KR20080053010A - 이동통신 시스템에서의 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서의 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서의 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법에 관한 것이다. 이 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법에서는 기지국이 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말을 위한 전용 영역을 동적으로 할당하고, 우선 순위가 높은 사용자 단말은 할당된 전용 영역을 통해 임의 접속을 수행한다. 또한, 기지국은 전용 영역의 부하에 따라 낮은 우선 순위를 갖는 사용자 단말도 전용 영역에 대한 접근이 가능하도록 하는 접근 허용 확률을 증감시킨다. 또한, 기지국은 전용 영역에서의 충돌로 재전송하는 높은 우선 순위의 사용자 단말을 위해 전용 윈도우를 할당한다. 이 전용 윈도우 내에서는 높은 우선 순위의 사용자 단말만이 전송을 수행할 수 있다. 이 기간 동안에 낮은 우선 순위의 사용자 단말은 백오프 동작을 중지한다. 본 발명에 따르면, 우선 순위를 고려한 임의 접속 채널에서 우선 순위가 높은 사용자의 전송 지연을 보장해 주는 동시에 낮은 우선 순위 사용자의 성능을 유지할 수 있다.
Figure P1020060124896
임의 접속, Random Access, 우선 순위, 전용 영역, 전용 윈도우, 백오프

Description

이동통신 시스템에서의 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법 {METHOD FOR PERFORMING RANDOM ACCESS BASED ON PRIORITY}
도 1은 재전송시의 차별화된 경쟁 윈도우의 크기를 나타낸 도면이다.
도 2는 형평성을 고려한 Quasi-FIFO 백오프 방식의 개념을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법의 개념을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 단말이 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법에서의 가상 경쟁 윈도우 방식의 개념도이다.
도 6은 단말이 도 5의 방식에 따라 가상 경쟁 윈도우에서 재전송을 수행하는 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법에서 가상 경쟁 윈도우 방식의 다른 예를 도시한 도면이다.
본 발명은 이동통신 시스템에서의 임의 접속(Random Access) 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 우선 순위를 고려하여 임의 접속을 수행하는 방법에 관한 것이다.
이동통신 시스템에서 임의 접속은 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 광대역 이동 인터넷 시스템에서 임의 접속 채널은 네트워크에 처음 접속하기 위한 용도로 사용된다. 또한, 패킷 전송 기반의 무선 이동통신 시스템에서는 상향링크 대역 요청을 위한 용도로 사용된다. 또한, 무선 랜과 같은 분산 MAC(Medium Access Control) 제어 방식을 갖는 시스템에서는 데이터를 전송하기 위해 임의 접속 방식을 사용하고 있다.
그러나, 사용자의 요구가 다양한 멀티미디어 서비스를 희망하고, 그에 따라 여러 무선 접속 시스템에서는 멀티미디어 트래픽의 서비스 품질(Quality of Service, 이하 "QoS"라고 함)을 만족시키기 위한 일환으로 임의 접속 방식에서도 차별화된 우선 순위를 고려하기 위한 방안을 고려하고 있다.
기존의 우선 순위를 고려한 임의 접속 방식 중 대표적인 방식 중에 경쟁 윈도우 크기를 우선 순위에 따라 차별화하여 제어하는 방안이 있다. 망에 접속하고자 하는 복수의 사용자들이 랜덤하게 무선 대역에 접속하게 되므로, 이들이 동시에 접근하게 되는 때에는 충돌이 발생하고, 충돌이 발생한 모든 사용자들이 다음 슬롯에 재전송을 시도한다. 이 때, 재전송은 경쟁 윈도우 내에서 랜덤하게 선택된 슬롯에 접슨을 시도하는 방식으로, 경쟁 윈도우 크기는 충돌 횟수에 따라 예를 들어 지수적으로 증가된다. 이 때, 우선 순위를 가진 사용자들을 고려하여 도 1에서와 같이 차별화하는 방안이 제공된다.
도 1을 참조하면, 사용자들간에 충돌이 발생하게 되고, 충돌 횟수가 증가함에 따라 지수적(exponential)으로 증가하는 경쟁 윈도우의 최대 크기를 우선 순위가 감소함에 따라 크게 설정할 수 있다. 즉, 우선 순위가 낮은 그룹의 사용자들은 최대 경쟁 윈도우의 크기를 크게 설정하여 임의접속 채널 상에서 부하의 증가로 인해 발생하는 충돌을 감소시키는 효과를 발생시킨다. 이러한 영향으로 높은 우선 순위 사용자들의 접속 지연은 낮아지고, 낮은 우선 순위 사용자는 백오프(backoff) 지연의 증가로 인해 전체 접속 지연은 증가된다.
그러나, 상기한 바와 같은 우선 순위에 의한 방식은 단순하여 구현에 있어 용이하나, 기본적으로 분산 제어 방식으로 동작하기 때문에 높은 우선 순위를 갖는 사용자의 지연 성능을 보장하기 어려운 방식이다. 또한, 충돌이 발생한 단말은 재전송이 되기까지 백오프 지연을 겪어야 하므로 새로 전송을 시도하는 단말이 먼저 성공할 수 있기 때문에 형평성(fairness) 측면에서는 열악하다는 문제점이 있다.
이와 같이 문제가 되는 형평성을 보장하기 위해 제안된 알고리즘 중에 Quasi-FIFO 방식이 있다. 이 방식은 주어진 사이클 기간 내에 발생된 패킷들은 다음 번 사이클에 서비스되도록 보장한다. 즉, 새롭게 도달한 패킷들은 현재 사이클이 완성되고 이전 사이클에서 생성된 모든 패킷들이 성공적으로 전송될 때까지 전송에 참여할 수 없도록 제한한다. 이 방식은 엄격히 FIFO(First-Input First-Output) 방식은 아니지만 현재 사이클에 도달한 패킷들은 다음 번 사이클에 생성된 어떠한 패킷보다 앞서서 전송될 것이다. 이러한 Quasi-FIFO 방식은 기지국의 제어 를 필요로 한다. 도 2를 참조하면, 기지국은 새로운 사이클(Cycle 1)이 생성될 때 하나의 공통된 백오프 윈도우 크기 "W11"를 모든 단말에게 방송한다. 이 때 단말은 1부터 W11사이에 하나의 전송 슬롯을 랜덤하게 선택하여 전송을 시도한다. W11내에서 충돌이 발생한 경우 기지국은 W11 이 끝나는 시점에서 또 다른 백오프 윈도우를 W12만큼 열어준다. 이전 윈도우에서 충돌이 난 단말들은 다시 1에서 W12 사이에 하나의 전송 슬롯을 랜덤하게 선택하여 전송을 시도한다. 이러한 과정은 한 사이클에서 발생된 모든 패킷이 전송에 성공하여 더 이상 충돌이 발생하지 않을 때까지 지속된다. 충돌이 발생하지 않았다는 것을 인지하면 기지국은 다음 번 사이클(Cycle 2)을 위해 윈도우 W21을 개방한다.
그러나, 이러한 Quase-FIFO 방식에 따르면 형평성은 보장될 수 있으나, 충돌로 인해 재전송되는 패킷들의 수가 적음에도 불구하고 다음 번의 사이클에서 새로운 패킷들이 전송될 수 없다는 문제점과, 또한 무선 구간의 부하에 따라 사이클 내에서 재전송되는 패킷들과 새로운 패킷들을 모두 전송할 수 있는 경우에도 새로운 패킷들이 다음 번의 사이클에서 전송되어야 한다는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높은 우선 순위 사용자의 지연 성능을 보장하는 동시에 무선 구간의 부하에 따라 낮은 우선 순위 사용자의 전송 지연도 증가시키지 않는 이동통신 시스 템에서의 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법을 제공한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 임의 접속 방법은,
기지국이 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말을 위한 전용 영역의 할당을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 전용 영역을 사용자 단말들에게 방송하여 할당하는 단계를 포함하며, 상기 할당된 전용 영역을 통해 높은 우선 순위를 갖는 사용자 단말들이 임의 접속을 수행하도록 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 임의 접속 방법은,
기지국으로 전송할 패킷이 존재하는 경우, 상기 기지국으로부터 할당된 전용 영역－여기서 전용 영역은 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말을 위한 영역임－이 있는지를 확인하는 단계; 상기 전용 영역이 있으면 사용자 단말이 우선 순위가 높은 사용자 단말인지를 확인하는 단계; 및 우선 순위가 높은 사용자 단말이면 상기 전용 영역을 통해 임의 접속을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 임의 접속 방법은,
기지국이 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말을 위한 전용 윈도우 할당을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 전용 윈도우를 사용자 단말들에게 방송하여 할당하는 단계를 포함하며, 상기 할당된 전용 윈도우를 통해 상기 높은 우선 순위를 갖는 사용자 단말이 재전송을 위한 백오프(backoff)를 수행하도록 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 임의 접속 방법은,
충돌로 인한 재전송을 수행하는 경우, 사용자 단말이 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말인지를 확인하는 단계; 우선 순위가 높은 사용자 단말이면, 상기 기지국으로부터 할당된 전용 윈도우－여기서 전용 윈도우는 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말을 위한 윈도우임－ 내에서 백오프(backoff) 타임을 선택하는 단계; 및 상기 전용 윈도우 내에서의 전송 시간이 증가하여 상기 선택된 백오프 타임에 의한 전송 시점이 되는 경우 재전송을 수행하는 단계를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
또한. 어떤 부분이 어떤 구성요소를“포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에서는 이동통신 시스템의 사업자 측면에서 사용자 그룹별로 서비스의 차별화를 제공하기 위해 특정 사용자 그룹에 속한 사용자들을 높은 우선 순위의 사용자(High class users)로 분류하고, 나머지 사용자들을 낮은 우선 순위의 사용자(Low class users)로 분류하는 것으로 가정하여 설명한다. 여기서 우선 순위를 높고 낮음으로 분류하기 위한 기준은 서비스의 종류, 이동통신 시스템의 정책, 사업자 정책 등에 따라 달라질 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법의 개념을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법은 높은 우선 순위 사용자의 전송 지연을 보장하기 위해 기지국이 전용 영역(빗금친 영역)(Dedicated region)을 주기적으로 또는 기지국에서의 필요에 따라 단말에게 할당해 주는 방식이다.
기지국은 높은 우선 순위의 사용자 단말에게 주기적 또는 비주기적인 방법에 의해 전용 영역을 할당하고, 이러한 정보를 모든 단말에게 방송하여 임의 접속 채널의 전송 허가를 동적으로 관리한다.
따라서, 기본적으로 높은 우선 순위의 사용자 단말은 기지국이 할당한 전용 영역에도 임의 접속을 위한 시도가 가능하지만, 낮은 우선 순위의 사용자 단말은 기지국이 할당한 전용 영역에서는 임의 접속을 위한 시도가 불가능하다. 이 때, 전용 영역의 부하가 낮은데도 불구하고 높은 우선 순위의 사용자 단말에 대해서만 사용 가능하도록 하는 경우에는 무선 자원의 낭비가 될 수 있으므로, 기지국은 전용 영역의 부하에 따라 낮은 우선 순위의 사용자 단말들도 전용 영역에 대한 접근을 허용할 수 있도록 한다.
이 경우, 기지국은 낮은 우선 순위 사용자에 대해 접근 허용 확률(Access Permission Probability)을 적용하며, 접근 허용 확률이 기준치보다 높은 경우에만 전용 영역에 대한 접근을 허용하여 전용 영역에서의 낮은 우선 순위 사용자 단말의 임의 접속 시도가 가능하도록 한다.
상기한 접근 허용 확률은 기지국이 판단하는 전용 영역의 부하(load)에 따라 가변되며, 전용 영역의 부하가 높으면 접근 허용 확률이 감소되고, 전용 영역의 부하가 낮으면 접근 허용 확률이 높아진다. 즉, 전용 영역의 부하가 높으면 낮은 우선 순위의 사용자 단말이 전용 영역을 사용하기가 어려워지고, 전용 영역의 부하가 낮으면 낮은 우선 순위의 사용자 단말이 전용 영역을 사용할 확률이 높아진다.
이러한 접근 허용 확률은 기지국이 전용 영역의 부하에 따라 결정하며, 그 값은 우선 순위가 높은 그룹과 낮은 그룹들의 부하나 지연 요구 사항 등에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 기지국은 이러한 접근 허용 확률을 결정한 후 서비스 영역 내에 있는 셀 내의 모든 단말에게 방송하여 해당 영역 내에서 서비스를 이용하려는 단말들, 특히 낮은 우선 순위의 사용자 단말들이 알 수 있도록 한다. 예를 들어, 휴대 인터넷 시스템인 와이브로(Wireless Broadband Internet:WiBro)에서는 기지국이 상향링크 관련 정보를 제공하는 UCD 메시지나 MAP 메시지를 통해 단말에게 방송할 수 있다. 이 때, UCD 메시지나 MAP 메시지에 사용가능한 필드가 없는 경우, 접근 허용 확률을 전달할 수 있는 새로운 필드가 UCD 메시지나 MAP 메시지에 추가되어 사용될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 단말이 우선 순위를 고려하여 임의 접속을 수행하는 방법에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 기지국이 주기적으로 또는 필요하다고 판단하는 경우, 높은 우선 순위 사용자들을 위한 전용 영역의 크기 및 시작 시점을 결정하여 단말들에게 방송하여 전용 영역을 할당한다(S410). 따라서, 각 단말들은 기지국이 방송하는 전용 영역을 할당받아서 해당 내용을 저장한다(S410).
그 후, 각 단말들은 상향링크를 통해 기지국으로 상향 패킷을 전송하는 전송 버퍼에 전송 패킷이 존재하는지를 확인하고(S420), 만약 전송 패킷이 존재하면 패킷을 전송하기 위한 임의 접속을 시도할 무선 구간이 전용 영역에 해당하는지를 판단한다(S430).
만약 전용 영역이 아니면, 각 단말들은 우선 순위에 상관없이 임의 접속을 위한 시도를 전송한다(S470).
그러나, 만약 전용 영역이면, 단말이 높은 우선 순위의 사용자 단말인지를 확인하고(S440), 높은 우선 순위의 사용자 단말이면 전용 영역이므로 무조건 임의 접속을 위한 시도를 전송한다(S470). 따라서, 전용 영역으로 인해 높은 우선 순위의 사용자 단말은 전송 지연없는 임의 접속을 수행하여 상향 패킷을 전송할 수 있다.
그러나, 만약 높은 우선 순위의 사용자 단말이 아니면, 즉 낮은 우선 순위의 사용자 단말이면, 기지국으로부터 미리 전달된 접근 허용 확률을 취득하고(S450), 취득된 접근 허용 확률이 전용 영역에 대한 접근을 허용하는 기준치보다 큰지를 확인하여 접근 허용이 되는지를 확인한다(S460).
만약 접근 허용 확률이 기준치보다 커서 전용 영역에 대한 접근이 허용되면 낮은 우선 순위의 사용자 단말은 전용 영역을 사용하여 임의 접속을 위한 시도를 기지국으로 전송한다(S470).
그러나, 접근 허용 확률이 기준치 이하이어서 전용 영역에 대한 접근이 허용되지 않으면 낮은 우선 순위의 사용자 단말은 전용 영역을 사용하여 임의 접속을 위한 시도를 못하고 재전송을 위한 백오프(backoff) 과정으로 진입한다.
상기한 바와 같이, 상기 단계(S460)에서 낮은 우선 순위의 사용자 단말이 접근 허용 확률을 가지고 전용 영역에 대한 접근 허용 여부를 판단하는데, 이러한 접근 허용 확률이 전용 영역의 부하와는 반대로 증감되므로, 결과적으로 높은 부하의 전용 영역이 낮은 부하의 전용 영역에 비해 낮은 우선 순위의 사용자 단말에 대한 전용 영역의 접근을 허용하지 않게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 높은 우선 순위 사용자들을 위한 전용 영역을 두어 높은 우선 순위 사용자들의 접속 지연을 감소시키면서, 전용 영역의 부하에 따라 낮은 우선 순위 사용자들에 대한 전용 영역에서의 접속 허용 확률을 높임으로써 낮은 우선 순위 사용자들의 백오프 지연을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기에서는 높은 우선 순위의 사용자들에 대해 전용 영역을 할당하여 접속 지연을 감소시키는 것에 대해 설명하였으나, 만약 전용 영역에서의 높은 우선 순위 사용자들의 접속 시도로 인해 충돌이 발생하거나, 또는 전용 영역이 아닌 영역에서의 높은 우선 순위의 사용자들간 또는 높은 우선 순위의 사용자와 낮은 우선 순위의 사용자들간에 충돌이 발생하는 경우에 높은 우선 순위의 사용자들이 재전송을 위해 백오프(backoff) 절차를 진행하므로, 이 경우에 있어서도 높은 우선 순위의 사용자들에 대해 전송 지연을 증가시키지 않으면서 충돌 확률을 감소시켜야 한다.
이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법에서는 가상 경쟁 윈도우(Virtual Contention Window) 백오프 방식을 사용한다.
일반적으로, 재전송 시 경쟁 윈도우를 크게 설정할수록 시스템 측면에서 충돌 확률은 줄어들지만 그 만큼 단말의 전송 지연은 증가한다. 상기한 가상 경쟁 윈도우 방식은 사용자 등급에 따라 정확한 부하를 예측할 수 있는 경우에 바람직한 방법으로, 재전송하는 단말이 정해진 경쟁 윈도우 내에서 임의의 전송 슬롯을 선택하여 전송을 결정할 경우, 각 단말이 선택한 전송 슬롯 패턴의 확률적 분포 특성을 이용한다. 즉, 임의의 구간에서 발생한 모든 재전송 단말이 임의의 채널을 하나씩 선택할 때 경쟁 윈도우 내에서 고르게 분포할 확률이 특정 지역에 밀집한 경우보다 높은 확률을 갖는다는 통계적 특성을 이용한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법에서 가상 경쟁 윈도우 방식의 개념도이고, 도 6은 단말이 도 5의 방식에 따라 가상 경쟁 윈도우에서 재전송을 수행하는 방법의 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 기지국은 백오프 절차를 진행하는 높은 우선 순위 사용자를 위한 전용 영역에 해당하는 전용 윈도우를 연다. 이때, 기지국은 전용 윈도우의 크기를 일반적인 경쟁 윈도우의 크기에 비해 크게 설정하고 이 값을 모든 단말에게 방송한다. 예를 들어, 기지국은 전용 윈도우의 크기를 최적의 백오프 윈도우의 크기*2로 설정하고 이 값을 모든 단말에게 방송한다.
따라서, 재전송에 참여하는 모든 단말은 기지국으로부터 방송된 전용 윈도우에 대한 내용을 알게 되고(S710), 전용 윈도우에서는 높은 우선 순위의 사용자 단 말들만 재전송을 시도하고, 낮은 우선 순위의 사용자 단말들은 전용 윈도우 구간 내에서는 재전송을 중지한다(S720).
재전송에 참여하는(Backlogged) 높은 우선 순위의 사용자 단말은 [1, window] (여기서 window는 기지국에 의해 할당된 전용 윈도우의 크기) 내에서 임의의 수, 즉 백오프 타임을 선택한다(S730).
전용 윈도우 구간에서 모든 낮은 우선 순위의 사용자 단말은 재전송을 금지한다. 즉, 재전송 시점이 되기를 기다리는 낮은 우선 순위의 사용자 단말은 백오프 카운트를 중지하며 전용 윈도우 이후에 다시 백오프 카운트를 계속한다(S735).
높은 우선 순위의 사용자 단말은 선택한 백오프 타임을 시간이 지남(S740)에 따라 임의의 수만큼 감소시킨다. 예를 들어, 슬롯 단위 시간이 지남에 따라 1씩 감소시킨다.
보다 구체적으로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 백오프 타임 T=0 시점에서 높은 우선 순위의 사용자 단말을 위한 전용 윈도우를 할당하고(S710), 이 때 3명의 재전송을 시도하는 높은 우선 순위의 사용자 단말 1, 2, 3이 각각 8, 3, 4의 백오프 타임을 선택했다고 가정한다(S720, S730).
종래의 방식에서는 백오프 타임 T=3, 4, 8의 시점에서 단말 2, 3, 1이 각각 전송을 시도하게 된다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 가상 경쟁 윈도우 방식에서는 시간이 지남에 따라 초기에 설정한 백오프 타임이 하나씩 감소시키기 때문에 실제로 전송하는 시점은 단말 2가 T=2, 단말 3이 T=3, 단말 1이 T=5가 된다.
구체적으로, 윈도우의 백오프 타임이 T=0에서 T=1로 시간이 지나가면(S740), 단말 2, 3, 1은 각각 자신이 상기 단계(S730)에서 선택한 전송 시점인 백오프 타임인가를 판단한다(S750). 여기서 T=1을 전송 시점으로 선택한 단말은 없기 때문에 단말 2, 3, 1은 모두 자신이 선택한 백오프 타임을 감소시킨다(S760). 즉, T=1에서 단말 2, 3, 1의 백오프 타임은 2, 3, 7이 된다.
다음, 윈도우의 백오프 타임이 T=2가 되고(S740), 이 시점은 단말 2의 백오프 타임과 같으므로 T=2를 단말 2가 전송 시점으로 판단한다(S750). 따라서, 단말 2는 T=2에서 재전송을 수행한다(S770).
그러나, T=2에서도 단말 3과 1은 전송 시점이 아니므로 다시 단말 3, 1은 백오프 타임을 1씩 감소시킨다(S760). 여기서, 백오프 타임을 감소시키는 단말 3은 감소될 백오프 타임이 다음 시점의 윈도우 백오프 타임, 즉 여기서는 T=3보다 작아지면 자신의 백오프 타임을 감소시키지 않고 다음 시점에 전송하기 위해 대기한다.
그 후, 상기한 단계를 반복하여 단말 3은 T=3에, 단말 1은 T=5에 각각 재전송을 수행할 수 있다(S770).
상기와 같은 예에서도 알 수 있듯이 높은 우선 순위의 사용자 단말들의 백오프 진행시 충돌 확률을 증가시키지 않으면서 백오프 지연 시간을 감소시킨다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 우선 순위를 고려한 임의 접속 방법에서 가상 경쟁 윈도우 방식의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기한 도 5에서 설명한 바와 같은 동일한 조건에서 세 명의 높은 우선 순위의 사용자 단말이 선택한 초기 백오프 타임이 연속된 경우를 나타낸 것이다.
여기서, 높은 우선 순위의 사용자 단말 2, 3, 1이 각각 연속되는 백오프 타임 3, 4, 5를 선택하는 경우, T=2의 시점에서 단말 2가 재전송을 수행하지만, 이 때 단말 3의 백오프 타임은 3이 되고, 단말 1의 백오프 타임은 4가 된다.
다음, T=3의 시점이 되면 단말 3은 백오프 타임이 3이었으므로 본래의 전송 시점에 도달하여 재전송에 참여하고, 단말 1은 백오프 타임이 1 감소되어 3이 되므로 재전송 시점이 되어 재전송에 참여하게 된다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, T=3의 시점에서 단말 3과 단말 1이 동일한 백오프 타임이 되기 때문에 함께 재전송에 참여하게 되어 충돌이 발생할 수 있다.
이와 같이, 연속된 2개의 백오프 타임을 선택하는 단말은 충돌 없이 전송 가능하지만, 연속된 3개의 백오프 타임을 선택하는 경우에는 충돌이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 특정 백오프 시점에 충돌이 발생하는 경우, 캡쳐 효과(capture effect)를 이용하여 성공 확률을 높이기 위해 본래의 전송 시점에 도달하여 전송하는 단말만 전력 램핑(power ramping)을 시도할 수 있도록 한다. 즉, 해당 시점에서 본래의 전송 시점에 도달하여 전송하는 단말, 상기 예에서는 단말 3만이 전력 램핑을 시도하여 재전송을 하도록 하고, 백오프 타임을 감소시켜서 해당 전송 시점이 된 단말, 상기 예에서는 단말 1에 대해서는 충돌로 인한 재전송을 하도록 한다.
이 경우, 전용 윈도우에서도 충돌로 인해 재전송을 수행해야 하는 높은 우선 순위의 사용자 단말에 대해서 전송 지연을 보장해주기 위해 초기에 열었던 전용 윈 도우를 다시 복원하여 충돌로 인해 재전송되는 단말이 재전송을 시도할 수 있도록 한다.
도 7을 참조하면, 전용 윈도우의 크기가 5이어서, T=5를 경과하면서 전용 윈도우가 닫혀야 하나, 전용 윈도우 내에서 충돌로 인해 단말 1이 재전송되어야 하므로, T=6시점에서 초기에 열었던 전용 윈도우를 다시 복원한다.
따라서, 전용 윈도우 내에서 충돌이 발생한 단말은 다시 복원된 전용 윈도우 내에서 재전송을 수행할 수 있다. 상기 예에서 단말 1이 T=6에서 복원된 전용 윈도우에서 재전송을 시도하게 된다.
상기한 바와 같은 가상 경쟁 윈도우 방식의 성능을 기존 방식과 비교하기 위해 간단한 예를 제시하면 다음의 [표 1] 과 [표 2]와 같다.
[표 1]과 [표 2]를 참조하면, 윈도우의 크기가 8(W=9)인 경우, 가상 경쟁 윈도우 방식의 충돌 확률은 W와 유사하거나 조금 크고, W/2 보다는 훨씬 작다. 반면에, 평균 백오프 지연은 W/2보다는 1 만큼 크지만, W 보다는 작다. 평균 백오프 지연은 W가 증가할수록 W/2에 근접하게 된다. 즉, 평균 백오프 지연은 W/2에 근접하고, 충돌 확률은 W의 경우와 유사하게 되는 것이다.
Figure 112006091202879-PAT00001
Figure 112006091202879-PAT00002
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에 따르면, 기지국이 우선순위가 높은 사용자를 위한 전용 영역을 동적으로 할당해 줌으로써 높은 우선 순위 사용자의 지연 성능을 보장할 수 있다.
또한, 전용 영역 내에서 충돌로 인해 재전송을 수행해야 하는 우선 순위가 높은 사용자들이 가상 경쟁 윈도우 방식을 사용하여 백오프함으로써, 낮은 우선 순위 사용자의 전송 지연을 증가시키지 않고 충돌 확률을 감소시킬 수 있다.
따라서, 우선 순위를 고려한 임의 접속 채널에서 우선 순위가 높은 사용자의 전송 지연을 보장해 주는 동시에 낮은 우선 순위 사용자의 성능을 유지할 수 있다.

Claims (15)

  1. 이동통신 시스템에서의 임의 접속 방법에 있어서,
    기지국이 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말을 위한 전용 영역의 할당을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 전용 영역을 사용자 단말들에게 방송하여 할당하는 단계
    를 포함하며,
    상기 할당된 전용 영역을 통해 높은 우선 순위를 갖는 사용자 단말들이 임의 접속을 수행하도록 하는 임의 접속 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 할당을 결정하는 단계에서 상기 기지국이 상기 전용 영역의 크기 및 시작 시점을 결정하는 임의 접속 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 할당하는 단계 후에,
    상기 할당된 전용 영역의 부하(load)에 따라 사전에 설정된 우선 순위가 낮은 단말이 상기 전용 영역에의 접근을 허용하는 확률을 변경하는 임의 접속 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전용 영역의 부하가 높아지는 경우, 상기 전용 영역에의 접근을 허용하는 확률을 낮추고,
    상기 전용 영역의 부하가 낮아지는 경우, 상기 전용 영역에의 접근을 허용하는 확률을 증가시키는
    임의 접속 방법.
  5. 이동통신 시스템에서의 임의 접속 방법에 있어서,
    기지국으로 전송할 패킷이 존재하는 경우, 상기 기지국으로부터 할당된 전용 영역－여기서 전용 영역은 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말을 위한 영역임－이 있는지를 확인하는 단계;
    상기 전용 영역이 있으면 사용자 단말이 우선 순위가 높은 사용자 단말인지를 확인하는 단계; 및
    우선 순위가 높은 사용자 단말이면 상기 전용 영역을 통해 임의 접속을 수행하는 단계
    를 포함하는 임의 접속 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 우선 순위가 높은 사용자 단말인지를 확인하는 단계에서 우선 순위가 높은 사용자 단말이 아닌 것으로 확인되는 경우 상기 전용 영역에의 접근이 허용되는 확률을 취득하는 단계;
    상기 취득한 확률에 기초하여 상기 전용 영역에의 접근이 허용되는지를 확인하는 단계; 및
    상기 전용 영역에의 접근이 허용되는 경우 상기 전용 영역을 통해 임의 접속을 수행하는 단계
    를 포함하는 임의 접속 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전용 영역에의 접근이 허용되는 확률은 상기 전용 영역의 부하에 따라 변경되는 임의 접속 방법.
  8. 이동통신 시스템에서의 임의 접속 방법에 있어서,
    기지국이 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말을 위한 전용 윈도우 할당을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 전용 윈도우를 사용자 단말들에게 방송하여 할당하는 단계
    를 포함하며,
    상기 할당된 전용 윈도우를 통해 상기 높은 우선 순위를 갖는 사용자 단말이 재전송을 위한 백오프(backoff)를 수행하도록 하는 임의 접속 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 할당을 결정하는 단계에서 상기 기지국이 상기 전용 윈도우의 크기를 결정하는 임의 접속 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 전용 윈도우 내에서 재전송의 충돌이 발생하는 경우, 상기 기지국은 상기 충돌로 인해 재전송을 수행하는 사용자 단말을 위해 상기 전용 윈도우를 복원하는 임의 접속 방법.
  11. 이동통신 시스템에서의 임의 접속 방법에 있어서,
    충돌로 인한 재전송을 수행하는 경우, 사용자 단말이 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말인지를 확인하는 단계;
    우선 순위가 높은 사용자 단말이면, 상기 기지국으로부터 할당된 전용 윈도우－여기서 전용 윈도우는 사전에 설정된 우선 순위가 높은 사용자 단말을 위한 윈도우임－ 내에서 백오프(backoff) 타임을 선택하는 단계; 및
    상기 전용 윈도우 내에서의 전송 시간이 증가하여 상기 선택된 백오프 타임에 의한 전송 시점이 되는 경우 재전송을 수행하는 단계;
    를 포함하는 임의 접속 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전용 윈도우 내에서의 전송 시간이 단계적으로 증가하고, 상기 단계적인 증가에 의해 상기 선택된 백오프 타임에 의한 전송 시점이 아닌 경우 상기 선택 된 백오프 타임을 감소시키는 임의 접속 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 선택된 백오프 타임의 감소로 인해 상기 전용 윈도우 내에서 특정 전송 시점에서 둘 이상의 사용자 단말이 재전송을 수행하는 충돌이 발생하는 경우, 상기 선택된 백오프 타임이 작은 사용자 단말이 선택되어 재전송을 수행하는 임의 접속 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전용 윈도우 내에서 충돌로 인해 재전송을 수행하지 못하는 사용자 단말이 상기 기지국이 복원한 전용 윈도우 내에서 재전송을 수행하는 임의 접속 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전용 윈도우 기간 동안 사전에 설정된 우선 순위가 낮은 사용자 단말은 재전송을 위한 백오프 동작을 중지하는 임의 접속 방법.
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