KR20110071448A - 준-동적 주파수 자원 할당 방법 - Google Patents

준-동적 주파수 자원 할당 방법 Download PDF

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KR20110071448A KR1020090128024A KR20090128024A KR20110071448A KR 20110071448 A KR20110071448 A KR 20110071448A KR 1020090128024 A KR1020090128024 A KR 1020090128024A KR 20090128024 A KR20090128024 A KR 20090128024A KR 20110071448 A KR20110071448 A KR 20110071448A
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Abstract

본 발명은 준-동적 주파수 자원 할당 방법에 관한 것으로서, 특히, 하나의 무선 통신망 내에서 혹은 서로 다른 무선 통신망 또는 서로 다른 무선 통신망 사업자들 사이에서 동적 주파수 자원 할당을 적용하는 무선 통신 시스템 환경에서 준-동적으로 주파수 자원을 할당 및 회수하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 준-동적 주파수 할당 방법은 주파수 자원 할당 주기와 관련된 시간을 초과하는지를 체크하는 단계 및 또 부하가 정해진 임계치를 넘어서는지를 체크하는 단계와, 체크 결과, 주파수 자원 할당 주기와 관련된 시간을 초과하면 새로운 주파수 자원을 할당 및 회수를 결정하는 단계와, 새로운 주파수 자원 할당량과 기할당된 주파수 자원 할당량을 비교하여 새로운 주파수 자원 할당량이 기할당된 주파수 자원 할당량보다 작으면, 그 차이만큼의 주파수 자원 할당량을 반납하는 단계 및 새로운 주파수 자원 할당량이 기할당된 주파수 자원 할당량보다 많으면, 그 차이만큼의 주파수 자원 할당량을 추가로 할당하는 단계 중 하나 이상을 포함한다. 본 발명의 이 같은 양상에 따라, 다수의 무선 통신 단말기들의 접속에 따른 부하를 분산할 수 있다.
무선 통신망, RAT, 주파수 할당, 핸드오프, 부하 분산

Description

준-동적 주파수 자원 할당 방법{Method for allocating spectrum of semi-dynamic frequency}
본 발명은 준-동적 주파수 자원 할당 방법에 관한 것으로서, 특히, 하나의 무선 통신망 내에서 혹은 서로 다른 무선 통신망 또는 서로 다른 무선 통신망 사업자들 사이에서 동적 주파수 자원 할당을 적용하는 무선 통신 시스템 환경에서 준-동적으로 주파수 자원을 할당 및 회수하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2008-F-001-02, 과제명 : 이동통신 무선접속방식의 환경 적응형 자율제어 기술 연구].
다양한 무선 통신 시스템(Radio Accesss Technology : 이하 RAT라 함)이 개발됨에 따라, 사용자들은 여러 가지의 무선 통신 시스템을 사용할 수 있게 되었다. 즉, 사용자는 자신이 소지하고 있는 무선 통신 단말기를 통해 하나 이상의 RAT에 접속이 가능하며, 이 같은 무선 통신 단말기는 수직적 핸드오프(Vertical handoff : 이하 VHO라 함)를 통해 무선 통신 단말기는 사용자의 요청에 따라, 가격이나 서비스 측면 등을 고려하여 최선의 네트워크에 접속할 수 있다.
이 같이, 다수의 RAT에 접속 가능함에 따라, 하나의 RAT에 많은 부하가 걸릴 경우, 무선 통신 단말기는 상대적으로 부하가 낮은 다른 RAT에 접속하여 서비스를 제공받을 수 있다. 이 같은 부하 분산을 위해, 각각의 무선 통신망은 LRRM(Local radio resource management : 각 RAT나 RAT의 기지국이나 제어국 내에서 무선 자원을 관리하는 주체)의 기능을 통해 해당 RAT에 접속한 무선 통신 단말기의 단말 노드(Mobile node : MN)에 대한 무선 자원을 관리한다. 또한, 각 RAT들 내의 LRRM들 사이에 있는 JRRM(Joint radio resource management)는 LRRM들 사이의 부하 분산을 통합적으로 관리할 수 있도록 함으로써, 다수의 RAT들 사이에 부하를 분산할 수 있다. 이 같은 JRRM은 또다른 JRRM과 직접적인 인터페이스로 연결될 수 있으며, 자신과 관련된 LRRM과 독립적으로 구성되거나 또는 하나로 구성되어, LRRM과 JRRM의 기능을 함께 수행할 수 있다.
그러나, 이 같은 JRRM을 통해 VHO을 이용할 경우, VHO로 인한 서비스의 지연이 불가피하며, VHO를 위한 신호 표시(Signaling : 신호방식)에도 상당한 자원이 소요된다. 특히, 동적으로 주파수 자원을 할당하는 시스템에서는 JRRM을 통해 VHO을 이용할 경우, 매번 사용자의 접속에 따라 주파수 자원을 할당하기 위한 계산이나 또는 신호 표시가 매우 복잡해진다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 준-동적 주파수 자원을 할당하는 방법을 사용하는 시스템에 있어서, 주파수 자원 할당에 시간을 도입하여 하나 이상의 주파수 할당 주체들(예를 들면, 동일 RAT 내의 셀들, 동일 사업자 내의 RAT들, 서로 다른 사업자들 사이의 RAT들 사이에 존재하는 LRRM 또는 JRRM 또는 SM(Spectrum manager : 스펙트럼 관리자) 사이에 일정 시간 동안 주파수 자원을 준-동적으로 할당함으로 목적으로 한다.
나아가, 주파수 자원을 준-동적으로 할당하는 시간이 종료될 시, 진행 중인 호의 단절을 최소화함을 목적으로 한다.
전술한 기술적 과제는 후술하는 본 발명의 특징적인 양상들에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 준-동적 주파수 할당 방법은 주파수 자원 할당 주기와 관련된 시간을 초과하는지를 체크하는 단계 및 또 부하가 정해진 임계치를 넘어서는지를 체크하는 단계와, 체크 결과, 주파수 자원 할당 주기와 관련된 시간을 초과하면 새로운 주파수 자원을 할당 및 회수를 결정하는 단계와, 새로운 주파수 자원 할당량과 기할당된 주파수 자원 할당량을 비교하여 새로운 주파수 자원 할당량이 기할당된 주파수 자원 할당량보다 작으면, 그 차이만큼의 주파수 자원 할당량을 반납하는 단계 및 새로운 주파수 자원 할당량이 기할당된 주파수 자원 할당량보다 많으면, 그 차이만큼의 주파수 자원 할당량을 추가로 할당하는 단계 중 하나 이상을 포함한 다.
본 발명의 이 같은 양상에 따라, 다수의 무선 통신 단말기들의 접속에 따른 부하를 분산할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 준-동적 주파수 자원 할당 방법을 이용하여 각 할당 주체들(예를 들면, 동일 RAT 내의 셀들, 동일 사업자 내의 RAT들, 서로 다른 사업자들 사이의 RAT들 사이에 존재하는 LRRM 또는 JRRM 또는 SM) 사이에서 주파수를 서로 공유함으로써, 다수의 무선 통신 단말기들의 접속에 따른 부하를 분산할 수 있다. 또한, 고정식 주파수 자원 할당 방법에 비해 시스템의 부하를 반영한 동적인 주파수 자원 할당이 가능하며, 동적인 주파수 자원 할당 방법에 비해 주파수 자원을 할당하기 위한 계산이나 혹은 신호 표시의 처리 과정이 개선된다. 즉, 본 발명에 따른 준-동적 주파수 자원 할당 방법은 주파수 할당 주체 내의 부하 상황과 일정한 시간의 주기, 또는 임계값을 넘는 특정한 경우에 따라 동작함으로써, 매 호에 대해 주파수 자원 할당에 필요한 신호 표시 또는 계산을 처리하는 동적인 주파수 자원 할당 방법에 비해 그 복잡도가 간결해지는 효과가 있다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예들을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명인 준-동적 주파수 자원 할당 방법에 대해 설명하기에 앞서, 종래의 주파수 자원 할당 방법에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정식 주파수 자원 할당 방법의 예시도이다.
주파수 자원 할당 방법 중 하나인 고정식 주파수 자원 할당 방법은 도 1과 같이, 가장 전통적인 할당 방법으로써, 각각의 RAT들은 FSA(Fixed spectrum allocation) a,b,c를 통해 고정식으로 주파수가 할당된다. 이 같은 고정식 주파수 자원 할당 방법도 JRRM을 통해 부하를 분산할 수 있다. 여기서, JRRM은 각각의 RAT들의 무선 자원을 관리하는 LRRM들 사이에 있으면서, LRRM들 사이에서 다수의 무선 통신 단말기들이 해당 LRRM과 관련된 RAT에 접속함에 따른 부하가 분산되도록 제어한다. 즉, JRRM은 최초 호의 개시에는 해당 호를 부하가 낮은 RAT를 선택하도록 유도하고, 호가 진행 중인 경우에는 VHO를 수행하여, 다수의 무선 통신 단말기들이 하나의 RAT에 접속함에 따른 부하가 발생하는 것을 방지한다. 그러나, 이 같은 고정식 주파수 자원 할당 방법에서 RAT 선택을 유도하거나 또는 VHO를 수행하여 부하를 분산함에 있어, 그에 따른 서비스 지연이 불가피하며, VHO를 위한 신호 표시에도 상당한 자원이 소요된다. 또한, 종래의 주파수 자원 할당 방법 중 하나인 동적 주파수 자원 할당 방법은 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 또다른 실시예에따른 동적 주파수 자원 할당 방법의 예시도이다.
도시된 바와 같이, 동적 주파수 자원 할당 방법은 각각의 RAT들의 일정한 영 역의 주파수 자원을 상호 동적으로 사용함으로써 그 효율을 극대화하는 방법이다. 즉, 동적 주파수 자원 할당 방법을 통해 동적으로 할당할 수 있는 주파수 자원을 DSA(Dynamic spectrum assignment/allocation/allotment/access이며, 본 발명에서는 Dynamic spcetrum allocation으로 사용함)로 지정하면, 하나 이상의 주파수 할당 주체들이 지정된 DSA를 공유한다. 여기서, 주파수 할당 주체들은 동일한 RAT내의 셀들, 동일한 사업자 내의 RAT들, 서로 다른 사업자들 사이의 RAT들 사이에 존재하는 LRRM이나 JRRM, 또는 SM(Spectrum manager) 중 하나가 될 수 있다. 이 같은 주파수 할당 주체들은 FSA a,b,c를 통해 고정식으로 할당된 주파수 자원을 가질 수 있다. 또한, DSA 영역을 FAB(Frequency allocation block)이라는 최소 단위로 나눔으로써, 주파수 할당 주체들은 최소 단위로 나누어진 FAB들을 서로 공유한다. 이 같은 FAB는 주파수 할당 주체들 사이에서 의미 있는 주파수 단위로 나뉘어야 하는데, 할당 주체들의 기술 방식이나 용도 및 중심 주파수에 근거하여 적당한 크기로 나뉘는 것이 바람직하다. 이 같이, FSA와 DSA를 통해 할당된 주파수 자원을 사용하는 주파수 할당 주체들은 FSA만을 통해 할당된 주파수 자원을 사용하지 않고, DSA를 통해 할당된 주파수 자원도 함께 사용할 수 있다.
지금까지 종래의 주파수 자원 할당 방법인 고정식 주파수 자원 할당 방법과 동적 주파수 자원 할당 방법에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 준-동적 주파수 자원 할당 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 준-동적 주파수 자원 할당 방법에 대한 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 동적 주파수 자원을 할당받은 주파수 할당 주체는 예를 들면, LRRM이나 JRRM, 또는 SM은 기본적으로 일정한 주파수 자원 할당 주기를 가진다. 이 같은 주파수 자원 할당 주기는 시스템의 운용 상황에 따라서 적절하게 조정될 수 있음이 바람직하다. 이 같이, 주파수 자원 할당 주기를 가지는 주파수 할당 주체는 최초, 자신이 가지고 있는 주파수 자원 할당 주기와 관련된 시간을 초과하는지를 체크한다(300). 체크 결과, 주파수 자원 할당 주기와 관련된 시간을 초과하지 않으면, 주파수 할당 주체는 다수의 무선 통신 단말기들의 접속에 따른 부하가 일정 수준을 초과하는지를 체크한다(310). 여기서, 임계값은 현재 할당받은 주파수 자원이 부족하여 더 할당받아야 하는 어떤 임계값이나, 또는 현재 할당받은 주파수 자원이 과도하게 유휴상태로 운용되는 어떤 임계값 중 하나 또는 모두를 포함한다. 또한, 임계값은 추가로 할당받아야 하는 자원의 양이나, 혹은 되돌려주어야 하는 자원의 양에 따라 다단계의 값을 가질 수 있으나, 본 발명에서는 상징적인 값 L_th0으로 표기하도록 한다.
즉, 주파수 할당 주체는 부하와 관련된 임계값(L_th0)을 초과하는지를 체크한다. 부하와 관련된 임계값(L_th0)을 초과하지 않은 것으로 체크되면, 주파수 할당 주체는 접속을 요청한 무선 통신 단말기의 접속을 허용하고, 해당 무선 통신 단말기의 무선 자원을 관리한다(320). 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 주파수 할당 주체는 주파수 자원을 할당받기 위하여 주파수 자원 할당 주기와 관련된 시간을 초과하는지를 체크하는 단계 300과, 부하와 관련된 임계값(L_th0)을 초과하는지를 체크하는 단계 310 중 하나의 단계 또는 단계 300과 단계 310을 모두 수행 수행할 수 있다.
한편, 단계 300을 통해 주파수 자원 할당 주기와 관련된 시간을 초과한 것으로 체크되거나, 또는 부하와 관련된 임계값(L_th0)을 초과한 것으로 체크되면, 주파수 할당 주체는 상위의 주파수 할당 주체로 주파수 자원 할당을 요청한다(330). 만약, 주파수 자원 할당을 요청한 주체가 LRRM이면, 상위의 주파수 할당 주체가 JRRM이 되며, 주파수 자원 할당을 요청한 주체가 JRRM이면, 상위의 주파수 할당 주체는 SM이 된다. 그리고, 주파수 자원 할당을 요청한 주체가 SM이면, 요청한 SM보다 상위의 SM이 상위의 주파수 할당 주체가 된다. 즉, 주파수 할당 주체는 자신의 부하 상황을 체크하여, 부하가 현재사용 중인 주파수 자원에 대비하여 과도하게 높거나 또는 낮은 것으로 체크되면 필요한 주파수 자원이 얼마인지를 계산하여 그에 따른 결과값을 포함한 주파수 자원 재할당 요청 정보를 상위의 주파수 할당 주체에 전송한다. 이때, 재할당 요청 정보는 기존에 할당받은 자원의 일부 또는 전부를 반납하거나, 새로운 주파수 자원을 요청하는 것이다.
이에 따라, 상위의 주파수 할당 주체는 주파수 할당 주체로부터 수신된 주파수 자원 재할당 요청 정보에 포함된 요구값을 평가하여 얼마만큼의 주파수 자원을 재할당할지를 결정한다. 상위의 주파수 할당 주체로부터 주파수 자원에 대한 재할당량이 결정되면, 주파수 자원 할당을 요청한 주파수 할당 주체는 새로운 주파수 자원, 즉, 재할당될 주파수 자원의 할당량과 기할당된 주파수 자원의 할당량의 크기를 비교한다(340). 비교 결과 재할당될 주파수 자원의 신규 할당량이 기할당된 주파수 자원의 기존 할당량보다 작으면, 주파수 자원 할당을 요청한 주파수 할당 주체는 기존에 할당받은 주파수 자원의 일부 또는 전부를 상위의 주파수 할당 주체에게 반납한다(350). 한편, 비교 결과, 재할당될 주파수 자원의 신규 할당량이 기할당된 주파수 자원의 기존 할당량보다 크면, 주파수 자원 재할당을 요청한 주파수 할당 주체는 상위의 주파수 할당 주체로부터 재할당될 주파수 자원을 추가로 할당받는다(360). 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 단계 340을 통해 재할당될 주파수 자원의 신규 할당량이 기할당된 주파수 자원의 기존 할당량보다 크면, 주파수 할당 주체는 부하의 임계값이 일정수준의 임계값(L_th0) 이하로 줄어드는지를 체크하여, 부하의 임계값이 일정수준의 임계값(L_th0) 이하로 줄어들 경우, 단계 350을 통해 상위의 주파수 할당 주체에게 기할당된 주파수 자원의 할당량 중 일정량의 주파수 자원의 할당량을 반납할 수 있다.
예를 들어, JRRM으로부터 동적 주파수 자원을 할당받은 LRRM이 30분의 주파수 자원 할당 주기를 가질 경우, LRRM은 30분을 주기로 할당받은 주파수 자원을 체크하여 JRRM으로부터 주파수 자원을 재할당 받을 수 있다. 먼저, LRRM은 매 30분의 주기마다 자신의 부하 상황을 체크한다. 하나의 30분 주기 내에서, LRRM은 부하와 관련된 임계값(L_th0)을 초과하는지를 체크한다. 한편, 주파수 자원 할당 주기 체크 결과 부하가 있는 것으로 체크되거나 또는 임계값(L_th0)을 초과한 것으로 체크되면, LRRM은 언제까지 얼마의 주파수 자원이 필요한지를 계산한다. 이후, LRRM은 계산된 결과값을 JRRM에게 전송하여 주파수 자원 재할당을 요청한다.
요청에 따라, JRRM으로부터 재할당될 주파수 자원이 결정되면, LRRM은 재할당된 주파수 자원의 할당량과 재할당이 결정된 주파수 자원의 할당량의 크기를 비 교한다. 비교 결과, 재할당된 주파수 자원의 할당량이 기할당된 주파수 자원의 할당량보다 크면, LRRM은 JRRM으로부터 재할당될 주파수 자원을 할당받는다. 한편, 비교 결과 새로운 주파수 자원의 할당량이 기할당된 주파수 자원의 할당량보다 작으면, LRRM은 기존에 할당받은 주파수 자원의 할당량을 JRRM에게 반납한다. 이때, LRRM은 자신의 주파수 자원 할당 주기에 따라 JRRM에게 반납하는 것이 바람직하며, 추가적으로 부하와 관련된 임계값(L_th0) 이하로 줄어들 경우에도 LRRM은 일정량의 주파수 자원을 JRRM에게 반납할 수 있다. 이하에서는 상위의 주파수 할당 주체에서 주파수 할당 주체의 주파수 자원 할당 요청에 따른 주파수 자원을 재할당하는 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상위의 주파수 할당 주체에서 주파수 할당 주체로 주파수 자원을 재할당하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 주파수 자원을 할당한 주파수 할당 주체로부터 주파수 자원 재할당이 요청되면(400), 상위의 주파수 할당 주체는 해당 주파수 할당 주체에게 얼마만큼의 주파수 자원을 할당할지를 결정한다(410) 여기서, 상위의 주파수 할당 주체가 JRRM이면, 하위의 주파수 할당 주체와 관련된 주파수 할당 주체는 LRRM이며, 상위의 주파수 할당 주체가 SM이면, 하위의 주파수 할당 주체와 관련된 주파수 할당 주체는 JRRM이 될 수 있다. 해당 주파수 할당 주체에게 재할당할 주파수 자원의 할당량이 결정되면, 상위의 주파수 할당 주체는 결정된 주파수 자원의 할당량을 해당 주파수 할당 주체에게 재할당을 통해 추가로 할당하거나 또는 회수한다(420). 이 같은 주파수 자원 할당 결정 방법은 다음과 같은 식[수학식1]을 통 해 결정될 수 있다.
Figure 112009078945084-PAT00001
Figure 112009078945084-PAT00002
Figure 112009078945084-PAT00003
[수학식1]을 통해 상위의 주파수 할당 주체는 주파수 할당 주체에게 주파수 자원을 재할당할 수 있다. 즉, 주파수 할당 주체(i)가 전체 DSA 영역(DSAall) 중 다음 할당 주기 동안 상위의 주파수 할당 주체로부터 주파수 자원을 할당받을 양(
Figure 112009078945084-PAT00004
)은 주파수 할당 주체(i)에서의 이전 할당 시간 단위(t-1)에서 겪은 서비스 품질상의 성능(
Figure 112009078945084-PAT00005
)과 DSA의 사용률 (
Figure 112009078945084-PAT00006
) 그리고, 다음 할당 시간 주기(t)동안 예측되는 부하(
Figure 112009078945084-PAT00007
)가 고려되어 결정된다. 즉, 상위의 주파수 할당 주체는 주파수 할당 주체의 과거 서비스 성능과 사용률 및 미래에 예측되는 부하의 정도에 따라 가중치를 부여하여 주파수 자원 재할당의 정도를 결정한다. 뿐만 아니라, 상위의 주파수 할당 주체는 주파수 자원의 가격이나 해당 주파수 자원을 이용함으로써 얻을 수 있는 이득 등 다양한 변수를 추가하여 [수학식 1]을 변경하여 사용할 수 있다. 한편, [수학식1]에서 DSA 영역(DSAall)은 모든 DSA 영역이 아니라, 하나의 독립된 DSA 영역에 함께 참여하는 모든 주파수 할당 주체들이 공유 하는 주파수 자원 할당양이다. 즉, 각각의 DSA는 각 주파수 자원이나 사업자 등이 별도로 설정한 것으로, 이 같은 DSA는 여러 개가 존재할 수 있으며, 각각의 DSA에 참여하는 주파수 할당 주체들은 각각의 DSA 영역(DSAall)에 대해 별도로 계산함이 바람직하다. 또한, [수학식1]에서 주파수 할당 주체(i)의 이전 할당 시간 단위(t-1)에서 겪은 서비스 품질상의 성능(
Figure 112009078945084-PAT00008
)은 콜 드롭핑률(Call dropping rate)와 그에 대한 가중치를 곱한 값(
Figure 112009078945084-PAT00009
)과, 콜 블로킹률(Call blocking rate)와 그에 대한 가중치를 곱한 값(
Figure 112009078945084-PAT00010
) 과, 패킷 딜레이(Packet delay)와 그에 대한 가중치를 곱한 값(
Figure 112009078945084-PAT00011
)의 합으로 표현할 수 있다. 또한, 이전 할당 시간 주기(t-1) 동안 DSA의 사용률(
Figure 112009078945084-PAT00012
)은 DSA로 할당받은 양에 비해 실제로 사용중인 양을 고려함이 바람직하다. 또한, 다음 할당 시간 주기(t) 동안 예측되는 부하(
Figure 112009078945084-PAT00013
)에서
Figure 112009078945084-PAT00014
는 해당 주파수 할당 주체(i)의 다음 할당 주기(t) 동안 예측되는 평균 서비스 요구량이며, Ci + Hi는 해당 주파수 할당 주체(i)의 주파수 자원 중 다음 할당 주기에도 계속 사용할 수 있는 자원의 양이며, 그 중 H는 핸드오프를 위하여 별도로 예약해둔 영역이다.
Figure 112009078945084-PAT00015
는 다음 할당 주기 동안 주파수 할당 주체(i)가 받을 수 있는 FAB의 양으로써, 상위의 주파수 할당 주체는 이값을 조정하여 부하(
Figure 112009078945084-PAT00016
)가 적정한 수준 내에 있도록 한다. 이에 따라, 상위의 주파수 할당 주체는 주파수 할당 주체(i)에 양질의 서비스를 제공할 수 있다. 그리고,
Figure 112009078945084-PAT00017
는 사용자가 호를 종료하거나 또는 다른 주파수 할당 주체로 핸드오프 되는 것을 고려한 호의 평균 점유 시간의 역수이다. 여기서, 호의 평균 점유 시간은 해당 주파수 할당 주체 내에서 머문 시간으로서, 호가 종료되거나 다른 곳으로 핸드오프 되면, 해당 주파수 할당 주체는 접속하는 무선 통신 단말기의 무선 자원에 대한 관리를 수행하지 않는다. 한편, 상위의 주파수 할당 주체로부터 동적 주파수 자원 할당 및 주파수 자원 재할당을 받은 주파수 할당 주체는 사용자의 호 접속 요청에 따라 사용자의 무선 통신 단말기의 호 수락을 제어한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 할당 주체에서 무선 통신 단말기의 호 수락을 제어하는 방법의 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 최초 사용자의 무선 통신 단말기의 호 요청에 따라, 해당 무선 통신 단말기의 호 제어를 위해 주파수 할당 주체는 새로운 호 요청인 New call 또는 부하 분산을 위한 Elective HO(핸드오프) 인지를 체크한다(500). 일반적으로 사용자의 무선 통신 단말기로부터 호 요청에 따라 해당 호가 단절되는 경우는 크게 New call 또는 Elective HO처럼 해당 무선 통신 단말기의 호를 거절함에 따른 호 단절로 이어지지 않는 경우와, 무선 통신 단말기의 위치 변화 또는 속도 변화에 따라 연결된 호의 핸드오프를 거절함에 따른 호 단절로 이어지는 경우가 있 다. 통상적으로 New call은 호가 거절되면, 사용자는 나중에 다시 시도할 것이고, 부하 분산 등을 목적으로 하는 Elective HO는 호가 거절되면, 원래 사용하던 네트워크를 계속 이용할 수 있다. 그러나, 위치 변화나 속도 변화에 따른 핸드오프 호는 호가 거절되면, 서비스 중인 호가 중단됨으로써 사용자의 불만이 크게 발생한다.
이에 따라, 주파수 할당 주체는 무선 통신 단말기의 호 요청이 새로운 호 요청인 New call 또는 부하 분산을 위한 Elective HO(핸드오프) 인지를 체크한다. 체크 결과, New call/Elective HO가 아니면, 주파수 할당 주체는 자신이 소유하고 있는 주파수 자원 블록으로부터 해당 무선 통신 단말기의 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있는지를 체크한다. 즉, 주파수 할당 주체의 주파수 자원 블록은 세 개(C, H, D)의 영역으로 구분되어 있다. C 영역은 새로운 호 또는 핸드오프를 모두 받을 수 있는 자원이며, H 영역은 위치 변화 또는 속도 변화 등에 따른 Horizontal 핸드오프 관련 호만을 받을 수 있는 자원으로써, 핸드오프를 위한 자원을 별도로 관리하여 진행중인 호의 단절을 줄일 수 있도록 한다. 그리고, D 영역은 주파수 할당 주체가 상위의 주파수 할당 주체로부터 동적으로 할당받은 주파수 자원 중 일정한 시간 주기가 종료되면 되돌려 주어야 하는 자원의 영역을 별도로 관리한다. 즉, D 영역은 일정한 시간 주기 동안만 유효한 자원으로써, 이 자원을 사용하는 사용자의 무선 통신 단말기는 해당 시간 주기가 종료되면, 다른 자원으로 이동하거나 또는 호를 단절하고 주파수를 반납한다. 여기서, D는 각 주파수 할당 주체들의 부하를 고려하여 다음 할당주기에 되돌려줘야 하는 양이지만, C와 H는 다음 할당 주기에도 계속 사용할 수 있는 양이며, 그 양은 시스템의 상황에 따라서 결정된다.
즉, New call/Elective HO가 아닌 것으로 체크되면, 주파수 할당 주체는 먼저 세 개의 영역으로 구분된 주파수 자원 블록 중 C 영역에서 해당 무선 통신 단말기의 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있는지를 체크한다(501). 체크 결과, 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있으면, 주파수 할당 주체는 C 영역에서 해당 무선 통신 단말기의 호 연결을 수용한다(502). 한편, 호 연결이 가능한 주파수 자원이 없으면, 주파수 할당 주체는 세 개의 영역으로 구분된 주파수 자원 블록 중 H 영역에서 해당 무선 통신 단말기의 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있는지를 체크한다(503). 체크 결과 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있으면, 주파수 할당 주체는 H 영역에서 해당 무선 통신 단말기의 호 연결을 수용한다(504). 한편, 호 연결이 가능한 주파수 자원이 없으면, 주파수 할당 주체는 세 개의 영역으로 구분된 주파수 자원 블록 중 D 영역에서 해당 무선 통신 단말기의 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있는지를 체크한다(505). 체크 결과, 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있으면, 주파수 할당 주체는 D 영역에서 해당 무선 통신 단말기의 호 연결을 수용하고, 호 연결이 가능한 주파수 자원이 없는 것으로 체크되면, 주파수 할당 주체는 호 연결을 거절한다(506, 507).
한편, 단계 500에서의 체크 결과 New call/Elective HO인 것으로 체크되면,주파수 할당 주체는 C 영역에서 해당 무선 통신 단말기의 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있는지를 체크한다(508). 체크 결과, 호 연결이 가능하면, 주파수 할당 주체는 단계 502을 통해 C 영역에서 해당 무선 통신 단말기의 호 연결을 수용하고, 호 연결이 가능하지 않은 것으로 체크되면, 주파수 할당 주체는 D 영역에서 해당 무선 통신 단말기의 호 연결이 가능한지를 체크한다(509). 체크 결과, 호 연결이 가능하지 않은 것으로 체크되면, 즉, 자원이 없으면, 주파수 할당 주체는 단계 507을 통해 해당 무선 통신 단말기의 호 연결을 거절한다. 한편, 체크 결과, 호 연결이 가능한 것으로 체크되면, 주파수 할당 주체는 다음 단계들을 통해 D 영역에서 해당 무선 통신 단말기의 호 연결을 확률적으로 수용한다. 즉, 호 연결이 가능한 것으로 체크되면, 주파수 할당 주체는 난수값을 생성한다(510). 이후, 주파수 할당 주체는 생성된 난수값과 기설정된 조건값(1-EXP[T-t1;tm])의 크기를 비교한다(511). 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, Elective HO의 경우 실제 호를 개시한 시간(t0)이 적용된 조건값으로 난수값과 기설정된 조건값(1-EXP[T-t0;tm])의 크기를 비교할 수 있다. 본 발명에서는 일 실시예로써, 지수 분포를 이용하였으나, 실제 네트워크의 운용 환경에 따라 확률 분포를 선택적으로 이용할 수 있음이 바람직하다.
한편, 조건값(1-EXP[T-t1;tm])은 현재 시각(t1)으로부터 주파수 자원을 반납하는 시간 주기(T)까지의 남은 시간보다 호의 시간이 길 확률값을 지수분포의 CDF(누적분포함수, EXP[x;mean])를 이용하여 표기한 것이다. 그리고, tm은 주파수 할당 주체와 관련된 RAT에서의 채널 점유 시간으로 호의 평균 지속 시간과 셀 경계 통과율로 나타낼 수 있다. 셀 경계 통과율은 셀의 크기와 무선 통신 단말기의 평균 속도에 따라 결정되며, Eta = 2*V/(pi*r)로 나타낼 수 있다. 여기서, V는 무선 통신 단말기의 속도, pi는 원주율, 그리고 r은 셀의 반경이다. 예시한, Eta는 실 제 네트워크를 운용하면서 관찰하여 결과값을 구할 수 있다.
즉, 단계 500에서의 체크 결과 New call/Elective HO이고, D 영역을 통해 호 연결이 가능할 경우, 주파수 할당 주체는 생성된 난수값과 기설정된 조건값(1-EXP[T-t1;tm])의 크기를 비교하여, 기설정된 조건값(1-EXP[T-t1;tm])이 난수값 보다 작으면, 단계 506을 통해 D 영역에서 호 연결을 수용한다. 한편, 비교 결과 기설정된 조건값(1-EXP[T-t1;tm])이 난수값 보다 크면, 단계 507을 통해 해당 무선 통신 단말기의 호 연결을 거절한다. 이에 따라, 주파수 할당 주체는 주파수 자원을 반납하는 시간 주기(T)까지 남아서 연결되는 호의 수를 최소화하여 호 단절을 최소화할 수 있다. 한편, 주파수 할당 주체의 주파수 자원 할당 주기가 종료되고, 새로운 주파수 자원 할당 주기가 시작됨에 따라 상위의 주파수 할당 주체로 반납해야 주파수 자원을 이용중인 호가 있을 경우 다음과 같은 방법을 통해 단절되는 호를 최소화할 수 있다. 여기서, 지수분포는 통상 호의 지속시간을 지수분포로 모델링함에 따라 실시예로 들었으나, 시스템이나 사용자의 특성에 따라서 베타분포나 파레토 분포, 헤비테일 분포 등 다향한 확률 분포를 적용할 수 있음이 바람직하며, 그 원리는 상술한 바와 동일하다. 아울러, 상술한 실시예에서는 RAT로 새로이 들어오는 NEW call/Elective HO에 대해서만 조건값(1-Exp[T-t1;tm]을 적용하였으나, 시스템 내에 이미 존재하고 있는 사용자들이 주파수 자원을 반납하는 시간주기(T)까지 나갈 확률을 상술한 바와 같이 동일한 방법을 이용하여 이들이 나갈 확률의 합을 함께 고려하여 New call/Elective HO에 대하여 호의 수신 여부를 결정할 수 있다. 즉, 기존 사용자들이 주파수 자원 반납 시간(T)까지 나갈 확률의 합이 P이 고, New call/Elective HO가 주파수 자원 반납 시간(T)까지 나갈 확률이 Q이면, Q가 P보다 적을 경우, 그 call을 수신할 수 있다. 본 발명은 P와 Q를 단순 비교하는 방법에 한정하지 않으며, P와 Q를 이용하여 각 적용 시스템의 특성을 반영하기 위한 복잡한 수학적 방법을 적용할 수 있음이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 자원을 되돌려 주어야 할 때에 무선 통신 단말기와의 연결된 호의 단절을 최소화하는 스펙트럼 핸드오프 방법의 흐름도이다.
먼저, 주파수 할당 주체는 금번에 준-동적 주파수 자원의 할당 주기가 종료되는 때인지를 확인한다(600). D 영역에 할당된 주파수 자원은 일정한 시간 주기 동안만 유효한 자원으로써, 주파수 할당 주체는 해당 시간 주기에 D 영역에 할당된 주파수 자원을 새로운 시간 주기가 시작되기 이전에 상위의 주파수 할당 주체에게 반납해야 한다. 이에 따라, 주파수 할당 주체는 현재 시간 주기를 체크하여 해당 시간 주기가 언제 종료되는지를 확인한다. 그 결과, 현재의 시간 주기가 종료될 시점으로 확인되면, 주파수 할당 주체는 D 영역에서의 주파수 자원을 사용하는 무선 통신 단말기가 있는지를 체크한다(610). 즉, 주파수 할당 주체는 현재의 시간 주기가 종료되는 시점에 D 영역에 할당된 주파수 자원으로 진행 중인 호가 있는지를 체크한다. 체크 결과, 진행 중인 호가 없으면 주파수 할당 주체는 상위의 주파수 할당 주체로 기할당된 동적의 주파수 자원을 반납한다. 한편, 체크 결과, 현재의 시간 주기가 종료되는 시점에 진행 중인 호가 있으면, 주파수 할당 주체는 다음과 같은 단계를 통해 무선 통신 단말기와의 연결된 호의 단절을 최소화한다.
단계 610을 통해 현재의 시간 주기가 종료되는 시점에 진행 중인 호가 있는 것으로 체크되면, 주파수 할당 주체는 C 영역에서 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있는지를 체크한다(620). 체크 결과, 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있으면, 주파수 할당 주체는 D 영역에서 진행 중인 호를 C 영역의 이용 가능한 주파수 자원으로 전환한다(630). 한편, 체크 결과, 호 연결이 가능한 주파수 자원이 없으면, 주파수 할당 주체는 H 영역에서 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있는지를 체크한다(640). 체크 결과, 호 연결이 가능한 주파수 자원이 있으면, 주파수 할당 주체는 D 영역에서 진행 중인 호를 H 영역의 이용 가능한 주파수 자원으로 전환한다(650). 그러나, 체크 결과, H 영역에 호 연결이 가능한 주파수 자원이 없으면, 주파수 할당 주체는 D 영역에서 진행 중인 호를 단절한다(660).
이와 같이, 현재 시간 주기가 종료되는 시점에 D 영역에서 진행 중인 호가 있을 경우, 주파수 할당 주체는 C 또는 H 영역을 통해 이용 가능한 주파수 자원이 있는지를 체크하여 해당 호의 연결을 전환하여 줌으로써, 진행 중인 호의 단절을 최소화할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으 로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정식 주파수 자원 할당 방법의 예시도,
도 2는 본 발명의 또다른 실시예에따른 동적 주파수 자원 할당 방법의 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 준-동적 주파수 자원 할당 방법에 대한 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상위의 주파수 할당 주체에서 주파수 할당 주체로 주파수 자원을 재할당하는 방법을 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 할당 주체에서 무선 통신 단말기의 호 수락을 제어하는 방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 자원을 되돌려 주어야 할 때에 무선 통신 단말기와의 연결된 호의 단절을 최소화하는 스펙트럼 핸드오프 방법의 흐름도이다.

Claims (1)

  1. 주파수 자원 할당 주기와 관련된 시간을 초과하는지 또는 부하가 정해진 임계치를 넘어서는지를 체크하는 단계와;
    상기 체크 결과, 상기 주파수 자원 할당 주기와 관련된 시간을 초과하면 새로운 주파수 자원을 할당 및 회수를 결정하는 단계와;
    상기 새로운 주파수 자원 할당량과 기할당된 주파수 자원 할당량을 비교하여 상기 새로운 주파수 자원 할당량이 상기 기할당된 주파수 자원 할당량보다 작으면, 그 차이만큼의 주파수 자원 할당량을 반납하되, 상기 새로운 주파수 자원 할당량이 기할당된 주파수 자원 할당량보다 많으면, 그 차이만큼의 주파수 자원 할당량을 추가로 할당받는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 준-동적 주파수 할당 방법.
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