KR101021059B1

KR101021059B1 - 광대역 무선접속 시스템의 연결 수락 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101021059B1
Application number: KR20070113100A
Authority: KR
Inventors: 김기백; 박은찬
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2011-03-15
Also published as: US20090116384A1; JP4917591B2; KR20090047092A; JP2009118490A; EP2068512A1; CN101472322A; US7864804B2; CN101472322B; EP2068512B1

Abstract

본 발명은 광대역 무선접속(Broadband Wireless Access) 시스템의 연결 수락 제어(Connection Admission Control : CAC) 장치 및 방법에 관한 것으로서, 연결 수락을 요청한 호의 QoS 클래스(class)를 확인하고, 확인된 QoS 클래스의 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 이용하여 응용계층 요구 대역폭을 계산하는 과정과, 패킷 헤더 오버헤드를 고려하여 상기 QoS 클래스의 요구 대역폭 가중치를 계산하는 과정과, 상기 계산된 응용계층 요구 대역폭을 이용하여 상기 QoS 클래스와 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 계산하고, 이를 이용하여 해당 QoS 클래스의 요구 대역폭 변환 비율을 계산하는 과정과, 상기 계산된 응용계층 요구 대역폭과 요구 대역폭 가중치와 요구 대역폭 변환 비율을 이용하여 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭을 계산하는 과정을 포함하여, CAC 수행 시, 불필요하게 접속을 제한하거나 과도하게 접속을 허용하는 문제를 해결할 수 있는 이점이 있다.

광대역 무선접속 시스템, 연결 수락 제어, QoS 클래스, 요구 대역폭, 가용 대역폭

Description

광대역 무선접속 시스템의 연결 수락 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONNECTION ADMISSION CONTROL IN BROADBAND WIRELESS ACCESS SYSTEM}

본 발명은 광대역 무선접속(Broadband Wireless Access) 시스템에 관한 것으로, 특히 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 기반으로 하는 모바일(Mobile) WiMAX(World interoperability for Microwave Access) 시스템에서 트래픽 특성을 고려한 연결 수락 제어(Connection Admission Control : CAC) 장치 및 방법에 관한 것이다.

무선접속 시스템이 한정된 통신망 자원을 여러 단말에 분배하여 서비스할 때, 서비스 품질을 보장하기 위해서는 접속되는 커넥션의 수(또는 트래픽 양)를 제한할 수 밖에 없다. 현재 자원 이용 상황을 고려하여, 접속을 요구하는 커넥션 즉 연결 수락을 요청하는 커넥션, 혹은 서비스 품질(Quality of Service : 이하 'QoS'라 칭함) 요구량을 변경(플로우별 모드 변환(per-flow mode change)도 이에 해당함)하려는 커넥션의 수락 여부를 결정하는 것을 연결 수락 제어(Connection Admission Control : 이하 'CAC'라 칭함)라 한다.

도 1은 일반적인 CAC 개념을 도시한 도면이다.

일반적인 CAC 알고리즘에 따르면, 무선접속 시스템은 단말로부터의 연결 수락 요구 수신에 따라, 가용 채널 용량(Available channel capacity, 단위는 대역폭 또는 전송 속도와 동일)을 추정한다. 이후, 상기 무선접속 시스템은 상기 추정된 가용 채널 용량과, 입력 트래픽의 대역폭 요구 사항(즉, 상기 단말이 연결 수락을 요구하는 커넥션의 전송 요구 속도(transmission request rate))을 비교하여, 해당 단말의 연결에 대한 수락/거절 여부를 결정한다. 즉, 전송 요구 속도가 가용 채널 용량보다 작을 경우 해당 단말의 연결을 수락하고, 그렇지 않을 경우 해당 단말의 연결을 거부한다. 따라서, 상기 CAC의 핵심적인 이슈는, 가용 채널 용량에 대한 추정 방법과 입력 트래픽의 대역폭 요구 사항에 대한 기술 방법에 관한 것이다.

종래의 회선 기반(circuit-based) 무선망, 예를 들어 CDMA(Code Division Multiple Access) 또는 GSM(Global System for Mobile communication)과 같은 무선망에서는 커넥션별 요구 용량과 무선 채널 용량이 일정하여, CAC를 수행하기 위해 현재 서비스 중인 커넥션 수(또는 사용자 수) 만을 고려하면 되었다. 그러나, WiMAX(World interoperability for Microwave Access)나 3GPP(Generation Partnership Project) 2와 같은 3세대 이후의 무선망에서는 각 트래픽 특성에 따라 진보된 접속 기술, 예를 들어 AMC(Adaptive Modulation and Coding), HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest), PF(Proportional Fair) 스케줄링, MIMO(Multi Input Multi Output) 등이 차별적으로 적용되기 때문에 가용 채널 용량이 동적으로 변화하며, 따라서 이를 추정하는 것이 쉽지 않다.

또한, 각 트래픽 종류에 따라 동일한 요구 대역폭을 보장하기 위해 사용되는 무선 자원의 양이 달라진다. 예를 들어, VoIP(Voice over Internet Protocol), 멀티미디어 스트리밍, FTP(File Transfer Protocol) 다운로드 응용프로그램이 동일한 64 Kbps의 대역폭을 요구할지라도 이들을 서비스하기 위해 소모되는 무선 자원의 양이 서로 다르다.

다른 한편으로, 진보된 무선망에서는 QoS 타입이 같더라도, 하향링크(Down Link : 이하 'DL'이라 칭함)와 상향링크(Up Link : 이하 'UL'이라 칭함)의 무선(air) 자원 요청과 할당 방식이 달라, DL과 UL에서 사용되는 자원의 양이 달라진다. 예를 들어, UGS(Unsolicited Grant Service)에 대해, UL은 트래픽 도착유무에 상관없이 무선 자원을 주기적으로 할당하나, DL의 경우 미리 무선 자원을 할당하는 것이 아니라 트래픽이 도착하면 무선 자원을 할당하므로, UL에 대해 무선자원의 낭비를 고려하여 DL보다 좀더 큰 대역폭을 할당해야 한다. 작은 효과이지만, UL의 경우 UGS를 제외한 모든 QoS 타입에 대해 대역폭 요청 과정이 포함되므로, 무선자원 할당 시 이에 대한 무선 자원낭비를 고려해야 한다. rtPS(real-time Polling Service)의 경우, DL은 폴링(polling)을 하지 않고 UL은 폴링을 하게 되므로, UL 플로우(flow)에 대해 폴링으로 인한 DL 자원낭비가 발생한다. 미세한 오버헤드 차이이지만, 진보된 무선망에서 사용되는 AMC 기능으로 인해 사용자 별로 다른 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 가지게 되는데, DL에 대해서는 하나의 버스트(burst)에 동일한 MCS 레벨을 가진 다른 사용자들을 스케줄링하여 MAC 오버헤드를 줄일 수 있지만, UL은 이렇게 하는 것이 어려워서 오버헤드로 인한 자원낭비가 좀더 발생한다. 전체적으로 UL 플로우에 대해 DL, UL 무선 자원 낭비가 발생한다.

한편, 3세대 이후의 무선망에서는 다양한 트래픽 특성(실시간 vs 비실시간, 고정 속도 응용 프로그램 vs 가변 속도 응용 프로그램)을 가지는 응용프로그램이 존재하며, 이를 효과적으로 지원하기 위해서는 입력 트래픽의 특성을 명확히 기술할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명의 목적은 광대역 무선접속 시스템의 CAC 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광대역 무선접속 시스템에서 여러 가지 QoS 클래스의 트래픽 특성을 고려하여 기준 QoS 클래스를 기준으로 등가적인 요구 대역폭과 가용 대역폭을 계산하고, 상기 계산된 등가적인 요구 대역폭과 가용 대역폭을 비교하여 CAC를 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광대역 무선접속 시스템에서 IEEE 802.16 표준에 정의된 QoS 파라미터를 이용하여 응용 계층 요구 대역폭을 계산하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광대역 무선접속 시스템에서 QoS 클래스 및 어플리케이션 특성을 고려하여 패킷 헤더 오버헤드와 신호 오버헤드를 계산하고, 상기 계산된 오버헤드를 고려하여 MAC 계층 요구 대역폭과 가용 대역폭을 계산하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광대역 무선접속 시스템에서 QoS 클래스별 슬롯당 지원 대역폭을 정의하고, 이를 이용하여 접속을 요청하는 서비스 플로우의 MAC 계층 요구 대역폭을 기준 QoS 클래스 기준의 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭으로 변환하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 광대역 무선접속(Broadband Wireless Access) 시스템의 연결 수락 제어(Connection Admission Control : CAC) 방법은, 연결 수락을 요청한 호의 QoS 클래스(class)를 확인하고, 확인된 QoS 클래스의 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 이용하여 응용계층 요구 대역폭을 계산하는 과정과, 패킷 헤더 오버헤드를 고려하여 상기 QoS 클래스의 요구 대역폭 가중치를 계산하는 과정과, 상기 계산된 응용계층 요구 대역폭을 이용하여 상기 QoS 클래스와 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 계산하고, 이를 이용하여 해당 QoS 클래스의 요구 대역폭 변환 비율을 계산하는 과정과, 상기 계산된 응용계층 요구 대역폭과 요구 대역폭 가중치와 요구 대역폭 변환 비율을 이용하여 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 광대역 무선접속(Broadband Wireless Access) 시스템의 연결 수락 제어(Connection Admission Control : CAC) 장치는, 연결 수락을 요청한 호가 존재하는지 여부를 검사하는 제어부와, 연결 수락을 요청한 호의 QoS 클래스(class)를 확인하고, 확인된 QoS 클래스의 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 이용하여 응용계층 요구 대역폭을 계산하는 CAC 처리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 광대역 무선접속 시스템에서 여러 가지 QoS 클래스의 트래픽 특성을 고려하여 기준 QoS 클래스를 기준으로 등가적인 요구 대역폭과 가용 대역폭을 계산하며, 상기 계산된 등가적인 요구 대역폭과 가용 대역폭을 비교하여 CAC를 수 행함으로써, CAC 수행 시, 불필요하게 접속을 제한하거나 과도하게 접속을 허용하는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 가용 대역폭은 서비스하고자 하는 트래픽의 종류에 따라 달라지는데, 본 발명에서는 트래픽 종류에 따른 가용 대역폭을 슬롯 개수를 이용하여 쉽게 추정할 수 있다. 마지막으로, QoS 클래스에 따른 접속의 우선 순위와, 핸드오버 호와 새로운 호에 대한 접속의 우선 순위를 차별화함으로써, 서비스 품질을 쉽게 보호할 수 있는 이점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 광대역 무선접속 시스템에서 트래픽 특성을 고려한 CAC 장치 및 방법에 관한 것이다. 이하 본 발명은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 기반으로 하는 모바일(Mobile) WiMAX 시스템을 예로 들어 설명할 것이나, 다양한 특성을 가지는 트래픽들을 동시에 지원하는 무선통신 시스템이 라면 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 이하 본 발명은 신규 호의 연결 수락 여부를 결정하는 CAC를 예로 들어 설명하고 있으나, QoS 요구량을 변경(플로우별 모드 변환(per-flow mode change)도 이에 해당함)하기 위한 커넥션의 수락 여부를 결정하는 CAC에도 적용 가능함은 물론이다.

도 2는 본 발명에 따른 네트워크 구조를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 상기 네트워크는 QoS 정책(Policy) 서버(230), 기지국 제어기(Access Control Router : ACR)(220), 기지국(Radio Access Station : RAS)(210), 단말(user terminal)(200)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 기지국은 BS(Base Station)라 불릴 수도 있으며, 상기 기지국 제어기는 ASN-GW(Access Service Network-GateWay)이라 불릴 수도 있다. 그리고, 상기 기지국(210)과 기지국 제어기(220)로 구성되는 망을 억세스 서비스망(Access Service Network : 이하 'ASN'이라 칭함)으로 정의할 수 있다. 여기서, 망 엔티티(NE : Network Entity)의 명칭은 해당 기능에 따라 정의된 것으로, 사용자 또는 운용자의 의도에 따라 달라질 수 있다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 QoS 정책 서버(230)는 ASN과 연동하여 단말(200)에 대한 인증 및 과금 등을 수행한다. 상기 단말(200)에 대한 인증이 성공적으로 수행되면, 상기 QoS 정책 서버(230)는 상기 단말(200)에 적용할 정책(policy)을 결정하여 상기 ASN으로 전달한다. 그러면, 상기 ASN는 상기 정책에 따라 단말의 서비스 플로우를 제어한다.

상기 기지국 제어기(220)는 코어망(Core Network : 이하 'CN'이라 칭함)(240)으로부터의 트래픽을 기지국(210)으로 전송하고, 상기 기지국(210)으로부터의 트래픽을 상기 코어망(240)으로 전송한다. 여기서, 상기 기지국 제어기(220)는 각 단말(200)에 대하여 서비스 플로우(Service Flow : SF), 연결(connection) 및 이동성(mobility)을 관리하고, UL 및 DL 연결 별로 고유한 서비스 플로우(SF : Service Flow)를 생성한다.

상기 기지국(210)은 상기 기지국 제어기(220)로부터의 트래픽을 상기 단말(200)로 전송하고, 상기 단말(200)로부터의 트래픽을 상기 기지국 제어기(220)로 전송한다. 여기서, 상기 기지국(210)은 상기 기지국 제어기(220)와 유선으로 연결되고, 상기 단말(200)과 무선으로 연결된다. 상기 기지국(210)은 MAC(Media Access Control) 계층 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 바탕으로 스케줄링을 수행하여 상기 단말(200)에게 자원을 할당한다. 본 발명에 따라, 연결 수락 요청이 수신될 경우, 상기 기지국(210)은 해당 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 이용하여 응용 계층 요구 대역폭을 계산하고, 패킷 헤더 오버헤드와 단위 슬롯당 지원 대역폭을 계산한 후, 상기 계산된 응용 계층 요구 대역폭 및 패킷 헤더 오버헤드와 슬롯당 지원 대역폭을 이용하여, 기준 QoS 클래스를 기준으로 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭을 계산한다. 또한, 상기 기지국(210)은 신호 오버헤드를 계산하여 등가적인 가용 대역폭을 계산하고, 상기 계산된 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭과 등가적인 가용 대역폭을 이용하여 상기 호의 연결 수락 여부를 결정한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선접속 시스템에서 기지국의 연결 수락 제어 방법의 절차를 도시한 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 기지국은 301단계에서 신규 호에 대한 연결 수락 요청이 수신되는지 여부를 검사한다. 즉, 새로운 호가 접속을 요구하는지 여부를 검사한다. 신규 호의 연결 수락 요청이 수신될 시, 상기 기지국은 303단계에서 상기 신규 호의 QoS 클래스(class)를 확인하고, 확인된 QoS 클래스에 따라, 해당 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 이용하여 응용계층 요구 대역폭을 계산한다. 이때, 상기 응용계층 요구 대역폭은 각 계층(TCP(Transmission Control Protocol)/UDP(User Datagram Protocol), IP(Internet Protocol), MAC(Medium Access Control) 등)의 패킷 헤더 오버헤드를 제외한 순수한 응용프로그램 계층에서의 전송 속도를 의미하며, 대표적인 802.16e QoS 파라미터로 최대 지속적 트래픽 전송 속도(Maximum Sustained Traffic Rate), 최소 예약 트래픽 전송 속도(Minimum Reserved Traffic Rate), 최대 버스트 사이즈(maximum burst size) 등이 있다.

여기서, 상기 QoS 클래스별 응용계층 요구 대역폭은 다음과 같이 계산한다. 이때, IEEE 802.16e 표준에 따라 UGS(Unsolicited Grant Service), ertPS(extended rtPS), rtPS(real-time Polling Service), nrtPS(non-real-time Polling Service) 4가지 경우에 대해서 고려한다. 여기서, BE(Best Effort)는 CAC 대상이 아니다.

먼저, UGS는 일정한 주기로 일정한 크기의 패킷을 발생시키는 일정 전송 속도(Constant Bit Rate : 이하 'CBR'이라 칭함) 응용프로그램을 서비스하는 경우에 적용된다. 이 경우 전송 속도가 일정하기 때문에, QoS 정책 서버는 UGS 커넥션의 최대 지속적 트래픽 전송 속도를 CBR 응용프로그램의 요구 전송 속도에 기반하여 설정하고, 상기 기지국은 상기 최대 지속적 트래픽 전송 속도로 상기 UGS 커넥션의 응용계층 요구 대역폭을 계산한다.

다음으로, ertPS는 묵음(silence) 제거 기능이 있는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 응용프로그램에 사용될 수 있다. 묵음(silence) 제거 기능이 없는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 응용프로그램은 일반적으로 고정 속도로 인코딩되어 UGS 커넥션으로 서비스되는데 반해, 묵음 제거 기능을 지원하는 VoIP 응용프로그램은 묵음 구간동안 불필요한 대역폭 할당을 방지하기 위해 ertPS 커넥션으로 서비스된다. QoS 정책 서버는 상기 ertPS에 대해 묵음 제거 기능을 지원하는 VoIP 응용프로그램만을 위해 사용되도록 설정하고, 묵음(silence) 시간과 비묵음 시간(즉 대화(talk) 시간)의 비에 대한 통계적인 평균값을 구한다. 이때, 상기 기지국은 (대화 시간 × 최대 지속적 트래픽 전송 속도)로 상기 ertPS 커넥션의 응용계층 요구 대역폭을 계산할 수 있다. 다른 방법으로, 비묵음 구간에서 가변적인 전송 속도를 가지는 VoIP 트래픽에 대해 QoS 정책 서버는 ertPS 커넥션의 최소 예약 트래픽 전송 속도를 평균적인 요구 전송 속도로 설정하고, 상기 기지국은 상기 최소 예약 트래픽 전송 속도로 상기 ertPS 커넥션의 응용계층 요구 대역폭을 계산할 수 있다.

다음, rtPS는 가변 전송 속도(Variable Bit Rate : 이하 'VBR'이라 칭함)를 가지는 실시간 트래픽(예를 들어, MPEG 동영상(Moving Picture Experts Group video))을 서비스하는 경우에 적용되며, 상기 rtPS의 핵심적인 QoS 파라미터는 최대 지속적 트래픽 전송 속도, 최소 예약 트래픽 전송 속도, 최대 버스트 사이즈이다. CAC에서 연결 수락 여부는 각 입력 트래픽의 평균적인 요구 대역폭과 현재 시스템의 평균적인 가용 대역폭을 기준으로 비교하여 결정되기 때문에, 상기 최대 버스트 사이즈와 최대 지속적 트래픽 전송 속도는 CAC에서 크게 중요하지 않은 QoS 파라미터이다. QoS 정책 서버는 rtPS 커넥션의 최소 예약 트래픽 전송 속도를 VBR 실시간 응용프로그램의 평균적인 요구 전송 속도로 설정하고, 상기 기지국은 상기 최소 예약 트래픽 전송 속도로 상기 rtPS 커넥션의 응용계층 요구 대역폭을 계산한다.

마지막으로, nrtPS는 BE 트래픽에 비해 우선 순위가 높은 비실시간 트래픽을 서비스하는 경우에 적용되며, 상기 nrtPS의 핵심적인 QoS 파라미터는 최대 지속적 트래픽 전송 속도, 최소 예약 트래픽 전송 속도, 최대 버스트 사이즈이다. nrtPS 커넥션의 서비스 품질은 최소 전송 속도 보장에 크게 영향을 받으므로, QoS 정책 서버는 nrtPS 커넥션의 최소 예약 트래픽 전송 속도를 상기 비실시간 트래픽의 최소 요구 전송 속도로 설정하고, 상기 기지국은 상기 최소 예약 트래픽 전송 속도로 상기 nrtPS 커넥션의 응용계층 요구 대역폭을 계산한다. 여기서, 비실시간 트래픽은 대부분 TCP를 전송 프로토콜로 사용하기 때문에 전송 속도가 TCP에 의해 좌우되며, 연결 수락 이후 통신망의 여유 자원이 많은 경우 전송 속도가 최소 요구 전송 속도 이상으로 증가하고, 여유 자원이 거의 없는 경우 상기 설정된 최소 요구 전송 속도가 보장된다.

여기서, 상기 계산된 응용계층 요구 대역폭은 단순히 응용 계층에서의 요구 대역폭이며, CAC에서 사용할 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭 계산을 위해서는 여러 계층(TCP/UDP, IP, MAC 계층)에서의 오버헤드를 고려해야한다. 따라서, 상기 기지국은 305단계에서 해당 서비스 플로우를 허용할 시 필요한 패킷 헤더 오버헤드를 계산한다. 여기서, 상기 패킷 헤더 오버헤드는 데이터 버스트에 들어가는 오버헤드, 즉 PDU(Protocol Data Unit) 오버헤드로서, GMH(Generic Mac Header), CRC(Cyclic Redundancy Check), PSH(Packing Sub-Header), FSH(Fragmentation Sub-Header), TEK(Traffic Encryption Key) 등이 있으며, 어플리케이션(application) 특성을 고려하여 계산한다.

한편, 상기 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭을 계산함에 있어서, 상기 오버헤드를 고려하는 것보다 더욱 중요한 것은, 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽의 응용계층 요구 전송 속도를 보장하기 위해 사용되는 통신망 자원의 크기가 현격히 다르다는 것이다. 예를 들어, 100 kbps의 실시간 트래픽을 안정적으로 서비스하기 위해 소모되는 통신망의 자원이 100 kbps의 비실시간 트래픽을 서비스하는 경우보다 훨씬 크다. 이러한 차이는 각 트래픽 종류마다 서비스 품질 보장을 위해 적용되는 접속 기술이 다르기 때문에 발생한다. 즉, 실시간 트래픽의 경우, 서비스 품질이 전송 지연에 크게 민감하기 때문에 HARQ(Hybrid Automatic Retransmission reQuest)/ARQ(Automatic Retransmission reQuest)와 같은 재전송 메커니즘을 적용하기에 제약이 있고 라운드 로빈(Round-Robin) 형태로 스케줄링을 수행할 수 밖에 없다. 하지만, 비실시간 트래픽의 경우, 서비스 품질이 전송 지연에 크게 민감하지 않기 때문에 재전송 메커니즘을 적용하고 비례 공평(Proportional Fair) 형태로 스케줄링을 수행하여 전체 섹터 처리 용량을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽이 혼재하는 상황에서 CAC를 수행할 때, 각 트래픽에 적용되는 접속 기술의 차이에 따른 용량 차이 문제를 해결하기 위해, 비실시간 트래픽의 요구 대역폭을 실시간 기준으로 변환시킨다. 예를 들어, 100 kbps의 전송 속도를 요구하는 비실시간 트래픽을 등가적으로 40kbps의 전송 속도를 요구하는 실시간 트래픽으로 생각한다. 이때 중요한 점은 요구 대역폭 변환 비율을 어떻게 정하느냐 하는 점이다. 상기 요구 대역폭 변환 비율을 얻기 위해서, 상기 기지국은 307단계에서 해당 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 계산한다.

여기서, 모뎀에서 무선(air)으로 MAC 프레임을 전송할 때 주어진 시간 동안 해당 QoS 클래스(UGS, ertPS, rtPS, nrtPS)의 모든 서비스 플로우를 서비스하는데 소모한 슬롯의 수를

로 정의하고, 상기

를 이용하여 하기 <수학식 1>과 같이 단위 슬롯당 지원 대역폭을 계산한다.

여기서, 상기

는 해당 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 나타내고, 상기

는 응용계층 요구 대역폭(단위는 bit/sec) 을 나타내며, 상기

는 현재 시점에서 CAC 결과 접속이 허용되어 서비스 중인 해당 QoS 클래스의 모든 서비스 플로우의 응용계층 요구 대역폭의 합을 나타낸다. 여기서, 상기 i는 서비스 플로우 인덱스를 나타낸다.

여기서, 상기 <수학식 1>을 이용하면, 기준 QoS 클래스를 기준으로 하는 요구 대역폭 변환 비율을 계산할 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 QoS 클래스로 실시간 트래픽을 지원하는 UGS를 설정할 수 있으며, 상기 기준 QoS 클래스를 기준으로 하는 요구 대역폭 변환 비율은 하기 <수학식 2>와 같이 계산할 수 있다.

여기서, 상기

는 해당 QoS 클래스의 요구 대역폭 변환 비율을 나타내고,

는 상기 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 나타낸다. 본 발명에서 가장 중요한 것은 CAC 허용 기준값(threshold)을 한가지 QoS 타입으로 설정하는 것이며, 이를 위해 다른 QoS 타입들의 무선 자원(air resource) 요구사항을 상기 기준 QoS 타입 기준으로 변환하여야 한다. 상기 본 발명에 따른 실시 예에서는 UGS를 기준 QoS 타입으로 설정하고 변환하는 방법을 살펴보았다.

이후, 상기 기지국은 309단계에서 상기 계산된 패킷 헤더 오버헤드와 슬롯당 지원 대역폭을 이용하여, 기준 QoS 클래스를 기준으로 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭을 계산한다. 여기서, 상기 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭은 하기 <수학식 3>을 이용하여 계산한다.

여기서, 상기

는 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭을 나타내며, 상기

는 해당 QoS 클래스의 패킷 헤더 오버헤드에 따른 요구 대역폭 가중치로서, 0보다 큰 값을 가진다. 여기서, 상기

는 상기 패킷 헤더 오버헤드와 해당 QoS 클래스의 특성을 고려하여 결정한다. 또한, 상기

를 결정할 때, 응용계층 요구 대역폭의 값과 패딩(padding)으로 인한 오버헤드도 함께 고려해야 하는데, 여러 가지 패킷 헤더 오버헤드가 포함된 PDU의 크기와 여러 가지 패킷 헤더 오버헤드가 배제된 순수한 응용 계층의 페이로드(payload) 크기의 비를 이용하여 계산할 수 있다.

한편, 상기 신규 호의 연결 수락 여부를 결정하기 위해서는 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭뿐만 아니라 등가적인 가용 대역폭이 필요하다. 여기서, 상기 가용 대역폭은 QoS 서비스 플로우들이 사용할 수 있는 서브셀(subcell)의 전체 용량으로, 시그널링(signaling) 트래픽을 제외한 순수한 베어러(bearer) 트래픽이 사용할 수 있는 용량이다.

따라서, 상기 기지국은 311단계에서 상기 등가적인 가용 대역폭을 계산하기 위해, 먼저 해당 서비스 플로우를 허용할 시 필요한 신호 오버헤드를 계산한다. 여기서, 상기 신호 오버헤드에는 데이터 버스트에 들어가지 않는 대역폭 요청/폴링(polling) 오버헤드, ARQ/HARQ 오버헤드 등이 있으며, QoS 클래스를 고려하여 계산한다. UGS의 경우 대역폭 요청 오버헤드가 최초 한 번만 있는 반면, rtPS는 폴링 오버헤드가 주기적으로 발생하고, 비실시간 트래픽 전송에 사용되는 nrtPS는 ARQ 오버헤드가 추가로 발생한다.

여기서, 상기 서비스 플로우를 허용할 시 필요한 신호 오버헤드를 정밀하게 살펴보면, MBS(Multicast and Broadcast Service) 지원 오버헤드, 슬립(sleep) 혹은 아이들(idle) 모드 사용자 지원 오버헤드 등이 상기 신호 오버헤드에 포함된다. 또한, DL에 대해서는 고정된 크기의 프리앰블(preamble), DL/UL MAP, 망 운용에 필요한 브로드캐스팅(broadcasting) 메시지(DCD(Downlink Channel Descriptor), UCD(Uplink Channel Descriptor), NBR-ADV(NeighBor ADVertisement)) 등이 상기 신호 오버헤드에 포함되며, UL에 대해서는 고정적으로 할당되는 UL 제어 채널, 시그널링 트래픽(예를 들어, 대역폭 할당 요청, DSA(Dynamic Service Add)/DSCDynamic Service Change)/DSD(Dynamic Service Deletion), ROHC(RObust Header Compression) 피드백 신호, ARQ ACK 등) 등이 상기 신호 오버헤드에 포함된다.

이후, 상기 기지국은 313단계에서 상기 계산된 신호 오버헤드를 이용하여 등가적인 가용 대역폭을 계산한다. 여기서, 가용 대역폭은 하기 <수학식 4>와 같이, 전체 슬롯에서 상기 계산된 신호 오버헤드에 할당되는 슬롯과 BE를 제외한 모든 QoS 서비스 플로우들의 데이터 버스트에 할당되는 슬롯을 제외함으로써 계산한다.

여기서, 상기

는 DL 가용 대역폭, 즉 DL 구간에서 사용 가능한 무선 자원의 양(슬롯 개수)을 의미하며, 상기

는 UL 가용 대역폭, 즉 UL 구간에서 사용 가능한 무선 자원의 양(슬롯 개수)을 의미한다. 상기

와

는 각각 DL과 UL에 대해서 정의된 전체 슬롯 개수이며, 퍼뮤테이션(permutation) 방식에 따라 고정된 값을 가지고, 상기

와

는 각각 DL과 UL에 대해서 BE를 제외한 모든 QoS 서비스 플로우들의 데이터 버스트에 할당되는 슬롯 개수를 의미한다. 상기

,

는 DL에 대한 신호 오버헤드에 할당되는 슬롯 개수를 나타낸 것이고, 상기

,

는 UL에 대한 신호 오버헤드에 할당되는 슬롯 개수를 나타낸 것이다. 먼저 상기

은 MBS에 할당되는 슬롯 개수를 의미하며, 상기 MBS는 사용자 수와 무관하게 항상 DL 프레임에서 고정적으로 일정한 크기의 무선 자원(air resource)(슬롯 단위로 표현됨)을 할당하는 경우가 대부분이므로, 상기 기지국은 상기 MBS에 할당되는 무선 자원을 쉽게 계산할 수 있다. 상기

는 고정된 크기의 프리앰블(preamble), 사용자의 수에 따라 변화하는 DL/UL MAP, 망 운용에 필요한 브로드캐스팅(broadcasting) 메시지(DCD, UCD, NBR-ADV) 등에 할당되는 슬롯 개수를 의미한다. 이때, PUSC(Partial Usage of SubCarrier)의 경우, RF 스케줄러(scheduler)의 구현상 어려움으로 인해 사용 가능한 슬롯을 데이터 버스트로 할당하지 못하는 경우가 대부분이며, 이런 경우 사용자 수 증가로 인해 DL/UL MAP 크기가 추가로 늘어나지 않을 수도 있기 때문에 오버헤드가 늘어나지 않는다고 가정한다. 상기

은 슬립(sleep) 혹은 아이들(idle) 모드 사용자에게 할당되는 무선 자원으로, 대표적으로 TRF-IND(TRaFfic INDication)와 PAG-ADV(PAGing-ADVertisement)에 의해 사용된다. 상기

은 UL 제어 채널에 할당되는 슬롯이고, 상기

는 그 외 시그널링 트래픽, 예를 들어, 대역폭 할당 요청, DSA/DSC/DSD, ROHC 피드백 신호, ARQ ACK 등에 할당되는 슬롯이다.

여기서, 상기 계산된 가용 대역폭을 이용하여 기준 QoS 클래스를 기준으로 등가적인 가용 대역폭을 계산하면, 하기 <수학식 5>와 같다.

여기서,

는 등가적인 가용 대역폭을 나타내고, 상기

는 가용 대역폭으로, DL 또는 UL에 대한 가용 대역폭, 즉 상기

또는

을 나타낸다. 이로써, 각 QoS 클래스별 서로 다른 가용 대역폭을 기준 QoS 클래스 기준으로 표현할 수 있다.

한편, 상기 기지국 내 스케줄러는 CAC 처리기의 요청에 따라 주기적으로 가용 대역폭을 보고하며, 이를 위해 WiMAX NWG(Network Working Group)에서 정의하고 있는 가용 대역폭 요구(Spare_Capacity_Req) 및 가용 대역폭 응답(Spare_Capacity_Rpt) 메시지를 활용한다. 즉, 스케줄러는 RRM(Radio Resource ManagemenT) R4 가용 대역폭 요구 메시지의 RRM 애버리징 타임(Averaging Time) 주기마다 가용 대역폭 응답 메시지의 가용 무선 자원(Available Radio Resource) DL/UL IE를 통해 사용 가능 무선 자원의 양을 상기 CAC 처리기로 보고한다. 이때, 상기 가용 무선 자원 DL/UL IE는 8비트로 상기 사용 가능 무선 자원의 양을 0~100 사이의 값으로 표현하도록 정의되어 있기 때문에, 상기 스케줄러는 상기 <수학식 4>를 통해 계산한 가용 슬롯의 개수를 전체 슬롯 개수로 나눈 % 형태(즉,

)로 상기 사용 가능 무선 자원의 양을 표현한다. 이때, 상기 CAC 처리기는 상기 보고된 사용 가능 무선 자원의 양과 전체 슬롯(Total Slots) IE를 통해 보고된 전체 슬롯 개수를 이용하여, 기준 QoS 클래스를 기준으로 등가적인 가용 대역폭을 계산하며, 이에 따라 상기 <수학식 5>는 하기 <수학식 6>과 같이 표현된다.

여기서, 상기

는 등가적인 가용 대역폭을 나타내고, 상기

는 전체 슬롯 개수로, DL 또는 UL에 대한 전체 슬롯 개수, 즉 상기

또는

를 나타내며, 상기

는 상기 사용 가능 무선 자원의 양을 나타낸다.

이후, 상기 기지국은 315단계에서 상기 계산된 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭과 등가적인 가용 대역폭을 이용하여 연결 수락 여부를 결정한다. 즉, 상기 기지국은 하기 <수학식 7>의 조건을 만족할 경우 해당 호의 연결을 수락하고, 만족하지 않을 경우 해당 호의 연결을 거절한다.

이때, 연결을 요구하는 호의 방향에 따라, 즉 DL 또는 UL인지에 따라, 상기 등가적인 가용 대역폭

와 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭

는 DL 또는 UL로 구분하여 계산된다. 여기서, 상기 K는 1보다 작은 상수값으로 설정하며, 해당 호의 QoS 클래스와 해당 호가 새로운 호(call)인지 핸드오버 호인지 여부에 따라서 다르게 설정한다. 즉, 우선 순위가 높은 QoS 클래스의 K 값을 우선 순위가 낮은 QoS 클래스의 K 값보다 더 크게 설정함으로써, 연결 수락 시 우선 순위에 따른 차별화가 가능하다. 또한, 핸드오버 호의 K 값을 새로운 호의 K 값보다 더 크게 설정함으로써, 핸드오버 호를 보호하여 호 드랍핑(call dropping) 확률을 감소시키고 이로써 서비스 품질을 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 핸드오버 호를 보호하는 이유는 새로운 호의 연결이 거부되는 호 블럭킹(call blocking)보다 기존의 호가 핸드오버로 인해 끊어지는 호 드랍핑에 대해 사용자가 더 민감하게 서비스 품질 저하를 느끼기 때문이다.

이후, 상기 기지국은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

여기서, 상기 303단계 내지 309단계는 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭을 계산하기 위한 일련의 과정이고, 상기 311단계 및 313단계는 등가적인 가용 대역폭을 계산하기 위한 일련의 과정이며, 따라서, 상기 두 일련의 과정은 신규 호의 연결 수락이 요청될 시, 병렬로 수행될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 305단계에서의 패킷 헤더 오버헤드와 상기 311단계에서의 신호 오버헤드는 상기 301단계의 연결 수락 요청 이벤트 발생과는 무관하게 오프라인(off-line)으로 미리 적절히 계산되어 고정된 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 313단계의 등가적인 가용 대역폭 역시, 상기 301단계의 연결 수락 요청 이벤트 발생과 무관하게 일정 주기로 갱신되는 값을 가지고 있다가, 상기 연결 수락 요청 이벤트가 발생하면 상기 값을 사용할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 OFDMA 기반의 광대역 무선접속 시스템에서 사용하는 프레임 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 프레임(401)은 시간(OFDMA 심볼)(403)과 주파수(서브채널)(405)의 이차원 영역에서 정의되고, DL(407)과 UL(409)이 시간 측면에서 구분되어 있다. 상기 DL(407)은 프리앰블(preamble), FCH(Frame Control Header), DL(downlink)-MAP, UL(uplink)-MAP 및 DL 버스트들로 구성되고, 상기 UL(409)은 크게 제어(control) 채널과 UL 버스트들로 구성된다. 상기 프리앰블은 단말의 초기 동기 획득 및 셀 탐색에 이용되고, FCH는 프레임의 기본 구성을 묘사하는 정보를 포함한다. 상기 DL-MAP은 DL 버스트들의 영역을 알려주는 정보들을 포함하고, UL-MAP은 UL 프레임의 구조를 알려주는 정보들을 포함한다. 또한, 상기 제어 채널은 레인징(Ranging) 채널, CQICH(Channel Quality Indicator Channel), ACKCH(ACH Channel) 및 사운딩(sounding) 채널 등으로 구성될 수 있다.

상기 프레임을 구성하는 최소 자원 할당 단위는 슬롯(slot)이며, 슬롯은 퍼뮤테이션(permutation) 방식에 따라 달리 구성된다. IEEE 802.16 표준에서는 서브 채널과 OFDMA 심볼로 이루어진 슬롯의 구성 방식과 하나의 슬롯을 구성하는 부반송파 개수를 정의하고 있는데, 이러한 정의에 따라 프레임을 구성하는 전체 슬롯 개수가 정해진다. 버스트는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨이 동일한 슬롯 들의 집합이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선접속 시스템에서 기지국의 구성을 도시한 블럭도이다.

도시된 바와 같이, 제어부(500), 송신 모뎀(502), RF 송신부(504), 듀플렉서(506), RF 수신부(508), 수신 모뎀(510), CAC 처리기(512)를 포함하여 구성된다.

상기 도 5를 참조하면, 상기 송신 모뎀(502)은 채널부호블록, 변조블록 등을 포함하여 구성되며, 상기 제어부(500)로부터의 메시지를 기저 대역 변조하여 출력한다. 여기서, 상기 채널부호 블럭은 채널 인코더(channel encoder), 인터리버(interleaver) 및 변조기(modulator) 등으로 구성되고, 상기 변조블럭은 송신 데이터를 다수의 직교하는 부반송파들에 싣기 위한 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산기 등으로 구성될 수 있다. 이는 OFDM 시스템을 고려한 것이며, CDMA(Code-Division Multiple Access) 시스템의 경우 상기 IFFT 연산기는 코드 확산 변조기 등으로 대체될 수 있다.

상기 RF 송신부(504)는 주파수 변환기 및 증폭기 등으로 구성되며, 상기 송신 모뎀(502)으로부터의 기저 대역 신호를 RF(Radio Frequency) 대역의 신호로 변환하여 출력한다. 상기 듀플렉서(506)는 듀플렉싱 방식에 따라 상기 RF 송신부(504)로부터의 송신신호를 안테나를 통해 송신하고, 안테나로부터의 수신신호를 RF 수신부(508)로 제공한다. 상기 RF 수신부(508)는 증폭기 및 주파수 변환기 등으로 구성되며, 무선채널을 통과한 RF 대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력 한다.

상기 수신 모뎀(510)은 복조 블록, 채널복호 블록 등을 포함하여 구성되며, 상기 RF 수신부(508)로부터의 신호를 기저 대역 복조하여 출력한다. 여기서, 상기 복조 블럭은 각 부반송파에 실린 데이터를 추출하기 위한 FFT(Fast Fourier Transform) 연산기 등으로 구성되며, 상기 채널복호 블럭은 복조기(demodulator), 디인터리버(deinterleaver) 및 채널디코더(channel decoder) 등으로 구성될 수 있다.

상기 제어부(500)는 통신을 위한 전반적인 처리 및 제어를 수행한다. 예를 들어, 상기 제어부(500)는 송신할 시그널링 메시지를 생성하여 송신 모뎀(502)으로 제공하고, 상기 수신 모뎀(510)으로부터의 수신 시그널링 메시지를 분석하는 기능을 수행한다. 또한, 상기 제어부(500)는 송신할 데이터를 생성하여 송신 모뎀(502)으로 제공하고, 상기 수신 모뎀(510)으로부터의 수신 데이터를 정해진 프로토콜에 따라 처리하는 기능을 수행한다. 또한, 상기 제어부(800)는 연결 수락 요청이 감지될 경우 이를 CAC 처리기(512)로 통보한다.

상기 CAC 처리기(512)는 시스템의 가용 자원을 관리하며, 호의 연결 수락 요청이 감지될 경우 현재 가용 자원을 근거로 연결 수락 여부를 결정하고, 그 결과를 상기 제어부(500)로 알려준다. 본 발명에 따라 상기 CAC 처리기(512)는 여러 가지 QoS 클래스의 트래픽 특성을 고려하여 기준 QoS 클래스를 기준으로 등가적인 요구 대역폭과 가용 대역폭을 계산하고, 상기 계산된 등가적인 요구 대역폭과 가용 대역폭을 비교하여 CAC를 수행한다.

여기서, 상기 호의 연결은, 예를 들어 DSA(Dynamic service Addition) 절차를 통해 수행될 수 있다. 단말로부터 DSA 요청 메시지가 수신될 경우, 상기 제어부(500)는 이를 분석해서 상기 CAC 처리기(512)로 통보한다. 이때, 상기 CAC 처리기(512)는 상기 DSA 요청 메시지를 이용하여 요구된 호의 QoS 클래스를 확인하고, 상기 확인된 QoS 클래스에 따라 해당 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 이용하여 응용 계층 요구 대역폭을 계산한다. 이후, 상기 CAC 처리기(512)는 패킷 헤더 오버헤드와 단위 슬롯당 지원 대역폭을 계산하고, 상기 계산된 응용 계층 요구 대역폭 및 패킷 헤더 오버헤드와 단위 슬롯당 지원 대역폭을 이용하여, 기준 QoS 클래스를 기준으로 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭을 계산한다. 또한, 상기 CAC 처리기(512)는 신호 오버헤드를 계산하여 등가적인 가용 대역폭을 계산하고, 상기 계산된 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭과 등가적인 가용 대역폭을 이용하여 해당 호의 연결 수락 여부를 결정한 후, 그 결과를 상기 제어부(500)로 통보한다. 그러면, 상기 제어부(500)는 상기 CAC 결과를 가지고 DSA 응답 메시지를 작성하여 단말로 전송한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 일반적인 CAC 개념을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 네트워크 구조를 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선접속 시스템에서 기지국의 연결 수락 제어 방법의 절차를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 OFDMA 기반의 광대역 무선접속 시스템에서 사용하는 프레임 구조를 도시한 도면, 및

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선접속 시스템에서 기지국의 구성을 도시한 블럭도.

Claims

광대역 무선접속(Broadband Wireless Access) 시스템의 연결 수락 제어(Connection Admission Control : CAC) 방법에 있어서,

연결 수락을 요청한 호의 QoS 클래스(class)를 확인하고, 확인된 QoS 클래스의 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 이용하여 응용계층 요구 대역폭을 계산하는 과정과,

패킷 헤더 오버헤드를 고려하여 상기 QoS 클래스의 요구 대역폭 가중치를 계산하는 과정과,

상기 계산된 응용계층 요구 대역폭을 이용하여 상기 QoS 클래스와 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 계산하고, 이를 이용하여 해당 QoS 클래스의 요구 대역폭 변환 비율을 계산하는 과정과,

상기 계산된 응용계층 요구 대역폭과 요구 대역폭 가중치와 요구 대역폭 변환 비율을 이용하여 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 응용계층 요구 대역폭을 계산하는 과정은,

상기 QoS 클래스가 UGS(Unsolicited Grant Service)인 경우, 해당 QoS 클래스의 QoS 파라미터 중 최대 지속적 트래픽 전송 속도(Maximum Sustained Traffic Rate)를 이용하여 상기 응용계층 요구 대역폭을 계산하는 과정과,

상기 QoS 클래스가 ertPS(extended rtPS)인 경우, 해당 QoS 클래스의 QoS 파라미터 중 최대 지속적 트래픽 전송 속도 혹은 최소 예약 트래픽 전송 속도(Minimum Reserved Traffic Rate)를 이용하여 상기 응용계층 요구 대역폭을 계산하는 과정과,

상기 QoS 클래스가 rtPS(real-time Polling Service) 혹은 nrtPS(non-real-time Polling Service)인 경우, 해당 QoS 클래스의 QoS 파라미터 중 최소 예약 트래픽 전송 속도를 이용하여 상기 응용계층 요구 대역폭을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 패킷 헤더 오버헤드는 GMH(Generic Mac Header), CRC(Cyclic Redundancy Check), PSH(Packing Sub-Header), FSH(Fragmentation Sub-Header), TEK(Traffic Encryption Key) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 요구 대역폭 가중치는 상기 패킷 헤더 오버헤드, 상기 QoS 클래스의 특성, 상기 응용계층 요구 대역폭, 패딩(padding)으로 인한 오버헤드 중 적어도 하나를 고려하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭은 하기 <수학식 8>을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.

여기서, 상기
는 상기 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 나타내고, 상기
는 상기 응용계층 요구 대역폭을 나타내며, 상기
는 현재 시점에서 CAC 결과 접속이 허용되어 서비스 중인 상기 QoS 클래스의 모든 서비스 플로우의 응용계층 요구 대역폭의 합을 나타내며, 여기서, 상기 i는 서비스 플로우 인덱스를 나타낸다. 상기
는 모뎀에서 무선(air)으로 MAC 프레임을 전송할 때 주어진 시간 동안 QoS 클래스의 서비스 플로우를 서비스하는데 소모한 슬롯의 개수를 나타냄.
제 5 항에 있어서,

상기 요구 대역폭 변환 비율은 하기 <수학식 9>를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.

여기서, 상기
는 상기 QoS 클래스의 요구 대역폭 변환 비율을 나타내고, 상기
는 상기 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 나타내며, 상기
는 상기 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 나타냄.
제 6 항에 있어서,

상기 등가적인 요구 대역폭은 하기 <수학식 10>을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.

여기서, 상기
는 상기 등가적인 요구 대역폭을 나타내고, 상기
는 상기 응용계층 요구 대역폭을 나타낸다. 또한, 상기
는 상기 QoS 클래스의 요구 대역폭 가중치로서, 0보다 큰 값을 가지고, 상기
는 상기 QoS 클래스의 요구 대역폭 변환 비율을 나타냄.
제 1 항에 있어서,

상기 기준 QoS 클래스는 UGS(Unsolicited Grant Service)임을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 QoS 클래스의 신호 오버헤드를 계산하는 과정과,

전체 슬롯에서 상기 계산된 신호 오버헤드에 할당되는 슬롯과, BE를 제외한 모든 QoS 서비스 플로우들의 데이터 버스트에 할당되는 슬롯을 제외하여, 가용 대역폭을 계산하는 과정과,

상기 계산된 가용 대역폭과, 상기 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 이용하여 등가적인 가용 대역폭을 계산하는 과정과,

상기 계산된 등가적인 요구 대역폭과 등가적인 가용 대역폭을 비교하여 CAC를 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 신호 오버헤드는 MBS(Multicast and Broadcast Service) 지원 오버헤드, 슬립(sleep) 혹은 아이들(idle) 모드 사용자 지원 오버헤드, 프리앰블(preamble), DL/UL MAP, 브로드캐스팅(broadcasting) 메시지, UL 제어 채널, 대역폭 할당 요청, DSA(Dynamic Service Add)/DSC(Dynamic Service Change)/DSD(Dynamic Service Deletion), ROHC(RObust Header Compression) 피드백 신호, ARQ ACK 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 등가적인 가용 대역폭은 하기 <수학식 11>을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.

여기서, 상기
는 상기 등가적인 가용 대역폭을 나타내고, 상기
는 상기 가용 대역폭을 나타내며, 상기
는 상기 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 나타냄.
제 9 항에 있어서,

상기 계산된 등가적인 요구 대역폭과 등가적인 가용 대역폭은 하기 <수학식 12>을 이용하여 비교하는 것을 특징으로 하는 방법.

여기서, 상기
는 상기 등가적인 요구 대역폭을 나타내고, 상기
는 상기 등가적인 가용 대역폭을 나타낸다. 또한, 상기 K는 1보다 작은 상수값으로 설정하며, 해당 호의 QoS 클래스와 해당 호가 새로운 호(call)인지 핸드오버 호인지 여부에 따라서 다른 값으로 설정함.
광대역 무선접속(Broadband Wireless Access) 시스템의 연결 수락 제어(Connection Admission Control : CAC) 장치에 있어서,

연결 수락을 요청한 호가 존재하는지 여부를 검사하는 제어부와,

연결 수락을 요청한 호의 QoS 클래스(class)를 확인하고, 확인된 QoS 클래스의 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 이용하여 응용계층 요구 대역폭을 계산하는 CAC 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 CAC 처리기는,

패킷 헤더 오버헤드를 고려하여 상기 QoS 클래스의 요구 대역폭 가중치를 계산하고, 상기 계산된 응용계층 요구 대역폭을 이용하여 상기 QoS 클래스와 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 계산하며, 상기 계산된 단위 슬롯당 지원 대역폭을 이용하여 해당 QoS 클래스의 요구 대역폭 변환 비율을 계산한 후, 상기 계산된 응용계층 요구 대역폭과 요구 대역폭 가중치와 요구 대역폭 변환 비율을 이용하여 등가적인 MAC 계층 요구 대역폭을 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 CAC 처리기는,

상기 QoS 클래스가 UGS(Unsolicited Grant Service)인 경우, 해당 QoS 클래스의 QoS 파라미터 중 최대 지속적 트래픽 전송 속도(Maximum Sustained Traffic Rate)를 이용하여 상기 응용계층 요구 대역폭을 계산하고,

상기 QoS 클래스가 ertPS(extended rtPS)인 경우, 해당 QoS 클래스의 QoS 파라미터 중 최대 지속적 트래픽 전송 속도 혹은 최소 예약 트래픽 전송 속도(Minimum Reserved Traffic Rate)를 이용하여 상기 응용계층 요구 대역폭을 계산하며,

상기 QoS 클래스가 rtPS(real-time Polling Service) 혹은 nrtPS(non-real-time Polling Service)인 경우, 해당 QoS 클래스의 QoS 파라미터 중 최소 예약 트래픽 전송 속도를 이용하여 상기 응용계층 요구 대역폭을 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 패킷 헤더 오버헤드는 GMH(Generic Mac Header), CRC(Cyclic Redundancy Check), PSH(Packing Sub-Header), FSH(Fragmentation Sub-Header), TEK(Traffic Encryption Key) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 요구 대역폭 가중치는 상기 패킷 헤더 오버헤드, 상기 QoS 클래스의 특성, 상기 응용계층 요구 대역폭, 패딩(padding)으로 인한 오버헤드 중 적어도 하나를 고려하여 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭은 하기 <수학식 13>을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.

여기서, 상기
는 상기 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 나타내고, 상기
는 상기 응용계층 요구 대역폭을 나타내며, 상기
는 현재 시점에서 CAC 결과 접속이 허용되어 서비스 중인 상기 QoS 클래스의 모든 서비스 플로우의 응용계층 요구 대역폭의 합을 나타내며, 여기서, 상기 i는 서비스 플로우 인덱스를 나타낸다. 상기
는 모뎀에서 무선(air)으로 MAC 프레임을 전송할 때 주어진 시간 동안 QoS 클래스의 서비스 플로우를 서비스하는데 소모한 슬롯의 개수를 나타냄.
제 18 항에 있어서,

상기 요구 대역폭 변환 비율은 하기 <수학식 14>를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.

여기서, 상기
는 상기 QoS 클래스의 요구 대역폭 변환 비율을 나타내고, 상기
는 상기 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 나타내며, 상기
는 상기 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 나타냄.
제 19 항에 있어서,

상기 등가적인 요구 대역폭은 하기 <수학식 15>를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.

여기서, 상기
는 상기 등가적인 요구 대역폭을 나타내고, 상기
는 상기 응용계층 요구 대역폭을 나타낸다. 또한, 상기
는 상기 QoS 클래스의 요구 대역폭 가중치로서, 0보다 큰 값을 가지고, 상기
는 상기 QoS 클래스의 요구 대역폭 변환 비율을 나타냄.
제 14 항에 있어서,

상기 기준 QoS 클래스는 UGS(Unsolicited Grant Service)임을 특징으로 하는 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 CAC 처리기는,

상기 QoS 클래스의 신호 오버헤드를 계산하고, 전체 슬롯에서 상기 계산된 신호 오버헤드에 할당되는 슬롯과 BE를 제외한 모든 QoS 서비스 플로우들의 데이터 버스트에 할당되는 슬롯을 제외하여 가용 대역폭을 계산하며, 상기 계산된 가용 대역폭과, 상기 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 이용하여 등가적인 가용 대역폭을 계산한 후, 상기 계산된 등가적인 요구 대역폭과 등가적인 가용 대역폭을 비교하여 CAC를 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 신호 오버헤드는 MBS(Multicast and Broadcast Service) 지원 오버헤드, 슬립(sleep) 혹은 아이들(idle) 모드 사용자 지원 오버헤드, 프리앰블(preamble), DL/UL MAP, 브로드캐스팅(broadcasting) 메시지, UL 제어 채널, 대역폭 할당 요청, DSA(Dynamic Service Add)/DSC(Dynamic Service Change)/DSD(Dynamic Service Deletion), ROHC(RObust Header Compression) 피드백 신호, ARQ ACK 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 등가적인 가용 대역폭은 하기 <수학식 16>을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.

여기서, 상기
는 상기 등가적인 가용 대역폭을 나타내고, 상기
는 상기 가용 대역폭을 나타내며, 상기
는 상기 기준 QoS 클래스의 단위 슬롯당 지원 대역폭을 나타냄.
제 22 항에 있어서,

상기 계산된 등가적인 요구 대역폭과 등가적인 가용 대역폭은 하기 <수학식 17>을 이용하여 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.

여기서, 상기
는 상기 등가적인 요구 대역폭을 나타내고, 상기
는 상기 등가적인 가용 대역폭을 나타낸다. 또한, 상기 K는 1보다 작은 상수값으로 설정하며, 해당 호의 QoS 클래스와 해당 호가 새로운 호(call)인지 핸드오버 호인지 여부에 따라서 다른 값으로 설정함.