KR20000019817A - 이동 통신시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산 방법 - Google Patents

이동 통신시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핫 페이징 채널(Hot Paging Channel)을 이용하여 페이징 채널의 과부하를 방지하는데 적당한 이동 통신시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산 방법에 관한 것으로서, 단말이 주기적으로 고유의 슬롯보다 1 슬롯 타임 먼저 깨어나서 핫 페이징 채널에서 자기에게 해당하는 정보의 유무를 파악하여 단문 메시지 모드와 방송 메시지 모드 그리고 일반 페이지 메시지 모드로 전환하는 단계와, 상기 일반 페이지 메시지 모드이면 자기 메시지를 수신하는 단계, 상기 단문 메시지 모드이면 단문 메시지 및 방송형 문자 메시지 전용채널을 통하여 자신에 해당하는 단문 메시지를 수신하는 단계, 그리고 상기 방송 메시지 모드이면 단문 메시지 및 방송형 문자 메시지 전용채널을 통하여 자신에게 해당하는 방송형 단문 메시지를 수신하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

이동 통신시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산 방법
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 핫 페이징 채널(Hot Paging Channel)을 이용하여 페이징 채널의 과부하를 방지하는데 적당한 이동통신 시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술에 따른 종래 기술에 따른 이동통신 시스템에서 여러 개의 페이징 채널을 이용한 페이징 채널의 부하 분산 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 이동통신 시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산방법의 페이징 채널 슬롯 구성 및 이동국에서 감시할 페이징 채널 슬롯 시간을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 방송형 단문 서비스를 위하여 왈시 코드 채널(Walsh Code Channel)을 별도로 가질 수 없는 IS-95 표준안을 기반으로 한 코드분할 다중접속 방식(Code Division Multiple Access ; 이하, CDMA 이라 한다)을 적용하는 이동 통신시스템에서는 여러 개의 페이징 채널을 사용할 수 있다.
상기와 같이 여러 개의 페이징 채널을 사용할 경우 기지국은 오버헤드 인포메이션(Overhead Information)중 시스템 파라메타 메시지(System Parameter Message)를 통하여 페이징 채널의 개수를 기지국내의 모든 단말에게 방송하여 준다.
이러한 정보를 받은 단말은 해당하는 단말의 MIN을 이용하여 단말이 모니터링 해야 할 페이징 채널을 결정한다. 기지국 역시 단말에게 페이징을 할 경우 단말의 MIN을 이용하여 단말의 슬롯과 페이징 채널을 전달한다.
또한, 이동통신 시스템은 단말이 일정 주기적으로 MIN에 의해 선택된 고유한 슬롯타임에 깨어 시스템에서 주는 페이지 메시지나 여러 부가 메시지를 디코딩하게 된다.
디코딩한 결과 자기에게 해당하는 MIN이 있으면 자기 것을 취하고 없으면 모든 메시지를 버린다. 이러한 과정을 주기적으로 수행하게 되는 이러한 과정은 결국 베터리의 소모를 요하게 된다.
그리고 단말은 기지국에서 보내온 정보에 의해서 기지국에서 지원하는 페이징 채널이 여러 개가 있을 경우 단말 고유의 MIN을 이용하여 단말이 모니터링해야 할 페이징 채널을 결정한다.
또한 단말은 기지국에서 지원하는 슬롯 타임의 주기를 파악한 후 MIN을 이용하여 단말의 슬롯을 결정하여 매 주기마다 해당 슬롯 타임동안 메시지의 유무를 검색하게 된다.
기지국 역시 단말에게 페이징을 할 경우 단말의 MIN을 이용하여 단말의 슬롯과 페이징 채널을 선택하여 페이징 메시지를 전달한다. 부가 서비스 역시 이러한 과정을 통하여 전달하게 된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 그 주기가 N_paging개의 페이징 채널 슬롯(80ms 단위)으로 구성된 페이징 채널 정보용 슬롯(slot)과 방송형 단문 전송 정보용 슬롯이 표시되어 있다.
상기 페이징 채널 정보용 슬롯은 해당 페이징 채널 슬롯을 할당받은 각 이동국(들)에 대한 페이지 메시지 정보 및 시스템 정보를 전송 또는 방송하는 슬롯이며, 방송형 단문 전송 정보용 슬롯은 그 주기가 일반 페이징 채널의 주기(N_paging) 보다 3개 더 많은 N_brdcast_sms개의 페이징 채널 슬롯으로 구성되어 각 주기의 첫 번째 슬롯인 정보 인덱싱 슬롯의 해당 주기에 포함되어 있는 방송형 단문전송 정보의 종류 및 개수를 명시하고 이후의 슬롯들에서는 3개 슬롯씩의 간격으로 각 슬롯에 해당 정보를 포함하여 방송한다.
이와 같은 상태에서 일정 주기마다 방송형 단문정보 서비스 센터로부터 새로운 종류의 정보를 수신한 각 기지국은 해당 정보를 송신하기 위하여 미사용 페이징 채널 슬롯이 있는지 검색한다. 상기 검색 결과 미사용 페이징 채널 슬롯이 있다면 기지국은 상기 미사용 페이징 채널 슬롯의 첫 번째 슬롯에 정보 인덱싱 슬롯에 포함시킨 후 해당 페이징 채널 슬롯 시간에 해당 정보를 채워서 방송한다.
아울러 상기 페이징 채널 정보가 있을 경우 기지국은 해당 정보를 수신할 이동국이 사용하는 페이징 채널 슬롯 번호를 결정하고 해당 페이징 채널 슬롯 시간에 전송한다.
또한, 상기 동일 페이징 채널 슬롯 시간에 페이징 채널 정보와 방송형 단문 전송 정보 서비스의 정보 모두가 전송이 요구되는 경우 기지국은 상기 방송형 단문 정보 서비스의 정보에 우선 순위를 두어 방송형 단문 전송 정보 서비스의 정보를 우선적으로 전송한 후 페이징 채널 정보를 해당 주기만큼 지연시켜 다음 주기의 해당 페이징 채널 슬롯 시간에 전송한다.
한편, IS-95 표준안을 기반으로 한 CDMA 이동통신 시스템에는 이동국은 유휴 상태에서 자신에 할당된 하나의 특정 페이징 채널의 하나의 특정된 페이징 채널 슬롯 시간동안만 페이징 채널을 감시하여 정보를 수신하는 슬롯 모드로 동작한다.
그리고 이동국은 상기 방송형 단문 전송 정보 서비스를 제공받기 위해서는 먼저 방송형 단문 정보 서비스 주기내에서 모든 이동국에 공통인 하나의 페이징 채널 슬롯 시간에 수신된 정보를 보고 자신이 요구하는 방송형 단문 전송 정보 서비스의 정보가 전송되는 페이징 채널 슬롯 번호를 얻어 해당하는 페이징 채널 슬롯 시간에 원하는 정보를 얻는다.
상기와 같은 과정으로 자신이 요구하는 방송형 단문 전송 서비스 정보를 얻는 동안 본래의 페이징 채널 정보 주기마다 자신에게 유일하게 할당된 페이징 채널 슬롯 시간에 본래의 페이징 채널 정보를 수신하여 얻는다.
그러나 상기와 같은 종래 기술에 따른 이동통신 시스템에서 여러 개의 페이징 채널을 이용한 페이징 채널의 부하 분산 방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 가입자가 많아짐에 따라 상대적으로 페이징 용량이 증대되기 때문에 최대 7개 까지 페이징 채널을 증가시킴으로써 다양한 정보 서비스를 요구하는 가입자가 증대함에 따라 기지국은 이에 맞춰 다양한 부가서비스를 지원해야 한다.
둘째, 가입자에게 다양한 정보의 요구에 따라 페이징 채널을 통하여 다양한 부가 서비스를 제공할 수 있는데 페이징 채널을 통한 부가서비스는 단문 서비스나 방송 서비스는 페이징 채널의 페이징 용량을 현격히 감소시키는 원인이 된다.
셋째, 단말기는 주기적으로 80ms 동안 깨어나 메시지 유무를 확인하는데 이러한 과정은 베터리의 소모를 요하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 핫 페이징 채널(Hot Paging Channel)을 이용하여 페이징 채널의 과부하를 막고 단말기가 주기적으로 휴면 상태에서 깨어나 기지국의 정보를 받는 시간을 줄여 단말기의 베터리 소모를 줄이도록 한 이동 통신시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이동통신 시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산 방법은, 단말이 주기적으로 고유의 슬롯보다 1 슬롯 타임 먼저 깨어나서 핫 페이징 채널에서 자기에게 해당하는 정보의 유무를 파악하여 단문 메시지 모드와 방송 메시지 모드 그리고 일반 페이지 메시지 모드로 전환하는 단계와, 상기 일반 페이지 메시지 모드이면 자기 메시지를 수신하는 단계, 상기 단문 메시지 모드이면 단문 메시지 및 방송형 문자 메시지 전용채널을 통하여 자신에 해당하는 단문 메시지를 수신하는 단계, 그리고 상기 방송 메시지 모드이면 단문 메시지 및 방송형 문자 메시지 전용채널을 통하여 자신에게 해당하는 방송형 단문 메시지를 수신하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 이동통신 시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산방법의 페이징 채널 슬롯 구성 및 이동국에서 감시할 페이징 채널 슬롯 시간을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 의한 이동통신 시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산방법의 페이징 채널 슬롯 구성 및 이동국에서 감시할 페이징 채널 슬롯 시간을 나타낸 도면
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 이동통신 시스템에 있어서 핫 페이징 채널을 이용한 페이징 채널의 부하 분산 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 이동통신 시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산방법의 페이징 채널 슬롯 구성 및 이동국에서 감시할 페이징 채널 슬롯 시간을 나타낸 도면이다.
본 발명의 핫 페이징 채널을 이용한 페이징 기법의 구성은 IS-95C의 퀵 페이징 기법을 보완한 페이징 부분과 콜(Call)의 착/발신을 제외한 문자 메시지 전용 채널로 크게 나눌 수 있다.
먼저, 페이징 기법은 기존의 IS-95C의 퀵 페이징 기법을 보완한 것으로, 기존의 페이징 기법은 단말이 유휴 모드(Idle Mode)에서 동작되고 있을 경우 단말에 해당된 슬롯 타임에 대해서 단말기에 해당된 정보의 유무를 1비트로 알려주는 형태인데, 본 발명에서는 2비트를 할당하여 기지국의 상태 즉 시스템 정보의 갱신, 페이지 메시지의 존재 유무, 기타 문제 메시지의 유무를 알려 준다. 이러한 형태에 따라서 3가지 모드로 분류한다.
그리고 페이징 채널에서 착/발신에 관련된 메시지의 길이는 그 메시지가 부가 서비스 메시지의 길이에 비해 충분히 작다. 따라서 60000 BHCA 정도까지는 충분하지만 부가 서비스 즉 단문 메시지, 방송 메시지 등은 자체가 상당한 길이를 갖고 있어 페이징 채널의 페이징 용량을 현저히 감소시키는 원인이 된다.
이러한 단문 메시지나 방송 메시지는 특성상 버스티한 특성을 갖고 있어 특정시간에 급격히 양이 증가하는 형태를 갖게 된다. 따라서 이러한 특성을 갖고 길이가 큰 메시지에 대해서 전용 페이징 채널을 독립적으로 할당하여 문제 서비스를 순방향 채널로 전송한다.
본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이, 우선 기존의 IS-95A, J-STD 008 등을 기반으로 하는 단말에 대해서 이중 동작 모드를 갖게 한다.
먼저, 기존의 시스템 즉 IS-95A, J-STD 008 등으로 기반으로 하는 시스템과 호환을 갖기 위해서 기지국은 페이징 채널의 시스템 파라메터 메시지의 리서버드(Reserved) 필드의 1비트를 현재 시스템이 핫 페이징을 지원하면 "1"로 그렇지 않을 경우 "0"으로 설정하여 방송하도록 한다.
이어, 핫 페이징 패널 동작 모드에서 기존의 페이징 채널은 기본적으로 최소 1개의 채널로 구성되어지는데 핫 페이징으로 동작할 경우 최소 3개의 채널로 구성된다.
상기와 같은 2가지 동작 모드를 모두 지원할 수 있도록 단말은 구현되어야 한다.
기지국에서 핫 페이징을 지원할 경우 다음과 같은 구성을 통하여 전체적인 동작이 이루어지는데 먼저 채널은 3개인 채널로 다음과 같이 분류된다.
먼저, 핫 페이징 지원 채널은 IS-95C의 퀵 페이징 채널의 동작원리와 비슷하나 페이징 정보를 2비트 설정한다. 2비트로 기지국의 모드를 구분하는데 이 모드에 따라 기지국은 단말에게 몇 가지 정보를 알려 준다.
먼저, 설정된 2비트가 "1"이면, 기지국이 현재 단말에게 페이징 채널로 전달할 메시지가 있음 이 모드는 IS-95C의 퀵 페이징 채널의 동작원리와 비슷하다.
이어, 설정된 2비트가 "10"이면, 기지국이 단말에게 단문 메시지가 있을 알려준다. 별도의 문자 전송 메시지가 존재하여 그 채널에 해당 단말에 단문 메시지가 있을 단말에게 알려준다.
그리고 설정된 2비트가 "11"이면 기지국이 방송 메시지 전송 주기동안에 단말에 해당하는 방송 메시지가 있을 알려준다. 기지국에서는 모든 단말에게 방송 혹은 멀티 케스팅 서비스를 지원하기 위하여 별도의 주기를 가지며 이때 단말에 해당하는 메시지의 유무를 전송하여 준다.
기지국에서 시스템 정보를 주기적으로 전송한다. 경우에 따라 기지국에서 방송하는 정보가 변경되는데 기지국에서는 강제적으로 단말이 기지국 정보를 볼 수 있도록 해당 비트를 "1"로 설정하여 강제적으로 단말이 현재 저장하고 있는 기지국의 정보를 갱신하도록 한다.
예를 들어 모든 메시지에는 메시지 시퀀스인 컨피거 스퀀스(Configure Sequence)가 있는데, 이러한 스퀀스는 메시지의 내용이 갱신되었을 때 증가된다. 이러한 정보는 기지국내의 모든 단말이 알아야 함으로 모든 단말이 볼 수 잇도록 모든 필드를 "1"로 설정하여 방송하여 단말이 해당 슬롯을 강제적으로 봄으로써 시스템의 정보를 수집하여 새로이 갱신 토록 한다.
한편, 본 발명에서 이용한 핫 페이징 채널의 특성에 있어서, 핫 페이징 채널의 전송 속도는 rate 1(9600 bps), rate 1/2(4800 bps), rate 1/4(2400 bps)로 동작할 수 있으며 전송속도는 페이징 채널에서 정의하여 방송한다. 이하 동작은 IS-95C의 퀵 페이징 기법과 동일하다.
그리고 페이징 채널의 성능을 현격히 저하시키는 부가 서비스 즉 문자 서비스 채널을 별도로 독립시켜 페이징 채널의 성능을 효과적으로 사용하는데 그 목적을 둔다. 문자 전송 메시지가 있을 경우 핫 페이징 채널의 모드를 1X로 설정하는데 "10"이면 단문 메시지가 있음을 나타내며 "11"인 경우는 방송 메시지와 단문 메시지가 공존하기 위해서는 단문 메시지는 일반적인 페이징 주기를 따르고 방송 메시지의 주기는 단문 메시지의 주기(Cycle S) 보다 큰 Cycle S * N (N＞2)으로 설정한다.
전체적인 동작은 도 2에서와 같이, 일반적으로 핫 페이징 채널이 페이지 메시지가 있음을 나타낸다. 한편 방송 메시지가 존재할 경우에는 일반 페이지 메시지 전송 주기보다 충분히 크게 함으로써 서로가 충돌을 피할 수 있다.
먼저, 도 1에 있는 기존의 방식에서 살펴보면 1개의 페이징 채널을 통해 단문 메시지, 방송형 메시지, 페이지 메시지 등이 전송되게 되는데 단말은 자기 고유의 슬롯 타임에 깨어나서 해당 슬롯에 자신에게 해당하는 메시지가 있으면 이에 응답을 하고 그렇지 않으면 다음 주기까지 슬립 모드(Sleep Mode)로 동작하게 된다.
한편 단문 메시지 역시 이러한 형태로 동작한다.
방송형 메시지는 기존의 페이징 주기보다 충분히 큰 주기를 갖고 동작하게 되는데 공통적으로 리퍼런스 슬롯(Reference Slot)이라는 고유의 슬롯을 두어 모든 단말은 이 슬롯에 깨어나게 된다.
이때 모든 단말은 깨어나서 자신에게 해당하는 방송형 단문 메시지가 존재하는지를 파악하게 되어 자신에게 해당하는 정보가 있으면 방송형 메시지를 수신하게 된다.
핫 페이징 채널 구조에서는 페이지 메시지와 문자 서비스하는 부가 서비스간에 병목 현상을 막기 위해 페이지 메시지 전용채널과 문자 부가 서비스 전용채널을 독립적으로 두어 병목 현상을 막는다. 또한 추가적으로 핫 페이징 채널을 두어 단말에게 해당 정보가 있음을 알리는 형태로 진행된다.
도 2에 전체 동작 과정은 다음과 같다.
먼저, 모든 단말은 주기적으로 고유의 슬롯보다 1 슬롯 타임 먼저 깨어나서 핫 페이징 채널 자기에게 해당하는 정보의 유무를 파악하게 된다.
이어, 자기에게 해당하는 2개의 비트가 "1" 모드이면 현재 페이지 메시지가 자기 고유의 슬롯에 존재함을 알고 고유의 슬롯에서 자기 메시지를 수신하게 된다. 이때 핫 페이징 채널과 페이징 채널은 서로 다른 왈시 채널(Walsh Channel)이므로 왈시 채널 변경 시간에 소요되는 10m 정도를 두어 왈시 채널 스위칭 타임으로 설정한다.
그리고 자신에게 해당하는 2개의 비트가 "10" 모드이면 기지국이 단말에게 문자 메시지가 있음을 나타냄으로 단문 메시지 및 방송형 문자 메시지 전용채널을 통하여 자신에 해당하는 단문 메시지를 수신한다.
이때 핫 페이징 채널과 단문 메시지 및 방송형 문자 메시지 전용채널은 서로 다른 왈시 채널이므로 왈시 채널 변경시간에 소요되는 10m 정도를 두어 왈시 채널 스위칭 타임으로 설정한다.
이어, 자신에게 해당하는 2개의 비트가 "11" 모드이면 기지국이 단말에게 방송형 문자 메시지가 있음을 나타냄으로 단문 메시지 및 방송형 문자 메시지 전용채널을 통하여 자신에게 해당하는 방송형 단문 메시지를 수신한다.
이때 핫 페이징 채널과 단문 메시지 및 방송용 문자 메시지 전용채널은 서로 다른 왈시 채널이므로 왈시 채널 변경시간에 소요되는 10m 정도를 두어 왈시 채널 스위칭 타임으로 설정하고, 방송형 문자 메시지의 주기는 기존의 페이지 주기보다 충분히 큰 주기를 두어 단문 메시지로 방송형 메시지가 서로 충돌하는 경우를 피하게 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 이동통신 시스템에 있어서 페이징 채널의 부하 분산 방법에 있어서 기존의 IS-95C의 퀵 페이징을 일부 수정하고 문자 전송 전용 채널을 만들어 단말의 전력 소비를 최소화하고 기지국의 부가 서비스로 인한 페이징 채널의 과부하를 미연에 막는데 그 효과를 볼 수 있으며 문자 서비스 채널과 페이지 메시지 채널을 분리함으로써 빠른 착/발신 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 단말의 전력 소비의 감소, 기지국 페이징 채널의 부하 감소, 보다 효과적인 부가 서비스의 지원 확대, 가입자의 착/발신시 빠른 응답으로 인한 착/발신의 고속화, 별도의 문자 전송채널을 둠으로써 문자 부가 서비스의 고속화, 페이지 메시지와 부가 서비스의 병목 현상 제거 등을 제거할 수 있다.

Claims (3)

  1. 단말이 주기적으로 고유의 슬롯보다 1 슬롯 타임 먼저 깨어나서 핫 페이징 채널에서 자기에게 해당하는 정보의 유무를 파악하여 단문 메시지 모드와 방송 메시지 모드 그리고 일반 페이지 메시지 모드로 설정하는 단계와,
    상기 일반 페이지 메시지 모드이면 고유의 슬롯에서 자기 메시지를 수신하는 단계와,
    상기 단문 메시지 모드이면 단문 메시지 및 방송형 문자 메시지 전용채널을 통하여 자신에 해당하는 단문 메시지를 수신하는 단계와,
    상기 방송 메시지 모드이면 단문 메시지 및 방송형 문자 메시지 전용채널을 통하여 자신에게 해당하는 방송형 단문 메시지를 수신하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신 시스템에 있어서 핫 페이징 채널을 이용한 페이징 기법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 핫 페이징 채널에서는 단말에게 해당되는 정보의 유무 및 종류를 2비트로 표시함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에 있어서 핫 페이징 채널을 이용한 페이징 기법.
  3. 제 1 항에 있어서, 모드설정 단계에서는 채널 변경시간에 소요되는 시간은 10 msec 정도로 설정함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에 있어서 핫 페이징 채널을 이용한 페이징 기법.
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