KR20120012865A

KR20120012865A - 이동통신 시스템에서 기지국의 자원 할당 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20120012865A
Application number: KR1020100074871A
Authority: KR
Inventors: 정홍규; 김병석; 김한석; 강성룡; 김동숙
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2012-02-13
Also published as: KR101735317B1

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 기지국이 백 홀(Backhaul)로 전송될 데이터에 대한 자원을 할당하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 임의의 전송 블록 간격(Transmission Block Interval)에서, 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정되었는지 판단하는 제1 판단 단계 및 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하고, 상기 백 홀이 정상 상태로 설정된 경우 상기 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하지 않고 자원을 할당하는 자원 할당 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 이동통신 시스템에서 백 홀의 과부하 시 기지국이 단말에게 백 홀의 최대 전송 가능 용량 만큼만 업링크 자원을 할당하므로 백 홀의 버퍼 과부하로 인해 기지국에서 코어 네트워크로 전달되어야 할 패킷이 손실되는 문제를 해결할 수 있다.

Description

이동통신 시스템에서 기지국의 자원 할당 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATING RESOURCE OF BASE STATION IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 이동통신 시스템에서 백 홀(Backhaul)의 버퍼 과부하(overflow) 시, 기지국이 단말에게 백 홀의 최대 전송 가능 용량만큼만 업링크 자원을 할당하는 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 점차로 음성 뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하고 있으며, 현재에는 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 정도까지 발전하였다. 그러나 현재 서비스가 제공되고 있는 이동 통신 시스템에서는 자원의 부족 현상 및 사용자들이 보다 고속의 서비스를 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.

이러한 요구에 부응하여 차세대 이동통신 시스템으로 개발 중인 중 하나의 시스템으로써 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)에서 LTE(Long Term Evolution)에 대한 규격 작업이 진행 중이다. LTE는 2010년 정도를 상용화 목표로 해서, 최대 100 Mbps정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. 이를 위해 여러 가지 방안이 논의되고 있는데, 예를 들어 네트워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 있다.

LTE 이동통신 시스템에서 기지국(eNB)과 코어 네트워크(EPC) 사이에는 스위치, 라우터 등과 같은 백 홀(Backhaul) 장비 및 IP 네트워크가 존재할 수 있다. 그런데, 상기 백 홀의 링크 용량(또는 대역폭)이 단말과 기지국 사이의 무선 자원 용량(Air Throughput)보다 작을 경우, 백 홀 장비에서 버퍼(Buffer) 과부하(Overflow)가 발생하여 패킷 손실이 발생할 수 있으므로 이에 대한 대책이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이동통신 시스템에서 백 홀(Backhaul)의 버퍼 과부하(overflow) 시, 기지국이 단말에게 백 홀의 최대 전송 가능 용량만큼만 업링크 자원을 할당하는 자원 할당 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기지국이 백 홀(Backhaul)로 전송될 데이터에 대한 자원을 할당하는 방법은 임의의 전송 블록 간격(Transmission Block Interval)에서, 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정되었는지 판단하는 제1 판단 단계 및 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하고, 상기 백 홀이 정상 상태로 설정된 경우 상기 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하지 않고 자원을 할당하는 자원 할당 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 이동통신 시스템에서 백 홀(Backhhaul)로 전송될 데이터에 대한 자원을 할당하는 기지국은 단말 또는 상기 백 홀과의 유선 또는 무선 연결 인터페이스를 제공하는 유무선 인터페이스 및 임의의 전송 블록 간격(Transmission Block Interval)에서 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정되었는지 판단하며, 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하고, 상기 백 홀이 정상 상태로 설정된 경우 상기 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하지 않고 자원을 할당하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 이동통신 시스템에서 백 홀의 과부하 시, 기지국이 단말에게 백 홀의 최대 전송 가능 용량 만큼만 업링크 자원을 할당한다. 따라서, 백 홀의 버퍼 과부하로 인해 기지국에서 코어 네트워크로 전달되어야 할 패킷이 손실되는 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 백 홀을 포함하는 이동통신 네트워크를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국(120)의 동작 순서를 도시하는 순서도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국(120)의 내부 구조를 도시하는 블록도.
도 4 및 도 5는 기지국(120)이 단말(110)에게 자원을 할당하는 방법을 도시하는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

또한, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, LTE 시스템을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 백 홀을 포함하는 이동통신 네트워크를 도시하는 도면이다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 이동통신 네트워크는 단말(110), 기지국(120), 백 홀(130), 제1 IP 네트워크(140), EPC(150), 제2 IP 네트워크(160), FTP 서버(170)를 포함할 수 있다.

단말(110)은 무선 채널 통해 기지국(120)에 접속하고, 기지국(120)의 서비스 커버리지 내에서 음성, 데이터 등의 패킷 서비스를 제공받는다.

기지국(eNB, 120)은 단말(110)과 무선 채널을 통해 연결되며, 단말(110)에게 무선 자원을 할당하고 무선 자원을 제어한다. 또한, 기지국(120)은 서비스 커버리지 내 필요한 제어 정보를 시스템 정보로 생성하여 방송(Broadcasting)하거나, 또는 데이터나 제어 정보를 단말(110)과 송수신하기 위하여 무선 자원을 할당할 수 있다. 뿐만 아니라, 기지국(120)은 단말(110)로부터 현재 셀과 인접 셀들의 채널 측정 결과 정보를 취합하여 핸드 오버를 결정하고, 핸드 오버를 명령할 수 있다. 이를 위해 기지국(120)은 무선 자원 관리와 관련된 라디오 자원 프로토콜(Radio Resource Protocol, RRC) 등의 제어 프로토콜을 구비한다.

본 발명의 실시예에 따른 기지국(120)은 백 홀(130)의 링크 용량이 단말(110)과 기지국(120) 사이의 무선 자원 용량(Air Throughput)보다 작을 경우, 업링크 패킷이 백 홀에서 손실되는 것을 방지하기 위한 동작을 수행한다. 이를 위해, 기지국(120)은 백 홀로 전송하는 패킷(또는 트래픽) 양에 대한 통계 자료를 유지하여, 백 홀 내의 버퍼에서 과부하(overflow) 현상이 발생할 것으로 예상되는 경우, 단말(110)에 대한 업링크 자원 할당을 제한한다. 구체적으로 기지국(120)은 백 홀(130)의 최대 전송 가능 용량 만큼만 업링크 자원을 할당한다. 이러한 기지국(120)의 구체적인 동작은 후술하도록 한다.

백 홀(130)은 기지국(120)과 코어 네트워크(150) 사이에 위치하여 단말로부터 전송되는 데이터, 패킷, 트래픽 등을 코어 네트워크(150)로 전달하는 장비를 의미한다. 상기 백 홀(130)의 예시는 스위치, 라우터 등이 될 수 있다. 도 1에서는 하나의 기지국(120)에 연결된 백 홀(130) 만을 도시하였으나, 서로 다른 복수 개의 기지국들에 대해 각각의 백 홀 들이 연결되는 구조도 가능하다.

제1 IP 네트워크(140)는 백 홀(130)과 코어 네트워크(150) 사이에 위치하며, 인터넷 프로토콜을 이용하여 상기 백 홀(130)과 코어 네트워크(150)를 연결한다.

코어 네트워크(Evolved Packet Core, EPC)(150)는 All-IP화 된 패킷 기반의 이동통신 네트워크(특히, LTE)이다. 상기 코어 네트워크(150)는 이동성 관리 엔티티, 서빙 게이트웨이, PDN 게이트 웨이 등(도면에는 미도시)을 포함할 수 있다.

이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, 'MME') 유휴 모드(idle)의 단말을 관리하고, PDN (Packet Data Network) 게이트웨이 및 서빙 게이트웨이 선정한다. 이와 더불어 이동성 관리 엔티티는 로밍(Roaming) 및 인증(Authentication) 관련 기능을 수행한다.

서빙 게이트웨이(Serving Gateway)는 기지국 사이의 핸드 오버 시, 또는 3GPP 무선망 사이 이동 시 이동성 앵커 역할을 수행한다.

PDN 게이트웨이(Packet Data Network Gateway)는 단말의 IP 주소를 할당하고, 코어 망의 패킷 데이터 관련 기능을 수행하며, 3GPP 무선망과 non-3GPP 무선망 사이 이동 시 이동성 앵커 역할을 수행한다. 또한 상기 PDN 게이트웨이는 가입자에게 제공한 베어러 대역을 결정하고, 패킷 데이터에 대한 포워딩(Forwarding) 및 라우팅(Routing) 기능을 담당한다.

제2 IP 네트워크(160)는 코어 네트워크(150)와 서버(170)사이에 위치하며, 인터넷 프로토콜을 이용하여 상기 코어 네트워크(150)와 서버(170)를 연결한다.

FTP 서버(170)는 임의의 데이터, 패킷 등을 송수신할 수 있는 서버이다.

이상에서는 본 발명의 이동통신 시스템을 구성하는 각 엔티티들에 대해 기술하였다. 그런데, 백 홀(130)의 대역폭 또는 링크 용량이 단말(110)과 기지국(120) 사이의 무선 자원 용량(Air Throughput)보다 작을 경우, 업링크로 전송되는 데이터(또는 패킷)는 기지국(120) 또는 백 홀(130)에서 버퍼의 용량 초과로 인해 손실될 우려가 있다. 그러면 손실된 패킷을 재전송해야 하므로, 이로 인해 무선 자원이 낭비될 수 있으며, 전송 지연(delay)이 추가적으로 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 무선 자원의 사용 효율도 전체적으로 떨어질 수 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 백 홀의 과부하 시, 기지국이 단말에게 백 홀의 최대 전송 가능 용량 만큼만 업링크 자원을 할당하는 방법을 제공한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국(120)의 동작 순서를 도시하는 순서도이다. 도 2에서 도시되는 기지국(120)의 동작은 매 전송 시간 간격(Transmission Time Interval, TTI) 마다 반복하여 실행될 수 있다.

우선, 기지국(120)은 S205 단계에서 자신에게 접속된 각 단말들에 대한 전송 블록 크기(Transport Block Size, TBS)를 계산한다. 그리고 기지국(120)은 이하의 단계에서 백 홀의 혼잡(Congestion) 상태(또는 과부하 상태, 이하 동일하다)를 예측하여 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한한다.

여기서, 기지국(120)은 단말에게 할당된 패킷 사이즈(AllocatedTBS) 값과 혼잡 임계값(Congestion Threshold)을 비교하여 백 홀의 과부하 상태 여부를 판단하게 된다. 여기서 상기 혼잡 임계값은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 섹터(Sector)는 기지국이 서비스 커버리지의 구역을 분할하고, 방향성 있는 안테나를 배치하여 각 구역에 대해 서비스를 제공하는 경우, 상기 분할된 구역을 의미할 수 있다.

만약, 단말에게 할당된 패킷 사이즈(AllocatedTBS)가 혼잡 임계값보다 작은 경우에는 백 홀의 과부하 상태를 지시하는 백 홀 혼잡도 플래그(Backhaul Congestion Flag)는 0으로 설정되며, 이는 백 홀(130)이 현재 기지국(120)으로부터 전송되는 모든 패킷을 처리할 수 있는 정상 상태(Normal State)임을 의미한다.

반면, 단말에게 할당된 패킷 사이즈(AllocatedTBS)가 혼잡 임계값보다 큰 경우에는 상기 백 홀 혼잡도 플래그(Backhaul Congestion Flag)는 1로 설정되며, 이는 기지국으로부터 전송되는 패킷 양이 백 홀(130)의 전체 버퍼량을 초과하여 백 홀이 과부하 상태(Overflow State)임을 의미한다.

다시, 순서도의 설명으로 복귀하면, 기지국(120)은 S310 단계에서 현재의 백 홀 혼잡도 플래그(Backhaul Congestion Flag)가 1로 설정되어 있는지 여부 즉, 현재의 백 홀이 과부하 상태인지를 판단한다. 이는 이전 TTI 에서 백 홀 혼잡도 플래그가 1로 설정되었는지 여부를 판단하는 것이다.

만약, 상기 백 홀 혼잡도 플래그가 1로 설정되어 있다면, 기지국(120)은 S320 단계로 진행하여 단말에게 할당하는 자원양을 제한한다. 즉, 기지국(120)은 백 홀의 최대 전송 가능 용량만큼만 단말에게 상향링크 자원을 할당한다. 백 홀 혼잡도 플래그가 1로 설정된 경우, 기지국(120)이 단말(110)에게 할당하는 자원의 양(패킷 사이즈)은 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

여기서 상기 수학식 2에서 표시되는 백 홀의 최대 전송 가능 용량은 아래의 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.

다시, S210 단계로 복귀하면, 백홀 혼잡도 플래그가 0으로 설정된 경우, 즉 백 홀이 정상 상태인 경우, 기지국(120)은 S215 단계로 진행하여 할당 가능한 모든 용량만큼 단말에게 자원을 할당한다. 백 홀 혼잡도 플래그가 0으로 설정된 경우, 기지국(120)이 단말(110)에게 할당하는 자원의 양(패킷 사이즈)은 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

S215 단계 또는 S220 단계에서, 단말에게 자원을 할당한 기지국(120)은 S225 단계로 진행하여 할당된 패킷 사이즈가 혼잡도 임계값 이상인지 여부를 판단한다. 이는 기지국(120)이 단말(110)에게 자원을 할당한 후, 백 홀이 과부하 상태로 천이되었는지 여부를 판단하기 위함이다.

만약, 할당된 패킷 사이즈가 혼잡도 임계값 이상이라면, 기지국(120)은 S230 단계로 진행하여, 현재 설정된 백 홀 혼잡도 플래그를 1로 유지함과 동시에 카운트 값을 0으로 유지(T_count= 0)한다.

상기 카운트 값은 백 홀 혼잡 플래그의 리셋(Reset)을 위해 과부하 상태(Congestion) 동안 카운트되는 변수이다. 다시 말해, 백 홀이 과부하 상태이어서 자원 할당을 제한함으로써, 현재 백 홀이 정상 상태로 복귀하였다고 가정한다. 그런데 백 홀이 과부하 상태에서 정상 상태로 복귀하였다고 하여 자원 할당량을 바로 증가시키게 되면, 백 홀이 다시 과부하 상태로 천이될 우려가 있다. 따라서 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 비록 백 홀이 과부하 상태에서 정상 상태로 복귀하였다 하더라도, 일정 시간이 경과되기까지는 과부하 상태와 마찬가지로 자원 할당을 제한한다. 상기 카운트는 이와 같은 역할을 수행하기 위한 파라미터이다.

S230 단계에서, 카운트 값을 0으로 유지하는 이유는, 백 홀이 과부하 상태이므로 정상 상태로 복귀하기 위해 카운트 값을 증가시키는 것은 무의미하기 때문이다.

반면, S225 단계에서, 할당된 패킷 사이즈가 혼잡도 임계값 이하라면, 기지국(120)은 S235 단계로 진행하여 백 홀 혼잡도 플래그가 1로 설정되어 있는지 여부를 판단한다. 여기서 백 홀 혼잡도 플래그가 1로 설정된 경우는 백 홀(130)이 과부하 상태이어서 기지국(120)이 자원을 제한적으로 할당함으로써 정상 상태로 복귀할 수 있음을 의미한다.

이 경우, 백 홀(130)을 정상 상태로 바로 복귀시키는 경우, 상기한 바와 같이 다시 과부하 상태로 천이될 우려가 있으므로, 본 발명의 기지국(120)은 S240 단계로 진행하여 카운트 값을 증가시킨다. 그리고 기지국(120)은 S245 단계에서, 증가된 카운트 값이 임계값 이상인지 즉, 설정된 시간이 경과하였는지 여부를 판단한다.

아직, 설정된 시간이 경과하지 않은 경우, 기지국(120)은 S255 단계에서, 다음 TTI 로 진행하고 S205 단계 내지 S250 단계를 수행한다. 반면, 설정된 시간이 경과한 경우, 기지국(120)은 S250 단계로 진행하여 백 홀 혼잡도 플래그를 0으로 설정하여 백 홀을 정상 상태로 판단하여 자원 할당에 제한을 두지 않는다. 그리고 기지국(120)은 S255 단계에서, 다음 TTI 로 진행하고 S205 단계 내지 S250 단계를 수행한다.

상기한 순서도 2를 백 홀의 과부하 상태 여부에 따라 분류하여 정리하면 하기와 같다.

(case 1) 이전 TTI에서 백 홀이 과부하 상태였고, 현재 TTI 에서도 과부하 상태인 경우 :

S205 -> S210 -> S220 -> S225 -> S230 -> S230 -> S255

(case 2) 이전 TTI에서 백 홀이 정상 상태였고, 현재 TTI 에서도 정상 상태인 경우

S210 -> S215 -> S225 -> S235 -> S255

(case 3) 이전 TTI에서 백 홀이 과부하 상태였고, 현재 TTI 에서는 정상 상태로 복귀 가능한 경우(그러나 설정된 시간이 경과하지 않아 일시적으로 과부하 상태를 유지)

S205 -> S210 -> S220 -> S225 -> S235 -> S240 -> S245 -> S255

(case 4) 이전 TTI에서 백 홀이 과부하 상태였고, 현재 TTI 에서는 정상 상태로 복귀 가능한 경우(설정된 시간이 경과하여 정상 상태로 복귀)

S205 -> S210 -> S220 -> S225 -> S235 -> S240 -> S245 -> S250 -> S255

상기와 같은 본 발명의 순서도는 백 홀의 과부하 시, 기지국(120)이 단말(110)에게 백 홀의 최대 전송 가능 용량 만큼만 업링크 자원을 할당하는 과정을 제시하므로, 백 홀(130)의 버퍼 과부하로 인해 기지국(120)에서 코어 네트워크(150)로 전달되어야 할 패킷이 손실되는 문제를 해결할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국(120)의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 3에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국(120)은 유무선 인터페이스(310), 저장부(320), 제어부(330)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(330)는 백 홀 상태 판단부(330A), 스케쥴러(330B), 카운터 제어부(330C)를 더 구비할 수 있다.

유무선 인터페이스(310)는 기지국(120)과 단말(110), 또는 기지국(120)과 백 홀(130)을 연결하는 인터페이스이다.

구체적으로 기지국(120)과 단말(110)을 연결하는 인터페이스는 무선 인터페이스이며, RF 기능을 수행하는 무선 통신부일 수 있다. 상기 무선 통신부는 해당 데이터의 송수신 기능을 수행한다. 무선통신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 무선통신부는 무선 채널을 통해 데이터를 수신하여 제어부(330)로 출력하고, 제어부(330)로부터 출력된 데이터를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.

반면, 기지국(120)과 백 홀(130)을 연결하는 인터페이스는 유선 인터페이스이다. 유선 인터페이스는 단말로부터 전송된 데이터 또는 패킷을 백 홀(130)로 전달하기 위한 인터페이스를 제공한다. 또는, 코어 네트워크(150)에서 백 홀(130)로 전송된 데이터 또는 패킷을 기지국(120)으로 전달하기 위한 인터페이스를 제공한다.

저장부(320)는 기지국(120)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장한다. 예를 들어, 저장부(320)는 버퍼(Buffer)일 수 있으며, 기지국(120)으로부터 전송되는 데이터 또는 패킷을 일시 저장한 후 코어 네트워크(150)로 전달한다. 또한, 저장부(320)는 상기한 혼잡도 잉계값 또는 카운트에 대한 임계값 등을 미리 저장할 수도 있다.

제어부(330)는 기지국(120)이 본 발명의 실시예에 따라 동작하도록 각 블록들간의 신호 흐름을 제어한다. 구체적으로, 제어부(330)는 백 홀(130)의 버퍼 과부하 시, 단말(110)에게 백 홀(130)의 최대 전송 가능 용량만큼만 업링크 자원을 할당하도록 일련의 과정을 제어한다. 이를 위해, 제어부(330)는 백 홀 상태 판단부(330A), 스케쥴러(330B), 카운터 제어부(330C)를 더 구비할 수 있다. 이하에서는 상기 제어부(330)가 각 기능 블록으로 구분되고 상기 각 기능 블록이 별도의 기능을 수행하는 것으로 기술하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제어부(330)가 모든 기능을 수행하는 것도 가능하다.

백 홀 상태 판단부(330A)는 임의의 TTI에서, 백 홀(130)의 버퍼 상태를 판단한다. 즉, 백 홀 상태 판단부(330A)는 백 홀이 정상 상태(Normal State)인지 또는 과부하 상태(Overflow State)인지 여부를 판단한다. 이 경우, 백 홀 상태 판단부(330A)는 단말(110)에게 할당된 패킷 사이즈 값과 혼잡 임계값을 비교하여 백 홀(130)의 과부하 상태 여부를 판단한다. 이 경우, 상기 혼잡 임계값은 상기한 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.

백 홀 상태 판단부(330A)는 단말에게 할당된 패킷 사이즈(AllocatedTBS)가 혼잡 임계값보다 큰 경우, 이를 백 홀(130)의 과부하 상태로 판단하고 백 홀 혼잡도 플래그를 1로 설정한다. 반면, 백 홀 상태 판단부(330A)는 단말(110)에게 할당된 패킷 사이즈(AllocatedTBS)가 혼잡 임계값보다 작은 경우, 이를 백 홀(130) 정상 상태로 판단하고 백 홀 혼잡도 플래그를 0으로 설정한다. 백 홀 상태 판단부(330A)는 백 홀(130)의 상태를 파악한 후, 그 결과를 스케쥴러(330B)에게 전달한다.

그리고 백 홀 상태 판단부(330A)는 현재 설정된 백 홀 혼잡도 플래그에 따라 단말(110)에게 자원 할당이 이루어진 후, 백 홀의 상태가 변경되었는지 여부를 판단하기 위해 단말에게 할당된 패킷 사이즈와 백 홀 혼잡도 임계값을 다시 비교한다. 이 경우, 할당된 패킷 사이즈가 혼잡도 임계값 이상이라면 백 홀 상태 판단부(330A)는 현재 설정된 백 홀 혼잡도 플래그를 1로 유지한다.

반면, 할당된 패킷 사이즈가 혼잡도 임계값 이하라면, 백 홀 상태 판단부(330A)는 백 홀 혼잡도 플래그가 현재 1로 설정되어 있는지 여부를 판단하고, 1로 설정된 경우, 카운터 값에 따라 백 홀을 정상 상태 또는 과부하 상태로 판단한다.

스케쥴러(330B)는 백 홀 상태 판단부(330A)의 판단 결과에 따라 단말(110)에게 자원을 할당한다. 구체적으로, 스케쥴러(330B)는 백 홀(130)이 과부하 상태인 경우, 상기의 수학식 2에 따라 백 홀(130)의 최대 전송 가능 용량 만큼만 단말(110)에게 상향링크 자원을 할당한다. 반면, 스케쥴러(330B)는 백 홀(130)이 정상 상태인 경우, 상기의 수학식 4에 따라 단말(110)에게 자원을 할당한다.

카운터 제어부(330C)는 백 홀 혼잡 플래그의 리셋(Reset)을 위해 과부하 상태동안 카운트되는 카운트 값을 제어한다. 구체적으로, 카운터 제어부(330C)는 백 홀이 과부하 상태에서 정상 상태로 복귀한 경우, 단말(110)에 대한 자원 할당량을 바로 증가시키지 않도록 하기 위해 카운트 값을 순차적으로 증가시킨다. 그리고 카운터 제어부(330C)는 증가된 카운트 값이 미리 설정된 임계값을 초과한 경우, 즉 설정된 시간이 경과한 경우 백 홀 혼잡도 플래그를 0으로 설정하기 위한 제어 신호를 생성하여 백 홀 상태 판단부(330A)로 출력한다. 그러면 백 홀 상태 판단부(330A)는 백 홀 혼잡도 플래그를 1에서 0으로 리셋(Reset)한다.

도 4 및 도 5는 기지국(120)이 단말(110)에게 자원을 할당하는 방법을 도시하는 도면이다.

기지국(120)은 도 2에 도시된 과정에 따라, 하나 이상의 단말에게 할당할 수 있는 자원의 총 량을 결정한다. 그리고 기지국(120)은 상기 결정된 자원의 총 량을 도 4 또는 도 5에 도시된 방법에 다라 각 단말들에게 분배할 수 있다.

여기서, 도 4는 각 단말에게 할당되는 자원의 양이 적어지더라도 섹터 내에 위치하는 모든 단말에게 자원을 할당하는 방법을 도시한다. 예를 들어, 결정된 자원의 총 량이 90RB(Resource Block)라면, 한 섹터 내에 있는 세 개의 각 단말에게는 30RB 씩 자원이 할당된다.

한편, 도 5는 각 단말에게 할당되는 자원의 양을 최대한 늘리기 위해 섹터 내에 위치하는 모든 단말에게 자원을 할당하는 것이 아니라, 우선 순위가 높은 단말에 대해서만 자원을 할당하는 방법을 도시한다. 예를 들어, 결정된 자원의 총 량이 90RB(Resource Block)라면 한 섹터 내에 있는 세 개의 단말 중, 우선 순위가 높은 두 개의 단말에 대해 45RB 씩 자원이 할당된다.

한편, 상기에서는 개루프 플로우(Open Loop Flow) 제어 메카니즘에 적용되는 자원 할당 방법에 대해서 기술하였다. 그러나 본 발명은 반드시 개루프 플로우 제어 메카니즘에만 적용되는 것은 아니며, 폐루프 플로우 제어 메카니즘에도 적용될 수 있다.

폐루프 플로우 제어 메카니즘에서는 기지국(120)이 백 홀(130)로부터 백 홀 버퍼가 과부하(overflow) 되었다는 메시지(Buffer Overflow Message) 수신 시, 단말(110)에 대한 자원 할당을 제한할 수 있다. 구체적인 자원 할당 방법은 상기한 개루프 플로우 제어 메카니즘에 대한 자원 할당 방법과 동일하다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

[도 1]
110 : 단말 120 : 기지국(eNB)
130 : 백 홀 140 : 제1 IP 네트워크
150 : EPC(코어 네트워크)
160 : 제2 IP 네트워크 170 : FTP 서버
[도 3]기지국(120)
310 : 유무선 인터페이스
320 : 저장부 330 : 제어부
330A : 백 홀 상태 판단부
330B : 스케쥴러
330C : 카운터 제어부

Claims

이동통신 시스템에서 기지국이 백 홀(Backhaul)로 전송될 데이터에 대한 자원을 할당하는 방법에 있어서,
임의의 전송 블록 간격(Transmission Block Interval)에서, 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정되었는지 판단하는 제1 판단 단계; 및
상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하고, 상기 백 홀이 정상 상태로 설정된 경우 상기 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하지 않고 자원을 할당하는 자원 할당 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 자원 할당 방법.
제1항에 있어서, 상기 자원 할당 단계 이후,
상기 백 홀이 과부하 상태인지 여부를 판단하는 제2 판단 단계; 및
상기 제2 판단 결과, 상기 백 홀이 과부하 상태인 경우 상기 백 홀의 과부하 상태 설정을 유지하는 유지 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 자원 할당 방법.
제2항에 있어서,
상기 제2 판단 결과, 상기 백 홀이 정상 상태인 경우, 현재 전송 블록 간격에서 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정되었는지 판단하는 제3 판단 단계; 및
상기 제3 판단 결과, 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우 카운트 값을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 자원 할당 방법.
제3항에 있어서,
상기 증가된 카운트 값이 미리 설정된 임계값을 초과하면 상기 백 홀을 정상 상태로 설정하고, 상기 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하지 않고 자원을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,
상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우 단말에게 할당되는 자원의 양은 하기의 수학식 5에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국의 자원 할당 방법.
[수학식 5]

여기서, 상기 백 홀의 최대 전송 가능 용량은, 하기의 수학식 6에 의해 결정됨.
[수학식 6]
제1항에 있어서,
상기 백 홀이 정상 상태로 설정된 경우 단말에게 할당되는 자원의 양은 하기의 수학식 7에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국의 자원 할당 방법.
[수학식 7]
제2항에 있어서, 상기 제2 판단 단계는,
상기 단말에게 할당된 패킷 사이즈와 혼잡 임계값을 비교하여 백 홀의 과부하 상태 여부를 판단하며,
상기 혼잡 임계값은 하기의 수학식 8에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국의 자원 할당 방법.
[수학식 8]
제1항에 있어서, 상기 자원 할당 단계는,
상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우, 상기 백 홀의 최대 전송 가능 용량 만큼 상기 단말에게 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국의 자원 할당 방법.
이동통신 시스템에서 백 홀(Backhhaul)로 전송될 데이터에 대한 자원을 할당하는 기지국에 있어서,
단말 또는 상기 백 홀과의 유선 또는 무선 연결 인터페이스를 제공하는 유무선 인터페이스; 및
임의의 전송 블록 간격(Transmission Block Interval)에서 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정되었는지 판단하며, 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하고, 상기 백 홀이 정상 상태로 설정된 경우 상기 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하지 않고 자원을 할당하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제9항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 자원 할당 후 상기 백 홀이 과부하 상태인지 여부를 판단하고, 상기 백 홀이 과부하 상태인 경우 상기 백 홀의 과부하 상태 설정을 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제10항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 백 홀이 정상 상태인 경우 현재 전송 블록 간격에서 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정되었는지 판단하고, 상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우 카운트 값을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제11항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 증가된 카운트 값이 미리 설정된 임계값을 초과하면 상기 백 홀을 정상 상태로 설정하고, 상기 단말에게 할당하는 자원의 양을 제한하지 않고 자원을 할당하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제9항에 있어서,
상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우 단말에게 할당되는 자원의 양은 하기의 수학식 9에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국.
[수학식 9]

여기서, 상기 백 홀의 최대 전송 가능 용량은, 하기의 수학식 10에 의해 결정됨.
[수학식 10]
제9항에 있어서,
상기 백 홀이 정상 상태로 설정된 경우 단말에게 할당되는 자원의 양은 하기의 수학식 11에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국.
[수학식 11]
제10항에 있어서, 상기 기지국은,
상기 백 홀이 과부하 상태 판단 시, 상기 단말에게 할당된 패킷 사이즈와 혼잡 임계값을 비교하여 백 홀의 과부하 상태 여부를 판단하며,
상기 혼잡 임계값은 하기의 수학식 12에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국.
[수학식 12]
제9항에 있어서, 상기 기지국은,
상기 백 홀이 과부하 상태로 설정된 경우, 상기 백 홀의 최대 전송 가능 용량 만큼 상기 단말에게 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.