KR100412040B1 - System for scheduling dynamic slot assignment using neural network in a wireless communication network - Google Patents

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KR100412040B1 KR10-2001-0026375A KR20010026375A KR100412040B1 KR 100412040 B1 KR100412040 B1 KR 100412040B1 KR 20010026375 A KR20010026375 A KR 20010026375A KR 100412040 B1 KR100412040 B1 KR 100412040B1
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Abstract

본 발명은 무선 ATM망에서의 슬롯할당 방식에 대해 뉴럴 네트워크를 이용한 셀 스케쥴링 알고리즘을 적용하여, 동적슬롯 할당에 관여하는 다이나믹 파라미터의 불규칙적인 데이터 흐름에 적응적으로 각 트래픽별 슬롯할당이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템을 제공한다.According to the present invention, a cell scheduling algorithm using a neural network is applied to a slot allocation scheme in a wireless ATM network, so that slot allocation for each traffic can be efficiently performed adaptively to an irregular data flow of dynamic parameters involved in dynamic slot allocation. To provide a dynamic slot allocation scheduling system using a neural network in a wireless communication network.

이를 위해 본 발명은 무선 ATM 망의 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템에 있어서, 각 셀의 프레임 주기를 단위로 측정한 트래픽 발생율 변화와 버퍼의 대기행렬 길이변화에 대한 값을 갖는 다이나믹 파라미터를 각각 전송하는 다수의 무선 단말기와, 상기 다수의 무선 단말기에서 각각 수신받은 다이나믹 파라미터에 따라 트래픽 별 우선비트에 의해 CBR(Constant Bit Rate), VBR(Variable Bit Rate), ABR(Avariable Bit rate) 트래픽의 우선순위를 결정한 다음에, VBR, ABR 트래픽에 대해 대기행렬 길이에 의한 우선순위를 결정하고, 트래픽 발생율 변화와 버퍼의 대기행렬 길이변화에 따라, 뉴럴 네트워크를 이용하여 트래픽 발생에 대한 슬롯할당 개수를 예측하고, 상기 결정한 우선순위에 따라 슬롯을 할당하기 위한 기지국으로 구성된 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention provides a dynamic slot allocation scheduling system for a wireless ATM network, wherein a plurality of dynamic parameters each having a value for a traffic generation rate change and a queue length change of a buffer measured in each cell's frame period are transmitted. Determining the priority of CBR (Constant Bit Rate), VBR (Variable Bit Rate), and ABR (Avariable Bit rate) traffic based on the priority bits for each traffic according to the dynamic parameters received from the wireless terminal and the plurality of wireless terminals, respectively. In order to determine the priority according to queue length for VBR and ABR traffic, and predict the slot allocation number for traffic generation using neural network according to the traffic generation rate change and buffer queue length change. It is characterized by consisting of a base station for allocating slots according to priority.

Description

무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템{System for scheduling dynamic slot assignment using neural network in a wireless communication network}System for scheduling dynamic slot assignment using neural network in a wireless communication network

본 발명은 무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 망에서 트래픽의 발생에 따라 슬롯을 적응적으로 할당할 수 있도록 함에 의해, 트래픽 사용자의 서비스 품질을 향상시키면서 통신망 자원의 이용을 최대화 하기 위한 무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a dynamic slot allocation scheduling system using a neural network in a wireless communication network, and more particularly, by allowing the slot to be adaptively allocated according to the occurrence of traffic in a wireless ATM (Asynchronous Transfer Mode) network. The present invention relates to a dynamic slot allocation scheduling system using neural networks in a wireless communication network for maximizing the use of network resources while improving the quality of service of a user.

일반적으로, 무선 ATM 망에서 동적슬롯의 할당을 수행하는 시그널링 방식은 인-밴드(In-Band) 신호방식에 의하여 다이나믹 파라미터(Dynamic Parameter)를 전송하는 방식과, 아웃-밴드(Out-Of-Band) 신호방식에 의하여 다이나믹 파라미터를 전송하는 방식으로 대별된다.In general, a signaling scheme for assigning dynamic slots in a wireless ATM network includes a method of transmitting dynamic parameters by an in-band signaling scheme and an out-of-band scheme. ) It is divided into a method of transmitting dynamic parameters by a signal method.

인-밴드 신호방식에 있어서는 상향 링크로 전송되는 데이터 셀에 피기백(Piggybacking) 함으로써, 적시에 필요한 정보를 전송할 수 있다는 장점이 있지만, 이는 전송할 수 있는 정보량이 극히 제한적이라는 단점이 있다.In the in-band signaling method, there is an advantage in that the necessary information can be transmitted in a timely manner by piggybacking the data cell transmitted on the uplink, but this has the disadvantage that the amount of information that can be transmitted is extremely limited.

또한, 아웃-밴드 신호방식의 경우에는 다이나믹 파라미터의 전송에 따라 많은 정볼르 전송할 수 있다는 장점을 갖고 있으나, 일반적으로 지정된 신호 슬롯을 경쟁적으로 접근해야 하기 때문에, 적시에 필요한 정보를 전송할 수 없다는 단점이 있다.In addition, the out-band signaling method has the advantage of transmitting a lot of information in accordance with the transmission of dynamic parameters. However, in general, since it is necessary to approach a designated signal slot competitively, it is not possible to transmit necessary information in a timely manner. have.

즉, 이러한 시그널링 방식의 경우에는 시그널링에 소요되는 대역의 제한성 및 신호 프로토콜의 효율성과 연계하여 각각의 최적화가 수행되어야 하는 바, 그러한 트래픽별 동적슬롯 할당방식에는 다이나믹 슬롯 할당(Dynamic Slot Assignment)(DSA/DSA++), BoD-FSRR(Bandwidth on Demand Fair Sharing Round Robin), EP-SA(Estimation Prorated Slot Assignment), EC-DRSA(Equivalent Capacity based Dynamic Release Slot Assignment), NP(Non-Preemptive Priority) 폴링 등이 있다.That is, in the case of such a signaling method, each optimization should be performed in association with the limitation of the bandwidth required for signaling and the efficiency of the signaling protocol. In such a traffic-specific dynamic slot allocation method, a dynamic slot assignment (DSA) is performed. / DSA ++), Bandwidth on Demand Fair Sharing Round Robin (BOD-FSRR), Estimated Prorated Slot Assignment (EP-SA), Equivalent Capacity based Dynamic Release Slot Assignment (EC-DRSA), Non-Preemptive Priority (NP) polling have.

그러나, 상기한 동적슬롯 할당방식 중에서 DSA/DSA++의 방식의 경우에는 트래픽별로 별도의 대역할당 방식을 적용하지 않고 다이나믹 파라미터를 이용하여 우선권을 연산함에 의해 각 서비스 트래픽의 특성과 품질 요구사항을 반영함으로써, 순시적인 트래픽 발생특성을 갖는 VBR 트래픽에 대한 셀 손실과 지연이 발생한다는 문제점을 갖고 있다. 특히, 특정 필드를 사용한 다이나믹 파라미터의 전송은 채널의 오버헤드 비트문제를 초래하는 결과를 가져올 수 있다는 문제점을 갖고 있다.However, in the case of DSA / DSA ++ among the dynamic slot allocation schemes, the characteristics and quality requirements of each service traffic are reflected by calculating the priority using dynamic parameters without applying a separate bandwidth allocation scheme for each traffic. As a result, cell loss and delay for VBR traffic having instantaneous traffic generation characteristics occur. In particular, the transmission of dynamic parameters using a specific field has a problem that can result in overhead bit problems of the channel.

또한, 동적슬롯 할당방식 중에서 EC-DRSA 방식의 경우에는 VBR 트래픽의 기본적인 QoS(Quality of Service) 요구사항을 보장하기 위해서 피크율(Peak Rate)나, 평균율(Mean Rate), 버스트(Burstiness)와 같은 주어진 트래픽과 버퍼 크기에 대하여 미리 설정된 목표 셀손실율과 최대전송 지연시간을 보장하기 위해서 등가 대역의 개념을 도입하고 있지만, 실제로 순시적인 트래픽 발생특성을 갖는 VBR 트래픽에 대해서는 채널의 낭비 또는 손실 및 지연이 발생되기 때문에, 가변적이 트래픽 발생율을 갖는 트래픽 특성에는 적용하기가 어렵다는 문제점이 있다.In addition, in the case of the EC-DRSA scheme among the dynamic slot allocation schemes, in order to guarantee basic quality of service (QoS) requirements of VBR traffic, such as a peak rate, a mean rate, and a burst, Although the concept of equivalent band is introduced to guarantee the target cell loss rate and the maximum transmission delay time for a given traffic and buffer size, the channel wasted or lost and delayed for VBR traffic having instantaneous traffic generation characteristics. Since it is generated, there is a problem that it is difficult to apply to a traffic characteristic having a variable traffic generation rate.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 무선 ATM망에서의 슬롯할당 방식에 대해 뉴럴 네트워크를 이용한 셀 스케쥴링 알고리즘을 적용하여, 동적슬롯 할당에 관여하는 다이나믹 파라미터의 불규칙적인 데이터 흐름에 적응적으로 각 트래픽별 슬롯할당이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and its object is to apply a cell scheduling algorithm using a neural network to a slot allocation method in a wireless ATM network, and to determine dynamic parameters involved in dynamic slot allocation. The present invention provides a dynamic slot allocation scheduling system using a neural network in a wireless communication network that can efficiently perform slot allocation for each traffic adaptively to an irregular data flow.

도 1은 본 발명에 따른 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템이 적용되는 무선 통신망 시스템의 구성을 나타낸 도면,1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication network system to which a dynamic slot allocation scheduling system using a neural network according to the present invention is applied;

도 2는 본 발명에 따른 무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템의 구성을 나타낸 도면,2 is a diagram illustrating a configuration of a dynamic slot allocation scheduling system using a neural network in a wireless communication network according to the present invention;

도 3은 도 2에 도시된 스케쥴러의 뉴럴 네트워크에 대한 구성을 나타낸 도면,3 is a diagram illustrating a configuration of a neural network of the scheduler shown in FIG. 2;

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 무선 단말기 측에서의 트래픽 변화량 및 버퍼대기행렬 길이변화량 측성상태를 나타내는 도면,4A is a view showing a traffic change amount and a buffer queue length change amount measurement state at a wireless terminal according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 기지국 측에서 수신받은 프레임의 셀발생율변화와 대기행렬 길이변화의 값을 나타낸 도면,4B is a diagram showing values of a cell generation rate change and a queue length change of a frame received at a base station according to a preferred embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 기지국의 슬롯할당 증/감 처리에 대한 동작을 설명하기 위한 플로우차트,5 is a flowchart for explaining an operation for slot allocation increase / decrease processing of a base station according to an embodiment of the present invention;

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 CBR(Constant Bit Rate) 트래픽에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프도면,6a and 6b are graphs showing simulation results for constant bit rate (CBR) traffic according to a preferred embodiment of the present invention;

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 VBR(Variable Bit Rate) 트래픽에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프도면,7A and 7B are graphs showing simulation results for Variable Bit Rate (VBR) traffic according to a preferred embodiment of the present invention.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 ABR(Available Bandwidth Rate) 트래픽에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프도면이다.8A and 8B are graphs showing simulation results for ABR (Available Bandwidth Rate) traffic according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10:트래픽발생율 변화측정기, 12:버퍼대기행렬 길이변화측정기,10: traffic incidence change measuring instrument, 12: buffer waiting matrix length change measuring instrument,

14:임시 메모리, 16:트래픽 발생부,14: temporary memory, 16: traffic generator,

18:큐(Queue) 감시부, 20:전송부,18: queue monitoring unit, 20: transmission unit,

22:수신부, 24:셀헤더 처리기,22: receiver, 24: cell header processor,

26:우선순위 연산기, 28:채널정보 처리기,26: priority calculator, 28: channel information processor,

30:슬롯 연산기,30: slot calculator,

32:스케쥴러.32: Scheduler.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 무선 ATM 망의 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템에 있어서, 각 셀의 프레임 주기를 단위로 측정한 트래픽 발생율 변화와 버퍼의 대기행렬 길이변화에 대한 값을 갖는 다이나믹 파라미터를 각각 전송하는 다수의 무선 단말기와, 상기 다수의 무선 단말기에서 각각 수신받은 다이나믹 파라미터에 따라 트래픽 별 우선비트에 의해 CBR(Constant Bit Rate), VBR(Variable Bit Rate), ABR(Avariable Bit rate) 트래픽의 우선순위를 결정한 다음에, VBR, ABR 트래픽에 대해 대기행렬 길이에 의한 우선순위를 결정하고, 트래픽 발생율 변화와 버퍼의 대기행렬 길이변화에 따라, 뉴럴 네트워크를 이용하여 트래픽 발생에 대한 슬롯할당 개수를 예측하고, 상기 결정한 우선순위에 따라 슬롯을 할당하기 위한 기지국으로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, in a dynamic slot allocation scheduling system of a wireless ATM network, a dynamic value having a value for a traffic generation rate change and a queue length change of a buffer measured in units of frame periods of each cell A plurality of wireless terminals each transmitting a parameter, and a constant bit rate (CBR), variable bit rate (VBR), variable bit rate (ABR) according to priority bits for each traffic according to dynamic parameters received from the plurality of wireless terminals, respectively. After deciding the priority of the traffic, priority is determined by queue length for VBR and ABR traffic, and slot allocation for traffic generation using a neural network is performed according to the change in traffic generation rate and the queue length of the buffer. And a base station for predicting the number and allocating slots according to the determined priority. The.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

즉, 도 1은 본 발명에 따른 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템이 적용되는 무선 통신망 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.That is, FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication network system to which a dynamic slot allocation scheduling system using a neural network according to the present invention is applied.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템에 의하면, 무선 ATM 망에서 VBR 트래픽의 동적슬롯 할당방식을 개선하고, 셀 스케쥴링 알고리즘을 통합하여 뉴럴 DSA 알고리즘을 생성하게 되는 바, 동적 슬롯 할당에 관여하는 다이나믹 파라미터는 신경망의 학습과 인식능력을 이용하여 불규칙적으로 발생하는 데이터의 흐름에 적응적으로 슬롯할당을 수행할 수 있도록 한다.As shown in FIG. 1, according to the dynamic slot allocation scheduling system according to the present invention, a neural DSA algorithm is generated by improving a dynamic slot allocation scheme of VBR traffic in a wireless ATM network and integrating a cell scheduling algorithm. Dynamic parameters involved in dynamic slot allocation allow the slot allocation to be adaptively applied to irregular data flows using the neural network's learning and recognition capabilities.

본 발명에 따르면, 뉴럴 네트워크를 이용하여 셀 발생율 변화와 대기행렬 길이변화를 나타내는 다이나믹 파라미터를 학습함에 의해서, 과거의 트래픽 발생율과 대기행렬 길이변화를 기반으로 하여 다음에 발생할 트래픽발생 변화량과 대기행렬 길이 변화량을 예측할 수 있게 된다. 여기서, 상기 예측된 값을 가지고 다음 프레임에 할당할 슬롯수를 결정함으로써 VBR 트래픽 사용자의 QoS가 보장되도록 하고, 등가대역 할당에 따른 채널 낭비를 방지할 수 있도록 함으로써, VBR 트래픽에 대한 감시, 조정능력을 가지는 대역할당 기법을 사용할 수 있게 된다.According to the present invention, by using a neural network, by learning a dynamic parameter representing a change in cell generation rate and a change in queue length, a next change in traffic generation rate and a queue length are generated based on past traffic generation rate and queue length change. The amount of change can be predicted. Here, the QoS of the VBR traffic user is guaranteed by determining the number of slots to be allocated to the next frame using the predicted value, and the channel wasted and prevented due to the equivalent bandwidth allocation, thereby monitoring and adjusting the VBR traffic. Bandwidth allocation scheme can be used.

동 도면에서, 다수의 무선 단말기(MT1∼MTn)에서는 트래픽 발생 변화상태와 대기행렬 길이변화를 나타내는 다이나믹 파라미터를 기지국(BTS)의 뉴럴 네트워크 스케쥴러에 전달하게 된다.In the figure, a plurality of wireless terminals MT1 to MTn transmit a dynamic parameter indicating a traffic generation change state and a queue length change to a neural network scheduler of a base station (BTS).

상기 기지국(BTS)에서는 뉴럴 네트워크 스케쥴러를 이용하여 트래픽별 우선순위 제어와 채널의 유휴슬롯 감지를 수행함에 의해, 상기 무선 단말기(MT1∼MTn) 측에서 트래픽 발생이 순간적으로 증가하여 대기행렬의 길이가 증가되면, 각 무선 단말기의 셀지연 증가를 억제하면서 손실율을 감소시키는 적응적이고 지능적인 트래픽 제어를 진행할 수 있게 된다.The base station (BTS) uses a neural network scheduler to perform priority control for each traffic and to detect idle slots of channels, thereby rapidly generating traffic at the wireless terminals MT1 to MTn, thereby increasing the length of the queue. Increasing, it is possible to proceed the adaptive and intelligent traffic control to reduce the loss rate while suppressing the increase in cell delay of each wireless terminal.

즉, 본 발명에서는 각 무선 단말기(MT1∼MTn)의 트래픽 특성을 나타내는 다이나믹 파라미터를 통해서 트래픽 발생과 대기행렬 길이변화를 관찰하고, 그 결과에 따라 뉴럴 네트워크를 이용하여 다음 프레임에 할당할 슬롯수를 결정함으로써, 무선 단말기의 실시간적인 제어가 가능하도록 하고 있다.That is, in the present invention, the traffic generation and the queue length change are observed through the dynamic parameters representing the traffic characteristics of each of the wireless terminals MT1 to MTn, and the number of slots to be allocated to the next frame using the neural network is determined according to the result. By the determination, real-time control of the wireless terminal is made possible.

도 2는 본 발명에 따른 무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a configuration of a dynamic slot allocation scheduling system using a neural network in a wireless communication network according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 무선 단말기(MT)에는 트래픽 발생율 변화측정기(10)와, 버퍼대기행렬 길이변화측정기(12), 임시 메모리(14), 트래픽 발생부(16), 큐 감시부(18) 및, 전송부(20)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the wireless terminal MT includes a traffic generation rate change meter 10, a buffer queue length change meter 12, a temporary memory 14, a traffic generator 16, and a queue monitor. 18 and a transmission unit 20.

또한, 상기 기지국(BTS)에는 수신부(22)와, 셀헤더 처리기(24), 우선순위 연산기(26), 채널정보 처리기(28), 슬롯 연산기(30) 및, 스케쥴러(32)로 구성된다.The base station (BTS) also includes a receiver 22, a cell header processor 24, a priority calculator 26, a channel information processor 28, a slot operator 30, and a scheduler 32.

동 도면에서, 상기 무선 단말기(MT)의 다이나믹 파라미터는 프레임 주기를 단위로 측정한 셀 발생율 변화와 버퍼의 대기행렬 길이변화를 가지고 ATM 셀헤더(Cell Header) 부분과 GFC 필드(4비트)를 사용하여 인-밴드 신호방식으로 전송할 수 있도록 한다.In the figure, the dynamic parameter of the wireless terminal MT uses an ATM cell header portion and a GFC field (4 bits) with a change in cell generation rate measured in frame periods and a change in queue length of a buffer. To transmit in in-band signaling.

상기 무선 단말기(MT)에 있어서, 상기 트래픽 발생율 변화측정기(10)는 데이터의 각 프레임 주기마다 트래픽 변화율을 측정하여 2비트로 부호화하는 처리를 수행하게 되는 바, 도 4a에 도시된 바와 같이 각각의 프레임 주기중에서 i-1번째 프레임 주기동안의 셀 발생수(gi-1)를 측정하여 해당 i-1번재 프레임에서 발생한 셀수가 i-2번째 프레임에서 발생한 셀수보다 많게 되면 제 1상수(a0)를 "1"로 설정하고, 상기 셀수의 값이 미리 결정된 문턱값(Δ)(즉, 평균요청 슬롯수의 2배) 이상이 되면 제 2상수(a1)를 "1"로 설정하게 된다.In the wireless terminal MT, the traffic occurrence rate change measuring unit 10 performs a process of measuring a traffic change rate for each frame period of data and encoding the data into two bits, as shown in FIG. 4A. Measuring the number of cell occurrences (g i-1 ) during the i-1th frame period in the period, and if the number of cells generated in the i-1th frame becomes larger than the number of cells generated in the i-2th frame, the first constant (a 0 ). Is set to "1" and the second constant a 1 is set to "1" when the value of the number of cells becomes equal to or greater than a predetermined threshold value Δ (ie, twice the average number of requested slots).

상기한 트래픽발생율 변화측정기(10)를 이용한 트래픽 변화율 및 버퍼대기행렬 길이변화율 측정에 대한 관계식은 하기한 수학식 1과 같이 나타난다.The relationship between the traffic change rate and the buffer queue matrix length change rate using the traffic generation rate change meter 10 is expressed by Equation 1 below.

a0=a1=0a0 = a1 = 0

동 도면에서, 상기 버퍼대기행렬 길이변화측정기(12)는 상기 트래픽 발생율 변화측정기(10)와 동일하게 측정을 진행하게 되는 바, i-1번째 프레임 주기동안 발생한 셀수가 이전 프레임(i-2)에서 발생한 셀수보다 많게 됨에 따라 버퍼의 길이가 증가하게 되면, 제 1상수(b0) 비트를 "1"로 설정하고, 그 버퍼 길이의 증가 폭이 미리 설정된 문턱값(Δ)(즉, 일반 버퍼크기의 0.7배)을 상회하게 되면 제 2상수(b1)을 "1"로 설정하게 된다.In the figure, the buffer queue length change measuring unit 12 performs the same measurement as the traffic generation rate changing measuring unit 10, in which the number of cells generated during the i-1th frame period is the previous frame (i-2). If the length of the buffer increases as the number of cells generated by increases, the first constant (b 0 ) bit is set to "1", and the increase width of the buffer length is set to a predetermined threshold value Δ (ie, a general buffer). When the size exceeds 0.7 times, the second constant b 1 is set to "1".

여기서, 상기 버퍼대기행렬 길이변화측정기(12)를 이용하여 트래픽 변화율 및 버퍼대기행렬 길이변화율 측정에 대한 관계식은 하기한 수학식 2에 나타난 바와 같다.Here, the relationship between the traffic change rate and the buffer queue length change rate measurement using the buffer queue length change measurer 12 is shown in Equation 2 below.

b0=b1=0b0 = b1 = 0

동 도면에서, 상기 임시 메모리(14)는 이전 프레임에서의 셀 발생수와 버퍼의 대기행렬 길이값을 저장하기 위한 것이다.In the figure, the temporary memory 14 is for storing the number of cell occurrences in the previous frame and the queue length value of the buffer.

상기 트래픽 발생기(16)는 상기 트래픽 발생율 변화측정기(10)와 버퍼대기행렬 길이변화측정기(12)의 트래픽 변화율 및 버퍼대기행렬 변화에 따라 트래픽을 발생하기 위한 것으로서, 유니폼 펄스(Uniform Pulse)를 발생하는 유니폼 트래픽 발생기와 포이슨 펄스(Poission Pulse)를 발생하는 포이슨 트래픽 발생기를 구비한다.The traffic generator 16 generates a uniform pulse according to the traffic change rate and the buffer queue matrix change of the traffic generation rate change meter 10 and the buffer queue matrix length change meter 12. It comprises a uniform traffic generator for generating a Poison pulse (Poission Pulse).

상기 유니폼 트래픽 발생기는 평균 버스트크기(Mean Burst Size)가 "1"이고, 평균 인터-펄스기간(Mean Inter-pulse Time)이 일정한 간격을 유지하는 CBR 트래픽 발생기로 이루어지고, 상기 포이슨 트래픽 발생기는 평균 버스트크기가 "1"이고, 평균 인터-펄스기간이 포이슨 분포에 따르는 VBR 트래픽 발생기로 이루어진다.The uniform traffic generator includes a CBR traffic generator having a mean burst size of "1" and a mean inter-pulse time maintained at a constant interval, and the Poison traffic generator includes: The average burst size is " 1 " and the average inter-pulse duration consists of a VBR traffic generator according to the Poisson distribution.

또한, 상기 전송부(20)는 상기 큐감시부(18)로부터의 인-밴드 정보에 의한 큐(Queue) 감시하에, 상기 트래픽 발생부(16)에서 셀이 발생되면 슬롯요청 셀을 형성하여 랜덤접속 슬롯을 통하여 셀을 전송함과 더불어, 요청 셀에 의하여 예약이 이루어진 상태에서 데이터 셀을 데이터 슬롯을 통하여 전송하기 위한 것이다.In addition, the transmitter 20 generates a slot request cell when a cell is generated in the traffic generator 16 under queue monitoring by in-band information from the queue monitor 18. In addition to transmitting the cell through the access slot, the data cell is transmitted through the data slot while the reservation is made by the requesting cell.

여기서, 상기 전송부(20)는 슬롯요청 셀을 전송하는 경우에 랜덤접속 방식에 의하여 평균요청 슬롯정보와 트래픽 종류의 파라미터들을 함께 전송하게 되고, 랜덤접속의 충돌로 인한 손실을 방지하기 위해서 요청 슬롯셀을 임시 버퍼에 저장하였다가, 충돌이 발생되면 재전송이 이루어질 수 있도록 되어 있다.In this case, when the slot 20 transmits the slot request cell, the transmitter 20 transmits the average request slot information and the parameters of the traffic type by the random access method, and in order to prevent the loss due to the collision of the random access. The cell is stored in a temporary buffer so that retransmission can occur if a collision occurs.

또한, 상기 전송부(20)에서는 슬롯셀의 전송시에 시간지연을 방지하기 위해서 충돌 횟수의 문턱값(즉, 3회)을 정하여 그 문턱값 이상의 충돌 횟수를 갖게 되면, 임시버퍼의 셀을 폐기시키고 또다른 요청셀을 전송할 수 있도록 하게 되는 바, 데이터 셀을 전송하는 경우에 셀 발생율 변화와 대기행렬 변화를 나타내는 다이나믹 파라미터를 프레임 당 할당된 슬롯수의 마지막 셀에 피기백(Piggybacking)하게 된다.In addition, in order to prevent time delay during transmission of the slot cell, the transmitter 20 sets a threshold value (that is, three times) of the number of collisions and discards the cells of the temporary buffer when the number of collisions exceeds the threshold value. When a data cell is transmitted, a dynamic parameter representing a cell generation rate change and a queue change is piggybacked to the last cell of the allocated slots per frame.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기지국(BTS)에서 상기 수신부(22)는 상기 무선 단말기(MT)에서 전송되는 슬롯요청 셀에 대한 확인응답신호를 전송하고, 해당 기지국으로부터 무선 단말기(MT)로 데이터를 전송하게 되는 바, 이는 랜덤접속 슬롯을 통하여 전송되어 온 슬롯요청 셀에 대한 충돌 상태를 점검하여 가용 슬롯의 유무를 확인하게 되고, 그 가용 슬롯의 유무에 따라서 예약요청에 대한 수락 또는 거절을 수행하게 된다.As shown in FIG. 2, the receiving unit 22 transmits an acknowledgment signal for a slot request cell transmitted from the wireless terminal MT in the base station BTS, and transmits an acknowledgment signal to the wireless terminal MT from the base station BTS. As data is transmitted, it checks whether there is an available slot by checking a collision state of a slot request cell transmitted through a random access slot, and accepts or rejects a reservation request according to the available slot. Will be performed.

여기서, 상기 수신부(22)는 무선 단말기에 대해서 초기에 예약 요청을 수락한 경우에 무선 단말기가 전송한 평균대역 요청에 따라 수락 여부가 결정되고, 그 결정된 평균 대역에 따라 데이터 전송이 이루어지는 한편, 해당 무선 단말기로부터의 다이나믹 파라미터에 따라서 매 프레임마다의 슬롯할당 개수가 조절될 수 있도록 하게 된다.In this case, when the reception unit 22 initially accepts the reservation request for the wireless terminal, it is determined whether the reception unit 22 accepts the request according to the average band request transmitted by the wireless terminal, and data transmission is performed according to the determined average band. The slot allocation number for every frame can be adjusted according to the dynamic parameters from the wireless terminal.

동 도면에서, 상기 셀헤더 처리기(24)에서는 상기 수신부(22)를 통해서 수신받은 슬롯요청 셀에 대한 셀헤더의 정보를 처리하기 위한 것이다.In the same figure, the cell header processor 24 is for processing the information of the cell header for the slot request cell received through the receiver 22.

또한, 상기 우선순위 연산기(26)에서는 각 트래픽 별로 우선 비트(Priority Bit)를 기준으로 우선순위를 분류하고, 대기행렬의 길이에 의해 우선순위를 분류하기 위한 2단계의 제어를 수행하는 것으로서, 우선 비트를 기준으로 하는 우선순위의 분류 단계에서는 CBR, VBR, ABR의 트래픽 별로 우선 순위를 결정한 다음에, CBR 트래픽의 경우에는 고정할당 방식을 적용하여 슬롯을 할당하고, VBR과 ABR 트래픽의 경우에 대기행렬 길이를 가지고 우선 순위를 결정하여 슬롯을 할당하게 되는 바, 상기 ABR 트래픽에서는 CBR, VBR 트래픽에 대한 슬롯 할당이 이루어진 후에 여분의 슬롯을 사용하여 슬롯을 할당하게 된다.In addition, the priority calculator 26 classifies priorities based on priority bits for each traffic and performs two steps of control for classifying priorities by the length of the queue. In the classification step of priority based on bits, priority is determined for each traffic of CBR, VBR, and ABR, and then, slots are allocated by using a fixed allocation method for CBR traffic, and standby for VBR and ABR traffic. Slots are allocated by determining the priority according to the matrix length. In the ABR traffic, slots are allocated using an extra slot after slot allocation for CBR and VBR traffic is made.

상기 슬롯 연산기(30)는 상기 채널정보 처리기(28)의 채널상태 정보에 기초하여 매 프레임 당 슬롯 분포의 개수를 감시하고 남아있는 여분의 슬롯을 연산하여 다음 프레임에서 그 여분의 슬롯을 VBR 트래픽에 할당하는데 이용하기 위한 것이다.The slot operator 30 monitors the number of slot distributions per frame based on the channel state information of the channel information processor 28, calculates the remaining spare slots, and transfers the spare slots to VBR traffic in the next frame. For use in allocation.

또한, 상기 스케쥴러(32)는 상기 무선 단말기(MT)의 다이나믹 파라미터를 이용하여 뉴럴 네트워크를 통한 슬롯 할당의 증감을 결정함에 의해, 다음 프레임에 할당할 슬롯수를 결정하기 위한 것으로서, 이는 도 3에 도시된 바와 같이 인-밴드 정보와 채널상태 정보, 우선 비트 정보를 수신받아 슬롯 할당의 증감을 결정하는 뉴럴 네트워크(40)과, 상기 뉴럴 네트워크(40)의 웨이트(Weight) 값이 저장되어 있는 패턴 테이블(42)로 구성된다.In addition, the scheduler 32 determines the number of slots to be allocated to the next frame by determining the increase or decrease of the slot allocation through the neural network using the dynamic parameters of the wireless terminal MT. As shown, a neural network 40 that receives in-band information, channel state information, and first bit information to determine an increase or decrease of slot allocation, and a pattern in which a weight value of the neural network 40 is stored. It consists of a table 42.

여기서, 상기 뉴럴 네트워크(40)는 오류 역전파 학습 알고리즘을 이용한 다층 퍼셉트론을 사용하여 입력되는 패턴들에 대해서 슬롯 할당의 증감을 결정하는 역할을 수행하게 된다. 즉, 상기 뉴럴 네트워크(40)를 이용하게 되면, 모든 무선 단말기에 대해서 셀 발생율 변화와 대기행렬 길이변화가 발생되는 트래픽들을 대상으로 학습을 진행함에 따라, VBR 트래픽의 발생 변화에 따라서 유동적으로 슬롯의 할당 개수를 조절하는 것이 가능하게 되면서, 대역폭의 낭비가 줄어들게 되고 VBR 트래픽의 셀 지연과 손실을 방지할 수 있게 된다.Here, the neural network 40 plays a role of determining the increase / decrease of slot allocation for input patterns using a multilayer perceptron using an error backpropagation learning algorithm. That is, when the neural network 40 is used, as the learning is performed on the traffic in which the cell generation rate change and the queue length change occur for all the wireless terminals, the slots are flexibly changed according to the generation change of the VBR traffic. Being able to adjust the number of allocations reduces bandwidth waste and prevents cell delays and losses in VBR traffic.

상기 뉴럴 네트워크(40)에서는 도 4b에 도시된 바와 같이, 총 9개의 정보 데이터가 입력되는 바, 그 입력 값으로는 무선 단말기의 다이나믹 파라미터로 전송되어온 과거 3 프레임 주기동안의 트래픽 발생율 변화와 대기행렬 길이변화를 나타내는 값, 슬롯 개수 증가값(즉, (i의 프레임에서 할당한 슬롯수) - (i-1의 프레임에서 할당한 슬롯수))이 주어지게 되고, 그러한 트래픽 발생정보의 입력에 따라서 해당 무선 단말기의 트래픽 발생에 의한 슬롯할당 개수를 예측하여 슬롯을 적응적으로 할당하게 된다.In the neural network 40, as shown in FIG. 4B, a total of nine pieces of information data are input. As the input values, traffic generation rate changes and queues during the past three frame periods transmitted as dynamic parameters of the wireless terminal. A value indicating a change in length, an increase in the number of slots (that is, (number of slots allocated in frame i)-(number of slots allocated in frame i-1)) will be given. The slot allocation is adaptively predicted by predicting the number of slot allocations generated by traffic of the wireless terminal.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 동작에 대해 도 5의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다.Next, the operation of the present invention made as described above will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. 5.

먼저, 다수의 무선 단말기(MT1∼MTn) 중에 소정 무선 단말기에서 트래픽 발생부(16)를 통해 새로운 트래픽이 발생되어 전송부(20)를 통해 전송됨에 따라 새로운 데이터 패킷이 발생되면(단계 S10), 기지국(BTS)에서는 수신부(22)를 통해서 트래픽 데이터를 수신받고서 예약요청 정보가 포함되어 있는 지의 여부를 판단하게 된다(단계 S11).First, when a new data packet is generated as a new traffic is generated through the traffic generator 16 in a predetermined wireless terminal among the plurality of wireless terminals MT1 to MTn and is transmitted through the transmitter 20 (step S10), The base station (BTS) receives the traffic data through the receiving unit 22 and determines whether the reservation request information is included (step S11).

상기 판단 결과, 상기 기지국(BTS)에서는 그 수신부(22)를 통해 상기 무선 단말기로부터 수신받은 트래픽 데이터에 대해 예약요청 정보가 포함되어 있는 것으로 판단하게 되면, 셀헤더 처리기(24)에 의한 트래픽 셀의 처리가 이루어지고, 우선순위 연산기(26)에 의한 트래픽 별 우선순위 연산 및 슬롯할당을 진행한 상태에서, 슬롯 연산기(30)에 의한 유휴슬롯 감시처리에 따라 유휴한 슬롯이 존재하는 지의 여부를 판단한다(단계 S12).As a result of the determination, when the base station (BTS) determines that the reservation request information is included in the traffic data received from the wireless terminal through the receiving unit 22, the base station (BTS) of the traffic cell by the cell header processor 24 In the state where processing is performed and priority calculation and slot allocation for each traffic are performed by the priority calculator 26, it is determined whether there is an idle slot according to the idle slot monitoring process by the slot calculator 30. (Step S12).

상기 판단 결과, 상기 슬롯 연산기(30)에서 상기 수신받은 트래픽 셀에 대해서 유휴한 슬롯이 존재하지 않는다고 판단하게 되면, 예약요청을 거절하게 된다(단계 S13).As a result of the determination, when the slot operator 30 determines that there is no idle slot for the received traffic cell, the reservation request is rejected (step S13).

그 반면에, 상기 슬롯 연산기(30)에서 상기 트래픽 셀에 대해 유휴한 슬롯이 존재하고 있다고 판단하게 되면, 해당 기지국(BTS)에서는 인-밴드 정보와 채널상태 정보, 우선비트 정보를 스케쥴러(32)에 제공함에 따라, 그 스케쥴러(32)의 뉴럴 네트워크(40)에 의한 슬롯할당 개수의 예측 및 슬롯의 적응적인 할당을 통하여 평균 대역폭(Mean Bandwidth)을 할당하게 된다(단계 S14).On the other hand, when the slot operator 30 determines that there is an idle slot for the traffic cell, the base station (BTS) schedules the in-band information, channel state information, and priority bit information. As provided in FIG. 5, the average bandwidth is allocated through prediction of the slot allocation number by the neural network 40 of the scheduler 32 and adaptive allocation of the slots (step S14).

한편, 상기 단계 S11의 판단 결과에서 상기 기지국(BTS)에서는 그 수신부(22)로부터 수신받은 트래픽 데이터에서 예약요청 정보가 포함되어 있지 않은 것으로 판단하게 되면, 상기 무선 단말기로부터 인-밴드 시그널링 정보를 수신받게 되고(단계 S15), 상기 스케쥴러(32)의 뉴럴 네트워크(40)에서는 인-밴드 시그널링 정보와 채널상태 정보, 우선비트 정보를 수신받아서 일정한 프레임 동안의 트래픽 발생율의 변화와 대기행렬 길이변화에 따라 슬롯의 증감 여부를 판정하게 되고(단계 S16), 그 판정 결과에 따라 슬롯 개수를 증/감처리하여 적응적인 슬롯 할당을 진행하게 된다(단계 S17).On the other hand, if it is determined in the determination result of step S11 that the base station (BTS) does not include the reservation request information in the traffic data received from the receiver 22, the in-band signaling information is received from the wireless terminal. In step S15, the neural network 40 of the scheduler 32 receives in-band signaling information, channel state information, and priority bit information, according to a change in traffic generation rate and a change in queue length for a predetermined frame. It is determined whether or not the slot is increased or decreased (step S16), and the number of slots is increased / decreased according to the determination result to perform adaptive slot allocation (step S17).

그 다음에, 상기 기지국(BTS)의 스케쥴러(32)에서는 해당 뉴럴 네트워크(40)의 슬롯 개수 예측 결과로 증/감 처리되어 할당된 슬롯값을 평균 대역폭과 합산하여 출력링크를 통해 출력하게 된다(단계 S18).Next, the scheduler 32 of the base station (BTS) is increased / decreased as a result of predicting the number of slots of the neural network 40, and the allocated slot value is added to the average bandwidth and output through the output link ( Step S18).

다음에, 첨부된 도 6a 및 도 6b와, 도 7a 및 도 7b, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 트래픽 별로 특성에 따른 모델의 시뮬레이션 결과에 대해 상세히 설명한다.Next, the simulation results of the model according to the characteristics for each traffic will be described in detail with reference to FIGS. 6A and 6B and FIGS. 7A and 7B, 8A and 8B.

즉, 본 발명에서는 트래픽 별 특성에 따른 모델을 유니폼 트래픽과, 포이슨 트래픽, 버스트(Bursty) 트래픽의 3가지로 가정하게 되는 바, 유니폼 트래픽 발생기는 평균 버스트크기가 "1"이고, 평균 인터-펄스 기간이 일정한 간격을 유지할 수 있도록 한 CBR 트래픽 단말기로 가정하고, 포이슨 트래픽 발생기는 평균버스트크기가 "1"이고, 평균 인터-펄스 기간이 포이슨 분포에 따르는 VBR 트래픽 단말기로 가정하는 한편, 버스트 트래픽 발생기는 단위시간당 펄스가 발생되는 버스트 구간과 펄스가 발생되지 않는 사일런트(Silent) 구간으로 구성되는데 파일전송과 같은 송신원 모델로서 ABR 트래픽 단말기로 가정한다.That is, in the present invention, the model according to the traffic characteristics is assumed to be three types of uniform traffic, Poison traffic, and burst traffic. The uniform traffic generator has an average burst size of "1", and the average inter- Assume that the CBR traffic terminals allow the pulse periods to be maintained at regular intervals, while the Poisson traffic generator assumes that the average burst size is "1" and the average inter-pulse periods are VBR traffic terminals that conform to the Poison distribution. The burst traffic generator is composed of a burst section in which pulses are generated per unit time and a silent section in which pulses are not generated. It is assumed that the burst traffic generator is an ABR traffic terminal as a source model such as file transmission.

무선 단말기로는 각각 단일 버퍼를 갖추고 있고, 접속방식은 TDMA/TDD 방식을 사용하는 한편, 본 발명의 뉴럴 네트워크가 적용된 동적슬롯 할당 알고리즘(Neural DSA)와의 비교를 위해 종래의 DSA++/TDD 방식과, MASCARA 방식, 비-뉴럴 동적슬롯 할당 알고리즘(Non-Neural DSA) 방식의 BoNeS 툴(Tool)을 구성하여, VBR 트래픽의 셀 손실율과 지연, 처리율에 대한 성능을 비교할 수 있도록 한다.Each wireless terminal has a single buffer, and the access method uses the TDMA / TDD method, and the conventional DSA ++ / TDD method for comparison with the dynamic slot allocation algorithm (Neural DSA) to which the neural network of the present invention is applied, By configuring the BoNeS tool of MASCARA and Non-Neural Dynamic Slot Allocation Algorithm, we can compare the performance of cell loss rate, delay and throughput of VBR traffic.

단, 무선 단말기의 개수는 CBR 트래픽 단말기 5개, VBR 트래픽 단말기 5개, ABR 트래픽 단말기 6개를 사용하고, 모든 단말기에 대해서는 평균 슬롯 요청수(Load=0.5)는 동일하게 함과 더불어, 프레임의 길이는 2ms의 고정길이를 사용한다.However, the number of wireless terminals uses 5 CBR traffic terminals, 5 VBR traffic terminals, and 6 ABR traffic terminals. The average number of slot requests (Load = 0.5) is the same for all terminals. Use a fixed length of 2ms.

한편, 하기한 표 1에서는 실험에 사용된 시뮬레이션 파라미터를 나타낸 것이다.On the other hand, Table 1 below shows the simulation parameters used in the experiment.

파 라 미 터 값Parameter value 설 정 값Setting value 평균슬롯 요청수(Load)Average Slot Requests (Load) 0.3 ∼ 0.70.3-0.7 채널 용량(Channel Capacity)Channel Capacity 21,200,00021,200,000 프레임 길이(Frame Length)Frame Length 2ms2 ms 단말기 수(Number of Terminal)Number of Terminals CBR(5), VBR(5), ABR(6)CBR (5), VBR (5), ABR (6) 러닝 레이트(Learning Rate)Learning Rate 0.350.35 버퍼 크기(Buffer Size)Buffer Size CBR(20), VBR(50), ABR(100)CBR (20), VBR (50), ABR (100) 슬롯 크기(Slot Size)Slot Size 1 ATM Cell1 ATM Cell 시뮬레이션 시간(Simulation Time)Simulation Time Frame * 10000Frame * 10000

본 발명에서 버퍼 크기의 설정은 버퍼의 크기변화에 따른 셀 손실률(즉, CBR 트래픽 단말기의 경우 10-4∼10-6, VBR 트래픽 단말기의 경우 10-6∼10-9, ABR 트래픽 단말기의 경우 10-9∼10-12)을 고려하여 설정하도록 한다.In the present invention, the buffer size is set according to the cell loss rate according to the size change of the buffer (i.e., 10 -4 to 10 -6 for CBR traffic terminals, 10 -6 to 10 -9 for VBR traffic terminals, and for ABR traffic terminals. 10 -9 to 10 -12 ) should be taken into consideration.

한편, DSA++/TDD 방식과, MASCARA 방식, 비-뉴럴 동적슬롯 할당 알고리즘(Non-Neural DSA) 방식을 적용하고, 본 발명에 따른 뉴럴 네트워크를 적용한 동적슬롯 할당 알고리즘 방식을 적용하여 시뮬레이션을 진행하는 경우에, CBR 트래픽에 대해서는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 트래픽 별 우선순위를 CBR 트래픽에 가장 높게 두었기 때문에 별다른 차이를 보이지 않고 평균요청 슬롯수(Load=0.5)에 대한 QoS를 만족시킬 수 있다.Meanwhile, when the simulation is performed by applying the DSA ++ / TDD method, the MASCARA method, the non-neural dynamic slot allocation algorithm (Non-Neural DSA) method, and applying the dynamic slot allocation algorithm method applying the neural network according to the present invention. For CBR traffic, as shown in FIGS. 6A and 6B, since the priority of each traffic is the highest for CBR traffic, QoS for the average number of requested slots (Load = 0.5) can be satisfied without any difference. have.

하지만, DSA++/TDD 방식의 경우에는 트래픽 별 우선순위를 두지 않고 대기행렬 길이만을 가지고 우선순위를 두었기 때문에, CBR 트래픽에서의 셀손실과 지연이 다른 알고리즘보다 크게 나타난다.However, in the case of DSA ++ / TDD, priority is given only by queue length, not by traffic priority, resulting in greater cell loss and delay in CBR traffic than other algorithms.

즉, 본 발명의 뉴럴 네트워크를 적용한 동적슬롯 할당 알고리즘에서는 CBR 트래픽에 대해서 DSA++/TDD 알고리즘을 제외한 다른 알고리즘과 동일하게 QoS가 보장될 수 있게 된다.That is, in the dynamic slot allocation algorithm to which the neural network of the present invention is applied, QoS can be guaranteed for CBR traffic in the same manner as other algorithms except for the DSA ++ / TDD algorithm.

또한, VBR 트래픽에 대한 셀지연과 손실율에 따르면, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 뉴럴 네트워크를 적용한 동적슬롯 할당 알고리즘의 시스템에서는 VBR 트래픽의 발생에 따라 슬롯을 적응적으로 할당하여 평균요청 슬롯수(Load=0.5)에서 셀지연이나 손실률이 다른 알고리즘과 비교하여 향상되었음을 알 수 있다. 즉, 트래픽 발생이 불규칙적인 VBR 트래픽에 대해서 QoS가 향상될 수 있을 뿐만 아니라, CBR 트래픽의 QoS도 보장할 수 있게 된다.In addition, according to the cell delay and loss rate for the VBR traffic, as shown in FIGS. 7A and 7B, in the system of the dynamic slot allocation algorithm using the neural network according to the present invention, slots are adaptively allocated according to generation of VBR traffic. As a result, it can be seen that the cell delay or loss rate in the average number of requested slots (Load = 0.5) is improved compared to other algorithms. That is, not only can QoS be improved for VBR traffic with irregular traffic generation, but also QoS of CBR traffic can be guaranteed.

이에, 본 발명의 뉴럴 네트워크를 적용한 동적슬롯 할당 알고리즘에서는 VBR 트래픽의 발생에 따라 뉴럴 네트워크를 이용하여 슬롯할당 개수를 적응적으로 조절하여 할당함에 의해, VBR 트래픽에 대한 셀지연과 손실율이 다른 알고리즘보다 향상된다는 결과가 나타난다.Accordingly, in the dynamic slot allocation algorithm using the neural network of the present invention, the neural network adaptively adjusts and allocates slot allocation numbers according to generation of VBR traffic, so that cell delay and loss rate for VBR traffic are higher than those of other algorithms. Results in improvement.

한편, ABR 트래픽에 대한 셀지연과 손실율의 경우에는 별도의 대역할당 알고리즘을 적용하지 않고 CBR 트래픽과 VBR 트래픽의 슬롯을 할당한 이후, 잔여 대역폭을 이용하였기 때문에 도 8a에 도시된 바와 같이, 뉴럴 네트워크를 적용한 동적슬롯 할당 알고리즘을 이용한 시스템에서 지연이 높게 나타나는 반면에, DSA++/TDD 알고리즘을 적용한 시스템의 경우에는 버퍼의 대기행렬 길이에 우선 순위를 두었기 때문에, 다른 알고리즘에 비해서 지연이나 손실율이 낮게 나타난다. 하지만, 도 8b에 도시된 바와 같이 ABR 트래픽을 손실에 민감한 트래픽이라고 가정한다면, 다른 알고리즘과 거의 비슷한 셀 손실율을 보여주기 때문에, QoS의 보장에는 별 이상이 없는 것으로 예상된다.On the other hand, in the case of cell delay and loss rate for ABR traffic, after allocating slots of CBR traffic and VBR traffic without applying a separate band allocation algorithm, the remaining bandwidth is used, as shown in FIG. 8A, a neural network. In the system using the dynamic slot allocation algorithm, the delay is high, whereas in the system using the DSA ++ / TDD algorithm, the queue length of the buffer is given priority, so the delay or loss rate is lower than that of other algorithms. . However, if it is assumed that ABR traffic is loss-sensitive traffic as shown in FIG.

상기한 실시예를 갖는 본 발명은 그 실시양태에 구애받지 않고 그 요지를 벗어나지 않는 한도 내에서 얼마든지 다양하게 변형하여 실시할 수 있도록 되어 있음은 물론이다.It is a matter of course that the present invention having the above-described embodiments can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention without departing from the gist thereof.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 뉴럴 네트워크를 적용한 VBR 트래픽 동적슬롯 할당 알고리즘에 의해 트래픽의 발생이 불규칙적이고 순시적이더라도, 그 변화에 적응적으로 슬롯을 할당할 수 있도록 함에 따라, VBR 트래픽에 대해 평균 대역폭을 할당하는 방식의 MASCARA 알고리즘에 비해서 채널 이용의 효율성을 높일 수 있고, VBR 트래픽의 QoS에 따른 셀손실율과 지연 특성이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 이용자의 급증과 데이터 전송량이 대폭적으로 증가하고 있는 실시간의 인터넷 서비스 또는 멀티미디어 서비스를 보다 원활하고 양호하게 진행할 수 있다는 효과를 갖게 된다.As described above, according to the present invention, even though the occurrence of traffic is irregular and instantaneous by the VBR traffic dynamic slot allocation algorithm using the neural network, the slot can be adaptively allocated to the change, thereby averaging the VBR traffic. Compared to the MASCARA algorithm that allocates bandwidth, the efficiency of channel use can be improved, and the cell loss rate and delay characteristics according to QoS of VBR traffic can be improved. The real-time Internet service or multimedia service can have a smoother and better effect.

Claims (5)

무선 ATM 망의 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템에 있어서,In the dynamic slot allocation scheduling system of a wireless ATM network, 각 셀의 프레임 주기를 단위로 측정한 트래픽 발생율 변화와 버퍼의 대기행렬 길이변화에 대한 값을 갖는 다이나믹 파라미터를 각각 전송하는 다수의 무선 단말기와,A plurality of wireless terminals each transmitting a dynamic parameter having a value for a change in traffic generation rate and a change in queue length of a buffer measured in units of frame periods of each cell; 상기 다수의 무선 단말기에서 각각 수신받은 다이나믹 파라미터에 따라 트래픽 별 우선비트에 의해 CBR(Constant Bit Rate), VBR(Variable Bit Rate), ABR(Avariable Bit rate) 트래픽의 우선순위를 결정한 다음에, VBR, ABR 트래픽에 대해 대기행렬 길이에 의한 우선순위를 결정하고, 트래픽 발생율 변화와 버퍼의 대기행렬 길이변화에 따라, 뉴럴 네트워크를 이용하여 트래픽 발생에 대한 슬롯할당 개수를 예측하고, 상기 결정한 우선순위에 따라 슬롯을 할당하기 위한 기지국으로 구성된 것을 특징으로 하는 무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템.After determining the priority of the constant bit rate (CBR), variable bit rate (VBR), and variable bit rate (ABR) traffic based on the priority bits for each traffic according to the dynamic parameters received from the plurality of wireless terminals, the VBR, Determining priority by queue length for ABR traffic, and predicting slot allocation number for traffic generation using neural network according to traffic generation rate change and buffer queue length change, and according to the determined priority Dynamic slot allocation scheduling system using a neural network in a wireless communication network, characterized in that the base station for allocating slots. 제 1 항에 있어서, 상기 각 무선 단말기는 트래픽 셀의 일정한 프레임 주기마다 트래픽 변화율을 측정하여 특정 비트로 부호화하는 트래픽발생율 변화측정기와, 일정한 프레임주기마다 발생한 트래픽 셀의 버퍼대기 행렬에 대한 길이변화를 측정하여 특정 비트로 부호화하는 버퍼대기행렬 길이변화측정기, 이전 프레임의 셀 발생수와 대기행렬 길이값을 저장하는 임시 메모리, 상기 트래픽발생율 변화측정기와 버퍼대기행렬 길이변화측정기의 측정 결과에 따라 트래픽을 발생하는 트래픽 발생부 및, 상기 트래픽 발생부에서 발생되는 트래픽셀을 다이나믹 파라미터와 함께 전송하는 전송부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템.2. The apparatus of claim 1, wherein each wireless terminal measures a change rate of traffic at every frame period of a traffic cell and encodes it into a specific bit, and measures a change in length of a buffer waiting matrix of the traffic cell generated at every frame period. A buffer queue length change measuring device for encoding a specific bit to generate a specific bit, a temporary memory for storing the number of cell occurrences and queue length values of a previous frame, and generating traffic according to the measurement results of the traffic generation rate change measuring device and the buffer waiting matrix length measuring device. Dynamic slot allocation scheduling system using a neural network in a wireless communication network, characterized in that it comprises a traffic generator and a transmission unit for transmitting the traffic cells generated by the traffic generator with a dynamic parameter. 제 2 항에 있어서, 상기 기지국은 상기 각 무선 단말기로부터 전송되는 트래픽셀과 다이나믹 파라미터를 수신받는 수신부와, 상기 수신받은 트래픽셀의 셀헤더를 처리하는 셀헤더 처리기, 상기 수신받은 트래픽셀의 트래픽 별로 우선순위를 분류하는 우선순위 연산기, 채널상태의 정보에 따라 트래픽셀의 매 프레임당 슬롯분포의 개수를 감시하여 유휴슬롯을 할당하는 슬롯 연산기 및, 상기 다이나믹 파라미터의 셀발생율 변화와 대기행렬 길이변화의 값을 대상으로 뉴럴 네트워크의 학습 알고리즘을 이용한 학습을 진행하여 슬롯의 할당 개수를 유동적으로 조절하기 위한 스케쥴러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템.The mobile station of claim 2, wherein the base station comprises: a receiver for receiving a traffic cell and a dynamic parameter transmitted from each of the wireless terminals, a cell header processor for processing a cell header of the received traffic cell, and traffic for each of the received traffic cells A priority operator for classifying priorities, a slot operator for allocating idle slots by monitoring the number of slot distributions per frame of traffic cells according to channel state information, and a cell generation rate and queue length change of the dynamic parameters. A dynamic slot allocation scheduling system using a neural network in a wireless communication network, characterized in that it comprises a scheduler for dynamically adjusting the number of slot allocation by learning using a learning algorithm of the neural network for the value. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 각 무선 단말기의 전송부는 슬롯요청 셀을 형성하여 랜덤접속 슬롯을 통하여 트래픽셀을 전송할 수 있도록 하고, 요청셀에 의해 예약이 이루어진 상태에서 데이터셀을 데이터 슬롯을 통하여 전송하며,According to claim 2 or 3, wherein the transmission unit of each wireless terminal to form a slot request cell to transmit a traffic cell through a random access slot, the data cell is a data slot in the state that is reserved by the request cell Via 상기 기지국의 수신부는 랜덤접속 슬롯을 통하여 전송된 슬롯요청 셀의 충돌상태를 점검하고, 가용 슬롯의 유무 확인에 따라 예약요청의 수락을 결정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 통신망에서 뉴럴 네트워크를 이용한 동적슬롯 할당 스케쥴링 시스템.The receiving unit of the base station checks the collision state of the slot request cell transmitted through the random access slot, and determines the acceptance of the reservation request according to the existence of the available slot, the dynamic slot using a neural network in a wireless communication network Allocation Scheduling System. 삭제delete
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