KR20060028812A

KR20060028812A - 부하 등화 안테나

Info

Publication number: KR20060028812A
Application number: KR1020067000790A
Authority: KR
Inventors: 파라마크 바킬; 데이비드 파몰라리; 카메쉬 메다팔리; 프라시마 아그라왈; 도시까즈 고다마; 슈이찌 오바야시; 료꼬 마쯔오
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 텔코디아 테크놀로지스, 인코포레이티드
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2006-04-03
Also published as: WO2006004223A2; CN1839647A; JP4473872B2; JP2007522688A; US20060009232A1; US8385937B2; KR100741597B1; WO2006004223A3; CN1839647B

Abstract

안테나 빔 간의 트래픽을 등화하기 위한 시스템 및 방법을 설명한다. 본 발명의 시스템 및 방법의 특징은, 실시간 통신 및/또는 비실시간 통신에 기초하여 트래픽을 등화하기 위해, 빔 폭을 변경할 수도 있다.

안테나, 트래픽, 등화, 실시간 통신, 빔 폭

Description

부하 등화 안테나{LOAD EQUALIZING ANTENNAS}

본 발명의 특징은, 안테나에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 특징은, 서비스 품질 요구 조건을 유지하면서, 안테나로부터의 빔을 수정하여 네트워크를 통한 처리량을 최대화하는 것에 관한 것이다.

모바일 운영자 및 공급자는, 유비쿼터스 모바일 서비스에 대한 요구 증가에 응답하기 위한 방법을 항상 탐색한다. 모바일 운영자는 네트워크 구조를 조정하여, 새로운 고속 기술을 빠르게 소개할 수 있으나, 공급자는 그들의 무선 제품의 용량을 향상하는 방법을 고안하고 있다. 현재 경향은 다음과 같은 내용을 나타낸다:

a. 모바일 운영자는, 그들의 셀룰러 네트워크 내에서 핫 스폿(예를 들어, 공항이나, 쇼핑 몰 등)을 커버하기 위해 WLAN(wireless local area network) 기술 이용을 시작하고 있고, WLANs는 이미 대기업 내에서 모바일 서비스를 제공하는 널리 보급된 수단이다.

b. 무선 공급자는, 그들의 셀룰러 및 WLAN 제품의 용량을 증가시키기 위한 유망 기술로서 적응 어레이 안테나("스마트(smart)" 또는 적응 안테나로 지칭됨) 기술을 개발하고 있다. "스마트(smart)" 안테나는, 방사 안테나 소자 배열을 포함 할 수도 있고, 스마트 안테나 방사 패턴, 즉, 스마트 안테나 빔뿐만 아니라, 이들 빔의 방향도, 각각의 안테나 소자 상에서 관련 파라미터(예를 들어, 진폭 및 상대 위상)를 조정함으로써 변경될 수도 있다. 스마트 안테나의 각 빔이 별개의 반송파 주파수를 갖고, 별개의 물리적 채널을 표현하므로, 여기서, "빔(beam)" 및 "주파수 채널(frequency channel)"이란 용어는, 서로 교환하여 이용된다.

현재의 접근법은 곤란하다. 현재의 접근법은, 위치 및 트래픽 특성 중 적어도 하나와 관련된 주파수 채널의 방향에 동적으로 적응하지 않는다.

통상, 종래 분석적 빔 형성 기술은, 스마트 안테나의 관련 파라미터를 조정/제어하여, 각 주파수 채널의 SNIR(signal to noise and interference ratio)을 최소화하고, 그 용량을 최대화한다. 빔 형성 기술을 위한 널리 보급된 "최적성(optimality)" 기준은, MMSE(minimum mean square error), 및 LS(least square) 기술이다. 이들 기술은, 최적 필터링 이론을 이용하여, 송수신기에서 국부적으로 생성된 가입자 소망 신호(즉, 로컬 참조 신호)의 추정과 안테나 배열 출력 간의 차이 제곱을 최소화하는 순환적 공간 필터를 고안한다. MMSE 및 LS 기술은, 송수신기가, 선험 지식 또는 가입자 소망 신호의 추정을 가질 것을 요구한다. 통상, 이들 추정은, 주기적인 연습 순서나 결정 지향 적응 등과 같은 방법을 이용하여 얻어진다. 그러나, 그들 추정은 트래픽 문제나 위치를 동적으로 처리하지는 않는다.

본 발명의 특징은, 모바일 사용자의 요구가 변하는 경우에도, 빔을 할당하여, 모바일 사용자에게 향상된 서비스를 제공함으로써, 종래 기술과 관련된 하나 이상의 문제를 처리하는 것에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 특징에 따른 빔 간의 부하를 등화하기 위한 프로세스를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 특징에 따른 안테나 제어기의 예시적인 예를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 특징에 따라 수정되는 빔 폭의 그래프 표현을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 특징에 따른 빔 간의 부하를 등화하기 위한 프로세스를 나타낸다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 특징에 따라 수정되는 빔 폭의 그래프 표현을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 특징에 따른 시스템 구조의 예시적인 예를 나타낸다.

도 8은 본 발명의 특징에 따른 사용자 데이터 객체의 데이터 구조를 나타낸다.

도 9는 본 발명의 특징에 따른 신호 교환을 나타낸다.

본 발명의 특징은, 빔을 제어하여, 주파수 채널의 부하를 등화하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 특징은, 사용자의 서비스 타입 및 위치에 관한 정보를 포함하는 하나 이상의 데이터베이스와 함께 이용될 수도 있다.

본 발명의 특징은, 프레임 시작을 인식하는 모바일 단말기와 접근점 간의 업링크를 제공할 수도 있다. 관련 프레이밍을 제공하는 업링크 상의 모바일과 802.11 접근점 간의 명시적 상호 작용을 포함하는 엄격 동기 기술이 아닌, (예를 들어, 블루투스나 CDMA 등의)엄격 동기 기술을 포함하는 여러 접근법을 이용할 수도 있다. 적어도 하나의 이점은, 업링크 상에서 "패킷 조정(packet steering)" 접근법과 함께 본 발명의 특징을 이용하는 경우, 안테나 시스템의 전체 처리량의 어떤 저하도 없이 모바일의 전력 소비를 줄이는 것을 포함할 수도 있다.

다음은, 사용자의 서비스 타입 및 위치에 관한 정보를 포함하는 데이터베이스에 제어기 실체가 접속될 수도 있는, 스마트 안테나 시스템(WLAN 및 그 이외의 것)의 실시간 서비스(예를 들어, 음성)의 QoS 요구 조건을 만족하면서, 처리량을 증가시키기 위한 본 발명의 특징을 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 특징은, 시간을 길이 T인 고정 프레임으로 분할하는(단계(100)) 프로세스로서 설명될 수도 있다. 단계(101)에서, 프로세스는, 각각의 시간 T를 실시간 주기로 분할하고, 비실시간 주기로 종료한다. 다음으로, 프로세스는, 사용자 위치 및 그들의 세션에 관한 관련 정보(예를 들어, 용량, 서비스 타입)를 이용하여, 실시간 및 비실시간 주기 동안 빔의 부하를 등화하기 위해 빔 폭을 선택한다(단계(102)).

본 발명의 특징은, 사용자의 서비스 타입뿐만 아니라, 각 사용자의 위치(즉, r_i 및 θ_i)의 선험 지식을 갖거나 얻을 수도 있고, 사용자가 주위를 이동할 때 그 데이터베이스를 동적으로 갱신하는 시스템에서 이용될 수도 있다. 여기서, r_i는 어레이 안테나에서 제i 사용자까지의 거리이고, θ_i는 그 방위각이다. 일 예로서, 세 션 관리자(예를 들어, SIP 서버)는 , 세션 셋업(set-up) 수신시, 스마트 안테나 제어기에 서비스 타입 정보를 제공하여, 요구(즉, "INVITE" 또는 "BYE" 메시지)를 분리할 수도 있다. 모바일 위치를 결정하기 위한 여러 종래 접근법이 존재하나, 여기서 상세히 다루지는 않는다. 예를 들어, 모바일 운영자 네트워크에서는, GPS(global positioning system) 및 위성 거리 측정 또는 쌍곡선 위치 알고리즘을 통하여 위치 정보를 쉽게 얻을 수 있다.

여기서, 스마트 안테나 시스템은, N개의 다른 주파수 채널을 제공하는 것으로 가정하는바, 즉, 스마트 안테나 시스템은 N개의 빔 형성자(예를 들어, 3개 또는 4개의 빔 형성자)를 갖는다. 빔 폭의 최대, ω_max, 및 최소, ω_min 실행 가능 값은, 알려져 있다(예를 들어, ω_min = 15° 내지 ω_max = 80°와 같은 값이 실현될 수도 있다). 또한, 시스템이 2가지 타입의 핸드오프(즉, MAHO(mobile assisted hand-off) 또는 NAHO(network assisted hand-off))를 지원하는 것으로 가정한다.

WLAN 또는 그 이외의 네트워크는, 실시간(예를 들어, 음성) 및 비실시간(예를 들어, 최선의 데이터) 서비스 중 적어도 하나를 지원할 수도 있다. 부하는 대칭일 수도 있고 대칭이 아닐 수도 있다. 또한, 네트워크는, 세션 셋업시 실시간 서비스 상에서 승인 제어를 실행하여, WLAN 환경에서 동시 실시간 세션의 수를 적절히 제한할 수도 있다. 일반적으로, 네트워크는, 최선의 데이터 트래픽을 전송하는 세션을 제외한 모든 세션 상에서 승인 제어를 실행할 수도 있다. 여기서, 세션의 등가 용량은, 세션의 QoS 요구 조건을 만족하도록, 네트워크가 세션에 할당해야 하는 용량의 추정량일 수도 있다.

도 2는 (WLAN 또는 다른 네트워크에서 이용하기 위한)스마트 안테나 시스템의 예시적인 모델을 나타낸다. 상기 시스템은 실시간(202) 및 비실시간(203) 입력 모두를 수신하는 안테나 제어기(201)를 포함한다. 상기 시스템은, 고객에게 2가지 타입, 즉, 실시간 및 비실시간 패킷에 대한 지원을 제공하는 N개의 병렬 서버(207 내지 209)를 갖는 N개의 대기열(204 내지 206)을 가질 수도 있다. 각 사용자의 패킷은 각 사용자의 모바일 단말기 상에 기억될 수도 있다. 이와 같이, 다수의 서버를 갖는 단일 분산 대기열로서 시스템을 모델링하는 것은, 패킷 서비스의 실제 서비스 시간이 매체 접근 시간과 그 전송 시간의 합인 것을 나타낸다.

N개의 병렬 서버(207 내지 209)는, WLAN 스마트 안테나의 N개의 주파수 채널을 모델링한다. 패킷의 실제 서비스 시간은, 채널에의 접근을 위한 대기 시간에, 패킷 자신을 전송하는데 걸리는 시간을 더한 것과 같다. 예를 들어, 802.11의 경우, 모바일이 패킷을 가질 때는 언제나, 그 MAC 층이 그 패킷을 전송하기 위한 "허가(permission)"를 요구하는 RTS(request to send frame)를 전송할 수도 있다. 각 대기열 내의 고객은, 그 주파수 채널 커버리지와 부합하는 사용자 인구의 패킷을 표현한다. 도 2에서, 서비스 시간은 채널 접근 및 패킷 전송을 위한 경과 시간을 포함한다. 따라서, 업링크 상에서, 실제로 사용자 패킷이 주파수 채널의 커버리지 영역 상에 분산되는 모바일 버퍼 내에 상주하는 경우에도, 각 주파수 채널에 대한 단일의 대기열 모델로 충분하다. 이와 같은 목적을 위해, 추가 대기열 접근법을 이용할 수도 있다.

안테나 제어기(201)는, 사용자 위치(211)와, 세션의 소망 용량 및 그 서비스 시간(212)과 같은 그들 세션에 관한 관련 정보를 이용하여, 안테나 빔의 방향에서의 조정을 통해, 사용자 인구를 N개의 부분 집합으로 분할함으로써, 시스템의 처리량을 "최대화(maximize)"하면서, 예를 들어, 실시간(예를 들어, 음성) 패킷의 지터 및 지연의 엄격 한계 등의, 실시간 서비스의 QoS(quality of service) 요구 조건을 만족하게 된다.

실시간 서비스의 QoS 요구 조건을 만족하기 위해, 실시간 트래픽은, 분리될 수도 있고, 또는 분리되지 않을 수도 있고(사실상, 반드시 물리적은 아님), 비실시간 트래픽 보다 선점 우선권을 갖거나, 스케줄링을 통하여 주기적인 서비스를 수신할 수도 있다.

또한, 단지 하나의 패킷 클래스만을 갖는 대기열 시스템을 제외한 대기열 시스템의 처리량을 최대화하기 위해서는, 서버를 가능한 분주하게 유지하는 것이 도움이 된다.

다음은, 우선, 비실시간 서비스를 고려하여 안테나 시스템 제어기를 설명하고, 그 다음에, 실시간 서비스를 설명한다. 설명된 제어기의 특징이, 주파수 채널 상에서 사용자의 트래픽 부하를 비교적 균등하게 분산시키므로, 상기 제어기를 "부하 등화기(load equalizer)" 또는 "공간 부하 등화기(spatial load equalizer)"로 지칭한다.

실시간 서비스 및 비실시간 서비스

공간 부하 등화기

우선, 단지 비실시간 서비스만을 갖는 시스템을 설명한다. 여기서는, 예를 들어, WLAN 환경만이, 지연 요구 조건을 갖지 않는 비실시간 서비스만을 지원한다. 스마트 안테나 처리량을 "최대화(maximize)"하고, 각 주파수 채널 상에서 전송을 위해 대기 중인, 각 대기열 내에서 하나 이상의 패킷을 균등하게 가질 수 있는 것을 보장하기 위해서는, 주파수 채널 상의 트래픽 부하가 비교적 균등하게 되고, 모든 주파수 채널의 빔 폭이 안테나 배열에 대한 허용 가능 범위 내에 존재하도록, 상기 제어기는 N개의 주파수 채널 간의 사용자 인구를 분할해야 한다.

진행 중인 세션의 총 수가 U이고, 제k 세션의 등가 용량이 C_k bps이면, 상기 제어기는, 진행 중인 세션을 N개의 인접 영역/구역으로 분할하여, 각각의 영역이 총 트래픽 부하의 대략 1/N, 즉,

을 포함하게 되고, 여기서,

는 z를 초과하는 최소 정수를 표현한다. (안테나 범위 내에 사용자가 존재하는 경우)스마트 안테나의 위치 데이터베이스 내에 사용자가 나타나고, 단지 한 가지 타입의 서비스만이 존재하므로, 이와 같은 분할 프로세스는, 사용자 위치의 방위각에만 기초하여 실행될 수도 있다. 일반적으로, 각 영역/구역이 인접 사용자만을 포함할 수도 있고, 세션이 서로 다른 등가 용량을 가질 수도 있으므로, 각 영역/구역이, 총 트래픽 부하의 1/N, 즉, S bps를 정확히 포함하도록 하는, 커버리지 영역의 분할은 실용적이지 않다. 따라서, 영역/구역의 부하에서의 엄격한 균등을 찾는 대 신, 여기서 설명되는 접근법은, 영역/구역 간에 비교적 균등하게 트래픽 부하를 분산시키는 공간 부하 등화기(즉, 조닝 방식(zoning scheme))을 선택한다.

다음은, 공간 부하 등화기에 대한 프로세스를 설명한다. 우선, 등화기는, 제1 영역/구역의 부하가 총 트래픽의 1/N을 초과하거나 결과로서 생성된 빔 폭이 ω_max를 초과할 때까지, 제1 영역/구역 내의 인접 사용자/단말기의 패킹(packing)을 시작한다. 이는, 빔 폭 ω₀으로 규정된 호(301) 내의 모바일 사용자의 할당으로 도시된다.

다음으로, 공간 부하 등화기는, 제2 영역/구역의 부하가 제1 영역에 할당되지 않은 단말기의 총 부하의 1/(N-1)을 초과할 때까지, 나머지(즉, 제1 영역/구역의 구성원이 아닌) 인접 사용자/단말기를 제2 영역/구역에 할당하는 것을 계속한다. 이는, 빔 폭 ω₁을 갖는 호(302) 내의 사용자로 도시된다.

다음으로, 공간 부하 등화기는, 제3 영역/구역의 부하가 제1 및 제2 영역에 할당되지 않은 단말기의 총 부하의 1/(N-2)을 초과하거나, 결과로서 생성된 빔 폭이 ω_max를 초과할 때까지, 나머지(즉, 제1 및/또는 제2 영역/구역의 구성원이 아닌) 인접 사용자/단말기를 제3 영역/구역에 할당하는 것을 계속한다. 이는, 빔 폭 ω₂를 갖는 호(303) 내의 사용자로 도시된다.

이와 같은 프로세스는, 모든 N개의 영역 또는 구역이 지정될 때까지 계속된다.

각 빔의 폭과 방향은, 각각의 빔이 이들 영역/구역 중 하나를 커버하고, 그 빔 방향이 영역의 방위각 중심을 지시하도록, 설정된다.

공간 부하 등화기는, 필요 용량 및/또는 위치를 고려하여, 사용자를 정렬하는 여러 알고리즘으로 실현될 수도 있다. 예를 들어, 다른 알고리즘 중에서 빠른 정렬 알고리즘을 이용할 수도 있다. 빠른 정렬 알고리즘은, 진행 중인 세션 목록을, 그 사용자의 방위각의 내림차순으로 생성한다. 공간 부하 등화기는, 구역의 총 부하가 S를 초과하거나 결과로서 생성된 빔 폭이 ω_max를 초과할 때까지, 인접 세션을 구역/영역에 할당한다. 제i 세션의 사용자 위치의 방위각이 θ_i이고, 제j 주파수 채널의 빔 폭이 ω_j인 것으로 가정하면, 공간 부하 등화기의 의사 부호는 다음과 같이 표현될 수도 있다:

빠른 정렬 알고리즘을 호출하여, 세션 목록을, 그 방위각, θ_U-1, θ_U-2, ... θ₀(여기서, θ₀ ≥ θ₁ ... ≥ θ_U)의 내림차순으로 생성하자.

첫째로, 스마트 안테나가 0 내지 π의 범위 내에서 임의의 빔을 형성할 수 있는 경우에는, 지정된 인접 "부하 등화된(load-equalized)" 영역/구역이 겹치지 않게 된다. 그러나, 실제로는, 부하 등화 알고리즘/경험적 방법(heuristic)이, 빔 폭이 ω_min 보다 좁은 영역/구역을 지정하는 경우, ω_min의 빔 폭을 상기 구역으로 안내하는 안테나가 인접 구역과 겹치게 된다. 즉, 영역에서의 트래픽 밀도가 높은 경우에는, 상기 접근법이 커버리지 영역을 더 좁은 비겹침 구역으로 분할할 수도 있으므로, 실제로는, 상기 실현으로 인해, 다수의 겹치는 빔을 혼잡한 트래픽 영역으로 안내하게 된다.

둘째로, 위치 데이터베이스를 갱신하자마자, 이에 따라 제어기가 분할을 갱신하고, 빔 방향 및 빔 폭을 조정하므로, 트래픽 부하는 N개의 주파수 채널 간에 거의 균등하게 분산된다. 물론, 부하 등화기가 스마트 안테나 빔을 조정하는 경우, 사용자가 전혀 움직이지 않았고, 그들의 위치가 변하지 않은 경우에도, 부하 등화기는, 일부 사용자에게 핸드오프하도록 강제할 수도 있다.

a. NAHO를 지원하는 WLAN에서는, 네트워크 제어기가, 미리 모바일에 통지하여, 목표 주파수 채널로 핸드오프하기 위한 프로세스를 시작하게 된다. 일반적으로, 이와 같은 NAHO 방식의 조기 경고 특징으로 인해, 핸드오프 지연이 줄어들고, 성능이 향상된다.

b. 그러나, IEEE 802.11과 같은 단지 MAHO만의 환경에서는, 부하 등화기가 빔을 조정하는 경우, 현재 서비스 중인 빔(주파수 채널)을, 마지막 빔 조정 이래 이동하지 않은 모바일 단말기(예를 들어 단말기 A)로부터 멀리 안내하므로, 부하 등화기가 항상 정확하게 동작하지는 않게 되고, 다음의 2개의 다른 시나리오가 발생할 수 있다:

i. 빔의 조정으로 인해, 핸드오프 한계값 아래에 있는 단말기 A에서의 수신 신호 강도가 떨어진다. 이 경우에는, 모바일의 MAHO 메커니즘이, 한 빔(채널)에서 다른 빔으로 이동한 것처럼, 표준 방식으로 빔(채널)의 변화를 검출하여, 핸드오프 프로세스를 호출하므로, 부하 등화기가 정확하게 동작하게 된다.

ⅱ. 빔의 조정으로 인해, 핸드오프 한계값 아래에 있는 단말기에서의 수신 신호 강도가 떨어지지 않는다. 이 경우에는, 수신 품질이 여전히 허용 가능하므로, MAHO 메커니즘이 핸드오프 프로세스를 호출하지 않는다. 따라서, 접근점으로부터의 추가적인 명령이 없다면, 단말기 A가 인접 빔(채널)으로 핸드오프할 것으로 부하 등화기가 예상한다는 사실에도, 단말기 A는 인접 빔(채널)으로 핸드오프하지 않게 된다. 따라서, (예를 들어, IEEE 802.11 등의)MAHO만의 환경에서는, 부하 등화기가 예상할지라도, 단말기 A에게 인접 빔으로 핸드오프할 것을 명령하는 메커니즘을 필요로 한다.

후자 시나리오는, MAHO 환경(예를 들어, IEEE 802.11)이, 부하 등화기가, 빔의 재구성에 의해 영향을 받은 이들 모바일에게 명료하게 통지하는 것을 허용하는 NAHO 능력도 필요로 한다는 것을 함축하고 있다. 부하 등화기의 정확한 동작을 보장하기 위해, MAHO 및 NAHO 방식을 다음과 같이 이용할 수도 있다:

a. 접근점은, 최근 빔 재구성의 결과로서 서로 다른 빔으로 재할당되는 그들 단말기에 통지하기 위해, NAHO 방식을 이용한다.

b. 단말기는, 자신이 빔 자체를 가로질러 이동할 때, 핸드오프를 위해 MAHO를 계속 이용한다.

다음 문제는, 빔 재할당시 영향을 받은 모바일에게 통지하는 그 NAHO 메커니즘을 위해, 접근점이 어떤 프로토콜을 이용하는지에 관한 것이다. 빔 재할당의 원인이 접근점 재구성이므로, 네트워크 관리 프로토콜, 즉, IP 환경 내의 SNMP를 이용하여, 영향을 받은 모바일에게 새로운 빔/채널로 핸드오프하도록 명령할 수도 있다. NAHO 핸드오프 프로토콜의 상세한 명세는 본 개시 내용의 일부가 아니다. 다른 방법으로는, 하위 계층 프로토콜을 호출하여, 필요한 NAHO 프로세스를 수행할 수 있다. NAHO 핸드오프 프로세스의 일반적인 접근법은 다음과 같다:

a. 부하 등화기가 빔을 재구성하는 경우에는, 새 빔으로 재할당되는 모든 모바일에게 SNMP SET 메시지를 전송하여, 모든 모바일에게 그 새로운 주파수 채널 식별자, 즉, SET FREQ_CHANNEL "새로운 채널 ID(new channel ID)"에 관해 통지하게 된다. SET 메시지 수신시, 모바일 SNMP 에이전트는, MIB를 검사하고 갱신하여, 새로운 채널로 핸드오프하도록 강제한다. 상기 방식의 이점은 다음과 같다:

i. NAHO 프로세스를 수행하기 위해 표준 SNMP 프로토콜을 이용하고; 모바일 하드웨어, 즉, 빔/채널 식별자를 기록하기 위한 레지스터에 최소의 영향을 주고; 어떤 새 프로토콜도 필요로 하지 않고, 필요한 경우 쉽게 디세이블될 수 있다.

b. 그 주요한 불이익은 다음과 같다:

i. 모바일 상에서 실행되는 SNMP 데몬, 및 그 지원 MIB를 필요로 한다. 모바일 상에서 활성 SNMP 데몬의 존재는 모바일의 전력 소비를 증가시키고, 모바일 디스크(또는 PDAs 내의 메모리)의 일부(16 내지 32 MB)를 차지한다. 노트 북은 이들 요구 조건을 쉽게 지원할 수 있다. 원칙적으로는, PDAs도 그들을 지원할 수 있으나, 훨씬 더 적은 메모리 공간을 차지하는 PDAs를 위한 "새로운(new)" 링크 계층 NAHO 솔루션을 개발할 수도 있다.

셋째로, 결과로서 생성된 구역의 실제 부하에서의 차이에 관계 없이, 주로, "부하 등화(load-equalizing)" 접근법은, 연속한 사용자 및 그 세션을 한 구역으로 할당하여, 사용자의 불연속 분포로 인해 각 영역/구역의 부하 간에 차이가 작아지는 경우에도, 최소 가능 빔 폭 및 최대 가능 범위 확장을 보장하게 된다.

넷째로, 사용자는 여러 개의 동시 진행 중인 세션을 가질 수도 있다. 상기와 같은 사용자가 단지 하나의 인터페이스만을 갖는 경우에는, "등화(equalization)" 오차를 증가시키는(즉, 주파수 채널을 의도적으로 균등하지 않게 만드는) 위험을 감수하더라도, 부하 등화 알고리즘이 상기 사용자의 모든 세션을 주파수 채널 중 하나에 할당할 수도 있다.

모든 사용자가 동일한 비실시간 세션을 갖는(즉, 모든 세션의 등가 용량이 동일한) 특별한 경우에는, 부하 등화기가 스마트 안테나의 커버리지 영역을 N개의 영역/구역으로 분할하여, "균등한(equal)" 세션 인구를 갖는 각 영역, 즉, 각 주파수 채널이 세션의 거의 1/N을 서비스할 수도 있다. 더욱 상세하게는, 부하 등화기 알고리즘의 의사 부호에 있어서, 진행 중인 세션의 총 수가 U이고, U = (MN + r)인 경우, 제k 세션의 등가 용량을 모든 0 ≤ k ＜ U에 대해 C_k = 1인 것으로 가정하면, 그 결과는, 상기 구역 중 r개의 구역이 (M+1)개의 세션을 포함하고, 나머지 (N-r) 구역이 각각 M개의 세션을 갖도록, 이들 세션을 N개의 인접 구역으로 분산시키는 조닝으로 된다.

도 3은, N = 3인 주파수 채널 및 U = 14 = 4N + 2인 사용자를 갖는 WLAN 스마트 안테나에서 공간 부하 등화기의 행동을 요약하여 제공하는 것으로, 각각의 사용자는 진행 중인 최선의 데이터 세션을 갖는다. 밖으로 나가는 실선은 ω₀, ω₁, 및 ω₂의 빔 폭을 갖는 주파수 채널의 경계를 나타내고, 점선은 그 방향을 나타낸다.

설명된 공간 등화기는, 실시간뿐만 아니라 비실시간 서비스도 동시에 지원하는 WLAN 환경에서 빔 폭을 결정할 수도 있다. 각 주파수 채널(또는 빔) 내의 진행 중인 실시간 세션의 부하가, 채널이 지원할 수 있는 최대 실시간 부하를 초과하지 않는 경우에는, 공간 등화기 성능이 허용 가능하다. 그러나, 실시간 세션의 부하가, 채널이 지원할 수 있는 최대값을 초과하는 경우에는, 이들 세션의 QoS 요구 조건을 만족하지 않을 수도 있다. 그러면, 상기 시스템은, 안테나 빔을 조정하기 위해, 단지 실시간 사용자/세션의 위치만을 이용하거나 이용하지 않을 수도 있다. 이와 같은 접근법은, 빔 전역에서 비실시간 세션의 분포가 비뚤어지는 원인이 되므로, 비실시간 서비스의 성능(예를 들어, 처리량이나 패킷 손실)을 저하할지라도, 실시간 세션의 QoS 요구 조건을 만조시킬 수도 있다. 다음은, 다수의 서비스 클래스를 처리하는 다른 접근법을 설명한다.

시간-공간 부하 등화기

시간-공간 부하 등화기는, 처리량이 "최대화되고(maximize)", 실시간 서비스의 QoS 요구 조건이 만족되도록, 실시간 및 비실시간 서비스 간에서 스마트 안테나 시스템을 시분할하는 공간 부하 등화기의 시분할 변형일 수도 있다. 시간-공간 부하 등화기는, 시간을 크기 T인 균등한 프레임으로 분할하고, 모든 프레임은 실시간 및 비실시간 주기를 구비한다. 실시간 주기 동안에는, 패킷을 갖는 실시간 세션만이 전송될 수 있다. 이와 유사하게, 비실시간 주기에서는, 비실시간 서비스를 갖는 세션만이 패킷을 전송할 수 있다. 각각의 실시간(또는 비실시간) 주기 동안, 시간-공간 등화기의 행동은, 단지 실시간(또는 단지 비실시간) 세션만을 지원하는 공간 부하 등화기의 행동과 유사하다. 즉, 실시간(또는 비실시간) 주기 동안, 실시간(또는 비실시간) 세션을, 그 트래픽 부하가 비교적 균등한 N개의 영역/구역으로 분할하고, 주파수 채널의 빔 폭 및 방향을 상기 영역/구역에 맞춘다.

통상, 프레임 크기 T는, 가장 느린 실시간 응용이 세션 상에서 패킷을 생성하는데 걸리는 시간과 같다. 예를 들어, 20 ms, 40 ms, 또는 80 ms마다 음성 패킷을 생성하는 음성 응용 소프트웨어의 경우에는, 음성 응용 소프트웨어를 이용하는 환경에 대해, 20 ms, 40 ms, 또는 80 ms로 T를 설정할 수도 있다.

특히, (만약 필요한 경우)이동국과 스마트 안테나가 프레임의 시작을 정확하게 인식한다고 가정하면, 즉, 접근점과 모바일 전역에서 일관된 프레이밍 구조를 갖는다고 가정하면, 시간-공간 부하 등화기는 다음과 같이 동작한다:

a. 각 프레임의 시작시, 즉, T 초마다, 단계(401)에서는, 음성의 실시간 주기를 위한(즉, 실시간 세션만을 고려하는) 하나와, 비실시간 주기를 위한(즉, 비실 시간 세션만을 고려하는) 다른 하나인, 2개 집합의 빔 폭 및 방향을 계산한다.

b. 단계(402)에서는, 실시간 주기에 따라 빔을 조정한다.

c. 단계(403)에서는, 모든 모바일이 그 모든 자신의 실시간 패킷을 전송할 때까지 실시간 주기를 계속한다.

d. 단계(404)에서는, 업링크 상에서, 상기 시스템이, 실시간 주기 동안 적어도 일정 간격(예를 들어, (2τ+ μ) 초, 여기서, 2τ는 주파수 채널 상에서의 왕복 전파 지연이고, μ는 주파수 채널 상에서의 실시간 패킷의 서비스(접근에 전송을 더한) 시간이다)에 대해 모든 주파수 채널이 침묵 상태를 유지하는지를 결정한다.

e. 단계(404)에서 "아니오"인 경우, 상기 간격이 경과할 때까지, 시스템이 대기한다.

f. 단계(404)에서 "예"인 경우, 단계(405)에서는, 시간-공간 부하 등화기가 비실시간 주기를 시작하고, 단계(406)에서는, 이를 프레임의 종료까지 계속한다. 특히, 제어기는, 안테나 빔 폭 및 방향을 재조정하여, 비실시간 세션의 부하가 그들 간에 균등하게 분포되도록 한다. 또한, 다운링크도, 일정 간격이 경과하는 것을 대기할 수도 있다. 그러나, 다운링크 상에서는, 스마트 안테나가 실시간 서비스 버퍼를 고갈시키자마자, 제어기가 비실시간 주기로의 이동을 시작할 수도 있으므로, 최적화를 실현할 수도 있다.

업링크 상에서, 선행 알고리즘은, 모바일 및 스마트 안테나 시스템이 프레임의 시작을 정확하게 식별할 것을 요구한다. 만약 그렇지 않은 경우에는, 사용자가 매체 전역에 분포하며, 프레임의 시작, 또는 프레임 내의 상이한 주기에 대한 단일 의 참조를 갖지 않기 때문에, 업링크 상에서, 시간-공간 부하 등화기가 적절히 동작하지 않을 수도 있다. 그러나, 안테나 자체가 프레임 시작 또는 그 주기를 알고 있고, 모바일의 수신기가 신호 수신시 신호를 선택하기 때문에, 다운링크 상에서는 엄격한 프레이밍에 대한 필요가 존재하지 않는다. 업링크 상에서는, 접근점과 모바일 전역에서 일관된 프레이밍 구조를 보장하기 위해, 2개의 접근법을 이용할 수도 있다.

a. 접근점과 모바일 간의 엄격한 동기, 및

b. 프레임의 시작을 알리기 위한, 접근점과 모바일 간의 명시적 메시징/상호 작용.

블루투스나 CDMA와 같은 엄격한 동기 기술은, 접근점과 모바일 전역에서 일관된 프레이밍 구조를 자동으로 제공한다. 그러나, 802.11b의 WLAN의 경우에는, IEEE 802.11b 명세가 상기와 같은 접근점과 모바일 간의 엄격한 동기 수단을 제공하지 않으므로, 업링크 상의 동기가 문제를 일으킬 수도 있다. 사실상, 블루투스 마스터(WLANs에서 APs와 유사)는 슬레이브(WLANs에서 모바일과 유사)와의 엄격한 동기를 갖고 있고, 각 슬레이브가 언제 전송하는지를 알고 있고, 각 슬레이브가 실시간(예를 들어, 음성)인지, 비실시간(예를 들어, 데이터)인지를 알고 있다.

상기 802.11b 문제를 처리하는 적어도 2개의 방법이 존재한다. 첫번째 솔루션은, 어느 사용자가 전송할 권한를 갖는지를 결정하는 스마트 안테나 시스템 내의 폴링 메커니즘을 이용하는 것이다. 이와 같은 접근법은, 802.11 MAC(media access control) 방식의 명세에서 지정된 PCF(Point Coordination Function)와 유사하다. 상기 접근법의 이점은, 경쟁 없는 음성 주기를 허용하고, 주파수 채널마다 동시 음성 세션의 수를 잠재적으로 증가시킨다는 것이다. 너트셸(nutshell)에 있어서, 상기 802.11 MAC의 추가는, 사용자 패킷을 위한 4개 클래스의 우선권 수단, 및 본 명세세에서 HCF(hybrid coordination function)로 지칭되는 PCF와 유사한 향상된 폴링 메커니즘을 제공한다. 예비 성능 평가 연구는, "HCF가 시간 제한된 트래픽을 전송하는 수단을 제공하나, HC(Hybrid Coordinator)의 범위 내에 있는 모든 지국이 그 조정을 따를 것을 요구한다"는 것을 나타낸다.

엄격한 동기가 없는 경우에는, 접근점과 모바일 간의 명시적 메시징을 이용하여, 업링크 빔 상에서 일관된 프레이밍 구조를 제공할 수 있다. 이와 같은 접근법에서는, 접근점이 주기적으로 안내 메시지를 전송하여, 새 프레임의 시작에 관해 모바일에게 통지하게 된다. 또한, 안내 메시지를 갖고 있으므로, 접근점이 이를 이용하는 것을 선택하여, 각 프레임 내의 실시간의 종료(비실시간의 시작)에 관해서도 모바일에게 통지할 수도 있다. 실시간의 종료(비실시간의 시작)에 관해 모바일에게 통지하기 위한 안내 메시지의 상기 이용은, 주기 간의 침묵을 τ초만큼 감소시키므로, 업링크 상에서의 시스템의 처리량을 향상시킬 수도 있다. 프레임 안내 메시지의 시작은, 2 바이트 제어 필드가 다음과 같이 부호화되는 802.11 MAC_PDU이다.

a. 프로토콜 버전 : 모든 프레임에 대해 00

b. 타입 : 01, 즉, START/END 모두에 대해 제어 MAC_PDU

c. 서브타입 : START에 대해 0000, 및 END에 대해 0001

d. 제어 필드의 나머지 비트는 무시된다.

상기 접근법은, 무시할 수 있는 추가 신호 부담을 제시하고, 그 START/END 제어 MAC_PDUs는, 그 페이로드가 0이기 때문에 모바일에 의한 ACK(acknowledgement)를 필요로 하지 않고, MAC_PDU의 4 바이트 길이 FCS 필드가 그 2 바이트 길이 제어 필드를 보호한다.

그 주파수 채널 상에서 사용자의 집합체 전송 속도를 측정하고, 그 빔 폭을 적응시켜, 모든 주파수 채널의 빔 폭의 합(즉, 커버리지 영역)을 일정하게 유지하고; 최고 트래픽을 갖는 채널의 빔 폭을 일정량(예를 들어, λ도)으로 좁히며, 최저 트래픽을 갖는 채널의 빔 폭을 동일량(예를 들어, λ도)으로 넓히고; 및 다른 주파수 채널의 빔 폭을 일정하게 유지하는, 적응 안테나가 제안되었다. 다음 중 적어도 하나는, 부하 등화 스마트 안테나가,

a. 집합된 트래픽 속도뿐만 아니라, 사용자의 위치 및 서비스 타입에도 적응하고;

b. 실시간 및 비실시간 서비스 간에서 안테나를 순환형 방식으로 시분할하여, 가상으로 이들 서비스를 분리하고, 비실시간 서비스의, 그 실시간 대응부의 성능에 대한 반대 영향을 줄이고;

c. 각 프레임 내의 클래스 주기 동안 주파수 채널 전역에서 거의 균등하게 각 서비스 클래스(예를 들어, 실시간)의 트래픽 부하를 분산시켜, 모든 사용자에 대한 QoS를 "상당히(fairly)" 향상시키고; 및

d. 주기적으로 그 빔을 조정하여 스마트 안테나의 전체 공칭 커버리지 영역 을 스윕하고, 거기에서 활성 상태에 있는 모든 사용자를 선택하더라도, 사용자의 트래픽 및 위치를 동적으로 추적하고, 소정의 공칭 지리적 영역을 계속 커버할 것을 항상 강요하지는 않는다는 점에서, 상술한 적응 안테나 방식과 부하 등화 스마트 안테나를 구별한다.

상기 시스템이 단지 동일한 음성 서비스 및 동일한 최선의 데이터 서비스만을 지원하는 것으로 가정하면, 도 5는, N = 3인 주파수 채널을 갖는 예시적인 예를 나타낸 것으로, 그 14명의 사용자 중 5명은(동심 링으로 도시됨), 음성 세션을 가지나, 나머지 9명은 데이터 세션을 이용하고 있다. 모든 음성 세션이 동일하므로, 음성 세션의 등가 용량이, 1, 즉, 모든 세션에 대해 C_k = 1로 되어, 프레임의 시작시 음성 주기 동안, 주파수 채널의 빔 폭, ω₀, ω₁, 및 ω₂에 대해 도 5에 이르게 된다. 도 6은, 프레임의 비실시간 주기 동안 동일 모바일 단말기를 나타낸다.

도 5에서, 3개의 빔은, 주로, 실시간 모바일 단말기를 커버한다. 빔 ω₀은, (각각, 주위에 링을 갖는 실시간으로 지정된)실시간 모바일 단말기(501 및 502)를 커버한다. 빔 ω₁은, 실시간 모바일 단말기(503 및 504)를 커버한다. 빔 ω₂는, 실시간 모바일 단말기(505)를 커버한다.

도 6에서는, 3개의 빔이 모든 모바일 단말기를 커버한다. 빔 ω₀은, 모바일 단말기(501, 502, 601, 602, 및 603)를 커버한다. 빔 ω₁은, 모바일 단말기(503, 504, 604, 605, 및 606)을 커버한다. 빔 ω₂는, 모바일 단말기(505, 607, 608, 및 609)를 커버한다.

도 5 및 도 6의 시간-공간 등화기 예에서, 간편을 위해, 사용자는 음성 또는 데이터 서비스를 갖는 것으로 도시된다. 그러나, 이는 요구 조건이 아니고, 사용자는 음성 및 데이터 서비스 모두를 동시에 가질 수 있다. 서비스 클래스 모두를 동시에 이용하는 사용자는, 데이터 사용자 인구(비실시간)의 구성원으로서 뿐만 아니라 음성 인구(실시간)의 구성원으로서 간주한다. 또한, 세션, 특히, 실시간 세션의 지연 요구 조건을 만족하기 위해, 네트워크는, 주파수 채널마다, 필요한 경우 비실시간 뿐만 아니라, 실시간의, 진행 중인 세션의 수를 적절히 제한하기 위해, 승인 제어 정책을 이용하거나 이용하지 않을 수도 있다.

패킷 조정을 갖는 부하 등화기

무선 환경에서는, 각 모바일의 전력 소비를 줄임으로써, 얻게 되는 이점을 발견할 수 있다. 이와 같이 하기 위해, 부하 등화기는, 업링크 빔에 관한 기술분야에서 공지된 패킷 조정 접근법과 함께 이용될 수도 있다. 패킷 조정을 이용하면, 모바일로부터 RTS(request to send) 메시지를 수신하여 모바일에 전송 권한을 부여한 후, 부하 등화 스마트 안테나는, 점 대 점 수신 (업링크) 빔, 즉, 좁은 빔(예를 들어, 15°± 5°) 또는 안테나 배열이 생성할 수 있는 가장 좁은 빔을, 모바일의 위치로 지시한다. 모바일로부터 패킷을 수신한 후, 다운링크 빔 상에서 그 ACK(acknowledgement) 패킷을 전송하면서, 부하 등화기에 의해 설정된 그 정규 빔 폭으로 업링크 빔을 복구할 수도 있으므로, 주파수 채널에 할당된 모든 모바일의 RTS 패킷을 들을 수 있게 된다. 스마트 안테나는, 모바일에게 전송 권한을 부여한 후, 상기 프로세스를 반복한다.

시간-공간 부하 등화기의 구성 요소

도 7은, 부하 등화 스마트 안테나와 함께 이용될 수도 있는 예시적인 구조를 나타낸다. 상기 구조는, 안테나(701) 및 안테나 제어기(702)를 갖는 스마트 안테나 시스템(704)을 포함할 수도 있다. 안테나 제어기(702)는 네트워크(703)와 상호 작용한다. 네트워크(703)는, 전송, 제어 및 관리 실체를 포함할 수도 있다. 간편을 위해, 도 7은, 제어기(702)와 상호 작용하는 네트워크의 그들 요소를 나타낸다(SIP 서버(705)에 접속되며, 또한, 프로파일 서버(707)에도 접속되는, 아웃바운드(Outbound) SIP 프록시(706)를 포함함). 프로파일 서버(707)는, 자원 관리자(708)에 접속될 수도 있고, 자원 관리자(708)는 정책 서버(709; policy server)에 접속될 수도 있다. 네트워크(703) 내의 상기 요소 배열은 단지 예시적인 것일 뿐이다. 또한, 다른 관계를 이용할 수도 있다.

제어기(702)는, 아웃바운드 SIP 프록시(706) 및 데이터베이스 갱신 엔진(711)과 정보를 교환하는 SIP 메시지 프로세서(710; SMP)를 포함할 수도 있다. 또한, 제어기(702)는, 자원 관리자(708), SMP(710), 및 정책 서버(709)와 정보를 교환하여 위치 데이터베이스(712)에 정보를 기억하는 데이터베이스 갱신 엔진(711)을 포함할 수도 있다. 또한, 제어기(702)는, 위치 데이터베이스(712)와 정보를 교환하는 부하 등화(및 제어) 엔진(713)을 더 포함할 수도 있다.

안테나(701)는, 공간-시간 디멀티플렉서(714) 및 공간-시간 멀티플렉서(716)를 포함할 수도 있다. 상기 디멀티플렉서(714) 및 멀티플렉서(716)는 모두는, 프 로세서(715)에 접속될 수도 있다. 또한, 안테나(701)는, 디멀티플렉서(714) 및 프로세서(715)에 접속되는 다중 채널 수신기(717)를 더 포함할 수도 있다. 또한, 안테나(701)는, 멀티플렉서(716) 및 프로세서(715)에 접속되는 다중 채널 송신기(719)를 더 포함할 수도 있다. 다중 채널 수신기(717) 및 다중 채널 송신기(719)는, 안테나 배열(718)에 접속될 수도 있다.

프로세서(715)는, 사용자의 모바일 단말기의 DOA(direction of arrival)를 계산하고(또는, DOA의 계산에 필요한 데이터를 캡처하고), 이를(또는 그들을) 부하 등화 엔진(713)에 전달한다. 또한, 프로세서(715)는, 제어기(702)(또는 제어기들(702))의 부하 등화 엔진으로부터 빔 폭을 수신하고, 그들을 적당한 가중 벡터로 번역하여, 안테나(701)(또는 안테나들(701))로부터의 안테나 빔을 조정할 수도 있다. 각각의 네트워크(703)에 대해, 하나 이상의 제어기(702) 및 하나 이상의 안테나(701)가 존재할 수도 있다. 각각의 제어기(702)에 대해, 하나 이상의 안테나(701)가 존재할 수도 있다. 또한, 각각의 제어기(702)는, 하나 이상의 네트워크(703)에 접속될 수도 있다.

제어기(702)는, 사용자의 위치 및 그 서비스에 관한 정보를 얻어 처리하고, 그 정보를 제어 작용으로 변환하여, 운영자의 정책에 따라 안테나(701)의 빔을 조정한다. 예를 들어, 부하 등화 엔진(713)은, 그 작업이, 사용자 위치 및 서비스 데이터를 이용하여 스마트 안테나의 처리량을 최대화하는 것인, PEP(policy enforcement point)일 수도 있으므로, 즉, 상술한 시간-공간 부하 등화 접근법을 실현할 수도 있다. 부하 등화(또는, 통상, 제어) 엔진(713)은 어떤 운영자 정책도 실행할 수 있는 동적 PEP(policy enforcement point)를 나타낸다. 제어기(702)는, 다음을 포함할 수도 있다.

a. 호출/세션 상태 처리 엔진인 SIP 메시지 프로세서(710; SMP). SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는 안테나(701)의 커버리지 영역 내에 위치한 사용자로부터 및 사용자로의 신호 메시지의 복제를 수신하고, 그들을 처리/필터링하여 사용자와 그 서비스 및 세션에 관한 정보를 얻고(또는 갱신하고), 그 정보를 데이터베이스 갱신 엔진(711)에 전송하여, 위치 데이터베이스(712) 내의 정보를 갱신한다;

b. 사용자 위치, 그 진행 중인 세션 및 이들 세션 상의 서비스 타입을 포함하는 표준(예를 들어, SQL) 위치 데이터베이스(712);

c. 위치 데이터베이스(712) 내의 데이터를 이용하여 상술한 시간-공간 부하 등화 경험적 방법을 실현하는 부하 등화 엔진(713). PEP(policy enforcement point)는 정책 서버에 의해 규정된 제어 정책을 실행할 수도 있다; 및

d. SIP 메시지 프로세서(710; SMP), 및 안테나(701)의 프로세서(715)로부터 수신된 정보에 따라 위치 데이터베이스(712)를 초기화하고 갱신하는 데이터베이스 갱신 엔진(711).

제어기(702)는 안테나(701)와 별개로 도시된다. 다른 방법으로는, 제어기(702)는 안테나(701)와 통합될 수도 있다. 또한, 제어기(702)는, 네트워크(703) 내에서 또는 네트워크(703)와 안테나(701) 간의 어딘가에서 아웃바운드 SIP 프록시(706)와 통합될 수도 있다(예를 들어, SIP 메시지 프로세서(710; SMP)를 아웃바운드 SIP 프록시(706)와 통합하고, 그 나머지 실체를 안테나(701)와 통합하는 등). 일반적으로, 제어기(702)는 MCS(mobile communication server)의 구성 요소 일부가 될 수도 있다.

사용자 서비스 및 세션

다음은, 사용자의 서비스와 세션에 관한 관련 정보, 및 제어기(702)가 위치 데이터베이스(712)를 초기화하고, 관련 데이터를 얻어, 위치 데이터베이스(712)를 갱신하는 방법에 관한 것이다.

사용자 데이터 객체

각 사용자의 모바일 단말기는, 단말기의 위치, 및 사용자의 단말기로부터 발생하거나 사용자의 단말기에서 종료하는 진행 중인 세션 및 서비스에 관한 모든 관련 정보를 포함하는, 위치 데이터베이스(712) 내의 사용자 데이터 객체에 의해 식별될 수도 있다. 사용자 데이터 객체(801)는 도 8에 도시된 다음 속성 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.

a. 사용자의 SIP URL(802);

b. 사용자 단말기의 IP 주소(803);

c. 사용자 단말기의 MAC 주소(804);

d. (절대적 또는 안테나(701)와 관련하여)사용자 단말기의 위치(및/또는 방위각)(806); 및

e. 사용자의 단말기로부터 발생하거나 사용자의 단말기 상에서 종료하는, 진행 중인 세션의 서비스 타입, SIP 세션 식별자(세션 IDs)뿐만 아니라 그 대응하는 등가 용량(807).

f. 추가 정보는 808로서 포함되거나 포함되지 않을 수도 있다.

일반적으로, 사용자의 단말기, 그 IP 주소, 및 사용자의 SIP URL을 구비하는 트리플렛(triplet)을 이용하여, 안테나(701)의 위치 데이터베이스(712) 내의 사용자 데이터 객체를 식별하고 갱신할 수도 있다. 단말기의 MAC 주소는, 이동성을 지원하는 네트워크 프로토콜뿐만 아니라 사용자 서비스 및/또는 이동성 패턴에 관계 없이 사용자 데이터 객체를 식별한다. MAC 주소는, 모바일 단말기의 위치에 사용자 서비스 및 세션을 결합시키기 위한 위치 데이터베이스(721) 내의 하나 이상의 객체 식별자로서 동작할 수도 있다. SIP 신호 메시지는, 사용자의 세션을, 그녀/그의 URL 및 IP 주소에 의해 식별한다. SIP RESISTOR 메시지 보디(body)는, 사용자 URL 및 IP 주소를 그녀/그의 단말기의 MAC 주소와/MAC 주소로 결합/사상할 수도 있다. 세션 셋업 메시지 내의 SIP URL은 사용자와 세션을 결합시킬 수도 있으나, 서비스 이동성 때문에 그녀/그의 단말기와 항상 결합하는 것은 아니다. 예를 들어, 사용자는, 그녀/그의 모바일로부터, 위치 데이터베이스에 반드시 나타나지는 않는 다른 장치(예를 들어, 그녀/그의 사무용 전화기)에, 진행 중인 세션을 전송할 수도 있다. 이 경우, SIP RE_INVITE(또는 UPDATE) 메시지 내의 IP 주소는, 상기 세션이 다른 장치로 전송되었고, 그녀/그의 모바일 및 그 진행 중인 활동을 표현하는 사용자 데이터 객체에서 삭제될 수 있다는 것을 표시할 수도 있다. 이로 인해, 데이터베이스 갱신 엔진(711)은 사용자 데이터 객체에서 상기 세션을 삭제할 수 있게 된다.

위치 데이터베이스의 초기화 및 갱신

부하 등화 안테나를 보조하는 사용자 데이터 객체의 속성은, 사용자의 단말기의 위치 또는 그 위치의 방위각이다. 상기 각도는, 절대 위치 식별 정보(GPS, 삼각 측량, 또는 쌍곡선 위치 식별 정보)로부터 결정되거나, 직접 검출될 수도 있다. 안테나 시스템은, 당해 기술분야에서 공지된, 위치 확인(position location) 또는 DOA(Direction of Arrival) 추정 알고리즘과 함께 수신된 신호를 이용하여, 사용자(예를 들어, 단말기) 위치의 방위각을 얻을 수도 있다. 스마트 안테나에서 DOA 정보를 이용하는 경우에는, 3개의 문제가 존재한다:

a. 안테나 시스템의 시동시 위치 데이터베이스(712)를 어떻게 초기화하는가?

b. 부하 등화(제어) 엔진(713)의 빔 폭 및 그 각도의 동적 조정이, 허용할 수 없는(또는 일정하지 않은) 시간 동안, 활성 상태에 있지 않은 어느 사용자/단말기도 시스템 커버리지 및 서비스에서 벗어나지 않게 하는 것을, 제어기(702)가 어떻게 보장하는가?

c. 세션의 위치, 서비스 타입 및 등가 용량을 어떻게 얻어 위치 데이터베이스(712)에 기억하는가?

첫 번째 문제를 처리하기 위해서는, 안테나 빔 폭 및 그 각도를 초기화하여, 그들이 시스템 시동시 전체 영역을 커버하도록 한다. 부하 등화(제어) 엔진(713)은, 초기 빔 폭을 ω_k = π/ N(0 ≤ k ＜ N)로 할당한다. 예를 들어, 부하 등화 엔진은 ω₀ = ω₁ = ω₂ = π/ 3를 갖는 3개의 빔 안테나를 시동하고, 초기화 간격이 종료하자마자, 부하 등화 방법론 실행을 시작한다. 초기화 간격 기간의 정확한 값 은, DOA 알고리즘이 시스템의 커버리지 내에 있는 모든 활성 단말기 위치를 결정하는데 걸리는 시간에 따라 다르다.

그 다음에, 데이터베이스 갱신 엔진(711)은, SIP 메시지 프로세서(710; SMP)로부터 URLs, IP 주소, 및 세션 IDs에 관한 정보, 및 트래픽 기술자(descriptor)를, 데이터베이스 갱신 엔진(711)이 수신할 때까지, 그 위치 및 MAC 주소 중 적어도 하나를 갖는 사용자의 데이터 객체를 초기화하면서, 나머지 객체를 "0(null)"으로 설정한다. 데이터베이스 갱신 엔진(711)은, SIP 메시지 프로세서(710; SMP)로부터 수신된 정보를 처리하여, 사용자 데이터 객체의 나머지 속성을 얻어 갱신한다.

두 번째 문제를 처리하는 것, 즉, 사용자가 침묵 기간 후 다시 활성 상태로 되는 경우, 사용자가 시스템과 재결합하는 것을 허용하는 것은, 첫 번째 문제의 처리와 유사하나, 그 차이점은, 후자는 주기적인 프로세스이나, 전자는 비교적 드물게 수행되는 작업일 수도 있다는 것이다. 즉, N개의 빔을 갖는 안테나(701)의 부하 등화(제어) 엔진(713)은, 그 부하 등화 빔 형성을 주기적으로(예를 들어, T_p 초마다) 중지하고, ω_k = π/ N(0 ≤k ＜ N)의 빔 폭을 생성하여, 전체 커버리지 영역을 스윕하고, 위치 데이터베이스 내에 모든 활성 사용자를 설치(또는 재설치)한다. 초기화 작업에서와 같이, 중지 시간 길이는 DOA 알고리즘에 따라 다르다. 데이터베이스 갱신 주기인, T_p의 선택에서의 절충은, 1) 부하 등화기의 성능에 대한 이들 갱신의 영향을 비교적 무시할 수 있도록, 시간-공간 프레임 크기 T보다 훨씬 더 커 야하고, 및 2) 오프훅(off-hook) 사용자를 차단하는 가능성이 최소인 것을 보장할 수 있도록, 충분히 작아야 한다는 것이다.

다른 방법으로는, (동일 안테나 배열 또는 다른 안테나 배열로부터) 다른 빔을 생성하고, 그 영역을 스윕하여, 모든, 새로운, 또는 재결합한 모바일 단말기에 대해 검사할 수도 있다.

세 번째 문제를 처리하기 위해, 데이터베이스 갱신 엔진(711)은, SIP 메시지 프로세서(710; SMP) 또는 안테나(701)의 프로세서(715)로부터 새 위치, 세션, 및 서비스 정보의 수신시 데이터베이스를 수정할 수도 있다.

데이터베이스 갱신 엔진(711)이 SIP 메시지 프로세서(710; SMP) 또는 기본 스마트 안테나의 프로세서(715)로부터 데이터를 수신하면, 데이터베이스 갱신 엔진(711)은, 필요에 따라, 그 정보를 처리하고(예를 들어, 세션의 등가 용량을 계산하고), 그 객체가 데이터베이스 내에 이미 존재하는 경우에는, 대응하는 사용자 데이터 객체를 갱신한다. 정상이 아닌 조건을 제외하고는, 데이터베이스 내에 이미 객체가 존재할 수도 있다. 만약 그렇지 않다면, 데이터베이스 갱신 엔진(711)은, 새 사용자 데이터 객체를 데이터베이스 내에 생성하고, 그 식별자를 이용하여 데이터베이스에 접근한다. 상기 식별자는, "새(new)" 사용자의 단말기의 MAC 주소이거나 MAC 주소가 아닐 수도 있다.

데이터베이스 갱신 엔진(711)은, 만약 필요한 경우, 실효된(stale) 사용자 데이터 객체를 삭제할 수도 있다. 예를 들어, (후속 갱신 없이 몇 분 또는 몇 시간이 지난)구 객체는 더 이상 적절하지 않을 수도 있다. 안테나가 연장된 시간 동 안 사용자 모바일로부터 신호를 수신하지 않으면, 안테나는 그녀/그의 사용자 데이터 객체가 실효된 것으로 생각한다. 이와 관련하여, 사용자 단말기가 고장나거나 (운영자의 정책에 의해 지정되는)긴 시간 동안 그 등록을 갱신하지 않으면, 사용자 데이터 객체를 실효된 것으로 생각할 수도 있다.

사용자 세션 및 서비스에 관한 정보를 얻음

제어기(702)는, SIP 신호 메시지로부터의, 사용자, 그/그녀의 단말기 MAC 및 IP 주소에 관한 정보와, 진행 중인 세션 및 서비스에 관한 정보를 유지한다. IEEE 802.11 WLANs와 관련하여, 통상, 단말기는, 정보를 전송할 수 있기 전, 우선 접근점으로 등록한다. 따라서, 통상, 사용자 데이터 객체의 MAC 주소 및 위치 속성은, 다른 것보다 먼저 위치 데이터베이스 내에 나타나게 된다.

SIP 메시지로부터 얻을 수도 있는 사용자 데이터 객체의 속성은, 사용자 SIP URL, 그녀/그의 단말기의 IP 주소와 대응하는 MAC 주소, 그 진행 중인 세션의 "세션 IDs(Session-IDs)", 및 그 서비스 요구 조건이다. 다른 방법으로는, 이들을 다른 소스로부터 얻을 수도 있다. MAC 및 IP 레벨에 있는 단말기 주소 및 URL은, SIP 등록 메시지 흐름 동안 얻을 수 있으나, 진행 중인 세션 및 그 서비스에 관한 정보는 SIP 호출 셋업 메시지 교환으로부터 얻을 수 있다. SIP 아웃바운드 프록시(706)는, 안테나(701)의 커버리지 영역 내에서 사용자의 모바일 발생 및 모바일 종료 세션의 신호 메시지의 경로 내에 존재한다. SIP 아웃바운드 프록시(706)는, 안테나(701)의 커버리지 영역 내에서 사용자로의 및 사용자로부터의 신호 메시지를 SIP 메시지 프로세서(710; SMP)에 복제한다. SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는, 이들 메시지를 필터링하여 필요한 정보를 얻고, 데이터베이스 갱신 엔진(711)에 전달한다.

SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는, 위치 데이터베이스의 사용자 데이터 객체가, 사용자의 URLs, IP 주소, 및 MAC 주소에 관한 정확한 최신 정보를 포함한다는 것을 보장한다. SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는, 상기 및 다른 작업을, 다음 중 하나 이상을 통하여 수행할 수도 있다:

a. 아웃바운드 SIP 프록시(706)로부터 SIP REGISTER 메시지의 수신시, SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는, 메시지, 즉, 헤더(header) 및 보디(body) 모두를 처리하여, 등록 세션 ID뿐만 아니라, 사용자 URL, 그 단말기 IP 주소, 및 그 MAC 주소 중 적어도 하나를 얻는다. 등록 세션 ID, 사용자 URL 및 그/그녀의 단말기의 IP 주소는 SIP REGISTER 헤더에서 이용 가능하다. MAC 주소는 REGISTER 메시지 보디에서 얻을 수도 있다.

b. 모바일 IP가 단말기 이동성을 제공하는 경우, 사용자 NAI(예를 들어, 사용자의 홈 IP 주소)는, SIP REGISTER 메시지의 CONTACT 필드 내에 위치할 수도 있다. 특히, 상호 장치 서비스 이동성(cross appliance service mobility)의 경우에는, 장치 변경 후, CONTACT 필드를 변화될 모바일 단말기의 NAI로 설정할 수도 있다. 그러면, 데이터베이스 갱신 엔진(711)은, 그 세션이 본래 모바일 단말기에 조금도 속하지 않는다는 것을 알게 된다.

c. 동일 등록 세션 ID를 갖는 "200" OK 메시지의 수신시, SMP는 MAC 주소, IP 주소, 및 URL을 DB 갱신 엔진에 전송한다. DB 갱신 엔진은 MAC 주소를 이용하 여, 그 SIP URL 및 IP 주소 속성이 갱신되어야 하는 사용자 데이터 객체를 식별한다.

다음은, SIP에 있어서, 자원 및 세션 관리의 분리와 그 함축을 설명한다. 당해 기술분야에서 공지된 바와 같이, SIP 명세는 자원 관리 및 세션 관리 기능을 분리한다. SIP에 관한 한, 자원 관리는 세션을 셋업하기 위한 전제 조건이다. 여기서, 일정량의 자원으로 세션을 셋업하기 위한 요구는, SIP 자신이 이들 자원을 얻기 위해 어떤 행동도 하지 않고, 필요한 자원을 얻는 것이 최종 사용자에게 달려 있을지라도, 자원이 예약될 때까지 완료될 수 없다. 그러나, 다른 프로토콜은, 네트워크가, 자원을 예약하는 데 있어 더 능동적인 역할을 하는 것을 허용한다.

자원 전제 조건(예를 들어, 전화 호출)으로 기본 세션을 셋업하기 위한 메시지 흐름은, 도 9에 도시된다. 여기서, 안테나의 커버리지 영역 내에서의 호출자(caller)는, 안테나의 커버리지 영역 밖에 있는 피호출자(callee)에게 호출을 한다.

단계(901)에서는, INVITE 메시지의 보디 내에 SDP(session description Protocol) PDU(Protocol Data Unit)를 포함하는, 호출자로부터의 INVITE 메시지로 호출을 시작한다. SDP PDU는 세션의 서비스 요구 조건을 포함하는 INVITE 메시지의 보디 내에 포함된다. SDP PDU(SDP1로 도시됨)는, 호출자 단말기가 지원할 수 있는 서비스(들)의 타입 및 요구 조건에 관하여 피호출자에게 통지하는 세션 매체 정보를 포함한다.

다음으로, 단계(902)에서는, 피호출자가, 피호출자의 단말기의 능력을 표시 하는 SDP PDU(SDP2로 도시됨)를 포함하는 진행 중인 183 세션으로 응답한다.

단계(903) 및 단계(904)에서는, "183" 메시지를 수신한 후, 호출자와 피호출자가 PRACK 및 OK 메시지를 교환한다. 호출자와 피호출자가 그 자신의 수단 및 프로토콜(예를 들어, RSVP 등)에 의해 자원을 예약하는 예약 기간(905)은, ACK(acknowledgement) 메시지를 뒤따른다.

예약 프로세스가 완료되면, 호출자는, 매체 예약을 기술하는 SDP PDU(SDP3으로 도시됨)를 포함하는 UPDATE 메시지(906)를 호출자에서 피호출자 방향으로 전송한다.

피호출자는, 매체 예약을 나타내는 SDP PDU(SDP4로 도시됨)를 포함하는 "200" OK 메시지(907)를 피호출자에서 호출자 방향으로 전송한다.

피호출자는, 호출 메시지(908; ringing message)를 호출자에게 전송하여, 현재 피호출자가 호출하고 있음을 호출자에게 경고한다.

한 쌍의 ACK(acknowledgement) 신호는 "909" 및 "910"으로서 교환된다.

그 다음에, 911에서는, 피호출자가, 호출이 접속된 것을 표시하고, 912에서는, 호출자가 ACK(acknowledge)하여, 세션이 시작된다. 끝으로, 호출자가 피호출자에게 ACK 메시지를 전송하고, 913에서는, 세션이 시작된다.

이전 메시지 흐름은, SIP 메시지 프로세서(710; SMP)가 메시지 흐름 중 INVITE-SDP1(901), UPDATE-SDP3(906), 및 200 OK-SDP4(907), 및 최종 ACK(912) 메시지를 처리하여, 세션 및 그 서비스에 관한 정보를 얻는 것을 나타낸다. SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는, 복제되는 각 호출에 관한 모든 다른 호출 셋업 메시지 를 무시하거나 무시하지 않을 수도 있다. SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는, 각 호출의 INVITE(901), UPDATE(906), 200 OK(907), 및 ACK(912) 메시지를 다음과 같이 처리할 수도 있다:

아웃바운드 SIP 프록시(706)로부터 각 INVITE(901)의 수신시, SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는, INVITE 메시지의 헤더를 처리하여, 세션 ID, 호출자의 SIP URL 및 IP 주소를 얻고, 이들 데이터 중 하나 이상을 포함하는 임시 데이터 객체를 생성한다.

아웃바운드 SIP 프록시(706)로부터 동일 세션 ID를 갖는 UPDATE 메시지를 수신하면, SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는 UPDATE 보디 내의 SDP PDU로부터 매체 정보를 얻는다. SDP PDU 매체는, 업링크 방향에 있는 상기 세션 서비스의 요구 조건을 식별한다. SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는, 업링크 상의 상기 세션 매체(즉, 서비스 요구 조건)를, 그 세션 ID 속성이 UPDATE 메시지의 세션 ID와 동일한 임시 데이터 객체에 추가한다.

동일 세션 ID를 갖는 후속 200 OK(904)를 수신하면, SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는, 다운링크 상에서 세션의 서비스 요구 조건을 지정하는 보디 내의 SDP PDU로부터 매체 정보를 얻는다. 그러면, SIP 메시지 프로세서(710; SMP)는, 그 세션 ID 속성이 동일한 임시 데이터 객체 내에 상기 다운링크 세션 매체 정보를 포함하게 된다.

결국, SIP 메시지 프로세서(710; SMP)가 동일 세션 ID를 갖는 후속 ACK를 수신하면, 상기 임시 데이터 객체를 데이터베이스 갱신 엔진(711)에 전송하게 된다.

데이터베이스 갱신 엔진(711)은 전송된 임시 데이터를 처리하고, 이에 따라, 대응하는 사용자 데이터 객체(801)를 갱신한다. 데이터베이스 갱신 엔진(711)은, URL, IP 주소, 세션 ID, 및 업링크와 다운링크 매체 정보 중 하나 이상을 포함하는 임시 데이터 객체를 수신한다. 데이터베이스 갱신 엔진(711)은, 세션의 업링크 및 다운링크 매체 정보뿐만 아니라 세션 ID도 포함하는 자원 관리자에게 메시지를 전송한다. 네트워크의 자원 관리 방식에 따라, 자원 관리자는, 등가 용량을 계산하여 이를 데이터베이스 갱신 엔진(711)에 전송하거나, 세션의 업링크 및 다운링크 매체의 트래픽 기술자를 데이터베이스 갱신 엔진(711)에 전송하여 등가 용량 자체를 계산한다. 그 다음에, 데이터베이스 갱신 엔진(711)은, MAC 주소, URL, 및 IP 주소를 이용하여, 위치 데이터베이스 내에 있는 대응하는 사용자 데이터 객체를 고유하게 식별하고 갱신한다.

또한, 제어 시스템 및 기술은 다른 분야에도 더 적용될 수도 있다. 또한, 부하 등화 스마트 안테나의 업링크 상에서 적절한 프레이밍을 보장하는 WLAN의 안내 MAC_PDUs의 타입 및 서브타입 필드에 대한 코드 포인트(code point)를 표준화할 수도 있다. 부하 등화 스마트 안테나를 이용하여, 다른 유사한 안테나 및 종래(비 부하 균형) 안테나로 이용할 수도 있다.

패킷 네트워크에서의 세션 승인 제어

안테나 및 제어 시스템은, 패킷 네트워크에서 선택적인 세션 승인을 통하여 부하를 제어할 수도 있다. 세션(또는 호출) 승인 제어는, 네트워크의 트래픽 관리 정책에 따라 새 세션의 셋업 요구를 승인할 것인지 거부할 건지를 결정한다. 네트 워크가 별개의 용량 필요 및 QoS 요구 조건을 갖는 서로 다른 서비스 클래스를 지원하므로, 일반적으로, 승인 제어 정책은, 서비스 클래스 간의 정당한 차단(fair blocking)을 확립하고, 각각의 승인된 세션에 대해 충분한 네트워크 자원을 이용할 수 있음을 보장하고, 네트워크 자원의 전체 풀(pool)에 대해 허용 가능한 이용을 유지하기 위한 것이다.

(ATM 또는 IP)패킷의 트래픽 관리 네트워크는 광범위하게 연구되었다. 다수의 승인 제어, 스케줄링, 흐름 제어, 정책화(policing) 및 형상화(shaping) 기술이 존재하고, 여기서 설명된 안테나 부하 균등 시스템과 함께 기능할 수도 있다. 2개의 접근법을 설명한다. 이들 접근법은, 네트워크에서, 세션의 "등가 용량(equivalent capacity)", 또는 노드의 "승인 영역(admission region)"을 이용하는, 세션 승인 제어이다.

등가 용량을 이용한 승인 제어

등가 용량을 이용한 승인 제어의 경우, 네트워크는, 세션의 트래픽 기술자 및 그 QoS 요구 조건을 이용하여, 세션을 지원하는데 필요한 용량의 양(등가 용량으로 지칭됨)을 추정한다. 등가 용량의 유도를 위한 여러 분석적인 표현식이 제안되었다. 접근 인터페이스에서 세션당 주어진 버퍼 크기가 X 패킷인 경우, 접근 링크 상에서 세션의 패킷 손실률이 세션의 서비스 계층 약정에 따라 지정된 값 β를 초과하지 않도록, 세션의 등가 용량을 선택할 수도 있다. 실시간 서비스의 성능에 대한 가장 중요한 QoS 제약은, 패킷 지연이 상한 T를 초과하지 않아야 한다는 것이다. 따라서, 이를 만족하기 위해서는, 실시간 세션당 최대 버퍼 크기는,

이어야 하고, 여기서, μ는 주파수 채널 상에서 실시간 패킷의 평균 서비스(접근에 전송을 더한) 시간이다.

제i 세션 상의 트래픽의 최고 속도가

이고, 그 평균 속도가

이고, 그 평균 버스트 길이가

인 경우, 제i 세션 상의 트래픽 활동이 2-상태 마르코프 연쇄 모델과 일치한다고 가정하고, Anick 등의 결과(D. Anick, D. Mitra, and M.M. Sondhi, "다중 소스를 갖는 데이터 처리 시스템의 확률 이론(Stochastic Theory of Data Handling System with Multiple Sources)", 벨 시스템 기술 저널(BSTJ), Vol. 61, No. 8, 1982년 10월)를, Guerin 등의, 세션 트래픽의 단순 유체 근사화(R. Guerin, H. Ahmadi, 및 M. Naghshineh, "고속 네트워크에서 대역폭 할당에 대한 등가 용량 및 그 응용(Equivalent Capacity and Its Application to Bandwidth Allocation in High-Speed Networks)", 선택된 통신 분야에 관한 IEEE 저널(IEEE JSAC), Vol. 9, No. 7, 1991년 9월)와 함께 이용하면, 제i 세션의 등가 용량인, Ci에 대한 다음 표현식에 도달하게 된다:

여기서, α= -Ln(β)이고,

이다. 예를 들어, 음성 전화 통신 세션 등에서,

에 수렴하면,

로 되고, 즉, 일정 비트 속도 세션의 등가 용량이 그 피크 속도와 같아지므로, 상기 식은 그 의미가 없어진다.

접근 채널(링크/매체) 상의 자유 용량이 요구된 세션의 등가 용량을 초과하는 경우, 즉,

인 경우, 네트워크는 세션을 셋업하기 위한 요구를 승인하고, 여기서, C는 채널 용량이다. 상기 식은, 802.11 WLANs과 같은 다중 접속 공유 매체 채널 상에서는, 그 의미가 없어지고, C는 그 MAC 프로토콜의 "공칭(nominal)" 동작하에서 매체의 최대 처리량을 표현한다.

승인 영역을 이용한 승인 제어

승인 영역 접근법을 이용한 승인 제어의 경우, 네트워크는 승인 영역 "지도/곡선(maps/curves)"을 가이드라인으로 이용하여, 패킷 네트워크에서, 세션 셋업 요구를 승인할 것인지 거부할 건지를 결정한다. 이들 지도/곡선은, 스위칭 노드나, 스마트 안테나 제어기와 같은 네트워크 요소, 또는 다른 곳에 기억될 수도 있고, 또는, 네트워크 내에 기억되지 않지만 네트워크로부터 접근될 수도 있다. 승인 영역은, 채널 또는 노드에 의해 지원될 수 있는 서로 다른 서비스 클래스의 동시 세션의 수를, 그 점들이 표현하는 지도/곡선이다.

통상, 승인 영역 지도는, 네트워크 내에 소정 수의 서비스 클래스를 가정하여, 측정, 시뮬레이션, 또는 분석을 통하여, 오프라인으로 얻어진다. 상기 접근법은, 제한된 서비스 클래스 수를 갖는 작은 네트워크에서 효과적일 수도 있다.

예를 들어, 단지 음성 및 최선의 데이터 서비스만을 지원하는 안테나 시스템의 경우에는, 각 주파수 채널의 승인 영역을 그 빔 폭의 함수로서 측정(또는 유도)할 필요가 있다. 승인 영역은, 시스템 내에 존재하는 데이터 트래픽의 양에 대한 시스템이 지원할 수 있는 동시 음성 세션의 수를 나타낸 곡선이다. 승인 영역 접근법을 이용한 승인 제어를 이용하는 한 이점은, 승인 영역이 MAC 프로토콜의 공칭 동작을 나타낸다는 것이다.

Claims

어레이 안테나로부터의 2개 이상의 빔 간의 트래픽을 등화하기 위한 프로세스로서,

상기 2개 이상의 빔에 의해 커버되는 영역에서 각각의 모바일 단말기에 대한 소망 용량을 결정하는 단계;

상기 모바일 단말기들의 위치를 결정하는 단계;

상기 빔들이 상기 단말기들을 서비스하도록, 상기 2개 이상의 빔을 할당하는 단계; 및

상기 2개 이상의 빔 중 제1 빔에게, 상기 단말기들을 서비스하도록 명령하는 단계

를 포함하고,

상기 빔 중 적어도 하나는, 그 집합 용량이, 상기 빔들에 의해 서비스되는 단말기들이 소망하는 총 용량의 적어도 1/N인, 다수의 단말기를 서비스하고,

N은 빔의 수인 프로세스.
제1항에 있어서,

상기 할당하는 단계는,

상기 제1 빔의 최대 폭에 도달할 때까지, 상기 2개 이상의 빔 중 제1 빔에 단말기를 추가하는 단계를 더 포함하는 프로세스.
제1항에 있어서,

상기 할당하는 단계는,

상기 제1 빔 내에 있는 단말기들의 소망 용량이, 상기 2개 이상의 빔에 의해 서비스되는 단말기들이 소망하는 총 용량의 1/N을 만족하거나 초과할 때까지, 상기 2개 이상의 빔 중 제1 빔에 단말기를 추가하는 단계를 더 포함하는 프로세스.
제1항에 있어서,

상기 할당하는 단계는, 비실시간 정보의 소망 용량에 기초하여 상기 단말기들 간에 상기 빔들을 할당하는 프로세스.
제1항에 있어서,

상기 할당하는 단계는, 실시간 정보의 소망 용량에 기초하여 상기 단말기들 간에 상기 빔들을 할당하는 프로세스.
제1항에 있어서,

상기 할당하는 단계는, 실시간 및 비실시간 정보 모두의 소망 용량에 기초하여 상기 단말기들 간에 상기 빔들을 할당하는 프로세스.
제6항에 있어서,

상기 할당하는 단계는,

시간 프레임을 실시간 부분 및 비실시간 부분으로 분리하는 단계;

상기 실시간 부분 동안, 상기 실시간 정보를 처리하기 위해 상기 빔들을 할당하는 단계; 및

상기 비실시간 부분 동안, 상기 비실시간 정보를 처리하기 위해 상기 빔들을 할당하는 단계를 더 포함하는 프로세스.
어레이 안테나로부터의 2개 이상의 빔 간의 트래픽을 등화하기 위한 시스템으로서,

상기 2개 이상의 빔에 의해 커버되는 영역에서 각각의 모바일 단말기에 대한 소망 용량을 결정하는 수단;

상기 모바일 단말기들의 위치를 결정하는 수단;

상기 빔들이 상기 단말기들을 서비스하도록, 상기 2개 이상의 빔을 할당하는 수단; 및

상기 2개 이상의 빔 중 제1 빔에게, 상기 단말기들을 서비스하도록 명령하는 수단

을 포함하고,

상기 빔 중 적어도 하나는, 그 집합 용량이, 상기 빔들에 의해 서비스되는 단말기들이 소망하는 총 용량의 적어도 1/N인, 다수의 단말기를 서비스하고,

N은 빔의 수인 시 시스템.
제8항에 있어서,

상기 할당하는 수단은,

상기 제1 빔의 최대 폭에 도달할 때까지, 상기 2개 이상의 빔 중 제1 빔에 단말기를 추가하는 시스템.
제8항에 있어서,

상기 할당하는 수단은,

상기 제1 빔 내에 있는 단말기들의 소망 용량이, 상기 2개 이상의 빔에 의해 서비스되는 단말기들이 소망하는 총 용량의 1/N을 만족하거나 초과할 때까지, 상기 2개 이상의 빔 중 제1 빔에 단말기를 추가하는 시스템.
제8항에 있어서,

상기 할당하는 수단은, 비실시간 정보의 소망 용량에 기초하여 상기 단말기들 간에 상기 빔들을 할당하는 시스템.
제8항에 있어서,

상기 할당하는 수단은, 실시간 정보의 소망 용량에 기초하여 상기 단말기들 간에 상기 빔들을 할당하는 시스템.
제8항에 있어서,

상기 할당하는 수단은, 실시간 및 비실시간 정보 모두의 소망 용량에 기초하여 상기 단말기들 간에 상기 빔들을 할당하는 시스템.
제13항에 있어서,

상기 할당하는 수단은,

프레임을 실시간 부분 및 비실시간 부분으로 분리하는 수단;

상기 실시간 부분 동안, 상기 실시간 정보를 처리하기 위해 상기 빔들을 할당하는 수단; 및

상기 비실시간 부분 동안, 상기 비실시간 정보를 처리하기 위해 상기 빔들을 할당하는 수단을 더 포함하는 시스템.
데이터 구조를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체로서,

상기 데이터 구조는,

단말기의 SIP URL을 포함하는 제1 부분; 및

상기 단말기의 위치를 포함하는 제2 부분을 포함하고,

상기 제2 부분에 기억된 상기 위치 정보는, 상기 제1 부분 내의 정보에 의해 식별되는 단말기를 서비스하기 위해 빔을 할당하는데 이용되는 컴퓨터 판독 가능 매체.
제15항에 있어서, 상기 단말기의 IP 주소를 기억하는 제3 부분을 더 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
제15항에 있어서,

상기 단말기의 MAC 주소를 기억하는 제3 부분을 더 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
제15항에 있어서,

상기 단말기의 적어도 하나의 진행 중인 세션의 서비스 타입을 기억하는 제3 부분을 더 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
빔들 간의 트래픽을 등화하기 위한 시스템으로서,

단말기들을 서비스하는 빔들을 갖는 안테나; 및

상기 안테나를 제어하는 제어기

를 포함하고,

상기 제어기는, 상기 단말기들의 위치 및 상기 단말기들이 소망하는 용량에 기초하여 상기 빔들을 할당하는 부하 등화 엔진을 갖는 시스템.
제19항에 있어서,

상기 제어기는, 상기 단말기의 위치를 기억하는 위치 데이터베이스를 더 포 함하는 시스템.
제19항에 있어서,

상기 제어기는, 상기 단말기의 진행 중인 세션의 서비스 또는 서비스들의 타입을 기억하는 위치 데이터베이스를 더 포함하는 시스템.