KR100617846B1 - 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락장치 및 방법 - Google Patents

이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 장치 및 방법에 관한 것으로서, 신규 호 수락 요구를 감지하면, 현재 서비스하고 있는 호들에 대한 호 상태 정보들을 이용하여 현재 서비스하고 있는 기존 호들 각각에 대해 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들을 검출하고, 상기 검출된 기존 호들 각각에 대한 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들의 합과 상기 신규호의 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량을 가산한 값이 최적 전송 전력량 미만일 경우에만 상기 신규호를 수락하여 전송 전력 자원의 효율성을 증가시킨다.
최소 전송률, 최소 전송 전력량, 서비스 품질, 최적 전송 전력량

Description

이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 장치 및 방법{A CALL ADMISSION APPARATUS FOR GUARANTEEING QUALITY OF SERVICE IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
도 1은 일반적인 이동 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 일반적인 이동 통신 시스템에서 호 수락 과정을 도시한 순서도
도 3은 본 발명의 실시예들에서의 기능을 수행하기 위한 호 수락 장치 내부 구조를 도시한 블록도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 호 수락 과정을 도시한 순서도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 호 수락 과정을 도시한 순서도
도 6은 본 발명의 호 수락 과정에 따른 호 성공률과 일반적인 호 수락 과정에 따른 호 성공률을 도시한 그래프
도7은 본 발명의 호 수락 과정에 따른 최적 전송 전력량 Popt과 최소 전송 전력량 Pmin 비에 따른 최대 수락 가능 경로 손실과 일반적인 호 수락 과정에 따른 최적 전송 전력량 Popt과 최소 전송 전력량 Pmin 비에 따른 최대 수락 가능 경로 손실을 도시한 그래프
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 서비스 품질을 보장하는 호 수락 장치 및 방법에 관한 것이다.
이동 통신 시스템(mobile communication system)이 발전해 나가면서 제공하는 서비스들 역시 단순히 음성 서비스뿐만 아니라 패킷 데이터 서비스 등과 같은 다양한 형태로 발전해나가고 있다. 그러면 여기서 도 1을 참조하여 이동 통신 시스템 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 이동 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 이동 통신 시스템은 이동 교환기(MSC: Mobile Switching Center)(130)와, 홈 위치 등록기(HLR: Home Location Register)(140), 기지국 제어기(BSC: Base Station Controller)(120)와 기지국(BTS: Base Transceiver Subsystem)(110)으로 구성되며, 이동국(MS: Mobile Station)(100)과 함께 무선으로 연결되어 일반 공중전화망(PSTN: Public Switching Telecommunication Network)(160) 및 이동전화망(PLMN: Public Land Mobile Network)(160)과 접속하는 기능을 수행한다. 상기 기지국 제어기(120)는 무선 링크(Link) 및 유선 링크제어, 핸드오버(Handover) 기능 등을 수행한다. 상기 기지국(110)은 상기 이동국(100)과 함께 무선 통신로를 구성하고 무선 자원(radio resource)을 관리한다. 상기 홈 위치 등록기(140)는 가입자 위치등록 기능을 수행한다. 또한, 도시하지는 않았지만 방문자 위치 등록기(VLR: Visitor Location Register) 역시 상기 이동 통신 시스템의 가입자 위치 등록 기능을 수행한다.
상기에서 설명한 바와 같이 이동 통신 시스템, 특히 IMT-2000 통신 시스템과 같은 차세대 이동 통신 시스템은 비단 음성 서비스뿐만 아니라 다양한 서비스들을 제공하고, 이런 다양한 서비스들은 그 서비스들 각각의 종류에 적합하게 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 등급을 가지며, 이런 서비스 품질 등급에 상응하게 해당 서비스의 처리 우선순위가 결정된다.
상기에서 설명한 바와 같은 이동 통신 시스템에서 무선 자원을 효율적으로 관리하는 것은 상기 이동 통신 시스템의 전체 서비스 품질을 향상시키는데 직접적인 영향을 주며, 그래서 서비스들별로 그 서비스들 각각의 종류에 적합하게 서비스 품질 등급을 가지며, 이런 서비스 품질 등급에 상응하게 해당 서비스의 처리 우선순위가 결정된다. 그러면 여기서 상기 서비스 품질 등급에 대해서 설명하기로 한다.
상기 IMT-2000 통신 시스템에서 서비스 품질 등급은 대화형 클래스(conversational class)와, 방송형 클래스 (streaming class)와, 반응형 클래스 (interactive class) 및 배경형 클래스 (background class)의 4가지 클래스를 가진다. 상기 대화형 클래스는 음성 대화형의 저속이고, 손실에 강하고, 지연시간이 짧은 실시간 트래픽 특성을 가지는 서비스들에 부여되며, 상기 방송형 클래스는 단방향의 방송형 트래픽을 위한 서비스 품질 클래스로서 TV와 같은 서비스에 적합 하고 비교적 고속 (< 128kbps)이고, 실시간이면서 손실에 약한 트래픽 특성을 가지는 서비스들에 부여된다. 또한 상기 반응형 클래스는 WWW와 같은 인터넷 서비스로서 폭주적(bursty)이고 초고속(< 2Mbps)의 전송률을 가지며, 손실이 적어야 하고 왕복 지연 시간(Round Trip Time)이 비교적 적게 요구되는 서비스들에 부여된다. 마지막으로 상기 배경형 클래스는 FTP와 같은 데이터 서비스로서 일반적으로 전송량이 많고 손실에 약한 서비스들에 부여된다. 상기 이동 통신 시스템에서 자원 할당 및 트래픽(traffic) 제어 알고리즘은 발생하는 호들 각각에 대해서 부여되는 서비스 품질 등급에 따라 자원을 할당하고, 트래픽을 제어함으로써 호들 각각에 대한 서비스 품질을 보장해주어야만 한다. 또한 무선 자원을 효율적으로 할당함으로써 이동 통신 시스템 전체의 처리량(throughput)을 최대화시키는 것이 가능하다.
그래서 상기 이동 통신 시스템에서는 새롭게 발생하는 호 및 핸드오버 호를 시스템 전체의 무선 자원 사용량에 상응하도록 수락하도록하여 시스템 전체에 로드가 발생하는 것을 방지하도록 한다. 그러면 여기서 일반적인 호 수락 알고리즘을 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 2는 일반적인 이동 통신 시스템에서 호 수락 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 2를 설명하기에 앞서, 먼저 기지국은 새로운 호가 발생하거나 혹은 핸드오버 호가 발생함을 감지하면, 상기 새로운 호 혹은 핸드오버 호를 수락하게 되는데 기지국에서 현재 서비스중인 호들에 대해서 서비스 품질을 보장할 수 있는 경우에만 호를 수락한다. 그리고 순방향 링크(downlink)의 경우 서비스 용량(service capacity)을 결정하는 최대 요소는 전송 전력량(transmit power)이다. 그러므로 상기 기지국은 새로운 호를 수락하기 위한 과정에서 일차적으로 상기 새로운 호에 할당 가능한 전송 전력량이 존재하는지 검사하고, 상기 검사 결과 상기 새로운 호에 할당 가능한 전송 전력량이 존재할 경우 나머지 다른 자원들을 할당할 수 있는지를 추가적으로 고려하여 상기 새로운 호에 대한 호 수락을 결정한다. 또한, 상기 순방향 링크의 경우 채널들간에 간섭(interference) 현상은 상기 전송 전력량에 영향을 미치지만 상기 IMT-2000 시스템의 경우 채널화 코드(channelization code)로서 OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor) 코드를 사용하기 때문에 채널들간 직교성이 유지되어 상기 간섭 현상은 비교적 무시할 수 있는 정도가 된다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 211단계에서 기지국은 호 수락 요구(call request)를 감지하면 213단계로 진행한다. 여기서, 상기 호 수락 요구는 새롭게 발생한 호 혹은 핸드오버에 따라 발생한 호 혹은 데이터 전송률 조정을 위해 발생한 호 등이 발생할 때 발생한다. 또한 상기 호 수락 요구는 기지국 제어기가 상기 기지국으로 무선 접속 베어러(RAB: Radio Access Bearer, 이하 "RAB"라 칭하기로 한다)를 설정하기 위한 RAB 할당 요구(RAB ASSIGNMENT REAUEST) 메시지를 전송하는 형태로 발생한다. 상기 213단계에서 상기 기지국은 상기 호 수락 요구를 감지함에 따라 상기 호 요구, 즉 RAB 할당 요구 메시지에 포함되어 있는 트래픽 파라미터(traffic parameter)를 검출한 후 215단계로 진행한다. 여기서, 상기 트래픽 파라미터는 서비스 클래스(service class), 즉 서비스 품질 등급과, 최저 전송 률(minimum rate)와, 보장 전송률(guaranteed rate)와, 비트 에러율(BER: Bit Error Rate, 이하 "BER"이라 칭하기로 한다)과, 초기 송신 전력(initial tx power) 등과 같은 파라미터들이 존재한다.
상기 215단계에서 상기 기지국은 상기 기지국에서 현재 사용중인 전송 전력량 PUSED와 상기 호 수락 요구한 호 I에 요구되는 전송 전력량 PI의 합이 상기 기지국에서 최대로 서비스 가능한 전송 전력량, 즉 최적 전송 전력량 POPT 미만인지를 검사한다(
Figure 112002016296730-pat00001
). 여기서, 상기 최적 전송 전력량 POPT 는 상기 기지국이 안정적으로 서비스를 제공할 수 있기 위해 할당 가능한 최대 전송 전력량으로서, 상기 최적 전송 전력량 POPT 이상으로 전송 전력량을 할당하게 될 경우 서비스의 품질이 저하될 수 있다. 상기 검사 결과 상기 기지국에서 현재 사용중인 전송 전력량 PUSED와 상기 호 수락 요구한 호 I에 요구되는 전송 전력량 PI의 합이 최적 전송 전력량 POPT 미만이 아닐 경우 상기 기지국은 217단계로 진행한다. 상기 217단계에서 상기 기지국은 상기 호 수락 요구된 호 i에 대한 호 수락이 불가능함으로 판단하고, 상기 기지국 제어기로 호 수락이 불가능함을 통보한 후 종료한다. 한편, 상기 215단계에서 검사 결과 상기 기지국은 상기 기지국에서 현재 사용중인 전송 전력량 PUSED와 상기 호 수락 요구한 호 i에 요구되는 전송 전력량 PI의 합이 최적 전송 전력량 POPT 미만일 경우 219단계로 진행한다. 상기 219단계에서 상기 기지국은 상기 호 수락 요구한 호 i에 대한 전송 전력량을 할당하는 것이 가능하므로, 상기 호 i 에 대해 호 수락을 결정한 후 상기 호 i에 대해 자원, 즉 전송 전력량을 할당한 후 221단계로 진행한다. 상기 221단계에서 상기 기지국은 상기 수락한 호에 대한 호처리를 수행한 후 종료한다.
상기에서 설명한 바와 같이 일반적인 호 수락 알고리즘은 기지국에서 현재 사용하고 있는 총 전송 전력량과 호 수락을 요구한 호에 대해 할당해야하는 전송 전력량의 합이 최적 전송 전력량 미만일 경우에만 호 수락을 요구한 호에 대해 호 수락을 한다. 그런데 이런 호 수락 알고리즘은 이전의 음성 서비스 위주의 이동 통신 시스템에는 적합하지만 IMT-2000 통신 시스템과 같이 다양한 서비스들을 제공하는 이동 통신 시스템에는 적합하지 않는다. 일 예로, IMT-2000 통신 시스템에서 제공하는 데이터 전송 서비스는 최선 전송(best-effort)의 특성, 즉, 가능한한 최대 전송률로 트래픽을 전송하려는 특성을 갖기 때문에, 시스템은 호 수락 시 현재 할당 가능한 최대 전송률로 상기 데이터 전송 서비스를 제공하여 시스템 서비스 품질을 향상시키게 된다. 그러나, 호 수락 시점에서 사용 가능한 모든 전송 전력 자원을 데이터 전송 서비스에 할당하게 되면, 이후에 호 수락을 요구하는 다른 호들에 대해서 호 수락을 할 수 없거나 혹은 이전에 수락된 호에 대해 불공정하게 많은 전송 전력량을 할당하여 이후에 수락하는 호에 대해서는 비교적 적은 전송 전력량을 할당하여 호 수락의 전송 전력량 할당에 불공정 문제가 발생한다. 결국, 상기와 같은 호 수락 알고리즘은 호 수락을 먼저 요청한 호에 대해서 최대로 할당 가능한 전송 전력 자원을 할당함으로써, 이후에 호 수락을 요청하는 호들에 대해 수락하지 못하여, 시스템 차원에서 서비스의 공정성에 문제가 발생하고, 따라서 비교적 높은 호 차단율(blocking rate)을 갖게 된다. 또한 이와는 달리 호 수락 시점에서 이후에 수락 요청될 호들에 대한 수락을 대비하여 미리 설정한 전송 전력량 여분을 남겨두는 호 수락 알고리즘이 존재하는데, 이 호 수락 알고리즘은 상기 여분의 전송 전력량만큼 시스템 자원 효율성 면에서 저하를 가져오고, 또한 호 수락요청이 동시에 다수 발생할 경우에는 상기 도 2에서 설명한 바와 같은 문제점과 동일한 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 이동 통신 시스템에서 서비스 품질에 따른 호 수락 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이동 통신 시스템에서 전송 전력 자원의 효율성을 최대화하는 호 수락 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이동 통신 시스템에서 서비스하는 호들의 최저 전송률을 고려한 호 수락 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 장치에 있어서, 현재 서비스하고 있는 호들에 대한 호 상태 정보들을 수집하는 호 상태 정보 수집부와, 신규호에 대한 수락 요구를 감지하면, 상기 호 상태 정보들을 가지고 현재 서비스하고 있는 기존 호들 각각에 대해 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들을 검출하고, 상기 기존 호들 각각에 대한 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들의 합과 상기 신규호의 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량을 가산한 값이 최적 전송 전력량 미만일 경우에만 상기 신규호를 수락하도록 결정하는 호 수락 제어부를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법에 있어서, 신규 호 수락 요구를 감지하면, 현재 서비스하고 있는 호들에 대한 호 상태 정보들을 이용하여 현재 서비스하고 있는 기존 호들 각각에 대해 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들을 검출하는 과정과, 상기 검출된 기존 호들 각각에 대한 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들의 합과 상기 신규호의 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량을 가산한 값이 최적 전송 전력량 미만일 경우에만 상기 신규호를 수락하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법에 있어서, 신규 호 수락 요구를 감지하면, 현재 서비스하고 있는 기존 호들에 할당한 제1 전송 전력량을 검출하는 과정과, 상기 기존 호들의 현재 전송률들의 합인 제1값에서 상기 기존 호들의 서비스 품질을 유지하는 최저 전송률들의 합인 제2값을 감산한 제3값을 상기 이동 통신 시스템의 대역폭으로 나눈 제4값과 상기 제1전송 전력량을 곱한 제5값을 계산하고, 상기 제1전송 전력량에서 상기 제5값을 감산한 제6값을 계산하고, 상기 제6값과 상기 신규호의 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량을 가산한 제7값이 최적 전송 전력량 미만일 경우에만 상기 신규호를 수락하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도 3은 본 발명의 실시예들에서의 기능을 수행하기 위한 호 수락 장치 내부 구조를 도시한 블록도이다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 기지국 제어기(BSC: Base Station Controller)로부터 호 수락 요구가 전달되면, 상기 호 수락 요구는 호 수락 요구 메시지 처리부(311)로 입력된다. 여기서, 상기 기지국 제어기는 호 발생에 따라 무선 접속 베어러(RAB: Radio Access Bearer, 이하 "RAB"라 칭하기로 한다)를 설정하기 위한 RAB 할당 요구(RAB ASSIGNMENT REAUEST) 메시지를 기지국(BTS: Base Transceiver Subsystem)으로 전송함으로써 상기 기지국에 상기 발생한 호에 대한 호 수락을 요구하게 되는 것이다. 그러므로 상기 호 수락 요구 메시지 처리부(311)는 상기 기지국 제어기로부터 수신한 RAB 할당 요구 메시지를 수신하여 상기 호 수락 요구된 호의 특성 정보를 추출한 후 그 추출한 호 특성 정보를 호 수락 제어부(313)로 출력한다. 여기서, 상기 호 특성 정보라 함은 상기 RAB 할당 요구 메시지에 포함되어 있는 트래픽 파라미터(traffic parameter) 등이 있으며, 상기 트래픽 파라미터에는 서비스 클래스(service class), 즉 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 등급과, 최저 전송률(minimum rate)와, 보장 전송률(guaranteed rate)와, 비트 에러율(BER: Bit Error Rate, 이하 "BER"이라 칭하기로 한다)과, 초기 송신 전력(initial tx power) 등과 같은 파라미터들이 존재한다.
상기 호 수락 제어부(313)는 상기 호 수락 요구 메시지 처리부(311)에서 출력한 호 특성 정보를 입력하여 상기 호 수락 요구된 호에 대해 수락할 것인지 여부를 결정한다. 여기서, 상기 호 수락 제어부(313)는 상기 호 수락을 해당 셀(cell)의 상태에 따라서 결정하게 되는데 이를 설명하면 다음과 같다. 상기 기지국은 하나의 셀만을 가질수도 있고 다수의 셀들을 가질수도 있음은 물론이다.
먼저, 호 상태 정보 수집부(319)는 미리 설정된 설정 주기마다 혹은 특정 이벤트(event)가 발생할 때마다 상위 계층의 명령에 따라 상기 기지국내 셀들 각각으로 호 상태 정보 수집 요구를 전달한다. 상기 호 상태 정보는 하기에서 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이후 상기 호 상태 정보 수집 요구에 따라 상기 셀들 각각으로부터 수신되는 호 상태 정보를 호 상태 정보 데이터 베이스(database)(317)로 출력한다. 상기 호 상태 정보 데이터 베이스(317)는 상기 호 상태 정보 수집부(319)에서 출력하는 호 상태 정보들을 입력하여 셀별로 호 상태 정보 데이터 베이스를 구축하여 저장한다. 물론, 상기 기지국이 하나의 셀만을 가지고 있을 경우에는 상기 호 상태 정보 데이터 베이스 역시 한 개만 구축된다. 상기 호 수락 제어부(313)는 상기 수락 요구된 호에 대한 수락 여부를 결정하기 위해 상기 호 상태 정보 데이터 베이스(317)를 검색하여 상기 수락 요구된 호가 연결될 셀에 대한 호 상태 정보 데이터 베이스를 검색한다. 그래서 상기 호 수락 제어부(313)는 상기 수락 요구된 호가 연결될 셀의 호 상태 정보에 상응하도록 수락 여부를 결정한다.
다음으로 호 수락 요구된 호에 대한 호 수락 과정을 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 호 수락 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 411단계에서 기지국은 호 수락 요구(call request)를 감지하면 413단계로 진행한다. 여기서, 상기 호 수락 요구는 새롭게 발생한 호 혹은 핸드오버에 따라 발생한 호 혹은 데이터 전송률 조정을 위해 발생한 호 등이 발생할 때 발생한다. 또한 상기 호 수락 요구는 기지국 제어기(BSC: Base Station Controller)가 기지국(BTS: Base Transceiver Subsystem)으로 무선 접속 베어러(RAB: Radio Access Bearer, 이하 "RAB"라 칭하기로 한다)를 설정하기 위한 RAB 할당 요구(RAB ASSIGNMENT REQUEST) 메시지를 전송하는 형태로 발생한다. 상기 413단계에서 상기 기지국은 상기 호 수락 요구를 감지함에 따라 상기 호 요구, 즉 RAB 할당 요구 메시지에 포함되어 있는 트래픽 파라미터(traffic parameter)를 검출한 후 415단계로 진행한다. 여기서, 상기 트래픽 파라미터는 서비스 클래스(service class), 즉 서비스 품질 등급과, 최저 전송률(minimum rate)와, 보장 전송률(guaranteed rate)와, 비트 에러율(BER: Bit Error Rate, 이하 "BER"이라 칭하기로 한다)과, 초기 송신 전력(initial tx power) 등과 같은 파라미터들이 존재한다. 본 발명에서는 상기 트래픽 파라미터들중 상기 최저 전송률을 고려하여 최소 전송 전력량을 검출하여 상기 호 수락 요구한 호에 대한 수락이 가능한지를 판단하게 된다. 상기 최소 전송 전력량은 경로 손실(path loss), 요청 에너지대 잡음 비(required Eb/No)와, 비트 에러율(BER: Bit Error Rate, 이하 "BER"이라 칭하기로 한다) 등과 같은 요소들에 따라 달라지며, 상기 최소 전송 전력량을 결정하는 방법은 다수개로 존재할 수 있는데, 본 발명에서는 상기 최소 전송률과 비트 에러율을 가지고 최소 전송 전력량을 결정하는 경우를 가정하기로 한다.
또한, 상기 기지국이 서비스중인 호들에 대해서 전송 전력을 제어하는 데에는 다수의 호 상태 정보 파라미터들이 사용되는데, 상기 호 상태 정보 파라미터들을 살펴보면 하기 표 1과 같다.
Figure 112002016296730-pat00002
상기 표 1에서, 먼저 "Pused"은 기지국에서 현재 사용중인 전체 전송 전력량을 의미하며, 결국 현재 전송되고 있는 캐리어들에 대한 전력(transmitted carrier power)이다. "Popt"은 기지국에서 서비스 품질에 영향을 주지 않을 정도로 최대 서비스 가능한 전송 전력량, 즉 최적 전송 전력량이다. "R"은 기지국에서 현재 서비스 중인 호들 각각의 전송률을 가산한 값이며, "Rmin"은 상기 현재 서비스중인 호들 각각의 최소 전송률을 가산한 값이다. "pmin,i"은 호 수락을 요구하는 임의의 호 i를 최소 전송률로 전송시 필요한 전송 전력량을 나타내며, "Poverhead"는 오버헤드 채널(overhead channel)에 할당된 전송 전력을 나타내며, ρi는 임의의 채널 i에 대한 요구 에너지대 잡음비(required Eb/No)를 나타낸다. ri는 상기 채널 i의 전송률을 나타내며, rmin,i는 상기 채널 I의 최소 전송률을 나타낸다. Nt는 열잡음(thermal noise)을 나타내며, Li는 상기 채널 i의 경로 손실(path loss)을 나타내며, W는 대역폭(bandwidth)을 나타내며, 일 예로 3.84MHz이며, υi는 상기 호 i의 활성도(activity)를 나타낸다.
상기 기지국은 다수의 호 상태 정보들을 이용하여 상기 호 수락 요구된 새로운 호를 수락할지 여부를 결정하게 된다. 즉, 상기 기지국은 상기 새로운 호를 수락할 경우에도 현재 상기 기지국에서 서비스중인 다른 호들의 서비스 품질이 저하되지 않도록 하기 위한 다수의 사항들을 고려한다. 일 예로 현재 기지국에서 서비스중인 다른 호들의 서비스 품질을 고려하지 않고 새로운 호에 대해 수락을 결정할 경우, 상기 기지국에 과부하가 발생하게 되고, 따라서 전송 전력이 부족하여 결국 현재 서비스중인 다른 호들이 제대로 전송되지 못하게 된다. 그러면 상기 다른 호들의 서비스 품질이 저하되는 것이다.
그래서, 415단계에서 상기 기지국은 상기 새로운 호에 대한 수락 여부를 결 정하기 위해 최소 전송 전력량 Pmin과 상기 새로운 호 i를 최소 전송률로 전송시 필요한 전송 전력량의 합이 최적 전송 전력량 Popt 미만인지를 검사한다. 상기 415단계를 수식적으로 표현한 것이 하기 수학식 1이다.
Figure 112002016296730-pat00003
상기 수학식 1에서, 상기 최소 전송 전력량 Pmin는 상기 기지국에서 현재 서비스중인 모든 호들 각각을 최소 전송률로 전송할 때 요구되는 총 전송 전력량을 나타낸다. 즉, 상기 최소 전송 전력량 Pmin는 상기 기지국에서 현재 서비스중인 모든 호들 각각이 해당 서비스 품질을 유지하면서도 전송 가능하기 위해 필요로 되는 최소 전송률로 전송될 때 발생되는 총 전송 전력량이 되는 것이다.
상기 415단계에서 검사 결과 상기 최소 전송 전력량 Pmin과 상기 새로운 호 i를 최소 전송률로 전송시 필요한 전송 전력량의 합이 최적 전송 전력량 Popt 미만이 아닐 경우 상기 기지국은 417단계로 진행한다. 상기 417단계에서 상기 기지국은 상기 호 수락 요구된 호 i에 대한 호 수락이 불가능함으로 판단하고, 상기 기지국 제어기로 호 수락이 불가능함을 통보한 후 종료한다. 한편, 상기 415단계에서 검사 결과 상기 최소 전송 전력량 Pmin과 상기 새로운 호 i를 최소 전송률로 전송시 필요한 전송 전력량의 합이 최적 전송 전력량 Popt 미만일 경우 상기 기지국은 419단계로 진행한다. 상기 419단계에서 상기 기지국은 상기 호 수락 요구한 호 i에 대한 전송 전력량을 할당하는 것이 가능하므로, 상기 호 i에 대해 호 수락을 결정한 후 상기 호 i에 대해 자원, 즉 전송 전력량을 할당한 후 421단계로 진행한다. 상기 421단계에서 상기 기지국은 상기 수락한 호에 대한 호처리를 수행한 후 종료한다.
그런데, 실제 무선 채널 환경상에서 상기 최소 전송 전력량 Pmin을 검출하는 것은 난이하다. 그 이유는 초기에 호 수락 요구가 발생할 경우에는 개루프 전력 제어(open loop power control) 등과 같은 초기 전력 제어에 따라 정확한 최소 전송 전력량 Pmin을 검출할 수 있지만, 이후 해당 호들이 무선 채널 환경에 따라, 일 예로 전파 손실(propagation loss)과, 간섭(interference) 성분 세기와, 또한 이동국(MS: Mobile Station) 자체의 이동성(movement) 등과 같은 무선 채널 환경에 따라 상기 최소 전송 전력량 Pmin이 변동되기 때문이다. 그래서 본 발명에서는 상기 최소 전송 전력량 Pmin을 계산하는 방안을 제시한다.
먼저, 임의의 호 i의 요구 에너지대 잡음비(required Eb/No) ρi는 일반적으로 하기 수학식 2와 같이 계산된다.
Figure 112002016296730-pat00004
상기 수학식 2에서, W는 대역폭으로서 본 발명에서는 상기 대역폭 W를 3.84 MHz라고 가정하며, vi는 상기 임의의 호 i의 활성도를 나타내고, Li는 상기 임의의 호 i의 경로 손실을 나타내고, ri는 상기 임의의 호 i의 전송률을 나타내고, pi는 상기 임의의 호 i의 전송 전력을 나타낸다. Is,i는 상기 임의의 호 i를 발생한 이동국이 이동국 자신이 속한 셀로부터 수신하는 수신 간섭 신호의 세기를 나타내며, 상기 Io,i는 상기 임의의 호 i를 발생한 이동국이 이동국 자신이 속한 셀의 이웃 셀들로부터 수신하는 수신 간섭 신호의 세기를 나타내며, 상기 Nt는 열잡음을 나타낸다.
그러면 여기서, 상기 수학식 2를 상기 임의의 호 i의 전송 전력 pi에 대해서 정리하면 하기 수학식 3과 같다.
Figure 112002016296730-pat00005
그러면 상기 최소 전송 전력량 Pmin은 상기 수학식 3을 이용하여 나타내면 하기 수학식 4와 같다.
Figure 112002016296730-pat00006
상기 수학식 4에서 상기 최소 전송 전력량 Pmin이 상기 수학식 4와 계산된 이 유는 상기 기지국에서 현재 사용중인 전체 전송 전력량 Pused가 하기 수학식 5와 같이 계산되기 때문이다.
Figure 112002016296730-pat00007
상기 수학식 5에서 Poverhead는 파일럿 채널(pilot channel)과 같은 오버헤드 채널(overhead channel)을 위해 사용되는 전송 전력을 나타내며, S는 현재 해당 셀에서 서비스중인 호들의 집합을 나타낸다. 그래서 동일 셀내의 간섭 신호의 세기인 Is,j는 하기 수학식 6과 같이 표현된다.
Figure 112002016296730-pat00008
상기 수학식 6에서, τ는 채널화 코드(channelization code)의 직교성을 나타내며,
Figure 112002016296730-pat00009
이다. 한편, 상기 경로 손실 L이 충분히 작아 거의 발생하지 않는다고 가정하면, 상기 임의의 호 i를 발생시킨 이동국이 속한 셀의 이웃셀들로부터 수신하는 간섭 신호 Io와 Nt는 무시할 수 있다. 그래서 상기에서 설명한 모든 파라미터들을 상기 최소 전송 전력량 Pmin으로 관련하여 정리하면 상기 수학식 1은 하기 수학식 7과 같이 정리된다.
Figure 112002016296730-pat00010
상기 수학식 7에서
Figure 112002016296730-pat00011
이다. 상기 수학식 7에서 기지국에서 현재 사용중인 전체 전송 전력량 Pused는 상기 기지국이 미리 설정한 설정 주기마다 측정하거나 혹은 필요에 따라 수시로 측정하여 구할수 있고, 또한 상기 전송률들, 즉 R과 Rmin의 경우 호를 수락할 때마다 변경하면 되기 때문에 상기 수학식 1에 비해 비교적 그 값을 계산하는 것이 용이하게 된다.
그러면 여기서, 상기 수학식 7을 가지고 실제 임의의 호 i에 대해 호 수락 여부를 결정하는 과정을 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 호 수락 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 5를 설명함에 있어 511단계와, 513단계 및 517단계 내지 521단계의 과정들은 상기 도 4에서 설명한 411단계와, 413단계 및 417단계 내지 421단계의 과정들과 동일한 동작을 수행하므로 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 다만, 상기 도 4에서 호 수락 요구된 임의의 호 i에 대해 호 수락 여부를 결정하는 판단이 415단계에서 설명한 바와 같이 최소 전송 전력량 Pmin과 상기 새로운 호 i를 최소 전송률로 전송시 필요한 전송 전력량의 합이 최적 전송 전력량 Popt 미만인지를 검사하는 것인데, 도 5에서는 상기 수학식 7을 가지고 호 수락 여부를 결정한다.
즉, 515단계에서 상기 기지국은
Figure 112002016296730-pat00012
의 값이 최적 전송 전력량 Popt 미만인지를(
Figure 112002016296730-pat00013
) 검사한다. 상기 검사 결과 상기
Figure 112002016296730-pat00014
의 값이 최적 전송 전력량 Popt 미만이 아닐 경우 상기 기지국은 517단계로 진행한다. 상기 517단계에서 상기 기지국은 상기 호 수락 요구된 호 i에 대한 호 수락이 불가능함으로 판단하고, 상기 기지국 제어기로 호 수락이 불가능함을 통보한 후 종료한다. 한편, 상기 515단계에서 검사 결과 상기
Figure 112002016296730-pat00015
의 값이 최적 전송 전력량 Popt 미만일 경우 상기 기지국은 519단계로 진행한다. 상기 519단계에서 상기 기지국은 상기
Figure 112002016296730-pat00016
의 값이 최적 전송 전력량 Popt 미만일 경우 상기 호 수락 요구된 임의의 호 i에 대해 전송 전력량을 할당하는 것이 가능하므로, 상기 호 i에 대해 호 수락을 결정한 후 상기 호 i에 대해 자원, 즉 전송 전력량을 할당한 후 521단계로 진행한다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 호 수락 요구되는 호에 대해서 현재 기지국에서 서비스하고 있는 모든 호들 각각에 대해 최소 전송률로 전송할 경우 필요한 최소 전송 전력량 Pmin을 기준으로 수락 여부를 결정함으로써 best effort 타입의 호를 수락하여 모든 자원을 할당하더라도 이후에 수락 요구되는 호에 대해 수락을 할 수 있다. 그러므로 수락 요구하는 호들에 대해 호 성공률에 있어 공정성을 개선시키고, 또한 상기 호 성공률 역시 증가된다. 이렇게 본 발명에 따른 호 수락 과정에 따른 호 성공률과 일반적인 호 수락 과정에 따른 호 성공률을 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 6은 본 발명의 호 수락 과정에 따른 호 성공률과 일반적인 호 수락 과정에 따른 호 성공률을 도시한 그래프이다.
상기 도 6을 참조하면, 먼저 상기 도 2에서 설명한 바와 같은 일반적인 호 수락 과정에 따른 기지국에서 현재 서비스중인 데이터 호들의 평균수대 음성 호들의 평균수를 나타낸 것이 특성 곡선(611)이고, 상기 도 4에서 설명한 바와 같은 호 수락 과정에 따른 기지국에서 현재 서비스중인 데이터 호들의 평균수대 음성 호들의 평균수를 나타낸 것이 특성 곡선(613)이고, 상기 도 5에서 설명한 바와 같은 호 수락 과정에 따른 기지국에서 현재 서비스중인 데이터 호들의 평균수대 음성 호들의 평균수를 나타낸 것이 특성 곡선(615)이다. 여기서, 상기 특성 곡선(615)을 생성하는 호 수락 과정, 즉 도 5의 515단계에서 상수 k는 0.75(k = 0.75)로 설정하였다.
상기 도 6에 도시한 바와 같이 상기 도 2에서 설명한 바와 같은 일반적인 호 수락 과정에서 데이터 호들의 수가 증가함에 따라 음성 호들의 호 차단율이 증가한다. 그리고 상기 도 4에서 설명한 바와 같은 호 수락 과정을 적용하였을 때 가장 많은 데이터 호들 및 음성 호들을 수용할 수 있으며, 상기 도 5에서 설명한 바와 같은 호 수락 과정을 적용하였을 때는 상기 도 4에서 설명한 호 수락 과정을 적용하였을 때의 데이터 호들 및 음성 호들의 수와 거의 근사한 수만큼 수락할 수 있 다. 결국 본 발명에서는 호 수락을 결정할 때 최소 전송 전력량 Pmin을 기준으로 호 수락 여부를 결정하기 때문에 best effort 특성을 가지는 데이터 호들이 많은 자원을 할당받고 있을 경우에도 셀 용량이 크게 줄지않게 된다.
다음으로 최적 전송 전력량 Popt과 최소 전송 전력량 Pmin 비에 따른 최대 수락 가능 경로 손실을 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도7은 본 발명의 호 수락 과정에 따른 최적 전송 전력량 Popt과 최소 전송 전력량 Pmin 비에 따른 최대 수락 가능 경로 손실과 일반적인 호 수락 과정에 따른 최적 전송 전력량 Popt과 최소 전송 전력량 Pmin 비에 따른 최대 수락 가능 경로 손실을 도시한 그래프이다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 상기 도 2에서 설명한 바와 같은 일반적인 호 수락 과정에 따른 최적 전송 전력량 Popt과 최소 전송 전력량 Pmin 비에 따른 최대 수락 가능 경로 손실을 나타낸 것이 특성 곡선(711)이고, 상기 도 4에서 설명한 바와 같은 호 수락 과정에 따른 최적 전송 전력량 Popt과 최소 전송 전력량 Pmin 비에 따른 최대 수락 가능 경로 손실을 나타낸 것이 특성 곡선(713)이고, 상기 도 5에서 설명한 바와 같은 호 수락 과정에 따른 최적 전송 전력량 Popt과 최소 전송 전력량 Pmin 비에 따른 최대 수락 가능 경로 손실을 나타낸 것이 특성 곡선(715)이다. 여기서, 상기 특성 곡선(715)을 생성하는 호 수락 과정, 즉 도 5의 515단계에서 상수 k는 0.75(k = 0.75)로 설정하였다.
상기 도 7에 도시한 바와 같이, 일반적인 호 수락 과정에 따른 호 수락시 최소 전송 전력량 Pmin이 최적 전송 전력량 Popt보다 상당히 적은 경우에도 이미 best-effort 타입의 호들에 의해 많은 전송 전력량이 소모되고 있어 최대 수용 가능한 경로 손실치는 급격하게 작아진다. 이와는 달리 본 발명의 호 수락 과정에 따른 호 수락시 최소 전송 전력량 Pmin이 최적 전송 전력량 Popt에 근접하여도 일정한 최대 수용 가능한 전송 손실을 유지한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 이동 통신 시스템에서 현재 서비스하고 있는 호들에 대한 최소 전송 전력량을 고려하여 호 수락 요구에 대한 여부를 결정함으로써 시스템 전송 전력 자원을 효율적으로 분배한다는 이점을 가진다. 그래서 호 수락 요구를 발생하는 호들에 대해서 공정하게 전송 전력 자원을 분배할 수 있다는 이점을 가진다. 또한 본 발명은 이동 통신 시스템에서 현재 서비스하고 있는 호들에 대한 서비스 품질 등급을 고려하여 호 수락 요구에 대한 여부를 결정함으로써 시스템 서비스 품질을 향상시킨다는 이점을 가진다.

Claims (12)

  1. 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 장치에 있어서,
    현재 서비스하고 있는 호들에 대한 호 상태 정보들을 수집하는 호 상태 정보 수집부와,
    신규호에 대한 수락 요구를 감지하면, 상기 호 상태 정보들을 가지고 현재 서비스하고 있는 기존 호들 각각에 대해 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들을 검출하고, 상기 검출된 기존 호들 각각에 대한 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들의 합과 상기 신규호의 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량을 가산한 값이 최적 전송 전력량 미만일 경우에만 상기 신규호를 수락하도록 결정하는 호 수락 제어부를 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최소 전송 전력량은 해당 호의 서비스 품질 등급에 상응하는 최저 전송률로 해당 호를 서비스할 때 소요되는 전력량임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 최적 전송 전력량은 서비스 가능한 최대 전송 전력량임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 호 수락 제어부는 상기 검출된 기존 호들 각각에 대한 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들의 합과 상기 신규호의 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량을 가산한 값이 최적 전송 전력량 미만이 아닐 경우 상기 신규호에 대한 수락을 거부하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 장치.
  5. 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법에 있어서,
    신규 호 수락 요구를 감지하면, 현재 서비스하고 있는 호들에 대한 호 상태 정보들을 이용하여 현재 서비스하고 있는 기존 호들 각각에 대해 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들을 검출하는 과정과,
    상기 검출된 기존 호들 각각에 대한 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들의 합과 상기 신규호의 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량을 가산한 값이 최적 전송 전력량 미만일 경우에만 상기 신규호를 수락하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 최소 전송 전력량은 해당 호의 서비스 품질 등급에 상응하는 최저 전송률로 해당 호를 서비스할 때 소요되는 전력량임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 최적 전송 전력량은 서비스 가능한 최대 전송 전력량임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 검출된 기존 호들 각각에 대한 해당 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량들의 합과 상기 신규호의 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량을 가산한 값이 최적 전송 전력량 미만이 아닐 경우 상기 신규호에 대한 수락을 거부하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법.
  9. 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법에 있어서,
    신규 호 수락 요구를 감지하면, 현재 서비스하고 있는 기존 호들에 할당한 제1 전송 전력량을 검출하는 과정과,
    상기 기존 호들의 현재 전송률들의 합인 제1값에서 상기 기존 호들의 서비스 품질을 유지하는 최저 전송률들의 합인 제2값을 감산한 제3값을 상기 이동 통신 시스템의 대역폭으로 나눈 제4값과 상기 제1전송 전력량을 곱한 제5값을 계산하고, 상기 제1전송 전력량에서 상기 제5값을 감산한 제6값을 계산하고, 상기 제6값과 상기 신규호의 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량을 가산한 제7값이 최적 전송 전력량 미만일 경우에만 상기 신규호를 수락하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 최소 전송 전력량은 해당 호의 서비스 품질 등급에 상응하는 최저 전송률로 해당 호를 서비스할 때 소요되는 전력량임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 최적 전송 전력량은 서비스 가능한 최대 전송 전력량임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제6값과 상기 신규호의 서비스 품질을 유지하는 최소 전송 전력량을 가산한 제7값이 최적 전송 전력량 미만이 아닐 경우 상기 신규호에 대한 수락을 거부하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 방법.
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