KR20010042017A

KR20010042017A - 무선 데이터 통신시스템에서 링크-효율성을 기반으로 한스케쥴링

Info

Publication number: KR20010042017A
Application number: KR1020007010351A
Authority: KR
Inventors: 에릭 웨스터버그; 잔 포르스뤠우
Original assignee: 엘링 블로메; 텔레포나크티에볼라게트 엘엠 에릭슨
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2001-05-25
Also published as: CN1135799C; EP1064762A1; CN1301445A; AU3061999A; KR100645956B1; WO1999048255A1; EP1064762B1; DE69932417T2; US6236656B1; DE69932417D1; AU753151B2

Abstract

LLC 프레임들의 스케쥴링을 위해 교환시스템(SS)부(12)에 셀내 패킷 데이터 서비스 무선링크들의 전체 숫자에 대한 정보와, 각 사용자에 대한 링크 당 대역폭을 포함하는 스케쥴링-관련 정보를 기지국(BSS)부(14)가 제공하도록 하는, 패킷전송을 스케쥴링하는 시스템과 방법이 설명된다. 따라스, SS(12)는 필요한 링크사용을 결정할 수 있어서, 무선링크를 통한 전송을 위해 SS(12)가 제출하는 각 데이터패킷에 대한 전송시간을 결정할 수 있다. 이와 같이, SS(12)는 각 데이터패킷에 대해 모든 단말-대-단말 QoS 수량을 제어할 수 있고, 또한 BSS(14)로 LLC 프레임들의 SS 스케쥴링에 의해 상기 수량들이 얼마나 영향을 받을지를 제어할 수 있다. 이러한 방식으로 SS는 QoS 협정들이 사용자와 어떻게 충족될지를 완벽히 제어할 수 있다.

Description

무선 데이터 통신시스템에서 링크-효율성을 기반으로 한 스케쥴링{LINK-EFFICIENCY BASED SCHEDULING IN RADIO DATA COMMUNICATIONS SYSTEMS}

이동 통신용 글로벌 시스템(GSM)에서 일반 패킷 이동통신 서비스(GPRS)와 같은 새로운 세대의 와이어리스(wireless) 데이터 통신서비스에서, 패킷 데이터들은 무선 공중 인터페이스를 통해 한 응용(에서 다른 응용으로 전송된다. 이와 같이, GPRS는 호스트 송신기에서 수신기로 응용을 전송하는 수단을 제공한다. 이 점에 있어서, 데이터 패킷(전형적으로 인터넷 프로토콜 또는 IP 패킷들)들은 한 액세스 지점에 있는 GPRS에 제출되고, GPRS시스템을 통해 전송되어, 궁극적으로는 제2GPRS 액세스지점에 전달된다.

GPRS서비스 설명서, 단계 1(기술적 명세 GSM 02.60, 버전 5.1.0)에서, 다수의 상이한 서비스 품질(QoS) 등급들이 기술된다. 이러한 QoS 등급 각각은 또한 한 셋트의 서비스 파라미터들로 더 설명된다. 이들 QoS 파라이터들은 최대지연과, 최소 평균 처리량, 우선도, 및 신뢰도의 레벨들을 포함한다. 각 서비스 세션(예컨대, GPRS에서 "패킷 데이터 프로세싱 또는 PDP 문장")는 하나의 QoS등급에 가입된다. GPRS의 단말-대-단말 성능은 응용에 중요하다. 따라서, 모든 QoS파라미터들은 액세스 지점 마다 규정된다.

이와 같이, GPRS명세 따라, GPRS의 QoS는 "R" 또는 "S" 와 "Gi" 기준점들 간에서 측정된다. GPRS는 각 서비스 세션에 협정된 QoS 등급에 따른 베어러 서비스를 제공할 필요가 있다. 일반적으로, 이는 입중계 데이터 패킷들의 전송을 스케쥴링하는 것을 의미한다. 상이한 QoS 요구조건과, GPRS시스템에 대해 상이한 도달시간을 가지는 한 셋트의 데이터 패킷들을 가정하면, 중요한 문제는, 약정된 각 QoS 등급들의 요구조건들에 따르기 위하여 상이한 링크들을 통해 상기 패킷들이 어떠한 순서로 전송되어야만 하는가를 결정하는 것이다. 링크당 처리량은 무선링크 상태에 따라 다르기 때문에 상기 스케쥴링 문제는 복잡하다. 따라서, 무선링크 당 처리량은 사용자마다 다르고, 또한 순간마다 다르다. 이러한 사실은, 링크상의 또는 셀에서 전체 대역폭은 링크의 사용자에 따라 다르기 때문에, 따라서, 패킷전송의 스케쥴링에 따라 다르다.

게다가, GPRS는 상기 스케쥴링문제의 복잡도를 더 증가시키는 상이한 서브시스템들로 분할된다. 앞서 언급하였듯이, QoS 지연과, 데이터 통신시스템의 교환시스템(SS)부와 기지국시스템(BSS)부에서 지연들의 합 이외에도 GPRS시스템에서 단말-대-단말로 QoS를 측정한다. 보다 엄밀히 말하자면, QoS지연시간은 게이트웨이 GPRS 지원노드(Gateway GPRS Support Node;GGSN)와, 서빙 GPRS 지원노드(Serving GPRS Support Node;SGSN)과, 패킷 제어유닛(PCU)에서 대기(queuing)시간과, 프로세싱시간과, 그리고 모든 링크들을 통한 전송시간의 합이다. 그러나, 적절하게 치수화된 GPRS시스템에서, 전체 지연에 가장 크게 기여하는 것은 대기시간과 무선 공중인터페이스를 통한 전송시간이다.

현존하는 알고리즘들은 시스템의 SS부(보다 상세하게는, 논리적 링크제어 또는 LLC 프로토콜층)에 몇몇 스케쥴링기능들을 두고 또한 BSS부(MAC/RLC 프로토콜층)에 다른 기능들을 둔다. 상기 SS 스케쥴링기능은 데이터 패킷 도달시간들과 대응하는 데이터흐름의 QoS 파라미터들을 고려함으로써 이루어진다. 이외에도, SS 스케쥴링기능은 BSS에서 데이터 대기열에 대한 몇몇 한정된 정보와 각 셀에서 추정된 전체 대역폭을 고려한다.

BSS에서 스케쥴링기능은 도달하는 LLC 프레임들을 어떠한 순서로 어느 무선링크에 전송할지를 결정한다. BSS의 스케쥴링기능에서, BSS는 무선링크들의 품질에 대해 그가 가지고 있는 모든 정보와, SS에서 BSS로 LLC 프레임들이 제출되었던 시간을 고려할 수 있다. 이외에도, BSS는 SS가 제공할 수 있는, LLC프레임들의 각 중요성에 대한 매우 한정된 다소의 정보를 고려할 수 있다. 예컨대, GSM 기술 명세 02.60과 08.18(BSS-SGSN; BSS GPRS 프로토콜, 버전 5.0.0)에 제시된 QoS와 데이터제어에 대한 해결책에서, BSS의 상태에 대한 SS정보는, 흐름제어 메시지내에 반송될 때에, 각 셀에서 추정된 전체 평균 대역폭과 BSS 대기열들의 길이에 대한 제한된 정보로 한정된다.

현존하는 시스템과 스케쥴링 기술들은 GPRS에 대해 실현할 수 있는 QoS 해결책들을 구현할 수 없다. 이외에도, 현존하는 시스템과 스케쥴링 기술들은, 과도한 프로세서부하와, 나쁜 링크-활용과 열악한 처리량을 이끌어낼 수 있는, 기본적인 결함을 가지고 있다. 다음의 예들은 이들 문제점들을 설명한다.

한 문제점은, 현존하는 시스템들과 스케쥴링 기술들은 가입자들에 의해 부과되는 요구조건들이 어떻게 잘 충족되지는를 결정할 수 없다는 것이다. 특히, 시스템의 BSS부는 SS부에서 대기시간을 알지를 못한다. 결국, BSS는 단말-대-단말 지연을 결정할 수가 없다. 한편, 적어도 동작의 LLC "비응답(unacknowledge)"모드에서, SS는 무선 공중인터페이스를 통해 LLC 프레임이 전송되는 정확한 시점을 모른다. 결국, SS는 단말-대-단말 지연을 결정할 수가 없게 된다. 단말-대-단말 지연에 대해 아무런 정보도 GPRS시스템에 제공되지 않는다. 결국, GPRS 베어러 서비스가 약정된 지연 요구조건을 충족하는지를 결정할 수 없다.

다른 문제점은, 현존하는 시스템과 스케쥴링 기술들은 GPRS 시스템을 통해 단말-대-단말 지연시간을 제어할 수 없다는 것이다. 특히, SS는 개별적인 사용자들의 무선링크 상태를 알 지 못한다. 이와 같이, SS가 BSS에서 대기열들의 길이에 대한 정보를 가지고 있다 하더라도, SS는 BSS의 대기열들을 완전히 비우는데 얼마나 많은 시간이 걸리는지를 알지 못한다. 대기열에서부터 패킷들을 전송하는데 걸리는 시간이 대기상태에 있는 패킷들을 가지는 각 사용자에 대한 무선링크 상태에 따라 다르기 때문에, 이러한 문제점이 발생한다.

또한, SS는 전형적으로 BSS의 스케쥴링이 이루어졌는지에 대해 충분하게, 상세히 할지 못한다. 결국, SS는 제출된 LLC 프레임이 무선 공중인터페이스를 통해 전송되기 전에 BSS의 대기열에서 머무르게 되는 시간량을 결정하지 못한다. 따라서, BSS의 경우와 유사하게, SS는 GPRS의 단말-대-단말 패킷지연을 제어할 수 없다.

또 다른 문제점은, 현존하는 시스템들과 스케쥴링 기술들은 최대 대역폭 활용과 사용자들의 우선순위 간의 트레이드-오프(trade-off)에 관한 문제를 처리하지 못한다는 것이다. 특히, 높은 우선순위를 가지는 소정의 사용자가 열악한 무선링크 상태를 겪는 반면, 낮은 우선순위를 가지는 다른 사용자가 무선링크 당 높은 처리량을 누리고 있다고 가정하자. 높은 처리량(낮은 우선순위 사용자들)를 선택해야 하는지 또는 높은 우선순위에 자원을 제공해야 하는지의 미묘한 임무를 처리하여야 한다. 한편으로, 낮은 우선순위, 즉 높은 링크-처리량 사용자들에게 모든 자원들을 제공함으로써, 시스템의 전체 처리량은 극대화되게 된다. 다른 한편으로는, 높은 우선순위 사용자들에게 모든 자원들을 제공함으로써, 시스템은 사용자의 높은 우선순위 요구조건들이 진실로 실현되게 한다. 그러나, 이러한 우선순위화는 시스템의 처리량이 열악해진다는 값비싼 손실을 치루고서 실현되게 된다. 이와 같이, 이들과 같은 상황들은 소정의 패킷 데이터 무선시스템에서 빈번히 발생할 수 있는 것이다.

현존하는 데이터 통신시스템들에서, BSS는 QoS 요구조건에 대한 정보를 너무 알지 못하여 상기에서 설명한 상황에서 적절한 스케쥴링 결정을 하지 못한다. 이와 달리, SS는 사용자 당 처리량에 대해 조금알거나 또는 알지 못하여, 유사하게 상기에서 설명한 충돌을 알지 못한다.

또 다른 문제는, 현존하는 시스템들과 스케쥴링 기술들은 BSS와 SS 간에 스케쥴링 충돌을 일으킨다는 것이다. 특히, SS가 이용할 수 있는 정보로, 전형적으로 QoS 협정과 응용의 데이터유닛들의 도달시간에 따라 스케쥴하게 된다. 이와는 대조적으로, BSS는 가용 무선자원들과, 상이한 사용자들에 대해 존재하는 무선상태들에 따라 스케쥴하게 된다. (상기에서 설명한 바와 같이) 스케쥴링 기준이 충돌하는 이러한 상황들에서, BSS의 스케쥴링기능은 SS의 스케쥴링기능의 목적에 어긋날 수 있다. 따라서, 이들 충돌의 결과는 열악한 QoS 성능이다. 이와 같이, 이들 충돌들은, 상이한 제조자들에 의해 BSS부와 SS부가 제공되는 시스템에서 발생하기 가장 쉽다.

상기에서 설명한 문제점 다음의 문제는, 현존하는 시스템들과 스케쥴링 기술들은 가입자들에게, 가입자들이 요청한 QoS 성능을 효율적으로 제공할 수 없다는 것이다. 따라서, 현존하는 시스템들과 스케쥴링 기술들의 이러한 단점은 엄밀한 지연 요구조건을 가지는 응용의 성능을 열악하게 만들어, 처리량을 감소시킴으로써, 적절한 QoS를 얻을 수 없는 응용(TCP/IP)들로 인해 용량을 감소시킨다. 이 문제점은, 응용 레벨에서 재전송을 유발하고, 또한 저비용/높은-지연 서비스를 제공할 수 있음에 대해 낮은 가망성을 가진다. 그러나, 아래에서 상세히 설명하듯이, 본 발명은 이들 문제점들을 성공적으로 해결한다.

본 발명은 무선 통신분야에 관한 것으로서, 특히 와이어리스 데이터 통신시스템에서 데이터 전송을 스케쥴링하는 시스템과 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 데이터 통신시스템이 IP 패킷전송의 최적 스케쥴링을 어떻게 얻을 수 있는지를 설명하는 표.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, BSS부가 제공하는 링크 효율성 정보를 활용하는 무선 데이터통신시스템의 SS부에 의한 데이터유닛들의 최적 스케쥴링을 설명하는, 간략화된 블록도.

도 3A는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 데이터 무선통신시스템의 SS부에서 링크-효율성 기반 스케쥴링을 어떻게 구현할 수 있는가를 설명하는 흐름도.

도 3B는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 데이터 무선통신시스템의 BSS부에서 링크-효율성 기반 스케쥴링을 어떻게 구현할 수 있는가를 설명하는 흐름도.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, LLC 프레임들의 링크-효율성 기반 스케쥴링을 위해, 셀 내 GPRS 무선링크들의 전체 숫자에 대한 정보를 포함하고, 각 사용자에 대해서는 링크 당 대역폭을 포함하는 스케쥴링-관련 정보를 BSS가 SS에 제공할 수 있도록 하는 스케쥴링 패킷전송을 위한 시스템과 방법이 제공된다. 따라서, SS는 필요한 링크활용을 결정할 수 있어서, 무선링크들을 통한 전송을 위해 SS가 제출한 각 데이터패킷들에 대한 전송시간을 결정할 수 있다. 이와 같이, SS는 전송된 각 데이터 패킷에 대해 모든 단말-대-단말 QoS 수량(quantity)을 제어할 수 있고, 또한 BSS에 제출을 위한 LLC 프레임들의 SS 스케쥴링에 의해 상기 수량들이 얼마나 영향을 받아야할지를 결정할 수 있다. 이러한 방식으로, SS는 QoS 협정이 사용자들과 어떻게 충족되어야 하는지를 완전히 제어할 수 있다.

본 발명의 중요한 기술적 장점은, 시스템 레벨에서, 증가된 용량, 가장 엄밀한 지연 요구조건을 가지는 응용들에 대해 개선된 보호와, 저비용/큰-지연 서비스들을 제공할 수 있는 커다란 가망성, 및 사용자들 간의 보다 제어된 구분과 같은 QoS-관련 개선들이 제공된다는 것이다.

본 발명의 두번째 중요한 기술적 장점은, 다수-프로토콜 시스템구조에 대해, 모든 스케쥴링 정보(intelligence)가 하나의 프로토콜(예컨대, GPRS 시스템에서 LLC 프로토콜)로 집중된다는 것이다. 이와 같이, 상이한 프로토콜 계층들의 스케쥴링 알고리즘들 간의 충돌 위험이 최소화되어, 상이한 제조자들로부터의 노드들의 통합뿐만 아니라 시스템의 설계를 단순화한다.

본 발명의 방법과 장치의 보다 완전한 이해는 첨부도면과 함께 이루어지는 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예와 그 장점은 도면 1-3B를 참조함으로써 가장 잘 이해할 수 있고, 도면 전체를 통해 같고 대응하는 부분에는 같은 참조번호를 사용한다.

기본적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, LCC 프레임들의 링크-효율성 기반 스케쥴링을 위해, (1) 셀내 무선링크들의 전체 숫자에 대한 정보와, (2) 각 사용자에 대한, 링크 당 대역폭을 포함하는 스케쥴링-관련 정보를 BSS가 SS에 제공할 수 있도록 하는 스케쥴링 패킷전송을 위한 방법과 시스템이 제공된다. 따라서, SS는 필요한 링크활용을 결정할 수 있어서, 무선링크들을 통한 전송을 위해 SS가 제출한 각 데이터패킷에 대한 전송시간을 결정할 수 있다. 이와 같이, SS는 전송된 각 데이터패킷에 대해 모든 단말-대-단말 QoS 수량을 제어할 수 있고, 또한 BSS로 제출을 위한 LCC 프레임들의 SS의 스케쥴링에 의해 상기 수량들이 어떻게 영향을 받아야할지를 제어할 수 있다.

특히, 상기에서 설명하였듯이, 무선링크 상태들은 사용자마다 변하기 때문에, 링크 당 대역폭은 사용자마다 다르다. 특히, 이들 변화들은 GPRS시스템과 같은 패킷 데이터 무선시스템에서 높은 QoS 성능을 얻기 어렵게 만드는 요인이다. 본 발명에 따라, 각 사용자 정보에 대한 링크 당 대역폭에 대한 액세스가 준비되면, SS는 다음의 결정들을 할 수 있다. 먼저, SS는, 전송을 위해 2.4 킬로바이트(kbytes)의 데이터를 사용자 A에게 전송했는지를 결정할 수 있고, 그리고 SS는 사용자 정보 당 링크 당 대역폭으로부터 사용자 A에 대한 링크 효율성이 1.6킬로바이트/초/링크 라는 것을 알고, 사용자 A로의 전송은 1.5초의 링크 활용에 상응하는 자원들을 필요로 하게 된다. BSS에서, 상기 링크활용 시간은 한 링크에서 1.5초 전송, 또는 두 링크(사용자 A의 이동국이 다수-슬롯 용량을 가진다고 가정하면)에서 0.75초 전송으로 실현될 수 있다.

본 발명에 따라, SS에는 각 셀내 링크들의 전체 숫자에 대한 정보가 제공된다. 따라서, SS는, SS가 BSS로 제출하기를 원하는 소정 조합의 LLC 프레임들을 전송하는데 걸리게되는 전체 시간을 계산할 수 있다.

선입선출(first-in-first-out)을 기반으로 동작하고, 짧은 대기열을 가지는 BSS에 대해, BSS로 LLC 프레임의 제출과 무선 공중인터페이스를 토한 LLC 프레임의 전송 간의 시간 간격을 SS가 정확히 안다. 이동국에서 데이터 프로세싱 지연시간( LLC 프레임을 응용 데이터유닛으로 조립하여 이 데이터유닛을 응용으로 전송하는데 걸리는 시간)이 작다고 가정할 수 있다. 따라서, 셀내 무선링크들의 전체 숫자에 대한 정보와, 각 사용자에 대해, SS가 BSS로 제출하는 LLC 프레임들의 각 조합에 대한 링크 당 대역폭을 사용하여, SS는 각 응용 데이터유닛이 패킷 데이터 무선시스템에서 보내게 되는 단말-대-단말 시간을 계산할 수 있다. 이 경과시간 정보와, 다양한 사용자들과 이루어진 QoS 협정에 대한 정보로, SS는 협정된 QoS 요구조건을 가장 좋게 충족하게 되는 방식으로 BSS에 LLC 프레임들의 제출을 스케쥴한다. 본 발명에 따라, 이러한 유리한 방법은 어떠한 패킷 데이터 무선시스템에도 적용할 수 있다.

GPRS 시스템에서, BSS는 재전송과, 사용한 코딩과, 간섭과 그리고 다른 무선 링크-관련 수량에 관한 정보를 가진다. 따라서, BSS는 사용자 당 링크 당 대역폭에 관한 정보를 SS에 전송하기 위해 상기 정보를 활용할 수 있다. 사용자에 대한 링크 당 대역폭을 추정하는 한가지 방식은, (예컨대, 코딩과 재전송되는 무선블록들 중 소량에 대한 지식을 사용하여) 측정을 하는 것이다. 시스템의 새로운 사용자, 또는 측정결과가 유효성을 가지기에는 너무 오래된 것으로 여겨지는 사용자에 대해, 보다 신뢰성이 있는 측정결과를 획득할 수 있을 때까지 셀 평균(cell average)을 사용할 수 있다. GPRS 시스템에서, 셀내 무선링크들의 전체 숫자는 단순히, GPRS에 현재 할당되어 있는 기본 물리채널(Basic Physical Channel)의 숫자이다. 본 발명에 따라, BSS는 이 정보를 SS로 전송한다.

동작중인 데이터 통신시스템에서, 각 사용자에 대한 링크 당 대역폭에 관한 정보에 대한 추정의 정확도는 사용한 소정의 방법에 따라 다르다. 이러한 소정의 추정이 불확실성을 포함하기 때문에, 명백하게 대역폭 정보는 정확하게 되지 않게 된다. 따라서, SS가 BSS로 제출한 부하(load)는 SS가 사용하게 될 것으로 예상되는 것보다 약간 적은 자원 또는 약간 많은 자원들을 사용할 수 있다. 상기의 불확실성은, BSS에서 대기열의 길이가 유동(fluctuate)한다는 문제를 일으킨다. 그러나, 이러한 유동(fluctuation)은 다양한 방식으로 제어할 수 있다. 예컨대, BSS는 각 사용자에 대한 링크 당 대역폭에 대한, 바이어스된 값(biased value)를 보고할 수 있다. 이와 같이, 측정되는 것보다 약간 작은 값들을 BSS가 보고하도록 함으로써, SS를 "속여"(fooled into) 데이터를 낮은 속도로 제출하게 할 수 있어서, 셀에서 대기열 길이를 감소시킨다. 비슷하게, 셀에서 대기열 길이들은, 측정된 것보다 약간 큰 대역폭들을 BSS가 SS에게 보고하도록 함으로써 증가될 수 있다. 대기열을 제어하는 다른 방법은, 각 셀에서 대기열의 길이에 관한 정보를 BSS가 SS에 보고하도록 하게 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 데이터 통신시스템이 IP 패킷 전송의 최적 스케쥴링을 어떻게 얻는가를 설명하는 표이다. 다음에 오는 예시적인 실시예의 설명이 GPRS 시스템에 적용된다 하더라도, 본 발명의 여기에 제한하고자 하는 것이 아니고, 셀룰러 디지탈 패킷 데이터(CDPD)시스템과, GSM에서 GPRS 또는 디지탈 고도 이동전화 시스템(D-AMPS)와, IS-95 시스템에서 패킷 데이터 서비스와, 패킷 데이터 무선 위성통신시스템과, 그리고 광대역-코드분할 다중 액세스(W-CDMA)시스템과 같은 개발중인 광대역 시스템과 같은 어떠한 패킷 데이터 와이어리스 시스템에서의 스케쥴링을 포함할 수 있다. 또한, 특정한 세부사항(예컨대, 사용자들의 수와, 채널들의 수와, 지연 요구조건과, 도달의 시각과, 사용자 당 처리량, 파라미터들과 사용한 파라미터 값 등)은 예시적인 설명과 다를 수 있다.

도 1에 도시된 표를 참조하여 보면, 다음의 시나리오를 고려할 수 있다. 관련 SS에, 네명의 상이한 사용자들에 대한 전송을 위해 스케쥴되게 되는 데이터유닛 (예컨대, IP 패킷들)이 있다(사용자 1, 2 등 각각에 대해 데이터유닛들은 U1, U2 등으로 표시된다). 이들 데이터유닛들 각각은 시간-경과(time-out;TO)에 대한 그 자신의 시간간격을 가지고 또한 각 사용자는 상대 우선도(우선순위)를 가진다(예컨대, 우선도 1은 가장 높은 사용자 우선도이고, 우선도 2는 가장 낮은 사용자 우선도이다). 이 설시적인 실시예에서, 데이터 통신시스템은 다음의 스케쥴링 계획을 구현하기 위해 시도한다:(1) 가능한 많은 우선도 1 QoS 협정을 충족시키기 위해 시도하도; (2) (1)에 의해 부과되는 제약들을 고려하면서, 가능한 많은 우선도 2 QoS 협정을 충족시키도록 시도한다. 이와 같이, 이 설명의 목적을 위해, "QoS 협정을 충족시킨다" 것은, TO가 발생하기 전에 IP 패킷을 전달한다는 것을 의미한다.

이 설시적인 실시예에서, 셀내 GPRS 채널들의 숫자는 4이고, 모든 사용자들의 이동국들은 4-슬롯 용량(즉, 각 사용자의 이동국은 네개의 채널까지를 동시에 사용할 수 있다)을 가진다고 가정한다. 또한, 사용자들의 이동국들이 상이한 무선환경에서 동작한다고 가정한다(즉, 각 이동국은 전형적으로 상이한 에러 보호코딩과 재전송 속도를 사용한다). 따라서, 각 사용자의 이동국은 (도 1에 도시된 표에 설명되어 있듯이) 무선링크 당 고유한 처리량(T)을 가진다.

이 예시적인 실시예에서, BSS에 이미 저장되어 있는 데이터유닛의 대기열(Q)은 각 사용자의 이동국들로 데이터유닛들을 전송함으로써 비워지기까지 0.2초가 소요되게 된다고 가정한다. 게다가, 본 발명에 따른 최적의 스케쥴링 방법은 소정의 특정 스케쥴링 알고리즘과 관련되지 않기 때문에 특정한 스케쥴링 알고리즘이 미리 제안하지 않는다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, BSS부에 의해 제공되는 링크 효율성 정보를 활용하는 무선 데이터 통신시스템(10)의 SS부에 의한 데이터유닛의 최적 스케쥴링을 설명하는, 간략화된 블록도이다. 먼저, SS(12)는, 각 사용자가 모든 네개의 채널들로 액세스를 완료하였다면 각 사용자의 데이터부하(예컨대, IP 패킷의 크기)를 전송하는데 소요되는 시간을 계산한다. (도 1에 도시된) 상기 시간간격은 t=L/nT이고, 여기서 L은 각 사용자 데이터부하(예컨대, IP 패킷의 크기)이고, T는 채널 처리량이고, n은 사용되는 채널의 숫자(이 예에서는 n=4)이다. 도 1로 설명하였듯이, 사용자 1 이 모든 가용채널들에 즉시 액세스할 수 있다 하더라도, 사용자 1과의 QoS 협정은 충족되지 않을 수 있다. 게다가, 사용자 1의 데이터가 먼저 제출되도록 하는 스케쥴링은, 충족되는 QoS 협정을 가지는 다른 사용자가 없을 수 있다는 것을 의미하는데, 사용자 1의 데이터전송이 완료되는 시간(2.0초 후)에, 다른 세명의 사용자들의 IP 패킷 제출이 시간경과될 수 있기 때문이다. 이 시나리오에서, 사용자 1의 제출과 전송이 성공적으로 완료될 수 없는 것으로 SS 12가 결정하면, SS 12는 나머지 사용자들의 제출(예컨대, U2, U3, U4)을 스케쥴하도록 시도하여, 이들 사용자들은 충족된 그들의 QoS 협정을 가지게 된다.

도 2에 설명되어 있듯이, 시스템(10)은 먼저 사용자 2에게 각 IP 패킷을 (BSS부(14) 및 기지국 송신국 또는 BTS를 통해 선입선출로) 전송하고, 그런 다음에 각 IP 패킷을 사용자 3에게 전송하고, 그런 다음에 각 IP 패킷을 사용자 4에게 전송함으로써 상기 최적 스케쥴링을 달성할 수 있다. 상기에서 설명한 스케쥴리 구성과, 0.2초의 전송시간에 대응하는 BSS 14에서의 대기열 길이로, U2, U3 및 U4 IP 패킷들의 전송은 t=1.0s, t=1.5s 및 t=2.0s에서 각각 이루어진다.

도 3A와 3B는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 링크-효율성 기반 스케쥴링을 구현할 수 있는지를 설명하는 관련 흐름도이다. (SS부에 대해서) 도 2와 3A를 참조하여 보면, 도시된 본 예시적인 방법은 다음 T_L=1.5초 동안에 어떤 데이터가 사용자들에게 전송되게 되는가를 고려함으로써 시작한다. 시스템데이터로부터, SS 12는, 채널들의 숫자가 4이고, 대기열 길이(Q)는 0.2초이고, 그리고 사용자 당 처리량은 도 1의 표에 도시된 것과 같다는 것을 안다. Q_max=220ms 라 가정하고, 상기 Q_max는 관련 셀에 감소된 부하를 제출함으로써 SS 12가 대기열 길이를 감소시키기 시작하는 Q의 값이다. 또한, Q_min=180ms라 가정하고, Q_min은 관련 셀에 증가된 부하를 제출함으로써 SS가 대기열 길이를 증가시키기 시작하는 Q의 값이다.

이 실시예에서, 방법(100)의 단계들은 T_L의 시간주기로 주기적으로 완료되는데, 여기서 T_L은 본 방법의 루프시간이다(즉, 단계들은 매 T_L주기 마다 수행된다). T_L에 대한 적당한 값은 50ms와 2.0초 사이이다. 예시적인 SS 방법은 단계 104에서 시작하는데, SS 12는 (고려하고 있는 셀에 대한) 셀-데이터베이스(CDB)(16)로부터 다음의 링크 효율성-관련 정보를 판독한다:(1) 셀내 각 사용자에 대한 T, 또는 사용자에 대한 링크 당 처리량(즉, 셀내 한 무선링크의 전체 용량을 사용한다면 사용자가 가질 수 있는 처리량)과; (2) 셀내 무선링크들의 전체 숫자와; (3) 셀에서 BSS 대기열(Q)의 길이 를 판독한다. CDB(106)는 아래에서 상세히 설명하는 바와 같이, 통상적인 방법으로 BSS 14에서부터 전송된다.

단계 108에서, SS 12는 셀에서 BSS 대기열 길이가 Q_max값 보다 큰지를 결정한다. 만일 그렇다면, 단계 110에서, SS는 파라미터 f(보상 인자)가 0.9와 같도록 설정한다. 만일 그렇지 않다면, 단계 112에서, SS 12는 셀에서 BSS 대기열 길이가 Q_min값 보다 작은지 결정한다. 만일 그렇다면, 단계 114에서, SS 12는 파라미터 f를 1.1과 동일하게 설정한다. 그렇지 않다면, 단계 116에서, SS는 파라미터 f를 1.0과 동일하도록 설정한다.

단계 116에서, SS는 관련 셀내 사용자들에게 전달되는, SS 내에 저장된 모든 데이터유닛들에 대한 전체 전송시간이 값 f^*T_L보다 작은지를 결정한다. 만일 그렇다면, 단계 120에서, CDB(106)로부터의 정보와, 사용자들의 QoS 협정과, 단계 118로부터의 데이터유닛들의 GPRS 도달시간들을 고려하여, SS 12는 충족되는 QoS 협정의 숫자를 최대화하는 방식으로 단계 118에서부터 모든 데이터유닛들을 스케쥴한다.

그렇지 않다면, 단계 122에서, CDB(106)내 정보와, 사용자들의 QoS 협정들과, 단계 118로부터의 데이터유닛들의 GPRS 도달시간을 고려하여, SS 12는 충족되는 QoS 협정들의 숫자를 최대화시키는 방식으로 단계 118에서부터 데이터유닛들의 서브셋트를 선택하여 스케쥴한다. 이 시점에서, SS 12는 도 1에 도시된 모든 정보에 액세스한다. 상기에서 설명한 이론을 사용하거나, 또는 4!=24 개의 가능한 스케쥴링의 결과를 명확히 고려함으로써, SS 12는 최적 스케쥴링이 바로 위에서 설명한 바와 같다는 것을 추론할 수 있다. 따라서, SS 12는 먼저 2 킬로바이트 IP 패킷을 사용자 2에게 제출한 다음에, 4 킬로바이트 IP 패킷을 사용자 3에게 제출하고, 그런 다음에 1.2 킬로바이트 IP 패킷 을 사용자 4에게 제출하도록 스스로 스케쥴할 수 있다. 이 스케쥴링은 도 1에 도시된 정보에 따라 전체 7.2 킬로바이트의 데이터가 되고, 무선 공중인터페이스를 통해 전송하는데 1.5 초가 소요되게 한다. 이와 같이, 단계 124에서, SS 는 BTS(도시되지 않음)를 통한 각 사용자들에게 전송을 위해 스케쥴링된 LCC 패킷 데이터유닛(PDU)들을 BSS 14로 제출한다.

SS 부(12)에 대해 상기에서 설명한 방법은, 매 주기 T_L마다, SS는 사용자들의 이동국들로 더 이상의 전달을 위히 BSS 14로 부하(LLC PDU)를 제출하고, 이는 도 3B와 관련해 아래에서 설명한다. 본 발명에 따라서, 각 사용자에 대한 링크 효율성과과, 셀내 무선링크들의 전체 숫자를 고려함으로써, SS 12가 BSS 14에 제출하는 부하는 량은 시간주기 T_L동안에 전송될 수 있는 SS의 추정이다(단계 120, 122). SS 12가 만든 부정확한 추정한 인해 BSS 14에서 너무 긴 대기열의 데이터유닛들을 방지하기 위하여, SS 12는 긴 대기열을 확인하여, 필요하다면 부하를 조정하여 이러한 대기열을 감소시킨다(단계 108, 110). SS 12는, BSS 14에 제출되게 되는 데이터유닛들 중에서 너무 짧은 대기열의 데이터유닛들이 있는지 결정하여 부하를 조정함으로써, 필요하다면 이러한 대기열들을 증가시키는 비슷한 단계를 수행한다.

본 발명의 BSS 부에 대해 도 2와 3B를 참조하여 보면, BSS 14는 연속적인 루프로 다음의 단계들을 수행하여, SS 12에 의한 사용을 위해 CDB(16)를 규칙적으로 갱신한다. 이와 같이, 예시적이 방법(200)은 단계 202에서 시작하는데, 여기에서, BSS 14는 관련 셀에 대한 대기열에 소정의 데이터유닛(PDU)들이 있는지를 결정한다. 만일 그렇다면, 단계 204에서, BSS 14는 하나 이상의 LCC PDU들에 속하는 무선블록들의 셋트를 (BTS를 통해) 전송한다. 단계 206에서, 단계 204의 각 활성사용자에 대해, BSS 14는 무선링크 당 처리량 T(통상적인 측정기술을 사용하여)를 측정한다.

단계 202로 돌아가, 만일 BSS 14가, 관련 셀에 대한 대기열에 데이터유닛들이 없다고 결정하면, 방법은 직접 단계 208로 진행한다. 단계 210에서, SS 방법(100)과 관련해 상기에서 설명하였듯이, BSS 14는 적절한 링크-효율성-관련 정보를 CDB(106)에 전달하게 된다(SS 12로 주기적으로 전송되게 됨). 상기 정보는 (고려하고 있는 셀에 대해) 셀내 각 사용자에 대한, 사용자에 대한 링크 당 처리량인 T(즉, 셀내 한 무선링크의 전체 용량을 사용한다면 사용자가 가질 수 있는 처리량)와, 셀내 무선링크들의 전체 숫자와, 그리고 셀내 BSS 대기열(Q)의 길이를 포함한다.

이와 같이, 이 예시적인 실시예에 있어서, BSS 14에서, 데이터는 선입선출을 기반으로 전송된다. BSS 14에서 이미 대기하고 있는 0.2초 분량의 데이터를 전송한 후에, BSS 14는 각 데이터를 사용자 2(U2)에 전송하기 위해 네개의 모든 채널을 계속 사용한다. 이 전송이 완료된 후에(즉, t=1.0초), BSS 14는 다음에 데이터 각각을 사용자 3(U3)에 전송하고, 그런 다음에 데이터 각각을 사용자 4(U4)에 전송한다. 이들 데이터 전송 동안에, BSS 14는 (재전송의 숫자와 사용한 코딩으로 주어지는) 실제 처리량을 측정한 다음에, 도 3B의 단계 210에 따라 CDB(106)를 갱신한다.

본 발명의 방법과 장치의 바람직한 실시예가 첨부도면에 주어지고 또한 상기의 상세한 설명에서 기술되었다 하더라도, 본 발명의 기술된 실시예에 한정되는 것이 아니라, 다음의 청구범위로 주어지는 본 발명의 사상을 벗어나는 일이 없이 다양한 재구성과, 수정과 대안이 가능하다는 것을 알아야 한다.

Claims

와이어리스 데이터 통신시스템에서 데이터전송을 스케쥴링하는 방법에 있어서,

상기 와이어리스 데이터 통신시스템에서 기지국 시스템에서 교환국으로 셀 링크 효율성 정보를 입력하는 단계와,

다수의 서비스협정들의 품질들 각각에 대한 및 다수의 데이터유닛들 각각에 대한 도달시간에 대한, 상기 셀 링크 효율성 정보에 대한 적어도 하나의 값에 응답하는 단계를 포함하고, 상기 교환시스템은 전송을 위해 상기 데이터유닛들의 시퀀스를 상기 기지국 시스템에 제출하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 기지국이 대기열에 상기 데이터유닛의 상기 시퀀스를 저장하는 단계와,

전송을 위해 상기 대기열에서부터 상기 데이터유닛의 시퀀스를 선입선출 방식으로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 교환시스템은 상기 다수의 서비스협정들의 품질들이 최대로 충족되도록 상기 데이터유닛의 상기 시퀀스의 제출을 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 데이터유닛이 데이터 패킷 유닛을 포함하는 것을특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 GPRS 시스템을 포함하고, 상기 데이터유닛들이 IP 패킷들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 데이터유닛이 LLC 패킷 데이터유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 패킷 데이터 와이어리스 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 CDPD 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 IS-95 시스템과 관련된 패킷 데이터 서비스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 패킷 데이터 무선 위성통신시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 W-CDMA 시스템과 관려되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 와이어리스 비동기 전송모드(ATM)시스템과 관련된 시스템인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 값이 셀내 전체 링크들의 숫자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
와이어리스 통신시스템에서 데이터전송을 스케쥴링하는 방법에 있어서,

교환시스템이 기지국시스템에서부터 셀-기반 링크 효율성 정보를 판독하는 단계와,

상기 기지국시스템에서 데이터 대기열 길이가 제1의 규정된 값보다 큰지 또는 제2의 규정된 값보다 작은지를 결정하는 단계와,

부하를 조정하여 상기 대기열 길이가 상기 제1규정된 값보다 크거나 또는 상기 제2규정된 값보다 적은 적어도 하나의 상태에 대해 보상을 하는 단계와,

다수의 서비스협정들의 품질들을 최대로 충족시키기 위해, 전송을 위한 데이터유닛들의 의도화된 제출을 순서화(시퀀싱)하는 단계와,

상기 데이터유닛들의 상기 시퀀스를 상기 기지국시스템에 제출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,

상기 데이터 대기령리 적어도 하나의 데이터유닛을 포함하는지 상기 기지국시스템이 결정하는 단계와,

만일 그렇다면, 데이터전송으로 상기 대기열을 비우는 단계와,

사용자 당 링크 당 처리량을 측정하는 단계와,

상기 측정한 사용자 당 링크 당 처리량에 대해, 링크들의 전체 숫자에 대해 및 상기 대기열의 길이에 대해 적어도 하나의 값을 포함하는 상기 셀-기반 링크 효율성 정보를 컴파일링하여 상기 교환시스템으로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 기지국시스템이 상기 데이터유닛들을 다수의 사용자들에게 선입선출 방식으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 셀-기반 링크 효율성 정보가 셀내 링크들의 전체 숫자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
와이어리스 데이터 통신시스템에서 데이터전송을 스케쥴링하는 시스템에 있어서,

교환시스템과,

상기 교환시스템에 접속되고, 상기 교환시스템에 셀 링크 효율성 정보를 전송하도록 동작할 수 있는 기지국시스템을 포함하고,

다수의 서비스협정들의 품질들 각각에 대한 및 다수의 데이터유닛들 각각에 대한 도달시간에 대한, 상기 셀 링크 효율성 정보에 대한 적어도 하나의 값에 응하며, 상기 교환시스템은 전송을 위해 상기 데이터유닛들의 시퀀스를 상기 기지국시스템에 제출하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 기지국시스템이,

상기 데이터유닛들의 상기 시퀀스를 대기열에 저장하고,

전송을 위해 상기 대기열에서부터 상기 데이터유닛들의 상기 시퀀스를 선입선출 방식으로 출력하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 교환시스템이, 상기 다수의 서비스협정들의 품질들이 최대로 충족되도록 하기 위해 상기 데이터유닛들의 상기 시퀀스의 제출을 스케쥴링하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 데이터유닛이 패킷 데이터유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 GPRS 시스템을 포함하고, 상기 데이터유닛들이 IP 패킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 데이터유닛들이 LLC 패킷 데이터유닛들을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 패킷 데이터 와이어리스 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 CDPD 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 IS-95 시스템과 관련된 패킷 데이터 서비스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 패킷 데이터 무선 위성통신시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 W-CDMA 시스템과 관련되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 와이어리스 데이터 통신시스템이 와이어리스 ATM 시스템과 관련된 시스템인 것을 특징으로 하는 시스템.
제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 값이 셀내 링크들의 전체 숫자를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.