KR20030090696A - 이동통신기기에 대한 네트워크의 특성을 평가하기 위한 방법 - Google Patents

이동통신기기에 대한 네트워크의 특성을 평가하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이터 트래픽 및/또는 음성 및 데이터 트래픽 모두를 갖는 콜을 처리하는데 적합한 이동통신기기에 대한 네트워크에서 획득가능한 특성을 평가하기 위한 방법(10)에 관한 것이다. 요구되는 트래픽의 질(20,30) 및 특성(40,50)에 대해 요청된 퍼포먼스를 기초로, 방법(10)은 무선 채널의 완전한 점유 확률과 피크 트래픽 주기동안 드롭된 콜의 확률, 및 네트워크의 최적 디멘셔닝(60)으로 네트워크의 유효 퍼포먼스(70) 모두에 간단한 방식을 제공한다.

Description

이동통신기기에 대한 네트워크의 특성을 평가하기 위한 방법{Method For Assessing The Characteristics Of A Network For Mobile Telecommunications Apparatuses}
이동통신기기용 네트워크가 공지되어 있다.
이들 네트워크는 일반적으로 이동전화(cellular)로 기술되고 다수의 셀(cell)에 의해 특징지워지며, 상기 셀 각각은 안테나(무선 인터페이스)에 의해 방사되는 무선 전기신호에 의해 이용되는 지역점(territorial points)의 그룹으로서 정의된다.
사용자의 고유한 이동성과는 별도로, 이동 기구 네트워크의 주요 특성은 네트워크 자체에 대한 접속포트로서 무선 인터페이스(radio interface)의 사용이다.
제공된 트래픽이 음성 트래픽만으로 구성되는 이동통신 네트워크 또는 시스템의 디멘셔닝과 퍼포먼스 평가는 M/M/N 형태인 것으로 기술되는 모델을 기초로 하는 방법을 이용함으로써 이루어진다고 또한 알려져 있으며, 상기 M/M/N 형태에서 첫번째 M은 시스템에 의해 제공된 콜의 지수함수 분포를 나타내고, 두번째 M은 이용되는 콜 시간의 지수함수 분포를 나타내며, N은 이용가능한 선로, 전화채널 또는 자원의 수에 해당되고, 이 모두는 "얼랑-B(Erlang-B)" 공식으로서 알려진 식을 이용하여 나타내어 진다.
이 방법을 이용하여 하기 식에 의해 가장 높은 트래픽(피크 타임)을 갖는 주기에서, 확률 항들로 또는 다르게 말하면, 검사되는 이동통신 시스템의 서비스의레벨(P(c))로 디멘셔닝 및/또는 퍼포먼스를 구할 수 있다:
상기 식에서 ρ= λ/μ이고,
λ는 단위시간당 도착하는 콜의 수이며:
μ는 단위시간당 이용되는 콜의 수이고:
c 는 이용가능한 선로, 전화 채널 또는 자원의 수이다.
따라서, 상기 식에 따르면, P(c)는 가장 높은 트래픽(피크 타임) 시간동안이용되지 않는(즉, 시스템에 의해 차단된) 들어오는 콜(또는 제공(offer))의 백분율을 나타내고, 자연히 일반적으로 알려지고 받아들여지는 아래의 가설에서, 제공된 전화 트래픽과 이용가능한 선로, 전화 채널 또는 자원을 기초로 계산된다:
- 들어오는 음성 콜의 수는 매개변수(λ)를 갖는 포아송 분포(Poisson distribution)를 가지며, 이는 직관적인 방식으로, 콜의 도착 순간과 다음 콜의 도착 순간 사이 시간(도착시간간격)의 분포는 매개변수(λ)를 갖는 지수함수 형태가 되며, 따라서, 어떠한 콜의 버스트(burst)도 없다는 것을 의미한다;
- 이용되는 음성 콜의 수는 매개변수(μ)를 갖는 지수함수 형태의 분포를 가지며, 이는 직관적인 방식으로, 시스템에 의해 이용되는 콜의 시간분포는 매개변수(μ)를 갖는 지수함수 형태인 것을 의미한다.
공지된 방법은 설명한 형태의 원격통신 시스템 및, 결과적으로는, 음성 트래픽만을 처리하는, GSM과 같은, 이동전화 시스템의 기지국(셀)의 디멘셔닝과 퍼포먼스를 평가하는데 의심할여지 없이 적절하며, 이 경우, 효과적으로 지시된 가설이 현실에 대해 양호한 근사가 된다.
예를 들면, 전화 교환국이 있기 때문에, "큐(queues)"의 존재를 특징으로 하는 음성 트래픽을 갖는 원격통신 시스템의 디멘셔닝과 퍼포먼스의 평가는 M/M/N/Q 형태의 모델을 기초로 하는 방법을 이용하여 실행된다고 또한 공지되어 있으며, 상기 M/M/N/Q 형태의 모델에서 첫번째 3개 용어는 위에서 이미 설명한 의미를 가지며 Q는 시스템에서 대기될 수 있는 서비스를 기다리는 콜의 수를 나타낸다. 일반적으로, 이들 방법들은 드롭 콜(dropped call) 빈도 매개변수(α)를 갖는 사용자의 "조급함(impatience)" 요인을 고려한 것을 특징으로 한다.
그러나, 이제까지 언급한 공지된 방법은 데이터 트래픽을 처리하는데 적합하지 못하고, 더욱이, 혼합된 음성 및 데이터 트래픽에 대해서도 적합하지 못하며, 따라서, 예를 들어, GSM-GPRS 형태의 네트워크 기지국의 디멘셔닝과 퍼포먼스를 평가하는데 사용될 수 없다.
공지된 바와 같이, 실제로, GSM-GPRS 네트워크와 같은 데이터 또는 음성 및 데이터 네트워크의 특성은 이런 형태의 네트워크가, 예를 들면, 음성전화, FTP, 이메일 및 인터넷 접속과 같은 "서비스" 다중화를 제공하는데 적합하고 이들 서비스 각각이, 대체로, 속도(초당 비트수) 및 트래픽(서비스의 대칭 또는 비대칭을 전송하기 위한 양)에서 모두 다른 특성을 갖는다는 사실에 있다. 이로부터 당연한 결과로서 시스템 셀 디멘셔닝은 공통으로 각 서비스의 특징과, 특히, 지원되는 종래 음성 서비스와 데이터 서비스의 공존을 함께 고려해야만 한다.
데이터 트래픽을 지원하기 위한 필요성과 연관된 첫번째 기술적 문제는 네트워크의 이들 형태에서 및, 더 일반적으로, 고정된 데이터 전화 네트워크에서, 데이터 트래픽 전송속도가 시간에 따라 일정하지 않고 주어진 순간에 이용가능한 선로, 전화 채널 또는 자원의 수에 크게 좌우된다는 사실이다.
공지된 바와 같이, GSM-GPRS 네트워크의 특정 경우에, 다양한 형태의 서비스에 대한 데이터 트래픽은 기정의된 주파수의 무선 캐리어를 이용하여 처리(사용)되고, 각 무선 캐리어의 프레임워크(framework)(FDMA 접속 기술)에서, 무선 인터페이스(TDMA 접속 기술)에 사용되는 시간 프레임의 프레임워크에 주기적으로 이용가능한 캐리어 중에 주어진 슬롯(논리 채널)에 의해 처리된다. 이 상황에서, 한 사용자가 데이터 전송을 요청하면, GSM 시간 프레임의 한 슬롯 전체가 자체적으로 사용자에게 할당되고 이는 주어진 전송속도, 예를 들면, CS-1으로 명명된 데이터 엔코딩(data encoding)을 위한 9.05 kbit/s의 공칭속도, 또는 CS-2로 명명된 데이터 엔코딩을 위한 13.4 kbit/s의 공칭속도를 내포한다. 한편, 여러 사용자가 동시에 데이터를 요청하면, 단일 슬롯은 전송속도에서의 당연한 저하를 가지며 사용자 전체에 걸쳐 자체적으로 나누어지며 따라서 전송속도는 그 순간에 시스템(셀)에서 활동하는 사용자 수의 함수가 될 것이다; 더 직관적인 방식으로, 사용자 전체는 시스템 자체에서 로드 상태를 기초로 시간에 따라 변하는 알짜 데이터 전송속도를 나타낸다. 상술한 현상의 특성은, 알려진 바와 같이, 사용자에 할당된 GSM 시간 프레임 슬롯이 전화 콜의 완료 때까지 오직 하나이고 배타적인 방식으로 상기 슬롯에속하는 전형적으로 단순히 음성만을 전송하는 특성과는 명확히 다르다.
따라서, 공지 기술에서 알려진 바와 같이, 기본으로서 얼랑-B 공식을 갖는 방법의 사용은 결과에 대한 매우 대략적인 근사임을 알았고 사실상, 예를 들면, GSM-GPRS 네트워크와 같은 데이터 처리 네트워크의 디멘셔닝에 대한 매우 근사한 평가로 전환된다.
공지 기술에서 알려진 두번째 문제는, 그럼에도 불구하고, 대체로, 데이터 트래픽이 즉시 이용될 필요가 없고 따라서 큐될 수 있으며 이에 따라 명백히 (전화 채널이 평균시간에서 벗어나면) 이러한 트래픽이 큐를 떠나거나 이용되는 M/M/N/Q 모델로 근사될 수 있거나, 시스템의 드롭핑 아웃(dropping out)(본 명세서에서는 단말기 셀 조합을 모델로 하는 소위 고객의 "조급함")으로 인해, 이러한 M/M/N/Q 모델 및 대응하는 방법이 시간 전반에 걸쳐 변하는 자원을 갖는 트래픽 처리를 고려하지 않은 결과의 대략적인 근사를 다시 한번 포함한다는 사실에 있다.
따라서, 데이터 트래픽이, 공지 기술에서 알려진 바와 같이, 큐될 수 있다는 사실을 고려하여 변형되는 기본으로서 얼랑-B 공식을 갖는 방법의 사용은 결과의 매우 대략적인 근사가 됨을 알았고 사실, 예를 들면, GSM-GPRS 네트워크와 같은 데이터 및/또는 음성 처리 네트워크의 디멘셔닝의 매우 근사한 평가로 전환된다.
특히, 음성 트래팩 및 데이터 트래픽이 공존하는 경우의 세번째 문제는, 공지된 바와 같이, 이들 경우에서 우선순위가 모든 자원(또는, 어떤 경우에서도, 2가지 형태의 서비스 사이에 공통으로 놓여있는 모든 자원)이, 기껏, 음성 콜에 의한 침입으로부터 보호되는 최소능력이 유지되는 제 2 형태의 트래픽 보다는 제 1 형태의 트래픽에 속하도록 하는 방식으로 데이터 트래픽(선점)에 대하여 음성 트래픽에 주어질 정도로, 이 경우 역시 지금까지의 공지 기술은 이러한 선점(preemption)을 고려하지 않으며, 따라서, 혼합된 음성 및 데이터 네트워크의 퍼포먼스를 평가하는데 있어, 실질적으로 음성 및 데이터가 공존하지 않았고 어떠한 선점도 없었던 것 처럼 퍼포먼스를 평가한다는 사실에 있다.
이제껏 상술한 문제로부터 명백히 드러나는 바로는 이동통신기기에 대한 네트워크 기지국의 디멘셔닝과 퍼포먼스를 평가하기 위한 공지된 방법들을 요구사항들에 대해서 부적당하고 또 상기 방법들은 데이터 및/또는 음성 및 데이터 트래픽의 특성을 고려하지 않기 때문에 심한 평가 오차를 초래한다는 것이다.
본 발명은 이용가능한 무선자원(기지국)의 수와 상기 무선자원에 제공되는 전화통화량과 같은 매개변수를 기초로 이동통신기기에 대한 네트워크의 특성을 평가하기 위한 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은, 알려진 바와 같이, 주파수분할 다중접속(FDMA, Frequency Division Multiple Access)과 시분할 다중접속(TDMA, Time Division Multiple Access)에 기초한 하이브리드 비(hybrid ratio)를 이용하고, 음성 콜(voice call)과 데이터 콜(data call) 모두를 처리할 수 있는 GSM-GPRS(이동통신 세계화 시스템(Global System for Mobile communication) - 이동 네트워크 상의 일반 패킷 무선 서비스(General Packet Radio Service)) 타입 네트워크의 기지국의 디멘셔닝(dimensioning)과 퍼포먼스(performance)로 특성을 평가하는 방법에 관한 것이다.
따라서 본 방법은 음성전화 콜(음성 트래픽)의 수와 시간, 데이터 콜(데이터 트래픽)에 전송하기 위한 정보의 수와 양, 및 데이터 트래픽 콜과 비교되는 음성 트래픽 콜에 기여하는 우선순위를 기초로 무선자원의 정확한 디멘셔닝과 퍼포먼스평가에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 이동통신기기에 대한 기지국의 특성을 평가하기 위한 방법을 적용하는데 필요한 입력과 상기 방법에 의해 보장되는 출력의 도표이다;
도 2는 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다; 그리고
도 3은 시스템에서 데이터 트래픽(GPRS 사용자)에 대한 사용자 수가 허용된 최대값 보다 더 크지 않고, 셀에서 현재, GPRS 사용자의 수가 큐에 들어가는 콜의 일부를 필요로 하지 않을 때, GSM-GPRS 형태의 셀의 가능한 상태(상태 자체로부터 배출을 일으키는 데이터 콜의 생성과 소멸의 빈도에 의한)에 대한 설명도이다.
본 발명의 목적은 공지 기술에서 설명된 한계를 가지지 않으며, 따라서, 특정 데이터의 전송 문제 및/또는 음성 트래픽 및 데이터 트래픽의 공존을 고려하고, 특히, GSM-GPRS 네트워크의 문제를 해결하는데 적합하며, 동시에, 적용이 간단하고 용이한 이동통신기기용 네트워크 기지국의 디멘셔닝과 퍼포먼스를 평가하기 위한 방법의 실행에 있다.
이 목적은 청구의 범위에 기술한 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 이러한 및 다른 특징은 첨부 도면을 참조로 예시를 위해 제공되며 제한하는 의도가 아닌 아래 실시예의 바람직한 형태의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1을 참조하면, 이동통신 네트워크, 예를 들면 GSM-GPRS 이동통신 네트워크의 디멘셔닝과 퍼포먼스에 대한 특성을 평가하기 위한 방법(10)은 음성 트래픽(음성 손실)(20)에 요구되는 퍼포먼스, 데이터 트래픽(테이터 손실 또는 사용자 처리량)(30)에 요구되는 퍼포먼스, 데이터 콜의 도착 빈도와 개별 메세지의 평균길이로 구성되는 (얼랑) 제공된 음성 트래픽(40)의 기술 및 (GPRS 트래픽) 제공된 데이터 트래픽(50)의 설명으로 이루어지는 한 세트의 입력을 나타내고 있다.
본 발명에 따른, 방법(10)은 요구되는 퍼포먼스(20 및 30)와, 제공되는 퍼포먼스(40 및 50)에 주어지는 GSM-GPRS 셀(무선 캐리어의 수)의 최적 디멘셔닝(60) 및 자체적으로 입력(20,30,40 및 50)에 주어지는 셀의 유효 퍼포먼스 모두를 제공하는데 적합하다.
특히, 동작의 관점에서, 음성 및 데이터를 처리하는데 적합한 이동통신 네트워크, 예를 들면 GSM-GPRS 네트워크에서 기지국의 디멘셔닝과 퍼포먼스를 평가하기위한 방법(10)은 6개의 기본 논리블록으로 그룹화될 수 있는 한 세트의 단을 포함한다.
공지된 형태의 제 1 블록(10000)(도 2)은 처리를 위해 음성 트래픽 또는 셀에 제공된 얼랑(40)(단계 100)을 기초로 하고 음성만을 필요로하는 음성 손실(20)보다 크지 않은 음성 손실을 보장하는 구속조건(단계 200) 하에서 요구되는 트래픽 채널(슬롯)의 수를 평가하는데 적합하다.
공지된 형태의 제 2 블록(20000)은 제 1 블록(10000)의 단계(150)에서 계산된 채널의 수로부터, 알려진 방식으로, 연역가능한 필수적인 신호채널의 수(단계 300)와 데이터 트래픽(50)만이 정적으로 보유되는 채널의 수를 기초로 셀에 할당(단계 250)하기 위한 무선 캐리어의 최소 수를 평가하는데 적합하다.
아래에 더 상세히 설명한 바와 같이, 제 3 블록(30000)은, 제 2 블록(20000)의 단계(350)로 얻은 이용가능한 무선 캐리어를 기초로, 콜 도착 빈도, 패킷의 길이, 메세지당 평균 패킷의 수(단계 500), 데이터 트래픽만을 요청(30)하는 데이터 드롭아웃(단계 600), 데이터 트래픽을 요청하는 지연과 관련된 매개변수(단계 700), 데이터 서비스에 동적으로 할당가능한 채널의 최대 수를 나타내는 매개변수(단계 800), 데이터 콜의 큐에 대기시간의 최대 길이를 나타내는 매개변수(단계 900) 및 데이터 전송을 위해 데이터 전송에 사용되는 코드화(codification)에 관련된 매개변수(단계 1000), 예를 들면, 사용된 GPRS 엔코딩의 형태에 관한 매개변수로 제공되는 데이터 트래픽 특성에 대한, 이동 단말기와 기지국 사이의 영역에서 데이터 트래픽의 퍼포먼스를 평가(단계 550)하는데 적합하다.
상기 얻어진 결과를 실질적으로 평가하기 위한 제 4 블록(40000)은 퍼포먼스가 필요사항을 충족하면(단계 1100) 제어를 위해 제 1 제어단계를 포함하는, 제 3 블록(30000)에 의해 사용되는 무선 캐리어의 수를 같게 하거나 늘이거나 줄이는데 적합하다.
결과가 양이면, 이 단계(1100)는 블록(40000)을 종료하고, 결과가 음이면, 이전 상황과 비교하여(단계 1200) 서비스에 향상이 있으면 제어를 위한 제 2 제어단계에 이른다.
음의 결과의 경우, 이 단계(1200)는 이전 상황을 나타내는 블록(30000)에 사용된 채널에 채널의 수를 반환하는데 적합한 단계(단계 1250)에 이르고, 양의 결과의 경우, 가능하다면, GSM 셀에서 할당가능한 캐리어의 최대 수를 알아, 채널 수에서의 증가(단계 1150)와 블록(30000)의 반복을 초래한다.
제 5 블록(50000)은 (블록(30000 및 40000)에 따르거나 계산된) 이용가능한 무선 캐리어의 수를 기초로, 블록(30000)의 단계(500,600 및 700)에 대해 설명한 바와 같이 제공된 데이터 트랙픽에 대한 입력 세트(단계 1300)를 기초로, 및 블록(30000)의 단계(800,900 및 1000)에 설명한 바와 같이 구성 매개변수의 세트(단계 1400)를 기초로, 기지국과 이동 단말기 사이의 구역에서 데이터 트래픽의 퍼포먼스를 평가(단계 1350)한다.
실질적으로 얻은 결과를 평가하기 위한 제 6 블록(60000)은 제 5 블록(50000)에 의해 사용되는 무선 캐리어의 수를 같게하거나 늘이거나 줄이는데 적합하다; 이 블록(60000)은, 실질적으로 이미 설명한 블록(40000)과 동일하고, 이미 설명한 단계(1100, 1200, 1250 및 1150)와 동일한 단계(2100, 2200, 2250 및 2150)을 각각 포함한다.
예를 들면, GSM 형태의 이동기기의 셀에 할당가능한 캐리어의 최대수를 알면, 블록(60000)은 적용가능한 블록(50000) 상에 재순환하며, 본 발명에 따른, 방법(10)의 완료에 이르게 된다.
본 발명에 따른 방법에서, 첫번째 2개의 블록(10000 및 20000)은 공지 기술에 대해 신규성의 요소를 가지지 않으나 블록(40000 및 60000)처럼 광범위한 방식으로 단지 설명될 것이다; 한편, 블록(30000 및 50000)은 공지 기술에 대해 신규한 구성요소를 포함하며 상세히 설명될 것이다.
여러 블록에 의해 실행되는 기능들이 컴퓨터 상의 프로그램 형태로, 본 발명의 목적에 따라, 구현되고 이동통신기기에 대한 네트워크의 특성을 결정할 수 있다.
이동통신 시스템에서 셀의 디멘셔닝과 퍼포먼스를 평가하기 위한 방법(10)의 동작은, 방법(10)이 데이터 트래픽 및/또는 음성 및 데이터 트래픽을 처리하는데 적합한 이동 네트워크로 확장하기가 용이한 섹터(sector)에서 기술자들에게는 명백해 질 것이지만, 참고로서 GSM-GPRS의 네트워크를 취하여 설명된다.
제 1 블록(10000)은, 음성만을 필요로 하는 음성 손실보다 크지 않은 음성 손실을 보장하는 구속조건 하에서(단계 200), 제공된 음성 트래픽(얼랑)을 셀에 처리(단계 100)하는데 요구되는 트래픽 채널(슬롯)의 최소 수를 평가(단계 150)할 수 있다.
이를 위해, 블록(10000)의 단계(150)는, 공지된 입력 데이터를 기초로, 요청된 퍼포먼스(음성 드롭아웃)를 갖는 얼랑으로 표현되는 트래픽을 처리하도록 GSM-GPRS 셀에 할당하기 위한 트래픽 채널의 수를 제공하는 제 1 및 제 2 생성에서 고정 및 이동통신 네트워크와 같이 (모델 M/M/N) 공지된 소위 "얼랑-B" 공식을 이용한다.
제 2 블록(20000)은 공지된 바와 같이 아래와 같은 것을 가정하여 셀에 할당하기 위한 무선 캐리어(FDMA 접속 기술)의 수를 평가할 수 있다:
- 공지된 바와 같이, GSM 시스템의 경우에서 채널이 8개인 각 무선 캐리어와 연계된 총 트래픽 채널(TDMA 접속 기술)의 수;
- 제 1 블록(10000)에 의해 계산된 트래픽 채널의 수와 셀을 처리하는데 필요로 하는 신호 채널의 수 사이에, 이와 같이 공지된, 관련 규칙(단계 300);
- 일반적으로 채널의 수가 설계 매개변수로 주어진다면, GPRS 트래픽에 정적으로 할당되고, 이에 따라 어떤 경우에는 음성 트래픽(단계 400)에 의해 사용될 수 없는 채널의 수.
본 발명에 따르면, 제 3 블록(30000)은 다수의 입력 데이터, GPRS 데이터 서비스의 특성, 및 방법과 모델을 고려한 가정을 기초로 이동 단말기와 기지국 사이의 구역(업링크(uplink) 구역)에서 데이터 트래픽의 퍼포먼스(손실 및 사용자 처리량)를 평가할 수 있다. 특히, 입력 데이터에 관한 한, 단계(550)는 다음을 고려한다:
- 셀에 제공된 데이터 트래픽의 특성; 즉, 셀 도착 빈도, 패킷의 길이와 메세지당 패킷의 평균 수(단계 500);
- 데이터 트래픽에 요청되는 드롭 아웃(drop-out)(단계 600);
- 데이터 트래픽에 요청되는 사용자 처리량(단계 700);
- 데이터 서비스(단계 800)에 동적으로 할당가능한 채널의 최대 수(단계 800), 즉, GPRS에 의해 사용가능한 데이터 트래픽은 GSM 음성 트래픽에 의해 제거되어 남겨져 있다;
- GPRS 데이터 콜의 큐에서의 최대대기 시간(단계 900);
- 데이터의 전송을 위한 GPRS 엔코딩(단계 1000);
- 단계(350)에서 제 2 블록(20000)에 의해 계산된 캐리어의 수.
GPRS 데이터 서비스의 특성에 관한 한 그리고, 본 발명에 따르면, 블록(30000)은 아래 사실을 고려한다:
- 각 사용자(또는, 그 보다는, GPRS 이동 단말기)는 여러번 시도를 하며 제 2의 기설정된 횟수에 대해, 여러 수단에 따라, 시스템에 접속하기 위해 시도한다; 사용자가 이번 주기, 예를 들어 7초가 끝날 쯤 무선 슬롯에 접속할 수 없다면, 콜이 차단된다;
- 시스템에서 무선 슬롯으로의 접속은 개별 메세지 패킷에 대해서가 아니라 콜 베이시스(call basis)로, 공지된 방식으로, 얻어진다: 이는 일단 자원이 획득되면, 전체 메세지는 자체적으로 전송될 때까지 유지됨을 의미한다;
- 무선 자원을 얻은 후, 메세지의 전송속도는 GSM 프레임 슬롯상에 다중 통신하는 사용자의 수에 좌우된다; 이 수는, 예를 들면, 최소 1 사용자에서 최대 8사용자에까지 이른다; 이 결과, 알려진 바와 같이, 속도는 GSM-GPRS 셀에 접속하는 사용자의 수를 기초로 단일 메세지의 전송동안 가변될 수 있다.
본 발명에 따르며, 데이터 트래픽만(GPRS 트래픽)에 대한 GSM-GPRS 셀의 행동을 모델링하기 위해, 본 방법은 아래 사실을 고려한다:
- 시스템 서버가 셀 트래픽 슬롯에 대응하고 셀의 상태가 시스템에서 GPRS 사용자의 수로 나타내지는 M/M/N/Q 모델이 선택되었다;
- 트래픽 자원이 혼잡한 경우, 각 사용자가 상술한 여러번의 접속 시도를 하는 무한한 길이의 큐(Q=∞)가 고려된다;
- (GPRS 사용자를 위한) 평균 큐 대기시간은 상술한 여러번의 접속 시도를 하도록 이동 단말기에 대해 필요한 시간의 함수로서 표현하였다;
- 전체 메세지는 단일 메세지 패킷이 아니라 큐에 두어지는 것이 고려된다;
- 도착 빈도와 동일한 매개변수(λ)를 갖는 지수함수 분포를 특징으로 하는 데이터 콜(도착 과정) 사이의 도착 시간 간격(inter-arrival time)이 고려된다;
- 콜 소멸(call death) 세기와 동일한 매개변수(μ=1/τ)를 갖는 지수함수 분포를 특징으로 하는 평균 콜 시간이 고려된다;
- 드롭된 콜(사용자의 "조급함")의 빈도와 동일한 매개변수(α)를 갖는 지수함수 분포를 특징으로 하는 큐에서의 평균 대기시간이 고려된다.
데이터 콜 도착시간 간격(도착 빈도)에 대한 매개변수(λ)의 지수함수 분포에 대한 가정이 통상적이고 공지된 간략화를 고려할 수 있는 반면에, 다른 한편으로, 데이터 콜의 시간에 대한 매개변수(μ), 매개변수(α) 및 큐에서 대기시간의지수함수 분포를 고려한 근사가 이러한 기술 영역에서는 신규하며, 놀랍게도, 매우 복잡하지만, 모델링에 포함된 수학적 측면의 부분적인 단순화로 인해, 양호한 신뢰성을 가지며, 특히, 적용이 용이한 GSM-GPRS 셀의 퍼포먼스를 디멘셔닝하고 평가하기 위한 방법을 만들 수 있다.
열거한 바를 기초로, 블록(30000)은 공지된 형태의 관계식에 의해 셀에 제공된 데이터 트래픽 "A"을 평가할 수 있다:
상기 식에서:
는 데이터 콜의 최소 서비스 시간;
그리고
vcanal는 단일 서버의 속도;
n·L은 메세지의 길이(길이(L)의 n 패킷)이다.
이동 단말기와 기지국 사이의 구역에서 셀의 퍼포먼스(데이터 블록과 평균 사용자 처리량의 확률)는 2가지 다른 형태의 "상태"를 기초로 셀 상태의 모델링을 이용하여 평가된다. 만일 "i"가 시스템에서 GPRS 사용자의 수이면, 다음을 얻는다:
- 시스템에서 GPRS 사용자의 수 "i"는 데이터 서비스에 대해 주어진 순간에 이용가능한 슬롯의 수가 알려진 셀에 의해 동시에 지원가능한 데이터 연결의 최대 수보다 낮은 상태(100000)(도 3); 이 경우 시스템은 새로운 데이터 콜의 생성(콜 도착 빈도 λ)으로 인해 또는 진행에서 콜의 소멸로 인해 상태 "i"가 존재한다; 소멸 빈도는 k·λ이고, 여기서 k는 하나 이상의 GPRS 사용자에 의해 점유된 GSM 슬롯의 수이다. 이 상황에서, 적어도 하나의 데이터 사용자가 있는 각 슬롯은 다음과 같이 μ와 동일한 추가 항을 갖는 셀에서의 소멸 빈도에 기여한다:
·단 한명의 사용자가 있다면, 가능한 최대속도와 동일한 전송속도를 얻는다; 이는 μ와 동일한 셀의 전체 소멸 빈도에 대한 부가적인 기여를 의미한다;
·2명의 사용자가 있다면, 전송 속도는 (슬롯과 연계된 소멸 빈도를 반감하는데 기여하여) 절반이 되고 (슬롯과 연계된 소멸 빈도를 배가하는데 기여하는) 다중 사용자의 배가 된다; 설명한 바를 기초로, 여전히 μ와 동일한(즉 1/2·2·μ) 셀의 전체 소멸 빈도에 부가적인 기여를 갖는다;
·3명 이상의 사용자가 있다면, (슬롯에 연계된 소멸 빈도에 대해 동일한 효과를 갖는) 전송속도에서 1/3, 1/4, 1/5, 1/6, 1/7 또는 1/8 인자 씩 감소되고 (슬롯에 연계된 소멸빈도에 대해 동일한 효과를 갖는) 다중 사용자의 수에서는 3, 4, 5, 6, 7 또는 8 인자로 증가되는 바와 같이 평가 메카니즘은 변하지 않는다; 열거된 경우 모두에서, 놀랍게도, 여전히 μ와 동일한 셀의 전반적인 소멸 빈도에 부가적인 기여가 있다;
- 시스템에서 GPRS 사용자의 "i" 수는 데이터 서비스에 대해 주어진 순간에 이용가능한 슬롯의 수를 알고 있는 셀에 의해 동시에 지원가능한 최대 연결수보다 더 큰 상태(20000); 이 경우 시스템은 2가지 원인의 결과로서 시스템에 (콜 도착 빈도 λ를 갖는) 새로운 데이터 콜의 생성으로 인해서 이거나 콜의 소멸로 인해서 그 중 하나의 상태 "i"로 존재한다:
·N·μ와 동일한 용어로 주어진 소멸 빈도로 발생하는 진행에서 콜의 완료: 여기서 N은 데이터 서비스에 의해 사용가능한 슬롯의 최대 수이다;
·항(i-8·N)·α로 주어진 소멸 빈도로 발생하는 시스템에서 고려되는 대기시간의 종료 결과로서 큐로부터의 데이터 콜의 출발, 여기서 i-8·N은 사용자 각각이 α와 동일한 부가적인 항으로 기여하는 큐에서의 GPRS 사용자의 수에 해당한다.
그런 후 GPRS 서비스에 대해 어느 순간에 이용가능한 슬롯의 수를 알면, 셀과 연관된 가능한 상태의 세트는 여러 상태의 확률을 계산하는데 필요한 흐름균형식(flow balancing equations)으로 요약되며, 아래 관계식으로 제시된다:
여기서, P0는 상태 0에 있는 시스템의 확률이다; 그리고 나서 확률 집합이 다음 식에 따라 (공지된 형태의) P0정규관계식에 의해 정규화(normalization)된다:
데이터 서비스에 이용가능한 슬롯을 수를 알며, 본 발명에 따른, 데이터 및/또는 음성 트래픽의 처리를 위한, 예를 들면, GSM-GPRS 형태의 기지국의 퍼포먼스를 평가하기 위한 방법(10)(도 1 및 도 2)의 멱급수(power)는 아래와 같은 변형으로 적용될 수 있어 폭넓은 사용을 초래한다:
- 데이터 서비스에 정적으로 할당된 트래픽 슬롯의 수;
- 데이터 서비스에 동적으로 할당된 트래픽 슬롯의 수;
- 이동 단말기에 의해 연결되는데 필요한 슬롯의 수;
- 데이터 사용자에 속하는 트래픽 슬롯을 할당하고 제거하기 위한 GSM-GPRS 네트워크에 사용되는 기준.
이제껏 설명하고 수차례 강조된 바는 주어진 순간에 데이터 서비스에 이용가능한 슬롯의 수와 연계되어 있는 것으로 고려되어져야만 한다. 이 수는, 일반적으로, GPRS 콜 보다 위의 우선순위(선점)를 가지는 음성 트래픽에 기초하여 실시간으로 변하므로, 효과적으로 발생하는 각 구성의, 음성 트래픽에만 연계된, 확률을 갖는 데이터 서비스에 대한 여러가지 가능한 슬롯의 구성을 판단하는 것이 필요하다. 이를 위해, 블록(30000)은 음성없이, 이에 따라, 관계식을 통해 GPRS 서비스에 의해 사용가능한, 남겨진 x 채널을 가지는 확률을 계산할 수 있다.
여기서, D는 (정적 및 동적) 데이터에 대해 할당가능한 슬롯의 최대 수에 해당하고 Pv(i)는 음성에 의해 점유된 "i" 슬롯을 갖는 확률이며, 알려진 형태의 관계식이 아래에 제시되어 있다:
따라서 셀의 유효 퍼포먼스(데이터 블록 및 사용자 처리량의 확률)는 메세지길이(n·L)를 갖는 (공지된 형태의) 관계식
에 의해, 평균지연을 기초로 단계(550)에서 계산된 사용자 처리량을 가지는 하기 식으로 주어진다:
데이터 블록의 평균 확률;
평균 데이터 지연.
블록(30000)은 다음을 포함하는 새로운 내용에 의해 공지된 기술의 상태에 대하여 자체적으로 구별된다:
- 시간에 따라 가변하는 전송속도, 다중 접속 시도동안 큐에서의 평균 대기시간 및 단일 패킷 베이시스 상에서가 아니라 콜 베이시스 상에서 무선 자원의 획득에 대한 가정에 의해 데이터 서비스, 예를 들면, GPRS 형태의 실제 특성 고려;
- 도 3의 도표에 의해 제공된 시스템 상태의 설명에 의하여, 데이터 서비스에 대한 주어진 순간에 이용가능한 슬롯의 수를 알며, 셀의 퍼포먼스(데이터 블록과 사용자 처리량 확률)를 평가하기 위한 절차;
- 2 가지 형태의 (데이터 및 음성) 트래픽이 공존하는 경우에, 데이터 블록 확률과 음성이 제거된 데이터에 대한 이용가능한 "i" 슬롯을 갖는 확률을 기초로 한 평균지연을 제시하는 식에 의해, 유효 음성손실, 데이터 손실 및 사용자 처리량의 평가.
4번째 블록(40000)은 3번째 블록(30000)에 의해 평가된 퍼포먼스와 예상된 퍼포먼스(데이터 블록과 요청되는 처리량 확률)의 특성을 비교하고 퍼포먼스가 충족되지 않으면(단계 100) 그리고:
- 평가된 퍼포먼스가 이전 단계(단계 1200)에서 얻은 퍼포먼스와 비교하여 양호하고, 물론, 셀에 할당가능한 캐리의 최대수에 도달되지 않으면 셀에 캐리어의 수에 있어 증가(단계 1150)를 결정한다.
단계(1100)는 퍼포먼스가, 설령 만족스럽지 않을 지라도, 더 향상될 수 없다면(이는 데이터 서비스, 예를 들면 GPRS 서비스에 동적으로 할당가능한 슬롯의 수가 고정되고 셀에 할당된 캐리어의 수를 증가시키더라도 증가될 수 없는 경우에 발생한다), 캐러어의 수에서 불필요한 증가를 피할 수 있다; 이용가능한 캐리어의 최대 수로 구성되는 제한은 각 이동전화 조작자가 시스템 기지국의 무선 디멘셔닝을 실행하는데 사용되는 스펙트럼 대역과 규칙의 제한을 고려한 것이다.
기지국과 이동 단말기 사이의 구역(다운링크(downlink) 구역)에 대한 퍼포먼스(데이터 블록과 사용자 처리량 확률)의 평가에 관한 제 5 블록(50000)은, 방법와 모델 가정의 관점에서, 반대의 무선구역(업링크 구역)에 관한 블록(30000)에 대해 동일한 특성을 갖는다.
제 6 블록(60000)은 블록(40000)에 대해 동일한 특성을 가지며 이 경우 역시 설명이 생략된다.
예시된 회로와 구성의 세부사항과 하기 청구범위에 기술한 본 발명의 기술사상으로부터 이탈함이 없이 조작하는 방법에서와 같이, 디멘셔닝, 형태, 재료, 구성요소, 회로요소, 연결 및 접속에 있어서, 명백한 변형 또는 변경이 상술한 설명에 대해 가능하다.

Claims (5)

  1. 이동기기와 기지국 사이의 데이터 트래픽(50) 및/또는 음성(40) 및 데이터 트래픽(50)에 대한 전화 콜을 처리하는데 적합하고 상기 데이터 트래픽에 대한 콜이 정해진 시간에 대해 대기될 수 있도록 하는 이동통신기기에 대한 네트워크의 특성(70)을 평가하기 위한 방법으로서, 상기 방법(10)은
    - 데이터 트래픽에 대한 평균 콜 빈도를 매개변수(λ)(500, 1300)의 지수함수 분포로 나타내는 단계;
    - 데이터 트래픽에 대한 평균 콜 시간을 매개변수(μ)(500, 1300)의 지수함수 분포로 나타내는 단계;
    - 데이터 트래픽에 대한 큐에서의 평균 콜 대기시간을 매개변수(α)(900, 1300)의 지수함수 분포로 나타내는 단계; 및
    - 데이터 트래픽에 할당가능한 무선 슬롯의 정해진 수를 기초로 및 매개변수 λ, μ 및 α를 갖는 상기 지수함수 분포를 기초로 피크 트래픽(550,1350)의 주기에서 서비스의 레벨로 상기 데이터 트래픽에 대한 네트워크의 특성을 정하는 단계를 특징으로 하는 이동통신기기에 대한 네트워크의 특성을 평가하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 매개변수(μ)는 상기 할당가능한 무선 슬롯의 총 점유 확률로 피크 트래픽의 주기에서, 상기 매개변수(λ)와 연계되는, 서비스의 레벨을 정하기 위한부가적인 방식으로 기여하는데 적합하고,
    - 상기 매개변수(α)는 데이터 트래픽에 대하여 큐로부터 드롭된 콜의 확률로 피크 트래픽의 주기에서 서비스의 레벨을 정하기 위한 부가적인 방식으로 기여하는데 적합한 것을 특징으로 하는 이동통신기기에 대한 네트워크의 특성을 평가하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    네트워크의 특성을 정하기 위한 상기 단계는
    - 기설정된 퍼포먼스 값(1100, 2100)으로 정해지는 상기 특성들을 비교하는 단계; 및
    - 정해진 상기 특성들이 상기 기설정된 퍼포먼스 값(1150,1250,2150,2250)에 대응하도록 하는 방식으로 할당가능한 무선 슬롯의 상기 정해진 수를 업데이트 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신기기에 대한 네트워크의 특성을 평가하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네트워크의 특성을 정하기 위한 단계는
    - 상기 이동기기와 상기 기지국(30000) 사이의 데이터 트래픽에 대해 네트워크 특성을 정하는 단계; 및
    - 상기 기지국과 상기 이동기기(50000) 사이의 데이터 트래픽에 대해 네트워크 특성을 정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신기기에 대한 네트워크의 특성을 평가하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 트래픽에 할당가능한 무선 채널의 수는
    - 음성 트래픽(10000, 20000)을 처리하는데 필요한 무선 슬롯의 수를 정하는 단계; 및
    음성 트래픽을 처리하기 위한 무선 슬롯이 데이터 트래픽(30000, 50000)에 할당가능한 상기 슬롯을 점유하는 확률을 정하는 단계에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 이동통신기기에 대한 네트워크의 특성을 평가하기 위한 방법.
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