KR100822750B1 - 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 다양한 서비스 품질을 요구하는 이동국에 대하여 패킷 레벨과 콜 레벨의 서비스 품질을 동시에 보장하면서 시스템 전송량을 향상시킬 수 있는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법에 관한 것으로, 기지국이 호 수락 요구 메시지를 수신하면, 수신한 신호 전력에 대한 신호대 간섭비, 패킷 레벨에서의 예상 실패 확률, 콜 레벨에서의 예상 호 수락 거절 확률 등을 호 수락 제어 과정에 따른 단계대로 계산하고, 상기 예상 호 수락 거절 확률을 호 수락 거절확률 임계치와 비교한 후, 예상 시스템 전송량을 산출하여 현재 시스템 전송량과 비교한 후 해당 호 수락 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.

무선통신, 무선 자원, 호, 수락, 제어, 메시지, 서비스 품질, 확률, 임계치, 전송량

Description

무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법{Method for call admission control in wireless systems}

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법을 도시한 동작 흐름도.

본 발명은 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신 시스템에서 다양한 서비스 품질을 요구하는 이동국에 대하여 패킷 레벨과 콜 레벨의 서비스 품질을 동시에 보장하면서 시스템 전송량을 향상시킬 수 있는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선통신 시스템(wireless communication system)에서 사용되는 무선 자원인 대역폭(bandwidth)은 한정되어 있기 때문에, 이러한 한정된 자원을 이용하여 고객의 요구를 만족시킬 수 있는 서비스를 제공하고, 상기 대역폭을 통해 수많은 데이터를 전송 및 수신하기 위해서는 효율적인 자원관리가 요구된다.

무선통신 시스템에서 동작하는 호 수락 제어는 호의 수락 여부를 결정하여 상기 무선 자원을 관리하는 방법 중의 하나로, 무선 자원을 효율적으로 관리하는 것은 상기 무선통신 시스템의 전체 서비스 품질을 향상시키는데 직접적인 영향을 준다.

무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법은 이동국의 호 수락 요구에 따라 기지국이 해당 호를 수락할지 여부를 결정하게 된다. 즉, 상기 기지국은 새로운 호를 수락할 경우에 현재 상기 기지국에서 서비스 중인 다른 호들의 서비스 품질이 저하되지 않는지 등을 고려하여 수락한다.

일 예로 현재 기지국에서 서비스 중인 다른 호들의 서비스 품질을 고려하지 않고 새로운 호에 대한 수락을 결정할 경우, 상기 기지국에 과부하가 발생하게 되고, 다른 호들이 제대로 전송되지 못하게 된다. 이에 따라 현재 서비스 중인 호들의 서비스 품질이 저하되는 것이다.

기존의 호 수락 제어방법은 호 수락 제어가 이루어지는 콜 레벨(call-level)에서의 서비스 품질만을 고려하여 만족시키고, 호 수락 제어의 하위 레벨인 패킷 레벨(packet-level)의 효율적인 자원관리를 이루지 못하였기 때문에, 상기 패킷 레벨에서의 서비스 품질을 악화시키는 문제점이 있다.

이러한 패킷 레벨에서의 서비스 품질 악화는 데이터 전송 중에 수많은 간섭이 발생하여 데이터의 재전송을 초래하게 되고, 이에 따라 호 지속 시간이 증대되어 새로운 호의 호 수락 요구를 거절하는 등 콜 레벨의 서비스 품질에 영향을 미치게 된다.

이와 같이 콜 레벨의 서비스 품질만을 고려한 기존의 호 수락 제어방법은 비효율적인 무선 자원 관리로 인해 시스템 전송량의 최대화를 기도할 수 없게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 콜 레벨과 패킷 레벨을 함께 고려한 호 수락 제어를 통해 콜 레벨과 패킷 레벨 각각의 서비스 품질을 만족시키고, 결과적으로 시스템의 전송 용량을 증대시키는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 무선통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 제어 방법에 있어서,

이동국에서 새로운 호가 발생하여 호 수락 요구 메시지를 송신하면, 기지국에서 상기 호 수락 요구 메시지를 수신하는 단계와; 상기 이동국에서 기지국으로 전송된 신호에 대한 신호대 간섭비를 산출하는 단계와; 상기 신호대 간섭비를 이용하여 패킷 레벨에서의 예상 실패 확률을 산출하는 단계와; 상기 예상 실패 확률을 이용하여 콜 레벨에서의 예상 호 수락 거절 확률을 산출하는 단계와; 상기 예상 호 수락 거절 확률과 호 수락 거절확률 임계치를 비교하는 단계와; 상기 예상 호 수락 거절 확률이 호 수락 거절확률 임계치보다 작으면, 상기 예상 실패 확률을 이용하여 예상 시스템 전송량을 산출하는 단계와; 상기 예상 시스템 전송량과 현재 시스템 전송량을 비교하는 단계와; 상기 예상 시스템 전송량이 현재 시스템 전송량보다 크면, 새로운 호를 수락하는 단계;를 포함하여, 새로운 호의 수락 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법을 제공한다.

그리고, 상기 예상 호 수락 거절 확률이 호 수락 거절확률 임계치 이상인 경우, 새로운 호에 대한 수락을 거절하는 단계를 더 포함하여, 호 수락 제어를 효율적으로 진행하고 시스템의 전송용량을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 예상 시스템 전송량은 현재 기지국에서 서비스 중인 다른 호들의 서비스 품질을 보장하기 위해, 현재 시스템 전송량 이하인 경우, 새로운 호에 대한 수락을 거절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 예상 실패 확률은 새로운 호의 신호대 간섭비(SIR)가 패킷 레벨에서 서비스 품질을 만족시키기 위하여 요구되는 신호대 간섭비 r^th 이하인 경우에 대한 값임을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 예상 호 수락 거절 확률은 데이터 재전송으로 인해 호 지속 시간이 증가하여, 기지국이 콜 레벨에서 새로운 호의 호 수락 요구를 거절할 경우에 대한 값임을 특징으로 한다.

또한, 상기 호 지속 시간은 데이터가 전송을 위하여 시스템에 머무르는 시간과 전송 실패로 인하여 시스템에 머무르는 시간을 합한 시간임을 특징으로 한다.

그리고, 상기 현재 시스템 전송량은 호 수락 제어과정에 있는 호를 제외한, 현재 기지국에서 서비스하고 있는 모든 호의 전송량인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 예상 시스템 전송량은 새로운 호의 전송량과 상기 현재 시스템 전송량을 합한 전송량인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일실시 예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법을 도시한 동작 흐름도이다.

본 발명은 다양한 트래픽(traffic) 종류가 존재하는 환경에서 여러 개의 셀(cell) 즉, 기지국 내의 여러 부하에 대하여 적절하게 대처하면서, 무선 통신 시스템에서 호 수락 제어(call admission control)시 콜 레벨(call-level)과 패킷 레벨(packet-level) 간의 정보교환을 통하여 콜 레벨에서의 서비스 품질뿐만 아니라 패킷 레벨의 서비스 품질(quality of service)을 함께 보장하면서 무선통신 시스템의 전송용량을 증대시킬 수 있는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법에 주안점이 있다.

이동국으로부터 호가 발생하면, 상기 이동국은 신호 감쇄가 가장 적은 기지국을 선택하여, 상기 기지국으로 발생한 호에 대한 호 수락을 요청하는 호 수락 요구 메시지를 전송한다.

호 수락 요구 메시지를 수신한 기지국은 호가 발생함을 감지하고(101), 호 수락이 요구된 새로운 호를 수락할지 여부를 결정하게 된다.

이때, 상기 기지국은 하나 혹은 다수의 셀들을 가질 수 있고, 새로운 호를 수락할 경우에 현재 기지국에서 서비스 중인 다른 호들에 대해서 서비스 품질을 보장할 수 있는 경우에만 호를 수락한다.

상기 기지국은 새로운 호의 호 수락 제어과정을 진행하기 위해, 먼저 새로운 호의 신호대 간섭비(Signal To Interference Ratio)를 구하게 된다(102).

상기 호가 수락되어, 해당 호에서 발생할 것으로 예상되는 간섭을 I_d라고 하고, 호 수락 요구 메시지를 통하여 수신한 신호의 전력을 P_d라고 하면, 상기 신호대 간섭비는 아래의 수학식 1과 같이 계산 가능하다.

수학식 1

이동국에 대한 서비스 품질을 만족시키기 위해 요구되는 신호대 간섭비를 r^th라고 하면, 패킷 레벨에서의 예상 실패 확률은 해당 호의 신호대 간섭비(SIR)가 r^th보다 작거나 같은 경우에 대한 값으로, 아래의 수학식 2와 같이 구해진다(103).

수학식 2

즉, 상기 신호대 간섭비(SIR)가 r^th보다 큰 경우는 패킷 레벨에서의 서비스 품질을 만족시켜 데이터 전송이 이루어지고, 신호대 간섭비(SIR)가 r^th보다 작거나 같으면 서비스 품질을 만족시키지 못하여 데이터 전송이 실패할 확률은 p_e ^out 값이 된다.

신호에 대한 간섭이 커지면 신호가 가지는 정보를 정확하게 수신하기 어렵기 때문에 SIR이 r^th보다 큰 값을 가져야 데이터 전송이 성공적으로 이루어지고 패킷 레벨에서의 서비스 품질을 만족시키게 되는 것이다.

따라서, 상기 예상 실패 확률(p_e ^out)은 호가 수락되어 발생하는 예상되는 간섭과 기지국에 수신된 신호 모델에 따라 산출된다. 예를 들어 신호 모델이 로그 정규 분포를 갖는다고 가정하면, 신호대 간섭비 역시 로그 정규 분포를 갖게 된다.

105단계에서는 상기 예상 실패 확률(p_e ^out)을 사용하여 콜 레벨에서의 예상 호 수락 거절 확률을 산출하게 된다.

패킷 레벨에서 데이터 전송중 일부 혹은 전체 데이터의 전송이 실패하게 되면, 콜 레벨에서는 패킷 레벨이 전송 실패한 데이터를 재전송하도록 하여, 패킷 레벨에서는 데이터의 재전송이 이루어지게 된다.

이렇게 전송되어야 할 데이터가 시스템에 머무르는 시간을 호 지속 시간이라고 하면, 데이터가 재전송될 경우 상기 호 지속 시간이 증가하게 된다.

그렇기 때문에, 재전송을 통하여 호 지속 시간이 증가하게 되면, 기지국은 한정되어 있는 무선자원을 고려하여 새로운 호 수락을 요청하는 호 수락 요구를 거절하게 되고 예상 호 수락 거절 확률은 증가하게 된다.

따라서, 콜 레벨에서의 예상 호 수락 거절 확률은 패킷 레벨에서의 예상 실패 확률을 고려하여 계산하게 된다(105).

한 예로 얼랑의 B 공식(Erlang's B formula)을 사용하여 호 수락 거절 확률을 계산하는 경우, 패킷 레벨에서 데이터의 전송으로 인한 호 지속 시간을 1/μ이라고 하면, 데이터 전송이 실패할 확률 p_e ^out에 따른 데이터의 재전송을 고려한 호 지속 시간은 아래의 수학식 3과 같이 산출된다.

수학식 3

상기 수학식 3에서도 알 수 있듯이, 데이터 전송이 실패할 가능성이 커질수록 호 지속 시간은 증가하게 되고, 예상 호 수락 거절 확률도 커지게 된다.

그럼, 시스템에서 데이터 전송에 사용 가능한 채널의 개수를 C, 시스템 트래픽을 ρ라고 하면, 패킷 레벨에서의 예상 실패 확률을 고려한 콜 레벨에서의 예상 호 수락 거절 확률은 아래의 수학식 4와 같이 산출된다(105).

수학식 4

상기 수학식 4에서 시스템 트래픽 ρ는 기지국에서 서비스하는 모든 호의 트래픽을 더한 값으로, 아래의 수학식 5와 같이 계산된다.

수학식 5

상기 수학식 5에서 λ는 호 지속 시간 동안 전송하여야 할 데이터의 빈도수인 데이터 도착시간이고, U는 기지국에서 서비스하고 있는 호의 집합이다. 이때, 호 수락 제어 과정에 있는 호의 경우도 서비스하고 있는 호로 간주한다.

다음 단계로, 상기 예상 호 수락 거절 확률(p_e ^block)과 시스템의 호 수락 거절확률 임계치(β^th)를 비교하게 된다(107). 이를 표현하면 아래의 수학식 6과 같다.

수학식 6

상기 수학식 6과 같이 호 수락 거절확률 임계치 β^th와 비교하고, 이 임계치를 넘게 되는 경우와 그렇지 않은 경우에 따라 호 수락 여부를 고려하게 된다.

다시 말하면, 단계 107에서 예상 호 수락 거절 확률이 시스템의 호 수락 거절확률 임계치보다 크거나 같은 경우, 기지국은 해당 호 수락이 불가능함으로 판단하여 수락을 거절하고(115), 이동국으로 상기 호 수락이 불가능함을 통보한 후 종료한다.

반면, 예상 호 수락 거절 확률(p_e ^block)이 호 수락 거절확률 임계치(β^th)보다 작은 경우, 기지국은 각 호의 전송량과 예상 실패 확률(p_e ^out)을 이용하여 예상 시스템 전송량(η_e)을 계산하게 된다(109). 그 계산식은 다음의 수학식 7과 같다.

수학식 7

상기 수학식 7에서 U는 수학식 5에서와 마찬가지로 기지국에서 서비스하고 있는 호의 집합을 나타내고, d_u는 각 호의 전송량이다.

상기 예상 시스템 전송량은 새로운 호의 전송량과 상기 현재 시스템 전송량을 합한 전송량으로, 호 수락 제어과정에 있는 호를 제외한 현재 시스템 전송량과 비교하게 된다(111).

상기 예상 시스템 전송량이 현재 시스템 전송량보다 작거나 같은 경우, 시스템의 전송량 최대화 관점에서 기지국은 해당 호 수락을 거절한 후 종료하고(115), 예상 시스템 전송량이 현재 시스템 전송량보다 큰 경우, 상기 기지국은 해당 호에 대한 서비스를 수락하고 이동국에 해당 호가 수락되었음을 통보한 후(113), 해당 호를 서비스하는 호로 등록하고 종료하게 된다.

이하, 상기와 같은 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법의 호 수락과정을 간략하게 정리하면 다음과 같다.

이동국에서 새로운 호가 발생하면, 상기 이동국은 새로운 호에 대한 수락을 요청하기 위해 호 수락 요청 메시지를 기지국으로 전송한다.

그럼 상기 기지국은 호 수락 요구 메시지를 수신한 후(101), 새로운 호에 대한 호 수락 제어 과정을 시작하게 된다.

먼저, 상기 기지국은 수학식 1을 이용하여 호의 신호대 간섭비를 계산하고(102), 상기 수학식 1과 2를 이용하여 데이터 전송이 실패할 가능성에 대한 예상 실패 확률(p_e ^out)을 산출한다(103).

다음, 상기 예상 실패 확률을 이용하여 예상 호 수락 거절 확률(p_e ^block)을 산출한 후(105), 시스템의 호 수락 거절 확률 임계치 β^th와 비교하여(107), 상기 β^th보다 크거나 같으면 해당 호를 거절하고(115), 호 수락이 불가능함을 이동국으로 통보한 후 종료한다.

그러나 상기 β^th보다 작으면 109단계로 넘어가 예상 시스템 전송량 η_e를 산출한다. 다음 현재 시스템 전송량과 비교하여(111), 상기 예상 시스템 전송량이 현 재 시스템 전송량보다 작거나 같으면 해당 호에 대한 수락을 거절하고(115), 호 수락이 불가능함을 이동국으로 통보하여 종료하고, 현재 시스템 전송량보다 크면 해당 호를 수락한 후 이동국으로 호 수락 요구가 수락되었음을 통보한 후 종료하게 된다(113).

전술한 바와 같이, 새로운 호를 수락할 경우에 현재 기지국에서 서비스 중인 다른 호들에 대해서 서비스 품질을 보장할 수 있는 경우에만 호를 수락한다.

본 발명은 콜 계층과 패킷 계층을 함께 고려하여 호 수락 요구를 제어함으로써, 각 계층에서의 서비스 품질 보장과 시스템 용량 증대를 이룬다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예들을 모두 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법은 호 수락 제어(call admission control)시 콜 계층(call-level)과 패킷 계층(packet-level) 간의 정보교환을 통하여 각 계층에서의 서비스 품질(quality of service)을 보장하면서 무선 통신 시스템의 전송 용량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 효과에 따라 다양한 이동 통신 서비스와 대용량 데이터 전송을 가능하게 한다.

광대역 대용량 전송이 필요한 차세대 이동 통신 시스템(Mobile WiMax, IEEE 802.16e) 등의 시스템 용량 증대를 위한 기술에 적용 가능하다.

Claims (8)

1. 무선통신 시스템에서 서비스 품질을 보장하는 호 수락 제어 방법에 있어서,

   이동국에서 새로운 호가 발생하여 호 수락 요구 메시지를 송신하면, 기지국에서 상기 호 수락 요구 메시지를 수신하는 단계와;

   상기 이동국에서 기지국으로 전송된 신호에 대한 신호대 간섭비를 산출하는 단계와;

   상기 신호대 간섭비를 이용하여 패킷 레벨에서의 예상 실패 확률을 산출하는 단계와;

   상기 예상 실패 확률을 이용하여 콜 레벨에서의 예상 호 수락 거절 확률을 산출하는 단계와;

   상기 예상 호 수락 거절 확률과 호 수락 거절확률 임계치를 비교하는 단계와;

   상기 예상 호 수락 거절 확률이 호 수락 거절확률 임계치보다 작으면, 상기 예상 실패 확률을 이용하여 예상 시스템 전송량을 산출하는 단계와;

   상기 예상 시스템 전송량과 현재 시스템 전송량을 비교하는 단계와;

   상기 예상 시스템 전송량이 현재 시스템 전송량보다 크면, 새로운 호를 수락하는 단계;

   를 포함하여, 새로운 호의 수락 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 예상 호 수락 거절 확률이 호 수락 거절확률 임계치 이상인 경우, 새로운 호에 대한 수락을 거절하는 단계를 더 포함하여, 호 수락 제어를 효율적으로 진행하고 시스템의 전송용량을 향상시키는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 예상 시스템 전송량은 현재 기지국에서 서비스 중인 다른 호들의 서비스 품질을 보장하기 위해, 현재 시스템 전송량 이하인 경우, 새로운 호에 대한 수락을 거절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 예상 실패 확률은 새로운 호의 신호대 간섭비(SIR)가 패킷 레벨에서 서비스 품질을 만족시키기 위하여 요구되는 신호대 간섭비(r^th) 이하인 경우에 대한 값임을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 예상 호 수락 거절 확률은 데이터 재전송으로 인해 호 지속 시간이 증가하여, 기지국이 콜 레벨에서 새로운 호의 호 수락 요구를 거절할 경우에 대한 값임을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 호 지속 시간은 데이터가 전송을 위하여 시스템에 머무르는 시간과 전송 실패로 인하여 시스템에 머무르는 시간을 합한 시간임을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 현재 시스템 전송량은 호 수락 제어과정에 있는 호를 제외한, 현재 기지국에서 서비스하고 있는 모든 호의 전송량인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 예상 시스템 전송량은 새로운 호의 전송량과 상기 현재 시스템 전송량을 합한 전송량인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 호 수락 제어 방법.

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