KR20140051728A

KR20140051728A - 무선 자원 할당 장치 및 기지국 시스템

Info

Publication number: KR20140051728A
Application number: KR1020120118115A
Authority: KR
Inventors: 홍성표
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-05-02

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치 및 기지국 시스템을 제공한다. 여기서, 무선 자원 할당 장치는 서로 다른 복수의 사업자 간에 무선 자원을 공유하는 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 장치로서, 전체 주파수 대역을 상기 서로 다른 복수의 사업자 간에 공유하도록 설정하는 주파수 대역 관리부, 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정하는 측정부, 그리고 상기 무선 자원의 사용량 또는 부하에 따라 상기 전체 주파수 대역에서 무선 자원을 할당하는 할당부를 포함한다.

Description

무선 자원 할당 장치 및 기지국 시스템{APPARATUS FOR ALLOCATING RADIO RESOURCE AND BASE STATION SYSTEM}

본 발명은 무선 자원 할당 장치 및 기지국 시스템에 관한 것이다.

이동통신망은 무선 접속 네트워크 및 코어 네트워크로 구성된다. 그리고 통상 단일 서비스 사업자(Operator)에 의해 통신 서비스는 제공되어 왔다.

네트워크 공유 기술은 서로 다른 코어망 사업자들이 무선 접속 네트워크를 공유할 수 있도록 하는 기술로서, 사업자들은 무선 네트워크 요소뿐만 아니라 무선 자원에 대해서도 공유할 수 있다.

무선 접속 네트워크에서 CCC(Cloud Computing Center) 구조는 종래의 기지국(eNodeB) 시스템과는 달리, 기지국의 디지털 신호처리부(DU: Digital Unit)와 무선신호를 송수신하는 무선 신호처리부(RU: Radio Unit)를 분리해 DU는 집중국에 배치하고 RU는 원격에 위치한 서비스 영역에 설치하는 무선망 기술을 나타낸다. 이처럼, CCC를 이용하는 경우에도 기존 무선 접속 네트워크와 동일하게 무선 자원을 공유할 수 있다.

네트워크 공유 구조에서 종래에 무선 자원 할당 방법은 전체 주파수 대역을 두 사업자가 공유하여 무선 자원을 할당하여 사용하도록 한다. 또는, 전체 주파수 대역을 두 개의 대역으로 나누어 기지국(eNodeB)이 코어망 사업자 A와 코어망 사업자 B가 각자의 주파수 대역에서 무선 자원을 할당한다. 이때, 전체 주파수 대역을 두 사업자가 공유하여 무선 자원을 할당하여 사용하지만 코어망 사업자 A와 코어망 사업자 B의 사업자간의 합의에 의한 고정 비율에 따라 무선 자원을 할당하는 방법을 사용해 왔었다.

그런데, 종래의 무선 자원을 할당하는 방법은 사업자 간 트래픽 이용 비율에 대한 제어가 어려운 문제가 있었다. 즉 사업자 간의 변동 자원 사용량(variable resource usage) 요구를 수용하기 곤란하며, 주파수 대역의 분할 또는 사업자별 비율 고정에 따른 비효율성과 초과 자원 사용량에 대한 추가적인 이용과 이에 따른 차별 과금이 어려운 문제가 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 사업자가 네트워크를 공유하여 사용하는 CCC(Cloud Communication Center) 기반의 네트워크 공유 구조에서 사업자 요구에 의해 유연하게 무선 자원을 할당하고 대역폭을 제어할 수 있는 무선 자원 할당 장치 및 기지국 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치는, 서로 다른 복수의 사업자 간에 무선 자원을 공유하는 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 장치로서, 전체 주파수 대역을 상기 서로 다른 복수의 사업자 간에 공유하도록 설정하는 주파수 대역 관리부, 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정하는 측정부, 그리고 상기 무선 자원의 사용량 또는 부하에 따라 상기 전체 주파수 대역에서 무선 자원을 할당하는 할당부를 포함한다.

상기 측정부는, 상기 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정하는 자원 측정 모듈, 그리고 상기 무선 자원의 사용량 또는 부하의 측정값이 기 정의된 임계값을 초과하는지 비교하는 비교 모듈을 포함하고,

상기 할당부는, 상기 측정값이 상기 임계값을 초과하는 경우, 사업자 별로 미리 정해진 고정 비율에 따라 무선 자원을 할당하고, 상기 측정값이 상기 임계값을 초과하지 않는 경우, 무선 자원 할당 요청이 발생하는 순서대로 무선 자원을 할당할 수 있다.

상기 측정부는, 상기 측정값이 상기 임계값을 초과한 시간을 측정하는 시간 측정 모듈을 더 포함하고,

상기 할당부는, 상기 초과한 시간 동안 또는 상기 초과한 시간에 기 정의된 시간을 합한 시간동안 상기 고정 비율에 따른 무선 자원 할당을 수행할 수 있다.

상기 측정부는, 상기 초과한 시간이 기 정의된 임계시간 동안 지속되는지 판단하는 판단 모듈을 더 포함하고,

상기 할당부는, 상기 초과한 시간이 상기 임계시간 동안 지속되는 경우, 상기 고정 비율에 따른 무선 자원 할당을 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치는, 서로 다른 복수의 사업자 간에 무선 자원을 공유하는 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 장치로서, 전체 주파수 대역을 상기 복수의 사업자가 배타적으로 사용할 수 있는 영역과 공용으로 사용할 수 있는 영역으로 구분하는 주파수 대역 관리부, 그리고 무선 자원 할당시 상기 전용 주파수 대역에서 우선적으로 할당하고, 상기 전용 주파수 대역의 용량이 초과하는 경우, 상기 공용 주파수 대역에서 할당하는 할당부를 포함한다.

상기 주파수 대역 관리부는, 상기 전체 주파수 대역을 각각의 사업자에게 할당하는 복수의 전용 주파수 대역과 상기 복수의 사업자가 서로 공유하는 공용 주파수 대역으로 구분 설정하고,

상기 할당부는, 무선 자원 할당시 상기 전용 주파수 대역에서 우선적으로 할당하고, 상기 전용 주파수 대역의 용량이 초과하는 경우, 상기 공용 주파수 대역에서 할당할 수 있다.

상기 주파수 대역 관리부는, 상기 전체 주파수 대역 중에서 상기 복수의 전용 주파수 대역 각각과 상기 공용 주파수 대역을 동일한 대역폭으로 구분할 수 있다.

상기 주파수 대역 관리부는, 전체 주파수 대역을 상기 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정하되 사업자 별로 배타적으로 사용할 수 있는 전용 비율을 각각 설정하고,

상기 할당부는, 상기 복수의 사업자 별로 각각의 전용 비율에 따라 무선 자원을 우선적으로 할당하고, 상기 각각의 전용 비율에 따른 주파수 대역 용량을 초과하는 경우, 상기 비율을 제외한 나머지 주파수 대역에서 무선 자원을 무선 자원 할당 요청이 발생한 순서대로 할당할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치는, 서로 다른 복수의 사업자 간에 무선 자원을 공유하는 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 장치로서, 전체 주파수 대역을 상기 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정하는 주파수 대역 관리부, 그리고 사업자에 관계없이 상기 전제 주파수 대역에서 무선 자원을 할당하되, 사업자 별 코어 네트워크로부터 수신된 서비스 품질 파라미터를 이용하여 무선 자원 할당을 수행하는 할당부를 포함한다.

상기 할당부는, 사업자 별 코어 네트워크로부터 수신된 베어러 레벨 서비스 품질 파라미터를 체크하여 상대적으로 과금 요율이 높은 서비스 품질 파라미터에 매핑된 베어러와 관련되는 패킷에 우선적으로 무선 자원을 할당할 수 있다.

상기 할당부는, 기 설정된 특정 서비스 품질 클래스 식별자를 가지는 베어러에 관련된 패킷에 우선적으로 무선 자원을 할당할 수 있다.

상기 할당부는, 보장 비트 레이트(GBR, Guaranteed Bit Rate) 베어러가 비보장 비트 레이트(Non-GBR) 베어러보다 과금 요율이 높게 설정된 경우, 상기 보장 비트 레이트(GBR) 베어러와 관련된 패킷에 우선적으로 무선 자원을 할당할 수 있다.

상기 무선 자원 할당 장치는, 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정하고 측정값이 기 정의된 임계값을 초과하는지 비교하는 측정부를 더 포함하고,

상기 할당부는, 상기 측정값이 상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 우선적으로 무선 자원을 할당하고 남은 무선 자원을 사업자 별로 미리 정해진 고정 비율에 따라 할당하고, 상기 측정값이 상기 기 정의된 임계값을 초과하지 않는 경우, 무선 자원 할당 요청이 발생하는 순서대로 상기 남은 무선 자원을 할당할 수 있다.

상기 할당부는, 상기 우선적으로 무선 자원을 할당하고 남은 무선 자원을 사업자 별로 미리 정해진 각각의 전용 비율에 따라 할당하고, 상기 각각의 전용 비율을 초과하는 경우 상기 각각의 전용 비율을 제외한 나머지 무선 자원은 사업자에 관계없이 무선 자원 할당 요청이 발생하는 순서대로 할당할 수 있다.

상기 할당부는, 사업자 구분 정보가 표시된 무선 자원 제어 접속 요청 메시지를 수신하여 설정된 시그널링 무선 베어러 정보를 토대로 무선 자원 할당 대상인 제어 플레인 패킷과 사용자 플레인 패킷이 속한 사업자를 구분할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기지국 시스템은, 하나 이상의 사업자 각각의 코어 네트워크에 연결되어 있으며, 서로 다른 복수의 사업자 간에 공유하는 전체 주파수 대역에서 무선 자원을 할당하는 하나 이상의 디지털 신호 처리 장치, 그리고 상기 디지털 신호 처리 장치와 물리적으로 분리되고, 서비스 영역에 설치되어 무선 신호를 처리하며, 상기 디지털 신호 처리 장치로부터 할당받은 무선 자원을 이용하여 하나 이상의 사업자의 무선 단말과 통신하는 복수의 무선 신호 처리 장치를 포함하고,

상기 디지털 신호 처리 장치는, 상기 디지털 신호 처리 장치 또는 상기 무선 신호 처리 장치의 무선 자원 사용량 또는 부하, 상기 전용 주파수 대역에 대해 기 설정된 비율 및 사업자 별 서비스 품질 파라미터 중 하나 이상을 이용하여 상기 하나 이상의 디지털 신호 처리 장치 단위 또는 상기 복수의 무선 신호 처리 장치 단위로 무선 자원 할당을 수행한다.

상기 디지털 신호 처리 장치는, 전체 주파수 대역을 상기 서로 다른 복수의 사업자 간에 공유하도록 설정하는 주파수 대역 관리부, 상기 디지털 신호 처리 장치 또는 상기 무선 신호 처리 장치의 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정하고 측정값이 기 정의된 임계값을 초과하는지 비교하는 측정부, 그리고 상기 측정값이 상기 기 정의된 임계값을 초과하는 경우, 사업자 별로 미리 정해진 고정 비율에 따라 무선 자원을 할당하고, 상기 측정값이 상기 기 정의된 임계값을 초과하지 않는 경우, 무선 자원 할당 요청이 발생하는 순서대로 무선 자원을 할당하는 할당부를 포함한다.

상기 디지털 신호 처리 장치는, 전체 주파수 대역을 각각의 사업자에게 할당하는 복수의 전용 주파수 대역과 상기 복수의 사업자가 서로 공유하는 공용 주파수 대역으로 구분 설정하는 주파수 대역 관리부, 그리고 무선 자원 할당시 상기 전용 주파수 대역에서 우선적으로 할당하고, 상기 전용 주파수 대역의 용량이 초과하는 경우, 상기 공용 주파수 대역에서 할당하는 할당부를 포함한다.

상기 디지털 신호 처리 장치는, 전체 주파수 대역을 상기 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정하되 사업자 별로 배타적으로 사용할 수 있는 비율을 각각 설정하는 주파수 대역 관리부, 그리고 상기 복수의 사업자 별로 각각의 비율에 따른 주파수 대역 중에서 무선 자원을 우선적으로 할당하고, 상기 각각의 비율에 따른 주파수 대역 용량을 초과하는 경우, 상기 비율을 제외한 나머지 주파수 대역에서 무선 자원을 순서대로 할당하는 할당부를 포함한다.

상기 디지털 신호 처리 장치는, 전체 주파수 대역을 상기 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정하는 주파수 대역 관리부, 그리고 사업자에 관계없이 상기 전제 주파수 대역에서 무선 자원을 할당하되, 사업자 별 코어 네트워크로부터 수신된 베어러 레벨 서비스 품질 파라미터를 체크하여 상대적으로 과금 요율이 높은 서비스 품질 파라미터에 매핑된 베어러와 관련되는 패킷에 우선적으로 무선 자원을 할당하는 할당부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기지국의 무선 자원 사용량 또는 부하가 낮은 경우에 특정 사업자의 요구에 의해 일시적으로 트래픽이 증가하더라도 무선 자원을 효율적으로 할당할 수 있다.

또한, 부하가 일정 수준 즉 기지국의 한계 용량에 근접한 수준에 도달하는 경우 공유 사업자간에 합의된 일정 비율 비율에 따라 무선 자원이 할당되도록 함으로써 사업자간 합의된 트래픽 비율이 유지되어 무선 자원을 할당하도록 함으로써, 트래픽을 처리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 배타적으로 사용할 수 있는 전용 무선 자원을 할당할 수 있도록 하고 일정 비율에 대해서는 공유된 무선자원을 할당하도록 함으로써 사용량에 따른 변동 수익을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 코어망을 통해 전달되는 QoS 파라미터를 이용하여 차별화된 과금율을 가진 베어러에 대해 우선적으로 무선 자원을 할당할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 네트워크 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 네트워크 구성도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말의 코어망 등록 시그널링 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시예가 적용되는 EPS 베어러 서비스 구조를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 할당을 위한 코어 네트워크의 베어러 설정·수정 프로시져를 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 나타낸 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 나타낸 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 명세서에서 단말(terminal)은 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 기지국(base station, BS)은, 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 고도화 노드B(evolved NodeB, eNodeB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치 및기지국 시스템에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 네트워크 구성도이다.

이때, LTE(Long Term Evolution) 이동통신망으로 알려진 EPS(Evolved Packet System)에서의 서로 다른 사업자(operator)에 의해 운영되는 각각의 코어망 노드들이 동일한 무선 접속 네트워크(Radio Access Network, RAN)에 연결되는 MOCN(Multi-Operator Core Network) 방식의 네트워크 공유 구조를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 무선 접속 네트워크(E-UTRAN)에 포함되는 eNodeB(200)는 이동 단말(100)과 무선으로 연결하는 기지국이다. eNodeB(200)는 이동 단말(100)에 주파수를 할당하고 무선 베어러(bearer) 제어, 승인 제어, 이동성 제어, 스케줄링, 보안성을 포함하는 모든 무선 관련 기능들을 담당한다. 그리고 사업자 A(operator A)의 코어 네트워크(EPC)(300) 및 사업자 B의 코어 네트워크(EPC)(400) 각각에 연결된다.

이때, 사업자의 코어 네트워크(300, 400)는 두 개를 실시예로 하였으나, 복수개의 사업자의 코어 네트워크가 더 추가될 수 있다.

또한, eNodeB(200)는 무선 신호 처리 장치(Radio Unit, RU)(210) 및 디지털 신호 처리 장치(Digital Unit, DU)(230)를 포함하는 기지국 시스템으로 구현될 수 있다. 즉 일반적인 eNodeB(200)의 구성을 무선 신호 처리 장치(210) 및 디지털 신호 처리 장치(230)로 물리적으로 분리하고, 무선 신호 처리 장치(210)만 서비스 영역에 설치된다.

여기서, 무선 신호 처리 장치(210)는 eNodeB(200)의 무선 신호를 처리하는 부분으로서 서비스 영역, 즉 셀에 설치된다. 그리고 디지털 신호 처리 장치(230)로부터 수신한 디지털 신호를 주파수 대역에 따라 무선 주파수(radio frequency, RF) 신호로 변환하여 안테로 송수신하는 변환 장치와, RF 증폭기로 구성된다.

무선 신호 처리 장치(210)는 하나의 주파수 대역(Band)을 하나 이상의 사업자가 공유하도록 처리한다. 예를 들어, 사업자가 A사, B사 라면, 임의의 셀에는 A사, B사가 상호 공유할 수 있는 주파수 대역을 처리하는 하나의 무선 신호 처리 장치(210)가 설치된다.

디지털 신호 처리 장치(230)는 eNodeB(200)의 디지털 신호를 처리하는 부분으로서, 무선 신호를 암호화, 복호화하는 채널카드로 구성되며, DU 집중 센터로 운영된다. 그리고 사업자 A의 코어 네트워크(300) 및 사업자 B의 코어 네트워크(400) 각각에 연결되어 있다. 이러한 디지털 신호 처리 장치(230)는 무선 신호 처리 장치(210)와 달리 서비스 영역에 설치되는 것이 아니라 주로 통신 국사에 집중화되어 설치되는 서버로서, 가상화된 기지국이다. 그리고 디지털 신호 처리 장치(230)는 복수의 예를 들어 n개의 무선 신호 처리 장치(210)와 신호를 송수신한다.

또한, 디지털 신호 처리 장치(230)는 n개의 무선 신호 처리 장치(210)로부터 무선 신호를 수신하여 디지털 처리하고, n개의 무선 신호 처리 장치(210)에 대한 무선 자원 할당을 제어한다. 제어 채널은 공유하고, 데이터 채널은 PLMN(Public Land Mobile Network)에 따라 해당 주파수 영역을 사업자 별로 할당한다.

이때, 디지털 신호 처리 장치(230) 역시 복수개 일 수 있다.

한편, 사업자 A의 코어 네트워크(300) 및 사업자 B의 코어 네트워크(400)은 사업자가 서로 다른 코어 네트워크를 지칭한다.

사업자 A의 코어 네트워크(300) 및 사업자 B의 코어 네트워크(400)는 서로 구성이 동일하다. 사업자 A의 코어 네트워크(300) 및 사업자 B의 코어 네트워크(400)은 각각 HSS(홈 가입자 서버, Home subscriber server)(310, 410), MME(이동성 관리 객체, Mobility Management Entity)(320, 420), S-GW(Serving Gateway)(330, 430), P-GW(Packet Gateway)(340, 440), PCRF(Policy and Charging Rules Function)(350, 450)를 포함하며, EPC(evolved packet Core) 시스템이라고도 할 수 있다.

여기서, HSS(310, 410)는 All IP 네트워크에서의 가입자 정보 관리를 수행한다.

MME(320, 420)는 디지털 신호 처리 장치(230)와 무선 채널을 통해 연결되며, 디지털 신호 처리 장치(230)를 통해 이동 단말(100)과 연결된다. MME(320, 420)는 유휴 모드(idle mode)의 이동 단말(100)을 관리하고, S-GW(330, 430) 및 P-GW(340, 440)를 선정한다. 그리고 로밍(roaming) 및 인증(authentication) 관련 기능을 수행한다. 그리고 이동 단말(100)에서 발생되는 베어러 시그널(bearer signal)을 처리한다.

S-GW(330, 430)는 이동 단말(100)이 eNodeB(200) 사이의 핸드오버시, 또는 3GPP 무선망 사이를 이동시 이동성 앵커 역할을 수행한다.

P-GW(340, 440)는 이동 단말(100)의 IP(Internet Protocol) 주소를 할당하고, 코어 망의 패킷 데이터 관련 기능을 수행하며, 3GPP 무선망과 non-3GPP 무선망 사이 이동시 이동성 앵커 역할을 수행한다.

PCRF(350, 450)는 IMS 서비스 플로우 별로 차별화된 QoS 및 과금 정책을 다양하게 적용하기 위한 정책 결정 기능으로써, 3GPP Rel. 7 PCC(Policy & Charging Control) 구조에서 정의된 정책 제어 기능이 있다. PCRF(350, 450)는 3GPP release 6에서 정의한 정책 결정 기능과 과금 제어 기반 플로우 기능을 모두 수용할 수 있으며, IMS 제공시 서비스 별로 차별화된 QoS를 보장하고, 차별화된 과금 요율을 적용할 수 있도록 한다.

이때, 디지털 신호 처리 장치(230)는 사업자 A의 코어 네트워크(300) 및 사업자 B의 코어 네트워크(400) 각각의 MME(320, 420)와 연결된다. 이때, S1 인터페이스를 통해 MME(320, 420)와 연결될 수 있다.

여기서, 각각의 사업자의 코어 네트워크(EPC)에서 이동 단말(100, 500)과 외부 패킷 데이터 네트워크(PDN, Packet Data Network)(미도시) 간에 IP 커넥티비티(Connectivity) 서비스는 EPS 베어러를 통해 제공된다. 이러한 EPS 베어러는 이동 단말(100, 500)과 P-GW(340, 440, 940, 1040)간의 공통적인 QoS 처리를 하는 트래픽 플로우를 식별하여 처리한다.

동일한 EPS 베어러로 매핑된 트래픽은 동일한 베어러 레벨 패킷 포워딩 처리 즉, 예를들어, 스케줄링 정책, 큐 관리 정책, 전송률(rate shaping) 정책, 무선 링크 제어 구성(Radio Link Control configuration) 등을 적용받는다. 즉, 서로 다른 베어러 레벨 패킷 포워딩 처리를 제공하기 위해서는 분리된(separated) EPS 베어러를 필요로 한다.

이동 단말(100, 500)이 PDN(미도시)에 접속할 때 설정되어 PDN 커넥션의 라이프 타임동안 유지되는 상시적인(always on) IP 커넥티비티를 제공하는 베어러를 디폴트 베어러라고 하며, 이에 추가되는 베어러를 전용 베어러(dedicated bearer)라고 한다.

무선 접속 네트워크에서의 디폴트 베어러의 초기(initial) 베어러 레벨 QoS 파라미터 값은 MME(320, 420, 700)가 HSS(310, 410, 910, 1010)의 가입 데이터(subscription data)로부터 추출하여 초기값을 세팅한다. 그리고 P-GW는 PCEF(Policy and Charging Enforcement Function)를 수행하여 PCRF와의 상호작용(interaction) 또는 로컬 구성(local configuration)에 기반해 MME(320, 420, 700)로부터 수신된 QoS 파라미터를 변경할 수 있다.

무선 접속 네트워크(E-UTRAN)에 대한 전용 베어러 설정 혹은 수정에 대한 결정은 코어 네트워크(EPC)에 의해서만 수행될 수 있으며 베어러 레벨 QoS 파라미터 값도 항상 코어 네트워크(EPC)에 의해 할당된다.

전용 네트워크 자원이 영속적으로 할당 즉 eNodeB(200, 600)에서의 수락 제어 기능에 의해 할당된 베어러를 보장 비트 레이트(GBR, Guaranteed Bit Rate) 베어러라고 한다. 그리고 그렇지 않은 베어러를 비보장 비트 레이트(Non-GBR) 베어러라고 한다. 이때, 디폴트 베어러는 Non-GBR 베어러이며, 전용 베어러는 GBR 베어러 또는 Non-GBR베어러 일 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 네트워크 구성도이다.

이때, LTE 이동통신망으로 알려진 EPS에서의 코어망 사업자가 무선 접속네트워크 공유와 더불어 코어망 노드 또한 공유하는 GWCN(Gateway Core Network)방식의 네트워크 공유 구조를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 무선 접속 네트워크에 포함되는 eNodeB(600)는 도 1과 구성이 동일하고, 이때, 마찬가지로 무선 신호 처리 장치(610) 및 디지털 신호 처리 장치(630)를 포함할 수 있으며, 기능은 도 1과 같다.

또한, MME(700) 및 S-GW(800)는 도 1과 그 기능이 동일하지만, 도 1과 달리, 사업자 A의 코어 네트워크(900) 및 사업자 B의 코어 네트워크(1000)에 포함되지 않는다. 그리고 사업자 A의 코어 네트워크(900) 및 사업자 B의 코어 네트워크(1000)은 각각 HSS(910, 1010), P-GW(930, 1030), PCRF(950, 1050)를 포함하고, 기능은 도 1과 같다.

이때, 디지털 신호 처리 장치(630)는 MME(700) 및 S-GW(800)와 연결되고, MME(700)는 S-GW(800), HSS(910, 1010)와 연결된다. 그리고 S-GW(800)는 P-GW(930, 1030)와 연결된다.

또한, 디지털 신호 처리 장치(630)는 S-GW(800)와 연동하며, S-GW(800)를 통해 사용 패킷량을 확인하여 사업자 별로 사용량(Usage) 검출이 가능하다.

3GPP TS 23.251에서 명시된 네트워크 공유 구조는 도 1과 같이 MOCN 방식과 도 2와 같이 GWCN방식으로 구분된다. 또한, 후술할 무선 자원 할당 구성은 사업자의 망을 임대하여 사용하는 일반적인 MVNO(Mobile Virtual Network Operator) 환경에서도 동일하게 적용될 수 있다.

그럼, 지금까지 설명한 네트워크 공유 구조에서 사업자 요구에 의해 유연하게 무선 자원을 할당하고 대역폭을 제어할 수 있는 구성에 대해 실시예 별로 설명하기로 한다.

먼저, 부하 상태에 따라 무선 자원 할당에 제한을 두는 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3을 참조하면, 무선 자원 할당 장치(1100)는 통신부(1110), 메모리(1130) 및 프로세서(1150)를 포함한다.

여기서, 통신부(1110)는 프로세서(1150)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및 수신한다. 통신부(1110)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 메모리(1130)는 프로세서(1150)와 연결되어, 프로세서(1150)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 이러한 메모리(1130)는 동적 랜덤 액세스 메모리, 램버스 DRAM(Dynamic Random Access Memory), 동기식 DRAM, 정적 RAM 등의 RAM과 같은 매체로 구현될 수 있다. 그리고 메모리(1130)는 프로세서(1150) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1150)와 연결될 수 있다.

프로세서(1150)는 중앙처리유닛(CPU, Central Processing Unit)이나 기타 칩셋(chipset), 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있으며, 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1150)에 의해 구현될 수 있다.

그리고 프로세서(1150)는 무선 시그널링부(1151), 주파수 대역 관리부(1152), 수신부(1153), 할당부(1154) 및 측정부(1155)를 포함한다.

무선 시그널링부(1151)는 이동 단말과 기지국 간의 무선 구간에서 알알씨(RRC: Radio Resource Control) 접속 제어(connection control)와 시스템 정보 브로드캐스트 기능을 수행한다. 무선 시그널링부(1151)는 이동 단말(100, 500)의 코어망 등록과정에서 코어망 사업자에 연계된 이동 단말(100, 500)을 구분할 수 있도록한다. 무선 시그널링부(1151)은 이동 단말(100, 500)로부터 코어망 등록을 위한 알알씨 접속 요청(RRC Connection Request) 메시지를 수신한다. 이때, 알알씨 접속 요청 메시지는 코어망 사업자에 대한 구분 정보가 표시된다. 무선 시그널링부(1151)는 이러한 알알씨 접속 요청 메시지를 이용하여 시그널링 무선 베어러를 설정하고, 이후 코어망 등록 과정과 잇따르는 베어러 설정 절차를 통해 이동 단말(100, 500)과 데이터 무선 베어러를 설정한다. 따라서, 할당부(1154)는 제어 플레인 패킷과 사용자 플레인 패킷에 대해 무선 자원을 할당하는데 있어 제어 플레인 패킷과 사용자 플레인 패킷이 어떤 코어망 사업자에 의해 속한 이동 단말(100, 500)에 연계된 것인지 확인할 수 있다.

주파수 대역 관리부(1152)는 전체 주파수 대역을 서로 다른 복수의 사업자간에 공유하도록 설정한다.

수신부(1153)는 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)에 등록된 각각의 사업자에 속한 이동 단말(100, 500)에 연계된 제어 플레인 패킷과 사용자 플레인 패킷에 의해 무선 자원 할당 요청을 수신한다.

할당부(1154)는 이동 단말(100, 500)의 코어망 등록 과정에 잇따르는 베어러 설정 절차 및 이후의 데이터 전송 과정에서 사용자 플레인 패킷과 제어 플레인 패킷에 대해 무선 자원을 할당한다.

할당부(1154)는 무선 자원의 사용량 또는 부하의 측정값에 따라 무선 자원 할당을 달리한다. 즉, 측정값이 기 정의된 임계값을 초과하는 경우, 사업자 별로 미리 정해진 고정 비율에 따라 무선 자원을 할당한다. 그리고 측정값이 기 정의된 임계값을 초과하지 않는 경우, 무선 자원 할당 요청이 발생하는 순서대로 혹은 선착순으로 무선 자원을 할당한다.

이때, 할당부(1154)는 측정값이 임계값을 초과한 시간 동안 또는 측정값이 임계값을 초과한 시간에 기 정의된 시간을 합한 시간동안 고정 비율에 따른 무선 자원 할당을 수행한다. 이때, 할당부(1154)는 측정값이 임계값을 초과한 시간이 기 정의된 임계시간 동안 지속되는 경우, 고정 비율에 따른 무선 자원 할당을 수행한다. 여기서, 고정 비율은 전체 주파수 대역에 대해 복수의 사업자 간에 배타적으로 사용하기로 합의한 할당 비율이다.

측정부(1155)는 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정하고 측정값이 기 정의된 임계값을 초과하는지 비교한다.

여기서, 측정부(1155)는 자원 측정 모듈(1155-1), 비교 모듈(1155-3) 및 시간 측정 모듈(1155-5)을 포함한다.

자원 측정 모듈(1155-1)은 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정한다.

비교 모듈(1155-3)은 측정값과 임계값을 비교한다.

시간 측정 모듈(1155-5)은 측정값이 임계값을 초과한 시간을 측정한다.

판단 모듈(1155-7)은 측정값이 임계값을 초과한 시간이 기 정의된 임계 시간 동안 지속되는지 판단한다.

지금까지 설명한 무선 자원 할당 장치(1100)는 하나의 물리적 노드로 구현된 e-NodeB(200, 600)에 탑재될 수 있다. 이때, 측정값은 e-NodeB(200, 600)의 무선 자원의 사용량 또는 부하의 측정값을 포함한다.

또한, 무선 자원 할당 장치(1100)는 디지털 신호 처리 장치(230, 630) 각각에 탑재될 수 있다.

이때, 측정값은 디지털 신호 처리 장치(230, 630) 각각의 무선 자원의 사용량 또는 부하의 측정값을 포함한다. 이런 경우, 무선 자원 할당 장치(1100)는 디지털 신호 처리 장치(230, 630) 단위로 무선 자원 할당을 수행한다.

또한, 측정값은 무선 신호 처리 장치(210, 610) 각각의 무선 자원의 사용량 또는 부하의 측정값을 포함한다. 이런 경우, 무선 자원 할당 장치(1100)는 무선 신호 처리 장치(210, 610) 단위로 무선 자원 할당을 수행한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말의 코어망 등록 시그널링 절차를 나타낸 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 무선 시그널링부(1151)가 서로 다른 사업자가 공유하는 무선 접속 네트워크(RAN)를 통해 시스템 정보(SIB: System Information Block)를 이동 단말(100, 500)로 브로드캐스팅한다(S101).

이동 단말(100, 500)은 시스템 정보(SIB)를 디코딩하여 가용한 사업자 식별자(PLMN-IDs)를 추출한다(S103).

이동 단말(100, 500)은 S103 단계에서 추출한 사업자 식별자 중에서 하나의 사업자 식별자를 선택한다(S105).

이동 단말(100, 500)은 선택한 사업자 식별자를 표시하는 사업자의 코어 네트워크에게 네트워크 등록 요청(attach request) 메시지를 전송한다(S107).

이러한 네트워크 등록 요청(attach request) 메시지는 eNodeB(200, 600)에게 전송된다. 이때, 이동 단말(100, 500)이 선택한 사업자 식별자는 알알씨 접속 요청(RRC connection request) 메시지에 포함되어 eNodeB(200, 600)로 전송될 수 있다. 이처럼, 이동 단말(100, 500)은 코어망 등록 과정에서 eNodeB(200, 600)로 코어망 사업자를 구분하여 보낼 수 있다. eNodeB(200, 600)는 코어망 등록 과정에 잇따르는 베어러 설정 절차와 이후의 데이터 전송 과정에서 사용자 플레인과 제어 플레인 패킷에 대해 무선 자원을 할당한다.

eNodeB(200, 600)는 수신한 네트워크 등록 요청(attach request) 메시지를 MME(320, 420, 700)에게 전달한다(S109).

MME(320, 420, 700)는 이동 단말(100, 500)에 대해 네트워크 등록이 허용되는지를 결정한다(S111). 그리고 이동 단말(100, 500)에게 네트워크 등록 수락 메시지를 전송한다(S113).

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 나타낸 순서도로서, 무선 자원 할당 장치의 동작을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 주파수 대역 관리부(1152)는 전체 주파수 대역을 복수의 사업자 간에 공유하도록 설정한다(S201).

수신부(1153)가 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)에 등록된 이동단말(100, 500)에 연계된 제어 플레인 패킷과 사용자 플레인 패킷에 의해 무선 자원 할당 요청을 수신한다(S203).

측정부(1155)의 자원 측정 모듈(1155-1)은 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정한다(S205).

이때, 무선 신호 처리 장치(210, 610) 단위로 무선 자원을 할당하는 경우, 각각의 무선 신호 처리 장치(210, 610)로부터 무선 자원의 사용량 또는 부하의 측정값을 수신한다. 이런 경우, 측정값은 기 정의된 주기마다 주기적으로 자동 수신할 수 있다. 혹은 주기적으로 요청하여 수신할 수 있다.

측정부(1155)의 비교 모듈(1155-3)은 S205 단계에서 측정값을 기 정의된 임계값과 비교(S207)하여 임계값을 초과하는지 판단한다(S209). 예를들어, 사업자 A에 의한 무선 자원 사용량 또는 부하와, 사업자 B에 의한 무선 자원 사용량 또는 부하를 합한 값이 전체 용량의 80%를 초과하는지를 판단할 수 있다.

이때, 측정값이 임계값을 초과하는 경우, 즉 무선 자원 사용량 또는 부하가 높은 상태 혹은 eNodeB(100, 600)의 용량에 근접할 때, 측정부(1155)의 시간 측정 모듈(1155-5)은 측정값이 임계값을 초과한 시간을 측정한다(S211).

측정부(1155)의 판단 모듈(1155-7)은 측정값이 임계값을 초과한 시간이 기 정의된 임계시간을 만족하는지 판단한다(S213). 예를들어, 사업자 A에 의한 무선 자원 사용량 또는 부하와, 사업자 B에 의한 무선 자원 사용량 또는 부하를 합한 값이 전체 용량의 80%를 초과한 채 1초 이상 유지되는지를 판단할 수 있다.

이때, 기 정의된 임계시간을 만족하는 경우, 할당부(1154)는 전체 주파수 대역에서 사업자간 합의된 고정 비율에 따라 무선 자원을 할당한다(S215).

여기서, 할당부(1154)는 임계값을 초과한 시간 동안 또는 임계값을 초과한 시간에 기 정의된 시간 예를들어 10초를 더한 시간까지 고정 비율에 따라 무선 자원을 할당할 수 있다.

또한, S209 단계에서 임계값을 초과하지 않거나 또는 S213 단계에서 임계시간을 충족하지 않는 경우, 할당부(1154)는 S203 단계에서 무선 자원 할당 요청이 수신된 순서대로 전체 주파수 대역에서 순차적인 무선 자원 할당을 수행한다(S217). 즉 무선 자원을 요청하는 사업자에 관계없이, 무선 자원에 대한 할당 요청이 발생하는 대로 무선 자원을 순차적으로(first come first served) 할당한다.

다음, 전체 주파수 대역을 나누어 일정한 용량 범위에 대해서는 전용 무선 자원을 할당하고, 나머지 용량에 대해서는 무선 자원을 공유하여 할당하는 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 6을 참조하면, 무선 자원 할당 장치(1200)는 통신부(1210), 메모리(1230) 및 프로세서(1250)를 포함한다.

여기서, 통신부(1210)는 프로세서(1250)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및 수신한다. 통신부(1210)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 메모리(1230)는 프로세서(1250)와 연결되어, 프로세서(1250)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 이러한 메모리(1230)는 동적 랜덤 액세스 메모리, 램버스 DRAM(Dynamic Random Access Memory), 동기식 DRAM, 정적 RAM 등의 RAM과 같은 매체로 구현될 수 있다. 그리고 메모리(1230)는 프로세서(1250) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1250)와 연결될 수 있다.

프로세서(1250)는 중앙처리유닛(CPU, Central Processing Unit)이나 기타 칩셋(chipset), 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있으며, 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1250)에 의해 구현될 수 있다.

그리고 프로세서(1250)는 무선 시그널링부(1251), 주파수 대역 관리부(1252), 수신부(1253) 및 할당부(1254)를 포함한다.

무선 시그널링부(1251)는 도 3의 무선 시그널링부(1151)과 구성이 동일하며, 도 4에서 설명한 절차를 수행하므로, 설명은 생략한다.

주파수 대역 관리부(1252)는 전체 주파수 대역을 복수의 사업자가 배타적으로 사용할 수 있는 영역과 공용으로 사용할 수 있는 영역으로 구분한다.

이때, 한 실시예에 따르면, 주파수 대역 관리부(1252)는 전체 주파수 대역을 각각의 사업자에게 할당하는 복수의 전용 주파수 대역과 복수의 사업자가 서로 공유하는 공용 주파수 대역으로 구분 설정한다. 이때, 복수의 전용 주파수 대역 각각과 공용 주파수 대역을 동일한 대역폭으로 할당한다. 즉, 전체 주파수 대역을 전체 사업자의 수에 1을 더한 값으로 나누어 각각의 사업자에게 전용 주파수 대역을 할당하고, 나머지 하나의 주파수 대역은 공유하여 사용할 수 있다.

예를들어, 두 개의 사업자가 무선 접속 네트워크를 공유하는 경우, 전체 주파수 대역을 세 개로 나누어 사업자 A를 위한 전용 주파수 대역, 사업자 B를 위한 전용 주파수 대역, 그리고 두 코어망 사업자가 공유할 수 있는 공용 주파수 대역으로 각각 할당한다.

또한, 다른 실시예에 따르면, 주파수 대역 관리부(1252)는 전체 주파수 대역을 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정하되 사업자 별로 배타적으로 사용할 수 있는 비율을 각각 설정한다.

예를들어, 두 개의 사업자가 무선 접속 네트워크를 공유하는 경우, 전체 주파수 대역을 공유하여 두 개의 사업자에게 무선 자원을 할당하지만, 사업자 별로 각각의 사업자에게 전용하여 할당할 수 있는 특정한 비율을 설정하고, 특정한 비율에 대해 각각의 사업자가 전용하여 사용할 수 있도록 한다.

이런 경우, 각각의 사업자에 의해 전용 가능한 비율을 초과하여 발생된 무선 자원 할당 요청에 대해서는 각각의 사업자에게 전용하여 사용할 수 있도록 할당하고 남은 나머지 무선 자원 비율 범위 내에서 주파수 대역을 사용하도록 설정된다.

수신부(1253)는 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)에 등록된 각각의 사업자에 속한 이동 단말(100, 500)에 연계된 제어 플레인 패킷과 사용자 플래인 패킷에 의해 무선 자원 할당 요청을 수신한다.

할당부(1254)는 이동 단말(100, 500)의 코어망 등록 과정에 잇따르는 베어러 설정 절차 및 이후의 데이터 전송 과정에서 사용자 플레인 패킷과 제어 플레인 패킷에 대해 무선 자원을 할당한다.

이때, 한 실시예에 따르면, 할당부(1254)는 무선 자원 사용량 또는 부하에 관계없이, 전용 주파수 대역에서 우선적으로 할당하고, 전용 주파수 대역의 용량이 초과하는 경우, 공용 주파수 대역에서 할당한다. 즉 사업자 별로 전용 주파수 대역에서 무선 자원을 할당한다. 그리고 각각의 사업자에 의한 무선 자원 할당 요청이 각각의 사업자에 할당된 전용 주파수 대역 용량을 초과하는 경우, 공용 주파수 대역에서 무선 자원을 할당한다.

또한, 다른 실시예에 따르면, 할당부(1254)는 무선 자원 사용량 또는 부하에 관계없이, 사업자 각각에게 할당된 전용 비율에 따른 주파수 대역 중에서 무선 자원을 우선적으로 할당한다. 그리고 각각의 전용 비율에 따른 주파수 대역 용량을 초과하는 경우, 전용 비율을 제외한 나머지 공용 비율에 따른 주파수 대역에서 무선 자원을 순차적으로 할당한다. 즉 각각의 사업자가 전용하여 사용할 수 있는 비율까지는 각각의 사업자에게 무선 자원을 우선 할당한다. 그리고 각각의 사업자가 전용하여 사용할 수 있는 비율을 초과하여 발생한 무선 자원 할당 요청에 대해서는 무선 자원에 대한 할당요청이 발생하는 대로 순차적으로(first come first served) 할당한다.

이상 설명한, 무선 자원 할당 장치(1200)는 하나의 물리적 노드로 구현된 e-NodeB(200, 600)에 탑재될 수 있다. 이때, 무선 자원 할당은 e-NodeB(200, 600) 단위로 구현된다.

또한, 무선 자원 할당 장치(1200)는 디지털 신호 처리 장치(230, 630) 각각에 탑재될 수 있다. 이때, 무선 자원 할당은 무선 신호 처리 장치(210, 610) 단위 또는 디지털 신호 처리 장치(230, 630) 단위로 구현된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 나타낸 순서도로서, 무선 자원 할당 장치의 동작을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 주파수 대역 관리부(1252)는 전체 주파수 대역을 각각의 사업자에게 할당하는 복수의 전용 주파수 대역과 각각의 사업자가 서로 공유하는 공용 주파수 대역으로 구분 설정한다(S301).

수신부(1253)가 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)에 등록된 이동단말(100, 500)에 연계된 제어 플레인 패킷과 사용자 플레인 패킷에 의해 무선 자원 할당 요청을 수신한다(S303).

할당부(1254)는 무선 자원 할당 요청이 S301 단계에서 설정한 전용 주파수 대역 용량을 초과하여 발생하는지 판단한다(S305).

이때, 전용 주파수 대역을 초과하지 않는 경우, 할당부(1254)는 무선 자원 할당 요청을 전송한 사업자에게 할당된 전용 주파수 대역에서 무선 자원을 우선 할당한다(S307).

반면, 전용 주파수 대역을 초과하는 경우, 할당부(1254)는 공용 주파수 대역에서 할당한다(S309). 여기서, 무선 자원 할당 요청이 수신되는 순서대로 순차적으로 공용 주파수 대역에서 무선 자원 할당이 이루어진다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 나타낸 순서도로서, 무선 자원 할당 장치의 동작을 나타낸다.

도 8을 참조하면, 주파수 대역 관리부(1252)는 전체 주파수 대역을 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정하되 사업자 별로 배타적으로 사용할 수 있는 전용 비율을 각각 설정한다(S401).

수신부(1253)가 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)에 등록된 이동단말(100, 500)에 연계된 제어 플레인 패킷과 사용자 플레인 패킷에 의해 무선 자원 할당 요청을 수신한다(S403).

할당부(1254)는 무선 자원 할당 요청이 S401 단계에서 설정한 전용 비율의 용량을 초과하여 발생하는지 판단한다(S405).

이때, 전용 비율 용량을 초과하지 않는 경우, 할당부(1254)는 무선 자원 할당 요청을 전송한 사업자에게 할당된 비율에 따라 전체 주파수 대역에서 무선 자원을 우선 할당한다(S407).

반면, 전용 비율 용량을 초과하는 경우, 할당부(1254)는 전용 비율을 제외하고 남은 나머지 비율에 따라 전체 주파수 대역에서 무선 자원 할당 요청이 수신되는 순서대로 순차적으로 무선 자원 할당을 수행한다(S409).

마지막으로, 베어러 설정·수정 프로시져를 통해 사업자의 코어 네트워크에서 전달되는 베어러 레벨 서비스 품질(QoS) 파라미터를 통해 무선 자원을 할당하는 실시예에 대해 설명한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 10은 본 발명의 실시예가 적용되는 EPS 베어러 서비스 구조를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 무선 자원 할당 장치(1300)는 통신부(1310), 메모리(1330) 및 프로세서(1350)를 포함한다.

여기서, 통신부(1310)는 프로세서(1350)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및 수신한다. 통신부(1310)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 메모리(1330)는 프로세서(1350)와 연결되어, 프로세서(1350)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 이러한 메모리(1330)는 동적 랜덤 액세스 메모리, 램버스 DRAM(Dynamic Random Access Memory), 동기식 DRAM, 정적 RAM 등의 RAM과 같은 매체로 구현될 수 있다. 그리고 메모리(1330)는 프로세서(1350) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1350)와 연결될 수 있다.

프로세서(1350)는 중앙처리유닛(CPU, Central Processing Unit)이나 기타 칩셋(chipset), 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있으며, 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1350)에 의해 구현될 수 있다.

그리고 프로세서(1350)는 무선 시그널링부(1351), 주파수 대역 관리부(1352), 베어러 설정부(1353), 수신부(1354) 및 할당부(1355)를 포함한다.

무선 시그널링부(1351)는 도 3의 무선 시그널링부(1151)과 구성이 동일하며, 도 4에서 설명한 절차를 수행하므로, 설명은 생략한다.

주파수 대역 관리부(1352)는 전체 주파수 대역을 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정한다.

베어러 설정부(1353)는 EPS 베어러 설정·수정 프로시져를 통해 각각의 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)로부터 베어러 레벨 QoS 파라미터를 획득한다. 즉, 무선 베어러 설정, 수정, 해제와 같은 무선 베어러 제어(radio bearer control)나 새로운 무선 베어러에 대한 설정 요청에 대한 무선 수락 제어(radio admission control)를 위해 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)에서 전달되는 QoS 파라미터를 획득할 수 있다.

또한, 제어 플레인 패킷 그리고 사용자 플레인 패킷에 대해 무선 자원(버퍼 그리고 처리 자원 그리고 자원 블락(resource blocks)을 포함)을 할당하고 해제하는 동적인 자원할당(dynamic resource allocation)-패킷 스케줄링을 제공하는 데 있어 무선 베어러에 연계된 QoS 파라미터를 획득할 수 있다.

이때, 베어러 설정, 수정, 해제 프로시져를 통해 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)로부터 전달되는 QoS 파라미터를 수신하면, 이를 사업자별 QoS 파라미터로 구분할 수 있다.

여기서, EPS 베어러는 도 10과 같이 구성될 수 있다. 도 10을 참조하면, 이동 단말(UE)(100, 500)과 외부 인터넷에 존재하는 피어 개체(Peer Entity) 간에 종단 서비스(end-to-end service)가 제공된다. 이때, 이동 단말(UE)(100, 500)과 P-GW(340, 440, 930, 1030)간에 EPS 베어러가 설정된다. 그리고 P-GW(340, 440, 930, 1030)와 피어 개체(Peer Entity) 간에는 외부 베어러(External Bearer)가 설정된다.

여기서, EPS 베어러는 무선 베어러(Radio Bearer), S1 베어러(S1 Bearer), , S5/S8 베어러를 포함한다.

무선 베어러는 이동 단말(100, 500)과 eNodeB(200, 600)간의 베어러이다. 그리고 S1 베어러는 eNodeB(200, 600)와 S-GW(330, 430, 800)간 베어러이다. 또한, S1 베어러와 상응하는 무선 베어러를 E-RAB(E-UTRAN Radio Access Bearer)라고 한다. 그리고 S5/S8 베어러는 P-GW(340, 440, 930, 1030)와 S-GW(330, 430, 800)간 베어러이다.

또한, 각각의 EPS 베어러에 연계되는 EPS 베어러 QoS 파라미터는 서비스 품질 클래스 식별자(QCI, QoS Class Identifier), 할당 및 보유 우선권(ARP, Allocation and Retention Priority), 보증 비트 레이트(GBR), 최대 비트율(MBR, Maximum Bit Rate)을 포함한다.

또한, 특정 이동 단말(100, 500)의 총 EPS 베어러 집합(aggregated set of EPS bearers)에 적용되는 QoS 파라미터는 APN-AMBR(per APN Aggregate Maximum Bit Rate)과 UE-AMBR(per UE Aggregate Maximum Bit Rate)을 포함한다.

여기서, QCI는 베어러 레벨 패킷 포워딩 처리를 제어하는 엑세스 노드 즉 eNodeB(200, 600) 특정한 파라미터의 레퍼런스로 사용되는 스칼라값을 나타낸다. 표준화된 QCI 값과 특성에 대해 TS 23.203에 규격화되어 있다.

ARP는 베어러 설정·수정 요청이 수락될 수 있는지 또는 자원 제한(전형적으로 GBR베어러에 대해)으로 인해 거절될 지를 결정하는 데 사용되는 값이다. 우선 순위 레벨, 선점 능력(preemption capability), 선점 취약성(preemption vulnerability)에 관한 정보를 포함한다.

GBR은 GBR 베어러에 의해 제공될 것으로 기대되는 비트 전송율을 나타내며, MBR은 GBR 베어러에 의해 제공될 것으로 기대되는 비트 전송율을 제한할 수 있다.

APN-AMBR은 동일한 APN의 모든 Non-GBR 베어러를 통해 그리고 모든 PDN 접속(connections)을 통해 제공될 것으로 기대되는 총 비트 레이터를 제한할 수 있으며, 초과 트래픽은 전송율(rate shaping) 기능에 의해 버려질 수 있다.

UE-AMBR은 이동 단말(100, 500)의 모든 Non-GBR 베어러를 통해 제공될 것으로 기대되는 총 비트 레이터를 제한한다. 그리고 초과 트래픽은 전송율(rate shaping) 기능에 의해 버려질 수 있다. eNodeB(200, 600)는 상향 그리고 하향에서 UE-AMBR을 집행한다.

HSS(310, 410, 910, 1010)는 각각의 PDN 가입 컨텍스트에 대해 디폴트 베어러에 대한 EPS 가입 QoS 프로파일(QCI와 ARP) 그리고 가입 APN-AMBR을 포함한다.

수신부(1354)는 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)에 등록된각각의 사업자에 속한 이동 단말(100, 500)에 연계된 제어 플레인 패킷과 사용자 플래인 패킷에 의해 무선 자원 할당 요청을 수신한다.

할당부(1355)는 베어러 설정부(1353)가 획득한 베어러 레벨 QoS 파라미터를 이용하여 무선 자원 할당 및 대역폭 집행을 수행한다.

할당부(1355)는 QoS 파라미터 별로 차별화된 과금이 가능한 경우, 즉 특정한 QCI 값을 가진 베어러에 대해 더 높은 요율로 과금을 할 수 있는 경우, 사업자에 관계없이, 특정한 QCI값을 가진 베어러에 연계된 제어 플레인 패킷 그리고 사용자 플레인 패킷에 대해 우선적으로 무선 자원을 할당한다.

또한, 할당부(1355)는 GBR 베어러가 non-GBR 베어러에 비해 더 높은 요율로 과금을 할 수 있는 경우, 사업자에 관계없이 GBR 베어러에 연계된 제어 플레인 패킷 그리고 사용자 플레인 패킷에 대해 우선적으로 무선 자원을 할당한다.

그리고 할당부(1355)는 특정한 QCI값을 가진 베어러 혹은 GBR 베어러에 할당되고 남은 무선 자원에 대해서는 전술한 실시예들을 사용할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 도 3~ 도 5를 참고하여 설명한 것처럼, 할당부(1355)는 남은 무선 자원을 부하 상태에 따라 제한을 두어 할당할 수 있다. 즉 무선 자원 사용량 또는 부하가 임계값에 도달하지 않은 경우에는 사업자에 관계없이 남은 무선 자원을 무선 자원 할당 요청이 발생한 순서대로 할당한다. 반면, 무선 자원 사용량 또는 부하가 임계값을 초과하는 경우, 임계값을 초과한 시간 동안 또는 임계값을 초과한 시간에 일정 시간(e.g. 10초)을 더한 시간까지 사업자 간의 합의에 의한 고정비율에 따라 남은 무선 자원을 할당한다. 이런 경우, 프로세서(1350)는 도 3의 측정부(1155)를 더 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 도 6 및 도 8을 참고하여 설명한 것처럼, 할당부(1355)는 남은 무선 자원을 사업자의 전용 비율에 따라 할당할 수 있다. 즉 남은 무선 자원에 대해 사업자 별 전용 비율까지 우선 할당한다. 그리고 전용 비율을 초과하여 발생한 무선 자원 할당 요청에 대해서는 전용 비율을 제외하고 남은 나머지 무선 자원 비율 범위 내에서 무선 자원을 할당한다.

이상 설명한, 무선 자원 할당 장치(1300)는 하나의 물리적 노드로 구현된 e-NodeB(200, 600)에 탑재될 수 있다. 이때, 무선 자원 할당은 e-NodeB(200, 600) 단위로 구현된다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 할당을 위한 코어 네트워크의 베어러 설정·수정 프로시져를 나타낸 흐름도이다.

여기서, 베어러 수정 프로시져는 E-UTRAN에 대한 UE 요청 베어러 자원 수정 프로시져(UE requested bearer resource modification procedure)로서, 이동 단말(100, 500)이 특정한 QoS 요구(demand)를 가진 하나의 트래픽 플로우 집합(traffic flow aggregate)을 위해 베어러 자원의 수정을 요청할 수 있도록 하는 프로시져다. 이러한 이동 단말(100, 500)의 베어러 자원의 수정 요청이 E-UTRAN에 의해 받아들여지면, 베어러 자원의 수정 요청은 단말로부터 요청된 베어러 QoS가 승인/수락되면, 전용 베어러 설정 프로시져(TS23.401의 5.4.1 절의 Dedicated Bearer Activation Procedure), 베어러 수정 프로시져(TS23.401의 5.4.2.1또는 5.4.3절의 Bearer Modification Procedure) 또는 베어러 해제 프로시져(TS23.401의 5.4.4.1절 Bearer Deactivation Procedure)를 작동시킬(invoke) 수 있다.

이러한 프로시져는 이동 단말(100, 500)이 이미 P-GW(340, 440, 930, 1030)와 PDN 접속을 가지고 있을 때 사용된다.

도 11을 참고하면, 이동 단말(100, 500)은 베어러 자원 수정 요청(Bearer Resource Modification) 메시지를 MME(320, 420, 700)로 전송한다(S501).

S501 단계에서 전송되는 메시지는 트래픽 플로우 집합에 대한 설명(Traffic Aggregate Description) 정보, 연결 베어러 식별자(LBI: Linked Bearer ID), EPS 베어러 식별자, QoS 파라미터 등을 포함한다. 이때, 연결 베어러 식별자는 요청된 오퍼레이션이 추가일 때 추가 베어러 자원인 연결될 PDN 접속이 어떤 것인지를 표시하기 위해 사용된다. 그리고 EPS 베어러 식별자는 요청된 오퍼레이션이 수정 또는 삭제일 때만 사용된다. QoS 파라미터는 이동 단말(100, 500)이 추가 트래픽 플로우를 위한 요청되는 QCI와 GBR을 포함할 수 있다.

MME(320, 420, 700)는 베어러 자원 명령(Bearer Resource Command) 메시지를 S-GW(330, 430, 800)로 전송한다(S503).

S503 단계에서 전송되는 메시지는 S501 단계와 마찬가지로 트래픽 플로우 집합에 대한 설명(Traffic Aggregate Description) 정보, 연결 베어러 식별자(LBI: Linked Bearer ID), EPS 베어러 식별자, QoS 파라미터 등을 포함한다.

S-GW(330, 430, 800)는 베어러 자원 명령(Bearer Resource Command) 메시지를 P-GW(340, 440, 930, 1030)로 전송한다(S505).

S505 단계에서 전송되는 메시지는 S501 단계, S503 단계와 마찬가지로 트래픽 플로우 집합에 대한 설명(Traffic Aggregate Description) 정보, 연결 베어러 식별자(LBI: Linked Bearer ID), EPS 베어러 식별자, QoS 파라미터 등을 포함한다.

P-GW(340, 440, 930, 1030)는 PCRF(350, 450, 950, 1050)와 연동하여 PCEF 개시를 시작한다(S507). 이때, 로컬하게 구성된 QoS 정책을 적용할 수 있다. 즉 P-GW(340, 440, 930, 1030)는 이동 단말(100, 500)의 서비스 데이터 플로우 또는 트래픽 플로우 집합에 대해 적용할 QoS 파라미터에 대한 정책을 로컬하게 구성하고 이를 기반으로 이동 단말(100, 500)로부터 요청된 베어러 QoS에 대해 승인·수락할 수 있다.

예를 들어, 한 실시예에 따르면, P-GW(340, 440, 930, 1030)는 특정 사업자 네트워크에 속한 이동 단말(100, 500)들에 연계된 특정한 서비스 데이터 플로우를 처리하기 위해 필요한 전용 베어러의 GBR의 최대 허용 한계값을 세팅한다. 그리고 요청된 GBR을 현재 수용할 수 있는 경우, 즉 현재 승인·수락된 GBR의 합에 요청된 GBR을 추가로 수용할 수 있는 경우 이에 대해 승인·수락할 수 있다.

또한, 다른 실시예에 따르면, P-GW(340, 440, 930, 1030)는 특정 사업자 네트워크에 속한 이동 단말(100, 500)들에 연계된 특정한 서비스 데이터 플로우를 처리하기 위해 필요한 전용 베어러의 GBR의 최대 허용 한계값을 세팅한다. 그리고 요청된 GBR을 현재 수용하면 최대 허용 한계값을 초과하는 경우, 즉 현재 승인·수락된 GBR의 합에 요청된 GBR을 합한 값이 최대 허용 한계값 보다 큰 경우, GBR을 승인·수락하되 QCI값을 특정한 QCI 값으로 변경하도록 수 있다.

또한, P-GW(340, 440, 930, 1030)는 PCRF(350, 450, 950, 1050)와 상호동작(interact)을 통해 이동 단말(100, 500)로부터 요청된 베어러 QoS에대해 승인·수락할 수 있도록 하는 적절한 PCC(Policy and Charging Control) 결정을 트리거할 수 있다. 이는 TS 23.203에 정의된 PCEF 개시 IP-CAN 세션 수정 프로시져 시작(PCEF Initated IP-CAN Session Modification Begin)에 해당한다.

PCRF(350, 450, 950, 1050)와 상호동작 할 때, P-GW(340, 440, 930, 1030)는 PCRF(350, 450, 950, 1050)에게 트래픽 집합 설명(TAD: Traffic Aggregate Description), 요청된 QCI, GBR 정보, 사용자 위치 정보를 제공할 수도 있다.

P-GW(340, 440, 930, 1030)는 네트워크 등록(attach) 프로시져에 수반되는 디폴트 베어러 설정 프로시져에서 P-GW(340, 440, 930, 1030)가 세션 동안 단말의 위치 정보 수신을 결정하면, 단말 위치 변경 리포팅 요청 정보(MS Info Change Reporting Action)를 S-GW(330, 430, 800)를 통해 MME로 전달(Create Session Response메시지에 포함)할 수 있다.

만약, MME(320, 420, 700)의 베어러 컨택스트에 단말 위치 변경 리포팅 요청 정보(MS Info Change Reporting Action)를 수신하면, MME(320, 420, 700)는 베어러 컨택스트에 단말 위치 변경 리포팅 요청 정보(MS Info Change Reporting Action)를 저장하고 단말의 위치의 변경이 발생할 때마다, S-GW(330, 430, 800)를 통해 P-GW(340, 440, 930, 1030)로 위치 정보를 제공한다. 위치 정보는 셀ID(E-UTRAN Cell Global Identifier)를 나타낸다.

P-GW(340, 440, 930, 1030) 또는 PCRF(350, 450, 950, 1050)는 이동 단말(100,500)의 서비스 데이터 플로우 또는 트래픽 플로우 집합에 대해 적용할 QoS 파라미터에 대한 정책을 설정하는 데 있어 위치 정보를 이용할 수 있다.

예를 들어, P-GW(340, 440, 930, 1030)는 특정 사업자의 코어 네트워크에 속한 이동 단말들(100, 500)에 연계된 특정한 서비스 데이터 플로우를 처리하기 위해 필요한 전용 베어러의 GBR의 최대 허용 한계값을 셀별로 세팅한다. 그리고 특정 셀에서 요청된 GBR을 현재 수용할 수 있는 경우, 즉 현재 승인·수락된 특정 셀의 GBR의 합에 특정 셀의 요청된 GBR을 추가로 수용할 수 있는 경우 이에 대해 승인·수락할 수 있다. 이때, QoS 파라미터는 AMBR, QCI, ARP에 대해서도 유사하게 적용할 수 있다.

한편, P-GW(340, 440, 930, 1030)는 요청된 QoS가 수락되지 않으면, 베어러 자원 실패 표시(Bearer Resource Failure Indication) 메시지를 이동 단말(100, 500)로 전송한다.

하지만, 본 발명의 실시예에서는 수락하는 경우를 설명한다.

이때, P-GW(340, 440, 930, 1030)는 요청된 QoS가 수락되면, 이동 단말(100, 500)의 서비스 데이터 플로우 또는 트래픽 플로우 집합의 인가된 QoS(authorized QoS)가 변경되었거나 또는 서비스 데이터 플로우 또는 트래픽 플로우 집합이 액티브 베어러로 합쳐지거나(aggregated) 또는 엑티브 베어러로부터 제거될지를 결정한다. 그리고 트래픽 플로우 집합에 매칭되는 EPS 베어러 QoS를 업데이트한다. 그리고 업데이트 베어러 요청(Update Bearer Request) 메시지를 S-GW(330, 430, 800)에게 전송한다(S509).

S509 단계에서 전송되는 메시지는 EPS 베어러 식별자, EPS 베어러 QoS 등을 포함할 수 있다.

S-GW(330, 430, 800)는 업데이트 베어러 요청(Update Bearer Request) 메시지를 MME(320, 420, 700)에게 전송한다(S511).

S511 단계에서 전송되는 메시지는 EPS 베어러 식별자, EPS 베어러 QoS 등을 포함할 수 있다.

만약, 이동 단말(100, 500)이 유휴(ECM-IDLE) 상태이면, MME(320, 420, 700)는 네트워크 트리거 서비스 요청(Network Triggered Service Request) 프로시져를 트리거할 수 있다.

한편, MME(320, 420, 700)는 베어러 수정 요청 메시지를 eNodeB(200, 600)로 전송한다(S513). 이때, 베어러 수정 요청 메시지는 EPS 베어러 식별자, EPS 베어러 QoS 등을 포함할 수 있다. 즉 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)로부터 획득한 QoS 파라미터를 포함한다.

그러면, eNodeB(200, 600)의 베어러 설정부(1353)는 수정된 EPS 베어러 QoS를 무선 베어러 QoS로 매핑한다. 그리고 알알씨 접속 재구성(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 이동 단말(100, 500)로 전송한다(S515). S515 단계에서 전송되는 메시지는 EPS 무선베어러 식별자, 무선 베어러 QoS 등을 포함할 수 있다.

다음, 이동 단말(100, 500)은 eNodeB(200, 600)에게 알알씨 접속 재구성 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 전송(S517)하여 무선 베어러 수정에 대해 확인한다.

eNodeB(200, 600)는 베어러 수정 응답(Bearer Modigy Response) 메시지를 MME(320, 420, 700)로 전송(S519)하여 베어러 수정을 확인한다.

MME(320, 420, 700)는 업데이트 베어러 응답(Update Bearer Response) 메시지를 S-GW(330, 430, 800)에게 전송(S521)하여 베어러 수정을 확인한다.

S-GW(330, 430, 800)는 업데이트 베어러 응답(Update Bearer Response) 메시지를 P-GW(340, 440, 930, 1030)에게 전송(S523)하여 베어러 수정에 대해 확인한다.

P-GW(340, 440, 930, 1030)는 PCRF(350, 450, 950, 1050)와 상호 동작하여 PCC 결정이 집행되었는지 아닌지를 PCRF(350, 450, 950, 1050)에게 표시한다(indicate)(S525).

여기서, 본 발명의 실시예에서는 전용 베어러 자원 수정 프로시져를 중심으로 설명하였지만, 디폴트 베어러 설정 프로시져 또는 전용 베어러 설정 프로시져에 대해서도 적용될 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 나타낸 순서도로서, 무선 자원 할당 장치의 동작을 나타낸다.

도 12를 참조하면, 주파수 대역 관리부(1352)는 전체 주파수 대역을 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정한다(S601).

베어러 설정부(1353)는 도 11의 S513 단계를 통해 사업자 별로 QoS 파라미터를 수신한다(S603).

수신부(1354)는 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)에 등록된 이동단말(100, 500)에 연계된 제어 플레인 패킷과 사용자 플레인 패킷에 의해 무선 자원 할당 요청을 수신한다(S605).

할당부(1355)는 무선 자원 할당 요청을 전송한 사업자 별로 베어러 레벨 QoS 파라미터를 체크한다(S607). 그리고 과금 요율이 높은 QoS 파라미터에 매핑된 베어러에 대해 무선 자원을 우선 할당한다(S609).

즉 할당부(1355)는 특정한 QCI값을 가진 베어러에 대해 더 높은 요율로 과금을 할 수 있는 경우, 사업자에 관계없이, 특정한 QCI값을 가진 베어러에 연계된 제어 플레인 패킷 그리고 사용자 플레인 패킷에 대해 우선적으로 무선 자원을 할당한다. 또한, 할당부(1355)는 GBR 베어러가 non-GBR 베어러에 비해 더 높은 요율로 과금을 할 수 있는 경우, 사업자에 관계없이 GBR 베어러에 연계된 제어 플레인 패킷 그리고 사용자 플레인 패킷에 대해 우선적으로 무선 자원을 할당한다.

다음, 측정부(1155)가 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정(S611)하여 임계값과 비교(S613)한 결과, 임계값을 초과(S615)하는 경우, 초과한 시간을 측정(S617)하여 임계 시간을 충족하는지 판단한다(S619).

임계 시간을 충족하는 경우, 할당부(1355)는 S609 단계에서 할당하고 남은 무선 자원을 사업자 별로 합의된 고정 비율에 따라 할당한다(S621).

S615 단계에서 임계값을 초과하지 않거나 또는 S619 단계에서 임계 시간을 충족하지 않는 경우, 할당부(1355)는 S609 단계에서 할당하고 남은 무선 자원을 S605 단계에서 무선 자원 할당 요청이 수신된 순서대로 순차적으로 할당한다(S623).

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 나타낸 순서도로서, 무선 자원 할당 장치의 동작을 나타낸다.

도 13을 참조하면, 주파수 대역 관리부(1352)는 전체 주파수 대역을 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정한다(S701).

베어러 설정부(1353)는 도 11의 S513 단계를 통해 사업자 별로 QoS 파라미터를 수신한다(S703).

수신부(1354)는 사업자의 코어 네트워크(300, 400, 900, 1000)에 등록된 이동단말(100, 500)에 연계된 제어 플레인 패킷과 사용자 플레인 패킷에 의해 무선 자원 할당 요청을 수신한다(S705).

할당부(1355)는 무선 자원 할당 요청을 전송한 사업자 별로 베어러 레벨 QoS 파라미터를 체크한다(S707). 그리고 과금 요율이 높은 QoS 파라미터에 매핑된 베어러에 대해 무선 자원을 우선 할당한다(S709).

다음, 주파수 대역 관리부(1352)가 S609 단계에서 할당하고 남은 무선 자원에 대해 사업자 별로 전용 비율을 설정한다(S711).

할당부(1355)는 S705 단계에서 수신된 무선 자원 할당 요청이 S711 단계에서 설정한 전용 비율의 용량을 초과하여 발생하는지를 판단한다(S713).

이때, 전용 비율의 용량을 초과하지 않는 경우, S609 단계에서 할당하고 남은 무선 자원을 S711 단계에서 설정한 전용 비율에 따라 할당한다(S715).

반면, 전용 비율의 용량을 초과하는 경우, S711 단계에서 설정한 전용 비율을 제외한 나머지 비율에 따라 S609 단계에서 할당하고 남은 무선 자원을 S605 단계에서 무선 자원 할당 요청이 수신된 순서대로 순차적으로 할당한다(S717).

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

서로 다른 복수의 사업자 간에 무선 자원을 공유하는 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 장치로서,
전체 주파수 대역을 상기 서로 다른 복수의 사업자 간에 공유하도록 설정하는 주파수 대역 관리부,
무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정하는 측정부, 그리고
상기 무선 자원의 사용량 또는 부하에 따라 상기 전체 주파수 대역에서 무선 자원을 할당하는 할당부
를 포함하는 무선 자원 할당 장치.
제1항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정하는 자원 측정 모듈, 그리고
상기 무선 자원의 사용량 또는 부하의 측정값이 기 정의된 임계값을 초과하는지 비교하는 비교 모듈을 포함하고,
상기 할당부는,
상기 측정값이 상기 임계값을 초과하는 경우, 사업자 별로 미리 정해진 고정 비율에 따라 무선 자원을 할당하고, 상기 측정값이 상기 임계값을 초과하지 않는 경우, 무선 자원 할당 요청이 발생하는 순서대로 무선 자원을 할당하는 무선 자원 할당 장치.
제2항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 측정값이 상기 임계값을 초과한 시간을 측정하는 시간 측정 모듈을 더 포함하고,
상기 할당부는,
상기 초과한 시간 동안 또는 상기 초과한 시간에 기 정의된 시간을 합한 시간동안 상기 고정 비율에 따른 무선 자원 할당을 수행하는 무선 자원 할당 장치.
제3항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 초과한 시간이 기 정의된 임계시간 동안 지속되는지 판단하는 판단 모듈을 더 포함하고,
상기 할당부는,
상기 초과한 시간이 상기 임계시간 동안 지속되는 경우, 상기 고정 비율에 따른 무선 자원 할당을 수행하는 무선 자원 할당 장치.
서로 다른 복수의 사업자 간에 무선 자원을 공유하는 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 장치로서,
전체 주파수 대역을 상기 복수의 사업자가 배타적으로 사용할 수 있는 영역과 공용으로 사용할 수 있는 영역으로 구분하는 주파수 대역 관리부, 그리고
무선 자원 할당시 상기 전용 주파수 대역에서 우선적으로 할당하고, 상기 전용 주파수 대역의 용량이 초과하는 경우, 상기 공용 주파수 대역에서 할당하는 할당부
를 포함하는 무선 자원 할당 장치.
제5항에 있어서,
상기 주파수 대역 관리부는,
상기 전체 주파수 대역을 각각의 사업자에게 할당하는 복수의 전용 주파수 대역과 상기 복수의 사업자가 서로 공유하는 공용 주파수 대역으로 구분 설정하고,
상기 할당부는,
무선 자원 할당시 상기 전용 주파수 대역에서 우선적으로 할당하고, 상기 전용 주파수 대역의 용량이 초과하는 경우, 상기 공용 주파수 대역에서 할당하는 무선 자원 할당 장치.
제6항에 있어서,
상기 주파수 대역 관리부는,
상기 전체 주파수 대역 중에서 상기 복수의 전용 주파수 대역 각각과 상기 공용 주파수 대역을 동일한 대역폭으로 구분하는 무선 자원 할당 장치.
제5항에 있어서,
상기 주파수 대역 관리부는,
전체 주파수 대역을 상기 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정하되 사업자 별로 배타적으로 사용할 수 있는 전용 비율을 각각 설정하고,
상기 할당부는,
상기 복수의 사업자 별로 각각의 전용 비율에 따라 무선 자원을 우선적으로 할당하고, 상기 각각의 전용 비율에 따른 주파수 대역 용량을 초과하는 경우, 상기 비율을 제외한 나머지 주파수 대역에서 무선 자원을 무선 자원 할당 요청이 발생한 순서대로 할당하는 무선 자원 할당 장치.
서로 다른 복수의 사업자 간에 무선 자원을 공유하는 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 장치로서,
전체 주파수 대역을 상기 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정하는 주파수 대역 관리부, 그리고
사업자에 관계없이 상기 전제 주파수 대역에서 무선 자원을 할당하되, 사업자 별 코어 네트워크로부터 수신된 서비스 품질 파라미터를 이용하여 무선 자원 할당을 수행하는 할당부
를 포함하는 무선 자원 할당 장치.
제9항에 있어서,
상기 할당부는,
사업자 별 코어 네트워크로부터 수신된 베어러 레벨 서비스 품질 파라미터를 체크하여 상대적으로 과금 요율이 높은 서비스 품질 파라미터에 매핑된 베어러와 관련되는 패킷에 우선적으로 무선 자원을 할당하는 무선 자원 할당 장치.
제10항에 있어서,
상기 할당부는,
기 설정된 특정 서비스 품질 클래스 식별자를 가지는 베어러에 관련된 패킷에 우선적으로 무선 자원을 할당하는 무선 자원 할당 장치.
제10항에 있어서,
상기 할당부는,
보장 비트 레이트(GBR, Guaranteed Bit Rate) 베어러가 비보장 비트 레이트(Non-GBR) 베어러보다 과금 요율이 높게 설정된 경우, 상기 보장 비트 레이트(GBR) 베어러와 관련된 패킷에 우선적으로 무선 자원을 할당하는 무선 자원 할당 장치.
제10항에 있어서,
무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정하고 측정값이 기 정의된 임계값을 초과하는지 비교하는 측정부를 더 포함하고,
상기 할당부는,
상기 측정값이 상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 우선적으로 무선 자원을 할당하고 남은 무선 자원을 사업자 별로 미리 정해진 고정 비율에 따라 할당하고, 상기 측정값이 상기 기 정의된 임계값을 초과하지 않는 경우, 무선 자원 할당 요청이 발생하는 순서대로 상기 남은 무선 자원을 할당하는 무선 자원 할당 장치.
제10항에 있어서,
상기 할당부는,
상기 우선적으로 무선 자원을 할당하고 남은 무선 자원을 사업자 별로 미리 정해진 각각의 전용 비율에 따라 할당하고, 상기 각각의 전용 비율을 초과하는 경우 상기 각각의 전용 비율을 제외한 나머지 무선 자원은 사업자에 관계없이 무선 자원 할당 요청이 발생하는 순서대로 할당하는 무선 자원 할당 장치.
제1항, 제5항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 할당부는,
사업자 구분 정보가 표시된 무선 자원 제어 접속 요청 메시지를 수신하여 설정된 시그널링 무선 베어러 정보를 토대로 무선 자원 할당 대상인 제어 플레인 패킷과 사용자 플레인 패킷이 속한 사업자를 구분하는 무선 자원 할당 장치.
하나 이상의 사업자 각각의 코어 네트워크에 연결되어 있으며, 서로 다른 복수의 사업자 간에 공유하는 전체 주파수 대역에서 무선 자원을 할당하는 하나 이상의 디지털 신호 처리 장치, 그리고
상기 디지털 신호 처리 장치와 물리적으로 분리되고, 서비스 영역에 설치되어 무선 신호를 처리하며, 상기 디지털 신호 처리 장치로부터 할당받은 무선 자원을 이용하여 하나 이상의 사업자의 무선 단말과 통신하는 복수의 무선 신호 처리 장치를 포함하고,
상기 디지털 신호 처리 장치는,
상기 디지털 신호 처리 장치 또는 상기 무선 신호 처리 장치의 무선 자원 사용량 또는 부하, 상기 전용 주파수 대역에 대해 기 설정된 비율 및 사업자 별 서비스 품질 파라미터 중 하나 이상을 이용하여 상기 하나 이상의 디지털 신호 처리 장치 단위 또는 상기 복수의 무선 신호 처리 장치 단위로 무선 자원 할당을 수행하는 기지국 시스템.
제16항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리 장치는,
전체 주파수 대역을 상기 서로 다른 복수의 사업자 간에 공유하도록 설정하는 주파수 대역 관리부,
상기 디지털 신호 처리 장치 또는 상기 무선 신호 처리 장치의 무선 자원의 사용량 또는 부하를 측정하고 측정값이 기 정의된 임계값을 초과하는지 비교하는 측정부, 그리고
상기 측정값이 상기 기 정의된 임계값을 초과하는 경우, 사업자 별로 미리 정해진 고정 비율에 따라 무선 자원을 할당하고, 상기 측정값이 상기 기 정의된 임계값을 초과하지 않는 경우, 무선 자원 할당 요청이 발생하는 순서대로 무선 자원을 할당하는 할당부
를 포함하는 기지국 시스템.
제16항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리 장치는,
전체 주파수 대역을 각각의 사업자에게 할당하는 복수의 전용 주파수 대역과 상기 복수의 사업자가 서로 공유하는 공용 주파수 대역으로 구분 설정하는 주파수 대역 관리부, 그리고
무선 자원 할당시 상기 전용 주파수 대역에서 우선적으로 할당하고, 상기 전용 주파수 대역의 용량이 초과하는 경우, 상기 공용 주파수 대역에서 할당하는 할당부
를 포함하는 기지국 시스템.
제16항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리 장치는,
전체 주파수 대역을 상기 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정하되 사업자 별로 배타적으로 사용할 수 있는 비율을 각각 설정하는 주파수 대역 관리부, 그리고
상기 복수의 사업자 별로 각각의 비율에 따른 주파수 대역 중에서 무선 자원을 우선적으로 할당하고, 상기 각각의 비율에 따른 주파수 대역 용량을 초과하는 경우, 상기 비율을 제외한 나머지 주파수 대역에서 무선 자원을 순서대로 할당하는 할당부
를 포함하는 기지국 시스템.
제16항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리 장치는,
전체 주파수 대역을 상기 복수의 사업자가 서로 공유하도록 설정하는 주파수 대역 관리부, 그리고
사업자에 관계없이 상기 전제 주파수 대역에서 무선 자원을 할당하되, 사업자 별 코어 네트워크로부터 수신된 베어러 레벨 서비스 품질 파라미터를 체크하여 상대적으로 과금 요율이 높은 서비스 품질 파라미터에 매핑된 베어러와 관련되는 패킷에 우선적으로 무선 자원을 할당하는 할당부
를 포함하는 기지국 시스템.