KR100268199B1 - 무선 비동기전송모드에서 페이징 트래픽부하의 감소를 위한 동적페이징방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비동기전송모드(ATM ; Asynchronous Transfer Mode)에서의 페이징방법에 관한 것으로, 페이징컨트롤러(3)가 해당 단말이 관할하는 AP(Access Point)들 중에서 마지막으로 통신을 수행한 AP를 위치관리데이터베이스(4)에서 찾는 AP검색단계와; 검색된 AP를 앵커AP(Anchor Access Point)로 하여 메모리한 앵커포인이트(Pi ; Anchor Pointer)가 가르키는 AP에 인접한 AP들을 그룹화 하는 AP그룹화단계 및; AP그룹의 순서에 따라 AP에 단말이 페이징을 실행하는 페이징실행단계로 이루어져 페이징의 고속화 및 단순화를 구현 하는 동적 페이징방법이다.

Description

무선 비동기전송모드에서 페이징 트래픽부하의 감소를 위한 동적페이징방법

본 발명은 비동기전송모드(ATM ; Asynchronous Transfer Mode)에서의 페이징방법에 관한 것으로서, 특히 단말에 로케이션 에어리어(Location Area ; 이하 "LA"라함)로 초기에 등록한 정보 혹은 최종적으로 통신을 수행한 액세스 포인트(Access Point ; 이하 "AP"라 함)정보 만을 통하여 AP들의 수효를 동적으로 변화시키고 페이징을 수행하는 무선 비동기전송모드(ATM)에서 페이징 트래픽부하의 감소를 위한 동적페이징방법에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 페이징방법으로는 LA를 페이징 에어리어(Paging Area ; 이하 "PA"라 함)로 1:1 매핑하는 방법과 LA를 구성하는 AP들 각각이 PA로 동작하는 방법 및 LA를 구성하는 AP들을 고정 크기로 그룹화 하는 방법이 알려져 있다.

LA를 1:1 로 매핑하는 방법은 블랭키트 폴링(Blanket Polling) 으로 불리우는 방식으로서 도 1에 도시한 바와 같이 단말을 찾기 위하여 생성된 페이징 시스템에 대한 페이징 요청이 LA내의 모든 AP들에게 동시에 전달되므로(S₁단계), 같은 LA내의 모든 AP는 동시에 해당 단말에 대한 페이징을 수행하게 된다. 이어 단말이 상기 S₁단계의 페이징 요청에 응답을 수행하여(S₂단계) 응답 메시지가 AP로 전달되면, AP는 상위의 페이징 컨트롤러로 응답을 전송하여 페이징절차를 성공적으로 실행한다(S₃단계). 만약 단말로 부터의 응답이 없는 경우에는 페이징 컨트롤러에서 해당 단말이 자신이 관할하는 AP가 LA에 없는 것으로 결정하여 페이징 실행을 실패하게된다(S₄단계).

이러한 종래의 페이징방법은 페이징을 위하여 할당된 무선단의 전송대역 이상으로 페이징 요청이 들어오는 경우에는 시스템이 불안정 상태에 도달하게 되는 결점이 있고, 지연시간이 무리하게 증가한다고 하는 문제점이 있었다. 또한 LA가 PA와 동일한 구조를 갖는다고 가정하였을 때 만약 단말에 위치할 AP가 특정지역에 집중되어 있다면, 전체 AP들을 호출하여야 하므로 그에따른 시간적 낭비가 심하게 되는 단점도 있었다.

한편 LA를 구성하는 AP들 각각이 PA로 동작하는 방법은 상기한 LA를 PA로 1:1 매핑하는 방법과 같이 전체 AP들을 한번에 호출하는 것이 아니고, AP들을 단말의 위치 확률 분포에 따라 순차적으로 호출하는 방법으로서 도 2에 도시한 바와 같이 단말에 대한 페이징 요청이 들어오면, AP의 페이징 컨트롤러는 단말의 이동성 확률에 따라 AP를 선택하고 즉, AP포인트(Pi)를 첫 번째 AP에 세트하고(S₁₁단계), 첫 번째 AP내 단말에 페이징을 요청한다(S₁₂단계). 이어 S₁₃단계에서 상기 페이징 요청에 대한 응답유무를 판단하여 응답 단말이 있는 경우는 S₁₆단계로 진행하여 해당 AP에 페이징을 성공적으로 수행한다. 만약 상기 S₁₃단계의 실행에서 단말로 부터의 응답이 없는 경우는 해당 AP내에 단말이 없는 경우로 판단하고 AP포인트(Pi)가 마지막 AP인지를 판단한다(S₁₄단계). AP포인트(Pi)가 마지막 AP가 아닌 경우는 AP포인트(Pi)를 그 다음 AP 즉, 두 번째 AP에 세트하고(S₁₅단계), 상기한 S₁₂단계로 진행한다. 상기 S₁₄단계에서 AP포인트가 마지막 AP로 판단된 경우는 페이징 실행을 실패하게된다(S₁₇단계).

이와 같이 우선순위에 따라 AP를 선택하여 페이징을 수행하고, 이러한 과정은 단말을 찾거나 전체 AP들이 한번씩 페이징이 될 때까지 이루어 지게되므로 이러한 방법은 단말이 위치할 수 있는 AP들의 확률 분포에 따라 단말을 호출함으로서 페이징 횟수는 작아질 수 있으며, 페이징 응답지연 한계치가 허용되는 한도 내에서는 페이징 지연이 무시할 수 있는 정도이지만, LA내의 AP들이 증가함에 따라 폴링(Polling)에 소요되는 시간이 매우 크게 요구되어 매우 큰 지연시간이 요구되므로 현실적으로 사용하기에는 문제점이 있었다.

또한 각각의 단말들에 대하여 위치 이동에 대한 우선도를 계산하는 것이 매우 복잡하다고 하는 단점도 있고, 위치 정보의 메모리를 위해서도 비교적 큰 규모의 데이터메모리를 필요로 하게 된다고 하는 문제점이 있었다.

그리고 LA를 구성하는 AP들을 고정 크기로 그룹화 하는 방법은 LA를 구성하는 복수의 AP들을 일정 크기 단위로 그룹화하는 방법으로서 페이징시에 고정적인 크기와 영역으로 페이징그룹이 결정되어 있으며, 이에 대한 단말의 그룹 선호도에 따라 해당 그룹들을 순차적으로 페이징하는 방법이다. 즉 도 3에 도시한 바와 같이 저장된 데이터로부터 페이징그룹을 결정하고(S₂₁단계), 그룹포인트(gi)를 첫 번째 그룹에 세트하여(S₂₂단계) 첫 번째 그룹내 단말에 페이징을 요청한다(S₂₃단계). 이어 S₂₄단계에서 페이징 요청에 대한 응답유무를 판단하여 해당 단말로부터 응답이 있으면 페이징을 성공적으로 실행하게 된다(S₂₇단계). 반면에 해당 단말로부터 응답이 없으면 S₂₅단계로 진행하여 페이징그룹이 마지막 그룹인지를 판단하여 마지막 그룹인 경우는 페이징을 실패하게 되며(S₂₈단계), 마지막 그룹이 아니면 그룹포인트(gi)를 그 다음 그룹 즉, 두 번째 그룹에 세트하고(S₂₆단계) S₂₃단계로 돌아가게 된다.

이와 같이 첫 번째 페이징에 실패하면, 다음 고정 크기 영역을 페이징하게 되며, 이러한 과정은 단말을 찾거나 전체 고정 크기 페이징그룹을 모두 페이징할 때 까지 계속된다. 따라서 이 방법은 어느 정도의 지연시간이 허락되는 범위안에서 단말의 페이징을 수행하는 방법으로서 상기한 LA를 구성하는 AP들 각각이 PA로 동작하는 방법에 비하여 페이징의 시간지연이 비교적 적은 장점이 있다.

그러나 이 방법의 목적은 단말의 이동성을 예측하거나 혹은 통계적 자료를 통하여 단말의 이동성을 측정함으로써 적은 페이징을 지원하는 것이기 때문에 이러한 지능화된 방법을 구현하기 위해서는 복잡한 데이터베이스가 요구되는 결점이 있을 뿐만 아니라 고정 크기의 페이징 영역을 미리 계산하여 두어야 하므로 이를 지원하기 위한 메모리가 별도로 요구되는 문제도 있었다.

본 발명은 상기한 종래 페이징방법 들이 갖는 결점 및 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 종래의 페이징방법과는 다르게 단말 중심의 페이징 영역을 설정하여 단지 단말이 마지막으로 통신을 수행한 AP의 위치 혹은 최초로 LA내로 진입한 AP의 위치만을 아는 것으로 용이하게 페이징을 실행하는 무선 비동기전송모드(ATM)에서 페이징 트래픽부하의 감소를 위한 동적페이징방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 LA를 1:1로 매핑하는 종래 페이징방법의 일예를 설명하기 위한 도면,

도 2는 LA를 구성하는 AP들 각각이 PA로 동작하는 종래 페이징방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면,

도 3은 LA를 구성하는 AP들을 고정 크기로 그룹화하는 종래 페이징방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명 동적 페이징방법을 실현하는 순서도,

도 5는 본 발명 동적 페이징방법을 구현하는 시스템의 블록 구성도,

도 6은 본 발명 동적 페이징방법에 구체적인 페이징의 실시상태를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명 동적 페이징방법에 따른 페이징 영역을 나타낸 도면이다.

〈도면의 주요부호에 대한 설명〉

1 : 이동성 지원스위치부 2 : 신호인터페이스모듈

3 : 페이징컨트롤러 4 : 위치관리데이터베이스

5 : 트렁크인터페이스모듈 6₁, 6₂,ㆍㆍㆍ,6_N: 트렁크인터페이스모듈

7₁, 7₂,ㆍㆍㆍ, 7_N: 페이징시스템

8₁, 8₂,ㆍㆍㆍ, 8_N: 무선주파송신기

9₁, 9₂, ㆍㆍㆍ, 9_N: 무선주파수신기

AP#1, AP#2, AP#3,ㆍㆍㆍ, AP#N : 액세스 포인트(Access Point).

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 페이징컨트롤러(3)가 해당 단말이 관할하는 AP(Access Point)들 중에서 마지막으로 통신을 수행한 AP를 위치관리데이터베이스(4)에서 찾는 AP검색단계와; 상기 AP검색단계에서 검색된 AP를 앵커AP(Anchor Access Point)로 하고, 앵크 AP에 인접한 AP들을 그룹화 하는 AP그룹화단계 및; 상기 AP그룹의 순서에 따라 AP에 단말이 페이징을 실행하는 페이징단계로 이루어 짐을 특징으로 한다.

상기한 본 발명은 기본적으로 종래의 페이징방법과는 다르게 단말 중심의 페이징 영역을 구성하는 페이징방법이며, AP들을 고정적인 단위로 그룹화하지 않고 동적으로 페이징하는 방법이다.

또한 본 발명은 페이징시스템이 위치 관리자와 함께 많은 정보를 교환해야 하고, 과거의 정보를 이용해야 하는 등의 복잡한 메카니즘은 고려하지 않는다. 즉, 본 발명의 페이징방법은 알고리즘의 구현을 위해서 LA관리자가 단지 단말이 마지막으로 통신을 수행한 AP의 위치 혹은 최초로 LA내로 진입한 AP의 위치만을 아는 것으로 모든 정보 습득이 마무리 되는 단순한 구조를 지원한다.

따라서 AP들을 관장할 수 있는 무선 비동기전송모드(ATM) 이동성 지원스위치(Mobility Enabled Switch)부가 전체 영역을 관장하며, 기본적으로 LA는 이동성 지원스위치 단위로 구성된다.

그러므로 이동성 지원스위치내 AP들 사이의 단말의 이동은 네트워크단의 위치갱신 등의 기능을 호출하지 않으므로 페이징 영역의 결정 및 관련 동작은 이동성 지원스위치의 기능에 의존하게 된다.

본 발명의 페이징방법은 단말의 페이징을 위하여 고정적인 AP그룹 크기를 사용하지 않으며, 동적으로 페이징의 시작포인트가 변경되면서 페이징 영역도 페이징시 마다 달라지는 특징을 갖는다.

이하 상기한 본발명의 페이징방법을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명 동적 페이징방법을 구현하는 시스템의 블록 구성도로서, 단말의 이동성을 지원하는 이동성 지원스위치부(1)에서는 네트워크로부터 특정 단말에 대한 페이징 명령을 신호인터페이스모듈(2)을 통하여 수신하며, 페이징컨트롤러(3)가 해당 이동성 지원스위치에 속한 AP들에 대하여 페이징을 수행하도록 제어한다. 이 경우 단말이 최후에 통신을 수행했거나 등록한 정보를 관리하는 단순한 위치관리데이터베이스(4)가 이용된다.

페이징컨트롤러(3)는 트렁크인터페이스모듈(5)을 통해 다수의 AP들(AP#1, AP#2, AP#3,ㆍㆍㆍ, AP#N)과 통신을 수행한다. 즉, 트렁크인터페이스(5)를 통하여 페이징 요청신호를 송신하고, 이에 대한 AP들(AP#1, AP#2, AP#3,ㆍㆍㆍ, AP#N)로 부터의 응답을 수신한다. 다수의 AP들(AP#1, AP#2, AP#3,ㆍㆍㆍ, AP#N)에서는 상기 페이징 요청신호를 각각의 트렁크인터페이스모듈(6₁),(6₂), ㆍㆍㆍ, (6_N)를 통하여 수신하며, 또 AP들 각각에는 페이징컨트롤러(3)의 요청에 따라 자신이 관할하는 셀로의 페이징 메시지 전송을 위한 각각의 페이징시스템(7₁, 7₂, 7₃, ㆍㆍㆍ, 7_N)이 존재한다.

페이징시스템(7₁, 7₂, 7₃, ㆍㆍㆍ, 7_N)은 각각 페이징컨트롤러(3)로부터 수신된 페이징 요청신호를 무선주파송신기(8₁, 8₂, 8₃, ㆍㆍㆍ, 8_N)중 자신의 셀내에 포함된 무선주파송신기를 통하여 전송하고, 이에 대한 응답을 무선주파수신기(9₁, 9₂, 9₃, ㆍㆍㆍ, 9_N)중 해당 무선주파수신기를 통하여 수신한다.

도 4는 본 발명 무선 비동기전송모드에서 페이징 트래픽부하의 감소를 위한 동적 페이징방법을 실현하는 순서도로서, 먼저 특정 단말을 찾는 페이징 요청신호 가 네트워크로부터 가변 길이의 페이징 영역을 그룹화하고 AP내의 페이징시스템들을 제어하는 페이징컨트롤러(3)에 수신되면, 페이징컨트롤러(3)는 해당 단말이 자신이 관할하는 AP들(AP#1, AP#2, AP#3,ㆍㆍㆍ, AP#N)중에서 마지막으로 통신을 수행한 AP를 위치관리데이터베이스(4)에서 찾는다(S₃₁단계). 만일 S₃₁단계에서 단말이 마지막으로 통신을 수행한 AP가 없다면, 마지막으로 위치관리데이터베이스(4)에 메모리된 AP를 단말이 찾는다(S₃₂단계). S₃₂단계에서 AP가 찾아지지 않으면 해당 단말은 이동성 지원스위치부(1)가 관할하는 AP들 AP들(AP#1, AP#2, AP#3,ㆍㆍㆍ, AP#N)로 진입한 경우가 아니므로 페이징 실패로 판단하여 페이징 실행을 종료한다.

상기 S₃₁, S₃₂단계에서 단말이 AP를 찾으면 해당 AP를 앵커AP(Anchor-AP)로 하여 세트한다(S₃₃단계).

다음으로 앵커포인트(Pi)가 가르키는 AP 즉, 검색된 AP의 인접에 위치한 AP들로 첫 번째 페이징 영역을 구성하고 구성된 그룹을 페이징 그룹포인트(gi)로 나타낸다(S₃₄단계). 여기서 인접한 AP들을 그룹화하는데 있어서, 몇 개의 AP를 포함시키는 가에 대한 사항은 네트워크 운용자가 정의하도록 한다.

이어 첫 번째 영역 즉, 첫 번째 그룹내 단말에 페이징을 요청한다(S₃₅단계). 이어 S₃₆단계에서 일정시간 페이징 요청에 대한 응답유무를 판단하여 해당 단말로부터 응답이 있으면 페이징을 성공적으로 실행하고(S₃₉단계), 이를 AP의 페이징시스템(7₁, 7₂, 7₃, ㆍㆍㆍ, 7_N)중 해당 페이징시스템에서 이동성 지원스위치부(1)의 페이징컨트롤러(3)에 전송하여 페이징컨트롤러(3)는 다시 신호인터페이스모듈(2)을 통하여 네트워크로 해당 단말에 대한 페이징의 성공을 알린다.

반면에 상기 S₃₆단계에서 해당 단말로부터 응답이 없으면 S₃₇단계로 진행하여 이동성 지원스위치부(1)가 관할하는 AP들(AP#1, AP#2, AP#3,ㆍㆍㆍ, AP#N) 가운데 페이징을 수행하지 않은 단말이 있는지 없는지를 검사한다(S₃₇). 만약 더 이상 페이징을 수행할 AP가 없는 경우는 페이징이 실패한 것으로 결정하고(S₄₀단계), 페이징의 실패를 이동성 지원스위치가 신호인터페이스모듈(2)을 통하여 네트워크로 전송한다.

상기 S₃₇단계에서 페이징할 AP들이 남은 경우는 현재 페이징된 영역에 인접한 AP들 중에서 일정 단위로 선택하여 새로운 페이징 영역을 구성한 후(S₃₈단계) S₃₅단계로 돌아가 상기한 바와 마찬가지로 다시 페이징을 실행한다.

도 6은 본 발명 동적 페이징방법에 구체적인 페이징의 실시상태를 나타낸 도면으로서, 단말에 대한 첫 번째 페이징은 기본적으로 이동단말이 마지막으로 통신을 수행한 지점 혹은 이동단말이 LA로 진입한 경계지점의 AP를 기점으로 해서 이루어진다.

첫 번째 페이징에서 페이징 작업이 이루어 지는 AP들은 기점이 되는 AP에 인접한 AP들로 이루어지며, 첫 번째 페이징에 실패하는 경우는 두 번째 페이징을 수행한다. 두 번째 페이징은 첫 번째 페이징 영역에 인접한 AP들로서 첫 번째 페이징을 수행한 AP들은 페이징을 수행하지 않는다.

두 번째 페이징에도 실패한 경우는 동일한 방법으로 점점 페이징 영역을 넓혀나간다. 관리자가 정의한 영역의 크기에 따라 여러번의 페이징이 수행되는 동안 단말로 부터의 응답이 AP의 페이징 시스템으로 수신되면, 페이징 시스템은 해당 응답을 페이징컨트롤러(3)로 응답을 전송함으로서 페이징 과정을 종료한다. 그렇지 않은 경우에는 최종적으로 페이징 영역이 전체 지역까지 넓혀나가게 된다.

도 7은 본 발명 동적 페이징방법에 따른 페이징 영역을 나타낸 도면으로서, 도면중 중앙에 비교적 굵은 선으로 나타낸 영역에 해당하는 부분이 단말에서 마지막으로 통신을 수행한 AP이다. 도면에서는 인접한 AP들을 기반으로 하여 1차 페이징 영역을 사각형 사각형 구조로서 구성한 것을 보여주고 있다.

1차 페이징이 실패하는 경우에는 1차 페이징 영역에 인접한 AP들을 기반으로 하여 2차 페이징 영역을 구성한다. 아울러 2차 페이징에도 실패하는 경우에는 2차 페이징 영역에 인접한 AP들을 기반으로 하여 3차 페이징 영역을 구성하고 페이징 작업을 수행한다. 도 7은 페이징 영역이 전체 네트워크 까지 확장되는 경우를 보여준다. 따라서 도 7면에서는 최후에 4차 페이징 영역까지 구성되는 것을 나타내고 있는바, 기본적으로 페이징 영역의 크기에 대한 사항은 관리자가 네트워크를 구성하는 AP들의 수효와 하나의 이동성 지원스위치부(1)가 제어해야 하는 AP들의 수효를 감안하여 설정한다.

본 발명 동적 페이징 방법은 상술한 무선 비동기전송모드 환경에 국한하여 사용할 수 있는 방법이 아니며, 현재의 셀룰라 통신 시스템들과 PCS시스템 등에 이용할 수 있고, 앞으로 구축될 ITM2000, FPLMTS, UMTS와 같은 3세대 이동통신 시스템에도 효과적으로 이용할 수 있으며, 향후 광케이블에 기반한 단순한 형태의 기지국 중심 네트워크가 활발하게 구축될 것으로 예상되므로 이러한 환경에서 본 발명 동적 페이징방법은 매우 효율적으로 단말의 페이징을 가능하게 할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 종래의 페이징 방법과 같이 획일적인 페이징그룹 크기를 사용하지 않고 동적인 크기를 가지므로 제한된 무선단의 페이징 신호전송대역 이상의 페이징 요청에도 매우 효과적으로 페이징 요청을 지원하고, 다양한 동적페이징 크기 결정을 통하여 네트워크 구축 환경에 적응된 페이징 구조의 지원이 가능한 장점이 있을 뿐만 아니라 종래의 페이징방법 처럼 복잡한 위치관리 및 추적 알고리즘이 필요하지 않으므로 실현성 및 알고리즘의 구현에 고속화와 단순화를 이룰 수 있는 효과가 있고, 단말에 대한 대량의 데이터베이스 및 통계자료가 필요하지 않으므로 구현에 있어서도 메모리 공간의 감소에 큰 이점을 갖는다.

Claims (4)

1. 페이징컨트롤러(3)가 해당 단말이 관할하는 AP(Access Point)들 중에서 마지막으로 통신을 수행한 AP를 위치관리데이터베이스(4)에서 찾는 AP검색단계와; 상기 AP검색단계에서 검색된 AP를 앵커AP(Anchor Access Point)로 하고, 앵크AP에 인접한 AP들을 그룹화 하는 AP그룹화단계 및; 상기 AP그룹의 순서에 따라 AP에 단말이 페이징을 실행하는 페이징단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드에서 페이징 트래픽부하의 감소를 위한 동적 페이징방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 AP검색단계에 단말이 마지막으로 통신을 수행한 AP가 검색되지 않는 경우 마지막으로 위치관리데이터베이스(4)에 메모리된 AP를 단말이 검색하여 검색결과에 따라 페이징을 실행하거나 페이징 실패로 판단하여 페이징을 종료하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드에서 페이징 트래픽부하의 감소를 위한 동적 페이징방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 AP그룹화단계에 AP들 중에 페이징을 수행하지 않은 단말이 있는지 없는지 검사하는 단계와 현재 페이징된 영역에 인접한 AP들 중에서 일정 단위로 선택하여 새로운 페이징그룹을 구성하여 페이징을 시도하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드에서 페이징 트래픽부하의 감소를 위한 동적 페이징방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 페이징단계에 페이징의 성공 및 실패를 해당 페이징시스템에서 페이징컨트롤러(3)에 전송하여 이를 신호인터페이스모듈(2)을 통해 네트워크로 전송하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드에서 페이징 트래픽부하의 감소를 위한 동적 페이징방법.