KR20070024160A - 광대역 무선 접속 시스템에서 최선형 서비스의 품질 향상을위한 스케줄링 시스템 및 방법 - Google Patents

광대역 무선 접속 시스템에서 최선형 서비스의 품질 향상을위한 스케줄링 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선 접속 시스템에서 랜덤 액세스 절차를 개선함에 따라 최선형 서비스(BES)의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 스케줄링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 광대역 무선 접속 시스템에서 효율적인 데이터 전송 서비스를 위한 스케줄링 방법에 있어서, 기지국은 초기 랜덤 액세스에 성공한 이동 단말기들에 대하여 소정 리스트에 등록하는 과정과, 상기 리스트에 등록된 이동 단말기들에 대하여 대역 요청 자원을 일정 주기로 할당하는 과정과, 상기 이동 단말기는 대역 요청 재요구시 랜덤 액세스를 생략하고, 상기 할당되는 대역 요청 자원을 통해 바로 대역 할당을 요청하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
QoS, Best Effort(BE), 스케줄링, 대역 요청, 대역 할당

Description

광대역 무선 접속 시스템에서 최선형 서비스의 품질 향상을 위한 스케줄링 시스템 및 방법{SCHEDULING METHOD FOR QUALITY IMPROVE OF BEST EFFORT SERVICE IN A BROADBAND WIRELESS ACCESS SYSTEM}
도 1은 일반적인 광대역 무선 접속 시스템에서 최선형 서비스에 대한 상향링크 대역 할당 과정을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 이동 단말기의 상향링크 스케줄링 동작을 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 종래 기술에 따른 기지국의 상향링크 스케줄링 동작을 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 상향링크 스케줄링 동작을 개략적으로 도시한 도면.
본 발명은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 서비스 품질을 향상시 킬 수 있는 대역 할당 개선 방법에 관한 것이다.
현재의 무선 통신 환경에서 사용자에게 데이터 서비스를 제공하기 위해서 일반적으로 사용되는 기술로는, CDMA2000 1xEVDO(Code Division Multiple Access 2000 1x Evolution Data Optimized), GPRS(General Packet Radio Services) 및 UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service)와 같은 2.5세대 또는 3세대 셀룰러 이동통신 기술과, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 무선(Wireless) 근거리 통신 네트워크(Local Area Network, 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 등의 무선랜 기술로 나누어진다.
상기와 같이 회선 망을 통한 음성 서비스 위주의 3세대 셀룰러 이동통신 기술에서의 특징은, 가입자들이 광범위한 무선 통신 환경에서 인터넷(internet)에 접속할 수 있는 패킷 데이터 서비스(Packet Data Services)를 제공한다는 것이다.
하지만, 상기 셀룰러 이동통신 망에서 고속의 패킷 데이터 서비스를 지원하는 데는 한계가 있다. 예컨대, 동기식 이동통신 시스템인 상기 CDMA2000 1xEVDO 시스템에서는 약 2.4Mbps까지의 데이터 전송율을 제공하고 있다.
한편, 이러한 이동통신 기술들의 진화와 병행하여 IEEE 802.16 기반의 무선 LAN이나 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 다양한 근거리 무선 접속 기술들이 등장하고 있다. 이러한 기술들은 셀룰러 이동통신 시스템에서와 동등한 수준의 이동성(mobility)을 보장하지 못한다. 하지만, 상기 근거리 무선 접속 기술들은 공공장소나 학교 등과 같은 핫 스팟(Hot Spot) 지역이나 홈 네트워크(Home Network) 환경에서 케이블 모뎀(cable modem) 또는 xDSL(Digital Subscriber Line)과 같은 유선 통 신 망을 대체하면서, 무선 환경에서 고속 데이터 서비스를 제공하기 위한 대안으로서 제시되고 있다.
하지만, 상기에서 설명하는 무선 LAN으로 고속 데이터 서비스를 제공할 경우, 극히 제한된 이동성과 좁은 서비스 영역뿐만 아니라 전파 간섭 등으로 인해 사용자에게 공중망 서비스를 제공하는데 한계가 있다.
따라서, 상기와 같은 한계를 극복하기 위한 노력들이 다각도로 이루어지고 있다. 예를 들면, 셀룰러 이동통신 시스템과 무선 LAN의 장단점을 보완한 휴대 인터넷 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 현재 표준화 및 개발이 진행 중인 상기 휴대 인터넷 기술의 대표적인 예로서, 무선 광대역 인터넷(Wibro, Wireless Broadband Internet, 이하 '와이브로'라 칭하기로 한다) 시스템에 대한 연구들이 활발히 진행 중에 있다. 상기 와이브로 시스템은 다양한 형태의 이동 단말기(MS, Mobile Station) 등을 시용하여 실내외의 정지 환경, 보행 속도 및 중/저속(60Km/h 내외) 등의 이동 환경에서 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있다.
상기 와이브로(Wibro) 시스템은 2.3GHz 대역의 무선 가입자 회선(WLL, Wireless Local Loop) 기술에서 한 단계 진화된 기술로 4세대 이동통신 영역을 포함하며, 3세대 이동통신인 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000보다 넓은 분야를 가지고 있다. 이로 인해, 상기 와이브로를 3.5세대 이동통신 기술이라고 한다.
한편, 상기한 바와 같이 상기 휴대 인터넷은 이동 중에도 고속의 데이터를 무선으로 전송 받을 수 있는 기술이다. 또한, 상기 휴대 인터넷은 기본적으로 다양 한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)를 제공한다. 즉, 이동 단말기의 상위 계층에서 제공하는 서비스에 따라서 전송할 수 있는 대역폭(bandwidth) 등, 여러 가지 제공하는 QoS 파라미터들(parameters)이 달라진다.
다시 말해, 상기 휴대 인터넷의 경우는, 유선 네트워크와는 달리 무선 매체의 특성 및 환경에 따라 데이터 전송률과 같은 물리적 매체 특성이 급격하게 변할 수 있다. 또한, 이러한 특성의 변화에 대한 예측이 불가능하다. 이는 단순히 인터넷(internet) 검색 같은 서비스를 사용하는 경우에는 큰 문제를 유발하지 않지만, 동영상과 같은 멀티미디어(multimedia) 서비스의 경우에는 지연 및 지터(jitter) 측면에서 많은 서비스 저하를 유발할 수 있으며, 또한 대역폭 보장을 요구하는 서비스의 경우에는 QoS 측면에서 많은 서비스 저하를 유발할 수 있다. 또한, 네트워크의 발전과 더불어 사용자들의 멀티미디어에 대한 요구 사항도 증가하고 있기 때문에 상기 QoS 보장 문제의 경우, 통신 시스템 개발시 반드시 고려되어야 할 사항으로 인식되고 있다.
상기 IEEE 802.16 시스템에서는 이동 단말기에게 상기 QoS를 보장하기 위하여 하기와 같은 서비스 클래스를 정의하고 있다. 즉, 상기 IEEE 802.16 시스템에서 상기 QoS를 보장하기 위하여 불필요한 그랜트 서비스(Unsolicited Grant Service, 이하 'UGS'라 칭하기로 한다), 실시간 폴링 서비스(Real-Time Polling Service, 이하 'rtPS'라 칭하기로 한다), 비실시간 폴링 서비스(non-Real-Time polling Service, 이하 'nrtPS'라 칭하기로 한다) 및 최선형 서비스(BES, Best Effort Service, 이하 'BE 서비스'라 칭하기로 한다)와 같이 4개의 서비스 클래스로 정의 하고 있으며, 또한 상기와 같은 서비스 클래스에 따른 스케줄링을 정의하고 있다.
상기 UGS는 고정된 크기와 주기적인 간격의 전송을 가지는 실시간 데이터 전송 서비스를 위한 것으로서 대표적인 예로서, VoIP 서비스 등이 있다. 상기 rtPS는 실시간 대역폭 요청 및 폴링, 가변적 데이터 스케줄링 및 쉐이핑을 위한 것으로서 대표적인 예로서, 비디오 전화, 비디오 게임 및 VOD 등이 있다. 상기 nrtPS는 최소 데이터 처리율 보상 및 패킷 손실에 민감한 서비스를 위한 것으로 대표적인 예로서, 대용량 FTP, 멀티미디어 이메일 등이 있다. 상기 BE 서비스는 공평 스케줄링 및 효율적인 데이터 재전송 서비스를 위한 것으로서 대표적인 예로서, 웹 브라우징 이메일, 단문 전송 서비스, 저속 파일 전송 등이 있다. 상기 각 서비스 클래스에 대한 상세한 설명은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 이동 단말기는 대역폭 할당이 필요하게 되면, 상기 기지국에게 이를 알리기 위하여 대역폭 요청 메시지(Bandwidth Request Message)를 전송하게 된다. 그러면, 상기 기지국은 상기 이동 단말기로부터 요청된 대역폭 허가를 위한 스케줄링을 수행하게 된다. 즉, 상기 기지국은 QoS 요구 사항을 만족시키기 위하여 다른 서비스들 간에 스케줄링 알고리즘을 반드시 수행하여야만 한다.
그러면 이하에서는, 상술한 4개의 서비스 클래스들 중에서 IEEE 802.16 시스템에서 스케줄링 및 효율적인 데이터 재전송 서비스를 위하여 수행하는 상기 BE 서비스 방식을 이용한 스케줄링을 예로 하여 설명하기로 한다. 즉, 일반적인 IEEE 802.16 시스템에서 상기 BE 서비스에 대한 역방향 즉, 상향링크(Uplink) 대역을 할 당하기 위한 스케줄링 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16 시스템에서 BE 서비스에 대한 상향링크 대역 할당 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 먼저, 기지국(BS)(130)은 이동 단말기(MS)(110)가 랜덤 액세스(Random Access)할 수 있는 대역인 대역 요청 레인징 영역(BW(Bandwidth) Request Ranging Region) 정보를 방송(broadcasting)한다(101단계). 그러면 상기 이동 단말기(110)는 상기 기지국(130)에서 방송되는 상기 대역 요청 레인징 영역 정보를 수신한다. 이후, 상기 이동 단말기(110)는 상향링크 데이터를 전송할 필요가 있는 경우(103단계), 상기 수신 정보에 상응하여 상기 기지국(130)으로 랜덤 액세스를 수행한다(105단계). 즉, 상기 기지국(130)에서 방송하는 대역 요청 레인징 영역에 상응하여 랜덤 액세스를 수행한다.
상기 기지국(130)은 상기 이동 단말기(110)가 랜덤 액세스하면, 상기 이동 단말기(110)에게 상향링크 대역을 요청할 수 있도록 소정의 대역을 할당해준다(107단계). 상기 소정의 대역을 할당받은 상기 이동 단말기(110)는 상기 대역 요청을 위해 할당된 대역을 통해 상기 기지국(130)으로 상향링크 대역 할당을 요청한다(109단계). 즉, 상기 이동 단말기(110)는 상기 기지국(110)으로 대역 할당 요청을 위한 대역 요청 메시지를 전송한다. 상기 기지국(130)은 상기 이동 단말기(110)로부터 대역 할당을 요청 받으면 즉, 상기 대역 요청 메시지를 수신하면, 상기 대역 요청 메시지에 상응하여 상기 이동 단말기(1110)가 요청하는 대역을 할당해 준다(111단계).
이후, 상기 이동 단말기(110)는 상향링크 데이터를 전송할 필요가 있을 때, 현재 자신에게 할당된 대역을 통해 데이터를 전송함과 동시에 필요한 추가 대역을 요청하게 된다(113단계).
한편, 상기에서 상기 이동 단말기(110)는 자신에게 할당된 대역이 없는 경우에는 랜덤 액세스 코드(Random Access Code)를 발생하여 상기 할당받은 대역 요청 레인징 영역을 통해 전송한다. 즉, 상기 이동 단말기(110)는 자신에게 할당된 대역이 없을 경우, 상기한 바와 같은 방식으로 매번 랜덤 액세스를 통한 대역 요청을 수행하여야 한다. 따라서, 상향링크 데이터의 전송 지연 등이 발생하게 된다.
이하에서는, 상술한 바와 같은 이동 단말기와 기지국 각각의 BE 서비스를 위한 스케줄링 동작에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 종래 기술에 따른 이동 단말기의 상향링크 스케줄링 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 이동 단말기는 기지국에서 방송하는 대역 요청 레인징 영역 정보를 수신한다(201단계). 상기 기지국으로부터 대역 요청 레인징 영역 정보가 수신되면, 상기 이동 단말기는 전송하고자 하는 상향링크 데이터가 있는지 확인한다(203단계). 이때, 상기 이동 단말기는 데이터 전송이 필요한 경우, 현재 자신에게 할당되어 있는 상향링크 대역이 존재하는지 확인한다(205단계).
상기 확인결과 상기 이동 단말기는 자신에게 할당된 대역이 없으면, 상기 기지국으로 랜덤 액세스를 수행한다(207단계). 반면, 상기 확인결과 상기 이동 단말기는 자신에게 할당된 대역이 있으면, 상기 할당된 대역과 전송하고자 하는 상향링 크 데이터 크기를 비교한다(209단계).
상기 비교결과 상기 전송하고자 하는 데이터가 상기 할당된 대역보다 큰 경우에는 상기 상향링크 데이터를 비롯하여 추가 대역 할당을 요청한다(211단계). 이때, 상기 이동 단말기(110)는 상기 추가 대역 할당 요청을 위한 대역을 할당받기 위하여 상기 기지국으로 랜덤 액세스를 재수행 한다. 상기 비교결과 상기 전송하고자 하는 데이터가 상기 할당된 대역보다 작은 경우에는 상기 할당된 대역을 통해 상기 상향링크 데이터를 전송한 후 초기 단계로 진행한다(213단계).
도 3은 종래 기술에 따른 기지국의 상향링크 스케줄링 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 기지국은 이동 단말기들이 랜덤 액세스(Random Access)할 수 있는 대역인 대역 요청 레인징 영역 정보를 방송(broadcasting)한다(301단계). 이후, 상기 기지국은 상기 이동 단말기들로부터 상기 레인징 영역 정보에 상응하여 랜덤 액세스하는 소정 이동 단말기를 대기한다(203단계). 이때, 상기 기지국은 랜덤 액세스가 발생하지 않으면, 상향링크 대역 요청이 있는지 확인한다(307단계).
반면, 상기 기지국은 소정의 이동 단말기로부터 랜덤 액세스가 발생하면, 상기 이동 단말기에 대하여 역방향 즉, 상향링크 대역을 요청할 수 있는 일정 크기의 대역을 상기 이동 단말기에게 할당해준다(305단계). 이어서, 상기 기지국은 상기 대역 요청을 위해 할당된 대역을 통해 상기 이동 단말기로부터의 대역 요청이 있는지 확인한다. 즉, 상기 랜덤 액세스한 이동 단말기로부터 대역 요청 메시지가 수신 되는지 확인한다. 이후 상기 기지국은 상기 이동 단말기로부터 대역 요청이 없으면 초기 단계로 진행하고, 상기 이동 단말기로부터 대역 요청이 있으면, 즉, 대역 요청 메시지가 수신되면, 상기 대역 요청 메시지에 상응하여 상기 이동 단말기가 요청하는 대역을 할당한 후 초기 단계로 진행한다(309단계).
상기에서 살펴본 바와 같이, 상기 이동 단말기는 자신에게 할당된 대역이 없을 때에는 상술한 방식으로, 매번 랜덤 액세스를 통한 대역 요청을 수행해야 한다. 따라서, 매번 수행되는 랜덤 액세스를 통한 대역 요청으로 인해 상향링크 데이터를 전송함에 있어 많은 지연이 발생한다. 또한 상기 상향링크 데이터 전송 지연으로 인해 상향링크 데이터 레이트(Uplink Data Rate)가 제한되는 문제점이 있다. 또한 상기 업링크 데이터 레이트 제한으로 인해, 전송 제어 프로토콜(TCP, Transmission Control Protocol)을 사용하는 어플리케이션 계층(Application Layer)의 하향링크 데이터 레이트(Downlink Data Rate) 역시 제한되는 문제점이 발생한다. 결과적으로, 상기와 같은 문제들로 인하여 이동 단말기에게 제공되는 BE 서비스의 품질 저하를 일으키게 되는 문제점을 가진다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선 접속 시스템에서 대역 할당 스케줄링을 통해 이동 단말기에게 제공되는 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선 접속 시스템에서 BE 서비스에 따른 상향 링크 데이터 전송 지연을 감소시키고, BE 서비스의 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 스케줄링 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 BE 서비스를 지원하는 모든 데이터 통신 시스템에서 매 프레임마다 수행하는 랜덤 액세스 과정을 줄이도록 함으로써, 데이터 전송 지연을 줄이고, 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 대역 할당 스케줄링 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법은; 광대역 무선 접속 시스템에서 효율적인 데이터 전송 서비스를 위한 스케줄링 방법에 있어서, 기지국은 초기 랜덤 액세스에 성공한 이동 단말기들에 대하여 소정 리스트에 등록하는 과정과, 상기 리스트에 등록된 이동 단말기들에 대하여 대역 요청 자원을 일정 주기로 할당하는 과정과, 상기 이동 단말기는 대역 요청 재요구시 랜덤 액세스를 생략하고, 상기 할당되는 대역 요청 자원을 통해 바로 대역 할당을 요청하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법은; 광대역 무선 접속 시스템에서 효율적인 데이터 전송 서비스를 위한 기지국의 상향링크 대역 할당 방법에 있어서, 기지국은 이동 단말기가 랜덤 액세스할 수 있는 대역 요청 레인징 영역 정보를 방송하는 과정과, 상기 방송 정보에 상응하여 랜덤 액세스하는 이동 단말기에게 상향링크 대역 요청을 수행할 수 있는 일정 크기의 대역을 할당하는 과정과, 상기 할당된 대역을 통해 상기 이동 단말기로부터 대역 요청 메시지가 수신되면, 상기 요청 메시지에 상응하여 상기 이동 단말기가 요청하는 대역 을 할당하는 과정과, 상기 이동 단말기를 액티브 리스트(Active List)에 등록하는 과정과, 상기 액티브 리스트에 등록된 상기 이동 단말기들에 대해서 대역 요청 자원을 미리 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 시스템은; 광대역 무선 접속 시스템에서 효율적인 데이터 전송 서비스를 위한 스케줄링 시스템에 있어서, 초기 랜덤 액세스에 성공한 이동 단말기들에 대하여 소정 리스트에 등록하고, 상기 리스트에 등록된 이동 단말기들에 대하여 대역 요청 자원을 일정 주기로 할당하는 기지국과, 상기 기지국에서 주기적으로 전송하는 대역 요청 자원을 통해, 대역 요청 재요구시 랜덤 액세스를 생략하고, 상기 기지국으로 바로 대역 할당을 요청하는 이동 단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명이 바람직한 실시 예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
제안하는 본 발명은 광대역 무선 접속 시스템에서 최선형(Best Effort, 이하 'BE'라 칭하기로 한다) 서비스의 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)을 높일 수 있도록 하는 스케줄링 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명에서는 상기 BE 서비스를 제공할 때 이동 단말기(MS, Mobile Station)가 상향링 크(Uplink) 대역 요청을 하기 위해 매번 랜덤 액세스(Random Access)를 거쳐야하는 문제점을 개선하고자 하는 것이다. 즉, 본 발명에서는 상기 이동 단말기가 초기 랜덤 액세스에 성공한 이후, 기지국(BS, Base Station)에서는 해당 이동 단말기를 액티브 리스트(Active List)로 등록(registration)하여 대역 요청 자원을 미리 할당해 줌으로써, 재요구시 랜덤 액세스를 수행하지 않고 바로 대역 요청을 수행할 수 있도록 하는 스케줄링 방법에 제안한다.
통상적으로 상기 광대역 무선 접속 시스템에서는 이동 단말기에게 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)를 보장하기 위하여 4가지 서비스 클래스(Service Class)를 구분하고 상기 서비스 클래스에 따른 스케줄링을 제안하고 있다. 즉, 상기 와이브로 시스템에서는 상기 QoS를 보장하기 위하여 상술한 바와 같이 UGS(Unsolicited Grant Service), rtPS(Real-Time Polling Service), nrtPS(non-Real-Time Polling Service) 및 BES(Best Effort Service)와 같이 4개의 서비스 클래스로 정의하며 그에 따른 스케줄링을 정의하고 있다.
이하 본 발명에서는, 상기 4개의 서비스 클래스들 중에서 상기 광대역 무선 접속 시스템에서 스케줄링 및 효율적인 데이터 재전송 서비스를 위한 상기 BE 서비스를 이용한 스케줄링을 예로 하여 설명한다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 상기한 바와 같은 다양한 스케줄링 방식 및 모든 데이터 시스템에 적용 가능함은 물론이다.
제안하는 본 발명은 상기 QoS 보장을 위한 서비스 클래스 예컨대, 상기 BE 서비스 클래스를 지원하는 모든 데이터 통신 시스템에 적용 가능하다. 특히 본 발 명은 상기 데이터 통신 시스템의 역방향 즉, 상향링크 대역 할당 방식에 관한 것으로서, 이하 본 발명에서는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템에서 특히 와이브로 시스템의 BE 서비스에 대한 상향링크 대역 할당 방식을 개선하는 방안을 설명한다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하 본 발명에서는 역방향으로 즉, 상향링크로 랜덤 액세스를 통한 랜덤 액세스 코드(Random Access Code)를 전송하거나 대역 요청을 수행하는 이동 단말기의 역방향 스케줄링 부분과, 상기 이동 단말기로부터 랜덤 액세스 코드를 수신하거나 대역 요청을 수신한 후 이에 대한 처리를 담당하는 기지국의 역방향 스케줄링 부분으로 구성된다.
먼저, 종래 기술에 따른 BE 서비스에 대한 상향링크 대역 할당 과정을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
즉, 초기 기지국은 이동 단말기가 랜덤 액세스할 수 있는 대역인 대역 요청 레인징 영역(BW Request Ranging Region) 정보를 방송(broadcasting)한다. 상기 기지국의 방송을 수신한 상기 이동 단말기는 상향링크로 데이터를 전송할 필요가 있을 때, 현재 자신에게 할당된 대역이 있으면 상기 할당된 대역으로 데이터를 전송함과 동시에 필요한 추가 대역을 요청한다. 이때, 상기 이동 단말기는 상기에서 할당된 대역이 없으면 랜덤 액세스 코드를 발생하여 상기 대역 요청 레인징 영역을 통해 상기 기지국으로 전송한다. 그러면, 상기 기지국은 상기 이동 단말기가 전송한 랜덤 액세스 코드를 검출하여, 상기 이동 단말기가 상향링크 대역 요청을 수행할 수 있도록 일정한 크기의 대역을 상기 이동 단말기에게 할당해준다. 상기 이동 단말기는 상기 기지국이 할당해주는 대역으로 대역 요청 메시지를 전송한다. 마지막으로, 상기 기지국은 상기 대역 요청 메시지를 수신하면, 상기 이동 단말기가 요청한 대역을 상기 이동 단말기에게 할당해준다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 종래 기술에서는 이동 단말기가 자신에게 할당된 대역이 없을 경우, 매번 랜덤 액세스를 통한 대역 요청을 수행하여야 한다. 이에 따라 상향링크 데이터에 대하여 상기 랜덤 액세스에 상응하는 전송 지연으로 인한 BE 서비스의 품질 저하가 발생하게 된다.
이에 본 발명에서는 상기 BE 서비스에 대하여 기존의 대역 할당 방식을 변경함으로써, QoS를 향상시킬 수 있는 방안을 제안한다. 이하, 본 발명에서 제안하는 바람직한 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 역방향 스케줄링 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기는 상기한 바와 같은 기존의 방식과 유사한 스케줄링을 수행한다. 즉, 상기 이동 단말기는 역방향으로 데이터를 전송할 필요가 있을 때, 현재 이동 단말기 자신에게 할당된 대역이 있으면, 상기 할당된 대역으로 상기 데이터를 전송함과 동시에 필요한 추가 대역을 요청한다. 이때, 만약 현재 이동 단말기 자신에게 할당된 대역이 없으면, 상기 이동 단말기는 랜덤 액세스 코드를 발생하여 대역 요청 레인징 영역으로 전송한다.
여기서, 본 발명이 가지는 종래 기술과의 차이점은, 상기 이동 단말기가 상향링크 대역 요청을 하기 위해 매번 수행하는 랜덤 액세스 절차를 개선하도록 함에 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 이동 단말기가 상기 초기 랜덤 액세스에 성공하면, 이후 대역 재요청시 기지국으로부터 미리 할당받은 대역 요청 자원을 통해 상기 랜덤 액세스 절차를 생략하고 바로 대역 요청을 수행하도록 함에 있다.
그러면, 이하에서는 상기와 같이 상기 이동 단말기가 대역 요청을 전송함에 있어, 랜덤 액세스 절차를 생략하고 바로 수행할 수 있도록 하는 기지국의 스케줄링 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 상향링크 스케줄링 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 기지국은 먼저, 이동 단말기가 랜덤 액세스할 수 있는 대역 요청 레인징 영역(BW Request Ranging Region) 정보를 매 프레임마다 주기적으로 방송(broadcasting)한다(401단계). 이후, 상기 기지국은 소정의 이동 단말기들로부터의 랜덤 액세스를 대기한다(403단계). 이때, 상기 기지국은 소정의 이동 단말기가 랜덤 액세스하면, 상기 이동 단말기가 전송하는 랜덤 액세스 코드를 검출하여, 상기 이동 단말기가 역방향 대역 즉, 상향링크 대역 요청을 수행할 수 있도록 일정한 크기의 대역을 상기 이동 단말기에게 할당해준다(405단계).
다음으로, 상기 기지국은 상기 상향링크 대역 할당 후, 상기 해당 이동 단말기로부터 상향링크 대역 요청 메시지 수신을 대기한다(407단계). 이후 상기 이동 단말기로부터 상향링크 대역 요청 메시지가 수신되면, 상기 기지국은 상기 해당 이동 단말기가 요청하는 대역을 할당해 주고, 상기 이동 단말기를 상기 기지국 자신이 관리하는 액티브 리스트(Active List)에 등록한다(409단계). 여기서, 상기 액티 브 리스트는 상기 기지국과의 랜덤 액세스에 성공한 이동 단말기들에 대한 리스트를 나타낸다. 즉, 상기 기지국은 초기 랜덤 액세스에 성공한 이동 단말기들을 상기 액티브 리스트에 등록하여 관리하고, 상기 액티브 리스트에 등록된 상기 이동 단말기들에 대해서는 대역 요청 자원을 미리 할당해 준다.
즉, 상기 기지국은 상기 액티브 리스트에 등록된 이동 단말기에 대하여 상향링크 대역을 요청할 수 있는 소정 크기의 대역을 상기 이동 단말기가 요청하지 않더라도 일정 주기로 상기 이동 단말기에게 할당해준다(411단계).
상기와 같은 기지국의 스케줄링 동작을 통해, 본 발명의 실시예에서는 상기 이동 단말기들이 상향링크 대역 요청을 하기 위해 매번 수행하는 랜덤 액세스 절차를 개선할 수 있게 된다. 즉, 상기 이동 단말기는 상기 초기 랜덤 액세스에 성공하면, 이후 대역 재요청시 상기 랜덤 액세스 절차를 생략하고, 상기 기지국으로부터 미리 할당받은 상기 대역 요청 자원을 통해 바로 대역 요청을 수행할 수 있는 것이다.
한편, 상기 기지국은 상기 이동 단말기가 연속하여 소정의 프레임 예컨대, N 프레임동안 상기 할당해준 대역으로 데이터 전송 및 추가 대역 요청이 발생하지 않으면(413단계), 상기 기지국은 해당 이동 단말기를 상기 액티브 리스트에서 삭제한다(415단계). 이때, 상기 액티브 리스트에서 삭제된 이동 단말기들은 상기 403단계 내지 409단계를 통해 다시 액티브 리스트에 등록된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 제안하는 본 발명에서는 광대역 무선 접속 시스템에서 BE 서비스에 따른 대역을 할당함에 있어 QoS를 향상시킬 수 있는 스케줄링 방식을 제안한다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 기지국에서 초기 랜덤 액세스에 성공한 이동 단말기들에 대하여 소정의 리스트 즉, 상기 액티브 리스트에 등록하여 관리한다. 또한, 상기 액티브 리스트에 등록된 이동 단말기들에 대해서는, 상기 이동 단말기들이 상향링크 대역을 요청할 수 있는 대역을 요청하지 않더라도, 일정 주기로 대역 요청 자원을 미리 할당해 줌으로써, 상기 액티브 리스트에 등록된 이동 단말기들은 랜덤 액세스를 생략하고 바로 대역 요청을 수행할 수 있다. 이를 통해 본 발명에서는 상향링크 데이터 전송 지연을 감소시킬 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, IEEE 802.16 시스템에서 최선형 서비스(BES)의 상향링크 전송 지연을 감소시킬 수 있는 이점을 가진다. 또한 상기와 같이 상향링크 전송 지연을 감소시킴에 따라, 상향링크 데이터 레이트를 향상시킬 수 있으며, 이러한 상향링크 데이터 레이트 향상은 전송 제어 프로토콜(TCP)을 사용하는 어플리케이션 계층(Application Layer)의 하향링크 데이터 레이트를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 상기와 같이 상향링크 데이터 레이트 향상과 하향링크 데이터 레이트 향상으로 인하여, 상기 최선형 서비스의 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 이점을 가진다.

Claims (14)

  1. 광대역 무선 접속 시스템에서 효율적인 데이터 전송 서비스를 위한 스케줄링 방법에 있어서,
    기지국은 초기 랜덤 액세스에 성공한 이동 단말기들에 대하여 소정 리스트에 등록하는 과정과,
    상기 리스트에 등록된 이동 단말기들에 대하여 대역 요청 자원을 일정 주기로 할당하는 과정과,
    상기 이동 단말기는 대역 요청 재요구시 랜덤 액세스를 생략하고, 상기 할당되는 대역 요청 자원을 통해 바로 대역 할당을 요청하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 소정 리스트에 등록된 이동 단말기들에게 상향링크 대역을 요청할 수 있는 소정 크기의 대역을 일정 주기로 할당하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 소정 리스트에 등록된 이동 단말기들에 대하여 상향링크 대역을 요청할 수 있는 소정 크기의 대역을 상기 이동 단말기들의 요청 없이, 일정 주기로 할당하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 소정 리스트에 등록된 소정의 이동 단말기가 연속하여 소정의 프레임동안 상기 할당해준 대역을 사용하지 않을 경우, 상기 해당 이동 단말기를 상기 소정 리스트에서 삭제하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 광대역 무선 접속 시스템에서 효율적인 데이터 전송 서비스를 위한 기지국의 상향링크 대역 할당 방법에 있어서,
    기지국은 이동 단말기가 랜덤 액세스할 수 있는 대역 요청 레인징 영역 정보를 방송하는 과정과,
    상기 방송 정보에 상응하여 랜덤 액세스하는 이동 단말기에게 상향링크 대역 요청을 수행할 수 있는 일정 크기의 대역을 할당하는 과정과,
    상기 할당된 대역을 통해 상기 이동 단말기로부터 대역 요청 메시지가 수신되면, 상기 요청 메시지에 상응하여 상기 이동 단말기가 요청하는 대역을 할당하는 과정과,
    상기 이동 단말기를 액티브 리스트(Active List)에 등록하는 과정과,
    상기 액티브 리스트에 등록된 상기 이동 단말기들에 대해서 대역 요청 자원을 미리 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 액티브 리스트는 상기 기지국과의 랜덤 액세스에 성공한 이동 단말기들에 대한 리스트인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 액티브 리스트에 등록된 이동 단말기들에게 상향링크 대역을 요청할 수 있는 소정 크기의 대역을 일정 주기로 할당하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 액티브 리스트에 등록된 이동 단말기들에 대하여 상향링크 대역을 요청할 수 있는 소정 크기의 대역을 상기 이동 단말기들의 요청 없이, 일정 주기로 할당하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 기지국에 의해 주기적으로 할당되는 상기 대역 요청 자원을 수신하는 이동 단말기는 랜덤 액세스 절차를 생략하고, 상기 기지국으로 대역 요청을 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 액티브 리스트에 등록된 소정의 이동 단말기가 연속하여 소정의 프레임동안 상기 할당해준 대역을 사용하지 않을 경우, 상기 해당 이동 단말기를 상기 액티브 리스트에서 삭제하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 광대역 무선 접속 시스템에서 효율적인 데이터 전송 서비스를 위한 스케줄링 시스템에 있어서,
    초기 랜덤 액세스에 성공한 이동 단말기들에 대하여 소정 리스트에 등록하고, 상기 리스트에 등록된 이동 단말기들에 대하여 대역 요청 자원을 일정 주기로 할당하는 기지국과,
    상기 기지국에서 주기적으로 전송하는 대역 요청 자원을 통해, 대역 요청 재요구시 랜덤 액세스를 생략하고, 상기 기지국으로 바로 대역 할당을 요청하는 이동 단말기를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 소정 리스트에 등록된 이동 단말기들에게 상향링크 대역을 요청할 수 있는 소정 크기의 대역을 일정 주기로 할당하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 소정 리스트에 등록된 이동 단말기들에 대하여 상향링크 대역을 요청할 수 있는 소정 크기의 대역을 상기 이동 단말기들의 요청 없이, 일정 주기로 할당하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 소정 리스트에 등록된 소정의 이동 단말기가 연속하여 소정의 프레임동안 상기 할당해준 대역을 사용하지 않을 경우, 상기 해당 이동 단말기를 상기 소정 리스트에서 삭제하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
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