KR101136715B1 - Packet Scheduling Algorithm considering a minimum delay time requirement for Non-realtime Traffic - Google Patents

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KR101136715B1
KR101136715B1 KR1020050060561A KR20050060561A KR101136715B1 KR 101136715 B1 KR101136715 B1 KR 101136715B1 KR 1020050060561 A KR1020050060561 A KR 1020050060561A KR 20050060561 A KR20050060561 A KR 20050060561A KR 101136715 B1 KR101136715 B1 KR 101136715B1
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Abstract

본 발명은, 휴대인터넷과 같은 무선인터넷 환경에서의 자원 할당 방법에 관한 것으로, 특히 사용자들에게 최적의 비실시간(Non-realtime) 서비스를 제공하기 위한 최소 전송지연 시간을 고려한 자원 할당 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of allocating resources in a wireless Internet environment such as a portable Internet, and more particularly, to a method of allocating resources in consideration of a minimum transmission delay time for providing an optimal non-realtime service to users. .

본 발명에 따른 방법은, 이동 단말간에 세션이 설정되는 단계; 최대지연요구시간, 사용자 별로 부여되는 추가적인 지연시간을 이용한 적응적 스케줄링에 따라 사용자별 우선순위 값을 결정하는 단계; 및 결정된 우선순위 값에 따라 주파수 자원을 할당하는 단계;를 포함한다.The method according to the invention comprises the steps of establishing a session between mobile terminals; Determining a priority value for each user according to adaptive scheduling using a maximum delay request time and an additional delay time for each user; And allocating frequency resources according to the determined priority value.

자원 할당, 비실시간 트래픽, 적응적 스케줄링 Resource allocation, non-real-time traffic, adaptive scheduling

Description

비실시간 트래픽 서비스를 위한 최소 전송 지연 요구 시간을 고려한 자원 할당 방법{Packet Scheduling Algorithm considering a minimum delay time requirement for Non-realtime Traffic}Resource Scheduling Algorithm Considering a Minimum Delay Time Requirement for Non-realtime Traffic

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 자원 할당 방법을 보여주는 흐름도,1 is a flowchart illustrating a frequency resource allocation method according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 우선순위값 결정 방법을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining a method for determining a resource allocation priority value according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자원할당 방법과 종래기술에 따른 자원 할당 방법의 수율에 대한 비교결과를 보여주는 도면,3 is a view showing a comparison result of the yield of the resource allocation method according to an embodiment of the present invention and the resource allocation method according to the prior art,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자원할당 방법과 종래기술에 따른 자원 할당 방법의 지연손실 확률에 대한 비교결과를 보여주는 도면,4 is a view showing a comparison result of the delay loss probability of the resource allocation method according to an embodiment of the present invention and the resource allocation method according to the prior art;

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자원할당 방법과 종래기술에 따른 자원 할당 방법의 지연손실 확률에 대한 비교결과의 다른 예를 보여주는 도면,5 is a view showing another example of a comparison result of the delay loss probability of the resource allocation method according to an embodiment of the present invention and the resource allocation method according to the prior art;

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자원할당 방법과 종래기술에 따른 자원 할당 방법의 지연손실 확률에 대한 비교결과의 또 다른 예를 보여주는 도면이다.6 is a view showing another example of a comparison result of the delay loss probability of the resource allocation method according to an embodiment of the present invention and the resource allocation method according to the prior art.

본 발명은 휴대인터넷과 같은 무선인터넷 환경에서의 자원 할당 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자들에게 최적의 비실시간(Non-realtime) 서비스를 제공하기 위한 최소 전송지연 시간을 고려한 자원 할당 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a resource allocation method in a wireless Internet environment, such as a mobile Internet, and more particularly, to a resource allocation method considering a minimum transmission delay time for providing an optimal non-realtime service to users. It is about.

근래에는 이동통신시스템에서 사용자간 공평성(Fairness)를 만족시키면서 자원 할당을 수행하기 위한 다양한 자원 할당 방법이 연구되고 있으며, 비실시간 서비스 사용자의 서비스 품질을 만족시키기 위한 필요성이 증가하고 있다.Recently, various resource allocation methods have been studied to perform resource allocation while satisfying fairness among users in mobile communication systems, and the necessity for satisfying service quality of non-real-time service users is increasing.

비실시간 서비스를 고려한 기존의 무선 패킷 스케줄링 알고리즘들은 대개의 경우 시스템 용량을 증가시키거나 사용자간의 공평성을 보장하기 위한 목표로 설계되었다. 실시간 서비스와는 달리 http, ftp, mail 전송 등의 비실시간 서비스에 대한, 자원할당 방식으로 현재 이동통신 시스템에서는 "A. Jalali, R. Padovani, and R. Pankaj, "Data Throughput of CDMA-HDR a High Efficiency-High Data Rate Personal Communicaiton Wireless System," Proceeding of IEEE VTC 2000, pp.1854~1858, vol.3, May 2000.에 개시된 PF 방식을 주로 사용하고 있다. 상술한 PF 방식을 포함하는 비실시간 서비스를 고려한 기존의 무선 패킷알고리즘들은 비교적 공정한 자원 할당이 가능하나 전송 지연을 고려하지 않으므로 일부 사용자는 우선순위에 밀려서 전송이 지연되어 서비스에 대한 만족도가 떨어질 수 있다.Conventional wireless packet scheduling algorithms considering non real-time services are usually designed to increase system capacity or to ensure fairness among users. Unlike real-time services, "A. Jalali, R. Padovani, and R. Pankaj," Data Throughput of CDMA-HDR a High Efficiency-High Data Rate Personal Communicaiton Wireless System, "Proceeding of IEEE VTC 2000, pp. 1854-1858, vol. 3, May 2000. The PF method is mainly used. Non-real-time including the above-described PF method Existing wireless packet algorithms considering services are able to allocate resources fairly, but do not consider transmission delays, so some users may be delayed due to their priority, resulting in poor service satisfaction.

실시간 서비스에서는 전송지연을 엄격하게 제한한다. 비실시간 트래픽에 대 해서도 지연에 대한 요구사항이 존재하며, 이때 지연 성능과 시스템 수율 간에 득실관계를 유연하게 조절할 수 있는 스케줄링 알고리즘의 개발이 요구되는 실정이다.In real-time services, the transmission delay is strictly limited. There is also a requirement for delay for non-real-time traffic, which requires the development of a scheduling algorithm that can flexibly adjust the tradeoff between delay performance and system yield.

따라서 본 발명의 목적은 비실시간 서비스에 적합한 형태의 자원 할당 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for allocating a resource suitable for a non-real time service.

구체적인 본 발명의 목적은 비실시간 서비스에 적합한 형태의 Soft QoS를 제공하면서 시스템 용량을 향상시킬 수 있는 적응적인 스케줄링 방식을 적용함으로써, 비실시간 트래픽 서비스를 위한 최적의 자원 할당 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an optimal resource allocation method for a non-real-time traffic service by applying an adaptive scheduling method for improving system capacity while providing a soft QoS of a form suitable for a non-real-time service.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 이동 단말간에 세션이 설정되는 단계; 최대지연요구시간, 사용자 별로 부여되는 추가적인 지연시간을 이용한 적응적 스케줄링에 따라 사용자별 우선순위 값을 결정하는 단계; 및 결정된 우선순위 값에 따라 주파수 자원을 할당하는 단계;를 포함한다.The method according to the present invention for achieving the object of the present invention comprises the steps of establishing a session between the mobile terminal; Determining a priority value for each user according to adaptive scheduling using a maximum delay request time and an additional delay time for each user; And allocating frequency resources according to the determined priority value.

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상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가 함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same number as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시간 트래픽 서비스는 전송지연을 엄격하게 요구하므로 전송지연의 가능성이 낮아진다. 그러나, 비실시간 트래픽 서비스의 경우에는 엄격한 지연 성능을 요구하지 않으므로 필요에 따라 손실을 허용할 수 있으며, 이때 목표 지연시간에 따른 손실 성능과 시스템 수율 간의 득실 관계를 스케줄링에 고려할 수 있다. 따라서, 본 발명의 원리는 목표 지연시간에 근접하는 사용자 중에서 채널 상태가 나쁜 사용자가 있을 경우에는 손실이 발생하더라도 해당 사용자의 서비스를 지연하면서 채널 상태가 좋은 사용자를 선택하여 우선적으로 서비스함으로써 수율을 증가시키는 것이다.Real-time traffic services strictly require transmission delays, which reduces the possibility of transmission delays. However, the non-real-time traffic service does not require a strict delay performance, so that loss can be tolerated as needed. In this case, a gain-and-loss relationship between loss performance and system yield according to a target delay time can be considered in scheduling. Therefore, the principle of the present invention is to increase the yield by preferentially selecting a user with a good channel condition while delaying the service of the user, even if a loss occurs when there is a user with a bad channel condition among the users near the target delay time. It is to let.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 자원 할당 방법을 보여주는 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a frequency resource allocation method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 주파수 자원 할당은, 자원 할당을 담당하는 프로세서를 구비한 휴대인터넷 시스템의 기지국에서 수행한다. 먼저, 110단계에서, 기지국과 단말기에 세션이 설정된다. 기지국은 120단계에서, 최대지연요구시간, 사용자별 채널 상태, 지연손실확률, 채널상태에 의해 결정된 전송율을 결정한다. 이후, 기지국은 130단계에서, 후술하는 적응적인 스케줄링(Adaptive Exponential Scheduling) 방법에 의한 우선순위값을 결정한다. 마지막으로 기지국은 140단계에서, 결정된 우선순위 값에 따라 주파수 자원을 할당한다. 이하, 상기 130단계의 적응적인 스케줄링 방법을 상세히 설명한다.Referring to FIG. 1, frequency resource allocation is performed by a base station of a portable Internet system having a processor in charge of resource allocation. First, in step 110, a session is established between the base station and the terminal. In step 120, the base station determines the transmission rate determined by the maximum delay request time, channel status for each user, delay loss probability, and channel status. Thereafter, in step 130, the base station determines a priority value by an adaptive scheduling method described later. Finally, in step 140, the base station allocates frequency resources according to the determined priority value. Hereinafter, the adaptive scheduling method of step 130 will be described in detail.

<Adaptive Exponential Scheduling><Adaptive Exponential Scheduling>

본 발명에 따른 실시예에서는 상술한 비실시간 트래픽 서비스의 특성을 고려하여, 최대 전송 지연 요구 시간인

Figure 112005036476656-pat00001
를 기준으로 Max C/I에 의한 자원할당을 적응적으로 가능하도록 MDS 스케줄링을 변형한 Adaptive Exponential 스케줄링을 제안한다.
Figure 112005036476656-pat00002
는 이동통신 시스템이 트래픽 성질에 따라 임의로 결정한다.In the embodiment of the present invention, considering the characteristics of the non-real-time traffic service described above,
Figure 112005036476656-pat00001
Based on this, we propose Adaptive Exponential Scheduling with modified MDS Scheduling to adaptively allocate resources by Max C / I.
Figure 112005036476656-pat00002
Is arbitrarily determined by the mobile communication system according to the traffic characteristics.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 우선순위값 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating a method for determining a resource allocation priority value according to an embodiment of the present invention.

Adaptive Exponential 스케줄링 방식은 도 2에서 보는 바와 같이 서비스가 요구하는 최대 지연 요구 시간(

Figure 112005036476656-pat00003
) 에 사용자 별로 추가적인 지연 시간
Figure 112005036476656-pat00004
를 허용함으로써, 우선권을 부여하는 방식에 있어서 보다 유연한 대처가 가능하다. As shown in FIG. 2, the Adaptive Exponential Scheduling method uses the maximum delay request time required by the service.
Figure 112005036476656-pat00003
Additional latency per user
Figure 112005036476656-pat00004
This allows more flexibility in the way of giving priority.

즉, 도 2를 참조하여 설명하면, 일부 지연 손실을 허용하면서 채널 상태가 좋지 않은 사용자에 대해서는 우선권 커브를 우측으로 이동시켜

Figure 112005036476656-pat00005
동안 채널 상태가 우수한 사용자에 대해 우선권을 양보함으로써 시스템의 수율을 증가시킨다. 이때, 우선권을 제어하기 위해
Figure 112005036476656-pat00006
값은 하기 <수학식 1> 같이 설정한다.That is, referring to FIG. 2, the priority curve is shifted to the right for a user whose channel condition is poor while allowing some delay loss.
Figure 112005036476656-pat00005
Increase yield of the system by yielding priority to users with good channel condition. At this time, to control the priority
Figure 112005036476656-pat00006
The value is set as in <Equation 1>.

Figure 112005036476656-pat00007
Figure 112005036476656-pat00007

상기 <수학식 1>에서, α는 시스템 조절 파라미터이고,

Figure 112005036476656-pat00008
는 시간 t에서 1bit를 전송할 때 지연 손실이 발생할 확률이고,
Figure 112005036476656-pat00009
는 시간 t에서 채널의 상태에 의해 결정된 전송률을 나타낸다. 한편, 알고리즘이 시스템(기지국)에서 운용될 때
Figure 112005036476656-pat00010
값은 전체 전송된 비트 수와 지연 손실이 발생한 비트수의 비율로써 매 프레임 마다 갱신된다. In Equation 1, α is a system control parameter,
Figure 112005036476656-pat00008
Is the probability of delay loss when transmitting 1 bit at time t,
Figure 112005036476656-pat00009
Denotes the transmission rate determined by the state of the channel at time t. On the other hand, when the algorithm is operated in the system (base station)
Figure 112005036476656-pat00010
The value is updated every frame as the ratio of the total number of transmitted bits to the number of bits where the delay loss occurred.

상기 <수학식 1> 같이 상황에 따라

Figure 112005036476656-pat00011
값을 적절하게 설정하고 매 프레임 마다 갱신함으로써 간접적으로 우선권을 부여하게 된다. 즉,
Figure 112005036476656-pat00012
값이 크고, 손실이 발생하는 비율
Figure 112005036476656-pat00013
가 큰 사용자에 가장 우선적으로 자원을 할당하고,
Figure 112005036476656-pat00014
값이 작고 손실이 발생하는 비율
Figure 112005036476656-pat00015
이 낮은 사용자는 가장 낮은 자원할당 우선순위를 가지게 된다. 이것은 도 2에 도시된 바와 같이,
Figure 112005036476656-pat00016
값이 작으면 우선권 커브가 좌측으로 이동하게 되고, 그 반대이면 우선권 커브가 우측으로 이동하게 되기 때문이다. 또한, 임의의 사용자의 우선권 커브가 우측으로 이동했다 하더라도 채널 상태가 우수하면 우선적으로 서비스 받을 수 있음을 알 수 있다.
Figure 112005036476656-pat00017
값은 수율과 지연 손실간의 득실을 최적화하기 위한 수단으로 사용되며, 이를 통해 비실시간 트래픽의 유연한 서비스 요구 조건에 대한 특성을 반영할 수 있다. Adaptive Exponential scheduling 방식을 의사코드로 기술하면 하기 <표 1>과 같다.According to the situation as shown in Equation 1 above
Figure 112005036476656-pat00011
Priority is given indirectly by setting the value appropriately and updating every frame. In other words,
Figure 112005036476656-pat00012
High value, loss rate
Figure 112005036476656-pat00013
Assign resources first to large users,
Figure 112005036476656-pat00014
Small value and loss rate
Figure 112005036476656-pat00015
This lower user will have the lowest resource allocation priority. This is shown in Figure 2,
Figure 112005036476656-pat00016
If the value is small, the priority curve is shifted to the left, and vice versa, the priority curve is shifted to the right. In addition, even if the priority curve of any user has moved to the right, it can be seen that the service can be preferentially provided that the channel condition is excellent.
Figure 112005036476656-pat00017
The value is used as a means of optimizing the tradeoff between yield and delay loss, which reflects the characteristics of flexible service requirements for non-real-time traffic. The adaptive exponential scheduling method is described in pseudo code as shown in Table 1 below.

Figure 112005036476656-pat00018
Figure 112005036476656-pat00018

<본 발명의 실시예에 대한 실험 결과><Experiment Result for Example of the Present Invention>

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자원할당 방법과 종래기술에 따른 자원 할당 방법의 수율에 대한 비교결과를 보여주는 도면이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자원할당 방법과 종래기술에 따른 자원 할당 방법의 지연손실 확률에 대한 비교결과를 보여주는 도면이다. 이하 상기 도 3내지 도 6을 참조하여 실험 결과를 상세히 설명한다.3 is a view showing a comparison of the yield of the resource allocation method according to an embodiment of the present invention and the resource allocation method according to the prior art, Figures 4 to 6 is a resource allocation method according to an embodiment of the present invention and the prior art A diagram showing a comparison result of the delay loss probability of the resource allocation method according to the technique. Hereinafter, the experimental results will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 6.

본 발명에서 종래기술의 성능과 비교하기 위한 실험은 휴대인터넷 시스템 규격을 바탕으로 상향/하향링크를 동시에 고려하였다. 네트워크 구성은 19개 셀로 구성하고, 각 셀은 3-sector 안테나를 사용하여 주파수 효율을 높였다. 그리고, 실제 채널 환경과 유사하도록 만들기 위해 기지국과의 거리에 의한 경로 손실 모델과 장애물과 이동 속도 등에 의한 shadowing 모델과 다중 경로 손실 모델을 반영하였다. In the present invention, the experiment for comparing with the performance of the prior art simultaneously considered the uplink / downlink based on the portable Internet system standards. The network consists of 19 cells, and each cell uses a 3-sector antenna to increase frequency efficiency. In order to make it similar to the real channel environment, the path loss model based on the distance from the base station, the shadowing model based on the obstacle and the moving speed, and the multipath loss model are reflected.

그리고, 모든 사용자의 이동 속도는 60km/h인 환경으로 하였다. 사용된 채널은 다이버시티 부채널(Normal Subchannel)만을 이용하여서 섹터 당 네트워크 평균 수율의 성능을 측정하였다. 본 발명에서는 초고속 휴대인터넷 시스템(한국정보기술협회 "2.3GHz 휴대인터넷 표준 매체접근 제어 계층" 정보통신단체 표준 PG302, Jun, 7, 2004.)의 시스템 레벨 시뮬레이션을 통해 스케줄링 알고리즘의 성능을 측정하였다. 채널 모델과 시스템 파라미터는 하기 <표 2>와 같이 적용하였다. And, all the user's moving speed was set to 60km / h environment. The channel used was the performance of the network average yield per sector using only the diversity subchannel (Normal Subchannel). In the present invention, the performance of the scheduling algorithm is measured through system level simulation of the ultra-high speed portable Internet system (Korea Information Technology Association "2.3GHz portable Internet standard media access control layer" Information and Communications Organization Standard PG302, Jun, 7, 2004.). Channel models and system parameters were applied as shown in Table 2 below.

Figure 112005036476656-pat00019
Figure 112005036476656-pat00019

시뮬레이션에서 시스템은 AMC 모드에 따른 사용자의 요구 CINR 값을 모든 프레임마다 계산하여 반영하였으며, 기지국의 총 전력을 20 watts로 가정하였다. 그리고, 채널 모델은 COST-231 경로손실 모델과 Shadowing 모델과 다중경로 채널모델을 모두 고려하였다. 또한, shadow fading에 따른 분포 편차는 8dB, correlation distance는 50m로 설정하였다. 또한, 3-sector 셀을 고려하였으며, 모든 사용자들은 셀 내에서 균일하게 발생시키고, 이들 사용자는 60km/h의 속력으로 이동하게 하였다. 한편, 다른 셀로 이동하는 사용자에 대해서는 하드 핸드오버를 적용한다. 또한, 무선 채널상의 전송 오류가 발생하지 않는다고 가정하고, 이에 따라 별도의 ARQ 프로토콜을 적용하지 않는다. 따라서, ARQ 프로토콜에 따른 재전송 오버헤드가 발생하지 않는 이상적인 채널을 고려하였다. 따라서, 본 시뮬레이션 결과는 실현 가능한 최고 성능에 해당하는 것이다. 시뮬레이션의 진행 시간은 모두 5000 Frame 즉, 25sec 동안 진행된 시간 동안의 성능을 측정하여서 보여준다. 한편 본 발명에 대한 전산 실험에 사용된 각종 변수 값들은 하기 <표 3> 기재된 바와 같다. 물리계층에서 사용자의 채널 상태에 의한 CINR 값에 의해 AMC(Adaptation of Modulation & Coding)방식이 지원 가능하다. 따라서, 본 시뮬레이션에서 사용자의 CINR값에 의한 전송 모드 결정이 하기 <표 3>에 의해 결정되고, 해당 AMC모드로 기지국과의 송수신이 이루어지도록 하였다.In the simulation, the system calculates and reflects the user's required CINR value in every frame according to the AMC mode, and assumes the total power of the base station is 20 watts. The channel model considers both the COST-231 path loss model, the shadowing model, and the multipath channel model. In addition, the distribution deviation according to the shadow fading is set to 8dB, the correlation distance is set to 50m. In addition, the 3-sector cell was considered, and all users were generated uniformly in the cell, and these users were allowed to move at a speed of 60 km / h. Meanwhile, hard handover is applied to a user moving to another cell. In addition, it is assumed that a transmission error on a wireless channel does not occur, and thus no separate ARQ protocol is applied. Therefore, an ideal channel without retransmission overhead according to the ARQ protocol is considered. Therefore, this simulation result corresponds to the highest possible performance. The simulation time is shown by measuring the performance of 5000 frames, that is, the time progressed for 25sec. Meanwhile, various variable values used in the computational experiments for the present invention are as described in Table 3 below. AMC (Adaptation of Modulation & Coding) can be supported by the CINR value according to the channel state of the user in the physical layer. Therefore, in this simulation, the transmission mode determination based on the CINR value of the user is determined by Table 3 below, and transmission and reception with the base station is performed in the corresponding AMC mode.

Figure 112005036476656-pat00020
Figure 112005036476656-pat00020

본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 방법과 종래기술의 비교 전산실험에서 사용된 트래픽은 이더넷 트래픽을 사용하였다. 이더넷 트래픽을 증가시켜서 성능을 분석하였다. 사용된 트래픽의 연속된 패킷 간의 도착시간은 인터넷 트래픽에서 일반적으로 고려되는 파레토(Pareto) 분포를 따른다. 이는 파레토 분포가 트래픽의 자기 유사성과 버스트한 특성을 잘 표현한 분포이기 때문이다. 이 때 패킷의 길이는 이더넷 트래픽에서 실측된 분포를 기반으로 한다(R. Gusella, "A Measurement Study of Diskless Workstation Traffic on an Ethernet," IEEE Transactions on Comm., pp. 1557~1568, vol. 38, no. 9, September 1990. 참조)(W.-M. Yin and Y.-D. Lin. "Statisticaly optimized Minislot Allocation for Initial and Collision Resolution in Hybrid Fiber Coaxial Networks," IEEE Journal on Selected Areas in Communication,pp. 1764~1773, vol.18, no. 9, September 2000. 참조 ). 파레토 분포는 shape parameter x와 location parameter y에 의해 결정되며, 이에 따른 확률분포함수는 하기 <수학식 2>와 같다.The traffic used in the comparative computation experiment of the resource allocation method and the prior art according to an embodiment of the present invention used Ethernet traffic. We analyzed the performance by increasing the Ethernet traffic. The arrival time between successive packets of the used traffic follows the Pareto distribution generally considered in Internet traffic. This is because the Pareto distribution is a good representation of the traffic's self-similarity and burst characteristics. The length of the packet is based on the measured distribution in Ethernet traffic (R. Gusella, "A Measurement Study of Diskless Workstation Traffic on an Ethernet," IEEE Transactions on Comm., Pp. 1557-1568, vol. 38, no. 9, September 1990.) (W.-M. Yin and Y.-D. Lin. "Statistically optimized Minislot Allocation for Initial and Collision Resolution in Hybrid Fiber Coaxial Networks," IEEE Journal on Selected Areas in Communication, pp 1764-1773, vol. 18, no. 9, September 2000. The Pareto distribution is determined by shape parameter x and location parameter y, and the probability distribution function according to Equation 2 is as follows.

Figure 112005036476656-pat00021
Figure 112005036476656-pat00021

여기서, 평균 도착 간격은 하기 <수학식 3>과 같다.Here, the average arrival interval is expressed by Equation 3 below.

Figure 112005036476656-pat00022
Figure 112005036476656-pat00022

여기서, λ는 패킷 도착률이며, 본 시뮬레이션에서는 패킷 도착률의 변화에 따른 수율과 큐잉 지연의 결과값을 살펴보기 위하여 기준이 되는 패킷 도착률 λ는 0.075 packets/slot로 놓고, λ값을 0.036과 0.1 packets/slot으로 변화해 가면서 비교한다. 또한, x = 1.3을 사용했다.Here, λ is the packet arrival rate. In this simulation, the packet arrival rate λ is set to 0.075 packets / slot, and λ is 0.036 and 0.1 packets / Compare with slots. In addition, x = 1.3 was used.

한편, 패킷의 평균 길이에 대한 분포는 실제 이더넷에서 발생하는 트래픽을 분석해서 얻어진 통계를 이용하였으며, 하기 <표 4>와 같이 주어진다.On the other hand, the distribution of the average length of the packet was used to obtain the statistics obtained by analyzing the traffic generated in Ethernet, as shown in Table 4 below.

Figure 112005036476656-pat00023
Figure 112005036476656-pat00023

상술한 과정을 통해 발생된 트래픽은, 시스템에서 규정된 MAC PDU의 크기로 변환되며, 무선 구간에서 정해진 고정 길이의 패킷에 맞추기 위해 필요하다면 padding을 한다.Traffic generated through the above-described process is converted into the size of the MAC PDU defined in the system, and padding if necessary to fit the fixed length packet in the radio section.

상기 도 3내지 도 6에 있어서, 본 발명의 실시예와 비교 대상은 PF(Proportion Fairness) 자원 할당 방식과, M-LWDF(M. Andrews, K. Kumaran, K. Ramanan, A. Stolyar, P. Whiting, and R. Vijayakumar, "Providing Quality of Service over a shared wireless link,"IEEE Communications Magazine, pp.150-154, February 2001. 참조)방식과, MDS(Simon Shin, Byeung-Cheol Kim, Jae-hwang Yu, and Dongwoo Kim, "Analysis of 1xEV-DO Packet Scheduling Algorithms Considering QoS," Proceedings of CIIT 2003, 2003. 참조)방식이다.3 to 6, the embodiment and the comparison object of the present invention is a propagation method of PF (Proportion Fairness) resource, M-LWDF (M. Andrews, K. Kumaran, K. Ramanan, A. Stolyar, P. Whiting, and R. Vijayakumar, "Providing Quality of Service over a shared wireless link," IEEE Communications Magazine, pp. 150-154, February 2001.) and MDS (Simon Shin, Byeung-Cheol Kim, Jae-hwang) Yu, and Dongwoo Kim, "Analysis of 1xEV-DO Packet Scheduling Algorithms Considering QoS," Proceedings of CIIT 2003, 2003.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 방식을 적용한 경우의 수율은

Figure 112005036476656-pat00024
가 0.6sec, 1.2sec, 1.8sec 일 때 각각 6.86Mbps, 7.54Mbps, 8.05Mbps로서 수율이 증가함을 보인다. 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 방식을 적용하지 않은 경우에는 PF 방식과 M-LWDF 방식이 각각 5.91Mbps와 5.7Mbps의 수율이 나왔다. 따라서, 본 발명을 적용함으로써 최대 33%의 수율 상승을 가져왔다. Referring to FIG. 3, the yield in the case of applying the resource allocation method according to the embodiment of the present invention is
Figure 112005036476656-pat00024
The yield is increased to 6.86Mbps, 7.54Mbps and 8.05Mbps, respectively at 0.6sec, 1.2sec and 1.8sec. When the resource allocation scheme according to the embodiment of the present invention is not applied, the PF scheme and the M-LWDF scheme yield 5.91 Mbps and 5.7 Mbps, respectively. Thus, application of the present invention resulted in a yield increase of up to 33%.

이렇게 수율이 더 높은 이유는 이것은 제안한 스케줄링 방식이

Figure 112005036476656-pat00025
를 길게 할수록 Max C/I 방식이 적용되는 구간이 길어지도록 설계되었기 때문이다.The reason for this higher yield is that the proposed scheduling scheme
Figure 112005036476656-pat00025
This is because the longer the is, the longer the section to which the Max C / I method is applied.

도 4를 참조하면,

Figure 112005036476656-pat00026
= 0.6sec 일때 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 방식을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우에 대해 비교한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 방식을 적용하지 않은 경우에는 지연 손실 확률이 10% 이하가 되도록 만족시키려면 시스템에서 수용 가능한 수가 20명 이하가 된다. 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 방식을 적용한 경우에는 지연 손실 확률이 10% 이하가 되도록 만족시키려면 시스템에서 24명까지 수용 가능한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명을 적용하면 시스템에서 20% 이상의 사용자 수를 수용할 수 있다는 것을 알 수 있다.Referring to Figure 4,
Figure 112005036476656-pat00026
= 0.6sec, a comparison is made between the case where the resource allocation method according to the embodiment of the present invention is applied and the case where the resource allocation method is not applied. If the resource allocation method according to the embodiment of the present invention is not applied, the number acceptable to the system is 20 or less to satisfy the delay loss probability of 10% or less. When the resource allocation method according to the embodiment of the present invention is applied, it can be seen that up to 24 people can be accommodated in the system to satisfy the delay loss probability of 10% or less. Thus, it can be seen that applying the present invention can accommodate 20% or more users in the system.

도 5를 참조하면,

Figure 112005036476656-pat00027
= 1.2sec 인 경우이고, 도 6을 참조하면,
Figure 112005036476656-pat00028
= 1.8sec일 때, 지연 손실 확률의 비교도이다. 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 방식은
Figure 112005036476656-pat00029
가 길수록 다른 방식보다 현저히 지연에 대한 손실이 감소함을 알 수 있다. 반면에,
Figure 112005036476656-pat00030
가 증가함에 따라 PF 방식에 대한 손실 확률은 거의 변하지 않는다. 이것은 PF 방식이 시스템 수율에서는 adaptive exponential 스케줄링 방식과 유사한 성능을 나타내지만, 사실상 지연 성능에 따른 우선권 부여를 고려하고 있지 않기 때문이다.5,
Figure 112005036476656-pat00027
= 1.2sec, and referring to FIG. 6,
Figure 112005036476656-pat00028
= 1.8 sec, the comparison of the delay loss probability. Resource allocation scheme according to an embodiment of the present invention
Figure 112005036476656-pat00029
It can be seen that the longer the loss of the delay is significantly lower than other methods. On the other hand,
Figure 112005036476656-pat00030
As is increased, the loss probability for the PF method hardly changes. This is because the PF scheme shows similar performance to the adaptive exponential scheduling scheme in system yield, but it does not consider prioritization according to delay performance.

위에서 양호한 실시 예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시 예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위 뿐만 아니라, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention should be construed to include not only the appended claims but also all of the above changes, modifications or adjustments.

상술한 바와 같이 본 발명은 시스템에서 비실시간 서비스에 대해 전송 지연에 대한 최대 전송 지연 요구시간의 만족을 요구하면, 이를 최대한 만족시키는 사용자 수를 기존 방식보다 더 많이 수용할 수 있다. 따라서, 네트워크의 용량을 증 대시키는 효과가 있다.As described above, in the present invention, when the system requires the satisfaction of the maximum transmission delay request time with respect to the transmission delay for the non-real-time service, the number of users that satisfies the maximum can be accommodated more than the conventional scheme. Therefore, there is an effect of increasing the capacity of the network.

Claims (5)

이동통신 시스템의 기지국에서 비실시간 트래픽 서비스를 위한 자원 할당 방법에 있어서,In the resource allocation method for the non-real-time traffic service in the base station of the mobile communication system, 이동 단말간에 세션이 설정되는 단계;Establishing a session between mobile terminals; 채널 상태에 따라 사용자 별로 부여되는 추가적인 지연시간 및 최대지연요구시간을 이용한 적응적 스케줄링에 따라 사용자별 우선순위 값을 결정하는 단계; 및Determining a priority value for each user according to adaptive scheduling using an additional delay time and a maximum delay time required for each user according to a channel state; And 결정된 우선순위 값에 따라 주파수 자원을 할당하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비실시간 트래픽 서비스를 위한 자원 할당 방법.Allocating a frequency resource according to the determined priority value; Resource allocation method for a non-real-time traffic service comprising a. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 적응적 스케줄링의 사용자 별로 부여되는 추가적인 지연시간은,The additional delay given to each user of the adaptive scheduling is 소정의 시스템 조절 파라미터, 임의의 시간구간에서 지연 손실 확률, 임의의 시간구간에서 채널 상태에 따라 결정되는 전송율에 의해 결정됨을 특징으로 하는 비실시간 트래픽 서비스를 위한 자원 할당 방법.A method for allocating a resource for a non-real-time traffic service, characterized in that it is determined by a predetermined system adjustment parameter, a probability of delay loss in an arbitrary time interval, and a transmission rate determined according to a channel state in an arbitrary time interval. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 적응적 스케줄링의 사용자 별로 부여되는 추가적인 지연시간은,The additional delay given to each user of the adaptive scheduling is 하기 수학식Equation
Figure 112005036476656-pat00031
, 여기서, α는 시스템 조절 파라미터이고,
Figure 112005036476656-pat00032
는 시간 t에서 1bit를 전송할 때 지연 손실이 발생할 확률이고,
Figure 112005036476656-pat00033
는 시간 t에서 채널의 상태에 의해 결정된 전송률,
Figure 112005036476656-pat00031
, Where α is a system control parameter,
Figure 112005036476656-pat00032
Is the probability of delay loss when transmitting 1 bit at time t,
Figure 112005036476656-pat00033
Is the rate determined by the state of the channel at time t,
에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 비실시간 트래픽 서비스를 위한 자원 할당 방법.The resource allocation method for a non-real time traffic service, characterized in that determined by.
제 2항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 시간구간에서 채널 상태에 따라 결정되는 전송율이 크고, 임의의 시간구간에서 지연 손실 확률이 큰 경우에 높은 우선순위 값이 부여됨을 특징으로 하는 비실시간 트래픽 서비스를 위한 자원 할당 방법.The method according to any one of claims 2 to 3, wherein a high priority value is given when a transmission rate determined according to a channel state in a certain time interval is large and a delay loss probability in a certain time interval is large. A resource allocation method for a non-real time traffic service. 삭제delete
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