KR100248413B1 - 이동통신망에서의동적채널할당방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신망의 기지국에서 동적 채널 할당방법에 관한 것으로서, 이동통신 시스템의 기지국에 핸드오프 호가 도착하였을 경우 현재 사용중인 채널의 수가 전체 채널의 수 보다 작으면 이용가능한 채널을 할당하고 호처리 서비스를 수행하며, 이용가능한 채널이 없는 경우에 호가 손실되도록 하고, 새로운 호가 도착하였을 경우 현재 사용중인 채널의 수가 임계값 보다 작은 경우에는 채널을 할당하고 호처리 서비스를 수행하며, 현재 사용중인 채널의 수가 임계값보다 큰 경우 동적채널 할당을 위한 채널 할당요구 확률(P_r)을 발생시킨 후 상기 발생된 채널할당요구 확률(P_r)만큼 채널 할당을 요구하여 이용 가능한 채널이 있을 경우에는 채널을 할당받아 호처리 서비스를 수행하고, 이용가능한 채널이 없는 경우와 1-P_r만큼의 새로운 호는 차단되도록 함으로써, 새로운 핸드오프 호의 호 차단 확률을 감소시킬 수 있으며 채널 이용률을 향상시킬 수 있다.

Description

이동 통신망에서의 동적 채널 할당방법

본 발명은 CDMA 기반 이동 통신망에서 무선 채널 할당방법에 관한 것으로, 상세하게는 CDMA 기반 이동 통신망에서 핸드오프 호의 호 손실 확률을 보장하면서, 동시에 기지국 내의 핸드오프 호 및 새로운 호의 모빌리티 특성을 기반으로 새로운 호에 대한 채널 할당 요구 확률을 동적으로 결정함으로써 새로운 호의 호 차단 확률을 줄이고 채널의 이용률을 향상시킨다.

최근 이동 통신 서비스 사용자의 폭발적인 증가에 따라 현재의 매크로 셀 기반의 셀룰라 통신망은 가입자 수용의 한계에 직면하고 있다. 특히, 일부 통화량 밀집 지역에서는 새로운 호의 연결 설정 실패(호 차단), 핸드오프 처리의 실패에 기인한 호의 손실(호 손실)이 더욱 빈번하게 발생하므로써 서비스의 품질(QoS)마저도 매우 열악한 실정이다. 이에 따라 미래의 셀룰라 통신망은 제한된 무선 채널의 용량을 보다 효율적으로 사용하기 위해 마이크로/피코(micro/pico) 셀 등과 같은 구조로 진화할 것이다. 이와 같이 셀의 크기가 작아질수록 핸드오프는 보다 빈번하게 발생하게 되는데 셀룰라 망에서 단말기의 이동성에 따라 핸드오프가 발생되었을 때, 기지국에 할당된 무선 자원(채널)이 변화되더라도 호의 연속성을 보장하도록 하는 핸드오프 제어는 셀룰라 통신 시스템 설계에서 매우 중요한 특성 중의 하나이다. 셀에서 이용 가능한 모든 무선 채널이 점유되었을 때 핸드오프가 발생되면 통화중인 호는 강제 종료되어 호 손실이 발생하게 되는데, 이러한 호 손실은 사용자에게 새로운 호의 연결 설정 때까지 약간의 지연만을 유발시키는 호 차단보다 더 큰 불만을 초래하게 된다. 따라서 핸드오프 호에 대한 QoS 보장은 새로운 호보다 우선되어야만 한다.

현재까지 셀룰라 통신망에서 새로운 호보다 핸드오프 호에 채널 할당의 우선권을 부여하므로써 호 손실 확률을 줄이기 위해서 다양한 연구가 이루어졌다. 그중 가드 채널 기법은 하나의 기지국에서 C 개의 이용 가능한 무선 채널 중에서 특정한 임계값 이후의 R 개의 채널은 핸드오프 호의 호 손실 확률을 줄이기 위해 핸드오프 호만을 위하여 예약하고, 나머지 C-R 개의 채널은 새로운 호와 핸드오프 호를 위해 공유한다. 이와 같이 상기 가드 채널 기법은 단순하여 구현이 용이하지만, 기지국내의 이동 호 및 새로운 호의 모빌리티 특성을 고려치 않고 핸드오프 호를 위한 채널을 고정적으로 예약함에 따라 전체 트래픽에서 핸드오프 호가 차지하는 비율이 작은 경우에, 핸드오프 호를 위해 예약된 이용 가능한 빈 채널이 있음에도 새로운 호의 연결 설정은 수용되지 못하여 과도한 호 차단 확률이 발생하고 무선 채널의 이용률이 저조하게 된다. 반면에 핸드오프 호가 차지하는 비율이 상대적으로 큰 경우에는 핸드오프 호의 호 손실 확률도 비례로 증가되어 QoS를 만족시킬 수 없게 됨에 따라 셀룰라 망에서 무선 채널의 할당은 기지국내의 트래픽의 모빌리티 특성을 충분히 고려하여야만 한다.

이에 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이동 통신망에서 고정된 수의 채널을 예약하여 핸드오프 호의 손실 확률을 보장하며, 동시에 트래픽의 모빌리티 특성에 따른 새로운 호의 채널 할당 요구 확률을 동적으로 결정함으로써 호 차단 확률을 감소시키고 채널의 이용률을 향상시킬 수 있도록 하는 동적 채널 할당방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

제1도는 무선 채널 할당을 위한 기지국의 기본 개념도.

제2도는 핸드오프 호와 새로운 호의 채널 할당 요구 확률도.

제3도는 핸드오프 호와 새로운 호의 채널 할당 절차도.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 이동통신 시스템의 기지국에 핸드오프 호가 도착하였을 경우 현재 사용중인 채널의 수가 전체 채널의 수 보다 작으면 이용가능한 채널을 할당하고 호처리 서비스를 수행하며, 이용가능한 채널이 없는 경우에는 호를 손실되게 하고, 새로운 호가 도착하였을 경우 현재 사용중인 채널의 수가 임계값보다 작은 경우에는 채널을 할당하고 호처리 서비스를 수행하며, 현재 사용중인 채널의 수가 임계값보다 큰 경우, 동적채널 할당을 위한 채널 할당요구 확률(P_r)을 발생시키고, 발생된 채널할당요구 확률(P_r) 만큼 채널 할당을 요구하여 이용가능한 채널이 없는 경우와 1-P_r,만큼의 새로운 호는 차단되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 동적 채널 할당방법은 이동통신 시스템의 기지국에 핸드오프 호가 도착하였을 경우 현재 사용중인 채널의 수가 전체 채널의 수 보다 작으면 이용 가능한 채널을 할당하고 호처리 서비스를 수행하고, 이용가능한 채널이 없는 경우에 호가 손실되게 하는 단계와; 새로운 호가 도착하였을 경우 현재 사용중인 채널의 수가 임계값보다 작은 경우에는 채널을 할당하고 호처리 서비스를 수행하는 단계와; 현재 사용중인 채널의 수가 임계값보다 큰 경우, 동적채널 할당을 위한 채널 할당요구 확률P_r를 발생시키는 단계와; 상기 발생된 채널할당요구 확률P_r만큼 채널 할당을 요구하여 이용 가능한 채널이 있을 경우에는 채널을 할당받아 호처리 서비스를 수행하는 단계와; 이용 가능한 채널이 없는 경우와 1-P_r만큼의 새로운 호는 차단되게 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 채널할당 요구확률 발생단계의 바람직한 실시예는 이동 통신망의 기지국에서 이용 가능한 전체 채널수(C), 임계값(T), 핸드오프 호의 도착율(λ_h), 새로운 호의 도착율(λ_n), 기지국 내에서 현재 사용중인 채널의 수(i) 를 파라메터로 입력받아 동적 채널 할당을 위한 채널 할당 요구 확률을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

새로운 호를 위한 채널 할당 요구 확률은 기지국에서 이용 가능한 채널의 수, 임계값, 핸드오프 호와 새로운 호의 비율, 현재 이용중인 채널의 수에 따라 적응적으로 결정된다. 또한 동적 채널 할당방법은 임계값 이전의 무선 채널을 핸드오프 호와 새로운 호가 공유하도록 하고, 임계값을 초과한 경우에는 가드 채널 기법과 달리 핸드오프 호 뿐만 아니라 채널 할당 요구 확률만큼의 새로운 호를 위해 채널을 동적으로 할당하므로써 새로운 호의 서비스율을 높이고 채널의 이용률을 향상시킬 수 있도록 하였다.

본 발명을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.

제1도는 무선 채널 할당을 위한 기지국의 기본 개념도를 보여준다. 도시된 바와 같이 이용 가능한 전체 채널수는 C, 핸드오프 호의 도착율은 λ_h, 새로운 호의 도착율은 λ_n, 임계값은 T라고 정의한다. 본 발명에서 사용중인 채널의 수가 임계값에 도달할 때까지는 핸드오프 호와 새로운 호가 무선 채널을 공유한다. 반면에 임계값을 초과하는 나머지 채널(C-T)에 대해서 모든 핸드오프 호는 채널을 할당받을 수 있으며, 새로운 호는 채널 할당 요구 확률 발생기(12)에서 생성된 채널 할당 요구 확률만큼만 채널을 할당 받을 수 있다. 이와같이 임계값을 초과하는 경우에도 새로운 호의 요구를 즉시 차단시키지 않고 채널 할당 요구 확률(Max(f(C,T,α,i), 0))에 따라 채널을 할당하므로써 호 차단 확률을 감소시키도록 한다. 채널 할당 요구 확률 발생기는 기지국에서 이용 가능한 전체 채널 수(C), 임계값(T), 현재 사용중인 채널수(i) 및 핸드오프 호의 도착율과 새로운 호의 도착율의 비율(λ_h/λ_n)로 정의되는 트래픽의 모빌리티 특성(α)을 고려하여 동적으로 새로운 호의 채널 할당 요구 확률을 결정한다. 이에 따라 임계값을 초과한 경우에 새로운 호의 도착율은 수학식 1과 같이 재정의된다.

λ_n=Max(f(C,T,α,i),0)×λ_n

제2도는 핸드오프 호와 새로운 호의 채널 할당 요구 확률을 보여준다. 도시된 바와 같이 가로축은 기지국에서 현재 사용 중인 채널의 수를 나타내고, 세로축은 핸드오프 호와 새로운 호의 채널 할당 요구 확률(P_r)을 나타낸다. 사용중인 채널의 수가 임계값에 도달하기 이전의 영역 A에서는 핸드오프 호의 서비스 확률(일점쇄선)과 새로운 호의 서비스 확률(점선)이 모두 1로 정의된다. 따라서 영역 A에서 핸드오프 호와 새로운 호는 모두 채널 할당을 요구할 수 있다. 또한 채널이 임계값을 초과한 영역 B에서 핸드오프 호의 서비스 확률은 1이므로 영역 B에서의 핸드오프 호의 요구는 모두 수용된다. 반면 영역 B에서 새로운 호의 요구는 다음과 같이 동적으로 수용할 수 있도록 한다.

CASE ① :

영역 B에서 새로운 호의 채널 할당 요구 확률을 0으로 정의한다. 따라서 영역 B에서 무선 채널은 핸드오프 호를 위해서만 예약되며, 새로운 호의 요구는 모두 거부된다. 이는 트래픽의 모빌리티 특성을 고려하지 않은 기존의 가드 채널 기법과 동일하며, 핸드오프 호의 호 손실율은 감소시킬 수 있지만 새로운 호의 호 차단 확률이 증가되고 채널 이용률이 낮아지는 문제점이 있다. 그러나 본 발명에서는 기지국에서 핸드오프 호의 도착율에 비해 새로운 호의 도착율이 매우 작은 경우(α≒∞)에만 이와 같이 동작되도록 한다.

CASE ② :

핸드오프 호와 새로운 호의 채널 요구 확률을 모두 1로 하므로써 핸드오프 호와 새로운 호를 구별하지 않는 경우이다. 가드 채널 기법에서는 새로운 호의 도착율이 매우 큰 경우(α≒0)에 새로운 호의 호 차단 확률이 증가되고 채널 이용률이 저조하게 되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 핸드오프 호의 도착율에 비해 새로운 호의 도착율이 매우 큰 경우에만 이와 같이 동작하게 하므로써 새로운 호의 서비스율을 높이고, 채널의 이용율을 향상시킬 수 있도록 한다.

CASE ③ :

새로운 호의 도착율과 핸드오프 호의 도착율에 따라 새로운 호의 채널 요구 확률을 동적으로 결정하므로써 채널을 최대한 효율적으로 이용하도록 한다. 본 발명에서는 새로운 호에 대한 채널 할당 요구 확률 결정을 위한 수학식 2를 다음과 같이 C, T, α, i 의 함수로 정의하였다.

상기 수학식 2에서 γ는 호 손실율을 보장하면서 호 차단 확률을 감소시켜 채널 이용률을 향상시키기 위하여 기지국에서 이용 가능한 전체 채널 수, 임계값, 트래픽의 모빌리티 특성 등을 이용하여 결정할 수 있다. 그러나 실제의 시스템에서는 γ의 값을 1/2 또는 1/4 등과 같이 단순화시켜 구현할 수 있다.

상기 수학식 2는 0보다 작은 값을 가질 수 있다. 그러나 채널 할당 요구 확률의 최소값은 0 이어야 하므로 수학식 3과 같이 정의하였다.

상기 수학식 3에서 i 는 현재 사용중인 채널의 수이다.

제3도는 기지국에서 이용 가능한 전체 채널 수, 임계값, 채널 할당 요구 확률을 기반으로 핸드오프 호와 새로운 호의 채널 할당을 위한 동적 채널 할당 절차도를 보여준다. 기지국은 핸드오프 호가 도착하였을 경우(1) 현재 사용중인 채널의 수가 전체 채널의 수 보다 작으면(2) 이용 가능한 채널을 할당하고(4) 호처리를 수행한 후(5) 채널을 해제하여(6) 서비스를 수행한다. 이때 이용 가능한 채널이 없으면 호는 손실된다(3). 반면에 새로운 호가 도착하였을 경우(7) 현재 사용중인 채널의 수가 임계값보다 작으면(8) 채널을 할당하고(9) 호처리를 수행한 후(10) 채널을 해제하여(11) 서비스한다. 만약, 임계값보다 크면 새로운 호는 확률 발생기를 통하여 동적채널할당을 위한 채널할당요구확률 P_r을 발생시켜 P_r만큼 채널 할당을 요구한다(12). 상기 채널할당 요구확률의 발생은 이동 통신망의 기지국에서 이용 가능한 전체 채널수(C), 임계값(T), 핸드오프 호의 도착율(λ_h), 새로운 호의 도착율(λ_n), 기지국 내에서 현재 사용중인 채널의 수(i) 를 파라메터로 입력받아 동적 채널 할당을 위한 채널 할당 요구 확률을 발생시키도록 한다.

이때 이용 가능한 채널이 있을 경우(13)에는 채널을 할당받으며(9), 그렇지 못할 경우에 새로운 호는 차단된다(14). 그리고 1-P_r만큼의 새로운 호는 무조건 차단된다(14).

본 발명에 의하면 새로운 호를 위한 서비스 확률은 기지국에서 이용 가능한 채널의 수, 임계값, 핸드오프 호와 새로운 호의 비율, 현재 이용중인 채널의 수에 따라 적응적으로 결정하여 채널 할당 요구 확률에 따라 채널을 할당하므로써 핸드오프 호의 호 손실 확률을 보장할 뿐만 아니라 새로운 호의 호 차단 확률을 감소시킬 수 있으며 채널 이용률을 향상시키고, 셀룰라 통신망에서 요구되는 핸드오프 호의 호 손실율을 보장하면서 기존의 가드 채널 기법보다 새로운 호의 호 차단 확률을 줄이고 무선 자원의 이용률을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 이동 통신망에서의 동적 채널 할당방법에 있어서,

   이동통신 시스템의 기지국에 핸드오프 호가 도착하였을 경우 현재 사용중인 채널의 수가 전체 채널의 수 보다 작으면 이용 가능한 채널을 할당하고 호처리 서비스를 수행하고, 이용가능한 채널이 없는 경우에 호가 손실되게 하는 단계와;

   새로운 호가 도착하였을 경우 현재 사용중인 채널의 수가 임계값보다 작은 경우에는 채널을 할당하고 호처리 서비스를 수행하는 단계와;

   현재 사용중인 채널의 수가 임계값보다 큰 경우, 동적채널 할당을 위한 채널 할당요구 확률P_r를 발생시키는 단계와;

   상기 발생된 채널할당요구 확률P_r만큼 채널 할당을 요구하여 이용 가능한 채널이 있을 경우에는 채널을 할당받아 호처리 서비스를 수행하는 단계와;

   이용 가능한 채널이 없는 경우와 1-P_r만큼의 새로운 호는 차단되게 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 통신망에서의 동적 채널 할당방법.
2. 제2항에 있어서,

   상기 채널할당 요구확률 발생단계는,

   이동 통신망의 기지국에서 이용 가능한 전체 채널수, 임계값, 핸드오프 호의 도착율, 새로운 호의 도착율, 기지국에서 사용중인 채널의 수를 채널의 수를 파라메터로 입력받아 동적 채널 할당을 위한 채널 할당 요구 확률을 발생시키는 것을 특징으로 하는 이동 통신망에서의 동적 채널 할당방법.

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