KR101117895B1

KR101117895B1 - 멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법

Info

Publication number: KR101117895B1
Application number: KR1020097027172A
Authority: KR
Inventors: 쉬야말 라마찬드란; 유진 비소트스키
Original assignee: 모토로라 솔루션즈, 인크.
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2012-02-24
Also published as: EP2163053B1; DE602008005737D1; ATE503364T1; KR20100010938A; US7916704B2; EP2163053A1; WO2009006085A1; US20090003267A1

Abstract

멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법이 제공된다. 멀티홉 네트워크는 기지국 및 적어도 하나의 중계국을 포함한다. 이 방법은 다운링크 릴레이를 중계국에 할당하는 단계, 상기 다운링크 릴레이의 제1 부분을 통해 통신하기 위해 상기 중계국에서 로컬적으로 스케쥴링될 제1 하나 이상의 연결 식별자를 배정하는 단계, 및 상기 다운링크 릴레이의 제2 부분을 통해 통신하기 위해 상기 기지국에서 중앙집중식으로 스케쥴링될 제2 하나 이상의 연결 식별자를 배정하는 단계를 포함한다.

무선 통신 네트워크, 멀티홉 네트워크, 스케쥴링, 중계국, 기지국, 애드혹 네트워크

Description

멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법{METHOD OF COMMUNICATION SCHEDULING IN A MULTIHOP NETWORK}

본 발명은 일반적으로 무선 통신 네트워크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중계국(relay station)을 이용하여 멀티홉 통신 네트워크 내에서 데이터 및 제어 통신을 스케쥴링하는 것에 관한 것이다.

인프라-기반 무선 네트워크는 통상적으로 고정형 유선 게이트웨이를 갖는 통신 네트워크를 포함한다. 많은 인프라-기반 무선 네트워크는 유선 네트워크에 결합되어 있는 고정형 기지국과 통신을 하는 이동 유닛 또는 호스트를 이용한다. 이동 유닛(mobile unit)은 기지국으로의 무선 링크를 통해 통신을 하는 동안 지리적으로 이동할 수 있다. 이동 유닛이 한 기지국의 통화권 밖으로 이동할 때, 이동 유닛은 새로운 기지국에 연결, 즉 새로운 기지국으로 핸드오버할 수 있고, 새로운 기지국을 통해 유선 네트워크와 통신을 하기 시작한다.

셀룰러 네트워크 또는 위성 네트워크 등의 인프라-기반 무선 네트워크와 비교하여, 애드혹 네트워크는 고정된 인프라가 없는 경우에 운영될 수 있는 자체-형성 네트워크(self-forming network)이며, 어떤 경우에 애드혹 네트워크는 전적으로 이동 노드로만 형성된다. 애드혹 네트워크는 통상적으로 하나 이상의 링크(예를 들어, 무선 주파수 통신 채널)에 의해 서로 무선 연결되어 있는 다수의 지리적으로 분산된 유닛(어쩌면 이동 유닛일 수 있음)(때때로 "노드"라고 함)을 포함한다. 노드들은 인프라-기반 또는 유선 네트워크의 지원 없이 무선 매체를 통해 서로 통신을 할 수 있다. 이들 노드 간의 링크 또는 연결은, 기존의 노드들이 애드혹 네트워크 내에서 이동할 때, 새로운 노드가 애드혹 네트워크에 가입하거나 들어올 때, 또는 기존의 노드가 애드혹 네트워크를 떠나거나 그로부터 빠져 나갈 때, 임의의 방식으로 동적으로 변할 수 있다. 애드혹 네트워크의 토폴로지가 상당히 변할 수 있기 때문에, 애드혹 네트워크가 이들 변화에 동적으로 적응할 수 있게 해주는 기법들이 필요하다. 중앙 제어기가 없기 때문에, 노드들이 토폴로지 변화에 응답하여 자기-조직화(self-organize)되고 재구성될 수 있도록 많은 네트워크-제어 기능들이 노드들 간에 분산되어 있을 수 있다.

애드혹 네트워크 노드들의 한가지 특성은 각각의 노드가 한 "홉" 떨어져 있는 노드들과 단거리를 통해 직접 통신을 할 수 있다는 것이다. 이러한 노드를 때때로 "이웃 노드"라고 한다. 노드가 목적지 노드로 패킷을 전송하고 이들 노드가 2개 이상의 홉만큼 떨어져 있을 때(예를 들어, 2개의 노드 사이의 거리가 노드의 무선 전송 범위를 초과하거나 물리적 장벽이 노드들 사이에 존재할 때), 패킷들이 목적지 노드에 도달할 때까지 패킷들이 중간 노드들을 통해 중계될 수 있다("멀티호핑"). 이러한 상황에서, 패킷들(예를 들어, 데이터 및 제어 정보)이 그의 최종 목적지에 도달할 때까지 각각의 중간 노드는 패킷들을 경로를 따라 그 다음 노드로 라우팅한다.

IEEE 802.16는 기지국(BS)와 가입자국(subscriber station)(SS) 간에 1 홉 링크(one hop link)를 갖는 PMP(point-to-multipoint) 시스템이다. 이러한 네트워크 토폴로지는 셀 경계에서 링크 버짓(link budget)에 심각한 압박을 가하고, 종종 셀 경계에 있는 가입자가 자신의 무선기가 지원할 수 있는 고차 변조를 사용하여 통신을 할 수 없게 만든다. 고속 데이터 통신이 불가능한 경우에 불량-통화권 영역(poor-coverage area)의 포켓들(pockets)이 생성된다. 이것은 차례로 전체 시스템 용량을 떨어뜨린다. 이러한 통화권 공백(coverage void)이 BS를 빽빽히 배치함으로써 방지될 수 있는 반면, 이것은 네트워크 배치에 대한 자본 비용(CAPEX) 및 운영 비용(OPEX)을 급격히 증가시킨다. 보다 저렴한 해결책은 셀 경계에 있는 가입자들이 고속 데이터 링크를 사용하여 연결할 수 있도록 불량 통화권 및 반복 전송을 갖는 영역에 중계국(RS)(릴레이(relay) 또는 리피터(repeater)라고도 함)을 배치하는 것이다.

개별 도면들에 걸쳐 유사한 참조 번호가 동일하거나 기능상 유사한 구성요소를 가리키고 있고 또 이하의 상세한 설명과 함께 본 명세서에 포함되어 그 일부를 형성하는 첨부 도면은, 본 발명에 따른 다양한 실시예들에 대해 더 기술하고 다양한 원리들 및 이점들 모두를 설명하는 역할을 한다.

도 1은 예시적인 무선 통신 네트워크를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 도 1의 무선 통신 네트워크에서 사용하기 위한 예시적인 기지국을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 도 1의 무선 통신 네트워크에서 사용하기 위한 예시적인 중계국을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들에 따른, 도 1의 무선 통신 네트워크에서 사용하기 위한 예시적인 가입자국을 나타낸 도면.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들에 따른, 도 1의 무선 통신 네트워크의 다양한 동작들을 나타낸 플로우차트.

당업자라면 도면들 내의 구성요소가 간단 명료함을 위해 도시되어 있으며 꼭 축척대로 그려져 있는 것은 아니라는 것은 잘 알 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들의 이해를 증진시키는 데 도움이 되도록 도면들 내의 구성요소들 중 몇몇 구성요소의 크기가 다른 구성요소들에 대해 과장되어 있을 수 있다.

본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 실시예들이 주로 멀티홉 네트워크에서 로컬적으로 스케쥴링된 구역들을 사용하는 것과 관련한 방법 단계들 및 장치 구성요소들의 조합으로 존재한다는 것을 알아야 한다. 따라서, 장치 구성요소들 및 방법 단계들이 적절한 경우 도면들에서 종래의 심볼들로 표현되어 있고, 도면들은 본 명세서에서의 설명의 이점을 갖는 당업자에게 즉각 명백하게 될 상세한 내용으로 본 개시 내용을 불명료하게 하지 않기 위해 본 발명의 실시예들을 이해하는 데 관련있는 특정의 상세들만을 도시하고 있다.

본 문서에서, 이러한 개체들 또는 동작들 간의 임의의 실제의 이러한 관계 또는 순서를 꼭 요구하거나 암시하지 않고, 단지 한 개체 또는 동작을 다른 개체 또는 동작과 구분하기 위해서 제1 및 제2, 상부 및 하부, 기타 등등과 같은 관계적 용어가 사용될 수 있다. 용어 "포함한다", "포함하는" 또는 그의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 의미하기 위한 것이며, 따라서 일련의 구성요소들을 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치가 이들 구성요소 뿐만 아니라 명시적으로 열거되지 않거나 이러한 프로세스, 방법, 물품 또는 장치가 본래 가지고 않은 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. "포함한다" 다음에 오는 구성요소들은, 추가 제약조건 없이, 그 구성요소를 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에 부가의 동일한 구성요소들이 존재하는 것을 배제하지 않는다.

본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예들이 하나 이상의 종래의 프로세서 및 어떤 비프로세서 회로와 관련하여 본 명세서에 기술된 멀티홉 네트워크에서 로컬적으로 스케쥴링된 구역들을 사용하는 것의 기능들 중 일부, 그 대부분 또는 그 전부를 구현하기 위해 하나 이상의 프로세서를 제어하는 독자적인 저장된 프로그램 명령어들을 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 비프로세서 회로는 무선 수신기, 무선 송신기, 신호 구동기, 클럭 회로, 전원 회로, 및 사용자 입력 장치를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 이로써, 이들 기능은 멀티홉 네트워크에서 로컬적으로 스케쥴링된 구역들을 사용하는 방법의 단계들로서 해석될 수 있다. 다른 대안으로서, 어떤 또는 모든 기능들이 저장된 프로그램 명령어를 갖지 않는 상태 기계에 의해, 또는 각각의 기능 또는 기능들 중 일부의 어떤 조합이 커스텀 로직(custom logic)으로서 구현되는 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit)에서 구현될 수 있다. 물론, 이 2가지 방법의 조합이 사용될 수 있다. 따라서, 이들 기능의 방법 및 수단이 본 명세서에 기술되어 있다. 게다가, 당업자가, 예를 들어, 이용가능한 시간, 현재의 기술, 및 경제적 고려사항들에 기인한 어쩌면 상당한 노력 및 많은 설계 선택사항들에도 불구하고, 본 명세서에 기술된 개념들 및 원리들에 의해 안내될 때, 최소한의 실험으로 이러한 소프트웨어 명령어 및 프로그램 및 IC를 용이하게 제작할 수 있다는 것이 예상된다.

도 1은 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들의 구현에서 사용하기 위한 무선 통신 네트워크를 나타낸 것이다. 도 1은 IEEE 802.16 멀티홉 네트워크(100)를 구체적으로 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 네트워크(100)는 복수의 가입자국(110-n)(이동국이라고도 함)과 통신하기 위한 적어도 하나의 기지국(105)을 포함한다. 멀티홉 네트워크(100)는 복수의 릴레이(115-n)(중계국 또는 리피터라고도 함)를 더 포함하고 있다. 어떤 네트워크에서, 릴레이(115-n)는 연결을 관리하지 않고 데이터의 중계를 돕기만 한다는 점에서 기지국(105)보다 간단한 것이다. 다른 대안으로서, 릴레이(115-n)가 적어도 기지국(105)만큼 복잡할 수 있다. 게다가, 도 1에 도시된 바와 같이, 중계국(115)이 멀티홉 패턴으로 설치될 수 있다. 환언하면, 중계국(115)이 다른 릴레이들(115-n)을 통해 기지국(105)과 통신을 한다. 게다가, 이들 릴레이는 서로의 통화권 내에 있을 수 있다. 멀티홉 네트워크(100)에서, RS1(115-1)은 RS2(115-2)의 선조 스테이션(ascendant station)(즉, 예를 들어, RS2(115-2)가 BS(105)와 통신하는 데 경유하는 스테이션)인 것으로 간주되고, RS3(115-3)은 RS2(115-2)의 후손 스테이션(descendant station)인 것으로 간주된다. 릴레이(115-n)는 셀 경계에 있는 가입자국(110-n)이 고속 데이터 링크를 사용 하여 연결할 수 있도록 불량 통화권 및 중계 전송(relay transmission)을 갖는 지역들에 설치될 수 있다. 어떤 경우들에, 릴레이(115-n)는 또한 기지국(105)의 통화권 범위 밖에 있는 가입자국(110-n)에 서비스를 제공할 수 있다. 따라서, IEEE 802.16 시스템에 도입되는 중계국(RS)은 기지국(BS)의 범위를 확장하고 가입자국(SS)이 BS까지 멀티호핑할 수 있게 해줌으로써 통화권 및 용량 이득을 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들에 따른 기지국(105)을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 기지국(105)은 복수의 포트(200-n), 제어기(205) 및 메모리(210)를 포함하고 있다.

각각의 포트(200-n)는 기지국(105)에 의한 네트워크 통신을 위한 종단점 또는 "채널"을 제공한다. 각각의 포트(200-n)는, 예를 들어, IEEE 802.16 포트 또는 백홀 포트(backhaul port)로서 사용하도록 지정될 수 있다. 예를 들어, 기지국(105)은 IEEE 802.16 포트를 사용하여 802.16 네트워크 내의 하나 이상의 중계국 및/또는 하나 이상의 가입자국과 통신을 할 수 있다. IEEE 802.16 포트는, 예를 들어, 데이터 및 관리 정보 둘다를 전송 및 수신하는 데 사용될 수 있다.

백홀 포트는 이와 유사하게 기지국(105)에 의한 백홀 통신(backhaul communications)을 위한 종단점 또는 "채널"을 제공할 수 있다. 예를 들어, 기지국(105)은 백홀 포트를 통해 유선 또는 무선일 수 있는 백홀(backhaul)을 사용하여 하나 이상의 다른 기지국과 통신을 할 수 있다.

각각의 포트(200-n)는 기지국(105)을 동작시키는 제어기(205)에 결합되어 있 다. 각각의 포트는 제어기(205)의 제어 하에서 패킷화된 신호 등의 통신 신호를 기지국(105)으로/으로부터 수신/전송하기 위해 종래의 복조 및 변조 기법을 이용한다. 패킷화된 데이터 신호는, 예를 들어, 음성, 데이터 또는 멀티미디어 정보 및 노드 업데이트 정보를 비롯한 패킷화된 제어 신호를 포함할 수 있다.

제어기(205)는 기지국(105)과 연관된 다양한 가입자국(SS)(110-n) 및 중계국(RS)(115-n)과의 업링크 및 다운링크 통신 둘다를 관리하는 스케쥴러(230)를 포함하며, 이에 대해서는 이후에 상세히 설명한다. 당업자라면 스케쥴러(230)가 제조 동안에 기지국(105) 내에 하드코딩 또는 프로그램될 수 있거나, 고객 가입 시에 공중을 통해 프로그램될 수 있거나, 다운로드가능 애플리케이션일 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 스케쥴러(230)를 기지국(105) 내에 프로그래밍하기 위해 다른 프로그래밍 방법들이 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 또한 당업자라면 스케쥴러(230)가 기지국 내의 하드웨어 회로일 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 본 발명에 따르면, 스케쥴러(230)가 도시된 바와 같이 제어기(205) 내에 포함되어 있을 수 있거나, 다른 대안으로서 제어기(205)와 결합되어 동작하는 개별 블록(도시 생략)일 수 있다.

기지국(105)의 필요한 기능을 수행하기 위해, 제어기(205)는 메모리(210)에 결합되어 있으며, 메모리(210)는 양호하게는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 전기적 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 및 플래쉬 메모리를 포함한다.

메모리(210)는 연관관계 테이블(association table)(220)을 저장하는 저장 장소를 포함하고 있다. 본 발명에 따르면, 연관관계 테이블(220)은 기지국의 도메인(domain) 하의 모든 가입자국(110-n) 및 중계국(115-n)의 리스트를, 기지국의 도메인 하의 가입자국(110-n) 및 중계국(115-n) 각각까지의 종단점간 경로 메트릭(end-to-end path metrics) 등의 다른 파라미터들과 함께 저장한다.

당업자라면 메모리(210)가 기지국(105) 내에 통합되어 있을 수 있거나, 다른 대안으로서 메모리 저장 장치 등의 외부 메모리 내에 적어도 부분적으로 포함되어 있을 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 메모리 저장 장치는, 예를 들어, SIM(subscriber identification module) 카드일 수 있다.

도 3은 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들에 따른 중계국(115)을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 중계국(115)은 복수의 포트(300-n)을 포함한다. 각각의 포트(300-n)는, 예를 들어, IEEE 802.16 포트 또는 백홀 포트(backhaul port)로서 사용하도록 지정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 포트(300-n)는 하나 이상의 기지국, 하나 이상의 중계국, 및/또는 하나 이상의 가입자국과 통신을 하는 데 사용되는 IEEE 802.16 포트를 포함할 수 있다. 중계국(115)은 제어기(305) 및 메모리(310)를 더 포함한다.

IEEE 802.16 포트는, 예를 들어, 중계국(115)에 의한 802.16 네트워크 통신을 위한 종단점 또는 "채널"을 제공한다. 예를 들어, 중계국(115)은 IEEE 802.16 포트를 사용하여 802.16 네트워크 내의 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 중계국 및/또는 하나 이상의 가입자국과 통신을 할 수 있다. IEEE 802.16 포트는, 예를 들어, 데이터 및 관리 정보 둘다를 전송 및 수신하는 데 사용될 수 있다.

각각의 포트(300-n)는 중계국(115)을 동작시키는 제어기(305)에 결합되어 있다. 각각의 포트는 제어기(305)의 제어 하에서 패킷화된 신호 등의 통신 신호를 중계국(115)으로/으로부터 수신/전송하기 위해 종래의 복조 및 변조 기법을 이용한다. 패킷화된 데이터 신호는, 예를 들어, 음성, 데이터 또는 멀티미디어 정보 및 노드 업데이트 정보를 비롯한 패킷화된 제어 신호를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제어기(305)는 중계국(115)과 기지국(115) 등의 하나 이상의 기지국 간의 또한 하나 이상의 가입자국(110-n)과의 통신 링크를 관리하는 통신 관리 블록(315)을 포함하며, 이에 대해서는 이후에 설명할 것이다. 당업자라면 통신 관리 블록(315)이 제조 동안에 중계국(115) 내에 하드코딩 또는 프로그램될 수 있거나, 고객 가입 시에 공중을 통해 프로그램될 수 있거나, 다운로드가능 애플리케이션일 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 통신 관리 블록(315)을 중계국(115) 내에 프로그래밍하기 위해 다른 프로그래밍 방법들이 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 또한 당업자라면 통신 관리 블록(315)이 기지국(115) 내의 하드웨어 회로일 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 본 발명에 따르면, 통신 관리 블록(315)이 도시된 바와 같이 제어기(305) 내에 포함되어 있을 수 있거나, 다른 대안으로서 제어기(305)와 결합되어 동작하는 개별 블록(도시 생략)일 수 있다.

중계국(115)의 필요한 기능을 수행하기 위해, 제어기(305) 및/또는 통신 관리 블록(315) 각각은 메모리(310)에 결합되어 있으며, 메모리(310)는 양호하게는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 전기적 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 및 플래쉬 메모리를 포함한다. 당업자라면 메모 리(310)가 중계국(115) 내에 통합되어 있을 수 있거나, 다른 대안으로서 메모리 저장 장치 등의 외부 메모리 내에 적어도 부분적으로 포함되어 있을 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 메모리 저장 장치는, 예를 들어, SIM(subscriber identification module) 카드일 수 있다.

네트워크(100) 등의 통상적인 시스템에서, IEEE 802.16 기지국(BS)은 IEEE 802.16 공중 인터페이스를 통해 다른 기지국들로 트래픽을 전달하지 않는다. 게다가, IEEE 802.16 릴레이(RS)는 기지국, 중계국, 또는 가입자국(SS)으로 트래픽을 전달할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 중계국 자체는 기지국들 중 적어도 하나에 의해 관리/제어된다. 게다가, 중계국은 고정형(fixed), 유목형(nomadic) 또는 이동형(mobile)일 수 있다.

도 4는 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들에 따른 가입자국(110)의 일 실시예의 전기 블록도이다. 용어 "가입자국" 및 "이동국"은 고정형, 유목형 또는 이동형일 수 있는 가입자를 지칭하기 위해 본 명세서에서 서로 바꾸어 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 가입자국(110)은 안테나(400), 송수신기(또는 모뎀)(405), 프로세서(410) 및 메모리(415)를 포함하고 있다.

안테나(400)는 네트워크(100) 내의 하나 이상의 기지국(105), 하나 이상의 중계국(115) 및/또는 하나 이상의 가입자국(110)으로부터의 전송된 신호를 가로채기(intercept)하고, 신호들을 네트워크(100) 내의 하나 이상의 기지국(105), 하나 이상의 중계국(115) 및/또는 하나 이상의 가입자국(110)으로 전송한다. 안테나는 프로세서(410)의 제어 하에서 패킷화된 신호 등의 통신 신호를 가입자국(110)으로/ 으로부터 수신/전송하기 위해 종래의 복조 및 변조 기법을 이용하는 송수신기(405)에 결합되어 있다. 패킷화된 데이터 신호는, 예를 들어, 음성, 데이터 또는 멀티미디어 정보 및 노드 업데이트 정보를 비롯한 패킷화된 제어 신호를 포함할 수 있다. 송수신기(405)가 프로세서(410)로부터 명령을 수신할 때, 송수신기(405)는 안테나(400)를 통해 네트워크(100) 내의 하나 이상의 장치로 신호를 전송한다. 예를 들어, 가입자국(110)은 안테나(400) 및 송수신기(405)에 의해, 예를 들어, IEEE 802.16을 사용하여 데이터 및 관리 정보 둘다를 전송 및 수신하기 위해 802.16 네트워크 내의 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 중계국 및/또는 하나 이상의 가입자국과 통신을 할 수 있다.

대안의 실시예(도시 생략)에서, 가입자국(110)은 네트워크(100)로부터 신호를 수신하는 수신 안테나 및 수신기와 네트워크(100)로 신호를 전송하는 송신 안테나 및 송신기를 포함한다. 당업자라면 동일한 또는 대안의 유형의 다른 유사한 전자 블록도가 가입자국(110)에 대해 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

종래의 신호-처리 기법을 이용하여 수신된 메시지를 처리하는 프로세서(410)가 송수신기(405)에 결합되어 있다. 당업자라면 프로세서(410)의 처리 요건을 처리하기 위해 필요에 따라 부가의 프로세서들이 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

본 발명에 따르면, 프로세서(410)는 가입자국(110)과 적어도 하나의 기지국(105), 중계국(115) 또는 가입자국(110) 간의 통신을 관리하는 통신 관리 블록(420)을 포함한다. 당업자라면 통신 관리 블록(420)이 제조 동안에 가입자 국(110) 내에 하드코딩 또는 프로그램될 수 있거나, 고객 가입 시에 공중을 통해 프로그램될 수 있거나, 다운로드가능 애플리케이션일 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 통신 관리 블록(420)을 가입자국(110) 내에 프로그래밍하기 위해 다른 프로그래밍 방법들이 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 또한 당업자라면 통신 관리 블록(420)이 가입자국(110) 내의 하드웨어 회로일 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 본 발명에 따르면, 통신 관리 블록(420)이 도시된 바와 같이 프로세서(410) 내에 포함되어 있을 수 있거나, 다른 대안으로서 프로세서(410)와 결합되어 동작하는 개별 블록(도시 생략)일 수 있다.

가입자국(110)의 필요한 기능을 수행하기 위해, 프로세서(410)는 메모리(415)에 결합되어 있으며, 메모리(415)는 양호하게는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 전기적 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 및 플래쉬 메모리를 포함한다. 당업자라면 메모리(415)가 가입자국(110) 내에 통합되어 있을 수 있거나, 다른 대안으로서 메모리 저장 장치 등의 외부 메모리 내에 적어도 부분적으로 포함되어 있을 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 메모리 저장 장치는, 예를 들어, SIM(subscriber identification module) 카드일 수 있다.

도 1에 도시된 것과 같은 IEEE 802.16j 멀티홉 네트워크에서, 데이터 및 제어 통신은 통상적으로 기지국(105)에서 중앙집중적으로 관리된다. 따라서, 기지국(105)에서의 중앙 제어의 결과 통상적으로 중앙집중식 스케쥴링 방식으로 되며, 이 경우 각각의 노드(즉, 중계국(115-n), 가입자국(110-n), 기타)는 업링크에서의 그의 데이터 전송 요건을 기지국(105)에 알려주며, 또 기지국(105)은 기지국에서 관찰되는 노드의 인그레스 데이터 트래픽(ingress data traffic)에 기초하여 다운링크에서의 각각의 노드의 데이터 전송 요건을 평가한다. 기지국(105)은 그 다음에 글로벌 네트워크 뷰(global network view)를 살펴보고, 서로 다른 노드들이 채널 자원에 접속하는 스케쥴을 결정한다. 이러한 요구-할당 스케쥴링(demand-assigned scheduling) 기법이 일반적으로 채널 자원의 활용의 점에서 아주 효율적이지만, 그로 인해 대역폭 요청 및 허가 메시지가 다수의 홉에 걸쳐 중계되어야만 할 때 오버헤드가 높을 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 네트워크에서, 링크 D(120-D) 상에서의 전송을 스케쥴링하기 위해, RS3(115-3)은 링크 A(120-A), 링크 B(120-B) 및 링크 C(120-C)를 거쳐 요청을 하고 허가를 받아야만 한다. 그에 부가하여, 완전한 중앙집중식 스케쥴링 방식에서는, 이들 중간 링크를 통해 요청 및 허가를 전달하기 위해 부가적인 대역폭 할당이 행해져야만 한다. 이들 대역폭 요청 및 허가가 아주 최소한으로 유지되어야만 하는 것이 필수적이다. 그에 부가하여, 링크 D(120-D)를 통해 수행되는 프로토콜 동작은 사실상 시간 제약이 있을 수 있으며, 그에 의해 중앙집중식 대역폭 요청 및 허가 메카니즘이 아주 바람직하지 않게 된다.

대안의 스케쥴링 방식은 분산 방식이다. 분산 스케쥴링 방식에서, 각각의 중계국(115-n)이 그의 이용가능한 통화 시간 전부를 "소유"하고 그의 전송 전부를 로컬적으로 스케쥴링한다. 이 결과 네트워크에 심각한 간섭이 있을 수 있으며, 기지국(105)이 공간 재사용을 수행하려고 시도하는 경우에 특히 그렇다.

따라서, 네트워크 효율성, 서비스 대기시간 및 간섭이 최적으로 균형을 이루 는 대안의 스케쥴링 방식이 필요하다. 본 발명은 기지국이 멀티홉 중계 셀에서의 "분산성(distributedness)"의 정도를 제어할 수 있는 프레임워크를 제공한다. 기지국은 중계국이 어느 메시지가 중요한지를 로컬적으로 결정할 수 있게 해주고 또 비중앙집중식 방식으로 그의 할당의 일부를 사용할 수 있게 해준다. 그에 부가하여, 기지국은, QoS(quality of service) 요건 및 CID에 의해 전달되는 트래픽의 유형에 따라, 중앙집중식으로 스케쥴링된 구역 또는 로컬적으로 스케쥴링된 구역에 특정의 CID(connection identifier)를 할당할 수 있다. 예를 들어, 기본 또는 관리 CID(Basic or Management CID)를 통해 전달되는 시간 제약이 있는 매체 접근 제어층(MAC) 관리 메시지가 중앙집중식 스케쥴러의 효율을 향상시키기 위해 로컬적으로 스케쥴링된 구역에 할당될 수 있다. 다른 예로서, VoIP(voice over internet protocol) 흐름이 로컬적으로 스케쥴링된 구역에 할당될 수 있다.

도 5는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 멀티홉 네트워크에서 로컬적으로 스케쥴링된 구역을 사용하는 전체 프로세스(500)를 나타낸 플로우차트이다. 도시된 바와 같이, 이 동작은 기지국이 중계국에 다운링크 릴레이 또는 접속 구역(downlink relay or access zone)을 할당하는 단계(505)에서 시작한다.

그 다음에, 단계(510)에서, 기지국은 어느 중계국이 다운링크 로컬 스케쥴링을 가능하게 해주는지를 결정한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 기지국은 중계국의 능력에 기초하여 어느 중계국이 로컬적으로 스케쥴링된 구역의 할당을 가능하게 해주는지를 결정한다. 예를 들어, 시간 제약이 있는 서비스를 처리할 수 있는 것으로 여겨지는 중계국만이 고려될 수 있다. 이러한 결정은 네트워크 진입 또는 임의의 다른 때에 중계국의 능력 선언(capability declaration)의 결과로서 행해질 수 있다. 다른 대안으로서, 기지국은 자신이 처리하는 연결들의 QoS 요건들에 기초하여 이 결정을 할 수 있다. 다른 대안으로서, 기지국은 그렇게 하는 것이 그의 공간 재사용 방식에 미치는 (기지국이 인지하는) 영향의 정도에 기초하여 이 결정을 할 수 있다.

그 다음에, 단계(515)에서, 기지국은 중계국이 다운링크 로컬 스케쥴링을 수행할 수 있는 영역의 크기를 구한다.

그 다음에, 단계(520)에서, 기지국은 중계국이 그의 할당된 구역의 어떤 일부에서 다운링크 전송을 로컬적으로 스케쥴링할 수 있게 해준다. 환언하면, 기지국은 중계국이 전송을 로컬적으로 스케쥴링함으로써 그의 할당된 구역(접속 구역 및 다운링크 중계 구역)의 어떤 일부를 사용할 수 있게 해준다. 중계국이 비중앙집중식으로 관리할 수 있는 중계국의 할당의 비율도 역시 그의 능력, 연결 QoS(quality of service) 및 전체적인 공간 재사용에 기초하여 결정된다.

그 다음에, 단계(525)에서, 기지국은 로컬 스케쥴링이 허용되는 그의 구역 내의 중계국 위치로 신호를 보낸다. 그 다음에, 단계(530)에서, 기지국은 중계국에서 로컬적으로 스케쥴링될 어떤 CID, 및 중앙집중식으로 스케쥴링된 구역에서 전달될 어떤 CID를 배정한다. 예를 들어, 중앙집중식 스케쥴러의 대기시간 및 시그널링 오버헤드를 감소시키기 위해, MR-BS에 인접하지 않는 홉에 대한 버스트 할당을 전달하는 매제 접근 제어(MAC) 관리 메시지가 로컬적으로 스케쥴링된 구역에 할당될 수 있다. 선택적으로, 대기시간도 감소시키기 위해, VoIP(voice over internet protocol) 흐름도 역시 로컬적으로 스케쥴링된 구역에 할당될 수 있다.

도 6은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 네트워크 진입 시에 로컬적으로 스케쥴링된 구역을 중계국에 할당하는 방법(600)을 나타낸 플로우차트이다. 도시된 바와 같이, 이 동작은 단계(605)에서 네트워크의 통상적인 동작으로 시작한다. 그 다음에, 단계(610)에서, 노드가 네트워크 진입을 시도하고 있는지 여부가 판정된다. 노드가 네트워크 진입을 시도하고 있지 않은 경우, 이 동작은 단계(605)의 통상적인 네트워크 동작으로 되돌아간다. 노드가 네트워크 진입을 시도하고 있는 경우, 이 동작은 단계(615)로 계속되어, 네트워크 진입을 시도하는 노드가 중계국인지 여부가 판정된다. 노드가 중계국이 아닌 경우, 이 동작은 단계(620)로 계속되어, 통상적인 가입자국 네트워크 진입이 수행된다. 그 다음에, 이 동작은 단계(605)의 통상적인 동작으로 되돌아간다.

단계(615)에서 네트워크 진입을 시도하는 노드가 중계국인 것으로 판정되는 경우, 이 동작은 단계(625)로 계속되어, 중계국의 능력이 판정된다. 당업자라면, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 네트워크 진입을 시도하는 노드가 중계국인지를 판정하기 이전에 또는 그 동안에 중계국의 능력이 판정될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

그 다음에, 단계(630)에서, 중계국이 분산 스케쥴링을 할 수 있는지 여부가 판정된다. 중계국이 분산 스케쥴링을 할 수 없는 경우, 이 동작은 단계(635)로 계속되어, 중계국에 대한 중앙집중식으로 스케쥴링된 접속 및 중계 링크 구역이 할당된다. 그 다음에, 단계(640)에서, 중계국 네트워크 진입 프로세스의 나머지가 수 행된다. 그 다음에, 이 동작은 단계(605)의 통상적인 동작으로 되돌아간다.

단계(630)에서 중계국이 분산 스케쥴링을 할 수 있는 경우, 이 동작은 단계(645)로 계속되어, 중계국에 대한 중앙집중식으로 스케쥴링된 접속 및 중계 링크 구역이 할당된다. 그 다음에, 단계(650)에서, 중계국이 하나 이상의 로컬적으로 스케쥴링된 구역을 필요로 하는지 여부가 판정된다. 로컬적으로 스케쥴링된 구역이 필요한 경우, 이 동작은 앞서 기술한 바와 같이 단계(640)로 계속된다. 하나 이상의 로컬적으로 스케쥴링된 구역이 필요한 경우, 이 동작은 단계(655)로 계속되어, 로컬적으로 스케쥴링된 구역의 크기가 구해진다. 당업자라면 다른 대안으로서 네트워크 진입 프로세스가 완료된 후에 로컬적으로 스케쥴링된 구역의 할당 또는 암시가 일어날 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 그 다음에, 단계(660)에서, 공간 재사용 계획에 악영향을 주지 않고 새로운 구역 크기가 할당될 수 있는지 여부가 판정된다. 공간 재사용 계획에 악영향을 주지 않고 새로운 구역 크기가 할당될 수 있는 경우, 이 동작은 단계(665)로 계속되어, 로컬적으로 스케쥴링된 구역을 중계국에 할당하고 및/또는 로컬적으로 스케쥴링된 구역을 중계국에 알려준다. 그 다음에, 이 동작은 앞서 설명한 바와 같이 단계(640)로 계속된다.

단계(660)에서 공간 재사용 계획에 악영향을 주지 않고 새로운 구역 크기가 할당될 수 없는 경우, 이 동작은 단계(670)로 계속되어, 구역 크기가 변경될 수 있는지 여부가 판정된다. 구역 크기가 변경될 수 없는 경우, 이 동작은 단계(605)의 통상적인 동작으로 되돌아간다. 구역 크기가 변경될 수 있는 경우, 이 동작은 단계(680)로 계속되어, 구역 크기가 변경된다. 그 다음에, 이 동작은 앞서 설명한 바와 같이 단계(660)로 계속된다.

도 7은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, CID를 로컬적으로 스케쥴링된 구역에 할당하는 방법(700)을 나타낸 플로우차트이다. 당업자라면, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 도 7의 동작이 기지국 내에서 또는 중계국 내에서 또는 둘다 내에서 실행될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 도시된 바와 같이, 이 동작은 노드(기지국 또는 중계국)가 통상적인 동작을 하는 단계(705)에서 시작한다. 그 다음에, 단계(710)에서, 노드는 새로운 연결의 허가가 요구/요망되는지 여부를 판정한다. 새로운 연결이 허가되어서는 안되는 경우, 이 동작은 단계(715)로 계속되어, 노드는 기존의 연결에 대한 업데이트가 요구/요망되는지 여부를 판정한다. 임의의 기존의 연결에 대한 업데이트가 필요하지 않는 경우, 이 동작은 단계(705)의 통상적인 동작으로 되돌아간다. 단계(715)에서 기존의 연결에 대한 업데이트가 요구/요망되는 경우, 이 동작은 단계(720)로 계속되어, 기존의 연결에 대한 QoS(quality of service) 요건이 업데이트된다. 다시 단계(710)를 참조하면, 새로운 연결의 허가가 요구/요망되는 경우, 이 동작은 단계(725)로 계속되어, 새로운 연결에 대한 QoS(quality of service) 요건이 판정된다.

단계(720) 후에 또는 단계(725) 후에, 이 동작은 단계(730)로 계속되어, 노드는 연결이 로컬적으로 스케쥴링된 구역에 배정되는지 여부를 판정한다. 연결이 로컬적으로 스케쥴링된 구역에 할당되지 않는 경우, 이 동작은 단계(735)로 계속되어, 연결이 중앙집중식으로 스케쥴링된 구역에 배정된다. 그 다음에, 이 동작은 단계(705)의 통상적인 동작으로 되돌아간다. 단계(730)에서 연결이 로컬적으로 스 케쥴링된 구역에 배정되는 것으로 판정되는 경우, 이 동작은 단계(740)로 계속되어, 연결이 로컬적으로 스케쥴링된 구역에 배정된다. 그 다음에, 이 동작은 단계(705)의 통상적인 동작으로 되돌아간다.

도 8은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 기지국에 의해 중계국에서의 로컬적으로 스케쥴링된 구역의 크기를 변경하는 방법(800)을 나타낸 플로우차트이다. 도시된 바와 같이, 이 동작은 기지국이 통상적인 동작을 하는 단계(805)에서 시작한다. 그 다음에, 단계(810)에서, 기지국은 중계국에서 로컬적으로 스케쥴링된 구역 크기를 변경하는 것이 요구/요망되는지 여부를 판정한다. 네트워크 내의 중계국에서 로컬적으로 스케쥴링된 구역 크기를 변경하는 것이 요구/요망되지 않는 경우, 이 동작은 단계(805)의 통상적인 동작으로 되돌아간다. 네트워크 내의 중계국에서 로컬적으로 스케쥴링된 구역 크기를 변경하는 것이 요구/요망되는 경우, 이 동작은 단계(815)로 계속되어, 기지국이 조정 크기를 결정한다. 그 다음에, 단계(820)에서, 기지국은 중계국에서의 구역 크기가 증가될 필요가 있는지 여부를 판정한다. 중계국에서의 구역 크기가 증가될 필요가 없는 경우, 이 동작은 단계(825)로 계속되어, 기지국이 중계국에 대한 로컬적으로 스케쥴링된 구역의 크기를 업데이트한다. 그 다음에, 이 동작은 단계(805)의 통상적인 동작으로 되돌아간다.

단계(820)에서 중계국에서의 구역 크기가 증가될 필요가 있는 경우, 이 동작은 단계(830)로 계속되어, 기지국은 공간 재사용 계획에 악영향을 주지 않고 새로운 구역 크기가 할당될 수 있는지 여부를 판정한다. 공간 재사용 계획에 악영향을 주지 않고 새로운 구역 크기가 할당될 수 있는 경우, 이 동작은 앞서 기술한 바와 같이 단계(825)로 계속된다. 공간 재사용 계획에 악영향을 주지 않고 새로운 구역 크기가 할당될 수 없는 경우, 이 동작은 단계(835)로 계속되어, 기지국은 조정 크기가 변경될 수 있는지를 판정한다. 조정 크기가 변경될 수 없는 경우, 이 동작은 단계(805)의 통상적인 동작으로 되돌아간다. 조정 크기가 변경될 수 있는 경우, 이 동작은 단계(840)로 계속되어, 조정 크기가 변경된다. 그 다음에, 이 동작은 앞서 설명한 바와 같이 단계(815)로 계속된다.

이상의 설명에서, 본 발명의 특정의 실시예들이 기술되어 있다. 그렇지만, 당업자라면 이하의 청구항들에 기재되어 있는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 행해질 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 그에 따라, 이상의 설명 및 도면이 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 보아야 하며, 모든 이러한 수정이 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 보아야 한다. 이점, 장점, 문제점에 대한 해결책, 및 임의의 이점, 장점 또는 해결책이 얻어지거나 보다 두드러지게 될 수 있게 해주는 임의의 구성요소(들)이 청구항들 중 일부 또는 그 전부의 중요한, 요구된 또는 필수적인 특징들 또는 구성요소들인 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명은 본 출원의 계류 중에 행해진 보정을 포함하는 첨부된 청구항 및 발행된 청구항들의 모든 등가물에 의해서만 정의된다.

Claims

멀티홉 네트워크(multihop network)에서의 통신 스케쥴링 방법 - 상기 멀티홉 네트워크는 기지국 및 적어도 하나의 중계국(relay station)을 포함함 - 으로서,

다운링크 릴레이 구역(downlink relay zone)을 중계국에 할당하는 단계, 및

상기 중계국의 능력에 기초하여 상기 중계국에서의 다운링크 로컬 스케쥴링을 가능하게 해줄지 여부를 판정하는 단계

를 포함하며,

상기 판정하는 단계로부터 긍정적 결과가 얻어지는 경우,

상기 중계국에서의 상기 다운링크 로컬 스케쥴링을 가능하게 해주는 단계,

상기 다운링크 릴레이 구역의 제1 부분을 통해 통신하기 위해 상기 중계국에서 로컬적으로 스케쥴링될 제1 하나 이상의 연결 식별자를 배정하는 단계, 및

상기 다운링크 릴레이 구역의 제2 부분을 통해 통신하기 위해 상기 기지국에서 중앙집중식으로 스케쥴링될 제2 하나 이상의 연결 식별자를 배정하는 단계

를 더 포함하며,

상기 판정하는 단계로부터 부정적 결과가 얻어지는 경우,

상기 다운링크 릴레이 구역을 통해 통신하기 위해 상기 기지국에서 중앙집중식으로 스케쥴링될 하나 이상의 연결 식별자를 배정하는 단계

를 더 포함하는, 멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 판정하는 단계는 상기 중계국이 시간 제약이 있는 서비스들을 처리할 수 있는지 여부를 판정하는 단계를 포함하는, 멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법.
제1항에 있어서, 상기 판정하는 단계는 상기 중계국이 처리하는 상기 연결의 QoS(quality of service) 요건을 판정하는 단계를 포함하는, 멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법.
제1항에 있어서, 상기 판정하는 단계는 상기 로컬 스케쥴링이 상기 기지국의 공간 재사용 방식에 미칠 영향을 판정하는 단계를 포함하는, 멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법.
제1항에 있어서, 상기 중계국이 상기 다운링크 로컬 스케쥴링을 수행할 수 있는 영역의 크기를 설정하는 단계를 더 포함하는, 멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법.
제6항에 있어서, 상기 영역의 크기는 하나 이상의 중계국 능력, 처리되는 부하, 연결 QoS(quality of service), 및 공간 재사용으로부터 선택된 인자들의 그룹 중 하나 이상을 사용하여 결정되는, 멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법.
제1항에 있어서, 로컬적으로 스케쥴링되도록 배정된 상기 제1 하나 이상의 연결 식별자 각각이 상기 기지국에 의해 식별된 하나 이상의 중요 메시지를 전달하는 연결을 식별해주는, 멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법.
제1항에 있어서, 로컬적으로 스케쥴링되도록 배정된 상기 제1 하나 이상의 연결 식별자 각각이 하나 이상의 매체 접근 제어층(MAC) 관리 메시지를 전달하는 연결을 식별해주는, 멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법.
제1항에 있어서, 로컬적으로 스케쥴링되도록 배정된 상기 제1 하나 이상의 연결 식별자 각각이 하나 이상의 VoIP(voice over internet protocol) 흐름을 전달하는 연결을 식별해주는, 멀티홉 네트워크에서의 통신 스케쥴링 방법.