KR20050060457A - 이동통신 시스템과 그 무선자원관리 방법 및 이를 저장한기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차세대 이동통신 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 이동통신 시스템은 이동단말에게 상기 고정 접속망에 대한 무선접속을 지원하는 기지국과 상기 이동통신 시스템의 로컬 자원을 관리하며 외부 망과의 연결 기능을 수행하는 로컬제어서버를 포함하며, 상기 이동단말, 기지국 및 로컬제어서버는 각각 무선자원관리 엔터티(RRM-E)를 포함하며 상기 각각의 무선자원관리 엔터티가 서로 연동하여 무선자원관리 정보를 교환한다. 이와 같이 하면 무선자원관리 엔터티 내에서 무선자원관리의 알고리즘들이 서로 연동하여 최적의 무선자원관리를 이룰 수 있다.

Description

이동통신 시스템과 그 무선자원관리 방법 및 이를 저장한 기록매체{MOBILE COMMUNICATION SYSTEM, RADIO RESOURCE MANAGEMENT METHOD FOR THE SAME AND MEDIUM THEREOF}

본 발명은 차세대 이동통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하면 차세대 이동통신 시스템에서의 무선자원 관리 방법에 관한 것이다.

차세대 이동통신 시스템은 제공되는 각종 서비스에 대하여 새로운 서비스의 도입을 용이하게 하는 서비스 플랫폼을 제공하고, 이동중인 단말장치에서 서비스의 계속적 접속(Access)이 가능해야 하며, 전화 등의 쌍방향 실시간 음성서비스 및 인터넷 접속 등의 대화형 서비스를 제공할 수 있어야 한다. 또한, 차세대 이동통신 시스템은 서비스의 사양, 대화형 음성, 비디오, 음성 메시징, 스트리밍(Streaming) 오디오 및 비디오, 팩스, 전자상거래, WWW 브라우징 등의 사용자의 요구에 따른 서비스 품질(QoS)을 선택하고 제공할 수 있어야 하며, 국내외에서의 이용 즉, 국제 로밍이 가능해야 하는 등 여러 조건을 충족시켜야 한다.

더욱이 4세대 이동통신 시스템은 음성 또는 메시지 같은 전통적인 이동통신 서비스와 더불어, 서로 다른 멀티미디어 사용자들의 서비스 품질에 대한 요구가 다양해지고, 그에 따른 정보량의 증가로 인한 트래픽의 광대역화 등 현재의 이동통신 시스템 기술로는 수용할 수 없는 보다 복잡한 이동 멀티미디어 환경을 제공할 수 있어야 하며, 이를 위하여 고속의 음성 및 데이타를 지원하기 위한 새로운 무선 전송 기술뿐만 아니라 다양한 망과의 융합 및 다양한 접속망에 대하여 단말의 무선 전송 모드의 다중 모드 지원 등이 이슈화되고 있다.

이에 따라 고속화 및 광대역화 되는 이동통신 멀티미디어 서비스를 원활히 제공하기 위해 고속의 제어를 통하여 대량의 무선자원 정보를 효율적으로 이용하는 문제도 큰 이슈로 떠오르고 있다.

따라서, 무선자원 관리 기능은 목표하는 서비스의 품질을 보장하고, 계획된 유효 서비스 영역을 유지하며, 높은 시스템 용량을 제공하기 위해 매우 중요하다.

또한, 무선자원관리 방식은 수락 제어, 부하 제어, 전력 제어, 핸드오버, 자원 할당, 패킷 스케줄링 등의 정책에 따라 자주 변경될 수 있으며, 다수의 알고리즘간의 연관관계의 정의가 모호하다.

뿐만 아니라, 3 세대를 포함한 이전 세대의 무선 이동통신 시스템에서의 무선자원관리 방식은 다양한 알고리즘을 적용할 수 있도록 권고된 툴박스(Tool-box)의 형태로 인식되어 무선자원관리 방식의 모호한 문제의 해결이 요구되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차세대 이동통신 시스템에서 알고리즘간의 관계의 정의를 명확히 하고, 무선자원관리 엔터티의 무선접속 프로토콜과의 독립성을 강조하여 시스템의 확장이나 무선자원관리 정책의 변경이 용이하도록 하는 무선자원관리 제어 구조와 제어 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 고정된 로컬 접속망에 접속하는 이동 단말에게 무선 서비스를 제공하는 이동 통신 시스템으로서,

상기 이동단말에게 상기 고정 접속망에 대한 무선접속을 지원하는 기지국; 상기 이동통신 시스템의 로컬 자원을 관리하며 외부 망과의 연결 기능을 수행하는 로컬제어서버를 포함하며,

상기 이동단말, 기지국 및 로컬제어서버는 각각 무선자원관리 엔터티(RRM-E)를 포함하며 상기 각각의 무선자원관리 엔터티가 서로 연동하여 무선자원관리 정보를 교환한다.

상기 RRM-E는,

수락 제어 알고리즘, 부하 제어 알고리즘, 전력 제어 알고리즘, 핸드오버 알고리즘, 자원 할당 알고리즘 및 패킷 스케줄링 알고리즘; 및 상기 알고리즘에 대한 자원 공유와 제어 기능을 하는 자원관리부를 포함한다.

상기 무선단말의 RRM-E는 무선접속, 자원관리 및 무선환경에 대한 측정 보고 기능을 하고, 상기 기지국의 RRM-E는 시간에 민감한 요소에 따른 무선자원관리 기능을 하며, 상기 로컬제어서버의 RRM-E는 시간에 둔감한 요소에 따른 무선자원관리 기능을 한다.

상기 이동단말의 RRM-E와 상기 기지국의 RRM-E 사이 및 상기 기지국의 RRM-E와 상기 로컬제어서버의 RRM-E 사이의 메시지 교환을 위한 인터페이스를 더 포함할 수 있다.

상기 이동단말의 RRM-E와 상기 기지국의 RRM-E 사이의 인터페이스는 상기 이동단말에 할당된 한정된 자원에 대하여 상기 기지국을 관리하며, 상기 기지국의 RRM-E와 상기 로컬제어서버의 RRM-E 사이의 인터페이스는 상기 다수의 기지국에 대한 자원관리 및 서로 다른 이동통신 시스템의 무선통합에 따른 무선자원을 관리한다.

상기 RRM-E는 무선 레벨 프로토콜에 포함되는 플랜(평면)의 계층관리와 운용보존 및 무선자원관리 기능을 수행하는 관리 평면에 포함되며, 상기 RRM-E는 무선접속 프로토콜, 상기 무선접속 프로토콜이 위치한 트래픽 평면 및 제어 평면과 독립적으로 구성된다.

상기 무선접속 프로토콜은,

물리계층인 L1 계층, 무선접속제어 및 링크 제어 기능을 하는 L2 계층 및 호제어, 호의 이동성 관리 및 세션 관리 기능을 하는 L3 계층을 포함한다.

상기 RRM-E에 포함된 알고리즘간 자원관리를 위한 정보 교환은 상기 자원관리부와 상기 각 알고리즘간의 인터페이스를 통하여 이루어지며, 상기 RRM-E와 상기 무선접속 프로토콜의 각 계층간 자원관리를 위한 정보 교환은 상기 자원관리부와 상기 각 계층간의 인터페이스를 통하여 이루어진다.

데이터베이스와 상기 자원관리부 사이, 상기 데이터베이스와 상기 무선접속 프로토콜 사이, OAM(Operations, Administration and Maintenance)과 상기 자원관리부 사이 및 OAM과 상기 무선접속 프로토콜 사이에는 정보 공유를 위한 인터페이스가 각각 존재한다.

상기 자원관리부는 프리미티브에 따른 메시지를 처리하고, 각 자원관리 알고리즘의 수행 결과에 따라 판단 및 처리하며, 상기 제어 평면과 트래픽 평면의 각 무선접속 프로토콜 계층과의 통신처리 기능을 수행한다.

상기 자원관리부는 상기 무선접속 프로토콜의 각 계층의 상태에 대한 이벤트 발생시 또는 주기적으로 상기 각 계층의 현재 상태를 요구하며, 무선자원관리 정책에따라 구분하여 상기 각 계층의 처리 부하를 판단하여 주기를 정한다.

상기 자원관리부는,

프리미티브를 수신하기 위한 유휴(Idle) 상태; 상기 프리미티브 메시지 분석하여 상기 무선접속 프로토콜과 상기 알고리즘의 유형에 따른 해당 모드를 구별하는 처리(Processing) 상태; 및 임의의 알고리즘의 결과값에 따라 알고리즘 또는 무선접속 프로토콜로 전송될 상기 프리미티브를 선별하여 해당 기능을 수행하는 판단(Criteria) 상태 중 어느 한 상태로 동작한다.

상기 처리 상태는 상기 자원관리부가 처리해야 할 알고리즘 또는 상기 무선접속 프로토콜의 행선지에 따라 세부 모드로 구분되고,

상기 세부 모드는 무선자원관리 정책에 따라 채널의 활성여부 또는 호의 발호/착호에 따른 세부 상태로 구분되며,

상기 세부 모드의 구분값은 상기 L3 계층으로부터 수신된 정보에 의존한다.

본 발명의 실시예에 따른 무선자원 관리 방법은 각각 무선자원관리 엔터티(RRM-E)를 포함하는 이동단말, 기지국 및 로컬제어서버를 포함하는 이동통신 시스템에서 무선자원을 관리하는 방법으로서,

a) 유휴(Idle) 상태에 있던 상기 무선자원관리 엔터티가 미리 정의된 프리미티브를 수신하고 처리(Processing) 상태로 이동하는 단계; b) 상기 처리 상태에서, 상기 프리미티브 메시지를 분석하여 해당하는 모드(MODE)를 구별한 후 새로운 프리미티브이면 큐를 만들고 타이머를 세팅하는 단계; c) 상기 프리미티브가 상기 처리 상태에서 요구된 메시지이면 해당 메시지를 처리한 후 추가 요구 정보가 필요한지 여부를 판단하는 단계; d) 상기 판단 결과 추가 요구 정보가 필요하면 요구 프리미티브를 발생하고 상기 처리 상태를 유지하며, 추가 요구 정보가 필요하지 않으면 상기 요구 정보로부터 얻어진 결과값을 가지고 판단(Criteria) 상태로 천이하는 단계; 및 e) 상기 판단 상태에서, 상기 요구 정보로부터 얻어진 결과값을 가지고 알고리즘 또는 무선접속 프로토콜로 전송될 파라미터를 선별하고 상기 유휴 상태로 천이하는 단계를 포함한다.

상기 e) 단계는 데이터 베이스(DB)값을 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 특징에 따른 기록매체는 각각 무선자원관리 엔터티(RRM-E)를 포함하는 이동단말, 기지국 및 로컬제어서버를 포함하는 이동통신 시스템에서 무선자원을 관리하는 방법에 있어서,

a) 유휴(Idle) 상태에 있던 자원관리부가 미리 정의된 프리미티브를 수신하고 처리(Processing) 상태로 이동하는 기능; b) 상기 처리 상태에서, 상기 프리미티브 메시지를 분석하여 해당하는 모드(MODE)를 구별한 후 새로운 프리미티브이면 큐를 만들고 타이머를 세팅하는 기능; c) 상기 프리미티브가 상기 처리 상태에서 요구된 메시지이면 해당 메시지를 처리한 후 추가 요구 정보가 필요한지 여부를 판단하는 기능; c) 상기 판단 결과 추가 요구 정보가 필요하면 요구 프리미티브를 발생하고 상기 처리 상태를 유지하며, 추가 요구 정보가 필요하지 않으면 상기 요구 정보로부터 얻어진 결과값을 가지고 판단(Criteria) 상태로 천이하는 기능; 및 d) 상기 판단 상태에서, 상기 요구 정보로부터 얻어진 결과값을 가지고 알고리즘 또는 무선접속 프로토콜로 전송될 파라미터를 선별하고 상기 유휴 상태로 천이하는 기능을 구현한다.

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.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 차세대 이동통신 시스템에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 멀티미디어 서비스를 제공하는 차세대 이동통신 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 것이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차세대 이동통신 시스템은 이동 단말(Mobile Terminal, 이하 MT)(100), 기지국(Base Station, 이하 BS)(200), 로컬제어서버(Local Control Server, 이하 LCS)(300)를 포함한다.

이동단말(100)은 사용자가 고정된 로컬 접속망에 연결하여 무선 서비스를 받고, 기지국(200)은 고정 접속망에 대한 무선접속을 지원하는 무선 데이터의 알에프(RF) 시그널 처리를 수행한다. 또한, 기지국(200)은 이동 단말(100)과의 무선접속을 위한 기지국으로서, 무선접속 프로토콜이 위치하여 접속국으로서의 기능을 수행한다.

LCS(300)는 통신 시스템의 로컬 자원을 관리하며 외부 망과의 연결 기능을 수행한다. 또한, LCS(300)는 BS(200)간 이동성 보장을 위한 접속 프로토콜 기능을 수행한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 차세대 이동통신 시스템에서는 대량의 무선자원 정보를 효율적으로 관리하여 사용자가 요구하는 서비스 품질을 만족시키고 시스템의 용량을 최대로 끌어올리기 위하여, 도 1에 나타낸 바와 같이 무선자원관리 엔터티(Radio Resource Management Entity, 이하 RRM-E)(500)가 각 서브시스템에 위치해야 한다.

즉, RRM-E(500)는 각 서브시스템별 무선자원관리 방식의 목적에 따라 MT(100)와 BS(200)및 LCS(300)에 모두 분산되어 위치하는데(500a , 500b, 500c), BS(200)에는 시간에 민감한(Sensitive)한 요소(Factor)에 따른 무선자원관리 방식의 알고리즘 기능이 있는 RRM-E(500b)하며, LCS(300)에는 시간에 둔감한 (Insensitive)한 요소(Factor)에 따른 무선자원관리 방식의 알고리즘이 있는 RRM-E(500c)가 위치한다. 또한, MT(100)에는 BS(200)에 접속하기 위한 무선접속 및 자원관리 관련 알고리즘뿐만 아니라 호 연결 후의 트래픽 교환 중에 발생하는 스케줄링 등의 적절한 자원관리 기능의 요구와 기지국의 단말에 대한 자원정보 요구 등의 무선환경에 대한 측정 보고를 위하여 무선자원관리 RRM-E(500a)가 요구된다.

여기서 LCS(300)는 로컬 이동통신 시스템의 자원을 관리하는 것뿐만 아니라 다른 접속망, 즉 이종간의 무선접속 시스템의 무선자원관리를 위하여 필요한 요소를 포함한다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차세대 이동통신 시스템의 무선자원관리 방식은 그 목적에 따라 분산되어 위치한다.

한편, 차세대 이동통신 시스템의 무선자원관리 방식의 정의와 평가는 시스템이 목표하는 사용자 서비스의 품질을 보장하면서 계획되고, 유효한 서비스 영역을 유지하며, 높은 시스템 용량을 제공하기 위해 매우 중요한 것이다. 이러한 무선자원관리 방식은 기능에 따라 다양한 알고리즘의 형태로 구성된다.

본 발명의 실시예에 따른 알고리즘의 형태는 수락 제어(Admission Control, 이하 AC) 알고리즘, 부하 제어(Load Control, 이하 LC) 알고리즘, 전력 제어(Power Control, 이하 PC) 알고리즘, 핸드오버(Hand-over, 이하 HO) 알고리즘, 자원 할당(Resource Allocation, 이하 RA) 알고리즘, 패킷 스케줄링(Packet Scheduling, 이하 PS) 알고리즘 등 다양한 형태로 나눌 수 있는데, 이러한 알고리즘들은 단독의 모듈로 작용하는 것이 아니라 각종 무선 파라미터와 시스템 자원을 공유하고, 서로 연동되어 무선환경의 변화에 따라 서로 동시에 관계되며, 알고리즘들은 적응형의 기능으로 수행되어야 최적의 무선 시스템을 구현할 수 있다.

또한, 각 서브시스템의 무선자원관리 RRM-E(500)도 그 자체로 단독의 자원관리만을 위해 운용되는 것이 아니라, RRM-E 내부의 각 알고리즘들 간의 연동과 타 서브시스템의 RRM-E와의 연동을 통하여 최적의 무선자원관리 기능을 수행한다.

한편, 각 알고리즘들에 대한 자원 공유 및 제어 기능은 자원관리부( Resource Manager;RM)(510)에 의하여 이루어진다.

도 2와 도 3은 이러한 RRM-E의 기능별 연동 관계에 대한 구조를 나타낸 것으로, 도 2는 무전자원 관리 엔터티(RRM-E)의 구성도를 기어링의 연동 형태로 나타낸 것이며, 도 3은 각 서브 시스템의 무선자원관리 엔터티(RRM-E) 간의 무선자원관리 정보 교환을 통한 연동을 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이동통신 시스템의 모든 서브시스템 내에 분산되어 존재하는 RRM-E는 여러 다양한 알고리즘(511~517)으로 구성되는데, 이러한 알고리즘들은 앞서 설명한 바와 같이 그 차제가 단독의 모듈로 작용하는 것이 아니라 각종 무선 파라미터와 시스템 자원의 공유를 통하여 서로 연동되어 무선환경의 변화에 따라 서로 동시에 관계되며, 적응형의 기능으로 수행되어 최적의 시스템을 구현할 수 있도록 기어링의 형태로 구성된다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 이동통신 시스템은 각 서브시스템(MT, BS, LCS)간 자원관리 인터페이스인 RRM-E(500a, 500b, 500c) 간의 연동 인터페이스를 통하여 대량의 자원 정보를 공유하고, 최적의 파라미터를 도출함으로써 효율적인 무선자원관리 기능을 수행한다.

이때, 각 서브시스템의 RRM-E 간의 무선자원의 효율적인 관리 및 정보 교환을 위해 각 RRM-E 별 메시지 교환을 통한 연동 즉 인터페이스(400, 600)가 존재한다. MT, BS, 그리고 LCS 간의 메시지 교환은 무선 환경에 대한 측정보고 (Measurement Report) 뿐만 아니라 주기적 또는 필요한 때에 서브시스템의 RRM-E, 즉 RM 간의 무선자원 파라미터 교환을 위하여 요구된다.

즉, MT에 할당된 한정된 자원에 대한 BS의 효율적인 관리를 위하여 MT와 BS간의 인터페이스(400)에 대한 정의(메시지 등)가 요구되며, 다수의 BS에 대한 자원의 관리와 차세대 시스템에 대한 이종간 시스템의 무선통합에 따른 무선자원관리를 위하여 BS와 LCS 간의 인터페이스(600)에 대한 정의가 요구된다.

그런데 이러한 모델에서 알고리즘이 그 기능을 다하기 위해서는 무선접속을 위한 프로토콜에 대하여 무선자원관리의 모델이 무선계층과 독립적으로 운용되어야 더욱 효율적인 관리가 가능하며, 알고리즘의 변경이나 시스템의 확장에 있어서도 확장성을 유지하기가 쉽다. 따라서 차세대 이동통신 시스템에서 요구하는 서비스를 충족하고 무선자원관리 정책을 만족하기 위해서는 독립적인 프로토콜 모델을 구성해야 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선접속 프로토콜의 참조 모델을 나타낸 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선자원관리 방식에 대한 엔터티는 M-Plane(501)의 RRM-E(500)가 무선접속 프로토콜인 L1(Physical Layer)(506), L2(Link Control Layer, Medium Access Control Layer 등)(505), 및 L3(Resource Control, Mobility Control 등)(504)과, C-Plane(502) 및 T-Plane(503)에 대하여 독립적으로 구성된다.

여기서 L1(506)은 무선접속 프로토콜의 무선전송기술(Radio Transmission Technology: RTT)과 밀접한 물리 계층(Physical Layer)에 해당하며, 무선접속 프로토콜 L2(505)는 무선의 물리적 매체에 대한 액세스와 무선 링크의 제어를 통해 통화 채널과 접속 채널 등을 제공하는 무선접속제어(Medium Access Control)와 링크 제어(Link Control) 기능을 담당한다. 그리고 무선접속 프로토콜 L3(504)은 호의 연결 및 해제를 위한 호 제어, 호의 이동성 관리 및 세션 관리 등의 기능을 수행한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 차세대 이동통신 시스템의 무선 레벨에 있어서 프로토콜은 제어 평면(Control Plane: C-Plane)(502), 트래픽 평면(Traffic Plane: T-Plane)(503), 그리고 관리 평면(Management Plane: M-Plane)(501)으로 구분된다.

C-Plane(502)은 무선 접속 레벨의 제어 즉 연결의 설정, 채널간의 매핑과 무선 접속 시그널링 기능을 수행하고, T-Plane(503)은 데이터 트래픽의 송수신에 관계된 기능을 수행하며, M-Plane(501)은 각 플랜의 계층 관리와 운용 보전(OAM) 및 무선자원관리 기능을 수행한다.

RRM-E(500)는 무선에 대한 액세스/비액세스 계층(Access/Non-access Stratum)에 해당하는 계층들(L1, L2, L3) 간의 관리자인 M-Plane(501)의 일부로써 계층 관리(Layer Management) 또는 평면 관리(Plane Management)등의 역할을 수행한다.

즉, 자원관리에 대한 정보 교환 방식은 통신 품질에 따라 동적으로 변하는 자원을 빠른 속도로 관리하기 위하여 액세스 계층(Access Stratum Layers) 간의 수직적이고 계층적인 보고가 아닌, M-Plane(501)에 위치한 RRM-E(500)와 각 계층들과의 인터페이스를 통하여 이루어진다.

RRM-E(500)와 C Plane(502)의 각 계층 간의 기능을 설명하면 다음과 같다. RRM-E(500)는 L1(506)과의 관계에 대하여 무선 채널을 설계하고, 전송 전력을 조절하며, 평균 수신 신호의 크기를 예측하는 등의 기능을 수행하며, L2(505)와의 관계에 대하여 무선 환경과 서비스 품질(QoS) 재협상, 우선 순위의 변경, 또는 부하에 따른 패킷 스케줄링 알고리즘(Packet Scheduling)에 대한 스케줄러 전략의 수정 및 현재의 패킷 스케줄러의 상태에 대한 정보 교환과 임의 접속(Random Access)에서 요구되는 파라미터의 교환 등의 기능을 수행한다. 또한, RRM-E(500)는 L3(504)과의 관계에 대하여 새로운 호에 대한 수락 제어(Admission Control), 부하 제어(Load Control), 핸드오버(Handover), 동적인 자원 할당(Resource Allocation) 및 제어 절차 또는 호 절차를 수행한다.

이와 같이, M-Plane(501)은 각 계층들과 각 프로토콜 평면들에 대한 관리자의 일부로써 그 기능을 수행하며, RRM-E(500)는 시스템 자원과 무선 파라미터들을 공유함으로써 각 사용자마다 요구된 서비스 품질(Quality)을 보장하며, 이동 단말 및 기지국 트랜시버로 하여금 최적의 통신 환경을 제공하도록 계획되는 등 시스템이 구현 가능하도록 돕는다.

따라서, 기타 알고리즘들은 RRM-E(500)의 일부로써 타 알고리즘들과 시스템 자원이나 무선 파라미터들에 대한 공유를 위하여 RM(510)와 동적으로 연동되도록 하는 기능을 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선자원관리 방식에서의 RRM-E(500)는 전체 시스템에 대하여 기능별로 각각의 서브시스템에 분산된 형태를 이루며, 서브시스템 별로 유사하거나 각각 다른 기능의 RRM-E가 존재한다. 또한, 각 기능별 위치 선정은 각 알고리즘의 성격과 무선자원관리 전략에 따라 추가 및 수정될 수 있으며, 추후 알고리즘의 기능 추가 등에 있어서 이들간의 관계를 잘 고려해야 한다. 또한, 추후 차세대 이동통신 시스템에서 이종간의 무선접속 시스템간의 통합시 요구되는 이종간 무선자원관리를 위하여 GRM(Global Resource Manager)의 기능이 요구되며, GRM은 다수의 LCS 및 BS에 대한 자원관리를 수행하게 된다.

무선자원관리 방식의 설계 모델은 이동통신 시스템에서 기지국 등의 기타 시스템에 대한 용량에 대하여 확장이 요구될 경우 무선접속 프로토콜이나 알고리즘의 수정 없이 데이터 베이스(DB) 만을 변경하여 확장성을 보장하고, 무선자원관리 정책, 즉 임의의 알고리즘에 대하여 변경이 요구될 경우, 다른 알고리즘에 영향을 주지 않는 모듈화 된 독립성에 의해 수정에 대한 접근이 쉬워야하며, 파라미터 등의 빈번한 수정에 대하여 편의성을 보장할 수 있도록 정의되어야 한다.

이하에서는 이러한 무선자원관리 모델을 바탕으로 각 RRM-E 내의 알고리즘들과 무선접속 프로토콜간의 제어 구조 및 RRM-E 간 제어구조에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 자원관리 알고리즘들은 서로 독립되어 운영되지만 서로 밀접한 관계를 갖는데, 이때 알고리즘간 관계를 이어주고 알고리즘들을 스케줄링하며 무선접속 프로토콜과의 인터페이스를 이어주는 것이 자원관리부(RM)이다.

도 5는 RRM-E(500)와 프로토콜(511~516)간의 인터페이스 및 이를 통한 제어 구조를 나타낸 것이다.

이것은 무선 접속 계층과 밀접한 서브시스템에 적절한 구조로서, 무선에 대한 액세스 계층(Access Stratum)에 해당하는 프로토콜 계층들이 존재하는 MT(100)와 BS(200)에 이러한 제어 구조가 된다.

LCS(300)에는 무선에 대한 비액세스 계층(Non-access Stratum)에 해당하는 프로토콜 계층만이 존재하므로 RRM-E(500)와 L3(503) 프로토콜만이 관계하는 구조를 이룬다.

이외에도 운용보전(Operations, Administration and Maintenance, OAM)(800)과 데이터 베이스(DB)(700)의 정보 공유를 위한 인터페이스(801, 802, 701, 702)가 존재하여 시스템 운용상의 관리에 대처하고 호처리 상의 정보를 공유한다. 운용보전(OAM)은 네트웍 결함 표시, 성능정보, 그리고 데이터와 진단 기능을 제공하는 네트웍 관리 기능군을 말한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선자원관리 방법에서는 RRM-E(500)를 통하여 실질적인 무선자원관리가 수행되는데, 도 5에 도시된 바와 같이 자원관리 알고리즘들과 제어 및 트래픽 플랜, 그리고 다른 서브시스템간의 정합을 위하여 자원관리부(RM)(510)가 매우 중요하게 작용한다.

RRM-E(500)에서 공통으로 사용되는 RM(510)을 통한 무선자원관리 방법과 제어 방법은 다음과 같다.

무선자원관리 방법은 RRM-E(500)의 제어 구조에서 자원관리 방식의 의미를 쉽게 파악할 수 있다. 즉, 무선자원관리를 행하는 알고리즘은 서로 밀접한 상관관계를 갖는 연동의 의미인 기어링 구조로 동작하는데, 알고리즘간 직접적인 인터페이스가 존재하지는 않고 다만 RM(510)을 통하여 정보 교환을 위한 인터페이스가 존재한다.

가령, 수락 제어를 위해 AC 알고리즘(513)이 필요한 부하제어에 대한 고려사항이 발생하면 LC 알고리즘(514)으로 하여금 필요한 파라미터를 요구할 수 있는데, 이 때 AC 알고리즘(513)과 LC 알고리즘(514)의 정보교환 수단은 RM(510)간의 인터페이스를 통하여 이루어진다. 이렇게 함으로써 알고리즘간 연관성에 대한 과거 자원관리 방식의 난잡한 연결을 배제하고, 추후 발생되는 시스템의 확장이나 알고리즘 개개의 수정, 또는 무선자원관리에 대한 전반적이고 포괄적인 정책의 수정이 요구될 때 서로에게 영향을 끼치지 않으면서 독립적으로 변경작업을 수월하게 수행할 수 있게 된다.

또한 무선접속을 위한 프로토콜간의 긴밀한 정합을 위하여 각 알고리즘과 무선접속 프로토콜 L1(506), L2(505) 및 L3(504)간의 무질서한 연관성과 난해한 정합을 배제하고 모든 기능들에 대하여 독립성을 제공하며, 고속의 핸드 셰이킹이 가능한 방법을 제공하기 위해서 RM(510)의 기능이 매우 중요하다.

가령, L3(504) 또는 L2(505)의 L1(506)에 대한 제어를 통해 무선자원관리가 수행된 후 무선자원관리 정책이 수행된다면, RRM-E(500)를 통한 직접적인 L1(506)과의 인터페이스를 통해 무선자원관리 정책을 수행하는 것보다 오버헤드가 생길 수 있다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 무선자원관리 방식에서 RRM-E(500)의 제어구조를 통하여 이러한 정보 교환상의 오버헤드를 줄이고 직접적인 L3(504), L2(505) 및 L1(506) 프로토콜의 제어를 통하여 대량의 자원 관리 정보를 관리 정책에 따라 고속으로 수행할 수 있으며, 필요에 따른 알고리즘과의 연결이 수월하도록 그 기능에 따라 동작할 수 있다.

따라서, RRM-E의 효율적인 제어 방법을 구현하기 위하여 RM(510)은 인접한 모듈들에 대한 프리미티브에 따른 메시지 처리 기능과 각 자원관리 알고리즘의 수행 결과에 따른 판단 및 처리 기능, 그리고 제어 및 트래픽 플랜의 각 무선접속 프로토콜 계층과의 통신처리 기능이 제공되어야 한다.

RM(510)은 무선접속 프로토콜 L1(506), L2(505), 및 L3(504)에 대하여 각 계층의 상태에 대한 이벤트 발생시 또는 주기적으로 각 계층의 현재 상태를 요구할 수 있는데, 각 계층의 처리 부하를 판단하여 주기를 정할 수 있다.

가령, 부하가 증가시 민첩한 처리를 위하여 더 많은 정보를 요구할 필요가 있는 반면, 정보 요구에 따른 부하를 줄이기 위하여 주기를 더 길게 할 수도 있다. 이때, 각 알고리즘의 정책에 따라 구분하여 주기를 정한다.

또한, RM(510)은 상태에 대한 구분을 명확히 함으로써 제어 방법을 객관적으로 설계하기 위하여 처리 순서에 따라 여러 모드의 상태로 천이한다.

도 6은 RM(501)의 상태 천이를 나타낸 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, RM(510)의 상태 천이는 프리미티브를 수신하기 위하여 초기에 유휴(Idle) 상태에 있으며, 처리(Processing) 상태로 천이하기 위해서는 정의된 프리미티브가 수신되어야 한다.

처리 상태는 RM(510)이 처리해야 할 알고리즘이나 무선접속 프로토콜 등의 행선지에 따라 크게 PROC_PROTOCOL, PROC_ALGORITHM, 그리고 PROC_RESERVED 모드(MODE)의 3가지 모드가 존재한다.

가령, 무선접속 프로토콜과 알고리즘의 유형에 따라 PROC_PROT_L1, PROC_PROT_L2, PROC_PROT_L3, PROC_ALGO_RA, PROC_ALGO_AC, PROC_ALGO_LC, PROC_ALGO_HO, PROC_ALGO_PS, PROC_ALGO_PC, PROC_RESERVED 등의 10가지의 세부 동작 모드가 존재한다.

또한 처리 상태의 각 세부 모드는 채널의 활성여부 또는 호의 발호 및 착호에 따른 세부 상태로 구분할 수 있는데, 이는 무선자원관리 정책에 따라 정해지며 이들 세부 모드의 구분값은 L3(504)로부터 수신된 정보에 의존한다.

판단(Criteria) 상태는 임의의 알고리즘의 결과에 대하여 요구된 상대 모듈에게 전송하기 위해 얻어진 결과값들을 비교 및 판단하는 상태를 나타내며, 판단 후 최종적인 행선지로 요구된 메시지인 프리미티브를 전송한 후 유휴 상태로 돌아오게 된다.

이러한 상태 천이의 순서는 다음과 같다.

먼저, 유휴(Idle) 상태이던 RM(510)은 정의된 프리미티브를 수신하고 처리 (Processing) 상태로 들어선다(S610).

처리 상태에서 메시지에 해당하는 모드를 구별하여 새로운 프리미티브이면 큐를 만들고 타이머를 세팅한다. 새로운 프리미티브가 아닌 처리 상태에서 요구된 메시지가 수신되면 수신된 메시지를 처리한다.

이후 다른 요구 정보가 필요하면 다시 요구 프리미티브를 발생한 후(S620) 처리 상태에 남으며(S630), 더 이상의 요구 정보가 필요치 않다면 요구 정보로부터 얻어진 결과값을 가지고 판단(Criteria) 상태로 천이한다(S640).

판단 상태는 처리 상태에서 천이될 때 얻어진 결과값을 가지고 알고리즘이나 무선접속 프로토콜로 전송될 프리미티브를 선별하여 해당된 기능을 수행한다. 또한, 결과값을 추가 요구시 타이머 설정 후 처리 대기할 수 있으며 필요하다면 DB값을 수정한다(S650). 판단 상태에서는 재차 판단 상태로 남지 않으며, 결과적으로 반드시 유휴 상태로 천이한다(S660).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 무선자원관리 엔터티(RRM-E) 내에서 무선자원관리의 알고리즘들이 서로 연동과, 각 서브시스템의 무선자원관리 엔터티 간의 무선자원관리 정보 교환 등의 연동을 통하여 최적의 무선자원관리를 이룰 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 멀티미디어 서비스를 제공하는 차세대 이동통신 시스템의 개략적인 구조도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선자원관리 엔터티(RRM-E)를 구성하는 각 알고리즘간의 연동관계를 나타낸 도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 서브시스템의 무선자원관리 엔터티(RRM-E) 간의 무선자원관리 정보 교환을 통한 연동관계를 나타낸 도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선접속 프로토콜의 참조 모델을 나타낸 도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선자원관리 엔터티(RRM-E)와 무선접속 프로토콜과의 정합을 통한 제어 구조를 나타낸 도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자원관리부(RM)의 동작 상태를 나타낸 도이다.

Claims (17)

1. 고정된 로컬 접속망에 접속하는 이동 단말에게 무선 서비스를 제공하는 이동 통신 시스템에 있어서,

   상기 이동단말에게 상기 고정 접속망에 대한 무선접속을 지원하는 기지국;

   상기 이동통신 시스템의 로컬 자원을 관리하며 외부 망과의 연결 기능을 수행하는 로컬제어서버

   를 포함하며,

   상기 이동단말, 기지국 및 로컬제어서버는 각각 무선자원관리 엔터티(RRM-E)를 포함하며 상기 각각의 무선자원관리 엔터티가 서로 연동하여 무선자원관리 정보를 교환하는 이동통신 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 RRM-E는,

   수락 제어 알고리즘, 부하 제어 알고리즘, 전력 제어 알고리즘, 핸드오버 알고리즘, 자원 할당 알고리즘 및 패킷 스케줄링 알고리즘; 및

   상기 알고리즘에 대한 자원 공유와 제어 기능을 하는 자원관리부

   를 포함하는 이동통신 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 무선단말의 RRM-E는 무선접속, 자원관리 및 무선환경에 대한 측정 보고 기능을 하고,

   상기 기지국의 RRM-E는 시간에 민감한 요소에 따른 무선자원관리 기능을 하며,

   상기 로컬제어서버의 RRM-E는 시간에 둔감한 요소에 따른 무선자원관리 기능을 하는

   이동통신 시스템.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 이동단말의 RRM-E와 상기 기지국의 RRM-E 사이 및 상기 기지국의 RRM-E와 상기 로컬제어서버의 RRM-E 사이의 메시지 교환을 위한 인터페이스

   를 더 포함하는 이동통신 시스템.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 이동단말의 RRM-E와 상기 기지국의 RRM-E 사이의 인터페이스는 상기 이동단말에 할당된 한정된 자원에 대하여 상기 기지국을 관리하며,

   상기 기지국의 RRM-E와 상기 로컬제어서버의 RRM-E 사이의 인터페이스는 상기 다수의 기지국에 대한 자원관리 및 서로 다른 이동통신 시스템의 무선통합에 따른 무선자원을 관리하는

   이동통신 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 RRM-E는 무선 레벨 프로토콜에 포함되는 플랜(평면)의 계층관리와 운용보존 및 무선자원관리 기능을 수행하는 관리 평면에 포함되며,

   상기 RRM-E는 무선접속 프로토콜, 상기 무선접속 프로토콜이 위치한 트래픽 평면 및 제어 평면과 독립적으로 구성되는

   이동통신 시스템.
7. 제6항에 있어서,

   상기 무선접속 프로토콜은,

   물리계층인 L1 계층, 무선접속제어 및 링크 제어 기능을 하는 L2 계층 및 호제어, 호의 이동성 관리 및 세션 관리 기능을 하는 L3 계층을 포함하는

   이동통신 시스템.
8. 제2항 또는 제7항에 있어서,

   상기 RRM-E에 포함된 알고리즘간 자원관리를 위한 정보 교환은 상기 자원관리부와 상기 각 알고리즘간의 인터페이스를 통하여 이루어지며,

   상기 RRM-E와 상기 무선접속 프로토콜의 각 계층간 자원관리를 위한 정보 교환은 상기 자원관리부와 상기 각 계층간의 인터페이스를 통하여 이루어지는

   이동통신 시스템.
9. 제2항 또는 제6항에 있어서,

   데이터베이스와 상기 자원관리부 사이, 상기 데이터베이스와 상기 무선접속 프로토콜 사이, OAM(Operations, Administration and Maintenance)과 상기 자원관리부 사이 및 OAM과 상기 무선접속 프로토콜 사이에는 정보 공유를 위한 인터페이스가 각각 존재하는

   이동통신 시스템.
10. 제2항 또는 제6항에 있어서,

    상기 자원관리부는 프리미티브에 따른 메시지를 처리하고, 각 자원관리 알고리즘의 수행 결과에 따라 판단 및 처리하며, 상기 제어 평면과 트래픽 평면의 각 무선접속 프로토콜 계층과의 통신처리 기능을 수행하는

    이동통신 시스템.
11. 제2항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 자원관리부는 상기 무선접속 프로토콜의 각 계층의 상태에 대한 이벤트 발생시 또는 주기적으로 상기 각 계층의 현재 상태를 요구하며, 무선자원관리 정책에따라 구분하여 상기 각 계층의 처리 부하를 판단하여 주기를 정하는

    이동통신 시스템.
12. 제2항 또는 제6항에 있어서,

    상기 자원관리부는,

    프리미티브를 수신하기 위한 유휴(Idle) 상태;

    상기 프리미티브 메시지 분석하여 상기 무선접속 프로토콜과 상기 알고리즘의 유형에 따른 해당 모드를 구별하는 처리(Processing) 상태; 및

    임의의 알고리즘의 결과값에 따라 알고리즘 또는 무선접속 프로토콜로 전송될 상기 프리미티브를 선별하여 해당 기능을 수행하는 판단(Criteria) 상태

    중 어느 한 상태로 동작하는 이동통신 시스템.
13. 제12항에 있어서,

    상기 처리 상태는 상기 자원관리부가 처리해야 할 알고리즘 또는 상기 무선접속 프로토콜의 행선지에 따라 세부 모드로 구분되며,

    상기 세부 모드는 무선자원관리 정책에 따라 채널의 활성여부 또는 호의 발호/착호에 따른 세부 상태로 구분되는

    이동통신 시스템.
14. 제13항에 있어서,

    상기 세부 모드의 구분값은 상기 L3 계층으로부터 수신된 정보에 의존하는

    이동통신 시스템.
15. 각각 무선자원관리 엔터티(RRM-E)를 포함하는 이동단말, 기지국 및 로컬제어서버를 포함하는 이동통신 시스템에서 무선자원을 관리하는 방법에 있어서,

    a) 유휴(Idle) 상태에 있던 상기 무선자원관리 엔터티가 미리 정의된 프리미티브를 수신하고 처리(Processing) 상태로 이동하는 단계;

    b) 상기 처리 상태에서, 상기 프리미티브 메시지를 분석하여 해당하는 모드(MODE)를 구별한 후 새로운 프리미티브이면 큐를 만들고 타이머를 세팅하는 단계;

    c) 상기 프리미티브가 상기 처리 상태에서 요구된 메시지이면 해당 메시지를 처리한 후 추가 요구 정보가 필요한지 여부를 판단하는 단계;

    d) 상기 판단 결과 추가 요구 정보가 필요하면 요구 프리미티브를 발생하고 상기 처리 상태를 유지하며, 추가 요구 정보가 필요하지 않으면 상기 요구 정보로부터 얻어진 결과값을 가지고 판단(Criteria) 상태로 천이하는 단계; 및

    e) 상기 판단 상태에서, 상기 요구 정보로부터 얻어진 결과값을 가지고 알고리즘 또는 무선접속 프로토콜로 전송될 파라미터를 선별하고 상기 유휴 상태로 천이하는 단계

    를 포함하는 이동통신 시스템의 무선자원 관리 방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 e) 단계는 데이터 베이스(DB)값을 수정하는 단계를 더 포함하는

    이동통신 시스템의 무선자원 관리 방법.
17. 각각 무선자원관리 엔터티(RRM-E)를 포함하는 이동단말, 기지국 및 로컬제어서버를 포함하는 이동통신 시스템에서 무선자원을 관리하는 방법에 있어서,

    a) 유휴(Idle) 상태에 있던 자원관리부가 미리 정의된 프리미티브를 수신하고 처리(Processing) 상태로 이동하는 기능;

    b) 상기 처리 상태에서, 상기 프리미티브 메시지를 분석하여 해당하는 모드(MODE)를 구별한 후 새로운 프리미티브이면 큐를 만들고 타이머를 세팅하는 기능;

    c) 상기 프리미티브가 상기 처리 상태에서 요구된 메시지이면 해당 메시지를 처리한 후 추가 요구 정보가 필요한지 여부를 판단하는 기능

    c) 상기 판단 결과 추가 요구 정보가 필요하면 요구 프리미티브를 발생하고 상기 처리 상태를 유지하며, 추가 요구 정보가 필요하지 않으면 상기 요구 정보로부터 얻어진 결과값을 가지고 판단(Criteria) 상태로 천이하는 기능; 및

    d) 상기 판단 상태에서, 상기 요구 정보로부터 얻어진 결과값을 가지고 알고리즘 또는 무선접속 프로토콜로 전송될 파라미터를 선별하고 상기 유휴 상태로 천이하는 기능

    을 구현하는 프로그램이 저장된 기록매체.