KR20080043464A - 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기핸드오버 장치 및 방법 - Google Patents

다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기핸드오버 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 핸드오버를 수행하는 단말로의 송신 패킷 관리에 관한 것으로, 기지국은, 단말에 대한 액티브캐스팅 수행 여부를 판단하는 제어부와, 상기 액티브캐스팅 수행이 결정된 경우, 상기 단말의 서빙 중계기와의 채널 상태를 고려하여 자원을 할당하는 스케줄러와, 상기 할당된 자원을 이용하여 상기 타겟 중계기 및 서빙 중계기에게 상기 단말로의 송신 패킷을 멀티캐스팅하는 송신부를 포함하여, 중계기를 통해 통신을 수행하는 단말의 중계기 핸드오버로 인한 패킷 전송 지연을 감소시켜 끊김없는 서비스를 제공할 수 있다.
다중 홉 중계, 핸드오버, 버퍼 관리, 액티브캐스팅(Activecasting)

Description

다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 핸드오버 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REALY STATION HANDOVER IN MULTI-HOP RELAY BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 바이캐스팅 기법의 실시에 따른 기지국의 데이터 패킷 수신을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 이동에 따른 기지국과 중계기의 통신을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 중계기로 데이터 패킷을 송신하는 절차를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통 신 시스템에서 중계기가 기지국으로부터 데이터 패킷을 수신하는 절차를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 중계기 간 핸드오버를 수행하는 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 중계기로 데이터 패킷을 송신하는 절차를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기가 기지국으로부터 데이터 패킷을 수신하는 절차를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국, 중계기 및 단말 간의 신호 교환을 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국, 중계기 및 단말 간의 신호 교환을 도시하는 도면, 및
도 13은 본 발명에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템의 성능을 도시하는 도면.
본 발명은 다중 홉 중계 방식을 사용하는 광대역 무선통신 시스템에 관한 것 으로, 특히 다중 홉 중계 방식을 사용하는 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 핸드오버(Handover)를 수행하는 단말로의 송신 패킷을 관리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation, 이하 '4G'라 칭함) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Qos : Quality of Service을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크 시스템과 같은 광대역 무선 접속 통신 시스템에 이동성과 서비스 품질을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16 통신 시스템은 상기 무선통신 시스템의 물리 채널(Physical Channel)에 광대역(Broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식을 적용한 통신시스템이다. 상기 IEEE 802.16 통신 시스템에서 단말의 이동성 및 무선망 구성의 유연성을 확보하고, 트래픽 분포나 통화 요구량 변화가 심한 무선 환경에서 더욱 효율적인 서비스를 제공하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 그 중 하나의 방법으로 중계국(Relay Station)을 이용하여 다중 홉(Multi Hop) 중계 형태의 데이터 패킷 전달 방식을 적용한 통신 시스 템이 고려되고 있다.
상기 광대역 무선통신 시스템에서 상기 중계국을 사용함으로써 기지국의 커버리지(Coverage) 증대, 전송률(Throughput) 개선 등의 효과가 발생한다. 즉, 열악한 채널 환경을 가지는 특정 지역에 중계국을 위치시키면 기지국과 단말 간의 전송률을 향상시킬 수 있다. 또한, 셀 경계 부근에 중계국을 위치시키면, 기지국이 커버리지 밖에 있는 단말과 통신 수행할 수 있다.
일반적으로 상기 중계기들은 상기 기지국의 셀 내에 위치하기 때문에, 기지국과 기지국 간의 핸드오버보다 중계기와 중계기 간의 핸드오버가 더욱 자주 발생한다. 즉, 상기 중계기의 사용으로 인해 핸드오버 발생 빈도가 증가하며, 이는 상기 핸드오버로 인한 패킷 손실, 서비스 지연 등의 장애 발생이 증가하는 것을 의미한다.
상기 중계기가 고려되지 않는 환경, 즉 기지국과 단말과의 통신만을 고려하는 환경에서. 상기 핸드오버로 인한 장애를 방지하기 위한 기술로 바이캐스팅(Bicasting) 기법이 있다. 상기 바이캐스팅 기법은 도 1에 도시된 바와 같이 두 기지국 경계에 위치한 단말, 즉, 핸드오버 수행이 예상되는 단말로 송신되는 데이터 패킷을 상기 두 기지국 모두에게 전송하는 기술이다. 따라서, 타겟 기지국은 상기 단말이 핸드오버를 수행한 후, 서빙 기지국으로부터 단말로 송신하기 위해 버퍼링된 데이터 패킷을 수신하지 않아도 된다. 하지만, 상기 바이캐스팅 기법은 유선 통신망에서의 멀티캐스팅(Multicasting)이므로, 상기 중계기와 기지국과 같은 무선 통신망에서는 적용하기 어렵다.
상술한 바와 같이, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 상기 중계기를 사용함으로 인한 잦은 핸드오버에 따라 시스템 성능 저하가 발생한다. 또한, 상기 핸드오버로 인한 시스템 성능 저하를 방지하기 위한 바이캐스팅 기법이 제안되어 있으나, 상기 중계기를 사용하는 무선 통신환경에서는 부적절한 방식이다. 따라서, 상기 중계기 간에 핸드오버를 수행하는 단말에게 끊김없는 서비스를 제공하기 위한 대안 마련이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 홉 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 간 핸드오버를 수행하는 단말에게 끊김없는 서비스를 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 홉 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 다중 홉 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 예상 타겟 중계기로 버퍼링 데이터 패킷을 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국 장치는, 단말에 대한 액티브캐스팅 수행 여부를 판단하는 제어부와, 상기 액티브캐스팅 수행이 결정된 경우, 상기 단말의 서빙 중계기와의 채널 상태를 고려하여 자원을 할당하는 스케줄러와, 상기 할당된 자원을 이용하여 상기 타겟 중계기 및 서빙 중계기에게 상기 단말로의 송신 패킷을 멀티캐스팅하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 장치는, 기지국으로부터 수신되는 액티브캐스트 시작 메시지에서 멀티캐스팅 자원 영역 정보를 확인하는 처리부와, 상기 자원 영역을 통해 중계기 핸드오버를 수행하는 단말로의 송신 패킷을 수신하는 수신부와, 상기 수신된 패킷을 저장하는 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말 장치는, 핸드오버를 수행할 타겟 중계기를 결정하는 제어부와, 상기 타겟 중계기 결정 시, 기지국으로 송신할 액티브캐스트 요청 메시지를 생성하는 생성부와, 상기 액티브캐스트 요청 메시지를 위해 해당 규격에 맞는 신호로 변환하여 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 패킷 송신 방법은, 단말에 대한 액티브캐스팅 수행 여부를 판단하는 과정과, 상기 액티브캐스팅 수행이 결정된 경우, 상기 단말의 서빙 중계기와의 채널 상태를 고려하여 자원을 할당하는 과정과, 상기 할당된 자원을 이용하여 상기 타겟 중계기 및 서빙 중계기에게 상기 단말로의 송신 패킷을 멀티캐스팅하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기의 패킷 중계 방법은, 기지국으로부터 수신되는 액티브캐스트 시작 메시지에서 멀티캐스팅 자원 영역 정보를 확인하는 과정과, 상기 자원 영역을 통해 중계기 핸드오버를 수행하는 단말로의 송신 패킷을 수 신하는 과정과, 상기 수신된 패킷을 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 6 견지에 따르면, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 중계기 핸드오버 방법은, 중계기로부터의 수신신호 세기를 이용하여 핸드오버를 수행할 타겟 중계기를 결정하는 과정과, 상기 타겟 중계기 결정 시, 기지국으로 액티브캐스트 요청 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 7 견지에 따르면, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템은, 인접 중계기들의 수신신호 세기를 측정하여 중계기 핸드오버할 타겟 중계기가 선택되면, 기지국으로 액티브캐스트 요청 메시지를 송신하는 단말과, 상기 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되면, 상기 타겟 중계기로 액티브캐스트 시작 메시지를 송신하고, 상기 단말의 서빙 중계기 및 상기 타겟 중계기로 상기 단말로의 송신 패킷을 멀티캐스팅하는 기지국과, 상기 액티브캐스트 시작 메시지를 통해 멀티캐스팅 자원 영역 정보를 확인하고, 상기 자원 영역을 통해 수신되는 단말로의 송신 패킷을 저장하고, 상기 단말과 연결되면 상기 패킷을 상기 단말로 송신하는 중계기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 8 견지에 따르면, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템은, 기지국으로부터 파일럿 신호 송신이 요청되면, 상기 파일럿 신호를 송신하는 단말과, 상기 파일럿 신호를 이용하여 단말로부터의 수신신호 세기를 측정하여, 상기 수신신호 세기가 임계값 이상이면 기지국으로 액티 브캐스트 요청 메시지를 송신하는 중계기와, 상기 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되면, 상기 중계기로 액티브캐스트 시작 메시지를 송신하고, 상기 단말의 서빙 중계기 및 상기 타겟 중계기로 상기 단말로의 송신 패킷을 멀티캐스팅하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 다중 홉 중계방식을 사용하는 광대역 무선통신 시스템에서 중계기를 통해 통신을 수행하는 단말로의 송신 패킷을 예상 타겟 중계기로 제공하기 위한 기술에 대해 설명한다. 즉, 상기 단말이 중계기 간 핸드오버를 수행하는 경우, 서빙 중계기와 타겟 중계기 모두에게 송신 패킷을 제공함으로써, 상기 단말의 핸드오버 지연을 감소시키기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 설명에서 상기 무선통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함) 기반의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 다중 홉 중계 방식의 무선통신 시스템이라면 동일하게 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 이동에 따른 기지국과 중계기의 통신을 도시하고 있다.
먼저, 상기 도 2의 (a)는 단말(210)이 중계기A(230)와 근접하여 위치한 상태이다. 기지국(220)은 상기 단말(210)에게 송신하는 데이터 패킷을 상기 중계기A(230)로 송신하고, 상기 중계기A(230)는 상기 기지국(220)으로부터 수신된 데이터 패킷을 상기 단말(210)에게 송신한다.
이때, 상기 도 2의 (b)와 같이 상기 단말(210)이 이동하면, 상기 기지국(220)은 상기 단말(210)이 중계기B(240)로 핸드오버 할 것이라고 판단하여 상기 단말(210)에게 송신하는 데이터 패킷을 상기 중계기A(230) 및 중계기B(240)에게 멀티캐스팅한다. 단, 상기 멀티캐스팅을 위해 사용되는 무선 자원의 양은 상기 중계기A(230)와의 채널만을 고려하여 결정한다. 따라서, 상기 도 2의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 상기 중계기B(240)에게 데이터 패킷을 송신하기 위한 무선 자원의 추가적인 소모는 발생하지 않는다.
하지만, 만일 무선 자원의 여유가 있다면, 상기 중계기B(240)에게 남는 자원도 함께 상기 멀티캐스팅에 활용한다. 이로 인해, 상기 중계기B(240)에게 좀 더 신뢰성있는 데이터 패킷 송신이 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 핸드오버의 판단은 중계기 시스템의 설계 방식에 따라 그 주체가 달라질 수 있다.
이하 본 발명에서 상기 중계기 핸드오버를 위해 상술한 바와 같이 멀티캐스팅 하는 기술을 '액티브캐스팅(Activecasting)'이라 칭한다. 또한, 이하 본 발명은 단말이 중계기를 인식하는 다중 홉 시스템 및 단말이 중계기를 인식하지 못하는 다 중 홉 시스템의 두 가지 경우를 모두 고려하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 무선 통신부(301), 메시지 처리기(323), 액티브캐스팅 제어부(325), 메시지 생성기(327) 및 스케줄러(329)를 포함하여 구성된다.
상기 무선통신부(301)는 데이터 패킷을 무선 채널을 통해 송수신하기 위한 신호처리를 수행하며, RF(Radio Frequency) 수신기(303) 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, 이하 'ADC'라 칭함)(305), OFDM 복조기(307), 자원 디매핑기(309), 복조 및 복호화기(311), 부호화 및 변조기(313), 자원 매핑기(315), OFDM 변조기(317), 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Converter, 이하 'DAC'라 칭함)(119) 및 RF 송신기(321)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 수신기(303)는 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. 상기 ADC(305)는 상기 RF 수신기(303)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 상기 OFDM 복조기(307)는 상기 ADC(305)로부터 제공되는 시간 영역 신호를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역 신호를 출력한다. 상기 자원 디매핑기(309)는 상기 OFDM 복조기(307)로부터 제공되는 주파수 영역에 매핑된 신호를 매핑되기 전 형태로 재구성한다. 상기 복조 및 복호화기(311)는 상기 자원 디매핑기(309)로부터 제 공되는 신호를 해당 방식으로 복조 및 복호화하여 정보 비트열을 출력한다.
상기 부호화 및 변조기(313)는 상위 단으로부터 제공되는 정보 비트열을 해당 방식으로 부호화 및 변조하여 복소 심벌 신호를 출력한다. 상기 자원 매핑기(315)는 상기 부호화 및 변조기(313)로부터 제공되는 신호를 해당 부반송파에 매핑한다. 상기 OFDM 변조기(317)는 상기 자원 매핑기(315)로부터 제공되는 신호들을 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하여 시간 영역 신호를 출력한다. 상기 DAC(319)는 상기 OFDM 변조기(317)로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 상기 RF 송신기(321)는 상기 DAC(319)로부터의 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 메시지 처리기(323)는 단말 또는 중계기로부터 수신된 메시지의 내용을 확인한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 단말 또는 중계기로부터 수신되는 액티브캐스트 요청 메시지를 확인한다. 여기서, 상기 액티브캐스트 요청 메시지는 단말의 중계기 인식 여부에 따라 상기 단말 또는 상기 중계기로부터 발생될 수 있다. 다시 말해, 상기 단말이 상기 중계기를 인식하는 경우에는 상기 단말로부터 발생되고, 상기 단말이 상기 중계기를 인식하지 못하는 경우에는 상기 중계기로부터 발생된다.
상기 액티브캐스팅 제어부(325)는 상술한 액티브캐스팅을 수행하기 위한 제어를 수행한다. 다시 말해, 상기 메시지 처리기(323)에서 액티브캐스트 요청 메시지가 확인되면, 상기 액티브캐스팅이 필요한 단말의 타겟 중계기로 액티브캐스트 시작 메시지를 송신하도록 제어하고, 상기 스케줄러(329)로 상기 단말로의 송신 데 이터 패킷을 액티브캐스팅함을 알린다. 또한, 상기 액티브캐스팅 수행 중에 서빙 중계기로부터 주기적으로 수신되는 전송 완료 패킷 정보를 상기 타겟 중계기로 송신하도록 제어한다. 예를 들어, 상기 전송 완료 패킷 정보는 자동 재전송 요청(ARQ : Automatic Repeat reQuest) 기법을 통해 확인할 수 있다.
상기 메시지 생성기(327)는 단말 및 중계기로 송신하는 메시지를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 액티브캐스팅 연결된 타겟 중계기로 송신할 액티브캐스트 시작 메시지 및 액티브 캐스트 중단 메시지를 생성한다. 예를 들어, IEEE 802.16j 시스템의 경우, 상기 액티브 캐스트 시작 메시지는 하기 표 1과 같이 구성될 수 있다.
SYNTAX SIZE(bits) NOTES
ACT-Start_Message_Format(){
Management Message Type 8
RS_CID 16 RS that activecast for
CID 16 CID of the Traffic
TLV Encoded Information variable
}
상기 기지국이 상기 표 1과 같은 메시지를 해당 중계기에 송신하면, 이에 따라 상기 중계기는 상기 표 1의 'CID'를 통해 액티브캐스팅되는 트래픽 영역을 확인하고, 수신하여 버퍼에 저장하게 된다.
만일, 단말이 중계기를 인식하지 못하는 다중 홉 시스템의 경우, 상기 메시지 생성기(327)는 단말에게 파일럿 신호 송신을 요청하는 메시지를 생성하고, 이에 따라 중계기로 상기 단말과의 채널을 추정을 요청하는 메시지를 생성한다. 예를 들어, IEEE 802.16j 시스템의 경우, 상기 파일럿 송신 요청 메시지 및 채널 추정 요청 메시지는 하기 표 2와 같은 사운딩 IE를 통해 맵(MAP) 메시지에 모두 포함될 수 있다.
SYNTAX SIZE(bits) NOTES
UL_Sounding_Command_IE()
Extended-2 UIUC 4 UL_sounding_command_IE()=Ox04
Length 8 variable
Sounding_Type 1 0 = Type A , 1 = Type B
Send Sounding Report Flag 1
Sounding_Relevance_Flag 1 0 = Sounding relevance is the samefor all CIDs 1 = Sounding relevance is specified for each CID
N_CID 2 variable
for(j=0; j<NUM of CIDs; j++)
RS_CID 16 The CIDs of RSs to listen sounding
if(Sounding_Relevance_Flag==0){
Sounding_Relevance 1 0 = All CIDs respend in the frame carring the instruction 1 = All CIDs respond in next frame
reserved 2 Shall be set to zero
} else {
reserved 3 Shall be set to zero
}
상기 기지국이 상기 표 2와 같은 사운딩 IE를 포함하는 맵 메시지를 방송하면, 이에 따라 단말은 파일럿 신호를 송신하고, 상기 표 2의 'RS_CID'에 해당되는 중계기들은 상기 파일럿 신호를 수신하여 단말과의 채널을 추정하게 된다.
상기 스케줄러(329)는 중계기와 통신을 수행하기 위한 자원을 할당한다. 특히, 본 발명에 따라 서빙 중계기와의 채널 상태를 고려하여 액티브캐스팅을 위한 자원 양을 결정한다. 또한, 잉여 무선 자원이 존재하는 경우, 상기 잉여 무선 자원을 상기 액티브캐스팅에 활용하도록 스케줄링 한다.
도 4는 본 발명에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 중계기는 무선 통신부(401), 신호세기 측정부(423), 데이터 패킷 분류기(425), 메시지 처리기(427), 제어부(429), 버퍼(431) 및 메시지 생성기(433)를 포함하여 구성된다.
상기 무선통신부(401)는 데이터 패킷을 무선 채널을 통해 송수신하기 위한 신호처리를 수행하며, RF 수신기(403), ADC(405), OFDM 복조기(407), 자원 디매핑기(409), 복조 및 복호화기(411), 부호화 및 변조기(413), 자원 매핑기(415), OFDM 변조기(417), DAC(119) 및 RF 송신기(421)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 수신기(403)는 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. 상기 ADC(405)는 상기 RF 수신기(403)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 상기 OFDM 복조기(407)는 상기 ADC(405)로부터 제공되는 시간 영역 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 영역 신호를 출력한다. 상기 자원 디매핑기(409)는 상기 OFDM 복조기(407)로부터 제공되는 주파수 영역에 매핑된 신호를 매핑되기 전 형태로 재구성한다. 또한, 파일럿 신호를 추출하여 상기 신호세기 측정부(423)로 출력하고, 정보 신호를 상기 복조 및 복호화기(411)로 출력한다. 상기 복조 및 복호화기(411)는 상기 자원 디매핑기(409)로부터 제공되는 신호를 해당 방식으로 복조 및 복호화하여 정보 비트열을 출력한다.
상기 부호화 및 변조기(413)는 상위 단으로부터 제공되는 정보 비트열을 해당 방식으로 부호화 및 변조하여 복소 심벌 신호를 출력한다. 상기 자원 매핑기(415)는 상기 부호화 및 변조기(413)로부터 제공되는 신호를 해당 부반송파에 매핑한다. 상기 OFDM 변조기(417)는 상기 자원 매핑기(415)로부터 제공되는 신호들을 역 고속 푸리에 변환하여 시간 영역 신호를 출력한다. 상기 DAC(419)는 상기 OFDM 변조기(417)로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 상기 RF 송신기(421)는 상기 DAC(419)로부터의 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 신호세기 측정부(423)는 상기 자원 디매핑기(409)로부터 제공되는 파일럿 신호를 이용하여 단말로부터의 수신신호 세기를 측정한다.
상기 데이터 패킷 분류기(425)는 상기 복조 및 복호화기(411)로부터 제공되는 정보 비트열을 분류하여 메시지는 상기 메시지 처리기(427)로 출력하고, 기지국으로부터 액티브캐스팅된 데이터 패킷은 상기 버퍼(431)로 출력한다.
상기 메시지 처리기(427)는 상기 데이터 패킷 분류기(425)로부터 제공되는 메시지를 확인한다. 특히, 본 발명에 따라 기지국으로부터 수신된 액티브캐스트 시작 메시지 및 액티브캐스트 중단 메시지를 확인한다.
상기 제어부(429)는 상기 중계기의 MAC(Media Access Control) 계층에 대한 전반적인 기능을 제어하며, 특히, 본 발명에 따라 상기 액티브캐스팅되는 데이터 패킷을 상기 버퍼(431)에 저장하도록 제어한다. 또한, 상기 기지국으로부터 액티브캐스트 중단 메시지의 수신이 확인되면, 상기 버퍼(431)에 저장된 액티브캐스팅된 데이터 패킷을 모두 삭제하도록 제어한다. 또한, 상기 액티브캐스팅 시, 기지국으로부터 주기적으로 전송 완료된 데이터 패킷 정보가 수신되면, 상기 버퍼(431)에 저장된 액티브캐스팅 데이터 패킷 중 전송 완료된 데이터 패킷을 삭제하도록 제어한다.
만일, 단말이 상기 중계기를 인식하는 다중 홉 시스템의 경우, 상기 제어부(429)는 피드백되는 상기 단말이 측정한 인접 중계기들로부터의 수신신호 세기 정보를 기지국으로 중계하도록 제어한다. 만일, 단말이 상기 중계기를 인식하지 못하는 다중 홉 시스템의 경우, 상기 제어부(429)는 상기 신호세기 측정부(423)로부터 제공되는 단말로부터의 수신신호 세기 정보를 기지국에게 지속적으로 피드백하도록 제어한다.
상기 버퍼(431)는 상기 데이터 패킷 분류기(425)로부터 제공되는 사용자 데이터 패킷을 상기 제어부(429)의 제어에 따라 저장, 출력 또는 삭제한다.
상기 메시지 생성기(433)는 단말 및 기지국으로 송신하는 메시지를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라 특정 단말로부터의 수신신호 세기가 임계값 이상인 경우, 상기 특정 단말로의 송신 데이터 패킷에 대한 액티브캐스트 요청 메시지를 생성한다. 예를 들어, IEEE 802.16j 시스템의 경우, 상기 액티브캐스트 요청 메시지는 하기 표 3과 같이 구성될 수 있다.
SYNTAX SIZE(bits) NOTES
ACT-REQ_Message_Format(){
Management Message Type 8
RS_CID 16 RS that activecast for
TLV Encoded Information variable 0 = Type A , 1 = Type B
}
도 5는 본 발명에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 신호세기 측정부(501), 제어부(503), 메시지 생성부(505) 및 무선 통신부(507)를 포함하여 구성된다.
상기 신호세기 측정부(501)는 기지국 또는 중계기로부터 수신되는 파일럿 신호를 이용하여 수신신호 세기를 측정한다. 이때, 상기 단말이 중계기를 인식하는 경우, 수신신호 세기를 측정하는 대상이 되는 중계기는 서빙 중계기뿐만 아니라 상기 파일럿 신호가 수신가능한 인접 중계기도 포함된다.
상기 제어부(503)는 상기 단말의 MAC 계층에 대한 전반적인 기능을 제어한다. 특히, 단말이 중계기를 인식하는 다중 홉 시스템의 경우, 본 발명에 따라 인접 중계기로부터의 수신신호 세기가 임계값 이상이면, 기지국에게 액티브캐스팅을 요청하도록 제어한다.
상기 메시지 생성부(505)는 기지국 또는 중계기로 송신하는 메시지를 생성한다. 특히, 상기 단말이 중계기를 인식하는 다중 홉 시스템에 포함된 단말인 경우, 본 발명에 따라 액티브캐스트 요청 메시지를 생성한다.
상기 무선통신부(507)는 데이터 패킷을 무선 채널을 통해 송수신하기 위한 신호처리를 수행하며, 부호화 및 변조기(509), 자원 매핑기(511), OFDM 변조기(513), DAC(515) 및 RF 송신기(517)를 포함하여 구성된다.
상기 부호화 및 변조기(509)는 상위 단으로부터 제공되는 정보 비트열을 해당 방식으로 부호화 및 변조하여 복소 심벌 신호를 출력한다. 상기 자원 매핑기(511)는 상기 부호화 및 변조기(509)로부터 제공되는 신호를 해당 부반송파에 매핑한다. 상기 OFDM 변조기(513)는 상기 자원 매핑기(511)로부터 제공되는 신호들을 역 고속 푸리에 변환하여 시간 영역 신호를 출력한다. 상기 DAC(515)는 상기 OFDM 변조기(513)로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 상기 RF 송신기(517)는 상기 DAC(515)로부터의 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
이하, 단말이 중계기를 인식하는 다중 홉 시스템에서 액티브 캐스팅을 수행하기 위한 기지국, 중계기 및 단말의 동작 절차에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 중계기로 데이터 패킷을 송신하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 기지국은 먼저 601단계에서 단말로부터 서빙 중계기를 통해 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되는지 확인한다. 여기서, 상기 액티브캐스트 요청 메시지는 타겟 중계기 정보를 포함한다.
상기 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되면, 상기 기지국은 603단계로 진행하여 상기 타겟 중계기로 액티브캐스트 시작 메시지를 송신한다. 여기서, 상기 액티브캐스트 시작 메시지는 상기 액티브캐스트 요청 메시지를 송신한 단말의 정보를 포함한다.
상기 액티브캐스팅 시작 메시지를 송신한 후, 상기 기지국은 605단계로 진행하여 상기 서빙 중계기와의 채널을 고려하여 상기 액티브캐스팅을 위한 자원을 결정한다. 단, 잉여 무선 자원이 존재하는 경우, 상기 잉여 무선 자원을 상기 액티브캐스팅을 위한 자원에 포함시킨다.
상기 자원을 결정한 후, 상기 기지국은 607단계로 진행하여 상기 결정된 자원으로 상기 서빙 중계기와 타겟 중계기에게 단말로의 송신 데이터 패킷을 멀티캐스팅, 즉, 액티브캐스팅한다. 이때, 상기 605단계에서 상기 타겟 기지국으로 잉여 자원이 할당된 경우, 상기 타겟 기지국에게 할당된 자원을 이용하여 상기 단말로의 송신 데이터 패킷을 재전송한다. 또한, 상기 액티브캐스팅을 수행함과 함께, 상기 타겟 중계기의 버퍼 관리를 위해, 상기 서빙 중계기로부터 주기적으로 수신되는 단말로 전송 완료된 데이터 패킷 정보를 상기 타겟 중계기로 송신한다. 예를 들어, 상기 전송 완료 패킷 정보는 자동 재전송 요청 기법을 통해 확인할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 609단계로 진행하여 상기 단말로부터 서빙 중계기에서 타겟 중계기로의 핸드오버가 요청되는지 확인한다.
상기 핸드오버가 요청되면, 상기 기지국은 611단계로 진행하여 상기 타겟 중계기로의 중계기 핸드오버 절차를 처리한다.
상기 핸드오버 절차를 처리한 후, 상기 기지국은 613단계로 진행하여 상기 액티브캐스팅을 종료한다.
상기 609단계에서, 상기 핸드오버가 요청되지 않으면, 상기 기지국은 615단계로 진행하여 상기 단말로부터 액티브캐스팅 중단이 요청이 되는지 확인한다.
상기 액티브캐스팅 중단이 요청되면, 상기 기지국은 617단계로 진행하여 상기 타겟 중계기로 액티브캐스트 중단 메시지를 송신한다.
상기 액티스캐스트 중단 메시지를 송신한 후, 상기 기지국은 613단계로 진행하여 상기 액티브캐스팅을 종료한다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기가 기지국으로부터 데이터 패킷을 수신하는 절차를 도시하고 있다. 상기 도 7은 상기 액티브캐스팅 과정에서 타겟 중계기의 동작 절차의 실시 예를 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 중계기는 먼저 701단계에서 기지국으로부터 액티브캐스트 시작 메시지가 수신되는지 확인한다. 여기서, 상기 액티브캐스트 시작 메시지는 상기 액티브캐스트를 요청한 단말의 정보를 포함한다.
상기 액티브캐스트 시작 메시지가 수신되면, 상기 중계기는 703단계로 진행하여 상기 기지국이 액티브캐스트하는 단말로의 송신 데이터 패킷을 버퍼에 저장한다. 이때, 상기 기지국으로부터 전송 완료된 데이터 패킷 정보가 수신되면, 해당 데이터 패킷을 상기 버퍼에서 삭제한다.
이어, 상기 중계기는 705단계로 진행하여 상기 기지국이 상기 단말의 중계기 핸드오버 처리를 지시하는지 확인한다.
만일, 상기 중계기 핸드오버가 지시되면, 상기 중계기는 707단계로 진행하여 상기 단말과 연결 절차를 수행한 후, 상기 버퍼에 저장된 데이터 패킷을 상기 단말에게 전송한다.
반면, 상기 중계기 핸드오버가 지시되지 않으면, 상기 중계기는 709단계로 진행하여 상기 기지국으로부터 액티브캐스트 중단 메시지가 수신되는지 확인한다.
상기 액티브캐스트 중단 메시지가 수신되면, 상기 중계기는 711단계로 진행하여 상기 버퍼에 저장된 해당 데이터 패킷, 즉, 상기 액티브캐스팅으로 수신된 데이터 패킷을 모두 삭제한다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 중계기 간 핸드오버를 수행하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 단말은 먼저 801단계에서 인접 중계기로부터의 수신신호 세기가 임계값 이상인지 확인한다.
상기 인접 중계기로부터의 수신신호 세기가 임계값 이상이면, 상기 단말은 803단계로 진행하여 상기 인접 중계기를 타겟 중계기로 설정한다.
상기 타겟 중계기를 설정한 후, 상기 단말은 805단계로 진행하여 서빙 중계기를 통해 기지국으로 액티브캐스트 요청 메시지를 송신한다. 여기서, 상기 액티브캐스트 요청 메시지는 상기 타겟 중계기의 정보를 포함한다.
상기 액티브캐스트 요청 메시지를 송신한 후, 상기 단말은 807단계로 진행하여 상기 타겟 중계기로의 핸드오버 수행조건이 만족하는지 확인한다. 예를 들어, 상기 타겟 중계기로부터의 수신신호 세기가 서빙 중계기로부터의 수신신호 세기보다 높은지, 그 차이는 핸드오버 기준값 이상인지 확인한다.
만일, 상기 핸드오버 수행조건이 만족하면, 상기 단말은 809단계로 진행하여 상기 타겟 중계기로 중계기 핸드오버를 수행한다.
반면, 상기 핸드오버 수행조건이 만족하지 않으면, 상기 단말은 811단계로 진행하여 타겟 중계기로부터의 수신신호 세기가 상기 임계값 미만인지 확인한다.
상기 타겟 중계기로부터의 수신신호 세기가 상기 임계값 미만이면, 상기 단말은 813단계로 진행하여 상기 서빙 중계기를 통해 기지국에게 액티브캐스트 중단을 요청한다.
이하, 단말이 중계기를 인식하지 못하는 다중 홉 시스템에서 액티브 캐스팅을 수행하기 위한 기지국 및 중계기의 동작 절차에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 중계기로 데이터 패킷을 송신하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 상기 기지국은 먼저 901단계에서 단말에게 파일럿 신호 송신을 요청한다. 여기서, 상기 파일럿 신호 송신 요청은 중계기와 단말 간 채널의 지속적인 모니터링을 위해 주기적으로 수행되며, 상기 주기는 상기 중계기와 단말 간의 상황에 따라 조절할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 903단계로 진행하여 중계기로부터 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되는지 확인한다. 여기서, 상기 액티브 캐스트 요청 메시지는 상기 액티브캐스팅이 필요한 단말의 정보를 포함한다.
상기 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되면, 상기 기지국은 905단계로 진행하여 상기 액티브캐스트 요청 메시지를 송신한 중계기, 즉, 타겟 중계기로 액티브캐스트 시작 메시지를 송신한다.
상기 액티브캐스팅 시작 메시지를 송신한 후, 상기 기지국은 907단계로 진행하여 상기 서빙 중계기와의 채널을 고려하여 상기 액티브캐스팅을 위한 자원을 결정한다. 단, 잉여 무선 자원이 존재하는 경우, 상기 잉여 무선 자원을 상기 액티브캐스팅을 위한 무선 자원에 포함시킨다.
상기 자원을 결정한 후, 상기 기지국은 909단계로 진행하여 상기 결정된 자원으로 상기 서빙 중계기와 타겟 중계기에게 단말로의 송신 데이터 패킷을 멀티캐스팅, 즉, 액티브캐스팅한다. 또한, 상기 액티브캐스팅을 수행함과 함께, 상기 타겟 중계기의 버퍼 관리를 위해, 상기 서빙 중계기로부터 주기적으로 수신되는 단말로 전송 완료된 데이터 패킷 정보를 상기 타겟 중계기로 송신한다. 예를 들어, 상기 전송 완료 패킷 정보는 자동 재 요청(ARQ : Automatic Repeat reQuest) 기법을 통해 확인할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 911단계로 진행하여 지속적으로 모니터링한 중계기와 단말 간의 채널 상태를 바탕으로 상기 단말의 중계기 핸드오버가 필요한지 판단한다.
상기 단말의 중계기 핸드오버가 필요하면, 상기 기지국은 913단계로 진행하여 상기 중계기 핸드오버를 지시하고 필요한 절차를 처리한다. 다시 말해, 상기 서빙 중계기로 해당 단말과 연결을 종료하도록 지시하고, 상기 타겟 중계기로 해당 단말과 연결할 것을 지시한다. 이후, 해당 단말과의 연결 경로를 상기 타겟 중계기로 재설정한다.
상기 중계기 핸드오버를 처리한 후, 상기 기지국은 915단계로 진행하여 상기 액티브캐스팅을 종료한다.
상기 911단계에서, 상기 단말의 중계기 핸드오버가 필요하지 않으면, 상기 기지국은 917단계로 진행하여 상기 타겟 중계기로부터 액티브캐스트 중단이 요청되는지 확인한다.
상기 액티브캐스트 중단이 요청되면, 상기 기지국은 915단계로 진행하여 상기 액티브 캐스팅을 중단한다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기가 기지국으로부터 데이터 패킷을 수신하는 절차를 도시하고 있다. 상기 도 7은 상기 액티브캐스팅 과정에서 타겟 중계기의 동작 절차의 실시 예를 도시하고 있다.
상기 도 10을 참조하면, 상기 중계기는 먼저 1001단계에서 단말로부터 파일럿 신호가 수신되는지 확인한다.
상기 파일럿 신호가 수신되면, 상기 중계기는 1003단계로 진행하여 상기 파일럿 신호를 이용하여 단말로부터의 수신신호 세기를 측정한다. 여기서, 상기 파일럿 신호를 이용한 수신신호 세기 측정은 상기 단말과의 채널 상태 모니터링을 위해 주기적으로 수행되며, 상기 단말의 파일럿 신호 송신은 기지국의 통제에 의해 실시된다.
이후, 상기 중계기는 1005단계로 진행하여 상기 측정된 수신신호 세기가 임계값 이상인지 확인한다.
상기 수신신호 세기가 임계값 이상하면, 상기 중계기는 1007단계로 진행하여 상기 기지국으로 상기 파일럿 신호를 송신한 단말에 대한 액티브캐스트 요청 메시지를 송신한다.
상기 액티브캐스트 요청 메시지를 송신한 후, 상기 중계기는 1009단계로 진행하여 상기 기지국으로부터 액티브캐스트 시작 메시지가 수신되는지 확인한다.
상기 액티브캐스트 시작 메시지가 수신되면, 상기 중계기는 1011단계로 진행하여 상기 기지국이 액티브캐스트하는 상기 단말로의 송신 데이터 패킷을 버퍼에 저장한다.
이후, 상기 중계기는 1013단계로 진행하여 기지국이 상기 단말의 중계기 핸드오버 처리를 지시하는지 확인한다. 다시 말해, 상기 단말과의 연결을 지시하는지 확인한다.
만일, 상기 중계기 핸드오버가 지시되면, 상기 중계기는 1015단계로 진행하여 상기 단말과 연결 절차를 수행한 후, 상기 버퍼에 저장된 데이터 패킷을 상기 단말에게 송신한다.
반면, 상기 중계기 핸드오버가 지시되지 않으면, 상기 중계기는 1017단계로 진행하여 상기 단말로부터의 수신신호 세기가 임계값 미만인지 확인한다.
상기 수신신호 세기가 임계값 미만이면, 상기 중계기는 1019단계로 진행하여 상기 기지국으로 액티브캐스팅 중단을 요청한다.
상기 액티브캐스팅 중단을 요청한 후, 상기 중계기는 1021단계로 진행하여 상기 버퍼에 저장된 해당 데이터 패킷, 즉, 상기 액티브캐스팅으로 수신된 데이터 패킷을 모두 삭제한다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국, 중계기 및 단말 간의 신호 교환을 도시하고 있다.
상기 도 11을 참조하면, 단말(1110)은 서빙 중계기(1130)와 통신 중에 인접 중계기로부터의 수신신호 세기가 임계값 이상임을 확인하고, 상기 인접 중계기를 타겟 중계기(1120)로 설정한다(1101단계).
이후, 상기 단말(1110)은 상기 서빙 중계기(1130)을 통해 기지국(1140)으로 액티브캐스트 요청 메시지를 송신한다(1103단계).
상기 액티브캐스트 요청 메시지를 수신한 상기 기지국(1140)은 액티브캐스팅을 수행하기 위한 자원을 결정한다(1105단계). 이때, 상기 자원은 상기 서빙 중계기(1130)과의 채널 상태만을 고려하려 결정하고, 잉여 자원이 존재하면 상기 타겟 중계기(1120)에게 추가적으로 할당한다.
상기 자원을 결정한 상기 기지국(1140)은 상기 타겟 중계기(1120)로 액티브캐스트 시작 메시지를 송신한다(1107단계).
상기 액티브캐스트 시작 메시지를 송신한 상기 기지국(1140)은 상기 서빙 중계기(1130) 및 타겟 중계기(1140)에게 단말로의 송신 데이터 패킷을 멀티캐스팅, 즉, 액티브캐스팅한다(1109단계).
이때, 상기 단말(1110)은 상기 타겟 기지국(1120)로부터의 수신신호 세기가 상기 서빙 중계기(1130)로부터의 수신신호 세기보다 높아짐에 따라 중계기 핸드오버의 수행을 판단한다(1111단계).
상기 핸드오버를 판단한 상기 단말(1110)은 상기 서빙 중계기(1130)를 통해 상기 기지국(1140)으로 핸드오버 요청 메시지를 송신한다(1113단계).
이후, 상기 기지국(1140), 서빙 중계기(1130), 타겟 중계기(1120) 및 단말(1110)은 중계기 핸드오버 절차를 수행한다(1115단계).
상기 중계기 핸드오버를 종료한 후, 상기 서빙 중계기(1130)는 버퍼에 저장된 단말(1110)로의 송신 데이터 패킷을 모두 삭제한다(1117단계).
또한, 상기 타겟 중계기(1120)는 액티브캐스트를 통해 수신되어 버퍼에 저장된 데이터 패킷을 상기 단말(1110)로 송신한다(1119단계).
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국, 중계기 및 단말 간의 신호 교환을 도시하고 있다.
상기 도 12를 참조하면, 기지국(1240)은 단말(1210)로 파일럿 송신 요청 메시지를 송신하고, 서빙 중계기(1230) 및 타겟 중계기(1220)를 포함한 다수의 중계기로 단말의 파일럿 측정 요청 메시지를 송신한다(1201단계).
상기 파일럿 송신 요청 메시지를 수신한 상기 단말(1210)은 상기 서빙 중계기(1230) 및 타겟 중계기(1220)를 포함한 다수의 중계기가 모두 수신할 수 있도록 상기 파일럿 신호를 송신한다(1203단계).
상기 파일럿 신호를 수신한 상기 서빙 중계기(1230) 및 타겟 중계기(1220)는 상기 파일럿 신호를 이용하여 단말(1210)로부터의 수신신호 세기를 측정한다(1205단계). 여기서, 상기 1201단계, 1203단계 및 1205단계는 지속적인 단말과 중계기와의 채널 상태 모니터링을 위해 주기적으로 실시된다. 또한, 미도시 되었지만 상기 서빙 중계기(1230) 및 타겟 중계기(1220)는 상기 측정된 수신신호 세기를 상기 기지국(1240)으로 피드백한다.
상기 단말(1210)로부터의 수신신호 세기를 측정한 상기 타겟 중계기(1220)는 상기 수신신호 세기가 임계값 이상임을 확인한다(1207단계).
상기 수신신호 세기가 임계값 이상임을 확인한 상기 타겟 중계기(1220)는 상기 기지국(1240)으로 액티브캐스트 요청 메시지를 송신한다(1209단계).
상기 액티브캐스트 요청 메시지를 수신한 상기 기지국(1240)은 상기 타겟 중계기(1220)으로 액티브캐스트 시작 메시지를 송신한다(1211단계).
상기 액티브캐스트 시작 메시지를 송신한 상기 기지국(1240)은 상기 서빙 중계기(1230) 및 타겟 중계기(1240)에게 단말로의 송신 데이터 패킷을 멀티캐스팅, 즉, 액티브캐스팅한다(1213단계).
이때, 상기 기지국(1240)은 상기 타겟 중계기(1220) 및 서빙 중계기(1230)로부터의 주기적으로 피드백되는 단말로부터의 수신신호 세기를 참조하여 상기 단말(1210)의 중계기 핸드오버의 수행을 판단한다(1215단계).
이후, 상기 기지국(1240), 서빙 중계기(1230), 타겟 중계기(1220) 및 단말(1210)은 중계기 핸드오버 절차를 수행한다(1217단계).
상기 중계기 핸드오버를 종료한 후, 상기 서빙 중계기(1230)는 버퍼에 저장된 단말(1210)로의 송신 데이터 패킷을 모두 삭제한다(1219단계).
또한, 상기 타겟 중계기(1220)는 액티브캐스트를 통해 수신되어 버퍼에 저장된 데이터 패킷을 상기 단말(1210)로 송신한다(1221단계).
도 13은 본 발명에 따른 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템의 성능을 도시하고 있다. 상기 도 13은 상기 액티브캐스팅을 수행하지 않은 경우(도 13의 (a))와 상기 액티브캐스팅을 수행한 경우(도 13의 (b))에 패킷 전송 지연 시간을 나타내는 그래프이다.
상기 도 13을 참조하면, (a) 및 (b)에서 패킷 전송 지연 시간이 급격히 증가하는 시점이 핸드오버가 발생하는 순간이다. 상기 (a) 및 (b)를 비교하면, 상기 (b)의 경우, 즉, 상기 액티브캐스팅을 수행한 경우의 패킷 전송 지연 시간이 현저히 감소되는 것을 확인할 수 있다.
상술한 본 발명은 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 중계기 핸드오버 수행 시, 서빙 중계기 및 타겟 중계기로 상기 단말로의 송신 패킷을 액티브캐스팅하는 기술에 대해 살펴보았다. 상술한 실시 예는 하나의 타겟 중계기를 예로 들어 설명하였지만, 다수의 타겟 중계기들이 존재하는 경우에도 각 타겟 중계국이 상술한 방법을 통해 액티브캐스팅에 참여할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 예상되는 타겟 중계기가 서빙 중계기와 동일한 데이터 패킷을 수신함으로써, 중계기를 통해 통신을 수행하는 단말의 중계기 핸드오버로 인한 패킷 전송 지연을 감소시켜 끊김없는 서비스를 제공할 수 있다.

Claims (35)

  1. 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
    단말에 대한 액티브캐스팅(Activecasting) 수행 여부를 판단하는 제어부와,
    상기 액티브캐스팅 수행이 결정된 경우, 상기 단말의 서빙 중계기와의 채널 상태를 고려하여 자원을 할당하는 스케줄러와,
    상기 할당된 자원을 이용하여 상기 타겟 중계기 및 서빙 중계기에게 상기 단말로의 송신 패킷을 멀티캐스팅(Multicasting)하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스케줄러는, 상기 서빙 중계기와의 채널 상태를 고려하여 자원을 할당한 후, 잉여 자원이 존재하면, 상기 잉여 자원을 상기 액티브캐스팅에 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단말로부터 수신되는 액티브캐스트 요청 메시지에 의해 상기 액티브 캐스팅 수행 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 타겟 중계기로부터 수신되는 액티브캐스트 요청 메시지에 의해 상기 액티브 캐스팅 수행 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 타겟 중계기로 상기 멀티캐스팅의 시작을 알리기 위한 액티브캐스트 시작 메시지를 생성하는 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 서빙 중계기가 전송 완료한 패킷 정보를 확인하고, 상기 타겟 기지국으로 상기 전송 완료 패킷 정보를 송신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 단말의 중계기 핸드오버, 타겟 중계기의 액티브캐스트 중단 요청 또는 단말의 액티브캐스트 중단 요청이 발생한 경우, 상기 멀티캐스팅을 중단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 장치에 있어서,
    기지국으로부터 수신되는 액티브캐스트(Activecast) 시작 메시지에서 멀티캐스팅(Multicasting) 자원 영역 정보를 확인하는 처리부와,
    상기 자원 영역을 통해 중계기 핸드오버(Handover)를 수행하는 단말로의 송신 패킷을 수신하는 수신부와,
    상기 수신된 패킷을 저장하는 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 액티브캐스트 시작 메시지는, 기지국 송신 신호 중 상기 송신 패킷이 포함된 자원 영역 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 버퍼는,
    기지국으로부터 액티브캐스트 중단 메시지 수신 시, 상기 저장된 패킷을 삭제하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 버퍼는,
    상기 기지국으로부터 전송 완료 패킷 정보가 수신되면, 해당 패킷을 상기 저장부에서 삭제하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    단말로부터의 수신신호 세기를 측정하는 측정부와,
    상기 수신신호 세기가 임계값 이상인 경우, 상기 기지국으로 송신하기 위한 액티브캐스트 요청 메시지를 생성하는 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 생성부는,
    상기 단말로부터의 수신신호 세기가 상기 임계값 미만으로 낮아지는 경우, 상기 기지국으로 상기 액티브캐스트 중단을 요청하는 메시지를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 8항에 있어서,
    중계기 핸드오버를 수행하여 상기 단말과 연결된 후, 버퍼에 저장된 패킷을 상기 단말로 송신하는 송신부를 더 포함하는 것을 특징을 하는 장치.
  15. 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    핸드오버(Handover)를 수행할 타겟 중계기를 결정하는 제어부와,
    상기 타겟 중계기 결정 시, 기지국으로 송신할 액티브캐스트(Activecast) 요청 메시지를 생성하는 생성부와,
    상기 액티브캐스트 요청 메시지를 위해 해당 규격에 맞는 신호로 변환하여 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 생성부는,
    상기 타겟 중계기로부터의 수신신호 세기가 상기 임계값 이하로 낮아지는 경 우, 상기 멀티캐스팅 중단을 요청하는 메시지를 생성하여 상기 송신부로 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 패킷 송신 방법에 있어서,
    단말에 대한 액티브캐스팅(Activecasting) 수행 여부를 판단하는 과정과,
    상기 액티브캐스팅 수행이 결정된 경우, 상기 단말의 서빙 중계기와의 채널 상태를 고려하여 자원을 할당하는 과정과,
    상기 할당된 자원을 이용하여 상기 타겟 중계기 및 서빙 중계기에게 상기 단말로의 송신 패킷을 멀티캐스팅하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 서빙 중계기와의 채널 상태를 고려하여 자원을 할당한 후, 잉여 자원이 존재하는지 확인하는 과정과,
    상기 잉여 자원을 상기 액티브캐스팅에 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 액티브캐스팅 수행 여부를 판단하는 과정은,
    상기 단말로부터 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되는지 확인하는 과정과,
    상기 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되면, 상기 액티브캐스팅 수행을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 액티브캐스팅 수행 여부를 판단하는 과정은,
    상기 타겟 중계기로부터 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되는지 확인하는 과정과,
    상기 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되면, 상기 액티브캐스팅 수행을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 액티브캐스팅 수행을 결정한 후, 상기 타겟 중계기로 상기 멀티캐스팅의 시작을 알리기 위한 액티브캐스트 시작 메시지를 생성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 서빙 중계기가 전송 완료한 패킷 정보를 확인하는 과정과,
    상기 타겟 기지국으로 상기 전송 완료 패킷 정보를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 액티브캐스팅은,
    상기 단말의 중계기 핸드오버, 타겟 중계기의 액티브캐스트 중단 요청 또는 단말의 액티브캐스트 중단 요청이 발생하는 경우, 중단되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기의 패킷 중계 방법에 있어서,
    기지국으로부터 수신되는 액티브캐스트(Activecast) 시작 메시지에서 멀티캐스팅 자원 영역 정보를 확인하는 과정과,
    상기 자원 영역을 통해 중계기 핸드오버(Handover)를 수행하는 단말로의 송신 패킷을 수신하는 과정과,
    상기 수신된 패킷을 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 액티브캐스트 시작 메시지는, 기지국 송신 신호 중 상기 송신 패킷이 포함된 자원 영역 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24항에 있어서,
    기지국으로부터 액티브캐스트 중단 메시지 수신되는지 확인하는 과정과,
    상기 저장된 패킷을 삭제하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 24항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 전송 완료 패킷 정보가 수신되는지 확인하는 과정과,
    상기 전송 완료 패킷 정보가 수신되면, 해당 패킷을 삭제하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 24항에 있어서,
    단말로부터의 수신신호 세기를 측정하는 과정과,
    상기 수신신호 세기가 임계값 이상인 경우, 상기 액티브캐스팅을 요청하기 위해 액티브캐스트 요청 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 단말로부터의 수신신호 세기가 상기 임계값 미만으로 낮아지는 경우, 상기 기지국으로 상기 액티브캐스트 중단을 요청하는 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 24항에 있어서,
    상기 중계기 핸드오버를 수행하여 상기 단말과 연결된 후, 상기 저장된 패킷을 상기 단말로 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 중계기 핸드오버(Handover) 방법에 있어서,
    중계기로부터의 수신신호 세기를 이용하여 핸드오버를 수행할 타겟 중계기를 결정하는 과정과,
    상기 타겟 중계기 결정 시, 기지국으로 액티브캐스트(Activecast) 요청 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 타겟 중계기로부터의 수신신호 세기가 상기 임계값 이하로 낮아지는 경우, 상기 기지국으로 상기 멀티캐스팅 중단을 요청하는 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에 있어서,
    인접 중계기들의 수신신호 세기를 측정하여 중계기 핸드오버(Handover)할 타겟 중계기가 선택되면, 기지국으로 액티브캐스트(Activecast) 요청 메시지를 송신하는 단말과,
    상기 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되면, 상기 타겟 중계기로 액티브캐스트 시작 메시지를 송신하고, 상기 단말의 서빙 중계기 및 상기 타겟 중계기로 상기 단말로의 송신 패킷을 멀티캐스팅(Multicasting)하는 기지국과,
    상기 액티브캐스트 시작 메시지를 통해 멀티캐스팅 자원 영역 정보를 확인하고, 상기 자원 영역을 통해 수신되는 단말로의 송신 패킷을 저장하고, 상기 단말과 연결되면 상기 패킷을 상기 단말로 송신하는 중계기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  34. 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에 있어서,
    기지국으로부터 파일럿 신호 송신이 요청되면, 상기 파일럿 신호를 송신하는 단말과,
    상기 파일럿 신호를 이용하여 단말로부터의 수신신호 세기를 측정하여, 상기 수신신호 세기가 임계값 이상이면 기지국으로 액티브캐스트(Activecast) 요청 메시지를 송신하는 중계기와,
    상기 액티브캐스트 요청 메시지가 수신되면, 상기 중계기로 액티브캐스트 시작 메시지를 송신하고, 상기 단말의 서빙 중계기 및 상기 타겟 중계기로 상기 단말로의 송신 패킷을 멀티캐스팅(Multicasting)하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 중계기는,
    상기 기지국으로부터 멀티캐스팅되는 단말로의 송신 패킷을 저장한 후, 중계기 핸드오버(Handover)를 수행하여 상기 단말과 연결되면, 상기 패킷을 상기 단말 로 송신하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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