KR100927469B1

KR100927469B1 - Ｉｅｅｅ 802.16/와이브로 시스템의 ｕｇｓ 클래스

Info

Publication number: KR100927469B1
Application number: KR1020070087277A
Authority: KR
Inventors: 백주영; 곽민곤; 권동희; 서영주
Original assignee: 포항공과대학교 산학협력단; 포스데이타 주식회사; 주식회사 포스코; 포스코신기술연구조합
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-11-19
Also published as: EP2040506A2; KR20090022163A; US8139484B2; EP2040506A3; US20090059847A1

Abstract

본 발명은 IEEE 802.16/와이브로(Wibro) 시스템의 서비스 클래스(traffic class)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망(Network)에 위치하는 SS(subscriber station)들 및 BS(base station)에 대한 UGS 스케줄링 방법에 있어서, 상기 SS들이 요구하는 UGS 플로우의 수가 1 내지 M(M은 양의 정수)이고, BS가 서비스하는 프레임의 수가 1 내지 N(N은 양의 정수)이라 할 때, (a) BS가 M개의 플로우에 인가(grant)한 그랜트 주기(grant period)와 보장 크기(guaranteed size)를 각각 N개의 프레임(Frame)에 저장하는 단계; 및 (b) BS는 프레임의 용량(capacity)과, N개의 프레임에 속하는 각각의 플로우들의 보장 크기(guaranteed size)의 총합과 비교하여 오버로드(overload)를 판단하는 단계를 구비한다. 본 발명에 따른 UGS 스케줄링 방법은 UGS 플로우들의 그랜트 주기를 고려한 서비스를 제공함으로써, USG의 오버로드와 같은 문제점을 해결한다.

오버로드, UGS

Description

ＩＥＥＥ 802.16/와이브로 시스템의 ＵＧＳ 클래스 {Unsolicited Grant Service class in ＩＥＥＥ 802.16/WiBro system}

본 발명은 IEEE 802.16/와이브로(Wibro) 시스템의 서비스 클래스(traffic class)에 관한 것으로서, 특히 UGS 클래스에 관한 것이다.

IEEE 802.16 프로토콜은 새로운 무선 광대역(Broad Band) 망을 위한 물리 계층(Physical layer) 및 매체 접근 제어(Medium Access Control : 이하, MAC) 계층에 대한 프로토콜이다.

IEEE 802.16/와이브로 망은, 크게 기지국(Base Station, 이하 BS), 사용자 단말(Subscriber Station, 이하 SS), 액세스 라우터(Access Router) 등으로 이루어진다. IEEE 802.16 프로토콜이 적용된 부분은 BS와 SS 사이의 구간이다.

도 1은 일반적인 IEEE 802.16/와이브로 망(network)의 구조도이다.

도 1을 참조하면, IEEE 802.16/와이브로 망은 IEEE 802.16 프로토콜을 지원하는 사용자 단말인 SS(101), SS와의 연결(connection)들을 제어 및 관리하는 기지국인 BS(102), BS를 통해 전달받은 트래픽을 인터넷 백본망에 전송하는 액세스 라우터(103)로 구성되어 있다.

이러한 802.16/와이브로 시스템은 기본적으로 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS' )를 제공한다. SS의 응용프로그렘 계층(application layer)에서 제공하는 서비스에 따라서 전송할 수 있는 대역폭(bandwidth) 등, 여러 가지 제공하는 QoS 파라미터들(parameters)이 달라진다. 즉, 802.16/와이브로 시스템은 유선 네트워크와는 달리 무선 매체의 특성 및 환경에 따라 데이터 전송률과 같은 물리적 매체 특성이 급격하게 변할 수 있다.

상기 IEEE 802.16 시스템에서는 SS 에게 QoS를 보장하기 위하여 서비스 클래스를 정의하고 있다. 즉, IEEE 802.16 시스템에서 QoS를 보장하기 위하여 불필요한 그랜트 서비스(Unsolicited Grant Service, 이하 'UGS'), 실시간 폴링 서비스(Real-Time Polling Service, 이하 'rtPS'), 비실시간 폴링 서비스(non-Real-Time polling Service, 이하 'nrtPS') 및 최선형 서비스(BES, Best Effort Service, 이하 'BES') 와 같은 서비스 클래스를 정의하고 있으며, 또한 상기와 같은 서비스 클래스에 따른 스케줄링(scheduling)을 정의하고 있다.

UGS는 고정된 크기와 주기적인 간격의 전송을 가지는 실시간 데이터 전송 서비스를 위한 것이다. UGS는 T1/E1, 그리고 사일런스 서프레션(silence suppression)이 없는 VoIP(Voice of IP) 트래픽과 같은 주기적으로 고정된 크기의 데이터를 전송하는 실시간 업링트(Uplink) 서비스를 지원한다.

rtPS는 실시간 대역폭 요청 및 폴링, 가변적 데이터 스케줄링 및 쉐이핑을 위한 것으로서 대표적인 예로서, 비디오 전화, 비디오 게임 및 VOD 등이 있다. rtPS는 엠펙(MPEG) 비디오 트래픽과 같은 주기적으로 가변 크기의 데이터를 전송하 는 실시간 업링크(uplink) 서비스를 지원한다. rtPS 스케줄링은 실시간 트래픽 특성을 만족시켜야 하며, SS가 필요한 대역폭(bandwidth)을 BS로 알려줄 수 있는 방법을 지원해야 한다. 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서 BS는 특정 SS에게 주기적인 폴링(Polling)을 수행한다. 폴링을 받은 특정 SS는 자신이 필요한 양만큼의 대역폭을 요청한다. 따라서 BS와 SS 간의 데이터 전송 효율을 최적화할 수 있는 장점을 가지지만, 명시적으로 대역폭을 요청해야하기 때문에 UGS에 비해 오버헤드가 존재한다는 단점을 가진다.

nrtPS는 최소 데이터 처리율 보상 및 패킷 손실에 민감한 서비스를 위한 것으로 대표적인 예로서, 대용량 FTP, 멀티미디어 이메일 등이 있다. nrtPS는 FTP와 같이 지연(latency)에 민감하지 않은, 가변 크기의 데이터 스트림을 지원한다. nrtPS 스케줄링 메커니즘은 폴링에 의한 대역폭 할당과 경쟁에 의한 대역폭 할당 모두를 지원한다.

BES는 공평 스케줄링 및 효율적인 데이터 재전송 서비스를 위한 것으로서 대표적인 예로서, 웹 브라우징 이메일, 단문 전송 서비스, 저속 파일 전송 등이 있다. BES는 주기적인 폴링, 데이터 전송에 대역폭 요청을 피기백(Piggyback)하는 방법, 그리고 경쟁을 통해 대역폭을 요청하는 방법을 지원한다.

본 발명은 특히 UGS 클래스와 관련된다. 802.16 시스템에서의 UGS 서비스를 초기화하는데 있어서, BS와 SS간의 DSA-REQ/DSA-RSP 등의 메시지를 주고 받음으로써 초기화를 수행한다. 특히, 본 발명은 BS 측에서 SS에 인가하는 UGS의 파라미터(parameter)를 대상으로 한다. UGS의 파라미터에는 그랜트 주기(grant interval) 과 보장 크기(gauranteed size) 등이 있으며, 본 발명에서는 특히 그랜트 주기가 그 주된 관심 요소가 된다.

도 2는 종래의 BS(102)에서 서비스 용량을 초과하는 오버로드(overload)가 발생된 상황을 나타내는 도면이다.

BS(102)는 프레임(Frame) 단위로 서비스를 수행하며, 도 2에는 프레임 1 내지 프레임 10이 도시된다. 프레임(Frame)은 주기(period, d)와 용량(capacity, R)을 가진다. 또한, SS 측(101)에서 요구하는, UGS, rtPS 등의 데이터 전송 서비스의 1개 단위를 플로우(Flow)라하며, 도 2에는 플로우 0 내지 플로우 5가 도시된다. 도 2를 참조하면, 플로우 0, 플로우 2, 플로우 3, 플로우 4는 UGS 플로우이며, 플로우 1 및 플로우 5는 rtPS 플로우이다.

BS(102)는 프레임 6 및 프레임 10에서 용량(R)을 초과하는 상태인 오버로드(overload) 상태에 빠지게 된다. 그 이유를 아래에서 설명한다.

BS(102)가 처음 플로우를 허가(admit)할 때에는, 해당 시점에서의 BS(102)의 용량을 넘지 않는 범위 내에서 서비스를 제공해 줄 수 있는지의 여부를 바탕으로 해서 플로우를 허가(admit)한다.

그러나, UGS 플로우들(플로우 0,2,3,4)의 그랜트 주기가 서로 만나게 되는 경우가 문제가 된다. 즉, 그랜트 주기의 최소 공배수(Least common Multiple, 이하 'LCM') 시점의 프레임의 경우에는 BS(102)가 당해 프레임 내에서 UGS 플로우들을 서비스해 줄 수 있는 용량의 범위를 넘어서는 오버로드 상황이 발생할 수 있다.

플로우 2와 플로우 3을 예를 들어 설명한다. 플로우 2의 그랜트 주기는 4이 므로, 4주기의 프레임마다 BS(102)로부터 서비스를 받는다. 플로우 2는 도 2를 참조하면, 프레임 2,프레임 6 및 프레임 10에서 서비스를 받는다. 플로우 3의 그랜트 주기는 2이므로, 프레임 2, 프레임 4, 프레임 6, 프레임 8 및 프레임 10에서 서비스를 받는다. 플로우 2와 플로우 3의 각각의 그랜트 주기가 2, 4이므로, LCM 시점은 4가 되며 따라서, 도 2의 프레임 6 및 프레임 10에서 오버로드가 발생 된 것이 설명이 된다.

이러한 오버로드는 UGS 클래스에 속하는 플로우들의 수가 점점 더 많아 질수록 더 심해 지게 되며 이는 BS(102)에서의 QoS를 더 이상 제공해 줄 수 없는 상황까지 발생하게 된다.

본 발명의 기술적 과제는 상기 USG의 오버로드와 같은 문제점을 해결할 수 있는, IEEE 802.16/와이브로 시스템의 UGS 스케줄링 방법/시스템을 제공하는 데에 있다. 특히, UGS 플로우들의 그랜트 주기를 고려한 서비스를 제공하기 위한 방법/시스템을 제시하고자 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망(Network)에 위치하는 SS(subscriber station)들 및 BS(base station)에 대한 UGS(Unsolicited Grant Service) 스케줄링 방법은, 상기 SS들이 요구하는 UGS 플로우의 수가 1 내지 M(M은 양의 정수)이고, BS가 서비스하는 프레임의 수가 1 내지 N(N은 양의 정수)이라 할 때,

(a) 상기 BS가 상기 M개의 플로우에 인가(grant)한 그랜트 주기(grant period)와 보장 크기(guaranteed size)를 각각 상기 1 내지 N개의 프레임(Frame)에 저장하는 단계; 및 (b) 상기 BS는 프레임의 용량(capacity)과, 상기 N개의 프레임에 속하는 각각의 플로우들의 보장 크기(guaranteed size)의 총합과 비교하여 오버로드(overload)를 판단하는 단계를 구비한다.

UGS 스케줄링 방법은, (c) 상기 (b)단계 후에, 상기 SS의 새로운 플로우가 DSA-REQ 메시지를 상기 BS에 전송하는 단계를 더 구비한다.

UGS 스케줄링 방법은, (d) 상기 (b) 단계 후에, 오버로드(overload)로 판단 되는 프레임을 서비스 프레임에서 제외하는 단계를 더 구비한다.

UGS 스케줄링 방법은, (e) 상기 (d) 단계에서 제외되지 않은 프레임을 대상으로, 상기 (c) 단계의 새로운 플로우와, 상기 DSA-REQ 메시지가 상기 BS에 도착한 시점의 프레임에 속하는 다른 플로우들과의 사이에 최소 공배수(Least Common Multiple, 이하 'LCM') 주기를 계산하는 단계를 더 구비한다.

UGS 스케줄링 방법은, (f) 상기 (e) 단계에서 계산된 최소 공배수 주기가 소수(prime)인 경우, 이를 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기(grant period)로 선택하는 단계를 더 구비한다.

UGS 스케줄링 방법은, (g) 상기 (e) 단계에서 상기 최소 공배수 주기가 소수(prime)가 아닌 경우, 최소 공배수 주기를 최소화하는 값을 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기로 선택하는 단계를 더 구비한다.

UGS 스케줄링 방법은, (h) 상기 새로운 플로우의, 상기 (f) 또는 (g)단계에서 선택된 그랜트 주기를 상기 BS가 DSA-RSP 메시지를 통하여 상기 SS에 전송하는 단계를 더 구비한다.

UGS 스케줄링 방법은, (c1) 상기 (b) 단계에서 오버로드가 발생 되는 때, 그 해당하는 프레임에 속하는 플로우들을, 다른 플로우들의 서비스 주기에 전혀 영향을 미치지 않고 주기적으로 서비스를 받는 일반 그룹(Regular group)과 L 프레임(L은 양의 정수) 지연되어 서비스를 제공받는 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)으로 구분하는 단계를 더 구비한다.

UGS 스케줄링 방법은, (d1) 상기 (c1)단계의 일반 그룹(Regular group)과 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)에 대하여, 서비스의 지연 정도를 나타내는 파라미터인 WD_0 내지 WD_L(Weight of Delay)을 계산하는 단계를 더 구비한다.

UGS 스케줄링 방법은, (e1) 상기 (d1)단계 후에, 상기 오버로드(overload)를 판단되는 프레임에 속하는 플로우들 사이에 최소 공배수 주기를 계산하고, 상기 최소 공배수 주기에 해당하는 프레임마다 상기 WD_0 내지 WD_L의 파라미터를 업데이트 하여, 서비스 순서를 바꾸어 주는 단계를 더 구비한다.

본 발명의 일실시예 따른 IEEE 802.16/와이브로 시스템에 구현되는 UGS(Unsolicited Grant Service) 스케줄링 시스템에 있어서, IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 SS(subscriber station); 및 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 BS(base station)를 구비하며,

상기 SS들이 요구하는 UGS 플로우의 수가 1 내지 M(M은 양의 정수)이고, 상기 BS가 서비스하는 프레임의 수가 1 내지 N(N은 양의 정수)이라 할 때,

상기 BS는 상기 M개의 플로우에 인가(grant)한 그랜트 주기(grant period)와 보장 크기(guaranteed size)를 각각 상기 N개의 프레임(Frame)에 저장하고, 프레임의 용량(capacity)과 상기 N개의 프레임에 속하는 각각의 플로우들의 보장 크기(guaranteed size)의 총합과 비교하여 오버로드(overload)를 판단하는 오버로드 판단부를 구비한다.

BS는, 상기 SS의 새로운 플로우가 DSA-REQ 메시지를 상기 BS에 전송하면, 상기 BS는 오버로드(overload)로 판단되는 프레임은 서비스 프레임에서 제외하고, 그 제외되지 않은 프레임을 대상으로, DSA-REQ 메시지가 상기 BS에 도착한 시점의 프 레임에 속하는 다른 플로우들과의 사이에 최소 공배수(Least Common Multiple, 이하 'LCM') 주기를 계산하는 주기 계산부를 구비한다.

BS는, 상기 BS는 상기 계산된 최소 공배수 주기가 소수(prime)인 경우, 이를 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기(grant period)로 선택하고, 상기 최소 공배수 주기가 소수(prime)가 아닌 경우, 최소 공배수 주기를 최소화하는 값을 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기로 선택하는 주기 선택부를 구비한다.

본 발명의 다른 실시예 따른 IEEE 802.16/와이브로 시스템에 구현되는 UGS(Unsolicited Grant Service) 스케줄링 시스템에 있어서, IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 SS(subscriber station); 및 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 BS(base station)를 구비하며,

BS는, 오버로드가 발생 되는 때, 그 해당하는 프레임에 속하는 플로우들을, 다른 플로우들의 서비스 주기에 전혀 영향을 미치지 않고 주기적으로 서비스를 받는 일반 그룹(Regular group)과 L 프레임(L은 양의 정수) 지연되어 서비스를 제공받는 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)으로 구분하는 그룹 구분부를 구비한다.

BS는, 일반 그룹(Regular group)과 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)에 대하여, 서비스의 지연 정도를 나타내는 파라미터인 WD_0 내지 WD_L(Weight of Delay)을 계산하는 지연 계산부; 및 상기 오버로드(overload)를 판단되는 프레임에 속하는 플로우들 사이에 최소 공배수 주기를 계산하고, 상기 최소 공배수 주기에 해당하는 프레임마다 상기 WD_0 내지 WD_L의 파라미터를 업데이트하여, 서비스 순서를 바꾸어 주는 서비스 순서 변경부를 더 구비한다.

따라서 본 발명에 있어서, BS(102)는 UGS 플로우들의 그랜트 주기를 고려한 서비스를 제공함으로써, 적절한 QoS를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 IEEE 802.16/와이브로 시스템의 UGS 스케줄링 방법/시스템은 UGS 플로우들의 그랜트 주기를 고려한 서비스를 제공함으로써, USG의 오버로드와 같은 문제점을 해결하여, 적절한 QoS를 제공하는 효과가 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명은 특히 UGS 클래스와 관련된다. 802.16 시스템에서의 UGS 서비스를 초기화하는데 있어서, BS와 SS간의 DSA-REQ/DSA-RSP 등의 메시지를 주고 받음으로써 초기화를 수행한다. 이러한, 초기화 과정은 당업자에게 자명하므로, 설명은 생략된다. 본 발명은 BS 측에서 SS에 인가하는 UGS의 파라미터(parameter)를 대상으로 한다. UGS의 파라미터에는 그랜트 주기(grant interval)과 보장 크기(gauranteed size) 등이 있으며, 본 발명에서는 특히 그랜트 주기가 그 주된 관심 요소가 된다.

도 3은 본 발명의 플로우들에 관한 그랜트 주기(grant interval)과 보장 크기(gauranteed size)에 관한 정보를 표현한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 UGS(Unsolicited Grant Service) 스케줄링 방법에 있어서, SS(101)들이 요구하는 UGS 플로우의 수는 1 내지 M(M은 양의 정수)으로 가정되고, BS(102)가 서비스하는 프레임의 수가 1 내지 N(N은 양의 정수)으로 가정된다.

본 발명에 따른 UGS 스케줄링 방법에 있어서, BS(102)는 M개의 플로우에 인가(grant)한 그랜트 주기(grant period)와 보장 크기(guaranteed size)를 각각 N개의 프레임(Frame)에 저장한다.

도 3의 가로축은 N개의 프레임을 도시하며, 세로축은 M개의 플로우를 도시하여, 서비스하고 있는 UGS 플로우 관련 매트릭스(matrix)를 구성한다. 예를 들어 설명하면, 풀로우1의 그랜트 주기는 2이며, 보장 크기는 50[Kilo-bit]이다. 풀로우1의 그랜트 주기가 2이므로, 짝수 프레임(2, 4, 6,..)에서 서비스받는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 UGS 스케줄링 방법에 있어서, BS(102)는 1개의 프레임에서 서비스 가능한 용량(capacity)과 N개의 프레임에 속하는 각각의 플로우들의 보장 크기(guaranteed size)의 총합과 비교하여 오버로드(overload)를 판단한다. 예를 들어, 그 서비스 가능한 용량(capacity)이 200[Kilo-bit]이라 할 때, 프레임 6에서의 각각의 플로우들의 보장 크기의 총합은 230이므로 오버로드 상태이다. 프레임 12 또한, 오버로드 상태임을 알 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 UGS(Unsolicited Grant Service) 스케줄링 방법에 관한 흐름도이다. 도 4의 흐름도에 관한, 유사 코드(pseudo code)는 아래의 [표 1]에 기술된다.

// When new flow i sends DSA-REQ to BS, BS performs below ............(410S) For each column of the Matrix_ugs, // f means the each frame from 1 to N if {Matrix_ugs[M,f] > F /1024 + δ)} //δ (kbits) : boundary value ..(420S) Remove the frame from the candidate frames .......(430S) Update total number of N For(f=1, f < N; f++) //Assume the flow i services starts at frame f Calculate the LCM with flow i and other flows at frame f .........(440S) If the result of LCM is relatively prime, .........(450S) Send DSA-RSP including α value as grant interval exit Choose the grant interval to the smallest result of LCM ..........(460S) Send DSA-RSP including selected grant interval

[표 1]에 관련된 변수들은 아래에 정의된다.

* BS 정보

- 프레임 당 최대 서비스 양 : F (bits)

- 서비스하고 있는 UGS 플로우 관련 매트릭스(matrix) : Matrix_ugs

- M : 서비스 중인 전체 플로우의 수 (도면 3 참조)

- N : 전체 프레임의 수 (도면 3 참조)

* 새로운 플로우(New flow) i 의 정보

- 그랜트 주기(Grant interval) : α (msec)

- 보장 크기(Guaranteed size) : β (bits),

도 3, 도 4 및 [표 1]을 참조하여, 본 발명에 따른 UGS(Unsolicited Grant Service) 스케줄링 방법을 설명한다.

먼저, SS(101)로부터 새로운 플로우(New flow)가 DSA-REQ 메시지를 BS(102)에 전송(410S)하면, BS(102)는 새로운 플로우에 그랜트 주기(grant period)와 보장 크기(guaranteed size)를 인가하기 위한 프로세스를 시작한다.

먼저, BS(102)는 오버로드(overload)를 판단하여(420S), 오버로드로 판단되는 프레임을 서비스 프레임의 후보군에서 제외한다(430S). 예를 들어, 도 3의 프레임 6과 프레임 12는 오버로드로 판단되는 프레임으로서, 서비스 후보군에서 제외된다. 또한, 단계(420S)에 해당하는 [표1]의 해당 코드, " if{Matrix_ugs[M,f]>F /1024 + δ)}" 에 존재하는 파라미터 δ는, 이값을 어떻게 두느냐에 따라서 하나의 프레임을 타이트(tight)하게 사용할 수도 있고, 약간은 느슨(loose)하게 사용하기 위해서 두는 값이다. 즉, δ 값이 작다면 타이트(tight) 하게 프레임을 관리하는 것이며, 값이 크다면 프레임을 느슨(loose)하게 사용하는 것이다.

BS(102)는 단계(430S)에서 제외되지 않은 프레임을 대상으로, 새로운 플로우와, 그 DSA-REQ 메시지가 BS(102)에 도착한 시점의 프레임에 속하는 다른 플로우들과의 사이에 최소 공배수(Least Common Multiple) 주기를 계산한다(440S). 이를 발생한 가능한 LCM 주기를 예상하여, 새로운 플로우에 인가되는 그랜트 주기(grant period)와 겹치지 않도록 하기 위함이다.

단계(440S)에서 계산된 최소 공배수 주기가 소수(prime)인 지를 판단하여(450S), 소수인 경우, 이를 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기(grant period)로 선택(470S)한다.

단계(440S)에서 상기 최소 공배수 주기가 소수(prime)가 아닌 경우, 최소 공배수 주기를 최소화하는 값을 판단하여(460S), 새로운 플로우의 그랜트 주기로 선택한다(470S).

마지막으로, BS(102)는 상기에서 선택된, 새로운 플로우의 그랜트 주기를 DSA-RSP 메시지를 통하여 SS(101)에 전송한다.

이러한 과정을 통하여, SS(101)로부터 새로운 UGS 플로우가 DSA-REQ 요청을 해 왔을 때, BS(102)는 도 3과 같은 메트릭스(matrix) 정보를 바탕으로 서비스를 승낙하여, LCM 주기의 발생 빈도를 최소한으로 줄이는 시점은 찾아 새로운 플로우를 시작하도록 한다.

도 5a는 오버로드가 발생한 경우, 일정 주기로 서비스의 지연(delay)이 발생 되는 플로우 그룹에 대한 도면이다.

도 5a를 참조하면, 같은 UGS 클래스에 속하는 플로우들이라고 하더라도 일정 주기로 서비스의 지연(delay)이 계속하여 발생 되는 플로우들이 있음을 알 수 있다. 이런 상황에서 UGS 플로우들은 아래와 같이 그룹(group)으로 묶을 수 있다.

▶ 일반 그룹(Regular group) : 다른 플로우들의 서비스 주기에 전혀 영향을 받지 않고 서비스를 받는 그룹이다. 이 그룹의 플로우들은 주기적인 그랜트 주기(grant interval)을 통해서 서비스를 제공받는다.

▶ L(L은 양의 정수) 프레임 지연 그룹(L-delay group): 다른 플로우들의 서비스 주기에 영향을 받는 플로우들의 그룹이다. 한 프렘임에서 서비스되는 용량의 제한으로 인해서 자신이 기존에 서비스받던 주기의 프레임에서 서비스를 받지 못한다. 예를 들어 도 5a에, 제1 내지 제3 지연 그룹(1st~3st delayed group)이 도시된다.

이렇게 그룹핑(grouping)을 할 수 있는 이유는 UGS 플로우들이 모두 일정한 그랜트 주기를 가지기 때문에 매번 동일한 그룹에 속하는 상황이 발생하게 되며, 이는 각각의 그룹에서는 자신들 그룹 마다 겪는 지연(delay)이 동일함을 의미한다.

즉, 먼저 서비스를 시작한 플로우들은 그랜트 주기(grant period)가 겹치는 상황이 발생한다 하더라도 계속 일정한 주기로 서비스를 받는데 문제가 없는 반면 다른 플로우들은 서비스받는 프렘인을 계속 놓치게 되는 상황이 발생한다.

제1 최소 공배수 시작점(LCM start point1) 이후(지연구간 A)의 제3 지연 그룹(3st delayed group)에 속하는 플로우들은, 여전히 제2 최소 공배수 시작점(LCM start point2) 이후(지연구간 B)의 제3 지연 그룹(3st delayed group)에 속하게 됨으로서 서비스의 지연(delay)이 계속된다. 도면 5a에서 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 지연 그룹에 속하는 플로우들은, 최소공배수(LCM) 주기로(k) 불공평(unfairness) 문제가 발생하게 된다.

도면 5b는 도면 5a에서 발생 되는 문제를 해결하기 위해서 그룹의 우선 순위를 오버로드 프레임 마다 다르게 적용함으로써, 계속 오버로드 프레임에서 서비스가 지연되는 프레임들의 발생을 줄이고자 함을 보여 주고 있다. 도 5b는 도 5a의 일정 주기로 서비스의 지연(delay)이 발생 되는 플로우 그룹 문제를 해결한 도면이다.

본 발명에 따른, UGS 스케줄링 방법은, 일반 그룹(Regular group)과 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)에 대하여, 서비스의 지연 정도를 나타내는 파라미터(parameter)인 WD_0 내지 WD_L(Weight of Delay)을 계산하는 단계를 구비한다.

WD_0 내지 WD_L의 계산은 프레임(Frame)의 주기(d)를 이용한다. 예를 들어, 일반 그룹(Regular group)는 그 지연이 없으므로, WD_0는 0*d 즉, 0이다. 제3 지연 그룹(3st delayed group)의 파라미터 WD_3은 3*d 라 할 수 있다.

이러한, 지연 파라미터들은 해당 그룹에 속하는 플로우들이 얼마나 지연(delay)를 겪는 지에 대해서 알 수 있는 척도가 된다.

본 발명에 따른 UGS 스케줄링 방법은, 최소 공배수 주기에 해당하는 프레임마다 WD_0 내지 WD_L의 파라미터를 업데이트(update) 하여, 서비스 순서를 바꾸어 주는 단계를 구비한다.

LCM 주기 마다, 즉 도 5b의 제1 최소 공배수 시작점(LCM start point1)과 제2 최소 공배수 시작점(LCM start point2)에 WD_0 내지 WD_L의 파라미터를 업데이트한다. 이때 WD가 제일 큰 그룹을 다음 LCM 주기에서 가장 먼저 서비스를 진행하도록 하여, 서비스 순서를 바꾸어 줌으로서, 최소공배수(LCM) 주기로(k) 불공평(unfairness) 문제가 발생 되지 않게 한다.

도면 5b를 참조하면, 제1 최소 공배수 시작점(LCM start point1) 이후(지연구간 A)의 제3 지연 그룹(3st delayed group)에 속하는 플로우들은, 제2 최소 공배수 시작점(LCM start point2) 이후에는 가장 먼저 서비스를 받게 됨으로써, 그 불공평이 해소된다. 이렇게 서비스 순서를 바꿔 줌으로써 같은 클래스 내에 속하는 플로우들 사이의 불공평 문제를 해결함으로써, 지연(delay)이 주기적으로 계속 길어지는 문제를 방지한다.

본 발명의 일 실시예 따른 IEEE 802.16/와이브로 시스템에 구현되는 UGS 스케줄링 시스템은, IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 SS(101); 및 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 BS(102)를 구비하며,

SS(102)들이 요구하는 UGS 플로우의 수가 1 내지 M(M은 양의 정수)이고, 상기 BS가 서비스하는 프레임의 수가 1 내지 N(N은 양의 정수)이라 할 때,

BS(102)는 상기 M개의 플로우에 인가(grant)한 그랜트 주기(grant period)와 보장 크기(guaranteed size)를 각각 상기 N개의 프레임(Frame)에 저장하고, 프레임의 용량(capacity)과 상기 N개의 프레임에 속하는 각각의 플로우들의 보장 크기(guaranteed size)의 총합과 비교하여 오버로드를 판단하는 오버로드 판단부(미도시)를 구비한다.

BS(102)는, 상기 SS의 새로운 플로우가 DSA-REQ 메시지를 상기 BS에 전송하면, 상기 BS는 오버로드(overload)로 판단되는 프레임은 서비스 프레임에서 제외하고, 그 제외되지 않은 프레임을 대상으로, DSA-REQ 메시지가 상기 BS에 도착한 시점의 프레임에 속하는 다른 플로우들과의 사이에 최소 공배수(Least Common Multiple, 이하 'LCM') 주기를 계산하는 주기 계산부(미도시)를 구비한다.

BS(102)는, 상기 BS는 상기 계산된 최소 공배수 주기가 소수(prime)인 경우, 이를 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기(grant period)로 선택하고, 상기 최소 공배수 주기가 소수(prime)가 아닌 경우, 최소 공배수 주기를 최소화하는 값을 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기로 선택하는 주기 선택부를 구비한다.

BS(102)는, 오버로드가 발생 되는 때, 그 해당하는 프레임에 속하는 플로우들을, 다른 플로우들의 서비스 주기에 전혀 영향을 미치지 않고 주기적으로 서비스를 받는 일반 그룹(Regular group)과 L 프레임(L은 양의 정수) 지연되어 서비스를 제공받는 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)으로 구분하는 그룹 구분부를 구비한다.

BS는, 일반 그룹(Regular group)과 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)에 대하여, 서비스의 지연 정도를 나타내는 파라미터인 WD_0 내지 WD_L(Weight of Delay)을 계산하는 지연 계산부; 및 오버로드(overload)를 판단되는 프레임에 속하는 플로우들 사이에 최소 공배수 주기를 계산하고, 상기 최소 공배수 주기에 해당하는 프레임마다 상기 WD_0 내지 WD_L의 파라미터를 업데이트하여, 서비스 순서를 바꾸어 주는 서비스 순서 변경부를 더 구비한다.

이상에서는 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참고하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 이로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등 및 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면에 대한 간단한 설명이 제공된다.

도 1은 일반적인 IEEE 802.16/와이브로 망(network)의 구조도이다.

도 2는 종래의 BS에서 서비스 용량을 초과하는 오버로드(overload)가 발생된 상황을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 UGS(Unsolicited Grant Service) 스케줄링 방법에 관한 흐름도이다.

도면 5b는 도면 5a에서 발생 되는 문제를 해결하기 위해서 그룹의 우선 순위를 오버로드 프레임 마다 다르게 적용한 것을 나타낸다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명

101 : SS(Subscriber Station)

102 : BS(Base Station)

103 : AR(Access Router)

Claims

IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망(Network)에 위치하는 SS(subscriber station)들 및 BS(base station)에 대한 UGS(Unsolicited Grant Service) 스케줄링 방법에 있어서,

상기 SS들이 요구하는 UGS 플로우의 수가 1 내지 M(M은 양의 정수)이고, 상기 BS가 서비스하는 프레임의 수가 1 내지 N(N은 양의 정수)이라 할 때,

(a) 상기 BS가 상기 M개의 플로우에 인가(grant)한 그랜트 주기(grant period)와 보장 크기(guaranteed size)를 각각 상기 1 내지 N개의 프레임(Frame)에 저장하는 단계; 및

(b) 상기 BS는 프레임의 용량(capacity)과, 상기 N개의 프레임에 속하는 각각의 플로우들의 보장 크기(guaranteed size)의 총합과 비교하여 오버로드(overload)를 판단하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 UGS 스케줄링 방법은,

(c) 상기 (b)단계 후에, 상기 SS의 새로운 플로우가 DSA-REQ 메시지를 상기 BS에 전송하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 방법.
제2항에 있어서, 상기 UGS 스케줄링 방법은,

(d) 상기 (b) 단계 후에, 오버로드(overload)로 판단되는 프레임을 서비스 프레임에서 제외하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 방법.
제3항에 있어서, 상기 UGS 스케줄링 방법은,

(e) 상기 (d) 단계에서 제외되지 않은 프레임을 대상으로, 상기 (c) 단계의 새로운 플로우와, 상기 DSA-REQ 메시지가 상기 BS에 도착한 시점의 프레임에 속하는 다른 플로우들과의 사이에 최소 공배수(Least Common Multiple, 이하 'LCM') 주기를 계산하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 방법.
제4항에 있어서, 상기 UGS 스케줄링 방법은,

(f) 상기 (e) 단계에서 계산된 최소 공배수 주기가 소수(prime)인 경우, 이를 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기(grant period)로 선택하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 방법.
제4항에 있어서, 상기 UGS 스케줄링 방법은,

(g) 상기 (e) 단계에서 상기 최소 공배수 주기가 소수(prime)가 아닌 경우, 최소 공배수 주기를 최소화하는 값을 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기로 선택하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 UGS 스케줄링 방법은,

(h) 상기 새로운 플로우의 선택된 그랜트 주기를 상기 BS가 DSA-RSP 메시지를 통하여 상기 SS에 전송하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 UGS 스케줄링 방법은,

(c1) 상기 (b) 단계에서 오버로드가 발생 되는 때, 그 해당하는 프레임에 속하는 플로우들을, 다른 플로우들의 서비스 주기에 전혀 영향을 미치지 않고 주기적으로 서비스를 받는 일반 그룹(Regular group)과 L 프레임(L은 양의 정수) 지연되어 서비스를 제공받는 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)으로 구분하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 방법.
제8항에 있어서, 상기 UGS 스케줄링 방법은,

(d1) 상기 (c1)단계의 일반 그룹(Regular group)과 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)에 대하여, 서비스의 지연 정도를 나타내는 파라미터인 WD_0 내지 WD_L(Weight of Delay)을 계산하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 방법.
제9항에 있어서, 상기 UGS 스케줄링 방법은,

(e1) 상기 (d1)단계 후에, 상기 오버로드(overload)를 판단되는 프레임에 속하는 플로우들 사이에 최소 공배수 주기를 계산하고, 상기 최소 공배수 주기에 해당하는 프레임마다 상기 WD_0 내지 WD_L의 파라미터를 업데이트 하여, 서비스 순서 를 바꾸어 주는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 방법.
IEEE 802.16/와이브로 시스템에 구현되는 UGS(Unsolicited Grant Service) 스케줄링 시스템에 있어서,

상기 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 SS(subscriber station); 및

상기 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 BS(base station)를 구비하며,

상기 SS들이 요구하는 UGS 플로우의 수가 1 내지 M(M은 양의 정수)이고, 상기 BS가 서비스하는 프레임의 수가 1 내지 N(N은 양의 정수)이라 할 때,

상기 BS는 상기 M개의 플로우에 인가(grant)한 그랜트 주기(grant period)와 보장 크기(guaranteed size)를 각각 상기 N개의 프레임(Frame)에 저장하고,

프레임의 용량(capacity)과 상기 N개의 프레임에 속하는 각각의 플로우들의 보장 크기(guaranteed size)의 총합과 비교하여 오버로드(overload)를 판단하는 오버로드 판단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 시스템.
제11항에 있어서, 상기 BS는,

상기 SS의 새로운 플로우가 DSA-REQ 메시지를 상기 BS에 전송하면, 상기 BS는 오버로드(overload)로 판단되는 프레임은 서비스 프레임에서 제외하고, 그 제외되지 않은 프레임을 대상으로, DSA-REQ 메시지가 상기 BS에 도착한 시점의 프레임 에 속하는 다른 플로우들과의 사이에 최소 공배수(Least Common Multiple, 이하 'LCM') 주기를 계산하는 주기 계산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 시스템.
제12항에 있어서, 상기 BS는,

상기 계산된 최소 공배수 주기가 소수(prime)인 경우, 이를 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기(grant period)로 선택하고,

상기 최소 공배수 주기가 소수(prime)가 아닌 경우, 최소 공배수 주기를 최소화하는 값을 상기 새로운 플로우의 그랜트 주기로 선택하는 주기 선택부를 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 시스템.
제11항에 있어서, 상기 BS는,

오버로드가 발생 되는 때, 그 해당하는 프레임에 속하는 플로우들을, 다른 플로우들의 서비스 주기에 전혀 영향을 미치지 않고 주기적으로 서비스를 받는 일반 그룹(Regular group)과 L 프레임(L은 양의 정수) 지연되어 서비스를 제공받는 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)으로 구분하는 그룹 구분부를 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 시스템.
제14항에 있어서, 상기 BS는,

일반 그룹(Regular group)과 L 프레임 지연 그룹(L-delay group)에 대하여, 서비스의 지연 정도를 나타내는 파라미터인 WD_0 내지 WD_L(Weight of Delay)을 계산하는 지연 계산부; 및

상기 오버로드(overload)를 판단되는 프레임에 속하는 플로우들 사이에 최소 공배수 주기를 계산하고, 상기 최소 공배수 주기에 해당하는 프레임마다 상기 WD_0 내지 WD_L의 파라미터를 업데이트하여, 서비스 순서를 바꾸어 주는 서비스 순서 변경부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UGS 스케줄링 시스템.