KR101556155B1 - 중계기 기반 이동통신 네트워크에서의 자원관리 장치 및 방법 - Google Patents

중계기 기반 이동통신 네트워크에서의 자원관리 장치 및 방법 Download PDF

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윤수하
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Abstract

본 발명은 중계기에서 자원을 관리하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 기지국으로부터 윈도우 시간(Tw)에 대한 정보를 수신하는 단계와; 상기 윈도우 시간 내에 상기 기지국에 필요한 대역의 할당을 요청하는 단계와; 상기 할당된 대역에 기반하여, 하나 이상의 단말에 상기 할당받은 대역을 분배 할당하는 단계와; 상기 윈도우 시간이 도래하기 전이라도, 추가 대역폭이 필요한 경우 상기 기지국에 대역의 재할당을 요청하는 단계를 포함한다.

Description

중계기 기반 이동통신 네트워크에서의 자원관리 장치 및 방법{Apparatus and Method for Resource Management in Relay Based Cellular Networks}
본 발명은 무선통신 자원관리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중계기와 기지국 사이의 상향링크 데이터 전송에서의 무선 자원 관리에 관한 것이다.
오늘날 고속의 이동통신을 위해서 많은 무선통신 기술들이 제안되었다.
이와 같이 고속 통신 및 더 많은 통화량을 수용하기 위해 셀들이 반경은 점차 작아지고 있다. 이 경우, 현재의 무선망 설계 방식을 그대로 사용하는 중앙 집중적인 설계는 불가능할 것으로 예상된다. 따라서, 차세대 통신시스템은 분산적으로 제어되고 구축되면서도, 새로운 기지국(Base station)의 추가와 같은 환경 변화에 능동적으로 대처할 수 있어야 한다.
이를 위해 셀룰러 네트워크에서 중계기의 추가가 제안되었다.
도 1은 셀룰러 네트워크에서 중계기를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이 기지국(30)의 영역에 포함되는 단말(11)은 상기 기지국(30)과 직접 링크로 연결되고, 상기 기지국(30)의 영역밖에 위치하여 상기 기지국으로부터의 채널 상태가 열악한 단말(12)은 중계기(20)를 통해 상기 기지 국(30)에 연결된다.
이때, 상기 중계기(20)는 비교적 상기 단말(10) 보다 높은 건물 옥상에 위치하고, 고정적으로 설치되어 운용된다. 따라서 상기 중계기와 상기 기지국 간의 채널 환경은 상기 단말과 상기 중계기 간의 채널에 비해서 변화도가 작고, 평균적으로 높은 채널 이득을 가진다.
이와 같이 상기 중계기를 이용하여 기지국과 단말 사이의 신호를 중계하기 때문에, 기지국-단말 링크, 기지국-중계국 링크 및 중계국-단말 링크가 구성된다. 즉, 단말이 상기 기지국의 셀 경계에 위치하거나, 건물 등에 의한 차폐현상이 심한 음영지역에 위치할 경우, 상기 단말은 상기 중계기를 통해 상기 기지국과 통신을 수행한다. 이와 같이, 채널 상태가 열악한 셀 경계 지역에서 중계기 기법을 적용하여 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있으며, 상기 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.
이와 같이 중계기가 도입된 환경은, 차세대 이동통신 시스템인 WiMAX 표준에서도 논의가 되고 있다.
상기 Wimax 표준에서는 중계기가 도입한 IEEE 802.16j 표준을 채택하였으며, 상기 IEEE 802.16j 표준에서는 크게 2가지, 즉 전용채널할당 방식과 스케쥴링 기반의 다중 접속 방식을 제안하였다.
먼저, 첫 번째 방식, 즉 상기 전용 채널 자원 할당 방식을 간단히 설명하면, 중계기는 전용채널 할당 요청 메시지를 이용하여 기지국으로부터 고정크기의 자원을 할당, 변경, 또는 반납할 수 있다.
구체적으로, 상기 전용 채널 할당 방식에 따르면, 중계기는 자원 할당을 위한 시그널링 메시지를 기지국으로 전송하고, 상기 기지국은 전용으로 할당하는 자원의 크기를 결정한다. 이때 상기 기지국은 중계기의 트래픽 요구도에 따라 적절한 크기를 할당한다. 그리고 시그널링을 통해서 자원할당을 변경하거나, 종료할 수 있다.
다음으로, 두 번째 방식, 상기 스케쥴링 기반의 다중 접속 방식을 설명하면, 단말은 상향링크 데이터를 전송하기 전에, 자원을 요청하여 할당받는다.
상기 스케쥴링 기반의 다중 접속 방식은 상기 IEEE 802.16j 표준에 의하면, 중계기의 형태와 능력에 따라 기지국이 직접 스케쥴링을 하는 중앙집중식 스케쥴링 기반 다중접속 방법과 기지국과 중계기가 분산적으로 각자 스케쥴링을 하는 분산식 스케쥴링 기반 다중접속 방식과, 그리고 지연 감소 분산식 스케쥴링 (Distributed Scheduling for Reducing Latency) 기반 다중접속 방식이 존재한다.
이와 같은 3가지의 스케쥴링 기반 다중 접속 방식에 대해서, 이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 종래 기술에 따른 중앙집중식 스케쥴링 (Centralized Scheduling) 기반 다중접속을 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 중앙 집중식 스케줄링 방식에 따르면, 단말(MS: Mobile Station)(10)은 전송할 데이터가 있을 경우, 자원 할당의 요청(BW REQ: Bandwidth Request)을 상기 중계기(RS: Relay Station)(20)로 전송하고, 상기 중계기(20)는 상기 요청을 상기 기지국(BS: Base Station)(30)으로 전송한다. 그러 면, 상기 기지국(30)은 상기 단말(10)에 대한 자원 할당을 결정하여, 전송한다(CDMA Allocation Information Element).
즉, 중앙 집중식 스케쥴링 방식에 따르면, 상기 기지국이 단말과 중계기에 대한 모든 자원 할당을 관리한다.
도 3은 종래 기술에 따른 분산식 스케쥴링 (Distributed Scheduling) 기반 다중접속을 나타낸 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 분산식 스케쥴링 방식에 따르면, 중계기(20)가 단말의 요청을 기지국(30)까지 전달해야 하는 오버헤드를 줄이기 위해서, 상기 중계기(20)는 자신에게 주어진 무선 자원을 이용하여, 상기 단말(10)과 중계기(20) 간의 채널 링크, 즉 무선 자원을 관리한다. 즉, 상기 중계기(20)는 자신에게 주어진 무선 자원을 이용하여 상기 단말(10)에게 무선 자원을 적절히 할당한다. 그리고, 상기 기지국(30)은 자신과 상기 중계기(20)간의 채널 링크, 즉 무선 자원을 관리한다. 즉, 상기 기지국(30)은 상기 중계기(20)에게 자원을 할당해준다. 상기 채널 링크는 프레임 단위로 구성된다. 상기 채널 링크 프레임은 초기 레인징을 위한 Initial Maintenance Opportunities 영역과, 유지 관리 레인징, 즉 주기적 레인징 및 대역폭 요청 레인징을 위한 Request Contention Opportunities 영역과, 상기 단말 및 중계기들의 상향 링크 데이터들을 포함하는 SS scheduled data 영역들을 포함한다.
상기 중계기(20)는 단말의 자원 요청을 상기 기지국(30)으로 전달할 필요가 없이 자신에게 포함된 단말만 관리하고, 상기 기지국(30)은 자신에게 연결된 중계 기(20)만 관리한다.
도 4는 종래 기술에 따른 지연 감소 분산식 스케쥴링 (Distributed Scheduling for Reducing Latency) 기반 다중접속 방식을 나타낸 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 지연 감소 분산식 스케쥴링 방식에 따르면, 전술한 분산식 스케쥴링 방식의 지연을 줄이기 위해서, 상기 중계기(20)가 상기 단말(10)로부터 데이터를 수신하기 전에, 상기 중계기(20)는 상기 중계기와 상기 기지국 간의 자원을 상기 기지국에 미리 요청해 둠으로써, 상기 중계기(20)가 상기 단말(10)로부터 데이터를 수신한 즉시 상기 기지국(30)으로 전달할 수 있도록 한다.
따라서 지연 감소 분산식 스케쥴링 방식은 중계기가 단말로부터 성공적으로 데이터를 수신한 이후에, 기지국에 요청하는 분산식 스케쥴링 방식에 비해서 지연을 줄일 수 있다.
이상에서는 IEEE 802.16j 표준에 따른 스케쥴링 기반의 다중접속 방법을 설명하였다.
또한, 이미 언급한 바와 같이 IEEE 802.16j 표준에서는 중계기-기지국 링크에 대해서 크게 2가지의 다중 접속 방식, 즉 스케쥴링 방식과 전용 채널 할당 방식이 존재한다고 설명하였다.
그러나, 상기 스케쥴링 방식은 채널에 적응적으로 운용하여 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 반면, 자원 요청 및 할당 과정으로 인해 오버헤드와 지연이 커질 수 있다.
더구나, 상기 스케쥴링 방식에 의하면, 단말이 상향링크, 즉 기지국으로 데이터를 송신하기 전에, 미리 자원 요청 및 할당 과정을 거쳐야 하기 때문에 접속 지연과 시그널링 오버헤드가 크다. 또한, 기존의 스케쥴링 방식을 단말-중계기 링크 뿐만 아니라, 중계기-기지국 링크에도 적용하면, 자원 요청 및 할당 과정이 중계기와 기지국에 의해서 반복적으로 수행되어야 하기 때문에, 접속 지연과 시그널링 오버헤드는 훨씬 심각하게 된다.
또한, 상기 스케쥴링 방식 중 전술한 중앙집중식 스케쥴링 방식과 지연 감소 분산식 스케쥴링 방식은 중계기에서 개별 트래픽의 병합(aggregation)이 고려되지 않아서, 단말의 요청 하나에 대해 기지국까지의 자원 할당 및 데이터 전송이 개별적으로 이루어 진다. 이러한 개별 전송은 중계기에서의 병합(aggregation) 전송에 비해서 효율성이 떨어져서 시그널링 오버헤드를 증가시키게 된다.
또한, 중계기에서의 트래픽은 각 중계기에 소속된 단말들의 트래픽이 병합되기 때문에 트래픽의 양이 단말에 비해서 크고, 변화도는 상대적으로 작음에도 불구하고, 기존의 스케쥴링 방식은 이러한 중계기-기지국 채널의 특성이 반영되지 않고, 중계기-기지국 링크의 채널과 트래픽 양의 변화도가 작음에도 불구하고, 단순히 반복적으로 중계기과 기지국에서 스케쥴링을 수행하기 때문에 앞서 언급한 것처럼 시그널링 오버헤드와 접속 지연이 커지는 단점을 가지고 있다.
반면, 전용채널할당 방식은 전용으로 할당 받은 자원을 이용하여 추가적인 시그널링 없이 즉시 데이터를 전송할 수 있기 때문에 오버헤드와 지연을 줄일 수 있으나, 매번 채널에 적응적으로 운용할 수 없기 때문에 자원 사용에 있어 비효율 적일 수 있다.
또한, 상기 전용채널할당 방식은 언급된 스케쥴링 방식과 같이, 기지국에 포함된 전체 중계기를 기준으로 자원 할당이 이루어지는 것이 아니라, 개별 중계기의 자원 요청에 따라 할당으로 이루어지고, 실시간성과 비실시간성 트래픽의 특성을 별도로 고려하지 않기 때문에 자원 사용이 비효율적으로 이루어지는 단점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하는 데에 있다. 즉, 본 발명의 목적은 종래의 스케쥴링 기반 다중접속 방식과 전용 채널 할당 방식 기반의 다중 접속 방식의 문제점인 오버헤드, 지연으로 인한 비효율성을 해결하는데에 있다.
다시 말해서, 본 발명은 기지국과 중계기 간의 링크에서 효율성을 높이는데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 중계기-기지국 간의 링크에 대해서 채널 상황과 트래픽 상황을 고려하여, 특정 윈도우 시간(Tw)마다 주기적으로 전용 자원을 할당한다.
이와 같이, 본 발명이 특정 윈도우 시간(Tw) 마다 전용 자원을 할당하는 이유는, 상기 중계기-기지국 링크는 단말들로부터 전송받은 트래픽들(또는, 데이터)을 합친 병합 트래픽(aggregation traffic)을 전송하는데 사용되는 채널로서, 단말-중계기 링크에 비해서 비교적 큰 크기의 병합 트래픽이 전송되어, 전송 데이터의 크기가 크고 변화량이 적기 때문이다. 그리고, 다른 이유는 상기 중계기가 고정형 중계기라면, LOS (Line-Of-Sight) 이거나 비교적 가변성이 적은 채널 특성을 지녀서 단말-중계기 링크보다 상대적으로 좋은 채널 상황이기 때문에, 단말-중계기 링크보다 높은 MCS를 사용할 수 있기 때문이다.
이러한 특성을 고려하여, 본 발명은 중계기-기지국 링크에 대해서 특정 윈도우 시간마다 업데이트되는 중계기에서 요구되는 대역 크기를 기반으로 자원을 할당, 관리하는 윈도우 기반 가상대역 다중접속(window-based virtual bandwidth multiple access; W-VBMA) 방식을 제안한다.
구체적으로, 본 발명은 중계기에서 자원을 관리하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 기지국으로부터 윈도우 시간(Tw)에 대한 정보를 수신하는 단계와; 상기 윈도우 시간 내에 상기 기지국에 필요한 대역의 할당을 요청하는 단계와; 상기 할당된 대역에 기반하여, 하나 이상의 단말로부터 수신한 데이터에 상기 할당받은 대역을 분배 할당하는 단계와; 상기 윈도우 시간이 도래하기 전이라도, 추가 대역폭이 필요한 경우 상기 기지국에 대역의 재할당을 요청하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명은 기지국이 중계기에 자원을 할당하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 하나 이상의 중계기로부터 대역 할당 요청을 수신하는 단계와; 미리 결정된 윈도우 주기 내에서 상기 하나 이상의 중계기에 대역을 할당하는 단계와; 상기 미리 결정된 윈도우 주기가 도래하기 전에, 상기 하나 이상의 중계기로부터 대역 재할당 요청을 수신하면, 상기 하나 이상의 중계기에 대역을 재할당하는 단계를 포함한다.
본 발명은 중계기가 도입되면서 생긴 채널 및 트래픽 특성을 고려하여, 중계기-기지국 링크에 대해서 특정 윈도우 시간마다 각 중계기의 트래픽 양을 토대로 전용 자원의 크기를 조절, 관리하여 매 프레임에서 전송을 위해서 필요한 시그널링 오버헤드와 지연을 줄인다.
그리고 본 발명은 중계기가 실시간성 트래픽과 비실시간성 트래픽을 구분하여, 실시간성 트래픽을 우선적으로 처리해 줌으로써 실시간성 트래픽에 대해서는 시그널링 오버헤드와 지연을 줄이고, 실시간성 트래픽 양이 적을 때는 할당 받은 자원을 비실시간성 트래픽에 대부분 할당함으로써 전용으로 할당 받은 자원을 비실시간성 트래픽에 대해서도 보다 효율적으로 운용할 수 있다.
또한, 본 발명은 윈도우시간마다 MCS 레벨도 새로이 결정하여 변경할 수 있기 때문에, MCS 레벨을 고정적으로 사용하는 기존의 전용채널 할당 방식보다 채널변화에 대한 자원사용의 효율성을 높일 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 중계기에서 트래픽이 급증하여 훨씬 많은 자원을 갑자기 필요로 하는 경우, 이를 중계기가 판단하고 재할당 요청 메시지를 기지국에 보냄으로써 즉각적으로 자원을 재할당 받을 수 있도록 한다. 이를 통해서 특정 중계기에서 트래픽이 급증하는 경우에도 전용채널할당 방식의 비효율적인 면을 극복할 수 있고, 중계기 간의 자원 사용을 보다 균등하게 할 수 있다.
본 발명은 IEEE 802.16에 적용된다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 통신 시스템, 예컨대 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 및 방법에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위 해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어 나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 단말(Terminal)이라는 용어가 사용되나, 상기 단말은 UE(User Equipment), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station)로 불릴 수 있다. 또한, 상기 단말은 휴대폰, PDA, 스마트 폰(Smart Phone), 노트북 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있거나, PC, 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수 있다.
도 5는 본 발명의 자원할당 및 관리의 개념을 나타낸 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 중계기-기지국 상향링크에 대해서 채널 상황과 트래픽 상황, 즉 데이터의 전송 양을 고려하여, 특정 윈도우 시간(Tw) 마다 주기적으로 전용자원을 할당한다. 이를 위해 본 발명은, 기지국이 중계기에게 전송한 자원 할당 메시지는 특정 윈도우 시간(Tw) 동안 유효한 것으로 설정하고, 상기 중계기는 해당 유효 기간 동안의 매 프레임 시간 (Tf) 마다 별도의 자원 할당 메시지 수신 없이도 기존에 할당된 자원을 활용할 수 있도록 한다.
본 발명의 윈도우 기반 가상대역 다중접속 방식은 기지국과 중계기 사이에 정해진 특정 윈도우 시간(Tw)마다 중계기가 실시간성과 비실시간성 트래픽(데이터) 전체에 대해서 요구되는 대역 정보를 기지국에 피드백하고, 상기 기지국은 피드백 받은 중계기들의 요구 대역 비율로써 중계기들에게 상기 특정 윈도우 시간(Tw) 내에서 유지되는 가상 대역을 할당한다.
상기 특정 윈도우 시간(Tw)은 여러 데이터, 예컨대 재할당 요청의 빈도, 트래픽 초과 시간대 정보 등을 기초로 설정될 수 있다. 상기 특정 윈도우 시간(Tw)은 도 5에 도시된 바와 같이 미리 설정된 개수의 프레임들(Tw=k x Tf)을 포함한다. 상기 프레임은 다수의 시간 슬롯(Time slot), 다수의 TTI(Transmission Time Interval), 또는 다수의 서브프레임(Sub-frame)으로 이루진다.
상기 특정 윈도우 시간(Tw) 내에서는, 상기 중계기는 상기 가상대역으로 할 당 받은 자원을 사용하여 전송하기 때문에, 종래 기술과 달리 상기 중계기가 기지국에 접속하기 위한 지연이나 시그널링 오버헤드는 발생하지 않는다. 단지, 상기 특정 윈도우 시간마다 업데이트된 요구 대역 정보의 피드백과 자원 재할당이 필요하다.
상기 중계기는 상기 특정 윈도우 시간(Tw) 내에서 전용으로 사용할 수 있는 자원을 할당 받으면, 먼저 실시간성 트래픽(데이터)에 대해서 추정된 요구 대역만큼 실시간성 트래픽(데이터)에 대해 할당하고, 나머지 자원을 비실시간성 트래픽(데이터)에 대해서 할당하여 사용한다.
이는 실시간성 트래픽(또는 데이터)을 우선적으로 처리하여, 큐에 거의 쌓이지 않도록 함으로써, 실시간성 트래픽(또는 데이터)의 서비스 품질을 만족시키기 위함이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 윈도우 기반 가상대역 다중접속 방식은 윈도우 시간 내에서는 할당된 가상대역을 전용으로 사용하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있기 때문에 데이터 전송에 대해 시그널링 오비헤드와 지연을 줄일 수 있다.
이하에서는 중계기-기지국 링크에 대해 윈도우 기반 가상대역 다중접속 (W-VBMA) 방식을 적용하는 다양한 실시예들을 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 중계기와 기지국의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 중계기(200)은 가상 요구 대역 추정부(210), 자원 할당 요청부(220), 자원 조정부(230), 트래픽 급증 판단부(240) 및 재할당 요처부(250)를 포함한다.
상기 가상 요구 대역 추정부(210)는 상기 중계기의 트래픽의 양을 트래픽 종류별로 추정한다. 상기 자원할당 요청부(220)는 상기 추정된 가상요구대역을 토대로 상기 기지국(220)에 자원의 할당을 요청하고, 자원을 할당받는다.
상기 자원 조정부(230)는 상기 할당받은 자원을 트래픽의 종류별로 나누어, 각 단말에게 할당한다.
상기 트래픽 급증 판단부(240)는 갑자기 트래픽의 양이 급격하게 늘어나서 추가적인 자원이 즉각적으로 필요한지 여부를 판단한다.
상기 재할당 요청부(250)는 상기 추가적인 자원이 필요한 것으로 판단되면, 상기 기지국에 재할당을 요청한다.
상기 기지국(300)은 윈도우 설정부(300)와 자원 할당 및 재할당부(320)를 포함한다.
상기 윈도우 설정부(310)는 상기 특정 윈도우 시간(Tw)를 설정한다. 이때, 상기 특정 윈도우 시간을 설정하기 위해서, 여러 데이터, 예컨대 재할당 요청의 빈도, 트래픽 초과 시간대 정보 등 이용될 수 있다.
상기 자원 할당 및 재할당부(320)는 상기 중계기(200)로부터 자원 할당 요청 및 재할당 요청을 수신하고, 그에 따라 자원을 할당한다.
이상에서는 상기 중계기(200)와 상기 기지국(300)의 개념적인 구성을 나타내 었다. 그러나 상기 중계기(200)와 상기 기지국(300)의 개념적인 구성은 물리적으로 프로세서(예컨대 CPU), 저장수단(예컨대, 메모리, 하드디스크, SSD(Solid State Disk)) 등의 조합으로 구현될 수 있다. 즉, 상기 중계기(200)의 개념적인 구성은 프로그램으로 구현되어 저장수단에 저장될 수 있고, 상기 프로세서에 의해서 실행될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 기지국에서의 동작을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 상기 기지국(300)은 중계기를 검색하고, 윈도우시간(Tw)을 설정하고, 각 중계기(RS: Relay Station)(200)에게 균등하게 초기 자원을 할당한다(S111). 그리고, 상기 기지국(300)은 자원 할당 정보와 상기 윈도우 시간을 중계기를 위한 맵, 즉 R-MAP(Relay-MAP)을 통해서 각 중계기에게 알려준다.
상기 R-MAP은 상기 할당된 자원 영역 정보 및 신호의 코딩 정보를 포함한다. 여기서, 상기 기지국(300)의 프레임은 프레임은 크게 하향 링크(DL : Downlink) 부프레임과 상향링크(UL : Uplink) 부프레임으로 나누어지고, 각 부프레임은 단말구간과 중계구간으로 나누어진다. 상기 중계 구간의 시작부분에 R-FCH(Relay-FCH) 및 상기 중계 맵(Relay-MAP)이 위치한다.
이어서, 상기 기지국(300)은 매 윈도우 시간(Tw) 마다 각 중계기(200)로부터 가상요구대역 정보(Qi)를 수신한다(S112~S113). 이때, 상기 중계기(200)는 자신에게 이전에 할당된 자원을 이용하여 상기 가상 요구 대역 정보(Qi)를 상기 기지국(300)으로 전송한다.
상기 기지국(300)은 상기 수신한 가상 요구 대역(Qi)의 비율로써 자원을 분할하여 각 중계기에 할당한다(S114). 그리고 할당된 자원에 대한 정보를 R-MAP(Relay-MAP)을 통해서 각 중계기에 알려준다.
한편, 상기 기지국(300)은 상기 윈도우 시간 주기(Tw)가 아니더라도 재할당 메시지를 수신한다면(S115), 요청한 중계기의 가상요구대역 정보를 이전 윈도우시간에서 중계기들로부터 수신한 가상요구대역 정보에 업데이트하여, 자원을 다시 분할 및 재할당한다(S116). 그리고 상기 기지국(300)은 이를 R-MAP을 이용하여 각 중계기에 알려준다. 이때, 상기 윈도우 시간은 변화되지 않도록 하기 위해서 다음 윈도우 주기까지 남은 시간 동안만 재할당 해준 자원을 적용하고, 상기 윈도우 시간 주기(Tw)가 다시 도래하면, 모든 중계기들로부터 수신한 가상 요구 대역 정보를 이용하여 자원을 할당한다.
이와 같이 자원을 할당 및 재할당한 후, 상기 기지국(300)은 각 중계기로부터 할당해 준 자원 영역에서 데이터를 수신한다(S117).
도 8은 본 발명에 따른 중계기에서의 동작을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 중계기(200)는 자신이 서비스 받을 기지국을 선택하고, 해당 기지국으로부터 초기 자원 할당과 윈도우 시간(Tw)을 수신한다(S121). 이는 R-MAP을 통해서 수신될 수 있다.
상기 중계기(200)는 상기 윈도우 시간 주기(Tw)가 되면 현재 윈도우시간 내에서 매 프레임시간마다 추정한 평균 가상요구대역정보(Qi)를 상기 기지국(300)에 피드백한다(S213).
이후, 상기 중계기(200)가 상기 기지국(300)으로부터 대역할당 정보를 R-MAP을 통해서 수신하면(S124), 자신이 할당받은 자원을 현재 프레임 시간에서 자신의 실시간성 트래픽 (RT: Real-time Traffic) 큐의 점유량과 비실시간성 트래픽(NRT: Non-Real-time Traffic) 큐의 점유량을 이용하여 다시 분할한다. 이때, 실시간성 트래픽(RT)에 대해서 우선적으로 자원을 할당하고(S125), 나머지를 비실시간성 트래픽(NRT)에 할당(S126)한다. 이를 통해 상기 중계기(200)는 실시간성 트래픽의 지연을 줄인다.
한편, 상기 윈도우 시간 주기(Tw)에 해당하지 않더라도(S122), 상기 중계기(200)는 상기 기지국(300)과 달리 매 프레임시간 주기(Tf)에 해당하면(S127), 실시간성 트래픽 및 비실시간성 트래픽에 대한 가상요구대역(Qi)을 추정하고, 변화량(ΔQi)을 계산한다(S128).
만약, 현재 가상요구대역 대비 변화량이 정해진 문턱값을 넘을 경우(ΔQi / Qi(t-1)> Qth)(S129), 트래픽 양이 급증한 것으로 판단하고, 상기 기지국(300)에 현재의 가상요구대역 정보를 담은 재할당 요청 메시지를 송신한다(S130).
상기 기지국(300)으로부터 재할당 요청 메시지에 대한 응답으로 대역 재할당 정보를 R-MAP을 통해 수신하면(S131), 현재 프레임 사간에서의 실시간성 트래픽과 비실시간성 트래픽 큐의 점유량 정보로 자원을 다시 분배한다(S125~S126).
반면, 가상요구대역의 변화량이 문턱값보다 작더라도(S129), 현재의 프레임 시간에서 실시간성 트래픽과 비실시간성 트래픽 큐의 점유량 정보를 반영하여 실시간성과 비실시간성을 위한 자원을 재분배한다(S125~S126).
상기 윈도우시간과 프레임시간 주기 외에는 할당된 자원을 이용하여 기지국에 데이터를 송신한다(S132).
도 9는 본 발명에 따른 기지국의 상향 링크 서브 프레임 구조를 나타내며, 도 10은 본 발명에 따른 중계기의 상향 링크 서브 프레임 구조를 나타낸다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상향 링크 서브 프레임의 자원은 UL Access Zone과 UL Relay Zone으로 나뉜다.
도 9에서 상기 UL Access Zone은 기지국에 의해 직접 서비스 받는 단말에 의해 사용이 되고, 상기 UL Relay Zone은 기지국에 포함된 중계기에 의해서 사용이 된다. 단말-중계기 링크에 해당하는 상기 UL Access Zone은 기존의 스케쥴링 방식으로 사용된다. 반면, 중계기-기지국 링크는 윈도우 기반 가상대역 다중접속 방식(W-VBMA)을 사용하는 것을 나타낸다.
도 10에서 상기 UL Access Zone은 상기 중계기에 의해 서비스 받는 단말에 의해 사용되고, 상기 UL Relay Zone은 각 중계기가 상기 기지국에 상향 데이터를 전송할 때 사용된다. 상기 UL Access Zone은 상기 중계기가 스케쥴링 기반으로 단말에 자원을 할당한다.
도 9 및 도 10에서 사용된 용어를 설명하면 다음과 같다.
Ranging Subchannel은 동기화 및 BW request 등의 용도의 자원을 나타내며, UL burst (Uplink burst)는 스케쥴링 방식에 의해 할당되는 상향링크 자원 블록을 의미하며, R-UL W-VBMA burst는 W-VBMA 방식에 의해 사용되는 중계기-기지국 상향링크 자원 블록을 의미하며, UL Subframe은 상향링크 하위 프레임을 의미한다.
이하에서는 지금까지 설명한 본 발명에 따른 윈도우 기반 가상대역 다중접속 방식(W-VBMA)을 도 11 및 수식을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명에 따른 윈도우 기반 가상대역 다중접속 방식을 차트로 나타낸 예시도이다. 도 11에는 윈도우 기반 가상대역 다중접속(W-VBMA) 방식을 이해를 도모하기 위하여 크게 2 단계(Phase)로 나타내었다.
먼저, 첫 번째 단계(BS allocation으로 도시됨)에서는 상기 기지국(300)이 중계기들(200)로부터 실시간성과 비실시간성 트래픽 전체에 대한 요구 대역의 크기를 피드백 받고, 각 중계기의 요구 대역 크기 비율로써 도시된 바와 같이 윈도우 주기(Tw)내에서 UL Relay Zone의 자원을 할당한다.
전체 요구 대역의 크기(
Figure 112009025904373-pat00001
: 중계기i 의 전체 요구 대역)는 실시간성 트래픽에 대한 요구 대역 추정치(
Figure 112009025904373-pat00002
)와 비실시간성 트래픽에 대한 큐 점유량 추정치(
Figure 112009025904373-pat00003
)의 합
Figure 112009025904373-pat00004
으로 구성된다. 따라서 중계기i에 할당되는 자원은
Figure 112009025904373-pat00005
로 결정된다. 여기서 R은 기지국이 중계기들에 대해 할당하는 전체 자원의 크기이고, Q는 중계기들의 전체 요구 대역 크기의 합(
Figure 112009025904373-pat00006
)이다.
중계기에서의 실시간성 트래픽에 대한 요구 대역 추정치(Qi RT)와 비실시간성 트래픽에 대한 큐 점유량 기반의 요구 대역 추정치(Qi NRT)에 대한 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시간성 트래픽은 큐에 거의 쌓이지 않도록 처리하기 위해서 매 윈도우 시간마다 중계기들의 트래픽 양 추정치에 의해서 다음 윈도우 시간에서의 요구 대역 추정치를 결정한다. 윈도우 시간 t에서 중계기i의 실시간성 트래픽에 대한 요구대역 추정치는 아래의 수학식으로 나타낸다.
Figure 112009025904373-pat00007
윈도우 시간 t에서 다음 윈도우 시간 (t+1)에 요구되는 대역의 추정치는 크게 두가지 항으로 구성된다. 두가지 항은 t에서 실시간성 트래픽의 발생 추정치(Q i RT (t))와 실시간성 트래픽 발생 추정치의 변화량(Δαi RT(t))이다. α i RT (t)는 중계기가 자신에게 접속해 있는 실시간성 트래픽을 가진 단말들로부터 추정이 가능하다. 위의 수학식에서처럼
Figure 112009025904373-pat00008
이며, 여기서 K는 실시간성 트래픽 클래스의 집합, nk(t)는 t에서 중계기에 연결되어 있는 실시간성 트래픽 클래스 k의 단말 개수, VK는 실시간성 트래픽 클래스 k의 활성도(activity) 등을 고려한 인자 (
Figure 112009025904373-pat00009
),r k 는 실시간성 트래픽 클래스 k의 최대 전송률(peak data rate), Tf는 프레임 시간을 나타낸다. 결국, αi RT(t)는 윈도우 시간 t에 프레임 시간 동안 전송 해야할 중계기i에서 단말들에 의해서 발생할 것으로 추정되는 실시간성 트래픽의 양을 나타낸다. 여기서 VK가 1이면 최대 전송률로써 예측이 되고, 트래픽 클래스의 평균 활성도 값이면 평균 전송률로써 예측이 된다실시간성 트래픽 양의 추정치는 시간에 따라서 변하고, 정확한 값이 아니기 때문에 그의 변화량을 이용하여 추가 조정이 가능하다. 위의 수학식에서 αΔα i RT (t)가 이에 해당하며, α를 이용하여 변화량에 대한 민감도를 조절할 수 있다. 이를 위해서 중계기는 윈도우 시간 내에서 프레임 시간 단위로 트래픽을 모니터링 할 필요가 있다.
비실시간성 트래픽은 현재 윈도우 시간에서의 큐 점유량 기반의 요구 대역의 추정치를 이용하여 다음 윈도우 시간에서의 요구 대역 크기를 결정한다. 윈도우 시간 t에서 중계기i의 비실시간성 트래픽에 대한 요구 대역 크기는 다음 수학식으 로 결정된다.
Figure 112009025904373-pat00010
여기서 qi NRT(t+1)는 t+1 시작점에서 비실시간성 트래픽 큐의 점유량, A i NRT (t+1)는 t+1 에서 프레임 시간당 비실시간성 트래픽 큐의 트래픽 도착 예측량, [Tw/Tf]는 윈도우 시간 내의 프레임 개수이다. 따라서 Q i NRT (t+1)는 t+1 에서 프레임 당 비트 단위의 비실시간성 트래픽을 전송하기 위한 요구대역 추정치를 나타낸다. 여기서 q i NRT (t=1)=(q i NRT (t)+α i NRT (t)-d i NRT (t)) + 으로 표현되고, qi NRT(t)는 t 시작점에서 비실시간성 트래픽 큐 점유량, αi NRT(t)는 t에서 윈도우 시간 동안 비실시간성 트래픽 큐의 트래픽 도착량, di NRT(t)는 t에서 윈도우 시간 동안 비실시간성 트래픽 큐의 서비스 양을 나타난다. A i NRT (t+1)값은 이전 윈도우 시간내에서 중계기에 의해 매 프레임 시간에서의 값을 모니터링 하여 얻은 값으로 추정할 수 있고, 아래의 수 학식과 같이 각각 평균값과 변화량으로 나타낼 수 있다.
Figure 112009025904373-pat00011
여기서
Figure 112009025904373-pat00012
는 윈도우 시간 t에서 프레임 당 비실시간성 트래픽 큐의 도착량 의 평균값이고, ΔAi NRT(t)는 변화량에 해당한다. 그리고, α를 이용하여 변화량에 대한 민감도를 조절할 수 있다.
한편, 두 번째 단계(RS adjustment로 도시됨)에서는 릴레이가 기지국으로부터 할당 받은 자원을 먼저, 현재 프레임 시간에서 자신의 실시간성 트래픽에 대한 큐 점유량에 의해서 결정된 필요한 자원의 크기(
Figure 112009025904373-pat00013
)만큼 할당하고, 나머지를 비실시간성 트래픽에 대해서 할당하여 기지국으로 각각의 실제 데이터를 전송한다. 이는 실시간성 트래픽을 우선적으로 전송하여, 큐에 거의 쌓이지 않도록 함으로써 실시간성 트래픽의 서비스 품질을 만족시키기 위함이다. 여기서
Figure 112009025904373-pat00014
의 결정은 아래의 수학식으로 정해진다.
Figure 112009025904373-pat00015
여기서
Figure 112009025904373-pat00016
는 비트 단위의 큐 점유량을 채널에 따른 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 고려하여 자원의 최소 단위(i.g. PUSC slot)로 변환하는 함수이 고,
Figure 112009025904373-pat00017
는 현재 프레임에서의 비트 단위의 실시간성 트래픽 큐의 점유량을 나타내고, Ri,max RT=βRi이고, R i,max RT 는 릴레이i의 실시간성 트래픽에 대한 최대 자원 할당 크기를 나타낸다. 그리고 이 값은 β∈[0,1]에 따라서 조정이 가능하다. 따라서 이 수학식에서 Ri, Ri RT, Ri,max RT는 자원의 최소 단위인 슬롯의 개수로 정해진다. 실시간성 트래픽에 대한 자원의 크기(R i RT )가 결정되면 릴레이가 할당 받은 전체 자원(R i )에서 나머지를 비실시간성 트래픽에 대한 자원의 크기(R i,max RT )로 결정한다. 따라서 비실시간성 트래픽에 대한 자원의 크기는
Figure 112009025904373-pat00018
가 된다. 다음으로 릴레이는 1, 2단계에 따라 나누어진 자원을 이용하여 실시간성, 비실시간성 병합 트래픽을 기지국으로 전송한다. 1단계는 기지국에 의해서 정해진 윈도우 시간마다 수행 되고, 2단계는 릴레이에 의해서 프레임 시간마다 수행된다. 윈도우 시간은 채널, 트래픽 상황에 따라 기지국이 조정 가능하다.
각 중계기에서 트래픽이 급증하여 다음 윈도우 시간까지 기다릴 수 없는 경우, 즉각적인 자원의 재할당이 필요로 된다. 이를 지원하기 위해서 각 중계기는 매 프레임시간마다 가상요구대역을 추정하는 것과 병행하여 변화량을 계산한다. 가상 요구대역의 변화량은 아래의 수학식으로 계산한다.
Figure 112009025904373-pat00019
여기서 i는 중계기 인덱스이고, t 는 현재 윈도우시간, n 은 현재 윈도우시간 내에서 n번째 프레임을 의미한다(
Figure 112009025904373-pat00020
). 따라서 ΔQ(t,n)는 이전 윈도우시간 (t-1)에서의 가상요구대역(
Figure 112009025904373-pat00021
)으로부터 현재 프레임에서 가상요구대역이 얼마나 증가했는지를 나타내는 수치이다.
가상요구대역의 변화량이 급증하였는지는 아래의 수학식으로써 판단한다.
Figure 112009025904373-pat00022
여기서 Ti(t;n)는 윈도우시간 t의 n번째 프레임에서 변화량 테스트 값이고, 이 값이 미리 설정된 0보다 큰 실수(□+) 인자인 Qth보다 크면 트래픽이 급증한 것으로 판단한다. 따라서
Figure 112009025904373-pat00023
를 조정하여 변화량 판단의 민감도를 조절할 수 있다. 트래픽이 급증한 것으로 판단되면, 중계기는 윈도우시간 t의 n번째 프레임에서 추정된 현재 가상요구대역 Q i (t;n)을 포함하여 재할당 요청 메시지를 기지국에 전송한다. 기지국은 재할당 요청 메시지를 수신하면, 이전 윈도우시간에서 중계기들로부터 수신한 가상대역정보에 재할당 요청 메시지로부터 수신한 해당 중계기의 가상대 역정보를 업데이트하여 자원을 재할당하고, R-MAP(Relay-MAP)을 이용하여 각 중계기에 알려준다. 이러한 과정을 통해서 특정 중계기에서 갑자기 트래픽이 급증할 경우에도 즉각적으로 대처할 수 있다.
이상에서는 중계기-기지국 링크에 대해 본 발명의 윈도우 기반 가상대역 다중접속 방식을 적용하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 윈도우 기반 가상대역 다중접속 방식은 기지국-단말 간의 링크에 대해서도 적용될 수 있다. 즉, 기지국은 윈도우 기반 가상대역 다중접속 방식으로 단말의 자원을 할당할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.
도 1은 셀룰러 네트워크에서 중계기를 나타낸다.
도 2는 종래 기술에 따른 중앙집중식 스케쥴링 (Centralized Scheduling) 기반 다중접속을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 분산식 스케쥴링 (Distributed Scheduling) 기반 다중접속을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 지연 감소 분산식 스케쥴링 (Distributed Scheduling for Reducing Latency) 기반 다중접속 방식을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 자원할당 및 관리의 개념을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 중계기와 기지국의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 기지국에서의 동작을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 중계기에서의 동작을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 기지국의 상향 링크 서브 프레임 구조를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 중계기의 상향 링크 서브 프레임 구조를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 윈도우 기반 가상대역 다중접속 방식을 차트로 나타낸 예시도이다.

Claims (16)

  1. 중계기에서 자원을 관리하는 방법으로서,
    기지국으로부터 윈도우 시간(Tw)에 대한 정보를 수신하는 단계와;
    상기 윈도우 시간 내에 상기 기지국에 필요한 대역의 할당을 요청하는 단계와;
    상기 할당된 대역에 기반하여, 하나 이상의 단말에 상기 할당받은 대역을 분배 할당하는 단계와;
    상기 윈도우 시간이 도래하기 전이라도, 추가 대역폭이 필요한 경우 상기 기지국에 대역의 재할당을 요청하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 대역의 할당 요청 단계에서
    가상 요구 대역 정보가 상기 기지국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가상 요구 대역은
    실시간 대역 정보(Qi RT)와 비실시간 대역 정보(Qi NRT)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실시간 대역 정보(Qi RT)는
    Figure 112015036750090-pat00024
    에 의해서 산출되고,
    여기서, αi RT(t)는 실시간성 트래픽의 발생 추정치이고, i는 중계기 인덱스이고,
    Figure 112015036750090-pat00025
    는 실시간성 트래픽 발생 추정치의 변화량이며,
    상기 비실시간 대역 정보(Qi NRT)는
    Figure 112015036750090-pat00026
    에 의해서 산출되고
    여기서 qi NRT(t+1)는 윈도우 시간 (t+1) 시작점에서 비실시간성 트래픽 큐의 점유량, Ai NRT(t+1)는 윈도우 시간 (t+1)에서 프레임 당 비실시간성 트래픽 큐의 트래픽 도착량의 예측값, Tf는 프레임 주기를 나타내고, Tw는 윈도우 주기를특징으로 하는 자원 관리 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 실시간성 트래픽 발생 추정치(
    Figure 112015036750090-pat00027
    )는
    Figure 112015036750090-pat00028
    에 의해 산출되고,
    여기서
    Figure 112015036750090-pat00029
    는 실시간성 트래픽 클래스의 집합,
    Figure 112015036750090-pat00030
    는 t에서 릴레이에 연결되어 있는 실시간성 트래픽 클래스 k의 단말 개수, vk∈[0,1]는 실시간성 트래픽 클래스 k의 활성도(activity) 등을 고려한 인자 (
    Figure 112015036750090-pat00031
    ),
    Figure 112015036750090-pat00032
    는 실시간성 트래픽 클래스 k의 평균최대 전송률(peak data rate), Tf는 프레임 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 재할당 요청 단계는
    매 프레임(Tf) 마다 필요한 대역을 추정하는 단계와;
    상기 매 프레임에서 필요한 대역의 변화량을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 변화량은
    수학식
    Figure 112015036750090-pat00033
    에 의해서 계산되고
    여기서 i는 중계기 인덱스이고, t 는 현재 윈도우시간, n 은 현재 윈도우시간 내에서 n번째 프레임을 의미하고(
    Figure 112015036750090-pat00034
    ), Tf는 프레임 주기를 나타내고, Tw는 윈도우 주기를 나타내고, ΔQi(t,n)는 이전 윈도우시간 (t-1)에서의 가상요구대역으로부터 현재 프레임에서 가상요구대역이 얼마나 증가했는지를 나타내고, Qth를 조정하여 판단의 민감도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 재할당 요청 단계는
    상기 변화량이 미리 설정된 임계값을 넘는지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 할당 및 재할당받은 대역폭을 하나 이상의 단말에 분배하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 분배 단계에서
    상기 할당 및 재할당받은 대역 중 상기 하나 이상의 단말에 실시간 트래픽을 위한 대역을 분배하는 단계와;
    상기 분배되고 남은 대역을 상기 하나 이상의 단말에 비실시간 트래픽을 위한 대역으로 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 윈도우 시간(Tw)는
    여러 개의 서브 프레임으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  12. 기지국이 중계기에 자원을 할당하는 방법으로서,
    하나 이상의 중계기로부터 대역 할당 요청을 수신하는 단계와;
    미리 결정된 윈도우 주기 내에서 상기 하나 이상의 중계기에 대역을 할당하는 단계와;
    상기 미리 결정된 윈도우 주기가 도래하기 전에, 상기 하나 이상의 중계기로부터 대역 재할당 요청을 수신하면, 상기 하나 이상의 중계기에 대역을 재할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 미리 결정된 윈도우 주기가 도래하면
    상기 하나 이상의 중계기로부터 새로운 대역 할당 요청을 수신하는 단계와;
    상기 새로운 대역 할당 요청에 따라 대역을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 대역 할당 단계는
    상기 중계기로부터 수신되는 가상 요구 대역 정보에 기초하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 가상 요구 대역 정보는
    실시간 대역 정보(Qi RT)와 비실시간 대역 정보(Qi NRT)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 윈도우 주기는
    여러 개의 서브 프레임으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
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