Design and Performance Evaluation of a New SR-ARQ with an Adaptive Timer and Delayed NAK for Improving Handover Performance in Next-Generation Mobile Communication Networks

차세대 이동 통신망에서 핸드오버 성능 향상을 위한 적응형 타이머와 지연 NAK을 이용한 SR-ARQ 설계 및 성능 평가

  • 박만규 (충남대학교 정보통신공학과) ;
  • 최윤철 (충남대학교 정보통신공학과) ;
  • 이재용 (충남대학교 정보통신공학과) ;
  • 김병철 (충남대학교 정보통신공학과) ;
  • 김대영 (충남대학교 정보통신공학과) ;
  • 김재호 (한국전자통신연구소)
  • Published : 2009.01.25

Abstract

Next generation mobile communication system will have various access networks and provide seamless multimedia data service to mobile nodes. The WiNGS system, one of these access network, has superior RAT(Radio Access Technology) and network connectivity other than previous ones. In this paper, we propose link-layer SR-ARQ between mobile node and WAGW to solve packet re-ordering problem during handover. In the proposed scheme, we apply the adaptive timer at the SR-ARQ sender to reduce unnecessary packet retransmission during handoff and delayed NAK algorithm at the SR-ARQ receiver for delaying NAK response due to temporary out-of-sequenced frames. We evaluate the performance of the proposed scheme by implementing the new SR-ARQ protocol at the link-layer using ns-2 simulator, and show the handover performance is improved greatly by preventing unnecessary retransmission.

차세대 이동 통신 시스템은 다양한 액세스 망에 연결되어, 이동 가입자에게 끊김 없는 다양한 대용량 멀티미디어 서비스를 제공하고자 하고 있다. 이러한 통신 시스템 중에 하나인 WiNGS 시스템은 기존의 네트워크 능력 보다 뛰어난 새로운 RAT(Radio Access Technology) 기술과 이들 간을 융합할 수 있는 IP 연결성을 가지는 망구조를 제공한다. 본 논문은 WiNGS 시스템에서 핸드 오버 시 패킷 재 정렬 문제 해결을 위해 이동 노드와 WAGW 구간 사이에 새로운 링크 계층 SR-ARQ 메커니즘을 제안한다. 또한 SR-ARQ 메커니즘 사용 시 핸드오버 시간 동안 불필요한 패킷 재전송 방지를 위해 SR-ARQ 송신노드에는 적응형 타이머를 사용한 SR-ARQ 메커니즘을, 수신 노드에서는 핸드오버 시 일시적으로 프레임의 순서가 뒤집어짐에 대해서 해당 NAK 응답을 지연하는 지연 NAK 기법을 제안한다. 그리고 제안한 기법의 성능 분석을 위해 ns-2 시뮬레이터를 이용하여, 링크 계층에 SR-ARQ를 구현하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 시뮬레이션 결과 제안한 적응형 타이머와 지연 NAK을 사용한 SR-ARQ가 핸드오버 수행 중 불필요한 재전송을 방지하여 핸드오버 성능을 향상시킴을 보였다.

Keywords

References

  1. ETRI, WiNGS(ETRI IMT-Advanced) 구조 정의서, 2006. 11
  2. G. Fairhurst and L. Wood, "Advice to Link Designers on Link Automatic Repeat request (ARQ)", RFC 3366, Aug. 2002
  3. T.Shikama, T.Matsuda, Y.Terashima, "A Proposal for Service Differentiation by a Link Layer Protocol Based on SR-ARQ and Its Evalation", IPSJ, July 2007
  4. 권수갑 "HSDPA 개념과 동향", 2006년 6월Available: http://www.jmpsystem.com/upfile /custom/ pds001.pdf
  5. IEEE Standard 802.16e-2005. "IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems-Amendment2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed bands and Corrigendum 1," 2006.2
  6. 이봉주, 신연승, "3GPP UTRA-UTRAN LTE 및 SAE 표준화 동향", 전자통신동향분석 제21권 제3호, 2006. 6
  7. R.Kooodli and Nokia research Center, "Fast Handover for Mobile IPv6" RFC 4068, July 2005
  8. T. Shikama, "Delay of the Selective-Repeat ARQ Output Packets Forwarded by Fixed Bandwidth", IEICE, Sept. 2002
  9. Behrouz A. Forouzan, "Data Communication & Networking, 3rd edition," McGraw-Hill, 2005
  10. http://www.3gpp.org/Highlights/LTE/LTE.htm
  11. http://www.inrialpes.fr/planete/mobiwan/, "MobiWan: NS-2 extensions to study mobility in Wide-Area IPv6 Networks"
  12. The network simulator ns-2. Available: http://www.isi.edu/nsnam/ns/
  13. R3-070539, "DL forwarding and reordering", NTT DoCoMo
  14. ETRI, WiNGS(ETRI IMT-Advanced) 핸드오버 정의서, 2006. 11