KR101723274B1 - 무선 접속 시스템에서 액세스 포인트에 최소 보장 자원량을 할당하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 접속 시스템에서 액세스 포인트에 최소 보장 자원량을 할당하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 복수의 액세스 포인트(Access Point:AP) 및 상기 복수의 액세스 포인트를 관리하기 위한 상위 계층 엔터티(upper layer entity)를 포함하는 무선 접속 시스템에서 상기 상위 계층 엔터티가 상기 복수의 액세스 포인트에 자원을 할당하기 위한 방법에 있어서, 각 액세스 포인트에 할당된 최소 자원 보장량의 변경을 감지하는 단계; 주변 액세스 포인트와의 간섭 정도에 따른 액세스 포인트 레벨의 토폴로지 정보 및 사업자가 각 액세스 포인트에 부여한 액세스 포인의 가중치 정보를 상기 각 액세스 포인트로부터 획득하는 단계; 상기 획득된 액세스 포인트 레벨의 토폴로지 정보 및 액세스 포인트의 가중치 정보에 기초하여, 각 액세스 포인트에 대한 최소 자원 보장량을 결정하는 단계; 및 상기 각 액세스 포인트에 상기 결정된 최소 자원 보장량을 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

무선 접속 시스템에서 액세스 포인트에 최소 보장 자원량을 할당하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATING MINIMUM GUARANTEED RESOURCE AMOUNT TO ACCESS POINT IN WIRELESS ACCESS SYSTEM}
본 명세서는 무선 접속 시스템에 관한 것으로 특히, 액세스 포인트(또는 무선 인프라)에 최소 보장 자원량을 할당하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
여러 망 사업자가 아닌 하나의 망 사업자가 여러 무선 인프라(Access Point:AP)로 여러 개의 셀을 운영하는 환경에서 셀 간 간섭으로 인한 성능저하를 해결하기 위한 방법은 여러 가지가 있다.
크게 셀 간 간섭 관리 방법은 주변 셀들과 주파수 대역을 나눠서 아예 간섭이 없는 서로 다른 주파수 대역을 사용하도록 하여 간섭을 없애는 방법과 같은 주파수 대역을 쓰지만 적절한 파워 제어를 통해서 주변에 큰 간섭을 미치는 셀에서 사용하는 파워를 줄여 주변 셀에 주는 간섭을 줄이는 방법으로 구분된다.
여기서, 파워 제어를 통한 셀 간 간섭 제어 중 하나의 채널(혹은 캐리어)만 사용하는 경우, 최적의 파워 제어의 형태는 파워를 적당히 줄이고 늘리는 것이 아니라 최저 파워와 최고 파워의 컨트롤만 하는 형태가 셀 간 간섭 제어를 하는 최적의 방식이라는 것이 알려져 있다. 이를 보통의 경우 끄고 켜는 형태의 제어라 할 수 있고, 각 무선 인프라의 끄고 켜진 상태를 패턴이라 정의할 수 있다.
도 1은 두 개의 셀이 있는 경우 셀 간 간섭을 제어하기 위한 패턴 제어의 형태를 나타낸 도이다.
도 1을 참조하면, 2 개의 무선 인프라가 있는 경우 가능한 패턴은 두 인프라를 모두 사용하는 '패턴 1'과, 첫 번째 인프라만 사용하는 '패턴 2', 두 번째 인프라만 사용하는 '패턴 3'으로 총 세 가지이다.
이 중, '패턴 1'의 경우에는 두 무선 인프라가 동시에 켜지므로 셀 간 간섭이 발생하지만, '패턴 2'나 '패턴 3'의 경우에는 하나의 인프라만 꺼지기 때문에 나머지 셀에서 간섭은 채널 상태를 가질 수 있다. 다만, '패턴 2'와 '패턴 3'은 동시에 보낼 수 있는 데이터가 두 개에서 하나로 주는 단점이 있다.
종래 기술은 하나의 사업자가 가지는 여러 무선 인프라가 있고, 각 무선 인프라가 구성하는 셀 간 간섭으로 인한 성능 저하를 줄이도록 하는 방법이다. 여기서, 셀 간 간섭 제어는 매 타임 슬롯마다 각 무선 인프라를 끄고 켜는 것을 정하는 방식, 즉 매 타임 슬롯마다 패턴을 정하는 방식을 통해 수행된다.
이하에서 패턴 방식에 따라 각 무선 인프라가 구성하는 셀 간 간섭 제어 방법에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
먼저, 설명의 편의를 위해 하기와 같이 용어를 정리한다.
N: 무선 인프라 혹은 셀의 집합, 수도 의미
S: 사용자의 집합, 수도 의미
Sn: 무선 인프라 n에서 서비스 받는 사용자들의 집합, 수도 의미
P: 패턴의 집합, 수도 의미
Np: 패턴 P에 켜지는 무선 인프라의 집합, 수도 의미
Rs(t): 사용자 S가 시간 t까지 얻은 평균 전송률
Rs ,p(t): 패턴 P인 경우 사용자 S가 시간 t에 가지는 순간 전송률
α: 망의 효율성과 사용자들간 공평성을 조절하는 파라미터
β: 평균 전송률 update 시 필요한 상수
패턴 선택과 AP 내의 사용자(단말)에 대한 스케줄링 알고리즘
1. AP는 매 타임 슬롯(time slot)의 시작에 각 패턴에 대한 사용자의 순간 전송률 Rs ,p(t)을 측정한다. 그리고, AP는 상기 측정된 순간 전송률 Rs ,p(t)를 중앙 노드(Central Node:CN)에게 알린다(또는 전송한다). 여기서, 중앙 노드와 AP는 유선으로 연결되어 있는 것이 일반적이나, 무선으로 연결될 수도 있다.
2. 중앙 노드는 매 타임 사용자의 순간 전송률에 기반하여 하기와 같이 각 AP의 끄고 켜진 상태를 의미하는 패턴 중 최적의 패턴 p*를 하기 수학식 1을 통해 결정한다.
Figure 112014017841303-pct00001
3. 2.를 통해 정해진 패턴 p*(t)에서 켜지는 무선 인프라
Figure 112014017841303-pct00002
에서, 각각 서비스할 사용자(또는 단말)를 하기 수학식 2를 통해 결정한다.
Figure 112014017841303-pct00003
4. 3.의 결과를 기반으로 하기 수학식 3에 따라 평균 전송률 R(t)를 update한다.
Figure 112014017841303-pct00004
5. t=t+1 후, 다시 1. 단계로 돌아간다.
최근 skt, kt, lgt와 같은 무선 사업자가 Wi-Fi 망을 보유하는 것이 강력한 경쟁력으로 대두됨에 따라 경쟁적으로 Wi-Fi AP가 설치되고 있다. 이런 AP의 설치는 무선 사업자에게 있어서 스마트폰의 보급 등과 함께 폭발적으로 증가하는 모바일 트래픽을 기존 셀룰러 인프라만으로는 처리하기에 불가능하기 때문에 큰 주목을 받고 있다. 이에 따라 이동 통신 사업자들이 많은 수의 AP를 설치하기 시작했고 중요한 핫스팟 지역에는 여러 사업자의 AP들이 중첩되어 설치되고 있다.
이처럼 AP들이 중첩되어 설치되는 환경에서 AP간의 간섭(Inter-cell interference in WLAN )으로 인해서 성능 저하가 일어나고 있는 문제점이 심각해지고 있다. 설치자 입장에서 이런 AP 난개발에 의한 피해는 비용을 들여 AP를 설치했음에도 불구하고 주변 AP로부터 간섭으로 인해 전혀 무선 자원 점유를 할 수 없는 상황이라 할 수 있다. 특히, 다른 설치자가 설치한 AP로 인해서 이런 상황이 발생하게 된다면 문제가 될 수 있다.
본 명세서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 각 AP에 할당된 가중치 정보 및/또는 AP들간의 토폴로지 정보를 통해 각 AP에 최소 보장 자원량을 할당해줌으로써, 공통의 ISM 밴드를 사용하는 AP들 간 공평하고 최대한 많은 양의 자원을 보장해주는데 목적이 있다.
본 명세서는 복수의 액세스 포인트(Access Point:AP) 및 상기 복수의 액세스 포인트를 관리하기 위한 상위 계층 엔터티(upper layer entity)를 포함하는 무선 접속 시스템에서 상기 상위 계층 엔터티가 상기 복수의 액세스 포인트에 자원을 할당하기 위한 방법에 있어서, 각 액세스 포인트에 할당된 최소 자원 보장량의 변경을 감지하는 단계; 주변 액세스 포인트와의 간섭 정도에 따른 액세스 포인트 레벨의 토폴로지 정보 및 사업자가 각 액세스 포인트에 부여한 액세스 포인의 가중치 정보를 상기 각 액세스 포인트로부터 획득하는 단계; 상기 획득된 액세스 포인트 레벨의 토폴로지 정보 및 액세스 포인트의 가중치 정보에 기초하여, 각 액세스 포인트에 대한 최소 자원 보장량을 결정하는 단계; 및 상기 각 액세스 포인트에 상기 결정된 최소 자원 보장량을 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 최소 자원 보장량의 변경은 새로운 액세스 포인트가 상기 무선 접속 시스템에 추가되거나 상기 복수의 액세스 포인트의 위치가 변경되는 경우인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주변 액세스 포인트와의 간섭 정도는 액세스 포인트들 간의 링크에 대한 캐리어 센싱(carrier sensing)을 통해 인지 가능한 링크들이 나타나는 빈도수를 측정하고, 상기 측정된 결과와 기 정의된 임계값을 비교하여 간섭 정도를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정된 결과가 상기 임계값보다 큰 경우, 간섭으로 정의하고, 상기 측정된 결과가 상기 임계값보다 작은 경우, 간섭이 발생하지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 액세스 포인트에 대한 최소 보장 자원량 결정은 하기 수학식에 따라 수행되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112014017841303-pct00005
여기서, M은 AP들의 전체 집합을 의미하고, B는 앞서 AP간 간섭 관계를 통해 찾은 IS matrix이고, wm은 AP m의 가중치이고, Φm이 위 문제의 해로 AP m이 보장받아야 할 최소한의 자원이다. θi는 i 번째 IS가 갖게 되는 시간 비율을 의미하고, 모두 0 이상의 값을 가지고 그 합은 1이다.
또한, 본 명세서는 복수의 액세스 포인트(Access Point:AP) 및 각 액세스 포인트를 개별적으로 관리하는 복수의 상위 계층 엔터티(upper layer entity)를 포함하는 무선 접속 시스템에서 상위 계층 엔터티가 액세스 포인트에 최소 자원을 보장해주기 위한 방법에 있어서, 상기 액세스 포인트에 최소 보장 자원량의 변경을 감지하는 단계; 상기 액세스 포인트 주변에 존재하는 주변 액세스 포인트의 개수 정보 및 상기 주변 액세스 포인트 각각에 할당된 가중치 정보를 획득하는 단계; 및 상기 주변 액세스 포인트의 개수 정보 및 상기 주변 액세스 포인트 각각에 할당된 가중치 정보를 이용하여 상기 액세스 포인트에 최소 보장 자원량을 결정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 결정된 최소 보장 자원량을 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액세스 포인트에 최소 보장 자원량을 결정하는 단계는 하기 수학식에 따라 수행되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112014017841303-pct00006
여기서, wm은 AP m의 가중치이고, N(m)은 AP m주변의 AP들의 집합이다.
또한, 본 명세서는 복수의 액세스 포인트(Access Point:AP) 및 상기 복수의 액세스 포인트를 관리하기 위한 상위 계층 엔터티(upper layer entity)를 포함하는 무선 접속 시스템에서 상기 복수의 액세스 포인트에 자원을 할당하기 위한 상기 상위 계층 엔터티에 있어서, 외부와 무선신호를 송수신하기 위한 무선통신부; 및 상기 무선통신부와 연결되는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 각 액세스 포인트에 할당된 최소 자원 보장량의 변경을 감지하고, 주변 액세스 포인트와의 간섭 정도에 따른 액세스 포인트 레벨의 토폴로지 정보 및 사업자가 각 액세스 포인트에 부여한 액세스 포인의 가중치 정보를 상기 각 액세스 포인트로부터 획득하고, 상기 획득된 액세스 포인트 레벨의 토폴로지 정보 및 액세스 포인트의 가중치 정보에 기초하여, 각 액세스 포인트에 대한 최소 자원 보장량을 결정하도록 제어하며, 상기 각 액세스 포인트에 상기 결정된 최소 자원 보장량을 전송하도록 상기 무선통신부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서는 각 AP마다 차별성을 갖는 가중치를 설정해줌으로써 각 AP들 간에 최소 보장 자원량을 갖도록 결정해줌으로써 AP들간에 공평하고 최대한 많은 양의 자원을 보장해줄수 있는 효과가 있다.
도 1은 두 개의 셀이 있는 경우 셀 간 간섭을 제어하기 위한 패턴 제어의 형태를 나타낸 도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 무선 접속 시스템의 개념도이다.
도 3은 패턴 선호도에 기초하여 각 패턴의 목표 시간 비율을 찾기 위한 방법의 예를 나타내기 위해 두 개의 셀이 있는 경우의 토폴리지를 나타낸 도이다.
도 4는 셀 간 간섭 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 액세스 포인트의 최소 보장 자원량을 결정하기 위한 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 명세서의 또 다른 일 실시 예에 따른 액세스 포인트의 최소 보장 자원량을 결정하기 위한 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 액세스 포인트 레벨에서의 간섭 관계를 설명하기 위한 액세스 포인트의 토폴로지를 나타낸 도이다.
도 8은 본 명세서에서 제안하는 액세스 포인트의 최소 보장 자원량 결정 방법을 이용하여 각 사업자 별 설치된 액세스 포인트 개수에 따른 전체 할당 자원의 결과를 나타낸 도이다.
도 9는 본 명세서에서 제안하는 방법을 이용하는 경우 액세스 포인트의 개수에 따른 각 액세스 포인트의 최소 보장 자원량을 나타낸 도이다.
도 10은 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 무선 접속 시스템에서의 단말, 기지국 및 중앙 노드의 내부 블록도를 나타낸다.
이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다.
CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다.
UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access)를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 무선 접속 시스템의 개념도이다.
도 2를 참조하면, 무선 접속 시스템(200)은 중앙 노드(Central Node:CN,210), 무선 인프라(Access Point:AP,220) 및 단말(또는 사용자,230)를 포함하여 구성된다.
여기서, 중앙 노드는 상위 계층 엔터티(upper layer entity), 관리 계층(management entity) 등으로 표현될 수 있다. 또한, 상기 중앙 노드는 복수의 무선 인프라를 관리하거나 하나의 무선 인프라를 관리할 수 있다.
중앙 노드(Central Node:CN,210)는 모든 사업자의 무선 인프라(Access Point:AP)를 관리한다. 중앙 노드는 무선 인프라를 매 타임 슬롯마다 관리하며, 무선 인프라로부터 피드백되는 정보를 토대로 어떤 무선 인프라를 켜고 어떤 무슨 인프라를 끄는지를 결정한다. 여기서, 상기 피드백 정보는 무선 인프라와 상기 무선 인프라의 커버리지 내에 있는 단말들 간의 채널 상태 정보 또는 무선 인프라의 위치 정보를 나타낼 수 있다.
또한, 각 무선 인프라가 끄고(오프(OFF)) 켜진(온(ON)) 상태를 패턴이라 한다.
무선 인프라(Access Point:AP,220)는 상기 중앙 노드와 유선 또는 무선으로 연결되어 있으며, 상기 무선 인프라 커버리지 내의 단말들(231,232)과는 무선으로 연결되어 있다. 여기서, 무선 인프라는 사업자 별로 구별될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 같은 도면 부호를 가진 무선 인프라는 같은 사업자에 해당하는 무선 인프라이다(221,222).
또한, 각 무선 인프라에는 상기 각 무선 인프라와 통신을 송수신하는 사용자(또는 단말)들이 있고, 각 사용자들은 매 타임 시변하는 무선 자원을 효율적으로 이용하기 위해 채널 상태를 측정하고, 상기 측정된 채널 상태 정보를 무선 인프라로 피드백 한다.
따라서, 무선 인프라에서 중앙 노드로 피드백 되는 정보는 개별 무선 인프라가 자신이 서비스하는 사용자의 채널 상태를 모아서 보내는 정보이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 사업자에 속한 무선 인프라는 두 개 (21), (22)가 있고, 다른 사업자의 무선 인프라에 속한 무선 인프라는 두 개 (31), (32)가 있다. 이들 무선 인프라는 하나의 central node (11)에 의해서 매 타임마다 켜지고 꺼지는 패턴이 결정된다. 그리고 무선 인프라 (21)에는 사용자 (211), (212)가, 무선 인프라 (31)에는 사용자 (311)이, 무선 인프라 (22)에는 사용자 (221)이, 무선 인프라 (32)에는 사용자 (321), (322)가 서비스 받고 있어 매 타임마다 켜지는 무선 인프라는 자신이 서비스하는 사용자들 중 하나를 선택하여 스케줄링할 수 있다.
도 3은 패턴 선호도에 기초하여 각 패턴의 목표 시간 비율을 찾기 위한 방법의 예를 나타내기 위해 두 개의 셀이 있는 경우의 토폴리지를 나타낸 도이다.
도 3을 참조하면, 무선 인프라 A는 사업자 A의 소유이고 무선 인프라 B는 사업자 B의 소유이다. 셀 A에서 서비스 받는 사용자는 a, b, c, d가 있고, 이 중 중첩 지역에 있는 c, d 사용자의 경우 셀 B로부터 간섭을 받고 있다. 셀 B에서 서비스 받는 사용자는 e, f, g, h가 있고, 이 중 중첩 지역에 있는 e의 경우 셀 A로부터 간섭을 받고 있다. 도 3의 토폴로지에서는 간결함을 위해 전송률이 간섭 여부에 따라 간섭이 없는 경우 '1', 간섭이 있는 경우 '0'으로 정해진다. 또한, 두 사업자의 계약 관계는 사업자 A가 사업자 B보다 두 배 높은 가중치를 갖는다고 가정한다.
도 3의 토폴로지를 통해 패턴 선호도 기반의 패턴의 목표 시간 비율을 찾는 방법은 후술하기로 한다.
이하에서, 무선 인프라가 구성하는 셀 간 간섭을 제어하기 위해 패턴 선호도, 패턴 선택 및 특정 패턴을 기초로 하는 사용자들의 스케쥴링 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저, 본 명세서는 간섭에 의한 성능 저하를 피하기 위해 망 사업자 입장에서 다른 망 사업자의 무선 인프라에게 주는 간섭을 줄이기 위해 사용할 수 있는 최대 자원 보다 무조건 적게만 사용하는 것이 아니라 망 사업자간 계약이라는 기준을 세워 이를 기반으로 간섭 관리를 하도록 한다.
즉, 중앙 노드는 각 무선 인프라마다 어떤 타임 슬롯에는 켜지고 어떤 타임 슬롯에서는 꺼지는지에 대한 패턴을 결정한다. 이를 위해 본 명세서에서는 패턴의 선호도라는 개념을 도입하여 계약에 기반하여 간섭 관리가 가능하도록 한다.
이를 통해서 계약 관계뿐만 아니라 주변 셀에 피해를 주는 간섭 정도도 추가로 고려되어 각 무선 인프라가 언제 얼마만큼 켜지는지 결정한다. 후자의 주변 셀에 피해를 주는 간섭 정도라는 의미는 예를 들어, 두 개의 무선 인프라가 서로 간섭 없이 잘 동작하고 있는데 그 중간 위치에 무선 인프라가 생기게 된다면, 상기 중간에 위치한 무선 인프라는 두 개의 무선 인프라에게 피해를 주고 기존 무선 인프라는 중간의 것에게만 피해를 주는 것이기 때문에 중간에 설치된 무선 인프라가 두 배의 간섭을 주는 것에 대한 그만큼 페널티를 받아야 한다. 이는 중간의 무선 인프라가 더 적은 시간을 켜진 상태로 있도록 하는 것이다. 이럴 경우 중간에 위치한 무선 인프라를 가진 사업자는 주변에 많은 간섭 피해를 더 높은 금액 계약을 통해 페널티를 없애던가 아님 페널티 받는 상태로 동작시키는 것이다.
도 4는 셀 간 간섭 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 중앙 노드 및/또는 무선 인프라는 계약 기반 간섭 관리를 위한 정보를 수집한다(S410). 즉, 중앙 노드는 각 무선 인프라로부터 피드백되는 정보를 수집하고, 각 무선 인프라는 각 무선 인프라 커버리지 내의 단말(또는 사용자)들로부터 피드백되는 정보를 수집할 수 있다.
각 무선 인프라는 상기 각 무선 인프라 커버리지 내의 각 사용자들에 대한 채널 정보를 수집한다. 즉, 각 무선 인프라는(221,222) 각 무선 인프라와 association된 사용자들의 (231,232) 무선 채널 정보를 측정한다.
또한, 중앙 노드는 각 무선 인프라로부터 정보를 수집한다. 즉, 개별 무선 인프라 (221,222)는 간섭 관리에 필요한 정보를 간섭 관리를 결정하는 central node(210)로 알린다. 여기서, 간섭 관리에 필요한 정보는 상기 무선 인프라와 상기 무선 인프라 내의 각 사용자들 간의 채널 정보일 수 있으며, 상기 무선 인프라의 위치 정보일 수도 있다.
이후, 중앙 노드는 각 패턴의 선호도에 기초하여, 패턴의 목표 시간 비율을 설정(또는 결정)한다(S420).
즉, 중앙 노드는 무선 인프라간 간섭 정도와 사업자들간에 계약 관계를 내포하는 간섭 관리를 하기 위해 하기와 같이 정의되는 패턴의 선호도를 기반으로 하여 각 패턴에 대한 목표 시간 비율을 설정한다.
상기에서 설정된 각 패턴의 목표 시간 비율을 지키는 것을 조건으로 하면서 각 무선 인프라가 자원을 효율적으로 사용자들에게 할당하기 위한 중앙 노드의 패턴 선택 방법 및 각 무선 인프라의 자원 할당 스케줄링 방법에 대해서는 후술하기로 한다.
이하, 패턴의 선호도를 계산하기 위한 용어를 하기와 같이 정의하기로 한다.
Figure 112014017841303-pct00007
: 사용자 S의 패턴 p에 대한 선호도
Figure 112014017841303-pct00008
: 무선 인프라 n의 패턴 p에 대한 선호도
Figure 112014017841303-pct00009
: 무선 사업자 g의 패턴 p에 대한 선호도
Figure 112014017841303-pct00010
: 무선 네트워크의 패턴 p에 대한 선호도
Figure 112014017841303-pct00011
: 사용자 s가 패턴 p일 때 얻는 평균 전송률
Figure 112014017841303-pct00012
: 패턴 p에서 켜지는 무선 인프라의 수
각 패턴에 대한 선호도 계산은 하기와 같다.
1. 사용자(또는 단말)마다 각 패턴에 대한 선호도를 계산
Figure 112014017841303-pct00013
도 3의 토폴로지에서 간섭 여부로 rs , p'가 0 또는 1로 결정되는 경우에 사용자들의 패턴 선호도는 하기 표 1과 같다.
Figure 112014017841303-pct00014
2. 각 무선 인프라마다 각 패턴에 대한 선호도를 계산
Figure 112014017841303-pct00015
도 3의 토폴로지에서 간섭 여부로 rs , p'가 0 또는 1로 결정되는 경우에 무선 인프라의 패턴 선호도는 하기 표 2와 같다.
Figure 112014017841303-pct00016
3. 각 사업자마다 패턴에 대한 선호도를 계산
Figure 112014017841303-pct00017
도 3의 토폴로지에서 간섭 여부로 rs , p'가 0 또는 1로 결정되고, 사업자 A와 사업자 B의 계약 관계가 2:1인 경우, 사업자들의 패턴 선호도는 하기 표 3과 같다.
Figure 112014017841303-pct00018
4. 네트워크 전체에서 패턴에 대한 선호도를 계산
Figure 112014017841303-pct00019
도 3의 토폴로지에서 간섭 여부로 rs , p'가 0 또는 1로 결정되고 사업자 A와 사업자 B의 계약 관계가 2:1인 경우, 네트워크의 패턴 선호도는 하기 표 4와 같다.
Figure 112014017841303-pct00020
5. 네트워크 전체의 패턴 선호도에 기반하여 각 패턴의 목표 시간 비율 계산
각 패턴의 목표 시간 비율
Figure 112014017841303-pct00021
를 하기 수학식 8과 같이 정한다.
Figure 112014017841303-pct00022
도 3의 토폴로지에서 간섭 여부로 rs , p'가 0 또는 1로 결정되고 사업자 A와 사업자 B의 계약 관계가 2:1인 경우, 각 패턴의 목표 시간 비율은 하기와 같이 나타내어진다.
Figure 112014017841303-pct00023
,
Figure 112014017841303-pct00024
,
Figure 112014017841303-pct00025
상기에서 살펴본, 패턴 선호도의 계산은 하기와 같은 방법(1 내지 2)를 통해 간략화될 수 있다.
1. 각 무선 인프라마다 패턴의 선호도를 기존 무선 인프라에서 서비스하는 사용자들의 선호도를 기반으로 하지 않고, 무선 인프라들의 위치 등의 정보를 기반으로 하여 대략적인 무선 인프라간 간섭 정도를 추정함으로써, 무선 인프라의 패턴 선호도를 결정할 수 있다. 이 방법을 통해, 각 패턴에 대해 사용자들의 패턴 선호도를 수집하는 과정을 생략할 수 있다.
2. 모든 인프라마다 끄고 켜지는 상태로 패턴을 정의함에 따라, 인프라 수에 따라 총 패턴의 수가 크게 증가하고 이런 패턴에 대한 선호도를 조사함에 따라 늘어나는 복잡도를 해결하기 위해, 패턴의 정의를 개별 무선 인프라의 끄고 켜지는 상태가 아니라 각 사업자 별로 사업자의 모든 무선 인프라가 한 번에 끄고 켜지는 상태를 패턴으로 정의함으로써, 패턴의 수를 줄일 수 있다.
2.에서와 마찬가지로 무선 인프라 수가 많아짐에 따라 패턴의 수가 많아지는 것을 방지하기 위해 중앙 노드(central node)의 수를 늘려 전체 네트워크를 구성하는 무선 인프라들을 소규모의 여러 그룹으로 나누고, 각 그룹마다의 중앙 노드가 다른 그룹의 중앙 노드와 독립적으로 패턴 선호도를 계산함으로써, 패턴 선호도의 계산을 간략히 할 수 있다.
이후, 중앙 노드는 계약 기반 셀 간 간섭 관리를 위한 패턴을 선택(또는 결정)하고(S430), 상기 선택된 패턴에 따라 무선 인프라는 각 사용자의 자원을 스케쥴링한다(S440).
이하에서, 패턴 선택(또는 결정) 및 사용자의 자원 스케쥴링 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
중앙 노드는 매 타임 슬롯마다 어떤 무선 인프라를 켜고 어떤 무선 인프라를 끌지를 결정하기 위한 패턴을 선택한다. 이후, 무선 인프라들은 중앙 노드로부터 상기 선택된 패턴을 수신하고 선택된 패턴에 따라 온(ON)되는 경우, 서비스할 사용자를 선택한다.
먼저, 설명에 앞서 용어를 하기와 같이 정의하기로 한다.
Figure 112014017841303-pct00026
: 패턴 p의 목표 시간 비율
Figure 112014017841303-pct00027
: 패턴 p가 목표 시간 비율보다 커지는 것을 방지하는 가상의 큐(queue)
Figure 112014017841303-pct00028
: 패턴 p가 목표 시간 비율보다 작아지는 것을 방지하는 가상의 큐
중앙 노드에 의한 패턴 선택 및 상기 선택된 패턴에 따라 무선 인프라의 사용자에 대한 자원 스케줄링 방법은 하기와 같다.
(1) 무선 인프라는 매 time slot의 시작에 각 패턴에 대한 사용자의 순간 전송률 rs ,p(t)을 측정하고, 상기 측정된 결과를 중앙 노드(central node)로 전송한다.
(2) Central node는 상기 (1)을 통해 수신된 매 타임 사용자의 순간 전송률에 기반하여 매 타임 슬롯마다 무선 인프라의 끄고 켜진 상태를 의미하는 패턴을 하기 수학식 9를 통해 결정한다.
Figure 112014017841303-pct00029
(3) 상기 수학식 6을 통해 정해진 패턴 p*(t)에서 켜지는 무선 인프라 n(n∈Np)은 각각 서비스할 사용자를 하기 수학식 10을 통해 결정한다.
Figure 112014017841303-pct00030
(4) 상기 수학식 10의 결과를 기반으로 무선 인프라는 하기 수학식 11에 따라 각 사용자에 대한 평균 전송률 R(t)를 update한다.
Figure 112014017841303-pct00031
(5) 상기 (3)의 결과를 기반으로 무선 인프라는 하기 수학식 12, 13에 따라 가상의 큐(queue)를 update한다.
Figure 112014017841303-pct00032
Figure 112014017841303-pct00033
(6) 이후, 상기 (1)로 돌아가 상기 (1) 내지 (5)의 과정을 반복한다.
여기서, 상기 무선 인프라가 각 단말에 대해 자원을 할당하기 위한 스케쥴링하는 방법은 하기와 같을 수 있다.
먼저, 무선 인프라는 각 단말들에 대해 상기 무선 인프라의 큐(queue:Q) 정보를 전송한다. 여기서, 상기 큐는 가상의 큐를 말하며, upper bound가 설정되어 있다. 또한, 무선 인프라는 최소 보장된 자원을 중앙 노드로부터 할당받는다.
이후, 무선 인프라는 각 단말로부터 링크 레이트(link rate)와 관련된 정보를 수신한다. 여기서, 링크 레이트 제어는 하기 수학식 14에 따라 수행될 수 있다.
Figure 112014017841303-pct00034
여기서, rl은 링크 레이트(link rate)를 나타내며, wl은 링크 웨이트(link weight)를 나타낸다.
이후, 무선 인프라는 각 단말로부터 수신되는 링크 레이트 관련 정보에 따라 각 단말에 대한 자원 할당을 스케쥴링한다. 즉, 무선 인프라는 각 단말들에 해당하는 큐를 업데이트한다. 여기서, 상기 스케쥴링은 Q-based adaptive CSMA 방식을 이용할 수 있다.
여기서, 상기에서 살펴본 중앙 노드에 의한 패턴 선택은 하기와 같은 방법에 의해 간략화될 수 있다.
즉, 매 타임마다 패턴 선택을 상기 (2)와 같이 미리 정해진 패턴의 목표 비율을 지키기 위한 가상의 큐와 자원을 효율적으로 사용하기 위한 사용자들의 순간 전송률에 기반하는 알고리즘이 아니라, 단순히 라운드 로빈(round-robin) 방식으로 미리 정해진 패턴의 목표 시간 비율
Figure 112014017841303-pct00035
을 지킬 수 있는 패턴의 순서를 미리 정해서 무조건 이 순서에 따라 패턴을 매 타임 결정할 수 있다.
예를 들면, 중앙 노드는 '패턴 1'의 목표 시간 비율이 0.5이고, '패턴 2'의 목표 시간 비율이 0.5인 경우, 패턴의 순서를 (패턴 1-＞ 패턴 2-＞ 패턴 1-＞ 패턴 2-＞ 패턴 1-＞ 패턴 2-＞ 패턴 1-＞ 패턴 2-＞ 패턴 1...)와 같은 방식으로 결정할 수 있다.
또 다른 예로, 중앙 노드는 '패턴 1'의 목표 시간 비율이 0.25이고, '패턴 2'의 목표 시간 비율이 0.75인 경우, 패턴 1-＞ 패턴 2-＞패턴 2-＞ 패턴 2-＞ 패턴 1-＞ 패턴 2-＞ 패턴 2-＞ 패턴 2-＞ 패턴 1 ...등과 같이 패턴의 순서를 결정할 수 있다.
AP 의 최소 보장 자원량 결정
이하에서, 다른 설치자에 의해서 설치된 AP의 간섭으로 인한 자기의 AP의 성능 저하를 막고 적절한 무선 자원을 공유할 수 있도록 본 명세서에서 제안하는 액세스 포인트(Access Point:AP)의 최소 보장 자원량을 할당(또는 결정)하기 위한 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저, 액세스 포인트의 최소 보장 자원량을 결정하기 위해 하기와 같은 사항들을 만족해야 한다.
1. AP의 최소 보장 자원을 설정하는 관리 엔터티(management entity)가 AP 마다 또는 서버(server)의 형태로 존재한다.
2. 각 AP는 브로드캐스트(broadcast)되는 packet 등을 통해서 자신의 주변에 존재하는 neighbor AP를 인지할 수 있다.
3. 각 AP는 management entity로부터 설정된 최소 보장 자원을 만족시킬 수 있으며, 현재 AP 스스로 얼마의 자원을 점유하고 있는지 알 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 액세스 포인트의 최소 보장 자원량을 결정하기 위한 방법을 나타낸 순서도이다.
즉, 도 5는 전체 AP를 관리하는 관리 객체(management entity)가 있는 경우, 각 AP의 최소 보장 자원량 결정 방법을 나타낸다.
먼저, 상위 계층 엔터티(upper layer entity, management entity)는 각 AP에 할당된 최소 보장 자원량의 재할당(또는 재결정) 유무를 판단한다(S510). 여기서, 상위 계층 엔터티는 각 AP에 할당된 최소 보장 자원량의 변경을 감지하는 경우, 각 AP에 대한 최소 보장 자원량을 다시 결정하게 된다. 또한, 상기 상위 계층 엔터티는 상기 각 AP을 관리하는 주체를 말하며, 서버의 형태로 존재할 수 있다.
또한, 상기 각 AP에 할당된 최소 보장 자원량의 변경은, 새로운 AP가 설치된 경우, 기존 AP들의 위치가 변하는 경우 또는 각 AP에 할당된 가중치가 변경된 경우일 수 있다.
이후, 상기 각 AP에 대한 최소 보장 자원량의 변경을 감지하는 경우, 상위 계층 엔터티는 AP level의 topology 정보 및 가중치 정보를 수집한다(S520). 여기서, AP 레벨의 토폴로지 정보는 액세스 포인트와 주변 액세스 포인트와의 간섭 정도에 따른 것이며, 상기 가중치 정보는 사업자가 각 액세스 포인트에 부여한 가중치를 말한다.
여기서, 상위 계층 엔터티는 상기 토폴로지 정보 및 가중치 정보를 통해서 AP level에서 간섭 관계를 파악할 수 있다.
여기서, 간섭 관계는 일반적으로 두 링크가 동시에 전송을 할 수 없는 경우를 말한다. 이를 AP level로 확장하여 두 AP를 동시에 서비스할 수 없는 경우를 AP level의 간섭 관계라 정의할 수 있다. 상기 AP 레벨의 간섭 관계에 따라 결정되는 최소 보장 자원의 feasibility가 결정된다. AP 레벨의 간섭 관계에 대해서는 후술할 도 7에서 구체적으로 살펴보기로 한다.
이후, 상위 계층 엔터티는 상기 수집된 AP level의 topology 정보 및 가중치 정보를 토대로 하기 수학식 15와 같이 각 AP에서 보장되어야 할 최소 자원양을 결정한다(S530). 즉, 하기 수학식 15를 통해 각 AP 마다 공평하고 효율성 높도록 최소 보장 자원을 결정할 수 있다.
Figure 112014017841303-pct00036
여기서, M은 AP들의 전체 집합을 의미하고, B는 앞서 AP간 간섭 관계를 통해 찾은 IS matrix이고, wm은 AP m의 가중치이고, Φm이 위 문제의 해로 AP m이 보장받아야 할 최소한의 자원이다. θi는 i 번째 IS가 갖게 되는 시간 비율을 의미하고, 모두 0 이상의 값을 가지고 그 합은 1이다.
또한, 상기 CA는 Centrallized Allocation을 의미한다.
이후, 상위 계층 엔터티는 상기에서 결정된 최소 보장 자원양을 각 AP에게 전송한다(S540).
즉, 상기에서 살핀 바와 같이, 사업자가 부여한 각 AP의 weight와 각 AP가 설치된 위치에 따른 주변 AP들과의 간섭 정도에 따라서 각 AP의 최소 보장 자원이 결정되는 것을 알 수 있다.
여기서, AP는 작은 weight를 가질수록, 주변에 AP가 많이 존재하는 지역에 설치될수록 적은 자원을 보장받게 된다. 또한, AP는 feasibility를 높일수록 적은 자원만 보장할 수 있으며, unfeasible 보장 값을 찾거나 실제 환경에서 서비스가 불가능한 상황이 된 경우 fair한 형태로 최소 보장 자원을 조절할 수 있다.
도 6은 본 명세서의 또 다른 일 실시 예에 따른 액세스 포인트의 최소 보장 자원량을 결정하기 위한 방법을 나타낸 순서도이다.
즉, 도 6은 전체 AP를 관리하는 management 객체가 없는 경우, 각 AP의 최소 보장 자원을 결정하는 방법을 나타낸다.
여기서는 AP를 관리하는 상위 계층 엔터티 즉, 관리 객체가 각 AP마다 존재하는 경우를 가정한다.
도 6에 의한 최소 보장 자원량 결정은 상기 도 5에 의한 최소 보장 자원량 결정 과정과 유사하나 수집되는 정보가 부족하기 때문에 추가적인 동작이 필요한다.
먼저, 상위 계층 엔터티는 상기 상위 계층 엔터티가 관리하는 AP의 최소 보장 자원량의 변경을 감지한다(S610). 여기서, 상기 AP의 최소 보장 자원량의 변경은 주변에 새로운 AP가 인지되는 경우, 내 AP의 위치가 변경되는 경우 또는 나를 포함한 주변 AP의 가중치가 변경되었다는 정보를 수신한 경우일 수 있다.
이후, 상위 계층 엔터티는 AP의 최소 보장 자원량의 변경을 감지한 경우, AP의 새로운 최소 보장 자원량을 결정하기 위해, 주변에 인식되는 AP들의 수가 얼마나 되는지 확인하고, 메시지를 통해 주변에 인식되는 AP들에 대한 가중치 정보를 획득한다(S620).
이후, 상위 계층 엔터티는 상기 수집된 주변 AP의 수와 가중치 정보를 토대로 하기 수학식 16에 따라 각 AP에서 보장되어야 할 최소 자원양을 결정한다(S630).
Figure 112014017841303-pct00037
여기서, wm은 AP m의 가중치이고, N(m)은 AP m주변의 AP들의 집합이다. 이런 N(m)의 판단 기준은 상기 수학식 15과 마찬가지로 AP m과 특정 AP 간에 간섭 확률이 존재하고 이 값이 특정 임계값 보다 높을 경우 이 AP를 AP m의 주변 AP라 생각한다.
이후, 상위 계층 엔터티는 상기 결정된 최소 보장 자원량을 AP에게 최소 보장 자원으로 설정하도록 한다(S640). 즉, 상위 계층 엔터티는 상기 결정된 최소 보장 자원량을 AP로 전송한다.
AP level 에서 간섭 관계 정의
도 7은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 액세스 포인트 레벨에서의 간섭 관계를 설명하기 위한 액세스 포인트의 토폴로지를 나타낸 도이다.
일반적으로, link 간에 발생하는 간섭은 두 개의 link가 동시에 데이터를 전송을 할 수 없는 경우를 말한다. 하지만, AP의 경우에는 이런 AP 간의 간섭 관계를 쉽게 정의하기 힘들다.
하지만, AP 간의 간섭 관계가 정의되지 않는다면 각 AP에 자원을 fair하고 efficient하게 할당하기 어려운 문제점이 있다. 따라서, 이하에서는 이를 해결하기 위한 간단한 방법에 대해 설명하기로 한다.
실제 AP의 어느 위치에 사용자들(또는 단말들)이 분포해 있느냐에 따라서 AP간의 간섭이 있을 수도 있고 없을 수도 있다. 하지만, 사용자들의 위치까지 모두 고려하면서 AP의 최소 보장 자원을 결정하기 힘들기 때문에 평균 관점에서 두 AP간의 간섭할 확률을 측정한다. 이는 각 AP에 속한 링크들간에 carrier sensing 등을 통해 서로 인지할 수 링크들이 어느 정도로 빈번하게 나타나는 가를 수집하는 것이 하나의 방법이 될 수 있다.
이렇게 측정된 간섭 확률을 임계 값을 기준으로 그 값보다 높으면 AP 간에는 간섭으로 정의하고, 반대의 경우에는 간섭하지 않는다고 정의할 수 있다. 여기서, 임계값은 상위 계층 엔터티에서 미리 결정되거나 정의된 값이다.
즉, 모든 AP들은 서로 간섭하는지 안 하는 지로만 구분한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 AP 간의 간섭 정보는 AP b가 AP a 및 AP c와는 간섭을 하고, AP d와는 간섭을 하지 않음을 볼 수 있다. 이 경우, 간섭에서 자유롭다고 판단한 AP b와 AP d는 동시에 켜질 수 있게 된다. 그러면 동시에 켤 수 있는 independent set(IS)은 하기 수학식 17과 같은 matrix로 표현할 수 있다.
Figure 112014017841303-pct00038
상기 수학식 17에서, matrix B의 첫 번째 열은 independent set(IS)를 나타내며, 첫 번째 행(1 0 0)은 AP a의 간섭 레벨을, 두 번째 행(0 1 0)은 AP b의 간섭 레벨을, 세 번째 행(0 0 1)은 AP c의 간섭 레벨을, 네 번째 행(0 1 0)은 AP d의 간섭 레벨을 나타낸다.
따라서, 상위 계층 엔터티는 상기 정보를 이용하여 상기 수학식 15 또는 수학식 16에 따라 각 AP의 최소 보장 자원을 결정할 수 있다.
여기서, 두 AP 간의 간섭을 판단하는 임계 값을 높게 잡을수록 그 결과에 따른 각 AP의 최소 보장 자원의 feasibility는 높아지나, 각 AP의 최소 보장 자원 자체는 낮은 값을 갖게 된다. 반대로, 상기 임계 값을 낮게 잡는다면, 각 AP의 최소 보장 자원 값이 infeasible 할 수 있으나, 각 AP의 최소 보장 자원 값은 높아지게 된다.
따라서, 상기와 같은 Feasible 문제는 임계값을 '1'로 잡으면 생기지 않지만 더 높은 보장 자원을 얻기 위해 임계값을 '1'보다 작은 값으로 사용하였다면, (1-임계 값)의 확률로 찾은 최소 보장 자원은 infeasible하게 된다.
여기서, 상위 계층 엔터티가 상기 (1-임계 값)의 확률로 AP에서 실행 가능하지 않는 최소 보장 자원을 AP에게 할당하는 경우, 두 AP가 경쟁을 하다 특정 AP가 적은 자원만 할당 받는 unfair 문제가 야기될 수 있다. 이 때, AP는 실제 자신이 사용하는 자원을 모니터링 하다가 더 적은 자원 밖에 사용할 수 없다면 management entity를 통해서나 주변 AP들에게 메시지를 전달하여 그 주변 간섭 관계에 있는 AP들의 최소 보장 자원과 자신의 최소 보장 자원을 scale down 시키도록 한다.
이 경우, 상위 계층 엔터티는 특정 시간 이상 scale down되었던 AP들이 최소 보장 자원을 만족하였다면, 다시 본래의 최소 보장 자원으로 돌아오도록 할 수 있다.
도 8은 본 명세서에서 제안하는 액세스 포인트의 최소 보장 자원량 결정 방법을 이용하여 각 사업자 별 설치된 액세스 포인트 개수에 따른 전체 할당 자원의 결과를 나타낸 도이다.
도 8에 따른 결과는 2개의 사업자(installer), 지역은 300*300m, 통신 영역은 50m, AP는 랜덤하게 배치하고, 100번의 시뮬레이션 값을 통해 나온 결과이다.
도 8의 X축의 값은 2개의 사업자 각각에 대한 AP 개수의 비율값을 나타내며, Y축의 값은 전체 할당된 자원의 값을 나타낸다.
여기서, CA(Centralized Algorithm)는 본 명세서에서 제안하는 전체 정보를 토대로 각 AP의 자원을 결정하는 방법이며, DA(Distributed Algorithm)는 각 AP마다 자신들이 얻을 수 있는 지역적인 정보만 갖고 결정한 방법이며, EQ(Equal Allocation)은 공평성만 고려한 방법이며, MA(Maximum Allocation)는 효율성만 고려한 방법이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 사업자들은 AP들의 개수에 따라 비례적으로 자원을 할당받을 수 있으며, EQ＜DA＜CA＜MA 순으로 결과가 나타나는 것을 볼 수 있다.
도 9는 본 명세서에서 제안하는 방법을 이용하는 경우 액세스 포인트의 개수에 따른 각 액세스 포인트의 최소 보장 자원량을 나타낸 도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, CA, DA EQ, MA 각 방법을 액세스 포인트가 임의로 분포된 개수(즉, 12개, 18개, 24개, 30 개)에 따라 각 AP의 최소 보장 자원에 대한 CDF(Cumulative Distribution)를 나타낸 것을 볼 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 효율성만 고려하는 MA의 경우 0.1∼0.22의 AP들이 최소 보장 자원이 0이되는 불공평한 보장 방법이 된다. 이런 AP들은 더 붐비는 경우에 더 많아지게 된다. 반대로 EQ의 경우에는 전체적으로 AP들이 낮은 최소 보장 자원만을 갖게 된다. 하지만, 본 명세서에서 제안하는 CA나 DA의 경우에 전혀 보장을 받지 않는 AP도 없고 최소 보장 자원도 높은 값을 찾아주고 있는 것을 볼 수 있다.
또 다른 일 예로, 본 발명에서 AP마다 가중치를 설정하는 방법을 제어하는 것으로 사업자들의 기대 이득을 낮춰 무분별한 Wi-Fi 난개발을 제한할 수도 있다.
이는 하기 표 5와 같은 시나리오를 예로 들 수 있다.
Figure 112014017841303-pct00039
상기 표 5는 하나의 충돌 영역 내에 M개 및 N개의 AP들을 가지고 있는 2개의 provider를 가정한 경우이다. 여기서, provider 행동은 가중치 정책에 의해 결정된다.
이상에서 설명한 실시예들 및 변형예들은 조합될 수 있다. 따라서, 각 실시예가 단독으로만 구현되는 것이 아니라, 필요에 따라 조합되어 구현될 수 있다. 이러한 조합에 대해서는, 본 명세서를 읽은 당업자라면, 용이하게 구현할 수 있는바, 이하 그 조합에 대해서는 상세하게 설명하지 않기로 한다. 다만, 설명하지 않더라도, 본 발명에서 배제되는 것이 아니며, 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 실시예들 및 변형예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다. 이에 대해서 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.
도 10은 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 무선 접속 시스템에서의 단말, 기지국 및 중앙 노드의 내부 블록도를 나타낸다.
단말(230)은 제어부(230-1), 메모리(230-2) 및 무선통신(RF)부(230-3)을 포함한다.
단말(230)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device), AMS(Advanced Mobile Station), 사용자(user) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
또한, 단말은 디스플레이부(display unit), 사용자 인터페이스부(user interface unit)등도 포함한다.
제어부(230-1)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 제어부(230-1)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(230-2)는 제어부(230-1)와 연결되어, 무선 통신 수행을 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다. 즉, 단말 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다.RF부(230-3)는 제어부(230-1)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
추가적으로, 디스플레이부는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다.
기지국(220)은 제어부(220-1), 메모리(220-2) 및 무선통신(RF)부(radio frequency unit)(220-3)을 포함한다.
여기서, 기지국(220)은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드B(NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
여기서, 중앙 노드(Central Node:CN)는 기지국과 하나의 장치를 구성할 수도 있고, 별개의 장치로 구성될 수도 있다. 중앙 노드도 마찬가지로 제어부, 메모리 및 무선통신부를 포함할 수 있다.
제어부(220-1)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 제어부(220-1)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(220-2)는 제어부(220-1)와 연결되어, 무선 통신 수행을 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다.
RF부(220-3)는 제어부(220-1)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
제어부(210-1, 220-1)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(210-2,220-2)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(210-3,220-3)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(210-2,220-2)에 저장되고, 제어부(210-1, 220-1)에 의해 실행될 수 있다.
메모리(210-2,220-2)는 제어부(210-1, 220-1) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(210-1, 220-1)와 연결될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

Claims (12)

  1. 복수의 액세스 포인트(Access Point:AP) 및 상기 복수의 액세스 포인트를 관리하기 위한 상위 계층 엔터티(upper layer entity)를 포함하는 무선 접속 시스템에서 상기 상위 계층 엔터티가 상기 복수의 액세스 포인트에 자원을 할당하기 위한 방법에 있어서,
    각 액세스 포인트에 할당된 최소 자원 보장량의 변경을 감지하는 단계;
    주변 액세스 포인트와의 간섭 정도에 따른 액세스 포인트 레벨의 토폴로지 정보 및 사업자가 각 액세스 포인트에 부여한 액세스 포인의 가중치 정보를 상기 각 액세스 포인트로부터 획득하는 단계;
    상기 획득된 액세스 포인트 레벨의 토폴로지 정보 및 액세스 포인트의 가중치 정보에 기초하여, 각 액세스 포인트에 대한 최소 자원 보장량을 결정하는 단계; 및
    상기 각 액세스 포인트에 상기 결정된 최소 자원 보장량을 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 최소 자원 보장량의 변경은,
    새로운 액세스 포인트가 상기 무선 접속 시스템에 추가되거나 상기 복수의 액세스 포인트의 위치가 변경되는 경우인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 주변 액세스 포인트와의 간섭 정도는,
    액세스 포인트들 간의 링크에 대한 캐리어 센싱(carrier sensing)을 통해 인지 가능한 링크들이 나타나는 빈도수를 측정하고, 상기 측정된 결과와 기 정의된 임계값을 비교하여 간섭 정도를 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 측정된 결과가 상기 임계값보다 큰 경우, 간섭으로 정의하고,
    상기 측정된 결과가 상기 임계값보다 작은 경우, 간섭이 발생하지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 각 액세스 포인트에 대한 최소 보장 자원량 결정은,
    하기 수학식에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112014017841303-pct00040

    여기서, M은 AP들의 전체 집합을 의미하고, B는 앞서 AP간 간섭 관계를 통해 찾은 IS matrix이고, wm은 AP m의 가중치이고, Φm이 위 문제의 해로 AP m이 보장받아야 할 최소한의 자원이다. θi는 i 번째 IS가 갖게 되는 시간 비율을 의미하고, 모두 0 이상의 값을 가지고 그 합은 1이다.
  6. 복수의 액세스 포인트(Access Point:AP) 및 각 액세스 포인트를 개별적으로 관리하는 복수의 상위 계층 엔터티(upper layer entity)를 포함하는 무선 접속 시스템에서 상위 계층 엔터티가 액세스 포인트에 최소 자원을 보장해주기 위한 방법에 있어서,
    상기 액세스 포인트에 최소 보장 자원량의 변경을 감지하는 단계;
    상기 액세스 포인트 주변에 존재하는 주변 액세스 포인트의 개수 정보 및 상기 주변 액세스 포인트 각각에 할당된 가중치 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 주변 액세스 포인트의 개수 정보 및 상기 주변 액세스 포인트 각각에 할당된 가중치 정보를 이용하여 상기 액세스 포인트에 최소 보장 자원량을 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 결정된 최소 보장 자원량을 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 액세스 포인트에 최소 보장 자원량을 결정하는 단계는,
    하기 수학식에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112014017841303-pct00041

    여기서, wm은 AP m의 가중치이고, N(m)은 AP m주변의 AP들의 집합이다.
  9. 복수의 액세스 포인트(Access Point:AP) 및 상기 복수의 액세스 포인트를 관리하기 위한 상위 계층 엔터티(upper layer entity)를 포함하는 무선 접속 시스템에서 상기 복수의 액세스 포인트에 자원을 할당하기 위한 상기 상위 계층 엔터티에 있어서,
    외부와 무선신호를 송수신하기 위한 무선통신부; 및
    상기 무선통신부와 연결되는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는,
    각 액세스 포인트에 할당된 최소 자원 보장량의 변경을 감지하고,
    주변 액세스 포인트와의 간섭 정도에 따른 액세스 포인트 레벨의 토폴로지 정보 및 사업자가 각 액세스 포인트에 부여한 액세스 포인트의 가중치 정보를 상기 각 액세스 포인트로부터 획득하고,
    상기 획득된 액세스 포인트 레벨의 토폴로지 정보 및 액세스 포인트의 가중치 정보에 기초하여, 각 액세스 포인트에 대한 최소 자원 보장량을 결정하도록 제어하며,
    상기 각 액세스 포인트에 상기 결정된 최소 자원 보장량을 전송하도록 상기 무선통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 상위 계층 엔터티.
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