KR102058876B1 - 장치 간 통신에서의 혼잡 상황 해결 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자 단말의 장치 간 통신(Device to Device Communication; D2D 통신)에서 발생할 수 있는 D2D채널의 혼잡 상황을 발견하고 해결하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 사용자 단말이 D2D 채널을 센싱한 결과에 기초하여 사용자 단말 또는 서버가 혼잡 상황을 인식해서 혼잡 상황을 해결하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

장치 간 통신에서의 혼잡 상황 해결 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SOLVING CONGESTION SITUATION IN DEVICE TO DEVICE COMMUNICATION}
본 발명은 장치 간 직접 통신(Device-to-Device communication; D2D 통신)에 사용되는 D2D 채널에서 혼잡 상황이 발생한 경우에 이를 감지하고 해결하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
D2D 통신은 단말이 인접한 단말과의 통신하기 위하여 네트워크(예를 들어셀룰러 네트워크)를 이용하지 않고 단말 간에 직접적으로 데이터 통신을 수행하는 것이다. D2D 통신을 하려는 단말은 인접한 관심 단말을 발견(discover)하기 위해 단말 간에 메시지를 송수신하거나 네트워크의 도움을 받을 수 있다. 예를 들어, D2D 통신을 하려는 단말은 스스로의 정보를 디스커버리 메시지(discovery message)에 포함시켜 주기적으로 송신할 수 있다. 상기 디스커버리 메시지를 수신한 단말은 상기 디스커버리 메시지에 포함된 정보를 통해 상기 디스커버리 메시지를 송신한 단말의 존재를 인식할 수 있다. 이러한 방법을 자가방송 방법(self-announcement method)이라고도 한다. 이 방법에 의하면, 단말이 주변에 위치한 단말에서 송신된 메시지를 통하여 관심 단말을 발견할 수 있다.
단말이 밀집된 곳에서 단말들이 디스커버리 메시지를 송신하는 경우, 디스커버리 메시지를 송수신하는 채널이 포화상태가 되어 디스커버리 메시지들 간의 충돌에 의해 디스커버리 메시지의 전송이 실패할 가능성이 높아진다.
본 발명의 실시예들은 디스커버리 메시지를 송수신하는 채널에서 발생하는 혼잡 상태를 감지하고 해결하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말이 D2D 통신에서의 혼잡 상황을 해결하는 방법은, D2D 채널을 센싱하는 단계, 상기 센싱에 기초하여 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 판단 결과 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있으면, 시간당 전송 횟수를 줄여서 D2D 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말은, D2D 채널을 센싱하는 통신부 및 상기 센싱에 기초하여 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있으면, 시간당 전송 횟수를 줄여서 D2D 메시지를 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 사용자 단말과 연동된 네트워크 상에 위치한 서버가 D2D 통신에서의 혼잡 상황을 해결하는 방법은, 상기 사용자 단말로부터 D2D 채널의 센싱 정보를 보고받는 단계, 상기 센싱 정보에 기초하여 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 판단 결과 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있으면, 상기 사용자 단말에 혼잡 상태 알림 메시지를 전송하여 상기 사용자 단말이 D2D메시지의 시간당 전송 횟수를 줄이도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 서버는, 사용자 단말로부터 D2D 채널의 센싱 정보를 수신하는 통신부 및 상기 센싱 정보에 기초하여 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있으면 상기 사용자 단말에 혼잡 상태 알림 메시지를 전송하여 상기 사용자 단말이 D2D메시지의 시간당 전송 횟수를 줄이도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 D2D 채널에서 혼잡 상황 발생을 감지한 단말 또는 기지국 등이 메시지의 확률적인 전송 제한 또는 디스커버리 방식의 변경 등의 혼잡 제어를 수행하여 혼잡 상황을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 수행하는 환경을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말의 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말의 혼잡 상황 해결 동작을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 사용자 단말의 혼잡 상황 해결 동작을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 혼잡 상황 해결 동작을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말과 서버 간의 D2D 채널의 혼잡 상황 해결을 위한 메시지 송수신에 대해 도시한다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 사용자 단말과 서버 간의 D2D 채널의 혼잡 상황 해결을 위한 메시지 송수신에 대해 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 OMA-DM 서버를 통해서 혼잡 상황 해결과 관련된 경계 값을 설정하기 위해 사용하는 Non Access Stratum Configuration MO의 구조를 도시한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 다양한 실시예 중에서 일부에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서 및 청구범위에 있어서 "포함하는"은 다른 요소들 또는 동작들을 배제한다는 의미가 아니다. 단수 명사는 달리 특별히 언급되지 않는다면 복수 명사를 포함할 수 있다. 예컨대 "서버"는 하나의 서버를 가리킬 수도 있고 2 이상의 서버를 포함할 수도 있다. 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여한 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서 및 청구범위에 있어서 "사용자 단말(User Terminal)"은 이동국(Mobile Station; MS), 사용자 기기(User Equipment; UE), 무선 터미널(Wireless Terminal), 액세스 터미널(Access Terminal), 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스(Wireless Communication Device), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 이동 노드(Mobile node) 등의 다른 용어로 지칭될 수 있다. 사용자 단말은 태블릿(Tablet) 개인 컴퓨터(Personal Computer; PC), 휴대용 멀티미디어 재생 장치(Portable Multimedia Player; PMP), 개인용 휴대 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 스마트 폰(Smart Phone), 휴대폰, 디지털 액자 등을 포함할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 있어서 "서버"는 사용자 단말과 연동(interwork)된 네트워크 상에 위치하거나 상기 네트워크와 연동된 장치이다. 본 명세서 및 청구범위에 있어서 서버는 상기 네트워크를 제어하는 기지국(eNB를 포함함), 상기 네트워크와 연동된 D2D 서버 또는 상기 네트워크와 연동된 OMA-DM 서버 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 있어서 "D2D 채널"는 단말의 발견을 위해 사용되는 탐색 채널(Discovery Channel)과 데이터 송수신에 사용되는 통신채널(communication Channel)을 모두 포함할 수 있다. 상기 탐색 채널과 상기 통신 채널은 동일한 주파수 대역(frequency band)을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 탐색 채널과 상기 통신 채널이 동일한 주파수 대역을 사용하지 않는 경우에 채널 센싱에 따른 혼잡 상태 여부 판단 및 혼잡 상황 해결을 각 채널 별로 수행할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 있어서 "D2D 메시지"는 D2D 통신을 하려는 단말이 인접한 관심 단말에 전송하는 메시지를 말한다. 예를 들어, 자가방송 방법의 디스커버리 메시지 또는 탐색 방법의 서치 메시지가 D2D 메시지에 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 D2D 메시지는 D2D 채널을 통해서 송수신될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 간략화되거나 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다. 여기서 본 발명의 특징이 상술한 예시들로 한정되는 것은 아니며, 이하에서 설명하는 각 구성들의 형태 변경이나, 추가적인 기능들까지도 포함하는 형태로 이해되어야 할 것이다. 도면들에서, 일부 요소들의 크기는 예시를 위해 확대될 수 있으며, 크기에 비례하여 도시한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 수행하는 환경을 도시한다.
사용자 단말(UE)은 다른 사용자 단말과 D2D 통신을 수행하거나 사용자 단말과 연동된 네트워크를 제어하는 기지국과 통신할 수 있다. 도 1을 참조하면, UE1(110)과 UE2(120)는 Evolved Packet Core(EPC) 네트워크(140)를 제어하는 eNodeB(130)와 통신할 수 있다. EPC(140)는 D2D 서버(150) 또는 OMA-DM(Open Mobile Alliance-Device Management) 서버(160)와 연동될 수 있다. D2D서버(150)는 UE1 또는 UE2의 D2D 통신에 관련된 정보를 설정할 수 있다. OMA DM 서버(160)는 사용자 단말이 가지는 데이터를 원격으로 접근할 수 있도록 하는 프로토콜과 데이터 구조를 정의할 수 있다. 사용자 단말은 저장되어 있고 하나 이상의 관리 객체(management Object; MO)를 포함하는 관리 트리(management tree)를 저장할 수 있다. 상기 MO는 OMA DM 서버와의 인터페이스 역할을 수행할 수 있다. 통신 사업자(Network Operator)는 OMA-DM서버(160)을 통해서 D2D 채널의 혼잡 상황 해결과 관련된 설정 값 또는 디스커버리 방식 등을 변경할 수 있다. 도 1에서 통신 네트워크의 한 예로 EPC 네트워크를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 외의 통신 네트워크에 대해서도 도 1에서와 같은 구성이 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말의 구성을 도시한다.
도 2를 참조하면, 사용자 단말은 통신부(210), 제어부(220) 및 저장부(230)의 구성을 포함할 수 있다.
통신부(210)는 통화 또는 데이터 송수신을 위한 통신 채널 형성 등을 제어부(220)의 제어 하에 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말은 통신부(210)를 통해 D2D 채널을 센싱할 수 있다.
제어부(220)는 중앙처리장치(CPU) 및 디지털 신호처리부(DSP) 등의 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터를 포함할 수 있다. 제어부(220)는 사용자 단말이 D2D 채널을 센싱하고 D2D 채널이 혼잡 상태에 있다고 판단하고 혼잡 상황 해결을 위한 다양한 신호 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(220)는 사용자 단말의 D2D 채널이 혼잡 상태에 있다고 판단하면, D2D 메시지의 시간당 전송 횟수를 줄이도록 통신부(210)를 제어할 수 있다. 또한 제어부(220)는 리소스 블록에 대한 점유율, D2D 메시지의 전송에 걸리는 평균 소요시간, 일정 시간 동안의 평균 전송시도횟수 또는 응답메시지 수신의 평균 소요시간 중에서 적어도 하나를 기초로, D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 판단할 수 있다. 또한 제어부(220)는 서버로부터 수신한 혼잡 상황 가능성에 대한 정보를 함께 고려하여 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 판단할 수 있다. 또한 제어부(220)는 D2D 채널의 센싱에 기초하여 기준 값을 결정하고, 새로 생성되는 각각의 D2D 메시지에 대하여 랜덤 값을 매핑한 후, 상기 기준 값과 상기 랜덤 값의 크기 비교 결과에 기초하여 랜덤 값에 대응되는 D2D 메시지 전송을 제한할 수 있다. 또한 제어부(220)는 D2D 채널의 센싱에 기초하여 D2D 채널이 혼잡 상태에 있다고 판단하면, 디스커버리 방식을 변경할 수 있다.
저장부(230)는 캐시메모리, D램, S램, 플래쉬메모리, 자기디스크 저장장치 또는 광디스크 저장장치 등을 포함할 수 있다. 저장부(230)는 D2D 통신 및 D2D 채널의 혼잡 상황 해결에 관련된 정보를 저장할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말의 혼잡 상황 해결 동작을 도시한다.
D2D 통신 기능이 활성화된(activated) 사용자 단말은 D2D 채널을 주기적으로(periodically) 센싱한다(305). 사용자 단말은 사용자의 특정 입력이 감지되는 경우와 같이 특정 상황이 발생하는 경우에도 D2D 채널을 센싱할 수 있다.
사용자 단말은 D2D 채널을 센싱한 결과를 분석하여 미리 정해진 기준에 따라 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단할 수 있다(310). 상기 미리 정해진 기준은 리소스 블록(Resource Block)에 대한 점유율, D2D 메시지의 전송에 걸리는 평균 소요시간, 일정 시간 동안의 평균 전송시도횟수 또는 응답메시지 수신의 평균 소요시간 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단하는 기준은, 일정 시간 동안 또는 일정 프레임(frame)동안의 리소스 블록에 대한 점유율을 포함할 수 있다. 상기 점유율을 계산함에 있어서, 특정 리소스 블록에서 메시지 충돌이 발생하면, 해당 리소스 블록을 점유 리소스 블록에 포함하여 계산할 수도 있고 포함하지 않고 계산할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신 사업자는 OMA-DM 서버(106)를 통해서 상기 점유율에 대한 경계 값을 설정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자 단말은 기지국 또는 D2D서버에 상기 점유율에 대한 정보를 리포트할 수 있다. 상기 기지국 또는 D2D서버는 리포트받은 점유율에 대한 정보에 기초하여 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단하는 기준은, 일정 시간 동안 또는 일정 횟수(number) 동안 사용자 단말이 D2D메시지를 보내기 위해 시도할 때부터 상기 D2D메시지를 성공적으로 보내기까지 걸리는 소요시간의 평균시간을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자 단말은 기지국 또는 D2D서버에 상기 평균 소요시간에 대한 정보를 리포트할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기지국 또는 D2D서버는 리포트받은 평균 소요시간에 대한 정보에 기초하여 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단하는 기준은, 일정 시간 동안 사용자 단말이 D2D메시지를 보내기 위해 전송을 시도한 횟수의 평균을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자 단말은 기지국 또는 D2D서버에 상기 평균 전송시도횟수에 대한 정보를 리포트할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기지국 또는 D2D서버는 리포트받은 상기 평균 전송시도횟수에 대한 정보에 기초하여 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단하는 기준은, 일정 시간 동안 또는 일정 횟수 동안 사용자 단말이 D2D메시지를 보내고 나서 상기 응답 메시지를 받을 때까지 걸린 소요시간의 평균시간을 포함할 수 있다. 상기 소요시간의 평균시간을 계산함에 있어서, 사용자 단말이 응답 메시지를 받지 못한 경우는 제외하고 계산할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자 단말은 기지국 또는 D2D서버에 상기 응답메시지 수신의 평균 소요시간에 대한 정보를 리포트할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기지국 또는 D2D 서버는 리포트받은 상기 응답 메시지 수신의 평균 소요시간에 대한 정보에 기초하여 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단할 수 있다.
D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단하는 기준은 상기 기재한 기준에 한정되지 않으며, 상기 기재하지 않은 기준만을 포함하거나 상기 기재한 기준과 상기 기재하지 않은 기준을 함께 포함할 수도 있다.
D2D 채널이 혼잡 상태에 있지 않은 것으로 판단하고, 시간경과에 따라 또는 사용자 입력에 따라 D2D 메시지가 새로 생성되면, 사용자 단말은 새로 생성된 상기 D2D 메시지를 생성 후 바로 송신할 수 있다(315).
D2D 채널이 혼잡 상태에 있는 것으로 판단하면, 사용자 단말은 혼잡 상황 해결을 수행함을 알리는 메시지를 송신할 수 있다(320). 예를 들어, 사용자 단말은 혼잡 상황 해결 메시지(Congestion Resolution message)를 방송(broadcast)할 수 있다. 상기 혼잡 상황 해결 메시지는 사용자 단말이 사용하는 D2D application ID 또는 사용자 단말이 속해있는 Group ID 등의 정보를 포함할 수 있다.
D2D 채널이 혼잡 상태에 있는 것으로 판단하면, 사용자 단말은 D2D 메시지의 시간당 전송의 횟수를 줄이기 위한 D2D 메시지 송신의 제한 지수(barring factor)를 결정할 수 있다(325). 예를 들어, 사용자 단말은 D2D 채널의 혼잡도를 고려하여 0과 1사이에서 기준 값(Threshold)을 배정할 수 있다. 기준 값은 사용자 단말이 직접 설정할 수도 있고 통신 사업자가 OMA-DM 서버(106)를 통해서 설정할 수도 있다. OMA-DM 서버를 통해 기준 값을 설정하는 경우에는 네트워크 내에서의 해당 사용자 단말의 우선순위를 고려하여 설정할 수 있다. 사용자 단말은 상기 제한 지수를 설정하고 이와 별도로 상기 제한 지수가 적용되는 혼잡 상황 해결이 만료되는 시간을 결정할 수 있다.
사용자 단말은 D2D 메시지가 새로 생성되면(327), 생성된 메시지에 대응되는 랜덤 값을 생성할 수 있다(330). 예를 들어 0과 1사이에서 랜덤 값(random value)을 생성할 수 있다. 사용자 단말은 325단계에서 결정한 제한 지수(기준 값)의 크기와 330단계에서 생성한 랜덤 값의 크기를 비교하여 제한 지수의 크기가 랜덤 값의 크기보다 더 큰지 판단할 수 있다(335).
사용자 단말은 상기 제한 지수의 크기가 상기 랜덤 값의 크기보다 크면 상기 랜덤 값에 대응되는 D2D 메시지를 바로 송신할 수 있다(340). 상기 제한 지수의 크기가 상기 랜덤 값의 크기보다 크지 않으면 상기 랜덤 값에 대응되는 D2D 메시지는 송신하지 않고 폐기할 수도 있고 상기 D2D 메시지의 전송을 연기 할 수 있다. 그 후 단말은 새로운 랜덤 값을 생성하고(330), 제한 지수의 크기가 새로운 랜덤 값의 크기보다 더 큰지 판단할 수 있다(335). 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 사용자 단말은 상기 제한 지수의 크기가 상기 랜덤 값의 크기보다 작으면 상기 랜덤 값에 대응되는 D2D 메시지를 바로 송신하는 것으로 설정할 수도 있다.
325 단계 내지 350 단계는, D2D 채널의 센싱에 기초하여 기준 값을 결정하고, 새로 생성되는 각각의 D2D 메시지에 대하여 랜덤 값을 매핑한 후, 상기 기준 값과 상기 랜덤 값의 크기를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 랜덤 값에 대응되는 D2D 메시지 전송을 제한하는 것을 나타내고 있다. 이에 따라 D2D 메시지의 시간당 전송 횟수가 확률적으로 감소한다.
사용자 단말은 이후 혼잡 상황 해결 시간이 만료되었는지 판단한다(345). 도 3에 도시한 바와 같이, 혼잡 상황 해결 시간이 만료되기 전에는, 시간경과에 따라 또는 사용자 입력에 따라 D2D 메시지가 새로 생성되면(327), 해당 D2D 메시지에 대해 다시 랜덤 값을 생성하고(330), 혼잡 상황 해결 시간이 만료될 때까지 이후 단계들을 반복한다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 사용자 단말의 혼잡 상황 해결 동작을 도시한다.
D2D 통신 기능이 활성화된 사용자 단말은 D2D 채널을 센싱한다(405). 사용자 단말은 D2D 채널을 센싱한 결과를 분석하여 미리 정해진 기준에 따라 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단할 수 있다(410). D2D 채널이 혼잡 상태에 있지 않은 것으로 판단하면, 사용자 단말은 새로 생성된 D2D 메시지를 생성 후 바로 송신할 수 있다(415). D2D 채널이 혼잡 상태에 있는 것으로 판단하면, 사용자 단말은 혼잡 상황 해결을 수행함을 알리는 메시지를 송신할 수 있다(420). 단계 405 내지 단계420은 도 3의 단계 305 내지 단계 320과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
사용자 단말은, 인접한 관심 단말을 발견하기 위하여, 디스커버리 하려는 다른 사용자 단말의 정보를 포함하는 디스커버리 메시지를 방송(broadcast)할 수 있다. 이러한 디스커버리 방식을 탐색 방법(Search-response method)이라 한다. 이후, 자가방송 방법의 디스커버리 메시지와 구별하기 위하여 탐색 방법의 디스커버리 메시지를 서치 메시지(search message)라고 지칭한다. 탐색 방법의 서치 메시지는, 자가방송 방법의 디스커버리 메시지와 마찬가지로 인접한 관심 단말을 발견하기 위해 송신되지만, 자가방송 방법의 디스커버리 메시지와 달리 원하는 사용자 단말의 정보를 포함하는 점에서 차이가 있다. 상기 서치 메시지를 수신한 사용자 단말이 서치 메시지에 포함된 정보에 대응되는(corresponding) 정보를 가지는 사용자 단말인 경우, 자신이 근처에 있음을 알리는 응답 메시지(response message)를 서치 메시지를 방송한 사용자 단말에 보낼 수 있다. 탐색 방법은 모든 사용자 단말이 아니라 관심 단말을 찾는 중인 사용자 단말만 디스커버리 메시지를 전송하므로 D2D 채널이 혼잡 상태가 될 가능성이 자가방송 방법에 비해 낮아질 수 있다. 한편, 본 명세서 및 청구범위에서 디스커버리 방식의 종류를 두 가지만 기재하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
사용자 단말은 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는 것으로 판단하면 디스커버리 방식을 변경할 수 있다(425). 예를 들어, 사용자 단말은 자가방송 방법으로부터 탐색 방법으로 변경할 수 있다.
도 3과 도 4는 사용자 단말이 D2D 채널의 혼잡 상태를 감지하면 D2D 메시지의 시간당 전송 횟수를 줄이거나 디스커버리 방식을 변경하는 것에 대해 각각 도시하고 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 도 3과 도 4의 혼잡 상황 해결을 함께 수행할 수도 있다. 이 경우에 각각의 혼잡 상황 해결을 트리거하는 경계 값은 서로 다르게 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 구성을 도시한다.
도 5를 참조하면, 서버는 통신부(510), 제어부(520) 및 저장부(530)의 구성을 포함할 수 있다.
통신부(510)는 사용자 단말 또는 다른 서버와의 데이터 송수신 등을 위한 통신 채널 형성을 제어부(520)의 제어 하에 수행할 수 있다. 통신부(510)는 사용자 단말과는 무선으로 통신하고, 다른 서버와는 유선으로 통신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(510)는 사용자 단말로부터 D2D 채널의 센싱 정보를 수신할 수 있다.
제어부(520)는 중앙처리장치(CPU) 및 디지털 신호처리부(DSP) 등의 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터를 포함할 수 있다. 제어부(520)는 사용자 단말로부터 D2D 채널의 센싱 정보를 보고받고, 상기 센서 정보에 기초하여 D2D 채널이 혼잡 상태에 있다고 판단하고, 상기 사용자 단말에 혼잡 상태 알림 메시지를 전송하는 등 혼잡 상황 해결을 수행하기 위한 다양한 신호 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(520)는 사용자 단말이 속한 네트워크의 혼잡 상황 가능성을 판단하고, 상기 네트워크에 속한 사용자 단말에게 혼잡 상황 가능성에 대한 정보를 알리도록 상기 통신부를 제어할 수 있다.
저장부(530)는 캐시메모리, D램, S램, 플래쉬메모리, 자기디스크 저장장치 또는 광디스크 저장장치 등을 포함할 수 있다. 저장부(530)는 D2D 통신 및 D2D 채널의 혼잡 상황 해결에 관련된 정보를 저장할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 혼잡 상황 해결 동작을 도시한다.
사용자 단말과 연동(interwork)된 네트워크 상에 위치하거나 상기 네트워크와 연동된 서버는, 사용자 단말로부터 D2D 채널의 센싱 정보를 보고 받을(reported) 수 있다(605). 상기 서버는 보고 받은 센싱 정보를 분석하여 미리 정해진 기준에 따라 센싱 정보를 보고한 사용자 단말의 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단할 수 있다(610). 상기 미리 정해진 기준은 리소스 블록(Resource Block)에 대한 점유율, 전송에 걸리는 평균 소요시간, 평균 전송시도횟수 또는 응답메시지 수신의 평균 소요시간 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. D2D 채널이 혼잡 상태에 있는 것으로 판단하면, 상기 서버는 센싱 정보를 보고한 사용자 단말이 혼잡 상태에 있음을 알리는 메시지를 전송할 수 있다(615). 615 단계에서 보내는 메시지는 유니캐스트 메시지(unicast message)의 전송 또는 SIB(system information block)의 방송(broadcast)에 해당할 수 있다. 615 단계에서 보내는 메시지는 D2D 채널의 혼잡 상황 해결과 관련된 설정 값 또는 디스커버리 방식 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서버는 D2D 메시지의 시간당 전송의 횟수를 줄이기 위한 D2D 메시지 송신의 제한 지수(barring factor)를 결정하고, 615 단계에서 보내는 메시지에 상기 제한 지수를 포함시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말과 서버 간의 D2D 채널의 혼잡 상황 해결을 위한 메시지 송수신에 대해 도시한다.
사용자 단말은 주기적으로 D2D 채널의 트래픽 상황을 포함하는 D2D 채널 상황 보고 메시지(D2D channel status report message)를 eNB에 전송할 수 있다(710). 사용자 단말은 특정한 상황이 발생하면 D2D 채널 상황 보고 메시지를 서버에 전송할 수도 있다. 상기 D2D 채널상황 보고 메시지는 상기 사용자 단말이 센싱한 리소스 블록에 대한 점유율, 전송에 걸리는 평균 소요시간, 평균 전송시도횟수 또는 응답메시지 수신의 평균 소요시간 중에서 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 eNB는 수신한 D2D 채널 상황 보고 메시지를 D2D 서버에 전달할 수 있다(720).
D2D 서버는 D2D 채널 상황 보고 요청 메시지(D2D Channel status report request 메시지)를 eNB에 송신할 수 있다(730). 상기 eNB는 D2D 채널 상황 보고 요청 메시지를 사용자 단말에 전달할 수 있다(740). 요청 메시지를 수신한 사용자 단말은 응답으로서 D2D 채널 상황 보고 메시지를 eNB에 전송할 수 있다(750). 상기 eNB는 상기 D2D 채널 상황 보고 메시지를 D2D 서버에 전달할 수 있다(760). 본 발명의 일 실시예에 따르면 eNB는 사용자 단말로부터 센싱 정보를 보고 받고 이를 기초로 상기 사용자 단말이 혼잡 상태인지 판단할 수 있다. D2D 서버가 아니라 eNB가 사용자 단말의 혼잡 상황 해결을 수행하는 경우에는 720 단계와 730 단계는 생략될 수 있다.
서버는 사용자 단말로부터 전송받은 D2D 채널 상황 보고 메시지를 분석하고, 이를 기초로 사용자 단말에 D2D 채널 혼잡 알림 메시지(D2D channel congestion indication message)를 전송할 수 있다. 상기 D2D 채널 혼잡 알림 메시지는 D2D 채널의 혼잡 상황 해결과 관련된 설정 값 또는 디스커버리 방식을 포함할 수 있다. 예를 들어, D2D 채널 상황 보고 메시지를 수신한 D2D 서버는 상기 네트워크에 혼잡 상황이 발생한 것으로 판단한 경우, eNB에 D2D 채널 혼잡 알림 메시지를 보낼 수 있다(770). 이를 수신한 eNB는 상기 D2D 채널 혼잡 알림 메시지를 사용자 단말들에게 전달할 수 있다(780). D2D 서버가 아니라 eNB가 자신의 제어 영역에서의 혼잡 상황의 발생 여부를 판단하는 경우에는 760 단계와 770 단계는 생략될 수 있다. 780 단계에서의 D2D 채널 혼잡 알림 메시지는 유니캐스트 메시지(unicast message)에 해당할 수 있다. 또한, eNB는 유니캐스트 메시지 송신이 아니라 SIB을 방송하는 방법에 의해 D2D 채널의 혼잡 상황을 알릴 수도 있다(790). 표 1과 표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, D2D 채널의 혼잡 상황을 알리기 위한 SIB에 대하여 도시하고 있다.
Figure 112013075028235-pat00001
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스커버리 방식을 지시하는 SIB에 대해 도시하고 있다. 표 1을 참조하면, SIB는 자가방송 방법과 탐색방법에 대한 허용여부에 대한 설정 값을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자가방송 방법만을 허용하기 위하여 자가방송 방법에 대한 설정 값이 1이고 탐색방법에 대한 설정 값이 0인 SIB 메시지가 방송될 수 있다. 이후, 자가방송 방법에 대한 설정 값이 0이고 탐색방법에 대한 설정 값이 1인 SIB가 방송되면 이를 수신한 사용자 단말은 디스커버리 방식을 탐색방법으로 변경할 수 있다.
Figure 112013075028235-pat00002
표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 채널의 혼잡 상황 해결과 관련된 설정 값을 지시하는 SIB에 대해 도시하고 있다. 표 2를 참고하면, message barring factor은 D2D 메시지 송신의 제한 지수를 의미하고, message barring time은 혼잡 상황 해결 시간을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 서버는 message barring time 동안 해당 UE category 또는 Group ID에 해당하는(corresponding) 사용자 단말들이 D2D메시지를 송신할때 0과 1사이의 랜덤 값을 추출하고 message barring factor보다 작은 값이 나온 경우에만 상기 D2D메시지를 송신하도록 할 수 있다.
780 단계의 D2D 채널 혼잡 알림 메시지 또는 790 단계의 SIB를 수신한 사용자 단말은, D2D 채널 혼잡 알림 메시지에 포함된 D2D 채널의 혼잡 상황 해결과 관련된 설정 값 또는 디스커버리 방식에 따라 혼잡 상황 해결을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 사용자 단말과 서버 간의 D2D 채널의 혼잡 상황 해결을 위한 메시지 송수신에 대해 도시한다.
도 8을 참조하면 eNB(기지국)는 주기적으로 SIB을 통해서 자신의 네트워크(제어 영역) 내에서 혼잡 상황 가능성이 있는지 여부를 사용자 단말들에게 알려준다(810, 815, 840, 845). 도 8에서 eNB를 예로 들어 설명하였으나 이는 다른 기지국이나 D2D 서버등에도 적용될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 SIB는 기지국 영역 내에 혼잡 상황 가능성이 있는지 여부를 나타내는 1 또는 0 값을 가질 수 있는 heavy population indicator를 포함할 수 있다. 따라서, heavy population indicator=1인 경우에 사용자 단말이 비록 혼잡 상황에 있지 않더라도, 사용자 단말이 속한 네트워크 내의 어딘가에서 혼잡 상황이 발생해서 인접 단말 중의 하나 이상이 혼잡 상황 해결 과정에 있을 가능성을 인지할 수 있도록 한다.
UE1는, D2D 채널의 트래픽 상황을 센싱하면서 주기적으로 또는 eNB로부터 D2D 채널 상황 보고를 요청받으면(820), eNB에게 D2D 채널 상황 보고메시지를 보낼 수 있다(830). 상기 D2D 채널 상황 보고 메시지는 UE1이 센싱한 D2D 채널 프레임당 리소스 블록에 대한 점유율을 포함할 수 있다. eNB는 사용자 단말들로부터 수집한 D2D 채널 상황들을 고려하여 해당 기지국 영역 내에 혼잡 상황이 발생했는지 여부를 판단하여, heavy population indicator를 포함하는 SIB를 이용하여 사용자 단말이 속한 네트워크의 D2D 채널에서의 혼잡 상황 발생 가능성을 사용자 단말들에게 방송한다.
eNB는 D2D 채널 혼잡 상황이 발생했다고 판단하는 경우 SIB에 포함된 heavy population indicator을 1로 세팅하여 SIB를 방송한다(840, 845). 스스로 센싱한 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는 것으로 인식하는 UE1는 heavy population indicator=1을 포함하는 SIB을 수신 후 혼잡 상황 해결을 수행할 수 있다. 상기 혼잡 상황 해결 과정은 디스커버리 메시지 전송 방법을 자가방송 방법에서 탐색 방법으로 변경하거나 D2D 메시지의 송신을 제한하는 것을 포함할 수 있다. 스스로 센싱한 D2D 채널이 혼잡 상태가 아닌 것으로 인식하는 UE2는 heavy population indicator=1을 포함하는 SIB을 수신 후 혼잡 상황 해결을 수행하지는 않을 수 있다. 이 경우 UE2는 상기 네트워크에 혼잡 상황이 발생하여 UE2의 인접 단말이 혼잡 상황 해결 중일 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 이 경우 UE2는 혼잡 상황 해결을 위해 디스커버리 메시지 전송 방법을 자가방송 방법에서 탐색 방법으로 교체하여, 자가방송 방법으로 발견되지 않은 자신의 관심 단말을 찾을 수 있다. 또한 혼잡 상황 해결을 위해 D2D 메시지의 시간당 전송 횟수를 줄이는 혼잡 상황 해결 중인 UE2는 송신제한으로 인한 D2D메시지 전송 지연을 고려하여 메시지 응답대기 타이머 값들을 조절할 수도 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 840 단계에서 상기 heavy population indicator=1을 포함하는 SIB을 수신하고 스스로 센싱한 D2D 채널의 상황에 따라 혼잡 상황으로 인식하는 UE1가 혼잡 상황 해결 과정을 시작할 때, 인접 단말들에게 혼잡 상황 해결과정에 들어감을 알리기 위해서 혼잡 상황 해결 메시지를 방송한 후 혼잡 상황 해결 과정을 시작할 수 있다. 상기 혼잡 상황 해결 메시지는 사용자 단말이 사용하는 D2D application ID 또는 사용자 단말이 속해있는 Group ID 등의 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일한 D2D application ID 또는 Group ID를 포함하는 Resolution 메시지를 수신한 사용자 단말이 혼잡 상황에 있지 않은 경우에는 혼잡 상황 해결을 수행하지 않고, 인접 단말이 혼잡 상황 해결 중임을 감안하여 동작할 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 동일한 D2D application ID 또는 Group ID를 포함하는 Resolution 메시지를 수신한 사용자 단말이 혼잡 상황에 있지 않은 경우에도 혼잡 상황 해결 과정을 수행할 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 OMA-DM 서버를 통해서 혼잡 상황 해결과 관련된 경계 값을 설정하기 위해 사용하는 Non Access Stratum Configuration MO의 구조를 도시하고 있다.
도 9에서는, 상기 OMA-DM 서버가 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단하는 기준을 도시하고 있다.
디스커버리 방식을 바꾸기 위한 경계 값은 D2DdiscoverymethodSwitchThreshold리브(901)와 같이 주어질 수 있다. 상기 D2DdiscoverymethodSwitchThreshold리브(901)값은 0과 1사이의 값을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 사용자 단말이 센싱한 프레임당 리소스 블록에 대한 점유율이 상기 D2DdiscoverymethodSwitchThreshold리브(901) 설정 값보다 커지면, 자가방송 방법에서 탐색방법으로 디스커버리 방식을 바꾸게 된다.
한편, 사용자 단말이 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단하는 기준에 대한 경계 값을 D2Dthreshold(902)와 같이 줄 수 있다. 단계별로 나누어서 설정하는 경우에는 D2Dthreshold노드(902) 아래에 각각 D2Dthreshold_low(903), D2Dthreshold_high(904)리브를 둘 수 있다. 상기 D2Dthreshold노드(902), D2Dthreshold_low(903), D2Dthreshold_high(904)리브는 각기 0과 1사이의 값을 갖도록 설정할 수 있다. 사용자 단말은 센싱한 프레임당 리소스 블록에 대한 점유율을 상기 설정 값들과 비교하여 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 결정하고 그에 따라 barring factor값을 조정할 수 있다.
한편, 사용자 단말에게 디스커버리 방식을 알려주기 위해서 D2Ddiscoverymethod노드(905) 아래에 self-announcement(906), Search-response(907)리브를 두고 각각 자가방송 방법, 탐색방법에 대해서 사용가능한지 여부를 설정할 수 있다.
110 : UE1 120 : UE2
130 : eNB 140 : EPC
150 : D2D 서버 160 : OMA-DM 서버
210 : 통신부 220 : 제어부
230 : 저장부 510 : 통신부
520 : 제어부 530 : 저장부

Claims (16)

  1. D2D 통신에서의 단말에 의한 방법에 있어서,
    D2D 채널을 센싱하는 단계;
    상기 센싱에 기초하여 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 D2D 채널이 상기 혼잡 상태에 있는 경우, 상기 센싱에 기초하여 기준 값을 결정하는 단계;
    생성된 D2D 메시지에 대하여 랜덤 값을 매핑하는 단계;
    상기 기준 값과 상기 랜덤 값을 비교하는 단계; 및
    상기 비교의 결과에 기초하여 상기 생성된 D2D 메시지에 대한 시간 당 전송 횟수를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    리소스 블록에 대한 점유율, D2D 메시지의 전송에 걸리는 평균 소요시간, 일정 시간 동안의 평균 전송시도횟수 또는 응답메시지 수신의 평균 소요시간 중에서 적어도 하나를 기초로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    서버로부터 수신한 혼잡 상황 가능성에 대한 정보를 함께 고려하여 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판단 결과 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있으면, 디스커버리 방식을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디스커버리 방식을 변경하는 단계는,
    사용자 단말 스스로의 정보를 디스커버리 메시지에 포함시키는 자가방송 방법으로부터 디스커버리 하려는 다른 사용자 단말의 정보를 디스커버리 메시지에 포함시키는 탐색 방법으로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. D2D 채널을 센싱하는 통신부; 및
    상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는:
    상기 센싱에 기초하여 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 판단하고,
    상기 D2D 채널이 상기 혼잡 상태에 있는 경우, 상기 센싱에 기초하여 기준 값을 결정하고,
    생성된 D2D 메시지에 대하여 랜덤 값을 매핑하고,
    상기 기준 값과 상기 랜덤 값을 비교하고, 및
    상기 비교의 결과에 기초하여 상기 생성된 D2D 메시지에 대한 시간 당 전송 횟수를 제어하는, 단말.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    리소스 블록에 대한 점유율, D2D 메시지의 전송에 걸리는 평균 소요시간, 일정 시간 동안의 평균 전송시도횟수 또는 응답메시지 수신의 평균 소요시간 중에서 적어도 하나를 기초로, 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단하는 것을 특징으로 하는 단말.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    서버로부터 수신한 혼잡 상황 가능성에 대한 정보를 함께 고려하여 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 판단하는 것을 특징으로 하는 단말.
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 판단 결과 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있으면, 디스커버리 방식을 변경하는 것을 특징으로 하는 단말.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부가 디스커버리 방식을 변경하는 것은,
    사용자 단말 스스로의 정보를 디스커버리 메시지에 포함시키는 자가방송 방법에서 디스커버리 하려는 다른 사용자 단말의 정보를 디스커버리 메시지에 포함시키는 탐색 방법으로 변경하는 것을 특징으로 하는 단말.
  13. D2D 통신에서의 적어도 하나의 단말과 연동된 서버에 의한 방법에 있어서,
    상기 사용자 단말로부터 D2D 채널의 센싱 정보를 수신하는 단계;
    상기 센싱 정보에 기초하여 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 D2D 채널이 상기 혼잡 상태에 있는 경우, 상기 센싱에 기초하여 기준 값을 결정하는 단계;
    생성된 D2D 메시지에 대하여 랜덤 값을 매핑하는 단계;
    상기 기준 값과 상기 랜덤 값을 비교하는 단계; 및
    상기 비교의 결과에 기초하여 상기 생성된 D2D 메시지에 대한 시간 당 전송 횟수를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    혼잡 상태 알림 메시지를 전송하는 단계는,
    유니캐스트 메시지를 전송하거나 SIB을 방송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  15. 사용자 단말로부터 D2D 채널의 센싱 정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는:
    상기 센싱 정보에 기초하여 상기 D2D 채널이 혼잡 상태에 있는지 여부를 판단하고,
    상기 D2D 채널이 상기 혼잡 상태에 있는 경우, 상기 센싱에 기초하여 기준 값을 결정하고,
    생성된 D2D 메시지에 대하여 랜덤 값을 매핑하고,
    상기 기준 값과 상기 랜덤 값을 비교하고, 및
    상기 비교의 결과에 기초하여 상기 생성된 D2D 메시지에 대한 시간 당 전송 횟수를 제어하는, 서버.
  16. 제15항에 있어서,
    혼잡 상태 알림 메시지를 전송하는 것은,
    상기 통신부가 유니캐스트 메시지를 전송하거나 SIB을 방송하는 것에 의함을 특징으로 하는 서버.
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