KR100972244B1 - 무선 통신 시스템 - Google Patents

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마이클 존 빔스 하트
유에펭 저우
수닐 케사브지 베드가마
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

가입자국들 또는 이동국들(MS)이 기지국(BS)과 통신하는 무선 통신 방법으로서, 기지국은 이용 가능한 용량을 접속된 복수의 가입자국들에 할당함으로써 이들 복수의 가입자국들과 동시적인 통신을 수행할 수 있다. 가입자국들은 기지국과의 접속을 획득 및/또는 유지하기 위해 용량 요청들을 발행할 필요가 있으며, 가입자국들과 기지국 사이의 통신은 부분적으로 또는 전체적으로 적어도 하나의 중계국(RS1#, RS2#)을 통해 수행된다. 이 무선 통신 방법은, 중계국에서, 복수의 가입자국들로부터 발행된 용량 요청들을 검출하고, 검출된 요청들을 사용하여 적어도 하나의 조합된 용량 요청을 형성하며, 조합된 용량 요청을 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다. 기지국은 조합된 용량 요청에 응답하여 복수의 가입자국들을 위한 용량을 예비 할당하고, 중계국 또는 기지국은 예비 할당된 용량을 복수의 가입자국들에 할당한다.
가입자국, 기지국, 이동국, 중계국, 용량 요청

Description

무선 통신 시스템{WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 기지국(BS)이 복수의 고정 또는 이동 가입자국들(SS)과 통신하는 패킷 기반 시스템에 관한 것이다.
최근, 광대역 무선 링크들을 통한 데이터 통신에 대한 다양한 표준들이 개발되고 있다. 그러한 하나의 표준이 IEEE 802.16 규격에 기술되어 있고, 일반적으로 WiMAX로서 알려져 있다. 이러한 규격에는 주로 고정 가입자국들을 가진 시스템들을 위한 IEEE 802.16-2004와, 그 중에서도 특히 이동 가입자국들을 고려한 향상된 규격 IEEE 802.16e-2005가 포함된다. 다음의 설명에서, 가입자국(SS)이라는 용어는 고정 및 이동국들(SS/MS) 모두에 적용된다.
IEEE 표준 802.16-2004의 "Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems"의 전체 내용을 본원에 원용한다. IEEE 802.16은, 가입자국이 "셀"을 정의하는 기지국의 범위 내에서 기지국과 직접적으로 통신하는 싱글-홉 시스템들을 구상한다. 소정의 지리적 영역 내에서 적절한 위치들에 복수의 기지국들을 배치함으로써, 인접하는 셀 그룹을 생성하여 광역 네트워크(wide-area network)를 형성할 수 있다. 이 규격에서, "네트워크"라는 용어와 "시스템"이라는 용어는 같은 의미로 사용한다.
상기한 유형의 시스템들에서는, 가입자국들과 기지국 간에 ("트랜스포트 접속(transport connection)"이라고도 하는) 접속을 유지하면서 패킷을 교환함으로써 데이터 통신을 행한다. 가입자국으로부터 기지국으로 패킷을 전송하는 방향을 업링크라고 하고, 기지국으로부터 가입자국으로의 방향을 다운링크라고 한다. 패킷은 시스템과 그 구성 요소인 무선 디바이스들에 적용되는 계층화된 프로토콜을 준수하는 규정된 포맷을 갖는다. 그러한 패킷에 관련된 프로토콜 계층들은 소위 물리 계층(PHY; physical layer)과 매체 접속 계층(MAC; media access layer)이다. IEEE 802.16-2004 규격에서, 이들 프로토콜 계층들은 도 1에 도시한 바와 같은 프로토콜 "스택"을 형성한다. 부수적으로, 도 1은 SAP(service access point)의 형태로 프로토콜 계층들 간의 인터페이스들도 도시하였으나, 이들은 본 발명과 관련이 없다.
MAC은 네트워크 액세스 핸들링, 대역폭 할당, 및 접속 유지를 책임진다. 이용 가능한 주파수 범위 및 애플리케이션에 따라, IEEE 802.16 네트워크에서 다양한 물리 계층 구현들이 가능한데, 예를 들면, 업링크 및 다운링크 전송들이 시간적으로는 분리되지만 동일한 주파수를 공유할 수 있는 시분할 이중화(TDD; time division duplex) 모드와, 업링크 및 다운링크 전송들이 동시에 그러나 상이한 주파수에서 일어날 수 있는 주파수 분할 이중화(FDD: frequency division duplex) 모드가 모두 가능하다. 기지국과 가입자국 사이(더 구체적으로는, 그들 디바이스들, 소위 피어 엔티티들에서의 MAC 계층들 사이)의 접속에는 접속 ID(CID)가 할당되고 기지국은 그 활성 접속들을 관리하기 위해 CID들을 추적한다. 데이터는, MAC 피어 엔티티들 사이에서, 다시 말해, 가입자국과 기지국 사이에서, 복수의 슬롯들을 사용하여 PHY 계층을 통해 전달되는 프로토콜 데이터 유닛(PDU; protocol data unit) 단위로 교환된다.
QoS(quality of service)의 개념은 무선 통신 시스템들에서 광범위한 서비스들을 제공하는 것에 이용된다. 가입자국과 통신하는 동안, 기지국은, 통상적으로 수개의 가입자국들과 동시에 통신하게 될 것을 유의하면서, 가입자국이 요청하는 서비스의 유형과 이용 가능한 대역폭에 따라 QoS 레벨을 할당한다. QoS는 먼저 네트워크 진입 절차 동안 가입자국이 네트워크에 합류할 때에 할당되고, 그 후 접속이 유지되는 상태에서 기지국에 요청하는 가입자국에 의해 변경될 수 있다.
QoS와 CID/SFID 간의 관계를 도 2에 예시하였다. 도 2를 쉽게 이해하기 위해서, 유의할 점은 "서비스 플로우"는 특정 QoS를 가진 접속에서 소정의 방향(업링크 또는 다운링크)으로 데이터를 전송하는 것을 의미한다는 것이다. 접속의 QoS는, 접속 ID와 일대일의 관계를 갖는 서비스 플로우 식별자(SFID; service flow identifier)에 의해 규정된다.
예를 들어, IEEE 802.16 규격은 다음과 같은 4개의 QoS 클래스들 또는 레벨들을 제공한다:
(i) UGS(Unsolicited Grant Service):
이 서비스는, 음성 호출(VoIP)과 같이, 주기적인 간격으로 발행되는 고정 사 이즈 패킷으로 이루어지는 실시간 데이터 스트림을 지원한다.
(ⅱ) rtPS(Real-time Polling Service):
이것은, MPEG 비디오와 같이, 주기적인 간격으로 발행되는 가변 사이즈 패킷으로 이루어지는 실시간 데이터 스트림을 지원한다.
(ⅲ) nrtPS(Non-real-time Polling Service):
FTP(File Transfer Protocol)와 같이, 최소 전송 속도가 요구되는 가변 사이즈 패킷으로 이루어지는 지연 허용(delay-tolerant) 데이터 스트림을 지원하기 위한 서비스 레벨.
(ⅳ) BE(Best Effort):
이 최저 서비스 레벨은 특정한 서비스 요건이 없는 데이터 스트림을 위한 것이다. 대역폭이 이용 가능한 경우에 패킷을 핸들링한다.
그러나, 수개 가입자국들이 통상적으로 동일한 기지국에 동시에 액세스하여 가입자국들의 대역폭 요청들 간에 "충돌" 가능성이 존재하므로, 이용 가능한 주파수들의 사용/재사용의 관점에서 효율적인 통신 방식을 이용해야 한다. 따라서, 접속된 가입자국들에 대역폭을 할당하는 데에 QoS를 사용하는 경합-기반 방식(contention-based scheme)을 채택한다.
이미 언급한 바와 같이, 패킷은 PHY 프로토콜 계층과 MAC 프로토콜 계층을 모두 필요로 한다. 더 구체적으로, 도 3은 2개의 부분들, PHY 헤더 및 MAC PDU를 갖는 패킷 포맷을 나타낸다. MAC PDU는 MAC 헤더, 선택적인 페이로드 및 선택적인 오류 정정 코드(cyclic redundancy code 또는 CRC)로 이루어진다. 도 4는, 16-비 트 CID를 포함하는, IEEE 802.16-2004에서 규정된 일반적인 MAC 헤더 포맷을 나타낸다.
IEEE 802.16에서 구상하는 싱글-홉 시스템들에서, 각각의 가입자국(SS)은 기지국(BS)으로부터 직접적으로 대역폭을 요청함으로써, 공통 기지국에의 액세스를 공유한다. SS는 네트워크 진입 및 초기화 단계에서 어떠한 대역폭도 취득하지 못한 경우에는 CDMA 레인징 코드(ranging code)를 사용하여 대역폭을 요청하게 된다. BS는 이미 언급한 바와 같이 이들 요청을 경합에 기초하여 핸들링한다. SS는 어떤 초기 대역폭을 취득한 경우에는 이어서 독립형(stand-alone) 대역폭 요청 MAC(Media Access Control) 헤더 또는 피기백(Piggyback) 요청을 사용하여 대역폭을 추가적으로 요청할 수도 있다. 피기백 대역폭 요청은 항상 증분적(incremental)일 것이다. 독립형 요청은 증분적이거나 합계적(aggregate)일 수 있다.
SS와 BS 간의 서비스 플로우는 네트워크 진입 절차 동안 또는 동적인 서비스 플로우 절차에 의해 생성되고 활성화될 수 있다. 서비스 플로우 ID(SFID)가 각각의 기존 서비스 플로우에 할당될 것이고, 각각의 서비스 플로우는 특정한 QoS 요구와도 연관되어 있다. 서비스 플로우는 적어도 SFID 및 연관된 방향을 갖는다. 트랜스포트 접속의 접속 ID(CID)는 서비스 플로우가 승인되거나 활성인 경우에만 존재한다. SFID와 트랜스포트 CID 사이의 관계는 고유한데, 이것은 SFID가 결코 2 이상의 트랜스포트 CID와 연관되지 않고, 트랜스포트 CID가 결코 2 이상의 SFID와 연관되지 않는다는 것을 의미한다.
CID가 대역폭 요청에 포함될 것이므로, BS는 어떤 SS가 대역폭을 요청하는지 그리고 연관된 QoS 요구가 무엇인지를 알 수 있다.
최근, IEEE 802.16을, BS와 SS 간의 트래픽이 직접적으로 전송되는 것이 아니라 하나 이상의 중계국들(RS)을 경유하여 라우팅되는 멀티-홉 구성들로 확장하기 위한 노력들이 이루어지고 있다. 도 5는 RS1# 및 RS2#로 표시한 2개의 중계국들을 갖는 그러한 구성의 일례를 나타낸다. 도 5에 도시한 바와 같이 네트워크를 중계 기능을 지원하도록 변경하면, 통상적으로, 중계국(RS)은 그 커버리지 내의 모든 SS들 또는 RS들의 대역 요청들(BR들)을 BS로 중계할 것이다.
이러한 대역폭 요청 프로토콜에 따른 문제점은, BS가 BS와 RS1# 간에 많은 대역폭을 필요로 하는 많은 대역폭 요청 메시지들에 직면하게 되어 이들 대역폭 요청들 사이에 경합이 불가피하게 된다는 것이다. 특히, 홉들의 수가 3 이상일 경우, BS와 가장 인접한 RS(예컨대 도 5의 RS1#) 간의 대역폭 요청수가 누적되어, 더 많은 대역폭이 시그널링 오버헤드에 사용될 것이다. 이것은 일반적으로 업링크 대역폭이 다운링크 대역폭보다 더 제한적이므로 특히 문제가 된다. 더 나아가, CDMA 레인징 코드가 대역폭 요청에 사용되는 경우, BS가 수신하는 대역폭 요청수가 증가되어 브로드캐스트되는 CDMA 코드들의 전송에 있어 충돌 확률이 증가될 것이다.
한편, 비투명성 또는 분산 중계 시스템들에서, RS는 자체에서 버스트 디멘셔닝(burst dimensioning), 대역폭 할당 및 패킷 스케줄링을 처리할 수 있다. 이들 동작은 그 셀 내의 무선 디바이스들에 대한 대역폭 할당과도 관련이 있다. 따라서, RS가 대역폭 요청 절차에 관련될 수 있다.
발명의 제1 태양에 따르면, 가입자국들이 각각 기지국과 통신하는 무선 통신 방법으로서, 상기 기지국은 이용 가능한 용량을 복수의 가입자국들에 할당함으로써 이들 복수의 가입자국들과 동시적인 통신을 수행할 수 있고, 상기 가입자국들은 상기 기지국과의 접속을 획득 및/또는 유지하기 위해 용량 요청들을 발행할 필요가 있으며, 상기 가입자국들과 상기 기지국 사이의 통신은 부분적으로 또는 전체적으로 적어도 하나의 중계국을 통해 수행되고,
상기 무선 통신 방법은,
상기 중계국에서, 복수의 상기 가입자국들로부터 발행된 용량 요청들을 검출하고, 상기 검출된 요청들을 사용하여 적어도 하나의 조합된 용량 요청을 형성하며, 상기 조합된 용량 요청을 상기 기지국으로 전송하는 단계;
상기 기지국에서, 상기 조합된 용량 요청에 응답하여 상기 복수의 가입자국들을 위한 용량을 예비 할당하는 단계; 및
상기 중계국 또는 상기 기지국에서, 상기 예비 할당된 용량을 상기 복수의 가입자국들에 할당하는 단계
를 포함하는 무선 통신 방법이 제공된다.
발명의 다른 태양들은 첨부된 독립 청구항들에서 기술되는 무선 통신 시스템, 중계국, 기지국, 및 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
본 발명에 의하면, RS가 수신된 대역폭 요청들을 처리하기 위한 프로토콜을 규정할 수 있고, RS가 수신된 대역폭 요청들을 분류하고 조합함으로써 제어 메시지 오버헤드를 최소화할 수 있으며, 경합 스타일 대역폭 요청의 충돌 확률을 감소시킬 수 있다.
이하에서는, IEEE 802.16 네트워크를 일례로서 사용하여, 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예가 설명될 것이다.
이 발명에서는, 중계국이 그 셀 내의 가입자국들(또는 어떤 다른 중계국)로부터의 대역폭 요청들을 분류 및 조합하고, 이 조합된 대역폭 요청들을 기지국에 보냄으로써, 대역폭 요청 메시지들의 오버헤드 및 충돌을 감소시킬 수 있는 알고리즘을 제안한다. 이것을 도 6에 개략적으로 도시하였는데, 여기서 가입자국들은 MS로 표시한 이동국들이다. 도 6에서의 두꺼운 화살표는 도 5에서의 RS가 중계하는 복수의 병렬 BR들을 대체하여 RS에서 형성한 조합된 BR을 나타낸다. 이미 언급한 바와 같이, 대역폭 요청들(BR들)은 2개의 카테고리들, 초기 BR들(initial BRs)과 추가 BR들(further BRs)로 분류되며, 이것들을 본 실시예에서는 상이하게 취급한다.
1. 초기 대역폭 요청
네트워크 진입 및 초기화 단계에서, RS의 범위 내의 각각의 SS는 초기 대역폭 요청에 경합-기반 CDMA 레인징을 이용하게 된다. RS는, 그러한 CDMA 코드들을 검출하는 경우, 단순히 2개의 검출된 CDMA 코드들을 BS로 중계하는 것이 아니라, 상이한 CDMA 코드를 BS로 보내어 이들 SS의 대역폭을 요청함으로써, 대역폭을 절감 할 수 있고 BS 주위에서 CDMA 코드 전송에 있어 충돌 확률을 감소시킬 수 있다. 다른 방법으로, RS는 독립형 대역폭 요청 MAC 헤더를 사용하여 이들 SS의 대역폭을 요청할 수 있다. 이 절차는 도 7의 흐름도에서 도시된다.
2. 추가 대역폭 요청
전술한 바와 같이, SS는 어떤 초기 대역폭을 취득한 경우에는 이어서 독립형 대역폭 요청 MAC 헤더 또는 피기백 요청을 사용하여 추가적으로 대역폭을 요청할 수도 있다. 이 단계에서, RS는 수신된 독립형 또는 피키백 BR들을 "IBR(Instant BR)"과 "NIBR(Non-instant BR)"로 분류한다. IBR들은 가능한 빨리 RS에 의해 조합되어 BS로 보내지게 된다. NIBR들은 RS에 의해 주기적인 합계 BR만큼 조합되어 보내지게 된다.
그러한 추가 BR들을 처리하기 위한 중계국에서의 절차를 도 8에 도시하였다.
제1 단계에서는, RS가 BR들을 수신한다. 그 다음, RS는 대응되는 대역폭 요청의 서비스 플로우에 관한 QoS 파라미터들을 식별한다. 예를 들어, RS는 BR들 내에 포함된 접속 ID(CID)를 인덱싱하여 QoS 요구들(QoS demands)을 찾아낼 수 있다. RS가 서비스 플로우들의 QoS 요구들을 학습할 수 있도록 하기 위해, 서비스 접속 요청 주기 동안, BS는 승인된 서비스 플로우들의 정보를 RS에 통지해야 한다. 다른 방법으로, RS는 서비스 접속 요청 주기 동안 교환된 정보를 "청취"하여 CID와 연관된 QoS 및 서비스 플로우와 CID 사이의 관계를 획득할 수 있다.
QoS 요구들의 관점에서, 수신된 BR들은 RS에 의해 2개의 카테고리들, IBR과 NIBR로 분류될 것이다. 예를 들어, UGC(Unsolicited Grant Service) 및 rtPS(Real-time Polling Service)에 관한 BR들은 IBR로서 식별될 수 있다. BE(Best Effort) 및 nrtPS(Non-real-time Polling Service)에 관한 BR들은 NIBR로서 분류될 수 있다.
수신된 IBR들의 수가 1이면, RS는 이 IBR에 의해 요청된 대역폭의 양을 기록하고, 가능한 빨리 이 IBR을 BS로 단순히 보낸다. 이 IBR은 증분적이거나 합계적일 수 있다. RS는 이 IBR의 최초 CID를 유지할 것이다.
현재 프레임에서의 수신된 IBR들의 수가 2 이상이면, RS는 이 IBR들을 하나의 BR, 즉 조합된 IBR로 조합하고, 이 조합된 BR을 가능한 빨리 BS로 보내게 된다. 이 경우, RS는 모든 IBR들의 요청 대역폭의 합계도 기록할 것이다. 이 조합된 IBR은 증분적이거나 합계적일 수 있다.
조합된 IBR의 가능한 제1 메시지 포맷을 도 9에 도시하였다(포맷 A). 이러한 제어 메시지 포맷의 세부 사항들은 다음의 표 1에 기재하였다.
조합된 IBR의 대역폭 요청 제어 메시지 포맷 A
명칭 설명
헤드 메시지의 타입 등
N번째 IBR의 양 N번째 IBR에 의해 요청되는 업링크 대역폭의, 바이트와 같은, 단위량
N번째 IBR의 다른 정보 그것은 선택적이다. 그것은 관련된 전송 전력, CINR 등일 수 있다.
N번째 IBR의 접속 ID 접속 ID
점검 시퀀스 CRC 시퀀스와 같은, 수신 메시지를 점검하기 위한 것
조합된 IBR의 제어 메시지의 사이즈를 감소시키기 위해, RS는 도 10에 도시한 메시지 포맷(포맷 B)을 사용할 수 있다. 이러한 제어 메시지의 세부 사항들은 다음의 표 2에 기재하였다. 이 메시지 포맷을 사용할 경우, RS는 그 SS 또는 MS 및 RS가 사용하는 모든 CID들과 연관된 그 기존(앞서 구성된) CID들 중 하나를 사용하게 된다. BS는 이 CID가 포함된 대역폭 요청이 SS들 및 RS에 접속된 임의의 다른 RS들에 의해 사용된다는 것을 알게 될 것이다.
조합된 IBR의 대역폭 요청 메시지 포맷 B
명칭 설명
헤드 메시지의 타입 등
모든 IBR의 합계 모든 IBR들에 의해 요청된 업링크 대역폭의, 바이트와 같은, 총 단위량
다른 정보 그것은 선택적이다. 그것은 관련된 전송 전력, CINR 등일 수 있다.
접속 ID RS는 자체에 접속된 모든 무선 디바이스들에 속하는 모든 CID들과 연관된 기존의 접속 ID를 적용할 수 있다.
점검 시퀀스 CRC 시퀀스와 같은, 수신 메시지를 검검하기 위한 것
IBR들을 처리한 후, RS는 모든 NIBR들에 의해 요청된 대역폭의 합계를 기록할 것이다. 주기적 RS 대역폭 요청을 위한 타이머가 만료될 때, RS는 그 업링크 전송에 필요한 대역폭의 합계를 계산하여, 합계 대역폭 요청을 BS로 전송할 것이다. RS는 도 10의 "메시지 포맷 B"를 이 대역폭 요청을 위해 사용할 수 있다. 따라서, 기존의 CID는 RS가 자체에 접속된 모든 CID들과 연관시키는 데에 필요하게 된다.
합계 대역폭 요청의 주기는 NIBR들에 관련된 서비스들의 QoS 및 링크 품질의 함수일 수도 있다.
RS로부터의 BR에 응답하여, BS는 대역폭의 할당을 위해 필요한 처리를 수행한다. 포맷 A의 대역폭 요청(도 9)의 경우, 개개의 SS들(또는 다른 RS들)이 요청하는 (증분적 또는 합계적) 대역폭의 양들은 RS로부터의 요청들에 포함된다. 이 경우, BS는 대역폭을 개별적으로 할당하며 그에 따라 RS에 통지해야 하고, 그 다음, RS는 그렇게 통지된 양들을 단순히 인식한다. 포맷 B의 대역폭 요청(도 10)의 경우, BS는 (가능하다면) 요청된 양을 (그렇지 않다면, 좀더 적은 양을) 부여하고 그에 따라 RS에 통지한다. 그 다음, RS는 요청중인 SS들/RS들 사이에서 그들의 QoS 요건에 따라 적절히 그 부여된 양을 분할하여 부여된 대역폭을 할당한다.
상기 설명은 단일 RS 및 BS에서의 처리에 관한 것이지만, 네트워크에 다른 RS들이 존재할 수도 있다. 이 경우, 각각의 다른 RS와 관련하여, 제1 RS는 상기 설명에서의 BS처럼 동작할 수도 있다. 각각의 다른 RS는 자신만의 SS 세트를 서빙하고 그 SS들로부터 수신되는 BR들을 제1 RS에 대해 전술한 것과 동일한 방식으로 조합할 것이다.
요약하자면, 본 발명의 실시예들은,
- RS가 수신된 대역폭 요청들을 처리하기 위한 프로토콜을 규정할 수 있고,
- RS가 수신된 대역폭 요청들을 분류하고 조합함으로써 제어 메시지 오버헤드를 최소화할 수 있으며,
- 경합 스타일 대역폭 요청의 충돌 확률을 감소시킬 수 있고,
- 제안한 방법을 다른 메시지 중계에도 적용하여, 상기한 이점을 얻을 수 있다는 특징을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어로, 또는 하나 이상의 프로세서들 상에서 실행되는 소프트웨어 모듈들로서, 또는 그들의 조합으로 구현될 수도 있다. 즉, 당업자라면, 마이크로프로세서 또는 DSP(digital signal processor)가, 본 발명에서의 RS 또는 BS의 기능의 일부 또는 전부를 구현하는데 실질적으로 사용될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 각각의 SS에 RS의 기능의 일부 또는 전부를 제공하는 것도 가능하다. 발명은 여기에서 설명된 방법들 중 어떤 것의 일부 또는 전부를 수행하기 위한 하나 이상의 디바이스 또는 장치 프로그램들(예를 들어, 컴퓨터 프로그램들 및 컴퓨터 프로그램 제품들)로서 구현될 수도 있다. 본 발명을 구현하는 그러한 프로그램들은 컴퓨터 판독 가능 매체들에 저장될 수 있거나, 예를 들어, 하나 이상의 신호들의 형태일 수 있다. 그러한 신호들은 인터넷 웹사이트로부터 다운로드 가능한 데이터 신호들일 수 있거나, 캐리어 신호를 통해 또는 임의의 다른 형태로 제공될 수도 있다.
단지 일례로써, 첨부 도면들을 참조한다.
도 1은 IEEE 802.16에 따른 프로토콜 계층화(protocol layering)를 나타내는 도면.
도 2는 IEEE 802.16 네트워크에서의 CID, SFID와 QoS 사이의 관계를 나타내는 도면.
도 3은 IEEE 802.16 네트워크에서 사용될 수 있는 패킷 포맷을 나타내는 도면.
도 4는 IEEE 802.16 규격에서 기술되는 패킷의 일반적인 MAC 헤더를 나타내는 도면.
도 5는 멀티-홉 무선 통신 시스템에서의 간단한 대역폭 요청 프로토콜을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에서 이용되는 대역폭 요청(BR) 프로토콜을 예시하는 도면.
도 7은 RS에서의 초기 대역폭 요청의 처리 흐름도.
도 8은 RS에서의 추가 대역폭 요청들의 처리 흐름도.
도 9는 본 발명에 따른 조합된 인스턴트 BR의 제1 메시지 포맷을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 조합된 인스턴트 BR의 제2 메시지 포맷을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
BS : 기지국
SS : 가입자국
MS : 이동국
RS : 중계국

Claims (49)

  1. 가입자국들이 각각 기지국과 통신하는 무선 통신 방법으로서,
    상기 기지국은 이용 가능한 용량을 상기 가입자국들에 할당함으로써 상기 가입자국들과 동시적인 통신을 수행할 수 있고, 상기 가입자국들은 상기 기지국과의 접속을 획득 및/또는 유지하기 위해 용량 요청들을 발행할 필요가 있으며, 상기 가입자국들과 상기 기지국 사이의 통신은 부분적으로 또는 전체적으로 적어도 하나의 중계국을 통해 수행되고,
    상기 무선 통신 방법은,
    상기 중계국에서, 상기 가입자국들로부터 발행된 용량 요청들을 검출하고, 상기 검출된 용량 요청들을 사용하여 적어도 하나의 조합된 용량 요청을 형성하며, 상기 조합된 용량 요청을 상기 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 기지국에서, 상기 조합된 용량 요청에 응답하여 상기 가입자국들을 위한 용량을 예비 할당하는 단계; 및
    상기 중계국 또는 상기 기지국에서, 상기 예비 할당된 용량을 상기 가입자국들에 할당하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 가입자국은 상기 기지국과의 접속을 획득하기 위한 네트워크 진입 절 차의 일부로서 용량 요청을 발행하는 무선 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    적어도 일부의 가입자국들은 상기 기지국과의 기존 접속을 유지하거나 변경하기 위해 상기 기지국과의 통신 중에 용량 요청을 발행하는 무선 통신 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 용량 요청들 중 임의의 하나는 절대 용량에 대한 요청인 무선 통신 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 용량 요청들 중 임의의 하나는 증분 용량에 대한 요청인 무선 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 용량 요청들 중 임의의 하나는 상기 기지국으로부터의 대역폭 할당을 위한 대역폭 요청인 무선 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 대역폭 요청은 CDMA 레인징 코드(ranging code) 형태의 초기 대역폭 요청인 무선 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 중계국은 상기 조합된 용량 요청을 CDMA 코드 형태로 전송하는 무선 통신 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 대역폭 요청은 독립형 MAC(media access control) 헤더 형태의 추가의 대역폭 요청인 무선 통신 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 중계국은 상기 조합된 용량 요청을 독립형 MAC 헤더 형태로 전송하는 무선 통신 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    패킷 교환을 통해 통신을 수행하고, 상기 중계국은 상기 조합된 용량 요청을 그러한 패킷의 MAC 계층 헤더로 전송하는 무선 통신 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 조합된 용량 요청은 상기 검출하는 단계에서 검출된 개개의 용량 요청들의 세부 사항들을 포함하는 무선 통신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    가입자국들과 상기 기지국 사이의 각각의 접속은 접속 ID를 갖고, 상기 세부 사항들은 상기 검출된 용량 요청들에 대응되는 접속 ID들을 포함하는 무선 통신 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 조합된 용량 요청은, 개개의 상기 검출된 용량 요청들의 세부 사항들을 포함하지 않고 상기 검출된 용량 요청들에 포함되는 용량을 합계한 것인 무선 통신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 중계국과 상기 기지국 사이의 접속은 접속 ID를 갖고, 상기 조합된 용량 요청은 상기 접속 ID를 포함하는 무선 통신 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 중계국에서, 상기 검출된 용량 요청들을 그 특성들에 기초하여 분류하는 단계를 더 포함하는 무선 통신 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 중계국은 상기 검출된 용량 요청들을 긴급(urgent) 및 비긴급(non-urgent) 요청들로 분류하는 무선 통신 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 긴급 및 비긴급 요청들을 각각 사용하여 별도의 조합된 용량 요청들을 형성하는 무선 통신 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 조합된 용량 요청을 전송하는 단계는, 비긴급 요청들을 사용하여 형성되는 조합된 용량 요청의 전송은 지연시키면서, 긴급 요청들을 사용하여 형성되는 조합된 용량 요청은 즉시 전송하는 단계를 포함하는 무선 통신 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 중계국은, 비긴급 요청들로부터 형성되는 상기 조합된 용량 요청을 전송하기 전에, 소정의 시간이 경과하기를 대기하는 무선 통신 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    가입자국과 상기 기지국 사이의 각각의 접속에는 QoS(quality-of-service)의 복수의 레벨들 중 하나가 할당되고, 상기 분류하는 단계는 상기 QoS에 기초하여 수행되는 무선 통신 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    가입자국과 상기 기지국 사이의 각각의 접속은 QoS 정보가 연관된 접속 ID를 갖고, 상기 중계국은 상기 접속 ID에 기초하여 상기 QoS를 획득하는 무선 통신 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    각각의 가입자국은 상기 기지국과의 접속을 획득하기 위해 네트워크 진입 절차의 일부로서 용량 요청을 발행하고, 상기 기지국은 상기 네트워크 진입 절차 중에 상기 QoS를 할당하고 각각의 접속에 대한 상기 QoS를 상기 중계국에 통지하는 무선 통신 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 추가의 중계국과 상기 중계국이 통신하는 단계를 더 포함하고, 상기 추가의 중계국은 추가의 가입자국들에 관하여 상기 중계국과 동일한 단계들을 수행하고 상기 중계국이 그것의 기지국으로서 동작하며, 상기 중계국은 상기 추가의 중계국으로부터의 용량 요청을 검출하고 그 용량 요청을 사용하여 상기 조합된 용량 요청을 형성하는 무선 통신 방법.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 가입자국들 중 하나 이상은 이동국들인 무선 통신 방법.
  26. 가입자국들이 각각 기지국과 통신하는 무선 통신 시스템으로서,
    상기 기지국은 이용 가능한 용량을 상기 가입자국들에 할당함으로써 상기 가입자국들과 동시적인 통신을 수행할 수 있고, 상기 가입자국들은 상기 기지국과의 접속을 획득 및/또는 유지하기 위해 용량 요청들을 발행할 필요가 있으며, 상기 가입자국들과 상기 기지국 사이의 통신은 부분적으로 또는 전체적으로 적어도 하나의 중계국을 통해 수행되고,
    상기 중계국은 상기 가입자국들로부터 발행된 용량 요청들을 검출하고, 상기 검출된 요청들을 사용하여 적어도 하나의 조합된 용량 요청을 형성하며, 상기 조합된 용량 요청을 상기 기지국으로 전송하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 기지국은 상기 조합된 용량 요청에 응답하여 상기 가입자국들을 위한 용량을 예비 할당하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 중계국 또는 상기 기지국은 상기 예비 할당된 용량을 상기 가입자국들에 할당하기 위한 수단을 포함하는 무선 통신 시스템.
  27. 가입자국들이 각각 기지국과 통신하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 중계국으로서,
    상기 기지국은 이용 가능한 용량을 상기 가입자국들에 할당함으로써 상기 가입자국들과 동시적인 통신을 수행할 수 있고, 상기 가입자국들은 상기 기지국과의 접속을 획득 및/또는 유지하기 위해 용량 요청들을 발행할 필요가 있으며, 상기 가입자국들과 상기 기지국 사이의 통신은 부분적으로 또는 전체적으로 중계국을 통해 수행되고,
    상기 중계국은,
    상기 가입자국들로부터 발행된 용량 요청들을 검출하기 위한 검출 수단;
    상기 검출된 용량 요청들을 사용하여 적어도 하나의 조합된 용량 요청을 형성하기 위한 조합 수단;
    상기 조합된 용량 요청을 상기 기지국으로 전송하기 위한 전송 수단; 및
    상기 기지국으로부터 수신되는 예비 할당된 용량의 통지에 응답하여, 상기 예비 할당된 용량을 상기 가입자국들에 할당하기 위한 할당 수단을 포함하는 중계국.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 시스템에서의 통신은 패킷 교환을 통해 수행되고, 상기 전송 수단은 상기 조합된 용량 요청을 그러한 패킷의 MAC(medium access control) 계층 헤더로 전송하도록 구성되는 중계국.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    상기 조합된 용량 요청은 상기 검출 수단에 의해 검출된 개개의 용량 요청들의 세부 사항들을 포함하는 중계국.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 수신되는 예비 할당된 용량의 통지는 상기 할당 수단에 의해 할당될 각각의 가입자국을 위한 개별 용량에 대한 정보를 포함하는 중계국.
  31. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    상기 조합된 용량 요청은 상기 검출 수단에 의해 검출된 개개의 용량 요청들의 세부 사항들을 포함하지 않는 중계국.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 예비 할당된 용량의 통지는 합계 용량을 포함하고, 상기 할당 수단은 상기 예비 할당된 용량을 상기 가입자국들에 분배하도록 구성되는 중계국.
  33. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    상기 조합 수단은 상기 검출된 용량 요청들을 그 특성들에 기초하여 분류하기 위한 수단을 포함하는 중계국.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 분류 수단은 상기 검출된 용량 요청들을 긴급(urgent) 및 비긴급(non-urgent) 요청들로 분류하도록 구성되는 중계국.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 조합 수단은 상기 긴급 및 비긴급 요청들을 각각 사용하여 별도의 조합된 용량 요청들을 형성하도록 구성되는 중계국.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 전송 수단은, 비긴급 요청들을 사용하여 형성되는 조합된 용량 요청의 전송은 지연시키면서, 긴급 요청들을 사용하여 형성되는 조합된 용량 요청은 즉시 전송하도록 구성되는 중계국.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 전송 수단은, 비긴급 요청들로부터 형성되는 상기 조합된 용량 요청을 전송하기 전에, 소정의 시간이 경과하기를 대기하도록 구성되는 중계국.
  38. 제33항에 있어서,
    가입자국과 상기 기지국 사이의 각각의 접속에는 QoS의 복수의 레벨들 중 하나가 할당되고, 상기 분류 수단은 상기 QoS에 기초하여 상기 분류를 수행하는 중계국.
  39. 제38항에 있어서,
    가입자국과 상기 기지국 사이의 각각의 접속은 QoS 정보가 연관된 접속 ID를 갖고, 상기 분류 수단은 상기 접속 ID에 기초하여 상기 QoS를 획득하도록 구성되는 중계국.
  40. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    상기 검출 수단은 적어도 하나의 추가의 중계국으로부터의 용량 요청을 검출하도록 구성되고, 상기 추가의 중계국은 추가의 가입자국들에 관하여 상기 중계국과 동일한 역할을 수행하며, 상기 조합 수단은 그 용량 요청을 사용하여 상기 조합된 용량 요청을 형성하도록 구성되는 중계국.
  41. 가입자국들이 각각 기지국과 통신하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 중계국 상에서 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서,
    상기 기지국은 이용 가능한 용량을 상기 가입자국들에 할당함으로써 상기 가입자국들과 동시적인 통신을 수행할 수 있고, 상기 가입자국들은 상기 기지국과의 접속을 획득 및/또는 유지하기 위해 용량 요청들을 발행할 필요가 있으며, 상기 가입자국들과 상기 기지국 사이의 통신은 부분적으로 또는 전체적으로 상기 중계국을 통해 수행되고,
    상기 컴퓨터 프로그램은 상기 중계국 상에서 실행될 때 상기 중계국이,
    상기 가입자국들로부터 발행된 용량 요청들을 검출하고,
    상기 검출된 용량 요청들을 사용하여 적어도 하나의 조합된 용량 요청을 형성하고,
    상기 조합된 용량 요청을 상기 기지국으로 전송하고,
    상기 기지국으로부터 수신되는 예비 할당된 용량의 통지에 응답하여, 상기 예비 할당된 용량을 상기 가입자국들에 할당하도록 하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  42. 가입자국들이 각각 기지국과 통신하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 기지국으로서,
    상기 기지국은 이용 가능한 용량을 상기 가입자국들에 할당함으로써 상기 가입자국들과 동시적인 통신을 수행할 수 있고, 상기 가입자국들은 상기 기지국과의 접속을 획득 및/또는 유지하기 위해 용량 요청들을 발행할 필요가 있으며, 상기 가입자국들과 상기 기지국 사이의 통신은 부분적으로 또는 전체적으로 적어도 하나의 중계국을 통해 수행되고, 상기 중계국은 상기 가입자국들로부터 발행된 용량 요청들을 검출하며 조합된 용량 요청을 상기 기지국으로 전송하고,
    상기 기지국은,
    상기 중계국으로부터 수신되는 상기 조합된 용량 요청을 디코딩하기 위한 디코딩 수단;
    상기 디코딩의 결과에 응답하여, 상기 가입자국들을 위한 용량을 예비 할당하기 위한 용량 예비 할당 수단; 및
    상기 예비 할당된 용량을 상기 중계국에 통지하기 위한 전송 수단을 포함하는 기지국.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 시스템에서의 통신은 패킷 교환을 통해 수행되고, 상기 디코딩 수단은 그러한 패킷의 MAC 계층 헤더의 상기 조합된 용량 요청을 디코딩하도록 구성되는 기지국.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서,
    상기 디코딩 수단은 상기 가입자국들에 의해 형성되어 상기 조합된 용량 요청에 포함되는 개개의 용량 요청들의 세부 사항들을 추출하도록 구성되는 기지국.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 용량 예비 할당 수단은 각각의 가입자국을 위한 개별 용량을 예비 할당하도록 구성되고, 상기 전송 수단은 상기 개별 용량들을 상기 중계국에 통지하는 기지국.
  46. 제42항 또는 제43항에 있어서,
    상기 조합된 용량 요청이 개개의 용량 요청들의 세부 사항들을 포함하지 않는 경우에, 상기 용량 예비 할당 수단은 상기 가입자국들을 위한 합계 용량을 예비 할당하도록 구성되고, 상기 전송 수단은 상기 합계 용량을 상기 중계국에 통지하는 기지국.
  47. 가입자국들이 각각 기지국과 통신하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 상기 기지국에서 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서,
    상기 기지국은 이용 가능한 용량을 상기 가입자국들에 할당함으로써 상기 가입자국들과 동시적인 통신을 수행할 수 있고, 상기 가입자국들은 상기 기지국과의 접속을 획득 및/또는 유지하기 위해 용량 요청들을 발행할 필요가 있으며, 상기 가입자국들과 상기 기지국 사이의 통신은 부분적으로 또는 전체적으로 적어도 하나의 중계국을 통해 수행되고, 상기 중계국은 상기 가입자국들로부터 발행된 용량 요청들을 검출하며 조합된 용량 요청을 상기 기지국으로 전송하고,
    상기 컴퓨터 프로그램은 상기 기지국 상에서 실행될 때 상기 기지국이,
    상기 중계국으로부터 수신되는 상기 조합된 용량 요청을 디코딩하고,
    상기 디코딩의 결과에 응답하여, 상기 가입자국들을 위한 용량을 예비 할당하고,
    상기 예비 할당된 용량을 상기 중계국에 통지하도록 하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  48. 제41항에 있어서,
    상기 시스템에서의 통신은 패킷 교환을 통해 수행되고, 상기 전송은 상기 조합된 용량 요청을 그러한 패킷의 MAC 계층 헤더로 전송하는 것인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 시스템에서의 통신은 패킷 교환을 통해 수행되고, 상기 디코딩은 그러한 패킷의 MAC 계층 헤더의 상기 조합된 용량 요청을 디코딩하는 것인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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