KR20100008910A - 광대역 무선 통신 시스템에서 자원 할당 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선 통신 시스템에서 자원 할당 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 광대역 무선 통신 시스템에서 비례 공평(PF: Proportional Fair) 스케쥴링 방식을 이용하여 자원을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 이동국들에 대한 정보를 확인하고, 상기 이동국들에 대한 정보를 이용하여 가중치를 설정하고, 상기 이동국들에 대한 정보 및 상기 가중치를 이용하여 상기 이동국들의 우선순위를 산출하며, 상기 우선순위에 상응하여 상기 이동국들의 비례 공평(PF: Proportional Fair) 스케쥴링을 수행한다.

Description

광대역 무선 통신 시스템에서 자원 할당 장치 및 방법{Apparatus and method for allocating resource in broadband wireless communication system}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 광대역 무선 통신 시스템에서 비례 공평(PF: Proportional Fair, 이하 'PF'라 칭하기로 함) 스케쥴링 방식을 이용하여 자원을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 방송, 멀티미디어 영상, 멀티미디어 메시지 등 다양한 서비스를 제공하는 형태로 발전하고 있다. 특히, 차세대 무선 통신 시스템에서는 고속의 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 함)의 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 또한, 현재 차세대 무선 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(WMAN: Wireless Metropolitan Area Network, 이하 'WMAN'이라 칭하기로 함) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 함) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그리고, 그 대표적인 무선 통신 시스템으로 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 함)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 함) 방식을 적용한 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 시스템 기반의 휴대 인터넷 시스템 또는 와이맥스(WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access) 시스템이 제안되었다.
또한, 무선 통신 시스템에서는 주파수(frequency) 자원과, 코드(code) 자원, 타임 슬럿(time slot) 자원 등과 같은 한정된 자원을 효율적으로 이용하여 대용량의 데이터를 안정적으로 송수신하기 위한 방안이 활발히 진행되고 있다. 특히, 한정된 자원을 이용하여 사용자들에게 대용량의 데이터를 안정적으로 송수신하기 위한 자원 할당 방안들로 PF 스케쥴링 방식을 이용하는 방안이 제안되었으며, 상기 PF 스케쥴링 방식은 사용자들 간의 공평성을 고려하여 시스템의 전체 데이터 전송량을 최대화시키는 스케쥴링 방식이다.
그러나, 현재 상기 PF 스케쥴링 방식은, 각 사용자들 간의 공평성만을 고려할 뿐 사용자들로 송수신하는 데이터의 QoS 등을 고려하지 않고 스케쥴링을 수행함에 따라 상기 각 사용자들로 신뢰성 있는 데이터의 송수신이 불가능하게 되는 문제점이 있다. 특히, 차세대 무선 통신 시스템에서는 다양한 QoS의 서비스를 안정적으로 제공하기 위해 시스템에 가입한 사용자들로의 신뢰성 있는 데이터 송수신이 필요하며, 상기 사용자들로 신뢰성 있는 데이터 송수신을 위해서는 상기 사용자들의 시스템 가입 정보에 따른 서비스 타입을 고려한 구체적인 PF 스케쥴링 방식이 필요 하다. 또한, 다양한 QoS의 서비스를 사용자들에게 안정적으로 제공하기 위해서는 각 사용자별 서비스 타입에 따른 데이터의 QoS를 고려한 구체적인 PF 스케쥴링 방식이 필요하다. 그리고, 상기 PF 스케쥴링 방식을 이용하여 각 사용자들에게 자원을 할당하고, 각 사용자들에게 QoS를 보장하면서 대용량의 데이터를 안정적으로 송수신하기 위한 자원 할당 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 광대역 무선 통신 시스템에서 PF 스케쥴링 방식을 이용하여 자원을 할당하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 광대역 무선 통신 시스템에서 사용자별 채널 상태 및 QoS 레벨을 고려한 PF 스케쥴링 방식을 이용하여 사용자별 QoS를 보장하면서 상기 사용자들에게 데이터를 안정적으로 송신하고, 상기 사용자들로부터 데이터를 수신하기 위한 자원 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은, 광대역 무선 통신 시스템에서 사용자별 시스템 가입 정보를 고려한 PF 스케쥴링 방식을 이용하여 사용자들로 통신 서비스를 원활하게 제공하기 위한 자원 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 광대역 무선 통신 시스템에서 사용자들이 제공받고자 하는 서비스 타입을 고려한 PF 스케쥴링 방식을 이용하여 시스템의 데이터 전송율을 최대화시키는 자원 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 이동국들에 대한 정보를 확인하는 단계; 상기 이동국들에 대한 정보를 이용하여 가중치를 설정하는 단계; 상기 이동국들에 대한 정보 및 상기 가중치를 이용하여 상기 이동국들의 우선순위를 산출하는 단계; 및 상기 우선순위에 상응하여 상기 이동국들의 비례 공평(PF: Proportional Fair) 스케쥴링을 수행하는 단계를 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 이동국들에 대한 정보를 확인하는 확인부; 상기 이동국들에 대한 정보를 이용하여 상기 이동국들의 우선순위 산출에 필요한 정보를 추정하는 추정부; 상기 이동국들에 대한 정보를 이용하여 가중치를 설정하는 설정부; 상기 가중치 정보 및 상기 우선순위 산출에 필요한 정보를 이용하여 우선순위를 산출하는 산출부; 및 상기 우선순위에 상응한 비례 공평(PF: Proportional Fair) 스케쥴링을 수행하여 상기 이동국들에게 자원을 할당하는 할당부를 포함한다.
본 발명은, 광대역 무선 통신 시스템에서 사용자들의 채널 상태, 시스템 가입 정보, QoS 레벨, 및 서비스 타입 등을 고려한 PF 스케쥴링 방식을 이용하여 자원을 할당함으로써, 사용자별 QoS를 보장하면서 상기 사용자들과 데이터를 안정적으로 송수신할 수 있으며, 사용자들로 통신 서비스를 원활하게 제공하고, 시스템의 데이터 전송율을 최대화시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은, 통신 시스템, 일예로 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 함) 통신 시스템인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템에서 자원 할당 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의상 무선 통신 시스템을 IEEE 802.16 시스템에서 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 함)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 함) 방식을 적용 가능한 광대역 무선 통신 시스템을 일예로 하여 설명한다.
또한, 본 발명은, 광대역 무선 통신 시스템에서 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 함)의 서비스를 사용자들, 예컨대 이동국(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 함)들로 안정적으로 제공하기 위해 비례 공평(PF: Proportional Fair, 이하 'PF'라 칭하기로 함) 스케쥴링 방식을 이용하여 자원을 할당하는 장치 및 방법을 제안한다. 후술할 본 발명의 실시예에서는, 스케쥴러가 MS들의 채널 상태(channel state), 시스템 가입 정보, QoS 레벨, 서비스 타입, 데이터 패킷 사이즈, 또는 데이터 전송 딜레이 등을 고려하여 PF 스케쥴링을 수행함으로써 상기 MS들에게 자원을 할당한다. 여기서, 상기 스케쥴러는, 상기 MS들로의 통신 서비스를 제공하는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 함) 내 또는 상기 BS의 상위단인 제어국 내에 위치하거나, 또는 통신 시스템 내에 독립적으로 위치할 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 BS 내에 위치하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
아울러, 본 후술할 본 발명의 실시예에서는, 상기 스케쥴러가 MS들의 채널 상태, 시스템 가입 정보, QoS 레벨, 서비스 타입, 데이터 패킷 사이즈, 또는 데이 터 전송 딜레이 등을 고려하여 PF 스케쥴링을 위한 우선순위(priority)를 결정하며, 특히 상기 MS들의 채널 상태, 시스템 가입 정보, QoS 레벨, 서비스 타입, 데이터 패킷 사이즈, 및/또는 데이터 전송 딜레이 별로 가중치를 각각 설정하여 상기 우선순위를 결정한다. 그리고, 상기 스케쥴러는 상기 결정한 우선순위를 이용하여 PF 스케쥴링을 수행하고, 상기 PF 스케쥴링에 의해 상기 MS들로 자원이 할당된다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 광대역 무선 통신 시스템은, 소정의 셀(100)을 관장하는 BS(102)와, 상기 셀(100) 내에 존재하여 상기 BS(102)로부터 통신 서비스를 제공받는 MS1(112), MS2(114), 및 MS3(116)을 포함한다. 여기서, 상기 MS들(112,114,116)은 이동성 및 고정성을 모두 가지며, 상기 BS(102)와 MS들(112,114,116) 간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 이용하여 이루어진다.
또한, 상기 BS(102)는 상기 셀(100) 내에 존재하는 MS들(112,114,116)로 자원을 할당하며, 상기 BS(102)의 스케쥴러는 상기 MS들(112,114,116)의 채널 상태 정보, 시스템 가입 정보, QoS 레벨, 서비스 타입, 데이터 패킷 사이즈, 또는 전송 딜레이 등을 고려하여 PF 스케쥴링을 위한 우선순위를 결정하고, 상기 결정한 우선순위를 이용하여 PF 스케쥴링을 수행한다. 그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 통신 시스템에서 BS(102)의 스케쥴러를 보다 구체 적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 통신 시스템에서 스케쥴러의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 스케쥴러(200)는, 셀(100) 내에 존재하는 MS들(112,114,116)에 대한 데이터 큐를 관리하는 데이터 큐 관리부(210), 상기 MS들(112,114,116)의 시스템 가입 정보를 저장 및 관리하는 데이터 베이스(220), 상기 MS들(112,114,116)의 데이터 큐 정보, 시스템 가입 정보, 및 피드백 정보를 수신 및 확인하는 확인부(230), 상기 확인한 데이터 큐 정보, 시스템 가입 정보, 및 피드백 정보를 이용하여 MS들(112,114,116)의 우선순위 산출시 필요한 정보를 추정하는 추정부(240), 상기 확인한 데이터 큐 정보, 시스템 가입 정보, 및 피드백 정보를 이용하여 가중치들을 설정하는 설정부(250), 상기 설정한 가중치들과 상기 확인한 데이터 큐 정보, 시스템 가입 정보, 및 피드백 정보를 이용하여 PF 스케쥴링을 위한 우선순위를 산출하는 산출부(270), 및 상기 산출한 우선순위에 따라 PF 스케쥴링을 수행하여 상기 MS들(112,114,116)에게 자원을 할당하는 할당부(270)를 포함한다.
상기 데이터 큐 관리부(210)는, BS(102)의 상위단으로부터 MS들(112,114,116)로 제공하는 통신 서비스에 대한 데이터 큐를 수신하고, 상기 수신한 데이터 큐를 관리한다. 그리고, 상기 데이터 큐 관리부(210)의 데이터 큐 관리에 따른 상기 MS들(112,114,116)의 데이터 큐 정보는 확인부(230)로 전송된다. 여기서, 상기 데이터 큐 정보는, 데이터 큐 관리부(210)가 관리하는 각 MS(112,114,116)에 해당하는 데이터 큐의 사이즈 및 QoS 레벨 등에 대한 정보이다. 그리고, 도 2에서는 상기 데이터 큐 관리부(210)가 스케쥴러(200)내에 위치하는 것으로 설명하였으나, 데이터 큐 관리부(210)는 스케쥴러(200) 외부에 위치할 수도 있으며, 스케쥴러(200) 외부에 위치할 경우 데이터 큐 관리부(210)의 데이터 큐 관리에 따른 MS들(112,114,116)의 데이터 큐 정보는 상기 스케쥴러(200)의 확인부(220)로 직접 전송된다.
상기 데이터 베이스(220)는, MS들(112,114.116)이 가입한 시스템의 정책 과금 규칙 기능(PCRF: Policy Charging Rule Function, 이하 'PCRF'라 칭하기로 함) 서버 또는 AAA(Authentication Authorization Accounting) 서버를 통해 상기 시스템 가입 정보를 전달받아 저장한다. 상기 시스템 가입 정보는, MS들(112,114.116)이 통신 서비스를 제공받기 위하여 해당 시스템에 가입한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 상기 시스템 가입 정보는, 음성 전화 및 인터넷 전화 등과 같은 실시간 서비스 또는 비실시간 서비스에 대한 가입 정보이거나, 웹 서비스에 대한 가입 정보일 수 있다.
또한, 상기 시스템 가입 정보는, 상기 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입을 지원하기 위해 요구되는 시스템 정보를 포함한다. 예를 들어, 상기 요구되는 시스템 정보는, 해당 서비스 연결에 필요한 최대 지속율(MSR: Maximum Sustained Rate, 이하 'MSR'이라 칭하기로 함), 요구 데이터율(requested data rate), 요구 딜레이(requested delay), 및 요구 지터(requested jitter) 등을 포함한다. 상기 MSR, 요구 데이터율, 요구 딜레이, 및 요구 지터는, 각 MS 들(112,114,116)의 시스템 가입시 MS들(112,114,116)이 제공받고자 하는 통신 서비스의 QoS 레벨 및 서비스 타입에 의해 결정되며, 상기 QoS 레벨 및 서비스 타입은 상기 MS들(112,114,116)의 시스템 가입 정보에 의해 결정된다.
상기 확인부(230)는, 제1확인 유닛(232), 제2확인 유닛(234), 및 제3확인 유닛(236)을 포함한다.
상기 제1확인 유닛(232)은, 상기 데이터 큐 관리부(210)로부터 데이터 큐 정보를 수신하여 MS들(112,114,116)의 데이터 패킷 사이즈, 데이터 패킷 헤더 사이즈, 및 상기 데이터 패킷의 QoS 레벨과 서비스 타입을 확인한다. 그리고, 상기 제2확인 유닛(234)은 상기 데이터 베이스(220)로부터 MS들(112,114,116)의 시스템 가입 정보를 수신하여 시스템에 가입한 상기 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입을 확인하고, 상기 QoS 레벨 및 서비스 타입에 의해 결정되는 MSR, 요구 데이터율, 요구 딜레이, 및 요구 지터 등을 확인한다.
또한, 상기 제3확인 유닛(236)은, BS(102)가 셀(100) 내의 모든 MS들(112,114,116)로부터 각각 수신한 피드백 정보를 확인하여 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태를 지시하는 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 함)와 상기 BS(102)가 송신한 데이터의 하향링크(DL: DownLink, 이하 'DL'이라 칭하기로 함) 수신 정보 등을 확인한다. 그리고, 상기 제3확인 유닛(236)은, 상기 MS들(112,114,116)의 CQI를 통해 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태를 확인하고, 상기 MS들(112,114,116)의 DL 수신 정보를 통해 각 MS들(112,114,116)의 딜레이를 확인한다. 여기서, 상기 각 MS들(112,114,116)의 딜레 이는, BS(102)가 각 MS들(112,114,116)로 DL 데이터 전송시의 전송 딜레이를 의미하며, 상기 전송 딜레이는, BS(102)가 상위단으로부터 각 MS들(112,114,116)의 DL 데이터를 수신하여 상기 각 MS들(112,114,116)로 송신하기까지의 BS(102)에서 DL 데이터의 처리 딜레이와 각 MS들(112,114,116)로 송신시 DL 데이터의 송신 딜레이를 포함한다.
상기 추정부(240)는 제1추정 유닛(242) 및 제2추정 유닛(244)을 포함한다.
상기 제1추정 유닛(242)은, 상기 확인부(230)의 제3확인 유닛(236)이 확인한 MS들(112,114,116)의 채널 상태 및 딜레이를 수신하여 각 MS들(112,114,116)의 전송 데이터율을 추정한다. 그리고, 상기 제2추정 유닛(244)은, 상기 확인부(230)의 제1확인 유닛(232)이 확인한 MS들(112,114,116)의 데이터 패킷 사이즈, 상기 데이터 패킷의 QoS 레벨을 수신하고, 상기 제3확인 유닛(236)이 확인한 딜레이를 수신하여 상기 MS들(112,114,116)의 현재 데이터율, 현재 딜레이, 및 현재 지터를 추정한다.
상기 설정부(250)는 제1설정 유닛(252), 및 제2설정 유닛(254)을 포함한다.
상기 설정 유닛들(252,254)은, 상기 확인부(230)가 확인한 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨, 서비스 타입, 채널 상태, MSR, 데이터율, 딜레이, 및 지터 등을 고려하여 PF 스케쥴링 우선순위를 산출하도록 가중치들을 각각 설정한다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1설정 유닛(252)은, 상기 확인부(230)의 제1 및 제3확인 유닛(232,236)이 확인한 각 MS들(112,114,116)의 데이터 패킷 사이즈, 데이터 패킷 헤더 사이즈, 상기 데이터 패킷의 QoS 레벨과 서비스 타입, 채널 상태, 및 딜레이를 수신한다. 그리고, 상기 제1설정 유닛(252)은, PF 스케쥴링을 위한 우선순위 산출시 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태를 고려하도록 시스템의 처리율 및 데이터율과 각 MS들(112,114,116)의 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 칭하기로 함)를 이용하여 채널 상태 가중치를 설정한다. 그리고, 제2설정 유닛(254)은, 상기 확인부(230)의 제1 및 제2확인 유닛(232,234)이 확인한 각 MS들(112,114,116) 데이터 패킷 사이즈, 데이터 패킷 헤더 사이즈, 상기 데이터 패킷의 QoS 레벨과 서비스 타입, MSR, 요구 데이터율, 요구 딜레이, 및 요구 지터를 수신한다. 상기 제2설정 유닛(254)은, PF 스케쥴링을 위한 우선순위 산출시 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입에 따른 MSR, 데이터율, 딜레이, 및 지터를 고려하도록 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨을 이용하여 MSR 가중치, 데이터율 가중치, 딜레이 가중치, 및 지터 가중치를 각각 설정한다.
상기 산출부(260)는 제1산출 유닛(262), 제2산출 유닛(264), 및 제3산출 유닛(266)을 포함한다.
상기 제1산출 유닛(262)은, 상기 추정부(240)의 제1추정 유닛(236)이 추정한 각 MS들(112,114,116)의 전송 데이터율을 수신하고, 상기 각 MS들(112,114,116)의 전송 데이터율을 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태 우선순위 파라미터를 산출한다. 그리고, 제2산출 유닛(264)은, 상기 확인부(230)의 제2확인 유닛(234)이 확인한 상기 MS들(112,114,116)의 MSR, 요구 데이터율, 요구 딜레이, 및 요구 지터를 수신하고, 상기 추정부(240)의 제2추정 유닛(244)이 추정한 상기 MS 들(112,114,116)의 현재 데이터율, 현재 딜레이, 및 현재 지터를 수신한다. 그리고, 상기 제2산출 유닛(264)은, 각 MS들(112,114,116)의 MSR을 이용하여 MSR 우선순위 파라미터를 산출하고, 요구 데이터율과 현재 데이터율을 이용하여 데이터율 우선순위 파라미터를 산출하고, 요구 딜레이와 현재 딜레이를 이용하여 딜레이 우선순위 파라미터를 산출하며, 요구 지터와 현재 지터를 이용하여 지터 우선순위 파라미터를 산출한다.
또한, 제3산출 유닛(266)은, 상기 설정부(250)의 제1설정 유닛(252)이 설정한 채널 상태 가중치와, 제2설정 유닛(254)이 설정한 MSR 가중치, 데이터율 가중치, 딜레이 가중치, 및 지터 가중치를 수신한다. 상기 제3산출 유닛(266)은, 상기 제1산출 유닛(262)이 산출한 채널 상태 우선순위 파라미터와, 상기 제2산출 유닛(264)이 산출한 MSR 우선순위 파라미터, 데이터율 우선순위 파라미터, 딜레이 우선순위 파라미터, 및 지터 우선순위 파라미터를 수신한다. 그리고, 상기 제3산출 유닛(266)은, 상기 수신한 우선순위 파라미터들과 가중치들을 이용하여 PF 스케쥴링을 위한 각 MS들(112,114,116)의 우선순위를 산출한다. 여기서, 상기 산출부(260)는, 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입, 또는 서비스 타입에 따른 각 MS들(112,114,116)의 연결에 따라 채널 상태 가중치, 전송 데이터율, MSR 가중치, 및 MSR을 이용하여 우선순위를 산출하거나, 데이터율 가중치, 요구 데이터율, 현재 데이터율, 딜레이 가중치, 요구 딜레이, 현재 딜레이, 지터 가중치, 요구 지터, 현재 지터, 채널 상태 가중치, 및 전송 데이터율을 이용하여 우선순위를 산출한다.
상기 할당부(270)는 상기 산출부(260)의 제3산출 유닛(266)으로부터 각 MS들(112,114,116)의 우선순위를 수신하고, 상기 확인부(230)의 제1확인 유닛(232)이 확인한 각 MS들(112,114,116)의 데이터 패킷 사이즈, 데이터 패킷 헤더 사이즈, 및 상기 데이터 패킷의 QoS 레벨과 서비스 타입을 수신한다. 그리고, 상기 할당부(270)는, 상기 각 MS들(112,114,116)의 우선순위에 따라 PF 스케쥴링을 수행하여 상기 각 MS들(112,114,116)에 서비스 연결을 지원하며, 데이터 송수신을 위한 자원, 예컨대 슬럿(slot)들을 할당한다. 그러면 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 통신 시스템에서 스케쥴러가 상기 각 MS들(112,114,116)의 PF 스케쥴링을 위한 우선순위 산출시의 가중치를 설정하여 우선순위를 산출하고, 상기 산출한 우선순위를 이용한 PF 스케쥴링을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 산출부(260)의 제1산출 유닛(262)은 상기 각 MS들(112,114,116)의 전송 데이터율을 이용하여 하기 수학식 1에 나타낸 바와 같이 상기 각 MS들(112,114,116)의 연결(connection)에 대한 채널 상태 우선순위 파라미터를 산출한다. 수학식 1에서 Pfi는 상기 각 MS들(112,114,116)의 연결(connection)들 중 임의의 i번째 연결에 대한 채널 상태 우선순위 파라미터를 의미하고, ri는 상기 i번째 연결의 순시적(instantaneous) 전송 데이터율을 의미하며, Ri는 상기 i번째 연결의 평균 전송 데이터율을 의미한다. 여기서, 상기 제1산출 유닛(262)은 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태 및 전송 데이터율을 이용하여 ri와 Ri를 산출하고, 상 기 ri와 Ri를 통해 Pfi를 산출한다.
Figure 112008051434436-PAT00001
그리고, 상기 제2산출 유닛(264)은, 상기 각 MS들(112,114,116)의 MSR, 요구 데이터율, 요구 딜레이, 요구 지터, 현재 데이터율, 현재 딜레이, 및 현재 지터를 이용하여 MSR 우선순위 파라미터, 데이터율 우선순위 파라미터, 딜레이 우선순위 파라미터, 지터 우선순위 파라미터를 각각 산출한다.
그런 다음, 상기 제3산출 유닛(266)는 상기 제1산출 유닛(262)이 산출한 채널 상태 우선순위 파라미터(Pfi), 상기 설정부(250)가 설정한 가중치들, 및 상기 제2산출 유닛(264)이 산출한 우선순위 파라미터들을 이용하여 하기 수학식 2 및 수학식 3에 나타낸 바와 같이 상기 각 MS들(112,114,116)의 연결에 대한 우선순위를 산출한다. 수학식 2에서 Pi는 상기 i번째 연결에 대한 우선순위를 의미하고, WCS는 채널 상태에 대한 채널 상태 가중치를 의미하고, C는 MS들(112,114,116)의 모든 연결들을 의미하며,
Figure 112008051434436-PAT00002
는 모든 연결들에 대한 채널 상태 우선순위 파라미터를 의미한다. 또한, Wmsr은 MSR에 대한 MSR 가중치를 의미하고, MSRi는 상기 i번째 연결의 MSR을 의미하며,
Figure 112008051434436-PAT00003
는 모든 연결들의 총 MSR을 의미한다. 즉, 수학식 2에 서 상기 제3산출 유닛(266)은, 채널 상태 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00004
), MSR 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00005
), 채널 상태 가중치(WCS), 및 MSR 가중치(Wmsr)를 이용하여 상기 각 MS들(112,114,116)의 우선순위를 산출한다. 여기서, 상기 MSR 가중치(Wmsr)는 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입에 따른 상기 각 MS들(112,114,116)의 데이터 패킷에 의해 결정되는 데이터 가중치이다.
그리고, 수학식 3에서 Wmr은 최소 전송 데이터율에 대한 데이터율 가중치를 의미하고, DR_reqi는 상기 i번째 연결의 요구 데이터율을 의미하며, DR_esti는 상기 i번째 연결의 현재 데이터율을 의미한다. Wml은 최대 레이턴시(latency)에 대한 딜레이 가중치를 의미하고, DL_reqi는 상기 i번째 연결의 요구 딜레이를 의미하며, DL_esti는 상기 i번째 연결의 현재 딜레이를 의미한다. Wj는 지터에 대한 지터 가중치를 의미하고, J_reqi는 상기 i번째 연결의 요구 지터를 의미하며, J_esti는 상기 i번째 연결의 현재 지터를 의미한다. 즉, 수학식 3에서 상기 제3산출 유닛(266)은, 데이터율 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00006
), 딜레이 우선순위 파라미 터(
Figure 112008051434436-PAT00007
), 지터 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00008
), 채널 상태 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00009
), 및 각 가중치들(Wmr, Wml, Wj, Wcs)을 이용하여 상기 각 MS들(112,114,116)의 우선순위를 산출한다. 여기서, 상기 데이터율 가중치(Wmr), 딜레이 가중치(Wml), 및 지터 가중치(Wj)는 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입에 따른 상기 각 MS들(112,114,116)의 데이터 패킷에 의해 결정되는 데이터 가중치이다.
Figure 112008051434436-PAT00010
Figure 112008051434436-PAT00011
여기서, 상기 산출부(260)는, MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입에 따라 MS들(112,114,116)의 연결이 베스트 에포트(BE: Best Effort, 이하 'BE'라 칭하기로 함) 연결일 경우, 채널 상태 가중치, 전송 데이터율, MSR 가중치, 및 MSR 을 이용하여 상기 MS들(112,114,116)의 BE 연결에 대한 PF 스케쥴링시의 우선순위를 산출함이 바람직하고, MS들(112,114,116)의 연결이 실시간 서비스 연결일 경우 데이터율 가중치, 요구 데이터율, 현재 데이터율, 딜레이 가중치, 요구 딜레이, 현재 딜레이, 지터 가중치, 요구 지터, 현재 지터, 채널 상태 가중치, 및 전송 데이터율을 이용하여 상기 MS들(112,114,116)의 실시간 서비스 연결에 대한 PF 스케쥴링시의 우선순위를 산출함이 바람직하다. 즉, 상기 산출부(260)는, MS들(112,114,116)의 연결이 BE 연결이면, 수학식 2를 이용하여 PF 스케쥴링을 위한 우선순위를 산출함이 바람직하고, MS들(112,114,116)의 연결이 실시간 서비스 연결이면, 수학식 3을 이용하여 PF 스케쥴링을 위한 우선순위를 산출함이 바람직하다. 여기서, 각 MS들(112,114,116)의 연결은, 상기 각 MS들(112,114,116)의 데이터 패킷 및 시스템 가입 정보에 따른 QoS 레벨 및 서비스 타입에 의해 결정되며, 상기 확인부(230)의 제1 및 제2확인 유닛(232,234)이 상기 QoS 레벨 및 서비스 타입을 확인함에 따라 상기 설정부(250), 산출부(260), 및 할당부(270)는 각 MS들(112,114,116)의 연결을 인지한다.
그리고, 상기 설정부(250)는 상기 산출부(260)가 각 MS들(112,114,116)의 우선순위를 산출하도록 전술한 바와 같이 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태, 전송 데이터율, MSR, 요구 데이터율, 요구 딜레이, 및 요구 지터 등을 이용하여 가중치들을 각각 설정한다. 특히, 상기 설정부(250)는 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입에 따른 시스템의 처리율(throughput)을 향상시키도록 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태, 전송 데이터율, MSR, 요구 데이터율, 요구 딜레이, 및 요구 지터 등을 이용하여 채널 상태 가중치(WCS), MSR 가중치(Wmsr), 데이터율 가중치(Wmr), 딜레이 가중치(Wml), 및 지터 가중치(Wj)를 각각 설정한다.
아울러, 상기 설정부(250)는, 전술한 바와 같이 확인부(230)가 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입을 확인함에 따라 각 MS들(112,114,116)의 연결을 인지하며, 상기 산출부(260)가 각 MS들(112,114,116)의 연결에 바람직한 우선순위를 산출하도록 가중치를 각각 설정한다.
보다 구체적으로 설명하면, 각 MS들(112,114,116)의 연결이 BE 연결일 경우 산출부(260)가 수학식 2를 이용하여 PF 스케쥴링을 위한 우선순위를 산출함이 바람직함으로, 상기 산출부(260)가 채널 상태 가중치, 전송 데이터율, MSR 가중치, 및 MSR을 이용하여 상기 각 MS들(112,114,116)의 BE 연결에 대한 우선순위를 산출하도록 상기 설정부(250)의 제1 및 제2설정 유닛(252,254)은 채널 상태 가중치 및 MSR 가중치를 설정한다.
예를 들어, 수학식 2를 이용한 각 MS들(112,114,116)의 BE 연결에 대한 우선순위 산출시, 시스템의 총 처리율을 극대화하고자 할 경우 상기 제1설정 유닛(252)은 채널 상태 가중치(Wcs)를 1로 설정하고, 제2설정 유닛(254)은 MSR 가중치(Wmsr)를 0으로 설정한다. 그리고, 상기 시스템의 평균 데이터율을 극대화하고자 할 경우 상기 제1설정 유닛(252)은 채널 상태 가중치(Wcs)를 0으로 설정하고, 상기 제2설정 유닛(254)은 MSR 가중치(Wmsr)를 1로 설정한다. 아울러, 상기 시스템의 총 처리율이 제1임계값보다 작으면 제1 및 제2설정 유닛(252,254)은 MSR 가중치(Wmsr)를 채널 상태 가중치(Wcs)보다 크게 설정, 예컨대 Wmsr=0.8, Wcs=0.2로 설정하고, 상기 시스템의 평균 데이터율이 제2임계값보다 크면 상기 제1 및 제2설정 유닛(252,254)은 채널 상태 가중치(Wcs)를 MSR 가중치(Wmsr)보다 크게 설정, 예컨대 Wcs=0.8, Wmsr=0.2로 설정한다.
또한, 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태에 따른 SNR이 제3임계값보다 크면 제1 및 제2설정 유닛(252,254)은 채널 상태 가중치(Wcs)를 MSR 가중치(Wmsr)보다 크게 설정, 예컨대 Wcs=0.8, Wmsr=0.2로 설정하고, 상기 SNR이 제4임계값보다 작으면 제1 및 제2설정 유닛(252,254)은 MSR 가중치(Wmsr)를 채널 상태 가중치(Wcs)보다 크게 설정, 예컨대 Wmsr=0.8, Wcs=0.2로 설정하며, 상기 SNR이 상기 제3임계값과 제4임계값 사이이면 제1 및 제2설정 유닛(252,254)은 MSR 가중치(Wmsr)와 채널 상태 가중치(Wcs)를 동일하게 설정, 예컨대 Wmsr=0.5, Wcs=0.5로 설정한다. 여기서, 상기 임계값들은, 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입과, 시스템 및 통신 환경에 따라 시스템 또는 사용자가 미리 설정한 값들이다.
그리고, 각 MS들(112,114,116)의 연결이 실시간 서비스 연결일 경우 산출부(260)가 수학식 3을 이용하여 PF 스케쥴링을 위한 우선순위를 산출함이 바람직함으로, 상기 산출부(260)가 데이터율 가중치, 요구 데이터율, 현재 데이터율, 딜레 이 가중치, 요구 딜레이, 현재 딜레이, 지터 가중치, 요구 지터, 현재 지터, 채널 상태 가중치, 및 전송 데이터율을 이용하여 상기 MS들(112,114,116)의 실시간 서비스 연결에 대한 우선순위를 산출하도록 상기 설정부(250)의 제1 및 제2설정 유닛(252,254)은 데이터율 가중치, 딜레이 가중치, 지터 가중치, 및 채널 상태 가중치를 각각 설정한다.
예를 들어, 수학식 3을 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 실시간 서비스 연결뿐만 아니라 비실시간 서비스 및 BE 연결에 대한 우선순위 산출시, 각 MS들(112,114,116)의 연결에 대한 시스템 성능을 극대화하도록, 상기 제1 및 제2설정 유닛(252,254)은, 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입에 따라 하기 표 1에 나타낸 바와 같이데이터율 가중치(Wmr), 딜레이 가중치(Wml), 지터 가중치(Wj), 및 채널 상태 가중치(Wcs)를 각각 설정한다. 여기서, 상기 각 MS들(112,114,116)의 서비스 타입은, 비요구 보장 서비스(UGS: Unsolicited Granted Service, 이하 'UGS'라 칭하기로 함), 실시간 폴링 서비스(rtPS: real time Polling Service, 이하 'rtPS'라 칭하기로 함), 비실시간 폴링 서비스(nrtPS: non real time Polling Service, 이하 'nrtPS'라 칭하기로 함), BE 등이다. 그러면 여기서, 표 2를 참조하여 각 서비스 타입들을 설명하기로 한다.
Wmr Wml Wj Wcs
UGS 0.1 0.4 0.4 0.1
ertPS 0.2 0.6 0 0.2
rtPS 0.2 0.6 0 0.2
nrtPS 0.7 0 0 0.3
BE 0.5 0 0 0.5
Figure 112008051434436-PAT00012
상기 UGS는 실시간 서비스이며, 접속이 유지되는 동안 주기적으로 동일한 크기의 데이터를 송수신하기 위해 동일한 대역폭이 할당되는 서비스이다. 일반적으로 음성 전송이 여기에 해당하며, 인터넷 전화(Voice-over Internet Protocol, 이하 'VoIP'라 칭하기로 함), E1/T1 등에 적용된다. 그리고, 최대 지속 트래픽율(Maximum Sustained Traffic Rate), 최대 예비 트래픽율(Maximum Reserved Traffic Rate), 최대 지연(Maximum Latency), 지터 내성(Tolerated Jitter), 요청/전송 정책(request/transmission policy)의 QoS 서비스 흐름 파라미터(Service flow parameter)들이 고려된다. 여기서, 상기 파라미터들 중에서 최대 지속 트래픽율과 최대 보유 트래픽율, 최대 지연은 가장 중요하게 고려되어야 할 QoS 파라미터들이다. 그리고, 데이터 전송시에 기존 신호에 다른 신호를 편승하기 위한 피기백 요청(piggyback request)은 허용되지 않으며, 대역폭의 스틸링(Bandwidth stealing) 또한 허용되지 않는다. 또한, 서비스를 제공 받는 수신측의 상태를 지속적으로 확인(check)하는 폴링(polling)에서 유니캐스트 폴(unicast poll)이나 non-UGS 접속들에 대한 대역폭 필요의 요청은 위상 변조 비트(PM bit: Phase Modulation bit)가 사용된다.
상기 rtPS는 실시간 서비스이며, 접속이 유지되는 동안 지속적으로 가변적인 대역폭이 할당되어야 하는 서비스이다. 엠펙 비디오(MPEG video: Moving picture Experts Group video) 등에 적용된다. 그리고, 최대 지속 트래픽율, 최대 예비 트래픽율, 최대 지연, 요청/전송 정책의 지정된 QoS 서비스 흐름 파라미터들이 고려된다. 또한, 상기 UGS 타입과는 달리 피기백 요청은 허용되며, 대역폭의 스틸링 또한 허용된다. 그리고, 폴링(polling)은 유니캐스트 폴링(unicast polling)만 가능하다. 아울러, 확장된 rtPS 형태로 QoS에 영향을 주지 않는 통화 구간 동안 자원 할당을 하지 않도록 하는 기능을 지원하는 확장 실시간 폴링 서비스(ertPS: extended real time Polling Service, 이하 'ertPS'라 칭하기로 함)도 있다.
상기 nrtPS는 비 실시간 서비스이며, 최소 데이터 전송율의 가변 크기의 데이터로 구성된 지연 허용 데이터 스트림들을 서비스 한다. 파일 전송 프로토콜(FTP: File Transfer Protocol) 등에 적용된다. 그리고, 최대 지속 트래픽율, 최대 보류 트래픽율, 트래픽 우선순위, 요청/전송 정책의 지정된 QoS 서비스 흐름 파라미터들이 고려된다. 또한, 피기백 요청은 허용되며, 대역폭의 스틸링 또한 허용된다. 그리고 폴링은 유니캐스트 폴링만 가능하거나 폴링의 모든 형태가 가능하다.
상기 BE는 최소 서비스 레벨을 필요로 하지 않는 데이터 스트림들을 서비스 한다. 최대 지속 트래픽율, 트래픽 우선순위, 요청/전송 정책의 지정된 QoS 서비스 흐름 파라미터들이 고려된다. 웹(Web) 서비스 등에 적용되며, 피기백 요청과 대역폭의 스틸링은 모두 허용된다. 그리고 폴링은 폴링의 모든 형태가 가능하다.
그리고, 상기 산출부(260)는, 전술한 바와 같이 확인부(230)가 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입을 확인함에 따라 각 MS들(112,114,116)의 연결을 인지하며, 상기 산출부(260)의 제1 및 제2산출 유닛(262,264)은 각 MS들(112,114,116)의 연결에 바람직한 우선순위를 산출하도록 우선순위 파라미터들을 산출하고, 제3산출 유닛(266)은 상기 산출한 우선순위 파라미터들과 상기 설정부(250)의 제1 및 제2설정 유닛(252,254)이 설정한 가중치들을 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 우선순위를 산출한다.
보다 구체적으로 설명하면, 각 MS들(112,114,116)의 연결이 BE 연결일 경우 산출부(260)의 제3산출 유닛(266)이 수학식 2를 이용하여 PF 스케쥴링을 위한 우선순위를 산출함이 바람직함으로, 제1산출 유닛(262)은 상기 제1추정 유닛(242)이 추정한 각 MS들(112,114,116)의 전송 데이터율을 수신하고, 상기 전송 데이터율을 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 연결에 대한 채널 상태 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00013
)를 산출한다. 그리고, 제2산출 유닛(264)은, 상기 제2확인 유닛(234)이 확인한 각 MS들(112,114,116)의 MSR을 수신하고, 상기 MSR을 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 연결에 대한 MSR 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00014
)를 산출한다.
또한, 제3산출 유닛(266)은, 상기 제1설정 유닛(252)이 설정한 채널 상태 가중치(WCS), 상기 제2설정 유닛(254)이 설정한 MSR 가중치(Wmsr)를 수신하고, 상기 제1산출 유닛(262)이 산출한 채널 상태 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00015
), 및 상기 제2산출 유닛(264)이 산출한 MSR 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00016
)를 수신한다. 그리고, 상기 제3산출 유닛(266)은, 채널 상태 가중치(WCS), MSR 가중치(Wmsr), 채널 상태 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00017
), 및 MSR 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00018
)를 이용하여 수학식 2를 통해 각 MS들(112,114,116)의 우선순위를 산출한다.
아울러, 각 MS들(112,114,116)의 연결이 실시간 서비스 연결일 경우 산출부(260)의 제3산출 유닛(266)이 수학식 3을 이용하여 PF 스케쥴링을 위한 우선순위를 산출함이 바람직함으로, 제1산출 유닛(262)은 상기 제1추정 유닛(242)이 추정한 각 MS들(112,114,116)의 전송 데이터율을 수신하고, 상기 전송 데이터율을 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 연결에 대한 채널 상태 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00019
)를 산출한다. 그리고, 제2산출 유닛(264)은, 상기 제2확인 유닛(234)이 확인한 각 MS들(112,114,116)의 요구 데이터율, 요구 딜레이, 및 요구 지터를 수신하고, 상기 제2추정 유닛(244)이 추정한 현재 데이터율, 현재 딜레이, 및 현재 지터를 수신한다. 상기 제2산출 유닛(264)은, 요구 데이터율과 현재 데이터율을 이용하여 데이터율 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00020
)를 산출하고, 요구 딜레이와 현재 딜레이를 이용하여 딜레이 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00021
)를 산출하며, 요구 지터와 현재 지터를 이용하여 지터 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00022
)를 산출한다.
그리고, 제3산출 유닛(266)은, 상기 제1설정 유닛(252)이 설정한 채널 상태 가중치(WCS)를 수신하고, 상기 제2설정 유닛(254)이 설정한 데이터율 가중치(Wmr), 딜레이 가중치(Wml), 및 지터 가중치(Wj)를 수신하며, 상기 제1산출 유닛(262)이 산출한 채널 상태 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00023
), 및 상기 제2산출 유닛(264)이 산출한 데이터율 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00024
), 딜레이 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00025
), 지터 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00026
)를 수신한다. 상기 제3산출 유닛(266)은, 채널 상태 가중치(WCS), 데이터율 가중치(Wmr), 딜레이 가중치(Wml), 지터 가중치(Wj), 채널 상태 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00027
),데이터율 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00028
), 딜레이 우선순위 파라미터(), 지터 우선순위 파라미터(
Figure 112008051434436-PAT00030
)를 이용하여 수학식 3을 통해 각 MS들(112,114,116)의 우선순위를 산출한다.
그리고, 상기 할당부(270)는, 전술한 바와 같이 확인부(230)가 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨 및 서비스 타입을 확인함에 따라 각 MS들(112,114,116)의 연결을 인지한다. 상기 할당부(270)는, 상기 산출부(260)의 제3산출 유닛(266)이 산출한 각 MS들(112,114,116)의 우선순위를 이용하여 PF 스케쥴링을 수행하고, 상기 PF 스케쥴링을 통해 하기 수학식 4 및 수학식 5에 나타낸 바와 같이 상기 각 MS들(112,114,116)의 연결들에 대한 슬럿들의 개수를 산출하며, 상기 산출한 슬럿들을 상기 각 MS들(112,114,116)에게 할당한다. 수학식 4에서 Si는 상기 i번째 연결에 대한 슬럿들의 개수를 의미하고, St는 이용 가능한 모든 슬럿들의 총 개수를 의미하고, Qi는 상기 i번째 연결에 대한 데이터 패킷의 큐 사이즈를 의미하며, Oi는 상기 i번째 연결에 대한 데이터 패킷의 오버헤드 사이즈를 의미한다. 여기서, 상기 할당부(270)는 상기 확인부(230)의 제1확인 유닛(232)이 확인한 각 MS들(112,114,116)의 데이터 패킷 사이즈, 데이터 패킷 헤더 사이즈, 및 상기 데이터 패킷의 QoS 레벨과 서비스 타입을 수신하여 데이터 패킷의 사이즈를 인지한다.
Figure 112008051434436-PAT00031
Figure 112008051434436-PAT00032
여기서, 전술한 바와 같이 각 MS들(112,114,116)의 연결이 BE 연결일 경우, 상기 제3산출 유닛(266)이 수학식 2를 통해 상기 각 MS들(112,114,116)의 PF 스케쥴링 우선순위를 산출함으로, 상기 할당부(270)는 상기 산출한 PF 스케쥴링 우선순위에 따라 수학식 4를 이용하여 상기 MS들(112,114,116)의 연결들에 대한 슬럿들의 개수를 산출함이 바람직하다. 이때, 상기 각 MS들(112,114,116)의 연결이 BE 연결일 경우 상기 수학식 2를 통해 산출한 PF 스케쥴링 우선순위에 상응하여 상기 할당부(270)가 슬럿을 할당함으로, 본 발명의 실시예는, 시스템의 성능 및 사용자의 MSR을 향상시킬 수 있다.
그리고, 각 MS들(112,114,116)의 연결이 실시간 서비스 연결일 경우, 상기 제3산출 유닛(266)이 수학식 3을 통해 상기 각 MS들(112,114,116)의 PF 스케쥴링 우선순위를 산출함으로, 상기 할당부(270)는 상기 산출한 PF 스케쥴링 우선순위에 따라 수학식 5를 이용하여 상기 MS들(112,114,116)의 연결들에 대한 슬럿들의 개수를 산출함이 바람직하다. 이때, 상기 각 MS들(112,114,116)의 연결이 실시간 서비스 연결일 경우 수학식 3을 통해 산출한 PF 스케쥴링 우선순위에 상응하여 상기 할당부(270)가 PF 스케쥴링을 수행하며, 상기 PF 스케쥴링에 의해 할당되는 슬럿이 각 MS들(112,114,116)의 데이터 큐에 따라 결정됨으로, 본 발명의 실시예는, 사용자에게 서비스를 안정적으로 제공할 수 있다. 그러면 여기서, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 통신 시스템에서 스케쥴러의 동작을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 통신 시스템에서 스케쥴러의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, S310단계에서 각 MS들(112,114,116)의 피드백 정보를 이용하여 CQI 및 DL 수신 정보를 확인하고, 상기 확인한 CQI를 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태를 확인하고, 상기 확인한 DL 수신 정보를 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 전송 딜레이를 확인한다. 그런 다음, S320단계에서 각 MS들(112,114,116)의 시스템 가입 정보, 및 데이터 큐 정보를 이용하여 QoS 레벨, 및 서비스 타입을 확인하고, 상기 확인한 QoS 레벨 및 서비스 타입을 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 MSR, 요구 데이터율, 요구 딜레이, 요구 지터를 각각 확인한다.
다음으로, S330단계에서 상기 채널 상태 및 전송 딜레이를 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 전송 데이터율, 현재 데이터율, 현재 딜레이, 및 현재 지터를 추정한다. 그리고, S340단계에서 시스템의 총 처리율, 평균 데이터율, 및 SNR과 각 MS들(112,114,116)의 QoS 레벨을 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태 가중치(WCS), MSR 가중치(Wmsr), 데이터율 가중치(Wmr), 딜레이 가중치(Wml), 및 지터 가중치(Wj)를 각각 설정한다.
그런 다음, S350단계에서 각 MS들(112,114,116)의 전송 데이터율을 이용하여 채널 상태 우선순위 파라미터를 산출하고, MSR을 이용하여 MSR 우선순위 파라미터를 산출한다. 그리고, S350단계에서 각 MS들(112,114,116)의 요구 데이터율과 현재 데이터율을 이용하여 데이터율 우선순위 파라미터를 산출하고, 요구 딜레이와 현재 딜레이를 이용하여 딜레이 우선순위 파라미터를 산출하며, 요구 지터와 현재 지터를 이용하여 지터 우선순위 파라미터를 산출한다.
다음으로, S360단계에서 각 MS들(112,114,116)의 채널 상태 가중치, MSR 가중치, 데이터율 가중치, 딜레이 가중치, 및 지터 가중치와 채널 상태 우선순위 파라미터, MSR 우선순위 파라미터, 데이터율 우선순위 파라미터, 딜레이 우선순위 파라미터, 및 지터 우선순위 파라미터를 이용하여 각 MS들(112,114,116)의 PF 스케쥴링 우선순위를 산출한다. 그리고, S370단계에서 각 MS들(112,114,116)의 우선순위에 따라 PF 스케쥴링을 수행하여 각 MS들(112,114,116)의 슬럿 개수를 산출하고, 상기 산출한 슬럿을 각 MS들(112,114,116)에 할당한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술 하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 통신 시스템에서 스케쥴러의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 통신 시스템에서 스케쥴러의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면.

Claims (19)

  1. 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하는 방법에 있어서,
    이동국들에 대한 정보를 확인하는 단계;
    상기 이동국들에 대한 정보를 이용하여 가중치를 설정하는 단계;
    상기 이동국들에 대한 정보 및 상기 가중치를 이용하여 상기 이동국들의 우선순위를 산출하는 단계; 및
    상기 우선순위에 상응하여 상기 이동국들의 비례 공평(PF: Proportional Fair) 스케쥴링을 수행하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이동국들에 대한 정보를 확인하는 단계는,
    상기 이동국들의 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information) 및 하향링크 정보를 확인하는 단계; 및
    상기 채널 품질 정보를 이용하여 각 이동국들의 채널 상태를 확인하고, 상기 하향링크 정보를 이용하여 전송 딜레이를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이동국들에 대한 정보를 확인하는 단계는,
    상기 이동국들의 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 레벨 및 서비스 타입 정보를 확인하는 단계; 및
    상기 이동국들의 서비스 품질 레벨 및 서비스 타입 정보를 이용하여 최대 지속율(MSR: Maximum Sustained Rate), 데이터율, 딜레이, 및 지터 정보 중 적어도 하나의 정보를 확인하는 단계를 더 포함하는 자원 할당 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가중치를 설정하는 단계는, 시스템의 총 처리율, 평균 데이터율 및 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 이동국들의 채널 상태 가중치를 설정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가중치를 설정하는 단계는, 상기 이동국들의 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 레벨을 이용하여 최대 지속율(MSR: Maximum Sustained Rate) 가중치, 데이터율 가중치, 딜레이 가중치, 및 지터 가중치 중 적어도 하나의 가중치를 더 설정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동국들에 대한 정보를 이용하여 상기 이동국들의 데이터율, 딜레이, 및 지터를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 우선순위를 산출하는 단계는,
    상기 이동국들에 대한 정보를 이용하여 우선순위 파라미터를 산출하는 단계; 및
    상기 가중치 및 우선순위 파라미터를 이용하여 상기 이동국들의 우선순위를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 우선순위 파라미터는, 채널 상태 우선순위 파라미터, 최대 지속율(MSR: Maximum Sustained Rate) 우선순위 파라미터, 데이터율 우선순위 파라미터, 딜레이 우선순위 파라미터, 및 지터 우선순위 파라미터 중 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 비례 공평 스케쥴링을 수행하는 단계는,
    상기 이동국들에 대한 정보를 이용하여 상기 이동국들의 슬럿 개수를 산출하는 단계; 및
    상기 산출한 슬럿을 상기 우선순위에 따라 각 이동국에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  10. 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하는 장치에 있어서,
    이동국들에 대한 정보를 확인하는 확인부;
    상기 이동국들에 대한 정보를 이용하여 상기 이동국들의 우선순위 산출에 필 요한 정보를 추정하는 추정부;
    상기 이동국들에 대한 정보를 이용하여 가중치를 설정하는 설정부;
    상기 가중치 정보 및 상기 우선순위 산출에 필요한 정보를 이용하여 우선순위를 산출하는 산출부; 및
    상기 우선순위에 상응한 비례 공평(PF: Proportional Fair) 스케쥴링을 수행하여 상기 이동국들에게 자원을 할당하는 할당부를 포함하는 자원 할당 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이동국들에 대한 정보는, 상기 이동국들에 제공되는 서비스에 대한 데이터 큐 정보, 상기 이동국들이 가입한 서비스에 대한 시스템 가입 정보, 및 상기 이동국들로부터 제공된 피드백 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 확인부는,
    상기 이동국들에 제공되는 서비스에 대한 데이터 큐 정보를 확인하는 제1확인 유닛;
    상기 이동국들이 가입한 서비스에 대한 시스템 가입 정보를 확인하는 제2확인 유닛; 및
    상기 이동국들로부터 제공된 피드백 정보를 확인하는 제3확인 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 이동국들에 대한 정보는, 상기 이동국들의 서비스 타입, 최대 지속율(MSR: Maximum Sustained Rate), 데이터율, 채널 상태, 딜레이, 및 지터 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 이동국들의 우선순위 산출에 필요한 정보는, 상기 이동국들의 데이터율, 딜레이, 및 지터 중 적어도 하나의 정보인 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 설정부는,
    해당 시스템의 총 처리율, 평균 데이터율 및 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 중 적어도 하나를 이용하여 채널 상태 가중치를 설정하는 제1설정 유닛; 및
    상기 이동국들의 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 레벨을 이용하여 최대 지속율(MSR: Maximum Sustained Rate) 가중치, 데이터율 가중치, 딜레이 가중치, 및 지터 가중치 중 적어도 하나의 가중치를 설정하는 제2설정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 산출부는, 채널 상태 우선순위 파라미터, 최대 지속율(MSR: Maximum Sustained Rate) 우선순위 파라미터, 데이터율 우선순위 파라미터, 딜레이 우선순위 파라미터, 및 지터 우선순위 파라미터 중 적어도 하나의 파라미터를 이용하여 상기 이동국들의 우선순위를 산출하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  17. 제10항에 있어서, 상기 산출부는,
    상기 이동국들에 대한 채널 상태 우선순위 파라미터를 산출하는 제1산출 유닛; 및
    상기 이동국들에 대한 최대 지속율(MSR: Maximum Sustained Rate) 우선순위 파라미터, 데이터율 우선순위 파라미터, 딜레이 우선순위 파라미터, 및 지터 우선순위 파라미터 중 적어도 하나의 우선순위 파라미터를 산출하는 제2산출 유닛; 및
    상기 가중치 및 상기 우선순위 파라미터들을 이용하여 상기 이동국들의 우선순위를 산출하는 제3산출 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1산출 유닛은 상기 이동국들에 대한 정보 중 전송 데이터율을 이용하여 상기 채널 상태 우선순위 파라미터를 산출하고,
    상기 제2산출 유닛은 상기 이동국들에 대한 정보 중 요구 데이터율과 현재 데이터율을 이용하여 상기 데이터율 우선순위 파라미터를 산출하고, 상기 이동국들에 대한 정보 중 요구 딜레이와 현재 딜레이를 이용하여 상기 딜레이 우선순위 파라미터를 산출하며, 상기 이동국들에 대한 정보 중 요구 지터와 현재 지터를 이용하여 지터 우선순위 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 할당부는, 상기 이동국들에 대한 정보 중 데이터 큐 사이즈, 및 데이터 큐 오버헤드 사이즈를 이용하여 상기 우선순위에 따라 상기 이동국들의 슬럿 개수를 산출하고, 상기 산출한 슬럿을 상기 이동국들에게 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160015432A (ko) * 2014-07-30 2016-02-15 한국철도기술연구원 무선통신망의 재난별 가중치 및 민감도를 이용한 자원 할당 방법

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