KR20060091158A - 무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 스케줄링 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 스케줄링 장치 및 방법 Download PDF

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KR20060091158A
KR20060091158A KR1020050012035A KR20050012035A KR20060091158A KR 20060091158 A KR20060091158 A KR 20060091158A KR 1020050012035 A KR1020050012035 A KR 1020050012035A KR 20050012035 A KR20050012035 A KR 20050012035A KR 20060091158 A KR20060091158 A KR 20060091158A
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Abstract

본 발명은 IEEE OFDMA 무선 통신 시스템에서 MAP의 크기를 최소화시킴으로써, 하향링크 트래픽의 처리율을 증대시킬 수 있는 무선자원 할당 방법 및 장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 무선통신 시스템에서 패킷 스케줄링 방법에 있어서, 네트워크로부터 입력되는 패킷들을 패킷 버퍼에 저장하고, 각 컨넥션별 우선순위를 계산 및 미할당 컨넥션들 중 우선순위가 가장 높은 컨넥션을 선택하는 과정과, 상기 선택된 컨넥션이 속한 해당 가입자 단말기에게 기 할당된 버스트가 없는 경우, 새로운 버스트 할당 정보를 위한 DL-MAP IE의 크기를 계산하는 과정과, 상기 계산된 상기 DL-MAP IE 할당을 위한 슬롯의 수가 충분한 경우, 상기 DL-MAP IE를 위해 슬롯을 할당하는 과정과, 상기 슬롯 할당 후 해당 가입자 단말기에 할당되는 총 패킷 크기를 계산하고, 상기 해당 가입자 단말기로 할당할 슬롯의 수를 결정하는 과정과, 상기 할당된 패킷 크기에 상응하는 패킷을 전송큐로 전송하고, 미할당 슬롯의 수를 갱신하는 과정과, 상기 미할당 슬롯 수 갱신 후, 미할당 슬롯이 없는 경우 스케줄링을 완료하고 전송큐에 있는 패킷들을 해당 가입자 단말기로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
OFDMA, 무선 통신 시스템, 트래픽 데이터, 패킷, 스케줄러, 처리율, DL-MAP

Description

무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 스케줄링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SCHEDULING OF PACKET DATA IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 무선 통신 시스템의 개략적인 구조를 도시한 도면,
도 2는 일반적인 IEEE 802.16 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 패킷을 처리하기 위한 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 패킷 처리를 위한 스케줄러의 동작 과정을 도시한 도면.
본 발명은 다수개의 가입자 단말기가 무선 공유 채널을 통해 기지국과 통신하는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA' 라 칭하기로 한다) 무선 통신 시스템(Wireless Communication System)에 관한 것으로서, 특히, OFDMA 무선 통신 시스템에서 기지국에서 가입자 단말기로 전송하는 트래픽 데이터를 처리하는 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 통신 시스템에서 다수의 가입자 단말기(SS; Subscriber Station)들은 무선 공유 채널을 통해 기지국(BS; Base Station)과 통신을 수행한다. 따라서, 상기 기지국은 상기 가입자 단말기들로부터 수신한 트래픽 데이터 즉, 패킷(packet)을 상기 패킷의 목적지 주소(destination address)에 상응한 해당 가입자 단말기로 송신한다.
상기 기지국은 상기 가입자 단말기들이 요구하는 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)을 지원하기 위해 스케줄러에서 패킷들을 스케줄링 한다. 또한, 상기 기지국은 역방향 전송에 있어서도 상기 가입자 단말기에 의해 요구되는 용량을 폴링(polling) 혹은 랜덤 액세스(random access) 방안을 통하여 지원하고, 상기 기지국의 스케줄러는 각 가입자 단말기에 할당할 용량을 결정한다. 이러한 용량 결정에는 지연 시간과 연결에 따른 QoS 요구 파라미터(parameter)에 의해서 결정된다.
도 1은 일반적인 무선 공유 채널을 통해 통신을 수행하는 CDMA 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 기지국(BS; Base Station)(110)과 다수개의 가입자 단말기(SS; Subscriber Station)들(121, 123, 125)로 이루어지며, 상기 기지국(110)은 상기 다수개의 가입자 단말기들(121, 123, 125)과 무선 공유 채널을 통해 통신을 수행한다. 즉, 상기 기지국(110)은 유선망으로부터 도착한 패킷을 상기와 같은 무선 공유 채널을 통해 해당 가입자 단말기로 전송해야 한다.
이하 상기 도 1을 참조하여 일반적인 무선 통신 시스템에서 종래 기술에 따른 CDMA 무선 자원 할당 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저, 상기한 바와 같은 CDMA 1xEV-DO 시스템에서는 무선 공유 채널의 한 슬롯에 한 가입자 단말기의 데이터만 전송하므로 각 슬롯에 어떤 가입자로 데이터를 전송할지만 결정하면 된다. 상기 CDMA 시스템은 최대 노력(Best Effort) 트래픽 데이터들 즉, 패킷들에 대한 스케줄링 방법으로, 비례적 공평(Proportional Fair, 이하 'PF'라 칭하기로 한다) 알고리즘(algorithm)을 사용한다. 여기서 상기 최대 노력이라 함은, 모든 패킷을 확실히 전달할 수 있다는 보장은 없지만 패킷이 목적지에 도착하도록 최대한 노력할 것이라는 의미를 나타낸다. 또한 상기 PF 알고리즘은 롱텀 페어니스(long-term fairness)를 보장하면서 각 가입자 단말기의 무선 채널 상황을 반영하여 상기 기지국의 처리율(throughput)을 향상시키는 알고리즘을 말한다.
따라서, 상기 CDMA 방식의 무선 통신 시스템에서는 어느 시점에 자신의 평균 무선 채널 상황보다 채널 상태가 좋은 가입자 단말기의 트래픽 데이터를 우선적으로 처리함으로써, 즉 좋은 채널 상황을 가진 가입자 단말기에게 우선순위를 갖게 함으로써, 처리율을 보다 효율적으로 향상시킬 수 있도록 한다.
상기에서와 같이, 상기 일반적인 CDMA 1xEV-DO 통신 시스템에서는 한 슬롯에는 한 가입자 단말기로만 데이터가 전송되므로, CDMA 방식을 사용하는 통신 시스템 의 자원할당 스케줄러는 매 슬롯에 전송할 가입자 단말기를 선택하고, 상기 선택된 가입자 단말기에 대한 전송율만 결정하면 된다.
이와는 달리 IEEE 802.16 OFDMA 통신 시스템에서는 한 프레임 동안 여러 가입자 단말기로 데이터가 전송될 수 있으며, 또한 각 가입자 단말기에게 할당하는 자원의 크기도 가변적이다.
따라서, 802.16 OFDMA 통신 시스템의 기지국 스케줄러는 매 프레임 데이터가 전송될 가입자 단말기 및 가입자 단말기 당 할당되는 자원의 크기와 전송율 모두를 선택해야만 한다. 또한 상기 OFDMA 통신 시스템에서는 할당 정보를 나타내는 DL-MAP이 상기 트래픽 데이터와 동일한 프레임에 전송된다. 이로 인하여, 상기 DL-MAP의 크기가 커지는 만큼 상기 트래픽 데이터가 전송될 무선 자원이 줄어들게 되는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 802.16 OFDMA 통신 시스템의 기지국 스케줄러에서는 공정성(fairness)에 최소한의 영향을 주면서 상기 DL-MAP의 크기를 최소화시켜야 한다. 따라서, 기존의 슬롯당 전송할 가입자 단말기와 데이터 전송율만을 결정하는 기존의 1xEV-DO 시스템의 스케줄러를 802.16 시스템에서 사용하기 위해서는 그 개선이 필요하다.
따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 무선 통신 시스템에서 하향링크 트래픽 데이터를 스케 줄링하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, OFDMA 무선 통신 시스템에서 MAP의 크기를 최소화시킴으로써, 하향링크 트래픽 데이터의 처리율을 증대시킬 수 있는 무선 자원 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 긴급성이 높은 컨넥션의 트래픽 데이터를 먼저 스케줄링하고, 이후 긴급성이 낮은 컨넥션의 데이터 트래픽을 스케줄링 함으로써, 트래픽 데이터 처리를 효율적으로 수행하도록 하는 스케줄링 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법은; 무선통신 시스템에서 패킷 스케줄링 방법에 있어서, 네트워크로부터 입력되는 패킷들을 패킷 버퍼에 저장하고, 각 컨넥션별 우선순위를 계산 및 미할당 컨넥션들 중 우선순위가 가장 높은 컨넥션을 선택하는 과정과, 상기 선택된 컨넥션이 속한 해당 가입자 단말기에게 기 할당된 버스트가 없는 경우, 새로운 버스트 할당 정보를 위한 DL-MAP IE의 크기를 계산하는 과정과, 상기 계산된 상기 DL-MAP IE 할당을 위한 슬롯의 수가 충분한 경우, 상기 DL-MAP IE를 위해 슬롯을 할당하는 과정과, 상기 슬롯 할당 후 해당 가입자 단말기에 할당되는 총 패킷 크기를 계산하고, 상기 해당 가입자 단말기로 할당할 슬롯의 수를 결정하는 과정과, 상기 할당된 패킷 크기에 상응하는 패킷을 전송큐로 전송하고, 미할당 슬롯의 수를 갱신하는 과정과, 상기 미할당 슬롯 수 갱신 후, 미할당 슬롯이 없는 경우 스케줄링을 완료하고 전송큐에 있는 패킷들을 해당 가입자 단말기로 전송하는 과정을 포함함을 그 방법적 구성상 의 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법은; 무선통신 시스템에서 패킷 스케줄링 방법에 있어서, 가입자 단말기의 각 컨넥션별 우선순위를 결정하는 과정과, 자원 할당 정보의 크기를 계산하고 상기 자원 할당 정보를 위한 가용 슬롯이 존재하는 경우, 상기 우선순위가 가장 높은 컨넥션에 대한 자원을 할당하는 과정과, 상기 우선순위에 상응하여 매 프레임 할당되는 데이터 양으로 상기 우선순위를 갱신하는 과정을 포함함을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 장치는; 무선통신 시스템에서 패킷 스케줄링 장치에 있어서, 다수개의 가입자 단말기로 전송될 패킷들을 소정의 네트워크로부터 입력하여 저장하는 패킷 버퍼와, 자원 할당 정보를 위한 가용 슬롯이 존재하는 경우, 우선순위가 높은 컨넥션에 대한 자원할당을 수행하고, 매 프레임 전송할 컨넥션을 우순순위에 상응하여 선택하여 패킷 스케줄링을 수행하는 스케줄러와, 상기 스케줄러에 의해 매 프레임 전송이 결정된 패킷이 저장되는 전송큐를 포함함을 그 장치적 구성상의 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그리고 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 다수개의 가입자 단말기가 무선 공유 채널을 통해 기지국과 통신하는 IEEE 802.16 OFDMA 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 상기 OFDMA 무선 통신 시스템의 기지국에서 가입자 단말기로 전송할 트래픽 데이터를 스케줄링 하는 장치 및 방법을 제안한다.
한편, 상기 가입자 단말기로 전송되는 트래픽 데이터 즉, 패킷은 버스트(Burst) 단위로 변조(modulation)와 부호화(coding)가 이루어진다. 상기 하나의 버스트는 하나 이상의 슬롯으로 구성된다. 또한 상기 버스트의 할당 정보는 DL-MAP 내에 표시되며, 상기 DL-MAP 내의 DL-MAP 정보 엘리먼트(Information Element, 이하 'IE'라 칭하기로 한다)는 한 버스트의 할당 정보를 나타낸다. 또한 하나의 버스트는 변조 및 부호화율(modulation & coding rate)이 동일한 여러 가입자 단말기 컨넥션(connection)의 데이터로 구성될 수도 있으며, 한 가입자 단말기의 데이터로 구성될 수도 있다.
이하 본 발명에서는, 한 버스트가 하나의 가입자 단말기의 데이터로 구성된 경우를 기준으로 하여 설명한다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 한 버스트가 변조 및 부호율이 같은 여러 가입자 단말기의 데이터로 구성된 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같이, 상기 하나의 가입자 단말기는 여러 개의 컨넥션을 가질 수 있다. IEEE 802.16 통신 시스템에서는 가입자 단말기 당 기본적으로, 기본 연결 식별자(Basic Connection IDentifier, 이하 'Basic CID'라 칭하기로 한다), 1차 연결 식별자(이하 'Primary CID'라 칭하기로 한다) 하나씩이 할당되며, 경우에 따라 서 2차 연결 식별자(이하 'Secondary CID'라 칭하기로 한다)도 하나 할당된다. 또한 사용자 트래픽은 전송 연결 식별자(이하 'Transport CID'라 칭하기로 한다)를 통해서 전송된다. 상기한 바와 같이, 상기 Basic CID, Primary CID 및 Secondary CID는 기본 용량 협상(Basic Capability Negotiation), 등록(Registration) 및 트래픽(Traffic) 연결 설정에 사용되며, 또한 상기 Transport CID 할당 등 가입자 단말기와 기지국간 제어 메시지 교환에 사용된다. 이때, 상기 Basic CID, Primary CID 및 Secondary CID 각각은 Basic CID > Primary CID > Secondary CID 순으로 긴급성을 갖는다. 또한 기지국과 가입자 단말기간 상기 사용자 트래픽은 상기 Transport CID를 통해서 전송되며, 상기 Basic CID, Primary CID 및 Secondary CID로 전송되는 메시지에 비해 낮은 긴급성 및 우선순위를 갖는다.
상기와 같이, CID 종류별로 긴급성이 다르므로 기지국 스케줄러에서는 상기와 같은 CID 종류에 따른 우선순위를 고려하여 스케줄링을 수행해야 한다. 또한 한 가입자 단말기의 서로 다른 컨넥션의 데이터들은 한 버스트로 전송되므로, 특정 컨넥션을 스케줄링할 때 해당 컨넥션이 속해있는 가입자 단말기와, 동일한 가입자 단말기에 속해 있는 컨넥션이 이미 스케줄링 되어 전송 대역을 할당받았는지를 체크해야 한다. 이는 현재 스케줄링 되는 컨넥션의 데이터를 위해 새로운 버스트를 할당할 것인지, 기존에 할당된 버스트와 동일한 가입자 단말기 데이터이므로 기존에 할당된 버스트 크기를 변경시킬 것인지를 결정하기 위해 필요하다.
한편, 기지국에서는 매 프레임 무선 공유 채널의 처리율(throughput)과 컨넥션 간의 공정성 및 각 컨넥션의 긴급성을 고려하여 스케줄링을 해야 한다. 여기서, 상기 스케줄링이라 함은 자원을 할당할 컨넥션을 선택하고, 상기 선택된 컨넥션에 할당할 자원, 즉 슬롯(slot)의 양과 변조 순서 곱 부호율((Modulation order Product code Rate, 이하 'MPR'이라 칭하기로 한다)을 결정하는 것을 의미한다.
또한, 상술한 바와 같이 한 버스트의 할당 정보는 DL-MAP(Downlink-MAP)의 특정 DL-MAP IE를 통해 전송되며, 버스트의 개수가 증가할수록 DL-MAP IE의 개수가 증가하고, DL-MAP IE의 개수가 증가함에 따라 DL-MAP의 크기가 늘어나게 된다. 상기 DL-MAP은 트래픽 데이터와 동일한 프레임을 통해 전송되므로, DL-MAP의 크기 증가는 전송 가능한 트래픽의 양의 감소로 이어진다. 따라서, 한 프레임에 전송되는 버스트의 개수는 최소화될 필요가 있으며, 이것은 시스템의 전체 처리율의 향상으로 이어진다.
이에 본 발명에서는 IEEE 802.16 OFDMA 통신 시스템에서 하향링크 트래픽을 스케줄링 하는 장치 및 방법을 제안한다. 상기 본 발명에서는 IEEE 802.16 OFDMA 무선 통신 시스템에서 DL-MAP의 크기를 최소화시킴으로써 하향링크 트래픽의 처리율을 증대시키는 무선 자원 할당 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명은 긴급성이 높은 컨넥션의 데이터를 먼저 스케줄링한 후 긴급성이 낮은 컨넥션의 데이터를 스케줄링 하는 특징을 갖는다.
본 발명의 상세한 설명에서 앞서, 상기와 같은 IEEE 802.16 OFDMA 무선 통신 시스템에서는 프레임 단위로 하향링크 트래픽이 스케줄링 되는데, 이하에서는 상기 OFDMA 무선 통신 시스템의 하향링크 프레임 구조에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 일반적인 IEEE 802.16 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시 한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, IEEE 802.16 OFDMA 통신 시스템의 프레임 구조를 살펴보면, 상기 IEEE 802.16 통신 시스템에서 하나의 프레임은 시간(time)축으로 다수개의 심벌(symbol)들로 구성되며, 주파수(frequency)축으로 다수개의 서브채널(subchannel)로 구성된다. 또한 한 슬롯(slot)은 시간 축으로 x개의 심벌과 주파수축으로 y개의 서브채널로 이루어지며, 여기서, 상기 슬롯은 프레임 내에서의 물리적인 자원할당 기본 단위를 의미한다.
상기 도 2에 나타낸 바와 같이, 하나의 프레임에는 프레임 제어 정보를 나타내는 프레임 제어 헤더(Frame Control Header, 이하 'FCH'라 칭하기로 한다)(202), 자원 할당 정보를 나타내는 하향링크 MAP(Downlink-MAP, 이하 'DL-MAP'라 칭하기로 한다)(204), 선택적으로(optional) 구비되는 복합 재전송 MAP(Hybrid Automatic Retransmission Request MAP, 이하 'H-ARQ MAP'이라 칭하기로 한다)(206) 및 다수개의 하향링크 버스트(DL Burst) 예컨대, 하향링크 버스트 #1(210) 내지 하향링크 버스트 #5(226)들로 이루어진다. 상기 하나의 하향링크 버스트는 다수개의 슬롯으로 구성된다. 또한 한 버스트를 통해 전송되는 데이터의 비트 수는 버스트를 구성하는 슬롯의 개수 및 변조 레벨 및 부호화율(Modulation Level & Coding Rate)로 결정되며, 그 중 컨넥션의 유효한 데이터를 제외한 나머지 비트는 패딩 비트(padding bit)로 채워진다.
예컨대, 도 2에 도시한 바와 같이, 참조부호 210은 첫 번째 하향링크 버스트를 나타내며, 참조부호 212는 상기 첫 번째 버스트에서 유효 데이터가 차지하는 영 역을 나타낸다.
또한, 상기 한 버스트는 동일 가입자 단말기의 여러 컨넥션의 데이터로 구성된다. 제안하는 본 발명에서는 컨넥션 단위로 컨넥션의 우선순위(priority) 순서로 자원을 할당받기 때문에, 버스트의 크기는 해당 가입자 단말기의 컨넥션이 추가로 스케줄링될 때마다 증가한다.
이때, 상기와 같이, 기 할당된 버스트의 크기를 기반으로 추가로 스케줄링 되는 컨넥션의 데이터를 포함하기 위해 필요한 버스트의 크기는 스케줄링 때마다 재계산 되어야 한다. 또한 새로운 버스트의 크기는 기 할당된 버스트에서 유효 데이터가 차지하는 크기에서 추가로 할당되는 데이터의 크기를 감안하여 결정되어야 한다. 상기 버스트의 크기를 갱신하는 과정은 본 발명의 상세한 동작 설명에서 후술하므로 여기서는 그 설명은 생략하기로 한다.
그러면 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 동작 실시예에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 트래픽 데이터 스케줄링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 스케줄링 장치(300)는, 소정의 네트워크로부터 유입된 패킷을 저장하는 패킷 버퍼(310)와, 패킷 스케줄링을 담당하는 스케줄러(320) 및 상기 스케줄러(320)에 의해 매 프레임 전송이 결정된 패킷이 저장되는 전송큐(330)를 포함하여 구성된다.
상기 패킷 버퍼(310)에는 여러 가입자 단말기 예컨대, 가입자 단말기 #1 내 지 가입자 단말기 #3(342 내지 346)으로 전송될 패킷들이 저장된다. 상기 스케줄러(320)는 하기 <수학식 1>의 우선순위 식에 의해서 각 프레임에 전송할 컨넥션을 선택한다.
Figure 112005007665801-PAT00001
상기 <수학식 1>에 나타낸 바와 같이, 상기 priority(i)는 패킷 i의 우선순위 결정을 위한 파라미터를 나타내며, 상기
Figure 112005007665801-PAT00002
는 시각 t에서 패킷 i가 전송될 수 있는 무선 채널 전송속도를 나타내며, 상기
Figure 112005007665801-PAT00003
는 시각 t에서의 패킷 i가 속한 컨넥션의 평균 무선 채널 전송속도를 나타낸다. 여기서, 상기
Figure 112005007665801-PAT00004
를 나타내면, 하기 <수학식 2>와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112005007665801-PAT00005
상기 <수학식 2>에 나타낸 바와 같이, 상기
Figure 112005007665801-PAT00006
는 시각 t에서의 패킷 i가 속한 컨넥션의 평균 무선 채널 전송속도를 나타내며, 상기
Figure 112005007665801-PAT00007
는 양의 상수로서
Figure 112005007665801-PAT00008
의 범위를 가진다. 상기
Figure 112005007665801-PAT00009
은 시각 (t-1)에서의 가입자 단말기 i가 스케줄링 받은 비트 수를 나타낸다. 여기서, 상기
Figure 112005007665801-PAT00010
는 하기 <수학식 3>과 같 이 정의할 수 있다.
Figure 112005007665801-PAT00011
상기 <수학식 3>에서, 상기
Figure 112005007665801-PAT00012
는 평균을 취하는 구간(sec)을 나타내며, 상기
Figure 112005007665801-PAT00013
는 스케줄링 간격(ms)을 나타낸다. 여기서 상기
Figure 112005007665801-PAT00014
와
Figure 112005007665801-PAT00015
는 기본적으로
Figure 112005007665801-PAT00016
의 관계를 가진다.
그러면, 이하 본 발명의 실시예에 따른 상기 스케줄러(320)의 동작에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 스케줄러가 트래픽 데이터를 전송하는 동작 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저, 기지국 스케줄러는 네트워크로부터 입력되는 패킷들을 패킷 버퍼에 삽입(402 단계)한다. 그런 다음, 상기 스케줄러는 각 컨넥션별 우선순위 계산(404 단계) 및 미할당 컨넥션이 있는지 확인(406 단계)한다.
상기 확인결과 미할당 컨넥션이 없으면, 전송큐에 있는 패킷들을 해당 가입자 단말기로 전송(424 단계)하고, 상기 확인결과 미할당 컨넥션이 있으면, 현재 프레임에서 미할당된 컨넥션 중 가장 높은 우선순위의 컨넥션을 선택(408 단계)한다. 이어서, 상기 스케줄러는 상기 선택한 컨넥션이 속하는 해당 가입자 단말기에 대한 버스트(burst)가 할당되어 있는지 체크(410 단계)한다. 이때, 기 할당된 버스트가 없으면 새 버스트 할당 정보를 위한 MAP IE의 크기를 계산(412 단계)하고, 상기 계산된 MAP IE의 추가 할당 가능 여부를 확인(414 단계)한다. 상기에서 MAP IE의 추가 할당이 가능하지 않은 경우, 전송 버퍼에 있는 패킷들을 해당 가입자 단말기로 전송(424 단계)하고, 상기 MAP IE의 추가 할당이 가능한 경우에는 상기 선택된 컨넥션에 대해 패킷 크기 및 슬롯 개수를 할당(416 단계)한다.
반면, 상기 기 할당된 버스트가 있으면 상기에서 선택된 컨넥션에 대해 패킷 크기(packet size) 및 슬롯(slot) 개수를 할당(416 단계)한다. 그런 다음, 상기에서 할당된 패킷 크기에 상응하는 패킷을 전송큐로 전송(418 단계)한 후, 미할당 슬롯의 수를 갱신(420 단계)한다.
이때, 상기에서 미할당 슬롯이 존재(422 단계)하면 상기 406 단계로 진행하여 상기 과정을 반복 수행하고, 모든 슬롯에 대하여 할당이 완료되면 전송 버퍼에 있는 패킷들을 해당 가입자 단말기로 전송(424 단계)한다.
상술한 바와 같이 기지국 스케줄러는 CID 종류에 따른 우선순위를 고려하여 스케줄링을 해야 한다. 따라서, 본 발명에서는 Basic CID를 통해 전송되는 데이터에게 먼저 전송대역을 할당하고, 그 다음으로 Primary CID, Secondary CID, Transport CID 순서로 전송대역을 할당하는 알고리즘을 사용한다. 이를 보다 구체적으로 설명한다.
상기 도 4에 도시한 바와 같이 매 프레임 기지국 스케줄러의 동작은, 먼저 402 단계에서 기지국 스케줄러는 네트워크로부터 입력되는 패킷들을 패킷 버퍼에 삽입한다. 이어서, 상기 스케줄러는 404 단계에서 각 컨넥션에 대한 우선순위를 계 산한다. 여기서, 상기 우선순위는 상술한 바와 같이 Basic CID > Primary CID > Secondary CID > Transport CID 순으로 높은 값을 갖는다. 이때, 상기 Basic CID 간에는 라운드 로빈 알고리즘(Round Robin algorithm)에 의해 우선순위가 결정되며, 상기 Primary CID 간과 Secondary CID 간에도 역시 상기 라운드 로빈 알고리즘에 의해 우선순위가 결정된다. 또한 상기 Transport CID는 상기에서 살펴본 <수학식 1>에 의해 각 컨넥션별 우선순위를 계산한다.
다음으로, 상기 404 단계에서 우선순위 계산이 완료되면, 406 단계에서는 미할당 컨넥션이 있는지 확인한다. 만약, 미할당 컨넥션이 있는 경우에는 408 단계에서 상기 미할당 컨넥션들 중 가장 우선순위가 높은 컨넥션을 선택하고, 이후, 410 단계에서는 상기 408 단계에서 선택된 컨넥션이 속한 해당 가입자 단말기에게 기 할당된 버스트가 있는지 확인한다.
상기 410 단계에서 확인결과, 기 할당된 버스트가 없는 경우에는 새로운 버스트를 할당해야 하므로, 412 단계에서 새 버스트 할당 정보를 위한 DL-MAP IE의 크기를 계산한다. 그런 다음, 414 단계에서는 상기 412 단계에서 계산된 상기 DL-MAP IE를 할당하기 위한 슬롯의 수가 충분한지 확인한다.
상기 412 단계에서 새로운 DL-MAP IE 할당을 위한 슬롯의 수가 충분한 경우, 416 단계에서는 상기 DL-MAP IE를 위해 슬롯을 할당하고, 이후 해당 가입자 단말기에 기 할당된 패킷의 크기와 현재 선택된 컨넥션을 위해 추가로 할당할 패킷의 크기를 포함하는 총 패킷의 양을 계산하고, 해당 가입자 단말기로 할당할 슬롯의 수를 결정한다.
여기서, 상기 총 패킷의 양 및 상기 할당할 슬롯의 수 결정은 다음과 같이 산출할 수 있다.
먼저, 상기 할당할 슬롯의 수는 하기 <수학식 4>와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112005007665801-PAT00017
상기 <수학식 4>에서, 상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 N_sch_cur(k)는 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 M_cur는 프레임에서 현재까지 미할당된 슬롯의 개수를 나타낸다. 따라서, 상기 <수학식 4>에 나타낸 바와 같이, 상기 N_sch_new(k) + M_cur는 현재 프레임에서 상기 가입자 단말기 k에게 할당될 수 있는 최대 슬롯의 개수를 의미한다.
또한, 상기 <수학식 4>에서 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 Q(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐 크기를 나타내며, 상기 MPR(k)는 가입자 단말기 k의 하향링크 구간 사용 코드(Downlink Interval Usage Code, 이하 'DIUC'라 칭하기로 한다) 값에 따른 MPR(Modulation order Product code Rate)를 나타낸다. 따라서, 상기 <수학식 4>에 나타낸 바와 같이, 상기 {P_cur(k)+Q(k,i)} / 48*MPR(k)는 상기 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 패킷 크기를 포함해 추가로 상기 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐에 있는 데이터를 스케줄링할 경우 전송에 필요한 총 슬롯의 수를 의미한다.
따라서, 상기 <수학식 4>에 의해 계산된 상기 N_sch_new(k) 값은 상기 가입자 단말기 k에게 현재 프레임에서 할당될 수 있는 최대 슬롯 개수의 한도 내에서 최대한 컨넥션 i의 큐 크기만큼을 할당하기 위해 필요한 슬롯 수를 의미한다.
한편, 상술한 바와 같이 본 발명에서 사용되는 상기 MPR 값은 가입자 단말기의 채널 상태에 따라 정해지며, 상기 가입자 단말기가 요청한 DIUC 값이나 CQI 채널을 통해 가입자 단말기가 보고한 캐리어대 간섭 잡음비(CINR, Carrier to Interference & Noise Ratio) 값에 기반하여 결정된다.
다음으로, 상기와 같이 할당된 슬롯으로 상기 가입자 단말기가 전송할 유효 데이터 크기 즉, 상기 가입자 단말기에게 할당할 총 패킷의 크기는 하기 <수학식 5>와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112005007665801-PAT00018
상기 <수학식 5>에서, 상기 P_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 MPR(k)는 가입자 단말기 k의 DIUC 값에 따른 Modulation order Product code Rate를 나타내며, 상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 Q(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐 크기(queue size)를 나타낸다.
상기 <수학식 5>에 나타낸 바와 같이, N_sch_new(k) 크기의 슬롯이 할당되었을 때, 상기 할당된 슬롯을 통해 MPR(k)의 MCS 레벨(level)로 전송할 수 있는 버스 트의 크기는 48*MPR(k)*N_sch_new(k)(bits)이다. 또한, 상기 가입자 단말기 k에게 할당하고자 원했던 패킷의 크기는 P_cur(k)+Q(k,i)이므로 상기 P_cur(k)+Q(k,i)가 상기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)(bits)보다 작거나 같은 경우 즉,
Figure 112005007665801-PAT00019
인 경우에는 상기 가입자 단말기는 상기 P_cur(k)+Q(k,i)(bits) 만큼의 데이터를 모두 전송할 수 있으며, 나머지 버스트 공간은 패딩(padding)으로 채워진다. 이와는 반대로 상기 P_cur(k)+Q(k,i)가 상기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)(bits)보다 큰 경우 즉,
Figure 112005007665801-PAT00020
인 경우에는 상기 가입자 단말기에게 할당된 버스트 크기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)(bits)가 모두 상기 가입자 단말기가 전송하는 데이터로 채워진다.
다음으로, 상기에서 현재 선택된 컨넥션을 위해 추가로 할당된 패킷의 크기는 하기 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005007665801-PAT00021
상기 <수학식 6>에서, 상기 P(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i에게 할당된 총 패킷 크기를 나타내며, 상기 P_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 패킷 크기를 나타내며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷 크기를 나타낸다.
상기 <수학식 6>에 나타내 바와 같이, 현재 선택된 컨넥션을 위해 추가로 할 당된 패킷의 크기 P(k,j)는 새롭게 할당될 패킷의 크기 P_new(k)에서 현재 패킷의 크기 P_cur(k)를 뺀 값으로서 정의할 수 있다.
다음으로, 418 단계에서는 상기 416 단계에서와 같이 슬롯이 할당된 패킷들은 패킷 버퍼에서 삭제하고, 상기와 같이 할당된 패킷 크기만큼의 패킷을 전송큐로 전송한다.
그런 다음, 420 단계에서 미할당 슬롯의 수를 갱신한다. 여기서, 상기 미할당 슬롯의 수는 하기 <수학식 7>과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112005007665801-PAT00022
상기 <수학식 7>에서, 상기 M_new는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i에게 할당 후의 프레임 내 미할당 슬롯의 개수를 나타내며, 상기 M_cur은 프레임에서 현재까지 미할당된 슬롯의 개수를 나타내며, 상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 N_sch_cur(k)는 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 총 슬롯의 수를 나타낸다.
상기 <수학식 7>에 나타낸 바와 같이, 상기 가입자 단말기 k의 컨넥션 i에게 슬롯을 할당한 후 프레임 내 미할당 슬롯의 개수 M_new는 상기 <수학식 7>에서와 같이, 현재의 미할당 슬롯 수에서 상기 가입자 단말기 k에게 추가로 할당된 슬롯 수(N_sch_new(k)-N_sch_cur(k))를 빼줌으로써 구할 수 있다.
다음으로, 422 단계에서는 상기 420 단계에서 미할당 슬롯 수 갱신하고, 이후 미할당 슬롯이 남아 있는지 확인한다. 이때, 미할당 슬롯이 있는 경우에는 상기 406 단계로 진행하여 미할당 컨넥션이 있는지 확인하고, 미할당 컨넥션이 있는 경우에는 미할당 컨넥션 중에서 다음 우선순위의 컨넥션을 선택하여 상기 할당 과정을 반복한다.
상기의 동작 과정에서 알 수 있듯이, 상기한 바와 같은 할당 과정은 패킷 버퍼에 패킷이 남아 있지 않거나, 또는 미할당 슬롯이 없을 때까지 반복 수행된다. 상기와 같이 422 단계에서 미할당 슬롯이 없는 경우 즉, 스케줄링이 모두 완료되면, 이후 424 단계에서 전송큐에 있는 패킷들을 해당 가입자 단말기로 전송한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명의 무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 스케줄링 장치 및 방법에 따르면, 스케줄러에서 자원을 할당받을 컨넥션의 선택과 상기 선택된 컨넥션에 대한 자원 할당량을 결정하는 과정을 분리하여 수행함으로써, 스케줄링 복잡도를 줄일 수 있다는 이점을 가진다.
또한, 본 발명에 따르면 컨넥션간 공정성 보장을 위해 우선순위(priority)에 상응하여 컨넥션을 선택하도록 하고, 매 프레임 할당된 데이터 양으로 상기 우선순위를 갱신함으로써, 컨넥션당 할당되는 자원의 양에 있어서 공정성을 유지할 수 있 는 이점을 가진다.
또한, 본 발명에 따르면 선택된 컨넥션에 대해 최대한 많은 자원을 할당함으로써, 한 프레임에 스케줄링 되는 컨넥션의 수를 가능한 적게 유지하도록 하고, 이를 통해 MAP 오버헤드(overhead)를 최소화여 처리율(throughput)을 최대화할 수 있는 이점을 가진다.
또한, 본 발명에 따르면 특정 컨넥션에 대한 자원 할당시 할당 정보인 MPA IE의 크기를 먼저 계산하여, 상기 MAP IE를 위한 가용 슬롯의 존재 여부를 확인한 후 자원을 할당 즉, 상기 MPA IE의 할당 가능 여부를 상황에 상응하게 수시로 계산하도록 함으로써, 고정 크기의 MAP을 미리 할당하는 방법에 비해서, 할당되는 버스트(burst)의 개수에 상응하여 MAP에 할당할 자원의 양을 동적으로 예측할 수 있다. 이를 통해 상기 MAP의 크기가 예측 크기보다 작아서 자원을 낭비하는 경부를 방지할 수 있으며, 또한 상기 예측된 MAP 크기의 한도로 인해 할당 가능한 버스트 개수의 한도가 발생하여 자원이 낭비되는 경우를 방지할 수 있는 이점을 가진다.

Claims (41)

  1. 무선통신 시스템에서 패킷 스케줄링 방법에 있어서,
    네트워크로부터 입력되는 패킷들을 패킷 버퍼에 저장하고, 각 컨넥션별 우선순위를 계산 및 미할당 컨넥션들 중 우선순위가 가장 높은 컨넥션을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 컨넥션이 속한 해당 가입자 단말기에게 기 할당된 버스트가 없는 경우, 새로운 버스트 할당 정보를 위한 DL-MAP IE의 크기를 계산하는 과정과,
    상기 계산된 상기 DL-MAP IE 할당을 위한 슬롯의 수가 충분한 경우, 상기 DL-MAP IE를 위해 슬롯을 할당하는 과정과,
    상기 슬롯 할당 후 해당 가입자 단말기에 할당되는 총 패킷 크기를 계산하고, 상기 해당 가입자 단말기로 할당할 슬롯의 수를 결정하는 과정과,
    상기 할당된 패킷 크기에 상응하는 패킷을 전송큐로 전송하고, 미할당 슬롯의 수를 갱신하는 과정과,
    상기 미할당 슬롯 수 갱신 후, 미할당 슬롯이 없는 경우 스케줄링을 완료하고 전송큐에 있는 패킷들을 해당 가입자 단말기로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 할당 과정은 패킷 버퍼에 패킷이 남아 있지 않거나, 또는 미할당 슬롯이 없을 때까지 반복 수행하는 것을 특징으로 상기 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 우선순위가 높은 컨넥션을 선택하는 과정은, 상기 우선순위 계산이 완료되면 미할당 컨넥션의 존재 유무를 확인하여, 미할당 컨넥션이 있는 경우 상기 미할당 컨넥션들 중 현재 프레임에서 가장 우선순위가 높은 컨넥션을 선택함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 프레임에 전송할 컨넥션의 우선순위는 하기 우선순위 식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112005007665801-PAT00023
    상기 priority(i)는 패킷 i의 우선순위 결정을 위한 파라미터를 나타내며, 상기
    Figure 112005007665801-PAT00024
    는 시각 t에서 패킷 i가 전송될 수 있는 무선 채널 전송속도를 나타내며, 상기
    Figure 112005007665801-PAT00025
    는 시각 t에서의 패킷 i가 속한 컨넥션의 평균 무선 채널 전송속도 를 나타냄.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 할당할 슬롯의 수는 소정의 가입자 단말기에게 현재 프레임에서 할당할 수 있는 최대 슬롯 개수의 한도 내에서 최대한 컨넥션의 큐 크기만큼을 할당하기 위해 필요한 슬롯의 수를 나타내며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112005007665801-PAT00026
    상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 N_sch_cur(k)는 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 M_cur는 프레임에서 현재까지 미할당된 슬롯의 개수를 나타내며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 Q(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐 크기를 나타내며, 상기 MPR(k)는 가입자 단말기 k의 하향링크 구간 사용 코드값에 따른 MPR(Modulation order Product code Rate)를 나타냄.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 N_sch_new(k) + M_cur는 현재 프레임에서 상기 가입자 단말기 k에게 할당될 수 있는 최대 슬롯의 개수이며, 상기 {P_cur(k)+Q(k,i)} / 48*MPR(k)는 상기 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 패킷 크기를 포함해 추가로 상기 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐에 있는 데이터를 스케줄링할 경우 전송에 필요한 총 슬롯의 수인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 MPR 값은 가입자 단말기의 채널 상태에 따라 정해지며, 상기 가입자 단말기가 요청한 하향링크 구간 사용 코드 값이나 CQI 채널을 통해 가입자 단말기가 보고한 캐리어대 간섭 잡음비 값에 기반하여 결정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가입자 단말기에게 할당할 총 패킷 크기는 가입자 단말기에게 기 할당된 패킷의 크기와 현재 선택된 컨넥션을 위해 추가로 할당할 패킷의 크기를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가입자 단말기에게 할당할 총 패킷 크기는 할당된 슬롯으로 상기 가입자 단말기가 전송할 유효 데이터 크기를 나타내며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112005007665801-PAT00027
    상기 P_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 MPR(k)는 가입자 단말기 k의 DIUC 값에 따른 Modulation order Product code Rate를 나타내며, 상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 Q(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐 크기(queue size)를 나타냄.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)는 상기 N_sch_new(k) 크기의 슬롯이 할당된 슬롯을 통해 전송할 수 있는 버스트의 크기를 나타내며,
    상기 가입자 단말기 k에게 할당하고자 하는 패킷의 크기 P_cur(k)+Q(k,i)가 상기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)보다 작거나 같은 경우, 상기 가입자 단말기는 상기 P_cur(k)+Q(k,i)만큼의 데이터를 모두 전송할 수 있으며, 나머지 버스트 공간은 패딩(padding)으로 채움을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 P_cur(k)+Q(k,i)가 상기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)보다 큰 경우 상기 가입자 단말기에게 할당된 버스트 크기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)가 모두 상기 가입자 단말기가 전송하는 데이터로 채워짐을 특징으로 하는 상기 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    가입자 단말기에게 할당하고자 하는 패킷의 크기가 소정 크기의 슬롯이 할당된 슬롯을 통해 전송할 수 있는 버스트의 크기보다 작거나 같은 경우, 상기 가입자 단말기에 할당하고자 하는 패킷의 크기만큼의 데이터를 모두 전송하고, 나머지 버스트 공간은 패딩으로 채워짐을 특징으로 하는 상기 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    가입자 단말기에게 할당하고자 하는 패킷의 크기가 소정 크기의 슬롯이 할당된 슬롯을 통해 전송할 수 있는 버스트의 크기보다 큰 경우 상기 가입자 단말기에게 할당된 버스트 크기만큼의 데이터를 모두 전송함을 특징으로 하는 상기 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 현재 선택된 컨넥션을 위해 추가로 할당된 패킷 크기는 새롭게 할당될 패킷 크기에서 현재 패킷 크기를 뺀 값으로서 정의하며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112005007665801-PAT00028
    상기 P(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i에게 할당된 총 패킷 크기를 나타내며, 상기 P_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 패킷 크기를 나타내며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷 크기를 나타냄.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 가입자 단말기의 컨넥션에 대해 슬롯을 할당한 후 프레임 내 미할당 슬롯의 수는 현재의 미할당 슬롯 수에서 상기 가입자 단말기에게 추가로 할당된 슬롯 수를 뺀 값으로서 정의하며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112005007665801-PAT00029
    상기 M_new는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i에게 할당 후의 프레임 내 미할당 슬롯의 개수를 나타내며, 상기 M_cur은 프레임에서 현재까지 미할당된 슬롯의 개수 를 나타내며, 상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 N_sch_cur(k)는 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 총 슬롯의 수를 나타냄.
  16. 무선통신 시스템에서 패킷 스케줄링 방법에 있어서,
    가입자 단말기의 각 컨넥션별 우선순위를 결정하는 과정과,
    자원 할당 정보의 크기를 계산하고 상기 자원 할당 정보를 위한 가용 슬롯이 존재하는 경우, 상기 우선순위가 가장 높은 컨넥션에 대한 자원을 할당하는 과정과,
    상기 우선순위에 상응하여 매 프레임 할당되는 데이터 양으로 상기 우선순위를 갱신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 할당 과정은 패킷 버퍼에 패킷이 남아 있지 않거나, 또는 미할당 슬롯이 없을 때까지 반복 수행하는 것을 특징으로 상기 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 각 프레임에 전송할 컨넥션의 우선순위는 하기 우선순위 식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112005007665801-PAT00030
    상기 priority(i)는 패킷 i의 우선순위 결정을 위한 파라미터를 나타내며, 상기
    Figure 112005007665801-PAT00031
    는 시각 t에서 패킷 i가 전송될 수 있는 무선 채널 전송속도를 나타내며, 상기
    Figure 112005007665801-PAT00032
    는 시각 t에서의 패킷 i가 속한 컨넥션의 평균 무선 채널 전송속도를 나타냄.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 할당할 슬롯의 수는 소정의 가입자 단말기에게 현재 프레임에서 할당할 수 있는 최대 슬롯 개수의 한도 내에서 최대한 컨넥션의 큐 크기만큼을 할당하기 위해 필요한 슬롯의 수를 나타내며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112005007665801-PAT00033
    상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 N_sch_cur(k)는 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 총 슬롯의 수 를 나타내며, 상기 M_cur는 프레임에서 현재까지 미할당된 슬롯의 개수를 나타내며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 Q(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐 크기를 나타내며, 상기 MPR(k)는 가입자 단말기 k의 하향링크 구간 사용 코드값에 따른 MPR(Modulation order Product code Rate)를 나타냄.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 N_sch_new(k) + M_cur는 현재 프레임에서 상기 가입자 단말기 k에게 할당될 수 있는 최대 슬롯의 개수이며, 상기 {P_cur(k)+Q(k,i)} / 48*MPR(k)는 상기 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 패킷 크기를 포함해 추가로 상기 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐에 있는 데이터를 스케줄링할 경우 전송에 필요한 총 슬롯의 수인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 MPR 값은 가입자 단말기의 채널 상태에 따라 정해지며, 상기 가입자 단말기가 요청한 하향링크 구간 사용 코드 값이나 CQI 채널을 통해 가입자 단말기가 보고한 캐리어대 간섭 잡음비 값에 기반하여 결정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 가입자 단말기에게 할당할 총 패킷 크기는 가입자 단말기에게 기 할당된 패킷의 크기와 현재 선택된 컨넥션을 위해 추가로 할당할 패킷의 크기를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 가입자 단말기에게 할당할 총 패킷 크기는 할당된 슬롯으로 상기 가입자 단말기가 전송할 유효 데이터 크기를 나타내며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112005007665801-PAT00034
    상기 P_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 MPR(k)는 가입자 단말기 k의 DIUC 값에 따른 Modulation order Product code Rate를 나타내며, 상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 Q(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐 크기(queue size)를 나타냄.
  24. 제23항에 있어서,
    가입자 단말기에게 할당하고자 하는 패킷의 크기가 소정 크기의 슬롯이 할당된 슬롯을 통해 전송할 수 있는 버스트의 크기보다 작거나 같은 경우, 상기 가입자 단말기에 할당하고자 하는 패킷의 크기만큼의 데이터를 모두 전송하고, 나머지 버스트 공간은 패딩으로 채워짐을 특징으로 하는 상기 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    가입자 단말기에게 할당하고자 하는 패킷의 크기가 소정 크기의 슬롯이 할당된 슬롯을 통해 전송할 수 있는 버스트의 크기보다 큰 경우 상기 가입자 단말기에게 할당된 버스트 크기만큼의 데이터를 모두 전송함을 특징으로 하는 상기 방법.
  26. 제16항에 있어서,
    현재 선택된 컨넥션을 위해 추가로 할당된 패킷 크기는 새롭게 할당될 패킷 크기에서 현재 패킷 크기를 뺀 값으로서 정의하며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112005007665801-PAT00035
    상기 P(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i에게 할당된 총 패킷 크기를 나타내며, 상기 P_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 패킷 크기를 나타내 며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷 크기를 나타냄.
  27. 제16항에 있어서,
    상기 가입자 단말기의 컨넥션에 대해 슬롯을 할당한 후 프레임 내 미할당 슬롯의 수는 현재의 미할당 슬롯 수에서 상기 가입자 단말기에게 추가로 할당된 슬롯 수를 뺀 값으로서 정의하며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112005007665801-PAT00036
    상기 M_new는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i에게 할당 후의 프레임 내 미할당 슬롯의 개수를 나타내며, 상기 M_cur은 프레임에서 현재까지 미할당된 슬롯의 개수를 나타내며, 상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 N_sch_cur(k)는 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 총 슬롯의 수를 나타냄.
  28. 무선통신 시스템에서 패킷 스케줄링 장치에 있어서,
    다수개의 가입자 단말기로 전송될 패킷들을 소정의 네트워크로부터 입력하여 저장하는 패킷 버퍼와,
    자원 할당 정보를 위한 가용 슬롯이 존재하는 경우, 우선순위가 높은 컨넥션에 대한 자원할당을 수행하고, 매 프레임 전송할 컨넥션을 우순순위에 상응하여 선택하여 패킷 스케줄링을 수행하는 스케줄러와,
    상기 스케줄러에 의해 매 프레임 전송이 결정된 패킷이 저장되는 전송큐를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 스케줄러는 패킷 버퍼에 패킷이 남아 있지 않거나, 또는 미할당 슬롯이 없을 때까지 반복 스케줄링을 수행하는 것을 특징으로 상기 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 각 프레임에 전송할 컨넥션의 우선순위는 하기 우선순위 식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 장치.
    Figure 112005007665801-PAT00037
    상기 priority(i)는 패킷 i의 우선순위 결정을 위한 파라미터를 나타내며, 상기
    Figure 112005007665801-PAT00038
    는 시각 t에서 패킷 i가 전송될 수 있는 무선 채널 전송속도를 나타내 며, 상기
    Figure 112005007665801-PAT00039
    는 시각 t에서의 패킷 i가 속한 컨넥션의 평균 무선 채널 전송속도를 나타냄.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 스케줄러에서 가입자 단말기에게 할당할 슬롯의 수는 현재 프레임에서 할당할 수 있는 최대 슬롯 개수의 한도 내에서 최대한 컨넥션의 큐 크기만큼을 할당하기 위해 필요한 슬롯의 수를 나타내며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 장치.
    Figure 112005007665801-PAT00040
    상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 N_sch_cur(k)는 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 M_cur는 프레임에서 현재까지 미할당된 슬롯의 개수를 나타내며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 Q(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐 크기를 나타내며, 상기 MPR(k)는 가입자 단말기 k의 하향링크 구간 사용 코드값에 따른 MPR(Modulation order Product code Rate)를 나타냄.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 N_sch_new(k) + M_cur는 현재 프레임에서 상기 가입자 단말기 k에게 할당될 수 있는 최대 슬롯의 개수이며, 상기 {P_cur(k)+Q(k,i)} / 48*MPR(k)는 상기 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 패킷 크기를 포함해 추가로 상기 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐에 있는 데이터를 스케줄링할 경우 전송에 필요한 총 슬롯의 수인 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 MPR 값은 가입자 단말기의 채널 상태에 따라 정해지며, 상기 가입자 단말기가 요청한 하향링크 구간 사용 코드 값이나 CQI 채널을 통해 가입자 단말기가 보고한 캐리어대 간섭 잡음비 값에 기반하여 결정됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  34. 제28항에 있어서,
    상기 가입자 단말기에게 할당할 총 패킷 크기는 가입자 단말기에게 기 할당된 패킷의 크기와 현재 선택된 컨넥션을 위해 추가로 할당할 패킷의 크기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  35. 제28항에 있어서,
    상기 가입자 단말기에게 할당할 총 패킷 크기는 할당된 슬롯으로 상기 가입자 단말기가 전송할 유효 데이터 크기를 나타내며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 장치.
    Figure 112005007665801-PAT00041
    상기 P_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 MPR(k)는 가입자 단말기 k의 DIUC 값에 따른 Modulation order Product code Rate를 나타내며, 상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷의 크기를 나타내며, 상기 Q(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i의 큐 크기(queue size)를 나타냄.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)는 상기 N_sch_new(k) 크기의 슬롯이 할당된 슬롯을 통해 전송할 수 있는 버스트의 크기를 나타내며,
    상기 가입자 단말기 k에게 할당하고자 하는 패킷의 크기 P_cur(k)+Q(k,i)가 상기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)보다 작거나 같은 경우, 상기 가입자 단말기는 상기 P_cur(k)+Q(k,i)만큼의 데이터를 모두 전송할 수 있으며, 나머지 버스트 공간은 패 딩(padding)으로 채움을 특징으로 하는 상기 장치.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 P_cur(k)+Q(k,i)가 상기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)보다 큰 경우 상기 가입자 단말기에게 할당된 버스트 크기 48*MPR(k)*N_sch_new(k)가 모두 상기 가입자 단말기가 전송하는 데이터로 채워짐을 특징으로 하는 상기 장치.
  38. 제28항에 있어서,
    상기 가입자 단말기에게 할당하고자 하는 패킷의 크기가 소정 크기의 슬롯이 할당된 슬롯을 통해 전송할 수 있는 버스트의 크기보다 작거나 같은 경우, 상기 가입자 단말기에 할당하고자 하는 패킷의 크기만큼의 데이터를 모두 전송하고, 나머지 버스트 공간은 패딩으로 채워짐을 특징으로 하는 상기 장치.
  39. 제28항에 있어서,
    가입자 단말기에게 할당하고자 하는 패킷의 크기가 소정 크기의 슬롯이 할당된 슬롯을 통해 전송할 수 있는 버스트의 크기보다 큰 경우 상기 가입자 단말기에게 할당된 버스트 크기만큼의 데이터를 모두 전송함을 특징으로 하는 상기 장치.
  40. 제28항에 있어서,
    현재 선택된 컨넥션을 위해 추가로 할당된 패킷 크기는 새롭게 할당될 패킷 크기에서 현재 패킷 크기를 뺀 값으로서 정의하며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 장치.
    Figure 112005007665801-PAT00042
    상기 P(k,i)는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i에게 할당된 총 패킷 크기를 나타내며, 상기 P_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 패킷 크기를 나타내며, 상기 P_cur(k)는 현재까지 가입자 단말기 k에게 할당된 총 패킷 크기를 나타냄.
  41. 제28항에 있어서,
    상기 가입자 단말기의 컨넥션에 대해 슬롯을 할당한 후 프레임 내 미할당 슬롯의 수는 현재의 미할당 슬롯 수에서 상기 가입자 단말기에게 추가로 할당된 슬롯 수를 뺀 값으로서 정의하며, 하기 수학식과 같이 산출함을 특징으로 하는 상기 장치.
    Figure 112005007665801-PAT00043
    상기 M_new는 가입자 단말기 k의 컨넥션 i에게 할당 후의 프레임 내 미할당 슬롯의 개수를 나타내며, 상기 M_cur은 프레임에서 현재까지 미할당된 슬롯의 개수를 나타내며, 상기 N_sch_new(k)는 가입자 단말기 k에게 새롭게 할당될 총 슬롯의 수를 나타내며, 상기 N_sch_cur(k)는 가입자 단말기 k에게 현재까지 할당된 총 슬롯의 수를 나타냄.
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