KR100440087B1 - 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개방형 대기행렬 네트워크 (open queueing network)형태로 무선통신 서비스가 제공되는 시스템 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 통신 단말의 상태를 꺼짐 (logoff), 켜짐(logon), 그리고 통화(active)라는 3가지의 노드 군집을 설정하고, 켜짐 및 통화의 상태인 단말들의 개수를 각 무선통신서비스의 최소 영역별로 관측하여 각 최소 영역별로 발생하게 될 통화량을 예측하는 기능을 갖춘 모듈들로 구성되는데, 구체적으로 통화량에 대한 상태정보로 구성된 노드들, 노드들로 구성된 집합을 설정하고 각 노드에서 실시간 측정 관측치를 수집하는 트래픽 파라미터 관측모듈, 수집된 관측치를 회구분석 하여 통화요청률 예측 모형을 가정하고 내부발생 및 외부유입 통화요청률을 추정하는 회귀분석 모듈, 및 내부발생 및 외부유입 통화요청률에 따라 자원의 할당 여부와 할당량을 결정하는 자원할당 관리모듈을 포함한다.
따라서, 본 발명은 실제의 전파환경 상에서 측정하는 통화중인 개체수와 해당 영역내 존재 개체수를 이용함으로써 통화요청률을 정확하게 예측하여 희소한 무선자원의 최적 운용에 타당한 근거로 제시될 수 있고, 유효한 설명변수로 사용되는 데이터는 실제 시스템에서 간단하게 측정할 수 있는 것이므로 통화요청률을 추정하는 프로세스가 기록매체에 저장되어 시스템 운용에 쉽게 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 무선자원 할당을 효과적으로 수행하여 단기적 성능저하를 극복하고 장기적인성능향상을 위한 의사결정 기초정보를 제공할 수 있는 효과를 제공하여 준다.

Description

무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법{ System for estimating traffic demand in wireless communication systems of open queueing network type and method thereof }
본 발명은 다중 사용자에게 다중 접속노드를 통하여 무선 통신 서비스를 제공하는 시스템에 적용되는 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
종래 기술의 실시예에 따른 통화요청률 추정 방법은 셀룰러 이동 통신 시스템에서 셀의 면적, 셀 경계의 길이, 셀 내의 사용자 밀도 및 평균속도, 도로의 폭( 또는 레인의 수) 등의 정보가 미리 알려져 있다는 가정 하에서 실시한다.
그런데, 셀의 형태는 랜덤(Random)한 전파 환경에 의하여 변화되며, 변화가 없음을 가정하더라도 각 사업자별로 수백/수천 이상의 셀에 대해 그 영역을 추정해야 통화요청률 추정 방법을 적용할 수 있으므로 실적용에 있어 불합리하다는 문제점이 있다.
한편, 종래 기술의 다른 실시예에 따른 통화요청률 추정 방법에는 셀룰러 이동 통신 시스템에서 셀의 면적, 경계선의 길이, 사용자 밀도, 사용자의 평균속도, 도로의 너비 등을 이용한 연구가 있다.
위와 같은 방법을 실제 시스템에 적용하기 위해서 필요한 데이터는 지리적인 셀의 면적, 경계선의 길이, 사용자의 평균속도이고, 이 데이터들을 먼저 추정해야만 통화요청률을 추정할 수 있다. 또한, 도로의 너비 등에 관한 데이터는 셀의 면적 등 형태를 알아야 계산이 가능하다.
이때, 셀의 형태를 추정하는 것은 매우 어려우며, 근접한 정보를 얻어내는 것도 셀의 개수가 많은 경우에 높은 비용이 예상된다.
따라서, 종래 기술의 실시예에 따른 통화요청률 추정 방법은 통화요청률을 추정하기 위해 필요한 데이터들을 분석하고, 이렇게 분석한 데이터들을 토대로 통화요청률을 추정해야 하므로 실제 시스템에 적용이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 게다가, 통화요청률을 추정하기 위해 사용되는 데이터 중에서 유효하지 않은데이터가 사용될 수 있어 통화요청률이 자원 할당에 타당한 근거로 제시할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 통화요청률 추정을 위해 이미 알려진 데이터를 분류하고 그 중에서 유효한 설명변수로 선택된 회귀분석 방법을 이용하여 통화요청률을 추정함으로써 무선자원의 최적 운용을 위해 타당한 근거로 제시될 수 있고, 실제 시스템에 적용이 용이한 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템에 적용되는 개방형 대기행렬 네트워크의 개념을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 방법이 도시된 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일부 구성요소인 회귀분석 모듈의 회귀분석 및 추정 과정이 도시된 순서도이다.
상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 통화요청률 추정 시스템의 특징은, 개방형 대기행렬 네트워크에서 인접 노드들로 구성된 집합을 설정하고 각 노드에서 통화중인 개체수와 해당 영역 내 존재 개체수를 관측하기 위한 실시간 측정 관측치를 수집하는 트래픽 파라미터 관측모듈; 상기 트래픽 파라미터 관측모듈에서 수집된 관측치로 회귀분석을 수행하여 통화요청률 예측 모형을 가정하고 내부발생 및 외부유입 통화요청률을 추정하는 회귀분석 모듈; 및 상기 회귀분석 모듈에서 추정된 내부발생 및 외부유입 통화요청률에 따라 자원의 할당 여부와 할당량을 결정하는 자원할당 관리모듈을 포함한다.
상기 트래픽 파라미터 관측모듈에서 인접 노드들로 구성된 집합은, 통신 단말의 상태를 꺼짐 (log_off), 켜짐(log_on), 그리고 통화(active)의 3가지 노드 집합으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 트래픽 파라미터 관측모듈은,
외부노드 i에서 내부노드 i로 천이 요청률(bi) 및 그 천이 성공률(), 내부노드 i에서 외부노드 i로 천이 요청률(Ai) 및 그 천이 성공률(), 내부노드i에 대해 인접된 각각의 내부노드 j로부터 내부노드 i로 천이 요청률(), 외부노드 i의 존재 개체수(gi)를 실시간 측정 관측치로 사용한다.
상기 회귀분석 모듈은, 상기 통화요청률 예측 모형을 가정하고, 상기 트래픽 파라미터 관측모듈에서 수집한 과거시점의 트래픽 파라미터 값들로 이용하여, 회귀계수 (,,,,)를 일정 시간간격()마다 추정해내어 회귀함수를 찾아낸 후, 트래픽이 발생할 때마다 현재의 관측치를 이용한 회귀분석을 통해 미래시점의 트래픽 파라미터 값인 예측치()를 산출함으로써 내부발생 및 외부유입 통화요청률을 추정하고, 각 계수들의 유효성을 검정하는 것이 바람직하다.
이러한 회귀분석 모듈은, 상기 내부발생 및 외부유입 통화요청률(Aij,bi)에 대한 추정량()는 하기한 수학식 6 및 수학식 7과 같은 통화요청률 추정 회귀식을 이용하여 구하는 것이 바람직하다.
상기 자원할당 관리모듈은 내부노드 하나와 외부노드 하나의 쌍을 담당하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 방법의 특징은, a) 개방형 대기행렬 네트워크에서 인접 노드들로 구성된 집합을 설정하고, 상기 인접노드의 통화량 상태를 점검하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 점검한 내용을 관측치로 하여 회귀분석을 수행하여 통화요청률 예측모형을 설정하고 상기 통화요청률 예측모형의 각 계수들을 추정하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 추정된 각 계수들의 유효성을 검정하고 상기 통화요청률 예측모형을 수정하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계에서 수정된 통화요청률 예측모형과 상기 통화요청률 예측모형으로부터 추정된 통화량 상태 데이터를 통해 통화요청률을 예측하는 단계를 포함한다.
상기 d) 단계에서 예측된 통화요청률에 따라 자원의 할당 여부와 할당량을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 a) 단계에서 인접 노드들로 구성된 집합을 설정하는 단계는, 통신 단말의 상태를 꺼짐 (log_off), 켜짐(log_on), 그리고 통화(active)의 3가지 노드 집합으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 a) 단계의 인접 노드의 통화량 상태 점검 단계는, 외부노드 i에서 내부노드 i로 천이 요청률(bi) 및 그 천이 성공률(), 내부노드 i에서 외부노드 i로 천이 요청률(Ai) 및 그 천이 성공률(), 내부노드i에서 내부노드 j로 천이 요청률(Aij), 외부노드 i의 존재 개체수(gi)를 실시간 측정 관측치로 관측하는 것이 바람직하다.
상기 b) 단계에서 상기 통화요청률 예측모형의 각 계수들을 추정하는 단계는, 가) 상기 관측치들을 과거시점의 트래픽 파라미터 값들로 이용하여, 회귀계수(,,,,)를 일정 시간간격()마다 추정해내어 회귀함수를 찾아내는 단계; 나) 트래픽이 발생할 때마다 현재의 관측치를 이용한 회귀분석을 통해 미래시점의 트래픽 파라미터 값인 예측치()를 산출함으로써 내부발생 및 외부유입 통화요청률을 추정하는 단계를 포함한다.
상기 d) 단계에서 통화요청률을 예측하는 단계는, 내부발생 및 외부유입 통화요청률(Aij,bi)에 대한 추정량()는 하기한 수학식 6 및 수학식 7과 같은 통화요청률 추정 회귀식을 이용하여 구하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템은, 개방형 대기행렬 네트워크에서 인접 노드들로 구성된 집합을 설정하고 통화요청률을 추정하기 위해 필요한 실시간 측정 관측치를 수집하는 트래픽 파라미터 관측모듈(10),
트래픽 파라미터 관측모듈(10)에서 수집된 관측치로 회귀분석을 수행하여 통화요청률 예측 모형을 가정하고 내부발생 및 외부유입 통화요청률을 추정하는 회귀분석 모듈(20), 및
회귀분석 모듈(20)에서 추정된 내부발생 및 외부유입 통화요청률에 따라 자원의 할당 여부와 할당량을 결정하는 자원할당 관리모듈(30)을 포함한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시스템은, 통신 단말의 상태를 꺼짐 (logoff), 켜짐(logon), 그리고 통화(active)라는 3가지의 노드 집합을 설정하고, 켜짐 및 통화의 상태인 단말들의 개수를 각 무선통신서비스의 최소 영역별로 관측하여 각 최소 영역별로 발생하게 될 통화량을 예측하는 기능을 갖춘 모듈들로 구성된다.
위에서, 통화요청률 예측모형은 개방형 대기행렬 네트워크에서 통화중인 개체수와 해당 영역내 존재 개체수를 이용하여 통화요청률을 추정하기 위해 모형화되는 것을 나타낸다.
회귀분석 모듈(20)은 통화요청률 예측모형을 가정하고 통화요청률 예측모형을 통해 추정된 추정량의 유효성을 검증하기 위해 F-검정(test)을 수행한 후, F-검정에서 유효하지 않는 계수의 변수는 모형에서 삭제하여 통화요청률 예측모형을 수정한다.
여기서, 회귀분석 모듈(20)은 트래픽 파라미터 관측모듈(10)에서 관측된 실시간 측정 관측치들은 과거시점의 트래픽 파라미터로서 입력하여 미래시점의 계수 값들, 측 예측치를 추정하여 자원할당 관리모듈(30)에 보고한다.
여기서, 자원할당 관리모듈(30)은 내부노드 하나와 외부 노드 하나의 쌍을 담당하면서 통화요청(트래픽 수요)이 발생하면 이를 수용하기 위한 설계된 정책에 따라 자원을 할당한다.
그런데, 자원할당 관리모듈(30)은 무선자원은 무한정 보유할 수 있는 것이 아니므로 통화요청이 발생한다해서 무조건적인 할당을 할 수는 없다. 자원할당 관리모듈(30)은 통화요청이 발생하면 할당 승인의 허가/거절에 대한 가부결정, 또는 근사적 가부결정을 해야 한다.
위에서, 자원할당 관리모듈(30)의 계획된 자원할당 정책이 제공하는 의사결정은 유한한 자원의 제약 하에서 트래픽의 유형별 서비스 품질 수준을 만족하면서 사업자 측면에서 자원의 활용도를 극대화하기 위한 것이다.
따라서, 노드별 외부 유입 및 내부발생 통화요청률에 대한 추정은 통화 요청의 불확실성과 무작위성으로부터 그 추계적 과정이 갖는 모수들의 특성, 구체적으로 평균 통화요청 회수 및 그 분산 등의 특성에 대한 유효한 분석 및 예측하는 과정이다.
개방형 대기행렬 네트워크 시스템은 위와 같이 불확실성에 대한 분석 및 예측 정보가 활용된 자원할당 정책이 개발되어야 통화요청의 불확실성 하에서 효과적으로 무선자원의 활용도를 극대화할 수 있고 유효한 자원의 할당을 기대할 수 있다.
또한, 개방형 대기행렬 네트워크에서 노드별 외부 유입 및 내부발생 통화요청률은 시스템이 보유한 자원의 운용에 성능저하를 초래하는 통화 요청량의 추계적 변이가 운용 목적상의 유의수준 이상인 다중 서비스 유형을 갖는 개방형 대기행렬 네트워크에서의 자원할당을 효과적으로 하여 단기적 성능저하를 극복하고 장기적인 성능 향상을 위한 의사결정 기초정보로 제공된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템에 적용되는 개방형 대기행렬 네트워크의 개념을 도시한 도면이다.
도 2에 나타나 있듯이, 내부노드 i에서 천이율이 0이 아닌 노드인 인접한 내부노드 1, 2, 3 및 4와의 천이율과 인접한 외부노드 i와의 천이율이다.
실제 통신 시스템에서 내부노드간의 천이율은 통화중, 통신속도, 통신경로 등 통화유형별 변화 요청률에 해당하고, 내부 노드와 외부노드와의 천이율은 로그온(log-on)된 사용자들이 생성하는 신규통화 요청율에 해당한다.
개방형 대기행렬 네트워크(Open queueing network)는 내부 및 외부 네트워크로 구성되어 있으며, 각 네트워크는 유한 개의 노드들로 구성되어 있다. 개방형 대기행렬 네트워크에서 가입자가 내부 네트워크에 포함된 노드, 즉 내부노드에 있다란 의미는 그 노드가 물리적으로 해당 지역에서 가입자가 통화중임을 나타낸다. 그리고, 가입자가 외부 네트워크에 포함된 노드, 즉 외부노드에 있다란 의미는 가입자가 단말기를 켜 놓았지만 통화 상태는 아님을 나타낸다. 또한, 가입자가 최외부노드에 있다란 의미는 가입자가 단말기를 꺼 놓은 상태를 의미한다.
최외부노드에서 외부노드로의 천이 요청은 단말기를 켜는 사건 또는 로그온 을 의미한다. 그리고, 외부 노드에서 어떤 하나의 내부노드로의 천이 요청은 신규통화 요청을 의미하며, 해당 천이요청의 성공은 요청한 신규통화가 그 내부노드에서 수락됨을 의미한다.
임의의 내부노드에서 인접한 다른 내부노드로의 천이요청은 핸드오버 요청을 의미하며, 해당 천이요청의 성공은 핸드오버(Hard handover, soft handover,softer handover 등) 요청이 이동해가고자 하는 내부노드에서 수락됨을 의미한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템의 동작을 첨부한 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 방법이 도시된 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 노드의 개수가 j개인 내부 네트워크와 동일한 수의 노드를 갖는 외부 네트워크로 이루어진 개방형 대기행렬 네트워크를 가정하고, 인접 노드들로 구성된 집합을 설정 및 수정한다.(S1)
위와 같은 인접노드 집합은 내부 노드들 사이에서 진행중인 통화의 천이가 일어날 수 있고, 각 내부노드와 일대일 대응으로 쌍을 이룬 단 하나의 외부노드사이에서도 진행중인 통화 천이가 일어날수도 있다.
따라서, 트래픽 파라미터 관측모듈(10)은 인접노드 통화량 상태를 점검한다.(S2) 즉, 트래픽 파라미터 관측모듈(10)은 각 노드가 실제의 전파 환경 상에서 측정하는 내부노드에서의 통화중인 개체수와 외부노드에서의 로그온된 존재 개체수를 관측한다.
그러면, 회귀분석 모듈(20)은 트래픽 파라미터관측모듈(10)의 관측치를 입력받아 초기 통화요청률 예측 모형을 가정하고 각 계수들을 추정한다.(S3)
위에서 추정된 계수들은 F-검정의 귀무가설(계수=0)을 통해 유효성을 검증하고(S4), 이러한 검증을 통해 유효하지 않은 계수의 변수는 모형에서 삭제함으로써 초기 설정된 통화요청률 예측 모형을 수정한다.(S5)
회귀분석 모듈(20)은 수정된 통화요청률 예측모형을 통해 노드별 내부발생 및 외부유입 통화요청률을 예측하고, 이렇게 예측된 통화요청률을 자원할당 관리모듈(30)에 보고한다.(S6)
그러면, 자원할당 관리모듈(30)은 통화요청률에 따라 자원의 할당 여부와 할당량을 결정한다.(S7)
위와 같은 예측 과정을 통한 통화요청률은 불확실성이 있는 통화요청 빈도를 가능한 한 정확하게 예측한 데이터로서 우선 순위가 있는 멀티미디어/멀티클래스 통화에 대한 차별적 무선자원 할당이 가능해지고, 자원을 예약(차후) 할당 또는 즉시 할당할 것인가를 결정하는데 있어 타당한 근거로 제공된다.
도 4는 본 발명의 일부 구성요소인 회귀분석 모듈의 회귀분석 및 추정 과정이 도시된 순서도이다.
도 4에 나타나 있듯이, 회귀분석 모듈(20)은 통화요청률 예측모형을 설정하고 시스템 계수 값을 입력한다.(S11)
여기서, 회귀분석 모듈(20)은 트래픽 파라미터 관측모듈(10)에서 과거시점의 트래픽 파라미터 값들( bi,,,, gi)을 입력받아 미래시점의 트래픽 파라미터 값들((,,), (,))을 예측한다.
이때, 과거시점의 트래픽 파라미터 값들은 실시간으로 측정하여 얻을 수 있는 데이터들로서, bi는 외부노드 i에서 내부노드 i로 천이 요청률,는 bi중 천이 성공률,는 내부노드에 대해 인접한 각각의 내부노드들로부터 내부노드로 천이 요청률의 총합,는 그 천이 성공률,는 내부노드j에서 내부노드 i로 천이 요청률, gi는 외부노드 i의 존재 개체수를 의미한다. (여기서 천이 요청률은 통화 요청률에 해당하며, 천이 성공률은 요청시 채널을 할당받아 새로운 무선링크를 통해 통화를 계속할 수 있는데 이러한 요청의 성공률을 의미한다.)
위의 각 트래픽 파라미터 값들은 아래 수학식 1 및 수학식 2와 같은 관계가 성립한다.
여기서, Pb와 Pr은 외부노드에서 노드 I로의 천이성공 확률과 내부노드에서 노드 I로의 천이성공 확률을 각각 나타낸다.
어떤 시점 t에서 짧은 시간동안, 노드 I로 도착되는 내부노드간 천이 요청률()은 수학식 3과 같다.
이때,() 는 노드에 (,) 만큼의 천이 성공이 있었을 때 임의의 통화가 내부노드(단, ji)로 천이를 요청할 확률이다. 이를 단위시간으로 정규화 하여 다음 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
한편, 외부노드로부터 내부노드 I로 도착되는 천이 요청률은 bi는 수학식 5와 같다.
위의 수학식들을 참고하여 내부발생 및 외부유입 통화요청률(,)에 대한 통화요청률 추정 회귀식은 수학식 6 및 수학식 7과 같다.
,
수학식 6과 수학식 7에서,,는 승수로서, 관측자료로 쓰이는 설명변수의 변화량이 추정하고자 하는 종속변수에 미치는 영향력을 정확히 추정하기 위해 사용된다.
따라서, 승수(,,)의 유효 범위는을 갖는 것이 가장바람직하지만 승수의 유효한 값은 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기한 수학식 6에서 승수와는 서로 다른 값을 갖지만, 경우에 따라 승수와는 동일한 값을 갖을 수도 있다.
여기서, 승수는 통화요청률 예측모형의 선형성으로 인해 추정되는 변수의 정확성에 한계가 있을 수 있는데, 이를 설명변수(독립변수)를 거듭제곱하여 보정함으로써 일반적인 회귀모형보다 정확한 추정결과를 얻기 위해 사용된다.
즉, 승수는 모형을 설정하는 기법중의 하나이며, 특히 지리적으로 각 노드들의 배치가 1차원부터 3차원까지인 경우를 포함하기 위하여 범위를 1부터 3까지 설정한다.
다음, 위의 S11 단계에서 설정한 통화요청률 예측모형의 모수를 추정하고 검정한 후에 수학식 6 및 수학식 7에 의한 통화요청률 회귀식에 의해 통화요청률을 예측한다.(S12, S13)
즉, 관측치들을 과거시점의 트래픽 파라미터 값들로 이용하여, 회귀계수 ()를 일정 시간간격()마다 추정해내어 회귀함수를 찾아낸다.
그 후, 트래픽이 발생할 때마다 현재의 관측치(즉, 설명변수들의 값)만으로 위의 수학식 6과 수학식 7을 이용해 간단하고 빠른 계산을 통해서 미래시점의 트래픽 파라미터 값인 예측치()를 산출함으로써 내부발생 및 외부유입 통화요청률을 추정하게 된다.
위에서,는 특정한 단위 시간이 될 수 있는데, 예를 들면, 하루(24시간), 1시간, 30분 등의 단위 시간이 될 수 있다.
연속적인 시간을 동일한 시간구간로 분할한 이산적인 시간축상에서 각 구간마다 과거시점의 트래픽 파라미터 값들을 측정하여 메모리에 기억시키고, 각 종류별 천이요청 사건의 빈도를 측정한다.
상기한 수학식 6에 대한 각각의 n개의 관측치를 수집하여 최소자승방법을 이용하여 ()를 추정하고,에 대한 추정량()을 수학식 8에 의해 결정한다.
이때, 최소자승방법은 실시간으로 측정한 관측치로 그 관측 데이터들을 가장 잘 대표할 수 있는 함수를 구하는 방법 중에 하나를 의미한다.
,
또한, 수학식 7에 대한 n개의 관측치를 수집하여 최소자승방법을 이용하여 ()를 추정하고, bi에 대한 추정량(bi)을 아래 수학식 9를 이용하여 결정한다.
회귀분석 모듈(20)은 위와 같은 수학식들을 이용하여 예측된 통화요청률을 자원할당 관리모듈(30)에 보고한다.(S14)
본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법은 다중 사용자에게 다중 접속노드를 통하여 무선통신 서비스를 제공하는 시스템에서 일반 신규통화 요청률, 핸드오버 요청률, 각 유형별 데이터 전송을 위한 용량 요청률 등의 통화요청률을 추정하여 이 정보를 필요로 하는 서브 시스템 또는 모듈에게 제공한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법은 개방형 대기행렬 네트워크의 트래픽 천이 형태를 갖는 모든 무선 통신 시스템에 적용될 수 있는데, 예를 들면 양방향 위성인터넷 시스템, 멀티 셀 이동 통신 시스템, 멀티 빔 이동위성통신 시스템, 3차원 옥내 환경 무선IP 네트워크 등이다.
여러 가지 트래픽 유형을 갖는 양방향 위성 인터넷 시스템에서 다중 접속노드는 개념적으로 각 유형별 통화중인 사용자의 군집, 로그온된 사용자 군집이 될 수 있으며, 각 접속노드의 상태는 통화중인 사용자의 개체수, 로그온된 사용자의 개체수가 될 수 있다. 셀룰러 이동 통신 시스템에서 다중 접속노드는 각 셀, 각 섹터 또는 각 클러스터가 될 수 있으며, 이동위성통신 시스템에서 다중 접속노드는 각 스팟빔(spotbeam) 또는 그 영역이 될 수 있다.
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의한 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법은 통화요청률을 추정하기 위해 유효한 설명변수가 선택된 회귀분석 방법을 이용하여 실제의 전파환경 상에서 측정하는 통화중인 개체수와 해당 영역내 존재 개체수를 이용함으로써 통화요청률을 정확하게 예측하여 희소한 무선자원의 최적 운용에 타당한 근거로 제시될 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의한 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법은 통화요청률을 추정하기 위해 필요한 데이터들 중에서 유효한 설명변수로 사용되는 데이터는 실제 시스템에서 간단하게 측정할 수 있는 것이므로 통화요청률을 추정하는 프로세스가 기록매체에 저장되어 시스템 운용에 쉽게 활용될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템 및 그 방법은 다중 서비스 유형을 갖는 개방형 대기행렬 네트워크에서 무선자원 할당을 효과적으로 수행함으로써 단기적 성능저하를 극복하고 장기적인 성능향상을 위한 의사결정 기초정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 개방형 대기행렬 네트워크에서 인접 노드들로 구성된 집합을 설정하고 각 노드에서 통화중인 개체수와 해당 영역 내 존재 개체수를 관측하기 위한 실시간 측정 관측치를 수집하는 트래픽 파라미터 관측모듈;
    상기 트래픽 파라미터 관측모듈에서 수집된 관측치로 회귀분석을 수행하여 통화요청률 예측 모형을 가정하고 내부발생 및 외부유입 통화요청률을 추정하는 회귀분석 모듈; 및
    상기 회귀분석 모듈에서 추정된 내부발생 및 외부유입 통화요청률에 따라 자원의 할당 여부와 할당량을 결정하는 자원할당 관리모듈
    을 포함하는 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트래픽 파라미터 관측모듈에서 인접 노드들로 구성된 집합은,
    통신 단말의 상태를 꺼짐 (log_off), 켜짐(log_on), 그리고 통화(active)의 3가지 노드 집합으로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 트래픽 파라미터 관측모듈은,
    외부노드 i에서 내부노드 i로 천이 요청률(bi) 및 그 천이 성공률(), 내부노드 i에서 외부노드 i로 천이 요청률(Ai) 및 그 천이 성공률(), 내부노드i에 대해 인접된 각각의 내부노드 j로부터 내부노드 i로 천이 요청률(), 외부노드 i의 존재 개체수(gi)를 실시간 측정 관측치로 사용하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회귀분석 모듈은,
    상기 통화요청률 예측 모형을 가정하고, 상기 트래픽 파라미터 관측모듈에서 수집한 과거시점의 트래픽 파라미터 값들로 이용하여, 회귀계수 ()를 일정 시간간격()마다 추정해내어 회귀함수를 찾아낸 후, 트래픽이 발생할 때마다 현재의 관측치를 이용한 회귀분석을 통해 미래시점의 트래픽 파라미터 값인 예측치()를 산출함으로써 내부발생 및 외부유입 통화요청률을 추정하고, 각 계수들의 유효성을 검정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회귀분석 모듈은,
    상기 내부발생 및 외부유입 통화요청률(Aij,bi)에 대한 추정량()는 아래와 같은 통화요청률 추정 회귀식;
    ,
    ,
    여기서, bi,,,, gi는 과거시점의 트래픽 파라미터 값들,
    (), ()는 회귀식의 각 설명변수에 대한 회귀계수들,
    는 관측 자료로 사용되는 설명변수의 변화량이 추정하고자 하는 종속변수에 미치는 영향력을 정확히 추정하기 위해 사용되는 승수.
    을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 환경에서의 통화 요청률 추정 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 통화요청률 추정 회귀식에서 승수()는 1.0이상 3.0 이하의 유효범위를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 통신 환경에서의 통화 요청률 추정 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 자원할당 관리모듈은 내부노드 하나와 외부노드 하나의 쌍을 담당하는것을 특징으로 하는 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 시스템.
  8. a) 개방형 대기행렬 네트워크에서 인접 노드들로 구성된 집합을 설정하고, 상기 인접노드의 통화량 상태를 점검하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 점검한 내용을 관측치로 하여 회귀분석을 수행하여 통화요청률 예측모형을 설정하고 상기 통화요청률 예측모형의 각 계수들을 추정하는 단계;
    c) 상기 b) 단계에서 추정된 각 계수들의 유효성을 검정하고 상기 통화요청률 예측모형을 수정하는 단계; 및
    d) 상기 c) 단계에서 수정된 통화요청률 예측모형과 상기 통화요청률 예측모형으로부터 추정된 통화량 상태 데이터를 통해 통화요청률을 예측하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서 예측된 통화요청률에 따라 자원의 할당 여부와 할당량을 결정하는 단계를 포함하는 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서 인접 노드들로 구성된 집합을 설정하는 단계는,
    통신 단말의 상태를 꺼짐 (log_off), 켜짐(log_on), 그리고 통화(active)의3가지 노드 집합으로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 a) 단계의 인접 노드의 통화량 상태 점검 단계는,
    외부노드 i에서 내부노드 i로 천이 요청률(bi) 및 그 천이 성공률(), 내부노드 i에서 외부노드 i로 천이 요청률(Ai) 및 그 천이 성공률(), 내부노드i에서 내부노드 j로 천이 요청률(Aij), 외부노드 i의 존재 개체수(gi)를 실시간 측정 관측치로 관측하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 환경에서의 통화요청률 추정 방법.
  12. 제 8 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 상기 통화요청률 예측모형의 각 계수들을 추정하는 단계는,
    가) 상기 관측치들을 과거시점의 트래픽 파라미터 값들로 이용하여, 회귀계수 ()를 일정 시간간격()마다 추정해내어 회귀함수를 찾아내는 단계; 및
    나) 트래픽이 발생할 때마다 현재의 관측치를 이용한 회귀분석을 통해 미래시점의 트래픽 파라미터 값인 예측치()를 산출함으로써 내부발생 및 외부유입통화요청률을 추정하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 환경에서의 통화 요청률 추정 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서 통화요청률을 예측하는 단계는,
    내부발생 및 외부유입 통화요청률(Aij,bi)에 대한 추정량()는 아래와 같은 통화요청률 추정 회귀식;
    ,
    ,
    여기서, bi,,,, gi는 과거시점의 트래픽 파라미터 값들,
    (), ()는 회귀식의 각 설명변수에 대한 회귀계수들,
    는 관측 자료로 사용되는 설명변수의 변화량이 추정하고자 하는 종속변수에 미치는 영향력을 정확히 추정하기 위해 사용되는 승수.
    를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 환경에서의 통화 요청률 추정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 승수()의 유효한 값들은 1.0이상 3.0 이하의 범위 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 환경에서의 통화 요청률 추정 방법.
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