KR100960109B1 - Method for assigning resource of united system - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 복수개의 단일 시스템이 복합적으로 운영되는 통합 시스템에 대해, 통합 시스템 내에서 공통으로 사용되는 표준 네트워크 상태 지수를 사용하여, 비용함수를 결정하는 단계와, 비용함수에 기초하여, 자원을 할당하는 단계를 포함하는 통합 시스템의 자원 할당 방법에 관한 것이다. 이에 의하여, 여러 개의 시스템이 복합적으로 운영되는 통합 시스템 내에서 각 시스템들과 사용자들 간의 상황과 요구 조건들을 최대한 반영하고 효율적인 자원관리가 가능해진다.The present invention relates to an integrated system in which a plurality of single systems are operated in combination, by using a standard network state index commonly used in the integrated system, determining a cost function, and based on the cost function, It relates to a resource allocation method of an integrated system comprising the step of allocating. As a result, it is possible to efficiently reflect the situation and requirements between the systems and users in an integrated system in which several systems are operated in a complex manner, and to efficiently manage resources.
비용 함수, 표준 네트워크 상태 지수, 통합 시스템 Cost function, standard network condition index, integrated system
Description
본 발명은 통합 시스템의 자원 할당 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 여러 개의 시스템이 복합적으로 운영되는 통합 시스템 내에서 각 시스템들과 사용자들 간의 상황과 요구조건들을 최대한 반영하고 효율적인 자원관리를 고려함으로써 효과적인 연결을 이끌어내기 위한 통합 시스템의 자원 할당 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for allocating resources of an integrated system. More particularly, the present invention relates to the situation and requirements of each system and users in an integrated system in which several systems are operated in combination, and to consider efficient resource management. The present invention relates to a method for allocating resources of an integrated system to derive effective connections.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-003-02, 과제명: 차세대 이동통신 서비스 플랫폼 개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Telecommunication Research and Development. .
최근 휴대인터넷(WiBro)이 본격적으로 상용화 되면서, 차세대 이동통신 기술에 대한 관심이 증폭되고, 그에 따른 연구도 활발하게 진행되고 있다.Recently, as the WiBro is commercialized in earnest, interest in the next generation mobile communication technology has been amplified, and studies are being actively conducted.
현재 고려되고 있는 차세대 이동통신의 형태는, 와이브로(WiBro), 코드분할다중접속(CDMA), 무선랜(WLAN) 등의 기존 시스템의 연계를 통한 방안과, 중국의 FuTURE forum, WWRF(Wireless World Research Forum) 산하 WG4에서 연구 개발 중인 범용 무선 인터페이스(air-interface) 기술과 같은 새로운 시스템의 개발을 통한 방안이 있을 수 있다. The next generation of mobile communication under consideration is through the connection of existing systems such as WiBro, code division multiple access (CDMA), and wireless LAN (WLAN), China's FuTURE forum, and WWRF (Wireless World Research). There may be a way through the development of new systems such as the universal air-interface technology under research by WG4.
기존 시스템의 연계를 통한 방안과, 새로운 시스템 방안 모두, 기존 시스템과의 호환성(backward compatibility)을 보장하기 위해서, 기존 시스템과의 통합운영이 불가피하며, 이에 따른 필수 기술로서 수직적 핸드오버를 통한 무선 자원 관리 기법 등이 있을 수 있다. In order to guarantee backward compatibility with the existing system and the new system scheme, the integrated operation with the existing system is inevitable, and as a necessary technology, radio resources through vertical handover are required. Management techniques.
도 1a 내지 도 1b는 통합 시스템의 일예를 도시한 도면이다.1A-1B illustrate an example of an integrated system.
도면을 참조하여 설명하면, 먼저, 도 1(a)는 시스템 전체를 관리하는 시스템 관리자에 의해 중앙 집중식으로 운영되는 통합 시스템을 도시하며, 도 1(b)는 여러 시스템이 서로 정보를 주고 받으며 분산식으로 운영되는 통합 시스템을 도시한다. Referring to the drawings, first, FIG. 1 (a) illustrates an integrated system that is centrally operated by a system administrator who manages the entire system, and FIG. 1 (b) shows that various systems exchange information with each other. Shows an integrated system operated in such a way.
이와 같은 통합 시스템 환경은, 와이브로(WiBro), 코드분할다중접속(CDMA), 무선랜(WLAN) 등과 같은 서로 다른 단일 시스템이 통합되어 운영된다. 종래에는 여러 개의 서로 다른 시스템을 효과적으로 연결하기 위하여 많은 노력은 기울였으나, 체계적이지 못하였다. 예를 들어, 각 시스템과 사용자들 간의 요구 조건이 서로 충족하지 못하였으며, 서로 충족하는 경우에도 교환하는 정보가 몇 가지 안 되었다. 이에 따라, 시간에 따라 변화하는 채널 상황에 둔감하게 되어 실시간으로 변하는 사용자들의 요구를 반영하기에 부족한 부분이 많았다. 또한, 사용자가 받는 서비스 비용도 각 시스템의 채널 상태를 반영하지 못한 채, 단순히 사용자의 요구 정도에 따라 비용이 결정되었다.Such an integrated system environment is operated by integrating different single systems such as WiBro, code division multiple access (CDMA), WLAN, and the like. In the past, much effort has been made to effectively connect several different systems, but it is not systematic. For example, the requirements between each system and users did not meet each other, and even if they met each other, there was little information exchanged. As a result, they are insensitive to changing channel conditions over time, and there are many parts that are insufficient to reflect the needs of users in real time. In addition, the service cost received by the user does not reflect the channel state of each system, and the cost is simply determined according to the user's demand.
본 발명의 목적은, 여러 개의 시스템이 복합적으로 운영되는 통합 시스템 내에서 각 시스템들과 사용자들 간의 상황과 요구 조건들을 최대한 반영하고 효율적인 자원관리가 가능하도록 자원을 할당하는 통합시스템의 자원 할당 방법방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is a method for allocating resources of an integrated system that allocates resources to enable efficient resource management and reflect the situation and requirements among the systems and users in an integrated system in which multiple systems are operated in a complex manner. In providing.
상술한 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 통합 시스템의 자원 할당 방법은, 복수개의 단일 시스템이 복합적으로 운영되는 통합 시스템에 대해, 통합 시스템 내에서 공통으로 사용되는 표준 네트워크 상태 지수를 사용하여, 비용함수를 결정하는 단계와, 비용함수에 기초하여, 자원을 할당하는 단계를 포함한다. The resource allocation method of the integrated system according to an embodiment of the present invention for solving the above-mentioned problems and other problems is a standard network commonly used in the integrated system for the integrated system in which a plurality of single systems are operated in combination Using a state index, determining a cost function and allocating resources based on the cost function.
본 발명 실시예에 따른 통합시스템에 따르면, 서로 다른 시스템이 통합적으로 운영되는 상태에서 표준 네트워크 상태 지표(SNSI)를 사용하여, 비용 함수를 결정하고, 이에 기초하여 자원을 할당함으로써, 이종 시스템의 통합 운영시의 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 된다. 나아가, 시스템 용량 증대와 사용자의 만족도가 향상될 수 있다. According to the integrated system according to the embodiment of the present invention, the integration of heterogeneous systems by determining a cost function and allocating resources based on the standard network state indicator (SNSI) in a state in which different systems are operated in an integrated manner. It enables efficient use of operational resources. Furthermore, system capacity increase and user satisfaction can be improved.
특히, 단말기가 어느 단일 시스템과 접속하였을 경우에 단위 데이터당 필요한 잉여 자원의 양을 비롯하여, 단말기의 채널 상태, 단말기의 서비스 품질 조건 등을 고려하여 비용함수를 결정함으로써, 각 시스템들의 채널 상태와 사용자들의 요구 조건을 최대한 반영하여 최적화된 자원 분배 및 서비스 품질의 성능 향상을 이룰 수 있게 된다. In particular, when the terminal accesses a single system, the cost function is determined in consideration of the amount of surplus resources per unit data, the channel state of the terminal, the quality of service conditions of the terminal, and the like. By fully reflecting their requirements, optimized resource distribution and service quality performance can be achieved.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2b는 통합 시스템 하에서 무선 자원 효율을 고려한 예를 보여주는 도면이다.2A to 2B are diagrams showing examples in which radio resource efficiency is considered under an integrated system.
통합 시스템에서는 자원 관리 기법이 단일 시스템의 자원 효율뿐만 아니라 통합 시스템 전체의 자원효율도 고려해야 한다. 예를 들어, 단일 시스템의 무선 자원 효율만을 고려할 경우에 기회적 스케줄링을 통해서 무선 자원 효율을 향상시킬 수 있으나, 도 2a와 같이, 통합 시스템 관점에서 보면, 각각의 단일 시스템의 무선 자원 효율의 증대가 전체 통합 시스템의 효율 증대로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 도 2b와 같이, 시스템 간의 협력을 통한 통합 무선 자원 관리가 필요하다.In an integrated system, resource management techniques should consider not only the resource efficiency of a single system, but also the overall resource efficiency of the integrated system. For example, when considering only radio resource efficiency of a single system, it is possible to improve radio resource efficiency through opportunistic scheduling. However, as shown in FIG. This may not be achieved by increasing the efficiency of the entire integrated system. Accordingly, as shown in FIG. 2B, integrated radio resource management through cooperation between systems is required.
시스템 간의 협력을 위해서는 모든 시스템에서 잘 활용할 수 있는 공통적 형식이 필요하다. 그러나, 와이브로(Wireless Broadband Internet; Wibro) 시스템, 무선랜(Wireless LAN; WLAN) 시스템, 코드분할다중접속(Code Division Multiple Access; CDMA) 시스템, 3GPP-LTE 시스템, 범용이동통신시스템(Universal mobile telecommunications systems; UMTS) 등은 무선 자원을 사용하는 방법이 상이하다. 예를 들어, CDMA 시스템과 WLAN 시스템이 존재하는 통합 시스템이 시스템 간의 협력을 통해 운영된다고 가정할 때, CDMA 시스템은 전송전력 및 부호에 의한 스프레딩 계수 등의 정보를 WLAN 시스템에 전송할 것이나, WLAN 시스템의 경우, 전송 효 율을 결정하는 중요한 요소는 각 사용자들의 충돌(collision) 횟수와 랜덤 백오프(random backoff)에 의한 대기시간이다. 따라서 서로 상이한 지표의 전달은 시스템간 협력에 있어서 혼란을 가중시킬 우려가 있다. Cooperation between systems requires a common format that can be used across all systems. However, Wireless Broadband Internet (WBRO) systems, Wireless LAN (WLAN) systems, Code Division Multiple Access (CDMA) systems, 3GPP-LTE systems, Universal mobile telecommunications systems UMTS) and the like have different methods of using radio resources. For example, assuming that an integrated system in which a CDMA system and a WLAN system exist is operated in cooperation between the systems, the CDMA system will transmit information such as transmission power and sign spreading coefficients to the WLAN system, but the WLAN system In this case, the important factors that determine the transmission efficiency are the number of collisions and random latency of each user. Therefore, the transfer of different indicators may add to the confusion in cooperation between systems.
이를 위해, 본 발명에서는, 특정 시스템에 상관없이 모든 시스템의 현재 상태를 표현할 수 있는 표준 네트워크 상태 지표(Standard Network State Information, SNSI)를 정의한다. To this end, the present invention defines a Standard Network State Information (SNSI) that can represent the current state of all systems regardless of a specific system.
한편, 본 발명에서는 모든 시스템이 주고 받는 정보에 대한 오버헤드(overhead)는 무시할 만큼 작다고 가정한다. 그리고, 단말기와 여러 제어 정보 및 데이터를 주고 받는 서빙 스테이션(serving station)을 시스템에 관계없이 기지국이라 한다. Meanwhile, in the present invention, it is assumed that the overhead of information transmitted and received by all systems is small enough to be ignored. A serving station that exchanges various control information and data with a terminal is called a base station regardless of the system.
또한, 각 단말기는 셀 내에 고르게 분포하며, 하나의 시스템에 속한 하나의 기지국으로부터만 데이터를 기지국으로부터만 데이터를 전송 받거나, 하나의 기지국으로만 데이터를 전송할 수 있다고 가정한다. 즉, 시스템 A의 기지국과 시스템 B의 기지국으로부터 동시에 데이터를 전송받을 수 없다.In addition, it is assumed that each terminal is evenly distributed in a cell and can receive data only from one base station or only one base station belonging to one system, or can transmit data only to one base station. That is, data cannot be simultaneously transmitted from the base station of system A and the base station of system B.
또한, 단말기는 특정 시스템에서 다른 시스템으로 통신 대상을 바꾸는 수직적 핸드오버를 수행할 수 있는 멀티 모드(multi mode)로 동작할 수 있으며, 이에 따른 오버헤드는 없다고 가정한다. 하나의 단말기가 통신하는 시스템이 정해지면, 단말기는 그 시스템으로부터 자원을 할당 받는다. 이때, 자원의 할당은 시스템 별로 독립적으로 수행된다. 단말기에게 자원을 할당할 때 각 단말기별로 가장 좋은 채널부터 자원을 할당하는 기회적 스케줄링(opportunistic scheduling)기법이 적용 된다.In addition, it is assumed that the terminal may operate in a multi mode capable of performing a vertical handover of changing a communication target from one system to another, and thus there is no overhead. Once a system with which one terminal communicates is determined, the terminal is allocated resources from that system. At this time, resource allocation is performed independently for each system. When allocating resources to terminals, an opportunistic scheduling technique is applied in which resources are allocated from the best channel to each terminal.
도 3은 기회적 스케줄링 기법을 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 제1 구간에서는 사용자 1에게, 제2 구간에서는 사용자 3에게, 제3 구간에서는 사용자 1에게 자원이 할당된다.3 illustrates an opportunistic scheduling technique. Referring to FIG. 3, resources are allocated to user 1 in a first section, to user 3 in a second section, and to user 1 in a third section.
도 4는 본 발명에 따른 표준 네트워크 상태 지표를 보여주는 도면이다. 4 shows a standard network status indicator in accordance with the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 표준 네트워크 상태 지표(Standard Network State Information; SNSI)는, 크게 서비스 품질(QoS) 부분과 비용 함수 부분으로 나뉜다.Referring to the drawings, a Standard Network State Information (SNSI) according to the present invention is largely divided into a Quality of Service (QoS) portion and a cost function portion.
서비스 품질(QoS) 부분과 비용 함수 부분 각각은, 순방향 링크와 역방향 링크의 두 가지 경우로 나누어 생각할 수 있으므로, 결국 크게 네 부분으로 나누어 생각할 수 있다. 하지만 모든 시스템을 순방향 링크와 역방향 링크로 구별 지을 필요는 없다. 대표적인 예로 WLAN 시스템의 경우는 순방향 링크와 역방향 링크의 구별이 없으므로 일부러 나누어 생각할 필요는 없다.Each of the quality of service (QoS) portion and the cost function portion can be thought of as being divided into two cases, a forward link and a reverse link. However, not all systems need to be distinguished as forward and reverse links. As a representative example, the WLAN system does not need to be deliberately divided because there is no distinction between the forward link and the reverse link.
서비스 품질(QoS) 부분은 각 사용자의 요구조건과 각 시스템의 상태를 알 수 있게 해주는 자료들이다. 각각의 서비스 품질(QoS) 부분은 트래픽 기술자(traffic descriptor)와 서버 기술자(server descriptor)로 이루어진다. The Quality of Service (QoS) section provides information on the requirements of each user and the status of each system. Each Quality of Service (QoS) part consists of a traffic descriptor and a server descriptor.
서비스 품질(QoS) 부분은 순방향 링크와 역방향 링크 모두 트래픽 기술자의 누설 버킷 모델(leaky bucket model)과 서버 기술자의 레이턴시 레이트 모델(latency rate model)의 두 가지로 나누어진다. The quality of service (QoS) portion is divided into two types: the leaky bucket model of the traffic descriptor and the latency rate model of the server descriptor in both the forward link and the reverse link.
트래픽 기술자(traffic descriptor)는 피크 전송률(peak rate), 지속 전송 률(sustainable rate), 최대 버스트 사이즈(maximum burst size)의 세가지 조건들로부터 그 특성이 결정된다. The traffic descriptor is characterized by three conditions: peak rate, sustainable rate, and maximum burst size.
전송률(rate)은 단위 시간에 대한 데이터 양 또는 트래픽 양으로서, 피크 전송률(peak rate)은 그 전송률이 최대일 때이며, 지속 전송률(sustainable rate)은 오랜 시간 동안의 평균 전송률을 의미한다. 최대 버스트 사이즈(maximum burst size)는 트래픽(traffic)이 피크 전송률(peak rate)로 발생하는 경우의 총 데이터 양을 의미한다. The rate is the amount of data or traffic over a unit time. The peak rate is when the rate is maximum, and the sustainable rate means the average rate for a long time. The maximum burst size means the total amount of data when traffic occurs at a peak rate.
서버 기술자(server descriptor)는 최대 지속 서비스 전송률(maximum sustainable service rate), 최소 레이턴시(minimum latency)의 두 가지 조건들로부터 그 특성이 결정된다. 최소 레이턴시(minimum latency)는 서버가 서비스를 제공하기 전까지 걸리는 지연시간을 의미하며, 최대 지속 서비스 전송률(maximum sustainable service rate)은, 최소 레이턴시(minimum latency) 이후에 서버가 서비스를 시작하면서 제공하는 평균 서비스 전송률을 의미한다.The server descriptor is characterized from two conditions, the maximum sustainable service rate and the minimum latency. Minimum latency is the delay before the server provides service, and the maximum sustainable service rate is the average that the server provides after starting the service after minimum latency. It means the service transmission rate.
여기서, 중요한 점은 사용자가 요구하는 최대 딜레이(maximum delay), 피크 레이트(peak rate), 지속 전송률(sustainable rate), 최대 버스트 사이즈(maximum burst size) 등의 조건을 만족하는 시스템은 한 가지가 아니라 여러 가지가 될 수 있다는 것이다. 최소 레이턴시(minimum latency)가 크더라도 최대 지속 서비스 전송률(maximum sustainable service rate)을 크게 하거나, 아니면 최대 지속 서비스 전송률(maximum sustainable service rate)가 작더라도(사용자의 지속 전송률 보다는 커야 함) 최소 레이턴시(minimum latency)를 작게 하면, 최대 딜레이(maximum delay)가 같은 여러 종류의 서비스 제공 패턴이 존재할 수 있게 된다.The important point here is not one system that satisfies the conditions such as the maximum delay, peak rate, sustainable rate, and maximum burst size that the user requires. There can be many things. Highest minimum latency even with large minimum latency, or small minimum latency (greater than user's sustained rate) minimum latency If the latency is reduced, there may be several types of service provision patterns having the same maximum delay.
비용 함수 부분은 비용 함수를 계산하는데 필요한 자료들을 수집하는 부분이며, 이 부분 또한 서비스 품질(QoS) 부분과 마찬가지로 순방향 링크 비용과 역방향 링크 비용으로 나누어 생각할 수 있다.The cost function part collects the data needed to calculate the cost function. This part, like the quality of service (QoS) part, can be divided into the forward link cost and the reverse link cost.
순방향 링크 비용과 역방향 링크 비용 각각은, 자원 비용(resource cost)과, 호 상태 조정(call state adjustment)으로 이루어진다. 여기서 자원 비용(resource cost)이란, 시스템이 서비스를 제공하는 과정에서 소요되는 자원의 비용으로서, 대부분의 경우 채널의 개수이다. 하지만, 자원 비용(resource cost)은 평균적인 개념이며, 각 사용자의 접속 상태나 실제 채널 상태에 따라서 비용은 달라질 수 있으므로, 호 상태 조정(call state adjustment)으로 그 부분의 조절을 수행할 수 있다. Each of the forward link cost and the reverse link cost consists of a resource cost and a call state adjustment. In this case, the resource cost is a cost of a resource in the process of providing a service by the system, and in most cases, the number of channels. However, the resource cost is an average concept, and the cost may vary according to the connection state or the actual channel state of each user, so that the adjustment of the portion may be performed by call state adjustment.
한편, 통합 시스템에서 무선 자원 효율의 증대는 통합 시스템에 포함된 단일 시스템뿐만 아니라 단일 시스템간 부하 분산에 의해 그 효과가 극대화 될 수 있다. 도 2a와 같이 시스템의 부하가 특정 시스템에 집중되어 있는 경우 무선 자원의 불균형적 이용으로 인하여 사용자들의 서비스 품질(QoS) 만족도, 시스템 용량의 측면에서의 손실이 불가피하다. 그러나, 도 2b와 같이, 적절한 원칙에 의해 특정 트래픽에 집중되어 있는 단말을 수직적 핸드오버를 통하여 상대적으로 유휴 무선 자원이 많은 시스템으로 분산시킨다면 통합 시스템의 전체 무선 효율은 증가하게 될 것이다. 따라서 각각의 단말의 접속 시스템을 결정하는 적절한 기준을 세우는 것이 통합 시스템의 무선 자원 관리에 핵심적 요소라고 할 수 있다.On the other hand, the increase of the radio resource efficiency in the integrated system can be maximized by the load balancing between the single system as well as the single system included in the integrated system. When the load of the system is concentrated in a specific system as shown in FIG. However, as shown in FIG. 2B, if a terminal concentrated on specific traffic is distributed to a system having relatively high idle radio resources through vertical handover, as shown in FIG. 2B, the total wireless efficiency of the integrated system will be increased. Therefore, establishing an appropriate standard for determining the access system of each terminal can be said to be a key factor in the radio resource management of the integrated system.
본 발명에서는 하나의 단말이 특정 시스템에 접속하였을 때 사용되는 무선 자원의 양, 단말의 채널상태, 단말기가 요구하는 서비스 품질(QoS) 만족도 등을 종합적으로 고려한 비용을 계산하기 위하여 이를 정량적으로 구하는 비용 함수를 제시한다. In the present invention, a cost quantitatively calculated in order to calculate a cost in consideration of the amount of radio resources used when one terminal is connected to a specific system, the channel state of the terminal, the quality of service (QoS) satisfaction required by the terminal, etc. Present a function.
본 발명에서의 비용은, 특정 시스템이 어떤 사용자를 수용했을 경우 그 시스템에서 추가로 사용하게 되는 자원의 양이라고 정의할 수 있다. 이 자원의 양을 실제적인 수치로 계산해주는 것이 비용 함수다. 그러므로 비용 함수를 통해 사용자는 어떤 서비스를 받으려면 어느 정도의 비용을 지불해야 하는지를 파악할 수 있다. In the present invention, the cost may be defined as the amount of resources additionally used by a system when a system accommodates a user. It is a cost function that calculates the actual amount of this resource. Thus, the cost function allows the user to figure out what kind of service he or she will have to pay.
여기에서의 비용은 절대적인 실제의 비용이 될 수도 있으며 단순히 낮은 비용 함수 값이 좋은 시스템임을 나타내는 상대적인 척도의 비용이 될 수도 있다. 다시 말해 비용 함수란 표준 네트워크 상태 지표를 수집하여 각 시스템들의 상태를 파악하고 각 사용자들의 요구 조건을 검토한 후 어떤 시스템과 어떤 사용자를 연결하는 것이 효율적일지 결정할 수 있게 해주는 척도이다. The cost here can be either an absolute real cost or simply a relative measure of the cost indicating that a low cost function value is a good system. In other words, the cost function is a measure that collects standard network health metrics to determine the status of each system, examine the requirements of each user, and determine which systems and which users would be more efficient.
또한 비용 함수는 각 연결을 결정해주는 것 외에도 통합시스템 안의 단일 시스템들의 평형을 위한 기능도 담당하고 있다. 이것은, 특정 단일 시스템에 사용자가 집중되게 되면 비용을 증가시켜, 사용자를 다른 시스템으로 분산시킴으로써 가능해진다. 즉, 비용 함수는 한 종류의 시스템에 과부하가 걸리게 되면 다른 시스템들로 분산시켜 안정된 통합시스템 상태를 유지하는 기능을 갖고 있다. In addition to determining each connection, the cost function is also responsible for balancing the single systems in the integrated system. This is possible by increasing the cost of the user being concentrated on a particular single system, thereby distributing the user to other systems. In other words, the cost function has a function of maintaining a stable integrated system state by distributing it to other systems when one type of system is overloaded.
결국, 시스템 들 간의 연결뿐만 아니라, 단일 시스템들의 평형 기능을 위해, 비용함수가 결정되며, 결정된 비용함수에 따라 자원을 할당할 수 있다. 예를 들어, 비용 함수의 값이 작을수록, 자원을 우선적으로 할당할 수 있다. As a result, the cost function is determined for the equilibrium function of single systems, as well as the connections between the systems, and resources can be allocated according to the determined cost function. For example, the smaller the value of the cost function, the more likely it is to allocate resources.
이러한 내용을 토대로 비용 함수를 하기의 수학식 1과 같이 정의한다.Based on this, the cost function is defined as in Equation 1 below.
이러한 위 수식에서의 파라미터들을 살펴보면, Savg는 단일 시스템 내의 평균 채널 상태를, Acal은 사용자가 속해 있는 특정 채널의 상태를, CBW는 전체 자원 비용을, Mγμ는 단말기가 단위 데이터를 추가로 전송하는 경우에 사용하는 무선 자원의 양을, Rreq는 사용자가 요구하는 서비스 품질(QoS) 조건을 만족시키기 위해 서버로부터 제공받아야 하는 평균적인 데이터 전송률(sustainable service rate)을, Bsys는 시스템의 전체 대역폭을, Dres는 자원 예약 비용을, Lmax는 최대 시스템 레이턴시(latency)를, Lreq는 사용자 요구 레이턴시(latency)를 의미한다.Looking at the parameters in the above formula, Savg is the average channel state in a single system, Acal is the state of a particular channel to which the user belongs, C BW is the total resource cost, M γμ is the terminal sends additional unit data In this case, Rreq is the average sustained service rate that must be provided from the server to meet the quality of service (QoS) requirements of the user, and B sys is the total bandwidth of the system. Where Dres is the resource reservation cost, Lmax is the maximum system latency, and Lreq is the user-required latency.
여기서, Savg, Acal, CBW, Mγμ, Bsys, Dres는 도 4의 비용 함수 부분과 관련된 표준 네트워크 상태 지수이며, Rreq, Lmax, Lreq는 도 4의 서비스 품질(QoS) 부분과 관련된 표준 네트워크 상태 지수이다.Where Savg, Acal, C BW , M γμ , B sys , and Dres are standard network state indices associated with the cost function portion of FIG. 4, and Rreq, Lmax, Lreq are standard networks associated with the quality of service (QoS) portion of FIG. 4. The state index.
또한, Savg, Acal, CBW, Mγμ, Bsys, Dres, Lmax 는 네트워크(시스템)와 관련된 표준 네트워크 상태 지수이며, Rreq, Lreq는 어플리케이션(aaplication)과 관련된 표준 네트워크 상태 지수이다.Also, Savg, Acal, C BW , M γμ , B sys , Dres, Lmax are standard network health indices related to the network (system), and Rreq, Lreq are standard network health indices related to the application (aaplication).
한편, 수학식 1의 비용함수에서, Dres(Lmax-Lreq)는 레이턴시(latency)의 예 약(reservation)에 관한 부분이다. On the other hand, in the cost function of Equation 1, Dres (Lmax-Lreq) is a part regarding the reservation of latency (latency).
예를 들어, 사용자가 시스템에서 제시한 최대 시스템 레이턴시(maximum system latency)보다 작은 값을 필요로 할 경우 예약을 통해 줄여 줄 수도 있지만 대신 그것에 대한 비용을 추가로 지불해야 한다는 내용이다. For example, if a user needs a value less than the maximum system latency suggested by the system, it can be reduced by making a reservation, but they will have to pay for it instead.
Dres는 자원 예약 비용, 즉 레이턴시(latency)를 줄이는 단위 시간당의 비용이다. 레이턴시(latency)를 줄이기 위한 비용인 Dres 가 커질수록 비용함수(cost)의 값은 커지게 된다.Dres is the cost of resource reservation, that is, the cost per unit of time to reduce latency. As Dres, a cost for reducing latency, increases, the value of cost increases.
또한, (Lmax-Lreq)는 얼마만큼의 레이턴시(latency)를 줄일 것인가 에 대한 지표이다. 사용자가 요구하는 레이턴시(Lreq)가 커질수록, 줄이고자 하는 레이턴시(Lmax-Lreq)가 작아지며, 결국 비용 함수(cost)의 값은 작아지게 된다. 또한, 사용자가 요구하는 레이턴시(Lreq)가 작아질수록, 줄이고자 하는 레이턴시(Lmax-Lreq)가 커지며, 결국 비용 함수(cost)의 값은 커지게 된다. In addition, (Lmax-Lreq) is an indicator of how much latency (latency) to reduce. As the latency Lreq requested by the user increases, the latency Lmax-Lreq to be reduced decreases, resulting in a decrease in the value of the cost function. In addition, as the latency Lreq required by the user is smaller, the latency Lmax-Lreq to be reduced is increased, and thus, the value of the cost function is increased.
하지만, 비용함수에서, Dres(Lmax-Lreq) 부분이 미치는 영향은 미미하므로, 생략할 수 있다.However, in the cost function, the effect of the Dres (Lmax-Lreq) portion is minimal and can be omitted.
따라서, 비용함수는 하기의 수학식 2와 같을 수 있다.Therefore, the cost function may be as shown in Equation 2 below.
한편, Savg는 하나의 셀 내에 존재하는 여러 단말의 평균 채널 상태를 나타낸다. 하나의 셀 내에는 여러 단말이 존재하는 경우에, 이들을 개념적으로 기지국 으로부터 동일한 거리에 있다고 가정하면, Savg는 기지국과 각 단말 사이의 평균적인 무선 채널의 상태로 정의된다. Savg는 하기의 수학식 3에 의해 연산될 수 있다. On the other hand, Savg represents the average channel state of several terminals present in one cell. If there are several terminals in a cell, assuming that they are conceptually at the same distance from the base station, Savg is defined as the average radio channel state between the base station and each terminal. Savg may be calculated by Equation 3 below.
여기서, μ는 시스템의 자원 효율을 의미하고, γ는 시스템의 자원 사용률을 나타낸다. 즉, γ은 시스템의 채널 측면의 효율이며, μ는 시스템의 주파수 효율(bandwidth efficiency)이다. Where μ represents the resource efficiency of the system, and γ represents the resource utilization of the system. In other words, γ is the efficiency of the channel side of the system, and μ is the bandwidth efficiency of the system.
시스템의 주파수 효율(μ)은 현재 기지국이 전송하고 있는 데이터의 양을 측정하고 이를 전체 자원의 양으로 나눔으로써 도출할 수 있으며, 시스템의 자원 사용률(γ)은 기지국에서 사용하고 있는 자원의 양을 전체 자원으로 나눔으로써 도출할 수 있다. 시스템의 자원 사용률(γ)과, 시스템의 주파수 효율(μ)은 하기의 수학식 4와 같다. The frequency efficiency (μ) of the system can be derived by measuring the amount of data currently being transmitted by the base station and dividing it by the total amount of resources. The resource utilization rate (γ) of the system is the amount of resources used by the base station. It can be derived by dividing by the whole resource. The resource utilization rate γ of the system and the frequency efficiency μ of the system are as shown in Equation 4 below.
여기서, Rused는 현재 사용되고 있는 자원의 양, Rall은 시스템의 총 자원량, Tsys는 현재 시스템의 데이터 전송률(throughput), Bsys는 시스템의 전체 대역폭을 나타낸다. Here, R used is the amount of resources currently being used , R all is the total resource amount of the system, T sys is the data throughput of the current system, and B sys is the total bandwidth of the system.
한편, 평균적인 채널 상태(Savg)는 모든 단말(terminal)에게 동일하게 적용되므로 셀 내에 흩어져 있는 개별 단말의 채널 상태를 반영하지 못하는 한계가 존재한다. 따라서 개별 단말의 채널 상태를 반영하는 Acal 파라미터가 정의된다.On the other hand, since the average channel state (Savg) is applied equally to all terminals (terminal), there is a limit that cannot reflect the channel state of the individual terminals scattered in the cell. Therefore, an Acal parameter is defined that reflects the channel state of an individual terminal.
즉, Acal 은, 셀 내에 특정 단말이 존재할 때, 그 특정 단말의 채널 상태를 평균적인 채널 상태를 나타내는 Savg와의 비율로 정의된다. 예를 들어, 특정 단말의 채널 상태가 셀 내의 평균적인 채널 상태보다 좋지 않을 경우에는 Acal 값이 낮아지게 되고, 그에 따라 해당 시스템에 접속할 때의 비용 함수 값은 증가하게 된다. 반대로 단말의 채널 상태가 셀 내의 평균적인 채널 상태보다 좋을 경우에는 Acal값이 증가하여 해당 시스템에 접속할 때의 비용 함수 값이 감소하게 된다. That is, Acal is defined as the ratio of the channel state of the specific terminal to S avg representing the average channel state when there is a specific terminal in the cell. For example, when the channel state of a specific UE is not better than the average channel state in a cell, the A cal value is lowered, thereby increasing the cost function value when accessing the corresponding system. On the contrary, when the channel state of the terminal is better than the average channel state in the cell, the cal value is increased to decrease the cost function value when accessing the corresponding system.
한편, CBW는 전체 자원 비용(total resource cost)을 나타낸다. 전체 자원 비용(CBW)이 커질수록, 비용 함수(cost)의 값은 커지게 된다. On the other hand, C BW represents a total resource cost. The larger the total resource cost C BW , the greater the value of the cost function.
한편, Bsys는 시스템의 전체 대역폭으로서, 각 단일 시스템 마다 다른 값을 가질 수 있다. On the other hand, B sys is the total bandwidth of the system, it may have a different value for each single system.
Mγμ 파라미터는 단말기가 단위 데이터를 추가로 전송하는 경우에 사용하는 무선 자원의 양을 나타내는 것으로서, 비용함수(cost)에서 가장 중요한 부분이다. Mγμ는, 
한편, 채널 상태가 다른 무선 시스템에 대하여, 도 3과 같이 기회적 스케줄 링 기법을 사용하는 경우에, 예를 들어, ①10개의 데이터를 보내는데 3개의 채널이 필요할 수 있고, ②20개의 데이터를 보내는데 9개의 채널이 필요할 수 있으며, ③30개의 데이터를 보내는데 16개의 채널이 필요할 수 있다. 상기 예들의, 와 μ의 값을 살펴보면 ①에서는 γ=0.03, μ=0.1 ②에서는 γ=0.09, μ=0.2 ③에서는 γ=0.16, μ=0.3 의 값을 가질 수 있다. ①, ②, ③의 μ 값이 증가할수록, 값은 점점 더 커지는 것을 알 수 있다. 즉, 
한편, Wibro, WLAN, CDMA, 3GPP-LTE, UMTS 시스템 등의 다양한 시스템은, 각각 다양한 방식을 통하여 자원을 분할하여 사용하고 있다. 이에 따라, Mgm은, 각 시스템의 자원 분할 방식에 따라 달라질 수 있다. On the other hand, various systems such as Wibro, WLAN, CDMA, 3GPP-LTE, UMTS system, and the like are used by dividing resources through various methods. Accordingly, M gm may vary depending on a resource partitioning scheme of each system.
예를 들어, CDMA 시스템과 같은 부호 분할 시스템의 경우, 자원을 부호에 의해 분할하여 사용한다. 즉, 하나의 단말이 부호 분할 시스템에 접속을 시도할 경우 사용하게 되는 자원은 해당 단말이 사용하게 될 부호에 의해 결정된다. 결국, Mγμ은 데이터 전송에 사용되는 부호의 개수에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, Mγμ은 신호대 잡음비(SINR)에 기초하여 결정될 수 있다.For example, in a code division system such as a CDMA system, resources are divided and used by code. That is, a resource used when one terminal attempts to access a code division system is determined by a code to be used by the corresponding terminal. As a result, M γμ can be determined based on the number of codes used for data transmission. In addition, M γμ can be determined based on the signal-to-noise ratio (SINR).
또한, 무선랜(WLAN) 시스템의 경우, 전송 기회를 부여하기 위하여 충돌이 발생하는 랜덤 억세스(random access) 방식을 사용하며, 데이터 전송을 위해 사용하는 타임 슬롯을 자원으로 사용한다. 결국, Mγμ은 전송에 사용되는 타임 슬롯의 개 수에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, Mγμ은 평균 전송 시도율에 기초하여 결정될 수 있다.In addition, in a WLAN system, a random access method in which collision occurs in order to give a transmission opportunity is used, and a time slot used for data transmission is used as a resource. As a result, M γμ can be determined based on the number of time slots used for transmission. In addition, M γμ can be determined based on the average transmission attempt rate.
또한, 와이브로(Wibro)와 같은 멀티채널 시스템의 경우, 자원을 시간과 주파수를 기준으로 결정되는 부채널 단위로 사용하므로 단말이 추가로 사용해야 하는 자원은 부채널이 된다. 결국, Mγμ은 데이터 전송에 사용되는 부채널의 개수에 기초하여 결정될 수 있다. 한편, 멀티 채널 시스템은 사용자 수가 증가할 경우, 하나의 부채널의 채널 효율이 좋아지게 되므로, 사용자수에 기초하여 결정될 수도 있다.In addition, in a multi-channel system such as Wibro, since a resource is used in a subchannel unit determined based on time and frequency, a resource additionally used by a terminal becomes a subchannel. As a result, M γμ may be determined based on the number of subchannels used for data transmission. On the other hand, in a multi-channel system, if the number of users increases, the channel efficiency of one subchannel is improved, and thus may be determined based on the number of users.
한편, Rreq는 사용자의 서비스 품질(QoS) 조건을 만족시키기 위하여 기지국 또는 서버로부터 전송 받아야 하는 평균적인 데이터 전송률을 의미한다. 이러한 Rreq는 각 사용자가 원하는 서비스에 따라 결정되는 값이다. 만약 사용자가 대용량의 서비스를 원한다면 Rreq가 커져, 비용함수(cost)의 값이 커지게 된다. 사용자가 저용량의 서비스를 원한다면 Rreq가 작아져, 비용함수(cost)의 값이 작아지게 된다. On the other hand, R req means the average data rate that must be transmitted from the base station or server in order to satisfy the quality of service (QoS) of the user. This R req is a value determined by the service desired by each user. If the user wants a large amount of service, R req increases, resulting in a cost value. If the user wants a low capacity service, R req becomes small, resulting in a small cost function.
상술한 바에 따른 통합 시스템의 자원 할당 방법은 도 5로써 구현될 수 있다. The resource allocation method of the integrated system as described above may be implemented with FIG. 5.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 시스템의 자원 할당 방법을 보여주는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a resource allocation method of an integrated system according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 통합 시스템의 자원 할당 방법은, 먼저, 통합 시스템 내에서 공통으로 사용되는 표준 네트워크 상태 지수를 사용 하여, 비용함수를 결정한다(S510).Referring to the drawings, in the resource allocation method of the integrated system according to the present invention, first, a cost function is determined using a standard network state index commonly used in the integrated system (S510).
비용함수는, 소정 단말기가 단일 시스템에 접속하여 서비스를 받는 경우에 사용되는 잉여 자원의 양(Mγμ)에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, 잉여 자원의 양(Mγμ)은, 단말기가 단위 데이터를 전송하는 경우에 사용하는 자원의 양일 수 있다. The cost function may be determined based on the amount of surplus resources M γ μ used when a given terminal connects to a single system and receives service. Herein, the amount M γμ of surplus resources may be an amount of resources used when the terminal transmits unit data.
한편, 비용함수는, 단일 시스템 내의 평균 채널 상태(Savg), 및 단일 시스템 내의 소정 단말기의 채널의 상태(Acal)에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, 평균 채널 상태(Savg)는, 시스템의 자원 사용률(γ) 및 시스템의 주파수 효율(μ)에 기초하여 결정될 수 있다. 한편, 단말기의 채널의 상태(Acal)는, 평균 채널 상태와(Savg)의 비율로 정의될 수 있다.On the other hand, the cost function may be determined based on the average channel state Savg in a single system and the state A cal of the channel of a given terminal in a single system. Here, the average channel state Savg may be determined based on the resource utilization rate γ of the system and the frequency efficiency μ of the system. Meanwhile, the state A cal of the channel of the terminal may be defined as the ratio of the average channel state to Savg.
한편, 비용함수는, 사용자가 요구하는 서비스 품질 조건을 만족시키기 위해 기지국 또는 서버로부터 제공받아야 하는 데이터 전송률(Rreq)에 기초하여 결정될 수 있다.Meanwhile, the cost function may be determined based on the data rate R req which must be provided from the base station or the server in order to satisfy the quality of service requirements required by the user.
또한, 비용함수는, 레이턴시를 줄이기 위한 단위 시간당의 비용(Dres), 및 상기 레이턴시 요구값(Lreq)에 기초하여 결정될 수 있으며, 또한, 전체 자원 비용(CBW)에 기초하여 결정될 수도 있다.In addition, the cost function may be determined based on the cost per unit time Dres for reducing the latency, and the latency request value Lreq, and may also be determined based on the overall resource cost C BW .
한편, 잉여 자원의 양(Mγμ)은, 상술한 바와 같이 단일 시스템의 자원 분할 방식에 따라 결정될 수 있다. On the other hand, the amount of surplus resources (M γμ ) can be determined according to the resource partitioning scheme of a single system as described above.
다음에, 결정된 비용함수에 기초하여, 자원을 할당한다(S520). 비용함수 값이 작을수록, 우선 순위를 두어 자원을 할당한다.Next, resources are allocated based on the determined cost function (S520). The smaller the cost function value, the more resources are allocated with priority.
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the present invention can also be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. In addition, the scope of the present invention is shown by the claims below, rather than the above detailed description. Also, it is to be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention.
도 1a 내지 도 1b는 통합 시스템의 일예를 도시한 도면이다.1A-1B illustrate an example of an integrated system.
도 2a 내지 도 2b는 통합 시스템 하에서 무선 자원 효율을 고려한 예를 보여주는 도면이다.2A to 2B are diagrams showing examples in which radio resource efficiency is considered under an integrated system.
도 3은 기회적 스케줄링 기법을 보여주는 도면이다. 3 illustrates an opportunistic scheduling technique.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표준 네트워크 상태 지표를 보여주는 도면이다. 4 is a diagram showing a standard network status indicator according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 시스템의 자원 할당 방법을 보여주는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a resource allocation method of an integrated system according to an embodiment of the present invention.
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