KR102203760B1 - 포그 무선 액세스 네트워크를 이용한 무선 통신 시스템 및 이의 스케줄링 방법 - Google Patents

포그 무선 액세스 네트워크를 이용한 무선 통신 시스템 및 이의 스케줄링 방법 Download PDF

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wireless communication
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김훈
다니엘
조홍평
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인천대학교 산학협력단
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Abstract

포그 무선 액세스 네트워크를 이용한 무선 통신 시스템 및 이의 스케줄링 방법은 비례 균등 스케줄링에서 시스템 전송 데이터율(수율)과 사용자 단말 간 공정성의 2가지를 모두 고려한 스케줄링 알고리즘을 제공하여 프론트홀 용량을 감소시켜 효율적인 스케줄링이 수행되는 효과가 있다.

Description

포그 무선 액세스 네트워크를 이용한 무선 통신 시스템 및 이의 스케줄링 방법{Wireless Communication System Using Fog Radio Access Networks and Method for Scheduling Thereof}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 비례 균등 스케줄링에서 시스템 전송 데이터율(수율)과 사용자 단말 간 공정성의 2가지를 모두 고려한 스케줄링 알고리즘을 제공하여 프론트홀 용량을 감소시켜 효율적인 스케줄링이 수행되는 포그 무선 액세스 네트워크를 이용한 무선 통신 시스템 및 이의 스케줄링 방법에 관한 것이다.
모바일 데이터 트래픽은 2020년까지 거의 10배 이상 증가될 것으로 예상하고 있다. 이러한 트래픽 증가 추세를 처리하기 위한 효율적인 리소스 관리 체계로 포그 무선 액세스 네트워크(Fog Radio Access Networks, F-RAN)가 등장하였다.
F-RAN은 효율적인 리소스 활용, 전력 소비 감소, 대기 시간을 최소화하고, 전체 시스템의 데이터 처리량을 향상시키는 중앙 집중식 클라우드 컴퓨팅 플랫폼이다.
F-RAN은 스펙트럼을 공유하고, 제한된 콘텐츠를 FAP 캐시에 저장하고, 엣지 캐시를 활성화하여 대기 시간을 줄이며, 스펙트럼 효율을 높일 수 있다. 엣지 캐시는 사용자가 요청한 일부 콘텐츠를 저장하고, 로컬로 제공할 수 있는 기능이 제공되므로 백홀(Backhual)을 통해 클라우드에서 해당 콘텐츠를 가져올 필요가 없다.
F-RAN은 스토리지 및 신호 처리 기능을 활용하여 프론트홀(Fronthaul) 부담을 줄일 수 있다.
F-RAN은 지연에 민감한 애플리케이션의 지연을 최소화 하기 위해서 로컬 캐시 메모리가 있는 포그 액세스 포인트(Fog Access Point, FAP)로 구성된다.
F-RAN은 다운 링크 및 많은 양의 데이터 전송 요구사항에서 채택된 공동 송신 기술로 인해 프론트홀 용량이 제한적인 단점이 있었다.
종래의 F-RAN은 제한적인 프론트홀 용량을 고려하여 효율적인 스케줄링을 수행해야 하는데, 스케줄링에 있어 최대 데이터 처리량을 제공하지만, 사용자들 사이의 공정성을 고려하지 못하고 있다.
따라서, 종래의 F-RAN은 자원 할당을 위해 경쟁하는 많은 사용자단말이 있는데, 스케줄링의 공정성이 고려되지 못하므로 프론트홀 용량을 감소시키는데 한계가 있으며, 이에 따라 효율적인 스케줄링이 수행되지 못하는 문제점이 있다.
한국 공개특허번호 제10-2007-0053479호
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 비례 균등 스케줄링에서 시스템 전송 데이터율(수율)과 사용자 단말 간 공평성의 2가지를 모두 고려한 스케줄링 알고리즘을 제공하여 프론트홀 용량을 감소시켜 효율적인 스케줄링이 수행되는 포그 무선 액세스 네트워크를 이용한 무선 통신 시스템 및 이의 스케줄링 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 포그 무선 액세스 네트워크를 이용한 무선 통신 시스템은,
분산 유닛인 원격 무선 헤드(Remote Radio Head)와 포그 액세스 포인트(Fog Access Points) 간에 프론트홀 인터페이스를 통해 연결되고, 상기 원격 무선 헤드와 상기 포그 액세스 포인트로부터 채널 상태의 데이터 전송과 제어신호 전송을 통해 비례 균등 스케줄링을 수행하는 클라우드 데이터 센터를 포함하고,
상기 클라우드 데이터 센터는 상기 원격 무선 헤드, 상기 포그 액세스 포인트와 하나 이상의 사용자 단말 간의 평균 데이터율이 최대화되고, 프론트홀 부하가 최소화되도록 스케줄링 매핑을 수행하는 비례 균등 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 분산 유닛인 원격 무선 헤드(Remote Radio Head), 포그 액세스 포인트(Fog Access Points)의 기지국과 클라우드 데이터 센터로 이루어진 무선 통신 시스템의 스케줄링 방법은,
상기 클라우드 데이터 센터는 상기 원격 무선 헤드, 상기 포그 액세스 포인트로부터 채널 상태의 데이터 전송과 제어신호 전송을 수신하는 단계;
상기 클라우드 데이터 센터는 상기 수신한 채널 상태를 이용하여 상기 원격 무선 헤드, 상기 포그 액세스 포인트와 무선 통신을 통해 무선 자원을 할당받는 하나 이상의 사용자 단말의 시스템 전송 데이터율과 프론트홀 부하 정보를 생성하는 단계; 및
상기 클라우드 데이터 센터는 상기 원격 무선 헤드, 상기 포그 액세스 포인트와 하나 이상의 사용자 단말 간의 평균 데이터율이 최대화되고, 프론트홀 부하가 최소화되도록 스케줄링 매핑을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 비례 균등 스케줄링에서 시스템 전송 데이터율(수율)과 사용자 단말 간 공정성의 2가지를 모두 고려한 효율적인 스케줄링을 수행하며, 이에 따라 스케줄링의 공정성과 데이터 처리량을 비례 균등 스케줄링에 적용하여 효율적인 스케줄링을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포그 무선 액세스 네트워크를 이용한 무선 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1 스케줄링 후보(S1)에 의해 비례 균등 스케줄링을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제2 스케줄링 후보(S2)에 의해 비례 균등 스케줄링을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제3 스케줄링 후보(S3)에 의해 비례 균등 스케줄링을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제4 스케줄링 후보(S4)에 의해 비례 균등 스케줄링을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프론트홀 용량 10bps/Hz 일 때, 프론트홀 부하를 기존의 비례 균등 스케줄링과 본 발명의 개선된 비례 균등 스케줄링을 비교한 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프론트홀 용량 5bps/Hz 일 때, 프론트홀 부하를 기존의 비례 균등 스케줄링과 본 발명의 개선된 비례 균등 스케줄링을 비교한 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프론트홀 용량을 변경하면서 프론트홀 부하의 감소를 평가한 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 비례 균등 스케줄링과 종래의 비례 균등 스케줄링을 비교하여 평균 사용자 처리량(Average User Throughputs)을 나타낸 도면이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에서의 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선 통신 시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS, 또는 eNB)을 포함한다.
본 명세서에서의 사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.
기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 스테이션(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), FAP(Fog Access Points), RU(Radio Unit), small cell 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
본 발명의 기지국 또는 셀은 RRH(Remote Radio Head) 또는 FAP(Fog Access Points)를 포함한다.
즉, 본 명세서에서 기지국 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 Node-B, LTE에서의 eNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node), RRH, FAP, RU, small cell 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포그 무선 액세스 네트워크를 이용한 무선 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1 스케줄링 후보(S1)에 의해 비례 균등 스케줄링을 수행하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제2 스케줄링 후보(S2)에 의해 비례 균등 스케줄링을 수행하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제3 스케줄링 후보(S3)에 의해 비례 균등 스케줄링을 수행하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제4 스케줄링 후보(S4)에 의해 비례 균등 스케줄링을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
본 발명의 무선 통신 시스템은 전력, 주파수, 컴퓨팅 자원, 캐싱, 리소스를 통합적으로 관리하고, 프론트홀의 부하를 줄일 수 있는 리소스 매니지먼트 기능을 수행한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포그 무선 액세스 네트워크를 이용한 무선 통신 시스템(100)은 집중국에 설치되는 클라우드 데이터 센터(110)와, 셀 사이트에 설치되는 분산 유닛인 원격 무선 헤드(Remote Radio Head, RRH)(120)와 포그 액세스 포인트(Fog Access Points, FAP)(130)의 기지국을 포함하며, 클라우드 데이터 센터(110)와 기지국(120, 130) 간의 프론트홀 인터페이스를 통해 연결되어 있다.
RRH(120)와 제1 사용자단말(User Equipment, UE1)(140)과 제2 사용자단말(User Equipment, UE2)(150) 간에는 무선 통신 링크로 연결되고, FAP(130)와 제1 사용자단말(140)과 제2 사용자단말(150) 간에는 무선 통신 링크로 연결된다.
RRH(120)와 FAP(130)는 제1 사용자단말(140)과 제2 사용자단말(150) 간의 채널 상태를 이미 알고 있다고 가정하는데, 즉, 어느 정도 데이터를 받을 것인지, 기존의 어느 정도 데이터를 수신했는지 등의 채널 상태를 알고 있다.
무선 통신 시스템(100)은 F-RAN(Fog Radio Access Network)의 다운 링크 시스템 모델이 적용된다. F-RAN의 무선 액세스 포인트는 엣지 캐시가 없는 RRH(120)와 분산형 엣지 컴퓨팅 클라우드인 FAP(130)로 이루어진다.
FAP(130)는 개별 캐시로 구성되어 제1 사용자단말(140)과 제2 사용자단말(150)의 요청에 대응하여 로컬로 응답할 수 있다.
클라우드 데이터 센터(110)와 RRH(120) 간에는 고정된 프론트홀 용량을
Figure 112019104291135-pat00001
로 나타내는 링크로 나타내고, 클라우드 데이터 센터(110)와 FAP(130) 간에는 고정된 프론트홀 용량을
Figure 112019104291135-pat00002
로 나타내는 링크로 나타낸다. 링크 용량은 채널 추정으로 측정할 수 있다.
클라우드 데이터 센터(110)는 포그 무선 액세스 네트워크에 대한 비례 균등 스케줄링(Proportional Fair Scheduling, PFS)을 수행하는 비례 균등 스케줄러(미도시)를 구비한다.
클라우드 데이터 센터(110)는 제1 사용자단말(140)과 제2 사용자단말(150)로부터 다운링크 데이터율에 대한 정보를 수신하고, 기저 대역 유닛에서 오류없이 수신된다고 가정한다.
비례 균등 스케줄러는 슬롯을 통한 데이터 전송을 위한 쌍 선택(사용자, 링크)에 의해 식별된다.
비례 균등 스케줄러는 슬롯을 통한 데이터 전송을 위한 쌍 선택(사용자, 링크) 또는 사용자 링크 매핑을 프론트홀 이용이 최소이고 전체 시스템 처리량이 최대인 경우 수행한다.
비례 균등 스케줄러는 하기의 수학식 1과 같이, 사용자 유틸리티의 로그 합계를 최대화하고, 사용자 유틸리티가 사용자단말의 평균 데이터 처리량으로 정의될 때 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019104291135-pat00003
여기서,
Figure 112019104291135-pat00004
은 스케줄러 S에 의해 예상되는 사용자단말 i의 평균 데이터 처리량이다.
비례 균등 스케줄러는 모든 가능한 링크 사용자 매핑의 시나리오를 계산하고, 하기의 수학식 1을 만족하는 가장 좋은 데이터 처리량을 선택한다.
본 발명의 비례 균등 스케줄러는 수정된 비례 균등 스케줄링 알고리즘(Modified Proportional Fair Scheduling, M-PFS)을 수행하기 위한 하기의 수학식 2와 같다.
Figure 112019104291135-pat00005
여기서,
Figure 112019104291135-pat00006
는 비례 균등 스케줄러에 의한 사용자단말 i의 평균 데이터율이고,
Figure 112019104291135-pat00007
는 프론트홀 부하 함수로서 대역폭 함수이고, U는 사용자 단말의 개수이며, C1은 기설정된 가중치를 나타낸다.
비례 균등 스케줄러는 사용자단말 i의 평균 데이터율에 로그를 붙인 후 로그 합계를 최대화하고(
Figure 112020141344430-pat00008
), 프론트홀 부하가 최소화되는 곳(
Figure 112020141344430-pat00009
)에서 스케줄링 매핑을 수행한다.
본 발명의 비례 균등 스케줄러는 데이터 처리량(Througput)를 최대화하고, 프론트홀 부하를 최소화하는 두 가지 관점을 동시에 수행하는 스케줄링 매핑이다.
프론트홀 부하 함수는
Figure 112019104291135-pat00010
를 나타낸다. 여기서,
Figure 112019104291135-pat00011
는 프론트홀 용량이다.
클라우드 데이터 센터(110)는 제1 사용자단말(140) 또는 제2 사용자단말(150)을 지원하기 위한 대역폭을 프론트홀 링크(
Figure 112020141344430-pat00012
)을 통한 데이터율를 RRH(120)로 요청한다.
비례 균등 스케줄러는 FAP(130) 전달의 경우, 사용자에 의해 요청된 컨텐츠는 캐시 메모리를 통해 로컬로 제공될 수 있다. 따라서, 프론트홀 부하 함수는 0이 되고, 요청된 컨텐츠가 FAP 캐시에서 이용 가능하지 않은 경우, FAP 캐시를 통해 전달된다.
비례 균등 스케줄러는 프론트홀 용량이 제한되고, 시간이 지남에 따라 모바일 데이터 트래픽이 증가한다. 따라서, 비례 균등 스케줄러는 프론트홀 활용도를 고려하고 프론트홀의 부하를 줄이는 것이 매우 중요하다.
비례 균등 스케줄러는 프론트홀에 대한 부하를 더 많이 유도할수록 스케줄링 가능성이 줄어든다.
비례 균등 스케줄러는 2개의 사용자 단말(140, 150)과 2개의 링크(프론트홀 링크, FAP 링크)를 이용하여 스케줄링 매핑을 수행한다.
2개의 링크는
Figure 112019104291135-pat00013
을 나타내는 링크 1(FAP 링크)과,
Figure 112019104291135-pat00014
을 나타내는 링크 2(프론트홀 링크)를 포함한다. 여기서, (L, i)은 (링크 L, 사용자 단말 i)의 쌍 선택(Pair Selection)을 나타낸다.
비례 균등 스케줄러는 반송파의 개수(C)와, 사용자 단말의 개수(U)를 이용하여 UC, 22개의 스케줄러 후보를 생성한다. 다시 말해, 비례 균등 스케줄러는 하기의 수학식 3 내지 수학식 6의 프론트홀 부하 함수를 이용하여 4개의 스케줄링 후보(S1, S2, S3, S4)를 생성한다.
Figure 112019104291135-pat00015
Figure 112019104291135-pat00016
Figure 112019104291135-pat00017
Figure 112019104291135-pat00018
제1 스케줄링 후보(S1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 비례 균등 스케줄링을 수행한다.
제2 스케줄링 후보(S2)는 도 3에 도시된 바와 같이, 비례 균등 스케줄링을 수행한다.
제3 스케줄링 후보(S3)는 도 4에 도시된 바와 같이, 비례 균등 스케줄링을 수행한다.
제4 스케줄링 후보(S4)는 도 5에 도시된 바와 같이, 비례 균등 스케줄링을 수행한다.
비례 균등 스케줄러는 4개의 스케줄러 후보에서 각 메트릭들을 계산하며, 계산된 메트릭들에서 가장 큰 메트릭 값을 갖는 최종 스케줄러 후보를 선택하여 스케줄링 매핑을 수행한다.
이러한 최종 스케줄러 후보는 다운링크 데이터의 전송에서 제1 사용자단말(140)과 제2 사용자단말(150)에 무선 자원들을 효율적으로 할당할 수 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 비례 균등 스케줄러는 제1 스케줄링 후보(S1), 제2 스케줄링 후보(S2), 제2 스케줄링 후보(S2), 제3 스케줄링 후보(S3), 제4 스케줄링 후보(S4)를 이용하여 프론트홀 링크와 FAP 링크를 통해 RRH(120), FAP(130)와 제1 사용자 단말(140), 제2 사용자 단말(150) 간의 스케줄링 매핑을 수행하게 된다. 예를 들면, 제1 스케줄링 후보(S1)에서 시스템 전송 데이터율이 10이고, 프론트홀에 대한 부하가 -10인 경우, 총 합계가 0이 된다.
제2 스케줄링 후보(S2)에서 시스템 전송 데이터율이 7이고, 프론트홀에 대한 부하가 -5인 경우, 총 합계가 2가 된다.
제3 스케줄링 후보(S3)에서 시스템 전송 데이터율이 8이고, 프론트홀에 대한 부하가 -7인 경우, 총 합계가 1이 된다.
제4 스케줄링 후보(S4)에서 시스템 전송 데이터율이 12이고, 프론트홀에 대한 부하가 -13인 경우, 총 합계가 -1이 된다.
이러한 경우, 비례 균등 스케줄러는 제2 스케줄링 후보(S2)를 최종 스케줄러 후보를 선택하여 스케줄링 매핑을 수행하게 된다.
종래의 비례 균등 방식은 기본적으로 각 사용자의 채널 상태 및 전송 데이터율을 파라미터로 하여 높은 스케줄링 값을 가지는 사용자에게 우선적으로 자원을 할당하는 방식이다.
이에 반해, 본 발명의 비례 균등 스케줄링은 시스템 전송 데이터율(수율)과 사용자 단말 간 공정성의 2가지를 모두 고려한 스케줄링 알고리즘이다.
본 발명은 완전 버퍼 트래픽 모델로 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시뮬레이션에 광범위하게 적용된다.
평균 처리량과 프론트홀 부하는 표준화된 Shannon 용량 정리로 계산된 시뮬레이션의 성능 메트릭으로 사용된다.
페이딩 모델은 단일 경로 Rayleigh 페이딩으로 가정하고, 사용자단말과 반송파에 대해서 독립적이며, 채널 페이딩은 타임 슬롯마다 다를 수 있지만 타임 슬롯동안 일정하다고 가정한다.
시뮬레이션의 매개 변수는 다음의 표 1과 같다.
Figure 112019104291135-pat00019
도 6은 프론트홀 용량 10bps/Hz 일 때, 프론트홀 부하를 기존의 비례 균등 스케줄링과 본 발명의 개선된 비례 균등 스케줄링을 비교한 것이다.
도 7은 프론트홀 용량 5bps/Hz 일 때, 프론트홀 부하를 기존의 비례 균등 스케줄링과 본 발명의 개선된 비례 균등 스케줄링을 비교한 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 시뮬레이션 결과는 프론트홀 부하가 크게 줄어든 것을 확인할 수 있다.
프론트홀 부하 측면에서는 프론트홀 용량이 감소되거나 제한됨에 따라 종래의 비례 균등 스케줄링과 본 발명의 비례 균등 스케줄링의 차이가 더 증가한다. 즉 프론트홀의 부하는 더 감소된다.
도 8을 참조하면, 프론트홀 용량을 변경하면서 프론트홀 부하의 감소를 평가했다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 프론트홀 용량이 제한됨에 따라 종래의 비례 균등 스케줄링과 비교하여 상당한 프론트홀 부하의 감소를 초래한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 비례 균등 스케줄링은 종래의 비례 균등 스케줄링과 비교하여 평균 사용자 처리량(Average User Throughputs)이 거의 동일한 것을 알 수 있다.
F-RAN(Fog Radio Access Network)은 이전 무선 네트워크보다 큰 성능 향상을 제공하는 미래의 무선 통신이다. 이러한 성능 향상에도 불구하고 F-RAN이 달성할 수 있는 처리량(Throuhgput)은 제한된 프론트홀 용량에 의해 크게 제한될 수 있다.
따라서, 본 발명은 포그 무선 액세스 네트워크를 위한 프론트홀 부하의 감소를 갖는 수정된 비례 균등 스케줄링(m-PFS) 체계를 제안한다.
본 발명의 수정된 비례 균등 스케줄링에서 사용자 캐리어 매핑은 사용자 데이터 속도의 최대 로그합이 달성되고, 프론트홀 링크에서 유도된 부하가 최소화되는 곳에서 수행된다.
시뮬레이션 결과, 본 발명의 비례 균등 스케줄링은 종래의 비례 균등 스케줄링과 비교하여 상당한 프론트홀 부하의 감소를 보여준다.
본 발명의 비례 균등 스케줄링은 프론트홀 용량이 더 제한됨에 따라 성능을 향상하며, 프론트홀 부하 측면에서 추가 감소를 보여준다.
이상에서 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 무선 통신 시스템
110: 클라우드 데이터 센터
120: 원격 무선 헤드
130: 포그 액세스 포인트
140: 제1 사용자 단말
150: 제2 사용자 단말

Claims (7)

  1. 분산 유닛인 원격 무선 헤드(Remote Radio Head)와 포그 액세스 포인트(Fog Access Points) 간에 프론트홀 인터페이스를 통해 연결되고, 상기 원격 무선 헤드와 상기 포그 액세스 포인트로부터 채널 상태의 데이터 전송과 제어신호 전송을 통해 비례 균등 스케줄링을 수행하는 클라우드 데이터 센터를 포함하고,
    상기 클라우드 데이터 센터는 상기 원격 무선 헤드, 상기 포그 액세스 포인트와 하나 이상의 사용자 단말 간의 평균 데이터율이 최대화되고, 프론트홀 부하가 최소화되도록 스케줄링 매핑을 수행하는 비례 균등 스케줄러를 포함하며,
    상기 비례 균등 스케줄러는 수정된 비례 균등 스케줄링 알고리즘(Modified Proportional Fair Scheduling, M-PFS)인 하기의 수학식 1를 이용하여 사용자 단말 i의 평균 데이터율에 로그를 붙인 후 로그 합계를 최대화하고(
    Figure 112020141344430-pat00020
    ), 프론트홀 부하가 최소화되는 곳(
    Figure 112020141344430-pat00021
    )에서 스케줄링 매핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
    [수학식 1]
    Figure 112020141344430-pat00022

    여기서,
    Figure 112020141344430-pat00023
    는 상기 비례 균등 스케줄러에 의한 사용자단말 i의 평균 데이터율이고,
    Figure 112020141344430-pat00024
    는 프론트홀 부하 함수로서 대역폭 함수이고, U는 사용자 단말의 개수이며, C1은 기설정된 가중치임.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비례 균등 스케줄러는 반송파의 개수(C)와, 사용자 단말의 개수(U)를 이용하여 UC개의 스케줄러 후보를 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비례 균등 스케줄러는 상기 UC개의 스케줄러 후보에서 각 메트릭들을 계산하며, 상기 계산된 메트릭들에서 가장 큰 메트릭 값을 갖는 최종 스케줄러 후보를 선택하여 스케줄링 매핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  5. 분산 유닛인 원격 무선 헤드(Remote Radio Head), 포그 액세스 포인트(Fog Access Points)의 기지국과 클라우드 데이터 센터로 이루어진 무선 통신 시스템의 스케줄링 방법에 있어서,
    상기 클라우드 데이터 센터는 상기 원격 무선 헤드, 상기 포그 액세스 포인트로부터 채널 상태의 데이터 전송과 제어신호 전송을 수신하는 단계;
    상기 클라우드 데이터 센터는 상기 수신한 채널 상태를 이용하여 상기 원격 무선 헤드, 상기 포그 액세스 포인트와 무선 통신을 통해 무선 자원을 할당받는 하나 이상의 사용자 단말의 시스템 전송 데이터율과 프론트홀 부하 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 클라우드 데이터 센터는 상기 원격 무선 헤드, 상기 포그 액세스 포인트와 하나 이상의 사용자 단말 간의 평균 데이터율이 최대화되고, 프론트홀 부하가 최소화되도록 스케줄링 매핑을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 스케줄링 매핑을 수행하는 단계는,
    상기 클라우드 데이터 센터는 수정된 비례 균등 스케줄링 알고리즘(Modified Proportional Fair Scheduling, M-PFS)인 하기의 수학식 2를 이용하여 사용자 단말 i의 평균 데이터율에 로그를 붙인 후 로그 합계를 최대화하고(
    Figure 112021500125213-pat00025
    ), 프론트홀 부하가 최소화되는 곳(
    Figure 112021500125213-pat00026
    )에서 스케줄링 매핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 스케줄링 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112021500125213-pat00027

    여기서,
    Figure 112021500125213-pat00028
    는 비례 균등 스케줄러에 의한 사용자단말 i의 평균 데이터율이고,
    Figure 112021500125213-pat00029
    는 프론트홀 부하 함수로서 대역폭 함수이고, U는 사용자 단말의 개수이며, C1은 기설정된 가중치임.
  6. 삭제
  7. 삭제
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