KR20190087077A - Load balancing method and apparatus for communication system with carrier aggregation technology - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반송파 집성(Carrier Aggregation, CA) 기술이 적용된 통신 시스템에서의 로드 밸런싱에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나로 묶인 복수의 반송파 각각의 부하를 균등하게 유지함으로써 사용자의 체감 전송 속도를 향상시킬 수 있는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 환경에서의 로드 밸런싱 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
정보 통신 기술의 발달에 힘입어, 개인의 이동통신단말 사용이 급증하고, 이동통신단말을 통해 이용할 수 있는 컨텐츠가 고용량화 되어 가면서, 이동통신 가입자들에 의해 사용되는 데이터의 양은 기하급수적으로 증가하고 있는 실정이다.Due to the development of information and communication technology, the use of personal mobile communication terminals has increased rapidly, and the amount of data used by mobile communication subscribers has increased exponentially as the amount of content available through mobile communication terminals has increased It is true.
이에, 이에 이동통신 가입자들에게 보다 향상된 전송 속도를 갖는 서비스를 제공하기 위한 방법의 일환으로서, 둘 이상의 주파수 대역을 하나로 묶어 동시에 사용하는 CA 기술이 사용되고 있다.Accordingly, as a method for providing a service having a higher transmission rate to mobile communication subscribers, a CA technology in which two or more frequency bands are bundled and used at the same time is used.
CA 기술은 복수의 요소 반송파(component carrier, CC)를 집성하여 하나의 광대역을 구성하는 기술을 의미한다. 주파수 대역의 폭은 데이터 전송 속도와 직결되므로, CA 기술을 이용하여 복수의 주파수 대역을 묶어 하나의 넓은 주파수 대역처럼 사용함으로써, 이동통신 가입자는 더욱 높은 품질의 이동통신 서비스를 제공받을 수 있게 된다.CA technology refers to a technique of aggregating a plurality of component carriers (CCs) to form a single broadband. Since the width of the frequency band is directly related to the data transmission speed, a plurality of frequency bands are grouped together using CA technology as one wide frequency band, so that a mobile communication subscriber can receive a higher quality mobile communication service.
예를 들어, 850MHz, 1.8GHz의 두 주파수 대역을 사용하는 기지국에서 단말과 통신하는 경우, 850MHz 또는 1.8GHz의 단일 주파수 대역을 통해서 최대 75Mbps까지 통신할 수 있던 것을, CA를 이용하여 850MHz와 1.8GHz로 동시에 사용함으로써 최대 150Mbps의 전송률로 통신할 수 있게 하는 것이다. 이때, 주파수 대역별 커버리지가 다르기 때문에, 단말은 위치나 전파 수신 상태에 따라 850MHz와 1.8GHz를 동시에 사용할 수 도 있고, 850MHz 또는 1.8GHz 중 어느 하나의 단일 대역으로 통신할 수도 있다.For example, when communicating with a terminal using two frequency bands of 850 MHz and 1.8 GHz, it was possible to communicate up to 75 Mbps through a single frequency band of 850 MHz or 1.8 GHz. And can communicate with a maximum transmission rate of 150 Mbps. At this time, since the coverage per frequency band is different, the terminal can use 850 MHz and 1.8 GHz simultaneously, or can communicate with a single band of either 850 MHz or 1.8 GHz, depending on the position and radio wave reception state.
이러한 CA 기술을 기반으로 한 이동통신망은, 반송파 별 커버리지(Coverage), 사용자 정책에 따라서 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 도 1은 예를 들어, 850MHz (F1)과 1.8GHz (F2)를 결합한 CA 기술을 기반으로 한 다양한 망 구성 예를 나타낸 것으로서, 실선으로 그려진 영역은 850MHz의 주파수 대역에 대한 통신 커버리지를 나타내며, 점선으로 그려진 영역은 1.8GHz의 주파수 대역에 의한 통신 커버리지를 의미한다.The mobile communication network based on the CA technology can be variously configured according to the carrier coverage and user policy. 1 illustrates various network configurations based on a CA technology combining 850 MHz (F1) and 1.8 GHz (F2). For example, a solid line indicates communication coverage for a frequency band of 850 MHz, Indicates the communication coverage by the frequency band of 1.8 GHz.
도 1의 (a)는, F2 주파수의 커버리지 전체가 F1 주파수의 커버리지와 중첩되도록 구성되는 것으로, 이 경우 커버리지 내에서의 전체적인 스루풋을 향상시킬 수 있으며, 도 1의 (b)는 F2 주파수의 방사 방향이 F1 셀의 경계를 향하도록 구성되어, F1 셀의 에지 스루풋(edge throughput)을 향상킬 수 있으며, 도 1의 (c)는 F2 셀을 F1 셀의 핫 스팟(hot spot) 영역에 RRH(Remote radio head) 셀로 구성하여 핫 스팟 영역의 스루풋을 향상시킬 수 있다.Figure 1 (a) shows that the entire coverage of the F2 frequency overlaps with coverage of the F1 frequency, which in this case can improve the overall throughput within the coverage, Figure 1 (b) Direction can be directed to the boundary of the F1 cell to improve the edge throughput of the F1 cell. FIG. 1 (c) shows the F2 cell as the RRH (hot spot) region of the F1 cell Remote radio head) cell to improve the throughput of the hot spot area.
이러한 CA 기술은 표준으로 정의되어 있는데, 구체적으로, LTE-A 표준에서 LTE에서 정의된 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz 대역폭의 여러 반송파를 각각 요소 반송파(Component carrier, CC)로 정의하고 이러한 CC들을 묶어서 동시에 사용하는 CA 기술을 정의하고 있으며, 동일 서비스 대역에 존재하는 반송파 간을 조합하는 인트라 밴드 CA (Intra-band CA)와, 서로 다른 서비스 대역에 존재하는 반송파 간을 조합하는 인터 밴드 CA (Inter-band CA)와 같은 기본적인 조합 방식 및 주파수 별 설정 가능 정보를 제시하고 있다.These CA technologies are defined as standards. Specifically, several carriers in the 1.4, 3, 5, 10, 15, and 20 MHz bandwidth defined in LTE are defined as component carriers (CC) in the LTE-A standard. And defines the CA technologies to be used simultaneously by grouping these CCs. An intra-band CA (intra-band CA) that combines carriers existing in the same service band and an inter-carrier that combines carriers existing in different service bands Band CA (Inter-band CA) and frequency-specific configurable information.
따라서, CA 기술이 적용된 통신 환경 하에서, 각 개별 가입자의 이동통신 단말은 자신에게 지원되는 주파수 대역의 조합을 선택하여 기지국과의 데이터 통신을 수행할 수 있으며, 단말에 대해 지원되는 대역 조합은 단말의 종류별로 저마다 상이할 수 있다. 이러한 상황에서는, 이동통신 시스템에 의해 이용되는 복수의 주파수 대역 간의 부하의 불균형, 즉 특정 시점에서 해당 주파수 대역을 이용하는 가입자의 수가 각 대역마다 상이한 상황이 발생할 수 있다. Therefore, under the communication environment to which the CA technology is applied, the mobile communication terminal of each individual subscriber can perform data communication with the base station by selecting a combination of the frequency bands supported by the subscriber, Each type can be different. In such a situation, a situation may arise in which the load imbalance among a plurality of frequency bands used by the mobile communication system, that is, the number of subscribers using the frequency band at a specific time point differs for each band.
그러나, 현재의 이동통신시스템에서는, 기지국 구현의 복잡도를 낮추기 위해, 반송파 집성 조합이 선택되면, 단말이 전송해야할 트래픽을 각 대역 별로 대역폭에 비례하게 단순 배분되므로, 대역간 부하 불균형에 따라서 요소 반송파 별로 전송 속도가 달라지는 문제가 있다.However, in the current mobile communication system, when the carrier aggregation combination is selected to reduce the complexity of the base station implementation, the traffic to be transmitted by the terminal is simply allocated in proportion to the bandwidth for each band. Therefore, There is a problem that the transmission speed varies.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 여러 가지 방안이 연구되고 있으며, 그 일 예로서, 임의의 단말이 접속하여 해당 단말의 반송파 집성 조합을 선택할 때 그 시점에서의 각 대역별 실효부하(effective load)를 계산하여 대역들의 실효 부하값들의 분산을 최소화할 수 있는 반송파 집성 조합을 선택하는 방안이 제안되었다. 상기 방식에서 임의의 대역의 실효부하값은 해당 대역내 존재하는 단말의 수를 해당 대역의 대역폭으로 나눈 값에 비례하도록 설정할 수 있다.In order to solve such a problem, various schemes have been studied. For example, when an arbitrary terminal is connected and a carrier aggregation combination of the terminal is selected, an effective load for each band at that point is calculated A method of selecting a carrier aggregation combination that can minimize the variance of the effective load values of the bands has been proposed. In this scheme, the effective load value of an arbitrary band can be set to be proportional to a value obtained by dividing the number of terminals existing in the corresponding band by the bandwidth of the corresponding band.
(Band)Frequency band
(Band)
(BW)Bandwidth
(BW)
(UE)Number of terminals
(UE)
예를 들어, 표 1과 같이 각 주파수 대역별로 실효 부하가 계산된 상황에서 주파수 대역 B1을 P cell로 하는 3 CA 단말이 새롭게 접속하고, 상기 접속한 단말이 사용 가능한 반송파 집성 조합이 (B1, B3, B5), (B1, B3, B7a), (B1, B3, B7b)라고 가정할 때, 상기 접속 단말에 대하여, 단순히 대역폭을 최대로 증가시키기 위한 반송파 집성 조합이 아니라 실효 부하값들의 분산을 고려하여 부하 분산을 가능케하는 반송파 집성 조합 (B1, B3, B7b)을 선택한다. 상기 선택에 의해 실효 부하는 다음과 같이 변동된다.For example, as shown in Table 1, when the effective load is calculated for each frequency band, the 3 CA terminals having the P cell of the frequency band B1 are newly connected, and the carrier aggregation combinations (B1, B3 , B5), (B1, B3, B7a) and (B1, B3, B7b), considering the dispersion of the effective load values, not simply the carrier aggregation combination for maximizing the bandwidth, To select the carrier aggregation combinations (B1, B3, B7b) that enable load distribution. By this selection, the effective load is varied as follows.
(Band)Frequency band
(Band)
(BW)Bandwidth
(BW)
(UE)Number of terminals
(UE)
위와 같은 방식은 단말이 실효 부하를 고려하여 다양한 반송파 집성 조합을 지원할 경우 어느 정도 대역 별 부하 분산을 달성할 수 있다. 그러나 대다수의 단말에서 같은 반송파 집성 조합을 지원하는 상황에서는 높은 부하 분산 성능을 기대하기 어려우며, 기본적으로 반송파 집성 기술에 의해 복수의 대역을 이용할 수 있는 환경에서, 각 대역별 전송 트래픽 량에 대한 고려 없이 단말의 반송파 집성 조합만을 변경하는 방법으로는 대역 간의 부하 분산을 충분히 달성할 수 없다는 문제점이 있다.The above scheme can achieve a certain band-by-band load distribution when the terminal supports various carrier aggregation combinations considering the effective load. However, it is difficult to expect a high load balancing performance in a situation where the majority of terminals support the same carrier aggregation combination. Basically, in an environment in which a plurality of bands can be used by carrier aggregation technology, There is a problem that load balancing between the bands can not be sufficiently achieved by a method of changing only the carrier aggregation combination of the terminals.
본 발명은 CA 기술이 적용된 이동통신시스템에서 요소 반송파 별 부하 불균형 문제를 해소하고자 제안된 것으로서, 특히, 요소 반송파별 부하, 단말 별 반송파 집성 조합 정보를 활용하여 단말의 대역 별 트래픽 분배를 보다 동적으로 제어하도록 함으로써, 하나로 집성된 복수의 요소 반송파 각각의 부하를 균등하게 유지하여 사용자의 체감 전송 속도를 향상시키고자 한 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법 및 장치를 제공하고자 한다.The present invention has been proposed to solve the load unbalance problem for each element carrier in a mobile communication system employing CA technology, and more particularly, to provide a method and apparatus for dynamic allocation of traffic distribution of each terminal by using load of each element carrier and carrier aggregation information of each terminal And to provide a load balancing method and apparatus for a communication system to which a carrier wave integration technique is applied to improve a user's perceived transmission rate by keeping the load of each of a plurality of element carrier waves uniformly maintained.
상술한 과제의 해결 수단으로서, 본 발명은 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템에 이용되는 복수의 요소 반송파 별 평균 부하 정보를 수집하는 단계; 및As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a method for processing a carrier wave, comprising: collecting average load information for each of a plurality of element carriers used in a communication system to which a carrier wave integration technology is applied; And
상기 통신 시스템에 접속하여 반송파 집성 조합을 할당받은 단말에 대하여, 상기 요소 반송파별 평균 부하를 이용하여 상기 단말의 트래픽 전송 시간이 최소화되거나 요소 반송파 간 부하 분산이 최소화되도록 상기 반송파 집성 조합에 포함된 요소 반송파별로 동적으로 트래픽을 분배하는 단계;를 포함하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법을 제공한다.And an element included in the carrier aggregation combination for minimizing the traffic transmission time of the terminal or minimizing the load dispersion between the element carriers using the average load for each element carrier for the terminal allocated to the carrier aggregation combination connected to the communication system, And distributing the traffic dynamically on a carrier-by-carrier basis. The present invention provides a load balancing method for a communication system to which a carrier aggregation technique is applied.
본 발명에 따른 방법은, 상기 트래픽의 분배 결과에 기반하여 상기 단말의 트래픽 전송을 스케쥴링하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method according to the present invention may further include scheduling a traffic transmission of the UE based on the distribution result of the traffic.
또한, 본 발명에 다른 방법은, 상기 트래픽을 분배하는 단계 이전에, 단말의 접속 요청에 의해 반송파 집성 조합의 할당이 이루어지는 지를 확인하는 단계를 더 포함하고, 상기 트래픽을 분배하는 단계는, 상기 접속 요청에 의해 반송파 집성 조합을 할당받은 단말에 대하여 상기 트래픽 분배를 수행하도록 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for allocating traffic, the method comprising the steps of: confirming whether allocation of a carrier aggregation combination is performed according to a connection request of a terminal before distributing the traffic, And may perform the traffic distribution to terminals that are assigned a carrier aggregation combination by a request.
또한, 본 발명에 따른 방법은, 상기 트래픽을 분배하는 단계 이전에, 기 접속된 단말의 반송파 집성 조합이 변경되는 지를 확인하는 단계를 더 포함하고, 상기 트래픽을 분배하는 단계는, 상기 반송파 집성 조합이 변경된 단말에 대하여 상기 트래픽 분배를 수행하도록 할 수 있다.Further, the method according to the present invention may further comprise confirming whether the carrier aggregation combination of the already-connected terminals is changed before distributing the traffic, and the distributing the traffic may include: And perform the traffic distribution to the changed terminal.
또한, 본 발명에 따른 방법은, 상기 트래픽을 분배하는 단계 이전에, 주기적으로 상기 통신 시스템에서 사용되는 요소 반송파 별 평균 부하를 확인하는 단계; 상기 요소 반송파 별 평균 부하가 기 설정된 임계값을 초과하는 지를 확인하는 단계; 및 통신 시스템에서 사용되는 요소 반송파 중 평균 부하가 상기 임계값을 초과하는 요소 반송파가 하나 이상 존재하면, 단말의 반송파 집성 조합 및 트래픽 량에 따라서 상기 트래픽 분배를 실행할 단말을 추출하는 단계를 더 포함하고, 상기 트래픽을 분배하는 단계는, 상기 추출된 단말에 대하여 상기 트래픽 분배를 수행하도록 할 수 있다.In addition, the method according to the present invention further comprises the steps of periodically confirming an average load per element carrier used in the communication system, prior to distributing the traffic; Confirming whether the average load per element carrier exceeds a predetermined threshold; And extracting a terminal to perform the traffic distribution according to a carrier aggregation combination and a traffic amount of the terminal if at least one element carrier having an average load of the element carriers used in the communication system exceeds the threshold value , And distributing the traffic may allow the extracted terminal to perform the traffic distribution.
더하여, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 트래픽을 분배하는 단계는, 요소 반송파 별 평균 부하와 상기 단말의 반송파 집성 조합에 기반하여, 요소 반송파 별 예상 부하량을 예측하는 단계; 상기 예측한 요소 반송파별 예상 부하량의 분산을 최소화하는 요소 반송파 별 트래픽 배분값을 계산하는 단계; 상기 계산한 트래픽 배분값에 따라서 상기 단말의 트래픽을 상기 요소 반송파 별로 분배하는 단계를 포함하거나, 요소 반송파별 예상 부하와 상기 단말의 반송파 조합에 기반하여, 상기 단말의 전송 시간을 최소화하도록 상기 요소 반송파별 트래픽 배분값을 계산하는 단계; 및 상기 계산한 트래픽 배분값에 따라서 상기 단말의 트래픽을 상기 요소 반송파 별로 분배하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, in the method according to the present invention, the step of distributing the traffic may include: estimating an expected load amount for each element carrier based on an average load of each element carrier and a carrier aggregation combination of the terminal; Calculating a traffic allocation value for each of the element carriers that minimizes the variance of the predicted load amount per element carrier; And distributing the traffic of the terminal according to the calculated traffic allocation value for each element carrier, or based on the estimated load of each element carrier and the carrier combination of the terminal, Calculating a different traffic allocation value; And distributing the traffic of the terminal according to the calculated traffic allocation value for each element carrier.
더하여, 본 발명은 상술한 과제의 다른 해결 수단으로서, 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템에 이용되는 복수의 요소 반송파 별 사용자 수 및 대역 정보 또는 복수의 요소 반송파 별 평균 부하 정보를 수집하는 정보 수집 모듈; 상기 통신 시스템에 접속한 단말에 대한 반송파 집성 조합을 선정하는 반송파 집성 조합 선정 모듈; 상기 요소 반송파별 평균 부하를 이용하여 상기 단말의 전송 시간이 최소화되거나 요소 반송파 간 부하 분산이 최소화되도록 상기 선정된 반송파 집성 조합에 포함된 요소 반송파별로 트래픽을 분배하는 트래픽 분배 모듈; 상기 트래픽 분배값에 기반하여 상기 단말의 트래픽 전송을 스케쥴링하는 스케쥴링 모듈을 포함하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides, as another solution to the above-mentioned problems, an information collection module for collecting the number of users and band information for each of a plurality of element carriers or the average load information for each of a plurality of element carriers used in a communication system to which a carrier wave integration technology is applied; A carrier aggregation combination selection module for selecting a carrier aggregation combination for terminals connected to the communication system; A traffic distribution module for distributing traffic for each element carrier included in the selected carrier aggregation combination so that the transmission time of the terminal is minimized or the load distribution between element carriers is minimized by using an average load for each element carrier; And a scheduling module for scheduling a traffic transmission of the MS based on the traffic distribution value. The load balancing device for a communication system to which the carrier aggregation technology is applied is provided.
본 발명에 따른 로드 밸런싱 장치에 있어서, 상기 트래픽 분배 모듈은 상기 반송파 집성 조합 선정 모듈에서, 단말의 접속 요청에 의해 반송파 집성 조합이 선정되거나, 기 접속된 단말의 반송파 집성 조합이 변경되거나, 상기 복수의 요소 반송파 중 적어도 하나의 평균 부하가 임계값을 초과한 경우, 상기 트래픽을 분배할 수 있다.In the load balancing apparatus according to the present invention, the traffic distribution combination module selects a carrier aggregation combination according to a connection request of a terminal in the carrier aggregation combination selection module, changes a carrier aggregation combination of already connected terminals, If the average load of at least one of the elementary carriers of the traffic channel exceeds a threshold value.
더하여, 상기 트래픽 분배 모듈은 상기 복수의 요소 반송파 중 적어도 하나의 평균 부하가 임계값을 초과한 경우, 단말 별 선정된 반송파 집성 조합 및 트래픽 정보에 기반하여 트래픽을 분배할 단말을 추출할 수 있다.In addition, when the average load of at least one of the plurality of element carriers exceeds the threshold value, the traffic distribution module may extract a terminal to distribute traffic based on the selected carrier aggregation combination and traffic information for each terminal.
본 발명은 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템에서, 단말이 접속을 요청하여 반송파 집성 조합을 할당받거나, 기 접속된 단말의 반송파 집성 조합이 변경되거나, 반송파 집성에 이용되는 복수의 요소 반송파 중 하나 이상이 평균 부하가 임계값을 초과하는 경우, 요소 반송파의 평균 부하를 고려하여 데이터 전송 시간이 최소화되거나 요소 반송파 간 부하 분산이 최소화되도록 관련된 단말의 트래픽을 분배하는 것으로서, 이를 통해서, 각 단말이 이용하는 요소 반송파 간 부하를 균등하게 유지할 수 있으며 그 결과 사용자의 체감 전송 속도를 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a communication system in which a carrier aggregation technique is applied, in which a terminal requests a connection and is assigned a carrier aggregation combination, a carrier aggregation combination of an already connected terminal is changed, or at least one of a plurality of element carriers When the average load exceeds the threshold value, the traffic of the associated terminal is distributed in consideration of the average load of the element carriers so that the data transmission time is minimized or the load distribution between the element carriers is minimized. The load can be maintained evenly, and as a result, the speed of the user's sensory transmission can be improved.
도 1은 반송파 집성 기술을 이용한 이동통신망의 구현 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 반송파 집성 기술이 적용된 로드 밸런싱 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 장치의 전체 동작을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 로드 밸런싱 방법에 있어서, 제1 실시 예에 따른 트래픽 분배 과정을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 로드 밸런싱 방법에 있어서, 제2 실시 예에 따른 트래픽 분배 과정을 나타낸 순서도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing an embodiment of a mobile communication network using a carrier wave integration technique.
2 is a diagram showing a configuration of a communication system to which a carrier aggregation technique to which the present invention is applied.
3 is a block diagram showing the configuration of a load balancing apparatus to which the carrier aggregation technique according to the present invention is applied.
4 is a flowchart schematically showing the overall operation of a load balancing apparatus for a communication system to which the carrier aggregation technique according to the present invention is applied.
5 is a flowchart illustrating a load balancing method for a communication system to which the carrier aggregation technique according to the present invention is applied.
6 is a flowchart illustrating a traffic distribution process according to the first embodiment of the load balancing method according to the present invention.
7 is a flowchart illustrating a traffic distribution process according to the second embodiment of the load balancing method according to the present invention.
8 and 9 are views for explaining the effect of the load balancing method for a communication system to which the carrier aggregation technique according to the present invention is applied.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, detailed description of well-known functions or constructions that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. It should be noted that the same constituent elements are denoted by the same reference numerals as possible throughout the drawings.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the concept of terminology for describing his or her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.Also, terms including ordinal numbers such as first, second, etc. are used to describe various elements, and are used only for the purpose of distinguishing one element from another, Not used. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component.
더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을 의미한다. 다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when referring to an element as being "connected" or "connected" to another element, it means that it can be connected or connected logically or physically. In other words, it is to be understood that although an element may be directly connected or connected to another element, there may be other elements in between, or indirectly connected or connected.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 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.Also, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprising "or" having ", as used herein, are intended to specify the presence of stated features, integers, It should be understood that the foregoing does not preclude the presence or addition of other features, numbers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
아울러, 이하의 설명에서 기지국과 단말 간에 할당되는 주파수 대역들을 각각 서비스 대역이라 하며, 이러한 서비스 대역들은 단일 대역으로 선택되어 단말에 할당될 수 있고, 반송파 집성 기술을 통해서 복수의 서비스 대역이 하나의 대역으로 집성되어 단말에 할당될 수도 있다. 이때, 반송파 집성 기술의 적용 시 선정된 주파수 대역들을 각각 요소 반송파(CC: Component Carrier)라 하며, 집성되도록 선택된 복수의 요소 반송파를 반송파 집성 조합이라고 한다. 참고로, 상기 서비스 대역은 중심 주파수와 상기 중심 주파수를 기준으로 설정되는 대역폭을 갖는다.In the following description, the frequency bands allocated between the BS and the MS are referred to as service bands. These service bands may be selected as a single band and assigned to the MS, and a plurality of service bands may be allocated to one band And may be allocated to the terminal. At this time, the frequency bands selected upon application of the carrier wave integration technique are referred to as component carriers (CC), respectively, and a plurality of element carriers selected to be aggregated are referred to as a carrier wave integration combination. For reference, the service band has a center frequency and a bandwidth set based on the center frequency.
본 발명은 기지국을 통해 반송파 집성 기술을 기반으로 반송파 집성 조합을 할당받은 단말의 트래픽을 분배함으로써 상기 반송파 집성 조합에 포함된 요소 반송파 간의 로드 밸런싱을 구현한다.The present invention implements load balancing between element carriers included in the carrier aggregation combination by distributing traffic of a terminal that is allocated a carrier aggregation combination based on a carrier aggregation technique through a base station.
반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템에서, 다수의 요소 반송파이 존재하고 일부 요소 반송파의 부하가 나머지 요소 반송파에 비하여 상대적으로 클 경우, 요소 반송판 대역 간 로드 밸런싱을 위해서 부하가 큰 요소 반송파에서 단말의 데이터 전송은 최소화 되어야 한다. 이를 위해서는 반송파 집성 조합을 선택할 때뿐만 아니라 반송파 집성 조합이 선택된 후에 단말에서 선택된 반송파 집성 조합의 요소 반송파별 트래픽을 분배 시에 각 요소 반송파의 부하 상태가 필수적으로 고려되어야 한다. 즉, 각 요소 반송파의 부하 정보에 기반하여 부하가 큰 요소 반송파에서는 데이터 전송이 감소되어야 하고 부하가 적은 요소 반송파에서의 데이터 전송은 증가되어야 한다.In a communication system employing a carrier aggregation technique, when there are a plurality of element carriers and a load of some element carriers is relatively larger than that of the remaining element carriers, the element data carrier Should be minimized. For this, not only when selecting the carrier aggregation combination but also when the carrier aggregation combination is selected, the load condition of each element carrier must be considered when distributing the traffic for each element carrier of the selected carrier aggregation combination in the terminal. That is, based on the load information of each elementary carrier, the data transmission should be reduced on the elementary carrier having a large load, and the data transmission on the elementary carrier having a small load should be increased.
이러한 기술 사상에 기반하여 제안된 본 발명에 따른 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 장치 및 방법에 대하여 도 2 내지도 도 7을 참조하여 설명한다. A load balancing apparatus and method for a communication system to which the proposed carrier convergence technology according to the present invention is applied based on this technical idea will be described with reference to FIG. 2 to FIG.
먼저, 도 2는 본 발명이 적용되는 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a schematic view of a communication system to which the present invention is applied.
도 2를 참조하면, 본 발명이 적용되는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템은, 무선 자원의 할당 및 할당된 무선 자원을 통한 데이터 송수신을 담당하는 기지국(10)과, 상기 기지국(10)의 커버리지 내에서 상기 기지국(10)에 접속하여 통신에 사용할 무선자원을 할당받고, 할당받은 무선 자원을 통해서 데이터를 송수신하는 단말(20)들로 이루어진다.2, the communication system to which the present invention is applied includes a base station 10 for allocating radio resources and transmitting and receiving data through allocated radio resources, And terminals 20 for accessing the base station 10, allocating radio resources to be used for communication, and transmitting and receiving data through the allocated radio resources.
이때, 상기 기지국(10)은, 복수의 서비스 대역을 무선 자원으로 보유하며, 상기 복수의 서비스 대역을 통해서 커버리지 내에 위치한 단말들(200)와 데이터를 송수신한다. 본 실시 예에서, 상기 기지국(10)은 B1, B3, B5, B7_D, B7_E 5개의 서비스 대역을 지원한다고 가정한다. 참고로, B1, B3, B5, B7_D, B7_E은 이동통신사업자에게 할당된 서비스 대역 중 일부로서, 각각 10MHz 또는 20MHz의 대역폭을 갖는다. 아울러, 상기 기지국(10)은 전송률을 높이기 위해, 반송파 집성 기술 이외에, 64QAM/256QAM과 같은 고차원 코딩 기술 또는 MIMO(Multi-Input Muti-Output)와 같은 멀티 안테나 기술이 적용될 수 있다. 다만, 상기 기지국(10)에 대하여, 반송파 집성 기술을 지원할 수 있는 통신 커버리지 영역을 A1이라할 때, 상기 64QAM/256QAM과 같은 고차원 코딩 기술 또는 MIMO 등의 기술들은 무선 품질에 크게 영향을 받기 때문에, 이러한 기술들이 효과적으로 운용될 수 있는 영역은 상기 전체 통신 커버리지 영역(A1) 중 일부(A2)에 불과하다. At this time, the base station 10 holds a plurality of service bands as radio resources, and transmits / receives data to / from the
상기 단말(20)은 사용자가 이용하는 이동통신 기능을 갖는 사용자 장치로서, 사용자의 이동에 따라서 위치가 가변되어 상기 기지국(10)의 통신 커버리지 영역(A1) 내에 위치할 수 있으며, 상기 통신 커버리지 영역(A1) 내에 위치하면, 기지국(10)에 접속을 요청하여, 기지국(10)에서 할당된 서비스 대역을 통해서 접속 수행 후, 데이터 통신을 수행한다. 이러한 단말(20)도 단말 사양에 따라서 전송률을 높이기 위한 다양한 기술들, 즉, 반송파 집성 기술 및 64QAM/256QAM과 같은 고차원 코딩 기술 또는 MIMO 중 적어도 하나 혹은 이외에 다른 통신 기술들을 다양하게 지원할 수 있다. 다만, 본 발명은 반송파 집성 기술에 관련된 것이므로, 설명의 편의를 위해서 상기 단말(20)은 반송파 집성 기술을 지원할 수 있는 것으로 가정한다.The terminal 20 is a user apparatus having a mobile communication function used by a user and may be located in the communication coverage area A1 of the base station 10 according to the movement of the user, A1, the base station 10 requests a connection to the base station 10, performs connection through the service band allocated by the base station 10, and performs data communication. Such a terminal 20 can also support various technologies for increasing the transmission rate according to the terminal specifications, that is, at least one of a carrier aggregation technique and a high-dimensional coding technique such as 64QAM / 256QAM or MIMO or other communication technologies. However, since the present invention is related to carrier wave integration technology, it is assumed that the terminal 20 can support carrier wave integration technology for convenience of explanation.
구체적으로, 본 발명에 따른 단말(20)은 반송파 집성 기반의 통신을 수행하기 위한 기지국 장치(100)로의 접속 요청 시, 상기 기지국 장치(100)에서 제공하는 복수의 서비스 대역 중 적어도 둘 이상을 요소 반송파으로 선택 조합하여, 지원 가능한 하나 이상의 반송파 집성 조합을 추출하고, 상기 지원 가능한 하나 이상의 반송파 집성 조합에 대한 정보를 기지국(10)으로 제공한다. Specifically, when requesting a connection to the
여기서, 지원 가능한 하나 이상의 반송파 집성 조합은 단말(20)의 사양에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 단말(20)이 3CC(Component Carrier)를 지원할 수 있는 단말(21)인 경우, 도 2에 도시된 5개의 서비스 대역 중 3개 이내의 서비스 대역을 선택 조합하여 이루어진 반송파 조합들을 지원할 수 있으며, 단말(20)이 5CC를 지원할 수 있는 단말(22)인 경우, 상기 3CC의 반송파 조합에 더하여, 4개, 5개의 요소 반송파를 조합한 반송파 조합까지 지원할 수 있다. 여기서, 지원 가능한 반송파 조합은 해당 단말(20)에서의 멀티 안테나 기술, 예를 들어, MIMO 지원 여부에 따라서 더 다양해질 수 있다.Here, one or more carrier aggregation combinations that can be supported may vary according to the specifications of the terminal 20. [ For example, when the terminal 20 is a terminal 21 capable of supporting 3CC (Component Carrier), it can support carrier combinations in which three or less service bands are selected and combined out of the five service bands shown in FIG. 2 When the terminal 20 is capable of supporting 5CC, the terminal 20 can support up to a carrier combination combining 4 and 5 element carriers in addition to the 3CC carrier combination. Here, the supportable carrier combinations can be further diversified depending on the multi-antenna technology in the terminal 20, for example, MIMO support.
기지국(10)은 단말(20)로부터 접속요청과 함께 지원 가능한 반송파 집성 조합들을 수신하면, 상기 지원 가능한 반송파 집성 조합 중 해당 단말(20)에 할당할 반송파 집성 조합을 선정하고, 선정된 반송파 조합에 포함된 요소 반송파에 대응하는 서비스 대역들을 하나의 서비스 대역으로 집성하여 상기 단말(20)과 연결을 수행하고, 연결된 서비스 대역들을 동시에 이용하여 단말(20)과 데이터를 송수신한다.The base station 10 selects the carrier aggregation combination to be allocated to the corresponding terminal 20 among the supportable carrier aggregation combinations upon receiving the carrier aggregation combinations that can be supported together with the connection request from the terminal 20, Aggregates the service bands corresponding to the included elementary carriers into one service band, connects to the terminal 20, and transmits / receives data to / from the terminal 20 simultaneously using the connected service bands.
도 3은 상술한 통신 시스템에 적용되는 본 발명에 따른 로드 밸런싱 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 3에 도시되는 로드 밸런싱 장치(100)는, 도 2의 통신 시스템에서, 기지국(10) 및/또는 단말(20) 내에 구비되거나, 상기 기지국(10)과 단말(20)을 제어할 수 있는 독립된 장치로 구현될 수 있다.3 is a block diagram showing the configuration of a load balancing apparatus according to the present invention applied to the communication system described above. The
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 로드 밸런싱 장치(100)는, 도 2와 같은 통신 시스템에 접속한 단말(20)과의 통신에 이용할 반송파 집성 조합을 선정하는 반송파 조합 선정 모듈(110), 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템에 이용되는 복수의 요소 반송파 별 평균 부하 및 부하 분산 정보 등, 반송파 집성 조합 선정, 트래픽 분배에 필요한 정보를 수집하는 정보 수집 모듈(120), 상기 정보 수집 모듈(120)을 통해 수집한 요소 반송파별 평균 부하를 이용하여 상기 단말(20)의 전송 시간이 최소화되거나 요소 반송파 간 부하 분산이 최소화되도록 상기 선정된 반송파 집성 조합에 포함된 요소 반송파별로 트래픽을 분배하는 트래픽 분배 모듈(130), 및 상기 트래픽 분배 모듈(130)의 트래픽 분배값에 기반하여 상기 단말(20)의 트래픽 전송을 스케쥴링하는 스케쥴링 모듈(140)을 포함한다. 3, the
참고로, 상기 반송파 집성 조합 선정 모듈(110)과, 정보 수집 모듈(120)과, 트래픽 분배 모듈(130)과, 스케쥴링 모듈(140)은 소프트웨어 혹은 하드웨어 혹은 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있는 것으로서, 예를 들어, 메모리에 기록된 프로그램 모듈을, 프로세서가 로딩하여 실행함에 의해서 구현될 수 있다. 이때, 상기 상기 반송파 집성 조합 선정 모듈(110)과, 정보 수집 모듈(120)과, 트래픽 분배 모듈(130)과, 스케쥴링 모듈(140)은 상기 프로그램 모듈을 의미할 수 도 있고, 상기 프로그램 모듈을 로딩하여 실행하는 프로세서를 의미할 수 도 있다.For reference, the carrier aggregation
상기 도 3과 같이 구성된 로드 밸런싱 장치(100)의 동작을 도 4 내지 7의 순서도를 참조하여 설명한다. The operation of the
본 발명에 따른 로드 밸런싱 장치(100)는, 주기적으로 정보 수집 모듈(120)을 통해서, 로드 밸런싱, 더 구체적으로는 반송파 집성 조합의 선정, 트래픽 분배에 필요한 정보를 수집한다(S110). 상기 정보 수집 모듈(120)에 의해 수집되는 정보는, 예를 들어, 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템에서 이용 가능한 요소 반송파 별 사용자 수 및 요소 반송파 별 대역 정보 등을 포함할 수 있으며, 또 다른 예의 경우, 상기 요소 반송파 별 평균 부하 정보를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 요소 반송파 별 평균 부하 정보는, 해당 요소 반송파에 접속한 사용자 수 및 요소 반송파별 대역에 기반하여 산출될 수 있다. The
더하여, 상기 로드 밸런싱 장치(100)는, 기지국(10) 및 단말(20)의 상호 연동을 통하여, 통신에 사용할 무선 자원, 즉, 반송파 집성 조합을 선택한다(S120). 상기 반송파 집성 조합의 선택은, 단말(20)이 최초로 기지국(10)에 접속 시에, 기지국(10)으로 자신이 사용 가능한 반송파 집성 조합에 대한 정보를 전송하고, 이를 참조한 기지국(10)으로부터 상기 단말(20)이 사용할 반송파 집성 조합을 선택받음에 의해 이루어질 수 있다.In addition, the
그리고 상기 로드 밸런싱 장치(100)의 트래픽 분배 모듈(130)은, 상기 반송파 집성 조합이 선택된 단말(20)에 대하여, 상기 선택받은 반송파 집성 조합에 포함된 요소 반송파 별로 총 트래픽 량을 분배한다(S130). 이때, 로드 밸런싱 장치(100)은 상기 정보 수집 모듈(120)을 통해 확인된 요소 반송파 별 평균 부하 및 해당 단말(20)의 총 트래픽 량을 기반으로 트래픽 분배를 수행할 수 있다.The
이후 상기 로드 밸런싱 장치(100)의 스케쥴링 모듈(140)에 의해서 상기 분배된 트래픽 량을 기준으로 요소 반송파별로 데이터 전송을 스케쥴링이 이루어진다(S140). 여기서, 상기 스케쥴링은 기 공지된 다양한 스케쥴링 알고리즘에 따라서 이루어질 수 있으나, 본 발명에 따른 로드 밸런싱과 관련이 없으므로 그에 대한 설명은 생략한다.Thereafter, the
본 발명에 따른 로드 밸런싱은 상기 S130 단계에서의 트래픽 분배 과정을 통해 구현될 수 있다. The load balancing according to the present invention can be implemented through the traffic distribution process in step S130.
이에 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 과정을 설명한다.A load balancing process for a communication system to which the carrier aggregation technique according to the present invention is applied will be described with reference to FIG.
본 발명은 반송파 집성 기술이 적용된 통신 환경에서, 요소 반송파별 부하를 균등하게 하고자 제안된 것으로서, 종래와 달리 S120 단계에서 반송파 집성 조합이 선택된 후에, S130 단계에서 트래픽 분배 시 단말(20) 별로 선택된 반송파 집성 조합의 각 요소 반송파 별 평균 부하 정보를 고려하여 요소 반송파 별로 트래픽을 다르게 분배하고자 한다.The present invention is proposed to equalize the load on each element carrier in a communication environment to which the carrier aggregation technique is applied. Unlike the prior art, unlike the conventional case, after the carrier aggregation combination is selected in step S120, We consider the distribution of traffic for each element carrier considering the average load information for each element of the aggregation combination.
일반적으로 요소 반송파별 부하는 각 요소 반송파의 대역폭 대비 해당 요소 반송파를 할당받아 접속중인 단말(20)의 수(사용자의 수)에 비례한다. 새로운 단말(20)이 접속할 경우 또는 접속된 단말(20)들 중 반송파 조합을 변경한 경우, 해당 요소 반송파의 부하가 변화된다. In general, the load per element carrier is proportional to the number (number of users) of the connected terminals 20 to which the corresponding element carrier is allocated, as compared with the bandwidth of each element carrier. When the new terminal 20 is connected or when the carrier combination among the connected terminals 20 is changed, the load of the corresponding element carrier is changed.
이에 근거하여, 본 발명에 따른 로드 밸런싱 장치(100)의 트래픽 분배 모듈(130)은, 트래픽 분배 수행 시점을 결정하기 위하여, 먼저, 상기 반송파 집성 조합 선정 모듈(110)에서 단말(20)의 접속 요청에 의해 새로 반송파 집성 선택되는 지를 확인한다(S210). 여기서, 단말(20)은 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템에 새로 접속한 단말로서, RRC idle 상태에서 RRC connected 상태로 전이된 경우를 의미한다.The
또한, 본 발명에 따른 트래픽 분배 모듈(130)은, 상기 S210 단계에서, 기존에 접속한 단말(20)의 반송파 집성 조합이 변경되는 지를 확인한다(S220).Also, the
상기 S210 단계에서, 단말(20)의 접속 요청에 의해 반송파 집성 조합 선택이 새로 선택되거나, S220 단계에서, 단말(20)에 할당된 반송파 집성 조합이 변경된 경우, 해당 단말(20)의 선택되거나 변경된 반송파 집성 조합에 기반하여 요소 반송파 별로 평균 부하를 산출한다(S230).If the selection of the carrier aggregation combination is newly selected by the connection request of the terminal 20 in step S210 or the carrier aggregation combination allocated to the terminal 20 is changed in step S220, The average load is calculated for each element carrier based on the carrier aggregation combination (S230).
또한, 본 발명에 따른 로드 밸런싱 장치(100)의 트래픽 분배 모듈(130)은, 단말(20)이 접속 요청하여 반송파 집성 조합을 할당받거나, 기존에 할당받은 반송파 집성 조합이 변경되지 않은 경우, 일정 주기로 모든 요소 반송파 별 평균 부하 정보를 수집하고(S240), 이를 기 설정된 임계값과 비교하여 평균 부하가 임계값을 초과한 요소 반송파가 존재하는 지를 확인한다(S250). 상기 S240 단계 내지 S260 단계는 상기 S210 단계 및 S220 단계와는 별도로 실행될 수 도 있다.The
상기 S250 단계에서, 평균 부하가 임계값을 초과한 요소 반송파가 존재하면, 상기 평균 부하가 임계값을 초과한 요소 반송파에 접속한 단말 중에서 트래픽을 재분배할 대상 단말(20)을 선택한다(S260). 이때, 상기 단말(20)은 반송파 집성 조합 및 트래픽 정보를 기반으로 선택될 수 있다. 예를 들면, 평균 부하가 임계값을 초과한 요소 반송파에 접속한 단말들 중, 버퍼에 잔존하는 트래픽 량을 기준으로 가장 큰 트래픽을 보유한 단말을 선택할 수 있다. In step S250, if there is an elementary carrier whose average load exceeds a threshold value, the terminal 20 to which the traffic is redistributed among the terminals connected to the elementary carrier whose average load exceeds the threshold value is selected (S260) . At this time, the terminal 20 can be selected based on the carrier aggregation combination and the traffic information. For example, of the terminals connected to the element carrier having the average load exceeding the threshold value, the terminal having the largest traffic based on the amount of traffic remaining in the buffer can be selected.
상기 S230 단계 또는 S260 단계의 수행 후에, 요소 반송파별 평균 부하와 해당 단말의 트래픽량에 기반하여, 요소 반송파 별 예상 부하를 산출하고(S270), 상기 산출된 요소 반송파 별 예상 부하를 기준으로 요소 반송파별로 트래픽을 분배한다(S280). 이때, 트래픽 분배는 예상된 요소 반송파별 부하 분산의 최소화를 기반으로 트래픽을 분배하거나, 예상 전송 시간의 최소화를 기반으로 트래픽을 분배할 수 있으며, 이는 도 6 및 도 7과 같이 이루어질 수 있다.After step S230 or S260, an expected load for each element carrier is calculated based on an average load of each element carrier and a traffic amount of the corresponding terminal (S270). Then, an elementary carrier (S280). At this time, the traffic distribution can distribute the traffic based on the minimization of the load distribution according to the expected element carriers, or distribute the traffic based on the minimization of the estimated transmission time, which can be performed as shown in FIG. 6 and FIG.
상기 도 6 및 도 7을 참조하여 트래픽 분배 과정을 설명하기에 앞서, 트래픽을 분배할 단말의 반송파 집성 조합의 차수(order)를 'N'이라고 하고, 해당 단말(20)의 총 트래픽 량을 ttot로 명시한다. 더하여, 트래픽 분배 과정에 대한 설명의 편의를 위해 'N'개의 요소 반송파 중 n번째 요소 반송파의 평균 부하량을 해당 요소 반송파의 평균 RB(Resource Block) 사용률로 정의하고, E[Ln]로 명시한다. 여기서, 요소 반송파의 평균 부하량은 평균 RB(Resource Block) 사용률 이외에 다른 방법으로 설정할 수도 있다. 또한, n번째 요소 반송파의 RB의 개수를 RBn라고 명시한다. 그리고, 본 발명에 다른 n번째 요소 반송파에 분배될 트래픽량은 tn이라고 명시한다. 이하에서는 설명의 편의를 위한 해당 단말(20)의 N=3, n∈[1,3,7]이라고 가정한다.Before describing the traffic distribution process with reference to FIGS. 6 and 7, it is assumed that the order of the carrier aggregation combination of the terminal to distribute traffic is N, and the total traffic amount of the terminal 20 is t tot . In addition, for convenience of explanation of the traffic distribution process, the average load of the nth element carrier among the 'N' element carriers is defined as an average RB (resource block) usage rate of the corresponding element carrier, and is specified as E [L n ] . Here, the average load amount of the element carriers can be set by a method other than the average RB (Resource Block) usage rate. Also, the number of RBs of the n-th element carrier wave is denoted by RB n . The amount of traffic to be distributed to the n-th element carrier according to the present invention is denoted by t n . Hereinafter, it is assumed that N = 3, n? [1,3,7] of the terminal 20 for convenience of explanation.
먼저, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 트래픽 분배 과정을 설명한다. 제1 실시 예에서, 본 발명은 요소 반송파 간의 부하 분산의 최소화를 우선으로 트래픽 분배를 수행한다.First, with reference to FIG. 6, a traffic distribution process according to the first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the present invention performs traffic distribution with priority to minimize load distribution between elementary carriers.
이를 위하여, 본 발명에 따른 로드 밸런싱 장치(100)의 트래픽 분배 모듈(130)은, 요소 반송파 별 평균 부하와 해당 단말(20)의 반송파 집성 조합에 기반하여, 요소 반송파 별 예상 부하량을 예측한다(S310). 예를 들어, n번째 요소 반송파의 현 시점 부하량은 n 번째 요소 반송파의 RB 개수와 평균 RB 사용률의 곱인 로 표현할 수 있다. 또한, 트래픽 분배 대상 단말의 n번째 요소 반송파에 배분될 트래픽 량을 이라 할 때, 상기 트래픽 분배 대상 단말이 n번째 요소 반송파에 만큼의 트래픽을 분배하였을 경우의 예상 부하량은 로 계산할 수 있다.To this end, the
이어서, 상기 계산된 요소 반송파 별 예상 부하의 분산(variance)이 최소화되도록 요소 반송파 별 트래픽 배분 값을 계산한다(S320). n∈[1,3,7]의 요소 반송파 각각에 대한 트래픽 배분 값 는 다음의 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.Subsequently, a traffic allocation value for each element carrier is calculated so that the variance of the estimated load for each calculated element carrier is minimized (S320). The traffic allocation value for each element carrier of n ∈ [1,3,7] Can be calculated by the following equation (1).
상기와 같이 계산된 요소 반송파 별 트래픽 배분값에 기반하여 해당 단말(20)의 트래픽 량을 분배한다(S330).The traffic amount of the corresponding terminal 20 is distributed based on the calculated traffic distribution value for each element carrier at step S330.
이 경우, 요소 반송파들의 부하를 균등하게 유지함으로써 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있다.In this case, the data transfer rate can be improved by keeping the load of the element carriers equal.
다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 트래픽 분배 알고리즘을 설명한다. 제2 실시 예에서, 본 발명에 따른 트래픽 분배는 단말(20)의 전송 시간의 최소화를 우선으로 이루어진다.Next, a traffic distribution algorithm according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, traffic distribution according to the present invention takes precedence to minimizing the transmission time of the terminal 20. [
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 로드 밸런싱 방법은, 트래픽 분배 대상 단말의 전체 트래픽 을 가장 빠르게 전송하기 위해서는 각 요소 반송파 별 트래픽 량 을 어떻게 설정해야 하는 지 계산한 결과를 바탕으로 동작한다. Referring to FIG. 6, a load balancing method according to the present invention includes: In order to transmit the fastest traffic, Based on the result of the calculation of how to set.
즉, 부하가 높은 요소 반송파에는 적은 RB를 할당 받을 것으로 예측 되므로 해당 요소 반송파에는 트래픽을 적게 배분하고 반대로 부하가 낮은 요소 반송파에는 많은 RB를 할당받을 것으로 예측되므로 해당 요소 반송파에는 트래픽을 많이 배분하는 방식이다. In other words, since it is predicted that a small RB is allocated to the elementary carrier having a high load, it is predicted that a small amount of traffic will be allocated to the elementary carrier and conversely, a large number of RBs will be allocated to the elementary carrier having a low load. to be.
이를 위하여, 본 발명에 따른 로드 밸런싱 장치(100)의 트래픽 분배 모듈(130)은, 요소 반송파 별 예상 부하와 해당 단말(20)의 반송파 집성 조합에 기반하여, 전송 시간을 최소화할 수 있는 트래픽 배분값을 계산한다(S410). 상기 단말(20)의 트래픽 전송 시간을 최소화할 수 있는 트래픽 배분값은 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.For this, the
여기서, 상기 λ는 다음의 수학식 3을 만족시키는 상수값이다.Here, the above-mentioned? Is a constant value satisfying the following expression (3).
상기 수학식 2는 water-filling 기법에서 채널 값에 해당 하는 성분 대신 1/E[Ln]을 대입하여 얻은 수식이다.Equation (2) is a formula obtained by substituting 1 / E [L n ] for the channel value in the water-filling technique.
이후, 상기 수학식 2에서 계산된 트래픽 배분값에 따라서 요소 반송파 별로 트래픽을 배분한다(S420).Thereafter, traffic is distributed according to the traffic distribution value calculated in Equation (2) for each element carrier (S420).
이하 본 발명에 따른 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템에서의 로드 밸런싱 효과를 도 8 및 도 9의 예시를 참조하여 설명한다.The load balancing effect in the communication system to which the carrier aggregation technique according to the present invention is applied will be described with reference to the examples of FIG. 8 and FIG.
도 8은 3CC 단말(UE1)과 non-CA인 1CC 단말(UE2)이 동시 전송하는 상황을 도식화 한 것이다. 여기서, 3CC 단말(UE1)과 1CC 단말(UE2)의 트래픽 총량은 동일하고, 3CC의 대역폭은 모두 100RBs로 동일하다고 가정한다. 이 경우, 기존 방식에 따르면, 3CC 단말(UE1)의 트래픽은 단순히 1/3로 나누어져 각 세 대역의 요소 반송파에 배분된다. 여기서, 요소 반송파 중 CC1과 CC2는 다른 단말이 접속되어 있지 않으므로, 100TTI 만에 전송이 완료된다. 그러나, 요소 반송파 CC3에서 1CC 단말(UE2)와 100RBs의 자원을 공유해야 하므로 실제적으로 3CC 단말(UE1)의 CC3에서는 50RB만을 사용하게 되고 그에 따라 CC3의 트래픽을 모두 전송하는데 200TTI가 발생한다. 따라서, 3CC 단말(UE1)이 총 트래픽을 모두 전송하기 까지 걸린 시간은 200TTI가 된다. 뿐만 아니라, non-CA인 1CC 단말(UE2)도 처음 200TTI 동안은 3CC 단말(UE1)과 자원을 공유하므로 3CC 단말(UE1)이 전송을 끝마칠 때까지는 오직 50RB만 사용할 수 있다. 따라서 1CC 단말(UE2)의 전체 트래픽 전송 시간은 400 TTIs 가 된다. FIG. 8 is a diagram illustrating a situation in which a 3CC terminal UE1 and a 1CC terminal UE2, which is a non-CA, transmit simultaneously. Here, it is assumed that the total amount of traffic of the 3CC terminal UE1 and the 1CC terminal UE2 is the same, and the bandwidth of 3CC is 100RBs. In this case, according to the existing method, the traffic of the 3CC terminal UE1 is simply divided into 1/3 and distributed to the element carrier of each of the three bands. Here, since CC1 and CC2 among the element carriers are not connected to other terminals, transmission is completed only in 100 TTIs. However, since the 1CC terminal UE2 needs to share resources of 100RBs in the element carrier wave CC3, only 50RB is used in the CC3 of the 3CC terminal UE1, so that 200TTIs are generated to transmit all the traffic of the CC3. Therefore, the time taken for the 3CC terminal UE1 to transmit all the traffic is 200TTI. In addition, since the 1CC terminal UE2, which is a non-CA, shares resources with the 3CC terminal UE1 for the first 200TTIs, it can use only 50RB until the 3CC terminal UE1 finishes the transmission. Therefore, the total traffic transmission time of the 1CC terminal UE2 is 400 TTIs.
반면에, 본 발명에 따라서 트래픽 분배가 이루어지면, 3CC 단말(UE1)은 CC3의 부하가 CC1, CC2에 비해 높다는 정보를 활용하여 CC3로 배분되는 트래픽 량을 제어할 수 있다. 본 예시에서는 3CC 단말(UE1)이 3CC CA가 가능함에도 불구하고 오직 두 개의 요소 반송파 CC1과 CC2만 사용하도록 트래픽을 배분한 것으로 가정한다. 이 경우, 3CC 단말(UE1)은 두 대역의 요소 반송파 CC1과 CC2를 통해서 총 트래픽을 모두 전송하는데 오직 150 TTIs 만 필요하다. 즉, 기존 방법에 비해 50 TTIs를 절약 할 수 있다. 그 뿐 아니라, 1CC 단말(UE2)는 3CC 단말(UE1)과 CC3에서 자원을 공유하지 않아도 되므로, 모든 트래픽을 전송하는 시간 역시 300TTI로 절약된다. On the other hand, when the traffic distribution is performed according to the present invention, the 3CC terminal UE1 can control the traffic amount allocated to the CC3 using information that the load of the CC3 is higher than that of the CC1 and CC2. In this example, it is assumed that the 3CC terminal UE1 allocates the traffic so that only the two element carriers CC1 and CC2 are used, although the 3CC CA is possible. In this case, the 3CC terminal UE1 needs only 150 TTIs to transmit all of the total traffic through the element carrier CC1 and CC2 of the two bands. In other words, it can save 50 TTIs compared to existing methods. In addition, since the 1CC terminal UE2 does not need to share resources in the 3CC terminal UE1 and the CC3, the time to transmit all the traffic is also reduced to 300TTI.
다음으로, 또 다른 예시로 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9에서는, 3CC 단말(UE1)과 non-CA인 1CC 단말(UE2)가 동시에 전송하는 상황에서 3CC 단말(UE1)의 트래픽 총량이 1CC 단말(UE2)의 세 배인 상황을 가정하였다. Next, another example will be described with reference to Fig. In FIG. 9, it is assumed that the total amount of traffic of the 3CC terminal UE1 is three times that of the 1CC terminal UE2 in a situation where the 3CC terminal UE1 and the 1CC terminal UE2, which is a non-CA, simultaneously transmit.
이 경우 기존 방법에 따르면, 3CC 단말(UE1)은 CC3에서 트래픽 집중되므로, 트래픽 총 전송 시간이 CC3에 의해서 결정된다. 즉, 3CC 단말(UE1)과 1CC 단말(UE2)가 CC3내에서 트래픽 량이 같기 때문에, 두 단말의 총 전송 시간이 동일하게 200 TTIs가 된다. In this case, according to the existing method, because the traffic is concentrated in the CC3 of the 3CC terminal UE1, the total traffic transmission time of the 3CC terminal UE1 is determined by CC3. That is, since the 3CC terminal UE1 and the 1CC terminal UE2 have the same traffic amount in the CC3, the total transmission time of the two terminals equals 200 TTIs.
그러나, 본 발명에 따르면, 3CC 단말(UE1)의 요소 반송파 중에서, 트래픽이 몰릴 것으로 예상되는 CC3에 트래픽을 배분하지 않음으로써 두 UE 모두 전보다 빠른 시간 내에 전송을 완료 할 수 있다. 즉, 3CC 단말(UE1)은 150TTIs만에 전송을 완료할 수 있으며, 1CC 단말(UE2)는 100 TTIs 내에 트래픽 전송을 완료 할 수 있게 된다.However, according to the present invention, not all of the element carriers of the 3CC terminal UE1 allocate the traffic to the CC3, which is expected to drive traffic, so that both UEs can complete the transmission in a shorter time than before. That is, the 3CC terminal UE1 can complete the transmission in 150 TTIs, and the 1CC terminal UE2 can complete the traffic transmission within 100 TTIs.
본 발명은 반송파 집성 기술 기반의 통신 시스템에 적용되는 것으로서, 단말이 접속을 요청하여 반송파 집성 조합을 할당받거나, 기 접속된 단말의 반송파 집성 조합이 변경되거나, 반송파 집성에 이용되는 복수의 요소 반송파 중 하나 이상이 평균 부하가 임계값을 초과하는 경우, 요소 반송파의 평균 부하를 고려하여 데이터 전송 시간이 최소화되거나 요소 반송파 간 부하 분산이 최소화되도록 관련된 단말의 트래픽을 분배하는 것으로서, 이를 통해서, 각 단말이 이용하는 요소 반송파 간 부하를 균등하게 유지할 수 있으며 그 결과 사용자의 체감 전송 속도를 향상시킬 수 있다.The present invention is applied to a communication system based on a carrier wave integration technology, and is a system in which a terminal requests a connection and is assigned a carrier aggregation combination, a carrier aggregation combination of a terminal is changed, When one or more average load exceeds the threshold value, the traffic of the related terminal is distributed in order to minimize the data transmission time or to minimize the load distribution between the element carriers in consideration of the average load of the element carriers. The load between the elementary carriers used can be maintained evenly, and as a result, the speed of transmission of the user's senses can be improved.
10: 기지국
20: 단말
100: 로드 밸런싱 장치
110: 반송파 집성 조합 선정모듈
120: 정보 수집 모듈
130: 트래픽 분배 모듈
140: 스케줄링 모듈10: Base station
20: terminal
100: load balancing device
110: Carrier aggregation combination selection module
120: Information gathering module
130: Traffic distribution module
140: Scheduling module
Claims (10)
상기 통신 시스템에 접속하여 반송파 집성 조합을 할당받은 단말에 대하여, 상기 요소 반송파별 평균 부하를 이용하여 상기 단말의 트래픽 전송 시간이 최소화되거나 요소 반송파 간 부하 분산이 최소화되도록 상기 반송파 집성 조합에 포함된 요소 반송파별로 동적으로 트래픽을 분배하는 단계;
를 포함하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법.Collecting average load information for each of a plurality of element carriers used in a communication system to which a carrier aggregation technique is applied; And
And an element included in the carrier aggregation combination for minimizing the traffic transmission time of the terminal or minimizing the load dispersion between the element carriers using the average load for each element carrier for the terminal allocated to the carrier aggregation combination connected to the communication system, Distributing traffic dynamically for each carrier wave;
And a load balancing method for a communication system to which a carrier aggregation technique is applied.
상기 트래픽의 분배 결과에 기반하여 상기 단말의 트래픽 전송을 스케쥴링하는 단계를 더 포함하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법.The method according to claim 1,
And scheduling traffic transmissions of the mobile station based on the distribution result of the traffic.
상기 트래픽을 분배하는 단계 이전에, 단말의 접속 요청에 의해 반송파 집성 조합의 할당이 이루어지는 지를 확인하는 단계를 더 포함하고,
상기 트래픽을 분배하는 단계는, 상기 접속 요청에 의해 반송파 집성 조합을 할당받은 단말에 대하여 상기 트래픽 분배를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of confirming whether allocation of the carrier aggregation combination is performed by a connection request of the terminal before the step of distributing the traffic,
Wherein the distributing the traffic causes the terminal that has been allocated a carrier aggregation combination to perform the traffic distribution according to the connection request.
상기 트래픽을 분배하는 단계 이전에, 기 접속된 단말의 반송파 집성 조합이 변경되는 지를 확인하는 단계를 더 포함하고,
상기 트래픽을 분배하는 단계는, 상기 반송파 집성 조합이 변경된 단말에 대하여 상기 트래픽 분배를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of confirming whether the carrier aggregation combination of the already-connected terminal is changed before the step of distributing the traffic,
Wherein the distributing the traffic causes the terminal having the changed carrier aggregation combination to perform the traffic distribution. ≪ RTI ID = 0.0 > [10] < / RTI >
상기 트래픽을 분배하는 단계 이전에, 주기적으로 상기 통신 시스템에서 사용되는 요소 반송파 별 평균 부하를 확인하는 단계;
상기 요소 반송파 별 평균 부하가 기 설정된 임계값을 초과하는 지를 확인하는 단계; 및
통신 시스템에서 사용되는 요소 반송파 중 평균 부하가 상기 임계값을 초과하는 요소 반송파가 하나 이상 존재하면, 단말의 반송파 집성 조합 및 트래픽 량에 따라서 상기 트래픽 분배를 실행할 단말을 추출하는 단계를 더 포함하고,
상기 트래픽을 분배하는 단계는, 상기 추출된 단말에 대하여 상기 트래픽 분배를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법.The method according to claim 1,
Prior to distributing the traffic, periodically checking an average load per element carrier used in the communication system;
Confirming whether the average load per element carrier exceeds a predetermined threshold; And
Further comprising the step of extracting a terminal to perform the traffic distribution according to a carrier aggregation combination and a traffic amount of the terminal if at least one element carrier having an average load of the element carriers used in the communication system exceeds the threshold value,
Wherein the distributing the traffic causes the extracted terminal to perform the traffic distribution. ≪ RTI ID = 0.0 > [10] < / RTI >
요소 반송파 별 평균 부하와 상기 단말의 반송파 집성 조합에 기반하여, 요소 반송파 별 예상 부하량을 예측하는 단계;
상기 예측한 요소 반송파별 예상 부하량의 분산을 최소화하는 요소 반송파 별 트래픽 배분값을 계산하는 단계;
상기 계산한 트래픽 배분값에 따라서 상기 단말의 트래픽을 상기 요소 반송파 별로 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법.The method of claim 1, wherein distributing the traffic comprises:
Estimating an expected load amount per element carrier based on an average load per element carrier and a carrier aggregation combination of the terminal;
Calculating a traffic allocation value for each of the element carriers that minimizes the variance of the predicted load amount per element carrier;
And distributing the traffic of the terminal according to the calculated traffic allocation value for each element carrier. The method of claim 1,
요소 반송파별 예상 부하와 상기 단말의 반송파 조합에 기반하여, 상기 단말의 전송 시간을 최소화하도록 상기 요소 반송파별 트래픽 배분값을 계산하는 단계; 및
상기 계산한 트래픽 배분값에 따라서 상기 단말의 트래픽을 상기 요소 반송파 별로 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 방법.The method of claim 1, wherein distributing the traffic comprises:
Calculating a traffic allocation value for each element carrier to minimize a transmission time of the terminal based on an expected load per element carrier and a carrier combination of the terminal; And
And distributing the traffic of the terminal according to the calculated traffic allocation value for each element carrier. The method of claim 1,
상기 통신 시스템에 접속한 단말에 대한 반송파 집성 조합을 선정하는 반송파 집성 조합 선정 모듈;
상기 요소 반송파별 평균 부하를 이용하여 상기 단말의 전송 시간이 최소화되거나 요소 반송파 간 부하 분산이 최소화되도록 상기 선정된 반송파 집성 조합에 포함된 요소 반송파별로 트래픽을 분배하는 트래픽 분배 모듈;
상기 트래픽 분배값에 기반하여 상기 단말의 트래픽 전송을 스케쥴링하는 스케쥴링 모듈을 포함하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 장치.An information collection module for collecting the number of users and band information for each of a plurality of element carriers or the average load information for each of a plurality of element carriers used in the communication system to which the carrier aggregation technology is applied;
A carrier aggregation combination selection module for selecting a carrier aggregation combination for terminals connected to the communication system;
A traffic distribution module for distributing traffic for each element carrier included in the selected carrier aggregation combination so that the transmission time of the terminal is minimized or the load distribution between element carriers is minimized by using an average load for each element carrier;
And a scheduling module for scheduling a traffic transmission of the MS based on the traffic distribution value. The load balancing device for a communication system to which a carrier aggregation technique is applied.
상기 반송파 집성 조합 선정 모듈에서, 단말의 접속 요청에 의해 반송파 집성 조합이 선정되거나, 기 접속된 단말의 반송파 집성 조합이 변경되거나, 상기 복수의 요소 반송파 중 적어도 하나의 평균 부하가 임계값을 초과한 경우, 상기 트래픽을 분배하는 것을 특징으로 하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 장치.9. The system of claim 8, wherein the traffic distribution module
In the carrier aggregation combination selection module, when the carrier aggregation combination is selected by the terminal connection request, the carrier aggregation combination of the terminals connected in advance is changed, or when the average load of at least one of the plurality of carrier carriers exceeds the threshold value And distributes the traffic to the load balancing device for the communication system to which the carrier aggregation technology is applied.
상기 복수의 요소 반송파 중 적어도 하나의 평균 부하가 임계값을 초과한 경우, 단말 별 선정된 반송파 집성 조합 및 트래픽 정보에 기반하여 트래픽을 분배할 단말을 추출하는 것을 특징으로 하는 반송파 집성 기술이 적용된 통신 시스템을 위한 로드 밸런싱 장치.9. The system of claim 8, wherein the traffic distribution module
Wherein when a mean load of at least one of the plurality of elementary carriers exceeds a threshold value, the terminal extracts a terminal to distribute traffic based on the selected carrier aggregation combination and traffic information for each terminal. Load balancing device for the system.
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한국공개특허 제10-2015-0077666호, 2015년 7월 8일 (명칭: 반송파 집성(Carrier Aggregation) 기능을 지원하는 이동통신시스템의 기지국에서 효율적 자원 활용을 위한 단말 접속 제어 방법 및 장치) |
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