KR101106689B1 - 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기위한 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 동작 방법에 있어서, 단말로부터 수신한 자원요청을 기지국으로 중계하는 과정과, 상기 자원요청에 따라, 상기 단말로부터 상향링크 데이터들을 수신하는 과정과, 상기 단말로부터 수신한 상향링크 데이터들이 비실시간(non real time) 트래픽일 시, 상기 상향링크 데이터들을 트래픽 별로 구분하여 큐에 버퍼링하는 과정과, 기지국과 중계기 사이 자원할당을 위한 폴링시, 상기 큐에 버퍼링된 상향링크 데이터 양에 상응하는 무선자원을 상기 기지국에 요청하는 과정을 포함하며, 상기 수신한 상향링크 데이터에 에러가 있을 시, 상기 에러가 있는 상향링크 데이터를 상기 큐에서 버퍼링하지 않음으로써, 실시간 트래픽에 대하여 RS의 상향링크의 자원할당 시 지연을 감소시킬 수 있고, 비실시간 트래픽에 대하여 RS가 성공적으로 수신한 MS들이 데이터에 대해서만 자원을 요청하므로 자원의 낭비를 막고 BS가 자원 관리를 보다 효율적으로 할 수 있다.
광대역 무선통신, 상향링크, 무선자원, 다중 홉, 대역폭 요청 헤더(Bandwidth Request Header)

Description

광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATING UPLINK RADIO RESOURCE IN WIDEBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템 구성도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 흐름도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 흐름도,
도 4는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 흐름도,
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 중계기 동작 흐름도,
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 기지국 동작 흐름도,
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 중계기 동작 흐름도,
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 기지국 동작 흐름도,
도 9는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 중계기 동작 흐름도,
도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 기지국 동작 흐름도,
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 설명하기 위한 도면,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 중계기 장치 블록도 및,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 기지국 장치 블록도.
본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 무선자원 할당을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 광대역 무선통신 시스템에서 다중 홉을 위한 상향링크 무선자원 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.
이동통신 시스템에서 전송률 증대와 커버리지 확장을 위해 다중 홉(multi-hop)을 이용한 무선접속구간의 기술이 필수적이다. 상기 다중 홉 기술은 중계기(Relay Station:이하 "RS"라 칭함)를 통하여 전송률 증대와 커버리지 확장을 적은 비용으로 가능하게 한다. 상기 RS는 무선링크를 통해 단말(Mobile Station:이하 "MS"라 칭함)의 데이터를 중계하기 위해서는 기지국(Base Station:이하 "BS"라 칭함)로부터 자원을 할당받아야 한다. 상기 RS는 자원을 할당받을 시 트래픽의 종류에 따라서 자원을 적응적으로 할당받아 실시간(real time) 트래픽에 대해서 지연을 최소화하여 서비스 품질(QoS)을 보장해주고 비시실간 (non-real time 트래픽)에 대해서 자원의 낭비를 최소화하여 자원의 효율을 증대시켜야 한다.
기존 광대역 무선통신 시스템(IEEE 802.16)에서 상기 MS는 서비스의 종류에 따라 다른 상향링크 스케줄링을 이용하여 상기 BS에게 필요한 자원을 요청한다. 각 MS는 서비스마다 T-CID(Tunnel CID)를 부여받아 이를 이용하여 서비스를 구별하고 각 서비스의 QoS 레벨에 따라서 상향링크에서의 스케줄링을 결정하게 된다. 여기서, 자원의 요청은 각 서비스별로 이루어진다. 스케줄링 방식에는 IEEE 802.16 시스템에서 정의된 UGS (Unsolicited Grant Service), rtPS (real-time Polling Service), nrtPS (non-real-time Polling Service), BE (Best Effort) 방식과 IEEE 802.16e에서 새롭게 정의된 ertPS (extended-real-time Polling Service) 방식이 존재한다. 상기 UGS를 제외한 모든 스케줄링 방법에서 상기 MS는 대역폭 요청 헤더(bandwidth request header)를 전송하고 상기 BS는 이를 통하여 상향링크 맵을 구성하고 상기 MS들에게 필요한 양만큼의 자원을 할당해준다. 상기 UGS는 서비스 연결이 한번 이루어지면 특별한 자원요청 없이도 주기적으로 일정 크기의 자원을 할당받는다.
하지만, 현재 광대역 무선통신 시스템에서 다중 홉을 위한 무선 자원할당을 위한 스케줄링 방식은 없다. 종래의 단일 홉에서 사용하던 상향링크 스케줄링 방식을 다중 홉에 사용할 경우, 상기 BS와 직접 통신하는 상기 MS는 기존의 방식과 동일하게 동작하면 되지만, 상기 RS를 통해 통신하는 상기 MS들도 상기 RS를 상기 BS라고 인식을 한 후 동일하게 동작한다. 또한, 상기 RS도 상기 MS처럼 상향링크에서의 중계 전송을 위하여 상기 BS에게 자원을 할당받아야 한다. 상기 RS가 다른 MS들처럼 상기 BS와 상기 RS사이의 모든 서비스 연결에 대해서 자원 요청을 한다면 상기 RS를 통해 통신하는 모든 MS들의 서비스에 대해서 각각 따로 자원을 요청해야 하므로 그 과정이 매우 복잡해질 뿐만 아니라 불필요한 메시지나 대역폭 요청 헤더(Bandwidth Request Header)의 전송으로 인하여 오버헤드가 발생할 수 있다.
따라서, 광대역 무선통신 시스템에서 다중 홉을 위한 상향링크 무선자원을 위한 장치 및 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 무선자원 할당을 위 한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 다중 홉을 위한 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 다중 홉을 위한 QoS를 만족하면서 상향링크 자원을 효율적으로 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 동작 방법에 있어서, 적어도 하나 이상의 단말의 자원요청 메시지를 기지국으로 중계하는 과정과, 상기 적어도 하나 이상의 단말로부터 데이터를 수신하는 과정과, 상기 수신한 데이터가 비실시간(non real time) 트래픽일 시, 상기 단말로부터 수신한 데이터를 트래픽 별로 구분하여 큐잉하는 과정과, 상기 큐 상태를 확인하여 필요한 무선자원을 상기 기지국에 요청하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 동작 방법에 있어서, 중계기로부터 적어도 하나 이상의 단말의 자원요청 메시지를 수신하는 과정과, 상기 자원요청 메시지를 수신 후, 실시간(real time) 트래픽에 대해 상기 단말과 상기 중계기에 상기 단말이 요청한 자원을 할당하는 과정과, 상기 중계기에 할당한 자원을 통해 상기 실시간 트래픽을 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 동작 방법에 있어서, 적어도 하나 이상의 단말로부터 수신한 자원요청 메시지를 기지국으로 중계하는 과정과, 상기 단말로부터 데이터를 수신한 후 트래픽 별로 구분하여 큐잉하는 과정과, 상기 큐잉 상태를 확인하여 필요한 무선자원을 상기 기지국에 요청하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 동작 방법에 있어서, 중계기로부터 적어도 하나 이상의 단말의 자원요청 메시지를 수신하는 과정과, 상기 자원요청 메시지의 대역폭 요청 헤더 정보를 이용하여 상기 단말에 요청한 자원을 할당하는 과정과, 폴링(polling)시, 상기 중계기로부터 상기 중계기의 자원요청 메시지를 수신하는 과정과, 상기 중계기의 자원요청 메시지를 이용하여 필요한 자원을 상기 중계기에 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 동작 방법에 있어서, 적어도 하나 이상의 단말로부터 수신한 자원요청 메시지를 기지국으로 중계하는 과정과, 상기 기지국으로부터 상기 단말과 같은 양의 무선자원을 할당받는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 6 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 동작 방법에 있어서, 중계기로부터 적어도 하나 이상의 단말의 자원요청 메시지를 수신하는 과정과, 상기 자원요청 메시지의 대역폭 요청 헤더 정보를 이용하여, 상기 단말과 상기 중계기의 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 7 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 단말의 자원요청 메시지를 기지국으로 중계하고 상기 단말로부터 데이터를 수신하는 제어부와, 상기 수신한 데이터가 비실시간(non real time) 트래픽일 시, 상기 단말로부터 수신한 데이터를 트래픽 별로 구분하여 큐잉하는 트래픽 분류부와, 상기 큐 상태를 확인하여 필요한 무선자원을 상기 기지국에 요청하는 자원요청부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 8 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 장치에 있어서, 중계기로부터 적어도 하나 이상의 단말의 자원요청 메시지를 수신하고, 상기 중계기에 할당한 자원을 통해 상기 실시간 트래픽을 수신하는 제어부와, 상기 자원요청 메시지를 수신 후, 실시간(real time) 트래픽에 대해 상기 단말과 상기 중계기에 상기 단말이 요청한 자원을 할당하는 자원할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 9 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 단말로부터 수신한 자원요청 메시지를 기지국으로 중계하는 제어부와, 상기 단말로부터 데이터를 수신한 후 트래픽 별로 구분하여 큐잉하는 트래픽 분류부와, 상기 큐잉 상태를 확인하여 필요한 무선자원을 상기 기지국에 요청하는 자원요청부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 10 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 장치에 있어서, 중계기로부터 적어도 하나 이상의 단말의 자원요청 메시지를 수신하는 제어부와, 상기 자원요청 메시지의 대역폭 요청 헤더 정보를 이용하여 상기 단말이 요청한 자원을 할당하는 자원할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 11 견지에 따르면,광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 단말로부터 수신한 자원요청 메시지를 기지국으로 중계하는 제어부와, 상기 기지국으로부터 상기 단말과 같은 양의 무선자원을 할당받는 자원요청을 자원요청부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 12 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 장치에 있어서, 중계기로부터 단말의 자원요청 메시지를 수신하는 제어부와, 상기 자원요청 메시지의 대역폭 요청 헤더 정보를 이용하여, 상기 단말과 상기 중계기의 자원을 할당하는 자원할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 중계기가 지원하는 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템 구성도를 도시하고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 광대역 무선통신 시스템은 기지국(BS)(100), 중계기(RS)(102), 단말1(MS1)(104), 단말2(MS2)(103)로 구성된다. 여기서는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서 기지국(100), 중계기(102), 단말1(104), 단말2(103)로 이루어진 시스템을 실시 예로 설명하지만, 상기 시스템은 경우에 따라 더 많은 기지국들, 중계기들, 단말들로 구성될 수 있다.
상기 BS(100)로부터 서비스받는 상기 MS1(104)는 상기 BS(100)에게 직접 자원을 요청하고 상기 RS(102)를 통해 통신하는 MS2(103)은 상기 RS(102)를 상기 BS(100)로 인식하여 상기 RS(102)에게 자원요청을 한다. 이때, 상기 RS(102)는 상기 BS(102)로 상기 MS2(103)의 자원요청 정보를 중계해줌으로써 상기 MS2(103)가 상기 BS(100)로부터 자원을 할당받을 수 있도록 한다. 상기 MS(103, 104)들은 각 서비스 트래픽 별로 자원을 요청하게 된다. DSx 메시지를 통하여 QoS 파라미터 값이 설정되고 스케줄링 방식이 결정되어 상기 스케줄링 방식으로는 광대역 무선통신 시스템에서 정의된 UGS, rtPS, ertPS, nrtPS, BE가 지원된다.
상기 RS(102)는 자신의 서비스 영역 안에 있는 상기 MS2(103)와 통신할 때에는 상기 BS(100) 역할을 하고 상기 BS(100)와 통신을 할 때는 MS2(103)처럼 동작한다. 이때, 상기 RS(102)의 영역 안에 있는 상기 MS2(103)는 상기 RS(102)에게 대역폭 요청 헤더를 통하여 필요한 자원을 상기 BS(100)으로 요청하게 된다. 상기 대역폭 요청 헤더를 받은 상기 RS(102)는 이를 상기 BS(100)에게 모두 중계 전송해줌으로써 상기 MS2(103)가 사용할 자원을 상기 BS(100)로부터 할당받을 수 있도록 한다. 상기 RS(102)가 상기 BS(100)와 통신을 할 때 상기 RS(102)는 상기 MS2(103)처럼 동작을 하므로 상기 BS(100)로부터 자원을 할당받아야 한다. 상기 RS(102)는 실시간 서비스의 경우와 비실시간 서비스의 경우를 구별하여, 실시간 서비스의 경우에 상기 RS(102)는 상기 MS2(103)가 전송한 대역폭 요청 헤더를 중계해주는 역할만을 하고 별도로 상기 RS(102)의 자원요청을 하지 않는다. 상기 BS(100)는 실시간 트래픽에 대하여 상기 MS(103,104)들의 대역폭 요청 정보를 이용하여 상기 RS(102)에게 자원을 할당한다. 비실시간 서비스의 경우에도 상기 MS(103, 104)들이 대역폭 요청 정보를 전송하면 상기 RS(102)는 이를 상기 BS(100)에게 중계해준다. 하지만, 이 정보를 통하여 상기 BS(100)가 상기 MS(103)와 상기 RS(102)의 자원을 할당하는 실시간 트래픽의 경우와는 달리, 상기 BS(100)는 상기 MS들의 대역폭 요청 정보를 통해 상기 MS들의 자원만을 할당해준다. 자원을 할당받은 MS들은 상기 RS(102)에게 데이터를 전송하고 상기 RS(102)는 수신된 데이터 중에서 성공적으로 수신이 된 양만큼의 자원을 상기 BS(100)에게 요청함으로써 불필요한 자원의 낭비를 막을 수 있다.
이하 도 2 ~ 이하 도 13 설명에서, 다중 홉에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 제 1 실시 예(중계기(Relay Station:RS)의 대역폭 요청(bandwidth request)없이 단말(Mobile Station:MS)들의 대역폭 요청 정보를 이용하는 방법), 제 2 실시 예(RS가 트래픽 종류별로 상향링크 데이터 전송을 위한 자원을 요청하는 방법), 제 3 실시 예(RS가 트래픽의 종류에 따라 적응적으로 자원을 요청하는 방법)를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 2를 참조하면, RS가 상향링크 데이터 전송을 위하여 별도의 대역폭 요청(bandwidth request)없이 MS들이 BS으로 보내는 대역폭 요청 정보를 이용하는 방법이다.
상기 MS(200)는 206 단계에서 BS(204)에게 상향링크의 데이터 전송을 위한 자원 요청을 하기 위해 상기 RS(202)로 대역폭 요청 헤더(bandwidth request header)를 전송한다. IEEE 802.16 표준에 정의되어있는 UGS의 경우에는 DSx 메시지를 통한 시그널링 과정에서 주기적으로 필요한 자원의 양을 정하고 대역폭 요청없이 자원을 할당받게 된다.
상기 RS(202)는 208 단계에서 다중 홉 상황에서는 상기 MS(200)들의 대역폭 요청 헤더와 시그널링 메시지를 상기 BS(204)으로 중계한다.
상기 BS(204)는 상기 RS(202)가 중계한 MS(200)의 대역폭 요청 헤더 정보를 이용하여 210 단계에서 상기 MS(200)에게 자원을 할당하고, 212 단계에서 상기 RS(202)에게 자원을 할당한다. 다시 말해, 상기 BS(204)는 상기 MS(200)이 전송한 대역폭 요청 헤더와 DSx 메시지들의 정보를 이용하여 매 프레임마다 상기 RS(202)로부터 중계 서비스를 받는 상기 MS(200)들의 상향링크 데이터 양을 알 수 있다. 상기 BS(204)는 상기 MS(200)들의 상향링크 데이터 양을 계산하여 다음 프레임에 상기 RS(202)가 상기 MS(200)에게 전송받은 데이터들을 중계할 수 있도록 상기 RS(202)의 자원요청없이 바로 필요한 양만큼의 자원을 상기 RS(202)에게 할당한다.
이후, 상기 MS(200)는 214 단계에서 상기 BS(204)로부터 할당받은 자원으로 데이터 전송을 한다.
이후, 상기 RS(202)는 216 단계에서 상기 MS(200)로부터 수신한 데이터를 상기 BS(204)로 중계한다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, RS(302)가 트래픽 종류별로 BS(304)로 상향링크 자원을 요청하는 방법이다. 여기서, 상기 트래픽 종류는 UGS, rtPS, ertPS, nrtPS, BE 이상 다섯 종류가 있다. 다중 홉 경우, 상기 MS(300)는 기존의 방식과 동일하게 동작하여 상기 RS(302)를 상기 BS(304)로 인식하고 자원을 요청한다. 상기 BS(304)는 상기 MS(300)의 자원요청을 바탕으로 상기 RS(302)와 상기 MS(300)사이에서 자원을 할당하게 되고 상기 BS(304)와 RS(302) 사이의 링크에서 상기 RS(302)의 상향링크 자원할당은 상기 RS(302)의 별도의 요청으로 이루어진다.
먼저, 상기 MS(300)는 306 단계에서 BS(304)에게 상향링크의 데이터 전송을 위한 자원 요청을 하기 위해 상기 RS(302)로 대역폭 요청 헤더(bandwidth request header)를 전송한다.
상기 RS(302)는 308 단계에서 다중 홉 상황에서는 상기 MS(300)들의 대역폭 요청 헤더와 시그널링 메시지를 상기 BS(304)으로 중계한다. 상기 RS(302)는 상기 MS(300)와 마찬가지로 5종류의 스케줄링 방법을 통하여 상기 BS(304)로부터 자원을 할당받는다. UGS의 경우에는 MS(300)가 동작하는 방식과 마찬가지로 대역폭 요청 헤더를 보내지 않고 MS(300)가 보낸 DSx 메시지를 이용하여 BS(304)와 협상을 한 후에 주기적으로 일정한 양의 자원을 자동으로 할당받는다. UGS를 제외한 나머지 스케줄링 방식에서는 모두 MS(300)처럼 대역폭 요청 헤더를 보낸다. 상기 RS(302)는 자신에게 속한 MS들이 데이터를 전송하면 이를 트래픽 별로 큐잉하고 이를 하나의 서비스 트래픽으로 간주하여 MS(300)와 같은 방식으로 자원을 요청한다. 즉, 상기 RS(302)는 항상 5개의 서비스 트래픽을 가지고 있다고 생각할 수 있다. RS는 MS로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 양을 계산하고 대역폭 요청 헤더를 통하여 필요한 양만큼의 자원을 상기 BS(304)에게 요청한다.
상기 BS(304)는 310 단계에서 상기 RS(302)가 중계한 MS(300)의 대역폭 요청 헤더 정보를 이용하여 상기 MS(300)에게 자원을 할당한다. 다중 홉의 경우, 상기 RS(302)로부터 중계 서비스를 받는 MS(300)가 대역폭 요청 헤더를 전송하여 자원을 요청하면 상기 BS(304)는 우선 상기 RS(302)와 상기 MS(300)사이의 자원(이하 제1 무선자원이라 칭함)을 상기 MS(300)에 할당하여 상기 MS(304)가 상기 RS(302)로 데이터를 전송할 수 있도록 한다.
이후, 상기 MS(300)는 312 단계에서 상기 BS(304)로부터 할당받은 자원으로 데이터 전송을 한다.
이후, 상기 RS(302)는 상기 MS(300)로부터 수신한 데이터들을 서비스 트래픽 별로 큐잉한다. rtPS 큐, nrtPS 큐, ertPS 큐, BE 큐를 두어서 성공적인 데이터들에 대해서 저장을 하고 각 큐에 데이터들이 쌓일 시, 상기 RS(302)는 316 단계에서 폴링(polling)(314 단계)을 통해 대역폭 요청 헤더를 전송하여 상기 BS(304)에게 상기 RS(302)와 상기 BS(304) 사이에 필요한 자원(이하 제2 무선자원이라 칭함)을 요청한다. 이를 위해 상기 RS(302)는 4개의 큐를 갖고 상기 RS(300)의 대역폭 요청 헤더에 사용될 RS용 CID(Connection ID)를 갖는다. UGS의 경우에는 기존의 IEEE 802.16 표준에서도 자원요청을 거치지 않고 서비스가 개시되는 시점이나 서비스도중 DCx 메시지에 정의된 대로 자동으로 자원을 할당해주기 때문에 UGS용 큐를 두지 않고 UGS는 상기 도 2처럼 주기적으로 RS의 자원 요청없이 할당된다.
이후, 318 단계에서 상기 RS(302)는 상기 BS(304)가 할당한 자원으로 큐잉되어 있는 상기 MS(300)의 데이터를 중계한다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 흐름도를 도시하고 있다.
상기 4를 참조하면, 상기 RS(402)는 트래픽의 종류에 따라서 적응적으로 자원을 요청하는 방법으로, 상기 도 2와 상기 도 3을 혼합시킨 방법이다. 즉, 실시간(Real Time) 트래픽에 대해서는 상기 도 2 방법으로 상기 RS(402)에게 자원을 할당하고 비실시간(non-real time) 트래픽에 대해서는 상기 도 3으로 상기 RS(402)에게 자원을 할당한다. 첫 번째 방법은 상기 RS(402)가 자원을 요청하는 과정을 거치지 않고 상기 MS(400)의 대역폭 요청 정보를 참조하여 상기 RS(402)가 매 프레임 필요한 자원을 추정하기 때문에 최소의 지연으로 데이터를 전송할 수 있다. 따라서, 이 방법은 real time 트래픽에 사용하기 적당하다. 하지만, 첫 번째 방법은 서비스를 하기 위해서 지연을 최소화할 수 있지만 자원의 낭비를 초래할 수 있다. 따라서, Non-real time 트래픽에 대해서는 서비스의 지연이 조금 추가로 발생하더라도 자원의 낭비를 최소화해주기 위하여 두 번째 방법을 이용하여 자원을 할당한다. 이 경우에는 상기 RS(402)는 MS(400)이 전송한 데이터를 받은 후에 성공적으로 수신한 양만큼의 자원을 상기 BS(404)에게 요청을 하게 되므로 첫 번째 방법에 비해 자원낭비를 막을 수 있다.
다중 홉 경우, 상기 RS(402)로부터 중계 서비스를 받는 상기 MS(400)이 상향링크로 여러 종류의 데이터 전송을 할 때 상기 RS(402)는 상기 MS(402)의 서비스 종류를 알 수 있다. 그리고, IEEE 802.16 표준에서 상기 MS(400)들의 상향링크 데이터 전송을 위한 자원할당은 단말별로 하는 것이 아니고 서비스 트패픽 별로 이루어지게 된다. 따라서, 상기 RS(402)는 상기 MS(400)가 상향링크 데이터 전송을 할 때 이를 상기 BS(404)으로 중계하기 위해 트래픽의 종류에 따라서 적응적으로 자원을 할당받을 수 있다. UGS의 경우에는 상기 MS(400)가 자원요청을 하기 위해 대역폭 요청 헤더를 전송하지 않고 초기 서비스를 개시할 때나 서비스를 하고 있는 도중에 DSx 메시지를 통하여 자원 할당받을 주기와 양을 협상한다. 그리고, UGS는 real-time 트래픽이므로 상기 RS(402)도 역시 UGS 서비스의 데이터를 중계하기 위한 자원요청을 하지 않고 상기 MS(400)가 상기 BS(404)에게 보낸 DSx 메시지의 정 보를 참조하여 상기 BS(404)로부터 자원을 할당받아 데이터를 중계한다. 상기 BS(404)는 상기 RS(402)에게 UGS 서비스 종류의 데이터를 중계할 수 있게 하기 위해서 상기 RS(402)로부터 중계 서비스를 받는 상기 MS(400)의 UGS 트래픽 양과 주기를 확인하여 매 프레임마다 필요한 양의 데이터를 계산하고 상기 RS(402)에게 할당한다. 따라서 RS는 MS가 전송한 데이터를 받는 동시에 그 데이터를 상기 BS(400)에게 전송할 수 있는 자원을 할당받게 되고 최소한의 지연을 발생시키면서 데이터를 상기 BS(404)에게 중계한다.
rtPS나 ertPS는 실시간 서비스인 경우, 기설정된 주기마다 상기 MS(400)는 406 단계에서 필요한 자원을 요청하기 위해 대역폭 요청 헤더를 전송한다. 따라서, rtPS나 ertPS 서비스의 경우에, 상기 RS(402)는 408 단계에서 상기 MS(400)들이 대역폭 요청 헤더를 전송하면 이를 중계해주고 RS-BS 사이에서 상향링크 데이터 전송을 위한 자원요청을 별도로 하지 않는다. 상기 BS(404)는 상기 MS(400)의 대역폭 요청 헤더 정보를 수집하고 420 단계에서 상기 MS(400)에게 자원을 할당하면 상기 MS(400)는 424 단계에서 할당된 자원을 통하여 상기 RS(402)으로 데이터를 전송한다. 상기 BS(400)는 상기 RS(402)가 상기 MS(400)로부터 데이터를 전송받는 시점에서 422 단계에서 상기 RS(402)가 필요한 상향링크 자원을 계산하여 할당한다. 따라서, 426 단계에서 상기 RS(402)는 상기 MS(400)의 데이터를 별도의 자원요청 과정 없이 상기 BS(404)으로 중계할 수 있다.
nrtPS나 BE처럼 비실시간 트래픽인 경우, 상기 RS(402)는 상기 BS(404)에 의해 비주기적으로 이루어지는 폴링(414 단계)을 통해 전송할 데이터가 존재할 때에 필요한 자원을 할당받기 위해 대역폭 요청 헤더를 보낸다(416 단계). 상기 RS(402)는 406 단계에서 상기 MS(400)가 전송하는 대역폭 요청 헤더를 상기 BS(404)로 중계하고 상기 BS(404)는 이를 바탕으로 410 단계에서 상기 MS(400)에게 자원(이하 제1 무선자원이라 칭함)을 할당하여 412 단계에서 상기 RS(402)에게 데이터를 전송할 수 있도록 한다. 이때, BS(404)는 상기 RS(402)의 자원 요청이 있기 전까지 상기 RS(402)에게 자원을 할당하지 않는다. 상기 RS(402)는 상기 MS(400)가 전송한 비실시간 트래픽을 각 트래픽 클래스별로 큐잉한다. 상기 RS(402)는 416 단계에서 각 큐에 데이터가 쌓였을 때, 상기 BS(404)에게 대역폭 요청 헤더를 전송하여 자원(이하 제2 무선자원이라 칭함)을 요청한다. 이때, 상기 RS(402)는 상기 BS(404)에게 상기 MS(400)처럼 인식이 되기 때문에 상기 BS(404) 셀에서 자원의 여유가 있을 때 상기 BS(404)로부터 비주기적으로 폴링을 받게 된다. 폴링을 받은 상기 RS(402)는 큐에 전송해야 할 데이터가 저장되어있을 경우에 상기 MS(400)와 같은 방식으로 상기 RS(402)의 상향링크 자원요청을 통한 대역폭 요청 헤더를 요청한다. 즉, 상기 RS(402)는 상기 MS(400)의 nrtPS 서비스를 한번에 모아서 하나의 서비스 트래픽처럼 인식하고 nrtPS방식으로 상기 BS(404)에게 자원을 요청하고, 마찬가지로 BE 서비스들도 한꺼번에 모아서 하나의 서비스 트래픽으로 인식하고 BE방식으로 상기 BS(404)에게 자원을 요청한다. 비실시간 트래픽에 대하여 이런 방식으로 상기 RS(402)가 상기 BS(404)에게 자원을 요청하는 경우, RS는 MS로부터 성공적으로 수신한 데이터에 대해서만 자원을 요청하게 되므로 자원의 낭비를 막을 수 있다. 상기 RS(402)에서 큐잉함으로써 추가로 지연이 발생할 수 있지만 비실시간 트래픽의 특성상 지연이 어느 정도 허용되기 때문에 자원절약 측면에서 더 큰 장점이 있다. 이를 위해 상기 RS(402)는 2개의 큐를 갖고 RS-BS 대역폭 요청 헤더에 사용될 RS용 CID를 갖는다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 중계기 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, RS는 500 단계에서 MS로부터 자원요청 메시지를 수신한다. 상기 자원요청은 대역폭 요청 헤더로 이루어진다.
이후, 상기 RS는 502 단계에서 상기 MS의 대역폭 요청 헤더와 시그널링 메시지를 BS로 중계한다.
이후, 상기 RS는 504 단계에서 대역폭 요청이 없는지 확인하여 상기 대역폭 요청이 있을 시, 상기 RS는 506 단계에서 상기 MS로부터 데이터를 수신한다. 만약 대역폭 요청이 없을 시, 상기 RS는 상기 500 단계로 진행하여 상기 MS로부터 자원요청 메시지를 수신한다.
이후, 상기 RS는 508 단계에서 상기 MS로부터 수신한 데이터를 상기 BS로 중계한다.
이후, 상기 RS는 510 단계에서 수신한 데이터가 없는지 확인하여, 상기 수신한 데이터가 없을시 상기 RS는 상기 506 단계로 진행하여 상기 MS로부터 데이터를 수신한다.
이후, 상기 RS는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 기지국 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, BS는 600 단계에서 RS로부터 MS의 자원요청 메시지를 수신한다.
이후, 상기 BS는 602 단계에서 상기 자원요청 메시지에 포함된 대역폭 요청 헤더 정보를 참조하여 상기 MS에게 MS-RS 링크사이의 자원(이하 제1 무선자원이라 칭함)을 할당한다.
이후, 상기 BS는 604 단계에서 상기 자원요청 메시지에 포함된 대역폭 요청 헤더 정보를 참조하여 상기 RS에게 RS-BS 링크사이의 자원(이하 제2 무선자원이라 칭함)을 할당한다. 이때, RS에게 할당된 자원과 MS에 할당된 자원은 똑같다.
이후, 상기 BS는 606 단계에서 대역폭 요청이 없는지 확인하여 상기 대역폭 요청이 없을 시, 상기 BS는 600 단계에서 상기 RS로부터 MS의 자원요청 메시지를 수신한다. 만약 대역폭 요청이 있을 시, 상기 BS는 상기 608 단계로 진행하여 RS로부터 상기 MS의 데이터를 수신한다.
이후, 상기 BS는 610 단계에서 수신한 데이터가 없는지 확인하여, 상기 수신한 데이터가 없을시 상기 BS는 상기 608 단계로 진행하여 상기 RS로부터 상기 MS의 데이터를 수신한다.
이후, 상기 BS는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 중계기 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, RS는 700 단계에서 MS로부터 자원요청 메시지를 수신한다. 상기 자원요청은 대역폭 요청 헤더로 이루어진다.
이후, 상기 RS는 702 단계에서 상기 MS의 대역폭 요청 헤더와 시그널링 메시지를 BS로 중계한다.
이후, 상기 RS는 704 단계에서 대역폭 요청이 없는지 확인하여 상기 대역폭 요청이 있을 시, 상기 RS는 706 단계에서 상기 MS로부터 데이터를 수신한다. 만약 대역폭 요청이 없을 시, 상기 RS는 상기 700 단계로 진행하여 상기 MS로부터 자원요청 메시지를 수신한다.
이후, 상기 RS는 708 단계에서 상기 MS로부터 수신한 데이터에 에러가 있는 확인하여, 상기 에러가 있을 시 712 단계로 진행한다. 만약 에러가 없을 시, 상기 RS는 710 단계에서 트랙픽 별로 데이터를 큐잉한다.
이후, 상기 RS는 714 단계에서 상기 BS로부터 폴링을 기다린다. 상기 폴링은 상기 BS가 상기 RS 또는 상기 MS가 어떤 상태에 있는지를 지속적으로 체크하는 전송제어이다.
이후, 상기 RS는 716 단계에서 큐에 데이터가 있는 확인하여 상기 큐에 데이터가 있을 시, 상기 RS는 718 단계에서 현재 큐에 남아있는 데이터 양을 확인하여 상기 BS에게 필요한 자원을 요청한다.
이후, 상기 RS는 720 단계에서 할당받은 자원을 통해 상기 MS로부터 수신한 데이터를 상기 BS로 중계한다.
이후, 상기 RS는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 기지국 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, BS는 800 단계에서 RS로부터 MS의 자원요청 메시지를 수신한다.
이후, 상기 BS는 802 단계에서 상기 자원요청 메시지에 포함된 대역폭 요청 헤더 정보를 참조하여 상기 MS에게 MS-RS 링크사이의 자원(이하 제1 무선자원이라 칭함)을 할당한다.
이후, 상기 BS는 804 단계에서 대역폭 요청이 없는지 확인하여 상기 대역폭 요청이 없을 시, 상기 BS는 800 단계에서 상기 RS로부터 MS의 자원요청 메시지를 수신한다. 만약 대역폭 요청이 있을 시, 상기 BS는 상기 806 단계로 진행하여 RS로부터 자원할당 메시지를 수신한다.
이후, 상기 BS는 808 단계에서 상기 RS가 요청한 자원(이하 제2 무선자원이라 칭함)을 할당한다.
이후, 상기 BS는 810 단계에서 상기 RS의 대역폭 요청이 없는지 확인하여 없을시, 상기 806 단계로 진행한다. 만약, RS의 대역폭 요청이 있을 시, 상기 BS는 812 단계에서 상기 RS로부터 상기 MS의 데이터를 수신한다.
이후, 상기 BS는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 중계기 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, RS는 900 단계에서 MS로부터 자원요청 메시지를 수신한다. 상기 자원요청은 대역폭 요청 헤더로 이루어진다.
이후, 상기 RS는 902 단계에서 상기 MS의 대역폭 요청 헤더와 시그널링 메시지를 BS로 중계한다.
이후, 상기 RS는 904 단계에서 대역폭 요청이 없는지 확인하여 상기 대역폭 요청이 있을 시, 상기 RS는 906 단계에서 상기 MS로부터 데이터를 수신한다. 만약 대역폭 요청이 없을 시, 상기 RS는 상기 900 단계로 진행하여 상기 MS로부터 자원요청 메시지를 수신한다.
이후, 상기 RS는 908 단계에서 상기 MS로부터 수신한 데이터가 실시간 트래픽인지를 확인하여, 상기 실시간 트래픽일 경우 상기 RS는 910 단계에서 상기 수신한 데이터(real time 트래픽)를 상기 BS로 중계한다.
만약, 상기 908 단계에서 상기 비실시간(non real time) 트래픽일 경우, 상기 RS는 922 단계에서 상기 MS로부터 수신한 데이터에 에러가 있는지 확인하여, 상기 에러가 있을 시 912 단계로 진행한다. 반면 에러가 없을 시, 상기 RS는 924 단계에서 트랙픽 별로 데이터를 큐잉한다.
이후, 상기 RS는 수신한 데이터가 더 없는지 확인하여, 상기 데이터가 없을시 상기 RS는 906 단계로 진행한다. 만약, 데이터가 있을 시, 상기 RS는 914 단계에서 상기 BS로부터 폴링을 기다린다.
이후, 상기 RS는 916 단계에서 큐에 데이터가 있는 확인하여 상기 큐에 데이터가 있을 시, 상기 RS는 918 단계에서 현재 큐에 남아있는 데이터 양을 확인하여 상기 BS에게 필요한 자원을 요청한다. 만약 상기 큐에 데이터가 없을 시, 상기 RS는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.
이후, 상기 RS는 920 단계에서 할당받은 자원을 통해 상기 MS로부터 수신한 데이터(non real time 트래픽)를 상기 BS로 중계한다.
이후, 상기 RS는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 기지국 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 10을 참조하면, BS는 1000 단계에서 RS로부터 MS의 자원요청 메시지를 수신한다.
이후, 상기 BS는 1002 단계에서 수신한 데이터가 실시간 트래픽인지를 확인하여 상기 실시간 트래픽일 경우, 상기 BS는 1004 단계에서 상기 MS의 자원요청 메시지에 포함된 대역폭 요청 헤더 정보를 참조하여 상기 MS에게 자원을 할당한다. 이후, 상기 BS는 1006 단계에서 마찬가지로 상기 MS의 자원요청 메시지에 포함된 대역폭 요청 헤더 정보를 참조하여 상기 RS에게 자원을 할당한다. 이때, RS에게 할당된 자원과 MS에 할당된 자원은 똑같다.
만약, 비실시간 트래픽일 경우 상기 BS는 1008 단계에서 상기 MS의 자원요청 메시지에 포함된 대역폭 요청 헤더 정보를 참조하여 상기 MS에게만 자원을 할당한다.
이후, 상기 BS는 1010 단계에서 대역폭 요청이 없는지 확인하여 상기 대역폭 요청이 없을 시, 상기 BS는 1000 단계에서 상기 RS로부터 MS의 자원요청 메시지를 수신한다. 만약 대역폭 요청이 있을 시, 상기 BS는 상기 1012 단계로 진행하여 RS로부터 상기 MS의 데이터(real time 트래픽)를 수신한다.
이후, 상기 BS는 1014 단계에서 MS의 상태를 확인하기 위해서 폴링을 한다,
이후, 상기 BS는 1016 단계에서 상기 RS의 대역폭 요청이 있는지 확인하여, 상기 RS의 대역폭 요청이 있을 시, 상기 BS는 1018 단계에서 상기 RS가 요청한 자원을 할당한다. 만약, 상기 RS의 대역폭 요청이 없을 시 상기 BS는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.
이후, 상기 BS는 1020 단계에서 상기 RS로부터 데이터(non real time 트래픽)를 수신한다.
이후, 상기 BS는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.
하기 도 11, 하기 도 12, 하기 도 13에서 RS에 MS1, MS2, MS3가 등록되어 있고 각각의 MS들은 RS를 통해 BS로 데이터를 전송할 수 있다고 가정한다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당 예를 도시하고 있다.
상기 도 11(a)을 참조하면, 임의의 프레임에서 MS1와 MS2는 rtPS 트래픽을 위한 자원을 10만큼 요청하고 MS3는 nrtPS 트래픽을 위한 자원을 20만큼 요청한다. 이와 같이 상기 MS들이 자원을 요청하면 BS는 자원 요청을 받고 난 후, 상기 MS들에게 자원을 각각 10, 10, 20으로 할당해주고, 동시에 상기 RS에게도 상기 MS들이 요구한 양만큼의 자원(10, 10, 20)을 할당한다.
상기 도 11(b)을 참조하면, 상기 RS는 상기 MS들에게 데이터를 전송받은 직후에 상기 BS로부터 할당받은 자원(10, 10, 20)을 이용하여 상기 BS에게 중계한다. 패킷 하나의 크기가 10이라고 가정하였을 때(즉 상기 MS1은 패킷 A를 전송하고, 상기 MS2는 패킷 B를 전송하고, 상기 MS3는 피캣 C, D를 전송할 경우) 제 1 실시 예로 상기 RS가 상기 BS로부터 자원을 할당받는 경우에는 상기 MS와 상기 RS사이의 링크에서 B 패킷과 D 패킷처럼 에러가 발생하는 경우에 상기 RS는 이미 B 패킷과 D 패킷을 중계해주기 위한 자원을 상기 BS로부터 할당받았기 때문에 자원의 낭비가 발생하게 된다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당 예를 도시하고 있다.
상기 도 12(a)를 참조하면, 임의의 프레임에서 MS1와 MS2는 rtPS 트래픽을 위한 자원을 10만큼 요청하였고 MS3는 nrtPS 트래픽을 위한 자원을 20만큼 요청하면, RS는 상기 MS들이 전송한 대역폭 요청 헤더를 BS로 중계 전송하고, 상기 BS는 각 MS들에게 상향링크 데이터 전송을 위한 자원을 요청한 만큼 할당(10, 10, 20)해준다.
상기 도 12(b)를 참조하면, 상기 MS들은 할당받은 자원을 이용하여 상기 RS 에게 데이터를 전송한다. 이때 MS2의 rtPS 트래픽인 패킷 B와 MS3의 nrtPS 트래픽인 패킷 D가 에러가 나는 경우, 상기 RS는 rtPS의 큐에 패킷 A를 넣고 nrtPS 큐에 패킷 C를 넣는다. 패킷 B와 패킷 D는 에러가 있는 데이터이므로 상기 RS의 큐에 저장하지 않고 버리게 된다. 상기 RS는 이 데이터들을 큐에 저장하고 있다가 BS에 의해서 자원을 요청할 수 있는 기회가 주어지면 트래픽 별로 성공한 데이터들의 양만큼 자원을 요청한다(패킷 A:10, 패킷 C:10). 상기 MS들은 상기 BS에게 폴링에 의해서 대역폭 요청 헤더를 전송하여 자원을 할당받게 된다. 마찬가지로 상기 RS는 상기 폴링을 이용하여 자원을 요청한다. 상기 RS는 rtPS 트래픽의 데이터를 총 10만큼 성공적으로 수신하였으므로 상기 BS에 의해서 rtPS 데이터 전송을 위한 폴링을 받았을 때 상기 RS는 대역폭 요청 헤더를 상기 BS에게 전송하여 자원을 요청한다. 또한, 상기 BS에 의해서 nrtPS 데이터 전송을 위한 폴링을 받게 되면 큐에 nrtPS 데이터가 총 10만큼 있으므로 RS 대역폭 요청 헤더를 BS에게 전송하여 자원을 요청한다.
상기 도 12(c)를 참조하면, 상기 RS는 할당받은 자원으로 상기 MS로부터 성공적으로 수신한 패킷 A와 패킷 C를 상기 BS로 중계전송한다.
도 13은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.
상기 도 13(a)을 참조하면, MS1와 MS2는 rtPS 트래픽을 위한 자원을 10만큼 요청하고 MS3는 nrtPS 트래픽을 위한 자원을 20만큼 요청한다. rtPS 트래픽은 real time 서비스를 지원하기 위한 것이고 nrtPS 트래픽은 non-real time 서비스를 지원하기 위한 것이다. 여기서, 제 3 실시 예에 따르면, 상기 RS는 real time 서비스와 non-real time 서비스에 대해서 자원을 할당받는 과정을 차별화하게 된다. 먼저, 상기 RS는 상기 MS들이 대역폭 요청 헤더를 상기 BS에게 중계해준다. 상기 MS들의 자원요청을 받은 상기 BS는 상기 MS들에게 자원을 할당해주어 상기 RS에게 데이터를 전송할 수 있도록 한다.
상기 도 13(b)을 참조하면, 상기 MS1과 상기 MS2의 트래픽은 rtPS로 real time 트래픽이기 때문에 상기 BS는 상기 MS1과 상기 MS2의 트래픽에 대하여 상기 MS들이 상기 RS에게 데이터를 전송하고 상기 RS는 수신한 데이터를 상기 BS에게 중계할 수 있도록 상기 RS에게도 자원을 할당한다. 이때, 상기 RS는 상기 MS들의 데이터를 특별히 큐잉하지 않고 상기 BS에게 데이터 전송을 위한 자원요청도 하지 않는다. 따라서 상기 RS는 실시간 트래픽에 대해서 상기 MS들로부터 수신한 데이터를 바로 상기 BS에게 전송한다. 다음, 상기 RS는 같은 프레임에서 비실시간 트래픽을 위한 폴링을 받았다고 가정을 하면 상기 RS는 그 순간에 실시간 트래픽처럼 바로 데이터 전송을 하는 것이 아니고 상기 MS로부터 수신한 비실시간 트래픽의 양을 계산하여 필요한 양만큼의 자원을 상기 BS에게 요청한다. 예를 들면, 상기 RS가 받은 비실시간 트래픽은 MS3가 전송한 패킷 C와 패킷 D이지만 패킷 D는 MS와 RS 사이의 링크에서 에러가 발생하였으므로 패킷 C를 전송하는데 필요한 자원만을 요청하면 된다. 따라서, 상기 RS는 비실시간 트래픽에 대하여 10만큼의 자원을 상기 BS에게 요청한다.
상기 도 13(c)을 참조하면, 상기 RS는 할당받은 자원으로 상기 MS로부터 성공적으로 수신한 패킷 C를 상기 BS로 중계전송한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 중계기 장치 블록도를 도시하고 있다.
상기 도 14를 참조하면, 중계기는 OFDM 송신부(1400), OFDM 수신부(1402), 제어부(1404), 자원요청부(1406), 에러확인부(1408), 버퍼부(1410), 트래픽 분류부(1412)를 포함하여 구성된다.
상기 OFDM 수신부(1402)는 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환하여 출력되는 샘플데이터를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다. 상기 OFDM 수신부(1402)는 주파수 영역의 데이터에서 실제 수신하고자 하는 부반송파들의 데이터를 선택하고, 상기 선택된 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 복조(demodulation) 및 복호(decoding)하여 상기 제어부(1404)로 출력한다.
상기 제어부(1404)는 단말로부터 수신한 자원요청 메시지를 기지국으로 중계하고, 상기 OFDM 수신부(1402)를 통해 수신한 데이터를 트래픽 분류부(1412)와 상기 에러확인부(1408)로 출력하고 상기 수신한 데이터 정보를 상기 자원요청부(1406)에 알려준다.
상기 자원요청부(1406)는 상기 제어부(1404)로부터 수신한 데이터에 대한 정보(real time 트래픽인지 non real time 트래픽인지에 대한 정보)와 상기 버퍼 부(1410)로부터 큐 상태 정보를 이용하여 필요한 자원을 계산하여 상기 제어부(1404)로 통보한다.
상기 에러확인부(1408)는 상기 제어부(1404)로부터 수신한 데이터에 대해 에러가 있는지 확인하여 상기 버퍼부(1410)로 통보한다. 예를 들면, 상기 에러확인부(1408)는 패리티 검사(Parity Check), 블록합 검사(Block Sum check), 순환잉여검사(Cycle Redundancy Check:CRC)을 통해 에러를 체크할 수 있다.
상기 트래픽 분류부(1412)는 상기 제어부(1404)로부터 수신한 데이터를 트래픽 별로 구분하여 상기 버퍼부(1410)로 출력한다. 상기 트래픽은 rtPS, nrtPS, ertPS, BE 등으로 분류된다.
상기 버퍼부(1410)는 상기 트래픽 분류부(1412)로부터 구분되는 트래픽을 해당 버퍼영역에 저장한다. 상기 버퍼부(1410)는 상기 에러확인부(1408)로부터 수신한 데이터에 에러 유무 정보를 제공받아 에러가 없는 데이터만(성공적으로 수신한 데이터)을 저장시킨다. 즉, 상기 버퍼부(1410)는 상기 제어부(1404)로부터 수신한 데이터들을 서비스 트래픽 별로 큐잉한다. 예를 들면, rtPS 큐, nrtPS 큐, ertPS 큐, BE 큐를 두어서 성공적인 데이터들에 대해서 저장을 한다,
상기 OFDM 송신부(1400)는 상기 제어부(1404)로부터의 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 부호 및 변조하여 출력한다. 그리고, 상기 OFDM 송신부(1400)는 상기 변조된 데이터를 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform)하여 샘플데이터(OFDM심볼)를 출력하고 상기 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하여 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 도 14의 구성에서, 상기 제어부(1404)는 자원요청부(1406), 에러확인부(1408), 버퍼부(1410), 트래픽 분류부(1412)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(1404)는 자원요청부(1406), 에러확인부(1408), 버퍼부(1410), 트래픽 분류부(1412)의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서, 실제로 구현하는 경우 이들 모두를 제어부에서 처리하도록 구성할 수 있으며, 이들 중 일부만 상기 제어부에서 처리하도록 구성할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 할당을 위한 기지국 장치 블록도를 도시하고 있다.
상기 도 15를 참조하면, 기지국은 OFDM 송신부(1500), OFDM 수신부(1502), 제어부(1504), 자원할당부(1506), 폴링부(1508)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 OFDM 송신부(1500), 상기 OFDM 수신부(1502)는 상기 도 14에서 상기 OFDM 송신부(1400), 상기 OFDM 수신부(1402)와 같은 기능을 수행함으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제어부(1504)는 중계기로부터 단말의 자원요청 메시지를 수신하고, 상기 폴링부(1508)를 제어하여 중계기의 요청 자원정보를 상기 자원할당부(1506)로 제공한다.
상기 자원할당부(1506)는 실시간(real time) 트래픽이 아닐시, 상기 자원요청 메시지의 대역폭 요청 헤더 정보를 이용하여 단말이 요청한 자원을 할당하고, 폴링(polling)시, 상기 중계기로부터 중계기의 자원요청 메시지를 수신하여 상기 중계기의 자원을 할당한다. 상기 실시간(real time) 트래픽인 경우, 상기 자원할당부(1506)는 상기 단말의 자원요청 메시지의 대역폭 요청 헤더 정보를 이용하여, 상기 단말과 상기 중계기의 자원을 할당한다.
상기 폴링부(1508)는 중계기들이나 단말들이 어떤 상태에 있는지를 지속적으로 체크한다.
상기 도 15의 구성에서, 상기 제어부(1504)는 상기 자원할당부(1506), 상기 폴링부(1508)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(1504)는 상기 자원할당부(1506), 상기 폴링부(1508)의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서, 실제로 구현하는 경우 이들 모두를 제어부에서 처리하도록 구성할 수 있으며, 이들 중 일부만 상기 제어부에서 처리하도록 구성할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 다중 홉을 위한 상향링크 무선자원을 할당함으로써, real time 트래픽에 대하여 RS의 상향링크의 자원할당 시 지연을 감소시킬 수 있고, Non-real time 트래픽에 대하여 RS가 성공적으로 수신한 MS들이 데이터에 대해서만 자원을 요청하므로 자원의 낭비를 막고 BS가 자원 관리를 보다 효율적으로 할 수 있다.

Claims (41)

  1. 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 동작 방법에 있어서,
    단말로부터 수신한 자원요청을 기지국으로 중계하는 과정과,
    상기 자원요청에 따라, 상기 단말로부터 상향링크 데이터들을 수신하는 과정과,
    상기 단말로부터 수신한 상향링크 데이터들이 비실시간(non real time) 트래픽일 시, 상기 상향링크 데이터들을 트래픽 별로 구분하여 큐에 버퍼링하는 과정과,
    기지국과 중계기 사이 자원할당을 위한 폴링시, 상기 큐에 버퍼링된 상향링크 데이터 양에 상응하는 무선자원을 상기 기지국에 요청하는 과정을 포함하며,
    상기 수신한 상향링크 데이터에 에러가 있을 시, 상기 에러가 있는 상향링크 데이터를 상기 큐에서 버퍼링하지 않는 것을 특징으로 하는 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 동작 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 단말과 상기 중계기의 자원요청은 대역폭 요청 헤더를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 중계기 동작 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 할당받은 무선자원을 이용하여, 상기 큐에 버퍼링된 비실시간 트래픽 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 중계하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 동작 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수신한 상향링크 데이터가 실시간(real time) 트래픽일 시, 상기 단말의 자원요청에 상응하는 무선자원을 상기 기지국으로부터 할당받는 과정과,
    상기 할당받은 무선자원을 사용하여, 상기 수신한 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 중계하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 동작 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 수신한 상향링크 데이터가 비실시간 트래픽인지 실시간 트래픽인지를 확인하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 동작 방법.
  8. 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 동작 방법에 있어서,
    중계기로부터 단말의 자원요청을 수신할 시, 상기 단말에 제1 무선자원을 할당하는 과정과,
    상기 중계기에 중계할 상기 단말의 비실시간(non real time) 트래픽 상향링크 데이터를 버퍼링하고 있는지 문의하는 폴링을 수행하는 과정과,
    상기 중계기로부터 상기 단말의 비실시간(non real time) 트래픽 상향링크 데이터를 위한 제2 무선자원을 요청받을 시, 상기 제2 무선자원을 상기 중계기에 할당하는 과정과,
    상기 제2 무선자원을 기반으로 상기 단말의 비실시간(non real time) 트래픽 상향링크 데이터를 상기 중계기로부터 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 제1 무선자원은 상기 단말과 상기 중계기 사이 데이터 전송을 위한 무선자원이고,
    상기 제2 무선자원은 기지국과 중계기 사이 데이터 전송을 위한 무선자원인 것을 특징으로 하는 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 동작 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 무선자원에 상응하는, 상기 단말의 실시간(real time) 트래픽 상향링크 데이터를 위한 무선자원을 상기 중계기에 할당하는 과정과,
    상기 무선자원을 기반으로 상기 단말의 실시간(real time) 트래픽 상향링크 데이터를 상기 중계기로부터 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 동작 방법.
  10. 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 동작 방법에 있어서,
    단말로부터 수신한 자원요청을 기지국으로 중계하는 과정과,
    상기 단말로부터 상향링크 데이터들을 수신하는 과정과,
    상기 단말로부터 수신한 상향링크 데이터들을 트래픽 별로 구분하여 큐에 버퍼링하는 과정과,
    기지국과 중계기 사이 자원할당을 위한 폴링시, 상기 큐에 버퍼링된 상향링크 데이터 양에 상응하는 무선자원을 상기 기지국에 요청하는 과정을 포함하며,
    상기 수신한 상향링크 데이터에 에러가 있을 시, 에러가 있는 상향링크 데이터를 상기 큐에서 버퍼링하지 않는 것을 특징으로 하는 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계기 동작 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 단말과 상기 중계기의 자원요청은 대역폭 요청 헤더를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 중계기 동작 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    기지국으로부터 할당받은 무선자원을 이용하여 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 중계하는 것을 특징으로 하는 중계기 동작 방법.
  15. 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 동작 방법에 있어서,
    중계기로부터 단말의 자원요청을 수신할 시, 상기 단말에 제1 무선자원을 할당하는 과정과,
    상기 중계기에 중계할 상기 단말의 상향링크 데이터가 있는지 문의하는 폴링을 수행하는 과정과,
    상기 중계기로부터 상기 단말의 트래픽 상향링크 데이터를 위한 제2 무선자원을 요청받을 시, 상기 제2 무선자원을 상기 중계기에 할당하는 과정과,
    상기 제2 무선자원을 기반으로 상기 단말의 상향링크 데이터를 상기 중계기로부터 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 제1 무선자원은 상기 단말과 상기 중계기 사이 데이터 전송을 위한 무선자원이고,
    상기 제2 무선자원은 기지국과 중계기 사이 데이터 전송을 위한 무선자원인 것을 특징으로 하는 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 동작 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계 장치에 있어서,
    단말로부터 수신한 자원요청을 기지국으로 중계하고, 상기 자원요청에 따라, 상기 단말로부터 상향링크 데이터들을 수신하는 제어부와,
    상기 단말로부터 수신한 상향링크 데이터들이 비실시간(non real time) 트래픽일 시, 상기 상향링크 데이터들을 트래픽 별로 구분하여 큐에 버퍼링하는 트래픽 분류부와,
    기지국과 중계기 사이 자원할당을 위한 폴링시, 상기 큐에 버퍼링된 상향링크 데이터 양에 상응하는 무선자원을 상기 기지국에 요청하는 자원요청부를 포함하며,
    상기 수신한 상향링크 데이터에 에러가 있을 시, 상기 에러가 있는 상향링크 데이터를 상기 큐에서 버퍼링하지 않는 것을 특징으로 하는 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계 장치.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 단말과 상기 중계기의 자원요청은 대역폭 요청 헤더를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  25. 제 21항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 기지국으로부터 할당받은 무선자원을 이용하여, 상기 큐에 버퍼링된 비실시간 트래픽 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 중계하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  26. 제 21항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 수신한 상향링크 데이터가 실시간(real time) 트래픽일 시, 상기 단말의 원요청에 상응하는 무선자원을 상기 기지국으로부터 할당받고,
    상기 할당받은 무선자원을 사용하여, 상기 수신한 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 중계하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  27. 제 21항에 있어서,
    상기 트래픽 분류부는
    상기 수신한 상향링크 데이터가 비실시간 트래픽인지 실시간 트래픽인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  28. 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 장치에 있어서,
    중계기로부터 단말의 자원요청을 수신할 시, 상기 단말에 제1 무선자원을 할당하는 자원할당부와,
    상기 중계기에 중계할 상기 단말의 비실시간(non real time) 트래픽 상향링크 데이터를 버퍼링하고 있는지 문의하는 폴링을 수행하는 제어부를 포함하며,
    상기 자원할당부는 상기 중계기로부터 상기 단말의 비실시간(non real time) 트래픽 상향링크 데이터를 위한 제2 무선자원을 요청받을 시, 상기 제2 무선자원을 상기 중계기에 할당하고,
    상기 제어부는 상기 제2 무선자원을 기반으로 상기 단말의 비실시간(non real time) 트래픽 상향링크 데이터를 상기 중계기로부터 수신하며,
    상기 제1 무선자원은 상기 단말과 상기 중계기 사이 데이터 전송을 위한 무선자원이고,
    상기 제2 무선자원은 기지국과 중계기 사이 데이터 전송을 위한 무선자원인 것을 특징으로 하는 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 장치.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 자원할당부는,
    상기 제1 무선자원에 상응하는, 상기 단말의 실시간(real time) 트래픽 상향링크 데이터를 위한 무선자원을 상기 중계기에 할당하고,
    상기 제어부는, 상기 무선자원을 기반으로 상기 단말의 실시간(real time) 트래픽 상향링크 데이터를 상기 중계기로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  30. 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계 장치에 있어서,
    단말로부터 수신한 자원요청을 기지국으로 중계하고, 상기 단말로부터 상향링크 데이터들을 수신하는 제어부와,
    상기 단말로부터 수신한 상향링크 데이터들을 트래픽 별로 구분하여 큐에 버퍼링하는 트래픽 분류부와,
    기지국과 중계기 사이 자원할당을 위한 폴링시, 상기 큐에 버퍼링된 상향링크 데이터 양에 상응하는 무선자원을 상기 기지국에 요청하는 자원요청부를 포함하며,
    상기 수신한 상향링크 데이터에 에러가 있을 시, 에러가 있는 상향링크 데이터를 상기 큐에서 버퍼링하지 않는 것을 특징으로 하는 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 중계 장치.
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 제 30항에 있어서,
    상기 단말과 상기 중계기의 자원요청은 대역폭 요청 헤더를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  34. 제 30항에 있어서,
    상기 제어부는
    기지국으로부터 할당받은 무선자원을 이용하여 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 중계하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  35. 광대역 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 장치에 있어서,
    중계기로부터 단말의 자원요청을 수신할 시, 상기 단말에 제1 무선자원을 할당하고,
    상기 중계기로부터 상기 단말의 트래픽 상향링크 데이터를 위한 제2 무선자원을 요청받을 시, 상기 제2 무선자원을 상기 중계기에 할당하는 자원할당부와,
    상기 중계기에 중계할 상기 단말의 상향링크 데이터가 있는지 문의하는 폴링을 수행하는 폴링부와,
    상기 제2 무선자원을 기반으로 상기 단말의 상향링크 데이터를 상기 중계기로부터 수신하는 제어부를 포함하며,
    상기 제1 무선자원은 상기 단말과 상기 중계기 사이 데이터 전송을 위한 무선자원이고,
    상기 제2 무선자원은 기지국과 중계기 사이 데이터 전송을 위한 무선자원인 것을 특징으로 하는 상향링크 무선자원을 할당하기 위한 기지국 장치.
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