm predicts the direction of clients in a cell and adjusts the amount of the channel to be reserved according to the load status of the cell. This method is used to reserve a part of bandwidths of a cell for hand-off calls to its adjacent cells and this reserved bandwidth can be used for hand-off call prior to new connection requests. If the number of free channels is also under a low threshold value, our scheme use a load-balancing algorithm with an adaptive bandwidth reservation. In order to evaluate the performance of our algorithm, we measure metrics such as the blocking probability of new calls and dropping probability of hand-off calls, and compare with those of existing schemes.

무선 네트워크 환경에서 멀티미디어 통신을 성공적으로 지원하기 위해서는 핸드오프 시 발생 가능한 연결중단 확률을 최소화함으로써 이동 호스트(클라이언트)에게 연결성을 위한 QoS(Quality of Service)를 보장해야 한다. 그러나, 핸드오프를 필요로 하는 클라이언트의 이동성으로 인해 이동 호스트와 네트워크 간에 협상된 QoS가 보장되지 못할 수도 있다. 이는 각 셀에서 발생하는 트래픽에 할당되는 가용 채널의 제약에 기인한다. 본 논문에서는, 가용채널의 효과적인 확보를 위해 대역폭 예약 기법을 기반으로 한 부하 균형 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 셀 내의 클라이언트의 이동 방향을 예측한 후, 해당 셀의 부하 상태에 따라 예약될 채널의 크기를 균형있게 조절하여 가용채널을 확보한다. 핸드오프 채널로 예약된 대역폭은 우선적으로 핸드오프를 위해서 사용이 되어지며, 목적지 셀의 가용 채널이 주어진 임계치 이하일 경우, 해당 셀의 가용 채널을 추가로 확보하기 위해서 적응적 대역폭 예약을 이용한 부하균형 알고리즘을 설계함으로써 채널의 이용 효율을 최대화한다. 본 논문에서 제시한 알고리즘의 성능을 평가하기 위해, 신규 호 탈락율, 핸드오프호의 강제종료율을 측정하였다. 시뮬레이션 결과, 본 논문의 성능이 기존의 기법보다 우수함을 알 수 있었다.