KR100421412B1 - 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적통신자원 예약량 결정방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 멀티미디어 유형(클래스)간 우선순위가 존재하는 멀티미디어 통신시스템에서, 전송지연 없이 전송되어야 하는 실시간 트래픽의 전송을 위해 통화요청시 차단(Blocking) 현상을 최소화하기 위한 통신자원의 예약량을 회귀분석을 통해 실시간 예측정보를 활용하여 동적으로 결정하는 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정 시스템에 적용되는 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법에 있어서, 실시간 트래픽을 포함하는 통화유형별 통화요청 빈도를 관측하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 관측된 자료를 기반으로 확률분포함수를 추정하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 추정된 확률분포함수를 기반으로 통신자원 예약시 발생가능한 기대감점을 예측하기 위한 목적함수를 계산하는 제 3 단계; 상기 제 2 단계에서 추정된 확률분포함수를 기반으로 누적 확률분포함수를 계산하는 제 4 단계; 및 상기제 3 단계에서 계산된 상기 목적함수와 상기 제 4 단계에서 계산된 누적 확률분포함수를 이용하여 최적의 통신자원 예약량을 결정하여, 그에 따라 상기 통신 시스템의 통신채널을 제어하도록 하는 제 5 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 멀티미디어 통신시스템 등에 이용됨.
Description
본 발명은 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 통화유형별 우선순위가 있는 실시간형 멀티미디어 통화요청에 대해 통화요청의 추계적 변이에 적응적으로 최적의 예약량을 결정하는 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
이후의 본 발명의 일실시예에서는 통신자원 중 무선자원을 일예로 하여 설명하기로 한다.
무선자원의 예약량을 결정하는 문제는 1990년대에 제2,3세대 이동통신 및 이동위성통신 시스템에서 많은 연구가 이루진 바 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술과 그 문제점에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 1 은 종래의 선형외분점 방식을 이용한 통신자원 예약량을 결정하는 방법에 대한 흐름도이다.
먼저, 통화요청의 빈도에 대한 관측을 하여(101), 선형외분점(Linearextrapolation) 방식을 이용하여 확률분포를 추정한다(102).
이어서, 휴리스틱(Heuristic)적으로 통신자원 예약량을 결정한다(103).
여기서, 상기와 같은 선형외분점 방식에 의한 확률분포함수 추정은, 관측자료를 시계열적 관계에 따라 구분하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 확률분포함수 추정방식에 비해 획일적이며, 확률분포함수가 갖는 일부 통계량만을 기준으로 접근하여 그 예측의 유효성이 낮다는 문제점이 있었다.
이보다 진일보한 방법으로 지수분포함수를 이용하여 확률분포함수 근사화를 통한 통신자원 예약량을 결정하는 방법이 있었다.
도 2 는 종래의 지수분포함수를 이용한 확률분포함수 근사화를 통해 통신자원 예약량을 결정하는 방법에 대한 흐름도이다.
먼저, 통화요청의 빈도에 대한 관측을 하며(201), 관측자료를 바탕으로 지수분포함수를 이용하여 확률분포함수를 근사화한다(202).
이후, 통화요청빈도는 시간에 대해 균일(Stationary)하다는 가정에 따라 최적 통신자원 예약량을 결정한다(203).
한편, 전술한 바와 같은 지수분포함수를 이용한 통신자원 예약량 결정방법은 시스템의 유형에 따라 사용할 수 없는 경우가 발생하는 문제점이 있었으며, 전술한 바와 같이 통화요청빈도가 시간에 대해 균일하다는 전제를 제약조건으로서 내재하고 있는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
즉, 본 발명은 멀티미디어 유형(클래스)간 우선순위가 존재하는 멀티미디어 통신시스템에서 전송지연 없이 전송되어야 하는 실시간 트래픽의 전송을 위해 통화요청시 차단(Blocking) 현상을 최소화하기 위한 통신자원의 예약량을 회귀분석을 통해 실시간 예측정보를 활용하여 동적으로 결정함으로써, 예측기반의 동적 통신자원 예약량을 결정하는 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 종래의 선형외분점(Linear Extrapolation) 방식을 이용한 통신자원 예약량을 결정하는 방법에 대한 흐름도.
도 2 는 종래의 지수분포함수를 이용한 확률분포함수 근사화를 통해 통신자원 예약량을 결정하는 방법에 대한 흐름도.
도 3 은 본 발명에 따른 통신자원 예약량 결정 방법이 적용되는 통신자원 예약량 결정 시스템의 구성 예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 통신자원 예약량을 결정하는 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
300 : 통신자원 예약량 결정 시스템
301 : 통화유형별 통화요청 빈도 데이터
302 : 데이터 관측부 303 : 회귀 분석부
304 : 최적 예약량 결정부 305 : 최적 통신자원 예약량
본 발명은, 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정 시스템에 적용되는 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법에 있어서, 실시간 트래픽을 포함하는 통화유형별 통화요청 빈도를 관측하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 관측된 자료를 기반으로 확률분포함수를 추정하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 추정된 확률분포함수를 기반으로 통신자원 예약시 발생가능한 기대감점을 예측하기 위한 목적함수를 계산하는 제 3 단계; 상기 제 2 단계에서 추정된 확률분포함수를 기반으로 누적 확률분포함수를 계산하는 제 4 단계; 및 상기 제 3 단계에서 계산된 상기 목적함수와 상기 제 4 단계에서 계산된 누적 확률분포함수를 이용하여 최적의 통신자원 예약량을 결정하여, 그에 따라 상기 통신 시스템의 통신채널을 제어하도록 하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명은, 프로세서를 구비한, 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정 시스템에, 실시간 트래픽을 포함하는 통화유형별 통화요청 빈도를 관측하는 제 1 기능; 상기 제 1 기능에서 관측된 자료를 기반으로 확률분포함수를 추정하는 제 2 기능; 상기 제 2 기능에서 추정한 확률분포함수를 기반으로 소정의 통신자원 예약시 발생가능한 기대감점을 예측하기 위한 목적함수를 계산하는 제 3 기능; 상기 제 2 기능에서 추정한 확률분포함수를 기반으로 누적 확률분포함수를 계산하는 제 4 기능; 및 상기 제 3 기능에서 계산된 상기 목적함수와 상기 제 4 기능에서 계산된 누적 확률분포함수를 이용하여 최적의 통신자원 예약량을 결정하여, 그에 따라 상기 통신 시스템의 통신채널을 제어하도록 하는 제 5 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
일반적으로 실시간 멀티미디어 클래스의 통화요청빈도가 불확실한 상태에서 이들을 수락하기 위한 타당한 예약량을 결정하는 것은 통신자원의 활용도 및 서비스품질을 개선하는데 매우 중요한 문제이다.
왜냐하면, 과다한 통신자원을 예약해두면, 예약만 되었을뿐 사용되지 않을 확률이 높아 통신자원의 활용도가 저하되며, 과소한 통신자원을 예약해두면 해당 우선순위 통화요청의 접속차단(Blocking) 확률이 높아져 서비스품질이 저하되기 때문이다.
따라서, 유형별 우선순위가 존재하는 시스템의 운용에 있어서 각 통화유형(클래스)별 통화요청 밀도(Traffic Density)의 시간에 따른 변화에 적응적으로 통화요청을 수락하기 위해 통신자원 예약량을 동적으로 결정하는 것이 필요하다.
이를 위하여, 통화유형별 우선순위가 있는 실시간형 멀티미디어 통화요청의 추계적 변이에 적응적으로 최적의 예약량을 결정하는 작업이 필요하다.
즉, 특정 시점의 서비스 유형별 통화요청상태를 감지하여 다음 시점의 요청회수를 예측하며, 이를 기반으로 제안된 목적함수를 기준으로 최저 예약량을 결정하는 것이다. 여기서, 목적함수는 통화요청을 손실함으로써 발생하는 비용에 관한 함수이며, 이를 최소화함으로써 그 손실량을 최소화할 수 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 통신자원 예약량 결정 방법이 적용되는 통신자원 예약량 결정 시스템의 구성 예시도로서, 도면에 도시된 바와 같이 통신자원 예약량 결정 시스템(300)은 통화유형별 통화요청 빈도 데이터(301)를 입력받아 관측하기 위한 데이터 관측부(302)와, 관측된 데이터를 분석하여 확률분포함수를 추출해 내기 위한 회귀 분석부(303)와, 추출된 확률분포함수를 기반으로 하여 최적의 통신자원 예약량을 결정하기 위한 최적 예약량 결정부(304)로 이루어지며, 시스템(300)의 동작수행으로 종국적으로 최적의 통신자원 예약량(305)을 출력한다.
여기서, 회귀분석부(303)는 접속요청 관리자에게 속한 하나의 모듈이며, 각회귀분석부(303)는 독자적인 정보만으로 또는 협력적인 관계에 놓인 타 회귀분석부(303)들 사이에 관측자료를 공유한다. 이러한 공유방식으로 작업을 수행하면 통계학 이론에 근거하여 볼때, 그 분산이 작아지므로 예측의 정확성이 높아지게 된다.
도 4 는 본 발명에 따른 통신자원 예약량을 결정하는 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
우선, 통화유형별 통화요청 빈도를 관측한다(401).
즉,동안 각 통화유형에 대하여 통화요청이 일어난 회수와,의 기간에 일어난 통화요청의 회수를 관측 및 기억하여,의 기간에 일어난 통화요청의 회수를 예측하는 것이다.
이어서, 상기 관측된 통화유형별 통화요청 빈도 데이터(301)로부터 확률분포 함수를 추정한다(402).
즉, 충분히 긴 시간동안의 관측자료(여기서,는 시스템 설계 파라미터를 의미함)를 기반으로의 특정한 값들인,벡터가 주어질때,가 가진 값들에 대한 상대도수를 기준으로 하여 추정되는 확률분포함수는 하기의 [수학식 1]과 같다.
이후, 임의의 통신자원 예약시 총 기대감점을 계산한다(403). 즉, 상기 확률분포함수를 기반으로 임의의 통신자원 예약시 발생가능한 기대감점을 예측하기 위한 목적함수를 계산하며, 이를 수학식으로 표현하면 하기의 [수학식 2]와 같다.
여기서,는 통화유형를 위해 예약된 단위 통신자원이 낭비되는 경우, 즉 실제 요청개수보다 초과예약된 경우의 감정상수(시스템 설계 파라미터)를 의미하며,는 통화유형의 통화요청 하나가 예약된 통신자원의 부족으로 차단(Blocking)되는 경우, 즉 예약된 통신자원보다 실제 요청개수가 많은 경우의 감점상수를 의미한다.
이때, 상기 [수학식 2]는 통화유형를 위해,만큼의 통신자원을 예약한 경우의 총 기대감점이 된다. 따라서, 상기 [수학식 2]의 값이 최소가 되는 해를 결정하여 최적의 통신자원 예약량 계산에 활용할 수 있다.
이어서, 누적 확률분포함수를 계산한다(404).
누적확률분포함수는 확률분포함수의 누적된 합으로써 구해지며, 하기의 [수학식 3]과 같이 표현된다.
마지막으로, 최적 통신자원 예약량을 계산한다(405).
즉, 상기 [수학식 3]에서 계산한 누적확률분포함수를 이용하여 상기 [수학식 2]의 값을 최소화시킬 수 있는 값,즉 최적 통신자원 예약량을 하기의 [수학식 4]로부터 계산해 낸다.
여기서,는 통화유형들에 의해 사용될 수 있는 자원용량의 상한을 나타내는 시스템 설계 파라미터를 의미한다.
그리고, 상기 결정된 최적의 통신자원 예약량에 따라 멀티미디어 통신시스템의 통신채널이 제어된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 시간의 단계적인 흐름에 있어서 통화요청 빈도의 자료만을 가지고 회귀분석적 방법으로 통화요청의 빈도를 추정하므로, 오직 과거의 관측자료만이 존재하는 대부분의 시스템에서 종래기술에 비해 더욱 유효성있는 확률분포함수를 추정할 수 있는 효과가 있으며, 통화요청의 빈도가 시간에 대해 균일하다는 전제 없이 분포함수가 갖는 모든 정보를 이용하여 최적의 통신자원 예약량을 결정할 수 있어 궁극적으로 통신자원의 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정 시스템에 적용되는 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법에 있어서,실시간 트래픽을 포함하는 통화유형별 통화요청 빈도를 관측하는 제 1 단계;상기 제 1 단계에서 관측된 자료를 기반으로 확률분포함수를 추정하는 제 2 단계;상기 제 2 단계에서 추정된 확률분포함수를 기반으로 통신자원 예약시 발생가능한 기대감점을 예측하기 위한 목적함수를 계산하는 제 3 단계;상기 제 2 단계에서 추정된 확률분포함수를 기반으로 누적 확률분포함수를 계산하는 제 4 단계; 및상기 제 3 단계에서 계산된 상기 목적함수와 상기 제 4 단계에서 계산된 누적 확률분포함수를 이용하여 최적의 통신자원 예약량을 결정하여, 그에 따라 상기 통신 시스템의 통신채널을 제어하도록 하는 제 5 단계를 포함하는 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 확률분포함수는,소정의 시간동안의 관측자료를 기반으로의 고유한 값들인,벡터가 주어질때,가 가진 값들에 대한 상대도수를 기준으로 하여 추정되며, 하기의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법.[수학식]
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 목적함수는,상기 확률분포함수를 기반으로, 통신자원을 예약한 경우, 발생가능한 기대감점을 계산하기 위한 함수로서, 하기의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법.[수학식](여기서,는 통화유형를 위해 예약된 단위 통신자원이 낭비되는 경우, 즉 실제 요청개수보다 초과예약된 경우의 감정상수를 의미하며,는 통화유형의 통화요청 하나가 예약된 통신자원의 부족으로 차단(Blocking)되는 경우, 즉 예약된 통신자원보다 실제 요청개수가 많은 경우의 감점상수를 의미하며,는 통화유형를 위해,만큼의 통신자원을 예약한 경우의 총 기대감점을 의미함)
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 누적 확률분포함수는,상기 확률분포함수의 누적된 합으로써 구해지며, 하기의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법.[수학식]
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 최적의 통신자원 예약량은,하기의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법.[수학식](여기서,는 최적의 통신자원 예약량을 의미하며,는 누적 확률분포함수를 의미하며,는 통화유형들에 의해 사용될 수 잇는 자원용량의 상한값을 의미함)
- 제 5 항에 있어서,상기 최적의 통신자원 예약량는,상기 목적함수의 해로써, 상기 목적함수의 값을 최소가 되게 하는 것을 특징으로 하는 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정방법.
- 프로세서를 구비한, 실시간 트래픽의 효율적 전송을 위한 예측기반의 동적 통신자원 예약량 결정 시스템에,실시간 트래픽을 포함하는 통화유형별 통화요청 빈도를 관측하는 제 1 기능;상기 제 1 기능에서 관측된 자료를 기반으로 확률분포함수를 추정하는 제 2 기능;상기 제 2 기능에서 추정한 확률분포함수를 기반으로 소정의 통신자원 예약시 발생가능한 기대감점을 예측하기 위한 목적함수를 계산하는 제 3 기능;상기 제 2 기능에서 추정한 확률분포함수를 기반으로 누적 확률분포함수를 계산하는 제 4 기능; 및상기 제 3 기능에서 계산된 상기 목적함수와 상기 제 4 기능에서 계산된 누적 확률분포함수를 이용하여 최적의 통신자원 예약량을 결정하여, 그에 따라 상기 통신 시스템의 통신채널을 제어하도록 하는 제 5 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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