KR100740740B1 - 이동통신 망의 비동기식 고속 패킷 스케줄링 방법 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 WCDMA 이동통신 시스템의 HSDPA(High Speed Data Packet Access) 서비스에서의 패킷 스케줄링에서의 하향링크(HS-PDSCH: High Speed - Physical Downlink Shared Channel)의 전력 제어시 급격한 전력의 변동을 방지하도록 하량링크로 전송되는 패킷을 제어하는 비동기식 고속 패킷 전송 시스템의 패킷 스케줄링 방법에 관한 것이다.

상술한 본원 발명은 비동기식 고속 패킷 전송 시스템의 패킷 전송 중 전달해야 될 패킷이 없는 전송시간간격(TTI)에서도 가상패킷을 생성한 후 이에 따른 하향링크 전력제어를 수행하여 패킷을 공중으로 송출함으로써 전송될 하향패킷이 발생하는 경우 급격한 하향링크의 전력상승을 방지하여 HSDPA 접속(connection)을 가지고 있지 않은 사용자들이 급격한 하향링크 전력의 상승에 의해 받는 간섭을 최소로 함으로써 고속 데이터 서비스를 받지 않고 폐루프전력제어(closed loop power control)에 의한 전력 할당이 이루어지는 사용자들에게 안정적인 SIR(Signal to Interference Ratio)을 유지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

비동기, 고속패킷서비스, 패킷스케줄링, 하향링크전력제어, 가상패킷

Description

이동통신 망의 비동기식 고속 패킷 스케줄링 방법{Packet scheduleing method of the asynchronous high speed data packet of the WCDMA}

도 1은 종래기술의 WCDMA 이동통신 시스템의 HSDPA(High Speed Data Packet Access) 서비스에서의 패킷 스케줄링에 의한 하향링크 전력(HS-PDSCH code power) 제어 방법을 나타내는 도면이고,

도 2는 본원 발명에 따르는 패킷 스케줄링 방법의 상세 처리과정을 나타내는 순서도이며,

도 3은 본원 발명에 따르는 패킷 스케줄링에 의한 하향링크 전력제어 상태를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

1: 사용자 1 패킷 2: 사용자 2 패킷

3: 사용자 3 패킷 4: 가상패킷(dummy packet)

본원 발명은 WCDMA 이동통신 시스템의 HSDPA(High Speed Data Packet Access) 서비스에서의 패킷 스케줄링에서의 하향링크(HS-PDSCH: High Speed - Physical Downlink Shared Channel)의 전력 제어시 급격한 전력의 변동을 방지하도록 하량링크로 전송되는 패킷을 제어하는 비동기식 고속 패킷 전송 시스템의 패킷 스케줄링 방법에 관한 것이다.

현재의 이동통신 서비스를 음성위주의 서비스에서 데이터 중심의 서비스로 발전하였으며, 이에 따라, WCDMA 시스템은 고속 패킷 데이터 전송 서비스(HSDPA)를 제공한다.

상술한 바와 같은 종래기술의 WCDMA 이동통신 시스템의 HSDPA(High Speed Data Packet Access) 서비스에서는 한 셀(Cell) 내에 고속 데이터 패킷 서비스를 위한 접속 갯수에 따라 하향링크 전력을 증가시키는 방법에 의해서 전송되는 데이터 패킷의 손실을 줄이고, 단말기에서 안정적으로 데이터 패킷을 수신하는 것을 보장한다.

이를 더욱 상세히 설명하면, HSDPA 접속(connection)을 가진 사용자들의 하향 패킷들이 기지국(Node-B)에 전달되면 기지국내의 패킷스케줄러(MAC-hs packet scheduler)는 각각의 패킷스케줄링 알고리즘(packet scheduling algorithm)에 따라서 각 전송시간간격(TTI: Transmission Time Interval)별로 어떤 사용자의 패킷을 하향 전송할 것인가를 결정한다. 이때 사용되는 하향 전력의 최대 값은 각 기지국별 최대 전송 전력량에서 공통 채널에 사용되는 전력량과 HSDPA 접속(connection)을 가지지 않고 폐루프전력제어(closed loop power control)에 의해서 동작되는 사용자들에게 할당된 전력량을 합한 것을 뺀 것이 된다.

보통, 제어국에서는 셀설정(cell setup) 절차를 통해서 기지국에서 한 셀 (cell)당 HS-PDSCH에 할당되어 질 수 있는 최대 전력량을 제한하고 있다. 특정 순간에 한 셀(cell)내에서 HS-PDSCH에 할당되는 전력량은 위에서 설명한 HSDPA 최대 전력량내에서 정해지며, 각 전송시간간격(TTI)에 패킷이 전송되어지는 가입자의 수에 비례하도록 설정된다. 만약에 특정 TTI에서 전송될 하향 패킷이 없는 경우에는 HS-PDSCH에 할당되는 전력량도 존재하지 않게 된다.

도 1은 종래기술의 WCDMA 이동통신 시스템의 HSDPA(High Speed Data Packet Access) 서비스에서의 3개의 HSDPA 접속(connection)을 가지는 경우의 패킷 스케줄링에 의한 하향링크 전력(HS-PDSCH code power) 상태를 나타내는 도면이다.

도 1에서 하나의 셀 내에 3개의 HSDPA 접속(connection)을 이루는 사용자 1, 사용자 2, 사용자 3에게 전송되는 데이터 패킷은 사용자 1 패킷(1), 사용자 2 패킷(2), 및 사용자 3 패킷(3)으로 구별되도록 도시하였고, 그 전송되는 하향패킷의 상태는 <전송 패킷 상태도>로 도시하였다. 그리고, 상술한 사용자 1 내지 사용자 3 패킷의 전송 상태에 따른 전송시간간격(TTI)당 하향링크의 전력 상태를 <하향링크 전력 상태도>로 도시하였다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, <전송 패킷 상태도>에서는 초기에 사용자 1패킷과 사용자 2 패킷이 동시에 전송되는 경우 이때 하향링크 전력은 <하량링크 전력 상태도>의 a영역으로 나타나며 하나의 사용자 패킷이 전송되는 경우의 2배가 된다. 그리고 <하향링크 전력 상태도>의 b영역은 하나의 사용자 패킷이 전송되는 전송시간간격(TTI: Transmission Time Interval)에서의 전력을 나타낸다.

즉 전송시간간격 당 하향링크의 전력은 전송되는 패킷을 위한 하향링크의 접 속(HDSPA)의 수에 비례하게 되며, 하나의 전송시간간격(TTI: Transmission Time Interval) 동안 사용자 1 내지 사용자 3 패킷이 모두 전송되도록 3개의 접속이 이루어진 경우의 g영역의 경우에는 하향링크 전력이 b영역의 3배가 된다.

그리고, <하향링크 전력 상태도>의 c영역과 f영역과 같이 전송되는 하향패킷이 존재하지 않는 경우 하향링크 전력은 0이 된다.

즉, 상술한 바와 같은 종래기술의 W-CDMA 방식의 3세대 이동 통신 시스템에서는 단말에게 고속의 하향 데이터를 전송하기 위해서 공통 채널인 HS-PDSCH (High Speed Physical Downlink Shared Channel)을 정의하고 셀 생성 절차가 수행되는 시점에 이 공통 채널에 할당되는 전력(power)를 정한다. MAC-hs에서 패킷 스케줄링 절차에 따라서 air 상에 패킷이 전송되는 경우, 패킷이 전송되는 시점에 셀 설정 절차에서 미리 정한 power 한도 값 내에서 power가 할당이 된다. 한편, 위에서 언급한 패킷 스케줄링 방안들은 공통적으로 Priority Queue에 전송할 패킷이 없는 경우에는 패킷 스케줄링이 동작하지 아니한다. 다시 말해서, 일정한 기간 동안 해당 셀 내의 모든 단말기에게 전송되어질 패킷이 존재하지 않는 경우에는 공중(air)으로 전송되는 패킷이 존재하지 않게 되고 따라서 이 경우 해당 공통 채널에 전력(power)을 할당하지 아니한다.

그러나 다시 가입자 이동통신 단말기로 전송할 패킷(하향패킷)이 유입되는 경우에는 다시 해당 공통 채널에 하향링크 전력(power) 할당이 이루어지게 된다. 이렇게 전송할 패킷의 프라이어리티 큐(Priority Queue) 내의 존재 유무에 따라서 하향링크 전력(power) 할당이 이루어지는 종래 기술에서는 패킷이 존재하지 않다가 전송할 패킷이 생기는 경우의 갑작스런 전력(power) 증가가 발생하게 되며, 이는 고속 데이터 서비스를 받지 않는 다른 이동통신 단말기들에게는 간섭(Interference)의 증가로 작용하게 된다. 그리고 이렇게 생성된 간섭 증가는 필연적으로 단말의 신호대 간섭비(SIR: signal to interference) 값을 저하시켜, 목표 신호대 간섭비(SIR)를 이루기 위해서 기지국(Node B)에서는 상대적으로 높은 전력(power)를 이동통신 단말기에게 할당해야 하므로 시스템의 용량 감소 현상을 발생시키는 문제점을 가진다.

따라서, 본원 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, WCDMA 이동통신 시스템의 HSDPA(High Speed Data Packet Access) 서비스에서의 패킷 스케줄링에서 하향링크로 전송될 패킷이 없는 경우 가상 패킷을 전송하여 하향링크 전력을 일정 값으로 유지함으로써 전송될 하향링크 패킷이 유입되는 경우의 급격한 전력 상승을 방지하여 급격한 하향링크 전력의 증가에 의한 다른 이동통신 단말기의 간섭을 방지할 수 있도록 하는 이동통신 망의 비동기식 고속 패킷 전송 시스템의 패킷 스케줄링 방법을 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 이동통신 망의 비동기식 고속 패킷 전송 시스템의 패킷 스케줄링 방법은, 기지국의 비동기 고속 패킷 서비스를 위한 패킷 스케줄링 방법에 있어서, 상기 기지국이 패킷데이터 서비스 요청에 따라 패킷 스케줄러(MAC-hs scheduler)에 의한 패킷 스케줄링 제어 및 하향링크 전력제어를 수행한 후 하향링크 패킷을 송출하는 하향패킷전송과정과; 상기 하향패킷전송과정에 의한 하향패킷의 전송 중 데이터큐(Priority Queue)에 전송될 하향 패킷이 저장되어 있는지를 판단하는 제 1 하향패킷유무판단과정과; 상기 제 1 하향패킷유무판단과정의 판단결과 상기 데이터큐에 전송될 하향 패킷이 존재하지 않는 경우 가상패킷을 생성하여 공중으로 출력하는 가상패킷송출과정과; 상기 가상패킷의 출력과정 이후 상기 데이터큐에 하향패킷이 입력되어 저장되는 지를 판단하는 제 2 하향패킷유무판단과정과; 상기 제 2 하향패킷유무판단과정의 판단 결과 하향패킷이 상기 데이터큐에 저장되어 있지 않은 경우 상기 가상패킷의 전송 갯수가 제한 전송 갯수를 초과하여 전송되었는 지를 판단하는 가상패킷전송갯수판단과정과; 상기 가상패킷전송갯수판단과정의 판단결과 가상패킷이 제한 전송 갯수를 초과한 경우 가상패킷의 송출을 중지하는 가상패킷송출중지과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 하향패킷유무판단과정의 판단결과 상기 데이터큐에 전송될 하향 패킷이 저장된 경우 가상패킷의 송출을 중지한 후 상기 하향패킷전송과정으로 이동하여 하향패킷 전송을 수행하는 제 1 하향패킷전송궤환과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 하향패킷유무판단과정의 판단 결과 하향패킷이 상기 데이터큐에 입력되어 저장된 경우 상기 가상패킷 송출을 중지한 후 상기 하향패킷전송과정으로 이동하여 하향패킷 전송을 수행하는 제 2 하향패킷전송궤환과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본원 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본원 발명에 따르는 패킷 스케줄링 방법의 상세 처리과정을 나타내는 순서도이며, 도 3은 본원 발명에 따르는 패킷 스케줄링에 의한 하향링크 전력제어 상태를 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 WCDMA 망에서 WCDMA 이동통신 시스템의 HSDPA(High Speed Data Packet Access)에 의해 데이터 패킷 서비스가 제공됨에 의해 코어네트워크로부터 하향링크의 패킷 데이터를 수신한 기지국은 데이터큐(Priority Queue)에 수신된 패킷 데이터를 저장한 후 패킷 스케줄러(MAC-hs scheduler)의 제어에 의해 패킷 데이터를 무선링크를 통해 고속으로 이동통신 단말기로 전송한다. 이때, 전송되는 셀(Cell)의 전송시간간격당 접속수에 따라 하향링크 전력제어를 수행한다(S1).

S1 과정에 의해 하향링크의 전력제어를 수행하며 패킷 데이터를 전송하는 기지국(Node-B)은 전송되어야할 하향패킷이 데이터큐(Priority Queue)에 저장되어 있는 지를 판단한다(S2).

S2과정의 판단 결과 데이터큐(Priority Queue)에 전송될 하향 패킷이 존재하는 경우에는 상술한 S1과정의 하향링크 전력제어에 의한 패킷데이터 전송을 계속 수행한다.

이와 달리 데이터큐(Priority Queue)에 전송되어야 할 하향패킷이 존재하지 않는 경우에는 가상패킷을 생성하여 공중으로 출력한다. 이 때의 하향링크 전력은 단일 접속을 가지는 패킷 송출 전력으로 제어된다. 그리고 이 때 송출되는 가상의 패킷은 전달되어야할 사용자가 없는 것으로서 공간상에서 소실된다(S3).

S3과정에 의해 가상패킷을 전송을 수행하다가 기지국의 패킷 스케줄러(MAC-hs scheduler)가 전송될 하향패킷이 데이터큐(Priority Queue)에 저장되어 있는 지를 판단한다(S4).

S4과정의 판단결과 코어네트워크로부터 하향패킷이 전송되어 전송될 하향패킷이 데이터큐(Priority Queue)에 저장된 경우에는 가상패킷의 송출을 중지한 후 상기 S1과정으로 이동하여 하향링크 전력 제어를 수행하여 이동통신 단말기로 패킷 스케줄러(MAC-hs scheduler)에 의한 패킷 서비스를 제공한다.

이와 달리 S4과정의 판단 결과 전송될 하향패킷이 데이터큐(Priority Queue)에 저장되어 있지 않은 경우에는 가상패킷을 계속하여 생성한 후 송출하면서 송출된 가상 패킷이 관리자가 설정한 전송 제한 갯수(임의의 갯수 N)의 전송시간 간격 동안 송출되었는 지를 판단한다(S5).

S5과정의 판단 결과 전송된 가상 패킷의 수가 전송 제한 갯수를 초과한 전송시간간격의 갯수 만큼 전송된 경우에는 폐루프전력제어(closed loop power control)에 의해서 비동기 고속 데이터 서비스 사용자들의 채널아답션(channel adaptation)이 이루어져 있다고 가정하여 가상패킷의 전송을 중단한 후 처리과정을 종료한다(S6).

도 3은 상술한 도 2의 본원 발명의 이동통신 망의 비동기식 고속 패킷 스케줄링 방법에 의해 패킷 서비스가 제공되는 경우의 기지국 공통채널에 대한 하향링크 전력제어 상태를 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본원 발명에 의하면 기지국(Node-B)기 비동기 고속 패킷서비스를 제공하는 과정에서 전송될 하향링크가 데이터큐(Priority Queue)에 저장되어 있지 않은 경우에는 도 2의 S3 과정에서와 같이 가상패킷(dummy packet)을 생성하여 공중으로 출력한다. 이 때의 전력제어 상태는 하나의 HS-PDSCH (High Speed Physical Downlink Shared Channel)이 접속된 상태와 같은 전력을 공통채널에 할당하게 되며, 이는 도 3의 <하향링크 전력 상태도>의 전송시간간격 중 A와 B 영역이 이에 해당한다. 따라서 코어네트워크(CN: Core Network)로부터 전송될 하향 패킷이 기지국(Node-B)으로 입력되면 전력의 할당에 의한 급격한 전력 증가를 방지할 수 있다.

상술한 본원 발명은 전달해야 될 패킷이 없는 전송시간간격(TTI)에서도 가상의 패킷을 전달함으로써 전송될 하향패킷이 발생하는 경우 급격한 하향링크의 전력상승을 방지하여 HSDPA 접속(connection)을 가지고 있지 않은 사용자들이 급격한 하향링크 전력의 상승에 의해 받는 간섭을 최소로 함으로써 고속 데이터 서비스를 받지 않고 폐루프전력제어(closed loop power control)에 의한 전력 할당이 이루어지는 사용자들에게 안정적인 SIR(Signal to Interference Ratio)을 유지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한 상술한 본원 발명은 전송되어야 할 패킷이 존재하는 경우에는 가상 패킷을 전송할 필요가 없으나, 연속된 N개 만큼의 가상 패킷을 전송한 후에는 폐루프전력제어(closed loop power control)에 의해서 비동기 고속 데이터 서비스 사용자 들의 채널어답션(channel adaptation)이 이루어져 있다고 가정할 수 있으므로, 가상 패킷의 전송을 중단함으로써 SIR의 급격한 변화를 막고 시스템 용량을 증대시키는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 기지국의 비동기 고속 패킷 서비스를 위한 패킷 스케줄링 방법에 있어서,

   상기 기지국이 패킷데이터 서비스 요청에 따라 패킷 스케줄링 및 하향링크 전력제어에 의해 하향링크 패킷을 송출하는 하향패킷전송과정과;

   상기 하향패킷의 전송 중 데이터큐(Priority Queue)에 전송될 하향 패킷이 저장되어 있는지를 판단하는 제 1 하향패킷유무판단과정과;

   상기 제 1 하향패킷유무판단과정의 판단결과 상기 데이터큐에 전송될 하향 패킷이 존재하지 않는 경우 가상패킷을 생성하여 공중으로 송출하는 가상패킷송출과정과;

   상기 가상패킷의 송출 중에 상기 데이터큐에 하향패킷이 입력되어 저장되었는지를 판단하는 제 2 하향패킷유무판단과정과;

   상기 제 2 하향패킷유무판단과정의 판단 결과 하향패킷이 상기 데이터큐에 저장되어 있지 않은 경우 상기 가상패킷의 전송 갯수가 제한 전송 갯수를 초과하여 전송되었는지를 판단하는 가상패킷전송갯수판단과정과;

   상기 가상패킷이 제한 전송 갯수를 초과한 경우 가상패킷의 송출을 중지하는 가상패킷송출중지과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 망의 비동기식 고속 패킷 스케줄링 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 하향패킷유무판단과정의 판단 결과 상기 데이터큐에 전송될 하향 패킷이 저장된 경우 가상패킷의 송출을 중지한 후 상기 하향패킷전송과정으로 처리과정을 복귀하는 제 1 하향패킷전송궤환과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 망의 비동기식 고속 패킷 스케줄링 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 하향패킷유무판단과정의 판단 결과 하향패킷이 상기 데이터큐에 입력되어 저장된 경우 상기 가상패킷 송출을 중지한 후 상기 하향패킷전송과정으로 복귀하는 제 2 하향패킷전송궤환과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 망의 비동기식 고속 패킷 스케줄링 방법.

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