KR100259905B1

KR100259905B1 - 코드분할다중접속환경의트래픽과부하상태에서호시도제어방법

Info

Publication number: KR100259905B1
Application number: KR1019970047533A
Authority: KR
Inventors: 김경수; 이헌; 국광호; 안지환
Original assignee: 정선종; 한국전자통신연구원
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2000-06-15
Also published as: KR19990025770A; US6118997A

Abstract

본 발명은 코드분할다중접속(CDMA) 환경의 트래픽 과부하 상태에서 호 시도 제어 방법에 관한 것이다.

코드분할다중접속 환경에서의 셀 용량은 간섭의 양에 따라 좌우된다. 트래픽 채널이 최대로 사용되고 있는 경우에 이동국이 액세스 채널을 통해 계속 새로운 호 시도를 수행하게 되면 이들은 서비스 되지도 못하면서 간섭의 양을 증대시켜 기존에 설정된 호들의 통화 품질을 저하시키게 되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 트래픽 과부하 상태에서, 이동국이 새로운 호 시도를 요구할 경우 실패로 인한 재전송을 적절한 수준으로 조절 함으로써, 현재 통화 중인 이동국의 수와 통화 품질을 적절한 수준으로 유지할 수 있도록 한 코드분할다중접속 환경의 트래픽 과부하 상태에서 호 시도 제어 방법을 제시한다.

Description

코드분할다중접속 환경의 트래픽 과부하 상태에서 호 시도 제어 방법{The control method of new call attempt under the traffic overload condition in CDMA system}

본 발명은 코드분할다중접속(CDMA)을 다중 접속 방식으로 채택하고 있는 시스템에서 무선 자원을 효율적으로 관리하는 기술에 관한 것으로, 특히 코드분할다중접속 환경의 트래픽 과부하 상태에서 호 시도 제어 방법에 관한 것이다.

이동국은 랜덤 액세스 절차를 이용하여 액세스 채널 상에 메시지(호 시도, 페이지에 대한 응답, 위치 등록 등을 위한 메시지)를 송신한다. 랜덤 액세스 절차를 위한 여러 파라메터 값들은 기지국으로부터 페이징 채널 상에 전송되는 액세스 파라메터 메시지에 의해 제공 받는다.

도 1에서 보는 바와 같이 액세스 채널상에 하나의 메시지를 전송하고 그 메시지에 대한 ack를 받기까지의(또는 ack를 받는 데 실패하기 까지의) 전 과정은 액세스 시도(access attempt)라고 불리우며 액세스 시도 내의 각 전송은 액세스 프로브(access probe)라고 불린다. 이동국은 액세스 시도 내의 각 액세스 프로브에 동일한 메시지를 전송한다. 각 액세스 프로브 들은 도 1에서 보는 바와 같이 액세스 채널 프리앰블(access channel preamble)과 액세스 채널 메시지 캡슐(access channel message capsule)로 구성된다.

액세스 시도 내의 액세스 프로브들은 액세스 프로브 시퀀스(access probe sequence)로 구성되며, 각각의 액세스 프로브 시퀀스는 1+NUM_STEP 개의 액세스 프로브로 구성된다. 각 액세스 프로브 시퀀스 내의 첫 번째 액세스 프로브는 노말 오픈 루프 파워 레벨(normal open loop power level)에 비례하는 다음과 같은 평균 출력 파워 레벨(power level)로서 액세스 채널의 시작 시점에 전송된다.

Mean TX Output Power(dBm) = -73 - mean input power(dBm) + NOM_PWR(dB) + INIT_PWR(dB)

후속되는 액세스 프로브 들은 이전 액세스 프로브 보다 PWR_STEP 만큼 출력이 증가되어 전송된다. 액세스 채널 상에 전송되는 메시지는 기지국의 메시지에 대한 응답 메시지(response message)와 이동국에 의해 자발적으로 전송되는 요청 메시지의 두 가지 종류가 있는데 응답 메시지와 요청 메시지를 전송하는데에는 서로 다른 절차가 사용된다. 즉. 도 1에서 보는 바와 같이 요청 메시지에 대해서는 액세스 프로브 시퀀스를 전송하기 전에 매 슬롯마다 지속성 테스트(persistence test)를 수행하고 테스트가 성공하면 액세스 프로브 시퀀스를 전송하기 시작하므로 랜덤 지연시간인 PD(Persistence Delay)가 발생한다. 지속성 테스트를 수행하기 위해서 이동국은 0과 1 사이의 값을 갖는 랜덤 넘버(random number)인 RP를 산출하고 RP값이 다음과 같이 계산되는 P 값 보다 작은 경우에 테스트가 성공하게 된다.

액세스 채널 요청이 메시지 전달과 위치등록을 위한 경우 P 값은 다음 [수학식 1]과 같이 계산된다.

액세스 채널 요청이 위치등록과 메시지 전달을 위한 경우가 아닌 경우 P 값은 다음[수학식 2]와 같이 계산된다.

[수학식 1] 및 [수학식 2]에서 n은 이동국에 부여되는 과부하 등급을 나타낸다.

하나의 액세스 프로브 시퀀스가 끝난 다음에는 0과 1+BKOFF 슬롯 사이에서 랜덤한 값을 갖는 백오프 딜레이(backoff delay)인 RS 만큼 지연된 후에 지속성 테스트를 시작한다. 액세스 프로브 시퀀스 내의 액세스 프로브 사이에도 랜덤한 시간 지연이 발생한다. 각각의 액세스 프로브가 전송된 후에는 이동국은 기지국으로부터 ack를 받기 위해서는 TA=(2xACC_TMO) x 80 ms 만큼 기다리며 이 기간 동안 ack를 받는 경우에는 액세스 시도가 종료되며 ack를 받지 못하는 경우에는 0과 1+PROBE_BKOFF 슬롯 사이에서 랜덤한 값을 갖는 또 다른 backoff delay인 RT만큼 지연된 후에 전송을 시작한다.

액세스 시도에서 액세스 채널 상으로의 정확한 전송 시점은 도 1에서 보는 바와 같이 PN randomization 이라 불리는 절차에 의해서 결정된다. 각 액세스 시도를 위해서 이동국은 0과 2PROBE_PN_RAN-1 사이의 PN chip의 값을 갖는 지연 시간인 RN을 ESN(Electronic Serial Number)에 의존하는 해시 함수를 이용하여 계산한 후 RN PN chip 만큼의 시간 지연이 발생한 후 전송을 시작한다.

상기와 같은 랜덤 액세스 절차를 위해 코드분할다중접속 교환기의 기지국으로부터 페이징 채널상에 전송되는 액세스 파라미터들을 조사하면 다음 [표 1]에서 보는 바와 같다.

파라미터	값
NUM_STEP	6
NOM_PWR	0
INIT_PWR	0
PWR_STEP	3 dB
PSIST(n), n=0,1, ..., 15	0
REG_PSIST	0
MSG_PSIST	0
BKOFF	1
ACC_TMO	5
PROBE_BKOFF	0
Max_Req_Seq	2
MAX_CAP_SIZE	0
PARM_SZ	3

코드분할다중접속(CDMA) 시스템은 간섭에 의해서 그의 용량이 결정되므로 가능한 한 불필요한 간섭을 최소한으로 억제하는 것이 원하는 통화 품질을 유지하는 중요한 관건이다. 이동국이 트래픽 과부하 상태에서 새로운 호를 시도할 경우, 랜덤 액세스 절차를 이용하여 송신한 액세스 채널 상의 메시지는 송신 채널 상에 발생하는 오류로 인하여 서비스되지 못한다. 따라서 송신 메시지에 대한 승인 메시지를 수신하지 못한 이동국은 액세스 절차에 의하여 일정 시간 후에 동일한 메시지를 시스템에 정해진 회수만큼 재전송한다. 재전송에 의하여 이동국이 송신하는 전력의 총합은 새로운 호를 요구하는 이동국의 수가 증가할수록 무시할 수 없으며, 이 전력은 현재 통화 중에 있는 호에 있어서는 간섭으로 작용하여 전체 통화품질을 저해하는 요소로 작용한다.

종래의 기술은 이동국이 액세스 시도 시에 송신하는 전력이 시스템에 미치는 효과를 매우 적은 것으로 판단하여, 트래픽 과부하 상태에서 액세스 채널 상에 전송되는 메시지의 실패로 인한 재전송의 효과를 고려하지 않았다. 따라서 트래픽 과부하 상태에 있어서의 통화 품질이 악화되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 트래픽 과부하 상태에서 이동국이 새로운 호 시도를 위하여 송신하는 메시지가 실패할 경우, 해당 메시지의 재전송을 적정한 수준으로 조절 함으로써 현재 통화 중에 있는 통화 품질과 이동국의 수를 만족할 만한 수준으로 유지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정 시간(11.2초) 동안에 8호 이상의 액세스 메시지가 도착했는지를 확인하는 단계와, 상기 확인 결과에 따라 종료하거나 지속성 테스트의 패스 확률(q_I= 2^-l/4, I= 1, 2, ..., 62)을 정의하는 단계와, 상기 일정 시간(11.2초) 동안에 기지국에 성공적으로 도착하는 액세스 프로브의 개수가 6개 이상인가를 확인하는 단계와, 상기 확인 결과에 따라 지속성 레벨을 1 만큼 증가시킨 후 상기 지속성 테스트의 패스 확률을 정의하는 단계로 복귀하거나 상기 일정 시간(11.2초) 동안에 기지국에 성공적으로 도착하는 액세스 프로브의 개수가 2개미만 인가를 재 확인하는 단계와, 상기 확인 결과에 따라 지속성 레벨을 1만큼 감소시킨 후 상기 지속성 테스트의 패스 확률을 정의하는 단계로 복귀하거나 지속성 레벨이 0인 상태가 일정 시간(67.2초) 동안 지속되는지를 확인하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 현재 상용 서비스 중인 코드분할다중접속 시스템의 다음과 같은 파라미터를 사용한 과부하 제어 절차에 대한 발명이다. 즉, 확산 스펙트럼 대역폭(W) = 1.2288 Mbps, 음성 전송율 = 9.6 Kbps, Eb/N0의 평균= 7 dB, Eb/N0의 분산=2.5 dB, 호 차단 확률=0.001, 음성 활동 계수(ρ)=0.375, 자신의 셀에 의한 간섭에 대한 다른 셀에 의한 간섭의 비(f)=0.55, 총 간섭에 대한 배경 잡음의 비(η)=0.1 이다. 이와 같은 파라미터를 사용한 한 셀의 처리 용량은 18.19 어랑(Erlang)으로 산출된다.

도 1은 이동국이 액세스 채널을 요구할 때 실행하는 채널 요구 시도 절차를 나타낸 개념도.

도 2는 본 발명에 따른 코드분할다중접속 환경의 트래픽 과부하 상태에서 호 시도 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 코드분할다중접속 환경의 트래픽 과부하 상태에서 호 시도 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.

한 셀의 처리 용량으로부터 정상 상태의 도착률을 산출한 후, 정상 상태에서 과부하가 시작될 확률이 0.001로 되기 위한 조건을 구한다. 즉, 정해진 시간 내에 일정 개수 이상의 호가 도달할 경우, 지속성 테스트(Persistence test)가 패스(pass)할 확률 공식으로부터 일정 시간 내에 기지국에 도달하는 액세스 프로브(access probe)의 갯수가 정상 상태의 3배 이상이면 지속성 레벨(persistence level)을 1 증가 시키고, 정상 상태 이하일 경우에는 지속성 레벨을 1 감소하여 액세스 프로브의 시도 횟수를 조절한다. 이와같은 지속성 레벨을 조절하는 절차를 계속하며, 지속성 레벨 = 0 인 상태가 일정 시간 동안 유지되면 과부하 제어를 종료한다.

본 발명에 따른 액세스 호 시도 제어 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

시작신호로부터 단계(11)에서는 한 셀의 트래픽 처리 용량(18.19 어랑)으로부터 정상 상태에서의 도착률을 산출하면 0.1819(호/초)가 된다. 즉 11.2 초 동안에 정상 상태에서는 평균적으로 대략 2개의 호가 발생하므로 정상상태에서 과부하 제어가 시작될 확률을 0.001 정도가 되게 하기 위해서 11.2 초 동안에 8 호 이상이 도착하면 과부하 제어를 시작한다. 이때, 11.2 초 동안에 8 호 이상이 도착하지 않으면 과부하 제어를 종료하게 된다. 이후 단계(12)에서 액세스 시도의 과부하 제어는 지속성 레벨에 의해 액세스 프로브 전송을 제어하는데 지속성 레벨이 l 일 때 지속성 테스트를 패스(pass) 할 확률(q_I= 2^-l/4, I= 1, 2, ..., 62)을 정의한 후 단계(13)로 진행한다. 상기 단계(13)에서는 11.2초 동안에 기지국에 성공적으로 도착하는 액세스 프로브의 갯수를 확인하게 된다. 상기 확인 결과 6 개 이상이면(정상 수준의 3배) 단계(14)로 진행하여 지속성 레벨을 1 만큼 증가시킨 후 상기 단계(12)로 복귀하고, 6 개 미만이면 단계(15)로 진행하여 11.2초 동안에 기지국에 성공적으로 도착하는 액세스 프로브의 갯수를 확인하게 된다. 상기 확인 결과 2개 이하 이면(정상 수준 이하) 단계(16)로 진행하여 지속성 레벨을 1만큼 감소시킨 후 상기 단계(12)로 복귀하고, 3개 이상 5개 이하이면 단계(17)로 진행하여 현재의 지속성 레벨을 그대로 유지 함으로서 액세스 프로브의 시도 회수를 줄여나간다. 상기 단계(17)에서는 지속성 레벨이 0인 상태가 67.2 초 이상 지속되지 않으면 상기 단계(12)로 복귀하고, 지속성 레벨이 0인 상태가 67.2 초 이상 지속되면 과부하 제어를 종료한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 실패한 호 시도에 의한 재전송을 조절해 줌으로써, 현재 통화중인 이동국 수를 늘릴 수 있고, 통화 품질을 향상시킬 수 있으며, 기지국의 셀 용량을 가장 효율적으로 이용할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims

일정 시간(11.2초) 동안에 8호 이상의 액세스 메시지가 도착했는지를 확인하는 단계와,

상기 확인 결과에 따라 종료하거나 지속성 테스트의 패스 확률(q_I= 2^-l/4, I= 1, 2, ..., 62)을 정의하는 단계와,

상기 일정 시간(11.2초) 동안에 기지국에 성공적으로 도착하는 액세스 프로브의 개수가 6개 이상인가를 확인하는 단계와,

상기 일정 시간(11.2초) 동안에 기지국에 성공적으로 도착하는 액세스 프로브의 개수가 6개 이상인 경우에는 지속성 레벨을 1 만큼 증가시킨 후 상기 지속성 테스트의 패스 확률을 정의하는 단계로 복귀하거나 상기 일정 시간(11.2초) 동안에 기지국에 성공적으로 도착하는 액세스 프로브의 개수가 2개미만 인가를 재 확인하는 단계와,

상기 일정 시간(11.2초) 동안에 기지국에 성공적으로 도착하는 액세스 프로브의 개수가 6개 미만일 경우에는 지속성 레벨을 1만큼 감소시킨 후 상기 지속성 테스트의 패스 확률을 정의하는 단계로 복귀하거나 지속성 레벨이 0인 상태가 일정 시간(67.2초) 동안 지속되는지를 확인하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 환경의 트래픽 과부하 상태에서 호 시도 제어 방법.