KR20070060461A - In the wireless broadband internet system, the bandwidth fixed allocation method to effective downlink arq traffic processing for arq feedback message in ap - Google Patents

In the wireless broadband internet system, the bandwidth fixed allocation method to effective downlink arq traffic processing for arq feedback message in ap Download PDF

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KR20070060461A KR1020050119887A KR20050119887A KR20070060461A KR 20070060461 A KR20070060461 A KR 20070060461A KR 1020050119887 A KR1020050119887 A KR 1020050119887A KR 20050119887 A KR20050119887 A KR 20050119887A KR 20070060461 A KR20070060461 A KR 20070060461A
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Abstract

A bandwidth fixed allocation method of an ARQ(Auto Repeat Request) feedback traffic message for downlink ARQ traffic processing in a WIBRO(Wireless Broadband Internet) system is provided to remove a back off delay generated in transmission of a Br code by transmitting the ARQ feedback message for the ARQ traffic to an uplink. A bandwidth fixed allocation method of an ARQ feedback traffic message for downlink ARQ traffic processing in a WIBRO system includes the steps of: at a base station scheduler, fixedly allocating an ARQ feedback message to be transmitted from a terminal receiver to a base station when a transmitter of the base station transmits the ARQ data; and transmitting ARQ data at the base station transmitter. A terminal of the WIBRO system performs a fast response and request for connection of an urgent signal message and the ARQ feedback message by transmitting a Br Req header without CDMA allocation which is allocated by the base station scheduler.

Description

ＷＩＢＲＯ 시스템에서 효율적인 하향 ＡＲＱ 트래픽 처리를 위한 ＡＲＱ 피드백 메시지의 대역폭 고정 할당 방법{In the Wireless Broadband Internet System, the bandwidth fixed allocation method to effective Downlink ARQ Traffic Processing for ARQ feedback message in AP}In the Wireless Broadband Internet System, the bandwidth fixed allocation method to effective Downlink ARQ Traffic Processing for ARQ feedback message in AP}

제 1 도: 본 발명이 적용된 휴대 인터넷 망 구성도1 is a block diagram of a mobile Internet network to which the present invention is applied.

제 2 도: 본 발명이 적용되는 AP의 구조도 2 is a structural diagram of an AP to which the present invention is applied

제 3 도: 본 발명이 적용되는 블록간 인터페이스3 is a block-to-block interface to which the present invention is applied

제 4 도: 본 발명이 적용되는 ARQ 트래픽 처리도4 is an ARQ traffic processing diagram to which the present invention is applied

제 5 도: 본 발명이 적용되는 ARQ Feedback IE 포맷5: ARQ Feedback IE format to which the present invention is applied

제 6 도: 무선 구간 TCP 패킷 서비스 흐름 (성공)Figure 6: Wireless Interval TCP Packet Service Flow (Success)

제 7 도: 무선 구간 TCP 패킷 서비스 흐름 (실패)Figure 7: Wireless Interval TCP Packet Service Flow (Failure)

제 8 도: 본 발명이 적용되는 변경된 서비스 흐름8 is a modified service flow to which the present invention is applied

기지국과 단말기간에 ARQ 연결이 생성되면 ARQ 트래픽이 송수신되는데, 종래의 규격(IEEE 802.16)에 따르면, 단말기에서 전송하는 모든 데이터들(신호 메시지 포함)은 기지국에서 대역폭(bandwidth)을 할당 받아 전송할 수 있고, 대역폭을 할당 받기 위해서는 Br Code를 기지국으로 보내야 된다. 이때 Br Code는 랜덤 엑세스(Random Access)로 전송된다. 따라서 단말이 기지국으로 데이터를 전송할 시에 가장 먼저 선행되어야 될 사항이 랜덤 액세스로 대역폭을 할당 받아야 되므로 이때, 랜덤 엑세스가 실패하게 되면 백오프 딜레이(back-off delay) 만큼 기다렸다 재전송한다. When the ARQ connection is created between the base station and the terminal, ARQ traffic is transmitted and received. According to the conventional standard (IEEE 802.16), all data (including signal messages) transmitted by the terminal can be allocated by transmitting a bandwidth at the base station. In order to allocate bandwidth, Br code must be sent to the base station. At this time, the Br code is transmitted through random access. Therefore, when the terminal transmits data to the base station, the first thing to be prioritized is to allocate bandwidth by random access. At this time, if the random access fails, it waits for a back-off delay and retransmits.

또한, 여러 단말기에서 기지국으로 전송할 데이터의 양이 많아질수록 Br Code의 양이 많아 질것이고 이는 랜덤 엑세스 확률을 떨어뜨리게 된다. 결과적으로 기지국 송신기에서 보내는 ARQ 트래픽의 양이 많아 질수록 단말기의 수신기에서는 ARQ 트래픽에 대한 ARQ 피드백 메시지가 증가하게 되므로 위에서 기술한 바와 같이 Br Code의 랜덤 엑세스 실패 증가로 인하여 ARQ 피드백 메시지가 기지국 ARQ 송신기로 전송되지 않거나 ARQ 블록의 라이프 시간(block life Time)보다 늦게 전송하여 Discard(블록을 폐기함)가 빈번하게 이루어지는 이유가 될 수 있다. 본 발명서에서 자세한 ARQ 트래픽 처리 기술은 기술하지 않도록 한다. (IEEE 802.16 기술서 참조)In addition, as the amount of data to be transmitted from the various terminals to the base station increases, the amount of Br code increases, which reduces the random access probability. As a result, as the amount of ARQ traffic sent from the base station transmitter increases, the ARQ feedback message for the ARQ traffic increases in the receiver of the terminal. This may be the reason why discards are frequently performed because they are not transmitted to the network or transmitted later than the block life time of the ARQ block. Detailed ARQ traffic processing techniques are not described in the present invention. (Refer to IEEE 802.16 technical document)

본 발명에서는 기지국 스케줄러에서 단말기 수신기의 전송 ARQ 피드백에 대해서 대역폭 고정 할당하는 방식으로 위의 비효율적인 제어 기술을 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다.In the present invention, the base station scheduler can improve the above inefficient control technique by a fixed bandwidth allocation for the transmission ARQ feedback of the terminal receiver.

본 발명에서는 단말기 수신기에서 기지국 송신기로 전송되는 ARQ 피드백 메 시지를 기지국 스케줄러에서 대역폭을 고정 할당하여, 효율적으로 ARQ 데이터를 기지국 송신기가 전송할 수 있도록 하는 방안을 제안하고자 한다. 이 발명은 기지국 송신 부분과 단말기의 수신 부분(downlink)만을 제한하고 있다.The present invention proposes a method of efficiently assigning an ARQ feedback message transmitted from a terminal receiver to a base station transmitter in a base station scheduler so that the base station transmitter can efficiently transmit ARQ data. The present invention restricts only the base station transmission portion and the downlink reception portion of the terminal.

도 5에서는 전송된 ARQ 데이터에 대해서, 긍정적인 (Positive) 또는 부정적인 확인응답(negative acknowledgement)을 묶어서 송신자에게 저절한 ARQ 메커니즘을 구동할 수 있도록 하는 ARQ feedback IE를 정의한다.In FIG. 5, ARQ feedback IE is defined to bind positive or negative acknowledgments to ARQ data transmitted to enable a sender to operate an ARQ mechanism.

본 발명에서는 도 5에서 표현된 ARQ Feedback IE들을 메시지로 만드는 ARQ Feedback 메시지를 단말기에서 적절한 방식으로 기지국의 ARQ 송신기로 전송할 수 있는 방안을 제시한다. The present invention proposes a method for transmitting an ARQ Feedback message, which makes the ARQ Feedback IEs represented in FIG. 5 into a message, from the terminal to the ARQ transmitter of the base station in an appropriate manner.

도 6은 무선구간에서 TCP 패킷의 서비스 흐름 동작을 보이는데, 여기서는 기지국과 단말기간에 데이터의 송수신이 어떻게 진행되는 지를 보여준다. 단계별로 살펴보면, 먼저 기지국은 하향 트래픽을 단말로 전송하게 된다. 이때, 단말기는 해당 트래픽에 대해 TCP ACK를 전송해야 하나, TCP ACK를 전송하기 위해서 단말기는 기지국으로부터 대역을 할당 받아야 한다. 6 shows a service flow operation of a TCP packet in a wireless section, which shows how data transmission and reception proceeds between a base station and a terminal. In step-by-step, first, the base station transmits downlink traffic to the terminal. At this time, the terminal should transmit a TCP ACK for the traffic, but in order to transmit the TCP ACK, the terminal must be allocated a band from the base station.

따라서, 단말기는 기지국으로부터 대역을 할당 받기 위해서 Br Code를 기지국으로 전송한다. Br Code란, 단말기가 기지국으로 데이터를 전송하기 위하여 필요한 대역을 할당 받기 위해서 Br-Req 헤더를 쓰게 되는데, 이 헤더의 대역을 받기 위한 코드로 각 단말기들은 대역이 필요할 때마다 Random Access방식으로 기지국으로 발송한다. 기지국은 해당 Br Code에 대해 CDMA Allocation IE를 UL-MAP에 실어 전송하고, 단말기는 CDMA Allocation IE가 전송되면, 기지국이 필요한 대역이 얼마 인지를 Br-Req Heaer에 값으로 넣어 보낸다. MAP은 하향 링크의 버스트(burst) 할당 구조를 설명하는 DL-MAP과 상향 링크의 버스트 할당 구조를 나타내는 UL-MAP으로 구성되어 각 단말과 기지국은 MAP에 실려있는 정보를 해석하여 각 버스트들을 처리한다. MAP에 대한 설명은 본 발명에서 자세히 설명하지 않는다.Therefore, the terminal transmits a Br Code to the base station in order to receive the band from the base station. The Br Code is used to obtain the bandwidth required for the terminal to transmit data to the base station. The Br-Req header is used. The code is used to receive the bandwidth of each header. Send it. The base station transmits the CDMA Allocation IE to the UL-MAP for the Br code, and when the CDMA Allocation IE is transmitted, the terminal sends a value to the Br-Req Heaer how much the base station needs. The MAP consists of a DL-MAP describing the downlink burst allocation structure and an UL-MAP representing the uplink burst allocation structure. Each terminal and the base station interpret each piece of information in the MAP to process each burst. . The description of the MAP is not described in detail in the present invention.

단말이 Br Code를 기지국으로 보내는 것이 Random access방식으로 이루어진다고 위에서 기술하였다. 이 때문에, Br Code가 기지국으로 전송되는 것이 보장되어 있지 않고 여러 번 딜레이 되거나 최악의 경우에는 전달되지 않을 수 있고 이로 인해서, 정해진 시간에 ARQ 피드백이 전송되지 못하거나 전송이 아예 되지 않을 수 있다. It is described above that the terminal sends a Br Code to the base station in a random access method. Because of this, it is not guaranteed that the Br Code is transmitted to the base station and may be delayed several times or not delivered in the worst case, whereby ARQ feedback may not be transmitted at a given time or no transmission at all.

다음 도 7은 위의 과정을 나타낸다. 결과적으로, 기지국 ARQ 송신기에서는 전송된 ARQ 트래픽에 대해서 올바른 ARQ 메커니즘을 구동하지 못하고, 비정상적인 절차를 따르게 되어 송신 데이터의 재전송 절차 또는 트래픽 데이터가 버려지는 상태가 될 수도 있다.7 shows the above process. As a result, the base station ARQ transmitter may not drive the correct ARQ mechanism for the transmitted ARQ traffic, and may follow an abnormal procedure, resulting in a retransmission procedure or traffic data being discarded.

본 발명은 이러한 문제점을 해결할 수 있도록 전송된 ARQ 트래픽에서 대해서 단말이 바로 ARQ 피드백을 보낼 수 있도록 기지국에서 Br Code 필요 없이 UL-MAP에 unicast Burst Allocation(유니캐스트 버스트 할당)하는 방안을 고안하여 제안한다.The present invention devises and proposes a scheme for unicast Burst Allocation (Unicast Burst Allocation) to UL-MAP without the need of Br Code in the base station so that the UE can immediately send ARQ feedback on the transmitted ARQ traffic to solve this problem. .

상기한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명의 와이브로 시스템에서의 효율적인 하향ARQ 트래픽 처리를 위해 기지국 수신 ARQ 피드백 메시지를 위한 대역폭 고정 할당 방안을 자세히 설명하면 다음과 같다.The bandwidth fixed allocation scheme for the base station received ARQ feedback message for efficient downlink ARQ traffic processing in the WiBro system of the present invention having the above characteristics will be described in detail as follows.

제 1도는 본 발명이 적용된 와이브로 시스템 구조도이다. 휴대 인터넷 시스템은 크게 휴대 인터넷 단말인 Access Terminal (AT - 110), 기지국 기능을 수행하는 엑세스 포인트 (Access Point: AP - 120), 패킷 접속 라우팅 기능 및 Mobile IP의 외부 에이젼트 기능을 수행하는 Packet Access Router (PAR - 130)로 구성 되어 있다. 본 발명이 수행 되는 AP의 구조는 사용자 관리 및 셀 관리를 수행하는 ACS (Access Controller Subsystem: 123) 서브시스템, 무선 구간 송수신 기능을 수행하는 BBS(BaseBand Subsystem: 121) 서브 시스템과 트래픽 처리 및 무선링크 송수신 제어 기능을 수행하는 ATS(Access Traffic Subsystem: 122)로 구성 되어 있으며 도 1은 그 구조에 대한 예를 도시한 도면이다. 1 is a schematic diagram of a WiBro system to which the present invention is applied. The mobile Internet system is largely an Access Terminal (AT-110) which is a portable Internet terminal, an Access Point (AP-120) that performs a base station function, a Packet Access Router that performs a packet access routing function, and an external agent function of Mobile IP. It consists of (PAR-130). The structure of the AP in which the present invention is implemented includes an Access Controller Subsystem (123) subsystem that performs user management and cell management, a BaseBand Subsystem (121) subsystem that performs radio section transmission and reception, traffic processing, and a radio link. It is composed of an Access Traffic Subsystem (ATS) 122 that performs a transmission and reception control function. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the structure.

도 2는 본 발명이 적용되는 도 1에서 설명한 와이브로 구조 중에서 본 특허가 적용 되는 ATS의 구조에 대하여 상세히 설명한 그림이다. FIG. 2 is a detailed description of the structure of an ATS to which the present patent is applied among the wibro structures described in FIG. 1 to which the present invention is applied.

ATS는 스케줄링 블록인PSCB (Packet Scheduling Block)과 무선링크 제어 블록인RNGB (Ranging Control Block), 셀 및 트래픽 관리기능을 수행하는TRMB(Traffic Resource Management Block), 재전송을 제어하는ARQB (Automatic Repeat Request Block), 무선구간에 전송할 MAC PDU를 구성하고, 수신된 MAC PDU를 처리하는 블록인 PHDB(Packet Handling Block), 패킷 분류 기능과 수신 패킷의 CID 매핑 기능을 주된 기능으로 수행하는 PCFB(Packet Classification Block)과 DSP와 인터페이스를 관리하는 DSP Interface Control Block(DICB)등의 7개 소프트웨어 블록으로 구성된다.ATS is a scheduling block (PSCB), a scheduling control block (PSCB) and a radio link control block (RNGB). Packet classification block (PCFB), which configures MAC PDUs to be transmitted in a radio section, performs a packet handling block (PHDB), a block for processing received MAC PDUs, a packet classification function, and a CID mapping function of a received packet. It consists of seven software blocks, including the DSP Interface Control Block (DICB), which manages the DSP and the interface.

도 3은 본 발명이 적용되는 ARQB 전송부의 내부 기능을 상세히 설명한 그림이다.3 is a diagram illustrating in detail the internal functions of the ARQB transmitter to which the present invention is applied.

휴대 인터넷 시스템에서 ARQB블록은 상위에서 들어온 IP 패킷을 블록(Block)단위로 분할하여 PDU 페이로드로 구성되기 때문에 PCFB에서 버퍼링된 IP 패킷들을 블록 단위로 어드레싱하여 블록 정보 큐에 주소를 저장하게 된다. 이 블록들을 스케줄러의 패킷 구성에 맞추어 패킷 데이터 유닛 (PDU)의 페이로드로 구성하는데 직접적인 함수 호출은 PHDB에서 헤더(Header) 생성 후에 이루어 지고, 완성된 페이로드는 패킷 제어 기능부(PHDB)로 전달된다. 연결에 관련된 파라미터들과 트래픽 제어 메시지는 TRMB로부터 받아들인다.In the portable Internet system, since the ARQB block is composed of PDU payloads by dividing the IP packets received from the upper block into block units, the PCFB addresses the IP packets buffered by the block unit and stores the addresses in the block information queue. These blocks are configured as payloads of packet data units (PDUs) according to the packet configuration of the scheduler. Direct function calls are made after the header is generated in the PHDB, and the completed payload is transferred to the packet control function (PHDB). do. Parameters related to the connection and traffic control messages are accepted from TRMB.

도 4는 실제 ARQ 데이터의 생성과정과 전송 및 재전송 과정을 나타내었다.4 shows a process of generating and transmitting and retransmitting actual ARQ data.

신뢰성있는 전송을 위해 전달된 블록 데이터들은 ARQ 피드백 정보인 ACK 혹은 NACK가 올 때까지 저장하고 있다가 ACK이면 해당 블록을 Mark(마크)하고 NACK이면 다시 재전송을 한다. 하나의 IP 패킷에 대한 모든 블록들이 ACK로 마크되면, 해당 IP 패킷을 큐에서 지운다. 본 발명에서 적용되는 ARQ 피드백 정보 IE를 가지는 구조를 도 5에서 보인다. ARQ 송신기에서는 이 ARQ 피드백 정보 IE를 가지고 재전송할 블록(NACK블록)과 폐기할 블록(ACK)을 판단하고 해당 동작을 수행하여, 연속적인 ARQ 트래픽 전송을 가능하게 한다. 만약 송신기가 계속 ARQ 피드백 정보를 받지 못한다면, 해당 트래픽 연결은 끊어지게 된다.Block data transmitted for reliable transmission are stored until ACK or NACK, which is ARQ feedback information, is stored. If ACK, the corresponding block is marked. If NACK, the block data is retransmitted. If all blocks for one IP packet are marked with an ACK, the corresponding IP packet is deleted from the queue. A structure having ARQ feedback information IE applied to the present invention is shown in FIG. The ARQ transmitter determines the block to be retransmitted (NACK block) and the block to discard (ACK) with this ARQ feedback information IE and performs the corresponding operation to enable continuous ARQ traffic transmission. If the transmitter does not continue to receive ARQ feedback information, the traffic is disconnected.

본 발명에서 제시한 방안은 기지국의 스케줄러는 해당 연결에서 기지국 송신기에서 ARQ 트래픽을 송신하게 되면, 다음 프레임이나 아니면 수 프레임 뒤에UL- MAP에 해당 단말에 대한 최소한의 대역폭(Br-Req 헤더를 보낼 수 있는 양)을 미리 할당하는 것이다. 즉, 단말이 Br Code를 올리지 않고도, 매 프레임마다 대역폭을 요구할 수 있는 헤더 양이 할당되기 때문에 좀 더 효율적으로 하향링크에 대한 전송 데이터의 ARQ 피드백을 효율적으로 보낼 수 있게 된다. 이렇게 되면, 단말기는 무선상에서 Br Code요청 시 Random Access때문에 딜레이 되는 현상이 없어지게 된다. 따라서, 상향링크로 지연되는 데이터들이 없어질 것이고 기지국의 ARQ 송신부는 ARQ 트래픽을 지연되지 않게 효율적으로 보내게 될 것이다. 도 8은 본 발명에서 제안된 방식으로 기지국과 단말기간의 데이터 전송 절차를 나타내었다. 이것은 기지국에서 ARQ 트래픽 연결이 많아질수록, 또한 각 ARQ 트래픽 연결에서 트래픽 양이 많아질수록 더욱 효율적으로 적용될 것으로 생각된다.In the proposed scheme, when the scheduler of the base station transmits ARQ traffic from the base station transmitter in a corresponding connection, a minimum bandwidth (Br-Req header) for the terminal can be sent to the UL-MAP after the next frame or several frames. In advance). That is, since the terminal is allocated a header amount that can request bandwidth every frame without raising the Br Code, it is possible to more efficiently send ARQ feedback of the transmission data for the downlink more efficiently. In this case, the terminal is no longer delayed due to random access when Br code requests over the air. Therefore, uplink delayed data will be eliminated and the ARQ transmitter of the base station will efficiently send ARQ traffic without delay. 8 shows a data transmission procedure between a base station and a terminal in the manner proposed in the present invention. This is thought to be applied more efficiently as the number of ARQ traffic connections in the base station and the amount of traffic in each ARQ traffic connection increases.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above-described embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

본 발명은 와이브로 시스템에서 단말기가 Br Code의 요청 없이도 ARQ 트래픽에대한 ARQ 피드백 메시지를 상향 링크로 전송할 수 있기 때문에 Br Code 송신 시 발생하는 Back off delay(백오프 딜레이)가 없어지고, 이로 인해 기지국의 ARQ 송신부에서 데이터 처리에 지연이 생기는 것을 차단할 수 있다. 또한, 단지 ARQ 피드백 메시지를 위한 고정 할당 방식뿐 아니라, 트래픽에 대한 처리량을 고려하여 효 율적인 알고리즘을 설계한다면, 일반 트래픽에서 생기는 긴급한 신호 메시지에 대해서도 위 발명을 이용하여 제어 신호의 딜레이로 기지국과 단말기간의 트래픽 연결에 대한 치명적인 상황을 회피할 수 있을 것이다.In the present invention, since the UE can transmit the ARQ feedback message for the ARQ traffic on the uplink without requesting the Br Code, the back off delay caused by the transmission of the Br Code is eliminated. The ARQ transmitter may block a delay in data processing. In addition, if an efficient algorithm is designed considering the traffic throughput as well as the fixed allocation scheme for the ARQ feedback message, the emergency signal message generated from general traffic can be used as the delay of the control signal using the above invention. A fatal situation for the traffic connection between terminals may be avoided.

Claims (4)

와이브로 시스템의 기지국 송신기에서 ARQ 트래픽을 단말로 전송할 때, 단말기 수신기에서 기지국으로 전송해야 되는 ARQ 피드백 메시지를 기지국 스케줄러에서 고정 할당하여, 효율적으로 ARQ 데이터를 기지국 송신기가 전송할 수 있도록 하는 방법.When the base station transmitter of the WiBro system transmits the ARQ traffic to the terminal, the base station scheduler to allocate the ARQ feedback message to be transmitted from the terminal receiver to the base station so that the base station transmitter can efficiently transmit the ARQ data. 와이브로 시스템의 단말기는 기존 기지국 스케줄러에서 할당하는 CDMA Allocation 없이도 Br Req 헤더를 보냄으로써, ARQ 피드백 메시지 뿐만 아니라 긴급한 신호 메시지에 대하여 연결에 대해서 신속한 응답 또는 요구를 할 수 있는 방법.A method in which a terminal of a WiBro system transmits a Br Req header without CDMA Allocation allocated by an existing base station scheduler, thereby promptly responding or requesting a connection to an urgent signal message as well as an ARQ feedback message. 제 1항에 있어서, 기지국 스케줄러는 연결 내부 정보를 검색하여 ARQ 지원가능 연결인지를 판단하여, ARQ 연결이라면, UL-MAP에서 해당 연결에 대한 대역을 Br Req만큼만 고정 할당하는 방법.The method of claim 1, wherein the base station scheduler searches for connection internal information to determine whether the connection is an ARQ capable connection, and if the ARQ connection, the base station scheduler fixedly allocates a band for the connection as much as Br Req in UL-MAP. 제 1항에 있어서, 와이브로 시스템의 단말기는 기지국 스케줄러의 고정 할당 방식으로 인하여, Br Code를 기지국으로 전송하지 않아도 Br Req 헤더를 보낼 수 있는 방법.The method of claim 1, wherein a terminal of the WiBro system can transmit a Br Req header without transmitting Br code to the base station due to a fixed allocation scheme of the base station scheduler.
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