KR20140029660A - 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법 및 기록 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LTE와 같은 4세대 이동통신 시스템에서 음성 통신 기술인 VoLTE의 통화 품질을 향상하기 위한 기술에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법은, (a) 이동 단말로부터 해당 이동 단말의 무선 환경 정보를 수신하는 단계; (b) 상기 수신된 무선 환경 정보를 기초로 음성 통신을 위한 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER을 가변 설정하는 단계; 및 (c) 상기 설정된 타겟 BLER을 기초로 음성 패킷을 스케줄링 하는 단계를 포함하여, 음성 통신을 위한 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER을 단말의 무선환경에 맞춰 조절하고 이와 같이 조절된 타겟 BLER을 기초로 스케줄링 함으로써 기지국 간의 경계나 외곽지역과 같이 무선환경이 좋지 않은 지역에서의 음성 패킷의 유실을 최소화 하여 음성호 품질을 향상시킨다.

Description

이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법 및 기록 매체{Method and Recording Medium for Packet Scheduling in Mobile Communication System}

본 발명은 이동통신 시스템에서의 음성 통화의 품질을 높이기 위한 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LTE와 같은 4세대 이동통신 시스템에서 음성 통신 기술인 VoLTE의 통화 품질을 향상하기 위한 기술에 관한 것이다.

이동통신은 주로 그 전송속도가 얼마나 향상되었는가에 따라 1세대 이동통신, 2세대 이동통신, 3세대 이동통신 등으로 세대가 구분되는데, 이와 같은 세대 구분은 세계 전기전자 분야의 국제기구인 국제전기통신연합(ITU:International Telecommunication Union)에서 주관하고 있다.

각각의 세대별 특징을 살펴보면, 1세대 이동통신은 아날로그 이동통신이라고 부르며, 음성통화만 가능한 것이 특징이다. 즉, 1세대 이동통신의 속도는 10kbps로서 데이터 전송은 불가능하며, 사용하는 주파수는 200 ~ 900MHz이다. 1세대 이동통신에 아날로그란 말을 사용하는 것은, 음성을 전송하기 위해 사용하는 주파수변조(FM: Frequency Modulation) 방식이 아날로그이기 때문이다. 아날로그 방식은 통화에 혼선이 생기고 주파수도 효율적으로 관리하지 못하는 단점이 있다.

이에 대해, 2세대 이동통신은 디지털 방식을 사용하며, 음성통화 이외에 문자메시지, 이메일 등의 데이터 전송이 가능해진 것이 특징이다. 이때, 2세대 이동통신은 유럽식 GSM(Global System for Mobile communications)과 북미식 CDMA(Code Division Multiple Access) 등으로 기술방식이 다양화된다.

GSM은 각 주파수 채널을 시간으로 분할하는 시분할다중접속(TDMA: Time Division Multiple Access) 방식과 비동기식 전송망 기술을 기반으로 하는 이동통신 방식으로서, 종합정보통신망(ISDN: Integrated Services Digital Network)과 연결되므로 모뎀을 사용하지 않고도 전화 단말기, 팩시밀리, 컴퓨터 등에 직접 접속하여 이동데이터 서비스를 받을 수 있는 것이 특징이다. 이때, 기지국의 송신 주파수는 935 ~ 960 MHz이며, 기지국의 수신 주파수는 890 ~ 915 MHz로 송수신 주파수 간격은 45 MHz이고, 기존의 아날로그 방식과는 호환성이 없다.

CDMA는 확산대역통신 기술을 사용한 다중접속방식의 한 종류로서, 사용자가 시간과 주파수를 공유하면서 신호를 송수신하기 때문에 기존의 아날로그 방식보다 수용용량이 10배가 넘고 통화품질도 우수하며, 보안성도 높아진 것이 특징이다. 여기서, 확산대역통신이란 전송하려는 신호의 대역폭보다 훨씬 넓은 대역폭으로 신호를 확산시켜 전송하는 것을 말한다. CDMA는 신호의 전력밀도가 낮기 때문에 신호의 존재유무를 검출하기 어려우며 또한, 수신기는 수신된 신호를 역확산시키는 과정에서 원래의 신호를 만들어내기 위하여 확산할 때에 사용한 부호를 정확히 알고 있어야 하기 때문에, 통신의 비밀이 보장되고, 외부의 방해신호는 역확산 과정에서 반대로 확산되므로 통신을 방해하지 못한다.

3세대 이동통신은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)와 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access: 고속 하향 패킷 접속) 등 기존의 CDMA와 GSM 등에서 진화한 차세대 이동통신 기술로서, 기존 2세대 이동통신에 비해 데이터 전송 속도가 빠르다. 특히, HSDPA는 이론적으로 최대 14.4 Mbps의 전송속도를 낼 수 있으며 2 Mbps의 전속속도를 갖는 WCDMA 보다 7배나 빠르기 때문에, WCDMA 보다 진화한 3.5세대 이동통신이라 불리기도 한다. HSDPA 망을 이용하면 이론적으로 1초에 3 ~ 4개 MP3 파일을 다운로드 받을 수 있다.

4세대 이동통신은 정의상으로 정지 중 1 Gbps, 이동 중 100 Mbps의 전송속도를 갖는 이동통신으로서, 이론적으로 1.4 GB 분량의 동영상을 이동통신 단말기에서 11초 정도에 받을 수 있다.

와이브로(WiBro: Wireless Broadband Internet)는 이동하면서 초고속 인터넷을 이용할 수 있는 무선 인터넷 기술로서, 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX)라고 불리기도 하며, 3세대 이동통신과 4세대 이동통신을 잇는 징검다리 역할을 한다. 와이브로의 특징은 60 ~ 100 km의 속도로 이동하면서 무선으로 인터넷을 이용할 수 있고, 전송속도는 HSDPA보다 빠른 최대 20 Mbps이다. 와이브로는 현재 "와이브로 페이스 II(WiBro Phase II)"로의 진화가 진행 중이며, 전송속도는 30 ~ 50 Mbps로 향상될 전망이다.

LTE(Long Term Evolution)는 GSM 및 WCDMA 이후 유럽 진영에서 내세우는 4세대 이동통신의 표준 기술로서 3GPP(3^rd Generation Partnership Project) 산하의 Workgroup에서 표준화를 진행하고 있다. LTE는 기존의 3세대 이동통신 시스템의 기술적 한계를 극복하고, 향후 10년 또는 그 이상까지 사용자의 요구를 만족시키기 위한 기술로서, 커버리지 확장 및 시스템 용량 개선, 데이터 전송률과 지연 감소, 그리고 비용을 절감하면서도 제공되는 서비스의 품질을 개선하는 모든 방안이 고려되며, 모바일 인터넷에 강한 것이 특징이다.

이와 같은 특징으로, LTE는 대부분의 이동통신망 사업자에 의해 차세대 무선통신을 ■위한 핵심기술로 주목을 받고 있다. 특히, LTE에는 링크 적응(link adaptation), 다입력 다출력(multiple-input multiple-output) 등이 포함되어 있는 많은 기술들이 있는데, 그 중 스케줄러와 리소스 할당은 매우 중요한 메커니즘으로 취급된다. 스케줄러 및 리소스 할당은 사용자들 간의 스루풋(throughput), 패킷 지연, 지연 변이(delay jitter) 및 공정성(fairness)을 개선하기 위해서 설계 시에 필수적으로 고려되어야 할 사항이다.

LTE 시스템에서 데이터 채널(Data channel)을 위한 무선 자원을 할당 할 때 데이터 패킷이나 음성 패킷(VoLTE Packet)에 대해 모두 같은 타겟 BLER(Block error rate: 전송된 데이터 블록 중 에러가 발생한 데이터 블록의 비율)로 스케줄링(Scheduling)하게 되는데, 음성 패킷은 음성 통화를 위해 최대한 에러(error)가 없어야 하므로, 데이터와 같은 타겟 BLER로 스케줄링 시 음성 호 품질에 영향을 미칠 수 있다.

LTE에서 데이터를 무선자원으로 할당할 때 타겟 BLER을 10%로 고정하여 전송하게 된다. 그런데, 기지국과 가까운 곳에 있는 단말은 셀 환경이 좋으므로 음성 패킷의 유실이 미비하지만, 기지국 경계나 외곽지역으로 갈 수록 음성 패킷의 유실은 증가하게 된다.

기지국은 음성 패킷(VoLTE packet)의 품질을 보장하기 위해 대디케이티드 베어러(Dedicated bearer)로 안정된 패킷 전송을 하게 된다. 다만, 기존 방식은 VoLTE를 위한 대디케이티드 베어러나 데이터 전송을 위한 디폴트 베어러(default bearer) 모두 타겟 BLER를 10%로 고정 설정하여 자원 할당을 하기 때문에, 무선환경이 좋지 않은 지역에서는 음성 호 품질이 나빠지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기지국 간의 경계나 외곽지역과 같이 무선환경이 좋지 않은 지역에서의 음성 패킷의 유실을 최소화 함으로써 음성호 품질을 높이기 위한, 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법 및 기록 매체를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법은, (a) 이동 단말로부터 해당 이동 단말의 무선 환경 정보를 수신하는 단계; (b) 상기 수신된 무선 환경 정보를 기초로 음성 통신을 위한 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER을 가변 설정하는 단계; 및 (c) 상기 설정된 타겟 BLER을 기초로 음성 패킷을 스케줄링 하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 무선 환경 정보는 CQI(Channel Quality Indicator) 및 SNR(Signal to Noise Rate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 단계 (b)는, (b-1) 상기 CQI가 기 설정된 기준값 이상일 경우 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER을 기 설정된 제1 값으로 설정하는 단계; 및 (b-2) 상기 CQI가 상기 기준값 미만일 경우 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER을 상기 제1 값 이하의 수준으로 감소된 제2 값으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다

상기 단계 (b)에서 데이터 통신을 위한 디폴트 베어러의 타겟 BLER은 기 설정된 제1 값으로 고정 설정하도록 할 수 있다.

상기 이동통신 시스템은 LTE일 수 있고, 상기 음성 통신은 VoLTE 기술을 이용할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법이 프로그램으로 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체가 제공될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 측면에 따르면, 음성 통신을 위한 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER을 단말의 무선환경에 맞춰 조절하고 이와 같이 조절된 타겟 BLER을 기초로 스케줄링 함으로써 기지국 간의 경계나 외곽지역과 같이 무선환경이 좋지 않은 지역에서의 음성 패킷의 유실을 최소화 하여 음성호 품질을 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법을 수행하기 위한 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법의 흐름도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 대한 설명 시 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법을 수행하기 위한 시스템의 구성도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 이동통신 시스템(10) 및 이동 단말(20)을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 이동통신 시스템(10)은 음성 통신 및 데이터 통신이 모드 가능한 4세대 이동통신 시스템으로서의 LTE를 포함할 수 있고, 여기서 LTE는 VoLTE를 포함한다.

본 실시예에서 이동 단말(20)은 이동통신 시스템(10)을 통해 음성 및 데이터 통신이 가능한 사용자 단말을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법의 흐름도로, 도 2의 흐름도는 예를 들어 도 1의 이동통신 시스템(10)의 기지국(미도시)에 적용되어 수행될 수 있다.

이동통신 시스템(10)의 기지국은 이동 단말(20)로부터 일정 주기로 전송되는 무선 환경 정보로써의 CQI(Channel Quality Indicator)를 수신하고(S201), 그 수신된 CQI의 값을 기 설정된 기준값과 비교한다(S203).

이어 단계 S203의 비교 결과에 따라 기초로 음성 통신을 위한 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER을 가변하여 설정하되, 데이터 통신을 위한 디폴트 베어러의 타겟 BLER은 단계 S203의 비교 결과에 관계없이 기 설정된 고정값으로 설정하는데, 이와 같은 설정 과정의 일 예는 다음의 단계 S205 및 S207과 같다.

만일 단계 S203의 비교 결과 CQI 값이 기준값 이상이라고 판단되면, 데이터 통신을 위한 디폴트 베어러의 타겟 BLER은 기존과 동일하게 10%로 설정하고, 음성 통신을 위한 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER도 디폴트 베어러의 타겟 BLER와 동일한 10%로 설정한다(S205).

한편, 단계 S203의 비교 결과 CQI 값이 기준값 미만이라고 판단되면, 음성 통신을 위한 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER은 단계 S205에서 설정된 10% 보다 감소된 값인 약 5%로 설정하되, 데이터 통신을 위한 디폴트 베어러의 타겟 BLER은 기존과 동일하게 10%로 고정 설정한다(S207).

다음, 전술한 단계 S205 및 S207을 통해 설정된 타겟 BLER을 기초로 데이터 패킷 또는 음성 패킷을 스케줄링 하도록 한다(S209).

본 실시예에서와 같이 타겟 BLER을 5%로 설정 시 기지국 경계 지역이나 신호 미약 지역에서 패킷 에러율이 적어져 호 품질을 향상 시킬 수 있다.

본 실시예에서 무선 환경 정보는 CQI(Channel Quality Indicator) 및 SNR(Signal to Noise Rate)를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 이동 단말(20)은 이동통신 시스템(10)의 기지국에 일정 주기마다 CQI(Channel Quality Indicator)를 통해 해당 단말의 무선 환경을 보고하고, 기지국은 초기에 CQI와 SNR 등의 정보를 통해 타겟 BLER을 10%로 설정하여 무선자원을 할당하며, 이후 VoLTE를 통해 Dedicated bearer로 음성 패킷을 전달하는 음성 통신 환경에서, 만일 CQI가 일정 수준 이상일 경우 VoLTE의 dedicated bearer 의 target BLER 10%로 설정하여 스케줄링하고, 만일 CQI가 일정 수준 이하 일 경우 Dedicated bearer의 target BLER을 5% 내지 3% 수준으로 감소시켜 스케줄링 하도록 한다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록 매체로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 기록 매체는 본 발명의 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 기록 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 이동통신 시스템
20: 이동 단말

Claims (6)

1. (a) 이동 단말로부터 해당 이동 단말의 무선 환경 정보를 수신하는 단계;
   (b) 상기 수신된 무선 환경 정보를 기초로 음성 통신을 위한 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER을 가변 설정하는 단계; 및
   (c) 상기 설정된 타겟 BLER을 기초로 음성 패킷을 스케줄링 하는 단계를 포함하는 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 무선 환경 정보는 CQI(Channel Quality Indicator) 및 SNR(Signal to Noise Rate) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 단계 (b)는,
   (b-1) 상기 CQI가 기 설정된 기준값 이상일 경우 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER을 기 설정된 제1 값으로 설정하는 단계; 및
   (b-2) 상기 CQI가 상기 기준값 미만일 경우 대디케이티드 베어러의 타겟 BLER을 상기 제1 값 이하의 수준으로 감소된 제2 값으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 단계 (b)에서 데이터 통신을 위한 디폴트 베어러의 타겟 BLER은 기 설정된 제1 값으로 고정 설정하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 이동통신 시스템은 LTE이고, 상기 음성 통신은 VoLTE 기술을 이용하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 한 항의 상기 이동통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법이 프로그램으로 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.

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