KIPS Transactions on Software and Data Engineering (정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학)

Korea Information Processing Society (한국정보처리학회)
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Technical Trend and Improvement of Congestion Control for Machine-to-Machine Communications in 3GPP LTE-A Systems

3GPP LTE-A 시스템에서의 M2M 통신을 위한 혼잡 제어 기술 동향 및 개선 방안

  • 김재현 (LG전자 차세대통신연구소) ;
  • 김석규 (안동대학교 정보통신공학과)
  • Received : 2014.09.23
  • Accepted : 2014.10.30
  • Published : 2014.11.30
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Abstract

This paper focuses on an advanced congestion control scheme for M2M(Machine-to-Machine) communications in 3GPP LTE-A standard. A large number of MTC(Machine-type-Communication) devices try to access to LTE-A networks and send data to the networks all at once. In this characteristics, M2M communications will bring the serious network congestion problems into LTE-A cellular networks. To solve this critical problem, a congestion control mechanism will be required and it has been studied since Rel-10 LTE-A systems based on backoff mechanism for mobility management and session management. In this paper, we briefly introduce the main concept and operation about the congestion control scheme in 3GPP LTE-A standard. Also, simulation results for the basic congestion control and advanced congestion control scheme in MTC communication environment are provided and the improvement direction is considered in future 3GPP LTE-A standard.

본 논문은 3GPP LTE-A 표준에서 진행되어오고 있는 M2M(Machine-to-Machine) 통신 환경에서의 트래픽 혼잡 제어(congestion control) 기법에 대한 동향과 연구이다. M2M 통신 환경에서는 다수의 MTC(Machine-type-Communication) 디바이스들이 한꺼번에 많은 데이터 트래픽 생성 및 접속을 요구하는 특징을 가진다. 이러한 통신 트래픽 상황에서는 통신 네트워크상의 혼잡상황이 발생할 가능성이 높으며, 이를 해결하기 위한 디바이스들의 트래픽 생성 및 접속 요구를 제어하는 기능이 필요하다. 이를 위해 기본적으로 3GPP LTE-A 통신 시스템에서는 backoff mechanism에 기반을 한 이동성 및 세션 관리에 의한 혼잡상황 제어 방안을 표준에서 논의해오고 있다. 본 논문에서는 현재까지 3GPP 표준에서 논의해오고 있는 혼잡 제어 방안에 대한 기본적인 개념 및 동작과 기본 성능을 파악하고, 이에 대한 문제점 및 향후 표준에서 진행될 수 있는 혼잡 제어 방안의 개선 방향에 대해 살펴본다.

Keywords

References

  1. 3GPP TS 23.401 v12.5.0, "General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN) access,"
  2. 3GPP TS 24.301 v12.5.0, "Non-Access-Stratum(NAS) protocol for Evolved Packet System(EPS); Stage 3,"
  3. 3GPP TS 23.682 v12.2.0, "Architecture enhancements to facilitate communications with packet data networks and applications,"
  4. 3GPP TS 22.368 v12.4.0, "Service requirements for Machine-Type Communications(MTC); Stage 1,"
  5. 3GPP TS 36.331 v12.2.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); Radio Resource Control(RRC); Protocol specification,"
  6. 3GPP TS 36.413 v12.2.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP),"
  7. J. S. Shin an A. S. Park, "Trends of 3GPP Machine Type Communications in 3GPP," TTA Journal, Vol.135, pp.97-104, 2011.
  8. J. S. Shin an A. S. Park, "Standardization on Machine Type Communications in 3GPP," ETRI Electronics and Telecommunications Trends, Vol.27, No.2, pp.59-69, Apr., 2012.
  9. D. S. Oh, I. G. Kim, "Trends of 3GPP MTC Standardization-Focused on RAN1," ETRI Electronics and Telecommunications Trends, Vol.27, No.3, pp.143-152, Jun., 2012.
  10. F. Ghavimi, H. Chen, "M2M communications in 3GPP LTE/LTE-A Networks: Architectures, Service Requirements, Challenges and Applications," IEEE Communications Surveys & Tutorials, No.99, Oct., 2014.
  11. A. Amokrane, A. Ksentini, Y. Hadjadj-Aoul, and T. Taleb, "Congestion control for machine type communications," in Proceedings of the IEEE International Conference on Communications, pp.778-782, Jun. 2012.
  12. A. Ksentini, Y. Hadjadj-Aoul, and T. Taleb, "Cellular-based machine-to-machine: overload control," IEEE Networks Vol.26, No.6, pp.54-60, 2012. https://doi.org/10.1109/MNET.2012.6375894
  13. MATLAB: http://www.mathworks.co.kr.