KR100534417B1 - 이동체의 핸드오프 시 이동방향 추정을 이용한 자원 할당시스템 및 그 방법 - Google Patents

이동체의 핸드오프 시 이동방향 추정을 이용한 자원 할당시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동체의 핸드오프 시 이동 방향을 추정하여 미리 자원을 할당하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는, 이동체로부터 수신된 파일럿 신호의 세기에 따라 이동체의 위치 결정과 관련된 파라미터를 생성하는 신호 세기 결정부, 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 이동체의 셀 내 위치와 관련된 정보를 주기적으로 생성한 후, 생성된 위치 관련 정보에 따라 이동체의 이동 방향을 추정하는 이동 방향 추정부, 생성된 이동체의 위치 관련 정보와 추정된 이동체의 이동 방향 정보에 기초하여 이동체의 자원 예약과 관련된 파라미터를 결정하는 자원예약 파라미터 결정부 및, 결정된 파라미터에 따라 이동체가 핸드오프할 가능성이 있는 인접 셀에 자원을 미리 예약한 후, 예약된 자원과 관련된 데이터를 통해 이동체의 핸드오프 수락 여부를 결정하는 자원 예약 및 할당부를 포함한다.
이를 통하여, 단순한 예약 및 할당 방식으로 인한 자원의 낭비를 막고, 요구된 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있다.

Description

이동체의 핸드오프 시 이동방향 추정을 이용한 자원 할당 시스템 및 그 방법 {RESOURCE ALLOCATION SYSTEM AND METHOD USING ESTIMATION OF DIRECTION FOR HAND OFF OF MOBILE}
본 발명은 자원 할당 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이동체의 핸드오프시 필요한 자원을 예약하여 할당하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무선망에서 광대역 멀티미디어 서비스를 지원하기 위한 대역폭 확보를 위해서는 매크로셀/마이크로/피코셀(macro/micro/pico cell) 구조를 통해 대역폭을 효과적으로 재사용할 필요가 있다.
그런데, 이러한 구조에서는 작은 셀 반경으로 인하여 빈번히 핸드오프가 발생하게 될 뿐만 아니라, 이동성 또한 시간과 장소에 따라 다양하게 나타난다. 이에 따라, 시간에 따른 또는 위치에 따른 셀 당 트래픽의 변화 폭이 커지게 되며, 망 제어기에서 동적으로 핸드오프한 이동체에 자원을 할당하기 위한 호 처리량이 증가하게 된다.
따라서, 고속의 데이터 처리로 인해, 이동하는 이동체와 관련된 호가 이동 도중 종료되지 않고 계속 진행할 수 있도록 하기 위한 효율적인 대역폭 할당 방식이 요구되고 있는 실정이다.
이러한 사용자의 이동성 지원을 위한 대표적인 무선 자원 관리 방식에 대해 알아보면, 예약 채널 방식, 큐잉 우선 채널 방식 및 측정 기반 우선 할당 방식 등이 있는데, 이러한 무선 자원 관리 방식들은 핸드오프 호에 대하여 우선권을 부여함으로써 사용자의 이동성을 보장해 주는 방식들이다.
그러나, 이러한 기존의 무선 자원 관리 방식들은 모두 트래픽(traffic)의 정적인 특성에 기반하고 있기 때문에, 마이크로셀 환경에서의 빈번한 핸드오프에 대해서는 그 수율이 떨어지거나 또는 핸드오프 강제 종료 확률이 지나치게 높다는 특징이 있다. 뿐만 아니라, 다양한 요구 대역폭과 서비스 시간을 갖는 멀티미디어 사용자에 대해서는 그 계산상의 복잡성으로 인하여 정확한 연결 수락 제어를 하기 어렵다.
관련 특허로는, 권리권자가 김진찬인 [발명의 명칭 : 인터넷 서비스 제공이 가능한 차세대 이동 통신망의 핸드오프시 자원 할당 방법, 등록번호 : 10-1999-58501호]의 특허가 있는데, 이는 인터넷 서비스가 가능한 차세대 이동 통신망에서 단말의 핸드오프 시에 가용 채널 및 자원량에 따라 적절히 핸드오프 처리를 수행함으로써, 원할한 인터넷 서비스를 제공하고자 한다. 그러나, 이러한 방법 역시 자원의 낭비를 유발시킬 수도 있으며, 요구된 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 보장하는데 있어 여러 어려움이 수반된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이동체의 위치와 이동 방향 추정을 통해 상기 이동체가 핸드오프 하고자 하는 셀의 자원을 예약함으로써, 핸드오프 처리 시간에 거의 영향을 주지 않으므로 인한 자원 낭비 방지 및 요구된 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있는 이동체의 핸드오프 시 이동방향 추정을 이용한 자원 할당 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자원 할당 시스템은, 이동체가 다수 기지국들로부터 수신한 파일럿 신호의 세기를 측정하여 해당 기지국으로 전송하면, 상기 전송된 파일럿 신호의 세기에 따라 상기 이동체의 위치 결정과 관련된 파라미터를 생성하는 신호 세기 결정부; 상기 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 상기 이동체의 셀 내 위치와 관련된 정보를 주기적으로 생성한 후, 상기 생성된 위치 관련 정보에 따라 상기 이동체의 이동 방향을 추정하는 이동 방향 추정부; 상기 생성된 이동체의 위치 관련 정보와 상기 추정된 이동체의 이동 방향 정보에 기초하며, 상기 이동체의 이동 속도에 따른 특성을 이용하여 예약 변수를 정의하고, 정의된 예약 변수에 따라 상기 이동체의 자원 예약과 관련된 파라미터를 결정하는 자원예약 파라미터 결정부; 및 상기 결정된 파라미터에 따라 상기 이동체가 핸드오프할 가능성이 있는 인접 셀에 자원을 미리 예약한 후, 핸드오프 처리시 상기 예약된 자원과 관련된 데이터를 통해 상기 이동체의 핸드오프 수락 여부를 결정하는 자원 예약 및 할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 이동 방향 추정부는, 상기 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 셀 내에 상기 이동체가 위치한 섹터를 추정하는 섹터 추정부; 상기 추정된 섹터에서 상기 이동체가 위치한 존을 추정하는 존 추정부; 및 상기 추정된 섹터 및 존에 따라 상기 이동체의 현재 및 이전 위치를 계산하여 상기 계산된 값에 따라 상기 이동체의 이동 방향을 결정하는 이동방향 결정부를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 자원 할당 방법은, a)이동체로부터 수신된 파일럿 신호의 세기에 따라 상기 이동체의 위치 결정과 관련된 파라미터를 생성하는 단계; b)상기 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 상기 이동체의 셀 내 위치와 관련된 정보를 주기적으로 생성한 후, 상기 생성된 위치 관련 정보에 따라 상기 이동체의 이동 방향을 추정하는 단계; c)상기 생성된 이동체의 위치 관련 정보와 상기 추정된 이동체의 이동 방향 정보에 기초하며, 상기 이동체의 이동 속도에 따른 특성을 이용하여 예약 변수를 정의하고, 정의된 예약 변수에 따라 상기 이동체의 자원 예약과 관련된 파라미터를 결정하는 단계; 및 d)상기 결정된 파라미터에 따라 상기 이동체가 핸드오프할 가능성이 있는 인접 셀에 자원을 예약한 후, 핸드오프 처리시 상기 예약된 자원과 관련된 데이터를 통해 상기 이동체의 핸드오프 수락 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 b)단계는, 상기 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 셀 내에 상기 이동체가 위치한 섹터를 추정하는 단계; 상기 추정된 섹터에서 상기 이동체가 위치한 존을 추정하는 단계; 및 상기 추정된 섹터 및 존에 따라 상기 이동체의 현재 및 이전 위치를 계산하여 상기 계산된 값에 따라 상기 이동체의 이동 방향을 결정하는 단계를 포함한다.
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 이동체의 핸드오프 시 이동방향 추정을 이용한 자원 할당 시스템의 세부적인 블록 구성도이다.
도 1을 보면, 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 시스템(100)은 신호 세기 결정부(110), 이동 방향 추정부(120), 자원예약 파라미터 결정부(130) 및, 자원 예약 및 할당부(140)를 포함한다. 이때, 이동 방향 추정부(120)는 섹터 추정부(121), 존 추정부(122) 및 이동방향 결정부(123)를 포함하며, 자원 예약 및 할당부(140)는 저속 이동체 자원 예약부(141), 고속 이동체 자원 예약부(142), 실시간 이동체 자원 예약부(143) 및, 비실시간 이동체 자원 예약부(144)를 포함한다.
자세히 설명하면, 먼저 신호 세기 결정부(110)는 해당 이동체가 자신의 기지국 및 인접한 기지국들로부터 수신한 파일럿 신호의 세기를 이동체 내의 복조기를 통해 측정한 후 해당 기지국으로 전송하면, 전송된 파일럿 신호의 세기에 따라 이동체의 위치 결정 파라미터를 생성한다.
다음으로 이동 방향 추정부(120)는 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 해당 이동체의 셀 내 위치와 관련된 정보 및, 이동체의 이동 방향과 관련된 정보를 추정 및 생성한다.
즉, 섹터 추정부(121)는 셀 내 이동체가 위치한 섹터를 추정하고, 존 추정부(122)는 섹터 추정부(121)에서 추정한 섹터에서 이동체가 위치한 존을 추정한다.
다음, 이동 방향 결정부(123)는 섹터 추정과 존 추정에 의하여 생성된 이동체의 위치 관련 정보에 따라, 이동체의 현재 위치와 이전 위치를 계산한 후, 그에 따른 이동체의 이동 방향을 산출한다.
상세히 설명하면, 이동 방향 결정부(123)는 이동체가 위치한 지점이 바뀔 때마다 현재 이동체가 위치한 지점을 기점으로 하여 다시 이동 방향을 계산한다. 이러한 이동 방향 산출에 대한 표시예가 도 2에 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 이동체의 이동 방향 산출을 위해 세부적으로 정의된 셀의 구조도이다.
도 2에 도시된 같이, 우선 이동체의 이동 방향은 하위 존에서 상위 존으로 이동하는 제1 방향 d11, d12, d13과, 상위 존에서 하위 존으로 이동하는 제2 방향 d16과 d17 그리고 d18, 그리고 동일 존 내에서 이동하는 제3 방향 d14 , d15와 같이 세 가지 이동 방향으로 분류된다.
먼저, 제1 방향으로 움직이는 이동체의 이동 가능 지역은 넓고, 제2 방향으로 움직이는 이동체의 이동 가능 지역은 점점 좁아진다. 즉, 이동체가 셀 중심을 향하여 이동할 때보다 셀 외곽 지역으로 이동할 때가 해당 이동체의 이동 방향을 추정하기가 쉽다.
따라서, 제1 방향으로 이동하는 이동체는 최대한 많은 인접 셀로 이동할 수 있다고 추정하는 반면, 제2 방향으로 이동하는 이동체는 이동 가능한 인접 셀의 수를 감소시키는 방법이 효과적이다. 이러한 점들을 고려하여 본 발명의 실싱예에서는 이동체의 이동 방향을 추정하기 위한 5 가지의 조건을 알고리즘을 이용한다. 이에 대해 순차적으로 알아보면 다음과 같다.
첫째, 동일 섹터의 상위의 존으로 이동하는 이동체는 셀 안에서의 이동 반경이 가장 넓다. 따라서, 이동방향 추정부(120)는 해당 이동체가 최대 5개의 인접 셀로 이동할 가능성이 있다고 추정한다.
둘째, 동일 섹터의 하위의 존으로 이동하는 이동체는 셀 안에서의 이동 반경이 좁다. 따라서, 이동방향 추정부(120)는 해당 이동체가 최대 3개의 인접 셀로 이동할 가능성이 있다고 추정한다.
셋째, 다른 섹터의 상위의 존으로 이동하는 이동체는 셀 안에서의 이동 반경이 넓다. 따라서, 이동방향 추정부(120)는 해당 이동체가 최대 4개의 인접 셀로 이동할 가능성이 있다고 추정한다.
넷째, 다른 섹터의 하위의 존으로 이동하는 이동체는 셀 내에서의 이동 반경이 가장 좁다. 따라서, 이동방향 추정부(120)는 해당 이동체가 현재 위치한 존에 따라 최대 2개에서 최소 1개의 인접 셀로 이동할 가능성이 있다고 추정한다.
마지막으로 다섯째, 다른 섹터의 동일 존으로 이동하는 이동체는 세 번째 조건과 동일한 알고리즘에 따라 이동체의 이동 방향을 추정한다.
이러한 조건의 알고리즘에 따라, 이동체의 이동 방향과 관련된 정보가 생성되면, 다음으로 자원 예약 파라미터 결정부(130)는 이동체의 셀 내 위치 정보와 이동 방향 정보에 기초하여 이동체의 자원 예약과 관련된 파라미터를 결정한다.
이러한 자원 예약 파라미터 결정에 있어, 이동체는 그 속도에 따라 이동 반경 및 이동 패턴이 서로 다른 특성을 보인다. 즉, 저속 이동체는 이동 반경이 작은 반면 이동 패턴이 복잡하고, 고속 이동체는 이동 반경이 큰 반면에 이동 패턴은 단조롭다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자원 예약 파라미터 결정부(130)는 이러한 특성을 이용하여 예약 변수(Reservation Variable)를 정의하고, 정의된 예약 변수에 따라 대역폭 예약이 필요한 인접 셀을 결정한다.
상세히 설명하면, 자원 예약 파라미터 결정부(130)는 이동체의 현재 위치와 이동 방향을 예약 변수로 하여, 이동체의 속도에 따라 현재 위치에서의 이동 반경을 고려한 후, 이동체의 속도가 이동 방향에 미치는 결과를 고려하여 자원 예약이 필요한 인접 셀을 결정한다.
다음으로, 자원예약 및 할당부(140)는 이동체가 이동하리라고 결정된 셀에 자원을 실질적으로 예약한다.
먼저, 저속 이동체 자원 예약부(141)는 저속 이동체를 위한 자원 예약을 관리한다. 즉, 이동체의 핸드오프에 따른 자원 할당시, 해당 이동체가 저속의 이동체일 경우, 저속 이동체 자원 예약부(141)는 저속 이동체의 현재 위치와 이동 방향을 모두 예약 변수로 고려하여 셀 내의 특정 위치에 자원 예약과 관련된 정보를 생성한다.
상세히 설명하면, 일반적으로 저속 이동체의 경우 셀 내에서의 이동 범위가 크지 않으므로, 이동체의 현재 위치에 따라 핸드오프할 확률을 추정하기 때문에 셀 내의 특정 위치를 고려한다. 또한, 셀의 내부로 이동하는 이동체는 핸드오프할 확률이 줄어드는 반면에, 셀의 외부로 이동하는 이동체는 핸드오프할 확률이 증가하므로 이동체의 이동 방향을 고려해야 한다.
이로 인해, 저속 이동체 자원 예약부(141)는 저속 이동체의 현재 위치를 고려하기 위해, 이동체가 위치한 각 존에 따라 서로 다른 결정 방법을 이용한다. 즉, 섹터 추정과 존 추정에 의하여 이동체가 위치한 존을 결정한 후, 이동체의 현재의 위치와 이동 방향을 고려하여 이동할 가능성이 있는 인접 셀을 추정한다. 이때, 대역폭 예약이 필요한 인접 셀은 섹터 추정에 의하여 결정되며, 대역폭 예약 결정 여부는 존 추정에 의하여 추정된 현재 이동체의 위치에 따라 결정된다.
즉, 하위의 존에서 상위의 존으로 이동중인 저속의 이동체는 대역폭 예약이 필요 없다. 또한, 저속 이동체는 이동 반경이 크지 않으므로 상위의 존에서 하위의 존으로 이동하고 있을 지라도 현재 추정된 위치가 제3 존(도 2의 zone-3)일 경우에만 자원 예약을 수행한다. 이러한 저속 이동체의 예약 변수를 고려한 자원 예약 조건에 대해 간략히 알아보면 다음과 같다.
먼저, 조건 1은 이동체의 현재 위치가 제1 존(zone-1)일 경우, 이동 방향과 상관없이 자원 예약을 수행하지 않는다.
조건 2는 이동체의 현재 위치가 제2 존(zone-2)이고, 제1 존(zone-1)으로부터 이동했다면 자원 예약을 수행하지 않는다.
조건 3은 이동체의 현재 위치가 제2 존(zone-2)이고, 제3 존(zone-3)으로부터 이동했다면 자원 예약을 수행하지 않는다.
마지막으로, 조건 4는 이동체의 현재 위치가 제3 존(zone-3)이고, 제2 존(zone-2)으로부터 이동했다면 한 개의 인접 셀에 자원 예약을 수행한다.
다음으로, 이동체의 핸드오프에 따른 자원 할당시, 해당 이동체가 저속의 이동체일 경우, 고속 이동체 자원 예약부(142)는 고속 이동체를 위한 자원 예약 관련 정보를 생성 및 관리한다.
상세히 설명하면, 고속 이동체의 경우, 예약 변수는 이동체의 이동 방향이다. 즉, 고속 이동체는 이동 반경이 크므로 현재 셀 내의 위치에 상관없이, 핸드오프할 가능성이 높으므로 자원 예약이 필수적으로 필요하다. 단지, 고속 이동체는 이동 반경이 큰 대신에 이동 패턴이 단조롭기 때문에(주로 이동 방향이 변하는 간격이 크다), 이동 방향에 따라 이동 가능한 인접 셀을 추정하여 추정된 셀에 자원을 예약을 수행한다.
이러한 고속 이동체의 예약 변수에 따른 자원 예약 알고리즘에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 조건 1은 동일 섹터의 제1 존(zone-1)에서 제2 존(zone-2)으로 이동한 경우, 세 개의 이동 방향에 있는 인접 셀에 자원을 예약한다.
조건 2는 동일 섹터의 제2 존(zone-2)에서 제3(zone-3)으로 이동한 경우, 한 개의 이동 방향에 있는 인접 셀에 자원을 예약한다.
조건 3은 동일 섹터의 제3 존(zone-3)에서 제2 존(zone-2)으로 이동한 경우, 다섯 개의 인접 셀에 자원을 예약한다.
조건 4는 동일 섹터의 제2 존(zone-2)에서 제1 존(zone-1)으로 이동한 경우, 세 개의 인접 셀에 자원을 예약한다.
조건 5는 제1 존(zone-1)에서 다른 섹터의 제2 존(zone-2)으로 이동한 경우, 세 개의 인접 셀에 자원을 예약한다.
조건 6은 제2 존(zone-2)에서 다른 섹터의 제3 존(zone-3)으로 이동한 경우, 한 개의 인접 셀에 자원을 예약한다.
조건 7은 제3 존(zone-3)에서 다른 섹터의 제2 존(zone-2)으로 이동한 경우, 다섯 개의 인접 셀에 자원을 예약한다.
조건 8은 제2 존(zone-2)에서 다른 섹터의 제1 존(zone-1)으로 이동한 경우, 다섯 개의 인접 셀에 자원을 예약한다.
다음으로, 위와 같은 자원 예약 조건에 따라, 저속 또는 고속 이동체의 핸드오프에 따라 그에 필요한 자원 예약과 관련된 정보가 생성되면, 실시간 이동체 자원 예약부(143) 및 비실시간 이동체 자원 예약부(144)는 생성된 자원 예약 정보에 기초하여 최종적인 자원 예약을 수행한다.
먼저, 저속 이동체 자원 예약부(141)와 고속 이동체 자원 예약부(142)에서 예약된 정보를 근거로 최종적인 예약을 실시한다. 이때, 저속 이동체 자원 예약부(141)와 고속 이동체 자원 예약부(142)는 이동체의 셀 내 위치 및 이동 방향에 따라, 불필요(Unnecessary) 상태, 부분 필요(Not necessary) 상태, 필요(Necessary) 상태, 그리고 절대 필요(Positively necessary) 상태로 분류하여 자원 예약을 진행하며, 그 역순으로 예약된 자원을 해제한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 예약 진행 및 해제 순서는 이에 한정되는 것이 아니고, 다른 순서로 예약 진행 및 해제될 수도 있다.
또한, 신규 연결의 예약 자원 점유 가능 여부에 따라, 예약 자원은 3가지 우선 순위를 갖는다: 신규 연결(우선 순위 3), 핸드오프 실시간 클래스(우선 순위 2), 그리고 핸드오프 연결(우선 순위 1).
먼저, 불필요(Unnecessary) 상태란, 자원 예약이 필요 없는 상태로서 이동체가 수면(sleep) 상태일 경우가 이에 해당한다. 또한, 저속 이동체의 자원 예약 조건의 조건 1, 2, 3에 해당한다.
다음, 부분 필요(Not Necessary) 상태란, 예약 가능한 자원이 있다면 예약하는 상태로서, 예약된 자원은 우선 순위 3을 갖으며, 신규 연결을 위한 자원이 부족하다면 예약된 자원을 점유할 수 있다. 또한, 예약 가능한 자원이 있지만 신규 연결과 경쟁한다면, 핸드오프 실시간 클래스는 신규 실시간 클래스보다 우선순위가 높아서 핸드오프 연결을 위하여 자원을 예약한다. 반면, 핸드오프 비실시간 클래스는 신규 비실시간 클래스보다 우선 순위가 낮아서 신규 비실시간 클래스에 자원을 할당한다.
또한, 부분 필요(Not Necessary) 상태는 예약 가능한 자원이 없다면, 예약하지 않는 것으로서, 고속 이동체의 자원 예약 조건의 조건 3, 7에 해당한다.
다음, 필요(Necessary) 상태는 예약 가능한 자원이 있다면 예약하는 상태로서, 이 상태에서 예약된 자원은 우선 순위 2를 갖으며, 신규 연결을 위한 자원이 부족하다면, 핸드오프 비실시간 클래스를 위하여 예약된 자원을 신규 비실시간 클래스가 점유할 수 있다. 그러나, 신규 실시간 클래스가 핸드오프 실시간 클래스를 위하여 예약된 자원을 점유할 수 없다.
또한, 필요(Necessary) 상태는 예약 가능한 자원이 있지만 신규 연결과 경쟁한다면, 부분 필요(Not necessary) 상태와 동일하며, 예약 가능한 자원이 없다면, 실시간 클래스는 분할된(shared class)의 자원을 예약한다.
또한, 필요(Necessary) 상태는 저속 이동체의 자원 예약 조건의 조건 4에 해당하고, 고속 이동체의 자원 예약 조건의 조건 1, 4, 5, 8에 해당한다.
다음, 절대 필요(Positively necessary) 상태는 예약 가능한 자원이 있다면 예약하는 상태로서, 이 상태에서 예약된 자원은 우선 순위 1을 갖고 신규 연결을 위한 자원이 부족할 지라도 두 클래스 모두 예약된 자원을 점유할 수 없다.
또한, 예약 가능한 자원이 있지만 신규 연결과 경쟁한다면, 핸드오프 연결(두 클래스 모두)이 신규 연결보다 우선 순위가 있어서 핸드오프 연결을 위하여 자원을 예약한다.
또한, 예약 가능한 자원이 없다면, 실시간 클래스와 비실시간 클래스는 Guard class의 자원을 예약할 수 있다.
이러한 절대 필요 상태(Positively necessary) 상태는 저속 이동체의 자원 예약 조건의 조건 4에 해당한다. 그리고 고속 이동체의 자원 예약 조건의 조건 2, 6에 해당한다.
상기와 같은 실시간 또는 비실시간 이동체를 위한 자원 예약에 대한 표시예가 도 3에 도시되어 있다.
도 3은 이동체의 핸드오프에 따른 실시간 이동체와 비실시간 이동체의 자원 할당 형태를 도시한 도면이다.
도 3에 도시되어 있듯이, 실시간 이동체에 대해, 소프트 핸드오프를 할지 하드 핸드오프를 할 지 미리 정의한 후, 예약된 자원만을 사용한다.
먼저, 이동체가 이동하리라고 추정된 셀이 동일 클러스터에 속한 셀이면 두 단계의 예약 과정을 수행한다. 제1 단계로서 소프트 핸드오프를 고려하기 위하여, 동일 캐리어(carrier)의 자원 예약을 수행하며, 실패할 경우 제2 단계로서, 하드 핸드오프를 고려하기 위하여 가용한 캐리어의 자원 예약을 시도한다. 추정된 셀이 인접 클러스터의 셀이면 하드 핸드오프를 수행하기 위하여 가용한 캐리어의 자원 예약을 수행한다.
다음, 비실시간 이동체에 대해서는 자원 예약을 수행하지 않는다. 이처럼 예약하지는 않지만, 최대한 오류 없는 데이터 전송을 위해 소프트 핸드오프를 수행하며, 핸드오프된 비실시간 이동체에 대해 목적 셀의 비실시간 이동체와 동일하게 서비스 큐(queue : 대기열)에 큐잉(queuing)하여 우선 순위를 할당한다.
먼저, 소프트 핸드오프를 수행하기 위하여 실시간 단말기를 위해 예약된 자원의 점유를 시도하고, 실패하면 동일 캐리어의 자원 점유를 시도하고, 다시 실패할 경우, 하드 핸드오프를 수행하기 위해 가용한 자원을 점유한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 시스템에서 이동체의 유한 상태(finite state)를 도시한 도면이다.
도시되어 있듯이, 이동체의 이동 방향이 휴지(idle) 상태일 경우, 방향 추정기에 의해 이동체의 이동 방향이 추정되며, 통신 이동체가 셋업(setup) 상태로 전환될 경우, 추정된 방향 정보를 이용하여 그 방향에 있는 인접 셀에 자원 예약을 수행한다.
한편, 연결(connection) 상태일 경우에도 이동체의 이동 방향이 바뀔 때마다 예약 과정이 필요한 셀을 계속적으로 조정한다. 이때, 예약이 필요 없는 이동체는 해당 셀에 가용한 자원이 있다면 호를 수락하고 예약이 필요한 이동체는 방향 추정부(120)에 의하여 추정된 인접 셀에 자원 예약을 성공적으로 수행한 후에야 호가 수락된다. 또한, 연결(connection) 상태에서 이동체의 호가 종료되거나 핸드오프 호가 거절(reject)되면 수면(sleep) 상태로 들어간다. 이후, 주기적으로 수면(sleep) 상태와 휴지(idle) 상태를 반복한다.
즉, 핸드오프 동안에, 이동 방향 추정을 실행하여 자원을 예약하고 이를 근거로 핸드오프를 수행한다면 신속하게 핸드오프를 처리할 수 없을 것이다. 따라서, 본 발명에서는 방향 추정과 핸드오프 처리 과정을 분리시켜서, 핸드오프 발생 전에 이동 방향 추정부(120)가 핸드오프 가능성이 있는 인접 셀을 추정하여 미리 자원을 예약하고 핸드오프 처리 시 그 예약 정보 데이터를 이용하여 핸드오프 수락 여부를 결정함으로써 핸드오프 처리 시간에 거의 영향을 주지 않는다. 이를 통하여, 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 시스템은 자원의 낭비를 막을 수 있을 뿐만 아니라, 요구된 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있다.
상기와 같은 구조를 이루는 자원 할당 시스템의 동작 과정에 대해 첨부된 도면을 통해 알아보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 시스템의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 5에 도시되어 있듯이, 먼저 기지국 내부의 타이머가 작동(S501)하면, 자원 할당 시스템(100) 내의 신호 세기 결정부(110)는 이동체의 위치 결정에 필요한 파라미터를 생성한다(S502). 이후, 섹터 추정부(121)는 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 이동체가 위치한 섹터를 추정한다(S503). 이후, 존 추정부(122)는 추정된 섹터 내에서 해당 이동체가 위치한 특정 존을 추정한다(S504).
이후, 이동방향 결정부(123)는 섹터 추정과 존 추정에 의하여 생성된 정보에 따라, 이동체의 현재 위치와 이전 위치를 계산하여 이동 방향을 산출한다(S505).
이후, 자원 예약 파라미터 결정부(130)는 이동방향 추정부(120)에서 생성된 이동체의 위치 관련 정보와 이동방향 관련 정보를 이용하여 자원 예약과 관련된 파라미터를 결정한다(S506). 즉, 이동체의 현재 위치와 이동 방향을 예약 변수로 하여 이동체의 속도에 따른 이동 반경 고려 및, 이를 이용한 자원 예약이 필요한 인접 셀을 결정한다.
이후, 저속 이동체 자원 예약부(141)와 고속 이동체 자원 예약부(142)는 저속 또는 고속 이동체의 해당 조건에 따라, 자원 예약과 관련된 정보를 생성(S507)하며, 실시간 이동체 자원 예약부(142)와 비실시간 이동체 자원 예약부(144)는 생성된 자원 예약 정보에 따라 해당 이동체의 최종 자원 예약을 수행한다(S508).
이처럼 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 시스템 및 그 방법은, 핸드오프 가능성이 있는 인접 셀을 추정하여 미리 자원을 예약하고 핸드오프 처리 시 그 예약 정보 데이터를 이용하여 핸드오프 수락 여부를 결정함으로써, 핸드오프 처리 시간에 거의 영향을 주지 않으므로 인해 그에 따른 자원 낭비를 막을 수 있을 뿐만 아니라, 요구된 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있다.
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 따른 자원 할당 시스템 및 그 방법은 해당 이동체의 핸드오프 가능성이 있는 인접 셀을 추정하고, 추정된 셀의 자원을 미리 예약하여 핸드오프 처리시 예약된 정보 데이터를 통해 핸드오프 수락 여부를 결정함으로써, 핸드오프 처리 시간에 거의 영향을 주지 않으므로 인한 자원 낭비를 막을 수 있을 뿐만 아니라, 요구된 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동체의 핸드오프 시 이동방향 추정을 이용한 자원 할당 시스템의 세부적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 이동체의 이동 방향 산출을 위해 세부적으로 정의된 셀의 구조도이다.
도 3은 이동체의 핸드오프에 따른 실시간 이동체와 비실시간 이동체의 자원 할당 형태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 시스템에서 이동체의 유한 상태(finite state)를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 시스템의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
100 : 자원 할당 시스템 110 : 신호 세기 결정부
120 : 이동방향 추정부 121 : 섹터 추정부
122 : 존 추정부 123 : 이동방향 결정부
130 : 자원예약 파라미터 결정부 140 : 자원 예약 및 할당부
141 : 저속 이동체 자원 예약부 142 : 고속 이동체 자원 예약부
143 : 실시간 이동체 자원 예약부
144 : 비실시간 이동체 자원 예약부

Claims (15)

  1. 이동체가 다수 기지국들로부터 수신한 파일럿 신호의 세기를 측정하여 해당 기지국으로 전송하면, 상기 전송된 파일럿 신호의 세기에 따라 상기 이동체의 위치 결정과 관련된 파라미터를 생성하는 신호 세기 결정부;
    상기 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 상기 이동체의 셀 내 위치와 관련된 정보를 주기적으로 생성한 후, 상기 생성된 위치 관련 정보에 따라 상기 이동체의 이동 방향을 추정하는 이동 방향 추정부;
    상기 생성된 이동체의 위치 관련 정보와 상기 추정된 이동체의 이동 방향 정보에 기초하며, 상기 이동체의 이동 속도에 따른 특성을 이용하여 예약 변수를 정의하고, 정의된 예약 변수에 따라 상기 이동체의 자원 예약과 관련된 파라미터를 결정하는 자원예약 파라미터 결정부; 및
    상기 결정된 파라미터에 따라 상기 이동체가 핸드오프할 가능성이 있는 인접 셀에 자원을 미리 예약한 후, 핸드오프 처리시 상기 예약된 자원과 관련된 데이터를 통해 상기 이동체의 핸드오프 수락 여부를 결정하는 자원 예약 및 할당부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 이동 방향 추정부는,
    상기 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 셀 내에 상기 이동체가 위치한 섹터를 추정하는 섹터 추정부;
    상기 추정된 섹터에서 상기 이동체가 위치한 존을 추정하는 존 추정부; 및
    상기 추정된 섹터 및 존에 따라 상기 이동체의 현재 및 이전 위치를 계산하여 상기 계산된 값에 따라 상기 이동체의 이동 방향을 결정하는 이동방향 결정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 이동방향 결정부는,
    상기 계산된 값에 따라 상기 이동체가 동일 섹터의 상위 존으로 이동하면, 상기 이동체의 이동 방향을 최대 5개의 인접 셀로 추정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 이동방향 결정부는,
    상기 계산된 값에 따라 상기 이동체가 동일 섹터의 하위 존으로 이동하면, 상기 이동체의 이동 방향을 최대 3개의 인접 셀로 추정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  5. 삭제
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 이동방향 결정부는,
    상기 계산된 값에 따라 상기 이동체가 다른 섹터의 상위 존으로 이동하면, 상기 이동체의 이동 방향을 최대 4개의 인접 셀로 추정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 이동방향 결정부는,
    상기 계산된 값에 따라 상기 이동체가 다른 섹터의 하위 존으로 이동하면, 상기 이동체의 이동 방향을 최대 2개 및 최소 1개의 인접 셀로 추정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 이동방향 결정부는,
    상기 계산된 값에 따라 상기 이동체가 다른 섹터의 동일 존으로 이동하면, 상기 이동체의 이동 방향을 최대 4개의 인접 셀로 추정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 자원예약 파라미터 결정부는,
    상기 이동체의 현재 위치와 이동 방향을 예약 변수로 정의한 후, 상기 이동체의 이동 속도에 따라 상기 정의된 예약 변수를 달리하여 자원 예약이 필요한 인접 셀을 결정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 자원 예약 및 할당부는,
    상기 이동체가 저속의 이동체일 경우, 상기 결정된 인접 셀로의 핸드오프에 따른 상기 저속 이동체의 자원 예약과 관련된 정보를 생성하는 저속 이동체 자원 예약부;
    상기 이동체가 고속의 이동체일 경우, 상기 결정된 인접 셀로의 핸드오프에 따른 상기 고속 이동체의 자원 예약과 관련된 정보를 생성하는 고속 이동체 자원 예약부;
    상기 생성된 저속 이동체의 자원 예약 관련 정보에 따라, 상기 이동체의 최종적인 자원 예약을 수행하는 실시간 이동체 자원 예약부; 및
    상기 생성된 고속 이동체의 자원 예약 관련 정보에 따라, 상기 이동체의 최종적인 자원 예약을 수행하는 비실시간 이동체 자원 예약부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 실시간 이동체 자원 예약부 및 상기 비실시간 이동체 자원 예약부는,
    상기 이동체의 셀 내 위치 및 이동 방향에 따라, 불필요 상태, 부분 필요 상태, 필요 상태 및, 절대 필요 상태의 순서로 상기 이동체의 자원 예약을 최종적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  12. a)이동체로부터 수신된 파일럿 신호의 세기에 따라 상기 이동체의 위치 결정과 관련된 파라미터를 생성하는 단계;
    b)상기 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 상기 이동체의 셀 내 위치와 관련된 정보를 주기적으로 생성한 후, 상기 생성된 위치 관련 정보에 따라 상기 이동체의 이동 방향을 추정하는 단계;
    c)상기 생성된 이동체의 위치 관련 정보와 상기 추정된 이동체의 이동 방향 정보에 기초하며, 상기 이동체의 이동 속도에 따른 특성을 이용하여 예약 변수를 정의하고, 정의된 예약 변수에 따라 상기 이동체의 자원 예약과 관련된 파라미터를 결정하는 단계; 및
    d)상기 결정된 파라미터에 따라 상기 이동체가 핸드오프할 가능성이 있는 인접 셀에 자원을 예약한 후, 핸드오프 처리시 상기 예약된 자원과 관련된 데이터를 통해 상기 이동체의 핸드오프 수락 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 b)단계는,
    상기 생성된 위치 결정 파라미터에 따라 셀 내에 상기 이동체가 위치한 섹터를 추정하는 단계;
    상기 추정된 섹터에서 상기 이동체가 위치한 존을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 섹터 및 존에 따라 상기 이동체의 현재 및 이전 위치를 계산하여 상기 계산된 값에 따라 상기 이동체의 이동 방향을 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 이동 방향 결정 단계는,
    상기 계산된 값에 따라 상기 이동체가 동일 섹터의 상위 존으로 이동하는 경우, 상기 이동체의 이동 방향을 최대 5개의 인접 셀로 추정하는 단계;
    상기 이동체가 동일 섹터의 하위 존으로 이동하는 경우, 상기 이동체의 이동 방향을 최대 3개의 인접 셀로 추정하는 단계;
    상기 이동체가 다른 섹터의 하위 존으로 이동하는 경우, 상기 이동체의 이동 방향을 최대 4개의 인접 셀로 추정하는 단계;
    상기 이동체가 다른 섹터의 상위 존으로 이동하는 경우, 상기 이동체의 이동 방향을 최대 4개의 인접 셀로 추정하는 단계;
    상기 이동체가 다른 섹터의 하위 존으로 이동하는 경우, 상기 이동체의 이동 방향을 최대 2개 및 최소 1개의 인접 셀로 추정하는 단계; 및
    상기 이동체가 다른 섹터의 동일 존으로 이동하는 경우, 상기 이동체의 이동
    방향을 최대 4개의 인접 셀로 추정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 c)단계는,
    이동체의 현재 위치와 이동 방향을 예약 변수로 정의하는 단계; 및
    상기 이동체의 이동 속도에 따라 상기 정의된 예약 변수를 달리하여 자원 예약이 필요한 인접 셀을 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
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