KR100429183B1 - 슬롯알로하방식과금지이식다중접속방식이결합된랜덤액세스방법 - Google Patents

Abstract

이동 통신에 사용되는 액세스 제어에 있어서, 특히 슬롯 알로하 방식(Slotted ALOHA)과 금지 인식 다중 접속 방식(Inhibit Sense Multiple Access)을 결합하여 사용하는 역방향 공통 채널(Reverse Common Channel)에 대한 랜덤 액세스 방법에 관한 것으로, 임의의 시간 단위당 할당된 액세스 슬롯 구간을 다수의 액세스 부슬롯 구간으로 나누고, 상기 다수의 액세스 부슬롯 구간별로 역방향의 전송 데이터 유무에 따라 해당 데이터 패킷의 전송 여부를 결정하여, 이에 따른 다수 이동국의 데이터 패킷을 해당 기지국에 전송함으로써, 기지국이 다수 이동국들의 데이터 패킷 전송 여부를 이들 이동국에 모두 알려주기 때문에 이동국간 충돌을 없앨 수 있으며, 전송할 데이터 패킷의 크기에 따라 하나의 액세스 슬롯에 두 개 이상의 이동국이 데이터 패킷을 전송할 수 있으므로, 슬롯 알로하 방식을 사용함으로써 낭비되는 액세스 슬롯 구간을 적절하게 이용할 수 있는 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식이 결합된 랜덤 액세스 방법에 관한 것이다.

Description

슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식이 결합된 랜덤 액세스 방법{Random Access Method, it is Slotted ALOHA and lnhibit Sense Multiple Access combined}

본 발명은 이동 통신에 사용되는 액세스 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 슬롯 알로하 방식(Slotted ALOHA)과 금지 인식 다중 접속 방식(Inhibit Sense Multiple Access ; 이하, ISMA 라 약칭함)을 결합하여 사용하는 역방향 공통 채널(Reverse Common Channel)에 대한 랜덤 액세스 방법에 관한 것이다.

무선 이동 통신 기술이 발전함에 따라 다수 가입자에 대한 다양한 서비스가요구되고 있는 지금 차세대 무선 통신 시스템 또한 여기에 맞게 다양한 서비스를 위한 표준화 작업이 계속 논의되고 있다.

현재 북미에서 논의되고 있는 3세대 이동 통신 시스템인 CDMA2000 및 이 CDMA2000을 기반으로 하는 IS-95C에서는 다수 가입자에게 보다 양질의 서비스를 제공하기 위한 여러 기술들이 발전해오고 있다.

이러한 이동 통신 시스템에서는 다수의 이동국이 동일한 무선 제어 채널을 이용하여 기지국에 랜덤하게 액세스하게 되는데, 이 때 이동국간 충돌이 일어나지 않도록 효율적인 액세스 제어가 필요하게 된다.

사용되는 액세스 제어 방식에는 알로하 방식(ALOHA), 슬롯 알로하 방식(Slotted ALOHA), 반송파 인식 다중 접속 방식(Carrier Sense Multiple Access), 유휴 채널 다중 접속 방식(Idle Channel Multiple Access) 등이 있다.

여기서, 슬롯 알로하 방식(Slotted ALOHA)은 미리 타임 슬롯마다 구획된 타이밍에서 액세스 할 수 있는 방식으로, 알로하 방식(ALOHA)에서 발생하는 구간 충돌이 없어진다. 현재 상용화 되어 있는 이동 통신 시스템에서는 슬롯 알로하 방식을 일반적으로 사용한다.

도 1 은 종래 기술에 따른 슬롯 알로하 방식의 액세스 슬롯 구조를 나타낸 도면이다.

도 1 을 참조하면, 이는 현재 표준화 중인 IS-95C의 슬롯 알로하 방식의 액세스 슬롯 구조를 나타낸 것으로, 역방향 공통 채널을 시간 단위의 액세스 슬롯(1)으로 나누고, 전송할 데이터가 있는 이동국은 액세스 슬롯의 시작 시간에 전송을시작한다.

이 때, 단위 액세스 슬롯(1)의 크기는 액세스 슬롯 데이터 패킷(4)의 최대 데이터 패킷 크기(Max_Packet_Length)와 같게 결정되며, 최대로 전송 가능한 메시지의 크기는 메시지 캡슐(2)의 크기에 의해 제한된다. 여기서, 메시지 캡슐(2)의 크기는 기지국의 방송 메시지에 의해 지정된다.

이동국은 항상 데이터를 전송할 때 동기를 취하기 위한 일정 길이(N ㅧ1.25ms)의 액세스 프리앰블(access preamble)(3)을 먼저 전송한 후 데이터를 전송한다.

따라서, 셀 내의 모든 이동국은 같은 크기로 나누어진 슬롯의 시작 시간에만 전송을 시작하므로, 슬롯의 시작 시간에 2개 이상의 이동국이 동시에 전송을 시작하지만 않는다면 충돌이 일어나지 않는다.

다시 말하자면, 슬롯 알로하 방식은 이동국의 송출 요구가 발생된 후에 기지국에서의 동기 신호등에 포함되는 동기 정보에 따라 데이터 패킷의 송출 개시 시각을 동기화하여 무선 채널에 송출하게 되므로, 데이터 패킷이 충돌할 때는 전부가 겹치게 되고, 충돌하지 않을 때는 전부가 살아남게 된다.

이와 같은 슬롯 알로하 방식은 주로 짧고 간단한 데이터 전송시에 사용되며, 전송할 데이터 패킷이 액세스 슬롯의 크기보다 작은 경우에는, 이동국이 전송에 사용하고 남은 액세스 슬롯이 있어도 이를 다른 이동국에 사용할 수 없으므로, 액세스 슬롯의 많은 부분을 낭비하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 기지국의 통제하에 모든 이동국이 자신이 아닌 다른 이동국의 전송 여부를 파악할 수 있도록 ISMA 방식을 슬롯 알로하 방식과 함께 사용하고, 낭비되는 액세스 슬롯 구간을 적절하게 이용하는 랜덤 액세스 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식이 결합된 랜덤 액세스 방법이, 임의의 시간 단위당 할당된 액세스 슬롯 구간을 다수의 액세스 부슬롯 구간으로 나누고, 상기 다수의 액세스 부슬롯 구간별로 역방향의 전송 데이터 유무에 따라 해당 데이터 패킷의 전송 여부를 결정하여, 이에 따른 다수 이동국의 데이터 패킷을 해당 기지국에 전송한다는 것이다.

바람직하게는, 상기 기지국이 상기 다수의 액세스 부슬롯 구간별로 역방향의 전송 데이터 유무에 따른 비지 신호(Busy) 또는 아이들 신호(Idle) 중 어느 하나를 상기 다수의 이동국에 각각 방송(broadcasting)하여 해당 데이터 패킷의 전송 여부를 결정하며, 특히 상기 기지국은 상기 다수의 이동국 중 어느 한 이동국의 데이터 패킷 전송 개시 시각을 동기시키기 위한 액세스 프리앰블(Access Preamble)을 상기 기지국이 수신하면 비지 신호(Busy)를 방송하고, 수신하지 못하면 아이들 신호(Idle)를 방송하게 된다.

또한, 상기 다수의 액세스 부슬롯 구간 중 임의의 i번째 액세스 부슬롯 구간을 통해 전송 가능한 데이터 패킷의 최대 크기는, 상기 액세스 슬롯 구간의 크기에서 상기 액세스 부슬롯 구간의 크기에 순번 i를 곱한 값을 감산한 값으로 결정되며, 마지막으로 상기 다수의 이동국 중 어느 한 이동국이 상기 액세스 슬롯 구간의 시작 시점에서 자신의 데이터 패킷을 전송하고자 할 때는 상기 역방향의 전송 데이터 유무에 상관없이 해당 데이터 패킷을 상기 기지국에 전송하게 된다.

도 1 은 종래 기술에 따른 슬롯 알로하 방식의 액세스 슬롯 구조를 나타낸 도면.

도 2 는 본 발명에 따른 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식을 결합한 랜덤 액세스 방법에 적용되는 액세스 슬롯 구조를 나타낸 도면.

도 3 은 본 발명에 따른 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식을 결합한 랜덤 액세스 방법에 적용되는 액세스 슬롯의 전송 구조를 나타낸 도면.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 슬롯 알로하 방식과 ISMA 방식을 결합한 랜덤 액세스 방법에 적용되는 액세스 슬롯 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명에서는 현재 다른 이동국의 데이터 패킷 전송 여부를 파악할 수 있도록 역방향 공통 채널의 상태를 나타내는 비지 신호(Busy) 또는 아이들 신호(Idle)를 기지국에서 전송하는 ISMA 방식을 슬롯 알로하 방식과 결합하여 사용하도록 한다.

도 2 를 참조하면, IS-95C와 마찬가지로 역방향 공통 채널은 시간 단위의 엑세스 슬롯(10)으로 나누어지고, 각 단위 액세스 슬롯(10)이 시작할 때 슬롯 알로하 방식으로 데이터를 전송한다.

각 단위 액세스 슬롯(10)은 S+1개의 ISMA 슬롯 구간(20)으로 나누어지며, 전측 S개의 ISMA 슬롯 구간(20)들은 모두 같은 크기를 갖는다.

기지국은 이들 S개의 ISMA 슬롯 구간(20)에 각각 한 번씩 비지 신호(Busy) 또는 아이들 신호(Idle)를 이동국들에게 전송하며, 마지막 S+1번째 ISMA 슬롯 구간(20)은 이동국이 전송할 수 있는 최소 패킷 구간(30)이다.

이 때, 최소 패킷 구간(30)의 크기는 액세스 프리앰블을 포함하여 이동국이 전송할 수 있는 최소의 데이터 패킷 크기보다 크게 설계하며, 이 구간(30)에서는 비지 신호(Busy) 또는 아이들 신호(Idle)의 수를 제한하지 않는데, 즉 비지 신호(Busy) 또는 아이들 신호(Idle)를 사용하지 않는 경우도 가능하다는 것이다.

도 3 은 본 발명에 따른 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식을 결합한 랜덤 액세스 방법에 적용되는 액세스 슬롯의 전송 구조를 나타낸 도면이다.

도 3 을 참조하면, 본 발명에서는 IS-95C 시스템에서 사용하는 슬롯 알로하 방식을 그대로 수용한다. 즉, 역방향 공통 채널은 시간 단위의 액세스 슬롯(100)으로 나누어지고, 각 단위 액세스 슬롯(100)이 시작할 때 슬롯 알로하 방식으로 데이터 패킷을 전송한다.

각 단위 액세스 슬롯(100)의 크기(Access_Slot_Length)는 액세스 프리앰블(Access Preamble)을 포함한 각 이동국이 전송할 수 있는 최대 데이터 패킷 크기(Max_Packet_Length)보다 크거나 같게 설계된다.

예를 들자면, 각 단위 액세스 슬롯(100)의 크기는 최대 데이터 패킷 크기보다 1.5배 내지는 2배의 크기로 결정할 수 있다.

이렇게 결정된 단위 액세스 슬롯(100)의 크기(Access_Slot_Length)와 최대 데이터 패킷 크기(Max_Packet_Length)는 기지국으로부터 모든 이동국에 방송(broadcasting)된다.

슬롯 알로하 데이터 패킷(200)을 전송하는 구간에서는 모든 이동국이 최대 데이터 패킷 크기(Max_Packet_Length)까지 데이터를 전송할 수 있으며, 다음 ISMA슬롯 데이터 패킷(300∼600)을 전송하는 구간에서는 다음 식 "i번째 MAX = MIN[단위 액세스 슬롯의 최대 데이터 패킷 크기, (액세스 슬롯 구간의 크기 - (i ㅧ ISMA 슬롯 구간의 크기))]" 에 의해 결정된 최소 패킷 구간(110)의 i번째 데이터 패킷 크기(MAX)로 데이터를 최대로 전송할 수 있다.

이와 같은, 본 발명에 따른 슬롯 알로하 방식과 ISMA 방식을 결합한 랜덤 액세스 방법에 적용되는 액세스 슬롯의 전송 구조에서, 기지국은 각 단위 액세스 슬롯(100)의 ISMA 슬롯 구간(120)마다 역방향 공통 채널의 수신 상태를 비지 신호(Busy) 또는 아이들 신호(Idle)로 변환하여 순방향 공통 채널을 통해 각 이동국에 방송(Broadcasting)한다.

기지국은 단위 액세스 슬롯(100)이 시작할 때, 슬롯 알로하 방식에서와 같이 역방향 공통 채널로부터 이동국이 송신하는 액세스 프리앰블(Access Preamble)을 수신하게 되는데, 여기서 만약 액세스 프리앰블(Access Preamble)이 수신되지 않으면 기지국은 제1 ISMA 슬롯 데이터 패킷(300)을 위한 ISMA 슬롯 구간(120)에 아이들 신호(Idle)를 방송하고, 액세스 프리앰블(Access Preamble)이 수신되면 기지국은 각 이동국에 비지 신호(Busy)를 방송하게 된다.

또한, 기지국은 각 ISMA 슬롯 구간(120)마다 이동국으로부터 수신되는 데이터 패킷이 없으면 아이들 신호(Idle)를 방송하고, 다음 ISMA 슬롯 구간이 시작할 때 역방향 공통 채널로부터 이동국이 송신하는 액세스 프리앰블(Access Preamble)을 수신한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 기지국의 동작에 대해 이동국은, 역방향 공통채널을 통해 전송하려는 데이터 패킷이 이전 단위 액세스 슬롯(미도시)의 마지막 ISMA 슬롯 구간(미도시) 바로 다음, 즉 현재 단위 액세스 슬롯(100)의 시작 직전에 발생하였다면 슬롯 알로하 방식에서와 같이 역방향 공통 채널의 상태를 확인하지 않고 데이터 패킷을 전송한다.

또한 이동국은 송신할 데이터 패킷이 단위 액세스 슬롯(100)의 제S ISMA 슬롯 데이터 패킷(600)을 위한 슬롯 구간을 제외한 ISMA 슬롯 데이터 패킷(300∼500)을 위한 슬롯 구간에 발생하였다면 ISMA 방식에서와 같이 역방향 공통 채널의 상태를 확인하여 전송하게 된다.

즉, 해당 ISMA 슬롯 구간의 역방향 공통 채널 상태를 확인하여 아이들(Idle)이면, 다음 ISMA 슬롯 구간이 시작할 때 데이터 패킷을 전송할 수 있다. 단, 전송할 데이터 패킷의 크기가 다음 ISMA 슬롯 구간의 최대 전송 가능 데이터 패킷 크기보다 크면 전송하고자 하는 데이터 패킷을 전송할 수 없다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 하나의 단위 액세스 슬롯(100)에 두 개 이상의 이동국이 데이터 패킷을 전송할 수 있게 되며, 또한 단위 액세스 슬롯(100)에서 시작된 데이터 패킷 전송은 다음 단위 액세스 슬롯(미도시)이 시작되기 전에 종료된다.

이상의 설명에서와 같은 본 발명은 기지국이 다수 이동국들의 데이터 패킷 전송 여부를 이들 이동국에 모두 알려주기 때문에 이동국간 충돌을 없앨 수 있으며, 전송할 데이터 패킷의 크기에 따라 하나의 액세스 슬롯에 두 개 이상의 이동국이 데이터 패킷을 전송할 수 있으므로, 슬롯 알로하 방식을 사용함으로써 낭비되는 액세스 슬롯 구간을 적절하게 이용할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 비지 신호(Busy) 또는 아이들 신호(Idle)를 이용하지 않는 슬롯 알로하 데이터 패킷을 위한 최소한의 슬롯 구간을 사용하므로, ISMA 방식에서의 비지 신호(Busy) 또는 아이들 신호(Idle)의 에러 발생에 따른 성능 저하가 없다.

Claims (6)

1. 임의의 시간 단위당 할당된 액세스 슬롯 구간 단위로 역방향 공통채널을 통해 액세스 동작을 하는 랜덤 액세스 방법에 있어서,

   상기 엑세스 슬롯 구간을 다수의 액세스 부슬롯 구간으로 나누고, 기지국에서 상기 다수의 액세스 부슬롯 구간별로 역방향 공통 채널의 수신 상태를 비지(Busy) 신호 또는 아이들(Idle) 신호로 방송(broadcasting)하는 단계와;

   단말기가 상기 비지 신호 또는 아이들 신호를 수신하여 상기 역방향 공통 채널의 수신 상태에 따라 상기 액세스 부슬롯 구간에서 상기 역방향 공통 채널을 통해 액세스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식이 결합된 랜덤 액세스 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단말기의 데이터 패킷 전송 개시 시각을 동기시키기 위한 액세스 프리앰블(Access Preamble)을 상기 기지국이 수신하면 비지 신호(Busy)를 방송하고, 수신하지 못하면 아이들 신호(Idle)를 방송하는 것을 특징으로 하는 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식이 결합된 랜덤 액세스 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 단말기가 상기 액세스 슬롯 구간의 시작 시점에서 자신의 데이터 패킷을 전송하고자 할 때는 해당 데이터 패킷을 상기 기지국에 전송하는 것을 특징으로 하는 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식이 결합된 랜덤 액세스 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 엑세스 부슬롯 구간 중 임의의 i번째 엑세스 부슬롯 구간을 통해 전송 가능한 데이터 패킷의 최대 크기는, 단위 엑세스 슬롯의 최대 데이터 패킷 크기 및 상기 엑세스 슬롯 구간의 크기에서 상기 엑세스 부슬롯 구간의 크기에 순번 i를 곱한 값을 감산한 값을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식이 결합된 랜덤 액세스 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 다수의 액세스 부슬롯 구간의 마지막 구간은,

   상기 이동국이 전송할 수 있는 최소의 데이터 패킷 크기보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식이 결합된 랜덤 액세스 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 마지막 구간에서는 비지 신호(Busy) 또는 아이들 신호(Idle)의 수를 제한하지 않는 것을 특징으로 하는 슬롯 알로하 방식과 금지 인식 다중 접속 방식이 결합된 랜덤 액세스 방법.