KR20080040796A - 무선 통신 시스템에서의 적응 지연 관리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

서로 다른 서비스 품질(QoS) 요건을 갖는 자원들을 할당하기 위한 적응 지연 관리 수단 및 방법이 개시된다. 순방향 링크(FL) 스케줄러는 최선(BE) 및 급송 포워딩(EF)과 같은 우선순위 클래스에 따라 대기중인 데이터 대기열을 처리함으로써 송신 인스턴스를 준비한다. 다수의 대기열로부터의 데이터 비트가 송신 인스턴스에 채워진다. 다양한 메트릭을 사용하여 송신을 위한 후보 집합을 생성한 다음, 후보 집합으로부터 다음 송신 인스턴스를 선택하여 구성한다.

Description

무선 통신 시스템에서의 적응 지연 관리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ADAPTIVE DELAY MANAGEMENT IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 특허 출원은 "적응 지연 관리"라는 명칭으로 2004년 5월 5일자 제출된 예비 출원 60/568,650호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 본원의 양수인에게 양도되었으며 이로써 본원에 특별히 참조로 포함된다. 본 특허 출원은 "적응 지연 관리"라는 명칭으로 2004년 11월 4일자 제출된 예비 출원 60/625,660호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 본원의 양수인에게 양도되었으며 이로써 본원에 특별히 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 통신에 관련된 것으로, 보다 구체적으로는 적응 지연 관리를 이용한 무선 통신 시스템에서의 스케줄링 송신에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 회선 교환형 또는 고정 자원 할당형 기술을 이용하여 통신을 처리하는 시스템 및 패킷 교환형 또는 동적 자원 할당형 기술을 이용하여 통신을 처리하는 시스템을 포함한다. 회선 교환 및 패킷 교환 모두 고용량이 가능한 네트워크에 사용될 수 있다. 회선 교환 통신 시스템에서는, 송신자와 수신자 사이에 전용 통신 경로가 설치되고, 송신 시작 전에 송신기와 수신기 사이의 네트워크 자원은 정적인 것으로 간주하여 "회선"을 형성한다. 자원은 전체 송신 동안 여전히 회선에 전용되며, 전체 메시지는 동일 경로를 따른다. 패킷 교환 네트워크에서, 메시지는 패킷들로 분해되고, 각각의 패킷은 패킷의 목적지까지 서로 다른 루트를 가질 수 있다. 패킷들은 수신시 재편집되어 원본 메시지를 복구한다. 패킷 교환 시스템에서, 메시지 또는 메시지의 단편들을 나타내는 패킷은 노드들 간에 개별적으로 라우팅 된다. 패킷들은 편리한 루트를 통해 목적지로 라우팅 된다. 즉, 동일한 두 호스트 사이로 이동하는 패킷들이 단일 메시지의 일부인 경우에도 이러한 모든 패킷이 반드시 동일한 루트를 따르게 되는 것은 아니다.
패킷 교환 시스템 또는 공유 패킷 데이터 시스템에서는, VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스가 사용되어 회선 교환 음성 통신을 대행할 수 있다. VoIP는 통상적으로 지연 민감 애플리케이션 또는 서비스이므로, 패킷 송신에 대한 지연 제약 조건을 충족시키기 위해 서비스 품질(QoS) 메커니즘이 사용된다. 다른 서비스나 송신 형태 또한 QoS를 확보하기 위한 다양한 지연 요건 또는 목표를 갖는다. 따라서 통신 시스템에서 송신을 스케줄링하기 위한 적응 지연 관리가 필요하다.
본 발명에 따라, 서로 다른 서비스 품질(QoS) 요건을 갖는 자원들을 할당하기 위한 적응 지연 관리 수단 및 방법이 개시된다. 순방향 링크(FL) 스케줄러는 최선(BE) 및 급송 포워딩(EF)과 같은 우선순위 클래스에 따라 대기중인 데이터 대기열을 처리함으로써 송신 인스턴스를 준비한다. 다수의 대기열로부터의 데이터 비트가 송신 인스턴스에 채워진다. 다양한 메트릭을 사용하여 송신을 위한 후보 집합을 생성한 다음, 후보 집합으로부터 다음 송신 인스턴스를 선택하여 구성한다.
서로 다른 QoS 요건을 갖는 서비스 및 애플리케이션을 지원하는 통신 시스템의 동작은 준최적이며 효과가 없을 수 있다. 예를 들어, VoIP 애플리케이션은 지연 요건이 있다. 한 방법은 로드 및 커버리지에 관계없이 다수의 사용자에게 동등한 지연 제약 조건을 제공함으로써 음성을 흉내낸다. 이러한 접근은 동등한 지연을 확보하기 위해 자원을 할당하고 시스템 용량을 증가시키기 위해 가능한 최적화를 방지하므로 준최적이다. 일 실시예에서, 다양한 사용자에게 동등하지 않은 지연을 제공함으로써 시스템 용량이 증가할 수 있으며, 자원은 로드 및 커버리지의 함수에 따라 할당된다.
다음 설명은 1xEV-DO 동작을 지원하는, 즉 IS-856 사양을 지원하는 시스템의 순방향 링크(FL)에 대한 스케줄링 알고리즘에 관한 것이다. 일 실시예에서, 스케줄링 알고리즘은 다양한 다수 사용자 패킷 및 짧은 패킷을 이용하여 FL 용량의 최적화를 시도하는 동시에 다양한 애플리케이션의 품질 QoS 요건을 충족시킨다. 스 케줄링 알고리즘은 또한 다양한 애플리케이션에 우선순위를 매기는 메커니즘을 제공한다. 이러한 우선순위 결정은 애플리케이션 흐름의 유형, 특정 QoS 요건 또는 다른 흐름 특성에 기반할 수 있다. 일 실시예에서, 흐름은 애플리케이션의 지연 민감도를 기초로 FL 상에서의 송신을 위해 스케줄링 된다. 한 형태에서, 흐름은 스루풋 민감도와 균형을 이루는 지연 민감도를 기초로 구분된다. 다음 설명은 스케줄링 수단 및 방법을 1xEV-DO 사양의 개정 A와 관련하여 구현된 것으로 간주하고 있지만, 스케줄링 수단 및 방법은 다른 시스템에 적용될 수도 있으며, 특히 상기 개념은 사용자들이 IS-856 사양, 구체적으로는 2002년 10월 3GPP2 C.S0024 Ver. 4.0 "cdma2000 고속 패킷 데이터 에어 인터페이스 사양"에 규정된 것과 같은 서브타입들의 소정 부분집합과 호환될 수 있는 시스템에 적용될 수 있다.
다음 설명에서, "Rev-A 사용자" 또는 "Rev-A와 호환 가능한 사용자" 등의 용어들은 IS-856, 구체적으로는 2004년 3월 3GPP2 C.S0024-A Ver. 1.0 "cdma2000 고속 패킷 데이터 에어 인터페이스 사양"에 규정된 매체 액세스 채널(MAC) 계층 및 물리 계층 프로토콜 서브타입을 지원하는 액세스 단말(AT)을 말하는데 사용될 것이다. 특히, Rev-A 사용자는 강화된 순방향 트래픽 채널 MAC 프로토콜을 지원한다. "Rel-0 사용자"와 같은 용어들은 IS-856에 규정된 MAC 계층 및 물리 계층 프로토콜 서브타입을 지원하는 AT를 말하는데 사용되지만, 개정 A에 규정된 더욱 새로운 서브타입은 지원하지 않는다.
코드 분할 다중 접속(CDMA) 방식을 이용하는 무선 통신 시스템에서, 일 스케줄링 방법은 시간 다중화된 기준으로 지정된 시간 간격에서 각 가입자 유닛에 모든 코드 채널을 할당한다. 기지국(BS)과 같은 중앙 통신 노드는 가입자와 관련된 고유 반송파 주파수 또는 채널 코드를 구현하여 가입자와의 배타적 통신을 가능하게 한다. 물리적 접촉 중계 스위칭 또는 패킷 스위칭을 이용하는 전화 시스템에는 TDMA 방식이 구현될 수도 있다. CDMA 시스템은 (1) 여기서는 IS-95 표준이라 하는 "이중 모드 광대역 확산 스펙트럼 셀룰러 시스템에 대한 TIA/EIA/IS-95-B 이동국-기지국 호환성 표준"; (2) 여기서는 3GPP라 하는 "3세대 파트너쉽 프로젝트"라는 명칭의 컨소시엄에 의해 제공되고, 여기서는 W-CDMA 표준이라 하는 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213, 3G TS 25.214, 3G TS 25.302 문헌을 포함하는 문헌 집합으로 구현되는 표준; (3) 여기서는 3GPP2라 하는 "3세대 파트너쉽 프로젝트 2"라는 명칭의 컨소시엄에 의해 제공되는 표준, 및 이전에는 IS-2000 MS라고 불렀으며 여기서는 cdma2000 표준이라 하는 TR-45.5, 또는 (4) 다른 어떤 무선 표준 등의 하나 이상의 표준을 지원하도록 설계될 수 있다.
CDMA 시스템은 지상 링크를 통해 사용자 간 음성 및 데이터 통신을 가능하게 한다. CDMA 시스템에서, 사용자 간의 통신은 하나 이상의 기지국을 통해 이루어진다. 무선 통신 시스템에서, 순방향 링크는 신호가 기지국에서 가입자국으로 이동하는 채널을 말하고, 역방향 링크는 신호가 가입자국에서 기지국으로 이동하는 채널을 말한다. 역방향 링크 상에서 데이터를 기지국에 송신함으로써, 한 가입자국의 제 1 사용자가 제 2 가입자국의 제 2 사용자와 통신한다. 기지국은 제 1 가입자국으로부터 데이터를 수신하여 제 2 가입자국에 서비스하는 기지국으로 데이터를 전달한다. 가입자국의 위치에 따라 모두 단일 기지국에 의해 서비스될 수도 있고 다수의 기지국에 의해 서비스될 수도 있다. 어떤 경우든, 제 2 가입자국에 서비스하는 기지국은 순방향 링크 상에서 데이터를 송신한다. 제 2 가입자국과 통신하는 대신, 가입자국은 서비스중인 기지국과의 접속을 통해 지상 인터넷과 통신할 수도 있다. IS-95를 따르는 등의 무선 통신에서, 순방향 링크 및 역방향 링크 신호는 별개의 주파수 대역 내에서 송신된다.
도 1a는 다수의 사용자를 지원하며 본 발명의 적어도 일부 형태 및 실시예를 구현할 수 있는 통신 시스템(100)의 예가 된다. 다양한 알고리즘 및 방법 중 어떤 것이라도 시스템(100)에서 송신 스케줄링에 사용될 수 있다. 시스템(100)은 다수의 셀(102A~102G)에 통신을 제공하며, 각 셀은 각각 대응하는 기지국(104A~104G)에 의해 서비스된다. 예시적인 실시예에서, 어떤 기지국들(104)은 다수의 수신 안테나를 갖고, 어떤 기지국들은 단 하나의 수신 안테나를 갖는다. 마찬가지로, 어떤 기지국들(104)은 다수의 송신 안테나를 갖고, 어떤 기지국들은 단일 송신 안테나를 갖는다. 송신 안테나 및 수신 안테나의 조합에 어떤 제약도 없다. 따라서 기지국(104)이 다수의 송신 안테나 및 단일 수신 안테나를 가질 수도 있고, 다수의 수신 안테나 및 단일 송신 안테나를 가질 수도 있으며, 둘 다 단일 또는 다수의 송신 및 수신 안테나를 가질 수도 있다.
무선 데이터 송신에 대한 요구 증가 및 무선 통신 기술을 통해 이용 가능한 서비스의 확장은 특정 데이터 서비스의 개발을 이끌었다. 이러한 서비스 중 하나는 HDR(High Data Rate)이라 한다. 예시적인 HDR 서비스는 "HDR 사양"이라 하는 "EIA/TIA-IS856 cmda2000 고속 패킷 데이터 에어 인터페이스 사양"에 제안되어 있 다. HDR 서비스는 일반적으로 무선 통신 시스템에서 데이터 패킷을 송신하는 효율적인 방법을 제공하는 음성 통신 시스템에 대한 오버레이이다. 송신되는 데이터의 양과 송신 회수가 증가함에 따라, 무선 송신에 이용 가능한 한정된 대역폭이 중대한 자원이 된다.
도 1b는 에어 인터페이스(124)를 통해 액세스 단말(AT; 126)과 통신하는 액세스 네트워크(AN; 122)를 갖는 통신 시스템(120)에 대한 아키텍처 참조 모델을 나타낸다. 일 실시예에서, 시스템(120)은 HDR(High Data Rate) 표준으로 지정된 HDR 오버레이 시스템을 갖는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템이다. AN(122)은 에어 인터페이스(124)에 의해 AT(126)뿐 아니라 시스템(120) 내의 (도시하지 않은) 다른 AT들과도 통신한다. AN(122)은 다수의 섹터를 포함하며, 각 섹터는 적어도 하나의 채널을 제공한다. 채널은 소정 주파수 할당 내에서 AN(122)과 AT 사이의 송신을 위한 통신 링크 집합으로 규정된다. 채널은 AN(122)에서 AT(126)로의 순방향 송신 링크(FL) 및 AT(126)에서 AN(122)으로의 역방향 송신 링크(RL)로 구성된다.
데이터 송신을 위해, AN(122)은 AT(126)로부터의 데이터 요청을 수신한다. 데이터 요청은 데이터가 송신될 데이터 레이트, 송신되는 데이터 패킷의 길이, 및 데이터가 송신될 섹터를 지정한다. AT(126)는 AN(122)과 AT(126) 사이의 채널 품질을 기초로 데이터 레이트를 결정한다. 일 실시예에서, 채널 품질은 반송파대 간섭비(C/I)로 결정된다. 다른 실시예들은 채널 품질에 대응하는 다른 메트릭을 사용할 수 있다. AT(126)는 데이터 레이트 제어(DRC) 채널이라 하는 특정 채널을 통해 DRC 메시지를 송신함으로써 데이터 송신 요청을 제공한다. DRC 메시지는 데이 터 레이트부 및 섹터부를 포함한다. 데이터 레이트부는 데이터를 송신할 AN(122)에 요청된 데이터 레이트를 지시하고, 섹터는 AN(122)이 데이터를 송신할 섹터를 지시한다. 데이터 레이트 및 섹터 정보 모두 통상적으로 데이터 송신 처리에 필요하다. 데이터 레이트부는 DRC 값이라 하고, 섹터부는 DRC 커버라 한다. DRC 값은 에어 인터페이스(124)를 통해 AN(122)에 송신되는 메시지이다. 일 실시예에서, 각 DRC 값은 미리 결정된 DRC 값 할당에 따라 관련 패킷 길이를 갖는 데이터 레이트(kbits/sec)에 대응한다. 할당은 널 데이터 레이트를 지정하는 DRC 값을 포함한다. 실제로, 널 데이터 레이트는 AT(126)가 데이터를 수신할 수 없는 AN(122)을 지시한다. 어떤 상황에서, 예를 들어 채널 품질은 AT(126)가 데이터를 정확히 수신하기에 불충분하다.
작동 중 AT(126)는 끊임없이 채널 품질을 모니터링하여 AT(126)가 다음 데이터 패킷 송신을 수신할 수 있는 데이터 레이트를 계산한다. 그 다음, AT(126)는 대응하는 DRC 값을 생성하며; DRC 값이 AN(122)에 송신되어 데이터 송신을 요청한다. 통상적으로 데이터 송신은 패킷으로 분할된다는 점에 유의한다. 데이터 패킷 송신에 필요한 시간은 적용되는 데이터 레이트의 함수이다.
이 DRC 신호는 또한 정보를 제공하며, 각 대기열에 관련된 각 원격국에 대한 정보를 소비하는(또는 송신된 데이터를 수신하는) 순간 레이트를 결정하는데 채널 스케줄러가 사용된다. 실시예에 따르면, 임의의 원격국으로부터 송신되는 DRC 신호는 원격국이 다수의 유효 데이터 레이트 중 임의의 한 레이트로 데이터를 수신할 수 있음을 지시한다.
HDR 송신을 지원하며 다수 사용자로의 송신을 스케줄링하는데 적합한 통신 시스템의 일례가 도 2에 도시된다. 도 2는 하기에 설명되며, 구체적으로 기지국(820) 및 기지국 제어기(810)가 패킷 네트워크 인터페이스(806)로 접속된다. 기지국 제어기(810)는 시스템(800)에서 송신에 대한 스케줄링 알고리즘을 구현하는 채널 스케줄러(812)를 포함한다. 채널 스케줄러(812)는 (가장 최근에 수신된 DRC 신호에 지시된 바와 같이) 데이터를 수신하는 원격국의 관련 순간 레이트를 기초로, 데이터가 어떤 특정 원격국에 송신되는 동안의 서비스 간격 길이를 결정한다. 서비스 간격은 시간이 끊이지 않는 것이 아니라, n개의 슬롯마다 한 번씩 발생할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 시간에 제 1 슬롯 동안 패킷의 제 1 부분이 송신되고, 다음 시간에 4개의 슬롯 뒤에 제 2 부분이 송신된다. 또한, 비슷한 4개의 패킷을 확산시킨, 즉 4개의 슬롯이 서로 떨어진 다중 슬롯에서 패킷의 임의의 다음 부분들이 송신된다. 실시예에 따르면, 데이터를 수신하는 순간 레이트(Ri)는 특정 데이터 대기열과 관련된 서비스 간격 길이(Li)를 결정한다.
추가로, 채널 스케줄러(812)는 송신을 위한 특정 데이터 대기열을 선택한다. 관련된 양의 송신될 데이터가 데이터 대기열(830)에서 검색되고, 데이터 대기열(830)에 관련된 원격국으로의 송신을 위해 채널 엘리먼트(826)에 제공된다. 후술하는 바와 같이, 채널 스케줄러(812)는 데이터를 제공하는 대기열을 선택하고, 데이터는 각 대기열과 관련된 가중치를 포함하는 정보를 사용하여 다음 서비스 간격에서 송신된다. 송신된 대기열에 관련된 가중치는 업데이트된다.
기지국 제어기(810)는 패킷 네트워크 인터페이스(806), 공중 회선 교환 전화 망(PSTN; 808) 및 통신 시스템의 기지국들(간소화를 위해 도 2에는 하나의 기지국(820)만 도시됨)과 인터페이스 접속한다. 기지국 제어기(810)는 통신 시스템의 원격국들과 네트워크 인터페이스(806) 및 PSTN(808)에 접속된 다른 사용자들 간의 통신을 조정한다. PSTN(808)은 (도 2에 도시하지 않은) 표준 전화망을 통해 사용자들과 인터페이스 접속한다.
간소화를 위해 도 2에는 하나만 도시되어 있지만, 기지국 제어기(810)는 많은 선택기 엘리먼트(816)를 포함한다. 각 선택기 엘리먼트(816)는 하나 이상의 기지국(820)과 (도시하지 않은) 하나의 원격국 사이의 통신을 제어하도록 할당된다. 선택기 엘리먼트(816)가 소정 원격국에 할당되지 않았다면, 호출 제어 프로세서(818)에는 원격국에 페이징할 필요성이 통지된다. 호출 제어 프로세서(818)는 기지국(820)에 원격국으로의 페이징을 지시한다.
데이터 소스(802)는 대량의 데이터를 포함하며, 이 데이터는 소정 원격국에 송신될 것이다. 데이터 소스(802)는 데이터를 패킷 네트워크 인터페이스(806)에 제공한다. 패킷 네트워크 인터페이스(806)는 데이터를 수신하고 데이터를 선택기 엘리먼트(816)에 전달한다. 선택기 엘리먼트(816)는 데이터를 대상 원격국과 통신하는 각 기지국(820)에 송신한다. 예시적인 실시예에서, 각 기지국(820)은 데이터 대기열(830)을 유지하며, 데이터 대기열(830)은 원격국에 송신될 데이터를 저장한다.
데이터가 데이터 패킷으로 데이터 대기열(830)로부터 채널 엘리먼트(826)로 송신된다. 예시적인 실시예에서, 순방향 링크 상에서 "데이터 패킷"은 최대 1024 비트인 대량의 데이터 및 미리 결정된 "타임 슬롯"(
Figure 112008023188846-PAT00001
1.667㎳) 내에서 목적지 원격국으로 송신될 대량의 데이터를 말한다. 데이터 패킷마다 채널 엘리먼트(826)는 필수 제어 필드를 삽입한다. 예시적인 실시예에서, 채널 엘리먼트(826)는 데이터 패킷 및 제어 필드의 순환 중복 검사(CRC) 인코딩을 수행하고 코드 테일 비트 집합을 삽입한다. 데이터 패킷, 제어 필드, CRC 패리티 비트 및 코드 테일 비트는 포맷화된 패킷을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 채널 엘리먼트(826)는 포맷화된 패킷을 인코딩하고 인코딩된 패킷 내의 심벌들을 인터리빙(또는 재배열)한다. 예시적인 실시예에서, 인터리빙된 패킷은 왈시 코드로 커버링되고, 짧은 PNI 및 PNQ 코드로 확산된다. 확산된 데이터는 신호를 직교 변조, 필터링 및 증폭하는 RF 유닛(828)에 제공된다. 순방향 링크 신호는 공중에서 안테나를 통해 순방향 링크로 송신된다.
원격국에서, 순방향 링크 신호는 안테나에 의해 수신되어 수신기로 전달된다. 수신기는 신호를 필터링, 증폭, 직교 변조 및 양자화한다. 디지털화된 신호는 복조기(DEMOD)에 제공되어, 짧은 PNI 및 PNQ 코드로 역확산되고 왈시 코드로 디커버링된다. 복조된 데이터는 기지국(820)에서 수행된 신호 처리 기능들의 역, 구체적으로는 디인터리빙, 디코딩 및 CRC 검사 기능을 수행하는 디코더에 제공된다. 디코딩된 데이터는 데이터 싱크에 제공된다.
상술한 바와 같이, 하드웨어는 순방향 링크를 통한 데이터, 메시징, 음성, 비디오 및 다른 통신의 가변 속도 송신을 지원한다. 데이터 대기열(830)로부터 송신되는 데이터의 레이트는 원격국에서 잡음 환경 및 신호 강도의 변화를 수용하도 록 변화한다. 각 원격국은 바람직하게 데이터 레이트 제어(DRC) 신호를 각 타임 슬롯에서 관련 기지국(820)에 송신한다. DRC 신호는 기지국(820)에 정보를 제공하고, DRC 신호는 원격국의 식별자 및 원격국이 관련 데이터 대기열로부터 데이터를 수신할 레이트를 포함한다. 이에 따라, 원격국의 회로는 신호 강도를 측정하고 원격국에서의 잡음 환경을 추정하여 DRC 신호로 송신될 레이트 정보를 결정한다.
각 원격국에 의해 송신된 DRC 신호는 역방향 링크 채널을 통해 이동하고 RF 유닛(828)에 연결된 수신 안테나를 통해 기지국(820)에 수신된다. 예시적인 실시예에서, DRC 정보는 채널 엘리먼트(826)에서 복조되어, 기지국 제어기(810)에 위치하는 채널 스케줄러(812) 또는 기지국(820)에 위치하는 채널 스케줄러(832)에 제공된다. 제 1 예시적인 실시예에서, 채널 스케줄러(832)는 기지국(820)에 위치한다. 다른 실시예에서, 채널 스케줄러(812)는 기지국 제어기(810)에 위치하며, 기지국 제어기(810) 내의 선택기 엘리먼트(816)에 접속된다.
회선 교환 시스템에서의 송신 스케줄링은 비례 공평 알고리즘을 수반할 수 있으며, 각 사용자에 대해 우선 함수가 정의된다. 비례 공평 알고리즘의 예는 하기에 제시된다. 우선 함수는 소정 사용자에 대해 요청된 데이터 레이트, 통상적으로는 사용자에 대한 순방향 링크 채널 품질 함수 및 사용자에 대한 스루풋을 고려할 수 있다. 따라서 스루풋에 비해 높은 요청 데이터 레이트를 갖는 사용자들에게 먼저 서비스함으로써 용량이 균형이 맞춰진다.
일 실시예에 따라, 패킷 교환 시스템에서의 송신 스케줄링은 사용자 지연으로 용량의 균형을 잡는다. 애플리케이션 흐름은 네트워크를 통해 송신되는 독립적 인 메시지인 데이터그램으로서 송신된다. 데이터그램 도착, 도착시간 및 내용은 일반적으로 보장되지 않는다. 동일한 애플리케이션 흐름과 관련된 데이터그램들은 서로 다른 루트로 동일 사용자에게 송신될 수 있다. 데이터그램은 수신기에서 재조립된다. 패킷 교환 시스템에서의 종단간 지연은 일정하지 않으며, 따라서 스케줄러는 이러한 지연 차를 이용하고 다양한 사용자에 대한 지연을 조정하여 용량을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 스케줄러는 낮은 지연 한도 및/또는 지연 변화 한계를 갖는 데이터를 요청하고 있는 사용자가 경험하는 지연을 감소시킬 수 있다. 이러한 애플리케이션은 이에 한정되는 것은 아니지만 VoIP, 비디오 등을 포함한다. 송신은 특정 서비스 등급(GoS) 또는 QoS 요건(들)을 가질 수 있다. VoIP형 통신은 예를 들어 패킷이 정해진 지연 시간을 갖고 또는 허용 가능한 지연 기간 내에 도착할 것을 요구한다. 따라서 더욱 낮은 지연 시간 요건 또는 다른 GoS 사양(들)을 갖는 통신이나 애플리케이션을 우선시키는 것이 바람직할 수 있다. 멀티미디어 회의, 비디오 스트리밍, 웹 브라우징, 파일 송신 프로토콜 송신은 각각 특정 GoS 요건이 있다.
우선 분류 방식을 구현하기 위해, 각 흐름에 우선 함수가 할당된다. 일 실시예에서, 패킷 교환 스케줄러에 대한 우선 함수(PF)는 다음과 같이 주어질 수 있다: PF = f(지연) 여기서 f()는 함수이고, PF는 소정 사용자 또는 사용자에 대한 소정 애플리케이션의 지연 요건을 기초로 결정된다. PF는 각 대기열의 데이터그램마다 계산되고, 여 러 PF가 비교되어 가장 높은 우선순위의 흐름 인스턴스를 식별한다. 소정 통신의 종단간 지연이 일정하지 않기 때문에 패킷 교환 통신은 스케줄링이 적응 지연 관리를 통합할 수 있게 한다. 이는 종단간 지연이 일정한 회선 교환 통신과는 반대이다.
다음 설명은 IS-856에 개시된 것과 같은 고속 패킷 데이터(HRPD) 서비스를 지원하는 cdma2000 시스템을 고려한다는 점에 주목한다. 이 시스템은 예로서 사용된다. 본 발명은 사용자들이 스케줄링 알고리즘에 따라 서비스에 대해 선택되는 다른 시스템에 적용될 수 있다.
HRPD 시스템에서, 에어 인터페이스는 병렬 애플리케이션 스트림을 4개까지 지원할 수 있다. 제 1 스트림은 시그널링 정보를 운반하고, 다른 3개의 스트림은 서로 다른 QoS 요건을 갖는 애플리케이션 또는 다른 애플리케이션을 운반하는데 사용될 수 있다.
하기에 제시된 일 실시예의 이해에 있어 간결성을 위해 다음의 용어 해설이 제공된다. 다음 용어 해설이 전적인 것은 아니다. 다음 용어 해설은 본 발명을 한정하기보다는 적응 가중 스케줄링 알고리즘을 지원하는 통신 시스템의 일 실시예에 관한 이해 및 간결성을 위해 제공된다. 용어 해설
액세스 네트워크(AN) - 셀룰러 네트워크 및 패킷 교환 데이터 네트워크(통상적으로는 인터넷)와 AT들 간의 데이터 접속성을 제공하는 네트워크 설비. HRPD 시 스템의 AN은 셀룰러 통신 시스템의 기지국과 동등하다.
액세스 단말(AT) - 사용자에 대한 데이터 접속성을 제공하는 장치. HRPD 시스템의 AT는 셀룰러 통신 시스템의 이동국에 해당한다. AT는 랩탑 개인용 컴퓨터와 같은 연산 장치에 접속될 수도 있고 개인 휴대 단말(PDA)과 같은 독립형 데이터 장치일 수도 있다.
애플리케이션 흐름 - 소정 애플리케이션 스트림에 대한 소스로부터 AT로의 지정된 송신 경로. 각 애플리케이션 흐름은 소스, 목적지, 트래픽 프로파일 및 서비스 품질 프로파일에 의해 식별된다.
애플리케이션 스트림 - 애플리케이션에 대응하는 데이터 통신. 대부분의 애플리케이션 스트림은 지정된 서비스 품질 요건을 갖는다.
자동 반복 요청(ARQ) - 송신기가 이벤트의 발생 또는 불발을 기초로 데이터의 재송신을 시작하게 하는 메커니즘.
평균 데이터 레이트 - 소정 애플리케이션 흐름에 대해 시간에 따른 평균 입력 데이터 레이트.
버스트성(burstiness; σ) - 애플리케이션 흐름에서 패킷의 시간에 관한 버스트성 또는 밀도의 측정치.
최선(BE) - 일반적으로 방송에 의해 수신할 데이터가 비교적 대량인 애플리케이션 흐름; 그러나 트래픽 특징은 비교적 큰 지연이 묵인될 수 있지만 데이터 손실률은 극히 작아야 한다는 것이다.
데이터 레이트 제어(DRC) - AT가 AN에 요청된 데이터 레이트를 송신하게 하 는 메커니즘.
결손 비트(defbits) - 결손 패킷에 해당하는 비트 수.
지연 한도 - AN에서 AT로의 데이터 패킷 송신에 허용된 특정 시간(지연 한도).
급송 포워딩(EF) - 애플리케이션 흐름은 일반적으로 인터넷으로부터 액세스 네트워크로 도착하는 소량의 트래픽을 갖지만, 트래픽 특성은 데이터 패킷이 적당한 데이터 손실률로 비교적 작은 어떤 지연 한도 내에서 사용자에게 전달되어야 한다는 것이다.
순방향 링크(FL) - AN에서 AT로의 송신 에어 링크.
HOL(Head Of Line) 패킷 - 대기열의 첫 번째 패킷.
고속 패킷 데이터(HRPD) - 높은 데이터 레이트로 패킷 데이터 통신을 송신하는 데이터 서비스. HDR(High Data Rate)이라고도 하며, "cdma2000 고속 패킷 데이터 에어 인터페이스 사양"이라는 명칭의 IS-856 표준으로 지정되어 있다.
지터 - 수신된 연속 패킷들 간의 시간 편차.
지터 경계 - 소정 애플리케이션 흐름에 대한 지터 경계.
MPEG(Moving Pictures Experts Group) - 멀티미디어 자료 송신을 위한 프로토콜.
비례 공평(PF) 알고리즘 - 요청된 데이터 레이트와 스루풋의 비로서 AT마다 계산된 선택 인자에 따라 데이터 통신이 스케줄링되는 스케줄링 알고리즘.
서비스 품질(QoS) - 이에 한정되는 것을 아니지만 지연, 요청 레이트 및 지 터를 포함하는 패킷 데이터 통신의 송신과 관련된 요건.
역방향 링크(RL) - AT에서 AN으로의 송신 에어 링크.
송신 대기열 - 소정 BTS에 대한 애플리케이션 흐름을 저장하는 송신 대기열.
많은 무선 통신은 패킷 데이터를 처리하기 위해 인터넷 프로토콜(IP)을 이용하여 서로 다른 PHB(Per Hop Behavior) 및 서로 다른 라우팅을 이용한다. 일반적으로, 인터넷은 IP에 의존하여 상호 동작하는 다양한 링크 계층 기술로부터 확립된 다수의 네트워크로 구성된다. IP는 네트워크 로드에 따라 증가하는 패킷 손실 및 지연에 가해지는 무연결 네트워크 계층 서비스를 제공한다. 기본 IP 전달 모델은 최선(BE)이라 한다. 그러나 어떤 애플리케이션들은 간단한 BE 서비스보다 우수한 서비스를 요구할 수도 있다. 예를 들어, 멀티미디어 애플리케이션은 고정된 대역폭, 낮은 지연 및 짧은 지터를 지정할 수 있다. 다른 우선순위 결정 타입은 스루풋 레벨을 보장하는 보장 포워딩(AF)이라 하는 포워딩 동작이다.
QoS 관리의 다양한 형태가 있다. QoS 관리의 어떤 고려사항은 대역폭 할당, 및 방송 네트워크, 예를 들어 이더넷 네트워크나 무선 근거리 통신망(LAN)으로도 알려진 공유 매체를 통해 보장된 대역폭이다. 랩탑 컴퓨터 및 다른 연산 장치에 무선 능력을 포함하라는 요구가 증가하고 있다. 그러나 무선 네트워크는 대역폭이 한정되어 있어 용량 보존 및 최적화가 중대한 고려사항이 된다.
도 3은 서비스 등급(GoS) 또는 QoS 요건을 기초로 송신의 우선순위를 결정하는 스케줄링 방법을 나타낸다. AN에서, 인커밍 애플리케이션 흐름에 해당하는 데이터 대기열을 저장하기에 적합한 메모리 저장 유닛에 송신용 데이터가 저장된다. 애플리케이션 흐름의 각 인스턴스마다 대기열이 저장된다. 본 발명에 따르면, 애플리케이션은 인스턴스로 분할되고, 각 인스턴스는 옥텟 데이터이다. 따라서 애플리케이션 흐름은 이와 관련된 다수의 대기열을 가질 수도 있고, 흔히 갖게 될 것이다. 각 대기열은 관련 QoS 및/또는 GoS 우선순위 타입의 규정된 송신 및 수신 요건을 갖는다. 예를 들어, 우선순위 타입은 종단간 지연 요건 또는 다른 어떤 품질 기준을 기초로 할 수 있다. 여기서, 소정 송신은 다수의 GoS 우선순위 타입 중 하나에 들 수 있다. 예를 들어, 어떤 서비스는 데이터 패킷들이 개별적으로 송신되게 한 다음 나중에 수신기에서 연속성의 손실 없이, 즉 BE 우선순위 타입으로 재결합되게 한다. 이에 반해, VoIP와 같이 사용자에게 실시간 체험을 제공하도록 설계된 애플리케이션들은 보다 높은 우선순위 타입을 가지며, 급송 포워딩(EF) 우선순위 타입이라고도 한다. EF 우선순위 타입은 지연 한도 및 지연 변화에 한계가 있는 애플리케이션을 포함한다. 본 예시에서, 스케줄러는 EF 통신을 우선시킨다. QoS 또는 GoS 우선순위 타입은 QoS 부류(class)라고도 할 수 있다. 또한, 각 대기열은 이에 관련된 민감도를 갖는다. 예를 들어, EF 애플리케이션 흐름은 통상적으로 지연에 민감하며, 이는 EF 애플리케이션의 송신이 충족되어야 하는 지연 요건을 가짐을 의미한다. 많은 경우에, 지연 요건이 충족되지 않으면, 데이터는 폐기되고 송신되지 않는다. 이에 반해, BE 애플리케이션 흐름은 통상적으로 스루풋에 민감하며, 이는 BE 애플리케이션의 송신이 목표 스루풋 요건을 갖지만, 반드시 EF 애플리케이션 흐름의 엄격한 지연 요건을 갖는 것은 아님을 의미한다.
도 3은 일 실시예에 따른 적응 지연 관리를 구현하는 스케줄링 방법(200)을 나타낸다. AN 내에서, 스케줄러가 스케줄링 알고리즘을 구현하여, 다수의 사용자에 대한 고속 패킷 데이터 송신을 제공한다. 스케줄러는 데이터 대기열을 확인하여 데이터의 GoS 타입을 결정한다. 어떤 데이터가 소정의 GoS 타입, 즉 BE보다 명확한 요건을 규정하는 우선순위 타입이라면, 결정 다이아몬드(202)에서 프로세스는 단계(204)로 진행하여 대기열에서 가장 높은 우선순위 타입의 가장 오래된 데이터를 찾는다. 여기서 사용되는 바와 같이, 보다 높은 우선순위 타입은 보다 엄격한 사양에 의해 규정된 GoS 우선순위 타입을 말한다. 예를 들어, 어떤 우선순위 타입은 지연 한도를 지정할 수 있지만, 다른 우선순위 타입은 지터 경계를 지정할 수 있다. 이 경우, 지연 한도를 지정하는 우선순위 타입을 보다 높은 우선순위로 간주하여 첫 번째로 간주한다.
본 발명에 따르면, 스케줄러는 먼저 지연 요건을 기초로 비트들을 송신용 패킷으로 배열한다. 높은 우선순위 데이터가 스케줄링 되면, 나머지 패킷들의 스케줄링에 다른 알고리즘이 적용될 수도 있다.
예를 들어, 대기열에 EF 데이터가 있을 때, 스케줄러는 EF 데이터를 사용하여 송신용 패킷의 형성을 시작한다. 단계(204)에서 대기열의 데이터 나이를 기초로 EF 데이터가 선택된다. 일 실시예에서, 데이터가 타임 스탬프를 수신할 때 대기열에 데이터가 삽입된다. 스케줄러는 가장 이른 시간 스탬프를 갖는 데이터를 찾아 먼저 패킷에 삽입한다. 그 다음, 스케줄러는 단계(206)에서 대기열의 나이에 따라 패킷에 EF 데이터를 계속해서 삽입한다. EF 데이터가 송신용 패킷에 모두 배치되면, 스케줄러는 나머지 데이터에 다른 알고리즘을 적용한다. 본 실시예에서, 스케줄러는 단계(208)에서 비례 공평 알고리즘을 나머지 데이터에 적용하며, 이는 최선(BE) 데이터일 수 있다. 단계(210)에서 BE 데이터는 비례 공평 알고리즘에 따라 패킷에 삽입된다.
여기서, 채널 조건이 증가함에 따라, 사용자들은 보다 높은 레이트로 데이터를 요청하고, 이는 지연 한도를 낮추는 효과가 있다. 따라서 스케줄러가 EF 데이터의 우선순위를 결정할 때라도 지연 한도는 채널 조건의 함수일 수 있다.
BE 데이터의 송신을 위해, 스케줄러는 스루풋을 최대화하는 패킷을 선택한다. 스루풋은 일반적으로 다음과 같이 계산된다: 스루풋 = (패킷당 비트)/(패킷당 슬롯). 일 실시예에 따르면, PF는 다음과 같이 주어질 수 있으며: PF = f(패킷 나이)*g(채널 조건)*h(셀 로딩), 이는 송신 스케줄링에 있어 패킷 나이는 물론, 채널 조건 및 셀의 로딩을 고려한다. 이러한 계산은 EF 데이터 또는 BE 데이터의 스케줄링에 사용될 수 있다.
다시 도 2를 참조하며, 일 실시예에서 채널 스케줄러(832)는 대기열 크기라고도 하는, 원격국마다 대기열에 입력되는 데이터량을 지시하는 정보를 데이터 대기열(830)로부터 수신한다. 채널 스케줄러(832)는 기지국(820)에 의해 서비스되는 각 원격국에 대한 대기열 크기 및 DRC 정보를 기초로 스케줄링을 수행한다. 대기열 크기가 다른 실시예에 사용되는 스케줄링 알고리즘에 필요하다면, 채널 스케줄러(812)는 선택기 엘리먼트(816)로부터 대기열 크기 정보를 수신할 수 있다.
하나 이상의 사용자에 대한 패킷 송신 중에, 사용자들은 송신된 패킷의 일부 를 포함하는 각 타임 슬롯 뒤에 확인 응답 "ACK" 신호를 송신한다. 각 사용자에 의해 송신된 ACK 신호는 역방향 링크 채널을 통해 이동하며, RF 유닛(828)에 연결된 수신 안테나를 통해 기지국(820)에서 수신된다. 예시적인 실시예에서, 채널 엘리먼트(826)에서 ACK 정보가 복조되고, 기지국 제어기(810)에 위치하는 채널 스케줄러(812) 또는 기지국(820)에 위치하는 채널 스케줄러(832)에 제공된다. 제 1 예시적인 실시예에서, 채널 스케줄러(832)는 기지국(820)에 위치한다. 다른 실시예에서, 채널 스케줄러(812)는 기지국 제어기(810)에 위치하며, 기지국 제어기(810) 내의 선택기 엘리먼트(816)에 접속된다.
본 발명의 실시예들은 가변 속도 송신을 지원할 수 있는 다른 하드웨어 구조에 적용될 수 있다. 본 발명은 역방향 링크 상에서의 가변 속도 송신을 커버하도록 쉽게 확장될 수 있다. 예를 들어, 원격국으로부터의 DRC 신호를 기초로 기지국(820)에서 데이터를 수신하는 레이트를 결정하는 대신, 기지국(820)은 원격국으로부터 수신된 신호 강도를 측정하고 잡음 환경을 추정하여 원격국으로부터 데이터를 수신하는 레이트를 결정한다. 기지국(820)은 각 관련 원격국에 데이터가 원격국으로부터 역방향 링크로 송신될 레이트를 송신한다. 기지국(820)은 순방향 링크에 대해 설명한 것과 비슷한 방식으로 역방향 링크 상에서의 다른 데이터 레이트를 기초로 역방향 링크 상에서의 송신을 스케줄링할 수 있다.
또한, 상술한 실시예의 기지국(820)은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 방식을 이용하여 기지국(820)과 관련된 나머지 원격국들을 배제하고 원격국들 중 선택된 것 또는 선택된 것들에 송신한다. 임의의 특정 시간에, 기지국(820)은 수신중인 기지 국(들)(820)에 할당된 코드를 사용함으로써 원격국들 중 선택된 것 또는 선택된 것들에 송신한다. 그러나 본 발명은 송신 자원을 최적으로 할당하기 위해 다른 기지국(820)을 배제하고 기지국(들)(820)을 선택하기 위한 데이터를 제공하는 다른 시분할 다중 접속(TDMA) 방식을 이용하는 다른 시스템들에도 적용될 수 있다.
채널 스케줄러(812)는 순방향 링크 상에서 가변 속도 송신을 스케줄링한다. 채널 스케줄러(812)는 원격국으로부터 메시지 및 원격국에 송신할 데이터량을 지시하는 대기열 크기를 수신한다. 채널 스케줄러(812)는 바람직하게 데이터 송신을 스케줄링하여 공평성 제약을 따르는 동시에 최대 데이터 스루풋의 시스템 목표를 달성한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 원격국들(106A~106G)은 통신 시스템 전반에 분산되어 있고, 순방향 링크 상에서 0 또는 하나의 기지국과 통신할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 채널 스케줄러(812)는 전체 통신 시스템에 대한 순방향 링크 데이터 송신을 조정한다.
실시예에 따르면, 도 2의 채널 스케줄러(812)는 프로세서, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 (도시하지 않은) 프로세서에 의해 실행될 명령들을 저장하기 위한 프로그램 메모리를 포함하는 컴퓨터 시스템에 구현된다. 프로세서, RAM 및 프로그램 메모리는 채널 스케줄러(812)의 기능에 전용될 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세서, RAM 및 프로그램 메모리는 기지국 제어기(810)에서 추가 기능을 수행하기 위한 공유 연산 자원의 일부일 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 일반화된 스케줄러는 도 2에 나타낸 시스템(800)에 적용되며, 하기에 설명한다. 데이터 송신의 스케줄 링을 위한 우선 함수를 구현하는데 사용되는 BSC(810) 및 BS(820) 내의 모듈들은 일반화된 스케줄러의 특성을 확립한 후 설명한다.
무선 데이터 애플리케이션에 대한 요구가 증가하여, 매우 효율적인 무선 데이터 통신 시스템에 대한 요구가 상당히 증가하였다. IS-95 표준은 트래픽 데이터 및 음성 데이터를 순방향 및 역방향 링크를 통해 송신할 수 있다. IS-95 표준에 따르면, 트래픽 데이터 또는 음성 데이터는 14.4Kbps의 데이터 레이트를 갖는 20㎳ 폭의 코드 채널 프레임으로 분할된다. IS-95 시스템에서, 각 가입자국에 한정된 개수의 직교 순방향 링크 채널 중 적어도 하나가 할당된다. 기지국과 가입자국 간의 통신이 진행중인 동안, 순방향 링크 채널은 그대로 가입자국에 할당되어 있다. IS-95 시스템에 데이터 서비스가 제공될 때, 가입자국에 송신될 순방향 링크 데이터가 없는 동안에도 순방향 링크 채널은 가입자국에 그대로 할당되어 있다.
음성 서비스와 데이터 서비스 간의 중대한 차이는 음성 서비스는 엄격하고 일정한 지연 요건을 갖는다는 사실이다. 통상적으로, 음성 프레임에 대한 전체 1방향 지연은 100㎳ 미만으로 지정되어 있다. 이에 반해, 데이터 지연은 데이터 통신 시스템의 효율을 최적화하는데 사용되는 가변 파라미터가 될 수 있다.
음성 서비스와 데이터 서비스 간의 다른 중대한 차이는 음성 서비스는 모든 사용자에 대해 일정하고 공통적인 서비스 등급(GoS)을 필요로 한다는 점이다. 통상적으로, 음성 서비스를 제공하는 디지털 시스템의 경우, 이는 모든 사용자에 대한 일정하고 동일한 송신률 및 음성 프레임의 에러율에 대한 최대 허용 가능값으로 해석된다. 이에 반해, 데이터 서비스의 경우, GoS는 사용자마다 다를 수도 있고, 데이터 통신 시스템의 전체 효율을 증가시키도록 최적화된 파라미터일 수도 있다. 통상적으로 데이터 통신 시스템의 GoS는 이하 데이터 패킷이라 하는 미리 결정된 양의 데이터 송신에서 초래되는 총 지연으로서 정의된다.
음성 서비스와 데이터 서비스 간의 또 다른 중대한 차이는 음성 서비스는 예시적인 CDMA 통신 시스템에서 소프트 핸드오프에 의해 제공되는 신뢰성 있는 통신 링크를 필요로 한다는 점이다. 소프트 핸드오프는 2개 이상의 기지국으로부터의 리던던트 송신으로 귀착하여 신뢰성을 향상시키다. 그러나 이 추가 신뢰성은 잘못 수신된 데이터 패킷이 재송신될 수 있기 때문에 데이터 송신에 필요하지 않다. 데이터 서비스를 위해, 소프트 핸드오프를 지원하는데 사용되는 송신 전력은 추가 데이터 송신에 보다 효율적으로 사용될 수 있다.
데이터 패킷 송신에 필요한 송신 지연 및 평균 스루풋 레이트는 데이터 통신 시스템의 품질 및 효율성을 규정하는데 사용되는 두 가지 속성이다. 송신 지연은 데이터 통신에 음성 통신을 위한 것과 같은 영향을 갖는 것이 아니고, 데이터 통신 시스템의 품질을 측정하기 위한 메트릭이다. 평균 스루풋 레이트는 통신 시스템의 데이터 송신 능력의 효율 측정치이다. 개선된 데이터 스루풋을 제공하는 동시에 무선 채널을 통해 제공되고 있는 서비스 타입에 적절한 GoS를 제공하는 통신 시스템이 필요하다.
일반화된 스케줄러의 필요성은 무선 시스템에서의 데이터 송신 요건 및 목표를 기초로 한다. 데이터 송신의 경우, 개별 비트 또는 바이트 면에서보다는 데이터 패킷의 송신에서 초래되는 지연 면에서 스루풋이 정의된다. 대부분 패킷의 일 부만 수신하는 것은 사용자가 전체 패킷을 디코딩하여 사용하기에 충분한 정보를 포함하지 않기 때문에, 즉 패킷이 최종 사용자에게 쓸모없기 때문에 인터넷 프로토콜(IP)과 같은 데이터 패킷 데이터그램은 분할할 수 없는 단위이다. 최종 사용자는 데이터 패킷을 수신하여, 데이터 패킷에 대해 순환 중복 검사(CRC)를 수행하고, 데이터를 처리한다. 따라서 사용자는 패킷의 마지막 비트의 도착시간에 관심을 두며, 데이터 패킷에서 개별 비트의 지연에는 관심을 두지 않는다. 이는 데이터 패킷의 송신 시간보다 작은 시간 스케일에 따른 다른 사용자들에 대한 레이트 할당에 있어 상당한 유연성을 허용한다. 더욱이, 송신 제어 프로토콜(TCP) 타입의 접속에서, 패킷 지연의 어떤 편차는 TCP 재송신을 불필요하게 할 정도로 예측할 수 없지 않은 한 허용될 수 있다.
무선 채널의 다른 특징은 채널 자체의 가변성이다. HDR 타입 시스템에서, 이러한 가변성은 시간대에 따라 요청되는 레이트를 변화시킨다. 채널의 사용을 최대화하기 위해, 스케줄러는 고속 사용자, 즉 가장 높은 데이터 레이트를 요청하는 사용자에게 맞게 설계된다. 이는 이따금 사용자들이 자신들이 요청한 레이트가 더 낮은 기간 동안에는 서비스되지 않을 수도 있다는 것을 의미한다. 전체 스루풋은 스케줄러가 장기간의 시간 동안 저속 사용자들에게 서비스하지 않을 때 최대화될 것이다. 그러나 이상적으로는, 패킷 지연 및 지연 편차가 상술한 바와 비교적 일치하고자 하는 희망에 대해 스케줄러가 균형을 맞춘다.
다른 형태는 시스템의 다수의 사용자에 대한 공평성을 고려한다. 공평한 스케줄링 방법을 달성하기 위해, 스케줄러는 전체 스루풋을 여러 사용자 사이에 이상 적으로 분배한다. 개별 시스템의 필요성 및 희망에 영향을 주도록 공평성의 다른 기준(또는 허용 가능한 불공평성)이 다른 시스템에 의해 사용된다. 공평성의 개념은 많은 스케줄링 알고리즘에 있어 중요한 개념이다. 공정성은 서로 다른 사용자에게 서비스하는 데 있어 서로 다른 양의 유연성을 제공하므로 섹터의 전체 스루풋에 영향을 준다.
일 실시예에 따르면, 다수 부류의 사용자에 대한 애플리케이션을 갖는 통신 시스템에서 송신을 스케줄링하기 위한 방법 및 장치는 일반화된 스케줄러를 포함한다. 일반화된 스케줄러는 다양한 여러 스케줄링 우선순위를 수용한다. 각각 특정 송신 요건을 갖는 다른 부류의 사용자들은 일반화된 스케줄러에 의해 서비스되며, 이는 모든 사용자에 걸쳐 높은 스루풋을 유지한다.
일 실시예에서, 일반화된 스케줄러의 동작은 채널 상태 메트릭 및 공평성 기준의 우선 함수이며, 우선 함수는 다음과 같이 정의되며: f(A i (t), U i (t)), 여기서 Ai(t)는 채널 상태 메트릭을 말하고, U i (t)는 사용자 공평성 메트릭을 말한다. 함수 A i (t)는 현재 채널 상태를 기초로 시간(t)에 사용자(i)에게 서비스하는 것의 바람직성을 지정한다. 함수 U i (t)는 수신된 서비스의 과거 이력을 기초로 시간(t)에 사용자(i)에게 서비스하는 것의 바람직성을 지정한다. 우선 함수 f()는 2개의 바람직성 메트릭 A i (t) 및 U i (t)를 결합하여 각 사용자에 대한 우선순위 레벨 을 결정한다.
일 실시예에 따르면, 일반화된 스케줄러는 소정 부류 또는 타입의 사용자 내에서 가장 높은 우선 함수 f(A i (t), U i (t))를 갖는 사용자에게 서비스한다. 예시적인 실시예에서, 우선 함수 f(A i (t), U i (t))로 구해진 값은 채널 상태 함수 A i (t)가 증가함에 따라 증가하고 공평성 함수 U i (t)가 증가할 때마다 감소한다. 함수 A i (t) 및 U i (t)는 이에 따라 결정된다. 또한, 우선 함수 f()는 채널 상태 메트릭 및 사용자 공평성 메트릭이 측정되는 적어도 하나의 시간대의 함수이다. 다른 실시예에서, 우선 함수 f()는 시간 의존 사용자 단위 함수일 수 있다. 그러나 간소화를 위해 스케줄러는 모든 사용자에게 공통인 결합기 함수를 사용하고 사용자 요건을 반영하도록 사용자 공평성 메트릭을 변형할 수 있다.
다수 사용자 스케줄러의 일반 부류는 AN으로부터 서비스를 수신하는 사용자들을 적어도 2개의 광범위한 카테고리 BE 및 EF로 분류한다. AF 등의 다른 송신 카테고리가 구현될 수도 있다. BE 및 EF는 여기서 정의된 바와 같다. 구체적으로, 최선(BE) 애플리케이션은 일반적으로 방송을 통해 수신할 데이터가 비교적 대량이고, 트래픽 특성은 비교적 큰 지연을 허용할 수 있지만 데이터 손실률은 극히 작아야 한다는 것이고, 급송 포워딩(EF) 애플리케이션 흐름은 통상적으로 인터넷으로부터 액세스 네트워크로 도착하는 소량을 트래픽을 갖지만, 트래픽 특성은 데이터 패킷이 적당한 데이터 손실률로 비교적 작은 어떤 지연 한도 내에서 사용자에게 전달되어야 한다는 것이다.
1xEV-DO와 같은 패킷 데이터 시스템에서, 스케줄러는 개별 사용자들에 대한 가변 지연 성능이 용량을 최대화할 수 있게 하는 유연성을 갖는다. 여기서, 용량은 BE 사용자들에 대한 스루풋 및 VoIP(EF 사용자들)과 같이 지연에 민감한 트래픽의 경우에 허용 가능한 성능으로 서비스되는 사용자들의 수를 참조한다.
일반적으로 1xEV-DO에서, 사용자의 지연 한도 증가는 FL의 이용을 개선하여 시스템의 BE 및 EF 용량을 증가시킨다. 이러한 용량 증가는 이에 한정되는 것은 아니지만 보다 높은 패킹 효율 및 로컬 채널 상태 및 다중 사용자 다이버시티 이득을 이용하는 능력을 포함하는 다양한 인자로부터 발생한다.
BE 전용 트래픽의 경우, 통상적인 스케줄러는 비례 공평(PF) 스케줄러이다. 이 스케줄러는 개별 사용자에게 제공되는 스루풋이 사용자의 지오메트리(geometry), 즉 평균 채널 상태에 대략 비례한다는 점에 있어 비례적으로 공평하다. 비례 공평 스케줄러는 스루풋 대 공평성 트레이드-오프 이익 때문에 BE 전용 트래픽을 위해 선택된 스케줄러였다. 또한, PF 알고리즘은 다중 사용자 다이버시티 이득을 제공하는 동시에 로컬 채널 피크를 이용하도록 설계된다. 여기서 사용된 바와 같이, 이러한 PF 스케줄러는 "비례 공평 스루풋 스케줄러"라 할 것이다.
여기서, BE 전용 트래픽의 경우, 다른 종류의 스케줄러: "균등한 서비스 등급" 스케줄러가 있다. 이 스케줄러는 모든 사용자에게 동일한 스루풋을 제공하는 것을 목표로 한다. 이러한 이유로, 시스템 용량은 가장 약한 사용자에 의해 결정된다. 동일한 서비스 등급 스케줄러는 어떤 애플리케이션에는 바람직할 수 있지만, 이러한 스케줄러는 통상적으로 에어 링크를 효율적으로 이용하지 않는다. 이 러한 스케줄러는 여기서 "균등 스루풋 스케줄러"라 한다.
상술한 PF 스루풋 스케줄러 및 균등 스루풋 스케줄러는 BE 전용 트래픽 환경에서 유용하다. 지연 민감 EF 트래픽의 경우, 이들 스케줄러는 지연 제어를 위한 메커니즘이 없기 때문에 충분하지 않다.
다음은 BE 전용 트래픽에 대한 두 가지 접근, 즉 PF 스루풋 및 균등 스루풋 스케줄러와 병행하여 동작하는 지연 민감 스케줄링 수단 및 방법을 제시한다. 지연 민감 트래픽의 경우, "비례" 대 "균등" 공평성은 개별 사용자들에게 제공되는 스루풋 뿐만 아니라 개별 사용자들에게 제공되는 "지연" 성능에도 적용된다. 지연 성능은 평균 지연 또는 지연 테일 가중치 등의 항으로 정량화될 수 있다. 여기서, 다른 실시예들은 BE 및 EF 스케줄링을 공통 방법에 통합할 수 있는 동시에, 스루풋 및 지연 민감도 요건을 각각 충족시킨다.
일 실시예에서, 대략 동일한 지연 성능이 각 사용자에게 제공될 수 있다. 이러한 접근은 균등 스루풋과 비슷하며, 용어의 대칭성을 위해 "균등 지연 스케줄러"라 한다. 균등 스루풋 스케줄러는 모든 사용자에게 균등한 스루풋을 제공하고자 하기 때문에, 시스템 용량은 가장 약한 커버리지를 갖는 사용자에 의해 결정될 수 있다. 균등 지연 스케줄러는 균등 평균 지연이나 균등 지연 테일 가중치와 같은 균등 지연 성능을 모든 사용자에게 제공하기 때문에, 시스템 용량은 마찬가지로 가장 약한 커버리지를 갖는 사용자에 의해 결정된다.
다른 실시예에서, 사용자에게 제공되는 지연 성능은 사용자의 평균 지오메트리에 비례한다. 이러한 접근은 비례 공평 스루풋 스케줄러와 비슷하며, "비례 공 평 지연 스케줄러"라 한다. 비례 공평 스루풋 스케줄러는 개별 사용자들에게 이들의 평균 지오메트리에 비례하여 스루풋을 제공하고자 하여, 균등 스루풋 스케줄러에 비해 시스템 용량을 상당히 향상시킨다. 마찬가지로, 비례 균등 지연 스케줄러는 사용자의 평균 지오메트리에 비례하여 각각의 개별 사용자에게 지연 성능을 제공하여, EF 용량을 최대화한다.
패킷 스케줄링의 4개의 카테고리가 도 4에 도시된다. 각 카테고리는 QoS 균형을 고려하여 설명된다. 구체적으로, PF 스루풋 스케줄러는 비례 공평성으로 스루풋 제어의 균형을 잡는다. 균등 스루풋 스케줄러는 균등 공평성으로 스루풋 제어의 균형을 잡는다. PF 지연 스케줄러는 비례 공평성으로 지연 제어의 균형을 잡는다. 균등 지연 스케줄러는 균등 공평성으로 지연 제어의 균형을 잡는다.
어떤 스케줄링 방법은 회선 교환 시스템에 유용하지만, 다른 스케줄링 방법들은 1xEV-DO와 같은 패킷 데이터 시스템에 더 많이 적용될 수 있다. 여기 제시된 비례 공평 지연 스케줄링 수단 및 방법은 회선 교환 시스템에 비해 패킷 교환 시스템의 이점을 제공할 수 있다.
시스템 용량의 개선 외에도, PF 지연 스케줄러는 사용자 체험을 강화시킬 수 있다. 예를 들어, BS에 근접한 사용자들은 BS에서 떨어진 사용자들보다 양호한 지연 성능을 수신하기 쉽다. 이는 AN에 대한 사용자의 접근성에 좌우되지 않는 지연 성능과 상반된다. 또한, 높은 지오메트리에서 BS에 인접한 사용자들의 경우, 성능은 높은 신뢰도로 예측될 수 있는 반면, 균등 지연 스케줄러의 경우, 시스템상의 현재 로드에 따라 성능이 예측될 수 없을 수도 있다. 따라서 스케줄러는 개별 사 용자들의 지오메트리 증가에 따라 서비스 품질 증가를 제공하는 것이 바람직하다.
BE 및 EF 사용자에게 서비스하는 스케줄러는 비례 공평 스루풋 및 지연 스케줄링의 적절한 조합을 이용할 수 있다. 이러한 스케줄러는 "비례 공평 스루풋/지연 스케줄러"라 한다. 일 실시예에서, 비례 공평 스루풋/지연 스케줄링은 단일 섹터에 대해 서비스되는 사용자들의 상대적인 지오메트리에 절대적으로 기초한다. 이는 "인트라 섹터 공평성"이라 한다. 스케줄러의 설계시 고려할 다른 쟁점은 "인터 셀" 공평성이며, 이는 서비스의 평균 레벨로서 설명될 수 있으며, 서로 다른 섹터에 의해 서비스되는 사용자들에게 이들 섹터에 의해 제공되는, BE 사용자들에게 제공되는 스루풋 및 EF 사용자에게 제공되는 평균 지연 등으로 정량화될 수 있다.
비례 공평 스루풋 스케줄러와 비례 공평 지연 스케줄러와의 유사성을 지속시키기 위해, 비례 공평 스루풋 스케줄러를 이용하는 섹터에 의해 개별 BE 사용자에게 제공되는 스루풋은 그 섹터에 의해 서비스되는 사용자 수가 증가함에 따라 감소한다는 점에 주목한다. 그러나 인트라 섹터 공평성은 유지된다. 마찬가지로, 비례 공평 지연 스케줄러를 이용하는 섹터에 의해 제공되는 개별 EF 사용자에게 제공되는 지연 성능은 섹터에 의해 서비스되는 사용자 수가 증가함에 따라 증가하도록 될 수 있다.
비례 공평 스루풋/지연 스케줄러는 어떤 사용자가 임의의 스케줄링 결정에 적합한지를 선택하기 위해 다음 형태의 결정 메트릭을 이용한다: 결정 메트릭 = f(패킷 나이, 채널 상태, 섹터 로드) 여기서, 패킷 나이는 현재 시간과 기지국 대기열에서 대기중인 각 패킷에 대해 정 해진 적절한 타임 스탬프 간의 차이고, 채널 상태는 BS와 AT 사이의 무선 링크 품질이며, 섹터 로드는 현재 시간 근방의 짧은 시간 범위에 걸쳐 섹터에 의해 서비스되고 있는 총 트래픽의 규모 및 프로파일이다. 함수 f( )는 스케줄러의 특정 구현에 좌우된다. 또한, 결정 메트릭은 비트 메트릭, 패킷 메트릭, 데이터그램 메트릭, 또는 스케줄러에 송신 인스턴스 선택 방법을 제공하는 임의의 다른 수단을 말할 수 있다.
채널 상태 정보는 다양한 방식으로 스케줄러에 통합될 수 있다. 예를 들어, 비례 공평 스루풋 스케줄러는 로컬 채널 피크 동안 최고점에 달하는 경향이 있는 데이터 레이트 제어(DRC)/평균 스루풋을 이용한다. 다른 접근은 DRC/평균 DRC를 사용하는 것일 수 있지만, 애플리케이션에서 더 큰 채널 변동이 사용자에게 허용될 수 있다. 다른 가능성은 채널 피크의 백분의 몇을 지시하는 피드백 루프를 사용하는 것일 수 있다. 이러한 루프(300)는 도 5에 나타낸다.
도 5에 나타낸 일 실시예는 임계치에 관해 허용 가능한 채널 품질을 결정하도록 설계된 루프(300)이다. 입력(IDRC)은 DRC 값의 함수 또는 인덱스, 예를 들어 DRC에 관련된 데이터 레이트의 증가 함수이며, IDRC는 요청된 데이터 레이트가 증가함에 따라 증가한다. IDRC는 비교 유닛(302) 및 무한 임펄스 응답 필터(IIR; 306)에 제공된다. 일례에서, 시정수는 1초로 설정되지만, 다른 시정수가 구현될 수도 있다. IIR 필터(306)의 필터링된 출력은 합산 유닛(312)에 제공되고, 이는 비교 유닛(302)에 임계값을 제공한다. 비교 유닛(302)은 IDRC를 임계값과 비교한다. 비 교 결과는 현재 채널 품질이 허용 가능한지 여부를 지시한다. 시스템은 채널 품질이 허용 가능해지는 목표 시간 비율을 결정한다. 이 예에서, 목표는 30%로 설정된다. 목표는 변할 수 있으며 동작중에 조정될 수도 있다. 다른 시스템들은 다른 목표값 또는 방식을 구현할 수 있다. 비교 유닛(302)의 출력은 이진수 {0, 1}이며, 1은 허용 가능한 채널 품질을 지시하고 0은 허용 가능하지 않은, 즉 임계값 이하를 지시한다.
도 5에서 계속하면, 비교 유닛(302)의 출력은 IIR 필터(304)에 제공되며, 본 예에서 시정수는 0.5s로 설정된다. 다른 시정수가 구현될 수 있다. IIR 필터(304)로부터 필터링된 출력이 비교 유닛(310)에 제공되어 입력값과 비교되며, 본 예에서 입력값은 0.3이다. 비교 결과가 입력값 이상이면, up/dn 누산기(308)에 신호가 제공되어 채널 품질을 결정하기 위한 임계값을 증가시킨다. 이는 비교 유닛(302)으로부터의 채널 품질 표시자가 30% 이상이 1임을 지시한다. 그 밖에, 비교가 입력값보다 낮다면, up/dn 누산기(308)에 제공된 신호는 임계치 증가를 명령한다. up/dn 누산기(308)의 출력은 합산 유닛(312)에 제공된다. 합산 유닛(312)은 up/dn 누산기(308) 및 IIR 필터(306)의 출력을 합산하며, IIR 필터(306)로부터의 입력은 임계값에 대한 일반 바이어스를 비교기(302)에 제공한다. 합산 결과는 비교 유닛(302)에 제공된다. 비교 유닛(302)의 출력으로부터 채널 추정 표시자가 구해진다. 이와 같이, 스케줄러는 채널 추정 표시자 또는 채널 상태 정보를 보유하여 채널 상태가 양호할 때의 양호 시간 비율, 즉 채널 피크를 식별한다.
BE 및 EF 흐름의 양을 측정함으로써 섹터 로드가 스케줄러에 통합될 수 있 다. 최종적으로, 스케줄러에 의해 사용되는 실제 결정 메트릭은 채널 상태 및 섹터 로드 측정치를 명시적으로 포함하지 않을 수도 있다. 사용자마다 요구되는 지연 한도는 송신된 IP 패킷의 일정 부분에 대한 지연 한도를 충족시키지 않는 EF 사용자들 중 일부를 측정함으로써 적응적으로 선택될 수 있다.
어떤 스케줄러에 의해 사용되는 파라미터는 흐름의 "QoS 클래스 인덱스"라 하며, 이는 해당 흐름에 대한 상대 우선순위를 정의한다. QoS 클래스가 결정될 수 있게 하는 다양한 방법이 있다. 소정 QoS 클래스 내에서, 서로 다른 흐름은 매우 다른 트래픽 타입을 가질 수 있다. QoS 클래스 인덱스는 흐름에 의해 요구되는 우선순위 레벨에 대한 표시이며, 트래픽의 통계적 동작에 대한 표시자가 아니다.
일 실시예에서, QoS 클래스 인덱스는 보다 높은 QoS 클래스 인덱스를 갖는 흐름에 대해 더 높은 우선순위를 제공하도록 스케줄러에 대해 선택된 음이 아닌 정수값이다. 여기서, QoS 클래스 인덱스 0은 BE/AF 흐름에 해당하며, BE 흐름은 최소 요구 스루풋 값이 0으로 설정되는 AF 흐름의 특별한 경우이다. 1 이상의 QoS 클래스 인덱스는 EF 흐름에 해당한다.
더 높은 QoS 클래스에 더 높은 우선순위가 부여되지만, BE 데이터는 반드시 대기열에서 대기하는 모든 EF 데이터가 송신된 후 송신되도록 스케줄링되는 것은 아니라는 점에 유의한다. 예로서, 스케줄러는 데드라인에 접근하고 있는 다수의 EF 비트를 송신하도록 다중 사용자 패킷을 스케줄링할 수 있다. 동일한 송신 인스턴스에서, 스케줄러는 호환성 있는 DRC, 즉 송신 포맷을 갖는 사용자들로부터의 BE 데이터를 포함할 수 있지만, 호환성 없는 DRC를 갖는 사용자들로부터의 EF 비트를 포함하지 않는다.
QoS 흐름은 3개의 파라미터: (1) IP 데이터그램 크기 분포, (2) IP 데이터그램들 사이의 도착시간 간격 분포, 및 (3) 데이터그램의 내용이 쓸모없어진 후 IP 데이터그램의 타임 스탬프에 대한 지연 한도에 의해 대략 특성화될 수 있다.
BE/AF 흐름에 대해, 지연 한도는 EF 흐름보다 훨씬 덜 엄중하므로, BE/AF 흐름에 대해서는 고려되지 않으며, AF는 보장 포워딩 흐름이다. 동일한 지연 한도를 갖지만, IP 데이터그램 크기 및 도착시간 간격의 분포가 다른 EF 흐름에 대해, 스케줄러는 거의 선형적으로 동작하도록 설계된다. 예를 들어, VoIP 흐름과 동일한 지연 한도 및 패킷 크기 분포를 갖지만, 도착시간 간격 분포는 1/2인 소정 흐름은 2개의 VoIP 흐름과 거의 동일하게 동작한다. 마찬가지로, VoIP 흐름과 동일한 지연 한도 및 도착시간 간격 분포를 갖지만 데이터그램 크기 분포는 2배인 흐름 또한 스케줄러에 대해 거의 2개의 VoIP 흐름으로서 동작하게 된다. 패킷 크기 및 도착시간 간격의 비정수배는 기본 "단위" 흐름 타입의 집합으로 쉽게 계획될 수 있다.
그러나 지연 한도는 스케줄러에 대해 데이터그램 크기 및 도착시간 간격과는 매우 다른 영향을 갖는다. 스케줄러는 지연 한도가 낮고 우선순위가 가장 높은 흐름을 처리한다. 어떤 점에서, 흐름의 지연 한도를 더 낮은 값으로 설정하는 것은 QoS 클래스 인덱스를 증가시키는 유연한 방법이다.
상술한 바와 같이, 송신 스케줄링은 어드미션 제어에 관련되며, 어드미션 제어는 사용자 또는 흐름에 언제 처리 및 스케줄링이 허용되는지를 결정한 다음, 이러한 흐름이 언제 그리고 어떻게 송신될 것인지를 결정한다. 다시 말하면, 어드미 션 제어는 어떤 데이터가 송신 인스턴스에 포함되기에 적격인지를 결정하고, 스케줄링이 송신 인스턴스의 특정 데이터, 포맷 및 순서를 결정한다. 따라서 스케줄러 동작은 소정 시스템에 사용되는 어드미션 제어 방식에 악영향을 줄 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시스템 로드가 증가함에 따라 통상적으로 BE/AF 흐름은 각각 열화를 공평하게 겪도록 스케줄링 된다. 그러나 EF 흐름의 경우, 열화는 통상적으로 균등하지 않다. 더욱 구체적으로, 더 높은 QoS 클래스가 적절히 동작하도록 하기 위해 더 낮은 QoS 클래스가 먼저 열화된다. 소정 EF QoS 클래스 내에서 지연 한도 설정 차를 무시하면, 더 낮은 지오메트리를 갖는 사용자들은 가능한 한 많은 사용자가 원하는 성능의 수신을 유지하도록 열화된다. 이러한 방식은 지원되는 EF 사용자 수를 최대화하기 위해 사용된다. 동종(homogeneous)의 EF 흐름에 대해, 최저 지오메트리의 사용자들에서 시작하여 더 높은 지오메트리의 사용자들로 전달되는 방식으로 불균등하게 EF 사용자들이 열화된다. 이러한 접근은 스케줄러 외부에서 처리되는, 보다 구체적으로는 어드미션 제어 처리에 의한 여러 가지 결과를 갖는다. 이들 결과 중 일부는 다음 예에서 설명한다.
스케줄러의 이러한 기능성은 도 6에 나타내며, 흐름은 오른쪽으로 증가하는 지오메트리에 따라 분류된 순서로 나타낸다. 현재 시스템 로드가 주어지면, 스케줄러는 더 낮은 지오메트리 사용자들에게 더 낮은 우선순위를 부여하여 원하는 QoS를 수신하는 QoS 흐름의 수를 최대화한다. 낮은 지오메트리 사용자의 레벨은 혼잡이 증가하는 오른쪽으로 전파된다. 스케줄러는 이러한 사용자들에게 더 낮은 우선순위를 부여함으로써 이들에 의해 수신되는 서비스를 열화시킨다. 그러나 통상적 으로 어드미션 제어 기능 및 블록을 모니터링하는 다른 성능이 되는 흐름을 완전히 제거할 필요는 없다.
모든 사용자가 VoIP 흐름과 같이 단일 흐름을 갖고 동일한 QoS 클래스를 갖는 상황을 고려하면, 최고 지오메트리 사용자가 매우 높은 스루풋 EF 흐름을 요청한다. 스케줄러는 이것이 다른 사용자에 대해 송신하지 않는다는 것을 의미하는 경우에도 모든 FL 슬롯을 최고 지오메트리 사용자에게 할당할 수 있다. 일반적으로, 흐름에 대한 어드미션 판정은 어드미션 제어 처리에 의해 처리되며, 이는 시스템의 현재 로딩을 고려한다. 어드미션 제어가 흐름을 허용할 때 스케줄러는 임의의 기본 기능성을 수행하고 모든 FL 슬롯을 그 사용자에게 할당한다. 여기서, 더 낮은 기하학적 사용자들의 열화는 먼저 스케줄러가 허용 가능한 수신 성능을 갖는 EF 사용자 수를 최대화한다는 것을 의미하는 것은 아니다. 스케줄러는 모든 사용자가 동일한 QoS 파라미터(들) 및 동일한 트래픽 타입(예를 들어, VoIP 전용)을 갖는 경우에 이러한 수를 최대화할 수 있다.
가벼운 혼잡으로 인해 서비스가 스케줄러에 의해 열화되는 낮은 지오메트리 사용자가 매우 낮은 스루풋(예를 들어, 초당 1 바이트)을 요청하고 있는 경우, 스케줄러는 FL 성능에 영향을 주지 않더라도 이 사용자에게 요청된 또는 원하는 스루풋을 제공하지 않는다. 또한, 현재 시스템 로드가 부여된 이 사용자에 대한 스케줄러 동작을 예상하기 위한 어드미션 제어 책임이 있다. 이 경우, 어드미션 제어는 스케줄러가 QoS 클래스 인덱스를 증가시킴으로써 이 사용자에게 서비스를 제공하게 할 수 있다.
다음 설명에서, 동종의 EF 트래픽을 모든 사용자가 동일한 트래픽 모델을 갖는 EF 사용자인 시나리오를 고려한다. 스케줄러는 우선 단일 사용자 및 다중 사용자 송신 포맷 집합에 대한 후보 송신 인스턴스 목록을 생성한다. 단일 사용자 포맷은 대응하는 사용자의 대기열로부터의 비트들로 채워진다. 다중 사용자 포맷은 호환 가능한 DRC를 갖는 사용자들의 대기열로부터의 비트들로 채워진다.
스케줄러는 각각의 후보 인스턴스에 패킷 메트릭을 할당하고 가장 큰 패킷 메트릭에 대응하는 후보 송신 인스턴스를 선택한다. 패킷 메트릭은 "스루풋 다항식"일 수도 있고, 비교 동작은 잘 정의된 최대화를 제공하는 "사전적(lexical)" 비교로서 정의된다.
모든 사용자가 EF 사용자이고 각 사용자가 동일한 타입, 예를 들어 VoIP 전용 시스템 및 다중 사용자 송신 포맷의 하나의 EF 흐름을 가지며, 이러한 포맷에 대한 다중 사용자 송신 인스턴스를 생성하기 위해, 호환 가능한 DRC를 갖는 사용자들의 대기열로부터 비트가 채워지는 특별한 경우의 패킷 메트릭을 고려한다. 이들 사용자 중에서, 선입선출법으로 대응하는 IP 데이터그램의 타임 스탬프를 기초로 비트가 선택된다. 이 예에 대해 지연 한도는 동일한 것으로 가정한다. 동일한 타임 스탬프를 갖는 비트들 중에서, 선택은 IP 패킷의 순서를 따르며, 다른 사용자들 간에 선택은 패킷에서 데이터를 갖는 사용자들의 수를 최소화하는 방식으로 수행된다.
송신 인스턴스의 페이로드 다항식은 다음과 같이 주어질 수 있다: p(x) = B D z -D + B D -1 z -D +1 + … + B 1 z - 1 + B 0 여기서 Bn은 n개의 슬롯 지연이 발생하는 후보 송신 인스턴스에 포함된 비트 수를 나타낸다. D 값은 지연 한도를 초과하는 기간 동안 대기열에 비트가 있었을 때 대기열에서 비트가 제거될 수 있어 D 이상의 지연 슬롯이 발생할 때의 지연 한도와 동일할 수 있다.
스루풋 다항식은 페이로드 다항식을 필터링 및 서브 샘플링함으로써 구해진다. 한 가지 방법은 페이로드 다항식의 계수 벡터를 N개의 그룹으로 분할한 다음 각 그룹 내의 계수를 합하여 페이로드 다항식의 응축된 표현을 구하는 것이다. 그 다음, 응축된 페이로드 다항식을 모든 관심 사용자에 의해 디코딩될 후보 송신 인스턴스에 대해 예상되는 슬롯 수로 나눔으로써 스루풋 다항식이 구해진다. 프로시저는 도 7에서 설명되며, 맨 윗줄은 페이로드 다항식 p(x)이고, 맨 아랫줄은 페이로드 다항식의 응축된 표현인 c(x)이다. 변수(x)는 송신 인스턴스 인덱스이다.
스루풋 다항식은 다음과 같이 주어진다: T(z) = c(z)/N g 여기서 N g는 고려중인 송신 포맷에 대한 "일반" 범위이고, 그 계산 방법은 하기에 설명된다. 결과적인 스루풋 다항식은 각각 비슷하게 구해지는 다양한 대안 집합 중에서 후보 송신 인스턴스의 선택시 패킷 메트릭으로서 사용된다.
여기서, 상술한 패킷 메트릭은 지연 시간 개선과 스루풋 사이의 균형을 제안 한다. D와 동일하게 N-1이 선택되었다면, 즉 c(x) = p(x)라면, 패킷 메트릭은 먼저 가장 큰 지연을 발생시키는 비트의 송신을 개선하게 된다. 그 다음, 다음으로 가장 큰 지연을 발생시키는 비트가 후보 송신 인스턴스의 선택에 고려된다. 이는 패킷 메트릭 비교에 사용되는 "사전적" 비교 결과(즉, 스루풋 다항식)이다. 이와 같이, 각 다항식의 가장 큰 차수를 식별함으로써 비교가 시작한다. 한 다항식이 차수가 더 높다면, 그 다항식은 더 큰 다항식으로 정의된다. 둘 다 동일한 차수를 갖는다면, 가장 높은 차수부터 시작하여 계수가 비교되고, 한 다항식에서 더 높은 계수가 발견되면, 그 다항식은 더 큰 다항식으로 정의된다.
c(x)를 구하기 위한 p(x)의 계수 분할은 각 세그먼트 내의 비트에 대응하여 발생한 지연 차를 절대적으로 무시한다. 그 대신, 더 큰 유연성을 갖는 스루풋의 최대화가 있다. 스루풋 최대화에 있어 가장 큰 유연성은 p(x)의 모든 계수가 단일 세그먼트(예를 들어, 차수 0의 c(x))로 결합되는 경우에 얻어진다.
일례로, 2개의 세그먼트(예를 들어, 차수 1의 c(x))는 절충을 제공한다. 가장 큰 차수의 항은 가장 큰 영향을 갖는다. 다양한 후보 인스턴스 사이에 동점이 있을 때, c(x) 항이 고려된다. 따라서 p(x)의 계수를 2개 이상의 세그먼트로 분할할 필요가 있는 것은 아니다. 이는 α로 나타내며 "지연율"이라 하는 단일 파라미터를 최적화한다. 요약하면, 2개의 세그먼트 c(x) = (hi2)x-1 + (hi)에서 "hi2" 및 "hi"는 각 세그먼트에서의 비트 수이다. 보다 구체적으로, hi2는 지연 한도의 α배보다 큰 지연을 발생시키는 후보 송신 인스턴스에 포함되는 비트 수이고; "hi"는 더 작은 지연을 발생시키는 비트 수이다.
모두 EF 트래픽을 갖지만, 트래픽 모델이 다른(예를 들어, 지연 한도가 다른) 사용자들의 경우, 인수(argument)가 변경된다. 지연 한도가 더 작은 비트는 지연 한도가 더 큰 비트보다 빨리 hi2 세그먼트의 일부가 된다. 이를 달성하기 위한 방식은 비트를 후보 송신 인스턴스에 채우고 비트가 언제 hi2 기어(gear)의 일부가 될지를 판단하는데 있어서 "지연" 단독이 아니라, 지연의 β배를 사용하는 것이다.
일반적으로, β는 1/지연 한도에 비례하도록 설계된다. 이 결과는 지연 한도가 더 낮은 EF 비트가 지연 한도가 더 큰 EF 비트 이상의 우선순위를 갖도록 한다.
도 8은 일 실시예에 따른 스케줄러를 나타낸다. 스케줄러(600)는 대기열 정보를 저장하고 유지하기에 적합한 메모리 저장 유닛(604)에 연결된 적응 지연 제어 유닛(602)을 포함한다. 메모리 저장 유닛(604)은 또한 지연 및/또는 스루풋 민감도, EF, BE 등의 우선순위 클래스, 및 다른 QoS 정보와 같이 스케줄러에 지정될 수 있는 다른 정보를 포함하며, 각 대기열에 관련된 정보를 저장한다. 메모리 저장 유닛(604)에 저장된 대기열 데이터 및 정보는 비트 메트릭 계산 유닛(608) 및 비트 채움 메트릭 계산 유닛(606)에 제공된다. 이들 유닛은 비트 메트릭 및 비트 채움 메트릭을 각각 생성한다. 계산된 비트 메트릭은 비트 메트릭 계산 유닛(608), 패킷 메트릭 계산 유닛(616) 및 대기열 선택 유닛(610)에 제공된다. 비트 채움 메트릭 및 선택된 대기열은 후보 송신 인스턴스 생성기(612)에 제공된다. 패킷 메트릭 계산 유닛(616)으로부터의 패킷 메트릭 및 생성기(612)에 의해 생성된 후보 송신 인스턴스 집합은 송신 인스턴스 선택 유닛(614)에 제공된다.
도 9는 대기중인 데이터를 가진 다수의 대기열을 저장하는 것으로서 메모리 저장 유닛(604)을 상세히 나타낸다. 대기열 데이터는 대기열 데이터(620)로서 흐름 단위로 저장된다. 대기열(620)마다 해당 QoS 클래스 또는 우선순위 클래스(622) 및 민감도 지정기(624)가 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 스케줄링 방법을 설명하는 흐름도이다. 방법(500)은 우선 결정 다이아몬드(502)에서 FL이 사용중인지, 즉 타임 슬롯이 새로운 패킷 송신에 이용될 수 있는지 여부를 결정한다. 슬롯이 새로운 패킷 송신에 이용될 수 있다면, 스케줄러는 단계(504)에서 정의되고 유도된 송신 포맷의 부분집합을 기초로 후보 송신 인스턴스 목록을 생성한다. 단계(506)에서 각 후보 송신 인스턴스에 대응하는 패킷 메트릭이 계산된다. 단계(508)에서, 스케줄러는 가장 큰 패킷 메트릭 값을 갖는 송신 인스턴스를 선택한다. 단계(510)에서 송신 인스턴스가 송신을 위해 포맷화된다.
도 11은 후보 송신 인스턴스 집합을 생성하는 방법(500)의 단계(504)를 구현하는 일 실시예를 나타낸다. 단계(520)에서 스케줄러는 각 대기열 목록에 대한 비트 메트릭을 계산한다. 단계(522)에서 스케줄러는 각 대기열에 대한 비트 채움 메트릭을 계산한다. 단계(524)에서 송신 인스턴스에 대한 대기열 집합을 선택하기 위해 비트 메트릭 값들이 비교된다. 단계(526)에서 대기열 집합을 이용하여 후보 송신 인스턴스를 생성하기 위해 비트 채움 메트릭 값들이 사용된다. 이러한 계산 및 비교 방법 및 수단의 예는 하기에 제공된다.
일 실시예에서, 단일 사용자 포맷을 갖는 후보 송신 인스턴스가 대기중인 데이터를 갖는 각 사용자에 대해 생성된다는 점에 주목한다. 송신 포맷은 그 사용자의 DRC에 대응하는 기본 포맷으로 설정된다. NULL DRC가 수신된 사용자에 대해, 후보 송신 인스턴스는 사용자가 대기중인 "EF" 데이터를 갖는 경우에만 생성된다. BE/AF 사용자에 대해, 이들 사용자는 무선 계층 프로토콜(RLP) 계층에서 낮은 누락율을 유지하려고 하기 때문에 NULL DRC는 서비스되지 않는다.
각각의 정의되고 유도된 "표준" 다중 사용자 포맷에 대해 다중 사용자 포맷을 갖는 후보 송신 인스턴스가 생성된다. 이 단계에서 유도된 포맷들을 허용하기 위해 플래그가 사용될 수 있다.
단계(506)에서 생성된 후보 송신 인스턴스 집합은 "표준" 포맷에 기초한다는 점에 주목한다. 이는 짧은 패킷들은 이 단계에 포함되지 않는다는 것이다. 목적은 스케줄러가 더 높은 지오메트리 사용자들 쪽으로 치우치게 하는 것을 돕고 낮은 지오메트리 사용자들이 짧은 패킷을 남용하여 FL 스루풋을 감소시키는 것을 막는 것이다. 선택된 후보 송신 인스턴스가 짧은 패킷에 맞는 페이로드를 가질 때 (도 12에 나타낸 바와 같은) 패킹 효율 최대화 단계에 짧은 패킷이 사용된다.
도 12와 일치하는 패킹 효율 최대화 단계가 수행될 수 있다. 이 단계에서, 선택된 후보 송신 인스턴스는 다음 규칙에 따라 송신 포맷의 변화를 거칠 수 있다. (1) 선택된 후보 송신 인스턴스가 단일 사용자의 데이터를 포함한다면, 사용자의 DRC 또는 다중 사용자 포맷과 호환 가능한 단일 사용자 포맷에 재선택된 포맷이 허용된다. (2) 선택된 후보 송신 포맷이 2개 이상의 사용자 데이터를 포함한다면, 재선택된 포맷은 단지 다음 다중 사용자 포맷일 수 있다. 어떤 경우에도, 페이로드를 운반할 수 있는 최소 포맷이 선택된다. 이러한 차후 변환은 어떤 다중 사용자 포맷에 대한 변환을 피할 수 있는 플래그에 의해 제어된다.
일 실시예에서, 송신 인스턴스를 포맷화하는 단계(510)는 스케줄러가 송신 인스턴스의 패킹 효율을 최대화하는 단계(530), 및 스케줄러가 연역적 ACK 계산을 수행하는 단계(532)를 포함하며, 도 12를 참조한다. 추가로, 단계(530)는 도 13에 나타낸 방법을 포함할 수 있다. 송신 인스턴스는 우선 결정 다이아몬드(540)에서 단일 사용자 포맷이 사용되는지 여부를 판단하도록 평가된다. 단일 사용자 포맷이 사용된다면, 각 단계는 하기에 더 상세히 설명된다.
일 실시예에서, 스케줄러는 선택된 송신 인스턴스가 데이터 비트를 운반하게 되는 사용자들의 DRC에 대응하는 최대 범위를 결정한다. 스케줄러는 지정된 개수의 송신 슬롯을 카운트한다. 송신된 정보의 정확한 수신에 아직 확인 응답하지 않은, 즉 ACK 메시지를 송신한 사용자가 있다면, 그리고 임의의 대기열에 대기중인 데이터가 있다면, AN은 송신을 종료한다.
다른 실시예는 이에 한정되는 것은 아니지만, 각 후보 송신 인스턴스를 생성하기 위한 비트 채움 및 패킷 메트릭의 계산을 포함하여, 도 10에 나타낸 방법(500)을 완료하는 특정 수단 및 방법을 포함한다.
단계(508)에서 패킷 메트릭 계산이 수행되는 한편, 비트 채움은 단계(508)의 송신 인스턴스 포맷화의 일부이다. 일반적으로, 단일 사용자 송신 인스턴스는 동 일 사용자의 하나 이상의 흐름으로부터의 비트로 채워질 수 있다. 표 1에 정의된 것과 같이 "정의된" 포맷을 갖는 다중 사용자 인스턴스는 하나 이상의 사용자로부터의 비트들로 채워질 수 있으며, 이러한 사용자들은 다중 사용자 포맷과 호환될 수 있는 DRC를 송신했다. "유도된" 포맷을 갖는 다중 사용자 인스턴스는 다중 사용자 포맷과 호환된 수 있는 DRC를 송신했고 "소프트 호환성"의 추가 요건을 충족하는 하나 이상의 사용자로부터의 비트들로 채워질 수 있다. DRC는 해당 "정의된" 포맷을 디코딩하도록 예상되는 슬롯 수가 유도된 포맷의 범위보다 작거나 같다면 유도된 다중 사용자 포맷과 유연하게 호환성을 갖는 것으로 간주한다. 수신된 DRC에 필요한 신호대 간섭 및 잡음비(SINR)와 유도된 포맷을 성공적으로(예를 들어, 평균 백색 가우시안 잡음(AWGN) 상태에서) 디코딩하는데 필요한 SINR을 비교함으로써 예상되는 슬롯 수가 구해질 수 있다. 대안으로, 요구되는 레이트와 유도된 포맷의 유효 데이터 레이트를 비교함으로써 예상되는 슬롯 수가 결정될 수 있다.
다음 설명은 ⅰ) BE/AF; 및 한 클래스의 EF를 포함하는 QoS 클래스를 가정한다. 방법은 다중 EF 클래스로의 확장 또한 허용한다. 본 실시예에 따르면, 대기열에 대기중인 각 비트에 다음 형태의 다항식으로 주어진 비트 메트릭이 할당된다: b i (z) = [hi2]z -2 + [hi]z -1 + [lo] 여기서 i는 비트의 인덱스이고, 3개의 계수 {hi2, hi, lo} 중 하나만이 0이 아닌 것이 허용된다. 상기 기재는 비트 레벨로 주어지지만, 통상적으로 IP 데이터그램의 모든 비트는 동일한 메트릭을 가지며 패킷 메트릭 계산은 반드시 비트 레벨 누 적을 수반하는 것은 아니다.
δ를 EF 흐름으로부터의 비트와 관련된 현재 지연이라 한다. hi2 및 hi에 대한 다음의 정의를 설정한다: δ>α 지연 한도라면 hi2 = βδ + μ δ≤α 지연 한도라면 hi = βδ + μ 여기서 β는 EF 흐름과 관련된 파라미터이고 지연 한도와 반비례하며, μ는 큰 수이고, α는 일정한 스칼라, 예를 들어 0.25이며 EF 흐름 타입과 관계없다. BE/AF 흐름의 경우, lo는 다음과 같이 설정한다:
Figure 112008023188846-PAT00002
여기서 AvgThroughput은 대응하는 사용자의 평균 스루풋이고, TrgtThroughput은 그 사용자에 대한 최소 희망 스루풋이다. BE 사용자의 경우, TrgtThroughput은 0으로 설정된다. 패킷 메트릭(예를 들어, 스루풋 다항식)은 다음과 같이 구해진다: PacketMetric = AccumulatedBitMetric/Ng 여기서 Ng는 고려중인 정의된 또는 유도된 후보 송신 인스턴스의 일반 범위이고, 누적된 비트 메트릭(AccumulatedBitMetric)은 후보 인스턴스에 포함된(또는 채워진) 모든 비트에 대응하는 비트 메트릭의 합이다. Ng 값은 정의된 또는 유도된 타입의 공칭 범위로 설정될 수 있다. 대안으로, 패킷 메트릭이 누적된 비트 메트릭과 동일할 경우에는 1로 설정될 수도 있다. 이 경우, 스케줄러는 송신 인스턴스당 스루 풋보다는 송신 인스턴스당 페이로드를 최대화하는 기능을 하게 된다. 이는 DRC 무감각성을 발생시키는 바람직하지 않은 효과를 가질 수 있어, 열화된 성능을 일으키고, 이와 같은 열화는 도 6에 나타낸 동작을 따르지 않는다. 다른 접근은 Ng를 1 및 2 슬롯 고속 패킷에 대해서는 1로 설정되고, 4 슬롯 패킷에 대해서는 2로 설정되는 등의 "의사 범위"로 설정하여, 페이로드를 기초로 고속 패킷을 구별하는 동시에 Ng를 더 큰 값으로 설정함으로써 저속 포맷이 저지되게 하는 것이다.
다음 속성은 스케줄러에 대해 높은 지오메트리 사용자들 쪽으로의 편향을 제공하는 것이다: (1) DRC가 다중 사용자 포맷과 호환될 수 있다면, 보다 낮은 공칭 데이터 레이트의 모든 다중 사용자 포맷과도 호환 가능하다; (2) 스케줄러는 선택 장치로서 "스루풋" 다항식을 사용한다.
어떤 설계는 비트 메트릭에 대한 hi 및 hi2 계수의 정의에 큰 값의 μ 항을 사용한다. μ는 모든 비트에 대해 공통이기 때문에 βδ의 값에 따른 순서로 비트가 채워진다. 패킷 메트릭은 비트 메트릭의 대응하는 목록이 1로 변경되어 패킷 메트릭이 스루풋 다항식에 비례하게 되는 것처럼 계산된다. 이는 패킷 메트릭 계산에 대한 패킷 메트릭에서 βδ의 영향을 없앤다.
상술한 바와 같이, 스케줄러는 모든 사용자에게 일정한 지연 한도를 적용한다는 점에 주목한다. 통상적으로, 양호한 커버리지를 경험하는 사용자들은 지연 한도의 일부만을 필요로 한다. 사용자 수가 증가함에 따라, 열화는 먼저 가장 약 한 사용자에서 시작하는 반면, 높은 지오메트리의 사용자들은 로드에 크게 영향을 받지 않는다.
일 실시예는 소수의 양호한 EF 사용자를 측정함으로써 지연 한도 및 관련 파라미터(예를 들어, α)를 적응적으로 설정한다. 스케줄러에 의해 사용되는 지연 한도는 반복적으로 증가 또는 감소하여 소수의 양호한 사용자를 바람직한 레벨로 유지한다. 지연 한도에 대해 더 낮은 한도를 갖는 단순한 1차 루프가 일 실시예에 구현된다.
상술한 스케줄러에서, BE/AF 사용자에 대한 비트 메트릭을 정의하는 방법은 다음 계산을 사용한다: 비트 메트릭 = 1/[AvgThroughput - TrgtThroughput]. 다른 시스템, 동작 목표 및 설계에 따라 다른 비트 메트릭 정의가 구현될 수도 있다.
0x0, 0x1, 0x2의 DRC 인덱스에 대해 호환 가능한 다중 사용자 포맷을 정의하는 Rev-A에 대해 최근에 기여한 1xEV-DO Rel-0 및 개정 A 사양에 각각 정의된 2개의 프로토콜 서브타입 집합에 대해 각 DRC 인덱스와 호환 가능한 FL 송신 포맷이 표 1에 기재된다. Rev-A 사양에서와 같은 송신 포맷은 세 개 한 조(패킷 크기, 범위, 프리앰블 길이)로 표현된다. "패킷 크기"는 순환 중복 코드(CRC) 및 테일을 포함하여 송신 포맷이 운반하는 비트 수이다. "범위"는 송신 인스턴스가 순방향 링크 상에서 차지하는 공칭(예를 들어, 최대) 슬롯 수이다. "프리앰블 길이"는 프리앰블 칩의 총 개수이다. 1xEV-DO 사양의 개정 A에서와 같이, 각 DRC에 대한 "표 준" 송신 포맷은 굵게 나타낸다. Rel-0은 단일 사용자 송신 포맷만을 정의하는 반면, 개정 A의 특정 서브타입은 단일 사용자 및 다중 사용자 포맷을 모두 정의한다는 점에 유의한다. 또한, 개정 A에서, 각각의 DRC 인덱스에 대해 다수의 송신 포맷이 정의될 수도 있다. AT는 이들 각 포맷으로의 패킷 수신을 시도한다. 다중 사용자 포맷은 이들의 고유 MAC 인덱스로 구별되는데, 즉 각 다중 사용자 포맷에 대한 프리앰블은 개별 왈시 코드를 사용한다. 단일 사용자 포맷은 모두 사용자에게 할당된 MAC 인덱스를 사용한다. 표 1: 1 xEV -DO Rel .0 및 Rev.A
DRC 인덱스 레이트 (Kbps) Rev0 송신 포맷 RevA 단일 사용자 송신 포맷 RevA 다중 사용자 송신 포맷
0x0 0.0 무 (128,16,1024), (256,16,1024), (512,16,1024), (1024,16,1024) 무
0x1 38.4 (1024,16,1024) (128,16,1024), (256,16,1024), (512,16,1024), (1024,16,1024) 무
0x2 76.8 (1024,8,512) (128,8,512), (256,8,512), (512,8,512), (1024,8,512) 무
0x3 153.6 (1024,4,256) (128,4,256), (256,4,256), (512,4,256), (1024,4,256) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256)
0x4 307.2 (1024,2,128) (128,2,128), (256,2,128), (512,2,128), (1024,2,128) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256)
0x5 307.2 (2048,4,128) (512,4,128), (1024,4,128), (2048,4,128) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256), (2048,4,128)
0x6 614.4 (1024,1,64) (128,1,64), (256,1,64), (512,1,64), (1024,1,64) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256)
0x7 614.4 (2048,2,64) (512,2,64), (1024,2,64), (2048,2,64) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256), (2048,4,128)
0x8 921.6 (3072,2,64) (1024,2,64), (3072,2,64) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256), (2048,4,128),(3072,2,64)
0x9 1228.8 (2048,1,64) (512,1,64), (1024,1,64), (2048,1,64) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256), (2048,4,128)
0xA 1228.8 (4096,2,64) (4096,2,64) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256), (2048,4,128),(3072,2,64), (4096,2,64)
0xB 1843.2 (3072,1,64) (1024,1,64), (3072,1,64) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256), (2048,4,128),(3072,2,64)
0xC 2457.6 (4096,1,64) (4096,1,64) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256), (2048,4,128),(3072,2,64), (4096,2,64)
0xD 1536.0 무 (5120,2,64) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256), (2048,4,128),(3072,2,64), (4096,2,64),(5120,2,64)
0xE 3072.0 무 (5120,1,64) (128,4,256),(256,4,256), (512,4,256),(1024,4,256), (2048,4,128),(3072,2,64), (4096,2,64),(5120,2,64)
상기하면, 송신 인스턴스는 이것에 의해 운반되도록 선택된 하나 이상의 대기열로부터의 특정 비트 세트를 갖는 송신 포맷을 말한다. 후보 송신 인스턴스는 가능한 송신을 위해 스케줄러 알고리즘에 의해 평가될 송신 인스턴스를 말한다. 다중 사용자 송신 포맷 (1024, 4, 256), (2048, 4, 128), (3072, 2, 64), (4096, 2, 64), (5120, 2, 64)는 표준 다중 사용자 송신 포맷이라 한다. 다중 사용자 포맷 (128, 4, 256), (256, 4, 256), (512, 4, 256)은 "비표준 다중 사용자 포맷"이라 한다. 유도된 송신 포맷은 마치 조기 종료에 의해 정의된 포맷으로부터 구해진 것처럼, 대응하는 정의된 포맷의 범위를 공칭값보다 작은 값으로 설정함으로써 간단히 구해진다. 요약하면, 송신 포맷 및 인스턴스는 표준 또는 비표준일 수도 있고, 단일 사용자 또는 다중 사용자일 수도 있고, 정의될 수도 또는 유도될 수도 잇다. "공칭 슬롯 수"라는 용어는 정의된 송신 포맷에 대한 최대 슬롯 수 및 유도된 송신 포맷에 대해 재정의된 최대 슬롯 수를 말하는데 사용될 것이다. 스케줄링 수단 및 방법의 다른 설명은 다양한 대기열에 대기중인 옥텟이 (옥텟 단위의) 임의의 양으로 서비스될 수 있는 옥텟 기반 스케줄링을 고려한다. 통상적으로, 각 흐름은 적어도 하나의 데이터 대기열로서 저장될 것이다. 따라서 각 대기열은 이에 관련된 특정 QoS 요건을 갖는다. 데이터는 각 대기열에 옥텟으로 저장된다. 풀 옥텟보다 적은 데이터가 FL 상에서의 송신을 위해 송신 인스턴스 또 는 물리 계층 패킷에 삽입되는 스케줄링이 수행될 수 있다. 어떤 애플리케이션들은 흐름의 (캡슐화된) 데이터그램이 물리 계층 패킷 내에 분열 없이 서비스되는 프레임 기반 스케줄링을 필요로 할 수도 있다는 점에 주목한다. 옥텟 기반 스케줄링 수단 및 방법이 프레임 기반 스케줄링으로 확장될 수도 있다.
또한, 어드미션 제어가 인입 흐름이 이미 승인된 흐름에 허용할 수 없는 열화를 발생시키지 않고 만족스럽게 서비스될 수 있는지(즉, QoS 목표가 충족되는지) 여부를 예상함으로써 현재 시스템 로드를 기초로 인입 흐름을 승인/거부하도록 동작하는 스케줄링에 밀접히 관련된다는 점에 주목한다.
여기서 사용되는 바와 같이, "흐름"은 소정 사용자에게 전달되는 데이터 스트림을 말한다. 흐름의 소스는 이에 한정되는 것은 아니지만, 많은 다른 것 중에서도 파일 다운로드(ftp), 웹 서핑(http), 온라인 게임 또는 VoIP를 포함하는 하나 이상의 사용자 애플리케이션일 수 있다. 흐름은 사용자 세션을 적절히 유지하면서 시스템 동작을 유지하는 기능을 하는 시그널링 흐름과 같이 통신 시스템 자체에 의해 생성될 수도 있다. 흐름의 다른 예는 테스트 애플리케이션에 의해 생성된 데이터 스트림이며, 데이터 스트림은 통신 시스템의 적어도 일부를 테스트하는데 사용된다.
즉, 흐름은 데이터 스트림이며, 적어도 한 사용자에 대한 통신의 일부이다. 각각 특정 QoS 요건 및 허용 한계를 갖는 다양한 애플리케이션 흐름이 있다. 각 흐름은 목표 스루풋 및 지연 한도와 같은 서로 다른 QoS 요건 집합을 가질 수 있 다. 이러한 요건의 예는 하기에 구체적으로 설명한다.
사용자는 서로 다른 QoS 요건을 갖는 다수의 동시 발생하는 흐름을 가질 수 있다. 각 흐름은 VoIP, ftp, 시그널링 등의 단일 애플리케이션에 의해 생성될 수도 있고, 기지국 제어기(BSC)에 의해 단일 흐름으로 모여지는 다수의 애플리케이션에 의해 생성될 수도 있다. BSC가 이와 같이 흐름을 모으면, 모아진 흐름은 스케줄러에 잘 정의된 QoS 요건을 갖는 단일 흐름으로 나타날 수 있다. 스케줄러는 서로 다른 애플리케이션에 의해 생성되지만 모여진 흐름에 포함되는 데이터 사이를 구별할 수 없을 수도 있다. 스케줄러에 의해 수행될 수 있는 다른 타입의 집합이 하기에 제시된다.
각 흐름은 (FTx라 하는) 최초 송신을 위한 데이터를 보유하는 적어도 하나의 대기열을 가지며, 무선 계층 프로토콜(RLP) 재송신 대기열(흐름 x의 RTx 대기열) 및/또는 MAC 계층 재송신 대기열(지연된 자동 반복 요청(ARQ) 또는 지연된 ARQ(DARQ) 대기열)과 같은 재송신을 위한 추가 대기열을 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 각 대기열의 모든 옥텟은 잘 정의된 타임 스탬프를 가지며, 이것에 의해 스케줄러는 옥텟에 의해 발생한 현재 지연을 결정할 수 있다. 타임 스탬프는 (캡슐화된) 데이터그램과 같은 데이터 버스트에 할당되며, 이는 데이터 버스트의 각 옥텟이 동일한 타임 스탬프를 갖는다는 것을 의미한다. 개별 데이터그램은 다수의 애플리케이션 레벨 프레임을 운반할 수 있으며, 이들 프레임은 서로 다른 시간에 애플리케이션에 의해 생성될 수 있다. 애플리케이션 프레임 타임 스탬프는 스케줄러에 알려지지 않은 것으로 가정한다. 완전한 데이터그램이 이것에 의해 운반되는 임의의 애플리케이션이 수신중인 종단 애플리케이션에 의해 구문 분석되기 전에 사용자에 의해 성공적으로 수신되어야 하기 때문에 이러한 가정이 적절하다.
일 실시예에 따른 스케줄러의 설계에서, 세 가지 주요 QoS 클래스가 고려된다. 최선(BE)이 어휘대로 정의되고, 구체적으로는 통상적으로 비교적 높은 종단간 지연을 제공할 수 있지만 낮은 비트 에러율(BER)을 요구하는 흐름을 말한다. 최소 스루풋 요건은 없지만, 송신될 데이터 크기는 높을 수도 있다. BE가 고려될 수 있는 흐름의 예는 파일 다운로드(ftp) 및 웹 서핑(http)을 포함한다. 보장 포워딩(AF)은 어떤 레벨의 지연을 묵인하는 것으로서 일반적으로 BE 흐름과 비슷한 흐름을 말하지만, AF 흐름은 통상적으로 최소 평균 스루풋을 갖기 때문에 BE 흐름과 다르다. AF 흐름으로 분류되는 애플리케이션의 일례는 비디오 회의 애플리케이션에 의해 생성되는 비디오 스트림이다. 예측 포워딩(EF)은 반드시 이러한 것은 아니지만 통상적으로 낮은 스루풋 요건을 갖고 엄격한 종단간 지연 요건을 갖는 흐름을 말한다. 신뢰성 요건은 BE 흐름만큼 엄격하지는 않으며, 예를 들어 1 내지 2%의 소량의 애플리케이션 데이터 손실이 허용될 수 있다. EF 흐름으로 분류되는 애플리케이션의 예는 이에 한정되는 것은 아니지만 VoIP 및 온라인 게임을 포함한다.
스케줄링 수단 및 방법에 관하여, BE와 AF 흐름의 차이는 최소 스루풋 요건에 있으며, 이는 BE 흐름에 대해서는 0이다. 그렇지 않으며, 2개의 QoS 클래스는 비슷하다. 특정 흐름을 더욱 구별하기 위해, EF 클래스를 고려하며, 이는 다양한 다른 타입의 애플리케이션을 포함할 수 있다. EF 클래스의 흐름 내에는 서로 다른 우선순위를 갖는 흐름이 있을 수 있다. 예로서, VoIP 및 비디오 회의 애플리케이 션의 오디오부와 같은 애플리케이션들은 비디오 회의 애플리케이션의 비디오부보다 높은 우선순위로 간주할 수 있다. 온라인 게임은 오디오 및 비디오 애플리케이션보다 낮은 우선순위를 갖는 것으로 간주할 수 있다.
사용자 애플리케이션에 의해 생성된 흐름 외에도, IS-856을 지원하는 시스템은 시스템을 동작 상태로 유지하는데 필요한 시그널링 흐름과 같은 흐름, 및 시스템을 테스트하는데 사용되는 테스트 애플리케이션에 의해 생성된 흐름을 내부적으로 생성한다.
통상적인 QoS 요건은 이에 한정되는 것은 아니지만, 지연 한도, 목표 스루풋, 신뢰성, 지터 등을 포함하는 변수로 설명되는 다양한 고려사항에 관련하여 언급될 수 있다.
지연 한도는 데이터그램이 사용자에게 성공적으로 전달되는 최대 지연을 참조하여 각 흐름에 대해 지정된 파라미터인 "DelayBound"라 하는 변수에 의해 식별된다. 지연 한도는 데이터그램의 타임 스탬프에 관련하여 측정되며, 이는 본 실시예에서 옥텟이다. 이는 FL 지연 외의 지연 예산 성분을 포함하는 종단간 지연 한도와는 다르다는 점에 유의한다. 일 실시예에서, 데이터그램의 지연 한도에 도달하면, 대기열에서 데이터그램이 빠져나온다. 다시 말하면, 데이터그램이 지정된 지연 한도 내에서 송신될 수 없다면, 데이터그램은 폐기된다.
목표 스루풋은 다른 지정된 QoS 파라미터인 "TrgtThroughput"이라 하는 변수에 의해 식별된다. 목표 스루풋은 흐름에 대한 최소 요구 평균 스루풋을 참조한다. 스루풋의 평균은 적절한 시정수를 갖는 1차 무한 임펄스 응답(IIR) 필터에 의 해 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 시정수는 1㎳로 설정된다.
제 3 QoS 요건은 신뢰성일 수도 있다. 통상적으로, 시스템의 물리 계층은 파일 다운로드와 같이 예외적으로 낮은 에러율을 요구하는 애플리케이션에 충분하지 않을 수도 있는 1% 패킷 에러율(PER)을 제공한다. 따라서 방송에 의한 손실을 더 줄이기 위해, 재송신 메커니즘이 이용될 수 있다. 통상적인 재송신 메커니즘은 각각 RTx 및 DARQ 대기열과 같은 RLP 재송신 및 MAC 계층 재송신이다. 이 외에도, 애플리케이션에 대한 송신 계층 프로토콜로서 송신 제어 프로토콜(TCP)이 사용되어 추가 신뢰성을 제공할 수도 있다.
일 실시예에서, 스케줄러는 흐름에 대한 공평성을 제공하고 각 흐름에 대한 특정 우선순위 및 QoS 요건을 충족시키는 동시에 시스템 용량을 최대화하도록 설계된다. 용량 및 공평성의 개념은 개별 흐름의 QoS 요건에 좌우된다. BE 흐름의 경우, 용량은 섹터에 의해 송신된 총 BE 스루풋으로서 정의될 수 있다. 특정 타입의 EF 흐름의 경우, 용량은 QoS 요건을 충족시키는 동시에 지원될 수 있는 사용자 수로 정의될 수 있다. EF 흐름 스케줄링의 일례에서, 시스템은 VoIP 사용자 수가 평균적으로 애플리케이션 데이터 프레임의 98%(또는 옥텟)를 성공적으로 수신하는 사용자들의 95%를 달성할 개수로 선택되도록 VoIP 용량을 정의한다. 일례에서, 지정된 지연 한도 내에서 송신 에러 없이 수신된 프레임에 의해 성공이 결정된다. 다른 성공 기준 또한 사용될 수 있다. 흐름에 대한 공평성을 달성하기 위해, 비례 공평(PF) 기준이 BE 흐름의 스케줄링 및 우선순위 기준에 따른 EF 흐름의 스케줄링에 사용될 수 있다. 이와 같이, 시스템 로드가 증가함에 따라 BE 흐름은 균등한 열화를 겪는데, 다시 말하면, BE 흐름은 차이 없이 열화된다.
EF 흐름의 경우, 시스템 로드가 증가하거나 혼잡이 발생할 때 사용자들 간에 분균등한 열화를 갖는 것이 바람직하다. 열화는 우선 가장 낮은 우선순위를 갖는 것으로 간주되는 EF 흐름에 의해 감지된다. 비슷한 QoS 요건 및 동일한 레벨의 우선순위를 갖는 EF 흐름 사이에서, 열화는 우선 최악의 채널 상태를 갖는 사용자에 대한 흐름에 영향을 준다. 이러한 접근으로, 시스템 혼잡이 증가할 때 최대 가능 개수의 EF 흐름이 이들의 QoS 요건을 충족시킬 수 있다. 이러한 접근으로 보통 사용자의 채널 상태와 EF 흐름의 지연 통계는 거의 반비례 관계가 된다. 이러한 속성은 "지연 공평성"이라 한다.
"송신 포맷"은 FL 패킷의 특정 파라미터를 설명하는 세 개 한 조 형태(패킷 크기, 범위, 프리앰블 길이)이다. 패킷 크기는 물리 계층 페이로드의 비트 크기를 참조하고, 범위는 그 포맷의 패킷이 송신될 수 있는 최대 슬롯 수를 참조하며, 프리앰블 길이는 칩의 프리앰블 지속기간을 참조한다.
IS-856을 지원하는 시스템에서, 각 사용자에 대한 FL 송신을 결정하기 위해 링크 적응이 사용된다. 각 AT는 AT가 데이터를 수신할 수 있는 최대 데이터 레이트를 지시하는 데이터 요청을 송신한다. 데이터 요청은 데이터 레이트 제어(DRC) 메시지라 한다. DRC 메시지 포맷은 각각 송신 포맷을 지정하는 다양한 DRC 인덱스를 사용한다. AT는 DRC 채널 상에서 DRC 메시지를 송신한다. 각각의 유효 DRC 인덱스에 대해, IS-856 Rel-0을 제외하고, 사용자에게 데이터를 운반하기 위해 FL 상에서 서비스될 수 있는 하나 이상의 단일 사용자 및 0 이상의 다중 사용자 송신 포 맷이 있다. 표 1은 IS-856에 정의된 것과 같은 DRC 인덱스를 열거한다. 추가로, 표 1은 각 DRC 인덱스에 대해 호환 가능한 송신 포맷을 더 포함한다.
1xEV-DO Rev-A 사양에서, 각 DRC 인덱스에 대해 호환 가능한 단일 사용자 송신 포맷들 중 하나는 해당 DRC에 대한 표준 포맷으로 정의된다. 여기서 사용된 바와 같이, DRC는 AT에 의해 요청되고 DRC 인덱스에 의해 식별되는 특정 포맷에 해당한다는 점에 주목한다. 일반적으로, AT가 소정 DRC에 대응하는 표준 포맷을 이용하여 송신된 패킷을 성공적으로 디코딩한다면, 이러한 AT는 호환 가능한 임의의 비표준 단일 사용자 포맷 또는 호환 가능한 임의의 다중 사용자 포맷으로 송신되는 패킷을 성공적으로 디코딩하기 쉬울 것이다. 이는 DRC 인덱스: 0x0; 0x1; 0x2는 예외이다. 소정 DRC를 갖는 어떤 다중 사용자 포맷은 표준 포맷과 비교하여 더 큰 프리앰블 길이를 가질 수 있기 때문에, 이들은 반드시 또 데이터 처리를 하게 되는 것은 아니다.
DRC 인덱스 0x0과 호환 가능한 모든 포맷 및 0x1 및 0x2의 DRC 인덱스와 호환 가능한 다중 사용자 포맷을 배제한 임의의 DRC에 대해, 비표준 포맷의 페이로드 크기는 통상적으로 표준 포맷보다 작거나 같다. 추가로, 비표준 포맷의 범위는 통상적으로 표준 포맷의 범위보다 크거나 같다. 0x0의 DRC 인덱스(예를 들어, NULL 레이트 요청)가 수신한 사용자가 임의의 포맷으로 서비스된다면, 일반적으로 패킷의 신뢰성 있는 수신 보장은 없다. 또한, 0x1 및 0x2의 DRC 인덱스의 경우, 호환 가능한 다중 사용자 송신 포맷은 이들 포맷의 페이로드 크기 및 범위가 이러한 속성을 만족시키지 않기 때문에 충분히 신뢰성 있는 수신을 보장하지 않는다.
일 실시예에서, 스케줄러는 수신된 DRC가 0x0, 0x1 또는 0x2인 사용자에게 서비스하기 위해 다중 사용자 패킷을 이용하지 않을 수도 있다. 또한, NULL DRC(0x0)가 수신되는 사용자들에 대한 서비스는 특정 조건으로 제한될 수 있다. 이러한 조건은 시스템에 설계될 수 있다.
다중 사용자 송신 포맷의 경우, 소정 DRC가 소정 다중 사용자 포맷과 호환 가능하다면, 동일한 DRC가 더 낮은 데이터 레이트의 모든 다중 사용자 포맷과 호환될 수 있다.
"송신 인스턴스"는 송신 포맷과 그 포맷의 패킷에 의해 운반될 수 있는 데이터 옥텟의 식별자의 조합을 참조한다. 예를 들어, 패킷이 데이터 옥텟을 운반하는 사용자에 대한 MAC 인덱스 집합 및 어느 옥텟이 패킷으로 운반되는지를 정확하게 지시하는 해당 대기열에 대한 포인터 집합이 송신 포맷을 정의할 수도 있다.
스케줄러는 가설적 송신 인스턴스 집합을 생성한 다음, 이들 인스턴스 중 하나를 FL 상에서의 송신을 위해 선택할 수 있다. 임의의 가설적 송신 인스턴스를 언급하기 위해 본원에서 사용되는 용어는 "후보 송신 인스턴스"이다.
적응 지연 관리를 통합하는 스케줄러의 일 실시예에서, 다양한 메트릭이 스케줄러에 의해 사용되며, 1) 비트 채움 메트릭; 2) 비트 메트릭; 및 3) 패킷 메트릭을 포함한다. 비트 메트릭은 현재 송신 인스턴스로의 통합에 적격인 대기열을 선택하는데 사용된다. 비트 채움 메트릭은 각종 대기열에 대기중인 비트(또는 옥텟)가 소정 후보 송신 인스턴스에 포함되는 순서를 결정한다. 후보 송신 인스턴스가 생성되면, 후보 송신 인스턴스에 대한 송신 메트릭이 계산된다. 그 다음, 패킷 메트릭이 사용되어 비슷하게 생성된 후보 송신 인스턴스 집합으로부터 우세한 송신 인스턴스를 선택한다. 후보 송신 인스턴스의 패킷 메트릭은 다음과 같이 후보 송신 인스턴스에 포함된 모든 옥텟의 비트 메트릭을 간단히 합산하고 그 합을 후보 송신 인스턴스의 송신 포맷 범위로 나눔으로써 결정된다:
Figure 112008023188846-PAT00003
여기서 k는 대안 집합 내의 특정 후보 송신 인스턴스에 대한 인덱스를 나타내고, Span[k]는 대응하는 송신 포맷에 대해 정의된 범위를 나타내며, P[k]는 후보 송신 인스턴스에 포함되는 옥텟 집합을 나타내고, BitMetric[i]는 후보 인스턴스에 포함되는 i번째 옥텟의 비트 메트릭을 나타낸다.
따라서 후보 송신 인스턴스가 실제로 FL 상에서 서비스되었다면, 패킷 메트릭은 "비트 메트릭의 순간 스루풋"의 추정치로서 해석될 수 있다.
일반적으로, 옥텟(i)의 비트 채움 메트릭이 다른 옥텟(j)의 비트 채움 메트릭보다 크다면, 옥텟(i)의 비트 메트릭은 옥텟(j)의 비트 메트릭보다 크거나 같게 설정될 수 있다. 이 경우, 옥텟은 서로 다른 대기열로부터 나올 수 있다. 마찬가지로, 옥텟(i)의 비트 메트릭이 다른 옥텟(j)의 비트 메트릭보다 크다면, 옥텟(i)의 비트 채움 메트릭은 옥텟(j)의 비트 메트릭보다 크거나 같게, 즉 다음과 같이 설정되어야 한다:
Figure 112008023188846-PAT00004
이러한 일반적인 가이드라인은 후보 송신 인스턴스에 채워지는 옥텟이 적어도 나중에 채워지는 다른 옥텟과 동일한 양만큼 패킷 메트릭에 기여할 수 있게 한다.
여기서 설명한 모든 메트릭은 물론 다른 메트릭들도 다음과 같이 다항식 형태로 표현될 수 있다:
Figure 112008023188846-PAT00005
여기서 메트릭(Metric)은 임의의 메트릭 타입일 수 있으며, MC0,..., MC7은 메트릭 계수를 나타낸다. 두 메트릭의 합과 스칼라에 의한 메트릭의 곱(또는 나누기)은 다항식 대수학에서와 같이 정의되며, 두 메트릭이 합산될 때, 두 다항식의 대응하는 계수가 합산된다. 메트릭이 스칼라로 곱해질 때(또는 나누어질 때), 각 계수는 동일 스칼라로 곱해진다(또는 나누어진다). 이는 상기에 주어진 바와 같이 계산되는 비트 메트릭을 이용한 패킷 메트릭의 계산을 가능하게 한다.
비교 연산자 ">, >=, =, <=, <"는 사전적 의미로 정의되는데, 즉 두 메트릭이 비교될 때, 우선 가장 높은 차수 항의 계수가 비교된다. 같다면, 다음으로 높은 차수 항의 계수가 비교되는 등이다. 두 다항식 표현의 대응하는 계수들이 동일하다면, 두 메트릭은 동일하다. 비트 채움 메트릭의 비교 및 패킷 메트릭의 비교에 비교 연산자가 사용된다. 비트 메트릭, 비트 채움 및 패킷 메트릭
비트 메트릭 및 비트 채움 메트릭의 경우, 임의의 소정 순간에는 대응하는 다항식 표현의 한 항만이 0이 아니다. 0이 아닌 항의 차수는 소정 옥텟에 대한 비 트 메트릭 및 비트 채움 메트릭에 대해 동일하다. 이 0이 아닌 항의 차수는 보통 대응하는 계수의 명칭으로 불릴 것이다. MC0, ..., MC7은 비트 (채움) 메트릭(또는 대응하는 옥텟)의 "우선순위 상태"로 불릴 것이다. 비교 연산의 정의는 MC0 항이 가장 낮은 우선순위 옥텟에 대응하고, MC7 항이 가장 높은 우선순위 옥텟에 대응한다는 점을 의미한다. 옥텟(i)에 대한 비트 (채움) 메트릭의 우선순위 상태는 다음과 같이 주어진 옥텟에 의해 발생한 현재 지연에 의해 그리고 옥텟이 속하는 흐름에 대해 정의된 "우선순위 임계치"로서 알려진 정렬된 임계치 집합을 이용함으로써 결정된다:
Figure 112008023188846-PAT00006
TimeStamp[i]는 옥텟(i)에 대해 적절히 정의된 타임 스탬프이다. 우선순위 임계치에 의해 정의된 각 간격은 우선순위 상태에 매핑된다. 우선순위 임계치 및 이와 같이 정의된 간격의 우선순위 상태로의 매핑은 각 흐름에 대한 스케줄러에 개별적으로 지정될 수 있다. 옥텟의 CurrentDelay[i]는 정렬된 임계치 집합과 비교되어 현재 지연이 속하는 간격을 결정한다. 그 다음, 이는 비트 (채움) 메트릭의 우선순위 상태를 정의한다.
상기 동작은 각각의 흐름에 대한 M개의 우선순위 임계치 및 M+1개의 우선순위 상태를 사용한다. 스케줄러의 소프트웨어 구현인 일 실시예에서, M 값은 2로 설정된다. 각 흐름에 대해, 2개의 우선순위 임계치 및 3개의 우선순위 상태가 정의된다. 이들 우선순위 임계치 및 우선순위 상태는 각각 적절한 DSP-드라이버 명령에 의해 동작중에 변할 수도 있지만, 통상적으로는 흐름의 존재 기간 동안 변하 지 않고 그대로이다.
스루풋 민감 트래픽 흐름의 경우, 비트 메트릭은 다음과 같이 설정되고:
Figure 112008023188846-PAT00007
비트 채움 메트릭은 다음과 같이 설정되며:
Figure 112008023188846-PAT00008
여기서: 1. GoSFactor는 흐름에 대해 다양한 레벨의 서비스 등급을 제공하는데 사용되는 흐름 단위 기반으로 정의된 파라미터이다. 2. AvgThroughput은 흐름의 필터링된(평균) 총 스루풋이며, 이는 흐름의 FTx, RTx 및 DARQ 대기열을 포함한다. 예를 들어 600 슬롯(1초)과 같은 시정수를 갖는 1차 무한 임펄스 응답(IIR) 필터가 평균화에 사용된다. 3. TrgtThroughput은 흐름 단위 기반으로 정의된 파라미터이다. 4. Thrghpt2DelayConvFactorBM은 흐름 단위 기반으로 정의된 파라미터이다. 5. Thrghpt2DelayConvFactorBSM은 흐름 단위 기반으로 정의된 파라미터이다. 6. ε은 매우 작은 양수를 나타낸다.
지연 민감 흐름의 비트 채움 메트릭에 대해, 우선순위 상태에 대한 다항식 계수는 다음과 같이 설정된다: DS BSM = AccelerationFactor*CurrentDelay + AccelerationOffset 여기서 AccelerationFactor는 흐름 단위로 정의된 파라미터이다. AccelerationFactor는 서로 다른 흐름에 대해 서로 다를 수 있는 지연 한도를 정규화한다. 예로서, 2개의 서로 다른 온라인 게임을 고려한다. 두 애플리케이션의 서로 다른 특징으로 인해, 이들은 서로 다른 지연 한도 설정을 스케줄러에 지정할 수 있지만, 한 게임이 반드시 다른 애플리케이션보다 높은 우선순위를 갖는 것은 아니다. 스케줄러가 두 애플리케이션을 동일한 우선순위로 취급하는 것이 바람직할 수도 있다. 제 1 게임이 300㎳의 지연 한도를 갖고, 제 2 게임이 150㎳의 지연 한도를 갖는다고 가정한다. 그러면, 스케줄러가 150㎳보다 이전에 제 2 게임에 속하는 임의의 옥텟을 폐기하므로 언제든 이러한 옥텟은 없을 것이다. 그러나 150㎳보다 오래된 제 1 게임에 속하는 옥텟이 있을 수도 있다. AccelerationFactor가 없으면 제 1 게임의 옥텟은 제 2 게임의 옥텟보다 높은 우선순위를 얻게 된다. 각 지연 한도 설정에 반비례하도록 각 애플리케이션의 AccelerationFactor를 설정함으로써, 스케줄러는 이 바람직하지 않은 영향을 정규화할 수 있다.
AccelerationOffset은 흐름 단위 기반으로 정의된 파라미터이다. AccelerationOffset 값은 AccelerationFactor가 가질 수 있는 가장 큰 값의 정수배로 설정될 수 있다. 이 최대값은 흐름과 관계없으며, 소프트웨어 구현에 의해 결정될 수 있다. 예로서, 0의 AccelerationOffset을 갖는 것과 양의 AccelerationOffset을 갖는 것 2개의 흐름 중 두 흐름이 소정 후보 인스턴스의 송신 포맷과 호환 가능한 DRC라고 가정하면, 양의 AccelerationOffset을 갖는 흐름의 옥텟은 0의 AccelerationOffset을 갖는 흐름의 임의의 옥텟 앞에서 임의의 후보 송 신 인스턴스에 포함될 것이다.
비트 메트릭에 대해, 우선순위 상태에 대한 다항식 계수는 다음과 같이 상수로 설정된다: DS BM = DSBitMetricValue 여기서 DSBitMetricValue는 유연한 우선순위 결정에 사용되는 흐름 단위 정의 파라미터이다. 추가로, 두 애플리케이션이 거의 동일한 우선순위를 갖지만 서로 다른 평균 인입 스루풋(예를 들어, 인터넷에서 대기열로)을 가질 때, 각 흐름에 대한 DSBitMetricValue는 FL 패킷을 효율적으로 채우기 위해 단지 더 많은 데이터를 가짐으로써 더 높은 스루풋을 갖는 애플리케이션이 우선순위를 얻는 것을 피하도록 흐름의 통상 스루풋에 대해 역으로 설정될 수 있다.
각 트래픽 흐름은 FlowClass 파라미터를 기초로 스루풋 민감 클래스 또는 지연 민감 클래스로 분류된다. 비트 메트릭 MCX(여기서 X는 {0, ..., 7}의 엘리먼트임)는 다음과 같이 정의된다:
Figure 112008023188846-PAT00009
마찬가지로, 비트 채움 메트릭은 다음과 같이 정의된다:
Figure 112008023188846-PAT00010
일 실시예에서, 스케줄러는 적어도 일부는 소프트웨어 구현으로 구현될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 비트 채움 메트릭은 [B15 ... B0]으로 나타낼 수 있는 16비트 양으로 표현될 수 있다. 3개의 최하위 비트는 우선순위 상태를 결정한다(예를 들어, "000"은 MC0에 매핑되고 "111"은 MC7에 매핑된다). 나머지 13개의 하위 비트는 계수값 자체를 보유한다. 이러한 표현으로, 비트 채움 메트릭 사이의 비교 동작이 16비트 양 사이에 직접 수행될 수 있다.
정보가 비트 채움 메트릭으로부터 유도될 수 있기 때문에, 비트 메트릭은 소프트웨어 구현에서 명백히 표현되지 않는다. 비트 메트릭의 우선순위 상태는 비트 채움 메트릭과 동일하다.
후보 송신 인스턴스의 패킷 메트릭은 상술한 바와 같이 다음의 수식에 의해 계산된다:
Figure 112008023188846-PAT00011
옥텟의 비트 메트릭의 한 항만 0이 아닐 수 있지만, 일반적으로 결과적인 패킷 메트릭의 계수들은 0이 아닐 수도 있다는 점에 유의한다.
많은 DRC는 더 작은 페이로드 크기를 갖는 비표준 단일 사용자 포맷과 호환될 수 있기 때문에, 단일 사용자 후보를 다중 사용자 포맷으로 변환하여 ARQ 이득을 달성하는 것은 바람직하지 않다.
스케줄러의 선택 단계에서 우세한 후보 송신 인스턴스가 다중 사용자 포맷이라면, 본 실시예에서는 (1024, 4, 256) 포맷의 세 포맷({128,256,512}, 4, 256)으로의 변환만이 지원된다(즉, 선택된 데이터 옥텟을 운반할 수 있는 최저 레이트 포맷이 사용된다).
상술한 비트 및 비트 채움 메트릭의 설명은 각 대기열의 각 옥텟에 개별 메트릭이 할당되는 일반적인 경우를 고려한다. 메트릭은 각 슬롯에 대해 재계산된다. 다른 실시예들은 이러한 계산(들)의 복잡도를 줄인다. 대기열이 타임 스탬프에 의해 정렬된다고 가정하면, 일 실시예는 흐름의 대기열의 대기열 헤드 옥텟 중에서 가장 오래된 타임 스탬프를 기초로 흐름당 하나의 비트 (채움) 메트릭을 계산한다. 이 메트릭은 흐름의 현재 대기중인 옥텟에 사용될 수 있다. 이러한 간소화는 메트릭을 옥텟의 현재 지연에 관한 단조 증가 함수로 가정한다. 그렇지 않으면, 대기열 헤드 옥텟이 연속한 옥텟이 서비스되는 것을 막을 위험이 있다. 이러한 간소화에 의해, 비트 채움 메트릭은 흐름 메트릭이라고도 한다.
또한, 흐름의 RTx 대기열에 대기중인 임의의 대기열 헤드 옥텟은 FTx 및 DARQ 대기열에 대기중일 수 있는 임의의 대기열 헤드 옥텟보다 오래된 것이기 쉽다. 마찬가지로, DARQ 대기열에 대기중일 수 있는 임의의 대기열 헤드 옥텟은 FTx 대기열의 대기열 헤드 옥텟보다 오래된 것일 수 있다. 이러한 이유로, 이들 3개의 대기열 중에서 가장 오래된 타임 스탬프를 찾기보다는, 일 실시예는 RTx, DARQ 및 FTx의 일정한 순서를 이용하여 흐름에 대한 메트릭 계산에 사용될 타임 스탬프를 결정하기 위한 비어 있지 않은 제 1 대기열을 찾는다. 흐름의 대기열은 RTx, DARQ, FTx의 순서로 서비스될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 새로운 송신에 FL이 사용될 수 있을 때마다 도 10에 나타낸 스케줄링이 수행된다. 특정 구현은 이용 불가능한 슬롯을 포함하여 모든 슬롯에 대한 일부 또는 모든 연산을 수행할 수 있다. 이는 액세스 네트워크가 새로 운 송신에 FL이 사용될 수 있다고 결정한 시간만큼, 송신 인스턴스를 결정하는 스케줄링 방법에 수반되는 계산들을 실행하기 위해 남은 시간이 많지 않기 때문이다.
도 10에 나타낸 스케줄링 방법은 4개의 기본 단계: 1) 후보 송신 인스턴스 집합 생성 단계; 2) 상기 집합 중 하나의 후보 선택 단계; 3) 패킹 효율 최대화 단계; 4) 연역적 또는 PACK 계산 단계로 구성된다. PACK의 계산은 AT가 성공적으로 디코딩된 패킷을 가질 확률을 결정한다.
다시 도 10을 참조하면, 단계(504)에서 스케줄러는 후보 송신 인스턴스 목록을 생성한다. 단일 사용자 포맷을 갖는 후보 단일 사용자 송신 인스턴스는 각 유효 사용자에 대응하며, 유효 사용자는 어떠한 이유로도 현재 프로토콜 서브타입에 의한 서비스가 금지되는 것이다. 더욱이, 사용자로부터 수신된 DRC는 비-NULL이고, 그렇지 않으면, 사용자는 NULL DRC에서 서비스되는 하나 이상의 송신 포맷을 허용하는 MAC 계층 프로토콜과 협의하게 된다. NULL DRC를 송신한 사용자에 대해 후보 송신 인스턴스가 생성되면, 유한 지연 한도를 갖는 흐름에 속하는 데이터를 흐름의 FTx 대기열로부터만 운반하는 것만이 후보 인스턴스에 허용된다. 후보 인스턴스의 송신 포맷은 표 1에 기재된 바와 같이 사용자의 DRC에 대응하는 표준 포맷이다.
후보 다중 송신 인스턴스가 5개의 다중 사용자 송신 포맷: (1024, 4, 256), (2048, 4, 128), (3072, 2, 64), (4096, 2, 64), (5120, 2, 64) 각각에 대해 생성된다. 153.6Kbps 또는 그 이상을 요청한 사용자들은 다중 사용자 포맷으로 서비스된다. 또한, 사용자의 DRC는 후보 송신 인스턴스의 포맷과 호환될 수 있다. 더욱 이, 다중 사용자 후보 송신 인스턴스는 다음 조건 중 하나 또는 둘 다를 만족하거나, 또는 추가 고려사항으로부터 폐기되며; 둘 이상의 사용자의 데이터 또는 DRC가 삭제된 적어도 한 사용자의 데이터를 운반하게 된다.
임의의 그룹의 후보 송신 인스턴스는 하나 이상의 흐름으로부터의 비트를 채움으로써 생성되고, 1) 단일 사용자 포맷은 동일 사용자의 흐름으로부터의 비트로만 채워질 수 있고; 2) 다중 사용자 포맷은 호환 가능한 DRC를 갖는 사용자들의 흐름으로의 비트로 채워진다.
비트 채움은 비트 채움 메트릭의 내림차순으로 수행된다. 상술한 바와 같이, 연산 요건은 흐름당 하나의 비트 채움 메트릭의 연산에 있으며, 이는 흐름의 대기열의 현재 대기중인 옥텟에 사용된다. 이 경우, 비트 채움 메트릭은 어느 흐름이 먼저 서비스될지를 결정하는데 도움이 되지만, 소정 흐름의 옥텟이 어떻게 서비스되는지를 결정하지 못한다. 이는 흐름의 대기열에 대기중인 옥텟이 타임 스탬프의 순서로 나타나고, 흐름의 옥텟은 이들이 대기열에 나타나는 순서로 서비스된다고 가정한다. 이는 FTx 대기열에 사용되지만, 반드시 RTx/DARQ 대기열에 사용되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 각 흐름은 다수의 대기열, 즉 최초 송신된 데이터(FTx)에 대한 대기열 및 재송신을 위한 대기열(RLP 재송신용 RTx 대기열 및/또는 MAC 계층 재송신을 위한 DARQ 대기열)을 포함할 수 있다. 흐름이 비어 있지 않은 RTx 및/또는 DARQ 대기열을 갖는다면, 비어 있지 않은 FTx/RTx/DARQ 대기열 중 가장 오래된 대기열 헤드 타임 스탬프를 기초로 흐름에 대한 비트 채움 메트릭이 계산된다. 흐 름의 대기열에 대해 단 하나의 비트 채움 메트릭이 계산된다. 소정 흐름으로부터의 비트 채움은 FTx/RTx/DARQ 대기열 중 대기열 헤드 타임 스탬프의 오름차순을 기초로 수행되어야 한다.
흐름의 대기열들의 타임 스탬프 기반 정렬은 일정한 순서의 RTx/DARQ/FTx 대기열로 근사화될 수 있다.
후보 송신 인스턴스의 생성에서, 1024 미만의 비트를 운반하는 짧은 다중 사용자 포맷 및 비표준 단일 사용자 표준이 고려되지 않는다는 점을 주목한다. 이들 포맷은 패킹 효율 최대화 단계에서 고려될 것이다. 스케줄링 방법은 복잡도를 줄이고 패킷당 가능한 한 많은 데이터를 패킹하고자 한다.
사용자가 약한 채널 상태를 갖지만 상당량의 송신 데이터 이득 상대 우선순위를 갖는 상황을 피하기 위해 짧은 패킷을 효율적으로 채운다. 이 단계에서 비표준 및 짧은 패킷을 고려하지 않는 다른 이익은 이에 한정되는 것은 아니지만, 프레임 기반 스케줄링에 발생할 수 있는 특정 양자화 효과를 피하는 것을 포함한다.
다중 사용자 후보 생성에 있어서, 후술하는 연속 문제의 잠재적인 악영향을 완화하기 위해 추가 예방책을 강구할 수 있다. 이러한 방법 중 하나는 제 1 다중 사용자 패킷의 시작을 따르는 (소정 인터레이싱에 대해 카운팅된) 특정 개수의 슬롯에 대한 이전에 시작하여 끝난 다중 사용자 패킷과 동일한 인터레이싱에 대해 다중 사용자 패킷을 서비스하는 것을 피하는 것이다. 이러한 개수의 슬롯은 두 다중 사용자 패킷의 최소 범위 또는 가능하면 제 1 다중 사용자 패킷의 범위로 설정될 수 있다. 이러한 접근은 사용자가 신속히 새로운 다중 사용자 패킷으로 서비스되 기에 적합해지게 하여, 장기간의 부적격성을 피하는데 도움이 된다.
단계(508)에 관해, 단일 사용자 및 다중 사용자 후보 송신 인스턴스 목록이 생성된 후, 스케줄러는 이 후보들 중 하나를 선택한다(상기 생성된 목록은 적어도 하나의 후보 송신 인스턴스를 포함하는 것으로 가정함). 이는 목록의 각 후보에 대한 패킷 매트릭을 계산하고, 가장 큰 패킷 메트릭을 갖는 후보를 우세한 후보로서 선택함으로써 이루어진다. 동점이 발생하면, 다중 사용자 포맷보다는 단일 사용자 포맷을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 더 낮은 레이트의 멀티 사용자 포맷보다는 높은 레이트의 다중 사용자 포맷을 선택하는 것이 바람직하다.
단계(510)에서, 우세한 후보 송신 인스턴스의 송신 포맷이 다시 고려되고, 운반되도록 선택된 데이터 옥텟 세트의 변경 없이 패킹 효율을 최대화하도록 변경될 수 있다. 단계(510)의 완료는 ARQ 이득을 제공할 수 있다.
우세한 후보 송신 인스턴스가 단일 사용자 포맷이라면, 포맷은 선택된 데이터 옥텟을 운반할 수 있는 서비스된 사용자의 DRC와 호환될 수 있는 최저 레이트의 비표준 단일 사용자 포맷으로 변환될 수 있다. 다른 실시예는 단일 사용자 송신 인스턴스의 포맷을 다중 사용자 포맷으로 변화시킬 수도 있다.
AT 내의 적응 레이트 제어 메커니즘은 단일 사용자 포맷을 지원하기에 적합할 것이다. 많은 DRC가 보다 작은 페이로드 크기를 갖는 비표준 단일 사용자 포맷과 호환될 수 있으므로, 단일 사용자 후보를 다중 사용자 포맷으로 변환하여 ARQ 이득을 달성하는 것이 바람직하지 않다.
다중 사용자 포맷은 (페이로드가 적합한 한) 임의의 보다 낮은 레이트 다중 사용자 포맷으로 변환될 수 있지만, 후술하는 연속 문제의 잠재적 악영향으로 인한 널리 보급된 이러한 포맷 변환을 피하는 것이 타당하다.
도 12를 참조하면, 스케줄러는 송신 인스턴스로 서비스되지 않은 사용자들로부터 ACK를 검출하지 않더라도 그 이상으로는 송신 인스턴스를 송신하지 않을 최대 슬롯 수를 결정할 수 있다. 이 단계는 선택적이므로, 패킷으로 서비스된 사용자로부터 ACK를 검출한 후 또는 전 범위의 패킷을 송신한 후 액세스 네트워크가 패킷 송신을 종료하도록 오프 전환될 수 있다.
이 단계를 구현하는 한 가지 방법은 송신 인스턴스의 최대 슬롯 수를 다음과 같이 설정하는 것이며: MaximumSpan = min(ScheduledTxFormatSpan,max i ∈ ServedUsers (DRCSpan[i])) 여기서 ScheduledTxFormatSpan은 스케줄링된 송신 포맷의 범위이고, DRCSpan[i]는 패킷에서 i번째로 서비스된 사용자로부터 디코딩된 DRC에 대응하는 표준 송신 포맷의 범위이다.
스케줄러에 의해 이용되는 여러 파라미터가 상기에 설명되었다. 여기서는 DSP-드라이버 인터페이스에서 스케줄러에 제공되는 파라미터가 제시된다. 포괄적 파라미터는 모든 흐름에 적용되는 파라미터를 말하고, 흐름 파라미터는 각 흐름에 대해 개별적으로 지정된 파라미터들을 말한다: 1. 포괄적 파라미터: a. FlowTPutFilterTimeConst - 각 흐름에 유지되는 평균 스루 풋(AvgThroughput) 변수를 생성하는데 사용되는 1차 IIR 필터의 시정수를 정의한다. 필터는 슬롯마다 한 번씩 반복된다. 필터에 대한 입력은 해당 슬롯에서 시작하는 패킷에서 소정 흐름의 대기열로부터 서비스되는 옥텟 수이다. 필터는 새로운 패킷 송신이 시작하지 않는 슬롯에는 0 입력으로 업데이트된다. b. Thrghpt2DelayConvFactorBM - 비트 메트릭 계산을 위한 스루풋 민감 메트릭의 지연 민감 메트릭으로의 변환 인자 c. Thrghpt2DelayConvFactorBSM - 비트 채움 메트릭 계산을 위한 스루풋 민감 메트릭의 지연 민감 메트릭으로의 변환 인자 d. FlowClass - 흐름이 스루풋 민감 타입인지 지연 민감 타입인지를 설명한다. e. FlowEligibleForDRCErasureMapping - DRC 삭제 매핑 알고리즘에 의해 사용됨 f. ErasureMapDelayThreshold - DRC 삭제 매핑 알고리즘에 의해 사용됨 2. 흐름 파라미터 a. UserID, FlowID - 각 흐름의 소유자를 인덱싱하고 결정하기 위한 수단을 제공한다. b. QoSMetricState, PriorityThold[2] 이들은 비트 (채움) 메트릭의 우선순위상태를 현재 지연의 함수로서 설명한다. PriorityThold[] 어레이의 성분은 변수 DelayThold 및 QoSMetricState를 포함하는 구조이다. 흐름의 CuirentDelay가 PriorityThold[0].DelayThold보다 작을 때, 우선순위 상태는 QoSMetricState로 설정된다. CuirentDelay가 PriorityThold[0].DelayThold보다 크지만 PriorityThold[1].DelayThold보다 작다면, 우선순위 상태는 PriorityThold[0].QoSMetricState로 설정된다. CurrentDelay가 PriorityThold[1].DelayThold보다 크다면, 우선순위 상태는 PriorityThold[1].QoSMetricState로 설정된다. QoSMetricState 변수는 각각 {MC0, ..., MC7}의 우선순위 상태에 대응하는 값 {0,...,7}을 갖는다. c. AccelerationFactor d. AccelerationOffset e. DelayBound 0은 무한대를 나타내고, (즉 서비스 전에 결코 옥텟을 폐기하지 않음): 그렇지 않으면, 옥텟이 대기열로부터 폐기된 후 소정 옥텟의 타임 스탬프에 대한 지연량을 나타낸다. f. TrgtThroughput - 스루풋 민감 흐름의 비트 (채움) 메트릭에 사용되는 파라미터 g. FlowAggregatelndex - 0으로 설정된 FlowAggregateIndex를 갖는 흐름은 스케줄러에 의해 모여지지 않는다. 그렇지 않고, 동일한(0이 아닌) FlowAggregateIndex 값을 갖는 흐름은 스케줄러에 모인다. FlowAggregateIndex의 범위는 사용자에 제한되며, 즉 동일한 인덱스가 혼돈 없이 다른 사용자의 흐름에 재사용될 수 있다. h. IntraFlowPriority - (스케줄러에 의해) 모여진 흐름에 기여하는 흐름은 IntraFlowPriority의 순서로 서비스된다. 동일한 IntraFlowPriority를 갖는 기여 흐름 사이에, 기여 흐름의 타임 스탬프에 의해 순서가 결정된다. i. GoSFactor - 흐름 사이에 서비스 등급 레벨을 제공하는데 사용됨 j. DSBitMetricValue - MCX에서 우선순위 상태의 비트 메트릭 계수값.
DSP-드라이버 인터페이스에서, 흐름은 BE, AF, EF 또는 임의의 다른 고 레벨 디스크립터로 지정되지 않는다는 점에 유의한다. 그보다, DSP-드라이버 인터페이스는 모든 흐름에 대해 균일한 저 레벨 디스크립션을 사용한다. BSC와 같이 더 높은 레벨에서, QoS 요건 및 BE/EF/AF 카테고리화 등의 특정한 고 레벨 흐름 디스크립터는 각 흐름에 대해 DSP-드라이버 인터페이스에 정의된 기본 파라미터에 매핑되어야 한다. 이러한 매핑 표는 충분한 시뮬레이션 및 테스트에 의해 생각할 수 있는 흐름 타입에 대해 생성된다.
다음은 다양한 파라미터의 사용을 설명하는 예이다. BE 흐름에 대해 다음 파라미터가 사용될 수 있다: a. QoSMetricState = 0 (MC0) b. PriorityThold[].QoSMetricState = {임의, 임의} c. PriorityThold[].DelayThold = {0, 0} (무한) d. DelayBound = 0 (무한) e. TrgtThroughput = 0 f. FlowAggregateIndex = 1 (사용자의 모든 BE 흐름을 집합) g. Thrghpt2DelayConvFactorBM = 16 h. Thrghpt2DelayConvFactorBSM = 128 i. FlowClass = ThrputSensitive j. FlowEligibleForDRCErasureMapping = 0 k. ErasureMapDelayThreshold = 0 {무한}
AF 흐름에 대해 다음 파라미터가 사용될 수 있다: a. QoSMetricState = 0 (MCO) b. PriorityThold[].QOSMetricState = {임의, 임의} c. PriorityThold[].DelayThold = {0, 0} (무한) d. DelayBound = 0 (무한) e. TrgtThroughput = 양의 값 f. FlowAggregateIndex = 0 (집합 없음) g. Thrghpt2DelayConvFactorBM = 16 h. Thrghpt2DelayConvFactorBSM = 128 i. FlowClass = ThrputSensitive j. FlowEligibleForDRCErasureMapping = 0 k. ErasureMapDelayThreshold = 0 {무한}
EF 흐름의 경우 다음 파라미터가 사용될 수 있다: a. QoSMetricState = 0 (MCO) b. PriorityThold[].QOSMetricState = {2, 3} c. PriorityThold[].DelayThold = {0.25*DelayBound, 0.5*DelayBound} d. DelayBound = 애플리케이션에 따라 e. TrgtThroughput = O f. FlowAggregateIndex = 0 (집합 없음) g. Thrghpt2DelayConvFactorBM = 1 h. Thrghpt2DelayConvFactorBSM = 1 i. FlowClass = DelaySensitive j. FlowEligibleForDRCErasureMapping = 1 k. ErasureMapDelayThreshold = 0.25*DelayBound
시그널링 흐름은 다음과 같이 제공된다: a. QoSMetricState = 7 (MC7, 최고 우선순위) b. PriorityThold[].QOSMetricState = {7, 7} c. PriorityThold[].DelayThold = {0, 0} (무한) d. DelayBound = 0 (무한) e. TrgtThroughput = 0 f. AggregateIndex = 0 (집합 없음) g. Thrghpt2DelayConvFactorBM = 1 h. Thrghpt2DelayConvFactorBSM = 1 i. FlowClass = DelaySensitive j. FlowEligibleForDRCErasureMapping = 1 k. ErasureMapDelayThreshold = 0.25*DelayBound
BE/AF 흐름은 다음 파라미터들의 적절한 조합을 이용함으로써 우선순위가 결정될 수 있다: 1. MC0, ..., MC7 상태는 엄격한 우선순위 결정을 허용한다. 2. 유연한 우선순위 결정을 위한 GoSFactor 3. 통상적으로 어떤 최소 스루풋을 필요로 하는 AF 흐름에 대한 TrgtThroughput
EF 흐름은 다음 파라미터들의 적절한 조합을 이용함으로써 우선순위가 결정될 수 있다: 1. MC0, ..., MC7 상태는 엄격한 우선순위 결정을 허용한다. 2. AccelerationOffset은 비트 채움 동안 동일한 우선순위 상태의 옥텟 사이의 우선순위 결정을 제공하지만, (최종 패킷 선택 단계는 비트 메트릭을 사용하여 AccelerationOffset에 좌우되지 않는 패킷 메트릭을 계산하기 때문에) 최종 패킷 선택에 직접적으로 영향을 주지 않는다. 동일한 사용자 또는 2개의 서로 다른 사용자에 속하는 두 흐름이 동일한 후보 송신 인스턴스에 포함되도록 경합할 때, 더 큰 AccelerationOffset을 갖는 흐름이 우선권을 받는다. 3. DSBitMetricValue는 패킷 메트릭에 대한 직접적인 영향을 갖도록 비트 메트릭에 영향을 준다. 이 파라미터는 유연한 우선순위 결정에 사용될 수도 있다. 현재, 이 파라미터는 구현되지 않는다.
DSP-드라이버 인터페이스는 스케줄러에서 흐름을 집합하는 유연한 방법을 제공한다. 스케줄러에 의해 수행된 집합은 BSC에 의해 이루어질 수 있는 집합과는 다르다는 점에 유의한다. BSC가 흐름 집합을 모을 때, 이 집합은 스케줄러에 대한 단일 흐름으로 나타나고, 스케줄러는 흐름에 대한 단일 파라미터 집합을 수신한다. 스케줄러는 기여 흐름을 따로 말할 수 없다. 스케줄러에서 집합이 이루어질 때, 스케줄러는 본래 기여 흐름을 알 것이다.
AvgThroughput 변수는 집합의 전체 스루풋을 포함한다. DelayBound과 같이 집합의 기여 흐름에 지정된 특정 파라미터들은 DSP-드라이버 인터페이스에 동일한 값으로 설정된다. 모든 기여 흐름에 동일하게 설정된 변수 목록은 다음과 같다: a. UserID b. AggregateIndex c. QoSMetricState d. PriorityThold[2] e. AccelerationFactor f. AccelerationOffset g. DelayBound h. TrgtThroughput i. GoSFactor j. DSBitMetricValue 다르게 설정될 수도 있는 파라미터들은 IntraFlowPriority이고, 다르게 설정되어야 하는 파라미터는 FlowID이다.
일 실시예에서, 집합된 흐름에는 단일 비트 (채움) 메트릭이 할당된다. 이 메트릭은 집합된 흐름의 기여 흐름 중 가장 오래된 타임 스탬프를 기초로 한다. 기여 흐름의 타임 스탬프는 FTx/RTx/DARQ 대기열의 대기열 헤드 타임 스탬프를 기초로 계산된다. 그러나 비트 채움을 위해 흐름이 선택될 대, 기여 흐름이 서비스되는 순서는 기여 흐름 각각에 할당된 IntraFlowPriority 파라미터에 의해 주로, 그리고 기여 흐름의 타임 스탬프에 의해 두 번째로 결정된다. IntraFlowPriority 파라미터를 동일한 값으로 설정함으로써, 기여 흐름의 선택 순서는 이들의 타임 스탬프를 기초로 엄격히 결정될 수 있다. IntraFlowPriority 파라미터는 주로 BE 흐름을 위한 것이다.
상술한 바와 같이, 각 흐름은 FTx 대기열을 가지며, RTx 및/또는 DARQ 대기열을 가질 수도 있다. 소프트웨어 구현에서, 단일 비트 채움 메트릭이 각 흐름에 대해 계산된다. 이 메트릭은 FTx 대기열의 옥텟은 물론, RTx 및 DARQ 대기열의 옥텟에도 적용된다. 서비스될 흐름이 선택되면, 개별 대기열 또한 결정된 순서로 서비스된다.
한 소프트웨어 실시예는 RTx 및/또는 DARQ 대기열이 비어 있지 않은 경우에 흐름의 우선순위를 높이는 능력을 제공한다. 이는 단순히 다음의 식(3.3-2)으로 주어진 MetricTS 값을 변형함으로써 이루어진다:
Figure 112008023188846-PAT00012
RetransmissionPriorityFactor 인자는 RTx와 DARQ 대기열 모두 비어 있을 경우에 1의 값을 갖는다. RTx 대기열은 비어 있지만 DARQ 대기열은 데이터를 포함하 는 경우에는 다른 값을 갖는다. 그리고 RTx 대기열이 비어 있지 않은 경우에는 또 다른 값을 갖는다.
1xEV-DO 사양의 개정 A에서, 특정 프로토콜 서브타입은 단일 사용자 및 다중 사용자 송신 포맷 집합과 호환 가능하도록 NULL DRC를 정의한다. 또한, 사양의 Rel-0에서, NULL DRC을 (1024, 16, 1024) 단일 사용자 송신 포맷으로 송신하는 사용자에게 액세스 네트워크가 서비스할 수 있게 하는 특정 프로토콜 서브타입에 대해 구성 속성들이 정의된다.
어떤 경우에도, 스케줄러는 NULL DRC를 송신한 사용자에 대한 데이터를 포함하는 후보 송신 인스턴스를 생성할 수 있다. 이는 NULL-레이트 변환이라 한다. 스케줄러는 NULL-레이트 변환에 다음과 같은 제약을 부과한다: a. 유한 DelayBound를 갖는 흐름의 서비스 허용 b. RTx/DARQ 대기열은 서비스될 수 없다.
이러한 제약 외에, 스케줄러는 사용자로부터 수신된 DRC가 0x0이었는지(즉, NULL DRC), 0x1(즉, 38.4Kbps)이었는지를 구별하지 못하며, 이 둘은 Rev-A의 특정 프로토콜 서브타입의 동일한 송신 포맷과 호환될 수 있도록 정의된다. 특정 프로토콜 서브타입 정의에 대해 표 1에 대한 참조가 또 이루어진다.
사용자로부터 NULL DRC가 수신되면, 서비스된 패킷이 사용자에 의해 성공적으로 디코딩된다는 보장이 없다. 추후의 개선은 NULL DRC를 송신한 다음 패킷으로 서비스한 사용자들이 실제로 상당히 성공적으로 디코딩하고 있는지 여부를 실제로 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 성공 통계치에 따라, 흐름에 대해 변환은 온/ 오프 전환될 수 있다. 일 실시예는 0x1의 DRC를 송신한 사용자에 대해 생성된 후보 송신 인스턴스보다 낮은 NULL DRC를 송신한 사용자에 대해 생성된 후보 송신 인스턴스를 정렬한다.
스루풋 민감 흐름에 대한 데이터를 포함하는 후보 다중 사용자 인스턴스의 생성을 용이하게 하기 위해 소프트웨어 구현에 어떤 적당한 근사법이 이루어질 수 있다.
스케줄러 타이밍에 관해, 슬롯 내의 타임 라인은 두 부분으로 나누어지고; 제 1 부분은 비임계 세그먼트이고, 제 2 부분은 임계 세그먼트이다. 사용자들의 DRC 값은 임계 세그먼트 동안 이용 가능해진다. 그러나 임계 세그먼트는 최악의 경우의 로딩 하에서 스케줄러에 수반되는 연산들을 실행하기에 충분한 프로세서 사이클을 제공하지 않을 수도 있다. 따라서 이러한 연산들 중 일부는 비임계 세그먼트에 위임되어야 한다. 어떤 사용자들의 DRC 값은 비임계 세그먼트 동안 알려지지 않을 수도 있기 때문에, 소프트웨어 구현은 이전 슬롯의 DRC 값들을 사용하여 후보 송신 인스턴스를 구성하고 우세한 후보를 선택한다. 어떤 사용자들의 DRC 값은 변할 수도 있으며, 우세한 후보는 임계 세그먼트 동안 무효해질 수도 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 비임계 세그먼트 동안 하나 이상의 강력한 후보가 선택된다. 실제 DRC 값들이 임계 세그먼트에서 수신되면, 이 감소한 후보 집합이 재평가된다. 감소한 후보 인스턴스 집합은 다음을 포함할 수 있다: a. 소수의(예를 들어, 5) 단일 사용자 후보 b. 후보에 서비스되는 일부 사용자가 호환 불가능해질 경우 그 후보에 서비 스될 수 있는 소수의 여분 사용자를 갖는 (생성될 수 있다면) 하나의 다중 사용자 후보
1xEV-DO Rel. 0에서, AN은 DRC 정보가 삭제될 때 AT에 대해 패킷을 스케줄링하지 않는다. AN이 비지연 민감 애플리케이션, 예를 들어 최선 트래픽을 갖는 다수의 AT에 서비스하고 있을 때, 시스템 용량의 손실 없이 (예를 들어, 다중 사용자 다이버시티에 기인할 때) 비교적 큰 DRC 삭제가 허용될 수 있다. DRC 삭제율이 과도하게 높으면, DRC 잠금 비트는 AN에 의해 0으로 설정되고, AT는 다른 섹터로의 핸드오프 또는 고정 레이트 모드로의 전환을 선택할 수 있다. 그러나 DRC 잠금 비트 생성 방법은 적어도 부분적으로는 필터링에 기인한 내장된 지연을 가져 불필요한 핸드오프를 막는다. 따라서 역방향 링크 상에서 비교적 장기간의 DRC 삭제가 여전히 일어날 수 있다. 지연 민감 애플리케이션, 예를 들어, EF 트래픽의 경우, 이러한 삭제는 허용할 수 없는 정도의 서비스 정전 시간을 발생시킬 수 있다. DRC 삭제 매핑 알고리즘은 FL 상에서의 서비스 정전 시간을 최소화하고자 한다.
베이스라인 알고리즘은 두 단계로 설명된다. 첫 번째 단계는 DRC 삭제 매핑에 대한 판정을 설명한다. 두 번째 단계는 1xEV-DO 개정 A의 FL 스케줄러에 대한 변형을 설명한다. 도 14는 가변 속도 모드인 각 AT에 대한 매 타임 슬롯 간격으로 AN에 의해 실행되는 DRC 삭제 매핑 알고리즘을 설명한다. 각 AT에 대해, 알고리즘은 해당 사용자에 대해 BSC에 의해 설정된 활성 대기열을 갖는 셀의 각 섹터에서 실행된다. 간소화를 위해, 알고리즘은 각 슬롯 간격으로 실행되는 것으로 설명되지만, 파라미터들은 매 DRC_Length 간격으로만 업데이트된다.
알고리즘의 메인 출력은 Erasure_Mapped_flag이며, 이는 DRC 삭제 매핑이 수행되고 AT에 대해 한정된 FL 스케줄링이 수행될 수 있는 스케줄러를 지시한다.
최근의 유효한, 즉 성공적으로 디코딩된 DRC 인덱스를 저장하기 위해 DRC_index_store가 사용된다. DRC 삭제의 실행 길이를 연산하기 위해 Eras_Count가 사용된다. DRC 삭제 매핑은 삭제 실행 길이가 Max_Ers_Len보다 큰 경우에만 수행된다. 이 임계치는 서비스 정전 확률이 비교적 높을 때만 DRC 삭제 매핑이 수행되게 한다. 그러나 패킷은 해당 FL 패킷 지연이 높을 때 AT에 대해 스케줄링될 수도 있다. 따라서 Max_Ers__Len은 너무 높지 않을 수도 있다. EF 흐름, 예를 들어, VoIP의 경우, Max_Ers_Len에 적당한 설정은 O 내지 16 슬롯 범위일 수 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 방법(700)은 우선 결정 다이아몬드(702)에서 DRC가 삭제되는지 여부를 확인한다. DRC가 삭제된다면, 단계(704)에서 Eras_Cnt가 증분된다. 단계(706)에서 Eras_Cnt는 최대값 Max_Ers_Len과 비교된다. Eras_Cnt가 Max_Ers_Len보다 크다면, Erasure_Mapped_flag가 1로 설정되고, 그렇지 않으면 단계(712)에서 Erasure_Mapped_flag가 클리어, 즉 0으로 설정된다. 결정 다이아몬드(702)에서 DRC가 삭제되지 않으면, 단계(708)에서 Erasure_Mapped_flag는 0으로, Eras_Cnt는 0으로, DRC_Index_Store는 DRC_Index로 설정된다. 처리는 단계(712)로 진행하여, Erasure_Mapped_flag가 0으로 설정된다.
상술한 FL 스케줄러는 DRC 삭제 매핑 알고리즘으로 동작하도록 변형될 수도 있다. 각 AT의 각각의 개별 데이터 흐름에 대해, 다음과 같다면 흐름은 한정된 FL 스케줄링에 적당하다: (ErasureMappedFlag == 1 && FlowEligibleForDRCErasMapping == 1 && HeadofQueueDelay ≥ ErasureMapDelayThreshold) 여기서 FlowEligibleForDRCErasMapping은 DRC 삭제 매핑에 대한 각 트래픽 흐름의 적격성을 지시하는 파라미터이다. 디폴트로서, EF 흐름이 매핑에 적격인 반면 BE 및 AF 흐름은 아닌 것으로 가정된다.
HeadofQueueDelay는 FL 대기열 앞의 패킷(즉, FTx, RTx 또는 DARQ 대기열에서 가장 오래된 패킷)에 대한 "Current_Delay" 값을 지시한다. ErasureMapDelayThreshold는 삭제 매핑을 위한 특정 흐름에 대한 최소 요구 지연이다("PriorithyThold[i].DelayHold"와 비슷한 효과를 가짐). 흐름이 한정된 FL 스케줄링에 적격이라면, FL 스케줄러에 다음과 같은 변형이 수행된다: a. 흐름은 단일 사용자 송신 인스턴스에 대한 후보로서 적격이 아니다. b. 흐름은 요구된 DRC 인덱스 DRC _index_mapped를 갖는 다중 사용자 송신 인스턴스에 대해 적격이다.
삭제 길이 함수로서 DRC_index_mapped를 동적으로 변경하는 것이 가능하다. 이는 DRC_index_store 및 Eras_Count를 사용함으로써 달성될 수 있다. DRC_index에 대한 디폴트 설정은 0x3으로 매핑될 수 있다. FL 스케줄러에 대해, DRC 인덱스 0x3은 다중 사용자 송신 포맷 (1024, 4, 256)에 대응하며, 이는 포맷({128, 256, 512}, 4, 256)으로 변환될 수도 있다. 다중 사용자 포맷은 모두 모든 DRC 인덱스와 호환될 수 있어, AT는 (실제 필요한 DRC 인덱스에 관계없이) 충분한 SINR을 갖는 한 매핑된 DRC를 디코딩할 수 있다. 다른 알고리즘은 Eras_Count가 증가할 때 이용 가능한 다중 사용자 송신 포맷을 더 낮은 데이터 레이트로 한정하는 보다 신중한 방법을 적용한다.
VoIP에 대해 DARQ 옵션이 결정될 수도 있다는 점에 주목한다. 그래서 AT가 1차 송신 시도에서 송신된 다중 사용자 패킷을 디코딩하지 않은 경우에, DARQ는 2차 송신 시도의 가능성을 제공하고 나머지 패킷 에러율을 감소시킨다. 그러나 DARQ 성능은 DRC가 삭제될 때 매우 신뢰성 있을 수 없는 ACK 채널 성능과 동일하다. DRC 인덱스 또는 DRC 매핑 상태에 따라, DARQ에 대해 ACK/NAK 결정 임계치가 최적화될 수 있다. 다른 실시예는 DRC 삭제 매핑의 경우에 DARQ 송신 시도가 보다 낮은 레이트의 다중 사용자 패킷 포맷, 예를 들어 (512, 4, 256) 또는 (1024, 4, 256)에만 호환될 수 있게 한다.
다른 실시예들은 본원에 제시된 스케줄러에 추가 단계 및 수단을 제공할 수 있다. 예를 들어, BE/AF 흐름은 통상적으로 우선순위 상태를 이용하게 되며, 이는 우선순위 상태보다 엄격히 낮은 우선순위를 갖는다. 이는 EF 사용자들의 존재 하에서 BE/AF 스루풋을 열화시킬 수 있으며, 이는 더 높은 우선순위 상태를 사용하기 가장 쉽게 한다. 특정 조건 하에서 BE/AF 흐름의 우선순위를 더 높은 상태로 증가시킴으로써 BE/AT 스루풋이 올라갈 수 있다.
일 실시예에 따르면, AvgRequestedRate는 필터링된 사용자의 요구 레이트이고, K 사용자가 시스템의 BE 사용자로서 구성된다. BE 흐름에 대한 사용자의 스루풋 AvgThroughput이 다음을 만족하면:
Figure 112008023188846-PAT00013
, BE 흐름에 대한 사용자의 우선순위 상태는 더 높은 우선순위 상태로 상승한다. α 값은 시스템의 EF 로드에 따라 선택되며, 더 높은 로드에 대해 더 작은 α가 선택된다. 더욱이, 이러한 프로모션에 대해 사용자에게는 최소 요구 레이트 요건이 부과될 수 있다. BE/AF 용량을 개선하기 위한 다른 방법들이 가능하다.
상기 방법은 흐름의 비트 (채움) 메트릭의 우선순위 상태가 대기열 헤드 지연의 함수일 뿐 아니라, 흐름의 스루풋의 함수인 것을 제한한다.
지연 민감 상태에서, 비트 채움 메트릭은 엄밀하게 지연의 함수이며, 사용자의 로컬 채널 피크를 이용하는 어떤 메커니즘도 갖지 않는다는 점에 유의한다. 여기서, 지연 민감 상태의 비트 채움 메트릭 값은 다음과 같이 변형될 수 있다: MBS DS = AccelerationFactor*[CurrentDelay + κ CCI] + AccelerationOffset 여기서 채널 상태 표시자(CCI)는 집합 {0, 1} 또는 [0, 1] 구간으로부터의 값을 가지며, 이는 더 높은 값을 가질 때 사용자의 장기 채널 상태에 비해 비교적 양호한 채널 상태를 지시하도록 개별적으로 생성될 수 있다. 또한, κ는 CCI-지연 변환 인자이다. 이것은 사용자의 채널 상태가 자신의 채널 통계치에 비해 양호할 때 흐름이 지연 면에서 얼마나 상승하는지를 지시한다.
이진수 {0, 1}의 경우에 대한 CCI를 생성하기 위한 간단한 한 가지 방법은 다음과 같이 주어진다. RateIndex를 레이트 순서 증가시 DRC 값에 할당되는 정수라 하면, DRC 값은 사용되지 않는데, 이는 데이터 레이트가 단조 증가하지 않기 때 문이다. AvgRateIndex를 사용자의 평균(필터링된) RateIndex로 한다. CCIThreshold를 1.2와 같은 파라미터로 한다. 그러면, RateIndex > CCIThreshold* AvgRateIndex라면, CCI의 값은 1로 설정될 수 있다. 그렇지 않으면, 0으로 설정된다. 이 예에서, CCI는 수신된 DRC에 대응하는 현재 RateIndex가 평균 품질보다 120% 이상이라면 비교적 양호한 채널 상태를 지시하게 된다.
선취권은 목적지 사용자에 의해 디코딩되기 전의 FL 송신 실패를 참조한다. 선취권은 FL 상에서의 4개의 모든 인터레이스가 비교적 낮은 레이트 사용자에 의해 점유되는 동안 매우 높은 우선순위 데이터가 나타나는 경우에 사용될 수 있다. 스케줄러 알고리즘은 현재 진행중인 송신을 선취하는 방법을 제공하지 않는다. 이에 대한 한 가지 이유는 주의해서 모니터링되지 않으면, 제어되지 않은 선취권으로 인해 용량이 손실될 수 있다는 점이다.
여기서 이용한 접근은 선취권을 필요로 할 수 있는 상황을 피하는 것이다. 이러한 한 가지 조건은 상술한 바와 같이 낮은 레이트 사용자에 의해 점유되는 4개의 모든 인터레이스이다. 이것을 피하기 위해, 간단한 방법들이 이용될 수 있다. 이러한 한 가지 방법은 16-슬롯 및 8-슬롯 범위를 갖는 포맷의 일정한 개수 이상의 동시 송신을 허용하지 않는 것이다. 예로서, 이 개수는 2 또는 3으로 설정될 수 있다.
일 실시예는 NULL DRC를 송신하고 패킷으로 서비스되는 사용자들의 디코딩 성능을 모니터링한다. NULL-레이트 경우에 대해 측정된 PER에 따라, 각 사용자에 대한 NULL-레이트 변환을 온/오프 전환하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 수집된 통계치가 액세스 단말이 패킷을 충분히 신뢰성 있게 디코딩하고 있다면, NULL-레이트 인스턴스에서 무한 DelayBound를 갖는 흐름의 대기열은 물론 RTx/DARQ 대기열의 서비스에 대한 제약을 온/오프하는 것 또한 가능하다.
스루풋 민감 흐름에 대한 비트 및 비트 채움 메트릭 계수는 사용자가 수신할 상당량의 데이터를 갖는 BE 전용 시스템에 비례 공평을 제공한다(예를 들어, 모든 흐름에 대해 TrgtThroughput = 0이고 GoSFactor = 1). 메트릭 계수 형태는 다른 스케줄러와 비슷한 방식으로 적용될 수 있다. 이를 위해, 스루풋 민감 흐름에 대한 메트릭 계수는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112008023188846-PAT00014
여기서 f(.) 및 h(.)는 일반 함수이고, AvgRequestedRate는 사용자의 평균 요구 레이트이다. f(x) = x 및 h(x) = x의 설정은 거의 동일한 GoS 스케줄러를 산출한다.
1xEV-DO 사양의 개정 A에 정의된 강화된 순방향 트래픽 채널 MAC 프로토콜은 후술하는 바와 같이 다중 사용자 패킷을 따라 서비스하는 사용자들에 대해 제약을 부과한다. 개정 A 사양은 다음 조건이 충족된다면 슬롯(t)이 이전 슬롯(s)의 연속이 되도록 정의한다고 언급한다: c. 액세스 단말은 슬롯(s)에서 송신이 시작하는 패킷의 잠재적 대상이다. d. 슬롯(t)은 슬롯(s)과 동일한 FL 인터레이스에 있으며, 즉, t - s = 0(mod 4)이다. e. s < t < s + 4N, 여기서 N은 슬롯(s) 동안 유효한 DRC 값에 대응하는 DRC 인덱스의 범위를 나타낸다. f. 슬롯(t) 전에, 액세스 네트워크는 슬롯(s)으로 시작하는 패킷에 대한 긍정적인 확인 응답을 수신하지 않았다.
액세스 단말이 슬롯(s)에서 시작하는 섹터에 의해 송신된 패킷의 잠재적 대상이라면, 액세스 네트워크는 슬롯(s)의 연속인 임의의 슬롯(t)에서 동일 FL 데이터 소스로부터 액세스 단말로 새로운 패킷을 송신하지 않을 것이다.
상술한 제한은 사용자들이 다중 사용자 패킷을 따라 서비스된다는 구속을 부과한다. 예로서, 액세스 네트워크가 일찍 종료한 사용자 집합에 다중 사용자 패킷을 서비스한다면, 액세스 네트워크는 이전 패킷으로 서비스되지 않았지만 그 포맷과 호환될 수 있는 사용자들에게 서비스되는 패킷의 지속 동안 임의의 패킷(단일 사용자 또는 다중 사용자)을 서비스할 수 없다. 어떤 상황에서, 액세스 네트워크는 153.6Kbps 다중 사용자 패킷을 서비스하고, 이것에 의해 운반되는 데이터를 갖는 사용자들은 4개 미만의 슬롯에서 패킷을 디코딩한다. 액세스 네트워크가 다른 153.6Kbps 다중 사용자 패킷을 동일 인터레이스 상에서 즉시 서비스한다면, 실제로 153.6Kbps 또는 4 슬롯 범위를 갖는 임의의 DRC를 요청했지만 이전 패킷에서 서비스되지 않은 사용자들에게 새로운 송신의 서비스가 허용되지 않을 것이다. 따라서 4 슬롯 미만의 범위를 갖는 DRC를 요청한 사용자들, 통상적으로는 더 양호한 채널 상태의 사용자들에게만 새로운 송신이 서비스될 수 있다. 그러나 이는 새로운 패킷이 빨리 디코딩되게 하기 훨씬 더 쉽다. 이러한 구속은 더 높은 지오메트리 사용자들의 대기열들이 배출될 때까지 계속될 수 있다. 한편으로는, 4 슬롯 범위를 갖는 DRC를 요청하고 있는 더 낮은 지오메트리 사용자들에게 서비스되지 않는다. 결과는 더 낮은 지오메트리 사용자들에게는 과도한 지연, 더 높은 지오메트리 사용자들에게는 가능한 작은 지연 이득이 된다.
상기 설명에 제공된 실시예, 형태 및 에시는 고속 패킷 데이터 프로토콜을 지원하는 시스템에 관련된다는 점에 유의한다. 이러한 시스템은 제시된 아이디어들의 이해 및 간결성을 위해 제시된다. 다른 시스템들이 여기 제시된 적응 지연 관리 및 스케줄링 방법 및 수단을 구현할 수도 있다.
이와 같이 통신 시스템에서 송신을 스케줄링하기 위한 신규하고 개선된 방법 및 장치가 설명되었다. 당업자들은 상기 설명 전반에 걸쳐 언급된 데이터, 명령, 지시, 정보, 신호, 비트, 심벌 및 칩은 전압, 전류, 전자파, 자계 또는 입자, 광전계 또는 입자, 또는 이들의 조합으로 유리하게 표현된다는 점을 이해하게 된다. 또한, 당업자들은 본원에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 각종 예시적 논리 블록, 모듈, 회로 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이 둘의 결합으로서 구현될 수 있음을 인지한다. 각종 예시적인 컴포넌트, 블록, 모듈, 회로 및 단계들은 일반적으로 그 기능 면에서 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현되는지 소프트웨어로 구현되는지는 전체 시스템에 부과된 특별한 응용 및 설계 제약에 좌우된다. 당업자들은 이러한 상황에서 하드웨어 및 소프트웨어의 호환성, 및 각각의 특정 응용에 대해 설명한 기능을 어떻게 잘 구현하는지 인지하고 있다. 예로서, 본원에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 각종 예시적인 논리 블록, 모듈, 회로 및 알고리즘 단계는 본원에 기재된 기능들을 행하도록 설계 된 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램 가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 예를 들어 레지스터 및 FIFO와 같은 이산 하드웨어 컴포넌트, 펌웨어 명령 집합을 실행하는 프로세서, 임의의 종래 프로그래밍 가능 소프트웨어 모듈 및 프로세서, 또는 이들의 조합에 의해 구현 또는 수행될 수 있다. 프로세서는 유리하게는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안으로 프로세서는 임의의 종래 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 프로그래밍 가능 로직 디바이스, 로직 엘리먼트 어레이 또는 상태 머신일 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드디스크, 착탈식 디스크, CD-ROM, 또는 공지된 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수 있다. 예시적인 프로세서는 유리하게 저장 매체와 결합하여, 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기록한다. 대안으로, 저장 매체는 프로세서에 집적될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC에 상주할 수 있다. ASIC은 전화기나 다른 사용자 단말에 상주할 수 있다. 대안으로, 프로세서 및 저장 매체는 전화기나 다른 사용자 단말에 상주할 수도 있다. 프로세서는 DSP와 마이크로프로세서의 조합, 또는 DSP 코어 등과 관련된 2개의 마이크로프로세서로서 구현될 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예가 도시되고 설명되었다. 그러나 본 발명의 진의 또는 범위를 벗어나지 않으면서 본원에 개시된 실시예들에 대해 다양한 변형이 이루어질 수도 있다는 점이 당업자들에게 명백하다. 따라서 본 발명은 다음 청구범위에 따른 것을 제외하고는 한정되지 않는다.
본원에 개시된 방법 및 장치의 특징, 목적 및 장점은 도면과 관련하여 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명백해지며, 도면에서는 동일한 참조 부호가 전체에 걸쳐 상응하게 식별된다. 도 1a는 무선 통신 시스템이다.
도 1b는 고속 데이터 송신을 지원하는 무선 통신 시스템이다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 액세스 네트워크(AN)의 블록도이다.
도 3은 무선 통신 시스템에서 송신을 위한 스케줄링 알고리즘의 흐름도이다.
도 4는 패킷 데이터 스케줄러의 분류를 나타낸다.
도 5는 사용자로부터 수신된 데이터 요청을 기초로 채널 강도 측정치를 결정하기 위한 피드백 루프를 나타낸다.
도 6은 단일 트래픽 타입을 갖는 급송 포워딩(EF)-전용 사용자들의 존재시 스케줄러의 동작을 나타낸다.
도 7은 페이로드 다항식 p(x)로부터 응집 페이로드 다항식 c(x)의 계산을 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 스케줄러를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 도 8의 스케줄러의 일부를 나타낸다.
도 10은 송신의 적응 지연 관리를 구현하기 위한 스케줄링 알고리즘을 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따른 도 10의 스케줄링 알고리즘의 일부를 나타낸다.
도 12는 일 실시예에 따른 도 10의 스케줄링 알고리즘의 일부를 나타낸다.
도 13은 일 실시예에 따른 도 10의 스케줄링 알고리즘의 일부를 나타낸다.
도 14는 DRC 삭제 매핑 알고리즘의 실시예를 나타낸다

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 송신 인스턴스들을 스케줄링하는 장치로서,
    송신 대기열(queue)들을 저장하기 위한 메모리 저장 유닛 - 여기서 각각의 대기열은 관련된 지연 기준을 가짐 - ; 및
    상기 지연 기준의 함수로서 상기 저장된 송신 대기열들 중 하나의 송신 대기열을 선택하기 위한 대기열 선택 유닛을 포함하는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각 송신 대기열에 대한 비트 메트릭을 계산하기 위한 비트 메트릭 계산 유닛을 더 포함하며,
    상기 대기열 선택 유닛은 상기 비트 메트릭들의 함수로서 송신 대기열을 선택하는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    각 송신 대기열에 대한 비트 채움(stuffing) 메트릭을 계산하기 위한 비트 채움 메트릭 계산 유닛; 및
    상기 비트 채움 메트릭들의 함수로서 한 세트의 후보 송신 인스턴스들을 생성하기 위한 후보 송신 인스턴스 유닛을 더 포함하는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    각 송신 대기열에 대한 패킷 메트릭을 생성하기 위한 패킷 메트릭 계산 유닛; 및
    상기 패킷 메트릭 값들에 기반하여 상기 한 세트의 후보 송신 인스턴스들로부터 하나의 송신 인스턴스를 선택하기 위한 송신 인스턴스 선택 유닛을 더 포함하는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 패킷 메트릭은 상기 비트 메트릭들의 누계(accumulation)인, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    송신 인스턴스를 위한 송신 대기열들을 선택하기 위한 대기열 선택 유닛을 더 포함하는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    각 대기열은 관련된 서비스 품질 표시자 및 관련된 지연 기준을 갖는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 서비스 품질 표시자 및 지연 기준은 각 송신 대기열과 함께 상기 메모리 저장 유닛에 저장되는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    각 송신 대기열에 대한 비트 메트릭 계산 유닛을 더 포함하며, 상기 대기열 선택 유닛은 상기 비트 메트릭들의 함수로서 송신 대기열을 선택하는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    각 대기열은 고정된 지연 바운드(bound)를 갖는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    각 지연 바운드는 급송 사용자들 중 일부의 함수인, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    각 대기열은 적어도 하나의 시간 스탬프를 가지며, 지연은 상기 적어도 하나의 시간 스탬프 중 하나로부터 경과된 시간으로서 측정되는, 송신 인스턴스 스케줄 링 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    서비스 품질 표시자는
    높은 말단간(end to end) 지연 허용을 갖는 최선(best effort) 흐름; 및
    낮은 지연 허용을 갖는 급송(expedited forwarding) 흐름 중 하나로서 대기열을 식별하는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 서비스 품질 표시자는
    높은 말단간(end to end) 지연 허용을 갖는 최선 흐름;
    낮은 지연 허용을 갖는 급송 흐름; 및
    타겟 평균 스루풋과 함께 높은 지연 허용을 갖는 보장 송신 흐름 중 하나로서 대기열을 식별하는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    각 대기열은 스루풋 민감도 또는 지연 민감도를 식별하기 위해서 관련된 흐름 클래스를 갖는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 흐름으로부터의 비트들이 채워져서 후보 송신 인스턴스를 포맷팅하는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 비트 채움 메트릭들은 비트 채움 메트릭들에 대한 내림 차순으로 비트 채움을 위해 사용되는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은 다중-사용자 포맷들을 지원하며, 선택된 송신 인스턴스가 다중-사용자 포맷인 경우, 상기 장치는 보다 낮은 가용한 다중-사용자 포맷을 적용하도록 구현되는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    송신 인스턴스에 대한 패킷 타입을 선택하고;
    추정된 스루풋을 결정하고;
    상기 추정된 스루풋을 지원하기 위한 흐름들을 결정하고; 그리고
    상기 지연 기준에 따라 흐름들을 정렬하도록 구성되는 제어기를 더 포함하는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어기는
    패킷 타입에 대한 일 패킷 내의 사용자 비트들의 수를 식별하고;
    상기 패킷 타입에 대한 슬롯들의 수를 식별하고; 그리고
    상기 패킷 타입에 대한 상기 일 패킷 내의 사용자 비트들의 수 대 슬롯들의 수의 비를 계산함으로써 송신 인스턴스에 대한 상기 패킷 타입을 선택하도록 추가로 구성되는, 송신 인스턴스 스케줄링 장치.
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