KR20050040012A - Packet scheduling system and a packet scheduling method in a mobile communication system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비실시간 트래픽 데이터를 서비스하기 위한 이동통신 시스템의 스케줄링 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a scheduling system and method of a mobile communication system for serving non-real-time traffic data.

본 발명의 스케줄링 알고리즘에 따르면, 먼저 입력된 비실시간 패킷 데이터의 비트길이와 패킷의 대기시간을 기초로, 각각의 사용자에 대한 서브채널당 비트율을 계산한다. 그리고나서, 계산된 서브채널당 비트율이 낮을수록 높은 우선순위르 부여하고, 부여된 우선 순위에 따라 패킷 스케줄링을 수행한다.According to the scheduling algorithm of the present invention, the bit rate per subchannel for each user is calculated based on the bit length of the non-real time packet data and the waiting time of the packet. Then, as the calculated bit rate per subchannel is lower, a higher priority is assigned, and packet scheduling is performed according to the assigned priority.

이와 같은 스케줄링 알고리즘에 의하면, 최소 비트율을 만족함과 동시에 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. According to such a scheduling algorithm, the system capacity can be increased while satisfying the minimum bit rate.

Description

이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 시스템 및 방법 {PACKET SCHEDULING SYSTEM AND A PACKET SCHEDULING METHOD IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}PACKET SCHEDULING SYSTEM AND A PACKET SCHEDULING METHOD IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 패킷 스케줄링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동 통신 시스템에서 비실시간(non-real-time) 트래픽 데이터를 서비스하기 위한 스케줄링 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a packet scheduling system and method, and more particularly, to a scheduling system and method for serving non-real-time traffic data in a mobile communication system.

무선 통신 환경 하에서 제한된 자원을 효율적으로 이용하기 위해, 무선 자원을 다수의 사용자들에게 공평하게 분배하는 패킷 스케줄링 알고리즘에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 즉, 다양한 서비스 품질(QoS)을 요구하는 멀티미디어 서비스가 실현됨에 따라, 제한된 무선 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 패킷 스케줄러의 출력 링크의 대역폭을 공정하게 할당하기 위한 여러 가지 방법들이 제안되고 있다.In order to efficiently use limited resources in a wireless communication environment, researches on packet scheduling algorithms for evenly distributing radio resources to a large number of users have been actively conducted. That is, as multimedia services requiring various quality of service (QoS) are realized, various methods for fairly allocating bandwidth of an output link of a packet scheduler capable of efficiently using limited radio resources have been proposed.

특히, 비실시간 트래픽 데이터를 서비스하는 이동 통신 시스템에서는, 제한된 자원을 효율적으로 이용함과 동시에 최소 비트율(minimum bit rate; MBR) 요구를 만족하면서 시스템의 전체 용량을 증가시킬 수 있는 알고리즘이 필요하다.In particular, in a mobile communication system serving non-real-time traffic data, there is a need for an algorithm that can increase the total capacity of the system while efficiently using limited resources and satisfying minimum bit rate (MBR) requirements.

현재 많은 패킷 스케줄링 알고리즘이 연구되고 있는데, 그 중 비실시간 트래픽 데이터를 위한 패킷 스케줄링 알고리즘으로 PF(proportionally fair)가 제안되고 있다. Currently, many packet scheduling algorithms have been studied. Among them, PF (proportionally fair) has been proposed as a packet scheduling algorithm for non-real-time traffic data.

이 알고리즘은 우선 순위 (priority metric, )에 기초하여, 가장 높은 우선 순위를 가지는 사용자에게 우선적으로 서브채널을 할당하는 방식이다.This algorithm uses priority (priority metric, ), A subchannel is allocated to a user having the highest priority first.

구체적으로, PF 알고리즘에 따르면, 우선 순위()는 다음의 수학식 1로 주어지며, 가장 높은 우선 순위()를 가지는 사용자에게 우선적으로 서비스가 수행된다.Specifically, according to the PF algorithm, the priority ( ) Is given by Equation 1 below, and the highest priority ( The service is preferentially performed for the user with).

여기서, 는 채널에서 전송할 수 있는 데이터율(data rate)을 의미하며, 는 슬롯 t까지 사용자 i에 의해 수신된 평균 데이터율(즉, 서비스된 평균 데이터율)를 의미한다. 그리고, 서비스된 평균 데이터율은 다음의 수학식 2에 의해 갱신되어 진다.here, Means the data rate that can be transmitted in the channel, Denotes the average data rate (i.e., average data rate serviced) received by user i up to slot t. The averaged data rate is then updated by the following equation.

여기서, Tc는 지수적 필터링(exponential filtering)에 대한 시정수이며, 예컨대, Tc=1000슬롯(1초)이다. 그리고, 는 시간 t에서 서브 채널당 사용자 i의 현재 전송율을 나타낸다. 따라서, 현재 서비스를 수신하고 있지 않은 사용자의 경우, 이다.Here, Tc is a time constant for exponential filtering, for example Tc = 1000 slots (1 second). And, Denotes the current rate of user i per subchannel at time t. Therefore, for users who are not currently receiving a service, to be.

그러나, PF 알고리즘으로 구현한 종래의 패킷 스케줄러는 비실시간 트래픽 데이터를 대상으로 스케줄링을 수행할 경우, 일부 비실시간 트래픽 데이터들이 최소 비트율을 만족하지 못한 채 각 사용자 단말기로 전송되는 경우가 자주 발생한다는 문제점이 있다. However, in the conventional packet scheduler implemented by the PF algorithm, when scheduling the non-real-time traffic data, some non-real-time traffic data are frequently transmitted to each user terminal without satisfying the minimum bit rate. There is this.

뿐만 아니라, 종래의 패킷 스케줄러는 최소 비트율을 만족하지 못한 채 전송된 패킷들에 대한 평균 차단율(outage probability) 때문에, 시스템의 전체 용량을 증가시키는데 한계가 있었다. In addition, the conventional packet scheduler has a limitation in increasing the total capacity of the system because of the average outage probability for packets transmitted without satisfying the minimum bit rate.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 최소 비트율을 만족함과 동시에 시스템 용량을 증가시킬 수 있는 스케줄링 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to solve such a problem, and to provide a scheduling method and system capable of increasing system capacity while satisfying a minimum bit rate.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법은 Packet scheduling method of a mobile communication system according to an aspect of the present invention for achieving the above object is

(a) 입력된 비실시간 패킷 데이터의 비트길이와 패킷의 대기시간을 기초로, 각각의 사용자에 대한 서브채널당 비트율을 계산하는 단계;(a) calculating a bit rate per subchannel for each user based on the bit length of the input non-real time packet data and the waiting time of the packet;

(b) 상기 계산된 서브채널당 비트율을 고려하여 우선순위를 결정하는 단계; 및 (b) determining a priority in consideration of the calculated bit rate per subchannel; And

(c) 상기 단계(b)에서 결정된 우선순위에 따라 패킷 스케줄링을 수행하는 단계를 포함한다. (c) performing packet scheduling according to the priority determined in step (b).

본 발명의 다른 특징에 따른 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링방법은 OFDMA/FDD 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법으로서, A packet scheduling method of a mobile communication system according to another aspect of the present invention is a packet scheduling method of an OFDMA / FDD mobile communication system.

(a) 상위계층으로부터 수신하는 패킷 데이터 중 비실시간 트래픽 데이터를 입력버퍼에 저장하는 단계; (a) storing non-real-time traffic data among packet data received from an upper layer in an input buffer;

(b) 상기 입력버퍼에 저장된 비실시간 패킷 데이터의 비트길이와 패킷의 대기시간을 기초로 각각의 사용자에 대한 서브채널당 비트율을 계산하고, 계산된 서브채널당 비트율을 고려하여 우선순위를 결정하는 단계; (b) calculating a bit rate per subchannel for each user based on the bit length of the non-real time packet data stored in the input buffer and the waiting time of the packet, and determining the priority in consideration of the calculated bit rate per subchannel;

(c) 사용자별로 서비스 한 패킷의 서브 캐리어 수가 최대 서브 캐리어 수를 초과하는지를 판단하는 단계; (c) determining whether the number of subcarriers of the serviced packet for each user exceeds the maximum number of subcarriers;

(d) 서비스한 패킷의 서브 캐리어수가 최대 서브 캐리어 수를 초과하지 않는 경우, 상기 단계 (b)에서 결정한 우선 순위가 높은 제1 사용자의 스케줄링 갱신 시간이전에 처리되지 않고 남은 패킷의 크기와 전송 데이터 크기를 비교하는 단계; 및 (d) If the number of subcarriers of the serviced packet does not exceed the maximum number of subcarriers, the packet size and transmission data of the remaining packets that have not been processed before the scheduling update time of the first user of high priority determined in step (b) Comparing the sizes; And

(e) 상기 단계 (d)의 비교결과, 상기 남은 패킷의 크기가 전송데이터 크기보다 크거나 같은 경우 상기 제1 사용자에 대해서 상기 전송 데이터 크기만큼 서비스를 수행한 후 서브 캐리어의 수를 하나 증가시키고, 상기 남은 패킷의 크기가 전송 데이터 크기보다 작은 경우 상기 제1 사용자에 대해서 패킷의 크기만큼 서비스를 수행한 후에 서브 캐리어의 수를 하나 증가시키는 단계를 포함한다. (e) If the size of the remaining packet is greater than or equal to the size of the transmission data as a result of the comparison of step (d), the number of subcarriers is increased by one after the service is performed for the first user by the size of the transmission data. If the size of the remaining packet is smaller than the size of the transmission data, increasing the number of subcarriers by one after performing the service for the first user by the size of the packet.

본 발명의 특징에 따른 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 시스템은 Packet scheduling system of a mobile communication system according to an aspect of the present invention

상위 계층으로부터 수신하는 데이터 중 비실시간 트래픽 데이터를 입력버퍼에 저장하며, 저장된 트래픽 데이터에 대응하는 서비스 품질정보를 관리하는 서비스 품질 관리부;A service quality management unit which stores non-real-time traffic data among data received from an upper layer in an input buffer and manages service quality information corresponding to the stored traffic data;

상기 저장된 비실시간 트래픽 데이터의 서브 채널당 비트율을 계산하는 서브채널당 비트율 산출부; 및 A bit rate per subchannel calculating unit configured to calculate a bit rate per subchannel of the stored non real-time traffic data; And

상기 서브채널당 비트율 산출부에 의해 계산된 패킷 서브 채널당 비트율과 사용자의 채널 전송 환경에 기초하여 우선순위를 결정한 후, 우선 순위에 기초하여 패킷 스케줄링을 수행하는 패킷 스케줄러를 포함한다. And a packet scheduler configured to determine a priority based on the bit rate per packet subchannel calculated by the bit rate calculator per subchannel and the channel transmission environment of the user, and then perform packet scheduling based on the priority.

본 발명의 특징에 따른 프로그램이 기록된 기록매체는 이동통신 시스템의 실시간 패킷 스케줄링 기능을 가지는 프로그램이 기록된 기록매체로서, According to an aspect of the present invention, a recording medium on which a program is recorded is a recording medium on which a program having a real-time packet scheduling function of a mobile communication system is recorded.

입력된 비실시간 패킷 데이터의 비트길이와 패킷의 대기시간을 기초로, 각각의 사용자에 대한 서브채널당 비트율을 계산하는 기능;Calculating a bit rate per subchannel for each user based on the bit length of the input non-real time packet data and the waiting time of the packet;

상기 계산된 서브채널당 비트율을 고려하여 우선순위를 결정하는 기능; 및 A function of determining priority in consideration of the calculated bit rate per subchannel; And

상기 결정된 우선순위에 따라 패킷 스케줄링을 수행하는 기능을 포함하는 프로그램이 기록된 것을 특징으로 한다. A program including a function of performing packet scheduling according to the determined priority is recorded.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 알고리즘에 대하여 상세히 설명한다. First, a packet scheduling algorithm according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

비실시간 트래픽 데이터를 서비스하는 경우, 최소 보장된 데이터율로 전송을 하지 못하면 손실이 발생한다. 따라서, 비실시간 서비스의 경우 요구되는 최소 데이터율에 대한 QoS(Quality of Service)를 만족해야 한다. In the case of serving non-real-time traffic data, loss occurs if transmission is not performed at the minimum guaranteed data rate. Therefore, in case of non-real-time services, the QoS (Quality of Service) for the minimum data rate required must be satisfied.

(1) 서브채널당 비트율(Per-Subchannel bit rate)(1) Per-Subchannel bit rate

본 발명의 실시예에 따르면, 슬롯 타임 t에서 사용자 i에 대한 서브채널당 비트율()을 다음의 수학식 3으로 정의한다.According to an embodiment of the present invention, the bit rate per subchannel for user i at slot time t ( ) Is defined by the following equation.

여기서, 는 사용자 i에 대해서, 슬롯 타임 t에서 큐에 쌓인(backlogged) 패킷의 총 비트길이를 의미하며, 는 서브채널당 사용자 i의 선두라인(head of line; HOL) 패킷의 대기시간을 의미한다.here, Is the total bit length of the packets backlogged at slot time t for user i, Denotes a waiting time of a head of line (HOL) packet of user i per subchannel.

개념적으로 서브채널당 비트율은, 현재 슬롯 타임 t에서 사용자 i가 서브채널당 서비스를 받을 수 있는지를 실질적으로 보장하는 유효한 비트율이다. Conceptually, the bit rate per subchannel is a valid bit rate that substantially guarantees that user i can receive service per subchannel at the current slot time t.

수학식 3으로부터, 서브 채널당 쌓인 패킷의 길이에 대하여 상대적으로 짧은 대기시간을 고려하는 것이 매우 중요한 성능 측정방법이라는 것을 알 수 있다. From Equation 3, it can be seen that it is a very important performance measure to consider a relatively short latency for the length of packets accumulated per subchannel.

(2) 최소 비트율(minimum bit rate; MBR) 기반 스케줄링 알고리즘(2) minimum bit rate (MBR) based scheduling algorithm

패킷 호(call)의 평균 비트율()는 다음의 수학식 4로 정의된다.Average bit rate of packet call ( ) Is defined by the following equation (4).

여기서, 는 패킷 호의 지속기간(duration)이고, 는 패킷 호 동안 사용자 i에게 실질적으로 서비스되는 비트의 총계를 의미한다. 각각의 비실시간 서비스 사용자는 새로운 QoS 파라미터인 최소 보장 데이터율()로 서비스되어야 한다. 본 발명의 실시예에 따른 스케줄링 알고리즘의 목적은 최소 비트율(MBR) 요구를 만족시키는 비실시간 서비스 사용자의 수를 증가시킬 수 있는 새로운 우선 순위(priority metric)를 발견하기 위한 것이다. 이하에서는 설명의 편의상, 모든 데이터 사용자가 동일한 최소 비트율(MBR) 요구를 가지고 있다고 가정한다.here, Is the duration of the packet call, Denotes the total number of bits substantially serviced to user i during the packet call. Each non-real-time service user has a new QoS parameter, Minimum Guaranteed Data Rate ( Must be serviced. The purpose of the scheduling algorithm according to an embodiment of the present invention is to discover a new priority metric that can increase the number of non-real-time service users that meet the minimum bit rate (MBR) requirement. For convenience of explanation, hereinafter, it is assumed that all data users have the same minimum bit rate (MBR) request.

자신의 MBR 요구를 만족시키는 웹(WWW) 사용자의 수를 증가시키기 위해, 일정한 데이터율을 공유하면서 더 낮은 비트율의 사용자에게 더 높은 우선순위를 주는 것이 바람직하다. In order to increase the number of web (WWW) users that meet their MBR needs, it is desirable to give lower priority users higher priority while sharing a constant data rate.

모든 서브 채널에 대하여, 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위는 다음의 수학식 5로 정의되고, 이 우선 순위에 따라 스케줄링을 한다. For all subchannels, the priority according to the embodiment of the present invention is defined by Equation 5 below, and scheduling is performed according to this priority.

서브채널당 비트율()이 순간적인 자원 과할당(instantaneous resource overallocation)을 나타내는 경향이 있다. 따라서, 수학식 5로부터 알 수 있듯이, 서브채널당 비트율()이 낮을수록 높은 우선 순위를 갖도록 스케줄링을 하면, MBR 요구를 만족하는 비실시간 서비스 사용자의 수를 증가시킬 수 있다.Bitrate per subchannel ( ) Tends to indicate instantaneous resource overallocation. Therefore, as can be seen from Equation 5, the bit rate per subchannel ( The lower the) is, the higher the priority is, the higher the number of non-real-time service users that satisfy the MBR requirements.

즉, 수학식 3 및 5으로부터 알 수 있듯이 본 발명의 실시예에 따른 스케줄링 알고리즘에 따르면, 큐에 쌓인 패킷의 총 비트길이()가 짧고 선두라인 패킷의 대기시간()이 길수록(서브채널당 비트율이 낮을수록), 스케줄링될 기회가 커지게 된다.That is, as can be seen from equations (3) and (5), according to the scheduling algorithm according to the embodiment of the present invention, the total bit length of the packets accumulated in the queue ( ) Is short and the wait time of the first line packet ( The longer the (), the lower the bit rate per subchannel), the greater the chance of scheduling.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 수학식 1에서 정의한 값을 추가적으로 반영함으로써, 좋은 채널의 사용자에게 우선순위를 부여하여 처리량(throughput)을 증가시키면서도 사용자간 공정성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, By additionally reflecting the values, priority can be given to users of good channels, thereby increasing throughput, and improving fairness among users.

이처럼 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 알고리즘은 비실시간 트래픽에서 최소 비트율을 만족함과 동시에 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. As such, the packet scheduling algorithm according to the embodiment of the present invention can increase system capacity while satisfying a minimum bit rate in non-real-time traffic.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 시스템의 세부적인 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a detailed configuration of a packet scheduling system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 시스템(100)은 기지국(Base Station, 200) 내에 포함되어 있으며, 기지국(200)은 적어도 한 개 이상의 사용자 단말기(301~300n)와의 데이터 송수신을 통해 채널 상태에 관한 정보(버퍼 상태 등)를 패킷 스케줄링 시스템(100)으로 제공한다.As shown in FIG. 1, the packet scheduling system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention is included in a base station 200, and the base station 200 is connected to at least one user terminal 301 ˜ 300n. Through the data transmission and reception, information on the channel state (buffer state, etc.) is provided to the packet scheduling system 100.

패킷 스케줄링 시스템(100)은 적어도 한 개 이상의 사용자 단말기(301~300n)로 전송할 비실시간 트래픽 데이터에 대한 우선 순위를 결정한다. The packet scheduling system 100 determines a priority for non-real-time traffic data to be transmitted to at least one user terminal 301 to 300n.

이처럼, 본 발명의 실시예에서는 패킷 스케줄링 시스템(100)이 기지국(200) 내에 포함되어 상위 계층으로부터 수신하는 데이터 중 비실시간 트래픽 데이터에 대해 스케줄링하는 것에 대해 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 각종 이동 통신 시스템 내에 포함되어 비실시간 트래픽 데이터를 스케줄링 할 수 있다. As described above, in the exemplary embodiment of the present invention, the packet scheduling system 100 is included in the base station 200 to describe scheduling of non-real-time traffic data among data received from an upper layer, but the present invention is not limited thereto. It can be included in various mobile communication systems to schedule non-real-time traffic data.

본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 시스템(100)은 서비스 품질 관리부(QoS Management, 110), 서브채널당(per-subchannel) 비트율 산출부(120) 및 패킷 스케줄러(130)를 포함한다. The packet scheduling system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a quality of service (QoS Management) 110, a per-subchannel bit rate calculator 120, and a packet scheduler 130.

서비스 품질 관리부(110)는 상위 계층으로부터 수신하는 IP(Internet Packet) 데이터 중 비실시간 트래픽 데이터를 입력 버퍼(Buffer, 미도시)에 저장한 후, 대응하는 서비스 품질(QoS) 정보를 관리한다. The quality of service management unit 110 stores non-real-time traffic data among IP (Internet Packet) data received from an upper layer in an input buffer (not shown), and then manages corresponding quality of service (QoS) information.

서브채널당(per-subchannel) 비트율 산출부(120)는 각각의 사용자에 대하여 서비스 품질 관리부(110)에 저장되어 있는 패킷의 서브채널당 비트율을 수학식 3에 기초하여, 계산한다. The per-subchannel bit rate calculator 120 calculates the bit rate per subchannel of the packet stored in the service quality management unit 110 for each user based on Equation 3 below.

패킷 스케줄러(130)는 서브채널당(per-subchannel) 비트율 산출부(120)에 의해 계산된 서브채널당 비트율()과, 채널에서 전송할 수 있는 데이터율() 및 서비스된 평균 데이터율()에 기초하여, 수학식 5에서 정의된 우선 순위를 결정한 후 우선 순위에 기초하여 패킷 스케줄링을 수행한다.The packet scheduler 130 calculates the bit rate per subchannel calculated by the per-subchannel bit rate calculator 120. ) And the data rate that the channel can transmit ( ) And the average data rate served ( After determining the priority defined in Equation (5), packet scheduling is performed based on the priority.

구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄러는 서브채널당 비트율()이 작고, 좋은 채널 상태를 가지고 있는 사용자에게 높은 우선순위를 부여한다.Specifically, the packet scheduler according to an embodiment of the present invention may have a bit rate per subchannel ( ) Gives a small, high priority to users with good channel conditions.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비실시간 트래픽 데이터를 이용한 WWW 서비스의 한 모델을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a model of a WWW service using non-real-time traffic data according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시되어 있듯이, 비실시간 트래픽 데이터는 WWW(World Wide Web, 이하'WWW'라 함) 서비스를 사용하는 시간적 간격에 의해서 정해지는 세션(session, 210)들을 포함하며, 각 세션들은 적어도 한 개 이상의 패킷 호(packet call, 211)를 포함한다. 그리고, 각각의 패킷 호(211)는 버스트(burst) 특성을 가지는 여러 개의 패킷으로 구성되어 있다. As shown in FIG. 2, non-real-time traffic data includes sessions 210 determined by a time interval using a World Wide Web (WWW) service, each session having at least one session. It includes more than one packet call (211). Each packet call 211 is composed of a plurality of packets having burst characteristics.

도2에 도시한 바와 같이, 다수의 버스트 패킷들이 모여 한 개의 패킷 호를 구성하는 것이 바로 비실시간 트래픽의 중요한 현상이다. As shown in Fig. 2, it is an important phenomenon of non-real-time traffic that a plurality of burst packets are gathered to form one packet call.

이때, WWW 응용 서비스에서 패킷의 크기는 파레토(Pareto) 분포로 모델링이 될 수도 있다. 즉, 각각의 패킷과 패킷 호의 개수는 기하 분포를 가지는데, 각 패킷들의 상호 도착 시간(201)과 패킷 호 사이의 독서 시간(reading time, 202)은 지수 분포를 가진다고 정의할 수 있다. In this case, the packet size in the WWW application service may be modeled as a Pareto distribution. That is, the number of each packet and packet call has a geometric distribution, and the mutual arrival time 201 of each packet and the reading time 202 between the packet calls can be defined as having an exponential distribution.

그리고, 상기와 같이 발생한 비실시간적인 WWW 서비스 관련 트래픽 데이터들은 각 사용자별로 구분되어 있는 데이터 버퍼에 입력되어 쌓이게 된다.The non-real time WWW service related traffic data generated as described above is inputted and accumulated in a data buffer divided for each user.

그러면, 이러한 특징의 비실시간 트래픽 데이터를 스케줄링하는 스케줄링 시스템의 동작 과정에 대해 설명한다. Next, an operation process of the scheduling system for scheduling the non-real-time traffic data of this feature will be described.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 시스템의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart sequentially illustrating an operation process of a packet scheduling system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 도시되어 있듯이, 먼저 패킷 스케줄링 시스템(100) 내의 서비스 품질 관리부(110)는 상위계층으로부터 수신하는 IP(Internet Packet) 데이터 중 비실시간 트래픽 데이터를 입력 버퍼에 저장한 후, 저장한 비실시간 트래픽 데이터별 서비스 품질(QoS) 정보를 관리한다(S310).As shown in FIG. 3, the service quality management unit 110 of the packet scheduling system 100 first stores non-real-time traffic data among IP (Internet Packet) data received from a higher layer in an input buffer, and then stores the non-real-time. Quality of service (QoS) information for each traffic data is managed (S310).

이후, 서브채널당 비트율 산출부(120)는 입력 버퍼에 대기 중인 패킷들의 서브채널당 비트율(Average Bit Rate)을 수학식 3에 기초하여 산출한다(S320). 즉, 사용자별로 서브채널당 비트율을 산출한다. Thereafter, the bit rate calculator 120 for each subchannel calculates an average bit rate per subchannel of packets waiting in the input buffer (S320). That is, the bit rate per subchannel is calculated for each user.

이후, 패킷 스케줄러(130)는 산출한 각 사용자별 서브채널당 평균 비트율과, 채널에서 전송할 수 있는 데이터율() 및 서비스된 평균 데이터율()의 비율을 비교하여, 그 비교 비율에 따라 우선순위를 각 사용자별로 계산한 후(S330), 계산된 우선 순위(가중치)에 따라 사용자를 스케줄링한다. (S340)Thereafter, the packet scheduler 130 calculates the average bit rate per subchannel for each user and the data rate that can be transmitted in the channel. ) And the average data rate served ( ), The priority is calculated for each user according to the comparison ratio (S330), and the users are scheduled according to the calculated priority (weighted value). (S340)

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 알고리즘이 OFDMA/FDD (orthogonal frequency division multiplexing accss/frequency division duplex) 시스템에 장착되었을 때의 동작의 예를 설명하는 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating an example of an operation when a packet scheduling algorithm according to an embodiment of the present invention is mounted in an orthogonal frequency division multiplexing accss / frequency division duplex (OFDMA / FDD) system.

도4에서, 각각의 주파수 축에 따른 서브 캐리어의 수(Nsubchannels)는 0으로 가정하고, 최대 12개까지 서브 캐리어 수를 설정할 수 있다고 가정한다.In FIG. 4, it is assumed that the number of subcarriers (N subchannels) along each frequency axis is 0, and that up to 12 subcarriers can be set.

도4에 도시한 바와 같이, OFDMA/FDD 시스템은 서비스하고자 하는 데이터가 비실시간 트래픽 데이터인지를 판단한다. (S520)As shown in FIG. 4, the OFDMA / FDD system determines whether data to be serviced is non-real-time traffic data. (S520)

상기 단계 S520에서 비실시간 트래픽 데이터로 판단한 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 서브채널당 비트율() 등에 기초하여 우선 순위를 결정한다.If it is determined in step S520 that the non-real-time traffic data, as described above, the bit rate per subchannel ( The priority is determined based on

그리고 나서, OFDMA/FDD 시스템은 사용자별로 서비스 한 패킷의 서브 캐리어 수가 최대 서브 캐리어 수(도4에서는 12개)를 넘는지를 판단한다. (S540) Then, the OFDMA / FDD system determines whether the number of subcarriers of the serviced packet per user exceeds the maximum number of subcarriers (12 in FIG. 4). (S540)

상기 단계 S540의 판단 결과, 서비스한 패킷이 최대 서브 캐리어 수를 넘으면 서비스 제공을 바로 종료한다. 상기 단계 S540의 판단 결과, 서비스한 패킷의 서브 캐리어수가 최대 서브 캐리어 수를 넘지 않으면, 우선 순위가 높은 사용자(a)에 대한 스케줄링 갱신 시간(t) 이전에 처리되지 않고 남은 패킷의 크기(La(t))가 신호대 간섭비 값에 따라서 결정되는 전송 방법에 따른 전송 데이터 크기(Ta(t))보다 크거나 같은지를 판단한다. (S550)As a result of the determination in step S540, if the serviced packet exceeds the maximum number of subcarriers, the service is immediately terminated. As a result of the determination in step S540, if the number of subcarriers of the serviced packet does not exceed the maximum number of subcarriers, the size of the remaining packet (L a ) without being processed before the scheduling update time (t) for the high priority user (a) It is determined whether (t)) is greater than or equal to the transmission data size Ta (t) according to the transmission method determined according to the signal-to-interference ratio value. (S550)

상기 단계 S550의 판단결과, 처리되지 않고 남은 패킷의 크기(La(t))가 전송데이터 크기(Ta(t))보다 크거나 같으면, OFDMA/FDD 시스템은 사용자(a)에 대해서 전송 데이터 크기(Ta(t))만큼 서비스를 수행한 후, 서브 캐리어의 수를 하나씩 증가시킨다(S560).As a result of the determination of step S550, if the unprocessed packet size (L a (t)) is greater than or equal to the transmission data size (T a (t)), the OFDMA / FDD system transmits data to user (a) After the service is performed by the size T a (t), the number of subcarriers is increased by one (S560).

한편, 상기 단계 S550의 판단결과, 처리되지 않고 남은 패킷의 크기(La(t))가 전송 데이터 크기(Ta(t)) 보다 작으면, OFDMA/FDD 시스템은 사용자(a)에 대해서 패킷의 크기(La(t))만큼 서비스를 수행한 후에 서브 캐리어의 수를 하나 증가시킨다(S570).On the other hand, if the size (L a (t)) of the remaining unprocessed packet is smaller than the transmission data size (T a (t)) as a result of the determination of step S550, the OFDMA / FDD system is a packet for the user (a) After the service is performed by the size La (t), the number of subcarriers is increased by one (S570).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 그 외에 다양한 변경이나 변형이 가능하다. 즉, 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, various other changes and modifications are possible. That is, the drawings and the detailed description of the invention are merely exemplary of the invention, which are used only for the purpose of illustrating the invention and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or in the claims. . Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스케줄링 알고리즘은 최소 비트율을 만족함과 동시에 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. As described above, the scheduling algorithm according to the present invention can increase the system capacity while satisfying the minimum bit rate.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 시스템을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a packet scheduling system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비실시간 트래픽 데이터를 이용한 웹(WWW) 서비스의 한 모델을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a model of a web (WWW) service using non-real-time traffic data according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 시스템의 동작 과정을 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an operation of a packet scheduling system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패킷 스케줄링 알고리즘이 OFDMA/FDD 시스템에 장착되었을 때의 동작의 예를 설명하는 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating an example of an operation when a packet scheduling algorithm is mounted in an OFDMA / FDD system according to an embodiment of the present invention.

Claims (13)

(a) 입력된 비실시간 패킷 데이터의 비트길이와 패킷의 대기시간을 기초로, 각각의 사용자에 대한 서브채널당 비트율을 계산하는 단계;(a) calculating a bit rate per subchannel for each user based on the bit length of the input non-real time packet data and the waiting time of the packet; (b) 상기 계산된 서브채널당 비트율을 고려하여 우선순위를 결정하는 단계; 및 (b) determining a priority in consideration of the calculated bit rate per subchannel; And (c) 상기 단계(b)에서 결정된 우선순위에 따라 패킷 스케줄링을 수행하는 단계를 포함하는 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법.(c) performing packet scheduling in accordance with the priority determined in step (b). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 서브채널당 비트율()은 다음의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법.Bit rate per subchannel ( ) Is a packet scheduling method of a mobile communication system, characterized by the following equation. 여기서, 는 슬롯 타임 t에서 큐에 쌓인 패킷의 총 비트길이, 는 서브채널당 사용자 i의 선두라인 패킷의 대기시간을 의미함here, Is the total bit length of packets queued at slot time t, Is the waiting time of the first-line packet of user i per subchannel. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 우선 순위는 상기 서브채널당 비트율이 낮을수록 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법.And the priority is set higher as the bit rate per subchannel is lower. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (b)단계는 사용자의 채널 전송 환경을 추가로 이용하여 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법.Step (b) is a packet scheduling method of a mobile communication system, characterized in that for determining the priority by further using the user's channel transmission environment. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 채널 전송 환경은 채널에서 전송할 수 있는 데이터율()에 대한 사용자에게 서비스된 평균 데이터율()의 비에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법.The channel transmission environment is a data rate that can be transmitted in a channel ( Average data rate served to users for Packet scheduling method of a mobile communication system, characterized in that determined by the ratio. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 우선 순위는 다음의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법.The priority of the packet scheduling method of the mobile communication system, characterized in that calculated by the following equation. 여기서, , 는 슬롯 타임 t에서 큐에 쌓인 패킷의 총 비트길이, 는 서브채널당 사용자 i의 선두라인 패킷의 대기시간, 는 채널에서 전송할 수 있는 데이터율, 는 사용자에게 서비스된 평균 데이터율을 의미함.here, , Is the total bit length of packets queued at slot time t, Is the waiting time of the first-line packet of user i per subchannel, Is the data rate that can be transmitted on the channel, Means the average data rate served to the user. 상위 계층으로부터 수신하는 데이터 중 비실시간 트래픽 데이터를 입력버퍼에 저장하며, 저장된 트래픽 데이터에 대응하는 서비스 품질정보를 관리하는 서비스 품질 관리부;A service quality management unit which stores non-real-time traffic data among data received from an upper layer in an input buffer and manages service quality information corresponding to the stored traffic data; 상기 저장된 비실시간 트래픽 데이터의 서브 채널당 비트율을 계산하는 서브채널당 비트율 산출부; 및 A bit rate per subchannel calculating unit configured to calculate a bit rate per subchannel of the stored non real-time traffic data; And 상기 서브채널당 비트율 산출부에 의해 계산된 패킷 서브 채널당 비트율과 사용자의 채널 전송 환경에 기초하여 우선순위를 결정한 후, 우선 순위에 기초하여 패킷 스케줄링을 수행하는 패킷 스케줄러를 포함하는 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 시스템.A packet scheduler configured to determine a priority based on the packet rate per subchannel calculated by the bit rate calculator per subchannel and the channel transmission environment of the user, and then perform packet scheduling based on the priority. system. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 서브채널당 비트율은 상기 입력 버퍼의 큐에 쌓인 패킷의 총 비트길이와 서브채널당 사용자 i의 선두라인 패킷의 대기시간을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 시스템. The bit rate per sub-channel is determined based on the total bit length of the packets accumulated in the queue of the input buffer and the waiting time of the first line packet of the user i per sub-channel. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 패킷 스케줄러는 입력 버퍼의 큐에 쌓인 패킷의 총 비트길이가 작고, 서브채널당 사용자 i의 선두라인 패킷의 대기시간을 길수록 우선 순위를 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 시스템.The packet scheduler sets the priority as the total bit length of the packets accumulated in the queue of the input buffer is small and the waiting time of the first line packet of the user i per subchannel increases. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 7 to 9, 상기 패킷 스케줄링 시스템은 OFDMA/FDD 시스템에 적용되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 시스템. The packet scheduling system of the mobile communication system, characterized in that applied to the OFDMA / FDD system. OFDMA/FDD 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법에 있어서,In a packet scheduling method of an OFDMA / FDD mobile communication system, (a) 상위계층으로부터 수신하는 패킷 데이터 중 비실시간 트래픽 데이터를 입력버퍼에 저장하는 단계; (a) storing non-real-time traffic data among packet data received from an upper layer in an input buffer; (b) 상기 입력버퍼에 저장된 비실시간 패킷 데이터의 비트길이와 패킷의 대기시간을 기초로 각각의 사용자에 대한 서브채널당 비트율을 계산하고, 계산된 서브채널당 비트율을 고려하여 우선순위를 결정하는 단계; (b) calculating a bit rate per subchannel for each user based on the bit length of the non-real time packet data stored in the input buffer and the waiting time of the packet, and determining the priority in consideration of the calculated bit rate per subchannel; (c) 사용자별로 서비스 한 패킷의 서브 캐리어 수가 최대 서브 캐리어 수를 초과하는지를 판단하는 단계; (c) determining whether the number of subcarriers of the serviced packet for each user exceeds the maximum number of subcarriers; (d) 서비스한 패킷의 서브 캐리어수가 최대 서브 캐리어 수를 초과하지 않는 경우, 상기 단계 (b)에서 결정한 우선 순위가 높은 제1 사용자의 스케줄링 갱신 시간이전에 처리되지 않고 남은 패킷의 크기와 전송 데이터 크기를 비교하는 단계; 및 (d) If the number of subcarriers of the serviced packet does not exceed the maximum number of subcarriers, the packet size and transmission data of the remaining packets that have not been processed before the scheduling update time of the first user of high priority determined in step (b) Comparing the sizes; And (e) 상기 단계 (d)의 비교결과, 상기 남은 패킷의 크기가 전송데이터 크기보다 크거나 같은 경우 상기 제1 사용자에 대해서 상기 전송 데이터 크기만큼 서비스를 수행한 후 서브 캐리어의 수를 하나 증가시키고, 상기 남은 패킷의 크기가 전송 데이터 크기보다 작은 경우 상기 제1 사용자에 대해서 패킷의 크기만큼 서비스를 수행한 후에 서브 캐리어의 수를 하나 증가시키는 단계를 포함하는 OFDMA/FDD 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법.(e) If the size of the remaining packet is greater than or equal to the size of the transmission data as a result of the comparison of step (d), the number of subcarriers is increased by one after the service is performed for the first user by the size of the transmission data. And increasing the number of subcarriers by one after the service for the first user by the size of the packet when the size of the remaining packet is smaller than the size of the transmission data, the packet scheduling method of the OFDMA / FDD mobile communication system. . 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 단계 (b)에서 입력 버퍼에 저장된 패킷 데이터의 비트길이가 작고, 패킷의 대기시간이 길수록 우선 순위를 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 OFDMA/FDD 이동통신 시스템의 패킷 스케줄링 방법.The packet scheduling method of the OFDMA / FDD mobile communication system according to claim (b), wherein the bit length of the packet data stored in the input buffer is small and the waiting time of the packet is long. 이동통신 시스템의 실시간 패킷 스케줄링 기능을 가지는 프로그램이 기록된 기록매체에 있어서, In a recording medium on which a program having a real time packet scheduling function of a mobile communication system is recorded, 입력된 비실시간 패킷 데이터의 비트길이와 패킷의 대기시간을 기초로, 각각의 사용자에 대한 서브채널당 비트율을 계산하는 기능;Calculating a bit rate per subchannel for each user based on the bit length of the input non-real time packet data and the waiting time of the packet; 상기 계산된 서브채널당 비트율을 고려하여 우선순위를 결정하는 기능; 및 A function of determining priority in consideration of the calculated bit rate per subchannel; And 상기 결정된 우선순위에 따라 패킷 스케줄링을 수행하는 기능을 포함하는 프로그램이 기록된 기록매체.And a program including a function of performing packet scheduling according to the determined priority.
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