KR960011128B1 - 무선링크를 사용하는 디지탈 통신 네트워크 - Google Patents

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노만 에임즈 리차드
워렌 클러트 토마스
스튜어트 무어 빅터
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인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
죤 디. 크래인
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Abstract

내용 없음.

Description

무선링크를 사용하는 디지탈 통신 네트워크
제1도는 본 발명을 실시하는 디지탈 무선 통신시스템을 나타내는 개략도,
제2도는 제1도에 전반적으로 도시된 다양한 테이블을 보다 상세히 나타내는 도면,
제3도는 본 발명에 따른 시스템 부하 평준화를 이해하고 설명하는데 유용한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 호스트 컴퓨터 16,18 : 통신 제어기
23,24,25 : 베이스 스테이션 27-30 : 원격 터미널
38 : 통신 제어기 사용자 테이블 40 : 통신 제어기 메시지 큐
46 : 베이스 스테이션 커버 영역 테이블 48 : 베이스 스테이션 가중치 테이블
54,62 : 송신기 56,64 : 수신기
58,60 : 안테나 70 : 원격 테이블 베이스 스테이션 테이블
72 : 에러 카운터 76 : 측정기
본 발명은 복수의 베이스 스테이션과 원격 터미널간에 무선 통신 링크(radio links)를 사용하는 디지탈 통신 네트워크(digital communication networks)의 개선에 관한 것이다.
본 발명은 ADRIS로 알려진 형태의 상업적으로 이용가능한 종래의 디지탈 무선 네트워크에 대한 개선으로서 계획되었다. 이와 같은 종래의 네트워크는, 제각기 손에 쥘 수 있거나 또는 원격의 터미널(RT)를 구비한 다수의 사용자가 복수의 베이스 스테이션과 하나 이상의 통신 제어기를 통해 호스트 컴퓨터와 통신할 수 있는 사전 결정된 지리적 영역을 커버(covering)하는 안테나 어레이(an array of antennas)를 포함한다.
이 안테나는 커버 영역이 오버랙(overlap)하도록 배열되며, 더욱 큰 커버 영역으로된 1차 영역(primary area)를 커버하는 적어도 하나의 1차 안테나(primary antenna)와 1차 영역내에 각각의 2차 커버 영역(secondary coverage areas)을 갖는 복수의 2차 안테나(a plurality of secondary antennas)를 포함한다.
베이스 스테이션과 원격 터미널간의 모든 무선 전송은, 시스템은 임의의 주어진 시간에 효율적으로 달성된 수 있는 전송의 수에 대해 주파수 제한되도록 동일한 반송파 주파수(carrier fequency)로 이루어진다.
이와 같은 종래의 시스템은 매우 성공적이었지만, 그럼에도 불구하고 본 발명에 의해 개선되어야 할 몇가지 문제점을 갖는다.
첫째, 원격 터미널(Remote Terminal : RT)이 메시지를 송신할 경우, 메시지를 대부분 두 개 이상의 베이스 스테이션에 의해 수신된다.
이때, 각 베이스 스테이션은 이 메시지를 통해 제어기를 통해 그 다음 호스트 컴퓨터로 전송한다. 따라서, 호스트 컴퓨터는, 전송된 메시지를 수신한 각각의 베이스 스테이션으로부터 동일한 복제 메시지(duplicate message)를 수신하게 된다. 네트워크가 극도로 사용량이 많고 최고의 부하 상태에서 동작할 경우, 이러한 복제 메시지는 병목현상(bottleneck)을 일으켜 시스템의 처리량을 제한한다. 따라서, 본 발명의 목적중 하나는 복제 메시지가 호스트 컴퓨터로 송신되지 못하게 하는 것이다. 이러한 목적을 달성하는 방법은, 두 개 이상의 베이스 스테이션에 의해서 복제 메시지가 수신된 경우라도, 단 하나의 메시지만이 제어기로부터 호스트 컴퓨터로 전송되도록 통신 제어기를 동작시키는 것이다. 이 하나의 메시지는, 특정의 원격 터미널과 통신하기 위하여 주 스테이션(primary station)으로 할당된 베이스 스테이션에 의해 수신된 에러없는 메시지이거나, 이 할당된 베이스 스테이션으로 향하는 메시지가 에러를 포함하거나 또는 손실된 경우, 할당되지 않는 베이스 스테이션으로부터의 에러 없는 메시지가 된다.
둘째, 종래의 시스템에서는, 사인-온(sign-on)메시지가 베이스 스테이션에 의해 수신될 경우, 베이스 스테이션에 의해 수신된 전송 신호의 강도가 측정되며, 이때 베이스 스테이션은, 이 신호 강도와 사인-온 메시지를 송신한 원격 터미널의 ID(identification)를 포함하는 메시지를 합성하여 통신 제어기로 송신한다. 사인-온 메시지는 두 개 이상의 베이스 스테이션에 의해 수신될 수도 있으므로, 통신 제어기는 사인-온 메시지를 중복 수신하게 된다. 이때 통신 제어기는, 가장 높은 강도의 신호를 수신한 베이스 스테이션을, 사인-온 또는 접속을 요구하는 원격 터미널로 할당한다. 따라서, 통신 제어기는, 호스트가 베이스 스테이션이 어느 원격 터미널에 접속되었는지를 알 수 있도록, 할당 테이블(table of assignments)을 생성하여 호스트에게 이러한 정보를 송신하여야 한다. 이에 본 발명의 다른 목적은 통신 제어기로 북제의 사인-온 메시지가 송신되는 것을 바지하는 것이다. 이것은 복수의 베이스 스테이션과 원격 터미널에서 사인-온 및 접속결정 프로세서(sign-on and attachement decision making process)를 분배하므로써 달성된다.
셋째, 신화 강도에 기초한 결정은 부하 평준화(load leveling)를 허락하지 않는다. 부하 평준화는 본 발명의 신규의 특징르로, 접속 결정은 베이스 스테이션과 다른 원격 터미널에 의해 수신된 신호의 강도에 기초할 뿐만 아니라, 각 베이스 스테이션의 도메인(domain) 및 각 베이스 스테이션에 현재 접속되어 있는 사용자의 수에 기초하여 이루어진다. 따라서, 원격 터미널은 제한된 범위와 더욱 작은 수의 사용자를 갖는 베이스 스테이션에 접속되며, 따라서 복수의 베이스 스테이션으로 하여금 하나의 이용 가능한 동작 주파수를 사용할 수 있게 하며, 복수의 원격 터미널과 간섭(interference)없이 동시에 통신할 수 있게 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 각 원격 터미널에서의 메시지 에러율(error rate)을 모니터하여, 이 에러율에 따라 원격 터미널이 접속되어야 할 베이스 스테이션에 대한 재평가(re-evaluation)를 요구하는 것이다.
본 발명에 따른 디지탈 통신 시스템은 단일 주파수에서 동작하는 무선 링크를 통해 복수의 베이스 스테이션과 통신하는 복수의 원격 터미널을 갖는다. 각각의 원격 터미널은 출력되는 메시지의 신호 강도를 모니터하여, 어느 베이스 스테이션이 가장 높은 강도의 신호를 발생하는지를 표시하는 순서화된 테이블 혹은 리스트(ordered table or list)를 유지한다. 사인-온시에, 원격 터미널은 리스트 최상단의 베이스 스테이션으로 메시지를 송신한다. 메시지는 리스트 최상단에 위치한 제1사전 결정된 수의 엔트리(first predetermined number of entries)를 포함한다. 각각의 베이스 스테이션은 자신의 청취할 수 있는 원격 터미널의 수와 각 베이스 스테이션에 접속되어 있는 사용자의 수를 모니터한다. 사인-온 메시지가 송신되는 베이스 스테이션은 이때, 신호 강도 접속된 사용자의 수 및 베이스 스테이션의 커버 영역에 기초하여 특정의 원격 터미널에 어느 베이스 스테이션이 접속되어야 할지를 결정한 후 통신 제어기에 통지한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 첨부된 도면과 관련하여 다음의 설명으로부터 명백해진다.
우선 제1도를 참조하면, 무선 링크를 사용하는 디지탈 통신 시스템(10)은 버스(bus)(14)를 통해 복수의 통신 제어기(a plurality of communication controllers : CC)(16,18)에 접속된 호스트 컴퓨터(12)를 포함한다. 통신 제어기(16)는 버스(22)를 통해 복수의 베이스 스테이션(base stations : BS)(23-25)에 접속된다. 이들 베이스 스테이션에는 또한 무선 링크(radio links)를 통해 복수의 원격 터이널(a plurality of remote terminals : RT) : (27-30)이 접속된다.
각각의 통신 제어기는 동일할 수 있으므로, 단 하나만이 설명된다. 통신 제어기(16)는 컴퓨터(32)와, 이 컴퓨터(32)에 의한 실행시에 통신 제어기(16)의 동작을 제어하는 다양한 루틴(routines)(36)을 저장하는 메모리(34)를 포함한다. 메모리(34)는 또한 통신 제어기 사용자 테이블(communications controller user table : CCUT)(38)과 통신 제어기 메시지 큐(communications controller message queue : CCMQ)(40)를 저장한다.
각각의 베이스 스테이션도 또한 다른 베이스 스테이션과 유사하므로써 단 하나의 베이스 스테이션만이 상세히 설명된다. 베이스 스테이션(25)은 컴퓨터(42)와 메모리(44)를 포함한다. 이와 같은 메모리는 베이스 스테이션 커버 영역 테이블(base station coverage table : BSCT)(46), 베이스 스테이션 가중치 테이블(base station weight table : BSWT)(48) 및 컴퓨터(42)의 제어하에 베이스 스테이션(25)을 동작시키시 위한 다양한 루틴을 저장한다. 이러한 컴퓨터는 버스(52)를 통해 버스(22)와 송신기(transmitter : T)(54) 및 수신기(receiver : R)(56)에 접속되며, 이 송신기(54) 및 수신기(56)는 안테나(antenna : A)(58)에 접속된다. 송신기(54), 수신기(56) 및 안테나(58)는 무선 링크에 의해 원격 터미널과 통신하기 위한 송수신기(transceiver)(59)를 형성한다. 이 송수신기는 컴퓨터(42)의 제어하에 동작되며, 이 컴퓨터에 의해 전송될 디지탈 메시지가 버스(25)를 통해, 반송파 주파수를 디지탈 변조하여 디지탈 변조된 무선 또는 전자기 패킷(digitally modulated radio or electromagnetic packet)을 공간을 통해 전송하는 송신기(54)로 송신된다. 마찬가지로 전송된 패킷이 원격 터미널로부터 베이스 스테이션에 의해 수신되면, 수신기(56)는 이 수신된 패킷을 복조하며 버스(25)를 통해 디지털 정보를 컴퓨터(42)와 메모리(44)로 전송한다.
각각의 원격 터미널도 역시 비슷하므로 단 하나의 원격 터미널만이 상세히 설명된다. 원격 터미널(30)은 버스(65)를 통해 컴퓨터(66)에 접속된 송신기(62) 및 수신기(64)에 연결된 안테나(60)를 갖는 송수신기(63)를 포함한다. 송수신기(63)은 컴 퓨터(66)의 제어하에 동작되며, 그에 의해 전송된 디지탈 메시지가 버스(65)를 통해, 반송파 주파수를 디지털 변조하고 디지털 변조된 무선 또는 전자기패킷을 공간을 통해 전송하는 송신기(62)로 송신된다. 마찬가지고 전송된 패킷이 베이스 스테이션으로부터 원격 터미널에 의해 수신되면, 수신기(64)는 수신된 패킷을 복조하여 버스(65)를 통해 컴퓨터(62)와 메모리(68)로 디지털 정보를 전송한다. 메모리(68)는 원격 터미널 베이스 스테이션 테이블(remote terminal base station terminal : RTBST)(70), 에러 카운터(error counter : EC)(72) 및 컴퓨터(66)의 제어하에 원격 터미널(30)을 동작시키는 다양한 루틴들(74)을 저장한다. 원격 터미널(30)은 또한 원격 터미널(30)에 의해 수신된 각 메시지의 필드 강도(filed strength)를 측정하여, 이후에 설명되는 바와 같이 원격 터미널 베이스 스테이션 테이블(70)에 저장된 신호 강도를 표시하는 값(value)를 발생하기 위한 측정기(76)를 포함한다. 에러 카운터(72)는 원격 터미널의 접속되는 베이스 스테이션으로부터의 메시지에서 발견되는 에러 수의 계수(count of the number of errors)를 저장한다. 수신기(64)는 에러 검출 및 수정 회로(error detection and correction circuitry)를 포함한다. 이 회로는, 입력되는 메시지에서 에러가 검출된 때마다, 에러 카운터(72)내의 계수가 팽신되도록 인터럽트(interrupt)를 발생한다. 베이스 스테이션과 원격 터미널내의 송신기와 수신기의 종래 기술에서와 같이 사전 결정된 반송파 주파수에서 동작하며, 베이스 스테이션과 원격 터미널을 상호접속(interconnect)하는 무선 링크를 생성한다. 각각의 베이스 스테이션과 원격 터미널에는 제각기 유일한 ID가 할당된다. 전송된 메시지는 패킷(packet)으로 프레임되며, 각 패킷은 송신 유닛(sending unit)의 ID와 메시지가 향하게 될 수신 유닛 (receiving unit)의 ID를 포함한다. 원격 터미널은 세가지 형태의 메시지, 즉, 사인-온 메시지(sign-on message), 인식응답메시지(acknowledge message) 및 데이터 메시지를 송신한다. 사인-온 메시지는, 원격 터미널의 최초로 파워 온(power on)되었을 때 및 에러율이 사전결정된 값을 초과하여 이에 의해 사인-온 메시지가 원격 터미널이 접속된 베이스 스테이션의 재평가를 요구하는데 사용될 때 송신된다. 인식응답 메시지는 주어진 원격터미널을 발견하고자 시도하는 탐색 요구(serch request)에 응답하여 송신된다. 데이터 메시지는 접속된 베이스 스테이션과 통신 제어기를 통해 호스트 컴퓨터로 데이타를 전송하기 위해 송신된다. 베이스 스테이션은 원격 터미널에 어느 베이스 스테이션이 접속되어야 할지를 알려주는 사인-온 승낙 메시지(acceptance message)와, 원격 터미널로의 데이터 메시지와, 원격 터미널로부터의 패킷 수신을 확인하는 인식응답 메시지를 송신한다.
베이스 스테이션과 원격 터미널간의 무선링크는 도시된 링크에 대한 화살표 머리의 방향과 번호로 표시된 바와 같이 상이한 형태이다. 링크(82)는 원격 터미널(30)이 베이스 스테이션(25)에 양방향 통신이 가능하도록 접속되었음을 표시하는 두 개의 화살표 머리를 갖는다. 링크(83)는 원격 터미널(29)이 베이스 스테이션(25)에 접속되었음을 나타내며, 베이스 스테이션이 복수의 원격 터미널에 접속될 수도 있음을 예시한다. 그러나, 원격 터미널은 한 순간에 단 하나의 베이스 스테이션에만 접속되며, 이러한 접속은 다른 베이스 스테이션으로 전환될 수도 있음을 이해할 수 있다. 링크(84)는 외부로 향하는 메시지, 즉, 메시지, 예를 들면, 링크(82,83)에 의해서 나타내어진 바와 같이 베이스 스테이션(25)이 접속된 원격 터미널 이외의 소스(source)로 안테나(58)에 의해 전송됨을 나타내며, 링크(85)는 내부로 향하는 메시지, 즉, 메시지가 베이스 스테이션이 접속된 원격 터미널 이외의 소스로부터 안테나(58)에 의해 수신됨을 나타낸다. 원격 터미널(30)은 또한, 원격 터미널이 접속된 베이스 스테이션 이외의 베이스 스테이션에 리크(86)를 통해 접속되며, 따라서 메시지가 원격 터미널(30)에 의해 베이스 스테이션(25)으로 송신될 때 이와 동일한 메시자가 베이스 스테이션(24)에도 송신되어 베이스 스테이션(25)으로 향하는 베이스 스테이션이 손실되거나 또는 메시지에 에러가 발생한 경우에 에러 복구(error recovery)를 제공한다. 베이스 스테이션(25) 이외의 베이스 스테이션이 메시지를 전송한 경우, 이러한 메시지는 원격 터미널(30)에 의해서도 또한 수신될 수 있으며, 링크(87)는 이러한 메시지가 베이스 스테이션(24)에 의해 송신되고 원격 터미널(30)에 의해 수신되었음을 나타낸다.
제2도는 제1도에서 전반적으로 설명된 여러 가지 테이블에 작성되어야 할 엔트리(entries)를 예시한다. 테이블의 내용은 테이블이 생성되는 각 메모리에 저장된 루틴(routines)에 의해 관리된다. 도시를 간단히 하기 위하여 각 테이블에 대해 단지 여섯 행만이 도시되었으나, 행 및 대응하는 엔트리의 실제 수는 각 네트워크의 구성에 따라 설정됨을 알아야 한다. 원격 터미널 베이스 스테이션 테이블(70)은 두 개의 엔트리 열(two columns of entries)을 가지며, 각 엔트리는 베이스 스테이션 ID 필드 및 강도 필드(strength field)를 포함한다. 각각의 원격 터미널은 턴 온(turn on)되면, 자신이 청취(hear)할 수 있는 베이스 스테이션으로부터 수신된 모든 메시지를 모니터한다. 각각의 메시지에 대해 베이스 스테이션의 ID가 메시지 신호의 신호 강도와 함께 기록된다. 새로운 메시시가 수신되면, 테이블(70)은 강도 엔트리에 기초하여 분류되어, 특정의 원격 터미널에 의해 수신되는 최고의 강도신호를 발생하는 베이스 스테이션이 이 테이블(70)의 상단에 위치하게 된다. 원격 터미널이 네트워크상으로 사인-온을 송신할 때, 우선 이 테이블(70)상단에 위치된 베이스 스테이션으로 사인-온 메시지를 송신하며, 신호는 메시지와 함께 원격 터미널이 어느 베이스 스테이션에 접속되어야 할지를 결정하는데 사용되는 선택 리스트(selection list)를 제공하도록, 테이블내의 제1사전 결정된 수(예를 들면, 4)의 엔트리의 내용을 포함한다. 강도 값은 원격 터미널에 의해 수신된 신호의 강도를 나타내지만, 또한 베이스 스테이션으로부터 외부로 향하는 메시지의 강도도 나타내므로, 접속 결정을 하기 위한 기초로서 베이스 스테이션으로 들어오는 메시지의 강도를 사용하는 상술된 기술과 다르다.
베이스 스테이션에서, 베이스 스테이션 가중치 테이블(48)은 동일한 통신제어기에 접속된 베이스 스테이션의 수에 대응하는 다수의 가중치 엔트리를 포함한다. 테이블(48)내의 각 가중치의 엔트리의 위치는 특정한 베이스 스테이션을 식별한다. 가중치는 각각의 베이스 스테이션을 통신용으로 사용하는 경우의 바람직성(desirability)을 나타내는 척도(measure)이다. 가중치가 크다는 것은 베이스 스테이션이 가중치가 더 작은 베이스 스테이션만큼 사용하기에 바람직하지 않음을 의미한다. 가중치는 베이스 스테이션의 커버 영역 범위 및 베이스 스테이션에 접속된 사용자의 수에 기초하여 계산된다. 각각의 엔트리는 다음 식(1)에 따라 특정한 베이스 스테이션에 알맞는 가중치를 나타내는 값을 포함한다.
가중치[n]=(s*CT[n])+(T*USERS(n)])……………(1)
이 식(1)에서, 가중치[n]는 베이스 스테이션[n]에 대한 가중치 값이고, CT[n]는 테이블(46)내의 엔트리의 수를 더함으로서 얻어진 커버 영역 값으로, 이 값은 베이스 스테이션[n]이 청취할 수 있는 원격 터미널의 총 수를 나타내며, USERS[n]은 테이블(38)로부터 획득된, 베이스 스테이션[n]에 접속된 사용자의 수이며, s와 t는 시스템 처리량을 최적화하기 위해 선택된 상수(constants)이다.
각각의 베이스 스테이션은 자신의 가중치를 계산하면, 통신 제어기를 통해 이러한 가중치를 다른 베이스 스테이션에 통보한다. 이러한 통보는 원격 터미널이 어느 베이스 스테이션에 접속되어야 하는지를 결정하기 위한 사인-온 프로세스 동안에 사용된다.
베이스 스테이션 커버 영역 테이블(46)은 베이스 스테이션이 청취할 수 있는 각 원격 터미널에 대한 사용자 ID 엔트리를 포함한다. 즉, 각각의 베이스 스테이션은 자신이 수신하는 모든 원격 터미널 메시지를 계속해서 모니터하며, 테이블(46)에 엔트리를 위치시켜서 각각의 원격 터미널을 식별한다. ID가 테이블(46)내에 저장되어 있는 원격 터미널의 총 수는 특정 베이스 스테이션의 커버 영역범위 및 베이스 스테이션이 얼마나 많은 원격 터미널 또는 사용자가 통신할 수 있는지를 표시한다. 복수의 베이스 스테이션은 동일한 주파수를 공유해야 하기 때문에, 가능한한, 원격 터미널과 통신하기 위해 가장 작은 커버 영역 범위를 갖는 베이스 스테이션를 사용하는 것이 바람직하다. 통신 제어기 사용자 테이블(38)은 두 개의 엔트리 열을 갖는 테이블로서, 각각의 엔트리는 네트워크상으로 사인-온 신호를 보낸 특정의 원격 터미널을 식별하는 제1필드(first field)와, 이 원격 터미널이 접속되는 특정의 베이스 스테이션을 식별하는 제2필드(second field)를 포함한다. 이러한 엔트리는, 각각의 원격 터미널이 사인-온 신호를 한 때 및 원격 터미널이 어느 베이스 스테이션에 접속되어야 하는지를 사인-온 베이스 스테이션이 결정한 때 만들어진다. 이러한 결정은 메시지에 의해 통신 제어기로 전달되어 테이블(38)내에 위치된다. 만약 나중에 원격 터미널이 새로이 이루어진 결정에 의해 다른 베이스 스테이션에 접속되며, 테이블(38)은 적절하게 생산된다. 이 테이블은 메시지가 호스트 컴퓨터로부터, 접속된 베이스 스테이션을 통해 특정한 원격 터미널로 향하도록 하는데 사용된다. 통신 제어기 메모리 큐(40)는 메시지 큐가 유지되는 테이블로서, 통신제어기에 연결된 각각의 베이스 스테이션에 대해 하나의 큐가 존재한다. 테이블(40)내의 각 엔트리는 특정의 원격 터미널을 또한 식별하는 메시지의 테이타 내용에 부가되는 메시지이다.
호스트 컴퓨터는, 자신의 작업부하(work load)에 따라 퍼스트-인 퍼스트-아웃(first-in first-out)으로 테이블(40)로부터 메시지를 꺼낸다. 메시지가 호스트 컴퓨터로 전송되면, 대응하는 엔트리가 삭제되고 연관된 큐내의 남아 있는 메시지를 쉬프트(shift)된다.
원격 터미널이 특정의 베이스 스테이션으로 메시지를 송신할 때, 이 메시지는 다른 베이스 스테이션에 의해 수신될 수 있다. 이러한 다른 베이스 스테이션에 의해 수신되는 메시지는 복제 메시지(duplicate message)로 언급된다. 이들 복제 메시지는 양호한 메시지 수신의 가능성을 증가시키기 때문에 바람직하다. 그러나, 통신 제어기는 이러한 복제 메시지를 인식(recognize)하여, 단 하나의 메시지만을 호스트 컴퓨터로 보낸다. 이것은 간단한 방법으로 이루어진다. 베이스 스테이션은 통신 제어기로 양호한 메시지만을 전달한다. 통신 제어기는 베이스 스테이션 유닛으로부터 메시지를 수신하면 그들을 통신 제어기 메모리 큐(40)내의 적절한 큐에 위치시킨다. 통신 제어기는 적절한 큐내에 메시지를 발견하면, 호스트 컴퓨터로 이 메시지를 송신한다. 통신 제어기는 다른 큐와 연결된 베이스 스테이션에 대한 하나의 큐내에 메시지를 발견하면, 우선 다른 큐내에서 원본(original)을 검색하고, 원본이 발견되면, 복제본을 버린다. 만약 원본이 발견되지 않으면, 통신 제어기는 원본이 손실 되었거나, 또는 결함이 있는 것으로 가정하여, 처음에 갔어야만 했던 원래의 적절한 큐내로 복제 메시지를 이동시킨다. 이 프로세서는, 그 안의 모든 메시지가 호스트 컴퓨터로 보내질 때까지 전체 테이블(40)에 대해 반복된다.
도메인(domain)은 베이스 스테이션이 원격 터미널에 효과적으로 접속할 수 있는 영역 또는 공간(area or space)를 말한다. 도메인의 범위는 대체로 수신기의 감도(sensitivity), 베이스 스테이션 송신기의 파워(power) 및 베이스 스테이션 안테나의 송신 및 수신 특성에 의존한다. 베이스 스테이션은 원격 터미널보다 더욱 파워가 세고 보다 감도가 높으며, 주어진 네트워크내에서 오버랩하는 도메인을 제공하도록 배열된다. 사인-온 및 접속 방법은 원격 터미널을 제한된 범위 및 극소의 사용자를 갖는 베이스 스테이션 유닛에 접속하도록 되어 있다. 이것은 복수의 베이스 스테이션이 동일한 동작 주파수를 간섭없이 동시에 사용하므로서 시스템 처리량을 최적화 시킬 수 있는 영역(regions)을 생성한다.
제3도는 상술한 방법에 따라 접속 결정을 하는데 있어서는 부하 평준화 영양을 나타낸다. 베이스 스테이션(23-25)은 상이한 지리적 위치(23A,24A,25A)에 위치배정된 안테나를 갖고, 상이한 사전 결정된 오버랩하는 영역을 커버하는 도메인(23D,24D,25D)를 갖는다고 가정한다. 도메인(23D)은 도시의 넓은 커버영역을 제공할 수 있으며, 다른 두 개의 도메인은 보다 작은 영역 또는 도메인을 커버하고, 도메인(25D)는 가장 작은 영역을 커버한다. 베이스 스테이션(23)은 도메인(23D)내에 심볼X로 표시된 위치에 위치 배정된 12개의 원격 터미널에 접속된다. 베이스 스테이션(24)은 도메인(24D)내에 심볼 Y로 표시된 위치에 위치 배정된 6개의 원격 터미널에 접속된다. 베이스 스테이션(25)은 도메인(25D)내에 심볼 Z로 표시된 위치에 위치 배정된 6개의 원격 터미널에 접속된다. 따라서, 베이스 스테이션(23)은 21개의 원격 터미널에 대해 청취하고, 베이스 스테이션(24)은 11개의 원격 터미널에 대해, 그리고 베이스 스테이션(25)은 8개의 원격 터미널에 대해 청취한다.
상기 단락(paragraph)의 실시 예에서, 사용자가 세 개의 도메인(23D24D25D) 사이의 오버랩하는 영역에 위치배정된 원격 터미널(80)을 갖고 있다고 하자. 이 때 원격 터미널(80)이 턴 온(turn on)되고, 동작 개시되며, 원격 터미널은 우선 각각의 베이스 스테이션 안테나로부터 전송된 메시지를 모니터한 후 메시지의 신호 강도를 측정하여, 자신의 원격 터미널 베이스 스테이션(70)내에 이 신호 강도에 의해 분류된 엔트리를 작성한다. 그리고 나서, 원격 터미널(80)은 리스트의 상단에 위치한 베이스 스테이션으로 사인-온 메시지를 전송한다. 본 실시 예에서, 원격 터미널(80)은 보다 더 큰 도메인을 갖고 위치(23A)에 더 가까우므로 원격 터미널(80)에서 가장 강한 신호를 생성하게 되며, 따라서, 베이스 스테이션(23)이 리스트의 상단에 놓이게 된다. 베이스 스테이션(23)을 의도된 수신자(intended recipient)로서 식별하고 테이블(70) 상단의 엔트리를 포함하는 사인-온 메시지가 전송되어, 베이스 스테이션(23)이 리스트에 오른 베이스 스테이션 중에서 원격 터미널(80)을 접속하기 위해 하나의 베이스 스테이션을 선택할 수 있게 된다. 이와 같이하여, 원격 터미널이 위치배정된 도메인내의 베이스 스테이션으로부터 원격 터미널에 의해 수신된 메시지의 신호 강도에 부분적으로 기초한 접속 결정이 이루어진다.
이때 베이스 스테이션(23)은 앞서의 식(1)을 사용하여, 다음 순서에 따라 접속 결정을 한다. 우선, 베이스 스테이션(23)이 가장 강한 신호 강도를 발생하더라도, 이 베이스 스테이션(23)은 다른 두 개의 베이스 스테이션(24,25)보다 더 많은 원격 터미널(12개)에 접속되고, 더 큰 커버 영역을 가지므로, 선택되지 않는다. 베이스 스테이션(23)은 가장 높은 가중치 값을 갖게 된다. 베이스 스테이션(23)와 (25)사이에서는, 각각 접속된 유닛의 수의 면에서 사용 상태는 동일하지만, 베이스 스테이션(25)이 더 작은 커버 영역을 가지므로, 가장 낮은 가중치를 갖는다. 이렇게 하여 베이스 스테이션(25)이 접속을 위해 선택된다. 베이스 스테이션(25)이 접속된 후, 베이스 스테이션(25)으로 부터의 신호 강도가 높은 에러율을 일으키면, 이때 어느 베이스 스테이션이 가장 적합하게 접속될 수 있는지를 결정하기 위한 재접속 결정(reattachment decision)이 이루어질 수 있다.
이상의 설명으로부터 당 분야에 숙련된 자라면 이하의 특허 청구 범위에 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 세부사항 및 단계 배열에 있어서 많을 변경을 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (17)

  1. 호스트 컴퓨터(a host computer), 상기 호스트 컴퓨터에 접속된 통신 제어기(a communications controller), 상기 통신 제어기에 접속된 복수의 베이스 스테이션(a plurality of base stations), 상기 베이스 스테이션에 제각기 접속되며 그 안에 포함된 복수의 안테나(a plurality of antennas)를 포함하되, 상기 각 베이스 스테이션은 원격 터미널(remote terminal)이 사전 결정된 주파수에서 동작하는 무선 링크에 의해 접속될 수 있는 사전 결정된 도메인(a predetermined domain)을 갖고 오버랩하는 도메인을 제공하도록 위치 배정되며, 복수의 원격 터미널(a plurality of remote terminals)이 상기 무선 링크를 통해 상기 베이스 스테이션과 통신하는, 디지털 통신 네트워크(a digital communications network)에 있어서, 상기 각 베이스 스테이션은 상기 베이스 스테이션의 사전 결정된 도메인 내에 위치 배정된 원격 터미널로 메시지(message)를 전송하고, 상기 원격 터미널로부터 메시지를 수신하기 위한 무선 베이스 스테이션 송수신기(a radio base station transceiver)와, 상기 베이스 스테이션 송수신기에 접속되어 그의 동작을 제어하기 위한 디지털 베이스 스테이션 프로세스(a base station processor)와 상기 베이스 스테이션 프로세서에 접속되어, 상기 복수의 상기 베이스 스테이션 중 적어도 일부에 대한 가중치 값을 수록하는 베이스 스테이션 가중치 테이블(a base station weight tble : BSWT)과 상기 베이스 스테이션 프로세서에 의해 실행되는 루틴(routines)을 포함하는 베이스 스테이션 테이블(table)을 저장하기 위한 디지털 베이스 스테이션저장장치(a digital base station storage)를 포함하며: 상기 각 원격 터미널은 무선 원격 터미널 송수신기(a radio remote terminals transceiver)와, 상기 무선 원격 터미널 송수신기에 접속되어, 상기 원격 터미널이 위치 배정된 도메인 내의 베이스 스테이션으로부터 상기 원격 터미널 송수신기에 의해 수신되는 메시지의 필드강도를 측정하기위한 필드 강도 측정기(a field strength meter)와, 상기 원격 터미널 송수신기에 접속되어 그의 동작을 제어하기 위한 디지털 원격 터미널 프로세서(a digital remote terminals processor)와 상기 원격 터미널 송수신기에 접속되어, 그의 동작을 제어하기 위한 디지탈 원격 터미널 프로세서(a digital remote terminals processor)와 상기 터미널 테이블 및 상기 원격 터미널 프로세서에 의해 실행되는 원격 터미널 루틴을 저장하기 위한 디지털 원격 터미널 저장장치(a digital remote terminals storage)를 포함하되 ; 상기 각 원격 터미널은 상기 베이스 스테이션으로부터의 메시지를 모니터(monitor)하고, 원격 터미널 테이블 내에 베이스 스테이션의 리스트 (a list of base statioins)및 베이스 스테이션으로부터 수신된 메시지의 강도를 저장하고, 상기 원격 터미널 리스트의 적어도 일부를 포함하는 사인-온(sign-on)메시지를 상기 원격 터미널 테이블내에서 가장 강한 신호 강도를 갖는 상기 베이스 스테이션 중 하나의 베이스 스테이션으로 전송하도록 동작하며 ; 상기 각 베이스 스테이션은 자신에게로 향하는 사인-온 메시지에 응답하여, 상기 원격 터미널 리스트의 상기 일부 중에서 어느 베이스 스테이션이 상기 베이스 스테이션 가중치 테이블내에서 가장 낮은 가중치 값을 갖고, 따라서 어느 베이스 스테이션이 상기 사인-온 메시지를 전송하는 원격 터미널에 접속되어야 할지를 결정하는 결정수단(decision making means)을 포함하는 디지털 네트워크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 원격 터미널 프로세서는 상기 원격 터미널 테이블내의 엔트리를 신호 강도에 기초한 내림 순서(descending order)로 분류(sort)하도록 동작하며, 상기 사인-온 메시지는 상기 테이블 내에 표시된 가장 강한 신호 강도를 갖는 베이스 스테이션으로 송신되는 디지털 통신 네트워크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 사인-온 메시지는 가장 강한 신호 강도를 갖는 상기 테이블내의 베이스 스테이션의 리스트를 포함하며, 상기 사인-온 메시지가 전송되는 상기 베이스 스테이션은 이러한 베이스 스테이션의 리스트로부터 상기 사인-온 메시지를 송신하는 원격 터미널에 접속되어야 하는 베이스 스테이션을 선택하는 디지털 통신 네트워크.
  4. 제1항에 있어서, 상기 송수신기의 각각은 송신기(a transmitter)와 수신기(a receiver)와 상기 송신기 및 수신기에 접속되어, 상기 베이스 스테이션으로 메시지를 송신하고, 상기 베이스 스테이션으로부터 메시지를 수신하는 안테나(an antenna)를 포함하는 디지털 통신 네트워크.
  5. 제1항에 있어서, 상기 베이스 스테이션은 임의의 베이스 스테이션에 의해 얼마나 많은 원격 터미널이 커버되는지를 모니터하는 수단을 포함하며, 상기 베이스 스테이션의 결정 수단은 상기 모니터하는 수단에 접속되어, 상기 베이스 스테이션에 의해 얼마나 많은 원격 터미널이 커버되는가에 적어도 부분적으로 기초하여 접속 결정하는 디지털 통신 네트워크.
  6. 제5항에 있어서, 상기 네트워크는 어느 원격 터미널이 어느 베이스 스테이션에 접속되는지의 표시(indications)를 저장하기 위한 저장 수단(storage means)을 더 포함하며 ; 상기결정 수단은 또한, 상기 표시로부터 각각의 사인-온 메시지 내에 식별된 상기 베이스 스테이션 리스트 내의 각 베이스 스테이션에 얼마나 많은 원격 터미널이 접속되는지를 결정하고 이러한 결정에 적어도 부분적으로 기초하여 접속 결정하도록 동작하는 디지털 통신 네트워크.
  7. 제6항에 있어서, 상기 저장 수단은 상기 통신 제어기 내에 위치하며 ; 상기 각 베이스 스테이션은 상기 접속 결정에 응답하여, 어느 베이스 스테이션이 어느 원격 터미널에 접속되는지의 표시를 상기 저장 수단으로 전송하여 상기 저장 수단에 저장하도록 동작하는 디지털 통신 네트워크.
  8. 제7항에 있어서, 상기 호스트 컴퓨터는 상기 통신 제어기를 통해 경로 배정(routing)하므로써 각각의 메시지를 원격 터미널로 송신하며, 상기 메시지가 송신되어야 하는 원격 터미널을 각각의 메시지로 식별하며 ; 상기 통신 제어기는 이러한 메시지는 수신에 응답하여, 상기 저장 수단내에서 상기 메시지내에 식별된 원격 터미널에 어느 베이스 스테이션이 접속되는지를 검색한 후, 상기 원격 터미널로의 전송을 위한 상기 메시지를 상기 베이스 스테이션으로 경로배정(route)하는 디지털 통신 네트워크.
  9. 제7항에 있어서, 상기 접속 결정은, 가중치[n]이 주어진 베이스 스테이션[n]에 대한 가중치 값이고, CT[n]이 베이스 스테이션[n]이 청취할 수 있는 원격 터미널의 총 수이고, USERS[n]이 베이스 스테이션[n]에 접속된 사용자의 수이고, s 및 t가 최적화 상수(optimization constants)일 때, 식
    가중치[n]=(s*CT[n])+(t*USERS[n]])
    에 따라 결정된 가장 낮은 가중치 값을 갖는 베이스 스테이션을 선택 하므로써 이루어진 디지털 통신 네트워크.
  10. 제9항에 있어서, 각각의 베이스 스테이션 저장장치는 상기 통신 제어기에 접속된 각각의 베이스 스테이션에 대한 가중치 값을 저장하기 위한 테이블(a table)을 포함하는 디지탈 통신 네트워크.
  11. 제9항에 있어서, 상기 값 USERS[n]은 상기 통신 제어기 내의 상기 저장수단으로부터 획득되는 디지털 통신 네트워크.
  12. 제1항에 있어서, 상기 통신 제어기는 상기 통신 제어기로부터 상기 호스트 컴퓨터로 송신된 메시지를 저장하기 위한 복수의 메시지 큐(a plurality of message queue)를 포함하되, 상기 통신 제어기에 접속된 각각의 베이스 스테이션에 대해 하나의 메시지 큐가 존재하며 ; 상기 각 베이스 스테이션은 상기 통신 제어기로 임의의 원격 터미널로부터 수신된 모든 메시지를 전송 하므로써, 상기 메시지 큐가 동일한 원격 터미널로부터의 복제 메시지(duplicat message)를 보유할 수도 있도록 동작하는 디지털 통신 네트워크.
  13. 제12항에 있어서, 상기 통신 제어기는 상기 복제 메시지를 인식하여 상기 복제 메시지 중 단 하나의 메시지만을 상기 호스트 컴퓨터로 송신하도록 동작하는 디지털 통신 네트워크.
  14. 제13에 있어서, 상기 큐내에 저장된 상기 메시지는 각각의 메시지를 송신한 원격 터미널의 식별 표시(identifications : ID)를 포함하며, 상기 통신 제어기는 큐내의 메시지를 분석하여, 상기 메시지가 상기 큐에 대응하는 상기 베이스 스테이션에 접속된 임의의 원격 터미널로부터 온 것임을 결정한 후, 상기 메시지를 상기 호스트 컴퓨터로 송신하고 다른 큐내의 임의의 복제 메시지를 버리는 디지털 통신 네트워크.
  15. 제13에 있어서, 상기 통신 제어기는, 임의의 주어진 큐내 메시지의 분석에 응답하여 상기 메시지가 다른 큐내에 대응하는 임의의 베이스 스테이션을 목표로 하고 있음을 결정하고, 이 결정에 응답하여 상기 다른 큐를 통해 동일한 메시지를 검색하도록 동작하는 디지털 통신 네트워크.
  16. 제15항에 있어서, 상기 통신 제어기는 또한, 상기 검색에 응답하여, 상기 메시지가 상기 검색에 의해 발견되지 않은 경우 상기 주어진 큐로부터의 메시지를 상기 다른 큐로 이동시키며, 상기 메시지가 상기 다른 큐내에서 발견된 경우 상기 주어진 큐내의 상기 메시지를 버리도록 동작하는 디지털 통신 네트워크.
  17. 제1항에 있어서, 상기 각 원격 터미널은, 접속된 베이스 스테이션으로부터 송신된 메시지내의 에러(errors)를 검출하고, 검출된 에러의 수가 사전 결정된 값을 초과한 경우 새로운 사인-온을 요구하도록 동작하는 에러 모니터링 수단(error monitoring means)을 포함하는 디지털 통신 네트워크.
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