KR20110126324A - 자원의 우선순위 할당 방법, 이를 이용하는 자원 운용 방법 및 장치 - Google Patents

자원의 우선순위 할당 방법, 이를 이용하는 자원 운용 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

자원의 우선순위 할당 방법, 이를 이용하는 자원 운용 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자원의 우선순위 할당 방법은 적어도 하나의 유닛으로 구성된 자원 블록을 선택하는 단계, 선택된 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 반영하여 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하는 단계 및 결정된 우선순위를 선택된 자원 블록에 배정하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 각 자원에 대한 우선순위를 매기고, 그 우선순위에 따라 서비스를 할 수 있도록 하여, 시스템이 운용하는 자원 중에 어떤 사건이 발생하여 자원을 사용할 수 없는 경우에도, 해당 자원을 사용하는 경우를 미리 최소화함으로써, 해당 자원을 사용하는 서비스를 지속하기 위하여 다른 자원으로 이동하는 경우를 최소화할 수 있다. 특히, 다른 자원으로 돌려서 서비스를 계속하는 것을 최소화하고, 우선 순위가 높은 자원을 더욱 많이 사용하도록 할 수 있다. 즉, 우선 순위가 높은 자원을 많이 사용함으로써 성능이나 효율을 향상 시키고, 다른 자원으로 사용자를 돌려야 하는 경우를 미리 최소화할 수 있다.

Description

자원의 우선순위 할당 방법, 이를 이용하는 자원 운용 방법 및 장치{Method of allocating priority to resources and Method and Apparatus of operating the resources using the same}
본 발명은 자원의 우선순위 할당 방법, 이를 이용하는 자원 운용 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 서비스가 자원을 사용하는 지속시간을 높이기 위한 자원의 우선순위 할당 방법, 이를 이용하는 자원 운용 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다 [과제관리번호: 2008-F-001-02, 과제명: 이동통신 무선접속방식의 환경 적응형 자율제어 기술 연구].
통상의 자원 할당 문제에 있어서 서로 다른 사용자들이 자원을 선점하는데 있어서 우선순위를 적용하여 제한된 자원을 우선 순위가 높은 사용자가 더 많이 사용할 수 있도록 하는 연구는 많이 이루어졌으나, 하나 이상의 무선 자원을 서로 다른 사용자들이 공유하는 환경에서, 하나의 시스템이 둘 이상의 서로 다른 특성을 가진 자원을 가지고 운영할 때 이들 사이의 특성을 효율적으로 활용할 수 있는 방법은 간과되었다.
본 발명의 목적은 서비스가 자원을 사용하는 지속시간을 높이기 위한 자원의 우선순위 할당 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 서비스가 자원을 사용하는 지속시간을 높이기 위한 자원의 우선순위 할당 방법을 이용하는 자원 운용 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자원의 우선순위 할당 방법은 적어도 하나의 유닛으로 구성된 자원 블록을 선택하는 단계; 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 반영하여 상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 우선순위를 상기 선택된 자원 블록에 배정하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 자원 블록은 무선 통신의 스펙트럼 블록인 것일 수 있다.
여기에서, 상기 우선순위는 동적으로 변경될 수 있는 것 일 수 있다.
여기에서, 상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하는 단계는 상기 선택된 자원 블록을 구성하는 적어도 하나의 유닛마다 우선순위를 다르게 결정하는 것 일 수 있다.
여기에서, 상기 적어도 하나의 유닛마다 결정될 우선순위는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값을 반영하여 결정되는 것 일 수 있다.
여기에서, 상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하는 단계는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값 및 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수를 요구 받을 확률 중 적어도 하나를 반영하여 우선순위를 결정하는 것 일 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 자원의 우선순위 할당 방법을 이용하는 자원 운용 방법은 적어도 하나의 유닛으로 구성된 자원 블록을 선택하고, 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 반영하여 상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 결정된 우선순위를 상기 선택된 자원 블록에 배정하여, 상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 단계; 상기 자원 블록을 이용할 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하는 단계; 및 상기 서비스에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 단계는 상기 선택된 자원 블록을 구성하는 적어도 하나의 유닛마다 우선순위를 다르게 결정하는 것 일 수 있다.
여기에서, 상기 적어도 하나의 유닛마다 결정될 우선순위는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값을 반영하여 결정되는 것 일 수 있다.
여기에서, 상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 단계는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값, 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수를 요구 받을 확률, 상기 선택된 자원 블록 중에서 사용하고 남은 자원 블록의 양 및 상기 선택된 자원 블록의 수 중 적어도 하나를 반영하여 우선순위를 배정하는 것 일 수 있다.
여기에서, 상기 자원 블록을 이용할 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하는 단계는 상기 서비스의 품질(QoS)에 따라 분배하는 것 일 수 있다.
여기에서, 상기 서비스에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계는 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 작은 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하며, 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 큰 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하고, 사용 중인 자원 중에서 상기 자원 블록 중의 회수 요구량과 사용 중이 아닌 자원의 차에 해당하는 자원은 핸드오프(Handoff)하고, 핸드오프할 수 없는 자원의 서비스는 중단(drop)하는 것 일 수 있다.
여기에서, 상기 서비스에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계는 상기 우선순위가 낮은 서비스부터 높은 서비스 순으로, 상기 서비스가 사용 중인 자원을 핸드오프(Handoff)하고, 핸드오프할 수 없는 자원을 사용 중인 서비스는 중단하는 것 일 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 자원의 우선순위 할당 방법을 이용하는 자원 운용 장치는 적어도 하나의 유닛을 포함하여 구성되는 복수의 자원 블록; 상기 복수의 자원 블록을 이용할 복수의 서비스; 상기 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 적용하여, 상기 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 결정된 우선순위를 상기 선택된 자원 블록에 배정하여, 상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 우선순위 할당부; 및 상기 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하고, 상기 서비스로부터 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 회수하는 스케줄러를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 스케줄러는 상기 자원 블록의 우선순위에 따라 상기 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하고, 상기 서비스로부터 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 회수하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 스케줄러는 상기 서비스의 품질(QoS)에 따라 상기 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하고, 상기 서비스로부터 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 회수하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 스케줄러에서 상기 회수하는 것은 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 작은 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하며, 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 큰 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하고, 사용 중인 자원 중에서 상기 자원 블록 중의 회수 요구량과 사용 중이 아닌 자원의 차에 해당하는 자원은 핸드오프(Handoff)하고, 핸드오프할 수 없는 자원의 서비스는 중단(drop)하는 것일 수 있다.
상술한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 자원 운용 방법은 적어도 하나의 유닛으로 구성된 자원 블록을 선택하고, 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 반영하여 상기 선택된 자원 블록에 대한 운용확률을 결정하는 단계; 상기 결정된 운용확률에 따라, 상기 자원 블록을 이용할 사용자가 상기 선택된 자원블록을 접속하거나 상기 자원 블록을 이용할 사용자에게 상기 선택된 자원 블록을 분배하는 단계; 및 상기 사용자에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 적어도 하나의 유닛마다 운용확률을 다르게 결정하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 운용확률은 상기 사용자에게 분배된 자원 블록의 분배 상태에 따라 동적으로 변경되는 것일 수 있다.
상기와 같은 자원의 우선순위 할당 방법, 이를 이용하는 자원 운용 방법 및 장치에 따르면, 하나의 시스템이 두 가지 이상의 특성이 다른 종류의 자원을 사용하는 경우에 각 자원에 대한 우선순위를 매기고, 그 우선순위에 따라 서비스를 할 수 있도록 하여, 시스템이 운용하는 자원 중에 어떤 사건이 발생하여 자원을 사용할 수 없는 경우에도, 해당 자원을 사용하는 서비스를 지속하기 위하여 다른 자원으로 이동하는 경우를 최소화할 수 있다.
특히, 우선 순위를 자원의 특성에 따라 결정함으로써 높은 우선순위를 갖는 자원을 보다 많이 사용할 수 있도록 하고, 더 나은 자원을 더 자주 사용하도록 하여 시스템의 성능을 높일 수 있다.
결국, 다른 자원으로 돌려서 서비스를 계속하는 것을 최소화하고, 또한 우선 순위가 높은 자원을 더욱 많이 사용하도록 할 수 있다. 즉, 우선 순위가 높은 자원을 많이 사용함으로써 성능이나 효율을 향상 시키고, 다른 자원으로 사용자를 돌려야 하는 경우를 미리 최소화할 수 있다.
도 1은 어느 한 지점, 어느 한 순간에 하나 이상의 무선 통신 시스템이 존재하는 것의 예시도이다.
도 2는 미국의 어느 셀룰러 망의 어느 한 셀에서의 요일 별 사용량을 나타낸 예시도이다.
도 3은 현재의 이동통신 시스템에서 기지국을 통하여 개인 사용자가 통화를 하는 경우의 예시도이다.
도 4는 주된 시스템(PS), 종된 시스템(SS), 주된 사용자(PU) 및 종된 사용자(SU) 사이에 자원을 공유하는 방법의 예시도이다.
도 5는 복수의 사용자(서비스)들 사이에 둘 이상의 서로 다른 특성을 가진 자원을 사용하는 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 자원의 우선순위를 결정하는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원의 우선순위 할당 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원의 우선순위 할당 방법을 이용한 자원 운용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 자원 분배를 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 자원 회수를 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 자원 회수의 절차를 설명하기 위한 절차도이다.
도 12는 자원 블록을 구성하는 자원 유닛 단위의 우선순위 결정의 예시도이다.
도 13은 자원 블록을 구성하는 다수의 자원 유닛 단위들의 우선순위를 분배하는 것의 예시도이다.
도 14는 자원 블록을 구성하는 자원 유닛 단위의 자원 회수의 절차를 설명하기 위한 예시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 자원의 우선순위 할당 방법을 이용한 자원 운용 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 운용확률을 이용한 자원 운용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 어느 한 지점, 어느 한 순간에 하나 이상의 무선 통신 시스템이 존재하는 것의 예시도이다. 다양한 무선통신 시스템(RAT: Radio Access Technology)이 개발됨에 따라, 하나의 시점이나 하나의 공간에서 여러 가지 통신시스템이 혼재하게 된다. 즉, 도 1에서와 같이 어느 한 순간에 하나 이상의 무선 통신 시스템이 존재하게 된다. 예를 들면, 현재의 위치에서 IEEE 802.11의 무선랜, IEEE 802.16e의 와이브로, cdma2000 및 WCDMA 등 여러 가지 무선 네트워크가 혼재할 수 있다.
무선랜과 같이 ISM밴드와 같은 비허가 대역을 사용하는 경우도 있으나, 일반적으로는 각각 주파수 자원의사용을 관계 당국으로부터 허가 받아서 사용한다. 해당 주파수 자원은 사용자가 가장 많은 최번시를 기준으로 분배되기 때문에 많은 경우 그 사용도가 상당히 낮다. 통상 약 15% 미만의 사용도를 기록하고 있는 것으로 알려져 있다.
도 2는 미국의 어느 셀룰러 망의 어느 한 셀에서의 요일 별 사용량을 나타낸 예시도이다 (D. Willkomm, et al., "Primary User Behavior in Cellular Networks and Implications for Dynamic Spectrum Access," IEEE Communications Magazine, Vol. 47, No. 3, Mar. 2009, pp. 88 - 95). 도 2를 참조하면, 일반적으로 자원들의 분배가 최번시를 기준으로 이루어지게 되므로, 시간적으로 공간적으로는 자원이 사용되지 않는 경우가 많이 발생한다.
이렇게 낮은 주파수 사용도를 높이기 위한 방법으로 인지 무선 (Cognitive Radio) 또는 동적 무선자원할당(Dynamic Spectrum Allocation, Dynamic Spectrum Access, Dynamic Spectrum Assignment, Spectrum Pooling) 등의 연구가 활발하다.
미래의 통신 시스템은 주파수 자원의 사용권(license)을 가진 주된 시스템(PU: Primary User) 뿐만 아니라, PU에 영향을 주지 않는 범위 또는 제한된 수준의 영향을 주는 범위 내에서, PU의 동의를 받거나 또는 기회적으로 PU가 허가 받은 주파수 자원을 사용하는 종된 시스템(SU: Secondary User)으로 구성될 것이다.
여기에서, PU의 동의를 받는다는 것은 PU로부터 해당 주파수 자원을 SU가 빌림(rent, lease)으로써 SU가 사용할 수 있는 자격을 부여 받는 것이다. 이에 반해, SU가 기회적으로 사용한다는 것은 PU가 사용하지 않는 때와 장소에서 SU가 잠시 사용하다가 PU가 다시 사용하고자 할 때는 즉시 해당 자원의 사용을 멈추는 것이다.
PU의 동의를 받아서 사용하는 경우는 주파수 자원을 빌리는데 일정한 기간을 적용할 수도 있고, PU가 필요하면 SU에게 잠시 회수를 요청할 수도 있으며, 이 때 회수의 비율을 정할 수도 있다. 이것은 PU와 SU와의 계약조건에 따라 다양한 경우가 가능하다. PU가 일정 기간 동안 사용권을 확보한 상태에서 해당 기간 중 (요일별, 시간별 등) 일정한 시간대에 SU에게 재임대하여 수익을 창출하는 것도 가능하고, 주파수 허가권자가 PU에게 사용권을 허가할 당시에 SU에 대한 일정한 수준의 협력을 사용권 부여의 조건 등을 법률적으로 사전에 정할 수도 있다.
이상에서 기술한 PU나 SU는 광의의 개념으로 이들은 다시 세분화되어서 아래와 같이 설명할 수 있다. 위에서 기술한 PU와 SU는 하나의 시스템 (user system) 이 될 수도 있고 최종 사용자 (end user)가 될 수도 있다.
도 3은 현재의 이동통신 시스템에서 기지국을 통하여 개인 사용자가 통화를 하는 경우의 예시도이다. 도 3을 참조하면, 현재의 이동통신에서 기지국을 통하여 개인 사용자가 통화를 하는 경우라면 개인 사용자가 최종 사용자가 되지만 (도 3 (a)), 개인 사용자가 개인용 네트워크를 구성하여, mp3나 카메라 등을 무선통신으로 개인용 네트워크를 통해서 사용하는 경우라면, 개인 사용자가 가진 각 mp3나 카메라 등이 최종 사용자가 될 것이고, 이들의 기지국 역할을 하는 사용자 단말이 시스템(user system) 이 될 것이다 (도 3 (b)). 이후 user system과 end-user는 계속 재귀적으로 계층적으로 확장되어 사용될 수 있다 (도 3 (c)).
즉, end-user와 user system을 위에서 설명한 광의의 SU에 적용하면, 협의의 SU는 종된 사용자이면서 end-user인 장치이며, SS(Secondary System)는 종된 사용자이면서 user system이다. 또한 광의의 PU에 적용하면, 협의의 PU는 주된 사용자이면서 end-user인 장치이며, PS(Primary System)는 주된 사용자이면서 user system이다.
이해의 편리를 위해 본 개념을 이동통신에 적용한 예를 들면, PS는 이동통신 기지국이며, PU는 이동통신 단말이 된다. SS는 이동통신의 주파수 자원을 동의를 구하거나 기회적으로 사용하고자 하는 종된 시스템이며, SU는 SS를 통하거나 또는 스스로 광의의 PU나 SS가 관리하는 자원을 사용하는 최종 사용자이다.
도 4는 주된 시스템(PS), 종된 시스템(SS), 주된 사용자(PU) 및 종된 사용자(SU) 사이에 자원을 공유하는 방법의 예시도이다.
도 4 (a)와 도 4 (b)는 스펙트럼 브로커(SB: Spectrum broker)를 이용한 것이다. SB는 PS와 SS사이에 자원의 운용상황을 보고받아, 자원의 운용상황을 알고, 사용도가 낮은 자원을 SS가 사용할 수 있도록 PS와 SS 또는 SS들 사이에서 자원의 운용에 대해서 상호 동의를 구할 수 있도록 중재를 한다. 또, SB에 대해 자원의 운용 상황의 보고는 PS나 SS가 직접할 수도 있고, 자원의 운용상황을 모니터 하는 장치가 별도로 모니터 하여 보고할 수도 있으며, 광의의 PU, SU들이 협력적으로 알려 줄 수도 있다.
도 4 (a)는 일정한 자원을 PS가 사용권을 가지고 있는 상황에서 SS가 PS에 대해 사용에 대한 동의를 구함으로써 일정한 사용자격을 획득하고 SS는 하위의 SS나 SU에게 자신이 확보한 자원을 사용하도록 할 수 있다.
도 4 (b)는 PS를 명시하지 않는 공용의 자원을 둘 이상의 SS들이 사용할 때 SS들 사이의 자원의 사용 자격을 SB가 중재할 수 있도록 한다.
도 4 (c)와 도 4 (d)는 SB대신 RE(Radio Enabler)를 적용한 예이다. RE는 자원의 운용상황을 관련된 광의의 PU나 SU에게 알려준다. SB와 같은 중재 역할을 하지 않고 다만 수집된 자원의 운용상황만 알려줌으로써 PU와 SU들이 어떤 자원을 사용할 지 결정할 수 있도록 도와준다. 자원의 운용상황 정보의 수집은 PS나 SS로부터 직접 받을 수도 있고, 자원의 운용 상황을 모니터 하는 별도의 장치로부터 보고 받거나 또는 광의의 PU와 SU들이 협력적으로 알려줄 수도 있다.
도 4 (c)는 PS가 자원에 대한 사용권을 가지고 운용하는 상황에서 RE가 자원의 운용상황을 알려주면 SS는 그에 따라 PS의 동의를 구하거나 기회적으로 자원을 사용할 수 있다.
도 4 (d)는 PS가 명시되지 않은 공유 자원을 둘 이상의 SS들이 함께 사용할 때 SS들 사이의 자원의 운용상황을 RE가 알려 주고 그에 따라 SS들이 서로 동의를 구하거나 사용권을 가지고 운용할 수 있다.
도 4 (a) 에서 도 4 (d)까지 에서 점선의 연결은 사용하는 시나리오에 따라 적용될 수도 그렇지 않을 수도 있다. 두 광의의 PU-SU간 또는 SU와 SU간에 서로 동의를 얻어서 사용하는 경우 점선을 통하여 어떤 프로토콜을 통하여 사용 자격을 득할 수도 있다.
도 4 (e)와 도 4 (f)는 SB나 RE의 도움을 받지 않고 SS들이 직접 현재의 위치에서 어떤 주파수 자원이 비어 있어서 사용 가능한 지를 찾는 것이다.
도 4 (e)는 PS가 일정한 자원에 대한 사용권을 가지고 사용하고 있는 상황에서 SS가 그 자원 중 일부 또는 전부가 사용 중이지 않은 상황을 센싱하고 사용하는 경우이며, 도 4 (f)는 공유자원에 대해 SS들이 상호 센싱하며 사용하는 경우이다.
도 4 (a), 도 4 (d) 및 도 4 (e)에서 PS는 경우에 따라 SU를 지원할 수 있다. 즉 PS의 자원을 종되게(secondary로) 사용하기로 동의가 된 SS 또는 기회적으로 사용하는 SS가 사용하는 자원과 동일한 자원이나 또는 PS가 사용권을 가지지 않은 또 다른 자원을 PS에 연결된 SU가 사용하도록 도와 줄 수 있다.
위에서 도시한 도 4 (a)에서 도 4 (f)까지는 재귀적으로 구성될 수 있고 또 계층적으로 확장하여 구성될 수 있다. 도시한 이외에도 PU-SU들이 서로 동의를 구하거나 기회적으로 사용하는 방법은 대단히 많으며, 위에서 도시한 도 4 (a)에서 도 4 (f)까지를 광의의 PU와 SU, SU와 SU사이에 자원들을 공유하는 시나리오들로 한정하지는 않는다. 뿐만 아니라 PU와 SU가 동일한 법인이나 개인이 운용/사용하는 경우도 가능하고 서로 다른 법인이나 개인이 운용/사용할 수도 있다.
도 5는 복수의 사용자(서비스)들 사이에 둘 이상의 서로 다른 특성을 가진 자원을 사용하는 경우를 설명하기 위한 예시도이다. 도 5를 참조하면, PU가 할당 받은 주파수 자원을 SU가 PU의 동의를 얻거나 기회적으로 사용하는 경우, SU들 사이에 서로 공유하는 경우에 대해 이들이 둘 이상의 서로 다른 특성을 가진 자원을 사용하는 경우를 예로 들고 있음을 알 수 있다.
U1은 SBa, SBb에 대한 주된 사용자이고, U2는 SBc, SBd에 대한 주된 사용자이고, U3는 SBf, SBg, SBh에 대한 주된 사용자라고 하고, U4는 SBa에 대한 종된 사용자이고, U5는 SBb, SBc의 종된 사용자라고 하자. U6는 SBd와 SBf에 대한 종된 사용자이면서 SBe에 대한 주된 사용자라고 하자. 또 U7은 SBg와 SBh에 대한 종된 사용자라고 하자.
여기서 각각의 SB들은 주파수 자원의 블록으로써 현재의 이동통신에서의 하나의 FA(Frequency Assignment)로 볼 수도 있고, 임의의 주파수의 크기로 볼 수 있다. 예를 들어 10kHz로 볼 수도 있고 10MHz로 볼 수도 있다. 이것은 실제 적용하는 PU와 SU들이 함께 사용하는 주파수 블록의 크기에 비추어 정할 수 있다. 이 크기는 각각의 SB별로 다를 수 있으며 편의상 BU(bandwidth unit)를 단위로 나타낼 수 있으며, BU가 1Hz인 경우가 스펙트럼을 표시하는 현재의 단위이다.
이러한 환경에서 U6를 예를 들면, SBd, SBe, SBf 의 세가지 자원이 있다. U6가 사용할 수 있는 세가지 자원 중 어떤 자원을 우선적으로 할당하는가 하는 문제는 종래에는 의미 있는 결정 요소가 되지 않았다.
그러나, 인지 무선 시스템 내지는 동적 무선자원 할당의 환경에서, SU는 PU가 해당 자원의 일부 또는 전부에 대한 회수를 요구하면 즉시 내지는 제한된 시간 내에 해당 자원을 PU에게 되돌려 주어야 한다.
또한, 둘 이상의 PU 내지 SU들과 자원을 공유하는 경우는, 해당 자원들의 특성에 따라 여러 가지 특징을 초래한다. 예를 들면 어떤 자원은 단위 가격이 더 비싸다거나, 어떤 자원은 사용특성이 좋아 더 안정적으로 사용할 수 있다거나 하여 자원의 특성에 따라 어떤 자원을 사용하는 가에 따라 효율이나 성능이 달라진다.
도 5에서 U6의 사용자가 SBd와 SBe, SBf 모두 사용 가능 하지만 SBd는 U2가 요구 시에, SBf는 U3가 요구 시에 되돌려 주어야 한다. 이 때 자원을 되돌려 주어야 하는 경우, 해당 자원을 사용하던 서비스는 단절될 수 있으므로 해당 서비스를 다른 자원으로 돌려서 서비스를 계속하는 것이 필요하다. 또한 만약 SBd가 SBf에 비해 사용 특성이 우수하다면 SBd를 더욱 많이 사용하는 것이 시스템의 성능을 향상시키는 데 도움이 될 것이다.
위에서의 자원이 radio spectrum인 경우, 이를 스펙트럼 핸드오프(spectrum handoff)로 표현하는데, 스펙트럼 핸드오프(spectrum handoff)를 최소화하도록 하는 것이 필요하다.
예를 들어, 위에서 설명한 U6의 경우, 사용자가 지속적으로 들어왔다가 나가는 것을 반복하게 될 때, SBd, SBe, SBf의 세가지 자원을 무작위로 사용하는 경우, 사용자가 각 SBd, SBe, SBf에 존재할 확률은 SBd, SBe, SBf의 크기에 비례적으로 동일할 것이다.
이때, 만약 U2가 SBd의 자원 중 일부 또는 전부를 회수 요구하는 경우, SBd를 사용하는 사용자를 SBf 내지 SBe로 옮겨야 하며, 옮길 수 없는 사용자는 서비스를 계속할 수 없다. 여기서 만약 U2가 SBd를 사용하는 확률이 U3가 SBf를 사용하는 확률보다 높다면, U6는 사용자를 받을 때, SBe, SBf, SBd의 순서로 받는다면, U6가 U2나 U3로부터의 회수요구에 대해 핸드오프를 최소화할 수 있다.
또한, 만약 SBd가 SBf에 비해 주어진 환경 (실내나 야외, 우천시, 도심 등의 다양한 환경)하에서 사용 특성이 우수하다면 SBd를 더욱 많이 사용하는 것이 시스템의 성능을 향상시키는 데 도움이 될 것이다. 일반적으로 무선 주파수는 그 대역에 따라서 서로 다른 특성을 가진다.
위와 같이 서로 다른 특성의 자원들에 대해 우선순위를 두고, 그 우선순위에 따라 사용자의 서비스를 할당함으로써 해당 자원에서 어떤 변경이 생기는 경우, 그 자원의 사용자를 다른 자원으로 서비스를 지속하는 경우의 횟수를 최소화할 필요성이 있는 것이다.
하나의 시스템에서 사용자가 지속적으로 들고 나는 상황에서, 해당 시스템에서의 자원이 부족한 경우는 주된 사용자의 자원을 빌어서 사용할 수 있다. 주된 시스템과 종된 시스템 사이의 자원의 활용은 사전에 협약을 맺어서 일정한 가격을 지불하고 사용에 대해 프로토콜(protocol)을 통한 절차를 거쳐서 활용할 수도 있고, 또는 주된 시스템 시스템의 양해하에 기회적으로 사용할 수도 있다. 이때, 종된 시스템은 주된 시스템에 일정한 수준 이하로 영향을 최소화 하여야 한다.
주된 시스템과 종된 시스템이 자원을 함께 사용하는 형식은 여러 가지가 가능하지만, 주된 시스템이 임의의 순간에 자신의 필요에 의하여 종된 시스템이 사용 중인 자원에 대해서도 회수를 요청할 수 있다. 이 회수의 시간은 잠시가 될 수도 있고, 특정한 프로토콜(protocol)로 결정할 수도 있고, 또는 회수된 후에도 주된 시스템의 자원 사용에 비추어 종된 시스템이 기회적으로 사용할 수도 있다.
위에서 기술한 다양한 방법으로 주된 시스템과 종된 시스템이 함께 자원을 활용할 수 있는 환경에서 종된 시스템은 하나 이상의 주된 시스템으로부터 자원을 빌어 쓸 수 있다. 뿐만 아니라 도 5에서 U6와 SBe의 관계로 기술하였듯이 종된 시스템은 자신만의 고유의 자원도 가지고 있을 수도 있다.
도 6은 자원의 우선순위를 결정하는 예시도이다. 도 6을 참조하면, 종된 시스템은 사용자들이 들고 남에 따라, 자신의 자원의 활용 상황을 보고, 추가의 자원이 필요하면 주변에 존재하는 하나 이상의 주된 시스템 중 한 가지를 선택한다. 이때 종된 시스템은 자신이 자원을 활용할 수 있도록 계약형태나 관계가 맺어진 또는 주된 시스템이 자신의 자원이 공유되어도 이의를 제기하지 않는 어떤 주된 시스템들 중 종된 시스템이 여러 주된 시스템들의 자원들 중 우선 순위에 따라서 선택한다.
이때에 적용되는 우선 순위는 해당 자원을 사용하는 데 발생하는 비용(주파수 가격, 주파수에서 지원할 수 있는 data rate, 주파수를 지원하기 위한 시스템의 구성 등)을 고려하여야 한다. 다음으로 주된 시스템에 자원을 요청한다. 이 요청의 행위는 off-line(두 시스템의 관계자가 직접 협의하는 등 별도의 행위를 통해서)으로 행해질 수도 있고, on-line(시스템상의 통신프로토콜을 통해서)으로 진행될 수도 있고, 또는 주된 시스템에게 별도로 알리지 않고 기회적으로 사용할 수도 있다.
그리고, 빌어진 자원에 대해 다른 자원들과 비교하여 내부적으로 우선순위를 정한다. 이때 우선 순위는 해당 자원의 특성을 반영한다. 예를 들어 주된 시스템이 해당 자원을 사용하는 빈도나 위에서 설명한 것과 같이 해당 자원을 사용하는데 발생하는 비용을 포함한다.
주된 시스템이 해당 자원을 사용하는 빈도는 주된 시스템의 특성에도 영향을 받을 뿐만 아니라, 시간적/공간적/사건적으로도 다양하다. 예를 들어 주말이나, 아침/저녁이나, 또는 회의장이나, 운동장이나, 또는 전람회, 긴급상황 등 다양하다. 이러한 다양한 상황을 반영하여 자원에 대한 우선 순위를 정한다.
아울러, 시스템의 자원의 운용상황을 보고 자원이 남아 있는 경우에는 우선 순위에 따라서 이를 반납할 수 있다. 반납은 위에서 설명한 바와 같이 여러 가지 자원 중 우선순위가 낮은 자원을 먼저 반납하도록 그 주된 사용자를 선정하고, 반납행위는 online, offline으로 할 수도 있고, 기회적으로 사용한 경우는 그냥 그대로 사용을 멈추면 된다. 반납이 끝난 경우 남은 자원들에 대해서 우선순위를 조정한다.
이때, 할당 요청하고 반납하는 양은 해당 시스템에서 할당/반납 요청 시에 시스템에서 기사용 중인 자원의 양이나 자원을 사용하는 서비스의 밀도(call arrival time, traffic density) 등의 과거 이력과 미래의 가능성을 고려하여 설정한다.
우선 순위를 정하는 예를 보면, 해당 자원을 사용하고 있는 주된 사용자가 해당 자원을 얼마나 많이 사용하는 지를 본다. 주된 사용자가 해당 자원을 많이 사용한다는 것은 주된 사용자가 해당 자원의 회수의 요청이 많을 가능성이 높다. 여러 주된 사용자들 사이에
Figure pat00001
번째의 주된 사용자로부터 빌린 자원에 대해, 주된 사용자의 회수 요청율을
Figure pat00002
이라고 한다면, 회수 요청율은 회수의 빈도와 회수의 기간을 포함한 개념으로 볼 수 있으며,
Figure pat00003
번째의 주된 사용자의 시스템에의 서비스 요구율(service arrival rate)
Figure pat00004
와 서비스율(service rate)
Figure pat00005
로 특정 지울 수 있다. 이것은 CDMA의 경우는 사용자들이 함께 사용하는 noise power level로, OFDM은 시간/주파수의 spectrum bin, WLAN은 사용되는 packet의 time등으로 나타날 수 있다.
또, 그 해당 주파수 블록 (SB)의 가격을
Figure pat00006
이라고 하고 해당 주파수의 특성을
Figure pat00007
이라고 할 수 있다. 여기서 주파수의 특성을 간략히 기술하면 주파수가 낮은 쪽은 보다 멀리 안정적으로 보낼 수 있으며, 주파수가 높은 쪽은 보다 높은 전송률을 얻을 수 있고, 해당 주파수를 사용하는 환경에 따라서 달라질 수 있다.
위에서 기술한 세가지 이외에도 자원의 우선순위를 정하는 데는 다양한 파라미터가 있을 수 있으나, 위의 세가지만 고려한 예를 들면,
Figure pat00008
번째의 주된 사용자로부터 빌린 어느 spectrum block의 우선 순위는
Figure pat00009
로 정할 수 있다. 이 경우
Figure pat00010
는 각각
Figure pat00011
에 대한 가중치이다. 가중치를 이용함으로써 사용자의 목적에 맞게 우선순위를 조절할 수 있다. 이렇게 우선 순위를 정하고 그에 따라 자원을 사용하는 경우, 우선순위가 높은 자원을 많이 사용할 수 있는 것은 자명한 일이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원의 우선순위 할당 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자원의 우선순위 할당 방법은 적어도 하나의 유닛으로 구성된 자원 블록을 선택하는 단계(단계 710), 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 반영하여 상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하는 단계(단계 720) 및 상기 결정된 우선순위를 상기 선택된 자원 블록에 배정하는 단계(단계 730)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 자원 블록은 무선 통신의 스펙트럼 블록인 것일 수 있으며, 상기 우선순위는 동적으로 변경될 수 있는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하는 단계(단계 720)는 상기 선택된 자원 블록을 구성하는 적어도 하나의 유닛마다 우선순위를 다르게 결정하는 것일 수 있으며, 상기 적어도 하나의 유닛마다 결정될 우선순위는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값을 반영하여 결정되는 것일 수 있다.
또한, 상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하는 단계(단계 720)는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값 및 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수를 요구 받을 확률 중 적어도 하나를 반영하여 우선순위를 결정하는 것일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원의 우선순위 할당 방법을 이용한 자원 운용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자원의 우선순위 할당 방법을 이용한 자원 운용 방법은 적어도 하나의 유닛으로 구성된 자원 블록을 선택하고, 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 반영하여 상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 결정된 우선순위를 상기 선택된 자원 블록에 배정하여, 상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 단계(단계 810), 상기 자원 블록을 이용할 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하는 단계(단계 820) 및 상기 서비스에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계(단계 830)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 단계(단계 810)는 상기 선택된 자원 블록을 구성하는 적어도 하나의 유닛마다 우선순위를 다르게 결정하는 것일 수 있으며, 상기 적어도 하나의 유닛마다 결정될 우선순위는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값을 반영하여 결정되는 것일 수 있다.
또한, 상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 단계는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값, 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수를 요구 받을 확률, 상기 선택된 자원 블록 중에서 사용하고 남은 자원 블록의 양 및 상기 선택된 자원 블록의 수 중 적어도 하나를 반영하여 우선순위를 배정하는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 자원 블록을 이용할 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하는 단계(단계 820)는 상기 서비스의 품질(QoS)에 따라 분배하는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 서비스에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계(단계 830)는 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 작은 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하며, 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 큰 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하고, 사용 중인 자원 중에서 상기 자원 블록 중의 회수 요구량과 사용 중이 아닌 자원의 차에 해당하는 자원은 핸드오프(Handoff)하고, 핸드오프할 수 없는 자원의 서비스는 중단(drop)하는 것일 수 있다.
본 명세서에서는 자원과 관련된 논의를 간단하게 전개하기 위하여 하나의 서비스가 1개의 자원 단위를 사용하는 것으로 기술한다. 그러나 실제 환경에서는 각 서비스가 사용하는 자원의 양이 다를 수 있음을 본 특허에서는 제한하지 않고 다만 용이한 설명을 위하여 한 개의 각 서비스에 한 개의 자원 단위만을 기준으로 기술한다. 예를 들어 주된 사용자로부터 5개의 자원을 종된 사용자가 빌어서 운영 중인 상황에서 두 가지 서비스가 각각 2개씩의 자원을 할당하여 사용하고 있고 1 개의 자원이 유휴인 경우, 주된 사용자가 2개의 자원에 대해 회수를 요구한 경우, 종된 사용자는 2개의 자원을 사용 중인 서비스 중 1개를 스펙트럼 핸드오프 하거나 해지하고 1개의 유휴자원을 포함하여 3개의 자원 중 2개를 돌려주어야 한다. 그러나 이하 명세서에서는 하나의 서비스가 1개의 자원을 사용하는 것으로 기술한다.
또한, 상기 서비스에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계(단계 830)는 상기 우선순위가 낮은 서비스부터 높은 서비스 순으로, 상기 서비스가 사용 중인 자원을 핸드오프(Handoff)하고, 핸드오프할 수 없는 자원을 사용 중인 서비스는 중단하는 것일 수 있다.
도 9는 자원 분배를 설명하기 위한 예시도이다. 가장 먼저 자원을 SB1, SB2, SB3등과 같이 우선순위가 높은 순서대로 정렬하여 둔다.
이하는 new call이나 사용자의 위치나 채널 상태의 변화에 따른 handoff나, 사용자의 선호에 따른 서로 다른 무선통신 시스템(RAT: Radio Access Technology) 간의 handoff나 일반적인 spectrum handoff를 포함한 다양한 경우의 call의 도착에 대해 자원을 할당하는 방법이다. Call이 도착하면 가장 우선 순위가 높은 자원이 할당가능한지 확인하고, 할당 가능하다면 할당하고 그렇지 않은 경우라면 다음 우선순위의 자원에 대하여서 확인하여, 점차로 우선 순위가 낮은 자원에 대해서도 확인을 하는 과정이다. 즉 SB1, SB2, SB3의 순서로 할당을 시도한다.
그런데 위와 같이 할당되어서 자원이 운용중인 상태에서 주된 사용자가 자원의 회수를 요구한 경우는 기존에 운용 중인 call을 다른 자원으로 옮겨야 한다. 우선 자원의 회수를 요구한 PU를
Figure pat00012
라고 하고,
Figure pat00013
가
Figure pat00014
만큼의 자원을 SBI 로부터 회수를 요구한다고 할 때, 회수를 요구하는 자원의 양이
Figure pat00015
로 부터 빌린 자원 중 현재 사용 중이지 않은 자원의 양보다 적거나 같다면 (
Figure pat00016
, 여기서
Figure pat00017
는
Figure pat00018
자원 중 사용되지 않고 남아 있는 자원의 양) 이라면, 기존에 사용 중인 call을 spectrum handoff하지 않더라도 남아 있는 자원 중에
Figure pat00019
만큼의
Figure pat00020
자원을
Figure pat00021
에게 돌려주면 된다.
도 10은 자원 회수를 설명하기 위한 예시도이다. 그런데,
Figure pat00022
가 회수를 요구하는 자원의 양
Figure pat00023
가
Figure pat00024
로 부터 빌렸지만 현재 사용 중이지 않은 자원의 양보다 많다면 (
Figure pat00025
), 다음의 그림과 같이
Figure pat00026
들의 우선순위에 따라 spectrum handoff를 수행한다. 먼저, 주된 사용자
Figure pat00027
를 식별하여
Figure pat00028
라고 하고,
Figure pat00029
가 회수를 요구하는 자원의 양
Figure pat00030
를 도 10 에서는 gamma라고 하자.
상기
Figure pat00031
의 자원 중 현재 사용 중이 아니라서 바로 돌려줄 수 있는 만큼의 자원인
Figure pat00032
를 초과하는
Figure pat00033
만큼을 다른
Figure pat00034
들에게로 우선순위에 따라 spectrum handoff를 하여야 한다. 여기서 먼저,
Figure pat00035
가 0보다 작거나 같은 경우는
Figure pat00036
의 자원 중 일부 또는 전부를 그대로 반납하면 된다. 만약 그렇지 않은 경우에는
Figure pat00037
와
Figure pat00038
를 수학식 1, 2 및 3과 같이 계산할 수 있다.
여기서
Figure pat00039
는
Figure pat00040
또는 그보다 낮은 우선순위의
Figure pat00041
에서 처리해야 하는 call의 자원의 양이며
Figure pat00042
는
Figure pat00043
에서 직접 spectrum handoff로 처리할 수 있는 call의 수이다. 즉
Figure pat00044
에서
Figure pat00045
만큼의 call을 spectrum handoff로 받아내야 하지만
Figure pat00046
만큼은 실제로
Figure pat00047
가 받아낼 수 있는 핸드오프이고,
Figure pat00048
만큼은 다음 우선순위의
Figure pat00049
에게 처리하도록 하는 것이다.
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
여기서
Figure pat00053
는
Figure pat00054
보다 작거나 같은 최대의 정수를 나타낸다. 위의 수학식들 중 수학식 1은
Figure pat00055
가 0이상일 경우
Figure pat00056
나
Figure pat00057
를 구하는 것으로, 현재 남아있는
Figure pat00058
자원을 반납함으로써
Figure pat00059
가 요구한
Figure pat00060
를 돌려주지 못하는 경우
Figure pat00061
중 우선순위가 가장 높은
Figure pat00062
또는
Figure pat00063
가 스펙트럼 핸드오프 받아내야 하는 양을 구하는 것이다.
만약
Figure pat00064
의
Figure pat00065
가 가장 우선순위가 높은 경우라면, 남은 것들 중
Figure pat00066
가 우선순위가 가장 높으면,
Figure pat00067
가
Figure pat00068
및 그보다 낮은 우선순위의
Figure pat00069
들이 비워줘야 하는 자원의 양이다. 수학식 1과 같이 가장 우선순위가 높은
Figure pat00070
의 초기값이
Figure pat00071
가 구해지면 그에 따라 나머지
Figure pat00072
와
Figure pat00073
를 구할 수 있다.
여기서
Figure pat00074
가 요구한
Figure pat00075
만큼의 자원을 확보하기 위하여 필요한 전체 spectrum handoff의 수는
Figure pat00076
과 같다. 따라서
Figure pat00077
가 요구한
Figure pat00078
만큼의 자원을 반납하기 위하여,
Figure pat00079
자원을 포함하여,
Figure pat00080
만큼의 spectrum handoff를 통해서도 비워줄 수 없는 자원의 사용자(call)들에 대해서는 다음 수학식 4와 같이
Figure pat00081
의 수만큼의 call들이 중지(drop, interrupted)되게 된다.
여기서
Figure pat00082
는 각각의 call에 사용된 자원의 평균 대역폭이며, 실제의 경우는 개별 call의 대역폭을 알 수 있으므로, 그것을 직접 각각 사용하지만 여기서는 표현의 편리성을 위하여 단순한 평균의 개념을 그대로 사용한다.
Figure pat00083
도 11은 자원 회수의 절차를 설명하기 위한 절차도이다. 여기까지 설명한 것들을 개념적으로 도식으로 살펴보면 도 11과 같다. 도 11에서
Figure pat00084
의 표기는
Figure pat00085
로부터 빌린 전체 자원들(
Figure pat00086
) 중 사용 중인 자원(
Figure pat00087
)을 뺀 것이 현재 사용 중이지 않은 자원이다.
먼저
Figure pat00088
가 요구한
Figure pat00089
를 돌려주기 위하여 식별된
Figure pat00090
의 스펙트럼에서
Figure pat00091
를 초과하는
Figure pat00092
를 구하고, 그에 해당하는 사용자(call)들을 우선 순위가 가장 높은
Figure pat00093
에서 부터 처리할 수 있는 지 여부를 조사한다.
각
Figure pat00094
에서는 해당
Figure pat00095
에서 비어 있는
Figure pat00096
만큼에 해당하는 사용자들만큼을 spectrum handoff로 처리할 수 있고 (
Figure pat00097
) 처리할 수 없는 양만큼을 (
Figure pat00098
)로 다음 우선순위의
Figure pat00099
에게로 넘긴다. 이렇게 마지막 우선 순위의
Figure pat00100
이 처리할 수 없는 부분 (
Figure pat00101
)은 결국 서비스가 중지된다. 여기에서, 자원블록은 M개가 있다고 가정하였다.
다만,
Figure pat00102
에서는 그 다음 우선 순위인
Figure pat00103
에게로 전달되는 것이 아니라
Figure pat00104
로 전달한다. 왜냐하면,
Figure pat00105
는
Figure pat00106
로부터
Figure pat00107
만큼의
Figure pat00108
자원에 대해 회수 요구를 받고
Figure pat00109
또는
Figure pat00110
를 최초로 제기한
Figure pat00111
이기 때문이다.
지금까지 자원선택의 우선순위를 기술하였는데, 다음은 여기에 사용자의 우선순위의 적용에 대해서 기술한다. Spectrum handoff를 하는 경우, 본질적으로 서비스품질(QoS)의 저하를 가져올 수 있다. 예를 들면, 전송중인 데이터의 일부 또는 전부가 핸드오프 중에 없어지거나, 또는 데이터의 전송이 지연될 수 있다.
따라서,
Figure pat00112
중
Figure pat00113
에 해당하는 call들을 선택할 때 spectrum handoff의 영향을 적게 받는 call들을 우선적으로 선택하면 사용자가 겪는 QoS의 저하를 줄일 수 있다. 예를 들어, 음성서비스나, 스트리밍 서비스와 같이 일정한 수준 이내의 지연을 보장해야 하는 경우, Spectrum handoff로 인한 QoS의 저하로 악영향을 받는 call을 최소화 하도록 지연에 민감하지 않고 재전송이 가능한 데이터서비스에 대해서 우선적으로 Spectrum handoff를 수행한다.
또한, 데이터서비스들의 call에 대해서 Spectrum handoff를 수행하고도 돌려줘야 할
Figure pat00114
만큼의 자원을 확보하지 못한 경우, 음성서비스나 스트리밍 서비스에 대해서 Spectrum handoff를 사용자의 등급에 따라서 수행할 수 있다.
사용자의 등급을 높은 서비스 품질을 요구하는 사용자로부터 낮은 가격을 요구하는 사용자를 gold/silver/bronze로 나눈다면, 낮은 등급의 사용자를 우선적으로 spectrum handoff함으로써 높은 등급의 사용자가 겪는 품질저하를 최소화할 수 있다.
아울러, 사용자들 중 call의 bandwidth를 조정하여도 되는 경우로 계약이 된 사용자라면, Spectrum handoff를 하기 전에 bandwidth의 조정만으로도 돌려줘야 할
Figure pat00115
만큼의 자원을 확보할 수 있거나, Spectrum handoff 해야 할 call의 수를 줄일 수도 있을 것이다.
여기서 call의 bandwidth조정은 서비스에 제공되는 대역폭을 조정할 수 있는 것으로, 스트리밍 서비스를 받는 경우라면 화면의 크기나 해상도에 따라서 bandwidth가 달라질 수 있고, 데이터 서비스라면 전송속도가 달라질 것이다. bandwidth의 조정은 나중에
Figure pat00116
들의 자원에 여유가 있을 때 다시 bandwidth를 늘여줄 수 있다. 또 사용자가 이동 중이라면 사용자가 이동한 곳에서도 계속 사용할 수 있는 가능성이 높은 자원을 할당하는 방법도 가능하다.
이상에서 자원의 우선순위의 적용에 대해서 기술하였으며, 또한 거기에 사용자의 우선순위의 적용을 기술하였다. 다음은 자원의 우선순위의 적용을 더욱 세분하여 기술한다.
위에서는 주된 사용자가 자원의 회수를 요구한 경우 이를 최소화하기 위하여, 주된 사용자의 회수 요청율
Figure pat00117
를 사용한 기본적인 방법을 기술하였으나, 이하는 주된 사용자의 회수할 자원의 수
Figure pat00118
에 대한 기대값
Figure pat00119
을 사용하여 보다 정교하게 우선순위를 적용하는 것에 대해서 기술한다.
먼저 사용된 자원의 종류에 따라 그것을 빌려준 주된 시스템들을
Figure pat00120
이라고 하고, 현재의 종된 시스템을
Figure pat00121
라고 정한다.
여기서 자원을 빌려준 시스템
Figure pat00122
이 자원을 빌려주기 이전의 원래의 자원의 양을
Figure pat00123
라고 한다. 그리고 시스템
Figure pat00124
가 각
Figure pat00125
에서 빌린 spectrum block들을
Figure pat00126
이라고 명명한다.
그러면, 시스템
Figure pat00127
가 각
Figure pat00128
에서 빌린 자원들의 양은
Figure pat00129
로 표기할 수 있다. 여기서
Figure pat00130
는 스펙트럼 블록
Figure pat00131
의 크기이다.
자원을 빌려준 시스템
Figure pat00132
의 자원을 빌려준 기간 동안의 평균 부하 (
Figure pat00133
)를
Figure pat00134
이라고 하면,
Figure pat00135
의 자원
Figure pat00136
과,
Figure pat00137
가 각
Figure pat00138
에서 빌린 스펙트럼 블록
Figure pat00139
의 크기
Figure pat00140
과
Figure pat00141
를 이용하여 (M/M/C/C 큐잉 시스템의 분석을 통하여)
Figure pat00142
를 구할 수 있다. 여기서
Figure pat00143
은 자원을 빌려준 시스템
Figure pat00144
에서
Figure pat00145
개의 자원을 사용할 확률이며 각각의 주된 사용자
Figure pat00146
에 대하여,
Figure pat00147
의 합은 1이다(
Figure pat00148
). 또한, 여기서 자원을 빌려준 시스템
Figure pat00149
가 빌려준 자원들
Figure pat00150
중 하나 이상에 대해
Figure pat00151
에 대해 회수를 요구할 확률은
Figure pat00152
과 같이 정의할 수 있으며, 자원을 빌려준 시스템
Figure pat00153
가 빌려준 자원들
Figure pat00154
중 회수를 요구할 때, 요구하는 평균 자원의 양은
Figure pat00155
과 같이 나타낼 수 있다. 이를 이용하여,
Figure pat00156
을
Figure pat00157
,
Figure pat00158
,
Figure pat00159
로 다시 나눌 수 있는데,
Figure pat00160
에 따라 각각의 크기를 다음과 같이 나눌 수 있다.
Figure pat00161
Figure pat00163
Figure pat00164
여기서
Figure pat00165
은 빌린 자원들 중
Figure pat00166
보다 작거나 같은 양으로 회수 확률이 가장 높은 자원들의 양이며,
Figure pat00167
은 빌린 자원들 중 비교적 회수 확률이 높은 자원들의 양으로
Figure pat00168
이 소수점 이하의 값을 포함하고 있는 경우, 그 소수 부분이 0 이상이면 1로 표현되고 소수 부분이 0이면 0이 된다. 여기서 각 스펙트럼 자원은 소수 부분이 없으므로
Figure pat00169
의 소수부분을 별도로 표기한 것이다.
Figure pat00170
은 빌린 자원들 중 비교적 회수 확률이 낮은 자원들의 양으로
Figure pat00171
보다 넘어서는 부분이다.
상기와 같은 것을 그림으로 표현하면 도 11과 같다. 도 11은 자원 회수의 절차를 설명하기 위한 절차도이다. 도 11에서는 편의상
Figure pat00172
들 끼리,
Figure pat00173
들 끼리,
Figure pat00174
들 끼리 같은 크기로 표현되어 있으나 각각의
Figure pat00175
,
Figure pat00176
,
Figure pat00177
은 위에서 기술한 수식에 따라 다르게 구성된다.
도 12는 자원 블록을 구성하는 자원 유닛 단위의 우선순위 결정의 예시도이다. 도 12에서 보는 바와 같이, 각각의
Figure pat00178
이
Figure pat00179
,
Figure pat00180
,
Figure pat00181
로 나뉜다. 여기서 각각의
Figure pat00182
,
Figure pat00183
,
Figure pat00184
에 대해서 다음과 같이 우선순위를 할당한다. 여기서
Figure pat00185
은 모두 같은 값 0을 가질 수도 있다. 그 이유는 모든
Figure pat00186
이
Figure pat00187
보다 작거나 같은 값이기 때문이다.
Figure pat00188
Figure pat00189
Figure pat00190
즉
Figure pat00191
이 가장 높은 우선순위를 갖고,
Figure pat00192
이 그 다음의 우선순위를 갖고,
Figure pat00193
이 마지막의 우선순위를 갖는다. 그러면 위 그림의 각 자원들은 우선순위에 따라 다음의 그림과 같이 정렬된다.
도 13은 자원 블록을 구성하는 다수의 자원 유닛 단위들의 우선순위를 분배하는 것의 예시도이다. 여기서
Figure pat00194
부터
Figure pat00195
까지를 우선 순위대로 정렬하는 방법을 다시 기술하면 아래와 같다.
Figure pat00196
이
Figure pat00197
,
Figure pat00198
,
Figure pat00199
의 세가지로 나뉘어 짐에 따라 M이 3M의 개수로 늘어난다.
Figure pat00200
Figure pat00201
여기서
Figure pat00202
,
Figure pat00203
,
Figure pat00204
들을
Figure pat00205
로 표현하였으며,
Figure pat00206
들은
Figure pat00207
의 크기에 따라 정렬된다. 여기서
Figure pat00208
는 집합
Figure pat00209
에서
Figure pat00210
의 순서를 나타내며,
Figure pat00211
는
Figure pat00212
가 클수록 높은 우선순위를 갖도록 정렬된 자원 블록들의 집합이다.
각각의
Figure pat00213
의 스펙트럼 블록 내에서 현재 사용 중인 부분을
Figure pat00214
, 사용 중이지 않은 부분을
Figure pat00215
로 다시 나누면,
Figure pat00216
가 된다. 여기서
Figure pat00217
,
Figure pat00218
,
Figure pat00219
의 스펙트럼 블록의 크기를 각각 아래와 같이
Figure pat00220
,
Figure pat00221
,
Figure pat00222
라고 정한다.
Figure pat00223
Figure pat00224
이제 자원의 반납을 요구하는 주된 사용자
Figure pat00225
가
Figure pat00226
만큼의 자원의 반납을 요구한다면,
Figure pat00227
,
Figure pat00228
,
Figure pat00229
에서 자원을 반납하여야 하는데 이들은 각각 아래와 같이
Figure pat00230
,
Figure pat00231
,
Figure pat00232
에 해당한다. 즉
Figure pat00233
이다. 여기에서,
Figure pat00234
이다.
이제 각각의
Figure pat00235
,
Figure pat00236
,
Figure pat00237
의 자원의 크기, 사용중인 자원의 크기, 비어있는 자원의 크기를 아래의 수학식 9와 같이 정의한다.
Figure pat00238
Figure pat00239
Figure pat00240
위에서 서술한 우선 순위와 각 자원블록에서의 크기들을 이용하여
Figure pat00241
가 요구한
Figure pat00242
를 돌려주는 방법은 아래와 같다.
도 14는 자원 블록을 구성하는 자원 유닛 단위의 자원 회수의 절차를 설명하기 위한 예시도이다.
먼저,
Figure pat00243
인 경우라면,
Figure pat00244
의 자원의 일부 또는 전부를 돌려주면 되고 그리고
Figure pat00245
과 같이 될 것이다.
만약 그렇지 않고,
Figure pat00246
인 경우라면
Figure pat00247
의 자원의 전부와
Figure pat00248
자원의 일부 또는 전부를 돌려주고, 그리고
Figure pat00249
,
Figure pat00250
과 같이 될 것이다.
만약 그렇지 않고,
Figure pat00251
인 경우라면,
Figure pat00252
와
Figure pat00253
의 전부와
Figure pat00254
의 일부 또는 전부인 를
Figure pat00256
에게 반납하고,
Figure pat00257
,
Figure pat00258
가 될 것이다.
만약 그렇지 않고,
Figure pat00259
인 경우라면, 사용 중이지 않고 남은 자원(
Figure pat00260
와
Figure pat00261
및
Figure pat00262
)은 모두 그대로 돌려줄 수 있고, 사용 중인 자원 중에 돌려줘야 할 양을
Figure pat00263
로 정할 수 있다. 이때
Figure pat00264
Figure pat00265
, 이고
Figure pat00266
이 된다. 이제
Figure pat00267
,
Figure pat00268
,
Figure pat00269
에서 spectrum handoff를 통해서 추가로 더 비워줘야 할 spectrum unit은
Figure pat00270
이다.
Figure pat00271
Figure pat00272
Figure pat00273
여기서
Figure pat00274
에 선택되는 call들은 우선 순위에 따라서 상기의 수학식 10과 같이 선택될 수도 있고, 또는
Figure pat00275
과
Figure pat00276
,
Figure pat00277
,
Figure pat00278
를 만족하는 call의 수로 임의로 선택될 수도 있다. 또 이때 spectrum handoff에 의한 QoS의 저하를 고려하여 call들이 사용하는 서비스나, call들의 등급 등을 고려하여 선택할 수 있다.
이와 같이
Figure pat00279
가 결정되면, 각
Figure pat00280
부터
Figure pat00281
들이 비워줘야 할 spectrum unit
Figure pat00282
는 아래의 수식들과 같이 구할 수 있다.
아래의 수학식 11은
Figure pat00283
로부터 가장 우선순위가 높은 자원블록이 비워야 하는 자원의 양으로, 만약
Figure pat00284
의
Figure pat00285
이 가장 낮아서
Figure pat00286
의 우선순위가 가장 높다면,
Figure pat00287
가
Figure pat00288
의
Figure pat00289
의 반납 요구에 대해 응하기 위하여 가장 우선순위가 높은 것일 것이다.
수학식 12는 그 다음 우선 순위의 자원블록에서 비워줘야 하는 자원의 양을 나타낸 것이다. 이때
Figure pat00290
는
Figure pat00291
와 그보다 우선 순위가 낮은 자원블록에서 스펙트럼 핸드오프로 처리하여야 할 자원의 양이며,
Figure pat00292
는
Figure pat00293
가 spectrum handoff로 비워줄 수 있는 call의 수이다. 따라서
Figure pat00294
는
Figure pat00295
중
Figure pat00296
의 call을 핸드오프로 받고
Figure pat00297
을
Figure pat00298
에게 다시 의뢰하게 된다.
Figure pat00299
Figure pat00300
Figure pat00301
마지막으로, 가장 하위의 우선 순위의 자원 블록에서도 spectrum handoff로 받을 수 없는 call의 수는 서비스가 중지되게 된다. 만약
Figure pat00302
의
Figure pat00303
이 가장 높아서
Figure pat00304
의 우선순위가 가장 낮다면, 바로 위의 우선순위 즉
Figure pat00305
이 처리하지 못하는 것이 중지되는 call이다.
Figure pat00306
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 자원의 우선순위 할당 방법을 이용한 자원 운용 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자원의 우선순위 할당 방법을 이용한 자원 운용 장치(100)는 적어도 하나의 유닛을 포함하여 구성되는 복수의 자원 블록(110), 상기 복수의 자원 블록을 이용할 복수의 서비스(120), 상기 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 적용하여, 상기 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 결정된 우선순위를 상기 선택된 자원 블록에 배정하여, 상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 우선순위 할당부(130) 및 상기 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하고, 상기 서비스로부터 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 회수하는 스케줄러(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 우선순위 할당부(130)는 상기 적어도 하나의 유닛마다 우선순위를 다르게 결정하는 것일 수 있으며, 상기 우선순위 할당부(130)에서 상기 적어도 하나의 유닛마다 결정될 우선순위는 상기 자원 블록에 대한 회수율의 기대값을 반영하여 결정되는 것일 수 있다.
또한, 상기 우선순위 할당부(130)는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값, 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수를 요구 받을 확률, 상기 선택된 자원 블록 중에서 사용하고 남은 자원 블록의 양 및 상기 선택된 자원 블록의 수 중 적어도 하나를 반영하여 우선순위를 할당하거나 자원의 사용확률을 정하는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 스케줄러(140)는 주된 사용자로부터 협의된 자원을 종된 사용자의 여러 서비스들에 분배하거나 회수한다. 종된 사용자는 오늘날의 기지국의 형태를 가질 수도 있고, 개별 사용자의 형태로 나타날 수도 있다. 상기 스케줄러(140)는 종된 사용자 별로 한 개가 존재하여 종된 사용자의 여러 서비스들에 대해 자원을 분배하거나 회수할 수 있고, 또한 종된 사용자의 여러 서비스들에 대해 각각 존재하여 협력적 또는 기회적으로 자원의 분배하거나 회수할 수 있다.
상기 스케줄러(140)는 상기 자원 블록의 우선순위에 따라 상기 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하고, 상기 서비스로부터 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 회수하는 것일 수 있으며, 상기 스케줄러(140)는 상기 서비스의 품질(QoS)에 따라 상기 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하고, 상기 서비스로부터 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 회수하는 것일 수 있다. 상기 스케줄러(140)는 상기 우선순위 할당부(130)이 정한 각 자원블록의 사용확률에 따라 상기 자원블록의 사용을 확률적으로 분배할 수 있다.
또한, 상기 스케줄러(140)에서 상기 회수하는 것은 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 작은 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하며, 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 큰 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하고, 사용 중인 자원 중에서 상기 자원 블록 중의 회수 요구량과 사용 중이 아닌 자원의 차에 해당하는 자원은 핸드오프(Handoff)하고, 핸드오프할 수 없는 자원의 서비스는 중단(drop)하는 것일 수 있다.
위에서 자원 블록의 우선순위에 따라서 우선순위가 낮은 쪽으로 점차 spectrum handoff하는 방법을 기술하였다. 다음은, 우선순위를 더욱 세분화하는 방법에 대해 기술한다.
첫 번째의 경우 자원을 빌려주는 무선통신 시스템(RAT: Radio Access Technology)에서 빌려주는 자원블록을 하나의 자원블록으로 우선순위를 매겼다. 두 번째의 경우는 자원을 빌려주는 RAT에서 빌려주는 자원블록을 세 개의 자원블록으로 나누어 우선순위를 매겼다. 이번에는 빌려주는 RAT들이 자신이 가진 자원을 사용하는 패턴을 참고하여 더욱 세분화한다.
예를 들어 두 개의 RAT, RAT1과 RAT2가 각각 5개씩의 자원을 가지고 있는데, RAT1에서는 3BU(bandwidth unit, 이하는 편의상 개로 표기한다.)를 RAT2에서는 4개를 RAT3가 빌렸다고 할 때, RAT1과 RAT2의
Figure pat00307
과
Figure pat00308
를 안다고 하면, RAT1과 RAT2가 자원을 0개, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 사용할 확률을 알 수 있다. 이를 RAT1의 경우, P10, P11, P12, P13, P14, P15로 나타낼 수 있고, RAT2의 경우, P20, P21, P22, P23, P24, P25로 나타낼 수 있다.
여기서 RAT1으로부터 3개를 빌렸으므로, RAT1이 P13이 되면 RAT3는 1개를, RAT1이 P14이 되면 RAT3는 2개를, RAT1이 P15이 되면 RAT3는 3개를 되돌려 주어야 한다.
이들 돌려 주어야 하는 자원들 중 RAT3가 사용하고 있지 않다면, 그대로 돌려주어도 되지만 만약 사용 중이라면, spectrum handoff를 수행하여야 호의 단절을 막고 해당 자원을 돌려줄 수 있다.
여기서 P10, P11, P12, P13, P14, P15를 다시 보면 RAT3에게 3개를 돌려 달라고 할 확률은 P15이고, 2개를 돌려 달라고 할 확률은 P14이고, 1개를 돌려 달라고 할 확률은 P13일 것이다. 그런데 여기서 3개를 돌려달라고 할 확률은 2개를 돌려달라고 할 확률보다 낮을 것이다. 또 2개를 돌려달라고 할 확률은 1개를 돌려달라고 할 확률보다 낮을 것이다.
따라서 P10, P11, P12, P13, P14, P15를 그대로 적용하는 것이 아니라, P'10, P'11, P'12, P'13, P'14, P'15를 사용하는데, P'15 = P15, P'14 = P14 + P'15, P'13 = P13 + P'14를 이용한다. 이렇게 되면, RAT1이 RAT3에게 3개를 돌려 달라고 할 확률은 P'15를, 2개 이상을 돌려 달라고 할 확률은 P'14를, 1개 이상을 돌려 달라고 할 확률은 P'13을 적용한다.
마찬가지로, RAT2에 대해서도 동일한 규칙을 적용하면 RAT2가 RAT3에게 4개를 돌려 달라고 할 확률은 P'25를, 3개 이상을 돌려 달라고 할 확률은 P'24를, 2개 이상을 돌려 달라고 할 확률은 P'23을, 1개 이상을 돌려달라고 할 확률은 P'12를 적용한다.
이렇게 수정된 확률 P'에 따라서 자원의 우선순위를 매긴다. 즉 확률이 낮은 P'에 해당하는 자원을 우선적으로 앞에 배치하게 되면, 각 RAT에서 빌리는 개수에 따라서 달라지지만, RAT1과 RAT2의 자원을 교차하여 배치하는 것과 비슷하게 나열된다.
여기서 정렬된 자원들을 자원 블록으로 보고, 위에서 기술한 두 가지 방법과 마찬가지로 RAT1이나 RAT2가 회수 요구를 하게 되면 우선순위에 맞추어 단계적으로 할당하거나, Spectrum handoff를 적용한다.
위에서 기술한 세가지 방법은 자원들을 우선순위에 맞추어 차례대로 할당하고 spectrum handoff를 하는 것에 대해서 기술하였다. 그러나 경우에 따라서 다수의 종된 사용자가 함께 사용하고 이들 사이에서 우선순위를 제어하는 방법에 부가적인 제어가 필요하고 복잡하게 될 수 있다. 따라서 상기에서 기술한 확률을 적용하는 방법에 대해서 기술한다. 위에서 기술한 세가지 방법은 자원을 우선순위에 따라 순서적으로 사용하는 것이지만, 이하에서 기술한 것은 확률을 적용하는 자원 운용방법에 관한 것이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 운용확률을 이용한 자원 운용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 운용확률을 이용한 자원 운용 방법은 적어도 하나의 유닛으로 구성된 자원 블록을 선택하고, 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 반영하여 상기 선택된 자원 블록에 대한 운용확률을 결정하는 단계(단계 1610); 상기 결정된 운용확률에 따라, 상기 자원 블록을 이용할 사용자가 상기 선택된 자원블록을 접속하거나 상기 자원 블록을 이용할 사용자에게 상기 선택된 자원 블록을 분배하는 단계(단계 1620); 및 상기 사용자에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계(단계 1630)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 적어도 하나의 유닛마다 운용확률을 다르게 결정하는 것일 수 있다.
여기에서, 상기 운용확률은 상기 사용자에게 분배된 자원 블록의 분배 상태에 따라 동적으로 변경되는 것일 수 있다.
RAT1과 RAT2가 두 개의 주된 사용자이고 RAT3의 여러 사용자들이 종된 사용자일 때, RAT1과 RAT2로부터 빌린 자원의 우선 순위를
Figure pat00309
,
Figure pat00310
의 확률로 접근하거나, (이를 일반식으로 고치면
Figure pat00311
이라고 할 때,
Figure pat00312
이다), 만약 종된 사용자가 자기 자신의 자원을 가지고 있는 경우 그 자원의
Figure pat00313
로 한다.
또한,
Figure pat00314
,
Figure pat00315
및
Figure pat00316
를 각각의 자원을 선택할 확률로 사용할 수 있다. 여기서
Figure pat00317
은 주된 사용자
Figure pat00318
이 가진 전체 자원의 수이며,
Figure pat00319
은 주된 사용자
Figure pat00320
로부터 빌린 자원의 수이다,
Figure pat00321
는 주된 사용자
Figure pat00322
이 회수 요구할 자원의 수의 기대값이며,
Figure pat00323
는 주된 사용자
Figure pat00324
이 빌려준 자원에 대해 회수를 요구할 확률이다.
이들을 두 개의 RAT, RAT1과 RAT2에 대해 적용해 보면,
Figure pat00325
과
Figure pat00326
를 적용하여
Figure pat00327
Figure pat00328
의 확률로 RAT1의 자원을
Figure pat00329
의 확률로 RAT2의 자원을 선택할 수 있다.
또한,
Figure pat00330
과
Figure pat00331
를 적용하여
Figure pat00332
의 확률로 RAT1의 자원을 선택할 수 있으며,
Figure pat00333
Figure pat00334
의 확률로 RAT2의 자원을 선택할 수 있다.
또한,
Figure pat00335
및
Figure pat00336
를 적용하여
Figure pat00337
Figure pat00338
의 확률로 RAT1의 자원을 선택할 수 있으며,
Figure pat00339
의 확률로 RAT2의 자원을 선택할 수 있다.
뿐만 아니라, RAT1과 RAT2 등의 주된 사용자들로부터 빌린 자원들 중 사용하고 남은 자원들의 양에 따라 확률적으로 선택할 수 있다. 즉,
Figure pat00340
,
Figure pat00341
라고 하면, 여기서
Figure pat00342
과
Figure pat00343
는
Figure pat00344
과
Figure pat00345
에서 RAT3가 사용하고 남은 자원의 수 내지는 RAT1이나 RAT2가 회수하고 남은 자원의 수 중 RAT3가 사용하고 남은 자원의 수일 때,
Figure pat00346
의 확률로 RAT1으로부터 빌린 자원을 선택하고,
Figure pat00347
의 확률로 RAT2으로부터 빌린 자원을 선택하도록 할 수 있다. 이를 일반항으로 기술하면, RAT
Figure pat00348
로부터 빌린 자원을 선택할 확률을
Figure pat00349
이 된다.
또한, 빌린 자원의 수에 따라서 확률적으로 선택할 수도 있다. 즉,
Figure pat00350
로 선택할 수도 있다. 물론 종된 사용자가 자기 자신의 자원을 가지고 있을 경우는 그 자원에 대해서는 1의 확률로 우선적으로 사용하고 그 외 주된 사용자로부터 빌린 자원에 대해 확률적으로 할당하는 방법이다.
이상에서 설명한 여러 가지 확률을 적용한 방식은 단순히 랜덤하게 자원을 할당하는 방법에 비해 spectrum handoff를 줄일 수 있다.
우선순위를 적용하는 방식 중에는 유닛 단위로 우선순위를 할당하는 방법이 일반적으로 가장 우세하고, 확률적인 방법들 중에서는
Figure pat00351
와
Figure pat00352
가 비교적 우세한 성능을 보인다. 그러나 아주 특수한 상황들에서는 그 외의 것들의 성능이 더 높은 경우도 가끔씩 존재한다. 예를 들면 주된 사용자의
Figure pat00353
의 값에 비해 더 많은 양을 종된 사용자가 빌리거나, 종된 사용자의 부하가 아주 높거나 아주 낮은 경우 또는 주된 사용자들 사이에 부하의 차이가 아주 큰 경우에는 기타의 방법들이 더 좋은 성능을 보이는 경우도 가끔씩 발생한다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 자원 운용 장치 110: 복수의 자원 블록
120: 복수의 서비스 130: 우선순위 할당부
140: 스케줄러

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 유닛으로 구성된 자원 블록을 선택하는 단계;
    상기 선택된 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 반영하여 상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 우선순위를 상기 선택된 자원 블록에 배정하는 단계를 포함하여 구성되는 자원의 우선순위 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자원 블록은 무선 통신의 스펙트럼 블록인 것을 특징으로 하는 자원의 우선순위 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 우선순위는 동적으로 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 자원의 우선순위 할당 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하는 단계는 상기 선택된 자원 블록을 구성하는 적어도 하나의 유닛마다 우선순위를 다르게 결정하는 것을 특징으로 하는 자원의 우선순위 할당 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유닛마다 결정될 우선순위는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값을 반영하여 결정되는 것을 특징으로 하는 자원의 우선순위 할당 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하는 단계는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값 및 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수를 요구 받을 확률 중 적어도 하나를 반영하여 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 자원의 우선순위 할당 방법.
  7. 적어도 하나의 유닛으로 구성된 자원 블록을 선택하고, 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 반영하여 상기 선택된 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 결정된 우선순위를 상기 선택된 자원 블록에 배정하여, 상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 단계;
    상기 자원 블록을 이용할 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하는 단계; 및
    상기 서비스에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계를 포함하여 구성되는 자원 운용 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 단계는 상기 선택된 자원 블록을 구성하는 적어도 하나의 유닛마다 우선순위를 다르게 결정하는 것을 특징으로 하는 자원 운용 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유닛마다 결정될 우선순위는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값을 반영하여 결정되는 것을 특징으로 하는 자원 운용 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 단계는 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수율의 기대값, 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수를 요구 받을 확률, 상기 선택된 자원 블록 중에서 사용하고 남은 자원 블록의 양 및 상기 선택된 자원 블록의 수 중 적어도 하나를 반영하여 우선순위를 배정하는 것을 특징으로 하는 자원 운용 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 자원 블록을 이용할 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하는 단계는 상기 서비스의 품질(QoS)에 따라 분배하는 것을 특징으로 하는 자원 운용 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 서비스에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계는 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 작은 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하며, 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 큰 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하고, 사용 중인 자원 중에서 상기 자원 블록 중의 회수 요구량과 사용 중이 아닌 자원의 차에 해당하는 자원은 핸드오프(Handoff)하고, 핸드오프할 수 없는 자원의 서비스는 중단(drop)하는 것을 특징으로 하는 자원 운용 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 서비스에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계는 상기 우선순위가 낮은 서비스부터 높은 서비스 순으로, 상기 서비스가 사용 중인 자원을 핸드오프(Handoff)하고, 핸드오프할 수 없는 자원을 사용 중인 서비스는 중단하는 것을 특징으로 하는 자원 운용 방법.
  14. 적어도 하나의 유닛을 포함하여 구성되는 복수의 자원 블록;
    상기 복수의 자원 블록을 이용할 복수의 서비스;
    상기 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 적용하여, 상기 자원 블록에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 결정된 우선순위를 상기 선택된 자원 블록에 배정하여, 상기 자원 블록에 우선순위를 할당하는 우선순위 할당부; 및
    상기 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 상기 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하고, 상기 서비스로부터 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 회수하는 스케줄러를 포함하여 구성되는 자원 운용 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스케줄러는 상기 자원 블록의 우선순위에 따라 상기 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하고, 상기 서비스로부터 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 회수하는 것을 특징으로 하는 자원 운용 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 스케줄러는 상기 서비스의 품질(QoS)에 따라 상기 서비스에게 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 분배하고, 상기 서비스로부터 상기 우선순위가 할당된 자원 블록을 회수하는 것을 특징으로 하는 자원 운용 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 스케줄러에서 상기 회수하는 것은 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 작은 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하며, 상기 자원 블록 중의 회수 요구량이 사용 중이 아닌 자원량보다 큰 경우에는 사용 중이 아닌 자원을 회수하고, 사용 중인 자원 중에서 상기 자원 블록 중의 회수 요구량과 사용 중이 아닌 자원의 차에 해당하는 자원은 핸드오프(Handoff)하고, 핸드오프할 수 없는 자원의 서비스는 중단(drop)하는 것을 특징으로 하는 자원 운용 장치.
  18. 적어도 하나의 유닛으로 구성된 자원 블록을 선택하고, 상기 선택된 자원 블록에 대한 회수 빈도 및 회수 기간을 포함하는 회수율을 반영하여 상기 선택된 자원 블록에 대한 운용확률을 결정하는 단계;
    상기 결정된 운용확률에 따라, 상기 자원 블록을 이용할 사용자가 상기 선택된 자원블록을 접속하거나 상기 자원 블록을 이용할 사용자에게 상기 선택된 자원 블록을 분배하는 단계; 및
    상기 사용자에게 분배된 자원 블록을 회수하는 단계를 포함하여 구성되는 자원 운용 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유닛마다 운용확률을 다르게 결정하는 것을 특징으로 하는 자원 운용 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 운용확률은 상기 사용자에게 분배된 자원 블록의 분배 상태에 따라 동적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 자원 운용 방법.
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