코어망 오프로딩을 위한 소형셀 Local Caching알고리즘

Abstract

모바일 네트워크 사용자의 트래픽 사용 용량과 요구 사항이 증가함에 따라 이를 처리하기 위한 방법으로 다양한 기술이 연구되고 있다. 이 중 가장 간단하면서도 효율적인 트래픽 처리 방안으로 소형셀 기술이 주목 받고 있다. 소형셀 기술은 가용 단말기 수 증가와 데이터 전송 속도 향상을 통해 코어 네트워크의 트래픽 분산을 위한 핵심 요소로 소비자에게 새로운 서비스를 제공해 주고 있다. 특히 소형셀 내부에 캐시를 이용하면 코어망으로 전달되는 트래픽을 감소시킬 뿐만 아니라 네트워크 비용을 감소시키고 통신의 성능을 증가시킬 수 있다. 또한 백홀 링크가 혼잡하지 않은 시간에 데이터를 미리 캐시에 저장함으로서 백홀 링크의 부하를 줄여줄 수 있다. 본 논문에서는 소형셀 환경에서 코어망 오프로딩을 위해 사용자의 context를 반영한 local caching 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 한 소형셀에 접속한 사용자들은 같은 목적을 지니고 있거나 성향이 비슷할 확률 및 근접 소형셀 사용자 간의 유사도가 높다. 이러한 소형셀 특성을 활용해 각 소형셀 사용자 타겟에 적합한 데이터를 캐시에 저장한다면 소형셀의 작은 캐시 용량으로도 충분히 성능을 높일 수 있다. 본 논문에서 제안하는 소형셀 local caching 알고리즘은 기존의 웹 캐시 방식에 비해 소형셀과 소형셀 사용자들의 특성을 활용하는데 초점을 맞췄다. 제안하는 알고리즘의 요소에는 소형셀의 지역적인 특징과 소형셀 사용자 타겟에 따른 성향을 반영하였다. 또한 제한된 소형셀 캐시 저장용량을 효율적으로 이용하기 위해 파일 크기를 예측하여 캐시 할당량을 조절하였다. 실제 알고리즘이 소형셀에 적용되었을 경우 성능을 검증하기 위해 국내 포털 사이트의 검색어를 수집하여 행태 분석에 활용하였고, 시뮬레이션의 모든 환경은 실제 발생되는 트래픽 종류과 캐시 사이즈 등을 고려한 현실적인 데이터 크기를 적용하였다. 제안하는 알고리즘은 한정된 캐시 용량을 효율적으로 사용하고 고전적인 웹 캐시 방식에 비해 캐시 적중률을 높였다. 또한 코어망의 트래픽 감소량을 나타내는 cache efficiency를 정의하고 제안한 알고리즘의 성능을 검증한 결과 기존 웹 캐시 방식에 비해 200%의 성능 향상이 있었다. 제안하는 알고리즘은 캐시 기능을 보유한 소형셀에 탑재되어 향후 폭발적으로 증대될 트래픽으로 인한 네트워크 부하를 감소시킬 것으로 기대된다.