KR19980061780A

KR19980061780A - Atm기반의 개인휴대통신망에서의 대역폭 할당 방법

Info

Publication number: KR19980061780A
Application number: KR1019960081157A
Authority: KR
Inventors: 박종만
Original assignee: 유기범; 대우통신 주식회사
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1996-12-31
Publication date: 1998-10-07
Also published as: KR100221304B1

Abstract

본 발명은 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode:이하, ATM이라 함)망을 근간망으로하여 개인휴대통신(Personal Communication Service: 이하 PCS라함)과 연계된 PCS-ATM 망을 통해 광대역 무선 멀티미디어 서비스를 제공받는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서비스 특성에 따라 다양한 서비스 품질(Quality of Service)을 만족시키기 위해 임시로 대역폭을 예약한 후, 실제 할당해준 대역폭을 재 설정해주는 효율적인 대역폭 할당 방법에 관한 것으로서, 임시 대역폭 예약 프로파일을 이용하여 현재 이용가능한 대역폭 범위내에서 요청된 대역폭을 할당할 수 있으면, 대역폭 예약 프로파일에 임시로 등록하고, 요청된 대역폭을 할당할 수 없으면 서비스를 제공할수 있는 최소한의 대역폭값을 예약 프로파일에 예약 하는 예약 과정과, 상기 소스 노드와 목적지 노드까지의 임시 대역폭이 모두 할당된 이후, 목적지 노드로부터 중간 노드를 거쳐 소스 노드에게 호 설정 확인 시그널이 전송되면서 예약된 대역폭 중 최소한의 대역폭값으로 상기 예약된 대역폭값을 재 설정하므로써, 다양한 멀티미디어 서비스 품질의 요구를 만족시키는 대역폭을 할당하여 보장성 있는 서비스 제공과 망 자원의 효율적 관리를 할 수 있는 효과가 있다.

Description

ATM기반의 개인휴대통신망에서의 대역폭 할당 방법

본 발명은 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode:이하, ATM이라 함)망을 근간망으로하여 개인휴대통신(Personal Communication Service: 이하 PCS라함)과 연계된 PCS-ATM 망을 통해 광대역 무선 멀티미디어 서비스를 제공받는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서비스 특성에 따라 다양한 서비스 품질(Quality of Service)을 만족시키기 위해 임시로 대역폭을 예약한 후, 실제 할당해준 대역폭을 재 설정해주는 효율적인 대역폭 할당 방법에 관한 것이다.

일반적으로, PCS로 구현된 무선 통신망은 마이크로 또는 피코셀구조를 갖는 하부망구조를 갖게되고, 따라서 셀들은 많은 무선 접속 및 제어장치를 수백미터 내의 좁은 범위안에 수용해야 한다. 이와 같은 구조는 수용가입자의 증가를 가져오지만 상당히 많은 핸드오버 발생을 초래하므로 기존의 저속도 링크를 이용하여 무선 접속 및 제어장치가 교환기로 집중 연결되는 하부망구조는 교환기에 과중한 부하를 줌으로써 효과적인 서비스를 제공할 수 없게 된다. 여기서, 핸드오버(handover)라 함은, 이동국(이동 가입자)이 통화중에 기지국(또는 셀)의 영역을 벗어나 다른 기지국 영역으로 진입하는 경우에 채널이나 회선 교환을 수행하여 통화중인 호가 계속 유지되도록 호를 절체시키는 행위로서, 핸드오프(handoff)라고도 한다.

상기의 PCS망이 갖는 문제를 해결하기 위해 무선망에서 요구되는 신호 방식, 대역폭 관리, 데이터 베이스 관리등을 망에 연결된 여러 노드에 분산 및 수용시킬수 있는 ATM 기반의 하부망구조가 효율적일 것으로 예상되어 지고 있는 가운데, 향후에는 뉴스, 오락 및 교육 등의 서비스를 제공하기 위한 온라인 멀티미디어 정보 데이터베이스 등의 광대역 서비스를 위해, 휴대형의 광대역 무선 액세스가 ATM 기반의 통신망을 통하여 가능해야 하며, 이들 액세스는 자동차로부터 사무실 및 주거지역 등 여러곳에서 자유롭게 이루어 질것이고, 이를 위해 이동성의 지원과 자원관리 등의 기술이 요구되어지고 있다. 이에 따라 가시선(line of sight) 및 위성(satellite) 을 경유하는 무선 링크에 ATM기술이 적용된 B-ISDN(즉, 무선 ATM망)의 구축 필요성이 점차 중요시되고 있다.

즉, ATM 기반의 전송망은 PCS 마이크로 셀들을 상호 연결하는 교환망으로서, 도 1과 같은 접속 형태를 이루며, ATM 셀은 PCS망 내에서 데이터의 기본단위가 되어 결과적으로 ATM 근간망 구조에서 투명한 인터페이스를 이루게 된다. 이동 통신망은 여러 개의 위치 영역(location area)으로 나뉘어 각 위치 영역을 담당하는 기지국(base station:BS)과, 다수개의 기지국(BS)을 관할하는 이동 통신 교환기(mobile switching center: 이하, MSC 라함)와 같은 망요소들이 존재하고, 이동 가입자의 데이터를 통하여 서비스를 제공하게 된다. 특히, ATM 스위치에 의해 상호 연결되는 기지국을 가진 시스템에서, 이동국은 새로운 기지국으로 무선 접속을 해야만 하고, 이전의 기지국으로부터 새로운 기지국을 통해 스위치되도록 현재의 어떤 채널을 배열해야만 한다. 이러한 핸드오버(handover) 동작은 셀 손실이 없이 채널이 지속되는 동안 이루어져야만 하며, 이를 위해 부가적인 신호 방식이 요구된다. 즉, 이동성을 지원하기 위한 전달 기능이 요구되며, 이를 위해 ATM은 이동성을 지원하는( 예를 들어 가상 채널/가상 경우 라우팅등) 여러가지 고유 기능들을 제공해야 하고, 핸드오버 수행시에 브리징과 셀 시컨싱 기능을 제공해야 한다.

한편, 핸드오버 이후에 QoS 및 대역폭이 일치될 가능성은 거의없다고 볼 수 있는 데, 예를 들어 이동국이 혼자 점유하고 있는 셀 사이트로부터 이미 여러 사용자가 있는 셀 사이트로 이동한다면, 대역폭은 줄어들고, QoS 파라메터를 이에 대응 시킬 수 없을 것이다. 이러한 현상은 피할 수 없으며, 통신망과 서비스 시스템에서 관련 기능 및 동작을 보상해야만 개선될 것이다.

현재, 연구중인 PCS-PSTN 연동 망에서는 서비스의 종류와 형태가 다양하지 않기 때문에 대역폭 예약(bandwidth reservation)이라는 개념은 없는 상태인 반면, ATM망 자체기술에서는 대역폭의 효율적 관리를 위한 다양한 대역폭 할당 방법과 관리 기법들이 제안되고 있는 실정이다. 다시말해서, ATM망에 연결된 호(call)들로부터 발생되는 데이터는 고정된 크기의 셀(cell)로 조립되고, 이러한 셀들은 통계적 다중화(statistical multiplexing)됨에 따라 전송 링크 대역폭 이용율을 극대화하는 효과를 준다. 그러나, 이들 호원들이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위한 정확한 대역폭( bandwidth )을 정하기 어려운 데, 서비스 품질(QoS)이라 함은 시스템이 제공 또는 허용하는 서비스 수준으로, 예를 들어 대역폭 요구값, 셀 손실 확률, 통화 품질, 호 절단율, 호 설정 지연시간, 주파수 간섭 정도등의 파라메터를 갖는다. 하나의 새로운 호가 망에 연결 요구되면 새로운 호를 수락 혹은 거절할지를 결정하기 위해 연결 수락 제어 과정이 수행되며, 만약 전체 망에 연결된 기준의 서비스에 영향을 미치지 않는 범위에서 새로이 요구된 서비스의 QoS 를 만족시킬 망 자원이 가용하면 새로이 요구된 호는 수락되는 방식으로 대역폭을 할당하게 된다.

그러나, ATM망과 광 대역 PCS 시스팀이 통합된 무선 ATM(Wireless ATM)망에서 대용량 멀티미디어 서비스의 보장성있는 대역폭 할당 방법은 제안되어 있거나 응용된 상태에 있지 않다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족시키기 위하여 안출된 것으로, 이동 단말기와 이동 단말기( 혹은 이동 단말기와 고정 단말기)간의 라우팅시 임시 대역폭 예약 과정 및 재 설정 과정을 도입하여 보장성 있는 대역폭을 할당해주므로써, 망 자원을 효율적으로 사용하는 ATM기반의 개인휴대통신망에서의 대역폭 할당방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 PCS-ATM망에서 이동 가입자간의 호 설정 또는 핸드오버시 발신측 교환기(이하, '소스 노드'라함)와 착신측 교환기(이하, '목적지 노드'라함)간의 라우팅을 수행하는 경우에, 호 설정 시그널이 전송되면서 각 교환기의 가상 채널 스위치에서 대역폭 요청 메시지를 수신하는 제 1 단계와; 현재 이용가능한 대역폭 범위내에서 요청된 대역폭을 할당할 수 있는지를 판단하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계의 판단 결과, 요청된 대역폭을 할당할 수 있으면 대역폭 예약 프로파일에 임시로 등록하는 제 3 단계; 상기 제 2 단계의 판단 결과, 요청된 대역폭을 할당할 수 없으면 서비스를 제공할수 있는 최소한의 대역폭값을 예약 프로파일에 예약하는 제 4 단계; 및 상기 소스 노드와 목적지 노드까지의 임시 대역폭이 모두 할당된 이후, 목적지 노드로부터 중간 노드를 거쳐 소스 노드에게 호 설정 확인 시그널이 전송되면서 예약된 대역폭 중 최소한의 대역폭값으로 상기 예약된 대역폭값을 재 설정하는 제 5 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 ATM근간망과 PCS망이 연동되어 구현된 통신망을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 임시 대역폭 예약 알고리즘을 도시한 흐름도,

도 3은 본 발명에 따른 임시 대역폭 예약 프로파일의 구조도,

도 4는 본 발명에 따라 링크 (m,n)상에서 대역폭을 임시 예약하고 재 설정하는 과정을 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하고자 한다.

우선, 본 명세서에서 제안한 임시 대역폭 예약(TBR: Temporary bandwidth reservation)알고리즘은 각 ATM 노드(스위치 또는 교환기)에 존재하는 대역폭 관리 모듈인 BMA(bandwidth management agent)에 의해 이동 단말기와 이동 단말기간의 처음 호 설정시 초기 라우팅을 수행하는 경우(initial routing), 이동 단말기간 호가 연결된 상태에서 이동에 의해 핸드오버가 발생하여 다시 라우팅을 하는 경우(rerouting by handover)에, 요청되어진 서비스 품질(QoS) 요구사항을 만족시키는 범위내에서 수행되어진다. 즉, 다양한 멀티미디어 서비스를 제고하기 위한 서비스 품질(QoS) 파라미터인 대역폭 요구 값이나, 셀 지연 제한 값, 셀 손실 확률값등을 참조하여 호 설정 시그널 설정시 임시로 대역폭값을 예약하는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 임시 대역폭 예약(TBR) 알고리즘에 대한 흐름도로서, 발신측 교환기(소스 노드: source node )와 착신측 교환기(목적지 노드 : destination node)간의 라우팅을 수행하는 경우에, 소스 노드로부터 호 설정 시그널이 전송되면서 임시 예약을 수행하고, 목적지 노드로부터 호 설정 확인 시그널이 전송되면서 예약 재 설정을 수행한다.

도 2를 참조하면, 임시 예약 과정은 각 ATM 교환기의 가상 채널 스위치(VC switch)에서 대역폭 요청 메시지를 수신한 후(S1), 현재 이용가능한 대역폭 범위내에서 요청된 대역폭을 할당할 수 있는 지를 판단하여(S2), 요청된 대역폭을 할당할수 있다면 대역폭 예약 프로파일에 임시로 등록하는(S3) 반면, 대역폭을 할당할 수 없으면 서비스를 제공할 수 있는 최소한의 대역폭값을 예약한다(S4). 그리고나서, 예약 재 설정 과정은 상기 소스 노드와 목적지 노드까지의 임시 대역폭이 모두 할당된 이후, 목적지 노드로부터 소스 노드에게 호 설정 확인 시그널을 전송하면서예약된 대역폭 중 최소한의 대역폭값으로 상기 예약된 대역폭값들을 재 설정해준다(S5).

이어서, C 프로그램을 이용하여 작성한 임시 대역폭 예약 알고리즘은 다음과 같다. 우선, 프로그램에서 사용한 변수들을 정의하면 다음과 같다.

·은 링크 (m,n)상에 기록된 대역폭 예약 프로파일(reservation profile)이다.

·는 이동 호 설정을 요청한 단말기를 관리하는 이동 ATM 스위치에서 라우팅을 하기 위해 시그널링을 수행하는 호 연결 설정 메시지로서, 첨자는 메시지 식별자(ID)이고,는 메시지가 방문하는 가상 링크 식별자(ID)이고,는 목적지 노드를 찾아가기 위한 메시지 식별자(ID)이다.

·는 링크 (m,n)상에서 하나의 호 연결 설정 메시지()에 대한 대역폭을 임시로 예약하는 데 사용되는 대역폭 홀더(bandwidth holder) 변수이다.

·는 링크 (m,n)상에 존재하는 상기값들 중에서 최대값을 갖는 변수이다.

·는 링크 (m,n)상에 남아있는 할당가능한 유용한 대역폭값이다.

·는가 라우팅 할때 각 링크들에게 임시로 예약한 대역폭중 최대값을 가지고 있으면서, 임시 대역폭 예약시 최소 대역폭을 갖는 값으로 갱신되면서 실제 대역폭을 할당해 주는데 ( 재설정단계에서) 사용된다.

[표]

TBR 알고리즘에 대한 C 프로그램

if ( ) /* 링크 (m,n)에가 최초로 들어와 대역폭을 예약하려할 경우 */

{ if (＞) /*요청된 대역폭값과 현재 유용한 대역폭값을 비교*/

= min (,); /* 새로운생성 */

else if (≥) /* 서비스에 필요한 최소한의 대역폭이 남아 있는지를 판단 */

=; /* 새로운생성 */

else reject; /* TBR 종료 */

=-; /* 남아 있는 대역폭값 갱신 */

=; /* 새로운생성 */

else { /*에 대한가 이미 존재하고 있는 상태로 다른가 링크 (m,n)상에 들어 옴 */

if (≥) /* 요청된 대역폭값과

값을 비교*/

=; /* 요구된 대역폭 임시 예약 */

else {

= min(,+);

= (+) -;

}

= max(,); }

if (＞) /*갱신 * /

=; }

이어서, 도 3은 본 발명에 따른 임시 대역폭 예약 프로파일의 구조도로서, 상기 임시 대역폭 예약( TBR ) 알고리즘을 통해 생성 및 갱신되어 진다.

도 3를 참조하면, 링크 (m,n)상의 예약 프로파일의 구조는 호 연결 설정 메시지()의 메시지 식별자()에 따라 복수개의 가상 링크()가 구분되어 있으며, 임시 대역폭 홀더 값()들이 각 가상 링크의 값에 따라 구분되어 저장된다. 그리고,는 상기 임시로 예약된 대역폭 홀더 값들중에서 가장 큰 값을 갖는다. 이 값들은 임시 대역폭 재설정 단계에서 다시 설정되어지고, 상기 임시 대역폭 홀더값()들중에서 실제 연결 설정 단계에서 선택된 라우팅에 해당하는 값들만이 실제 대역 폭을 할당해주며, 선택되지 않은 라우팅에 해당하는 대역폭 홀더()값들은 예약 프로파일에서 삭제되는 것이다.

이어서, 도 4 는 본 발명에 따라 링크 (m,n)상에서 대역폭을 임시 예약하고 재 설정하는 과정을 보여주는 도면이다.

소스 노드(source node )에서 목적지 노드(destination node)까지 7개의 링크로 구성되어 있으며, 임시 대역폭 예약(TBR) 알고리즘을 통해 호 설정 시그널이 전송되는 동안에, 1번 링크는 대역폭 10, 2번 링크는 대역폭 8, 3번 링크는 대역폭 15, 4번 링크는 대역폭 10, 5번 링크는 대역폭 7, 6번 링크는 대역폭 9, 7번 링크는 대역폭 8을 임시로 할당받게 되고, 임시로 할당받은 대역폭값은 상기 도 3의 예약 프로파일(RP)에 기록된다.

이제, 목적지 노드(destination node)가 호 설정 확인 시그널을 전송하여 각 노드들로 전송되는 동안에 상기 임시 대역폭값중 최소 대역폭값 7을 모든 링크에 할당해 주는 것이다.

이와 같이, 호 설정시에 임시 예약해두고, 호 확인시에 임시 예약된 대역폭을 최소 대역폭으로 재 설정해주므로써, 다양한 서비스 품질을 만족시키면서, 동적으로 대역폭을 할당해주는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 차세대 ATM-PCS 연동 기술에서 광대역 무선 멀티미디어 서비스 요청에 따른 이동 호의 시그널링이 진행되는 동안, 요구된 대역폭을 각 링크별로 임시 예약한 후, 서비스 품질에 적절하게 대응할 수 있도록 예약된 대역폭을 재설정하여 서비스 해주므로써, 보장성 있는 서비스 제공과 망 자원의 효율적 관리를 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

PCS-ATM망에서 이동 가입자간의 호 설정 또는 핸드오버시 발신측 교환기(이하, '소스 노드'라함)와 착신측 교환기(이하, '목적지 노드'라함)간의 라우팅을 수행하는 경우에, 호 설정 시그널이 전송되면서 각 교환기의 가상 채널 스위치에서 대역폭 요청 메시지를 수신하는 제 1 단계(S1)와;

현재 이용가능한 대역폭 범위내에서 요청된 대역폭을 할당할 수 있는지를 판단하는 제 2 단계(S2);

상기 제 2 단계의 판단 결과, 요청된 대역폭을 할당할 수 있으면 대역폭 예약 프로파일에 임시로 등록하는 제 3 단계(S3);

상기 제 2 단계의 판단 결과, 요청된 대역폭을 할당할 수 없으면 서비스를 제공할수 있는 최소한의 대역폭값을 예약 프로파일에 예약하는 제 4 단계(S4); 및

상기 소스 노드와 목적지 노드까지의 임시 대역폭이 모두 할당된 이후, 목적지 노드로부터 중간 노드를 거쳐 소스 노드에게 호 설정 확인 시그널이 전송되면서 예약된 대역폭 중 최소한의 대역폭값으로 상기 예약된 대역폭값을 재 설정하는 제 5 단계(S5)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 ATM기반의 개인휴대통신망에서의 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 예약 프로파일의 구조는 호 연결 설정 메시지()의 메시지 식별자()에 따라 복수개의 가상 링크()가 구분되어 있으면서, 임시 대역폭 홀더 값()들이 각 가상 링크의 값에 따라 구분되어 저장됨과 동시에, 상기 임시로 예약된 대역폭 홀더 값들중에서 가장 큰 값() 이 메시지 식별자에 따라 구분되어 저장되는 것을 특징으로 하는 ATM기반의 개인휴대통신망에서의 대역폭 할당 방법.