KR101298948B1 - 이동 단말의 전력 절약 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

이동 단말의 전력 절약 장치 및 방법이 개시된다. 요청 수신부는 이동 단말로부터 UGS(Unsolicited Grant Service) 또는 실시간 가변속도(Real-Time Variable Rate : RT-VR) 서비스에 해당하는 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 사용 요청을 수신한다. 타입Ⅱ 제어부는 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 작은 슬립 윈도우 크기를 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 크기로 결정하고, 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 큰 리스닝 윈도우 크기를 복수의 타입Ⅱ 서비스의 리스닝 윈도우 크기로 설정하여 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 일치시킨다. 정보 전송부는 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 크기와 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 이동 단말로 전송한다. 본 발명에 따르면, 이동 통신 단말기가 이용하는 서비스의 개수가 증가하여도 기존의 전력 절약 기법보다 우수한 전력 절약 효과를 갖는다. 또한 다른 전력 절약 기법과 비교했을 때, 이동 통신 단말기가 이용하는 각 서비스별로 상이한 슬립 윈도우 크기와 리스닝 윈도우 크기의 단순 비교(크고 작음) 만으로도 전력 절약 효과를 낼 수 있다는 점에서 연산량 및 시스템의 복잡도를 감소시킬 수 있다.

Description

이동 단말의 전력 절약 장치 및 방법{Apparatus and method for power saving for mobile device}
본 발명은 이동 단말의 전력 절약 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이동 단말의 슬립 윈도우(Sleep Window) 및 리스닝 윈도우(Listening Window)를 제어하여 이동 단말의 전력을 절약할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
와이맥스(WiMAX), 와이브로(WiBro)라는 이름으로 널리 상용화된 IEEE 802.16은, 기존의 IEEE 802.11가 제공하는 무선랜(Wireless Local Area Network : WLAN) 방식이 고정된 액세스 포인트(Access Point : AP)를 중심으로 근거리 내에서 무선 데이터 통신을 가능케 하는 방식만을 제공할 뿐 이동 단말의 이동성(mobility)을 지원하지 못한다는 한계를 극복하기 위하여, IEEE 802.16 그룹을 중심으로 진행된 국제 표준 기술을 의미한다.
IEEE 802.16에 대한 표준화 진행 이후, 이동 단말의 무선 도시권 통신망(Wireless Metropolitan Area Network : WMAN)의 범용적인 이용에 따라, 배터리에 의해 동작하는 이동 단말에서 배터리의 전력 절약은 효과적인 이동통신 서비스의 제공을 위해 필수적으로 해결해야 할 중요한 문제 중의 하나로 자리 잡게 되었다.
이에 IEEE 802.16e에서는 배터리 전력의 절감을 위하여 이동 통신 단말기가 사용하는 타입Ⅰ, 타입Ⅱ 및 타입Ⅲ의 서비스 유형에 따른 슬립/리스닝 상태를 제안한다.
타입Ⅰ 서비스에는 비실시간 가변속도(Non-Real-Time Variable Rate : NRT-VR) 서비스 및 최선형(Best Efforts : BE) 서비스가 포함된다. 또한 타입Ⅱ 서비스에는 UGS(Unsolicited Grant Service) 및 실시간 가변속도(Real-Time Variable Rate : RT-VR) 서비스가 포함된다.
그리고 타입Ⅲ 서비스에는 멀티캐스트 커넥션(multicast connections) 서비스 및 매니지먼트 오퍼레이션(management operations) 서비스가 포함된다.
한국공개특허 제2005-0089524호에는 다수의 전력 절약 모드를 가지는 무선 통신 장치에서 리스닝 구간을 조절하여 전력을 절약하는 방법이 개시되어 있다. 개시된 방법에 의하면 각 전력 절약 모드의 대기 모드 구간이 서로 중첩되도록 각 전력 절약 모드의 시작 시간 또는 시작 구간의 길이를 변경할 수 있다.
그러나 전력 절약 모드의 개수가 증가하는 경우 복수의 전력 절약 모드의 시작 시간 또는 시작 구간의 길이 변경 시 무선 통신 장치의 효율이 감소할 수 있다는 문제점이 있다.
또한 한국공개특허 제2004-0083185호에는 무선 휴대 인터넷 시스템의 전력 절약 모드 제어 방법이 개시되어 있다. 개시된 방법에 의하면 복수의 단말을 그룹화하여 다른 단말의 수면 주기에 따라 각 단말의 수면 주기를 결정할 수 있다. 그러나 단말이 복수의 전력 절약 모드를 갖는 경우 그룹화 과정에 어려움이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이동 단말의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우를 이동 단말이 요청한 서비스 타입에 따라 제어하여 이동 단말의 전력을 절약할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 이동 단말의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우를 이동 단말이 요청한 서비스 타입에 따라 제어하여 이동 단말의 전력을 절약할 수 있는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공함에 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 장치는, 이동 단말로부터 UGS(Unsolicited Grant Service) 또는 실시간 가변속도(Real-Time Variable Rate : RT-VR) 서비스에 해당하는 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 사용 요청을 수신하는 요청 수신부; 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 작은 슬립 윈도우 크기를 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 크기로 결정하고, 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 큰 리스닝 윈도우 크기를 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 리스닝 윈도우 크기로 설정하여 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 일치시키는 타입Ⅱ 제어부; 및 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대하여 결정된 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 크기와 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 상기 이동 단말로 전송하는 정보 전송부;를 구비한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 방법은, (a) 이동 단말로부터 UGS(Unsolicited Grant Service) 또는 실시간 가변속도(Real-Time Variable Rate : RT-VR) 서비스에 해당하는 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 사용 요청을 수신하는 단계; (b) 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 작은 슬립 윈도우의 크기를 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 크기로 결정하고, 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 큰 리스닝 윈도우의 크기를 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 리스닝 윈도우 크기로 설정하여 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 일치시키는 단계; 및 (c) 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대하여 결정된 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 크기와 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 상기 이동 단말로 전송하는 단계;를 갖는다.
본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 장치 및 방법에 의하면, 이동 단말이 이용하는 서비스의 개수가 증가하여도 기존의 전력 절약 기법보다 우수한 전력 절약 효과를 갖는다. 또한 다른 전력 절약 기법과 비교했을 때, 이동 단말이 이용하는 각 서비스별로 상이한 슬립 윈도우 크기와 리스닝 윈도우 크기의 단순 비교(크고 작음) 만으로도 전력 절약 효과를 낼 수 있다는 점에서 연산량 및 시스템의 복잡도를 감소시킬 수 있다.
도 1은 이동 단말의 타입Ⅰ 서비스에서의 슬립/리스닝 상태를 나타낸 도면,
도 2는 이동 단말의 타입Ⅱ 서비스에서의 슬립/리스닝 상태를 나타낸 도면,
도 3은 이동 단말이 타입Ⅰ 및 타입Ⅱ 서비스를 동시에 이용하는 경우의 슬립/리스닝 상태를 나타낸 도면,
도 4는 IEEE 802.16e에서의 이동 단말의 전력 절약 효과를 나타낸 도면,
도 5는 eMUI(Extended Maximizing Unavailability Interval) 기법에 의한 이동 단말의 전력 절약 효과를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 7은 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 본 발명에 따른 전력 절약 효과를 IEEE 802.16e에서의 전력 절약 효과 및 eMUI 기법의 전력 절약 효과와 비교하여 나타낸 도면,
도 8은 타입Ⅰ 및 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 본 발명에 따른 전력 절약 효과를 IEEE 802.16e에서의 전력 절약 효과 및 eMUI 기법의 전력 절약 효과와 비교하여 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도,
도 10은 이동 단말이 이용하는 서비스 수의 증가에 따른 각 전력 절약 방법의 전력 소비를 나타낸 그래프,
도 11은 이동 단말이 이용하는 서비스 수의 증가에 따른 각 전력 절약 방법의 슬립 프레임 비율을 나타낸 그래프, 그리고,
도 12는 시간에 따른 각 전력 절약 방법의 슬립 프레임의 개수를 나타낸 그래프이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 장치 및 방법과 관련된 기존 기술에 관하여 설명한다.
도 1은 이동 단말의 타입Ⅰ 서비스에서의 슬립/리스닝 상태를 나타낸 도면이다.
앞에서 언급한 바와 같이 타입Ⅰ 서비스에는 비실시간 가변속도(Non-Real-Time Variable Rate : NRT-VR) 서비스 및 최선형(Best Efforts : BE) 서비스가 포함된다.
도 1을 참조하면, 이동 단말은 타입Ⅰ 서비스에서의 슬립/리스닝 상태를 결정하기 위해 이동 단말과 기지국의 커뮤니케이팅 후에 반복적으로 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우를 수행하게 된다.
구체적으로, 이동 단말은 슬립 모드로 들어가기 위해서 기지국에 슬립 요청 메시지(Sleep Request Message, MOB_SLP_REQ)를 전송한다. 이동 단말로부터 슬립 요청 메시지를 전송받은 기지국은 이동 단말에 슬립 응답 메시지(Sleep Response Message, MOB_SLP_RSP)를 전송한다.
슬립 응답 메시지에는 초기 슬립 윈도우 크기(Initial-sleep window size) 및 리스닝 윈도우 크기(Listening window size)와 같은 정보가 포함되어 있다.
기지국으로부터 슬립 응답 메시지를 전송받은 이동 단말은 사전에 기지국과 주고 받은 슬립 요청 메시지 및 슬립 응답 메시지를 통해서 정해진 것과 같은 슬립 상태로 동작하게 된다.
만약 초기 슬립 윈도우 크기가 N프레임이라고 한다면, 이동 단말은 N프레임 동안 슬립 윈도우를 수행하고, N프레임 이후에는 기지국으로부터 트래픽 인디캐이션 메시지(MOB_TRF_IND)를 받기 위해서 리스닝 윈도우를 수행하게 된다.
한편 기지국에서 이동 단말로의 트래픽이 없을 경우 기지국은 트래픽 인디캐이션 메시지를 네거티브(Negative)로 하여 이동 단말에 전송하고, 네거티브 트래픽 인디캐이션(Negative MOB_TRF_IND) 메시지를 전송받은 이동 단말은 다음 슬립 윈도우에서는 이전 슬립 윈도우에서 취한 N프레임의 2배 만큼 슬립 구간을 늘려서 슬립 윈도우를 수행하게 된다.
또한 기지국에서 이동 단말로의 트래픽이 존재하는 경우 기지국은 트래픽 인디캐이션 메시지를 포지티브(Positive)로 하여 이동 단말에 전송하고, 포지티브 트래픽 인디캐이션(Positive MOB_TRF_IND) 메시지를 전송받은 이동 단말은 일반동작 모드(Normal Operation Mode)로 들어가 기지국으로부터 트래픽을 전송받는다.
일반동작 모드에서 기지국은 이동 단말로 DL(DownLink) 데이터를 전송하고, 이동 단말은 기지국으로 UL(UpLink) 데이터를 전송한다.
도 2는 이동 단말의 타입Ⅱ 서비스에서의 슬립/리스닝 상태를 나타낸 도면이다.
앞에서 언급한 바와 같이 타입Ⅱ 서비스에는 UGS(Unsolicited Grant Service) 및 실시간 가변속도(Real-Time Variable Rate : RT-VR) 서비스가 포함된다.
도 2를 참조하면, 이동 단말의 타입Ⅱ 서비스에서의 슬립/리스닝 상태는 이동 단말의 타입Ⅰ 서비스에서의 슬립/리스닝 상태와 마찬가지로, 이동 단말과 기지국의 커뮤니케이팅 후에 반복적으로 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우가 수행된다.
구체적으로, 이동 단말은 슬립 상태로 들어가기 위해서 기지국에 슬립 요청 메시지(Sleep Request Message, MOB_SLP_REQ)를 전송한다. 이동 단말로부터 슬립 요청 메시지를 전송받은 기지국은 이동 단말에 슬립 응답 메시지(Sleep Response Message, MOB_SLP_RSP)를 전송한다.
타입Ⅱ 서비스에서의 슬립 응답 메시지에는 타입Ⅰ 서비스에서의 슬립 응답 메시지에 초기 슬립 윈도우 크기가 포함되어 있는 것과 달리, 슬립 윈도우 크기(Sleep window size) 및 리스닝 윈도우 크기(Listening window size)와 같은 정보가 포함되어 있다.
기지국으로부터 슬립 응답 메시지를 전송받은 이동 단말은 사전에 기지국과 주고 받은 슬립 요청 메시지 및 슬립 응답 메시지를 통해서 정해진 것과 같은 슬립 상태로 동작하게 된다.
만약 약속된 슬립 윈도우 크기가 N프레임이라고 할 때, 이동 단말은 N프레임 동안은 슬립 윈도우를 수행하게 된다. 그 후 이동 단말은 기지국으로부터 DL(DownLink) 데이터를 전송받고, 기지국으로 UL(UpLink) 데이터를 전송하기 위한 리스닝 윈도우를 수행하게 된다.
구체적으로, DL 데이터가 존재하는 경우 기지국은 이동 단말이 리스닝 상태일 때 DL 데이터를 이동 단말로 전송한다. 또한 UL 데이터가 존재하는 경우 이동 단말은 이동 단말 자신이 리스닝 상태일 때 기지국으로 UL 데이터를 전송한다.
즉, 타입Ⅰ 서비스에서의 슬립/리스닝 상태와는 달리 타입Ⅱ 서비스에서의 슬립/리스닝 상태는 이동 단말의 리스닝 윈도우 동안 기지국과 이동 단말 간의 정기적인 DL/UL 데이터의 교환이 이루어져야 하기 때문에 이동 단말의 슬립 윈도우의 크기가 고정(fixed)되어 있다.
도 3은 이동 단말이 타입Ⅰ 및 타입Ⅱ 서비스를 동시에 이용하는 경우의 슬립/리스닝 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에서 설명한 슬립 모드는 단일의 타입Ⅰ 또는 타입Ⅱ의 서비스에 대해서는 이동 단말의 전력 절약 효과가 우수하다. 그러나 실제로 이동 단말을 사용하는 사용자는 단일의 서비스를 이용하는 것이 아니라, 복수의 서비스를 이용하는 경우가 대부분이다.
예를 들어, 이동 단말의 사용자가 타입Ⅰ 서비스에 해당하는 인터넷 웹을 이용하면서 타입Ⅱ 서비스에 해당하는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스를 이용하는 경우, 이동 단말은 타입Ⅰ 및 타입Ⅱ 서비스를 모두 이용하게 된다.
또한 타입Ⅰ 서비스만을 복수 개 이용하는 경우, 타입Ⅱ 서비스만을 복수 개 이용하는 경우, 타입Ⅰ 및 타입Ⅱ 서비스를 각각 복수 개 이용하는 경우 등 다양한 경우가 존재할 수 있다.
이렇게 이동 통신 단말기가 이용하는 서비스가 복수 개인 경우, 기존의 전력 절약 방법의 전력 절약 효과는 감소하게 된다. 또한 이용하는 서비스의 개수가 증가할수록 전력 절약 효과는 더 감소하게 된다.
도 3을 참조하면, 이동 단말이 타입Ⅰ 및 타입Ⅱ 서비스를 동시에 이용하는 경우, 각 서비스가 서로 다른 서비스의 슬립 구간을 침범하게 되면서 이동 단말의 전체적인 슬립 구간인 이용 불가능 구간(Unavailability Intervals)이 감소하게 된다.
구체적으로, 타입Ⅰ 서비스에 대해서 이동 단말이 슬립 윈도우를 수행하고 있더라도 타입Ⅱ 서비스에 대해서 이동 단말이 리스닝 윈도우를 수행하고 있다면, 이동 단말의 전체적인 상태는 슬립 상태가 아닌 리스닝 상태이다.
즉, 이동 단말은 이용 가능 구간(Availability Intervals) 상태가 된다. 따라서 단일의 서비스를 이용했을 경우에 비해서 이동 단말의 전력 절약 효율이 매우 감소하게 된다.
이러한 문제가 발생하는 이유는 복수의 타입Ⅰ 및 타입Ⅱ 서비스에 대하여 이동 단말이 기지국과 약속하는 초기/최종 슬립 윈도우 크기(타입Ⅰ 서비스의 경우), 슬립 윈도우 크기(타입Ⅱ 서비스의 경우), 리스닝 윈도우 크기와 같은 값들이 상이하여 서로의 슬립 구간을 침범하기 때문이다.
그리고 서로 같은 타입의 서비스라 하더라도 서비스마다 요구하는 슬립/리스닝 윈도우 크기 또한 상이하기 때문에, 이동 단말이 이용하는 서비스의 개수가 증가할수록 전력 절약 효율은 매우 감소하게 된다.
도 4는 IEEE 802.16e에서의 이동 단말의 전력 절약 효과를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 이동 단말은 3개의 타입Ⅱ 서비스 및 1개의 타입Ⅰ 서비스를 동시에 이용하고 있다. 또한 타입Ⅰ 서비스의 경우 초기 슬립 윈도우의 크기는 2프레임, 최종 슬립 윈도우의 크기는 8프레임, 리스닝 윈도우의 크기는 1프레임으로 설정되어 있다.
다음의 표 1은 도 4의 타입Ⅱ 서비스들에 대한 설정 값을 나타낸다.
시작 프레임 넘버 슬립 윈도우 크기 리스닝 윈도우 크기
클래스 1 2 5 4
클래스 2 1 4 2
클래스 3 3 3 1
결과적으로 IEEE 802.16e에서의 이동 단말이 3개의 타입Ⅱ 서비스, 1개의 타입Ⅰ 서비스를 이용하는 경우, 이동 단말이 가질 수 있는 이용 불가능 구간(Unavailability Intervals)의 크기는 8프레임이다.
도 5는 기존의 eMUI(Extended Maximizing Unavailability Interval) 기법에 의한 이동 단말의 전력 절약 효과를 나타낸 도면이다.
MUI(Maximizing Unavailability Interval) 기법은 이동 단말이 복수의 타입Ⅱ 서비스를 이용하는 경우, 각각의 타입Ⅱ 서비스의 시작 프레임 넘버(Start frame number)를 서로 다르게 하면 이동 단말의 이용 불가능한 구간이 달라지는 점에 착안하여 제안된 기법이다.
MUI 기법에서는 차이니즈 리마인더 정리(Chinese Remainder Theorem)를 적용하여 이동 단말의 이용 불가능 구간의 크기를 최대로 하는 복수의 타입Ⅱ 서비스 각각의 시작 프레임 넘버를 찾는다. 즉, MUI 기법은 복수의 타입Ⅱ 서비스를 이용하는 이동 단말의 전력 절약 기법 중 하나이다.
다음의 표 2는 MUI 기법을 적용하였을 때 도 5의 타입Ⅱ 서비스들에 대한 최적화된 시작 프레임 넘버 값을 나타낸다.
시작 프레임 넘버 슬립 윈도우 크기 리스닝 윈도우 크기
클래스1 4 5 4
클래스2 1 4 2
클래스3 3 3 1
그리고 eMUI 기법은 MUI 기법에 복수의 타입Ⅰ 서비스를 이용하는 상황이 추가되는 경우에 적용되는 이동 단말의 전력 절약 기법이다.
즉, eMUI 기법은 MUI 기법에서와 동일하게 복수의 타입Ⅱ 서비스에 차이니즈 서비스 각각의 시작 프레임 넘버를 결정하고, 이를 이용하여 이동 단말의 이용 불가능 구간의 크기를 최대화한다.
그리고 이동 단말이 이용 가능한 상태일 때 이동 단말이 복수의 타입Ⅰ 서비스에 대해 리스닝 상태가 되고, 이동 단말이 이용 불가능 상태일 때는 복수의 타입Ⅰ 서비스에 대해 슬립 상태가 되는 복수의 타입Ⅰ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작 프레임 넘버를 결정한다.
도 5를 참조하면, 도 4의 경우와 마찬가지로 3개의 타입Ⅱ 서비스 및 1개의 타입Ⅰ 서비스를 동시에 이용하고 있다. 또한 타입Ⅰ 서비스의 경우 도 4의 경우와 마찬가지로 초기 슬립 윈도우의 크기는 2프레임, 최종 슬립 윈도우의 크기는 8프레임, 리스닝 윈도우의 크기는 12프레임으로 설정되어 있다.
eMUI 기법을 이용할 경우, 이동 단말은 IEEE 802.16e에 제시된 기법에 의해 가질 수 있는 이용 불가능 구간의 크기인 8프레임보다 2프레임이 더 큰 10프레임의 이용 불가능 구간을 갖는다. 즉, 2프레임 만큼 더 이동 단말의 전력 절약이 가능하다.
결과적으로 eMUI 기법을 이용하면 이동 단말의 최종 상태는 타입Ⅱ 서비스들만을 이용했을 경우의 상태와 일치하는 동시에 타입Ⅰ 서비스를 포함하게 되므로, 이동 단말에 복수의 타입Ⅰ 및 타입Ⅱ 서비스들을 제공하는 동시에 이동 단말의 전력을 절약할 수 있다.
그러나 eMUI 기법 또한 이동 단말이 이용하는 타입Ⅱ 서비스의 수가 증가할수록 이동 단말의 전력 절약 효율이 떨어진다는 단점이 있다. 이는 이동 단말의 서비스별로 각각 상이한 슬립 윈도우 크기 및 리스닝 윈도우 크기를 갖기 때문이다.
슬립 윈도우 크기는 기지국에서 이동 단말로 데이터를 전송함에 있어서 데이터 전송에 허용되는 임계 지연 시간(Threshold delay time)에 따라서 결정된다. 그리고 리스닝 윈도우 크기는 기지국과 이동 단말 간의 DL/UL 데이터 교환을 위해 필요한 시간(프레임 값)에 따라 결정된다.
상이한 슬립 윈도우 크기 및 리스닝 윈도우 크기는 각 서비스들로 하여금 서로의 슬립 구간을 침범하게 하고, 이는 이동 단말의 전체 상태에서 이용 불가능 구간을 감소시켜 전력 절약 효율을 떨어뜨리는 결과를 초래한다.
따라서 본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 장치는 이동 단말이 이용하는 서비스의 수가 증가하여도 효과적으로 이동 단말의 전력을 절약할 수 있는 구성을 가진다.
도 6은 본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 장치는 이동 단말이 이용하는 서비스를 제어하는 기지국에 구현되어 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우를 제어할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 장치는 요청 수신부(610), 타입Ⅱ 제어부(620), 타입Ⅰ 제어부(630) 및 정보 전송부(640)로 구성된다.
요청 수신부(610)는 이동 단말로부터 UGS(Unsolicited Grant Service) 또는 실시간 가변속도(Real-Time Variable Rate : RT-VR) 서비스에 해당하는 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 사용 요청을 수신한다.
타입Ⅱ 제어부(620)는 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 작은 슬립 윈도우 크기를 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 크기로 결정하고, 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 큰 리스닝 윈도우 크기를 복수의 타입Ⅱ 서비스의 리스닝 윈도우 크기로 설정하여 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 일치시킨다.
정보 전송부(640)는 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 크기와 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 이동 단말로 전송한다.
이렇게 하면 이동 단말은 복수의 타입Ⅱ 서비스의 임계 지연 시간을 보장하는 동시에, 기지국으로부터 이동 단말에 전송되는 DL 데이터, 이동 단말로부터 기지국으로 전송되는 UL 데이터에 대해서도 기지국과 이동 단말 간의 데이터 교환을 안전하게 할 수 있도록 한다.
또한 타입Ⅱ 제어부(620)에 의해서 복수의 타입Ⅱ 서비스는 모두 동일한 슬립 윈도우 크기 및 리스닝 윈도우 크기를 갖게 되고, 여기에 복수의 타입Ⅱ 서비스의 시작 프레임 넘버를 일치시켜줌으로써 복수의 타입Ⅱ 서비스가 서로의 슬립 구간을 침범하게 되는 문제를 해결할 수 있다.
도 7은 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 본 발명에 따른 전력 절약 효과를 IEEE 802.16e에서의 전력 절약 효과 및 eMUI 기법의 전력 절약 효과와 비교하여 나타낸 도면이다.
도 7을 참고하면, 각각의 기법들은 표 1 및 표 2에서의 슬립 윈도우 크기 및 리스닝 윈도우 크기를 갖는 복수의 타입Ⅱ 서비스를 이용하고 있다. 도 7의 (a)는 IEEE 802.16e 기법을 적용한 경우, (b)는 eMUI 기법을 적용한 경우, (c)는 본 발명에 따른 전력 절약 방법을 적용한 경우를 나타낸다.
(a)의 경우 이동 단말이 확보할 수 있는 이용 불가능 구간은 9프레임이고, (b)의 경우 이동 단말이 확보할 수 있는 이용 불가능 구간은 10프레임인 반면, (c)의 경우 이동 단말이 확보할 수 있는 이용 불가능 구간은 16프레임이 된다. 즉, 본 발명에 따른 전력 절약 방법이 IEEE 802.16e 및 eMUI 기법을 적용하였을 경우보다 우수함을 알 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 요청 수신부(610)가 이동 단말로부터 타입Ⅰ 서비스에 대한 사용 요청을 수신하면, 타입Ⅰ 제어부(630)는 이동 단말이 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 슬립 상태일 때 타입Ⅰ 서비스에 대하여도 슬립 상태가 되고, 이동 단말이 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 리스닝 상태일 때 타입Ⅰ 서비스에 대하여도 리스닝 상태가 되도록 타입Ⅰ 서비스에 대한 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 결정한다.
즉, 타입Ⅰ 제어부(630)는 타입Ⅱ 제어부(620)에 의해 통일된 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우 동작에 추가되는 복수의 타입Ⅰ 서비스에 대하여는 기존의 eMUI 기법을 적용하여 복수의 타입Ⅰ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 결정한다.
결정된 타입Ⅰ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간은 정보 전송부(640)에 의해 이동 단말로 전송된다.
도 8은 타입Ⅰ 및 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 본 발명에 따른 전력 절약의 효과를 IEEE 802.16e에서의 전력 절약 효과 및 eMUI 기법의 전력 절약 효과와 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8을 참고하면, 각각의 기법들은 표 1 및 표 2에서의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우 크기를 갖는 복수의 타입Ⅱ 서비스를 이용하고 있으며, 도 4 및 도 5에서 사용된 타입Ⅰ 서비스를 이용하고 있다. 또한 도 8의 (a)는 IEEE 802.16e 기법을 적용한 경우, (b)는 eMUI 기법을 적용한 경우, (c)는 본 발명에 따른 전력 절약 방법을 적용한 경우를 나타낸다.
(a)의 경우 이동 단말이 확보할 수 있는 이용 불가능 구간은 8프레임으로, 타입Ⅰ 서비스 추가시 도 7의 (a)의 경우보다 이용 불가능 구간이 1프레임 감소한다. 또한 (b)의 경우 이동 단말이 확보할 수 있는 이용 불가능 구간은 10프레임이다.
반면, 본 발명에 따른 전력 절약 방법을 적용한 (c)의 경우 이동 단말이 확보할 수 있는 이용 불가능 구간은 16프레임으로, (a) 및 (b)의 경우에 비해 전력 절약 효과가 우수함을 알 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 이동 단말의 전력 절약 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
요청 수신부(610)는 이동 단말로부터 복수의 타입Ⅰ 및 타입Ⅱ 서비스에 대한 사용 요청을 수신한다(S910). 앞서 설명한 바와 같이, 타입Ⅰ 서비스에는 비실시간 가변속도(Non-Real-Time Variable Rate : NRT-VR) 서비스 및 최선형(Best Efforts : BE) 서비스가 포함된다. 또한 타입Ⅱ 서비스에는 UGS(Unsolicited Grant Service) 및 실시간 가변속도(Real-Time Variable Rate : RT-VR) 서비스가 포함된다.
타입Ⅱ 제어부(620)는 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 작은 슬립 윈도우 크기를 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 크기로 결정하고, 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 큰 리스닝 윈도우 크기를 복수의 타입Ⅱ 서비스의 리스닝 윈도우 크기로 설정한다(S920).
그 다음으로 타입Ⅱ 제어부(620)는 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 일치시킨다(S930).
타입Ⅰ 제어부(630)는 이동 단말이 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대해 슬립 상태일 때 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대하여도 슬립 상태가 되고, 이동 단말이 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대해 리스닝 상태일 때 타입Ⅰ 서비스에 대하여도 리스닝 상태가 되도록 타입Ⅰ 서비스에 대한 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 결정한다(S940).
그 후, 정보 전송부(640)는 타입Ⅱ 제어부(620)에 의해 결정된 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 크기, 리스닝 윈도우 크기, 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 이동 단말로 전송한다(S950).
또한 정보 전송부(640)는 타입Ⅰ 제어부(630)에 의해 결정된 타입Ⅰ 서비스에 대한 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 이동 단말로 전송한다(S950).
본 발명의 성능을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 실험에서는 IEEE 802.16e 및 eMUI 기법과 본 발명에 따른 전력 절약 방법의 성능을 비교 및 분석하고자 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 시뮬레이션 환경은 C++을 이용하여 구현하였다.
도 10은 이동 단말이 이용하는 서비스 수의 증가에 따른 각 전력 절약 방법의 전력 소비를 나타낸 그래프이다.
도 10을 참조하면, 도 10의 (a)는 IEEE 802.16e 기법을 적용한 경우, (b)는 eMUI 기법을 적용한 경우, (c)는 본 발명에 따른 전력 절약 방법을 적용한 경우를 나타낸다.
도 10의 실험에서는 1개의 타입Ⅰ 서비스에 대해 타입Ⅱ 서비스의 개수를 1개부터 7개까지 변화시키며 시뮬레이션을 수행하였다. 그리고 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 크기 및 리스닝 윈도우 크기는 랜덤하게 정하였다.
시뮬레이션 결과는 총 5,000번 시뮬레이션을 수행한 후 얻어진 값들에 대한 평균값이고, 슬립 상태에서 단위 프레임당 소비되는 전력을 1, 리스닝 상태에서 단위 프레임당 소비되는 전력을 10으로 하여 이동 단말의 전력 소비를 계산하였다.
결과적으로 이동 단말이 이용하는 서비스의 개수가 증가하는 경우, 본 발명에 따른 전력 절약 방법은 IEEE 802.16e 및 eMUI 기법보다 이동 단말의 전력 소비를 감소시킴을 확인할 수 있다.
도 11은 이동 단말이 이용하는 서비스 수의 증가에 따른 각 전력 절약 방법의 슬립 프레임 비율을 나타낸 그래프이다.
도 11을 참조하면, 도 11의 (a)는 IEEE 802.16e 기법을 적용한 경우, (b)는 eMUI 기법을 적용한 경우, (c)는 본 발명에 따른 전력 절약 방법을 적용한 경우를 나타낸다.
도 10의 경우와 마찬가지로, 1개의 타입Ⅰ 서비스에 대해 타입Ⅱ 서비스의 개수를 1개부터 7개까지 변화시키며 시뮬레이션을 수행하였다. 그리고 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 크기 및 리스닝 윈도우 크기는 랜덤하게 정하였고, 시뮬레이션 결과로는 전 구간에 대한 슬립 프레임 개수를 산출하였다.
구체적으로, 시뮬레이션 결과는 총 5,000번 수행하여 얻어진 값들에 대한 평균값을 비율로 표현하기 위해서 다시 전 구간의 크기로 나누어 산출하였다.
결과적으로 이동 단말이 이용하는 서비스의 개수가 증가하는 경우, 본 발명에 따른 전력 절약 방법은 IEEE 802.16e 및 eMUI 기법보다 이동 단말이 전 구간에 대해 보다 많은 슬립 프레임을 확보하도록 동작시킴을 확인할 수 있다.
도 12는 시간에 따른 각 전력 절약 방법의 슬립 프레임의 개수를 나타낸 그래프이다.
도 12를 참조하면, 도 12의 (a)는 IEEE 802.16e 기법을 적용한 경우, (b)는 eMUI 기법을 적용한 경우, (c)는 본 발명에 따른 전력 절약 방법을 적용한 경우를 나타낸다.
또한 도 12의 시뮬레이션은 도 10 및 도 11의 시뮬레이션과는 달리 이동 단말이 1개의 타입Ⅰ 서비스 및 2개의 타입Ⅱ 서비스를 이용하는 경우에 대해서 수행하였다.
다음의 표 3은 타입Ⅱ 서비스들에 대한 설정 값을 나타낸다.
시작 프레임 넘버 슬립 윈도우 크기 리스닝 윈도우 크기
클래스1 4 5 4
클래스2 1 4 2
타입Ⅰ 서비스의 경우 초기 슬립 윈도우 크기를 1프레임, 최종 슬립 윈도우 크기를 64프레임, 리스닝 윈도우 크기를 1프레임으로 설정하여 시뮬레이션을 수행하였다.
결과적으로 시간이 지남에 따라, 본 발명에 따른 전력 절약 방법은 IEEE 802.16e 및 eMUI 기법보다 이동 단말이 보다 많은 슬립 프레임 개수를 확보하게 동작시킴을 확인할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (6)

  1. 이동 단말로부터 UGS(Unsolicited Grant Service) 또는 실시간 가변속도(Real-Time Variable Rate : RT-VR) 서비스에 해당하는 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 사용 요청을 수신하는 요청 수신부;
    상기 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 작은 슬립 윈도우 크기를 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 크기로 결정하고, 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 큰 리스닝 윈도우 크기를 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 리스닝 윈도우 크기로 설정하여 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 일치시키는 타입Ⅱ 제어부; 및
    상기 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대하여 결정된 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 크기와 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 상기 이동 단말로 전송하는 정보 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 전력 절약 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 요청 수신부는 상기 이동 단말로부터 비실시간 가변속도(Non-Real-Time Variable Rate : NRT-VR) 서비스 또는 최선형(Best Efforts : BE) 서비스에 해당하는 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대한 사용 요청을 수신하고,
    상기 이동 단말이 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 슬립 상태일 때 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대하여도 슬립 상태로 동작하고, 상기 이동 단말이 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 리스닝 상태일 때 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대하여도 리스닝 상태로 동작하도록 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대한 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 결정하는 타입Ⅰ 제어부;를 더 포함하며,
    상기 정보 전송부는 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대하여 결정된 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 상기 이동 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 전력 절약 장치.
  3. (a) 이동 단말로부터 UGS(Unsolicited Grant Service) 또는 실시간 가변속도(Real-Time Variable Rate : RT-VR) 서비스에 해당하는 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 사용 요청을 수신하는 단계;
    (b) 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 작은 슬립 윈도우 크기를 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 크기로 결정하고, 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스 중에서 가장 큰 리스닝 윈도우 크기를 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 리스닝 윈도우 크기로 설정하여 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 일치시키는 단계; 및
    (c) 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대하여 결정된 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 크기와 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스의 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 상기 이동 단말로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 전력 절약 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    (d) 상기 이동 단말로부터 비실시간 가변속도(Non-Real-Time Variable Rate : NRT-VR) 서비스 또는 최선형(Best Efforts : BE) 서비스에 해당하는 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대한 사용 요청을 수신하는 단계;
    (e) 상기 이동 단말이 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 슬립 상태일 때 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대하여도 슬립 상태로 동작하고, 상기 이동 단말이 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 리스닝 상태일 때 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대하여도 리스닝 상태로 동작하도록 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대한 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 결정하는 단계; 및
    (f) 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대하여 결정된 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 상기 이동 단말로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 전력 절약 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 이동 단말로부터 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대한 사용 요청을 더 수신하고,
    상기 (b) 단계에서, 상기 이동 단말이 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 슬립 상태일 때 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대하여도 슬립 상태로 동작하고, 상기 이동 단말이 상기 복수의 타입Ⅱ 서비스에 대한 리스닝 상태일 때 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대하여도 리스닝 상태로 동작하도록 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대한 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 결정하고,
    상기 (c) 단계에서, 상기 적어도 하나의 타입Ⅰ 서비스에 대하여 결정된 슬립 윈도우 및 리스닝 윈도우의 시작시간을 상기 이동 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 전력 절약 방법.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 이동 단말의 전력 절약 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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