KR101250891B1 - 가상 스케줄링을 이용한 핸드오버 제어장치 및 그 장치의 구동 방법, 단말기 및 단말기의 구동 방법 - Google Patents

가상 스케줄링을 이용한 핸드오버 제어장치 및 그 장치의 구동 방법, 단말기 및 단말기의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 가상 스케줄링을 이용한 핸드오버 제어장치 및 그 장치의 구동 방법, 단말기 및 단말기의 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 가상 스케줄링을 이용한 핸드오버 제어장치는 통신 관할 영역에 포함되는 단말기들에 대한 최적의 채널 할당을 추정하는 가상 스케줄링을 수행하며, 상기 가상 스케줄링의 결과에 따라 상기 단말기들로 통신 서비스를 제공하기 위한 후보군 단말기의 수를 변화시키도록 하거나 상기 단말기의 정보를 처리하는 타임 슬롯에 대하여 그룹 단위의 평균 정보를 교환하는 가상 스케줄러; 및 상기 가상 스케줄링 이후에 상기 통신 관할 영역에서 상기 단말기로 상기 타임 슬롯마다 음성 또는 데이터 정보를 제공하기 위한 실제 스케줄링을 수행하며, 상기 타임 슬롯마다 서비스하게 될 각 채널별 사용자를 결정하는 실제 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가상 스케줄링을 이용한 핸드오버 제어장치 및 그 장치의 구동 방법, 단말기 및 단말기의 구동 방법{Hand-over Control Apparatus of Using Virtual Scheduling and Driving Method Thereof, Terminal and Driving Method Thereof}
본 발명의 실시예는 가상 스케줄링을 이용한 핸드오버 제어장치 및 그 장치의 구동 방법, 단말기 및 단말기의 구동 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는 예컨대 특정 기지국의 통신 관할 영역에서 다수의 단말기가 통신을 수행하는 경우, 기지국은 각각의 단말기와 통신하는 매 타임 슬롯마다 가상 스케줄링(Virtual Scheduling) 및 실제 스케줄링(Actual Scheduling)을 수행하여 가상 스케줄링의 결과에 따라 통신 관할 영역을 가변할 수 있고, 단말기는 기지국에서 제공하는 가상 스케줄링의 결과를 이용해 기지국별 확률값을 계산하고 확률값에 따라 주변 기지국을 선택해 통신을 하는 가상 스케줄링을 이용한 핸드오버 제어장치 및 그 장치의 구동 방법, 단말기 및 단말기의 구동 방법에 관한 것이다.
이하의 부분에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시예와 관련되는 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아님을 밝혀둔다.
상향링크의 고속화 요구에 따라 무선 이동통신 시스템에서는 단말기에서 기지국(Base Station: BS)으로 데이터를 송신하는 상향링크에서의 고속 패킷 통신 방식에 대한 논의가 활발히 이루어지고 있다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 무선 이동통신 시스템에서 논의되고 있는 E-DCH(Enhanced uplink Dedicated Channel)가 그 대표적 예이다.
도 1은 단말기와 기지국 간 일반적인 연계 과정을 나타내는 도면이다.
도 1에서 볼 때, 사용자 스케줄링(User Scheduling)은 기지국이 어느 단말기의 사용자에게 서비스해야 하는지를 나타내는 의미라면, 기지국 연계(BS association)는 각 사용자의 단말기가 어느 기지국으로부터 서비스를 받아야 하는지를 나타내는 의미이다.
일반적으로 단말기와 기지국 간 연계는 각 사용자의 단말기가 어느 기지국으로부터 신호를 받을지 결정한 후에 각 기지국은 자신으로부터 신호를 받고자 하는 단말기들을 선택해 스케줄링을 수행하여 서비스를 제공한다.
그런데, 종래에는 하나의 기지국이 관할하는 통신 영역으로 단말기 사용자들이 집중하게 되면 해당 기지국에 과부하가 발생하고, 과부하는 기지국의 고장으로 이어져 서비스가 원활히 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시예는 기지국이 단말기와 통신을 수행하는 매 타임 슬롯마다 가상 스케줄링 및 실제 스케줄링을 수행하여 가상 스케줄링의 결과에 따라 자신의 통신 관할 영역을 변화시키고, 해당 단말기는 기지국에서 통보해 준 가상 스케줄링의 결과를 이용해 기지국별 연계 확률을 계산하고 확률값에 따라 기지국을 선택하여 통신을 수행함으로써 특정 기지국에서 발생하는 과부하 현상을 줄일 수 있는 가상 스케줄링을 이용한 핸드오버 제어장치 및 그 장치의 구동 방법, 단말기 및 단말기의 구동 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가상 스케줄링을 이용한 핸드오버 제어장치는 통신 관할 영역에 포함되는 단말기들에 대한 최적의 채널 할당을 추정하는 가상 스케줄링을 수행하며, 상기 가상 스케줄링의 결과에 따라 상기 단말기들로 통신 서비스를 제공하기 위한 후보군 단말기의 수를 변화시키도록 하거나 상기 단말기의 정보를 처리하는 타임 슬롯에 대하여 그룹 단위의 평균 정보를 교환하는 가상 스케줄러; 및 상기 가상 스케줄링 이후에 상기 통신 관할 영역에서 상기 단말기로 상기 타임 슬롯마다 음성 또는 데이터 정보를 제공하기 위한 실제 스케줄링을 수행하며, 상기 타임 슬롯마다 서비스하게 될 각 채널별 사용자를 결정하는 실제 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 단말기는 일정 범위의 통신 영역을 관할하는 복수의 기지국 중 하나의 기지국으로부터 제공되는 채널 할당의 추정을 위한 가상 스케줄링의 결과를 수신하며, 상기 가상 스케줄링의 결과를 이용하여 상기 기지국과 통신을 수행해 정보를 처리하는 매 타임 슬롯마다의 상기 지지국별 확률을 계산하는 계산부; 상기 계산부의 계산 결과에 근거하여 상기 하나의 기지국 이외의 기지국과 통신을 수행할지를 결정하는 결정부; 및 상기 매 타임 슬롯마다 상기 하나의 기지국과 수행하는 상기 가상 스케줄링의 결과를 수신하여 저장하고, 저장한 상기 가상 스케줄링의 결과를 갱신하는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 통신 관할 영역에 포함되는 단말기들에 대하여 최적의 채널 할당을 추정하기 위해 상기 단말기의 정보를 처리하는 타임 슬롯마다 가상 스케줄링을 수행하는 단계; 상기 단말기로 상기 타임 슬롯마다 음성 또는 데이터 정보를 제공하기 위한 실제 스케줄링을 수행하여 상기 타임 슬롯마다 서비스하게 될 각 채널별 사용자를 결정하는 단계; 및 상기 가상 스케줄링의 결과를 상기 단말기들로 통보하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 구동 방법은 일정 범위의 통신 영역을 관할하는 복수의 기지국 중 하나의 기지국으로부터 제공되는 최적의 채널 할당을 추정하는 가상 스케줄링의 결과를 수신하며, 상기 가상 스케줄링의 결과를 이용하여 상기 기지국과 통신을 수행해 정보를 처리하는 매 타임 슬롯마다의 상기 지지국별 확률을 계산하는 단계; 상기 확률을 계산한 결과에 근거하여 상기 하나의 기지국 이외의 기지국과 통신을 수행할지를 결정하는 단계; 및 상기 매 타임 슬롯마다 상기 하나의 기지국과 수행하는 상기 가상 스케줄링의 결과를 수신하여 저장하고, 저장한 상기 가상 스케줄링의 결과를 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 통신을 수행하기 위하여 특정 기지국에 단말기 사용자가 집중될 때, 단말기의 일부가 인접 기지국과 통신을 수행할 수 있게 됨으로써 종래 대비 특정 기지국에서 발생하는 과부하 문제를 해결할 수 있다.
또한, 종래와 같이 특정 기지국에 집중되어 서비스가 이루어지는 단말기들의 불균형 문제를 해소할 수 있을 것이다.
도 1은 단말기와 기지국 간 일반적인 연계 과정을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템을 나타내는 도면,
도 3은 도 2에 도시한 기지국의 핸드오버 제어장치의 구조를 나타내는 도면,
도 4는 도 3의 가상 스케줄러에서 셀 별로 후보군 단말기(MS)를 감소하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 5는 종래 대비 도 3의 가상 스케줄러에서 이루어지는 후보군 단말기를 감소하는 과정을 비교 설명하기 위한 도면,
도 6은 종래 대비 도 3의 가상 스케줄러에서 이루어지는 평균정보 교환 과정을 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 2의 단말기의 구조를 나타내는 도면,
도 8은 도 2의 이동통신 시스템의 운용 과정을 나타내는 도면,
도 9는 도 3의 핸드오버 제어장치의 구동 방법을 나타내는 도면,
도 10은 도 2의 단말기의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시한 기지국의 핸드오버 제어장치의 구조를 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3의 가상 스케줄러에서 셀 별로 후보군 단말기(MS)를 감소하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 5는 종래 대비 도 3의 가상 스케줄러에서 이루어지는 후보군 단말기를 감소하는 과정을 비교 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 종래 대비 도 3의 가상 스케줄러에서 이루어지는 평균정보 교환 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 2의 단말기의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템은 기지국(200, 210) 및 단말기(220)를 포함하며, 예를 들어 WCDMA 망의 경우 RNC(Radio Network Controller)나 MSC(Mobile Switching Center) 및 SGSN(Serving GPRS Support Node)과 같은 교환국의 일부 또는 전부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 기지국(200, 210)은 예를 들어 각각 셀(cell) 단위로 배치되어 있고, 신호 채널 중 트래픽(Traffic) 채널을 통해 단말기(220)로부터의 통화 또는 데이터 요청 신호를 수신하며, 가령 수신된 통화 요청 신호를 RNC로 전송하거나 자신이 관할하는 셀 영역에 존재하는 단말기(220)의 위치를 파악하는 위치 등록을 수행한다. 이와 같이 기지국(200, 210)은 자신의 셀 영역에 존재하는 단말기(220)의 위치를 파악한 후 MSC로부터 RNC를 통하여 전달되는 통화 요청 신호를 전송한다. 기지국(200, 210)은 단말기(220)와 직접적으로 연결되는 망 종단(endpoint) 장치로서 기저 대역 신호 처리, 유무선 변환, 무선 신호의 송수신 등을 수행한다.
또한 기지국(200, 210)은 GPS 위성으로부터의 신호를 이용하여 자신이 위치한 위·경도 등의 정보를 얻을 수 있으며, 이러한 기지국(200, 210)의 위치 정보를 순방향 링크 호출 채널의 시스템 파라미터 메시지를 통하여 단말기(220)로 전달할 수 있다. 단말기(220)는 자신이 속해 있는 셀의 기지국(200, 210)의 위치 정보를 이용하여 단말기(220) 자신의 이동 거리를 계산함으로써 새로운 위치 정보를 등록할 수도 있다. 여기서, 위치 등록은 단말기(220)의 위치, 상태, 식별자, 슬롯 주기 및 그 밖의 다른 특징들을 기지국(200, 210)을 통하여 MSC에 알리는 처리 절차로서, 기지국(200, 210)이 단말기(220)로 수신신호를 설정하고자 할 때 단말기(220)를 효과적으로 호출할 수 있도록 하는 절차이다. 이러한 단말기(220)의 위치 등록은 단말기(220)의 전원을 온(ON) 또는 오프(OFF)할 때, 단말기(220)가 MSC 간을 이동할 때, 그리고 단말기(220)의 파라미터가 변경되는 경우에 실시될 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(200, 210)은 단말기(220)와 음성 또는 데이터 통신을 수행하는 매 타임 슬롯마다 자신이 관할하는 셀 영역에 속해 있는 단말기(220)로 최적 채널 할당(OCA: Opimal Channel Allocation)을 위한 추정, 즉 가상 스케줄링을 수행한 후 각각의 단말기(220)와 독립적으로 실제 스케줄링을 진행하며, 다운링크로 파일럿(Pilot) 신호를 전송해 모든 단말기(220)로 가상 스케줄링의 결과를 통지해 준다. 이와 같은 통지를 통해 기지국(200, 210)은 단말기(220)로 어느 정도의 비율로 서비스할 수 있는지를 알리게 된다.
위의 기능을 수행하기 위하여 기지국(200, 210)은 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같은 핸드오버 제어장치를 포함할 수 있다. 핸드오버 제어장치는 스케줄링부(310)를 포함하며, 트래픽 처리부(300)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 트래픽 처리부(300)는 제어부 및 인터페이스부로 구성되며, 제어부는 기지국(200, 210)에서 처리되는 신호 전반을 제어하고, 인터페이스부는 네트워크 연결을 위한 신호 변환 등의 기능을 수행할 수 있다.
스케줄링부(310)는 가상 스케줄러(311) 및 실제 스케줄러(313)를 포함한다. 가상 스케줄러(311)는 매 타임 슬롯마다 셀 연계, 즉 통신 영역을 고려하지 않는 가상 스케줄링을 수행한다. 다시 말해, 가상 스케줄링에서 고려할 대상을 해당 기지국(200, 210)의 파일럿 채널이 도달할 수 있는 범위 안에 있는 사용자로 제한할 수 있다. 그리고 기지국(200, 210) 간에는 가상 스케줄링이 이루어지는 매 타임 슬롯에 대해서가 아닌 몇몇 타임 슬롯을 단위로 평균 정보를 교환할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가상 스케줄러(311)는 아래의 <수학식 1>에서 제기되는 공간적 어려움(Spatial hardness)을 완화시켜 최적 채널 할당을 가능케 하기 위한 근사 방법을 이용하여 가상 스케줄링을 수행한다.
Figure 112011014375433-pat00001
여기서, k는 이동통신 이용자 전체의 집합을 의미한다.
n={1,2,3,…,N}은 기지국 인덱스이다.
j={1,2,3,…,I }는 사용 가능한 채널의 인덱스이다.
Figure 112011014375433-pat00002
은 단말 k가 현재 시간 슬롯 t의 이전 슬롯까지 서비스를 받은 데이터 전송률의 평균이라 정의한다.
Figure 112011014375433-pat00003
은 k 사용자의 평균 전송률 R의 함수로 주어지는 사용자의 만족도 척도 미분값으로서, 사용자 k가 (t-1)번 시간 슬롯까지 받은 평균 전송률을 네트워크에 있는 다른 사용자의 평균 전송률과 비교하였을 때 얼마만큼 공평한지를 나타내는 공평성의 척도이다.
Figure 112011014375433-pat00004
은 사용자 k가 기지국 n의 채널 i로부터 시간 t에서 받을 수 있는 순간 전송률을 의미한다.
<수학식 1>에서 볼 수 있는 바와 같이, 적용 대상을 이동통신 이용자 전체의 집합으로 한다는 것은 실질적으로 불가능하므로 기지국(200, 210)이 최적 채널 할당(OCA)을 하는 것이 복잡하여 많은 어려움이 있다. 다시 말해, 기지국(200, 210)에 연계하기 위한 슬롯 변화에 관계되는 시간적 어려움(Temporal hardness)이나 네트워크 내에서 모든 사용자들을 고려해야 하는 공간적 어려움이 존재하게 된다.
이에 따라 본 발명의 실시예에서는 이러한 OCA의 비현실적인 면을 실제 구현될 수 있도록 하기 위해 기지국(200, 210)이 네트워크 전체의 단말기(220)를 관할하는 것이 아니라, 근접하는 제1단(First-tier) 내지 제N단(Nth-tier)까지의 단말기(220)들을 관할할 수 있도록 함으로써 서비스를 제공하기 위한 후보군의 단말기(220)들을 줄이고, 더 나아가 기지국(200, 210) 간에는 모든 슬롯이 아닌 몇몇 슬롯을 단위로 평균 정보를 교환할 수 있도록 한다.
<수학식 2>는 <수학식 1>에 나타낸 바대로 기지국(200, 210)이 네트워크의 사용자 전체에 대해서가 아니라 도 4에서와 같이 관할 셀의 영역을 줄여 통신을 실질적으로 수행하기 위한 후보군의 단말기(220)를 줄일 수 있는 경우이다.
Figure 112011014375433-pat00005
여기서,
Figure 112011014375433-pat00006
이를 다시 도 5를 참조하여 좀더 구체적으로 살펴보면, 도 5의 (a)에서와 같이 일반적인 핸드오버의 경우에는 현재 서비스 중인 사용자에 대하여 인접하는 제1 단의 기지국(First-tier BS)만이 핸드오버를 수행한다면, 본 발명의 실시예에서는 도 5의 (b)에서와 같이 제1단(First-tier)의 기지국뿐 아니라, 제2단(Second-tier)의 기지국까지도 현재 서비스 중인 사용자에 대하여 핸드오버를 수행할 수 있다. 여기서, 핸드오버는 기지국(200, 210) 간에 특정 단말기(220)의 신호를 넘겨주고 받는 개념이라기보다는 특정 기지국(200, 210)에서 통신 가능 영역을 늘리면, 상대 기지국(200, 210)에서는 통신 가능 영역을 좁히는 방식으로 단말기(220)의 서비스를 관할하는 개념이라 할 수 있다. 이에 핸드오버라는 용어는 통신 관할 영역을 가변시킨다는 의미로서 가변 통신영역 등으로 다양하게 지칭될 수도 있을 것이다.
<수학식 3>은 <수학식 1>에서 볼 때 단말기(220)가 가진 정보 또는 거리 및 신호 세기를 줄여 가상 스케줄링을 실질적으로 가능하게 한다.
Figure 112011014375433-pat00007
여기서,
Figure 112011014375433-pat00008
는 원 값(Original value), 즉 단말기(220)가 가진 정보 또는 단말기(220)의 거리 및 신호 세기의 평균값을 나타낸다.
다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(200, 210)은 도 6의 (a)에서와 같이 모든 타임 슬롯에 대하여 매 타임 슬롯마다 정보를 교환하는 것이 아니라, 도 6의 (b)에서와 같이 몇몇 타임 슬롯 혹은 그룹 단위로 정보를 교환하여 기지국(200, 210)의 과부하 문제를 해결하여 가상 스케줄링을 구현 가능하게 한다.
한편, 실제 스케줄러(313)는 셀 연계를 고려한 실제 스케줄링을 수행하여 매 슬롯마다 서비스할 각 채널별 사용자를 결정한다. 즉 설정된 커버리지에 따라 기지국(200, 210)별로 자신의 기지국(200, 210)과 연계된 사용자들을 고려하여 실제 스케줄링을 수행한다. 가령, 기지국(200, 210)이 가상 스케줄링만을 적용하게 되면, 매 슬롯마다 빈번한 핸드오버가 야기되는데, 실제 환경에서 핸드오버를 수행하는 시간은 기지국(200, 210)에서 매 슬롯마다 스케줄링을 수행하는 시간보다 매우 길다. 따라서, 기지국(200, 210)은 가상 스케줄링뿐 아니라 실제 스케줄러(313)를 통해 실제 스케줄링을 동시에 수행하여 각각 획득한 예컨대 사용자별 평균 전송률 간의 차이를 핸드오버 결정시 이용한다. 즉 가상 스케줄링이라는 개념을 도입하여 최적의 셀 연계와 스케줄링을 하게 되는 것이다. 여기서, 최적의 셀 연계란 가령 가상 스케줄링의 결과를 이용해 설정된 자신의 통신 관할 영역을 늘리거나 줄이고, 이를 근거로 이후의 실제 스케줄링을 진행하게 되는 것을 의미한다.
단말기(220)는 기지국(200, 210)과 연계하여 음성 또는 데이터 신호를 어느 기지국(200, 210)으로 전송하고 어느 기지국(200, 210)으로부터 수신할지를 결정하게 된다. 이를 위해 단말기(220)는 기지국(200, 210)에서 제공하는 가상 스케줄링의 결과를 수신하여 메모리에 저장되는 pmf 관련 정보를 갱신하게 된다. 여기서, pmf 관련 정보란 확률질량함수(Probability mass function)를 의미하며, 단말기(220)가 메모리에 저장하는 pmf 관련 정보는 <표 1>과 같이 나타내어질 수 있다.
<표 1>에서 MS2의 총 가상 스루풋(throughput)이란 서비스 가능한 모든 기지국(200, 210)의 BW(Band Width)를 합친 값이다.
Figure 112011014375433-pat00009
그리고, 단말기(220)는 다음과 같은 명령에 따라 핸드오버를 수행한다.
if is Possible Handover(),
if RandomSelectionBS(0.3 0.7) = BS2,
Operate handover()
end
end
즉, 가상 스케줄링의 결과를 이용해 확률을 계산한 결과, <표 1>에서 볼 때 확률이 높은 기지국 2(210)로 핸드오버를 수행한다. 이후 단말기(220)는 가상스케줄링을 위한 자신의 정보를 갱신한다.
위의 기능을 수행하기 위하여 단말기(220)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(700) 및 핸드오버 수행부(710)를 포함한다. 여기서, 제어부(700)는 단말기(220)에서 이루어지는 신호 전반을 제어하게 된다. 또한 핸드오버 수행부(710)는 계산부(711), 결정부(713) 및 저장부(715)를 포함할 수 있는데, 계산부(711)는 기지국(200, 210)으로부터 수신하여 저장부(715)에 저장된 가상 스케줄링의 결과를 이용하여 <표 1>에서와 같은 확률값을 계산하고, 결정부(713)는 계산부(711)에서 계산된 계산 결과에 따라 어느 기지국(200, 210)과 통신을 수행하게 될지를 결정하며, 저장부(715)는 기지국(200, 210)에서 제공한 가상스케줄링의 결과를 저장하거나 가상 스케줄링을 위한 자신의 정보를 저장하여 저장된 정보는 갱신한다.
도 8은 도 2의 이동통신 시스템의 운용 과정을 나타내는 도면이다.
도 8을 도 2와 함께 참조하면, 예컨대 기지국 1(200)이 자신의 통신 관할 영역에 속해 있는 단말기 1(221)에 대한 가상 스케줄링 및 실제 스케줄링을 수행한 후 음성 또는 데이터 서비스를 제공 중에 있다고 하자(S801).
그리고, 단말기 2(223)가 기지국 2(210)로 서비스를 요청한 경우(S803), 기지국 2(210)는 자신의 통신 관할 영역에 속해 있는 단말기 1(221) 및 단말기 2(223)로 가상 스케줄링을 수행하고, 이어 실제 스케줄링 수행한다(S805).
여기서, 가상 스케줄링은 기지국 2(210)가 자신의 통신 관할 영역에 속해 있는 단말기(221, 223)에 대한 최적 채널 할당(OCA)을 추정하는 과정을 의미한다면, 실제 스케줄링은 기지국 2(210)가 타임 슬롯마다 음성 또는 데이터 정보를 단말기(220)로 제공하고 타임 슬롯마다 서비스하게 될 각 채널별 사용자를 결정하는 것을 의미한다.
예를 들어, 기지국 2(210)는 가상 스케줄링의 결과에 따라 단말기(220)들로 통신 서비스를 제공하기 위한 후보군 단말기(220)의 수를 변화시키도록 하거나, 단말기(220)의 정보를 처리하는 타임 슬롯에 대하여 그룹 단위의 평균 정보를 교환하게 된다.
이어, 기지국 2(210)는 모든 단말기(220), 즉 단말기 1(221) 및 단말기 2(223)로 가상 스케줄링의 결과를 통보해 준다(S807).
그러면 단말기 1(221) 및 단말기 2(223)는 각각 가상 스케줄링의 결과를 이용해 기지국별 연계 확률을 계산한다(S809). 예컨대 단말기 2(223)는 기지국 1(200)로부터 받은 가상 스루풋을 단말기 2(223)의 총 가상 스루풋으로 나누어 기지국 1(200)에 대한 연계 확률을 계산하고, 또한 기지국 2(210)로부터 받은 가상 스루풋을 단말기 2(223)의 총 가상 스루풋으로 나누어 기지국 2(210)에 대한 연계 확률을 계산한다.
그리고 단말기 1(221)은 기지국별 연계 확률을 계산한 결과 확률값이 높은 쪽의 기지국 2(210)로 접속하여 핸드오버를 수행하여 서비스를 받게 된다(S811).
도 9는 도 3의 핸드오버 제어장치의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 9를 도 2와 함께 참조하면, 기지국(200, 210)은 자신의 통신 관할 영역에 속해 있는 단말기(220)들에 대하여 매 타임 슬롯마다 가상 스케줄링 및 실제 스케줄링을 수행한다(S901, S903).
여기서, 가상 스케줄링은 기지국(200, 210)이 자신의 통신 관할 영역에 속해 있는 단말기(220)에 대한 최적 채널 할당(OCA)을 추정하는 과정이라면, 실제 스케줄링은 기지국(200, 210)이 타임 슬롯마다 음성 또는 데이터 정보를 단말기(220)로 제공하고 타임 슬롯마다 서비스하게 될 각 채널별 사용자를 결정하는 것을 의미한다.
이어, 기지국(200, 210)은 가상 스케줄링의 결과를 모든 단말기(220)들로 통보하게 된다(S903).
그 결과 단말기(220)는 가상 스케줄링의 결과를 이용해 기지국 연계별 확률값을 계산하고, 계산한 결과 확률값이 큰 쪽의 기지국(200, 210)에 접속하여 서비스 경로를 변경할 수 있게 된다.
도 10은 도 2의 단말기의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 10을 도 2와 함께 참조하면, 단말기(220)는 기지국(200, 210)으로부터 가상 스케줄링의 결과를 수신하여 메모리에 저장된 pmf 관련 정보를 갱신한다(S1001). 여기서, pmf 관련 정보란 확률질량 함수를 나타낸다.
이어 단말기(220)는 메모리에 pmf 관련 정보로서 저장된 모든 단말기(220)들에 대한 가상 스케줄링의 결과를 이용하여 기지국별 연계를 위한 확률값을 계산한다(S1003).
그리고 계산한 확률값에 따라 확률값이 높은 쪽의 기지국(200, 210)에 연계하여 서비스를 진행하게 된다(S1005).
이와 같이 단말기(220)가 서비스 경로를 변경하게 되면 가령 과부하가 발생하는 지지국(200, 210)의 입장에서는 서비스를 제공해야 하는 후보군 단말기(220)의 수가 줄어들게 되는데, 본 발명의 실시예에서는 이를 기지국(200, 210)이 통신 관할 영역을 가변하는 것으로 표현할 수도 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
그리고, 명세서상에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예는 가상 스케줄링을 이용한 핸드오버 제어장치 및 그 장치의 구동 방법, 단말기 및 단말기의 구동 방법에 적용 가능한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면 통신을 수행하기 위하여 특정 기지국에 단말기 사용자가 집중될 때, 단말기의 일부가 인접 기지국과 통신을 수행할 수 있게 됨으로써 종래 대비 특정 기지국에서 발생하는 과부하 문제를 해결할 수 있다. 또한, 종래와 같이 특정 기지국에 집중되어 서비스가 이루어지는 단말기들의 불균형 문제를 해소할 수 있다.
200: 기지국 1 210: 기지국 2
220: 단말기 300: 트래픽 처리부
310: 스케줄링부 311: 가상 스케줄러
313: 실제 스케줄러 700: 제어부
710: 핸드오버 수행부 711: 계산부
713: 결정부 715: 저장부

Claims (8)

  1. 기지국에서 핸드오버(Handover)를 제어하는 장치에 있어서,
    하나의 채널을 통하여 상기 기지국의 파일럿 채널이 도달할 수 있는 범위 안에 위치하는 하나 이상의 단말기들과 음성 또는 데이터 통신을 수행하는 하나 이상의 타임 슬롯(Time Slot)마다 상기 하나 이상의 단말기들의 평균 전송률을 산출하고, 추출된 상기 하나 이상의 단말기들의 평균 전송률에 대한 정보를 해당하는 각 단말기들로 전송하는 가상 스케줄러; 및
    상기 하나의 채널을 통하여 상기 기지국과 상기 기지국의 셀 커버리지 영역에 위치하는 하나 이상의 단말기에 대하여 스케줄링을 수행하는 실제 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 가상 스케줄러는 상기 하나 이상의 단말기들의 평균 전송률에 대한 정보를 상기 해당하는 각 단말기들로 전송하기 위해 상기 기지국과 상기 하나 이상의 단말기들 간의 하향링크에 상기 하나 이상의 단말기들의 평균 전송률에 대한 정보가 포함된 파일럿(Pilot) 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어장치.
  4. 단말기에 있어서,
    각 기지국으로부터 상기 단말기에 대한 평균 전송률을 수신하여 저장하는 저장부;
    상기 저장부에 저장된 상기 각 기지국별 상기 단말기에 대한 평균 전송률에 따라 상기 각 기지국에 대한 상기 단말기의 확률값을 각각 계산하는 계산부; 및
    상기 계산부의 계산 결과에 근거하여 상기 각 기지국 중 상기 단말기의 확률값이 최대인 기지국을 상기 단말기와 통신을 수행하는 기지국으로 결정하는 결정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 계산부는 상기 각 기지국에 대한 상기 단말기의 BW(Band Width)를 상기 각 기지국에 대한 BW를 합친값으로 나누어 상기 각 기지국에 대한 상기 단말기의 확률값을 계산하는 것을 특징으로 하는 단말기.
  6. 핸드오버(Handover) 제어장치가 기지국에서 핸드오버를 제어하는 방법에 있어서,
    하나의 채널을 통하여 상기 기지국의 파일럿 채널이 도달할 수 있는 범위 안에 위치하는 하나 이상의 단말기들과 음성 또는 데이터 통신을 수행하는 하나 이상의 타임 슬롯(Time Slot)마다 상기 하나 이상의 단말기들의 평균 전송률을 산출하는 단계; 및
    추출된 상기 하나 이상의 단말기들의 평균 전송률에 대한 정보를 해당하는 각 단말기들로 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
  7. 단말기가 상기 단말기와 통신을 수행하는 기지국을 결정하는 방법에 있어서,
    각 기지국으로부터 상기 단말기에 대한 평균 전송률을 수신하여 저장하는 단계;
    상기 저장하는 단계를 통해 저장된 상기 각 기지국별 상기 단말기에 대한 평균 전송률에 따라 상기 각 기지국에 대한 상기 단말기의 확률값을 각각 계산하는 단계; 및
    상기 계산하는 단계를 통해 계산된 상기 각 기지국에 대한 상기 단말기의 확률값에 근거하여 상기 단말기와 통신을 수행하는 기지국을 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 기지국 결정 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 기지국을 결정하는 단계는,
    상기 각 기지국 중 상기 계산하는 단계를 통해 계산된 상기 각 기지국에 대한 상기 단말기의 확률값이 최대인 기지국을 상기 단말기와 통신을 수행하는 기지국으로 결정하는 것을 특징으로 하는 단말기의 기지국 결정 방법.
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