KR101475880B1 - System and method requesting bandwidth allocation - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 대역폭 할당 요청 시스템은, 이동단말기와 기지국간 대역폭 할당 요청 시스템에 있어서, 대역폭 할당에 성공한 제1 성공 프레임 이후부터 상기 제1 성공 프레임 이후에 대역폭 할당에 최초로 성공한 제2 성공 프레임 이전에 대역폭 할당 요청에 대한 대역폭 할당에 실패한 프레임의 개수인 할당실패 회수(F), 하나의 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수(S) 및 상기 기지국에 접속된 총 이동단말기 개수(N)를 포함하는 대역폭 할당 정보를 기초로 대기프레임 개수를 산출하며, 상기 제2 성공 프레임 이후 상기 대기프레임 개수의 프레임 이후에 상기 기지국으로 대역폭 할당 요청을 송신하는 이동단말기; 및 상기 대역폭 할당 정보를 상기 이동단말기로 제공하고, 상기 대역폭 할당 요청을 수신하고, 상기 대역폭 할당 요청에 대하여 소정의 슬롯을 상기 이동단말기에 할당하는 기지국을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 기지국에 연결된 각 이동 단말기는 공평한 대역폭 요구 정보 전송 기회를 갖게 되며, 각 이동 단말기는 공평한 대역폭을 할당 받는 효과를 성취할 수 있다.The bandwidth allocation requesting system according to the present invention is a bandwidth allocation requesting system between a mobile terminal and a base station, the bandwidth allocation requesting system comprising: a bandwidth allocation requesting system for allocating bandwidth allocation between a mobile terminal and a base station, A bandwidth including the number of allocation failures (F) as the number of frames that fail to allocate bandwidth for the bandwidth allocation request (F), the number of request slots (S) included in one frame, and the total number of mobile terminals A mobile terminal for calculating a number of waiting frames based on the allocation information and transmitting a bandwidth allocation request to the base station after a frame of the number of waiting frames after the second success frame; And a base station for providing the bandwidth allocation information to the mobile terminal, receiving the bandwidth allocation request, and allocating a predetermined slot to the mobile terminal in response to the bandwidth allocation request. Therefore, according to the present invention, each mobile terminal connected to the base station has an opportunity to transmit fair bandwidth request information, and each mobile terminal can achieve the effect of being allocated a fair bandwidth.
대역폭 할당 요청, 충돌, 대기 프레임 Bandwidth allocation request, collision, wait frame
Description
무선망의 무선채널의 대역폭 할당을 효과적으로 할 수 있게 하는 기술분야이다.It is a technical field that enables efficient bandwidth allocation of a radio channel of a wireless network.
구체적으로는, 슬롯으로 이뤄진 프레임별로 요청슬롯을 통한 대역폭 요청을 통하여 요청을 수신하고 소정의 슬롯을 각 이동 단말에 할당하여 대역폭을 할당하는 경우에 있어서, 각 단말간에 충돌이 없이 보다 효과적으로 대역폭을 할당하게 하는 기술분야이다.Specifically, in the case of allocating a bandwidth by allocating a predetermined slot to each mobile terminal by receiving a request through a bandwidth request through a request slot for each frame formed by slots, bandwidth is more effectively allocated .
특히, 본 발명은 무선 네트워크 기술 중 IEEE 802.16 WiMAX/WiBro 기술과 연관되어 있으며, IEEE 802.16 네트워크 내에서는 경쟁 기반 대역폭 요구 기술과 관련된다.Particularly, the present invention relates to IEEE 802.16 WiMAX / WiBro technology among wireless network technologies and to competition based bandwidth request technology within IEEE 802.16 networks.
대역폭 요청 할당 메커니즘들에는 4개의 서비스 클래스들이 있다. 즉, There are four service classes in the bandwidth request allocation mechanisms. In other words,
언솔리시티드 그랜트 서비스(Unsolicited grant service), 실시간 추첨 서비스(Real time polling service), 비실시간 추첨 서비스(non real time polling service), 베스트 에포트(best effort) 서비스가 있다.Unsolicited grant service, real time polling service, non real time polling service, and best effort service.
여기서 베스트 에포트 서비스는 보다 유연성 있는 어플리케이션을 위한 서비스이다. 추첨 방식 등의 여러가지의 대역폭 요청 방법을 제안하고 있지만, 비보장 서비스(non guaranteed service)이기 때문에, 경쟁기반 요청이 베스트 에포트 서비스에 충분하다는 점은 일반적으로 받아들여지고 있다.Here, the best effort service is a service for more flexible applications. And a lottery method. However, since it is a non-guaranteed service, it is generally accepted that competition-based requests are sufficient for best effort services.
도1은 베스트 에포트 트래픽 채널을 위한 경쟁 기반 대역폭 요청 할당 과정을 도시하고 있다.Figure 1 illustrates a contention-based bandwidth request allocation process for a best effort traffic channel.
현재 IEEE 802.16 표준에서 정의된 경쟁 기반 대역폭 요구 과정은 다음과 같다. 하나의 기지국에 연결된 각 사용자 단말은 미리 정해진 경쟁 기반 대역폭 요구를 위한 슬롯인 요청 슬롯(request slot)에 대역폭 요구 정보를 기지국으로 전송한다. 그리고, 충돌 없이 전송된 대역폭 요구 정보를 기반으로 기지국은 해당 사용자 단말에 해당 프레임에서 소정 슬롯을 할당하여 상기 단말에 대한 대역폭을 할당한다. 대역폭 요구 정보가 충돌로 손실된 경우, 해당 사용자 단말은 익스포넨셜 백오프(Exponential Backoff)를 통해 다음 대역폭 요구 정보 전송의 충돌 확률을 줄인다.The contention-based bandwidth request process defined in the IEEE 802.16 standard is as follows. Each user terminal connected to one base station transmits bandwidth request information to a base station in a request slot, which is a slot for a predetermined contention-based bandwidth request. Based on the bandwidth request information transmitted without collision, the base station allocates a predetermined slot in the corresponding frame to the user terminal, and allocates the bandwidth to the user terminal. If the bandwidth request information is lost due to collision, the user terminal reduces the collision probability of the next bandwidth request information transmission through Exponential Backoff.
본 발명은 이러한, 대역폭 요청을 한정된 요청슬롯으로 다수의 단말기가 대역폭 요청을 하는 경우에 있어서 보다 효과적이고 공평한 대역폭 할당을 위한 것이다.The present invention is for more efficient and fair bandwidth allocation in the case where a plurality of terminals make a bandwidth request with a limited request slot as a bandwidth request.
일반적으로, 하나의 기지국에 연결된 각 사용자 이동단말기는 각 프레임마다 미리 정해진 경쟁 기반 대역폭 요구를 위한 요청 슬롯(request slot)에 대역폭 할당 요청을 기지국으로 전송하고, 충돌 없이 전송된 대역폭 할당 요청 정보를 기반으로 기지국은 해당 사용자 단말에 대역폭을 할당한 후, 대역폭 할당 요청 정보가 충돌로 손실된 경우, 해당 사용자 단말은 총 접속된 단말의 개수를 고려하지 않고 익스포넨셜 백오프(Exponential Backoff)를 통해 다음 대역폭 요구 정보 전송의 충돌 확률을 줄인다.In general, each user mobile terminal connected to one base station transmits a bandwidth allocation request to a base station in a request slot for a predetermined contention-based bandwidth request for each frame, and transmits a bandwidth allocation request information If the bandwidth allocation request information is lost due to a collision, the user terminal allocates bandwidth to the user terminal through Exponential Backoff without considering the total number of connected terminals. Reduces the collision probability of bandwidth request information transmission.
이러한 방법은 전체적인 충돌 확률은 줄일 수 있으나, 각 사용자 단말의 개별적인 충돌 경험을 기반으로 동작하기 때문에, 각 사용 단말간의 불평등한 대역폭 요구 정보 전송의 기회를 초래할 수 있으며, 이는 불평등한 대역폭 할당으로 이어질 수 있는 문제점이 있다.This method can reduce the overall collision probability, but it operates on the basis of the individual collision experience of each user terminal, which may lead to an unequal bandwidth request information transmission opportunity between each using terminal, which may lead to unequal bandwidth allocation There is a problem.
이러한 문제점을 해결하는 것이 본 발명의 목적이다.It is an object of the present invention to solve such a problem.
본 발명의 제1 관점에 따른 대역폭 할당 요청 시스템은, 이동단말기와 기지국간 대역폭 할당 요청 시스템에 있어서, 대역폭 할당에 성공한 제1 성공 프레임 이후부터 상기 제1 성공 프레임 이후에 대역폭 할당에 최초로 성공한 제2 성공 프레임 이전에 대역폭 할당 요청에 대한 대역폭 할당에 실패한 프레임의 개수인 할당실패 회수(F), 하나의 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수(S) 및 상기 기지국에 접속된 총 이동단말기 개수(N)를 포함하는 대역폭 할당 정보를 기초로 대기프레임 개수를 산출하며, 상기 제2 성공 프레임 이후 상기 대기프레임 개수의 프레임 이후에 상기 기지국으로 대역폭 할당 요청을 송신하는 이동단말기; 및 상기 대역폭 할당 정보를 상기 이동단말기로 제공하고, 상기 대역폭 할당 요청을 수신하고, 상기 대역폭 할당 요청에 대하여 소정의 슬롯을 상기 이동단말기에 할당하는 기지국을 포함한다.A bandwidth allocation requesting system according to a first aspect of the present invention is a bandwidth allocation requesting system between a mobile terminal and a base station, the bandwidth allocation requesting system comprising: a first allocation unit (F), the number of requested slots (S) included in one frame, and the total number of mobile terminals (N) connected to the base station, which are the number of frames that fail to allocate bandwidth for the bandwidth allocation request before the success frame, A mobile terminal for transmitting a bandwidth allocation request to the base station after a frame of the number of waiting frames after the second success frame; And a base station for providing the bandwidth allocation information to the mobile terminal, receiving the bandwidth allocation request, and allocating a predetermined slot to the mobile terminal in response to the bandwidth allocation request.
바람직하게는, 상기 기지국은 상기 대역폭 할당 요청을 수신하는 요청수신부; 상기 대역폭 할당 요청에 대하여 소정의 슬롯을 지정하여 상기 단말기에 할당하는 대역폭 할당부; 및 상기 할당실패 회수, 요청 슬롯의 개수 및 총 이동단말기의 개수 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 대역폭 할당 정보를 생성하여 상기 이동단말기로 제공하는 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the base station comprises: a request receiver for receiving the bandwidth allocation request; A bandwidth allocator for assigning a predetermined slot to the terminal in response to the bandwidth allocation request; And an information generator for generating bandwidth allocation information including at least one of the number of allocation failures, the number of request slots, and the total number of mobile terminals and providing the bandwidth allocation information to the mobile terminal.
본 발명의 제2 관점에 따른 대역폭 할당 요청 이동단말기에 있어서, 대역폭 할당에 성공한 제1 성공 프레임 이후부터 상기 제1 성공 프레임 이후에 대역폭 할당에 최초로 성공한 제2 성공 프레임 이전에 대역폭 할당 요청에 대한 대역폭 할당에 실패한 프레임의 개수인 할당실패 회수(F), 하나의 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수(S) 및 상기 기지국에 접속된 총 이동단말기 개수(N)를 기초로 대기프레임 개수를 산출하는 산출부; 상기 제2 성공 프레임 이후 상기 대기프레임 개수의 프레임 이후에 상기 기지국으로 대역폭 할당 요청을 송신하는 요청부를 포함한다.In the bandwidth allocation request mobile terminal according to the second aspect of the present invention, the bandwidth for the bandwidth allocation request is smaller than the bandwidth for the bandwidth allocation request after the first success frame, which succeeds in bandwidth allocation after the first success frame, Calculation of the number of waiting frames based on the number of allocation failures (F), the number of unsuccessfully allocated frames, the number of requested slots (S) included in one frame, and the total number of mobile terminals (N) connected to the base station part; And a requesting unit for transmitting a bandwidth allocation request to the base station after a frame of the number of waiting frames after the second success frame.
바람직하게는, 상기 이동단말기는, 대역폭 할당에 성공한 제1 성공 프레임 이후부터 상기 제1 성공 프레임 이후에 대역폭 할당에 최초로 성공한 제2 성공 프레임 이전에 대역폭 할당 요청에 대한 대역폭 할당에 실패한 프레임의 개수인 할당실패 회수(F), 하나의 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수(S) 및 상기 기지국에 접 속된 총 이동단말기 개수(N)을 포함하는 대역폭 할당 정보를 저장하는 저장부; 상기 할당실패 회수, 요청 슬롯의 개수 및 총 이동단말기 개수를 기초로 대기프레임 개수를 산출하는 산출부; 및 상기 제2 성공 프레임 이후 상기 대기프레임 개수의 프레임 이후에 상기 기지국으로 대역폭 할당 요청을 송신하는 요청부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the mobile terminal determines the number of frames that failed in the bandwidth allocation for the bandwidth allocation request after the first success frame succeeding in the bandwidth allocation, An allocation failure count (F), a number of request slots included in one frame (S), and a total number of mobile terminals (N) connected to the base station; A calculating unit for calculating a number of waiting frames based on the number of allocation failures, the number of request slots, and the total number of mobile terminals; And a request unit for transmitting a bandwidth allocation request to the base station after a frame of the number of waiting frames after the second success frame.
바람직하게는, 상기 요청부는, 상기 제2 성공 프레임 이후 상기 대기프레임 개수의 프레임 이후에 상기 기지국으로 대역폭 할당 요청을 송신하고 대역폭 할당 요청 실패시에는 인접한 다음 프레임에서 대역폭 할당 요청을 송신하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the requesting unit transmits a bandwidth allocation request to the base station after the frame of the waiting frame number after the second success frame, and transmits a bandwidth allocation request in the adjacent next frame when the bandwidth allocation request fails. can do.
더욱 바람직하게는, 상기 대기프레임 개수는 (할당실패 회수) * { 총 이동단말기 개수 * ln ( 요청 슬롯의 개수 / (요청 슬롯의 개수 - 1 ) ) - 1 }인 것을 특징으로 할 수 있다.More preferably, the number of idle frames is (number of allocation failures) * (total number of mobile terminals * ln (number of request slots / (number of request slots - 1) - 1}.
본 발명의 제3관점에 따른 대역폭 요청 방법은, 이동단말기와 기지국간 대역폭 할당 요청 방법에 있어서, 대역폭 할당에 성공한 제1 성공 프레임 이후부터 상기 제1 성공 프레임 이후에 대역폭 할당에 최초로 성공한 제2 성공 프레임 이전에 대역폭 할당 요청에 대한 대역폭 할당에 실패한 프레임의 개수인 할당실패 회수(F), 하나의 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수(S) 및 상기 기지국에 접속된 총 이동단말기 개수(N)을 포함하는 대역폭 할당 정보를 상기 이동단말기가 수집하는 정보수집 단계; 상기 이동 단말기가 상기 할당실패 회수, 요청 슬롯의 개수 및 총 이동단말기 개수를 기초로 대기프레임 개수를 산출하는 산출 단계; 및 상기 이동 단말기가 상기 제2 성공 프레임 이후 상기 대기프레임 개수의 프레임 이후에 상기 기지국으로 대역폭 할당 요청을 송신하는 대역폭 요청 단계를 포함한다.A bandwidth requesting method according to a third aspect of the present invention is a bandwidth requesting method between a mobile terminal and a base station, the bandwidth request method comprising the steps of: a first success succeeding in bandwidth allocation, (F), the number of requested slots (S) included in one frame, and the total number of mobile terminals (N) connected to the base station, which are the number of frames that fail to allocate the bandwidth for the bandwidth allocation request before the frame An information collection step in which the mobile terminal collects bandwidth allocation information including the bandwidth allocation information; Calculating a number of idle frames based on the number of allocation failures, the number of request slots, and the total number of mobile terminals; And a bandwidth requesting step in which the mobile terminal transmits a bandwidth allocation request to the base station after a frame of the number of waiting frames after the second success frame.
바람직하게는, 상기 이동 단말기 개수 N은 상기 기지국으로부터 수신받는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the number N of mobile terminals is received from the base station.
더욱 바람직하게는, 상기 대기프레임 개수는, (할당실패 회수) * { 총 이동단말기 개수 * ln ( 요청 슬롯의 개수 / (요청 슬롯의 개수 - 1 ) ) - 1 } 인 것을 특징으로 할 수 있다.More preferably, the number of waiting frames is (number of allocation failures) * (total number of mobile terminals * ln (number of request slots / (number of request slots - 1) - 1}.
더욱 바람직하게는, 상기 대역폭 요청 단계는 상기 제2 성공 프레임 이후 상기 대기프레임 개수의 프레임 이후에 상기 기지국으로 대역폭 할당 요청을 송신하고, 대역폭 할당 요청 실패시에는 대역폭 할당 요청을 송신한 프레임과 인접한 다음 프레임에서 대역폭 할당 요청을 송신하는 것을 특징으로 할 수 있다.More preferably, the bandwidth requesting step transmits a bandwidth allocation request to the base station after the frame of the waiting frame number after the second success frame, and when the bandwidth allocation request fails, And transmits a bandwidth allocation request in the frame.
본 발명에 따르면, 기지국에 연결된 각 이동 단말기는 공평한 대역폭 요구 정보 전송 기회를 갖게 되며, 각 이동 단말기는 대역폭을 공평하게 할당받는 효과를 성취할 수 있다.According to the present invention, each mobile terminal connected to the base station has an opportunity of transmitting fair bandwidth request information, and each mobile terminal can achieve the effect that the bandwidth is equally allocated.
즉, 특정 프레임에서 대역폭 할당에 성공한 경우라면, 슬롯의 개수, 직전의 대역폭 할당 실패 횟수 및 기지국에 연결된 총 단말기 개수를 기반으로 계산된 소정의 프레임의 개수를 대기함으로써, 이동 단말기간 대역폭 요청의 충돌을 줄여서, 대역폭 할당을 보다 효과적으로 할 수 있게 된다.That is, if bandwidth allocation is successful in a specific frame, by waiting for a predetermined number of frames calculated based on the number of slots, the number of previous bandwidth allocation failures, and the total number of terminals connected to the base station, The bandwidth allocation can be more effectively performed.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.A specific embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도2는 대역폭 할당 요청 시스템의 구성도를 도시하고 있다. 도2는 이동단말기(100), 기지국(300)을 포함하고 있다. 상기 이동단말기(100)은 산출부(170) 및 요청부(150)을 포함하고 있다. 상기 산출부는 저장모듈(110) 및 산출모듈(130)을 포함하고 있다. 상기 기지국(300)은 요청 수신부(310), 대역폭 할당부(330) 및 정보생성부(350)를 포함하고 있다.Figure 2 shows a block diagram of a bandwidth allocation requesting system. FIG. 2 includes a
상기 기지국의 정보생성부(350)은 대역폭 할당에 성공한 제1 성공 프레임 이후부터 상기 제1 성공 프레임 이후에 대역폭 할당에 최초로 성공한 제2 성공 프레임 이전에 대역폭 할당 요청에 대한 대역폭 할당에 실패한 프레임의 개수인 할당실패 회수(F), 하나의 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수(S) 및 상기 기지국에 접속된 총 이동단말기 개수(N)을 포함하는 대역폭 할당 정보를 생성하고 상기 이동단말기로 송신한다.The
상기 단말기는 상기 대역폭 할당 정보를 상기 기지국으로부터 제공받아 저장모듈(110)에 저장한다. 단말기의 산출모듈(130)은 상기 F, S 및 N을 기초로 대기프레임 개수를 산출한다. 다만, 상기 대역폭 할당 정보는 기지국으로부터 제공 받을 수도 있으며, 단말기가 직접 수집할 수도 있을 것이다.The terminal receives the bandwidth allocation information from the base station and stores the bandwidth allocation information in the
또한, 상기 대역폭 할당 정보는 단말기의 저장모듈에 저장한 이후에 산출모듈에서 대기 프레임 개수를 산출할 수도 있지만, 저장모듈을 생략하여 대역폭 할당 정보를 저장하지 않고 바로 대역폭 할당 정보를 기초로 대기 프레임 개수를 산출하는 산출모듈만으로 구성되는 실시예도 가능할 것이다.The bandwidth allocation information may be stored in the storage module of the terminal and may be calculated in the calculation module. However, the storage module may be omitted and the bandwidth allocation information may not be stored, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >
상기 요청부(150)는 상기 제1 성공 프레임 이후 대역폭 할당에 성공한 제2 성공 프레임 이후에 상기 대기프레임 개수에 상응하는 프레임의 경과를 대기한 후에 상기 기지국으로 대역폭 할당 요청을 한다.The requesting
이동단말기는 대기프레임에 해당하는 프레임들을 대기한 후부터는 대역폭 할당에 성공할 때까지 계속하여 대역폭 할당 요청을 송신한다. 즉, 상기 제2 성공 프레임 이후에 대역폭 할당에 최초로 성공한 프레임을 제3 성공 프레임이라고 한다면, 제3 성공 프레임 이후에는 제2 성공 프레임과 제3 성공 프레임 사이에서 대역폭 할당 요청 송신에 실패한 회수를 기초로 다시 대기프레임을 계산한다. 제3 성공 프레임이후에는 상기 재계산되어 업데이트된 대기프레임 만큼 대역폭 할당 요청을 송신하지 않고 대기한 후에 비로소 대역폭 할당 요청을 송신하게 된다. 즉, 대역폭 할당요청에 실패한 회수를 다시 할당실패 회수(F')로 설정하고 F', N 및 S를 기반으로 다시 대기프레임 개수를 새롭게 업데이트하는 것이다. 이러한 과정을 반복하여 대역폭 할당 요청 슬롯의 충돌을 현저하게 줄일 수 있게 된다.After waiting for the frames corresponding to the waiting frame, the mobile terminal continuously transmits a bandwidth allocation request until the bandwidth allocation is successful. That is, if the first successful frame in the bandwidth allocation after the second success frame is a third success frame, then after the third success frame, based on the number of unsuccessful bandwidth allocation request transmissions between the second success frame and the third success frame And then calculates the waiting frame again. After the third success frame, the bandwidth allocation request is not transmitted after waiting for the bandwidth allocation request as much as the re-calculated and updated waiting frame. That is, the number of failed bandwidth allocation requests is set to the number of re-allocation failures (F '), and the number of waiting frames is updated again based on F', N, and S. By repeating this process, collision of bandwidth allocation request slots can be remarkably reduced.
기지국에 연결된 총 단말기의 개수를 N이라고 하고, 하나의 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수를 S라고 하며, 이동 단말기가 대역폭 할당 요청을 했지만 대역폭 할당 요청에 실패한 프레임의 개수를 F라고 하면, 대기 프레임의 개수 W는,If the total number of terminals connected to the base station is N, the number of request slots included in one frame is S, and the number of frames in which the mobile terminal requests bandwidth allocation but fails in the bandwidth allocation request is F, Lt; RTI ID = 0.0 > W,
W = F * N * {ln(S/S-1)-1}일 때 대역폭 요청에 성공하는데 필요한 총 프레임의 수가 제일 적게 소요될 수 있다. 상기에서 W는 실수가 나오지만, 0 또는 자연수로 근사화시키는 것이 가능하며 보다 간단한 실시예가 될 것이다.W = F * N * {ln (S / S-1) -1}, the total number of frames required to succeed in the bandwidth request can be minimized. In the above, W is a real number, but it is possible to approximate it to 0 or a natural number, and it will be a more simple embodiment.
상기의 수식으로 총 프레임 수가 적게 소요되는 이유는 아래와 같다.The reason why the total number of frames is reduced by the above formula is as follows.
이동단말기가 소정 프레임에서 대역폭 할당 요청을 성공적으로 충돌없이 송신할 수 있는 확률을 Ps라고 한다.The probability that the mobile terminal can successfully transmit a bandwidth allocation request in a predetermined frame without collision is referred to as Ps.
Ps = ( ( S - 1 ) / S ) ^ (N-1)Ps = ((S - 1) / S) ^ (N-1)
대역폭 할당 요청에 성공한 첫번째 프레임과 대역폭 할당 요청에 성공한 두번째 프레임 사이의 예상프레임 개수를 E(f)라고 한다.The estimated number of frames between the first frame succeeding the bandwidth allocation request and the second frame succeeding the bandwidth allocation request is called E (f).
E(f) = 1 / Ps = ( S / ( S - 1 ) ) ^ (N-1)E (f) = 1 / Ps = S / (S - 1)
상기 등식에서는 주어진 S에 대하여E(f)는 N이 증가함에 따라서 지수함수적으로 증가한다.In the above equations, E (f) for a given S exponentially increases as N increases.
도5에서는 N에 대한 E(f)의 변화를 도시하고 있다. N이 30이고 S가 10일 때, 각 이동단말기는 성공적인 요청을 하기 위해서는 20번 이상의 충돌을 하게 된다. S가 증가함에 따라서, E(f)는 감소한다. 그러나, S가 20일때는 (N=30의 2/3), 성공적인 요청 송신을 위해서는 5개의 충돌이 여전히 발생한다.FIG. 5 shows the change of E (f) with respect to N. FIG. When N is 30 and S is 10, each mobile terminal collides 20 or more to make a successful request. As S increases, E (f) decreases. However, when S is 20 (2/3 of N = 30), five collisions still occur for a successful request transmission.
충돌을 줄이기 위해서 한 프레임에서 대역폭 할당 요청의 시도의 회수는 제한되어야 한다. 매 프레임마다 대역폭 할당 요청을 송신하려고 시도하는 대신, 대역폭 할당 요청 송신 성공한 프레임 이후 다음 대역폭 할당 요청 송신을 하지 않고 M개의 프레임을 대기한다고 가정한다.In order to reduce the collision, the number of attempts of the bandwidth allocation request in one frame should be limited. It is assumed that instead of attempting to transmit a bandwidth allocation request every frame, it waits for M frames without transmitting a next bandwidth allocation request after a successful transmission frame of the bandwidth allocation request.
성공적인 대역폭 할당 요청 송신을 위해서, 평균 1/Ps 의 시도가 필요하다.To send a successful bandwidth allocation request, an average of 1 / Ps attempts is required.
이동단말기가 한 프레임에서 대역폭 할당 요청을 송신하는 시도를 할 확률을 Pr이라고 한다.The probability that the mobile terminal will attempt to send a bandwidth allocation request in one frame is called Pr.
Pr = (1/Ps) / ( (1/Ps) + m ) = 1 / (1 + Ps * m )Pr = (1 / Ps) / (1 / Ps) + m = 1 /
한 프레임에서 대역폭 할당 요청 송신을 하는 이동단말기 평균 개수를 Nr이라 한다.The average number of mobile stations transmitting a bandwidth allocation request in one frame is Nr.
Nr = Pr * N = N / ( 1 + Ps * m )Nr = Pr * N = N / (1 + Ps * m)
Ps ≒ ( ( S - 1 ) / S ) ^ ( Nr - 1 ) = ( ( S - 1 ) / S ) ^ ( Nr - 1 )Ps = ((S - 1) / S) ^ (Nr - 1) = ((S - 1) / S)
-----[식A] ----- [Formula A]
Nr이 확정적인 것(deterministic)이 아니므로, 이러한 근사화는 S가 충분히 큰 수라는 가정에서만 견지될 수 있다.Since Nr is not deterministic, this approximation can only be assumed on the assumption that S is large enough.
간단히 하기 위해서, m = k * 1/Ps 라고 한다. 이러한 등식은 하나의 이동단말기가 다음요청을 보내기 위해 m 프레임들을 대기한다는 것과, m은 성공적인 요청을 위한 시도의 횟수에 비례한다는 것을 의미한다.For simplicity, m = k * 1 / Ps. This equation means that one mobile terminal waits for m frames to send the next request, and m is proportional to the number of attempts for a successful request.
상기 식[A]를 K로 간단히 표현하면,Expressing the above formula [A] simply by K,
이고, 따라서, Lt; / RTI >
도6은 k 및 E(f)의 관계를 n을 변화시킴에 따라 도시하고 있다. 도6에서는 s가 10으로 고정되어 있다. k=0 일 때는 도6과 상응한다. 적당한 k값에 대해서는 E(f)값을 줄일 수 있다. N=30일 때, 각 이동단말기가 각 프레임에서 k=0인 경우 대역폭 할당 요청을 송신하는 시도를 하는 때에 새로운 대역폭 할당 요청을 성공적으로 송신하는 데에는 20프레임이 넘게 소요된다. K=2이면, 8프레임으로 줄어든다.Fig. 6 shows the relationship between k and E (f) as n changes. In Fig. 6, s is fixed at 10. When k = 0, it corresponds to Fig. For a reasonable k value, the value of E (f) can be reduced. When N = 30, when each mobile terminal attempts to transmit a bandwidth allocation request when k = 0 in each frame, it takes more than 20 frames to successfully transmit a new bandwidth allocation request. If K = 2, it is reduced to 8 frames.
프레임수를 최대한 줄이기 위해, k를 최적화하면,In order to minimize the number of frames, if k is optimized,
상기 식이 0이되는 경우에는,When the above equation is 0,
이며, Lt;
k는 음수가 될 수 없으므로, Since k can not be negative,
이고, ego,
이다. to be.
즉, 요청 슬롯의 개수가 e^(1/N)/{e^(1/N)-1}보다 적은 경우에는, (할당실패 회수) * { 총 이동단말기 개수 * ln ( 요청 슬롯의 개수 / (요청 슬롯의 개수 - 1 ) ) - 1 }만큼 대기하여는 것이 좋지만, 요청 슬롯의 개수가 e^(1/N)/{e^(1/N)-1}보다 큰 경우에는 프레임을 대기할 필요가 없는 것이 바람직할 수 있다.That is, when the number of requested slots is less than e ^ (1 / N) / {e ^ (1 / N) -1}, (number of allocation failures) * {total number of mobile terminals * ln (1 / N) -1}, if the number of request slots is larger than e (1 / N) / {e (1 / N) -1} It may be desirable that there is no need to do so.
도7는 N과 E(f)의 관계를 도시하고 있다. 도6과 비교하면 S=20일 때 프레임개수가 많이 줄어들고 있는 것을 알 수 있다.Fig. 7 shows the relationship between N and E (f). Compared with FIG. 6, it can be seen that the number of frames is greatly reduced when S = 20.
도3은 본 발명에 따른 대역폭 할당 요청 시스템의 다른 실시예의 구성도를 도시하고 있다. 즉, 이동단말기(200)는 카운트부(205)를 포함하고, 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수를 카운트하고, 대역폭 할당 요청이 실패한 회수를 카운트한다. 기지국(300)에 접속된 총 이동 단말기 개수는 기지국의 정보생성부(350)가 탐지하여 상기 이동단말기에 전송하는 것이 바람직하다. 물론, 하나의 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수도 기지국으로부터 미리 그 정보를 수신하는 것도 바람직할 수 있다.FIG. 3 shows a block diagram of another embodiment of a bandwidth allocation requesting system according to the present invention. That is, the
즉, 도2의 경우의 실시예와 비교하면, 프레임을 구성하는 슬롯 정보를 기지국에서 송신하지 않고 이동단말기에서 탐지하여 생성하고, 대역폭 할당 요청 송신이 충돌로 실패한 회수를 이동단말기가 자체적으로 카운트하여 생성하는 차이점이 있다.That is, compared with the embodiment of FIG. 2, the mobile terminal detects and generates the slot information constituting the frame without transmitting it to the base station, and the mobile terminal itself counts the number of times that the transmission of the bandwidth allocation request failed due to the collision There is a difference to generate.
도4는 본 발명에 따른 대역폭 할당 요청 방법의 일실시예의 순서도를 도시하고 있다.FIG. 4 shows a flowchart of an embodiment of a bandwidth allocation request method according to the present invention.
즉, 대역폭 할당에 성공한 제1 성공 프레임 이후부터 상기 제1 성공 프레임 이후에 대역폭 할당에 최초로 성공한 제2 성공 프레임 이전에 대역폭 할당 요청에 대한 대역폭 할당에 실패한 프레임의 개수인 할당실패 회수(F), 하나의 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수(S) 및 상기 기지국에 접속된 총 이동단말기 개수(N)을 포함하는 정보를 수집하는 정보수집 단계(S101)를 수행한다. That is, the number of allocation failures (F), which is the number of frames that failed in bandwidth allocation for a bandwidth allocation request before the second success frame that succeeds in bandwidth allocation after the first success frame after the first successful frame succeeding in bandwidth allocation, (S) of request slots included in one frame and a total number (N) of mobile terminals connected to the base station.
상기 이동 단말기가 상기 F, S 및 N을 기초로 대기프레임 개수를 산출하는 산출 단계(S102)를 수행한다.(S102) in which the mobile terminal calculates the number of wait frames based on the F, S, and N. [
상기 이동 단말기가 상기 제1 성공 프레임 이후 대역폭 할당에 최초로 성공한 제2 성공 프레임 이후에 상기 대기프레임 개수에 상응하는 프레임의 경과를 대기한 후에 상기 기지국으로 대역폭 할당 요청을 송신하는 대역폭 요청 단계(S103)를 수행한다.A bandwidth requesting step (S103) of transmitting a bandwidth allocation request to the base station after waiting for the elapse of a frame corresponding to the number of waiting frames after a second success frame in which the mobile terminal first succeeds in bandwidth allocation after the first success frame, .
대역폭 할당 요청 이동단말기에 있어서,A bandwidth allocation request mobile terminal comprising:
대역폭 할당에 성공한 제1 성공 프레임 이후부터 상기 제1 성공 프레임 이후에 대역폭 할당에 최초로 성공한 제2 성공 프레임 이전에 대역폭 할당 요청에 대한 대역폭 할당에 실패한 프레임의 개수인 할당실패 회수(F), 하나의 프레임에 포함된 요청 슬롯의 개수(S) 및 상기 기지국에 접속된 총 이동단말기 개수(N)를 기초로 대 기프레임 개수를 산출하며, 상기 제2 성공 프레임 이후 상기 대기프레임 개수의 프레임 이후에 상기 기지국으로 대역폭 할당 요청을 송신하는 단말기를 포함하므로,An allocation failure count (F), which is the number of frames that failed in bandwidth allocation for a bandwidth allocation request before a second success frame that succeeds in bandwidth allocation after the first success frame since the first successful frame succeeding bandwidth allocation, (S) of the request slots included in the frame and the total number of mobile terminals (N) connected to the base station, and after the frame of the number of waiting frames after the second success frame And includes a terminal that transmits a bandwidth allocation request to the base station,
본 발명에 따르면, 기지국에 연결된 각 이동 단말기는 공평한 대역폭 요구 정보 전송 기회를 갖게 되며, 각 이동 단말기는 공평한 대역폭을 할당 받는 효과를 성취할 수 있다.According to the present invention, each mobile terminal connected to the base station has an opportunity to transmit fair bandwidth request information, and each mobile terminal can achieve the effect of being allocated a fair bandwidth.
따라서, 본 발명은 무선 이동통신 분야에서 유용한 산업상 이용가능성을 구비하고 있다.Accordingly, the present invention has industrial applicability useful in the field of wireless mobile communication.
도1은 베스트 에포트 트래픽 채널을 위한 경쟁 기반 대역폭 요청 할당 과정을 도시하고 있다.Figure 1 illustrates a contention-based bandwidth request allocation process for a best effort traffic channel.
도2는 본 발명에 따른 대역폭 요청 할당 시스템의 구성도를 도시하고 있다.FIG. 2 shows a block diagram of a bandwidth request allocation system according to the present invention.
도3는 본 발명에 따른 대역폭 요청 할당 시스템의 또 다른 실시예의 구성도를 도시하고 있다.3 shows a block diagram of another embodiment of a bandwidth request allocation system according to the present invention.
도4는 본 발명에 따른 대역폭 요청 할당 방법의 구성도를 도시하고 있다.4 is a block diagram of a bandwidth request allocation method according to the present invention.
도5은 대역폭 요청 성공을 위해 필요한 프레임수를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing the number of frames required for bandwidth request success.
도6은 k=Ps*m일때, k의 변화에 따른 E(f)를 도시한 그래프이다.6 is a graph showing E (f) according to the change of k when k = Ps * m.
도7은 S가 고정되어 있을때, N의 변화에 따른 E(f)를 도시한 그래프이다.7 is a graph showing E (f) according to the change of N when S is fixed.
<도면의 주요부에 대한 설명>DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
100: 이동단말기 110: 저장모듈100: mobile terminal 110: storage module
130: 산출모듈 150: 요청부130: calculation module 150:
170: 산출부170:
300: 기지국 310: 요청수신부300: base station 310: request receiver
330: 대역폭 할당부 350: 정보 생성부330: bandwidth allocation unit 350: information generation unit
205: 카운트부 200: 기지국205: counting unit 200: base station
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- 2008-03-11 KR KR1020080022565A patent/KR101475880B1/en not_active IP Right Cessation
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