KR20090130394A - 네트워크 액세스 기술을 선택하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

네트워크 액세스 기술을 선택하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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구스타프 제랄드 보스
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시에라 와이어리스 인코포레이티드
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Abstract

네트워크 액세스 기술을 선택하기 위한 알고리즘이 개시된다. 이 알고리즘은, 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들에 대한 네트워크 품질 계측 데이터를 수집하는 단계를 포함한다. 그런 다음, 수집된 네트워크 품질 계측 데이터에 기초해 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들에 대한 하나 이상의 정규화된 품질 속성들을 산출하는 단계가 있다. 다음에, 하나 이상의 정규화된 품질 속성들에 기초해 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들에 대한 하나 이상의 품질 메트릭들을 산출하는 단계를 포함한다. 마지막으로, 이용가능한 네트워크 액세스 기술들의 품질 메트릭들에 기초해 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들로부터 최적의 네트워크 액세스 기술을 선택하는 단계를 포함한다.

Description

네트워크 액세스 기술을 선택하기 위한 시스템 및 방법{System and method for selecting network access technology}
관련 출원들에 대한 상호 참조
이 출원은 2007년 3월 28일자로 출원된 미국 가출원 번호 60/920,632를 우선권 주장하며, 그 내용은 이 명세서에 참조형태로 포함된다.
본 개시내용은 통신 네트워크 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 네트워크 액세스 기술을 선택하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
퍼스널 컴퓨터 및 랩탑 컴퓨터 같은 최근의 퍼스널 컴퓨팅 장치, 셀 폰들 및 퍼스널 디지털 보조기기들 (PDA, personal digital assistants)은 흔히, ISDN, 이더넷 (Ethernet), ATM, CDMA, GSM, UMTS, WiFi, 블루투스 (Bluetooth) 등등과 같은 유무선 네트워크들을 통한 데이터 접속을 지원한다. 어떤 컴퓨팅 장치들은 보통 여러 라디오 액세스 기술들을 통한 데이터 접속을 위해 서로 다른 여러 개의 선택사항을 제공하며, 그에 따라 사용자 접속을 최적화하기 위한 액세스 기술 선택 알고리즘 (ATSA, access technology selection algorithm)을 필요로 한다. 액세스 기술 선택 알고리즘은 데이터 및/또는 음성 접속에 대한 최선의 액세스 기술을 선택하는 일을 담당한다. ATSA의 설계시 고려되어야 할 여러 가지 과제들과 최적화 문제가 존재한다.
액세스 기술 선택 알고리즘 결정은 기본적으로 사용자 경험을 최적화하는 것에 관한 것이지만, 그러한 경험에 영향을 미칠 수 있는 여러 요인들, 데이터 트랜잭션 비용, 업링크시 데이터 처리율, 다운링크시의 데이터 처리율, 및 채널 또는 RTT (return turnaround time, 귀환 선회 시간) 및 이 기술분야의 업자들에게 알려져 있는 기타 요인들에 있어서의 지연과 같은 것들이 존재한다. 최적화 프로세스를 더 복잡하게 하는 것은 그러한 요인들 네 가지 모두는 사용자가 고정되어 있을 때라도 시간에 따라 변화한다는 것이다. 액세스 기술 선택 알고리즘은 그러한 요인들 전부에 대해 지속적으로 최적화될 수 있어야 한다.
액세스 기술 선택 알고리즘의 또 다른 과제는, 모든 각종 액세스 기술들이 자신들의 신호들을 서로 다른 단위로 제공한다는 데 있다. 예를 들어, GSM 단말은 SNR (signal to noise ratio, 신호 대 잡음비)를 이용하고, CDMA 단말은 Eb/Nt (비트 당 에너지 대 잡음 밀도의 비)를 이용하고, WiMAX 단말은 CINR (carrier to interference plus noise ratio, 반송신호 대 간섭+잡음의 비율)을 사용해 자신의 신호 품질 레벨을 표시한다. 액세스 기술 선택 알고리즘이 단순히 이들을 비교한다면, 그것은 보통 최적의 액세스 기술을 선택하지 않을 것이다.
액세스 기술들이 주로 라디오 액세스 기술들인 경우, CDMA 같은 많은 WWAN 기술들이 존재한다는 것이 알려져 있기 때문에 사용자가 고정되어 있더라도 그러한 조건들은 극적으로 변화될 수 있다 (셀들은 로딩 (loading)에 기초해 더 커지고 작 아질 수 있다). 액세스 기술 선택 알고리즘은 두 개의 액세스 기술들 사이에서 왔다갔다 스위칭되는 상황으로 빠지지 않도록 확실히 해야 하다. 액세스 기술 선택 알고리즘은 기술들 간 스위칭의 영향을 고려해야 한다. 때때로 액세스 기술 스위칭은 아주 신속하고 명료할 수 있지만, 다른 액세스 기술 스위칭들은 더 많은 시간이 걸리고 기타 해로운 효과들을 야기할 것이다. 그러한 한 효과가 지정된 IP (internet protocol) 어드레스의 변화일 수 있는데, 이것은 다수의 접속 프로그램들로 하여금 어떤 상태 정보를 잃게 만들 수 있다. 그러한 프로그램의 예가 VPN (virtual private network)일 것이다. 대부분의 VPN들은 기본적인 IP 어드레스가 바뀔 때 재설정을 요구할 것이다.
액세스 기술 천이가 사용자 경험에 영향을 미치는 정도는 사용자의 데이터 활동 레벨에도 좌우된다. 예를 들어, 사용자가 데이터를 현재 전송하거나 수신할 때, 액세스 기술 천이의 영향 및 그 관련 순간 연결 손실은 작을 것이다. 반대로, 그러한 데이터가 링크 너머로 능동적으로 전송되거나 수신되고 있을 때 천이가 일어나면 사용자 경험은 크게 영향을 받을 것이다. 따라서, 액세스 기술 선택 알고리즘은 그 액세스 기술 선택 결정시 사용자의 데이터 활성 레벨을 고려해야 한다.
액세스 기술 선택사항들 각각의 최대 및 평균 데이터 처리율이 액세스 기술 선택 알고리즘 결정시 요인화 될 수도 있을 것이다. 예를 들어, GSM-GPRS 모뎀의 신호 품질이 매우 양호할 때라도 사용자가 경험하는 처리율 및 왕복 시간 (RTT) 성능은 최소한의 WiMAX 접속을 사용해 더 양호해 질 수 있는데, 이는 어떤 주어진 SNR에 대한 처리율이 통상적으로 WiMAX 시스템에 대한 것보다 더 우수하기 때문이 다. 그러나, 이것이 항상 같은 상황이 되지는 않는데, 액세스 단말 (AT, access terminal) 자체의 품질이 중요한 역할을 할 것이기 때문이다. 라디오의 잡음 형상, MIMO 지원, 및 채널 디코딩 성능 같은 항목들이 동일한 SNR 및 RSSI에서 일부 액세스 기술 구성이 다른 구성들을 능가하는 성능을 갖도록 할 수 있다. 따라서, ATSA는 기술구성에 대하여 중립적일 수 없다.
액세스 기술 선택 알고리즘이 고려해야 할 또 다른 요인은 액세스 기술 네트워크의 혼잡 (congestion)이다. 한 액세스 기술에서 신호 레벨이 양호하다고 해도, 다른 가능한 액세스 기술 선택사항들과 비교할 때 그것이 혼잡한 경우 그 액세스 기술의 데이터 처리율 및 RTT 성능은 좋지 않을 것이다.
액세스 기술 시스템 알고리즘의 보다 미묘한 과제는 최종 사용자들에게 무슨 일이 일어나고 있는지를 전송하는 능력이다. 기술 천이가 일어났을 때, 액세스 기술 시스템 알고리즘은 사용자가 이해할 수 있는 용어로 그러한 천이의 이유를 전달할 수 있어야 할 것이다.
여러 데이터 액세스 기술 선택사항들을 포함하는 시스템에서 사용할 최적화된 액세스 기술 선택 알고리즘에 대해 개시할 것이다. 그 알고리즘은 품질 메트릭 (metric)에 기초해 가장 바람직한 기술을 선택하도록 하는 것이다. 품질 메트릭은 정규화된 품질 속성들의 선형적 함수 (linear and functional) 조합으로 이뤄진다. 품질 속성들은 최종 사용자가 그들을 쉽게 해석할 수 있도록 정규화된다. 상기 알고리즘은 두 문턱치 세트들을 이용한다. 제1세트는 사용자가 부주의하게 스위칭하는 것을 방지하고 기술 편향 (biasing)을 가능하게 하는데 사용되는 최소 품질 문턱치들이다. 최소 품질 문턱치는 현재 액티브 상태인 액세스 기술 및 현재의 데이터 액세스 상태에 좌우된다. 제2문턱치 세트는 현재의 액세스 기술과 가능한 모든 후보 액세스 기술들 사이의 델타에 대해 비교된 델타 품질 문턱치들이다. 델타 문턱치의 주요 목적은 스위칭을 허용하기 전에 후보 액세스 기술이 현재의 액티브 기술에 대한 델타보다 크다는 것을 보장하기 위한 것이다. 델타 품질 문턱치는 현재 액티브된 액세스 기술, 후보 액세스 기술, 및 데이터 액세스 상태에 좌우될 수 있다.
이 명세서에 포함되어 그 일부를 이루는 첨부된 도면들은 하나 이상의 실시예들을 예시하고 있으며, 실시예들에 대한 설명과 더불어 실시예들의 원리와 구현을 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 여러 네트워크 액세스 기술들을 구비한 컴퓨터 시스템의 일 실시예를 예시한 블록도이다.
도 2는 액세스 기술 선택 알고리즘의 일 실시예를 예시한 흐름도이다.
도 3은 속성 정규화 식들의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 품질 메트릭 정규화 식의 일 실시예를 도시한다.
이 기술분야의 일반적인 업자들이라면 네트워크 액세스 기술 선택 알고리즘들에 대한 이하의 설명이 다만 예시적인 것일 뿐 어떤 식으로든 한정하고자 하는 것이 아님을 알 수 있을 것이다. 다른 실시예들 또한 이 개시로 이익을 취하는 당업자들에게 그 자체를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. 지금부터 첨부된 도면들에 도시된 것과 같은 전형적 실시예들의 구성에 대해 상세히 참조할 것이다. 동일한 참조 부호들은 도면들 및 이하의 설명 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 항목들을 가리키기 위해 가능한 한도로 사용될 것이다.
명료함을 위하여, 네트워크 액세스 기술 선택 알고리즘들의 구현 중 판에 박힌 특징들의 전부가 다 도시되어 설명되지는 않을 것이다. 그러한 어떤 네트워크 액세스 메커니즘의 실질적 구현의 전개시, 어플리케이션-, 시스템-, 네트워크- 및 비즈니스-관련 제약들에 대한 부합과 같이 개발자의 고유 목적들을 달성하기 위해 수많은 구성 특유의 결정들이 이뤄져야 하며, 그러한 고유 목적들은 구성마다, 그리고 개발자마다 다를 것이라는 것을 당연히 예상할 수 있을 것이다. 또한, 개발 노력이 복잡하고 시간 소모적이지만, 그럼에도 불구하고 이 개시로 이익을 취하는 당업자들에 있어서는 일상적인 엔지니어링 작업일 것임을 알 수 있을 것이다.
이 개시에 따르면, 여기 설명되는 컴포넌트들, 프로세스 단계들, 및/또는 데이터 구조들은 다양한 종류의 운영 시스템, 컴퓨팅 플랫폼, 네트워크 장치, 컴퓨터 프로그램, 및/또는 범용 머신들을 이용해 구현될 수 있다. 또, 이 기술분야의 업자들은 여기 개시된 발명의 개념들의 범위와 정신에서 벗어나지 않고, 유선 장치들, 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA, field programmable gate array)들, 어플리케이션 고유 집적 회로 (ASIC, application specific integrated circuit)들 등등과 같은 보다 덜 일반적인 용도의 성격을 가진 장치들 역시 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 일련의 프로세스 단계들을 구비한 방법이 컴퓨터나 머신에 의해 구현되고 그 프로세스단계들이 머신 판독가능한 일련의 명령들로서 저장될 수 있을 때, 이들은 유형의 매체 상에 저장될 수 있다.
도 1의 블록도는 여기 개시된 원리들에 따라 하나 이상의 통신 네트워크들을 통한 데이터 통신을 수행하는 기능을 가진 컴퓨터 시스템의 일 실시예를 도시한 것이다. 컴퓨터 시스템(100)은 퍼스널 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 (tablet) 컴퓨터들, 노트북 컴퓨터, 울트라-모바일 퍼스널 컴퓨터, 서버, 셀룰라 폰, PDA (personal digital assistant), 오디오 플레이어, 비디오 플레이어, 게임기 콘솔, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 네비게이션 시스템이나 기타 유형의 장치들 같은 멀티미디어 장치를 포함할 수 있으나, 여기에 국한되는 것은 아니다. 전형적 일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(100)은 데이터/보이스 네트워크들(305, 310, 315, 320 및 325)을 통한 다른 장치들과의 통신을 위해 둘 이상의 유무선 네트워크 액세스 기술들을 지원하는 기능을 가질 수 있다.
통신 네트워크들(305-325)은 컴퓨터 시스템들(100)을 LAN (local area network), WAN (wide area network), WMAN (wireless metropolitan area network), 셀룰라 네트워크, 피코넷 (piconet), 인트라넷, 인터넷 또는 다른 종류의 컴퓨터 네트워크에 연결할 수 있다. 여러 실시예들에서, 네트워크들(305-325)은 유선이거나 무선일 수 있으며, 여기서 라디오 액세스 기술 (RAT, radio access technology) 네트워크들이라고도 부른다. 한 전형적 실시예에서, 유선 통신 네트워크(305)는 ISDN (integrated services digital network), 이더넷, 기가비트 (gigabit) 이더 넷, ATM (Asynchronous Transfer Mode) 및 이 기술분야의 업자들에게 알려진 다른 유형의 유선 네트워크들을 포함할 수 있으나, 이러한 것에 국한되는 것은 아니다. RAT 네트워크들 (310부터 325)은 WiFi (IEEE 802.11a, b, g, n), WiMAX (IEEE 802,16), UMTS, GSM, HSDPA 또는 LTE 네트워크들 같은 3GPP 네트워크, CDMA 또는 EV-DO 같은 3GPP2 네트워크들, 블루투스나 이 분야의 당업자에게 알려진 다른 종류의 무선 또는 셀룰라 통신 네트워크들을 포함할 수 있으나, 여기에 국한되는 것은 아니다.
전형적인 한 실시예에서, 컴퓨터 시스템(100)은 Intel® Dual-CoreTM 또는 Pentium® 프로세서들, AMD TurionTM 64 프로세서 또는 다른 종류의 CPU 같은 프로세싱 유닛(140)을 포함하는 범용 컴퓨팅 장치(110)를 포함할 수 있다. 장치(110)는 RAM (random access memory), ROM (read only memory), PROM (programmable ROM), EPROM (erasable PROM), FLASH-EPROM 및 다른 유형의 다이내믹, 휘발성 및 비휘발성 정보 저장 매체 같은 시스템 메모리(120)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 메모리(120)는 운영 시스템 (OS)(122), 프로그램들이나 어플리케이션들(124), 그리고 액세스 기술 시스템 알고리즘 (ATSA, access technology system algorithm)(126)을 저장한다. 장치(110)는 상술한 하나 이상의 유선 및 RAT 네트워크들(305, 310, 315 및 325)로 장치(110)를 연결시키는 하나 이상의 유선 및/또는 RAT 네트워킹 인터페이스 장치들을 더 포함한다.
전형적 일 실시예에서, 네트워킹 인터페이스 장치들은 장치(110) 내부에 있 거나 외부에 있을 수 있다. 예를 들어, 내부 모뎀(170)은 PCI 기반 이더넷 카드나 다이얼-업 (dial-up) 모뎀을 포함해 장치(110)를 유선 네트워크(305)에 연결할 수 있다. 내부 RAT 모뎀(190)은 장치(110)를 무선 및/또는 셀룰라 네트워크(310)에 연결시키는 PCI 기반 WLAN, GSM 또는 CDMA 카드를 포함할 수 있다. 장치(110) 내부에 있을 때, 모뎀들(170 및 190)은 시스템 버스(160)와 직접 연결될 수 있다. 외부 네트워킹 장치들은 무선 또는 셀룰라 네트워크(315)로의 연결을 지원하는 RAT 모뎀(200), 및 네트워크들(320 및 325)로의 연결을 지원하는 듀얼 RAT 모뎀(400)을 포함할 수 있다. 외부 장치들(200 및 400)은 USB, FireWire, PCMCI, 이더넷, WLAN 또는 이 분야의 업자들에게 알려진 다른 종류의 데이터 통신 인터페이스들 같은 호스트 인터페이스(150)를 통해 장치(110)에 연결될 수 있다.
도 1은 둘 이상의 라디오 액세스 기술들을 지원하도록 구성된 외부 RAT 네트워킹 장치들(400)의 전형적 일 실시예 역시 묘사한다. 장치(400)는 무선 액세스 포인트, 무선 케이블 모뎀, 무선 라우터 또는 다른 타입의 RF 네트워크 액세스 장치를 포함할 수 있으나, 여기에만 국한되는 것은 아니다. 장치(400)는 프로세서(410), 시스템 메모리(420), 시스템 버스(430) 및 각개의 RAT 네트워크들(320 및 325)과의 장치 통신을 가능하게 하는 두 (또는 그 이상의) MAC/물리 계층 RAT 인터페이스들(440 및 450) 프로세서(410)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스들(440 및 450)은 각기 IEEE 802.11b 및 802.11n 인터페이스들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 인터페이스들(440 및 450)들은 블루투스 및 EVDO 인터페이스들을 포함할 수 있다. 장치(400)는 또한 라디오 신호들을 송수신하기 위해 하나 이상의 RF 안테나들(460)을 또한 포함할 수 있다. 전형적 일 실시예에서, 메모리(430)는 OS(422), RAT 인터페이스들(440 및 450)을 위한 상위 네트워킹 프로토콜 계층들(424), 그리고 ATSA(126)와 유사할 수 있는 액세스 기술 시스템 알고리즘(426)을 저장할 수 있다.
한 전형적 실시예에서, 액세스 기술 시스템 알고리즘은 시스템(100)이 가능한 네트워크 기술들에서 최적의 네트워크 액세스 기술을 선택할 수 있게 한다. ATSA는 범용 프로세스에 의해 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 한 전형적 실시예에서, 액세스 기술 시스템 알고리즘(126)은 인터페이스들(170, 190 및 200)과 같은 둘 이상의 액세스 기술 인터페이스들을 포함하는 컴퓨팅 장치(110)의 메모리 안에 상주할 수 있다. 다른 전형적 실시예에서, 액세스 기술 시스템 알고리즘(426)은 멀티-액세스 기술 모뎀(400) 안에 상주하여, RAT 인터페이스들(440 및 450)을 통해 시스템(100)에 네트워크 액세스를 지원한다. 이 분야의 당업자라면, 네트워킹 된 컴퓨팅 시스템(100) 안에서, 계층구조 (hierarchical) 방식으로 독자 동작할 수 있는 알고리즘들(126 및 426) 같은 여러 ATSA를 구비하는 것이 때때로 유리하다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 2는 N 개의 잠정 연결 액세스 기술들에 대한 액세스 기술 선택 알고리즘(200)의 한 전형적 실시예의 흐름도이다. ATSA(200)가 주기적으로, 혹은 이벤트에 의한 비동기 스케줄에 따라 실행될 수 있다. 205 단계에서, 신호 품질, 신호 대 잡음, 비용, RTT, 혼잡, 업링크 데이터 스피드, 다운링크 데이터 스피드, 업링크 큐 (queue) 사이즈, 액세스 기술 스위치 회수 및 IP 세션 무결성을 포함하지만 이들에 국한되는 것은 아닌 미가공 네트워크 데이터가 계측되어 시스템에 의해 수집된다. 210 단계에서, 스피드, 비용 및 RTT를 포함하나 거기에 국한되는 것은 아닌 정규화된 품질 속성들이 미가공 네트워크 데이터에 대한 각각의 액세스 기술 베이스로 산출된다. 215 단계에서, 정규화된 품질 속성들을 사용시 각각의 액세스 기술마다 하나의 액세스 기술 품질 메트릭 (ATQM, access technology quality metric)이 산출된다. 220 단계에서, 현재 연결된 액세스 기술이 판단되어 변수 "i"로 저장된다. 225 단계에서, 연결된 액세스 기술 품질 메트릭 ATQM(i)과 다른 모든 액세스 기술들의 품질 메트릭들 사이의 차이들인 델타 품질 메트릭들 (Delta QM (1 to N))이 산출된다.
이어서, 230 단계에서 이 연결의 데이터 활동 상태가 판단된다. 데이터 활동 상태들의 예에는 휴면중 (사용자 활동 없음), 저활동 (최근 혹은 현재의 사용자 활동), 및 고활동 (높은 비율의 데이터가 현재 전송중임)이 포함되나, 여기에 국한되지는 않는다. 235 단계에서, 다른 액세스 기술 시스템으로의 스위칭이 고려되어야 하는가를 결정하기 위해, 연결된 액세스 기술 품질 메트릭이 그 데이터 활동 상태의 최소 문턱치와 비교된다. 현재의 액세스 기술 품질 메트릭 ATQM(i)이 그 최소 문턱치보다 높으면, 더 이사의 스위칭은 고려되지 않으며 액세스 기술 선택 알고리즘(200)은 종료된다. ATQM(i)가 최소 문턱치 품질 레벨 밑에 있으면, 다른 액세스 기술로의 스위칭이 더 고려될 수 있다.
액세스 기술 선택 알고리즘(200)의 다음 단계는 240 단계에서 j=1부터 N까지의 각 값에 대해 델타 QM(j) 어레이를 델타 문턱치 (i, j, 상태) 행렬과 비교하는 것이다. 어떠한 델타 QM들도 델타 문턱치 위에 있지 않으면 이 시점에서 스위칭은 필요하지 않으므로 알고리즘이 종료될 수 있지만, 그렇지 않은 경우 액세스 기술 스위칭이 시작될 수 있다. 한 전형적 실시예에서, 액세스 기술 스위칭은 245 단계에서 먼저 현재의 연결 모뎀을 아이들 (idle) 모드로 들어가게 함 (더 이상 데이터를 전송할 수 없게 함)으로서 시작된다. 이차적으로, 델타 문턱치를 초과한 액세스 기술 시스템이 250 단계에서 연결 상태로 들어가게 될 것이다 (데이터를 전송할 수 있게 됨). 이 분야의 업자들이라면 여기에 사용될 수 있는 두 액세스 기술 시스템들 사이에서 스위칭을 발효하기 위한 여러 다른 방법들이 존재한다는 것을 알 수 있을 것이다.
ATSA(200)의 205 단계에서 이용가능한 기술들에 대한 미가공 네트워크 정보를 수집 및 계측하기 위한 여러 기법들은 다음에 설명될 것이다. 이 분야의 업자들은 이 기법들이 단지 예로 든 것일 뿐 미가공 네트워크 데이터의 수집과 계측을 위한 다른 방법들도 다양한 대체 실시예들로써 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 한 전형적 실시예에서, 수집되어야 할 도움될 정보는 제어 메시지들이나 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스들을 통해 액세스 단말로부터 입수될 수 있을 것이다. 이런 종류의 속성들에는 RSSI, SNR, Eb/Nt 및 CINR이 포함될 수 있으나, 여기에 국한되지 않을 것이다. 다른 속성들은 이 인터페이스들에 대해 덜 일반적이므로, 이들을 획득하기 위해 다른 방법들이 사용될 것이다.
예를 들어, 바이트 당 가격은 통상적으로 사용가능하지 않지만, 802.21 MIH 메시지들이나 다른 상위 계층 메시지 내 정보 엘리먼트로서 포함될 수 있다. 가격 은 공장 공급시 액세스 단말 안에 미리 프로그래밍될 수도 있고 아니면 서비스 네트워크로부터 OTA (over-the-air) 메시징에 의해 얻어질 수 있다.
채널 지연 또는 RTT (round trip turnaround time) 역시 보통은 사용가능하지 않지만, 여러 방식을 통해 ATSA에 의해 계측 또는 얻어질 수 있다: 서비스 네트워크로부터 OTA 메시지가 계측되고 그런 다음 TCP 승인 시간들, 또는 하나의 꽉 찬 데이터 윈도를 수신하는데 걸리는 시간 (데이터 수신시에만 유용함)에 기반하거나, 핑 (ping) 같은 액티브 메시지를 통해 평균화된다. 한 액티브한 방법이 사용될 때, 액티브 메시지의 주기성은 신호 품질, 비용, 전력 소비, 및 스위칭 확률 같은 요인들을 기준으로서 고려해야 할 것이다.
UL (uplink) 및 DL (downlink) 혼잡 역시 보통은 액세스 단말로부터의 제어 메시징을 통해 활용가능한 것이 아니다. 네트워크의 혼잡은 액세스 기술의 스피드 및 RTT 둘 모두에 해롭게 영향을 미치는 주요 요인일 수 있다. 통상적으로, 혼잡 레벨은, 액세스 단말에 의해 디코딩된 후 ATSA로 전송될 수 있는 OTA 메시지 안에서 전송된다. OTA 메시지는 UL 및 DL 혼잡 표시 둘 모두를 포함해야 할 것이다. 이 OTA 메시지가 단지 혼잡을 전송하기 위해 반드시 특정적으로 지정되거나 고안될 필요는 없다. 대부분의 액세스 시스템 프로토콜들에서, 혼잡은 OTA 자원들을 할당하는데 사용되는 기존의 OTA MAC (media access control) 메시지들을 디코딩함으로써 추정될 수 있다. 예를 들어, WiMAX 네트워크에서의 MAP 메시지가 혼잡을 추정하는데 사용될 수 있는데, 그것이 다가올 UL 및 DL 프레임들을 위한 자원 할당을 규정하기 때문이다. 혼잡의 단위는 초 단위로서, 현재의 UL 및 DL 큐 시간들을 나 타내는 것이 바람직하다.
유지 가능하고 획득 가능한 UL 및 DL 스피드들은 보통 제어 메시징을 통해 액세스 단말에서 입수 가능한 것이 아니다. UL 유지 가능 스피드들이 현재 연결된 모뎀에 의해 UL 데이터 흐름을 직접적으로 모니터링함으로써 계측될 수 있다. 호스트 데이터 소스가 이러한 계측을 제한하지 않도록 확실히 하기 위해, 액티브 모뎀은 적절한 깊이의 UL 큐가 존재할 때에만 그러한 계측을 받아들여야 할 것이다. 유지 가능하고 획득가능한 DL 스피드는 보통 계측이 어려운데, 그 이유는 데이터 소스나 액세스 기술 링크가 한계를 생성하는 때를 판단하기가 어렵기 때문이다.
ATSA(200)의 210 단계에서, 정규화된 액세스 기술 품질 속성들을 생성하기 위한 몇 가지 전형적 방법들이 지금부터 설명될 것이다. 이러한 미가공 액세스 기술 정보의 대규모 세트를 사용하여, 비한정적 예들로서 UL 처리율 속성, DL 처리율 속성, 비용 속성, RTT 속성, 및 액세스 기술 천이 요인 같은 정규화된 사용자 품질 속성들의 보다 작은 세트가 산출된다. 이러한 품질 속성들 각각의 정규화는 kbps, $/Kbyte, 및 초 (second)처럼, 사용자가 인지할 수 있는 단위들이 되게 할 것이다. 정규화 변환 및 계수들은 각각의 RAT 시스템마다 고유할 것이다.
도 3은 정규화된 품질 속성들을 산출하는데 사용될 수 있는 전형적인 수식들을 보인다. 이 수식들에서, Kxxxx는 액세스 기술에 고유한 상수를 의미한다 (액세스 기술에 따라 가변). Fxxxx는 천이 함수들을 나타낸다. 이 함수들은 이 기술분야의 업자들에게 알려진 다양한 로그 함수들이거나, 비한정적으로 예를 들자면 룩업 테이블들이나 서브루틴들 같은 더 복잡한 함수들일 수 있다. Kxxxx의 값들 및 Fxxxx 함수들은 미가공 액세스 기술 정보를 사용자 식별가능 유닛들로 정규화하기 위해 선택될 수 있다. Kxxxx 값들과 Fxxxx 인 (in) 함수들은 이 기술분야의 업자들에게 알려진 기술들을 이용해 수학적으로나 경험적으로 정해질 수 있다. Kxxxx 값들과 Fxxxx 함수들이 어셈블리에서 정해져 미리 공급될 수도 있지만, 이 값들은 조정이 필요로 될 때 OTA (over-the-air) 메시징을 통해 네트워크 운영자에 의해 수정될 수 있다.
놈 (norm) RTTRAT#1는 라디오 액세스 기술(310)의 정규화된 RTT 품질 속성이다. 놈 RTTRAT#1는 이상적으로는 초를 단위로 해야 할 것이다. 초를 단위로 하는 것이 바람직한 것은, ATSA는 이것들을 보다 용이하게 인가하고 해석할 수 있는 최종 사용자나 기술자에게 디스플레이할 수 있을 것이기 때문이다. RTT가 획득될 수 없는 상황들에서는, 미리 공급된 최선의 추정 값들이 사용되어야 할 것이다.
놈 UPSpeedRAT#1는 라디오 액세스 기술(310)의 정규화된 UL 스피드 속성이다. 놈 UPSpeedRAT#1는 이상적으로는 현재 bytes/sec를 단위로 현실적 UL 데이터 스피드를 나타내야 한다. bytes/seconds 단위를 가지는 것이 바람직한 것은, ATSA가 현재 이것들을 보다 용이하게 인가하고 해석할 수 있는 최종 사용자나 기술자에게 디스플레이할 수 있을 것이기 때문이다. MeasureULSpeedRAT#1 같은 미가공 계측치들의 일부가 획득될 수 없는 상황들에서는, KMeaULSpeed RAT#1 같은 해당 상수가 0으로 세팅되어, 누락된 정보의 어떤 영향을 효과적으로 상쇄해야 한다.
놈 DLSpeedRAT#1는 라디오 액세스 기술(310)의 정규화된 DL 스피드 속성으로서, 위에서 서술한 것과 비슷한 이유로 DLSpeedRAT#1에서도 bytes/sec를 단위로 해야 할 것이다.
놈 CostRAT#1는 라디오 액세스 기술(310)의 정규화된 Cost (비용) 속성이다. 놈 CostRAT#1는 바이트 당 비용을 나타낼 수 있다. $/byte를 단위로 하는 것이 바람직한 것은, ATSA는 현재 이것들을 보다 용이하게 인가하고 해석할 수 있는 최종 사용자나 기술자에게 디스플레이할 수 있을 것이기 때문이다.
ATSA(200)의 215 단계에서 액세스 기술 품질 메트릭을 생성하는 몇몇 전형적 방법들이 다음에 설명될 것이다. 액세스 기술들 각각으로부터의 모든 품질 속성들은 각 액세스 기술마다 하나의 품질 메트릭으로 결합될 수 있다. 품질 속성들과는 달리, 모든 액세스 기술들에 대한 품질 메트릭을 산출하기 위해서는 같은 결합 산출법 (combinatory calculation)이 사용될 것이다. 이러한 품질 메트릭은 이제 구현방식 및 액세스 기술에 대해 공평해야 할 것이다.
도 3은 품질 메트릭을 산출하는데 사용될 수 있는 하나의 전형적인 수식을 보인다. Kxxxx 인 (in)은 여기서 액세스 기술에 중립적인 상수들 (각 기술마다 동일한 상수)을 나타낸다. Fxxxx 인은 천이 함수들을 나타낸다. 이 함수들은 로그 함수처럼 간단한 것이거나, 룩업 테이블이나 서브루틴처럼 보다 복잡한 것일 수 있다. Kxxxx 값들과 Fxxxx 함수들은 품질 속성들의 중요도를 가중하는데 사용된다. 그것은 매우 개인적인 것이기 때문에, 이것이 네트워크 운영자 및/또는 최종 사용 자에 의해 조정될 수 있어야 한다는 것이 권장된다. Kxxxx 값들과 Fxxxx 함수들이 어셈블리에서 정해져 미리 공급될 수도 있지만, 이 값들은 조정이 필요로 될 때 OTA (over-the-air) 메시징이나 사용자 인터페이스를 통해 네트워크 운영자에 의해 수정될 수 있다.
QRAT#1는 라디오 액세스 기술 310의 정규화된 품질 메트릭이다. 도 2에서, QRAT#1는 ATQM(1)에 상응하는 것일 수 있다. QRAT#1이 비용, 스피드 및 RTT를 결합한 것이므로, 그것은 어떤 실질적 단위를 가지지 않지만 사용자 인식을 위해, 제로 (0)인 품질 메트릭이 가능한 무접속으로서 규정되도록 권장된다. 또한, 품질 메트릭의 증가는 신호 품질의 증가와 cost/byte의 감소와 지연의 감소를 나타내도록 권장된다.
신호 품질은 흔히 한 라디오 액세스 기술 내에서 빠르게 가변될 수 있기 때문에, 액세스 기술들 각각에 대한 품질 메트릭들이 평탄화되거나 (smoothed) 평균화되도록 (averaged) 권장된다. 비한정적 예로서 싱글 폴 (single pole) 무한 임펄스 응답 필터를 이용하는 것과 같이 평탄화를 위한 여러 가능한 알고리즘들이 존재한다. 필터링 시간이나 정도 (amount)는 액세스 기술에 따라 좌우될 것이므로, 각각의 액세스 기술에 대해 서로 상이한 필터링 정도가 사용되도록 권장된다.
ATSA의 230 단계에서, 연결된 액세스 기술이 어떤 액세스 데이터 상태인지를 판단하기 위한 몇 가지 전형적 방법들을 다음에 설명할 것이다. 적절한 문턱치들의 세트들이 사용될 수 있게 하기 위해, 연결된 액세스 단말의 상태가 결정되어야 한다. 데이터 상태는 그를 통한 데이터 트랙픽의 레이트 및 타이밍을 모니터링함으로써 판단될 수 있다. "휴면중 (dormant)", "저활동 (low active)", 및 "고활동 (high active)" 상태들은 다만 예일 뿐으로, 알고리즘에 더 많은 정밀성을 제공하는 다른 가능한 상태들 또한 고려될 수 있을 것이다. 얼마나 많은 액세스 데이터 상태들을 ATSA가 지원할 수 있는지에 대해서는 아무 제한도 없다.
ATSA(200)의 235 단계에서 액세스 단말 품질 메트릭을 최소 문턱치와 비교하기 위한 몇 가지 전형적 방법들이 지금부터 설명될 것이다. 이 비교의 목적은 현재의 품질 레벨이 특정 최소 레벨보다 상위에 있으면 천이가 취해지지 않도록 보장하기 위한 것이다. 문턱치 레벨에 따라, 이 단계는 액세스 기술들 간 고속 스위칭에 대한 어떤 보호기능을 부가한다. 각각의 액세스 기술에 대해 서로 다른 문턱치들을 이용함으로써 그 문턱치가 한 기술에 대한 다음 기술 대비 선호나 편향 또는 다음 기술 대비 한 기술에 대해 떨어지는 선호나 편향을 가능하게 한다. 문턱치는 데이터 상태에 따라서도 좌우되므로, 그러한 비교가 스위칭을 휴면중 (dormant) 상태를 향해 치우치게 할 수 있다. 예를 들어, 이것은 최소 휴면중 품질 문턱치를 최소 활동 품질 문턱치보다 높게 설정하거나 다른 방법을 이용해 달성될 수 있다.
ATSA(200)의 240 단계에서 델타 품질 메트릭을 델타 문턱치와 비교하는 몇 가지 전형적 방법들을 이제 설명할 것이다. 이 비교의 목적은 현재의 품질 메트릭이 다른 기술에 대한 소정 델타보다 더 클 때에만 천이가 실행되도록 보장하기 위한 것이다. 각각의 액세스 기술에 대해 서로 다른 문턱치들을 이용함으로써 그 문턱치가 한 기술에 대한 다음 기술 대비 선호나 편향 또는 다음 기술 대비 한 기술 에 대해 떨어지는 선호나 편향을 가능하게 한다. 사용되는 델타 문턱치가 양 (positive)이면, 이 비교는 액세스 기술들 사이의 고속 스위칭에 대한 어떤 보호기능이나 히스테리시스 (hysteresis)를 부가한다. 델타 문턱치가 음이면, 그것은 스위칭을 그 액세스 기술에 편향되게 할 것이다. 문턱치는 데이터 상태에 따라서도 좌우되므로, 그러한 비교가 스위칭을 휴면중 (dormant) 상태에 치우치게 할 수 있다. 이것은 델타 휴면중 품질 문턱치를 델타 활동 품질 문턱치보다 낮게 설정하여 달성될 수 있다.
그 문턱치는 현재의 액세스 기술 및 후보 액세스 기술에 좌우되므로, 천이를 수행하는데 걸리는 시간이 더 길거나 천이 중에 IP 어드레스의 손실이 발생하는 경우 문턱치가 난해한 천이에 불리하게 편향될 수 있다. 이러한 요인들은 위치와 기타 요인들마다 다르게 가변될 수 있기 때문에, 델타 문턱치 행렬이 동적이어야 하고 천이 시간의 변화 및 IP 연결 변환에 대해 조정되는 것이 권장된다. 천이 시간이 얼마인지에 대한 결정과 각 천이에 대한 IP 연결 결과들은 제조시에 제공되거나, 경험에 의해 습득되거나 (천이에 걸렸던 시간의 길이와 그 결과들이 어떤 것이었는지를 저장함), 네트워크로부터 OTA 메시징을 통해 획득되거나 갱신될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들이 도시되고 설명되었으나, 그러한 개시내용의 이익을 향유하는 이 분야의 업자들이라면 여기 개시된 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않은 채 위에서 언급된 것보다 훨씬 더한 변형이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 본 발명의 개념과 범위 안에서와 같이 그러한 모든 변형들을 그 범위 안에 포괄하도록 의도된다.

Claims (22)

  1. 네트워크 액세스 기술을 선택하기 위한 방법에 있어서,
    하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들에 대한 네트워크 품질 계측 데이터를 수집하는 단계;
    상기 수집된 네트워크 품질 계측 데이터에 기초해 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들에 대한 하나 이상의 정규화된 품질 속성들을 산출하는 단계;
    상기 하나 이상의 정규화된 품질 속성들에 기초해 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들에 대한 하나 이상의 품질 메트릭들을 산출하는 단계; 및
    상기 네트워크 액세스 기술들의 품질 메트릭들에 기초해 상기 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들로부터 최적의 네트워크 액세스 기술을 선택하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이용가능한 네트워크 액세스 기술들 중 하나는 적어도 한 액티브 네트워크 액세스 기술을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 최적의 네트워크 액세스 기술을 선택하는 단계는, 상기 액티브 네트워크 액세스 기술의 품질 메트릭을 최소 품질 문턱치와 비교하여, 다른 이용가능한 네트워크 액세스 기술로의 스위칭이 필요한지 여부를 판단하는 단 계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액티브 네트워크 액세스 기술의 품질 메트릭과 상기 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들의 품질 메트릭들 사이의 차이인 하나 이상의 델타 품질 메트릭들을 계산하는 단계;
    상기 델타 품질 메트릭들과 한 액세스 기술 델타 문턱치를 비교해, 상기 최적의 네트워크 액세스 기술을 결정하는 단계; 및
    상기 액티브 네트워크 액세스 기술로부터, 상기 액세스 기술 델타 문턱치를 초과하는 상기 델타 품질 메트릭에 의해 식별된 상기 최적의 네트워크 액세스 기술로 스위칭을 행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 정규화된 품질 속성들은, 상기 수집된 네트워크 품질 계측 데이터의 선형적 함수 결합 (linear and functional combination)을 이용해 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 정규화된 품질 속성들은 초 (seconds), kbps, 및 cost/byte (바이트 당 비용) 같이 사용자가 알 수 있는 단위로 정규화됨을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 품질 메트릭은, RTT, 업링크 스피드, 다운링크 스피드 및 cost/byte 중 하나 이상을 포함하는 정규화된 품질 속성들의 선형적 함수 결합을 이용해 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  8. 제3항에 있어서, 상기 최소 품질 문턱치는 상기 액티브 네트워크 액세스 기술의 데이터 활동 레벨에 좌우됨을 특징으로 하는 방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 델타 품질 문턱치는 현재의 액세스 기술, 후보 액세스, 및/또는 데이터 상태 중 하나에 종속적임을 특징으로 하는 방법.
  10. 제4항에 있어서, 상기 델타 품질 문턱치는 한 액세스 기술이 스위칭하는데 걸리는 시간의 정적 혹은 동적 변화에 대한 것임을 특징으로 하는 방법.
  11. 네트워크 액세스 기술을 선택하기 위한 방법에 있어서,
    수집된 네트워크 품질 계측 데이터에 기초해 적어도 한 액티브 네트워크 액세스 기술의 액세스 기술 품질 메트릭을 산출하는 단계;
    수집된 네트워크 품질 계측 데이터에 기초해 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들에 대한 하나 이상의 액세스 기술 품질 메트릭들을 산출하는 단계;
    액티브 네트워크 액세스 기술의 품질 메트릭 및 상기 하나 이상의 이용가능 한 네트워크 액세스 기술들의 품질 메트릭에 기반해 최적의 네트워크 액세스 기술을 결정하는 단계; 및
    상기 액티브 네트워크 액세스 기술로부터, 상기 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들로부터 선택된 상기 최적의 네트워크 액세스 기술로 스위칭을 행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 최적의 네트워크 액세스 기술을 결정하는 단계는,
    상기 액티브 네트워크 액세스 기술의 품질 메트릭 및 상기 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들의 품질 메트릭들의 함수로서 하나 이상의 델타 품질 메트릭들을 계산하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 델타 품질 메트릭들을 액세스 기술 델타 문턱치와 비교하여, 상기 최적의 네트워크 액세스 기술을 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 품질 메트릭은, RTT, 업링크 스피드, 다운링크 스피드 및 cost/byte 중 하나 이상을 포함하는 정규화된 품질 속성들의 선형적 함수 결합을 이용해 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 정규화된 품질 속성들은 상기 수집된 품질 계측 데이터의 선형적 함수 결합을 이용해 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 델타 품질 문턱치는 현재의 액세스 기술, 후보 액세스, 및/또는 데이터 상태 중 하나에 종속적임을 특징으로 하는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 델타 품질 문턱치는 한 액세스 기술이 스위칭하는데 걸리는 시간의 정적 혹은 동적 변화에 대한 것임을 특징으로 하는 방법.
  17. 네트워크 액세스 기술을 선택하기 위한 시스템에 있어서,
    둘 이상의 네트워크 액세스 기술들;
    상기 둘 이상의 네트워크 액세스 기술들의 네트워크 품질 계측 데이터를 저장하는 메모리; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 저장된 네트워크 품질 계측 데이터에 기초해, 상기 하나 이상의 네트워크 액세스 기술들에 대한 하나 이상의 품질 메트릭들을 산출하고,
    상기 산출된 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들에 대한 하나 이상의 품질 메트릭들에 기초해 최적의 네트워크 액세스 기술을 결정하도록 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 하나 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들의 품질 메트릭의 함수로서 하나 이상의 델타 품질 메트릭들을 산출하고,
    상기 하나 이상의 델타 품질 메트릭들을 액세스 기술 델타 문턱치와 비교해 상기 최적의 네트워크 액세스 기술을 결정하도록 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 품질 메트릭은, RTT, 업링크 스피드, 다운링크 스피드 및 cost/byte 중 하나 이상을 포함하는 정규화된 품질 속성들의 선형적 함수 결합을 이용해 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 정규화된 품질 속성들은 상기 저장된 네트워크 품질 계측 데이터의 선형적 함수 결합을 이용해 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  21. 네트워크 액세스 기술을 선택하기 위한 방법에 있어서,
    적어도 하나의 액티브 네트워크 액세스 기술을 포함하는 둘 이상의 이용가능한 네트워크 액세스 기술들의 네트워크 품질 계측 데이터를 수집하는 단계;
    상기 수집된 네트워크 품질 계측 데이터에 기초해 상기 이용가능한 네트워크 액세스 기술들의 둘 이상의 품질 메트릭들을 산출하는 단계;
    상기 액티브 네트워크 액세스 기술의 품질 메트릭과 최소 품질 문턱치를 비교하여 다른 이용가능한 네트워크 액세스 기술로 스위칭할지 여부를 결정하는 단계;
    상기 비교된 품질 메트릭이 상기 최소 품질 문턱치보다 낮으면, 상기 액티브 네트워크 액세스 기술의 품질 메트릭과 상기 이용가능한 네트워크 액세스 기술들의 품질 메트릭들 사이의 차로서 상기 이용가능한 네트워크 액세스 기술들의 둘 이상의 델타 품질 메트릭들을 산출하는 단계; 및
    상기 델타 품질 메트릭들을 액세스 기술 델타 문턱치와 비교하여, 최적의 네트워크 액세스 기술을 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 액티브 네트워크 액세스 기술로부터, 상기 액세스 기술 델타 문턱치를 초과하는 상기 델타 품질 메트릭에 의해 식별된 상기 최적의 네트워크 액세스 기술로 스위칭을 행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
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