KR20240045903A - 종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능보장을 위한 무선자원 할당 방법 및 장치 - Google Patents

종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능보장을 위한 무선자원 할당 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20240045903A
KR20240045903A KR1020220125827A KR20220125827A KR20240045903A KR 20240045903 A KR20240045903 A KR 20240045903A KR 1020220125827 A KR1020220125827 A KR 1020220125827A KR 20220125827 A KR20220125827 A KR 20220125827A KR 20240045903 A KR20240045903 A KR 20240045903A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
information
application data
application
radio resources
adu
Prior art date
Application number
KR1020220125827A
Other languages
English (en)
Inventor
이경한
김준선
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020220125827A priority Critical patent/KR20240045903A/ko
Publication of KR20240045903A publication Critical patent/KR20240045903A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/543—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria based on requested quality, e.g. QoS
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/28—Flow control; Congestion control in relation to timing considerations
    • H04L47/283—Flow control; Congestion control in relation to timing considerations in response to processing delays, e.g. caused by jitter or round trip time [RTT]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/70—Admission control; Resource allocation
    • H04L47/80—Actions related to the user profile or the type of traffic
    • H04L47/803—Application aware
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/70—Admission control; Resource allocation
    • H04L47/82—Miscellaneous aspects
    • H04L47/824—Applicable to portable or mobile terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/60—Scheduling or organising the servicing of application requests, e.g. requests for application data transmissions using the analysis and optimisation of the required network resources
    • H04L67/61—Scheduling or organising the servicing of application requests, e.g. requests for application data transmissions using the analysis and optimisation of the required network resources taking into account QoS or priority requirements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/23—Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/542—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using measured or perceived quality

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 기지국이 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원을 할당하는 방법은, 어플리케이션의 목표 전송지연 값에 대한 제 1 정보, 상기 어플리케이션 데이터의 크기에 대한 제 2 정보 및 상기 어플리케이션 데이터를 수신할 단말에 대한 무선채널 상태에 대한 제 3 정보를 획득하는 단계; 상기 제 3 정보에 기초하여 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 단계; 상기 결정된 MCS 레벨, 상기 제 1 정보 및 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 목표 전송지연 값 내에 상기 어플리케이션 데이터를 전송 완료하기 위한 무선자원을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능보장을 위한 무선자원 할당 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR RADIO RESOURCE ASSIGNMENT FOR PERFORMANCE ENSUREENCE OF END-TO-END APPLICATION-LEVEL LATENCY}
본 발명은 종단간 초정밀 네트워킹에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능보장을 위한 무선자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
5G의 세 가지 주요 요구 서비스 사항으로는 (1) 개선된 모바일 광대역 (Enhanced Mobile Broadband, eMBB) 서비스, (2) 다량의 머신 타입 통신 (massive Machine Type Communication, mMTC) 서비스 및 (3) 초-신뢰 및 저 지연 통신 (Ultra-reliable and Low Latency Communications, URLLC) 서비스가 있다. 일부 사용 예(Use Case)는 최적화를 위해 다수의 영역들이 요구될 수 있고, 다른 사용 예는 단지 하나의 핵심 성능 지표 (Key Performance Indicator, KPI)에만 포커싱될 수 있다. 5G는 이러한 다양한 사용 예들을 유연하고 신뢰할 수 있는 방법으로 지원한다.
eMBB는 기본적인 모바일 인터넷 액세스를 훨씬 능가하게 하며, 풍부한 양방향 작업, 클라우드 또는 증강 현실에서 미디어 및 엔터테인먼트 어플리케이션을 커버한다. 데이터는 5G의 핵심 동력 중 하나이며, 5G 시대에서 처음으로 전용 음성 서비스를 볼 수 없을 수 있다. 5G에서, 음성은 단순히 통신 시스템에 의해 제공되는 데이터 연결을 사용하여 응용 프로그램으로서 처리될 것이 기대된다. 증가된 트래픽 양(volume)을 위한 주요 원인들은 콘텐츠 크기의 증가 및 높은 데이터 전송률을 요구하는 어플리케이션 수의 증가이다. 스트리밍 서비스 (오디오 및 비디오), 대화형 비디오 및 모바일 인터넷 연결은 더 많은 장치가 인터넷에 연결될수록 더 널리 사용될 것이다. 이러한 많은 응용 프로그램들은 사용자에게 실시간 정보 및 알림을 푸쉬하기 위해 항상 켜져 있는 연결성이 필요하다. 클라우드 스토리지 및 어플리케이션은 모바일 통신 플랫폼에서 급속히 증가하고 있으며, 이것은 업무 및 엔터테인먼트 모두에 적용될 수 있다. 그리고, 클라우드 스토리지는 상향링크 데이터 전송률의 성장을 견인하는 특별한 사용 예이다. 5G는 또한 클라우드의 원격 업무에도 사용되며, 촉각 인터페이스가 사용될 때 우수한 사용자 경험을 유지하도록 훨씬 더 낮은 단-대-단(end-to-end) 지연을 요구한다. 엔터테인먼트 예를 들어, 클라우드 게임 및 비디오 스트리밍은 모바일 광대역 능력에 대한 요구를 증가시키는 또 다른 핵심 요소이다. 엔터테인먼트는 기차, 차 및 비행기와 같은 높은 이동성 환경을 포함하는 어떤 곳에서도 스마트폰 및 태블릿에서 필수적이다. 또 다른 사용 예는 엔터테인먼트를 위한 증강 현실 및 정보 검색이다. 여기서, 증강 현실은 매우 낮은 지연과 순간적인 데이터 양을 필요로 한다.
URLLC는 주요 인프라의 원격 제어 및 자체-구동 차량(self-driving vehicle), 종단간 초정밀 네트워킹과 같은 초 신뢰/저지연 링크를 통해 산업을 변화시킬 새로운 서비스를 포함한다. 신뢰성과 지연의 수준은 6G 종단간 초정밀 네트워킹, 스마트 그리드 제어, 산업 자동화, 로봇 공학, 드론 제어 및 조정에 필수적이다.
이러한 초저지연 요구 서비스가 확대됨에 따라 패킷-레벨 지연 및 어플리케이션-레벨 지연 보장을 위한 새로운 방법이 필요하게 되었다.
한국 공개특허 공보 10-2021-0106281
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 기지국이 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원을 할당하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원을 할당하는 기지국을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 기지국이 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원을 할당하는 방법은, 어플리케이션의 목표 전송지연 값에 대한 제 1 정보, 상기 어플리케이션 데이터의 크기에 대한 제 2 정보 및 상기 어플리케이션 데이터를 수신할 단말에 대한 무선채널 상태에 대한 제 3 정보를 획득하는 단계; 상기 제 3 정보에 기초하여 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 단계; 상기 결정된 MCS 레벨, 상기 제 1 정보 및 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 목표 전송지연 값 내에 상기 어플리케이션 데이터를 전송 완료하기 위한 무선자원을 할당하는 단계를 포함하되, 상기 어플리케이션의 상기 어플리케이션 데이터는 하나 이상의 어플리케이션 데이터 유닛(Application Data Unit, ADU)을 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 ADU 각각은 특정 시점에서 전송요청이 발생되어 상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값 이내에 전송 완료가 요구되는 특성을 갖는 데이터이다.
상기 방법은, 상기 어플리케이션의 요구 지연 값에 대한 정보 및 네트워크 지연과 관련된 값에 대한 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 1 정보는 상기 적어도 어느 하나의 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
상기 방법의 상기 제 2 정보를 획득하는 단계는 상기 제 2 정보를 네트워크 서버로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법의 상기 제 2 정보를 획득하는 단계는 단위시간 당 네트워크의 자원 사용량 정보에 기초하여 상기 어플리케이션 데이터의 크기를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 할당된 무선자원에 대한 정보를 DU(Distributed Unit)의 스케줄러에 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값은 요구 지연(latency requirement) 값에서 전파 지연(propagation delay), 큐잉 지연(Queuing delay)값 및 무선 인터페이스 지연 값을 차감한 값이거나, 혹은 상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값은 요구 지연 값에서 패킷 RTT(Round-Trip Time) 값을 차감한 값일 수 있다.
상기 방법은 상기 할당된 무선자원을 통해 상기 어플리케이션 데이터를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법에서, 상기 제 2 정보는 상기 하나 이상의 ADU 각각의 크기 정보를 포함하며, 상기 무선자원을 할당하는 단계는 상기 하나 이상의 ADU 각각의 크기에 기초하여 ADU 별로 무선자원을 할당할 수 있다.
상기 방법에서, 상기 MCS 레벨을 결정하는 단계는 상기 하나 이상의 ADU 각각에 대해 적용될 MCS 레벨을 결정하며, 상기 ADU 별로 무선자원을 할당하는 경우 상기 ADU 별로 결정된 MCS 레벨을 더 고려하여 무선자원을 할당할 수 있다.
상기 하나 이상의 ADU 각각은 시간 도메인에서는 상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값에 해당하는 시간길이 이내로 할당될 수 있다. 상기 하나 이상의 ADU 각각은 주파수 도메인에서는 상기 ADU의 각각의 크기 및 상기 하나 이상의 ADU 각각에 대해 결정된 MCS 레벨에 기초하여 소정 개수의 주파수 자원에 할당될 수 있다.
상기 방법은, 상기 단말 이외의 다른 단말의 어플리케이션 데이터와 상기 단말의 어플리케이션 데이터를 위한 자원을 동시에 할당하는 경우에 상기 다른 단말의 어플리케이션 데이터를 위한 자원이 주파수 도메인에서 상기 단말의 어플리케이션 데이터에 할당된 자원과 오버랩(overlap)되지 않도록 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기의 기술적 또 과제를 달성하기 위한, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원을 할당하는 기지국은, RF 유닛; 및 상기 RF 유닛과 전기적으로 연결되고 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 어플리케이션의 목표 전송지연 값에 대한 제 1 정보, 상기 어플리케이션 데이터의 크기에 대한 제 2 정보 및 상기 어플리케이션 데이터를 수신할 단말에 대한 무선채널 상태에 대한 제 3 정보를 획득하고, 상기 제 3 정보에 기초하여 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하며, 상기 결정된 MCS 레벨, 상기 제 1 정보 및 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 목표 전송지연 값 내에 상기 어플리케이션 데이터를 전송 완료하기 위한 무선자원을 할당하고, 여기서 상기 어플리케이션의 상기 어플리케이션 데이터는 하나 이상의 어플리케이션 데이터 유닛(Application Data Unit, ADU)를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 ADU 각각은 특정 시점에서 전송요청이 발생되어 상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값 이내에 전송 완료가 요구되는 특성을 갖는 데이터이다.
상기 RF 유닛은 상기 어플리케이션의 요구 지연 값에 대한 정보 및 네트워크 지연과 관련된 값에 대한 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 수신하며, 상기 프로세서는 상기 제 1 정보를 상기 적어도 어느 하나의 정보에 기초하여 획득할 수 있다.
상기 RF 유닛이 상기 제 2 정보를 네트워크 서버로부터 수신함으로써 상기 프로세서는 상기 제 2 정보를 획득할 수 있다. 상기 프로세서는 단위시간 당 네트워크의 자원 사용량 정보에 기초하여 상기 어플리케이션 데이터의 크기를 추정하여 상기 제 2 정보를 획득할 수 있다.
상기 RF 유닛은 상기 할당된 무선자원을 통해 상기 어플리케이션 데이터를 상기 단말로 전송할 수 있다.
상기 제 2 정보는 상기 하나 이상의 ADU 각각의 크기 정보를 포함하며, 상기 프로세서는 상기 무선자원을 할당하는 경우 상기 하나 이상의 ADU 각각의 크기에 기초하여 ADU 별로 무선자원을 할당할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 MCS 레벨을 결정하는 경우 상기 하나 이상의 ADU 각각에 대해 적용될 MCS 레벨을 결정하며, 상기 ADU 별로 무선자원을 할당하는 경우 상기 ADU 별로 결정된 MCS 레벨을 더 고려하여 무선자원을 할당할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 하나 이상의 ADU 각각을 시간 도메인에서는 상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값에 해당하는 시간길이 이내로 할당할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 하나 이상의 ADU 각각을 주파수 도메인에서는 상기 ADU의 각각의 크기 및 상기 하나 이상의 ADU 각각에 대해 결정된 MCS 레벨에 기초하여 소정 개수의 주파수 자원에 할당할 수 있다.
본 발명에 따른 종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능보장을 위한 무선자원 할당 방법에 따라 엄격한 지연 요구 (latency requirement)를 가지는 유망한 저지연 서비스들 (latency-critical services)에 대해서도 종단간 어플리케이션-레벨 지연 요구를 만족시켜 어플리케이션 서비스 제공 성능을 보장할 수 있다.
본 발명에 따른 종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능 보장을 위한 무선자원 할당 방법은 차세대 통신인 6G 시스템 등에서 적용되어 지연에 민감한 어플리케이션 서비스를 종단간 제공하게 할 수 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 5G NR의 전체적인 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 Open RAN(O-RAN) 시스템에서의 논리적 아키텍처(Logical Architecture)를 도시한 도면이다.
도 3은 서비스/어플리케이션 별 레이턴시(latency)에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 5G 프로토콜 스택-사용자 평면을 예시한 도면이다.
도 5는 URLLC 네트워킹의 한계점들을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 종단간 어플리케이션 데이터 유닛(ADU) 지연의 개념을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 종단 간 ADU 지연 중 하나인 전송지연을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 종단간 어플리케이션 레벨 지연 요구를 만족시켜 성능보장을 가능케 하는 RAN 자원 관리 및 할당하는 장치(예, 기지국)에 대한 설명이다.
도 9는 기지국 내의 ICM에서의 정보수집, 정보처리를 거쳐 무선자원을 할당하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 종단간 어플리케이션-레벨 지연 요구를 만족시켜 성능보장 하기 위한 RAN 무선자원의 자원 그리드(Resource Grid)를 예시한 도면이다.
도 11은 도 10의 자원 그리드 상에서 본 발명에 따른 종단간 어플리케이션-레벨 지연 요구를 만족시켜 성능보장 하기 위한 RAN 무선자원을 할당하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명에 실시예에 적용될 수 있는 기지국과 단말의 각 구성을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP 5G NR, 차세대 통신 시스템인 6G, Open RAN (O-RAN) 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP 5G NR, 차세대 통신 시스템인 6G, Open RAN (O-RAN)의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, gNode B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다. 단말은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
5G NR(new radio)은 usage scenario에 따라 eMBB(enhanced Mobile Broadband), mMTC(massive Machine Type Communications), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications), V2X(vehicle-to-everything)을 정의한다. 그리고, 5G NR 규격(standard)는 NR 시스템과 LTE 시스템 사이의 공존(co-existence)에 따라 standalone(SA)와 non-standalone(NSA)으로 구분한다. 그리고, 5G NR은 다양한 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)을 지원하며, 하향링크에서 CP-OFDM을, 상향링크에서 CP-OFDM 및 DFT-s-OFDM(SC-OFDM)을 지원한다.
본 발명의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 5G NR, 6G, Open RAN 등의 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
본 발명에서는 차세대 통신시스템인 6G에서의 종단간 어플리케이션-레벨/수준 지연보장을 위해 성능보장을 가능하게 하는 RAN 자원 관리 및 할당 방법을 제안할 것이다. 본 발명은 6G 뿐만 아니라 현재 표준화가 진행중인 3GPP 5G, Open RAN 등에 적용될 수 있다. 먼저, 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 5G NR, Open RAN 시스템에 대한 사항을 간략히 설명하고 본 발명에 대해 기술하기로 한다.
도 1은 5G NR의 전체적인 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, NG-RAN은 NG-RA 사용자 평면(새로운 AS sublayer/PDCP/RLC/MAC/PHY) 및 UE(User Equipment)에 대한 제어 평면(RRC) 프로토콜 종단을 제공하는 기지국(gNB)들로 구성된다. gNB는 Xn 인터페이스를 통해 상호 연결된다. gNB는 또한, NG 인터페이스를 통해 NGC로 연결된다. gNB는 N2 인터페이스를 통해 AMF (Access and Mobility Management Function)로, N3 인터페이스를 통해 UPF (User Plane Function)로 연결된다.
NG-C는 새로운 RAN과 NGC 사이의 NG2 레퍼런스 포인트(reference point)에 사용되는 제어 평면 인터페이스를 나타내고, NG-U는 새로운 RAN과 NGC 사이의 NG3 레퍼런스 포인트(reference point)에 사용되는 사용자 평면 인터페이스를 나타낸다. 비 독립형(Non-standalone) NR은 gNB가 LTE eNB를 EPC로 제어 플레인 연결을 위한 앵커로 요구하거나 또는 eLTE eNB를 NGC로 제어 플레인 연결을 위한 앵커로 요구하는 배치 구성을 가지고 있다. 비 독립형 E-UTRA: eLTE eNB가 NGC로 제어 플레인 연결을 위한 앵커로 gNB를 요구하는 배치 구성을 가지고 있다. 사용자 평면 게이트웨이는 NG-U 인터페이스의 종단점이다.
5G 시스템에서 무선장치(Radio Unit, RU)는 디지털 프론트 엔드(DFE)와 PHY 계층의 일부, 그리고 디지털 빔포밍 기능을 처리하는 장치이다. 5G RU 설계는 본질적으로 지능적이어야 하지만 RU 설계의 주요 고려 사항은 크기, 무게 및 전력 소비이다. 분산 장치(Distributed Unit, DU)은 RU 가까이에 위치하며 RLC, MAC 및 PHY 계층의 일부를 실행하는 분산 처리 장치이다. 이 논리 노드는 기능 분할 옵션에 따라 eNB/gNB 기능의 하위 집합을 포함하고 그 작동은 중앙 장치(Centralized Unit, CU)에 의해 제어된다. DU는 COTS 서버의 현장에 배포되는 분산 장치 소프트웨어일 수 있고, DU 소프트웨어는 일반적으로 현장의 RU 근처에 배포되며 RLC, MAC 및 PHY 계층의 일부를 실행할 수 있다.
CU는 RRC 및 PDCP 계층을 실행하는 중앙 집중식 장치이다. gNB는 각각 CP 및 UP에 대한 Fs-C 및 Fs-U 인터페이스를 통해 CU에 연결된 CU와 1개의 DU로 구성됩니다. 여러 DU가 있는 CU는 여러 gNB를 지원한다. 분할 아키텍처를 통해 5G 네트워크는 중간 가용성 및 네트워크 설계에 따라 CU와 DU 간에 프로토콜 스택의 서로 다른 배포를 활용할 수 있다. 사용자 데이터 전송, 이동성 제어, RAN 공유(MORAN), 포지셔닝, 세션 관리 등과 같은 gNB 기능을 포함하는 논리 노드이다. 단, DU에만 할당되는 기능은 예외이다. CU는 midhaul 인터페이스를 통해 여러 DU의 작동을 제어한다. 중앙 장치인 CU는 주로 RRC, SDAP 및 PDCP 프로토콜 계층을 포함하며 주로 비실시간 RRC, PDCP 프로토콜 스택 기능을 담당한다. CU는 코어 네트워크 UPF 싱킹 및 에지 컴퓨팅의 통합 배포를 지원하기 위해 클라우드에 배포할 수 있다. CU와 DU는 F1 인터페이스를 통해 연결됩니다. 하나의 CU에서 하나 이상의 DU를 관리할 수 있다.
요컨대, DU는 데이터 링크 계층과 스케줄링 기능을 포함하는 실시간 계층 1(L1, 물리 계층)과 하위 계층 2(L2)를 담당하고, CU는 비실시간 상위 L2 및 L3(네트워크 계층) 기능을 담당할 수 있다.
다음은, 본 발명이 적용될 수 있는 Open RAN(O-RAN) 시스템에서의 각 용어들에 대한 정의를 간략히 기재한다.
Near-RT RIC: O-RAN Near-Real-Time RAN 지능형 컨트롤러이다. E2 인터페이스를 통한 세분화된 데이터 수집 및 작업을 통해 RAN 요소 및 리소스의 거의 실시간 제어 및 최적화를 가능하게 하는 논리적 기능이다. 여기에는 모델 교육, 추론 및 업데이트를 포함한 AI/ML(인공 지능/기계 학습) 워크플로가 포함될 수 있다.
Non-RT RIC: O-RAN 비 실시간 RAN 지능형 컨트롤러이고, A1 인터페이스를 통해 전달되는 콘텐츠를 구동하는 SMO 내의 논리적 기능이다. Non-RT RIC 프레임워크와 기능이 아래에 정의된 Non-RT RIC 어플리케이션(rApp)으로 구성된다.
Non-RT RIC 어플리케이션(rApps): Non-RT RIC 프레임워크의 R1 인터페이스를 통해 노출된 기능을 활용하여 A1 인터페이스 구동 같은 RAN 운영과 관련된 부가 가치 서비스를 제공하는 모듈식 어플리케이션이다. O1/O2 인터페이스를 통해 후속적으로 적용될 수 있는 가치와 조치를 추천하고 다른 rApp의 사용에 대한 “"enrichment information "을 생성한다. Non-RT RIC 내의 rApp 기능은 RAN 요소와 리소스의 비실시간 제어 및 최적화와 Near-RT RIC의 어플리케이션/기능에 대한 정책 기반 지침을 가능하게 한다.
Non-RT RIC 프레임워크: Near-RT RIC에 대한 A1 인터페이스를 논리적으로 종료하고 R1 인터페이스를 통해 런타임 처리에 필요한 내부 SMO 서비스 세트를 rApp에 노출시키는 SMO 내부 기능이다.
Non-RT RIC 내의 Non-RT RIC 프레임워크 기능은 rApp에 필요한 모델 교육, 추론 및 업데이트를 포함한 AI/ML 워크플로를 제공한다.
NMS: 레거시 Open Fronthaul M-Plane 배포를 지원하기 위해 지정된 O-RU용 네트워크 관리 시스템이다.
O-Cloud: O-Cloud는 관련 O-RAN 기능(Near-RT RIC, O-CU-CP, O-CU-UP 및 O-DU 등)을 지원 소프트웨어 구성 요소(예: 운영 체제, 가상 머신 모니터, 컨테이너 런타임 등) 기능을 호스팅하기 위한 O-RAN 요구 사항을 충족하는 물리적 인프라 노드 모음으로 구성된 클라우드 컴퓨팅 플랫폼이다.
O-CU-CP: O-RAN Central Unit?Control Plane: PDCP 프로토콜의 RRC 및 제어 평면 부분을 호스팅하는 논리 노드이다.
O-CU-UP: O-RAN Central Unit?User Plane: PDCP 프로토콜 및 SDAP 프로토콜의 사용자 평면 부분을 호스팅하는 논리 노드이다.
O-DU: O-RAN Distributed Unit: 하위 계층 기능 분할을 기반으로 RLC/MAC/High-PHY 계층을 호스팅하는 논리 노드이다.
O-eNB: E2 인터페이스를 지원하는 eNB 또는 ng-eNB이다.
O-RU: O-RAN Radio Unit: 하위 계층 기능 분할을 기반으로 하는 Low-PHY 계층 및 RF 처리를 호스팅하는 논리 노드이다. 이는 3GPP의 "TRP" 또는 "RRH"와 유사하지만 Low-PHY 계층(FFT/iFFT, PRACH 추출)을 포함한다는 점에서 더 구체적이다.
도 2는 Open RAN(O-RAN) 시스템에서의 논리적 아키텍처(Logical Architecture)를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, O-RAN의 논리적 아키텍처 내에서 무선 측에는 Near-RT RIC, O-CU-CP, O-CU-UP, O-DU 및 O-RU 기능이 포함된다. E2 인터페이스는 O-eNB를 Near-RT RIC에 연결한다. 도 2에 도시되어 있지는 않지만 O-eNB는 O-DU와 O-RU 기능을 Open Fronthaul 인터페이스를 통해 지원한다.
관리 측에는 Non-RT-RIC 기능을 포함하는 SMO 프레임워크가 포함됩니다. 반면에, O-클라우드는 O-RAN을 충족하는 물리적 인프라 노드 모음으로 구성된 클라우드 컴퓨팅 플랫폼이다. 관련 O-RAN 기능(Near-RT RIC, O-CU-CP, O-CU-UP 및 O-DU 등), 지원 소프트웨어 구성 요소(예: 운영 체제, 가상 머신 모니터, Container Runtime 등) 및 적절한 관리 및 오케스트레이션 기능. O-RU의 가상화는 향후 더 연구될 것이다. 도 2에서와 같이 O-RU는 O-DU와 SMO에 대한 Open Fronthaul M-Plane 인터페이스를 종료시킨다.
도 3은 서비스/어플리케이션 별 레이턴시(latency)에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 5G 시스템 등에서 다양한 서비스 혹은 어플리케이션을 제공한다. 5G 시스템에서도 지연(latency 혹은 delay)이 매우 중요하게 여겨지는 서비스 또는 어플리케이션이 확대되었다. 도 3에 점선으로 표시한 영역에서 재난/재해 알림(Disaster alert), 실시간 게이밍(Real time gaming), 자율주행(Autonomous Driving), 증강 현실, 가상 현실, 촉각 인터넷 등의 서비스/어플리케이션(이하, 간략하게 어플리케이션이라고 칭한다)이 특히 지연(latency)가 매우 중요하기 때문에 원하는 시간 내에 어플리케이션 데이터 유닛이 전달되어야 한다.
도 4는 5G 프로토콜 스택-사용자 평면을 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 5G 시스템에서는 URLLC의 목표를 달성하기 위해 하위 레이어들(lower layers)에서의 초저지연(ultra-low latency)을 요구하고 있다. 즉, URLLC 서비스 제공을 위해 IP/SDAP/PDCP/RLC/MAC 레이어들과 같은 하위 레이어들(layer 2/3)에서(즉, 패킷-레벨 저지연에서) ultra-low latency를 요구하고 있다. 이와 같이, 5G 시스템 등에서 지연(latency)이 중요한 서비스는 어플리케이션 데이터 유닛(application data unit)이 원하는 시간 내에 전달되어야 함이 요구되지만, 아직까지 어플리케이션 레벨에서는 이를 해결할 수 없었다. 본 발명에서는 어플리케이션-레벨 지연(latency)이 보장되는 방법을 설계한다.
도 5는 URLLC 네트워킹의 한계점들을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 서버에서 특정 시점에서 전송할 특정 어플리케이션 데이터 유닛이 소정 크기 이하로 작으면(예를 들어, 300 bytes), 최대 패킷 사이즈가 1500 bytes 이므로, 어플리케이션-레벨 지연이 패킷-레벨 지연과 거의 유사하기 때문에 지연에 민감한 어플리케이션 데이터를 전송함에 문제가 없다.
그러나, 도 5의 (b)를 참조하면, 서버에서 특정 시점에서 전송할 특정 어플리케이션 데이터 유닛이 소정 크기 이하로 크면(예를 들어, 10 megabytes), 전송 지연(transmission delay) 때문에 어플리케이션-레벨 지연이 패킷-레벨 지연 보다 훨씬 더 크게 된다. 동일한 대역폭에서는 데이터 크기가 클수록 전송 지연이 비례적으로 커질 수 밖 없다. 상술한 바와 같이, 엄격한 지연 요구를 가지는 저지연 어플리케이션들이 대두되었고, 이러한 서비스들은 그들의 어플리케이션이 생성하는 어플리케이션 데이터 유닛(ADU)이 도 6과 같이 원하는 짧은 시간 내에 사용자 기기에게 도달할 것을 요구하고 있기 때문에, 어플리케이션-레벨 지연이 패킷-레벳 지연 보다 훨씬 더 크게 될 정도로 특정 시점에 전송할 어플리케이션 데이터 유닛의 크기가 크다면, 지연 보장을 위한 성능보장 해결책이 제시될 필요가 있다.
도 6은 종단간 어플리케이션 데이터 유닛(ADU) 지연의 개념을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 종단간 어플리케이션 데이터 유닛(ADU) 지연은 ADU가 서비스 제공자(service provide)로부터 코어 네트워크를 거쳐서 클라이언트(예, 자동차, 단말) 등의 사용자 기기로 전달하는 데 걸리는 시간으로 이해할 수 있고, 이러한 지연은 지연 요구 값보다 적어야 한다. 이와 같이 지연 요구를 충족시키기 위해서 셀룰러 네트워크에서 발생하는 지연을 감축시키기 위한 다양한 방법이 필요하다.
도 7은 종단 간 ADU 지연 중 하나인 전송지연을 설명하기 위한 예시도이다.
종단간 ADU 지연은 전파 지연(propagation delay), 큐잉 지연(queuing delay), 무선 인터페이스 지연(air interface delay), 전송 지연(transmission delay) 등 다양한 지연 요소로 구성되어 있다. 본 발명에서는 주요 지연요소 중 하나인 전송 지연(Ttran)을 원하는 시간으로 보장하는 것에 포커싱한다. 전송 지연은 어플리케이션 데이터 유닛의 크기(Sadu)를 할당된 네트워크 대역폭 (Bnet)으로 나눈 것으로 정의된다. 즉, Ttran = Sadu/Bnet이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 전송 지연을 주어진 ADU의 전송 지연을 엄격하게 제한하기 위해 ADU의 크기 및 목표 전송 지연을 고려하여 종단간 유무선 네트워크 대역폭이 적절하게 보장될 필요가 있다. 일반적으로 네트워크 대역폭이라고 함은 데이터가 전송되는 평균적인 속도인 데이터 전송률(Date rate)을 의미하거나 데이터 전송률을 보장하기 위해 할당해 둔 주파수 폭을 의미할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 네트워크 대역폭 할당이 아닌 특정 시점에 전송할 ADU가 발생하는 경우 무선링크에서 시변하는 다음 3가지의 특성을 고려하여 적절하게 무선자원을 할당하는 방식을 제안한다.
첫째, 동일한 어플리케이션이라고 할지라도 ADU 크기가 변화하면 무선자원의 수(예를 들어, resource block (RB)의 수) 변화를 야기한다. 즉, ADU 크기가 커지면 더 많은 무선자원의 수가 요구된다.
둘째, 무선채널 품질에 따라 필요한 무선자원이 변동한다. 일 예로서, 채널상태가 악화되면 더 많은 RB 수가 필요하고 반대로 채널상태가 좋아지면 더 적은 RB 수가 필요하게 된다.
셋째, 어플리케이션 별로 해당 어플리케이션의 지연 요구를 만족시키는 적절한 목표 전송지연 값이 설정되어 있어서, 어플리케이션 별 목표 전송지연 값을 고려해야 한다.
본 발명에서 ADU 전송을 위한 무선자원 할당은 통상의 평균적인 데이터 전송률 달성을 위한 평균적인 대역폭 할당이 아니라 ADU의 크기, 어플리케이션 별 목표 전송 지연 요구값 및 무선채널 상태를 고려한 특정 시점에서의 무선자원 할당일 수 있다. 이하에서 상기 무선자원 할당의 구체적인 사항에 대해 기술하도록 한다.
도 8은 종단간 어플리케이션 레벨 지연 요구를 만족시켜 성능보장을 가능케 하는 RAN 자원 관리 및 할당하는 장치(예, 기지국)에 대한 설명이다.
도 8의 (a)는 상향링크 자원 할당에 대한 것이며 도 8의 (b)는 하향링크 자원 할당에 대한 것이다. 도 8에서 지능적 제어 모듈(ICM)은 지능적 무선자원 관리(RRM) 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, ICM이라는 것은 RU, DU, CU와 구별되지만 기지국에 포함되는 구성으로 볼 수 있으며, 소프트웨어로 구현될 수도 있다. ICM이라는 호칭은 일 예이며 프로세서 등으로 구현될 수도 있다. 한편, ICM은 기지국이 아닌 별도의 노드로도 구성될 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 기지국 내의 ICM으로 가정하여 설명한다. 여기서, ICM은 O-RAN 시스템에서는 클라우드 형태로 구현될 수 있다. ICM은 무선채널 품질 정보(혹은 채널상태정보)를 획득해야 하므로 도 8에 도시된 바와 같이 DU에 인접하게 배치될 필요가 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 기지국에서 DU가 상향링크 자원할당을 위한 정보를 ICM으로 전달하면, ICM은 정보 수집, 정보처리를 거쳐서 상향링크 무선자원을 할당하게 된다. 도 8의 (b)를 참조하면, 기지국에서 CU 및/또는 DU가 ICM으로 하향링크 자원 할당을 위한 정보를 전달한다. ICM은 정보수집, 정보처리를 거쳐서 하향링크 무선자원을 할당하게 된다. ICM에서 정보수집, 정보처리를 거쳐서 무선자원할당을 하는 구체적인 방식은 후술한다.
도 9는 기지국 내의 ICM에서의 정보수집, 정보처리를 거쳐 무선자원을 할당하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 기지국이 정보수집 하는 사항에 대해 설명한다. 기지국은 서버로부터 해당 어플리케이션의 지연 요구 값에 대한 정보, 해당 어플리케이션의 ADU 크기에 대한 정보(또는 단위시간 당 네트워크 자원 사용량에 대한 정보)를 수신할 수 있다. 또한, 기지국은 유저 별(단말 별) 하향링크/상향링크 무선채널 상태와 관련된 정보를 수신할 수 있다. 하향링크/상향링크 무선채널상태와 관련된 정보에는 CQI(Channel Quality Indicator), 유저와의 거리, 유저의 이동속도, LOS(Line-Of-Sight) 확률, 5QI(5G QoS identifier), 신호지표 (RSRP(Reference Signals Received Power), RSRQ(Reference Signals Received Quality), 신호대 간섭 잡음비(signal to interference plus noise ratio, SINR), 단말이 전송한 SRS(Sounding Reference Signal) 등이 있다.
기지국이 정보수집을 완료하면 수집된 정보에 기초하여 정보 처리를 수행한다. 수집된 지연 요구 값에 대한 정보에 기초하여 해당 어플리케이션의 목표 전송 지연 값을 설정/획득할 수 있다. 일 예로서, 어플리케이션의 목표 전송지연 값은 요구 지연(latency requirement) 값에서 전파 지연(propagation delay), 큐잉 지연(Queuing delay)값 및 무선 인터페이스 지연값을 차감한 값(즉, Target Delay = Latency Requirement - Propagation Delay-Queuing Delay-Air Interface Delay)이거나, 혹은 어플리케이션의 목표 전송지연 값은 요구 지연값에서 패킷 RTT(Round-Trip Time) 값을 차감한 값(Target Delay = Latency Requirement - Packet RTT)일 수 있다.
기지국은 서버가 알려준 ADU 크기에 대한 정보로부터 ADU 크기에 대한 정보를 획득할 수도 있다. 혹은, 기지국은 단위시간 당 네트워크 자원 사용량 정보에 기초하여 시계열 예측기법을 통해 ADU 크기를 추정함으로써 ADU 크기에 대한 정보를 획득할 수 있다. 기지국은 단위시간 당 네트워크 자원 사용량을 기반으로 하는 데이터 마이닝 (data mining), 통계적 모델링 (statistical modeling), 기계 학습 (machine learning)과 같은 예측 기법을 통해 ADU의 크기를 추정하여 획득할 수 있다.
또한, 기지국은 하향링크/상향링크 무선채널상태와 관련된 정보에 기초하여 시계열 예측 기법(예, 데이터 마이닝 (data mining), 통계적 모델링 (statistical modeling), 기계 학습 (machine learning)과 같은 예측 기법)을 통해 무선채널 상태를 추정할 수 있다. 특히, 기지국은 어플리케이션 데이터를 수신할 해당 단말에 대한 무선채널 상태에 대한 정보를 해당 단말로부터 CQI, SRS 등의 형태로 수신하여 하향링크/상향링크 무선채널에 대한 상태를 추정할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 종단간 어플리케이션-레벨 지연 요구를 만족시켜 성능보장 하기 위한 RAN 무선자원의 자원 그리드(Resource Grid)를 예시한 도면이고, 도 11은 도 10의 자원 그리드 상에서 본 발명에 따른 종단간 어플리케이션-레벨 지연 요구를 만족시켜 성능보장 하기 위한 RAN 무선자원을 할당하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 자원 그리드는 5G NR 시스템 등에서 정의된 자원 그리드와 동일한 개념일 수 있다. 자원 그리드는 시간 도메인과 주파수 도메인으로 구성된다. 5G NR에서 자원 그리드에서 기본 단위는 Resource Element (RE)이나 도 10에서는 ADU의 크기가 크기 때문에 자원 그리드에서 단위 무선자원을 자원 블록(Resource Block, RB)으로 예시하였다.
도 10을 참조하면, 기지국은 상술한 정보수집, 정보처리를 거쳐서 무선채널 상태에 대한 정보를 획득하였기 때문에 자원 그리드에서 무선채널 품질이 좋은 자원 영역과 무선채널 품질이 나쁜 자원 영역을 알 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 기지국은 자원 그리드 상에서 상대적으로 높은 주파수 영역이 채널품질이 나쁘고 상대적으로 낮은 주파수 영역이 채널 품질이 좋다는 것으로 추정하였다.
도 11을 참조하면, 기지국은 추정된 무선채널 정보에 기초하여 목표 BLER(Block Error Rate)를 만족할 수 있는 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme, MCS) 레벨을 결정할 수 있다. 기지국은 MCS 레벨을 결정하면 자원 그리드 상의 단위 무선자원(예, RB들)이 전송할 수 있는 데이터 비트의 수를 결정할 수 있다. 도 11에서 도시된 바와 같이 일 예로서, 무선자원 별로 3비트, 1비트, 7비트, 5비트와 같이 결정할 수 있다. 단위 무선자원이 전송할 수 있는 데이터 비트의 수가 결정되면 기지국은 주어진 시간 내에 즉 목표 전송 지연 내에 ADU의 모든 데이터 비트들을 전송완료하기 위한 무선자원을 선택 및 할당할 수 있다.
네트워크 서버는 동시에 유저 1(단말 1)과 유저 2(단말 2)로 ADU를 전송할 수 있다. 이 경우 네트워크 서버는 유저 별로 동일한 혹은 서로 다른 어플리케이션의 ADU를 전송할 수 있다. 도 10에서는 유저 1과 유저 2가 서로 다른 어플리케이션의 ADU가 전송되는 경우를 가정하여 설명한다. 유저 1을 위해 전송할 제 1 어플리케이션의 목표 전송지연 값은 일 예로 8 timeslots, 유저 2를 위해 전송할 제 2 어플리케이션의 목표 전송지연 값은 6 timeslots이라고 가정한다. 여기서, 1 timeslot은 도 10 및 도 11에 도시된 시간 도메인의 기본 단위로 이는 5G NR 시스템의 자원 그리드에서 1 slot, 1 subframe(= 1ms) 등 일 수 있다.
유저 2로 전송할 제 2 어플리케이션이 유저 1로 전송할 제 1 어플리케이션 보다 목표 전송지연 값이 작아서 제 2 어플리케이션이 제 1 어플리케이션 보다 지연에 더 민감한 서비스임을 알 수 있다.
기지국은 결정된 MCS 레벨, 어플리케이션의 목표 전송지연 값에 대한 정보 및 ADU의 크기에 대한 정보에 기초하여 목표 전송지연 값 내에 어플리케이션 데이터를 전송 완료하도록 무선자원을 선택 및 할당할 수 있다. 예를 들어, 도 11에서와 같이, 유저 1을 위한 제 1 어플리케이션의 ADU 목표 전송지연 값이 8 timeslots이고 제 1 어플리케이션의 첫 번째 ADU의 크기가 102 비트이고, 두번째 ADU의 크기가 44 비트이며, 세 번째 ADU의 크기가 168 비트라고 가정하자. 기지국은 제 1 어플리케이션의 ADU 목표 전송지연 값이 8 timeslots이므로 첫 번째 ADU, 두 번째 ADU, 세번째 ADU 각각 시간 도메인에서 8개의 단위 무선자원을 할당하고(즉, ADU 별로 시간 도메인에서 동일한 시간길이의 자원 할당), 주파수 도메인에서는 첫 번째 ADU, 두 번째 ADU, 세번째 ADU 각각 단위 무선자원 별로 전송할 수 있는 결정된 데이터 비트 수(일 예로, 도 11에서 3비트, 1비트, 7비트로 결정됨)를 고려하여 도 11에서와 같이 유저 1에 대한 무선자원을 선택 및 할당할 수 있다.
도 11에서와 같이 유저 2를 위한 제 2 어플리케이션의 ADU의 목표 전송지연 값이 6 timeslots이고 제 2 어플리케이션의 첫 번째 ADU의 크기가 84 비트이고, 두번째 ADU의 크기가 90 비트이며, 세 번째 ADU의 크기가 72 비트, 네번째 ADU의 크기가 36 비트라고 가정하자. 기지국은 제 2 어플리케이션의 ADU 목표 전송지연 값이 6 timeslots이므로 첫 번째 ADU, 두 번째 ADU, 세번째 ADU 및 네번째 ADU 각각 시간 도메인에서 6개의 단위 무선자원을 할당하되, 주파수 도메인에서는 단위 무선자원 별로 전송할 수 있는 결정된 데이터 비트 수(일 예로, 도 11에서 3비트, 5비트, 7비트, 1비트로 결정됨)를 고려하여 도 11에서와 같이 유저 2에 대한 무선자원을 선택 및 할당할 수 있다. 이와 같이 시간 및 주파수 도메인에서 할당된 무선자원에 대한 정보를 기지국 내에서 ICM이 DU의 MAC 스케줄러로 전달할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 기지국은 유저 1 및 유저 2에 대해 어플리케이션 데이터를 위한 자원을 동시에 할당하는 경우에 주파수 도메인에서 유저 1 및 유저 2에 할당된 자원이 오버랩(overlap)되지 않도록 할당한다.
기지국은 유저 1을 위한 제 1 어플리케이션의 ADU들의 전송을 위해 선택한 주파수 영역에 대한 정보(예, 무선자원(예, RB) 인덱스 정보)를 유저 1로, 유저 2를 위한 제 2 어플리케이션의 ADU들 전송을 위해 선택한 주파수 영역에 대한 정보를 유저 2로 각각 전송해 줄 수 있다. 기지국은 각 유저 별로 각 ADU 별로 할당된 주파수 영역에 대한 정보를 전송해 줄 수 있다. 여기서 RB 인덱스 정보는 유저 별로 할당된 시간 및 주파수 도메인에서의 RB를 지시하는 인덱스들을 포함할 수 있다. 이와 같이, 기지국은 유저(단말) 별로 각 ADU의 전송을 위해 할당된 무선자원을 가리키는 무선자원 인덱스에 대한 정보를 전송할 수 있다. 또한, 기지국은 유저 별로 각 ADU의 전송을 위한 할당된 무선자원에 적용될 MCS 레벨을 지시하는 정보를 상기 유저 별로 각각 전송해 줄 수 있다. 기지국이 ADU 별로 MCS 레벨을 결정하여 ADU 별로 지시해 줄 수 있다.
기지국은 유저 별로 할당된 무선자원 인덱스에 대한 정보 및 MCS 레벨을 지시하는 정보를 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control CHannel)의 DCI(Downlink Control Information) 포맷을 통해 또는 RRC 시그널링 등으로 시그널링 해 줄 수 있다. 유저(단말)은 DCI 포맷 또는 RRC 시그널링으로 해당 ADU 별로 할당된 무선자원 인덱스에 대한 정보 및 MCS 레벨에 대한 정보를 수신하여 각 ADU를 기지국으로부터 수신할 수 있다. ADU 특정 시점에 발생하여 짧은 시간 내에 전송이 필요한 데이터라는 특성 상 이벤트-트리거링 방식으로 전송될 수 있으므로 기지국은 유저에게 동적으로 DCI 포맷으로 제어정보를 알려주는 것이 더 바람직할 수는 있다.
도 12는 본 발명에 실시예에 적용될 수 있는 기지국과 단말의 각 구성을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(110) 및 단말(120)을 포함한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(110)의 일부이고 수신기는 단말(120)의 일부이다. 상향링크에서 송신기는 단말(120)의 일부이고 수신기는 기지국(110)의 일부이다. 기지국(110)은 프로세서(112), 메모리(114) 및 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 유닛(116)을 포함한다. 여기서 RF 유닛(116)은 5G NR 등의 시스템에서는 RU일 수 있다. 프로세서(112)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(114)는 프로세서(112)와 연결되고 프로세서(112)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(116)은 전기적으로 프로세서(112)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 단말(120)은 프로세서(122), 메모리(124) 및 RF 유닛(126)을 포함한다. 여기서 RF 유닛(126)은 5G NR 등의 시스템에서는 RU일 수 있다. 프로세서(122)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(124)는 프로세서(122)와 연결되고 프로세서(122)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(126)은 전기적으로 프로세서(122)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 기지국(110) 및/또는 단말(120)은 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에서 지능적 제어 모듈(ICM)은 프로세서(processor), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer), 등으로도 구현될 수 있으며 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 지능적 제어 모듈(ICM)에 구비될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 기지국이 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원을 할당하는 방법에 있어서,
    어플리케이션의 목표 전송지연 값에 대한 제 1 정보, 상기 어플리케이션 데이터의 크기에 대한 제 2 정보 및 상기 어플리케이션 데이터를 수신할 단말에 대한 무선채널 상태에 대한 제 3 정보를 획득하는 단계;
    상기 제 3 정보에 기초하여 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 MCS 레벨, 상기 제 1 정보 및 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 목표 전송지연 값 내에 상기 어플리케이션 데이터를 전송 완료하기 위한 무선자원을 할당하는 단계를 포함하되,
    상기 어플리케이션의 상기 어플리케이션 데이터는 하나 이상의 어플리케이션 데이터 유닛(Application Data Unit, ADU)을 포함하는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 ADU 각각은 특정 시점에서 전송요청이 발생되어 상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값 이내에 전송 완료가 요구되는 특성을 갖는 데이터인, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 어플리케이션의 요구 지연 값에 대한 정보 및 네트워크 지연과 관련된 값에 대한 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 1 정보는 상기 적어도 어느 하나의 정보에 기초하여 획득되는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 정보를 획득하는 단계는 상기 제 2 정보를 네트워크 서버로부터 수신하는 단계를 포함하는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 정보를 획득하는 단계는 단위시간 당 네트워크의 자원 사용량 정보에 기초하여 상기 어플리케이션 데이터의 크기를 추정하는 단계를 포함하는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 할당된 무선자원에 대한 정보를 DU(Distributed Unit)의 스케줄러에 전달하는 단계를 더 포함하는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값은 요구 지연(latency requirement) 값에서 전파 지연(propagation delay), 큐잉 지연(Queuing delay)값 및 무선 인터페이스 지연값을 차감한 값이거나, 혹은
    상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값은 요구 지연값에서 패킷 RTT(Round-Trip Time) 값을 차감한 값인, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 정보는 상기 하나 이상의 ADU 각각의 크기 정보를 포함하며,
    상기 무선자원을 할당하는 단계는 상기 하나 이상의 ADU 각각의 크기에 기초하여 ADU 별로 무선자원을 할당하는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 MCS 레벨을 결정하는 단계는 상기 하나 이상의 ADU 각각에 대해 적용될 MCS 레벨을 결정하며,
    상기 ADU 별로 무선자원을 할당하는 경우 상기 ADU 별로 결정된 MCS 레벨을 더 고려하여 무선자원을 할당하는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 ADU 각각은 시간 도메인에서는 상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값에 해당하는 시간길이 이내로 할당되는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 ADU 각각은 주파수 도메인에서는 상기 ADU의 각각의 크기 및 상기 하나 이상의 ADU 각각에 대해 결정된 MCS 레벨에 기초하여 소정 개수의 주파수 자원에 할당되는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 단말 이외의 다른 단말의 어플리케이션 데이터와 상기 단말의 어플리케이션 데이터를 위한 자원을 동시에 할당하는 경우에 상기 다른 단말의 어플리케이션 데이터를 위한 자원이 주파수 도메인에서 상기 단말의 어플리케이션 데이터에 할당된 자원과 오버랩(overlap)되지 않도록 할당하는 단계를 더 포함하는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 할당된 무선자원을 통해 상기 어플리케이션 데이터를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는, 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원 할당 방법.
  14. 어플리케이션 데이터에 대한 무선자원을 할당하는 기지국에 있어서,
    RF 유닛; 및
    상기 RF 유닛과 전기적으로 연결되고 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 어플리케이션의 목표 전송지연 값에 대한 제 1 정보, 상기 어플리케이션 데이터의 크기에 대한 제 2 정보 및 상기 어플리케이션 데이터를 수신할 단말에 대한 무선채널 상태에 대한 제 3 정보를 획득하고,
    상기 제 3 정보에 기초하여 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하며,
    상기 결정된 MCS 레벨, 상기 제 1 정보 및 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 목표 전송지연 값 내에 상기 어플리케이션 데이터를 전송 완료하기 위한 무선자원을 할당하고,
    상기 어플리케이션의 상기 어플리케이션 데이터는 하나 이상의 어플리케이션 데이터 유닛(Application Data Unit, ADU)을 포함하는, 기지국.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 하나 이상의 ADU 각각은 특정 시점에서 전송요청이 발생되어 상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값 이내에 전송 완료가 요구되는 특성을 갖는 데이터인, 기지국 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 RF 유닛은 상기 어플리케이션의 요구 지연 값에 대한 정보 및 네트워크 지연과 관련된 값에 대한 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 수신하며,
    상기 프로세서는 상기 제 1 정보를 상기 적어도 어느 하나의 정보에 기초하여 획득하는, 기지국.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2 정보는 상기 하나 이상의 ADU 각각의 크기 정보를 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 무선자원을 할당하는 경우 상기 하나 이상의 ADU 각각의 크기에 기초하여 ADU 별로 무선자원을 할당하는, 기지국.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 MCS 레벨을 결정하는 경우 상기 하나 이상의 ADU 각각에 대해 적용될 MCS 레벨을 결정하며,
    상기 ADU 별로 무선자원을 할당하는 경우 상기 ADU 별로 결정된 MCS 레벨을 더 고려하여 무선자원을 할당하는, 기지국.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 하나 이상의 ADU 각각을 시간 도메인에서는 상기 어플리케이션의 목표 전송지연 값에 해당하는 시간길이 이내로 할당하는, 기지국.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 하나 이상의 ADU 각각을 주파수 도메인에서는 상기 ADU의 각각의 크기 및 상기 하나 이상의 ADU 각각에 대해 결정된 MCS 레벨에 기초하여 소정 개수의 주파수 자원에 할당하는, 기지국.
KR1020220125827A 2022-09-30 2022-09-30 종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능보장을 위한 무선자원 할당 방법 및 장치 KR20240045903A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220125827A KR20240045903A (ko) 2022-09-30 2022-09-30 종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능보장을 위한 무선자원 할당 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220125827A KR20240045903A (ko) 2022-09-30 2022-09-30 종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능보장을 위한 무선자원 할당 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240045903A true KR20240045903A (ko) 2024-04-08

Family

ID=90715380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220125827A KR20240045903A (ko) 2022-09-30 2022-09-30 종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능보장을 위한 무선자원 할당 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240045903A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210106281A (ko) 2020-02-20 2021-08-30 한국전자통신연구원 이동 통신 시스템에서 종단간 트래픽 지연 측정 방법 및 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210106281A (ko) 2020-02-20 2021-08-30 한국전자통신연구원 이동 통신 시스템에서 종단간 트래픽 지연 측정 방법 및 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220116799A1 (en) Method and device for o-ran-based performance optimization and configuration
US10897726B2 (en) Multiple-slice application delivery based on network slice associations
US20200245185A1 (en) Systems and methods for on demand intelligent analytics dynamic access network slice switching and carrier aggregation
EP3668259B1 (en) Apparatus and method for providing service network in wireless communication system
JP2023521568A (ja) 能力削減型ｎｒ（新無線）デバイスのための制御リソースセット０
US20230276477A1 (en) Method and apparatus for allocating dynamic resources of integrated access and backhaul nodes in wireless communication system
US11729746B2 (en) Base station, system, and method
WO2021161861A1 (ja) 端末及び通信方法
JP2023529138A (ja) 無線通信システムにおいて複数のアップリンク帯域に対するｓｒｓを送信する方法及びそのための装置
JP2022544351A (ja) 解放されたリソースを利用する通信装置および通信方法
CN109891970A (zh) 无线网络中的数据传输方法、装置和系统
JP2023514078A (ja) パケット遅延バジェットが制限されるシナリオにおいてモード２のリソースを（再）選択する通信装置および通信方法
KR20220078591A (ko) 사용자 장비 및 스케줄링 노드
WO2023029757A1 (zh) 一种资源预估方法和相关设备
WO2022014272A1 (ja) 端末、基地局及び通信方法
KR20240045903A (ko) 종단간 어플리케이션-레벨 지연의 성능보장을 위한 무선자원 할당 방법 및 장치
CN117693906A (zh) 用于无线通信的基于位姿的波束形成技术
JP2022550251A (ja) Ｖ２ｘリソースのセンシングおよび選択においてｓｌ－ｒｓｒｐを利用する通信装置および通信方法
WO2021167527A1 (en) Communication apparatuses and communication methods for utilization of reserved resource
KR20210059468A (ko) 무선통신 시스템에서 네트워크 슬라이스별 데이터 속도를 제어하는 방법 및 장치
JP7486625B2 (ja) Ｎｒ ｖ２ｘにおけるｉｕｃ ｍａｃ ｃｅの設定及びｌｃｐ動作方法及び装置
JP7493682B2 (ja) Ｎｒ ｖ２ｘにおけるリソースを決定する方法及び装置
WO2024029157A1 (ja) 端末、基地局、及び、通信方法
WO2023203938A1 (ja) 端末、基地局、通信方法及び集積回路
WO2022014281A1 (ja) 端末、基地局及び通信方法