KR100547215B1 - 통신 제어시스템, 통신 제어방법, 통신 기지국 장치 및이동 단말장치 - Google Patents

통신 제어시스템, 통신 제어방법, 통신 기지국 장치 및이동 단말장치 Download PDF

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Abstract

이동 단말과 기지국 간의 패킷 통신에서, 이동 단말은 트래픽의 우선도를 확인하고 트래픽 유형을 판단하여, 트래픽 유형이 높은 우선도 또는 실시간형인 경우에는 송신 요구 예약 신호를 기지국으로 송신하고, 트래픽 유형이 낮은 우선도 또는 비실시간형인 경우에는 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하지 않고, 한편 기지국은 높은 우선도 또는 실시간형의 트래픽에 대해서 자원 이용상황과 예약 신호에 따라서 패킷 전송을 위해 확보될 자원량을 결정하거나, 잔류 자원의 여유에 따라서 낮은 우선도 또는 비실시간형의 트래픽에 대해서 평균 송신 간격 또는 전송 속도를 결정하고, 자원량, 또는 평균 송신 간격 또는 전송 속도를 이동국으로 통지한다.
이동 단말, 기지국, 트래픽, 패킷 전송, 우선도, 자원량

Description

통신 제어시스템, 통신 제어방법, 통신 기지국 장치 및 이동 단말장치{COMMUNICATION CONTROL SYSTEM, COMMUNICATION CONTROL METHOD, BASE STATION DEVICE AND MOBILE TERMINAL DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 동작을 보여주는 플로우챠트.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 트래픽에 대한 자원확보 후의 비실시간 트패픽에 대한 평균 송신 간격을 결정하는 동작의 설명도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 동작을 보여주는 플로우챠트.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 구성의 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말 구성의 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래픽 유형, 우선도 및 DSCP의 대응표를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 클래스의 DSCP표를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간의 QoS와 비실시간의 패킷 평균 송신 간격 또는 프레임당 송신될 패킷수의 결정예를 보여주는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 서큘레이터 101: 복조회로
102: 신호 분리회로 103: 복호회로
110: 변조회로 111: 신호 다중회로
112: 부호화회로 113: 자원 결정부
199: 우선도 확인부 200: 예약정보 생성회로
201: 부호화회로 202: 변조회로(202)
203: 서큘레이터 204: 신호 분리회로
205: 복조회로 206: 복호회로
207: 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도 확인회로
208: 패킷수 결정회로 209: 송신 타이밍 결정회로
본 발명은 기지국 장치와 이동 단말 장치 간의 패킷 통신을 행하는 통신 제어시스템, 통신 제어방법, 기지국 장치, 및 이동 단말 장치에 관한 것이다.
종래, 이동 패킷 통신에서 업링크 자원 제어 또는 트래픽 제어 방법에는 자원 확보형과 자원 비확보형의 2가지 종류가 있다.
자원 확보에 관한 기술의 예로서는 일본 특허출원 제9-180261호(1997)와 일본 특허출원 제10-191455호(1998)에 개시된 것들이 있는데, 이들 기술은 트래픽 종류에 상관없이 이동 단말기로부터의 예약에 따라서 자원을 확보하는 자원 확보형을 이용한다.
한편, 자원 비확보형으로는 PRMA(Packet Reservation Multiple Access)형 액세스 제어법이 제안되어 있다. 이것의 일례로서 일본 특허출원공개 제10-136021호(1998)에서는 기지국으로부터 통지된 일정한 송신허가 설정에 의해서 예약요구 패킷 전송을 제어하는 방식이 제안되어 있다. 이 방식에 따르면, 예약요구 패킷 송신이 성공되면, 그 이동 단말을 위해 후속 프레임의 동일 타임 슬롯도 예약되며, 버스트 통신이 종료된 후에 그 타임 슬롯이 해제된다. 또한, 각 이동국은 그 자신의 우선도(priority level)와 같은 속성에 따라서 송신허가 설정을 조정한다.
그러나, 전술한 자원 확보형에서는 크기가 작은 패킷에는 자원예약 처리로 인해 예약지연이 생기는 문제와 예약 신호의 비율이 커짐에 따라 제어 오버헤드(overhead)도 커진다는 문제 등과 같이 자원 이용효율이 저하된다는 문제가 있다. 또한, 발생된 트래픽량의 변동으로 인해 실제 사용된 자원이 예약된 자원보다 작은 경우가 있는데, 이런 경우는 쓸데없이 자원이 확보되어 자원 이용 효율이 저하된다.
또한, 전술한 자원 비확보형은 실시간 트래픽에서 버스트의 시작부에서 최초 패킷의 송신이 송신허가 설정에 의해 관리된다는 사실로 인해 버스트의 개시 시의 지연 또는 인터럽션과 같은 품질 저하가 생겨 QoS 만족도가 저하된다는 단점이 있다. 또한, 통신 기간 중에 일시적으로 송신 패킷이 없는 때에는 예약이 해제되어 다음 번 버스트가 생길 때에 송신허가 설정의 변동으로 인해 얼마간 예약을 불가능 하게 할 가능성이 있으며, 이 상황은 실시간 통신을 강제적으로 차단하기 쉬워 서비스 품질 저하의 잠재적 요인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 실시간 트래픽이냐 비실시간 트래픽이냐에 따라서 자원을 할당하는 방식을 변경함으로써 자원의 효율적 이용을 도모하고, QoS를 확보하고, 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 통신 제어시스템과 통신 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양상에 따라서, 이동 단말과 기지국 간에 패킷 통신을 행하는 이동 통신의 통신 제어 방법에 있어서, (a) 상기 이동 단말측에서, 트래픽의 우선도를 확인하고 트래픽 유형을 판별하는 단계; (b) 상기 이동 단말측에서, 상기 트래픽 유형이 높은 우선도 또는 실시간형인 경우에는 송신 요구 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 상기 트래픽 유형이 낮은 우선도 또는 비실시간형인 경우에는 상기 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하지 않는 단계; (c) 상기 이동국측에서, 높은 우선도 또는 실시간형의 트래픽에 대해서 자원 이용상황과 상기 예약 신호에 따라서 패킷 전송을 위해 확보될 자원량을 결정하거나, 잔류 자원의 여유에 따라서 낮은 우선도 또는 비실시간형의 트래픽에 대해서 평균 송신 간격 또는 전송 속도를 결정하는 단계; 및 (d) 상기 결정 단계 (c)에 의해 결정된 상기 평균 송신 간격 또는 전송 속도를 상기 기지국으로부터 상기 이동국으로 통지하는 단계를 포함하는 통신 제어방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 이동 단말과 기지국 간에 패킷 통신을 행하는 이동 통신의 통신 제어 시스템에 있어서, 상기 이동 단말 측에서, 트래픽의 우선도를 확인하고 트래픽 유형을 판별하는 우선도 확인부; 상기 이동 단말 측에서, 상기 트래픽 유형이 높은 우선도 또는 실시간형인 경우에는 송신 요구 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 상기 트래픽 유형이 낮은 우선도 또는 비실시간형인 경우에는 상기 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하지 않는 예약 신호 생성부; 상기 이동국측에서, 높은 우선도 또는 실시간형의 트래픽에 대해서 자원 이용상황과 상기 예약 신호에 따라서 패킷 전송을 위해 확보될 자원량을 결정하거나, 잔류 자원의 여유에 따라서 낮은 우선도 또는 비실시간형의 트래픽에 대해서 평균 송신 간격 또는 전송 속도를 결정하는 자원 결정부; 및 상기 자원 결정부에 의해 결정된 상기 자원량, 상기 평균 송신 간격, 또는 전송 속도를 상기 기지국으로부터 상기 이동 단말로 통지하는 통지 정보 제어부를 포함하는 통신 제어 시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 이동 단말과의 패킷 통신을 행하는 기지국 장치에 있어서, 트래픽 유형이 높은 우선도 또는 실시간형인 경우에는 송신 요구 예약 신호를 수신하는 예약 신호 수신부; 상기 높은 우선도 또는 실시간형의 트래픽에 대해서 자원 이용상황과 상기 예약 신호에 따라서 패킷 전송을 위해 확보될 자원량을 결정하거나, 잔류 자원의 여유에 따라서 낮은 우선도 또는 비실시간형의 트래픽에 대해서 평균 송신 간격 또는 전송 속도를 결정하는 자원 결정부; 및 상기 자원 결정부에 의해 결정된 상기 자원량, 상기 평균 송신 간격, 또는 전송 속도를 상기 이동 단말로 통지하는 통지 정보 제어부를 포함하는 기지국 장치가 제공된다.
발명의 또 다른 양상에 따르면, 기지국과의 패킷 통신을 행하는 이동 단말 장치에 있어서, 트래픽의 우선도를 확인하고 트래픽 유형을 판별하는 우선도 확인부; 및 상기 트래픽 유형이 높은 우선도 또는 실시간형인 경우에는 송신 요구 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 상기 트래픽 유형이 낮은 우선도 또는 비실시간형인 경우에는 상기 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하지 않는 예약 신호 생성부를 포함하는 이동 단말 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특성 및 이점은 첨부 도면을 참조로 한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
이제, 도 1 내지 도 8을 참조로, 본 발명에 따른 통신 제어시스템 과 통신 제어방법의 일 실시예에 대해서 상세히 설명한다.
(통신 제어방법)
도 1 내지 도 3은 본 실시예에 따른 통신 제어방법의 과정을 보여준다.
본 실시예에 따른 통신 제어방법의 요지는, 이동 단말과 기지국 간에 패킷 통신을 행하는 이동 통신의 통신 제어 방법에 있어서, 이동 단말측에서, 애플리케이션 트래픽의 우선도를 확인하고 그 트래픽의 유형을 판별하며, 그 트래픽이 높은 우선도 또는 실시간형의 트래픽인 경우에는 송신 요구 예약 신호를 기지국으로 송신하고, 그 트래픽이 낮은 우선도 또는 비실시간형의 트래픽인 경우에는 예약 신호를 송신하지 않으며, 기지국은 그 예약 신호의 유무에 따라서 실시간 패킷 전송을 위해 확보될 자원량을 결정하고, 낮은 우선도나 비실시간형의 경우에는 기지국은 자원을 예약하지 않을 것을 결정하더라도 패킷의 평균 송신 간격을 결정하고, 이 결정을 이동국측으로 통지하는 것이다.
본 실시예의 우선도 확인방법에서는, Differv 제어를 상정하면, IP 패킷의 우선도와 실시간 특성은 DSCP(Diffserv Code Point)에 의해 판단된다. 여기서 Diffserv 제어는 인터넷 등에서의 QoS 제어로서, 이 제어에서 우선도는 각 IP 패킷 헤더에 의해 지정되고, 우선도 제어는 각 라우터에서 패킷마다 행해지며, 그 실행 도구는 라우터 형태로서 네트워크 통신 기기의 표준이다. 즉, 이 제어에서는 IP 패킷의 헤더 필드는 Diffserv 필드를 포함하며, 이 필드는 6 비트로서 패킷의 Diffserv 코드 포인트(DSCP)를 나타낸다.
도 6은 트래픽 유형 또는 우선도와 DSCP 간의 대응 관계를 보여준다.
도 6에 도시된 AF(Assured Forwarding) 클래스 내에는 4개 클래스와 3단계의 폐기 우선도가 더 정의되어 있다. 도 7은 AF 클래스의 DSCP를 보여준다.
본 실시예에서 EF와 AF4는 실시간 트래픽이고, AF3, AF2, AF1 및 BE는 비실시간 트래픽이다. 지연 요구와 같은 애플리케이션의 요구에 따라서는 EF를 실시간 트래픽으로 하고, AF4, AF3, AF2, AF1 및 BE를 비실시간으로 하는 다른 맵핑을 이용하는 것도 가능함에 유의한다.
본 실시예는 DSCP와 QoS 간의 1 대 1 대응의 경우에 관한 것이지만, 사용자의 요구에 따라서 동일한 DSCP에 대해 다른 QoS 맵핑을 이용하는 것도 가능하다. 그와 같은 경우에, 사용자의 요구에는 더 높은 우선도가 주어져야 한다. 예컨대 비디오폰 영상의 화질에 대해 높음, 중간, 낮음의 3가지 등급이 이용될 수 있는 경우에, 이들은 각각 AF4, AF3, 및 AF2에 대응하여 설정될 수 있다. 시스템 측에서 는 그와 같은 화질 등급은 사용자가 통신을 행하기 전에 선택하도록 미리 사용자에게 통지된다. 사용자 선택이 없는 경우에는 AF4로 맵핑된다.
다음, 본 실시예에 따른 통신 제어방법의 구체적 과정에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시예에서의 이동 단말의 동작을 보여준다. 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 송신 패킷이 발생되면 이동 단말은 트래픽 유형의 식별을 행한다(S101. S102), 더 구체적으로는 패킷의 DSCP가 인식되고, 이것이 실시간인지 비실시간인지 여부가 판별된다.
단계 S102에서 실시간 트래픽인 것으로 판단된 경우에는, 그 사용자로부터 지정된 QoS 요구(예컨대, 최대 요구, 평균 요구, 또는 최소 요구)를 포함하는 예약 패킷이 송신되고(S103), 기지국에 의한 자원 할당을 기다린다. 그 후, 기지국에 의해 할당된 코드와 슬롯을 이용하여 패킷 송신을 행한다(S104).
한편, 단계S102에서 비실시간 트래픽으로 판단된 경우에는, 해당 프레임에 기지국으로부터 통지된 그 트래픽 유형(AF3, AF2, AF1, BE)의 패킷 평균 송신 간격이나 전송 속도이 수신되고(S105), 그 패킷의 실제 송신 타이밍이 계산된다(S106). 본 실시예에서는 계산 방식의 일예로서, 기지국으로부터 통지된 평균 송신 간격을 평균으로 하는 지수 분포(exponential distribution)에 따라서 실제 패킷 송신 간격이 계산된다.
더 상세히 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 기지국으로부터 평균 송신 간격이 통지되는 경우에, 전(前) 슬롯에서의 업링크 간섭 전력 또는 전 프레임에서의 업링크 간섭 전력의 평균, 그리고 다음 슬롯이나 프레임에서의 각 트래픽 유형 의 평균 송신 간격이 자원의 여유에 따라서 기지국으로부터 통지된다. 각 이동 단말은 통지된 정보에 따라서 자신의 장치의 트래픽 유형에 대한 패킷 송신 간격을 계산한다.
또한, 이동 단말은 기지국으로부터 주기적으로 통지된 각 트래픽 유형의 평균 송신 간격을 수신하고, 가장 최근의 평균 송신 간격에 따라서 평균 송신 타이밍을 조정한다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, AF3의 사용자는 슬롯2의 시간에서 평균 송신 간격(5개의 슬롯)을 확인하고, 지수 분포에 따라서 실제 송신 타이밍을 결정한다.
도 2에 도시된 예에서는 실제 송신 간격을 6개의 슬롯으로 설정함으로써 계산된다. 따라서, 슬롯2로부터 6개 슬롯 앞선 슬롯8에서 송신될 것이다. 슬롯3의 시점에서 평균 3개 슬롯의 지수 분포에 따라서 계산된 송신 간격이 예컨대 4개 슬롯이면, 송신 슬롯은 슬롯7(3+4=7)이 된다. 여기서, 이 "7"은 전 슬롯에서 계산된 송신 타이밍 "8"과 비교되며, 더 앞선 타이밍을 가진 슬롯(슬롯7)이 송신 타이밍으로 선택된다. 이런 식으로, 각 슬롯에서는 가장 최근에 통지된 평균 송신 간격에 기초하여 송신 타이밍이 계산되고, 전 슬롯에서 계산된 송신 타이밍과 비교해서 더 앞선 송신 시간을 가진 슬롯이 송신 타이밍으로 선택된다. 따라서, 트래픽 부하의 변동에 신속하게 대응할 수 있고, 자원을 효율적으로 이용할 수 있다.
그 다음, 계산된 송신 타이밍에서 패킷 송신이 행해진다(S107). 본 실시예는 평균 송신기간 통지 주기 및 송신 타이밍 계산 주기를 한 슬롯으로 설정한 예시적인 경우이지만, 이 주기를 한 프레임으로 설정하는 것도 가능함에 유의한다.
또한, 기지국이 전송 속도를 통지하는 경우에는, 각 이동 단말은 자신의 장치의 우선도 또는 트래픽 유형에 대응하는 전송 속도를 확인하고, 단위 시간당 송신될 패킷 수를 결정한다. 예컨대, AF3 트래픽의 전송 속도이 320 비트로 통지되는 경우에, 프레임 길이가 10ms이고 패킷 크기가 320 비트라면, 프레임 당 송신될 패킷 수는 10이다. 또한, 프레임 당 슬롯 수가 15이면, 이들 15개의 슬롯으로부터 10개의 슬롯을 임의로 선택하여 이들 10개의 송신 패킷이 송신된다.
도 3은 기지국의 동작을 보여준다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기지국이 이동국으로부터 실시간 트래픽을 위한 예약 패킷(QoS 요구 포함)을 수신하면(S201), 자원의 이용가능성이 확인된다(S202). 더 구체적으로 설명하면, 본 실시예에서는 사용자로부터의 QoS 요구가 전송 속도로 설정된다. 자원의 이용가능성은 업링크 최대 허용 전력에 대한 전 프레임에서의 슬롯의 업링크 간섭 전력의 평균의 비율로 나타낸다. 업링크 간섭 전력은 다른 셀들로부터의 간섭을 포함한다.
다음, 실시간 트래픽(EF, AF4)에 제공될 QoS(전송 속도)이 결정된다(S203). 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 자원 이용가능성 계수가 0.7에서 1.0 사이에 있으면, 이용가능한 자원이 많기 때문에 사용자늬 최대 전송 속도를 제공하도록 결정된다. 또한, 자원 이용가능성이 0에서 0.3 사이에 있으면, 이용가능한 자원은 많지 않으므로 사용자의 최소 전송 속도를 제공하도록 결정된다. 이것은 예약 시에 이동 단말이 QoS의 최대 요구와 최소 요구를 신고하는 경우의 예이고, QoS의 최대 요구와 최소 요구를 신고하지 않는 경우에는 기지국이 대(大), 중(中), 소(小)와 같은 몇 단계로 설정하는 것이 가능하다.
전송 속도은 각 사용자에 사용될 확산계수(SF) 값이나 멀티코드 수에 의해 조정될 수 있다. 전송 속도를 두 배로 올리는 경우, SF를 반으로 줄이는 것과 직교 코드를 두 배 사용하는 것은 그 만큼의 전력 자원을 소요하게 된다. 따라서, 여기서는 사용될 직교 코드의 수를 가지고서 전송 속도를 조정하는 경우에 대해서 예를 들어 설명할 것이다.
다음, 결정된 전송 속도를 제공하는데 필요한 자원량이 계산된다(S204). CDMA에서 송신 전력제어를 행하는 경우에는 SIR(신호 대 간섭비)이 목표 SIR(이하, "SIRtg"로 표시함)이 되도록 송신 전력이 제어된다. 기지국으로부터 본 업링크 간섭량은 "Sumliup"로 표시한다. 한 코드 당 "ratecd"의 전송 속도를 제공하기 위하여 기지국에 필요한 수신 전력은 다음 식(1)에 의해 계산된다.
Powercd = SIRtg × Sumliup (1)
결정된 전송 속도 "rateqos"를 제공하기 위하여 기지국?? 필요한 수신 전력은 다음 식(2)에 의해 계산된다.
Powerqos = Powercd × rateqos/ratecd
= SIRtg × Sumliup × rateqos/ratecd (2)
그 다음, 게산된 자원량이 업링크 용량을 초과하는지 여부가 판단된다(S205).
업링크 용량이 초과되지 않는 경우에는, 계산된 "Powerqos"가 현재 평균 업링크 간섭 전력에 더해지더라도 "rateqos"를 제공하기 위한 전송 속도과 코드 수(rateqos/ratecd)가 할당되고(S209), 이동 단말에 통지된다(S212).
한편, 계산된 "Powerqos"와 현재 평균 업링크 간섭 전력의 합이 업링크 용량을 초과하는 경우에는, "rateqos"는 최소 요구 "ratemin"으로 감소되고, "Powermin"은 다음 식(3)에 의해 다시 계산된다.
Powermin = Powercd × ratemin/ratecd
= SIRtg × Sumliup × ratemin/ratecd (3)
그 다음, 이와 같이 다시 계산된 값을 이용하여 업링크 용량의 초과여부가 판단되고(S206), 초과하지 않으면, 최소 요구 전송 속도에 필요한 자원이 할당되고(S210) 이동 단말로 통지된다(S212). 단계 S206에서 업링크 용량을 초과한다고 판단되면, 승인이 거절된다(S211).
EF와 AF4에 자원을 할당한 후에 자원의 여유에 따라서 AF3, AF2, AF1 및 BE에 대한 패킷 평균 송신간격 또는 전송 속도이 결정되고(S207), 이것은 통지 신호에 의해서 이동국으로 통지된다(S208). 예컨대, 트래픽이 혼잡한 경우(이용가능성 계수가 0에서 0.3 사이인 경우), AF3, AF2, AF1 및 BE 트래픽의 평균 송신 간격은 각각 "12", "24", "36" 및 "48"로 설정되어 이동 단말로 통지된다.
이동 단말은 평균값이 그 트래픽 유형의 통지된 평균 송신 간격인 지수 분포에 따라서 실제 송신 타이밍을 결정함에 유의한다. 예컨대, BE 트래픽의 이동 단말이 복수개 존재하는 경우라도 각 이동 단말은 "48"의 평균을 가진 지수 분포에 따라서 실제 송신 타이밍을 결정하므로, 업링크에서의 충돌을 감소시킬 수 있다.
또한, 단계 S209와 S210에서 자원 할당을 판단하는 것에 있어서는 실시간 트래픽의 경우에 송신 요구가 행해질 때에 판단되고, 비실시간 트래픽에 있어서는 일 정 주기(예컨대, 한 슬롯 간격 또는 한 프레임 간격)를 평균 송신 간격으로 설정하여 가장 최근의 트래픽 상황에 따라서 결정되고 통지된다.
본 실시예에서는 지수 분포가 이용되지만, 평균값을 평균 송신 간격값으로 하는 다른 분포를 이용하는 것도 가능함에 유의한다.
이상에서, 기지국이 평균 송신 간격을 통지하는 경우에서의 동작에 대해서 설명하였지만, 전송 속도를 통지하는 경우에서는 각 이동 단말은 자신의 장치의 우선도나 트래픽 유형에 대응하는 전송 속도를 확인해서 단위 시간당 전송될 패킷 수를 결정하고, 슬롯을 임의로 선택하여 패킷을 송신한다.
(통신 제어시스템의 구성)
전술한 통신 제어방법은 다음의 통신 제어 시스템에 의해서 실현될 수 있다. 도 4와 도 5는 본 실시예에 따른 통신 제어시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기지국은 서큘레이터(circulator)(100), 복조회로(101), 신호 분리회로(102), 복호회로(103), 변조회로(110), 신호 다중회로(111), 부호화회로(112), 및 자원 결정부(113)를 구비한다.
서큘레이터(100)는 이동 단말과의 무선 통신을 통한 패킷의 송수신을 행하며, 수신된 업링크 패킷은 복조회로(101)로 출력되는 한편, 변조회로(110)에 의해 변조된 다운링크 패킷은 변조회로(110)로부터 입력되어 이동 단말로 송신된다.
복조회로(101)는 수신된 신호를 역확산 처리 등을 이용하여 변환시키고, 변환된 신호는 신호 분리회로(102)로 출력된다. 신호 분리회로(102)는 변환된 신호로부터 소정의 신호를 분리시키는 회로로서, 본 실시예에서는 예약 신호와 같은 제 어 신호가 분리되어 자원 결정부(113)로 출력된다. 또한, 신호 분리회로(102)는 예약 신호를 분리한 후의 신호를 복호회로(103)로 출력한다. 복호회로(103)는 입력된 신호를 복호하고, 이것을 업링크 신호로서 후속단의 회로로 출력한다.
한편, 부호화회로(112)는 다운링크 정보를 부호화하고, 부호화된 신호는 신호 다중회로(111)로 출력된다. 신호 다중회로(111)는 부호화회로(112)로부터 입력된 신호와 자원 결정부(113)로부터 입력된 통지 정보를 다중화하여 패킷을 조립한 다음에 이것을 변조회로(110)로 출력한다. 변조회로(110)는 다중화된 데이터를 변조하고, 이것을 서큘레이터(100)로 출력한다.
자원 결정부(113)는 예약정보 인식회로(120), 공자원량(vacant resource amount) 확인회로(104), QoS 결정회로(105), 자원 결정회로(106), 잔류 자원량 확인회로(107), 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도 결정 회로(108), 및 통지정보 제어회로(109)를 구비한다.
예약정보 인식회로(120)는 신호 분리회로(102)에 의해 분리된 제어 신호들 중에서 예약 신호를 인식하고 그 내용을 분석하는 회로이다. 더 구체적으로 설명하면, 예약 신호의 내용이 분석되어 이동 단말이 요구하는 트래픽이 실시간인지 아니면 비실시간인지 여부가 판단된다.
공자원량 확인회로(104)는 현재 사용되는 자원량을 확인하고, 공자원을 판단하고, 그 판단 결과를 QoS 결정회로(105)로 출력하는 회로이다. QoS 결정회로(105)는 예약 신호의 내용에 따라서 사용자의 서비스 요구의 우선도를 판단하는 회로이다.
자원 결정회로(106)는 이동 단말이 요구하는 트래픽이 실시간인 경우에 공자원량 확인부(104)의 확인 결과에 따라서 자원량을 결정하는 회로이다.
잔류 자원량 확인회로(107)는 공자원량으로부터 실시간 트래픽에 할당된 자원량을 감산하여 잔류 자원량을 확인하는 회로이다.
패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도 결정회로(108)는 이동국이 요구하는 트래픽이 비실시간인 경우에 이동국으로부터의 요구의 우선도에 따라서 평균 송신기간을 결정하는 회로이다.
통지정보 제어회로(109)는 결정된 자원량과 평균 송신기간을 이동국에 통지하는 회로로서, 이들 정보를 신호 다중회로(111)로 출력한다.
신호 분리회로(102), 예약정보 인식회로(120), 공자원량 확인회로(104), QoS 결정회로(105), 자원 결정회로(106), 잔류 자원량 확인회로(107), 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도 결정회로(109), 및 통지정보 제어회로(103)는 복호회로(103) 뒤에 구비될 수 있다. 또한, 신호 다중회로(111)는 부호화회로(112) 앞에 구비될 수 있다.
그러면, 그와 같이 구성된 기지국에서 이동 단말로부터 송신된 예약 패킷은 서큘레이터(100), 복조회로(101), 및 신호 분리회로(102)를 통해 예약정보 인식회로(120)에 의해 인식된다. 이 인식된 예약 패킷에 따라서, 다른 셀들의 간섭을 품고있는 공자원량이 공자원량 확인회로(104)에서 확인되고, 제공될 QoS는 QoS 결정회로(105)D 의해 결정된다.
그 후, 실시간을 위해 확보될 자원량은 자원 결정회로(1060에 의해 계산되어 할당된다. 실시간을 위해 확보된 자원을 감산함으로써 남게 되는 잔류 자원량은 잔류 자원량 확인회로(107)에 의해 확인된다. 비실시간의 각 우선도에 대한 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도은 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도 결정회로(108)에 의해 결정되고, 그리고 다운링크 정보를 갖는 통지정보 제어회로(109)로부터의 통지정보는 신호 다중회로(111)에서 다중화된 후, 변조회로(110)와 서큘레이터(100)를 통해 이동 단말로 송신된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이동 단말은 우선도 확인부(199), 예약정보 생성회로(200), 부호화회로(201), 변조회로(202), 서큘레이터(203), 신호 분리회로(204), 복조회로(205), 복호회로(206), 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도 확인회로(207), 패킷수 결정회로(208), 및 송신 타이밍 결정회로(209)를 갖고 있다.
서큘레이터(203)는 기지국과의 무선통신을 통해 패킷의 송수신을 행하며, 수신된 다운링크 패킷은 신호 분리회로(204)로 출력되는 한편, 변조회로(202)에 의해 변조된 업링크 패킷은 변조회로(202)로부터 입력되어 기지국으로 송신된다.
신호 분리회로(204)는 서큘레이터(203)로부터 입력된 신호에서 소정의 신호를 분리해 내는 회로로서, 본 실시예에서는 QoS와 무선 자원량(통지정보)에 관한 정보를 포함하는 제어신호가 분리되어 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도 확인회로(207)로 출력된다. 또한, 신호 분리회로(204)는 제어신호를 분리한 후의 신호를 복조회로(205)로 출력한다. 복조회로(205)는 수신된 신호를 역확산 처리 등을 이용하여 변환시키고, 변환된 신호는 복호회로(206)로 출력된다. 복호회로(206)는 입력된 신호를 복호하고, 이것을 다운링크 정보로서 후속단의 회로로 출력한다.
한편, 부호화회로(201)는 업링크 정보를 부호화하고, 부호화된 신호는 변조회로(202)로 출력된다. 변조회로(202)는 부호화된 데이터를 변조하고, 이것을 서큘레이터(203)로 출력한다.
우선도 확인부(199)는 전송대상의 트래픽 유형(예컨대, DSCP값)을 확인하고, 전술한 도 6에 따라서 실시간 트래픽인지 아니면 비실시간 트래픽인지를 판단한다. 이 우선도 확인부(199)의 판단 결과는 예약정보 생성회로(200)로 출력된다.
예약정보 생성회로(200)는 우선도 확인부(199)의 판단 결과에 따라서 예약 신호를 생성하고, 이것을 부호화회로(201)로 출력하는 회로이다. 더 구체적으로 설명하면, 예약정보 생성회로(200)는 도 6에 표시된 EF와 AF4와 같은 실시간 트래픽의 경우에 예약정보를 생성한다.
패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도 확인회로(207)는 신호 분리회로(204)에 의해 분리된 통지정보(QoS와 무선 자원량에 관한 정보)에 따라서 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도를 확인하고, 이 확인 결과를 패킷수 결정회로(208)로 출력한다. 패킷수 결정회로(208)는 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도에 따라서 단위시간 당 송신될 패킷수를 결정하고, 결정된 패킷수를 송신 타이밍 계산회로(209)로 출력한다.
송신 타이밍 계산회로(209)는 단위시간 당 송신될 패킷수에 따라서 송신 타이밍을 계산하고, 계산된 송신 타이밍을 부호화회로(201), 변조회로(202), 및 서큘 레이터(203)로 출력한다. 부호화회로(201), 변조회로(202) 및 서큘레이터(203)는 패킷을 부호화하고 변조하고, 이것을 입력된 송신 타이밍에서 기지국으로 송신한다.
이와 같은 구성의 이동 단말에서 송신 시에 우선도 확인부(199)에 의해서 송신 목표 트래픽 유형이 확인되고, 실시간 트래픽의 경우에는 예약정보 생성회로(200)에 의해 예약정보가 생성되고, 이 예약정보는 부호화회로(201), 변조회로(202) 및 서큘레이터(203)를 통해 기지국으로 송신된다.
한편, 수신 시에는 기지국에 의해 결정된 QoS와 무선 자원량에 관한 통지정보는 서큘레이터(203)와 신호 분리회로(204)를 통해 수신된다.
그 다음, 실시간 트래픽의 경우에는 이동 단말은 할당된 자원량을 사용하여 부호화회로(201), 변조회로(202) 및 서큘레이터(203)를 통해 패킷 데이터를 송신한다.
또한, 비실시간 트래픽의 경우에는 신호 분리회로(204)에 의해 분리된 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도은 패킷 평균 송신기간 또는 전송 속도 확인회로(207)에서 확인되고, 송신 타이밍은 송신 타이밍 결정회로(209)에서 계산되고, 패킷 데이터는 결정된 송신 타이밍에서 부호화회로(201), 변조회로(202) 및 서큘레이터(203)를 통해 기지국으로 송신된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 실시간 트래픽에 대해서는 자원이 예약되고, 기지국은 사용자의 자원 이용상황과 QoS 요구에 따라서 자원을 할당하므 로, QoS 지원과 서비스 품질 개선을 이룩할 수 있다. 한편, 비실시간 트래픽에 대해서는 자원은 확보되지 않으며 패킷 예약이 불필요하므로, 예약 패킷을 생략함으로써 예약 패킷으로 인한 지연이 감소될 수 있다. 또한, 평균 송신기간은 자원 이용상황에 따라서 동적으로 결정되므로 효율적인 자원이용이 가능하다. 더욱이, 이동 단말들의 실제 송신 타이밍은 기지국으로부터 통지된 평균 송신기간에 따라서 분포되므로, 업링크 패킷의 송신 충돌을 저감시키고 수용능력을 향상시킬 수가 있다.
즉, 이동 단말측은 트래픽 유형을 판단해서 높은 우선도 또는 실시간 트래픽의 경우에 기지국에서 자원예약을 행하도록 예약 신호를 송신함으로써, QoS가 지원될 수 있다. 또한, 낮은 우선도 또는 비실시간 트래픽의 경우에는 예약 신호를 미리 송신하지 않으므로써, 처리 지연과 오버헤드가 감소될 수 있다.
또한, 비실시간 트래픽의 경우에는, 자원을 확보하지 않고 트래픽 우선도를 참조하여 각 주기에서의 자원 이용상황에 따라서 패킷 평균 송신간격 또는 전송율을 결정함으로써, 자원 이용상황의 변동에 따라서 패킷 송신을 행하는 것이 가능하다.
예컨대, 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽에 대한 송신 요구가 있는 경우에, 실시간 트래픽에 대해서는 예약 신호에 따른 자원량이 미리 결정되고, 그리고 실시간 트래픽이 예약된 량보다 작은 경우에는 공자원을 이용하여 비실시간 패킷이 송신되므로, 효율적인 자원이용이 실현될 수 있다.
또한, 이동 단말은 기지국으로부터 통지된 평균 송신기간에 따라서 실제 송 신 타이밍을 결정하므로, 송신 타이밍을 분포시키는 것이 가능하고, 업링크 패킷의 송신 충돌을 감소시키고 수용용량을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 기지국은 다른 셀로부터의 간섭을 포함함으로써 남게 되는 이용가능한 잔류 자원량과 높은 우선도 또는 실시간 트래픽을 위해 확보된 자원량에 따라서 자원을 낮은 우선도 또는 비실시간 트래픽에 할당하므로, 무선자원의 효율적인 이용과 QoS지원이 가능하게 된다.
또한, 전술한 것 이외에도, 본 발명의 신규하고 양호한 특성으로부터 벗어남이 없이 상기 실시예들을 여러 가지로 변형 및 수정할 수 있음은 물론이다. 따라서, 그와 같은 변형과 수정은 모두 첨부된 청구범위에 포함된다.

Claims (23)

  1. 이동 단말과 기지국 간에 패킷 통신을 행하는 이동 통신의 통신 제어 방법에 있어서,
    (a) 상기 이동 단말 측에서, 트래픽(traffic)의 우선도(priority level)를 확인하고 트래픽 유형을 판별하는 단계;
    항) 상기 이동 단말 측에서, 상기 트래픽 유형이 높은 우선도 또는 실시간형(realtime type)인 경우에는, 송신 요구의 예약 신호로서 상기 이동 단말 측에서 인식된 애플리케이션의 QoS 요구를 포함하는 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 상기 트래픽 유형이 낮은 우선도 또는 비실시간형(non-realtime type)인 경우에는, 상기 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하지 않는 단계;
    (c) 상기 기지국 측에서, 현재의 자원 이용상황을 확인하고, 상기 애플리케이션의 트래픽 유형이 실시간형인 경우에 대해, 상기 현재의 자원 이용상황과 상기 예약 신호에 포함된 상기 QoS 요구의 정보에 따라서 실시간 트래픽에 할당될 자원량을 결정하고, 상기 애플리케이션의 트래픽 유형이 비실시간형인 경우에 대한 상기 패킷의 평균 송신간격 또는 전송 속도를 결정하는 단계; 및
    (d) 상기 단계 (c)에 의해 결정된 상기 평균 송신 간격 또는 전송 속도를 상기 기지국으로부터 상기 이동 단말로 통지하는 단계
    를 포함하는 통신 제어방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서, 상기 단계 (c)에서, 상기 기지국은 업링크 간섭 전력 레벨이나 상기 업링크 간섭 전력 레벨과 업링크 허용 간섭 전력 레벨 간의 비율을 측정함으로써 상기 자원 이용상황을 확인하는, 통신 제어방법.
  4. 제1항에서, 상기 단계 (c)에서, 상기 기지국은 상기 송신 요구가 있을 때마다 실시간 트래픽에 자원을 할당하고, 과거의 일정 시간 내에서의 자원 이용상황에 기초하여, 이용 가능한 총 자원량에 따라서 소정의 주기마다 비실시간 트래픽에 대한 상기 평균 송신간격 또는 전송 속도를 결정하는, 통신 제어방법.
  5. 제1항에서, 상기 이동 단말 측에서, 상기 기지국으로부터 통지된 트래픽 유형의 전송 속도에 따라서 단위시간 당 송신될 패킷수를 결정하는 단계를 더 포함하는 통신 제어방법.
  6. 제1항에서, 상기 이동 단말 측에서, 상기 기지국으로부터 통지된 트래픽 유형의 상기 평균 송신간격과 소정의 분포에 따라서 실제 송신 타이밍을 계산하는 단계를 더 포함하는 통신 제어방법.
  7. 제6항에서, 상기 기지국으로부터 주기적으로 통지된 상기 평균 송신간격에 따라서 비실시간 트래픽의 미송신 패킷에 대한 상기 실제 송신 타이밍을 갱신하는 단계를 더 포함하는 통신 제어방법.
  8. 이동 단말과 기지국 간에 패킷 통신을 행하는 이동 통신의 통신 제어 시스템에 있어서,
    상기 이동 단말 측에서, 트래픽의 우선도를 확인하고 트래픽 유형을 판별하는 우선도 확인부;
    상기 이동 단말 측에서, 상기 트래픽 유형이 높은 우선도 또는 실시간형인 경우에는, 송신 요구의 예약 신호로서 상기 이동 단말 측에서 인식된 애플리케이션의 QoS 요구를 포함하는 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 상기 트래픽 유형이 낮은 우선도 또는 비실시간형인 경우에는, 상기 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하지 않는 예약 신호 생성부;
    상기 기지국 측에서, 현재의 자원 이용상황을 확인하기 위한 공자원(vacant resource) 확인부;
    상기 애플리케이션의 트래픽 유형이 실시간형인 경우에 대해, 상기 현재의 자원 이용상황과 상기 예약 신호에 포함된 상기 QoS 요구의 정보에 따라서 실시간 트래픽에 할당될 자원량을 결정하고, 상기 애플리케이션의 트래픽 유형이 비실시간형인 경우에 대한 상기 패킷의 평균 송신간격 또는 전송 속도를 결정하는 자원 결정부; 및
    상기 자원 결정부에 의해 결정된 상기 자원량, 상기 평균 송신 간격 또는 전송 속도를 상기 기지국으로부터 상기 이동 단말로 통지하는 통지정보 제어부
    를 포함하는 통신 제어시스템.
  9. 삭제
  10. 제8항에서, 상기 자원 결정부는 업링크 간섭 전력 레벨이나 상기 업링크 간섭 전력 레벨과 업링크 허용 간섭 전력 레벨 간의 비율을 측정함으로써 상기 자원 이용상황을 파악하는, 통신 제어 시스템.
  11. 제8항에서, 상기 자원 결정부는, 상기 송신 요구가 있을 때마다 실시간 트래픽에 자원을 할당하고, 과거의 일정 시간 내에서의 자원 이용상황에 기초하여, 이용 가능한 총 자원량에 따라서 소정의 주기마다 비실시간 트래픽에 대한 상기 평균 송신 간격 또는 전송 속도를 결정하는, 통신 제어 시스템.
  12. 제8항에서, 상기 이동 단말 측에서, 상기 기지국으로부터 통지된 트래픽 유형의 전송 속도에 따라서 단위시간 당 송신될 패킷수를 결정하는 장치를 더 포함하는 통신 제어 시스템.
  13. 제8항에서, 상기 이동 단말 측에서, 상기 기지국으로부터 통지된 트래픽 유형의 상기 평균 송신간격과 소정의 분포에 따라서 실제 송신 타이밍을 계산하는 송신 타이밍 결정부를 더 포함하는 통신 제어 시스템.
  14. 제13항에서, 상기 송신 타이밍 결정부는 상기 기지국으로부터 주기적으로 통지된 상기 평균 송신간격에 따라서 비실시간 트래픽의 미송신 패킷에 대한 상기 실제 송신 타이밍을 갱신하는, 통신 제어 시스템.
  15. 이동 단말과의 패킷 통신을 행하는 기지국 장치에 있어서,
    트래픽 유형이 높은 우선도 또는 실시간형인 경우에, 송신 요구의 예약 신호로서 상기 이동 단말에서 인식된 애플리케이션의 QoS 요구를 포함하는 예약 신호를 수신하는 예약 신호 수신부;
    현재의 자원 이용상황을 확인하기 위한 공자원 확인부
    상기 애플리케이션의 트래픽 유형이 실시간형인 경우에 대해, 상기 현재의 자원 이용상황과 상기 예약 신호에 포함된 상기 QoS 요구의 정보에 따라서 실시간 트래픽에 할당될 자원량을 결정하고, 상기 애플리케이션의 트래픽 유형이 비실시간형인 경우에 대한 상기 패킷의 평균 송신간격 또는 전송 속도를 결정하는 자원 결정부; 및
    상기 자원 결정부에 의해 결정된 상기 자원량, 상기 평균 송신 간격 또는 전송 속도를 상기 이동 단말로 통지하는 통지정보 제어부
    를 포함하는 기지국 장치.
  16. 삭제
  17. 제15항에서, 상기 자원 결정부는 업링크 간섭 전력 레벨이나 상기 업링크 간섭 전력 레벨과 업링크 허용 간섭 전력 레벨 간의 비율을 측정함으로써 상기 자원 이용상황을 파악하는, 기지국 장치.
  18. 제15항에서, 상기 자원 결정부는 상기 송신 요구가 있을 때마다 실시간 트래픽에 자원을 할당하고, 과거의 일정 시간 내에서의 자원 이용상황에 기초하여, 이용 가능한 총 자원량에 따라서 소정의 주기마다 비실시간 트래픽에 대한 상기 평균 송신간격 또는 전송 속도를 결정하는, 기지국 장치.
  19. 기지국과의 패킷 통신을 행하는 이동 단말 장치에 있어서,
    트래픽의 우선도를 확인하고 트래픽 유형을 판별하는 우선도 확인부; 및
    상기 트래픽 유형이 높은 우선도 또는 실시간형인 경우에는 송신 요구의 예약 신호로서 이동 단말 장치에서 인식된 애플리케이션의 QoS 요구를 포함하는 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 상기 트래픽 유형이 낮은 우선도 또는 비실시간형인 경우에 대한 상기 예약 신호를 상기 기지국으로 송신하지 않는 예약 신호 생성부
    를 포함하는 이동 단말 장치.
  20. 삭제
  21. 제19항에서, 상기 기지국으로부터 통지된 트래픽 유형의 전송 속도에 따라서 단위시간 당 송신될 패킷수를 결정하는 장치를 더 포함하는 이동 단말 장치.
  22. 제19항에서, 상기 기지국으로부터 통지된 트래픽 유형의 평균 송신간격과 소정의 분포에 따라서 실제 송신 타이밍을 계산하는 송신 타이밍 결정부를 더 포함하는 이동 단말 장치.
  23. 제22항에서, 상기 송신 타이밍 결정부는 상기 기지국으로부터 주기적으로 통지 및 수신된 상기 평균 송신간격에 따라서 비실시간 트래픽의 미송신 패킷에 대한 상기 실제 송신 타이밍을 갱신하는 이동 단말 장치.
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