KR100483005B1 - 비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리엘리먼트의 자원 관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 IMT-2000 비동기 시스템의 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원관리 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 트래픽 처리 엘리먼트 자원관리 방법은 트래픽 처리 프로세서와 엘리먼트를 분리하여 관리(할당/해제)하고, IMT-2000시스템에서 제공하는 음성, 데이터 및 영상 서비스등의 트래픽 특성을 고려하고 트래픽 처리 부하를 최소로 하는 트래픽 처리 엘리먼트 자원관리 방안을 기본으로 한다. 또한, 할당 요구된 채널에 필요한 비용 계산 함수를 통한 효율적인 자원관리 방법을 제공한다.

Description

비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법{METHOD FOR MANAGING TRAFFIC HANDLING RESOURCE IN RADIO NETWORK CONTROLLER OF WCDMA SYSTEM}

본 발명은 IMT-2000 비동기 이동통신 시스템의 제어국(RNC : Radio Network Controller)에 적용되는 자원 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트래픽 처리 서브시스템에 실장되어 있는 트래픽 처리 엘리먼트를 효과적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000) 시스템은 공통 주파수 사용과 글로벌 로밍 서비스로 이동 통신 가입자가 세계 어느 지역으로 이동하더라도 하나의 단말기로 음성, 데이터, 영상 등 멀티미디어 통신 서비스를 이용 할 수 있는 제3세대 이동통신 시스템이다.

IMT-2000시스템은 기술방식에 따라 동기식(CDMA-2000)과 비동기식(W-CDMA)으로 나뉘어 지는데, 동기식과 비동기식의 큰 차이는 GPS 위성을 이용하느냐의 여부이다. 동기식은 GPS 위성(저궤도위성)을 이용해 음성이나 데이터를 전송하는데 비해 동기식은 기지국이나 중계국을 통해 서비스한다는 차이점이 있다.

도 1에는 IMT-2000의 비동기 이동통신 시스템의 구성이 도시되어 있다.

상기 도 1에서 도면 부호 11은 단말, 12는 기지국, 13은 제어국, 14는 핵심 망(CN : Core Network)이며, 상기 제어국(13)은 상기 다수의 기지국(12)과의 인터페이스를 담당하는 정합모듈(131), 상기 핵심 망(14)과의 인터페이스를 담당하는 정합모듈(133), 트래픽 처리 서브시스템(132) 및 접속 제어 프로세서(ACP : Access Control Processor)(134)로 구성된다. 상기 트래픽 처리 서브시스템(132)은 다수의 트래픽 처리 프로세서로 구성된 트래픽 처리 모듈들(135, 136, 137)로 나누어져 있으며, 단말(11)과 핵심 망(14) 사이에서 트래픽 연결을 제공한다.

발신호나 착신호 요구 시에 상기 제어국(13)은 단말(11)과 핵심 망(14) 사이의 트래픽을 열어주기 위한 자원을 할당해야 하며, 이 때, 고려되는 자원은 무선 링크 설정을 위한 채널 엘리먼트, 기지국과 제어국간 전송 링크(AAL2 채널), 트래픽 처리 엘리먼트 자원(THE : Traffic Handling Element, 이하 "THE"라 함) 설정 등이 있다. 제어국(13)에서 트래픽 연결을 관리하는 THE는 트래픽 처리 프로세서에서 구동되는 태스크(task)로서, 다수의 무선 링크에서 들어오는 트래픽 중 품질이 좋은 트래픽을 선택하여 핵심 망(14)쪽으로 전송하고, 트래픽 채널의 상향 링크(uplink) 방향의 외부 루프 전력 제어(Outer Loop Power Control)를 수행한다. THE의 관리는 상기 제어국(13)의 접속 제어 프로세서(134)에서 이루어지는데, THE자원 설정 및 변경기능과 해제기능으로 이루어진다.

종래의 IMT-2000 시스템의 제어국 THE 자원 관리 방법은 사용자 호를 기준으로 이루어진다. 즉, 호 설정 과정에서 먼저 단말과 제어국간 RRC신호 연결을 설정하면서 사용자 호에 대해서 THE를 할당하는데, 이 때 할당된 THE는 해당 호에 서비스될 다수개의 채널을 관리한다. 그래서, 사용자가 트래픽 채널을 추가하고자 하면 이미 설정된 THE에 가지(branch)를 늘리는 과정만 수행된다. 이와 같은 기존의 방법은 사용자가 트래픽 채널을 추가 설정하기 전에 이미 트래픽 처리 프로세서를 선택하므로, 추가하고자 하는 트래픽 채널의 용량이 이미 설정된 프로세서의 잔여용량을 초과하면 다른 프로세서의 잔여용량이 충분함에도 불구하고 채널 추가를 거절하게 되는 문제점을 갖는다. 또한, 기존의 방식은 IMT-2000시스템이 제공하는 여러 가지 서비스에 따른 트래픽 특성과 우선순위에 대한 고려가 되어있지 않아 자원관리의 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 설명한 바와 같은 종래의 기술적 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이동 단말기의 발신 또는착신 호에 할당할 THE를 관리하는데 있어서 호를 기준으로 할당하지 않고, 각각의 채널 단위로 THE를 관리하고 트래픽 분산 및 서비스 클래스에 대해 고려하여 THE 자원 관리의 효율성을 극대화하는 비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 잔여용량 비교를 위해 모든 THE를 순차 탐색해야 하는 문제점을 해결하기 위해, 프로세서별 엘리먼트 관리를 수행하는 2단계 자원관리를 통해 처리 시간을 줄일 수 있는 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법은 단말과 핵심 망 사이의 트래픽 연결을 제공하기 위하여 다수의 트래픽 처리 프로세서로 구성된 트래픽 처리 모듈들을 포함하는 무선망 제어국에 적용되며,

제어국의 트래픽 처리 엘리먼트 자원관리를 위해 트래픽 처리 프로세서에 대한 컨텍스트 배열을 구성하고, 각 프로세서별 엘리먼트에 대한 이중연결리스트를 구성한 후 공용메모리에 저장하는 채널 초기화 과정;

채널 할당 요구에 따라 트래픽 처리 프로세서 컨텍스트 배열로부터 프로세서를 선택하고, 선택된 프로세서에 해당하는 엘리먼트 리스트로부터 채널을 할당해주는 채널 할당 과정; 및

상기 할당된 채널을 사용한 후 자원 해제 요구가 발생하면, 할당된 자원을 해제 및 복원하는 채널 해제 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법의 처리 흐름이 도시되어 있다.

동작이 시작되면, 데이터베이스로부터 형상 정보를 비롯한 초기 데이터가 수신되며(S11), 트래픽 처리 프로세서에 대한 컨텍스트 배열이 구성되고 각 프로세서별 상기 초기 데이터를 이용하여 트래픽 처리 프로세서에 대한 컨텍스트 배열 및 엘리먼트 리스트가 초기화된다(S12). 또한, 상기 단계(S12)에서는 각 트래픽 처리 프로세서별 엘리먼트에 대한 이중연결리스트를 구성한 후 공용메모리에 저장하는 과정이 수행된다. 상기 단계(S11) 및 단계(S12)는 초기화 단계이다.

다음으로, 채널을 사용할 서비스 타입의 입력을 통해 트래픽 처리 엘리먼트의 할당 요구가 수행된다(S13). 상기 채널 할당 요구에 따라 트래픽 처리 프로세서의 컨텍스트 배열로부터 프로세서를 할당하고(S14), 선택한 프로세서 내에 트래픽 처리 엘리먼트를 할당한다(S15). 상기 단계(S15)에 의해 트래픽 처리 엘리먼트의 할당이 완료되면, 프레세서 아이디와 엘리먼트 아이디를 출력한다(S16). 상기 단계(S13) 내지 단계(S16)는 채널 할당 과정을 구성한다.

다음으로, 상기 할당된 채널이 사용되고 나서 트래픽 처리 엘리먼트의 해제 요구가 있으면(S17), 트래픽 처리 엘리먼트의 관리 리스트에 사용한 트래픽 처리 엘리먼트를 복원시킨다(S18). 그 다음에, 프로세서 컨텍스트에 사용했던 트래픽 용량을 복원하고(S19), 트래픽 처리 엘리먼트의 해제를 완료한다(S20). 상기 단계(S17) 내지 단계(S20)는 채널 해제 과정을 구성한다.

상기 초기화 과정은 트래픽 처리 모듈별로 트래픽 처리 프로세서에 대한 컨텍스트 배열을 구성하고, 도 7에 도시된 바와 같이, 프로세서별 엘리먼트에 대한 이중연결리스트를 구성한다. 즉, 각 엘리먼트는 유휴 상태 또는 점유 상태로 분류되며, 동일한 상태끼리 서로 연결되는 구조를 가진다. 이어서, 각 그룹의 대표 프로세서 정보를 그룹 컨텍스트에 저장하는데, 이때 대표 프로세서는 트래픽 처리 모듈내 프로세서들의 용량에 대한 정렬을 수행한 후 최대의 용량을 가진 프로세서로 선택한다.

도 3에는 본 발명에 따른 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법에서 트래픽 분산 개념이 도시되어 있다. 상기 도 3을 참조하면, 프로세서 할당 요구가 있을 경우에 각 프로세서의 트래픽 잔여 용량에 따라 소팅(sorting)을 수행하고, 잔여 용량이 가장 많은 프로세서가 먼저 선택되도록 한다. 이것이 본 발명에서 프로세서를 선택함에 있어 적용되는 큰 원칙이다.

트래픽 처리 엘리먼트의 할당 과정, 즉, 채널 할당 과정은 프로세서 선택 단계와 엘리먼트 할당 단계로 구분되는데, 프로세서 선택 방법은 다음의 세가지 방법이 가능하다.

우선, 첫번째 방법은 트래픽을 최대한 분산시켜서 프로세스 부하를 줄이는 방안이다. 요구된 채널을 할당할 경우의 비용이 최소가 되는 프로세서를 선택하는데, 이때 비용은 현재 요구되는 채널의 트래픽 용량과 프로세서의 잔여용량을 입력값으로 갖는다. 프로세서 선택 함수 P_assigned와 비용 계산 함수 f 는 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

두번째 방안은 트래픽을 최대한 분산시키면서 여러 가지 서비스 클래스를 고려한 방안이다. IMT-2000 시스템은 음성, 영상 및 패킷서비스를 지원하므로 채널의 서비스 종류에 따라 요구되는 트래픽 용량이 다르다. 따라서, 채널을 프로세서에 할당할 때, 이후의 우선순위가 높은 트래픽 채널의 할당에 영향을 미치지 않는 범위에서 트래픽을 분산시키는 방안이 고려되어야 한다. 즉, 잔여 용량에 대해 가능한 서비스별 채널 수를 예상해서 앞으로 최대의 채널을 수용할 수 있도록 프로세서를 할당함으로써 좀더 효율적인 자원관리가 가능하게 된다.

상세히 설명하면, 호처리 블록에서 채널 할당을 요구하면 할당하고자 하는 채널을 특정 프로세서에 할당할 경우의 비용이 최소가 되는 프로세서를 선택한다. 이때, 비용은 특정 프로세서를 선택할 경우 특정 서비스 채널의 할당에 미치는 비용 성분을 (i : 프로세서 번호, k: 서비스 구분)라고 할 때, 모든 서비스에 대한 비용성분을 총괄한 것이다. 도 4를 참조하면, 잔여용량에 따라 프로세서를 소팅한 상태에서 채널 할당 요구가 입력되면, 각 서비스 클래스에 대한 비용을 산출하고, 각 서비스 클래스별 우선권(priority)을 고려하여 총 비용을 계산함을 알 수 있다.

다음은 프로세서(i)를 할당했을 때의 프로세서 할당 함수, 비용 계산 함수, 각 서비스별 비용 계산 함수를 수학식 2로 표현하고 있다.

세번째 방안은, 서비스 클래스를 고려하되 채널 초기화 과정에서 각각의 프로세서가 특정 서비스 클래스만 지원하도록 고정하여 프로세서들를 서비스 클래스에 따라 그룹화하여 채널 할당시 해당 그룹만 검색하는 방안이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 프로세서 컨텍스트는 서비스 클래스 별로 그룹화하여 분류되어 있다. 호 처리 블록에서 채널 할당을 요구하면 요구된 채널의 서비스 종류에 해당하는 서비스 클래스 그룹을 찾는다. 선택한 프로세서 그룹 내에서 앞서 서술한 비용 계산 함수 f 를 이용하여 트래픽 처리 프로세서를 선택한다. 각 서비스 별로 구분된 프로세서 그룹에 대해서만 비용 비교를 하므로 할당 시간을 줄이는 장점을 갖는다. 도 6은 프로세서 컨텍스트의 계층적 구성 및 정렬(sorting) 과정을 나타내고 있다. 즉, 트래픽 처리 서브시스템에서는 각 트래픽 처리 모듈에서 최대 잔여용량이 남은 프로세서를 포인팅하도록 구성되어 있다. 또한, 서비스 클래스에 따른 그룹내의 프로세서들에서도 마찬가지로 잔여용량 또는 비용의 순서로 정렬되어 있다. 따라서, 프로세서 그룹 내에서 가장 많은 잔여용량을 가진 프로세서 정보를 참조하여 최소 용량 또는 비용을 갖는 프로세서를 선택할 수 있다.

프로세서가 선택된 후 엘리먼트를 할당하는 과정은 다음과 같다.

도 7에 도시된 바와 같이, 선택된 프로세서내 유휴상태 이중연결 리스트에서 헤드 포인터가 가리키는 엘리먼트 정보를 획득하고 점유상태로 상태를 변경한 후 유휴상태 이중연결 리스트에서 삭제한다.

THE 해제 과정은 엘리먼트를 반환하는 단계와, 사용중인 프로세서에 할당 트래픽을 반환하는 단계로 구성된다. THE 반환을 용이하게 하기 위해서 THE 아이디는 각 프로세서별 0부터 n(1이상의 정수)까지 순차적으로 넘버링하여 부여한다. 즉, 채널 해제 요구시 입력되는 THE 아이디로서 해당 컨텍스트 정보를 바로 검색하여 해제할 수 있다. THE 반환이 완료되면 할당 프로세서의 용량을 복원함으로써 채널 해제 과정이 완료된다.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명의 비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법에 따르면, 제어국에서 채널 할당시 트래픽을 최대한 분산시키는 방안을 사용함으로써 사용자와 핵심 망간 트래픽을 지원하는 트래픽 처리 프로세서의 처리 부하를 줄이는 장점을 갖는다. 또한, IMT-2000 시스템에서 지원하는 음성, 영상 및 패킷 서비스 등을 구분하여 채널 할당시 각 서비스 채널 할당에 미치는 영향(비용)을 고려하므로 효율적인 자원관리를 수행한다. 더불어 트래픽 처리 엘리먼트를 호 단위로 할당/해제하는 것이 아니라, 전송 채널 단위로 할당하므로 자원 사용의 효율성을 높이는 장점을 갖는다.

도 1은 IMT-2000의 비동기 이동통신 시스템의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법의 처리 흐름을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법에서 트래픽 분산 개념을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법에서 서비스 클래스를 고려한 트래픽 처리 프로세서의 할당 방법을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법에서 지원하는 서비스 클래스를 기준으로 프로세서를 그룹화하는 과정을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법에서 프로세서 컨텍스트의 계층적 구성 및 정렬 과정을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 따른 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법에서 트래픽 처리 엘리먼트 배열의 이중 연결 리스트의 구조를 나타낸 도면.

Claims (10)

1. 단말과 핵심 망 사이의 트래픽 연결을 제공하기 위하여, 다수의 트래픽 처리 프로세서로 구성된 트래픽 처리 모듈들을 포함하는 무선망 제어국에 적용되는 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법에 있어서,

   제어국의 트래픽 처리 엘리먼트 자원관리를 위해 트래픽 처리 프로세서에 대한 컨텍스트 배열을 구성하고, 각 프로세서별 엘리먼트에 대한 이중연결리스트를 구성한 후 공용메모리에 저장하는 채널 초기화 과정;

   채널 할당 요구에 따라 트래픽 처리 프로세서 컨텍스트 배열로부터 프로세서를 선택하고, 선택된 프로세서에 해당하는 엘리먼트 리스트로부터 채널을 할당해주는 채널 할당 과정; 및

   상기 할당된 채널을 사용한 후 자원 해제 요구가 발생하면, 할당된 자원을 해제 및 복원하는 채널 해제 과정을 포함하는

   비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 채널 할당 과정은

   채널 할당 요구시 입력된 채널 정보에 따라 트래픽 처리 프로세서를 먼저 선택하고, 선택한 프로세서 내에서 트래픽 처리 엘리먼트를 할당하는 2-단계 트래픽 처리 엘리먼트 할당에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는

   비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 프로세서 선택은

   잔여 용량과 요구되는 트래픽 용량을 입력 값으로 하는 비용 계산 함수 f와, 상기 함수 f로 각 프로세서별 비용을 비교하여 최소의 비용이 요구되는 프로세서를 선택하도록 결정된 프로세서 선택함수에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는

   비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 프로세서 선택 함수와 비용 계산 함수는 아래의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 프로세서를 선택하는 과정에서 각 프로세서별 비용을 정렬하며, 이 정렬 과정에서 처리 속도를 단축시키기 위해 컨텍스트를 계층적으로 그룹화하고, 각 그룹내에서 정렬을 수행한 후, 최대 용량을 갖는 프로세서 정보를 그룹 컨텍스트에 저장하여 채널 할당 요구시 그룹 컨텍스트 정보만 비교하여 프로세서를 선택하는 것을 특징으로 하는

   비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 프로세서를 선택할 때, 서비스 클래스를 고려할 경우에는

   서비스 클래스별 채널 할당시 요구되는 비용 성분을 계산하는 함수와 각 서비스 클래스의 우선권에 따라 가중치를 달리하여 총 비용을 계산한 후, 필요로 하는 트래픽 처리 프로세서를 선택하며, 상기 비용 성분을 계산하는 함수와 프로세서 선택 함수는 아래의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는

   비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 프로세서를 선택할 때, 서비스 클래스를 고려할 경우에는

   각각의 프로세서에서 특정 서비스 클래스만 지원하도록 하고 프로세서를 서비스 클래스에 따라 그룹화하여 할당하고자 하는 채널의 서비스 종류에 따라 해당하는 서비스 클래스를 지원하는 그룹을 정하고, 선택한 그룹내 프로세서에 대해서 채널 할당 요구시 입력된 채널 정보에 따라 트래픽 처리 프로세서를 먼저 선택하고, 선택한 프로세서 내에서 트래픽 처리 엘리먼트를 할당하는 2-단계 트래픽 처리 엘리먼트 할당에 의해 트래픽 처리 프로세서를 선택하는 것을 특징으로 하는

   비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 채널 할당 과정은

   유휴 상태 이중연결리스트에서 헤드 포인터가 가리키는 엘리먼트 정보를 획득하고 점유상태로 상태를 변경한 후, 유휴상태 이중연결 리스트에서 삭제하도록 수행되는 것을 특징으로 하는

   비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 트래픽 처리 엘리먼트 정보는 트래픽 처리 엘리먼트 아이디를 포함하며, 각 프로세서별로 정수를 순차적으로 넘버링하여 트래픽 처리 엘리먼트 아이디를 부여하는 것을 특징으로 하는

   비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법.
10. 제1항에 있어서,

    상기 단말과 핵심 망을 지원하는 트래픽 처리 엘리먼트를 각 전송 채널별로 관리하는 것을 특징으로 하는

    비동기 이동통신 시스템의 무선망 제어국에서 트래픽 처리 엘리먼트의 자원 관리 방법.