KR20050122231A

KR20050122231A - 패킷 데이터 전송에 있어서의 동적 자원의 할당

Info

Publication number: KR20050122231A
Application number: KR1020057018572A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 에드워드 쿠퍼
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2005-12-28
Also published as: GB2400271B; CN1768490A; EP1465448A2; WO2004091116A3; US7020105B2; JP2005124209A; JP2004312703A; DE602004000274T2; JP2004312728A; WO2004091116A2; BRPI0408579A; EP1471757A2; GB0415066D0; CN1768491A; EP1465448A3; EP1558051B1; US20040208148A1; JP3629032B1; GB2400280B; US20040223483A1

Abstract

통신 채널 할당의 선택 사항을 추가하기 위하여, TDMA 무선 네트워크에 있어서 패킷 데이터 전송을 제어하는 방법. 동작 조건의 충돌을 회피하기 위해서 측정 및 리커버리 기간의 재할당을 실시한다. GPRS 시스템에 대한 재할당은 단순한 식으로 환원할 수가 있다.

Description

패킷 데이터 전송에 있어서의 동적 자원의 할당{DYNAMIC RESOURCE ALLOCATION IN PACKET DATA TRANSFER}

본 발명은 다원 접속 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 시분할 다원 접속 시스템에 있어서의 동적 자원(resource) 할당에 관한 것이다.

GSM 등의 다원 접속 무선 시스템에 있어서는, 많은 이동국이 네트워크와 통신을 한다. 이동국이 사용하는 물리 통신 채널의 할당은 고정되어 있다. GSM 시스템에 대한 기술(記述)은 M.Mouly, M.B.Paulet, "The GSM System for Mobile Communications", ISBN reference 2-9507190-0-7, 1992에서 찾아볼 수 있다.

시분할 다원 접속(TDMA : Time Division Multiple Access) 시스템에 있어서의 패킷 데이터 통신의 도래와 함께, 자원의 할당, 특히 물리 통신 채널 사용에 있어서, 보다 높은 유연성이 요구되고 있다. 범용 패킷 무선 시스템(GPRS : General Packet Radio System)에 있어서의 패킷 데이터 전송을 위해, 많은 패킷 데이터 채널(PDCH : Packet Data CHannel)에 의해 물리 통신 링크가 제공된다. 시분할은 지속 시간 4.615㎳ 프레임을 단위로 하며, 각 프레임은 8개 연속하는 0.577㎳ 슬롯(slot)을 포함하고 있다. GPRS 시스템 기술은 (GSM 03.64 V 8.5 release 1999)에서 찾아볼 수 있다. 슬롯은 상향 또는 하향 통신에 사용된다. 상향 통신은 이동국으로부터의 송신이며, 해당 이동국이 속하는 네트워크에 의해 수신된다. 네트워크로부터의 송신이며 이동국에 의한 수신은 하향으로 불린다.

이용 가능한 대역을 가장 효율적으로 이용하기 위해서, 채널에 대한 접근(access)은 채널 상태, 트래픽(traffic) 부하, 서비스의 질(QoS : Quality of Service), 및 서브스크립션(Subscription) 클래스의 변화에 맞추어 할당할 수 있다. 항상 변화하는 채널 상태 및 트래픽 부하 때문에, 이용 가능한 채널을 동적으로 할당하는 방법이 가능하다.

이동국이 하향 수신 또는 상향 송신에 이용하는 시간량은 다양하며, 슬롯은 그에 따라 할당된다. 수신 및 송신에 할당되는 슬롯 열(slot 列), 이른바 멀티 슬롯 패턴은 통상 RXTY 형태로 표시된다. 할당된 수신(R) 슬롯의 수가 X이며, 할당된 송신(T) 슬롯의 수가 Y이다.

GPRS의 오퍼레이션(operation)을 위해 1에서 29까지의 많은 멀티 슬롯 클래스가 정의되어, 각 클래스에 대해 상향(Tx)과 하향(Rx)의 최대 슬롯 할당수가 규정되어 있다. 멀티 슬롯 클래스 12의 규격을 아래의 표 1에 나타낸다.

GPRS 시스템에 있어서, 공유 채널에 대한 접근은, 통신중인 각 이동국(MS)에 하향 송신되는 업링크 스테이터스 플래그(USF : Uplink Status Flag)에 의해 제어된다. GPRS에서는, USF를 수신했을 때에 어느 상향 슬롯이 이용 가능해지는 지에 대해 규정이 다른 2개의 할당 방법이 정의되어 있다. 본 발명은 이동국에 의한 잠재적인 이용을 위해 동일한 수 「N」의 PDCH를 할당하는 특별한 할당 방법에 관한 것이다. 여기서, 「PDCH」는 서로 1대 1로 대응하는 한 쌍의 상향 슬롯과 하향 슬롯을 나타내고 있다. 상향 채널을 공유하는 특정한 이동국에 의한 실제 사용에 제공되는 상향 슬롯은 USF에 표시된다. USF는 V0부터 V7까지의 8개 값을 취할 수 있는 데이터 항목이다. 이 USF를 이용하여, 상향 자원을 최대 8대의 이동국(각 이동국은 이들 8개 값 중의 하나를 「유효」하다고 인식함)에 할당할 수가 있다. 즉, 자원의 독점적 사용을 그 이동국에 부여할 수 있다. 확장 동적 할당 방법의 경우, 예를 들면, 현(現)프레임의 슬롯 2로 유효한 USF를 수신하면, 이것은 다음의 TDMA 프레임 또는 프레임군(群)에 있어서 송신 슬롯 2부터 N개를 실제로 송신 가능함을 나타내고 있다. 여기서, N은 할당된 PDCH의 수이다. 통상은, 수신 슬롯 n으로 유효하게 USF를 수신하면, 다음 송신 프레임에 있어서 송신 슬롯 n, n+1, 이하 동일하게, 할당된 슬롯 수(N)까지의 송신 슬롯에서 송신이 실시된다. 여기서 정의한 확장 동적 할당 방법의 경우, 할당된 슬롯은 항상 연속하고 있다.

이동국은 수신 상태로부터 송신 상태로(반대도 마찬가지) 순간적으로 변경을 실시할 수 있는 것은 아니며, 이 리컨피규레이션(Reconfiguration)에 할당되는 시간은 턴어라운드(turnaround) 시간으로서 알려져 있다. 현재 정의되어 있는 바와 같이, 턴어라운드 시간은 이동국의 클래스에 의존한다. 본 실시예에서도 그러하듯이, 클래스 12의 이동국의 경우에는, 1 슬롯의 턴어라운드 시간이 할당된다. 또, 이동국은 패킷 전송 모드로 있을 때, 인접 셀 측정을 할 필요도 있다. 이동국은, 끊임없이, BA(GPRS) 리스트에 표시된 모든 통보 제어 채널(BCCH : Broadcast Control CHannel) 반송파 및 서비스 제공(serving) 셀의 BCCH 반송파를 모니터할 필요가 있다. 적어도 1개의 BCCH 반송파에 대해서, TDMA 프레임마다 수신 신호 레벨 측정 샘플이 취해진다(GSM 05.08 10.1.1.2).

이 인접 셀 측정은 수신으로부터 송신으로의 리컨피규레이션 전(前) 또는 송신으로부터 수신으로의 리컨피규레이션 전(前)에 실시된다. 멀티 슬롯 클래스 12의 경우, 이들 측정 및 리컨피규레이션의 각 조합에 할당되는 슬롯 수는 2이다.

특정 슬롯을 턴어라운드 및 측정을 위해 할당해야 하는 점에 기인하여, 몇 가지 제약이 발생하여, 잠재적인 동적 채널 할당을 잃게 된다. 이 제약으로 인해 상향 송신에 대한 슬롯의 이용 가능성이 저감된다. 즉, 데이터의 흐름이 저감되고, 변화하는 상태에 대한 응답의 유연성이 저감된다.

동적 할당에 관련하는 문제를 조금이라도 해결하기 위해서, 기존의 규정된 오퍼레이션 조건에 대해 철저한 기술 검토를 하여, 대폭적인 변경을 가하는 일이 예상될 수 있다. 그러나, 이것은 가능하기는 하지만, 그러한 대폭적인 변경 때문에 일어나게 될 상당한 곤란은 일반적으로 환영되지 않는 것이며, 기술적 문제에 대한 이 해결책은 있을 것 같지도 않다.

따라서, 기존의 종래 방법에 대한 영향을 최소한으로 하면서, 또 동적 채널 할당에 영향을 주는 문제의 해결책을 제공할 필요가 있다.

발명의 개시

본 발명의 목적은 기존의 규정(prescript)에 대한 영향을 최소한으로 하면서, 동적 채널 할당에 영향을 주는 제약을 저감시키는 것이다.

본 발명에 의하면, 첨부한 청구의 범위(claims)에 기재한 패킷 데이터 송신을 제어하는 방법이 제공된다.

도 1은 상향 및 하향 시간 슬롯(time slot)에 이용되는 번호 부여 규칙을 나타내는 GPRS TDMA 프레임 구조를 나타내는 도면,

도 2는 3 슬롯 할당 및 R3T0로부터 R3T2으로의 상태 이행을 나타내는 도면,

도 3 내지 도 5는 각각, R2T0, R2T1, 및 R2T2에 대한, 관련하는 측정 및 턴어라운드 구간과 함께, 정상 상태에 있어서의 2 PDCH 확장 동적 할당을 나타내는 도면,

도 6은 2PDCH 확장 동적 할당에 대한 상태 이행도,

도 7 내지 도 11은 도 6의 상태 이행을 나타내는 도면,

도 12 내지 도 15는 정상 상태에 있어서의 3 PDCH 확장 동적 할당을 나타내는 도면,

도 16은 3 PDCH 확장 동적 할당에 대한 상태 이행도,

도 17 내지 도 25는 도 16의 상태 이행을 나타내는 도면,

도 26 내지 도 30은 종래 기술의 정상 상태의 4 슬롯 확장 동적 할당을 나타내는 도면,

도 31 내지 도 35는 본 발명에 따른 정상 상태의 4 슬롯 확장 동적 할당을 나타내는 도면,

도 36은 본 발명에 따른 4 슬롯 확장 동적 할당에 대한 상태 이행도,

도 37 내지 도 50은 도 36의 상태 이행을 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대한 상세한 설명

본 실시예에 있어서, 본 발명은 멀티 슬롯 클래스 12에 적용되는 규격에 따라 동작하는 GPRS 무선 네트워크에 적용된다.

도 1에는, GPRS TDMA 프레임 구조가 표시되어 있으며, 상향 및 하향의 시간 슬롯에 이용되는 번호 부여 규칙이 나타나 있다. 주목해야 하는 것은, 도면에 도시하지는 않지만, 실제상으로는 타이밍 어드밴스(Timming Advance)에 의해, Tx는 Rx에 대해서 진척되어 있어도 좋은 점이다. 따라서, 실제상으로는 타이밍 어드밴스에 의해, 1 프레임의 최초의 Rx와 최초의 Tx의 사이의 시간량을, 도면으로 표시 하는 값인 3 슬롯에서 약간(1 슬롯에 못 미친 분량으로 함) 줄여도 좋다.

수신(Rx) 슬롯 및 송신(Tx) 슬롯을 따로 따로 표시하면서, 2개의 연속하는 TDMA 프레임이 도시(圖示)되어 있다. 제 1 프레임 내의 슬롯 위치는 1에서 8의 숫자로 표시되며, 송신 슬롯과 수신 슬롯의 오프셋(offset)은 3 슬롯 마진으로 표시되어 있다. 이것은, TDMA의 제 1 송신 프레임은 제 1 수신 프레임보다도 3오프셋 분량 늦는다는 규칙에 따르는 것이다(따라서, 통상의 싱글 슬롯 GSM은 송신 슬롯 1과 수신 슬롯 1만 이용되는 특수한 경우로 간주할 수가 있다).

나머지 도면(상태 이행도를 제외함)은 도 1과 동일하지만, 보다 한층 더 명확하게 하기 위해서 슬롯 번호는 제외시켰다. 사선을 친 슬롯은 특정 상태를 위해 할당된 슬롯이며, 화살표가 붙은 삽입, 예를 들면, 도 4의 숫자 41 및 42는 적용되는 측정 구간 및 턴어라운드 구간 및 이러한 구간에 할당된 슬롯 수를 나타내고 있다. 격자 모양을 한 슬롯, 예를 들면, 도 4의 숫자 43은 유효한 USF 수신을 나타내고 있다. 상기와 같이, 측정 슬롯 및 턴어라운드 슬롯을 할당할 필요가 있기 때문에 제약이 부과되고 있으며, 05.02 Annex B에서는, 그를 위한 규정에 의해, 멀티 슬롯 클래스 12 예의 경우, 표 1에 나타내는 바와 같이 동적 할당이 제한되어 있다.

Tta는 MS가 인접 셀 신호 레벨 측정 및 송신 준비를 하는데 필요한 시간이다.

Ttb는 MS가 송신 준비를 하는데 필요한 시간이다.

Tra는 MS가 인접 셀 신호 레벨 측정 및 수신 준비를 하는데 필요한 시간이다.

Trb는 MS가 수신 준비를 하는데 필요한 시간이다.

주목해야 할 것은, 실제상으로는 타이밍 어드밴스에 의해, 시간 Tta 및 Ttb를 1 슬롯의 아주 조금만 줄여도 좋은 점이다.

확장 동적 할당을 위한 측정 기간은 Tra로서 규정되어 있다(05.02.6.4.2.2). 즉, 인접 측정은 모두 제 1 수신 슬롯의 직전에 실시되며, 송신 슬롯의 전(前)에는 실시되지 않는다.

수신에 m개의 시간 슬롯이 할당되고, 송신에 n개의 시간 슬롯이 할당되어 있는 경우, 동일 시간 슬롯 번호를 가지는 최소(m, n) 수신 및 송신 시간 슬롯이 존재할 것이다.

도 2를 참조하여, 동 도면에는, 상향 슬롯이 최초 할당되어 있지 않는, R3T0→R3T2의 주석 첨부 3 슬롯 할당의 예가 표시되어 있다. 수신 슬롯 2로 수신된 유효한 USF에 의해, 다음 상향 프레임에 있어서 2개의 송신 슬롯이 허용된다. 주석 →은 상태의 변화를 나타내고 있다.

도 3 내지 도 5는 주석에 따라 2 PDCH에 대한 정상 상태의 확장 동적 할당을 나타내고 있으며, 측정 구간 및 턴어라운드 구간에는 표시가 붙어 있다. 도 6은 2 PDCH 확장 동적 할당에 대한 상태 이행도이며, 허용된 상태를 모두 나타내고 있다.

도 7 내지 도 11은 도 6의 이행에 대한 슬롯 위치 및 적용되는 측정 구간 및 턴어라운드 구간을 나타내고 있다.

도 12 내지 도 15에는 정상 상태의 3 PDCH 확장 동적 할당이 표시되어 있다. 도 16에는 3 PDCH에 대한 상태 이행이 표시되어 있으며, 도 17 내지 도 25에는 대응하는 슬롯 위치 및 측정 구간 및 턴어라운드 구간이 표시되어 있다. 도시한 전부에 대해서, 측정 구간 및 턴어라운드 구간의 적용에 기인하여 슬롯 할당에 대한 장해는 발생하지 않는 것을 알 수 있다.

하지만, 4 슬롯 확장 동적 할당에 대해서는 문제가 발생하여, 규정 조건으로는 도 26에 나타내는 정상 상태의 R4T0부터 앞쪽 경우에 대해 실행이 불가능하다. 이것은, 송신 슬롯 4가 항상 사용되고 있어, 수신 슬롯 1 전에는 겨우 1 슬롯의 턴어라운드 시간밖에 남지 않기 때문에, 인접 셀 측정을 위한 Tra=2의 제약을 적용할 수가 없기 때문이다. 도 26 내지 도 30에는, 종래 기술에 따른 4 슬롯 확장 동적 할당이 허용되는 예와 금지되는 예가 표시되어 있다. 이들은 정상 상태를 나타내고 있으며, 도 26의, 4 수신 슬롯 및 송신 슬롯 없는 R4T0 상태는 허용된다. 도 27의 R4T1, 도 28의 R3T2, 도 29의 R2T3, 및 도 30의 R1T4 에 있어서는, 금지된 할당 위에 「진입 금지(no entry)」의 로고(logo)(예를 들면, 도 30의 숫자 301)가 붙어 있다. 이 금지는 측정과 준비 Tra(측정하여 그리고 송신 준비를 하는데 필요한 시간)를 위해서 1 슬롯밖에 허용되지 않는다고 하는 제한에 기인하여 발생하는 것임을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 상향 자원이 규정된 할당에 의해 제한되어 버릴 경우에는, 측정 및 리커버리(recovery) 기간을 재할당하여 상향 자원의 이용 가능성을 증가시킨다.

본 발명에 따른 방법을 적용함으로써, 좀전에 금지된 도 27 내지 도 30의 할당이 도 32 내지 도 35에 나타내는 바와 같이 인정된다. N 슬롯이 할당되어, N+Tra+3≤8(프레임 내 슬롯 수)인 경우는, Tra가 측정 구간으로서 이용되고, 그렇지 않고, N+Tra+3>8인 경우는(조건 XX), Tta가 측정 구간으로서 이용된다.

여기서,

≤ : 작거나 또는 동일하다

> : 크다

Tta는 측정하여 그리고 송신 준비를 하는데 필요한 시간이다.

도 32에는, 본 방법의, 정상 상태 R4T1에 대한 적용이 표시되어 있다.

PDCH의 할당수를 N=4, 측정 및 준비 구간을 Tra=2로 하면, N+Tra+3>8(4+2+3=9)이기 때문에, Tta가 측정 구간으로서 이용된다. 따라서, 도 32에 나타내는 방법을 적용함으로써, 도 27에 나타내는 오퍼레이션에 대한 장해가 제거된다.

이 절차는, 확장 동적 할당 방법을 이용하는 경우에 있어서, N개 PDCH의 할당을 받았을 때에, 무선 링크 측정 절차의 시기를 정상적으로 선택하기 위해서 상기의 비교를 실시해야만 되는 이동국에서 실행된다.

네트워크 기기에 의해 행해지는 절차는, 「N」개 PDCH를 할당하는 경우에 있어서, N이 상기의 조건(XX)을 만족시킬 때는, 네트워크 기기가, Tta를 이용하여 측정을 실시하는 이동국의 능력을 고려에 넣어야만 되는 점을 인식하여, N+Trb+3≤8이라는 조건으로, 그러한 수의 PDCH를 할당할 수 있다는 것이다.

본 방법은 도 33, 도 34, 및 도 35에 나타내는 나머지 정상 상태에도 문제없이 적용할 수가 있다. 또, 본 방법은 도 36의 상태 이행도에 나타내는 4 슬롯 상태 이행의 전부에 대해서 유효하다. 4 슬롯 상태 이행의 설명은 도 37 내지 도 50에 되어 있다.

Claims

인접 셀의 신호 레벨 측정을 제 1 수신 슬롯 전인 제 1 기간 중에 실시하는 패킷 데이터 전송의 동적 자원 할당에 있어서의 측정 기간 재할당 방법으로서,

상기 측정 기간을 상기 제 1 기간에 할당하면 상향 자원이 제한되는 경우, 상기 측정 기간을, 상기 제 1 기간에서, 제 1 송신 슬롯의 전(前)인 제 2 기간에 재할당하는

측정 기간 재할당 방법.
제 1 항에 있어서,

수신 준비를 상기 제 1 기간 중에 실시하고, 송신 준비를 상기 제 2 기간 중에 실시하는 측정 기간 재할당 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 상향 자원이 제한될 경우는, 상기 제 1 기간이, 하향 채널에 포함되는 USF에 의해 할당되는 송신 슬롯의 종료 위치와 다음 수신 슬롯과의 사이의 기간보다도 큰 경우인 측정 기간 재할당 방법.
제 2 항에 있어서,

1 프레임이 8 슬롯으로 되고, 송신과 수신의 슬롯 오프셋이 3 슬롯이고, 상기 측정 기간이 1 슬롯이며, 상기 수신 준비에 필요한 시간이 1 슬롯이고, 상기 송신 준비에 필요한 시간이 1 슬롯인 시스템에서, 상기 상향 자원이 제한될 경우는, 송신 슬롯이, 하향 채널에 포함되는 USF에 의해 4번째 송신 슬롯 위치에 할당되는 경우인 측정 기간 재할당 방법.
인접 셀의 신호 레벨 측정을 제 1 수신 슬롯의 전인 제 1 기간 중에 실시하는, 패킷 데이터 전송의 동적 자원 할당을 실시하는 무선 통신 시스템에 사용되는 이동국 장치로서,

상기 측정 기간을 상기 제 1 기간에 할당하면 상향 자원이 제한되는 경우, 상기 측정 기간을, 상기 제 1 기간에서, 제 1 송신 슬롯의 전(前)인 제 2 기간에 재할당하는

이동국 장치.
제 5 항에 있어서,

수신 준비를 상기 제 1 기간 중에 실시하고, 송신 준비를 상기 제 2 기간 중에 실시하는 이동국 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 상향 자원이 제한되는 경우는, 상기 제 1 기간이, 하향 채널에 포함되는 USF에 의해 할당되는 송신 슬롯의 종료 위치와 다음 수신 슬롯과의 사이의 기간보다도 큰 경우인 이동국 장치.
제 6 항에 있어서,

1 프레임이 8 슬롯으로 되고, 송신과 수신의 슬롯 오프셋이 3 슬롯이고, 상기 측정 기간이 1 슬롯이고, 상기 수신 준비에 필요한 시간이 1 슬롯이며, 상기 송신 준비에 필요한 시간이 1 슬롯인 시스템에서, 상기 상향 자원이 제한될 경우는, 송신 슬롯이, 하향 채널에 포함되는 USF에 의해 4번째 송신 슬롯 위치에 할당되는 경우인 이동국 장치.
기지국 장치와 이동국 장치 간의 상하 채널 간에서 패킷 데이터 전송의 동적 자원 할당을 실시하는 무선 통신 시스템으로서,

상기 이동국 장치는, 인접 셀의 신호 레벨 측정 기간을 제 1 수신 슬롯의 전(前)인 제 1 기간에 할당하면 상향 자원이 제한되는 경우, 상기 측정 기간을, 상기 제 1 기간에서, 제 1 송신 슬롯 전(前)인 제 2 기간에 재할당하는

무선 통신 시스템.
제 9 항에 있어서,

수신 준비를 상기 제 1 기간 중에 실시하고, 송신 준비를 상기 제 2 기간 중에 실시하는 무선 통신 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 상향 자원이 제한될 경우는, 상기 제 1 기간이, 하향 채널에 포함되는 USF에 의해 할당되는 송신 슬롯의 종료 위치와 다음의 수신 슬롯과의 사이의 기간보다 큰 경우인 무선 통신 시스템.
제 10 항에 있어서,

1 프레임이 8 슬롯으로 되고, 송신과 수신의 슬롯 오프셋이 3 슬롯이고, 상기 측정 기간이 1 슬롯이고, 상기 수신 준비에 필요한 시간이 1 슬롯이며, 상기 송신 준비에 필요한 시간이 1 슬롯인 시스템에서, 상기 상향 자원이 제한될 경우는, 송신 슬롯이, 하향 채널에 포함되는 USF에 의해 4번째의 송신 슬롯 위치에 할당되는 경우인 무선 통신 시스템.