KR20050114246A

KR20050114246A - 서비스 품질을 지원하는 통신 시스템에서의 승인 제어 및리소스 할당

Info

Publication number: KR20050114246A
Application number: KR1020057017534A
Authority: KR
Inventors: 무케시 타네자; 라제시 판카이
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-12-05
Also published as: EP1604498B1; WO2004084509A3; JP4927531B2; RU2005131960A; AU2004221090A1; US7453801B2; BRPI0408443A; KR100984982B1; RU2364039C2; TWI333766B; CA2519352A1; EP1604498A2; WO2004084509A2; TW200501678A; AU2004221090B2; JP2006521063A; MXPA05009872A; US20040013089A1; AU2004221090C1; JP2013062830A

Abstract

통신 시스템에서의 승인 제어용 방법 및 장치. 액세스 네트워크 (AN) 엘리먼트가 가용 리소스를 결정한다. 가용 리소스가, 요청된 애플리케이션 플로우의 요구사항을 지원하기에 충분하면, AN 은 애플리케이션 플로우를 승인한다. AN 은, 주기적으로, 트리거 이벤트시에, 가용 리소스 측정값을 갱신한다. 승인 제어는, 보상 팩터를 각각의 플로우 타입에 적용하고 소정 사용자의 집합적 플로우에 대한 보상 팩터를 적용하는 스케줄러에 통합되어 동작할 수도 있다.

Description

서비스 품질을 지원하는 통신 시스템에서의 승인 제어 및 리소스 할당{ADMISSION CONTROL AND RESOURCE ALLOCATION IN A COMMUNICATION SYSTEM SUPPORTING QUALITY OF SERVICE}

미국법 제 119 조 35 하에서의 우선권 주장

본 특허출원은 발명의 명칭이 "System for Allocating Resources in a Communication System" 이고, 2003 년 3 월 17 일에 출원되었으며, 본 발명의 양수인에게 양도되었으며, 여기에서 참조로 포함되는, 가출원 제 60/455,906 호의 우선권을 주장한다.

배경

1. 본 발명의 분야

본 출원은 통신 시스템에 관한 것이다. 더 상세하게는, 이들 실시형태는 통신 시스템에 대한 복수의 가입자 사이에 통신 리소스들을 할당하는 것에 관한 것이다.

2. 배경 기술

복수의 가입자 사이에서 통신 시스템의 단일 노드에 의해 제공되는 한정된 통신 리소스들을 할당하는 문제를 해결하는 몇몇 솔루션들이 제시되었다. 비용을 최소화하면서 모든 가입자들의 요구를 만족시키기 위해 노드들에 충분한 리소스들을 제공하는 것은 그러한 시스템들의 목적이다. 따라서, 그러한 시스템은 통상적으로 다양한 가입자들 사이에서 리소스를 효율적으로 할당하는 목적을 가지고 설계된다.

다양한 시스템들이 주파수 분할 다중 접속 (FDMA) 방식을 구현하였으며, 이 방식은 가입자들 각각에 리소스를 동시에 할당한다. 그러한 시스템의 통신 노드는 통상적으로 네트워크에서 임의의 시점에 각각의 가입자에게 정보를 송신하거나 또는 각각의 가입자들로부터 정보를 수신하기 위한 제한된 대역을 갖는다. 이 방식은 통상적으로 개별 가입자에 대한 총 대역의 특정 부분들을 할당하는 것을 포함한다. 그러한 방식은 가입자들이 통신 노드와의 인터럽트되지 않는 통신을 요구하는 시스템에 대해서는 효율적일 수도 있는 반면, 그러한 지속적이고, 인터럽트되지 않은 통신을 요구하지 않을 때에는 총 대역의 더 나은 이용이 달성될 수도 있다.

복수의 가입자들 사이에서 단일 통신 노드의 통신 리소스를 할당하는 다른 방식들은 시분할 다중 접속 (TDMA) 방식을 포함한다. 이들 TDMA 방식은 복수의 가입자들 사이에서 단일 통신 노드의 한정된 대역 리소스들을 할당하는데 특히 효율적이며, 여기에서 사용자들은 지속적이고, 인터럽트되지 않은 단일 통신 노드와의 통신을 요구하지 않는다. 통상적으로, TDMA 방식은 지정된 시간 간격에서의 가입자들 각각에게 단일 통신 노드의 전체 대역폭을 제공한다. 코드 분할 다중 접속 (CDMA) 을 이용하는 무선 통신 시스템에서는, 이 CDMA 는 시간 멀티플렉싱된 기반에서 지정된 시간 간격들에서 각각의 가입자 유닛에게 모든 코드 채널들을 할당함으로써 달성될 수도 있다. 통신 노드는 가입자와 배타적인 통신을 가능하게 하도록 가입자와 관련된 고유의 캐리어 주파수 또는 채널 코드를 구현한다. 또한 TDMA 방식은 물리적 컨택트 중계 스위칭 또는 패킷 스위칭을 이용하는 지상 라인 시스템에서 구현될 수도 있다.

통상적으로, TDMA 시스템은 라운드 로빈 스타일 (round robin fashion) 로 각각의 가입자에게 동등한 시간 간격을 할당한다. 이는 소정 가입자들에 의한 소정 시간 간격의 저활용을 초래할 수도 있다. 유사하게, 다른 가입자들은 통신 리소스 요구를 가질 수도 있으며, 이는 이들 가입자들이 서비스를 받는 상태에 할당된 시간 간격을 초과할 수도 있다. 시스템 조작자는 어떠한 가입자도 저질의 서비스 받지 않도록 보장하기 위해 노드의 대역을 증가시키는 비용을 초래하거나, 또는 저질의 서비스를 받는 가입자들이 계속하여 저질의 서비스를 받도록 허용하는 선택을 할 수도 있다.

따라서, 가입자들 사이에 통신 리소스를 할당하는 네트워크 정책을 따라 통신 네트워크에 대한 가입자들 사이에 통신 리소스들을 효율적이며, 공평하게 할당하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 필요하다. 이와 마찬가지로, 특정의 요구, 제약, 및/또는 시스템의 목적에 응답하여 매 플로우의 기반상에서 및/또는 전체 기반상에서 리소스 할당을 수행하기 위한 메카니즘을 제공하는 것을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는 시스템에 의해 서비스되는 사용자들의 수를 최소화하는 것이 필요하다. 또한, 리소스 할당을 최적화하는 승인 제어 및 선점 방법이 필요하다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 통신 네트워크를 나타낸다.

도 2a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 구성된 기지국 제어기 및 기지국 장치의 블록도를 나타낸다.

도 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 구성된 원격국 장치의 블록도를 나타낸다.

도 3 은 도 2a 에 나타낸 채널 스케줄러의 일 실시형태에서 스케줄링 알고리즘의 실행을 도시하는 흐름도를 나타낸다.

도 4 는 멀티미디어 애플리케이션을 지원하는 통신 시스템이며, 여기에서 각각의 애플리케이션 통신이 애플리케이션 플로우에 의해 표시된다.

도 5 는 애플리케이션 플로우 큐이다.

도 6 은 애플리케이션 플로우 일부의 신호 타이밍을 도시하는 타이밍도이다.

도 7a 는 애플리케이션 플로우에 대한 지터 측정치들을 도시하는 타이밍도이다.

도 7b 는 애플리케이션 플로우를 프로세싱하는 시간 슬롯동안 계속되는 IP 패킷들의 송신을 도시하는 타이밍도이다.

도 8 은 통신 시스템에서의 애플리케이션 플로우를 스케줄링하는 것을 도시하는 흐름도이다.

도 9 는 상이한 서비스 품질 (Quality of Service (QoS)) 요구를 갖는 애플리케이션 플로우를 스케줄링하는 것을 도시하는 흐름도이다.

도 10 은 일 실시형태에 따른 스케줄링 알고리즘에 부합하는 각각의 애플리케이션 플로우의 정의를 도시하는 구조도이다.

도 11 은 일 실시형태에 따른 클래스 타입들을 식별하는 테이블이다.

도 12a 는 애플리케이션 플로우의 초기화를 포함하는, 일 실시형태에 따른 스케줄링 알고리즘의 일부를 도시한다.

도 12b 는 클래스 타입으로서 애플리케이션 플로우의 프로세싱을 포함하는, 일 실시형태에 따른 스케줄링 알고리즘의 일부를 도시한다.

도 12c 는 제 2 모드 애플리케이션 플로우의 프로세싱 및 제 3 모드 애플리케이션 플로우의 프로세싱을 포함하는, 일 실시형태에 따른 스케줄링 알고리즘의 일부를 도시한다.

도 12d 는 제 1 모드 애플리케이션 플로우의 프로세싱을 포함하는, 일 실시형태에 따른 스케줄링 알고리즘의 일부를 도시한다.

도 12e 는 적응형 가중치 부여 및 이에 기초하는 스케줄링을 포함하는, 일 실시형태에 따른 스케줄링 알고리즘의 일부를 도시한다.

도 13 은 무선 통신 시스템에서 적응형 가중치 알고리즘을 이용하여 애플리케이션 플로우를 스케줄링하는 알고리즘을 구현하는 기지국 트랜시버 시스템 (BTS) 를 도시한다.

도 14 는 데이터 레이트 (LMAX), 보존 리소스 (Res(t)), 및 가용 리소스 (Avail(t)) 등을 할당하기 위한 최대 리소스들을 시간의 함수로써 도시하는 타이밍도이다.

도 15 는 시간 t 에서 지정한 고속 레이트 패킷 데이터 타입 시스템에서 사용자로부터 수신된 데이터 요청 및 추정 용량, L(t) 를 시간의 함수로서 도시하는 타이밍도이다.

도 16 은 서비스 품질 (QoS) 요구를 갖는 다수의 애플리케이션 플로우를 지원하는 고속 레이트 패킷 데이터 타입 시스템에 대한 스케줄러를 도시하는 정보 흐름도이며, 여기에서 플로우들은 플로우마다 보상의 애플리케이션에 의해 스케줄링된다.

도 17 은 서비스 품질 (QoS) 요구를 갖는 다수의 애플리케이션 플로우를 지원하는 고속 레이트 패킷 데이터 타입 시스템에 대한 스케줄러를 도시하는 정보 흐름도이며, 여기에서 플로우들은 집합적 보상의 애플리케이션에 의해 스케줄링된다.

도 18a 내지 도 18e 는 서비스 품질 (QoS) 요구를 갖는 다수의 애플리케이션 플로우를 지원하는 고속 레이트 패킷 데이터 타입 시스템에서 승인 제어를 위한 알고리즘을 도시한다.

도 19 는 서비스 품질 (QoS) 요구를 갖는 다수의 애플리케이션 플로우를 지원하는 고속 레이트 패킷 데이터 타입 시스템에서 선점을 위한 알고리즘을 도시한다.

도 20 은 서비스 품질 (QoS) 요구를 갖는 다수의 애플리케이션 플로우를 지원하는 고속 레이트 패킷 데이터 타입 시스템에서 액세스 네트워크 (AN) 의 블록도이다.

상세한 설명

본 발명의 실시형태들은 단일 통신 노드에 의해 서비스되는 통신 네트워크에 대한 복수의 가입자들 사이에 리소스를 할당하기 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다. 개인의 개별 송신 간격, 또는 "서비스 간격들" 에서, 개별 가입자들은 다른 모든 가입자들을 배제하고 통신 노드의 유한 리소스를 획득한다. 개별 가입자들은 개별 가입자들과 관련된 가중치 또는 점수에 기초하여 유한 리소스를 획득하도록 선택된다. 개별 가입자와 관련된 가중치의 변화들은 개별 가입자가 유한 리소스를 소비할 수 있는 일시적인 레이트에 기초하는 것이 바람직하다.

도면을 참조하면, 도 1 은 예시적인 가변 레이트 통신 시스템을 나타낸다. 그러한 일 시스템은 발명의 명칭이 "Method and Apparatus for High Rate Packet Data Transmission" 이고, 1997 년 11 월 3 일에 출원되었으며, 퀄컴사에 양도되었으며, 여기에서 참조로서 포함되는, 미국특허 제 08/963,386 호에 설명된다. 가변 레이트 통신 시스템은 다수의 셀 2A 내지 2G 를 포함한다. 각각의 셀 (2) 은 대응하는 기지국 (4) 에 의해 서비스된다. 다수의 원격국 (6) 이 통신 시스템을 통해 산재해 있다. 예시적인 실시형태에서, 각각의 원격국 (6) 은 많아야 하나의 기지국 (4) 과 임의의 데이터 송신 간격의 순방향 링크 상에서 통신한다. 예를 들어, 기지국 (4A) 은 시간 슬롯 n 에서 순방향 링크 상으로 원격국 (6A) 에 데이터를 배타적으로 송신하고, 기지국 (4B) 은 시간 슬롯 n 에서 순방향 링크 상으로 원격국 (6B) 에 데이터를 배타적으로 송신하며, 기지국 (4C) 은 시간 슬롯 n 에서 순방향 링크 상으로 원격국 (6C) 에 데이터를 배타적으로 송신한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 각각의 기지국 (4) 은 임의의 소정 순간에서 하나의 원격국 (6) 에 데이터를 송신하는 것이 바람직하다. 다른 실시형태에서는, 기지국 (4) 이 기지국 (4) 과 관련된 다른 모든 원격국 (6) 을 배제하고, 특정의 데이터 송신 간격에서 둘 이상의 원격국 (6) 과 통신할 수도 있다. 또한, 데이터 레이트는 가변적이고, 일 실시형태에서는 수신 원격국 (6) 에 의해 측정되는 캐리어-대-간섭 비 (C/I) 및 요구되는 비트당 에너지-대-잡음 비 (E_b/N_o) 에 의존적이다. 원격국 (6) 으로부터 기지국 (4) 으로의 역방향 링크는 간략화를 위해 도 1 에 도시되지 않는다. 일 실시형태에 따르면, 원격국 (6) 은 무선 데이터 서비스 가입자들에 의해 동작되는 무선 트랜시버를 구비한 이동 유닛들이다.

예시적인 가변 레이트 통신 시스템의 기본 서브시스템을 도시하는 블록도가 도 2a 및 2b 에 도시된다. 기지국 제어기 (10) 는 통신 시스템의 패킷 네트워크 인터페이스 (24), 공중 교환 전화 네트워크 (PSTN; 30), 및 모든 기지국 (4) 과 인터페이스로 접속된다 (간략화를 위해, 단지 하나의 기지국 (4) 만이 도 2 에 도시됨). 기지국 제어기 (10) 는 통신 시스템의 원격국 (6) 과 패킷 네트워크 인터페이스 (24) 및 PSTN (30) 에 접속된 다른 사용자 사이의 통신을 조화시킨다. PSTN (30) 은 표준 전화 네트워크 (도 2 에서 미도시) 를 통해 사용자들와 인터페이스로 접속된다.

기지국 제어기 (10) 는 다수의 선택기 엘리먼트 (14) 를 포함하지만, 간략화를 위해 단지 하나의 선택기 엘리먼트만이 도 2a 에 도시된다. 각각의 선택기 엘리먼트 (14) 는 하나 이상의 기지국 (4) 과 하나의 원격국 (6) 사이의 통신을 제어하도록 할당된다. 선택기 엘리먼트 (14) 가 원격국 (6) 에 할당되지 않았다면, 호 제어 프로세서 (16) 는 원격국 (6) 을 페이징할 필요성을 알려준다. 그 후, 호 제어 프로세서 (16) 는 기지국 (4) 으로 하여금 원격국 (6) 을 페이징하도록 지시한다.

데이터 소스 (20) 는 다량의 데이터를 포함하며, 이 데이터는 원격국 (6) 으로 송신될 것이다. 데이터 소스 (20) 는 데이터를 패킷 네트워크 인터페이스 (24) 에 제공한다. 패킷 네트워크 인터페이스 (24) 는 데이터를 수신하고 데이터를 선택기 엘리먼트 (14) 에 라우팅한다. 선택기 엘리먼트 (14) 는 원격국 (6) 과 통신하는 각각의 기지국 (4) 으로 데이터를 송신한다. 예시적인 실시형태에서는, 각각의 기지국 (4) 은 원격국 (6) 으로 송신될 데이터를 저장하는 데이터 큐 (40) 를 유지한다.

데이터는 데이터 큐 (40) 로부터 채널 엘리먼트 (42) 로 데이터 패킷들로 송신된다. 예시적인 실시형태에서는, 순방향 링크상에서, "데이터 패킷" 은 최대 1024 비트인 다량의 데이터 및 "시간 슬롯" (예를 들어, 1.667 msec) 내의 수신지 원격국 (6) 으로 송신될 다량의 데이터를 지칭한다. 각각의 데이터 패킷에 대해, 채널 엘리먼트 (42) 는 필요한 제어 필드를 삽입한다. 예시적인 실시형태에서, 채널 엘리먼트 (42) 는 데이터 패킷 및 제어 필드를 CRC 인코딩하고, 코드 테일 비트 세트를 삽입한다. 데이터 패킷, 제어 필드, CRC 패리티 비트, 및 코드 테일 비트는 포맷된 패킷을 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 채널 엘리먼트 (42) 는 그 후, 포맷된 패킷을 인코딩하고 인코딩된 패킷 내의 심볼을 인터리빙 (또는 재배열) 한다. 예시적인 실시형태에서, 인터리빙된 패킷은 왈시 코드로 커버링되고, 짧은 PNI 및 PNQ 코드로 확산된다. 확산된 데이터는 신호를 직교 변조하고, 필터링하고, 증폭하는 RF 유닛 (44) 에 제공된다. 순방향 링크 신호는 순방향 링크 (50) 상에서 안테나 (46) 를 통해 공중 송신된다.

원격국 (6) 에서, 순방향 링크 신호는 안테나 (60) 에 의해 수신되고, 전단 (62) 내의 수신기로 라우팅된다. 수신기는 신호를 필터링, 증폭, 직교 복조, 및 양자화한다. 디지털화된 신호는 그 신호가 짧은 PNI 및 PNQ 코드로 역확산되고 왈시 코드로 디커버링되는 복조기 (DEMOD; 64) 로 제공된다. 복조된 데이터는 기지국 (4) 에서 수행된 신호 프로세싱 기능들의 역변환, 특히 디인터리빙, 디코딩, 및 CRC 체크 기능을 수행하는 디코더 (66) 에 제공된다. 디코딩된 데이터는 데이터 싱크 (68) 에 제공된다.

하드웨어는, 전술하여 지적된 바와 같이, 데이터, 메시징, 음성, 비디오, 및 순방향 링크상의 다른 통신들의 가변 레이트 송신을 지원한다. 데이터 큐 (40) 로부터 송신된 데이터 레이트는 신호 강도 및 원격국 (6) 의 잡음 환경에서의 변화를 수용하도록 변화된다. 각각의 원격국 (6) 은 각각의 시간 슬롯에서 관련된 기지국 (4) 으로 데이터 레이트 제어 (DRC) 신호를 송신하는 것이 바람직하다. DRC 는 순방향 링크에 대한 소망하는 데이터 레이트, 즉 원격국에서 데이터를 수신하는 데이터 레이트를 원격국이 결정하는 제어 메카니즘을 지칭한다. 원격국은 소망하는 데이터 레이트를 데이터 레이트 요청으로서 또는 명령으로서 DRC 메시지를 통해 기지국에 보낸다. DRC 신호는 기지국 (4) 에 정보를 제공하며, 이는 원격국 (6) 이 그 관련된 데이터 큐로부터 데이터를 수신할 레이트 및 원격국 (6) 의 식별을 포함한다. 따라서, 원격국 (6) 에서의 회로는 신호 강도를 측정하고 원격국 (6) 에서의 잡음 환경을 추정하여 DRC 신호에서 송신될 레이트 정보를 결정한다.

각 원격국 (6) 에 의해 송신된 DRC 신호는 역방향 링크 채널 (52) 을 통해 이동하며, 안테나 (46) 및 RF 유닛 (44) 을 통해 기지국 (4) 에 수신된다. 예시적인 실시형태에서는, DRC 정보가 채널 엘리먼트 (42) 에서 복조되고, 기지국 제어기 (10) 에 위치하는 채널 스케줄러 (12A) 에 또는 기지국 (4) 에 위치하는 채널 스케줄러 (12B) 에 제공된다. 예시적인 제 1 실시형태에서는, 채널 스케줄러 (12B) 가 기지국 (4) 에 위치된다. 다른 실시형태에서는, 채널 스케줄러 (12A) 가 기지국 제어기 (10) 에 위치되고, 기지국 제어기 (10) 내의 모든 선택기 엘리먼트 (14) 와 접속된다.

일 실시형태에서는, 채널 스케줄러 (12B) 가 큐 사이즈라고도 지칭되는 각 원격국에 대한 큐잉된 데이터 양을 나타내는 데이터 큐 (40) 로부터 정보를 수신한다. 그 후, 채널 스케줄러 (12B) 는 기지국 (4) 에 의해 서비스되는 각 원격국에 대한 큐 사이즈 및 DRC 정보에 기초하여 스케줄링을 수행한다. 큐 사이즈가 다른 실시형태에서 이용되는 스케줄링 알고리즘에 대해 요구된다면, 채널 스케줄러 (12A) 는 선택기 엘리먼트 (14) 로부터 큐 사이즈 정보를 수신할 수도 있다.

본 발명의 실시형태들은 가변 레이트 송신을 지원할 수 있는 다른 하드웨어 구조에 적용할 수 있다. 본 발명은 역방향 링크 상에서의 가변 레이트 송신을 커버링하도록 용이하게 확장될 수도 있다. 예를 들어, 원격국 (6) 으로부터의 DRC 신호에 기초하여 기지국 (4) 에서 수신 데이터의 레이트를 결정하는 대신에, 기지국 (4) 은 원격국 (6) 으로부터 수신된 신호의 강도를 측정하고 잡음 환경을 추정하여 원격국 (6) 으로부터의 수신 데이터의 레이트를 결정한다. 그 후, 기지국 (4) 은, 데이터가 원격국 (6) 으로부터 역방향 링크 상에서 송신될 레이트를 관련된 원격국 (6) 각각에 송신한다. 그 후, 기지국 (4) 은 순방향 링크에 대해 여기 설명된 것과 유사한 방식으로 역방향 링크 상에서 상이한 데이터 레이트들에 기초하여 역방향 링크 상에서의 송신을 스케줄링할 수도 있다.

또한, 전술한 실시형태의 기지국 (4) 은, CDMA 방식을 이용하여 기지국 (4) 과 관련된 나머지 원격국들을 배제하고 원격국 (6) 중 선택된 하나 또는 복수의 원격국에 송신한다. 임의의 특정 시간에, 기지국 (4) 은 수신 기지국(들) (4) 에 할당되는 코드를 이용함으로써 원격국 (6) 중 선택된 하나 또는 복수의 원격국에 송신한다. 그러나, 본 발명은 또한 송신 리소스를 최적으로 할당하기 위하여 다른 기지국 (4) 을 배제하고 기지국(들) (4) 을 선택하도록 데이터를 제공하는 상이한 TDMA 방법들을 사용하는 다른 시스템에도 적용할 수 있다.

채널 스케줄러 (12) 는 순방향 링크 상에서 가변 레이트 송신을 스케줄링한다. 채널 스케줄러 (12) 는 큐 사이즈를 수신하며, 이는 원격국 (6) 으로 송신하는 데이터의 양 및 원격국 (6) 으로부터의 메시지의 양을 표시한다. 채널 스케줄러 (12) 는 공평성의 제약에 순응하면서 최대 데이터 처리율을 얻는 시스템 목적을 달성하도록 데이터 송신을 스케줄링하는 것이 바람직하다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 원격국 (6) 은 통신 시스템에 걸쳐 산재되어 있고, 순방향 링크 상에서 어떠한 기지국과도 통신하지 않거나 또는 하나의 기지국 (4) 과 통신할 수도 있다. 예시적인 실시형태에서, 채널 스케줄러 (12) 는 전체 통신 시스템을 통해 순방향 데이터 송신을 조화시킨다. 고속 데이터 송신을 위한 스케줄링 방법 및 장치는 본 발명의 양수인에게 양도되고, 여기에서 참조로서 포함되며, 2002 년 1 월 1 일에 발행된 미국특허 제 6,335,922 호에 자세하게 설명되어 있다.

일 실시형태에 따르면, 채널 스케줄러 (12) 는 프로세서 (미도시) 에 의해 실행될 명령어들을 저장하는 프로세서, 랜덤 액세스 메모리 (RAM)，프로그램 메모리를 포함하는 컴퓨터 시스템에 구현된다. 프로세서, RAM, 및 프로그램 메모리는 채널 스케줄러 (12) 의 기능에 전용될 수도 있다. 다른 실시형태에서는, 프로세서, RAM, 및 프로그램 메모리는 기지국 제어기 (10) 에서 부가적인 기능들을 수행하기 위해 공유 컴퓨팅 리소스의 일부일 수도 있다.

도 3 은 스케줄링 알고리즘의 실시형태를 도시하며, 이 알고리즘은 기지국 (4) 으로부터 원격국 (6) 으로의 송신을 스케줄링하도록 채널 스케줄러 (12) 를 제어한다. 전술한 바와 같이, 데이터 큐 (40) 는 각각의 원격국 (6) 과 관련된다. 채널 스케줄러 (12) 는 기지국 (4) 과 관련된 특정의 원격국 (6) 을 선택하는 단계 110 에서 평가되는 "가중치" 와 각각의 데이터 큐 (40) 를 관련시켜, 후속의 서비스 간격에서 데이터를 수신한다. 채널 스케줄러 (12) 는 개별 원격국 (6) 을 선택하여 개별 서비스 간격들에서 데이터 송신을 수신한다. 단계 102 에서, 채널 스케줄러는 기지국 (4) 과 관련된 각 큐에 대한 가중치를 초기화한다.

채널 스케줄러 (12) 는 송신 간격 또는 서비스 간격으로 단계 104 내지 단계 112 를 순환한다. 단계 104 에서, 채널 스케줄러 (12) 는, 이전의 서비스 간격에서 검출된 기지국 (4) 과 추가적인 원격국 (6) 과의 관련으로 인해 추가될 임의의 추가적인 큐들이 존재하는지 여부를 결정한다. 또한, 단계 104 에서, 채널 스케줄러 (12) 는 새로운 큐들과 관련된 가중치들을 초기화한다. 전술한 바와 같이, 기지국 (4) 은 시간 슬롯과 같은 규칙적인 간격으로 DRC 신호와 관련된 각 원격국 (6) 으로부터 DRC 신호를 수신한다.

또한, 이 DRC 신호는, 단계 106 에서 채널 스케줄러가 각 큐와 관련된 각 원격국에 대한 정보를 소비하기 위해 (또는 송신된 데이터를 수신하기 위해) 일시적인 레이트를 결정하는데 이용하는 정보를 제공한다. 일 실시형태에 따르면, 임의의 원격국 (6) 으로부터 송신된 DRC 신호는, 원격국 (6) 이 다수의 유효 데이터 레이트 중 하나에서 데이터를 수신할 수 있다는 것을 나타낸다.

단계 108 에서, 채널 스케줄러 (12) 는, (가장 최근에 수신된 DRC 신호에서 나타나는 바와 같이) 데이터를 수신하기 위해 원격국 (6) 의 관련된 일시적인 레이트에 기초하여 임의의 특정 원격국 (6) 에 데이터가 송신될 동안의 서비스 간격의 길이를 결정한다. 일 실시형태에 따르면, 단계 106 에서, 데이터를 수신하는 일시적인 레이트 R_i 는 특정의 데이터 큐와 관련된 서비스 간격 길이 L_i 를 결정한다.

단계 110 에서, 채널 스케줄러 (12) 는 송신을 위한 특정의 데이터 큐를 선택한다. 그 후, 송신될 다량의 관련 데이터는 데이터 큐 (40) 로부터 검색되고, 데이터 큐 (40) 와 관련된 원격국 (6) 으로의 송신을 위해 채널 엘리먼트 (42) 에 제공된다. 후술하는 바와 같이, 단계 110 에서, 채널 스케줄러 (12) 는 데이터를 제공하기 위해 큐를 선택하고, 이 데이터는 각 큐와 관련된 각 가중치를 포함하는 정보를 이용하여 후속의 서비스 간격에서 송신된다. 그 후, 송신된 큐와 관련된 가중치는 단계 112 에서 갱신된다.

당업자는 채널 스케줄러 (12) 가 본 발명을 벗어남이 없이 다양한 방식을 이용하여 구현될 수도 있음을 이해한다. 예를 들어, 채널 스케줄러 (12) 는 프로세서 (미도시) 에 의해 실행될 명령어들을 저장하는 프로세서, 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 프로그램 메모리를 포함하는 컴퓨터 시스템을 이용하여 구현될 수도 있다. 다른 실시형태에서는, 채널 스케줄러 (12) 의 기능들은 기지국 (4) 또는 기지국 제어기 (10) 에서의 부가 기능들을 수행하는데에도 이용되는 공유 컴퓨팅 리소스에 포함될 수도 있다. 또한, 채널 스케줄러의 기능들을 수행하는데 이용되는 프로세서는 본 발명을 벗어남이 없이 범용 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 프로그래머블 로직 디바이스, 주문형 집적 회로 (ASIC), 또는 여기 설명된 알고리즘을 수행할 수 있는 다른 다비이스일 수도 있다.

도 1 의 실시형태에 도시된 바와 같이, 원격국 (6) 은 이동성 (mobile) 이 있으며, 상이한 기지국 (4) 사이에서 관계들을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 원격국 (6F) 은 초기에 기지국 (4F) 로부터 데이터 송신을 수신하고 있다. 그 후, 원격국 (6F) 는 기지국 (4F) 의 셀로부터 빠져나와 기지국 (4G) 의 셀로 들어간다. 그 후, 원격국 (6F) 은 DRC 신호를 송신하기 시작하여 기지국 (4F) 대신에 기지국 (4G) 를 경보한다. 원격국 (6F) 로부터 DRC 신호를 수신하지 않음으로써, 기지국 (4F) 에서의 로직은 원격국 (6F) 가 중지했음을 추정하여 더 이상 데이터 송신을 수신하지 않는다. 그 후, 원격국 (6F) 과 관련된 데이터 큐는 지상 라인 또는 RF 통신 링크를 통해 기지국 (4G) 에 송신될 수도 있다.

적응형 가중치 스케줄링 알고리즘

또한, 멀티미디어 서비스, 또는 다수의 송신 요구사항을 갖는 다른 서비스가 무선 통신 시스템에서 송신되고, "플로우 (flow)" 으로 지칭되는 (이하, 자세히 후술됨) 그 멀티미디어 서비스 송신이 버스티 (bursty) 트래픽을 생성할 때에도 여전히 문제가 존재한다. 버스티 트래픽은 버스티의 측정값 및 평균 데이터 레이트를 포함하는 몇몇 변수들로 특징지어진다. 또한, 시스템의 다양한 플로우들 각각에 대한 서비스 품질 (QoS) 요구사항을 만족시킬 필요성이 있다. 비례 평등 (Proportional Fair (PF)) 알고리즘과 같은 현재의 스케줄링 방법은 일반적으로 "T" 로 식별되는 처리율에 대한 데이터 레이트 제어 데이터 요청, 즉 "DRC" 로 지칭되는 요청된 데이터 레이트의 비로서 주어진 매트릭에 기초하여 서비스하도록 플로우를 선택한다. 그러한 계산은 요구되는 모든 사용자들의 QoS 를 보장하지 못할 수도 있다. 따라서, 순수한 PF 알고리즘은 멀티미디어 또는 다른 애플리케이션에 액세스하는 사용자들의 QoS 요구사항을 만족시키기 위한 충분한 복잡성을 제공하지 못할 수도 있다. 이들 다수의 요구사항을 만족시킬 수 있는 스케줄러가 요구된다.

다음의 논의는 IS-856 에서 설명된 고속 레이트 패킷 데이터 (HRPD) 를 지원하는 cdma2000 시스템을 고려한다. 이 시스템은 예로써 사용된다. 본 발명은 사용자들이 스케줄링 알고리즘에 따른 서비스에 대해 선택되는 다른 시스템에 적용할 수 있다.

HRPD 시스템에서, 공중 인터페이스는 4 개의 병렬적인 애플리케이션 스트림까지 지원할 수도 있다. 제 1 스트림은 신호송신 정보를 운반하며, 다른 3 개는 상이한 서비스 품질 (QoS) 요구사항을 갖는 애플리케이션 또는 다른 애플리케이션을 운반하는데 이용될 수도 있다.

다음의 용어집은 본 명세서에 개시된 실시형태를 명확하게 이해하기 위해 제공된다. 다음의 용어집이 모든 것을 규명하고자 (exhaustive) 하는 것은 아니다. 다음의 용어집은 본 발명을 이에 한정시키고자 하는 것이 아니며, 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘을 지원하는 통신 시스템의 일 실시형태에 관한 명확화 및 이해를 위해 제공되는 것이다.

용어집

액세스 네트워크 (Access Network (AN)) - 셀룰러 네트워크 및 패킷 스위칭 데이터 네트워크 (통상적으로 인터넷) 와 AT 사이의 데이터 접속을 제공하는 네트워크 설비. HRPD 시스템의 AN 은 셀룰러 통신 시스템의 기지국과 동일하다.

액세스 터미널 (Access Terminal (AT)) - 사용자에 대한 데이터 접속을 제공하는 디바이스. HRPD 시스템의 AT 는 셀룰러 통신 시스템의 이동국에 대응한다. AT 는 랩탑 개인 컴퓨터와 같은 컴퓨팅 장치에 접속되거나 또는 개인 디지털 보조기 (PDA) 와 같은 완비식 데이터 디바이스일 수도 있다.

애플리케이션 플로우 - 주어진 애플리케이션 스트림에 대한 소스로부터 AT 로의 지정된 송신 경로. 각각의 애플리케이션 플로우는 소스, 수신지, 트래픽 프로파일, 및 서비스 프로파일 품질에 의해 식별된다.

애플리케이션 스트림 - 애플리케이션에 대응하는 데이터 통신. 대부분의 애플리케이션 스트림은 지정된 서비스 품질 요구사항을 갖는다.

자동 반복 요청 (Automatic repeat request (ARQ)) - 송신기가 이벤트의 발생 및 비-발생에 기초하여 데이터의 재송신을 초기화하는 메카니즘.

Avail(t) : 순방향 링크 상에서 시간 t 에 지정되지 않은 대역.

평균 데이터 레이트 (r) - 주어진 애플리케이션 플로우에서의 시간에 대한 평균 입력 데이터 레이트.

평균 지연 (AvgD) - AN 으로부터 AT 로의 다수의 패킷들 및 비트들에 대해 발생되는 평균 지연.

버스티니스 (burstiness) (σ) - 버스티니스 또는 밀집도의 측정값, 및 애플리케이션 플로우에서의 패킷들의 시간 관계.

데이터 레이트 제어 (Data Rate Control (DRC)) - AT 가, 요청된 데이터 레이트를 AN 으로 송신하는 메카니즘.

결손 패킷들 (defpkts) - 슬롯 n 의 시작시에 플로우 k 에 대해 정의된 것. 결손 패킷은 플로우에서 아직 송신되지 않은 패킷이며, defpkts 는 특히, 예를 들어, 플로우 k 에 대한 지연 임계값보다 긴 BTS 에 체류된 중간 액세스 제어 (Medium Access Control (MAC)) 패킷과 같은 중간-프로세싱 패킷의 동일-사이즈의 패킷들의 수로 정의된다.

결손 비트 (defbits) - 결손 패킷에 대응하는 비트들의 수.

지연 경계 - AN 으로부터 AT 로의 데이터 패킷의 송신을 위해 허용되는 특정의 시간.

지연 임계값 - 지연 경계 또는 지터 경계의 함수이며, defpkts 를 계산하는데 이용되는 것.

지연 보상 팩터 (Φ) - 지연 위반에 대한 보상에 이용되는 보상 팩터.

DRC 보상 팩터 (β) - 애플리케이션 플로우의 사용자와 관련된 데이터 요청 요구를 설명하는 보상 팩터. 애플리케이션의 단계적 (graceful) 복구에 사용됨.

강화된 지터 임계값 (dv) - 2 개의 연속적인 IP 패킷 플로우 사이에서 지터 위반의 검출 시에 강화된 지터 보상 함수의 계산을 위해 사용되는 것.

플로우 가중치 (w) - 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘을 이용하는 각각의 애플리케이션 플로우에 적용되는 초기 가중치 값. 적응형 가중치 (aw) 는 가중치의 적용 값이다.

순방향 링크 (FL) - AN 으로부터 AT 로의 송신 공중 링크.

헤드오브라인 (Head Of Line (HOL)) 패킷 - 큐의 제 1 패킷.

고속 레이트 패킷 데이터 (HRPD) - 고속 데이터 레이트에서의 패킷 데이터 통신을 송신하는 데이터 서비스. 고속 데이터 레이트 (HDR) 로도 지칭되며, "cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification" 이라는 IS-856 표준에 특정되어 있다.

지터 - 수신된 연속 패킷들 사이의 시간 변화량.

지터 경계 (j) - 주어진 애플리케이션 플로우에 대한 지터 상의 경계.

지터 보상 팩터, 강화형 (δ) - 플로우의 지터 변화량에 대한 보상을 위한 보상 팩터.

L_max - BTS 가 순방향 링크 상에서 데이터를 송신할 수도 있는 최대 레이트 (예를 들어, cdma2000 1xEV-DO 타입 네트워크에서는 2.4 Mbps).

L(t) - 이전의 QoS 위반 통계 및 통계와 관련된 네트워크 로드에 기초하여 시간 t 에서 지정된 순방향 링크 용량의 추정치.

정규화된 결손 패킷 (ndefpkts) - 결손 패킷 및 그 플로우의 요구 레이트를 이용하여 계산된 정규화된 결손 패킷.

정규화된 결손 비트 (ndefbits) - 정규화된 결손 패킷들에 대응하는 정규화된 결손 비트.

동화상 전문가 그룹 (MPEG) - 멀티미디어 자료들의 송신용 프로토콜.

계류 패킷 - pend _k,j [n] - 슬롯 n 에서의 BTS 및 BSC 의 플로우 k 의 계류중인 IP 패킷 j 의 바이트 수.

비례 평등 (PF) 알고리즘 - 데이터 통신이 각각의 AT 에 대해서, 처리율에 대한 요청된 데이터 레이트의 비로서 계산된 선택 팩터에 따라 스케줄링되는 스케줄링 알고리즘.

서비스 품질 (Quality of Service (QoS)) - 지연, 요구 레이트, 및 지터를 포함하지만 이에 한정되는 않는 패킷 데이터 통신의 송신과 관련되는 요구들.

QoS 및 네트워크 보상 함수 (Θ,,α,β,δ) - 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘에서 이용된 보상 함수.

서비스 그룹의 품질 (Quality of Service Group (QSG)) - 유사한 QoS 요구를 갖는 타입의 애플리케이션 그룹.

레이트 보상 팩터 (α) - 레이트 위반에 대한 보상을 위해 계산되는 보상 팩터.

서비스 레이트 (R) 또는 요구 레이트 (required_rate) - 플로우에 의해 요청된 레이트.

Res(t) : 순방향 링크 상의 시간 t 에서 지정된 대역.

재송신 큐 (Rx) - 재송신을 위해 스케줄링된 애플리케이션 플로우를 저장하는 재송신 큐.

역방향 링크 (RL) - AT 로부터 AN 으로의 송신 공중 링크.

선택 메트릭 (Y) - 결정을 스케줄링하는 애플리케이션 플로우의 보상에 이용되는 메트릭.

트래픽 프로파일 (σ,ｒ) - 버스티니스 및 데이터 레이트에 관련된 측정값.

송신 큐 (Tx) - 주어진 BTS 에 대한 애플리케이션 플로우를 저장하는 송신 큐.

대기 시간 파라미터 () - AN 내의 IP 패킷의 HOL 에 대한 대기 시간의 측정값.

비례 평등 스케줄링 알고리즘에 대한 적응형 가중치를 적용하는 것

메트릭 DRC/T 에 기초하여 서비스하도록 플로우를 선택하는 비례 평등 (PF) 스케줄링 알고리즘은 cdma2000 1xEV-DO 네트워크의 순방향 링크에 대해 설명된다. PF 알고리즘은 각각의 사용자에게 대략 동일한 수의 송신 슬롯을 제공하도록 설계된다. 그러한 스케줄링 알고리즘을 강화하기 위해 여기에 적응형 가중치 DRC/T 알고리즘이 설명되며, 이는 DRC/T 알고리즘을 확장 및 최적화하여 상이한 타입의 애플리케이션의 다양한 QoS 요구를 만족시킨다. 각각의 멀티미디어 애플리케이션은 개별의 특정 QoS 요구를 갖는다. 스케줄링 알고리즘의 목표는 다양한 QoS 요구를 만족시키는 것을 포함한다. 적응형 w*DRC/T 알고리즘으로도 지칭되는, 여기 개시되는 적응형 알고리즘은 애플리케이션 플로우가 멀티미디어 애플리케이션 서비스를 포함하는 cdma2000 1xEV-DO 네트워크의 순방향 링크에 대한 DRC/T 알고리즘에 비해 다양한 성능 장점들을 제공한다. cdma2000 1xEV-DO 네트워크의 순방향 링크 상의 지연 및 지터 센시티브 애플리케이션들의 지연 및 지터 경계 지연 요구는 적응형 알고리즘을 이용하여 만족된다. 또한, 적응형 스케줄링 알고리즘은 레이트 요구들이 만족되는 것을 보장하며, 멀티미디어 애플리케이션에 대해 평균 지연이 감소된다. 멀티미디어 애플리케이션들이 적응형 스케줄링 알고리즘의 구현을 도시하도록 예시적으로 제공되지만, 여기 설명된 방법 및 장치는 QoS 요구 및 이와 관련된 양을 정할 수 있는 다른 요구를 갖는 다른 애플리케이션에 적용할 수도 있다.

웹 브라우징 및 게임과 같이 레이트 및 레이턴시 요구를 갖는 애플리케이션에 대해서, 적응형 스케줄링 알고리즘은 레이트 게런티를 제공하고 평균 지연을 감소시킨다. 단지 레이트 요구만을 갖는 다른 애플리케이션에 대해서는, 적응형 스케줄링 알고리즘은 레이트 게런티를 만족시키는데 이용될 수도 있다. 이들 QoS 게런티를 제공하는 동안, 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘은 또한 상당히 높은 레벨에서 총 처리율을 유지하도록 동작하며, 순수한 PF 스케줄링 알고리즘이 이용될 때 달성되는 처리율에 근접한 총 처리율을 달성한다. 순수한 PF 스케줄링 알고리즘은 DRC/T 계산을 사용하는 알고리즘을 지칭한다. QoS 변화량들을 갖는 플로우에 여분의 리소스들을 제공하는 반면, 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘은 공평한 방식으로 가용 리소스들을 분배한다. 이에 부합하는 다양한 보상 메카니즘이 여기 제공된다.

도 4 는 멀티미디어 애플리케이션을 지원하는 시스템 (800) 을 도시한다. 본 발명은 플로우들이 QoS 요구를 갖는 다른 시스템에 적용할 수 있음을 주의한다. 시스템 (800) 은 패킷 데이터 서비스 노드 (PDSN; 806) 에 연결된 멀티미디어 소스 (802) 를 포함한다. PDSN (806) 은 또한 기지국 제어기 (BSC; 804) 에도 연결되며, 이는 다수의 BSC 들을 포함할 수도 있다. BSC (804) 는 기지국 트랜시버 시스템 (BTS; 808, 810) 을 통해 다양한 AT 들 (812, 814, 816, 818 등) 와 통신한다. 시스템 (800) 은 도시된 것보다 더 많은 BTS 및 AT 를 포함할 수도 있다. 이들 플로우: 멀티미디어 소스 (802) 로부터 PDSN (806), BSC (804), 및 BTS (808) 을 통해 AT (812) 로의 제 1 플로우, 멀티미디어 소스 (802) 로부터 PDSN (806), BSC (804), 및 BTS (808) 을 통해 AT (816) 로의 제 2 플로우, 멀티미디어 소스 (802) 로부터 PDSN (806), BSC (804), 및 BTS (808) 을 통해 AT (818) 로의 제 3 플로우가 도시된다. 하나의 AT 가 다수의 플로우의 수신지가 될 수도 있음을 주의한다. 일 실시예에서, 동화상 전문가 그룹 (MPEG) 타입 애플리케이션의 송신은 오디오 및 비디오를 개별 플로우로 분리시킨다.

시스템 (800) 에서 송신된 각 애플리케이션 플로우는: 관련 소스 어드레스; 수신지 어드레스; 및 QoS 요구를 갖는다. 그 후, 애플리케이션 플로우는 소스로부터 수신지로의 송신을 위해 스케줄링된다. 애플리케이션 플로우는 도 4 에 도시된 바와 유사한 패스를 이동한다.

각 BTS (808, 810) 는 도 5 에 도시된 바와 같이 플로우들의 큐를 유지한다. 각 BTS 는 그 순방향 링크 (FL) 각 애플리케이션에 대응하는 하나의 큐 세트를 유지한다. 각 애플리케이션 플로우는 AT 로 향한다. 그러나, 다수의 플로우가 AT 로 향할 수도 있다. 각 플로우는 그와 관련된 서비스 그룹 품질 (QSG) 타입을 갖는다. 각 QSG 는 QoS 파라미터 세트에 의해 정의된다. 주어진 QSG 의 각 플로우는 세트의 파라미터 각각에 대해 특정 값을 갖는다. 예를 들어, QSG 가 지연 및 지터를 포함하는 세트에 의해 정의될 수도 있다. 그러한 QSG 의 이들 플로우는 지연 및 지터에 대한 요구를 특정할 것이다. 큐에서의 플로우 각각에 대해서, BTS 는 3 개의 분리된 큐: (1) 본래의 송신 큐 (Tx); (2) 재송신 큐 (Rx) 및; (3) 자동 반복 요청 큐 (ARQ) 를 포함하는 세트를 보존한다. 일 실시형태에서, ARQ 큐는 조기 결정 ARQ (early decision ARQ) 와 같이, BTS 와 MS 사이에서 수행되는 임의의 타입의 반복 메카니즘에 대한 플로우를 저장하는 큐에 대응할 수도 있다. 멀티미디어 애플리케이션은, 지연 경계 요구사항을 가지는 비디오 회의와 같은 지연 센시티브 애플리케이션을 포함할 수도 있다. 지연 경계는 AN 으로부터의 송신으로부터 AT 에 의한 수신이 허용되는 특정 시간이다. 적응형 가중치 알고리즘은 지연 경계 요구에 부합하기 위해, 그리고 그러한 애플리케이션의 IP 패킷에 의해 생긴 평균 지연을 감소시키기 위해 동작한다. 레이트 및 평균 지연 요구를 모두 갖는 애플리케이션에 대해서, 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘은 레이트 요구에 부합하기 위해, 그리고 평균 지연을 감소시키기 위해 동작한다.

멀티미디어 비디오 애플리케이션과 같은, 어떠한 타입의 애플리케이션에 대한 또 다른 고려할 점은, 멀티미디어 송신에서의 연속 패킷들 사이에서 생기는 "지터" 이다. 지터는 수신된 패킷들 사이의 시간 변화량을 지칭힌다. 지터는 연속 파형이 수신기에서 조금 일찍 또는 늦게 도착할 때 발생한다. 무선 통신에서는, 그러한 파형은 통상적으로 로직 1 또는 0 을 포함하며, 이는 추후에 수신기에서 디코딩 된다. 지터로서 정의된 시간 변화량은 수신된 송신메시지의 시각적인 영향을 왜곡한다. 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘은 최악-경우의 지연 변화량뿐만 아니라 지연 센시티브 애플리케이션에 대한 연속 패킷들 사이의 지연 변화량을 감소시킨다.

다양한 사용자의 QoS 요구를 만족시키는 한편, 적응형 알고리즘은 또한 애플리케이션 플로우가 "순응적 (conforming)" 일 때 애플리케이션 플로우의 레이트 요구에 부합하도록 설계된다. 애플리케이션 플로우가 미리-특정된 트래픽 프로파일 마다 데이터를 보낸다면 순응적이라고 말한다. 레이트 요구를 갖는 플로우가 비-순응적이면, 즉, 이들이 그 트래픽 프로파일에서 미리-특정된 것보다 더 많은 데이터를 보낸다면, 알고리즘은 더 낮은 데이터 레이트를 갖는 플로우들에 더 높은 선호도를 준다. 적응형 가중치 알고리즘은 여기에서 cdma2000 1xEV-DO 네트워크와의 관계에서 설명되지만, 개념 및 방법은 다른 타입의 무선 네트워크에도 적용할 수도 있다.

멀티미디어 애플리케이션 플로우와 관련하여, 각 플로우는 (1) 트래픽 프로파일; (2) QoS 프로파일; (3) 인터넷 프로토콜 (IP) 소스 어드레스; 및 (4) IP 수신지 어드레스에 의해 정의된다. 또한, 플로우는 (5) L4 프로토콜 타입; (6) L4 포트 수; 및 (7) L4 수신지 포트 수를 포함할 수도 있으며, 여기에서 L4 는 프로토콜 스택의 전송 제어 프로코콜 (TCP)/비신뢰성 데이터그램 프로코콜 (UDP) 계층을 지칭한다. 예를 들어, MPEG 애플리케이션에 대응하는 MPEG-오디오 및 MPEG-비디오 플로우는 개별 플로우로 취급될 수도 있다.

각 플로우는 트래픽 프로파일에 의해 특정되며, 그 트패픽 프로파일에 순응적이라는 것을 보장하도록 모니터링 및 성형된다. 트래픽 프로파일은 σ 로 식별되는 버스티니스의 측정값 및 ｒ 로 식별되는 플로우의 평균 데이터 레이트를 나타내는 변수에 의해 정의된다. 각 플로우는 따라서 트래픽 프로파일 (σ,ｒ) 에 의해 설명된다. QoS 프로파일은 다음의 하나 이상의 파라미터: (1) "D" 로 식별되며, IP 패킷에 대한 송신으로부터 수신으로의 허용된 시간을 정의하는 지연 경계에 의해 정의된다. 멀티미디어 애플리케이션 플로우에 대해서, 시스템은 지연 경계를 특정할 수도 있다. 웹 브라우징과 같은 다른 애플리케이션 플로우에 대해서는, 시스템은 지연 경계를 대신하거나 또는 지연 경계; (2) "j" 로 식별되며, AT 에서 수신된 패킷들 사이의 최대 허용 시간 변화량을 정의하는 지터 경계 및; (3) "R" 또는 "req_rate" 로 식별되는 서비스 레이트 (또는 요구 레이트) 에 부가하여 평균 지연 (AvgD) 를 특정할 수도 있다.

지연 경계 D 를 정의하기 위해, 다양한 AN 엘리먼트 및 AT 를 포함하는 타이밍도인 도 6 을 참조한다. 멀티미디어 플로우는 멀티미디어 소스 (미도시) 로부터 PDSN, BSC, 및 BTS 를 통해 AT 로 송신된다. IP 패킷은 시간 t₀ 에서 PDSN 으로부터 송신되고, 시간 t₃ 에 AT 에서 수신된다. 파라미터 D 는 시간 t₀ 으로부터 시간 t₃ 로의 최대 허용 시간을 정의, 즉 D 가 t₃-t₀ 의 한계(들) 을 특정한다.

지터 경계 j 를 정의하기 위해, AN 엘리먼트 및 AT 를 포함하는 타이밍도인 도 7a 를 참조한다. 제 1 패킷은 시간 t₁ 에서 PDSN 으로부터 송신되며, 시간 t₁' 에 AT 에서 수신된다. 제 2 패킷은 시간 t₂ 에서 PDSN 으로부터 송신되면, 시간 t₂' 에 AT 에서 수신된다. 지터 경계 j 는 연속 패킷들 사이의 최대 허용 변화량을 정의하며, 여기에서 변화량은 (t₂'-t₁')-(t₂-t₁) 과 같이 주어진다. 또한, 도 7b 는 몇몇 슬롯에 대해 송신되는 연속 IP 패킷을 자세히 설명한다.

일 실시형태에서, QoS 프로파일은 QoS 스케줄링 그룹 (QSG) 로 지칭되는 그룹들로 그룹지워진다. 표 1 은 카테고리들을 나타낸다.

표 1

도 8 은 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘에 따라서 플로우들의 프로세싱을 도시한다. 플로우 (900, 902, 904, 및 906) 는 "S" 로 라벨링된 스케줄링 유닛 (908) 에 의해 프로세싱된다. 스케줄링 유닛 (908) 은 QSC 프로파일이 각각의 플로우에 대해 이용되는 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘을 적용한다. QSG 프로파일은 자세히 후술되는 적응형 가중치를 계산하는데 이용되는 변수들을 식별한다. 그 후, 스케줄링 유닛 (908) 은 선택된 AT 로의 스케줄링된 송신을 출력한다.

DRC/T 알고리즘으로 지칭되는 PF 스케줄링 알고리즘이 설명되는데, 패킷들은 예를 들어 Q1, Q2, ..., Qm 과 같은 m 개의 큐들로 분류된다. DRC[k,n] 을 슬롯 n 에 대한 플로우 k 에 대응하는 이동국에 의해 요청되는 DRC 라고 가정한다. 스케줄러는 선택 메트릭 Y[.,.] 의 최고값을 갖는 플로우를 선택하는데, 여기에서,

(1)

이고, Y[k,n+1] 은 슬롯 (n+1) 에서의 큐 Qk 에 대한 선택 메트릭이며,

(2)

및 (3)

여기 사용된 바와 같이, t_c 는 평균이 계산되는 시간 상수이다.

적응형 w*DRC/T 알고리즘

일 실시형태에서, "적응형 w*DRC/T" 알고리즘으로 지칭되는 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘은 각 플로우에 초기 가중치를 할당한다. 플로우 k 에 할당된 초기 가중치가 W_k 로 지칭되고, 슬롯 n 에 대한 플로우 k 에 대응하는 AT 에 의해 요청된 DRC 는 DRC[k,n] 으로 지칭되는 것으로 가정한다. 적응형 w*DRC/T 알고리즘은 매 슬롯 n 마다 각각의 플로우 k 에 대해 다음의 메트릭을 계산한다.

(4)

여기에서, 플로우 k 및 슬롯 n, T_k[n] 에 대한 처리율은 PF 알고리즘에서 DRC/T 에 대해 정의되는 바와 같다. 적응형 가중치 스케줄링 알고리즘에서 사용된 바와 같이, aw _k[n] 은 슬롯 n 에서 플로우 k에 대한 적응형 가중치이다. 몇몇 모드에서 적응형 w*DRC/T 스케줄링 알고리즘은 동작하는데, 모드는 QSG 에 의해 정의된다. 슬롯 n 에서 플로우 k, aw _k [n] 에 대한 적응형 가중치는 스케줄러 모드 및 선택된 정책 및 메카니즘 세트에 기초하여 계산되며, 적응형 가중치들은 각 플로우에 특정적인 생성과정을 통해 계산된다. 식 (4) 는 각 플로우에 대해 계산되고, 적응형 가중치는 각 플로우에 특정된 공식에 따라 계산될 것이다. 즉, 스케줄링 알고리즘은 주어진 플로우의 QoS 프로파일을 고려하며, QoS 프로파일을 사용하여 그 플로우에 대한 적응형 가중치의 계상을 한다. 이러한 방식으로, 상이한 QoS 요구를 갖는 상이한 플로우는 상이하게 계산된 적응형 가중치를 가질 수도 있다. 스케줄링 알고리즘은 다음으로 Y_k[n] 의 최대값을 갖는 플로우를 선택하여 슬롯 n 에서 서비스한다.

적응형 w*DRC/T 스케줄러는 다음의 모드에서 동작한다:

모드 Ⅰ [aw*DRC/T](r,d,j): 지연 및 지터 경계의 엄격한 요구를 가지며 어떤 일부 레이트를 요구하는 지연 및 지터 센시티브 애플리케이션에 대해 설계됨.

모드 Ⅱ [aw*DRC/T](r,d): 평균 지연 및 레이트 요구를 갖는 애플리케이션에 이용됨.

모드 Ⅲ [aw*DRC/T](r): 단지 특정된 레이트 요구만을 갖는 애플리케이션에 이용됨.

모드 Ⅳ [DRC/T]: 임의의 QoS 계획을 특정하지는 않지만 DRC/T 알고리즘에 의해 서비스되는 플로우에 이용됨.

QoS 요구에 기초하여, 적응형 w*DRC/T 알고리즘의 특정 모드가 주어진 플로우에 대해 이용될 수도 있다. 모드 Ⅱ 는 또한 스케줄러에 의한 그 플로우에 주어진 처리율을 증가시키기 위한 플로우에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 모드 Ⅱ 는 대응하는 애플리케이션 플로우에 대한 처리율을 잠재적으로 증가시키기 위해 FTP 애플리케이션에 이용될 수도 있다.

애플리케이션을 그룹화하는 일례, 즉 QSG 는 다음과 같다:

그룹 Ⅰ: 지연 경계에 대한 엄격한 요구 및 지연 변화량에 대한 엄격한 요구를 갖는 보이스 오버 IP (Voice over IP (VoIP) 등의 애플리케이션. 이러한 애플리케이션도 레이트 요구(들)를 갖는다는 점에 주의한다. 사용자 스케줄러 모드 Ⅰ.

그룹 Ⅱ: 지연 경계의 엄격한 요구 및 지연 변화량의 요구를 갖는 멀티미디어 컨퍼런스 애플리케이션 (Multimedia conferencing application). 이들 애플리케이션 중 일부가 적응형이라 하더라도, 일관된 양호한 품질을 위해 서비스 레이트를 보증하는 것이 바람직하다. 사용자 스케줄러 모드 Ⅰ.

그룹 Ⅲ: 지연 경계의 요구, 레이트의 요구, 및 지연 변화량의 요구를 갖는 비디오 스트리밍 애플리케이션. 사용자 스케줄러 모드 Ⅰ.

그룹 Ⅳ: 레이트 요구 및 (평균) 지연 요구를 갖는 웹 브라우징 애플리케이션 - 사용자 스케줄러 모드 Ⅱ.

그룹 Ⅴ: 레이트를 갖는 FTP 애플리케이션 - 사용자 스케줄러 모드 Ⅲ. 또한, 완화된 지연 제한을 가진 스케줄러 모드 Ⅱ 를 사용함.

그룹 Ⅵ: 베스트 에포트 (best effort) 애플리케이션 - 사용자 PF 알고리즘, 즉 적응형 가중치 없이 DRC/T 알고리즘을 사용한다.

데이터베이스 상호교환, 게임, 및 다른 애플리케이션이 또한 각각의 QoS 요구마다 적절한 그룹들로 분류될 수도 있다는 점을 주의한다.

도 9는, 이에 제한되는 것은 아니나, 제 I 레벨 및 제 Ⅱ 레벨을 포함하는 다수의 레벨을 갖는, 적응형 가중 (weighted) 스케줄러를 도시한다. 제 I 레벨 스케줄러는 다수의 스케줄러, S1, S2, S3,…,Sm을 가지며, 여기서 m은 그룹의 총 개수를 나타낸다. 도 9의 각각의 제 I 레벨 스케줄러는 적응형 w*DRC/T 스케줄링 알고리즘의 특정 동작 모드를 실행하고, 그 그룹에서 하나의 플로우를 선택한다. 첫째로, 제 I 레벨 스케줄러는 Y의 일부, 특히 처리량 T와 레이트 보상 팩터 α를 계산한다. 다음으로, 제 Ⅱ 레벨 스케줄러는 플로우들을 고려하고, 제 I 레벨 스케줄러에 의한 선택 메트릭 (metric) Y의 완전한 계산에 충분한 입력을 제 I 레벨 스케줄러에 의해 제공한다. 일단 Y가 모든 계류중인 플로우에 대하여 완전히 계산되면, 제 I 레벨 스케줄러는 Y값을 평가하여, 가장 높은 Y값을 갖는 플로우를 선택한다. 각각의 제 I 레벨 스케줄러는 유사한 QoS 요구사항을 갖는 플로우들의 그룹을 평가한다. 그 후에, 각각의 제 I 레벨 스케줄러의 선택된 플로우는 다른 그룹들의 플로우들과의 비교를 위해 제 Ⅱ 레벨 스케줄러에 제공된다. 제 Ⅱ 레벨 스케줄러는 매 그룹마다 하나의 선택된 플로우를 고려하고, 가장 높은 메트릭 (aw*DRC/T) 또는 Y 값을 갖는 하나를 선택한다. 그 스케줄러가 서비스할 플로우를 선택할 필요가 있을 때, 그 프로세스는 모든 슬롯에 대하여 반복된다. 대안적인 실시형태는 단일 레벨 스케줄러를 이용할 수 있고, 또는 도 9에 도시된 것 보다 많은 레벨들을 이용할 수도 있다. 대안적인 실시형태는 다른 수의 제 I 레벨 스케줄러들을 포함할 수 있고, 여기서 제 I 레벨 스케줄러들은 플로우 조직에 대응한다.

일반적으로, 적응형 가중치 계산은 다수의 파라미터들의 함수로서 주어지며, 그것은 다음과 같다:

(5)

지연 보상 함수는 Φ이다. 대기 시간 파라미터는 이다. 레이트 보상 함수는 α이다. DRC보상 함수는 β이다. 강화된 지터 보상 팩터는 δ이다. 모든 파라미터들이 모든 멀티미디어 서비스에 대하여 상당한 (substantive) 값을 갖고 있지는 않음을 주의한다. 예를 들어, 주어진 플로우에 대한 QoS 요구사항만이 특정 데이터 레이트이면, 변수 α는 특정될 것이며, (그 레이트 파라미터는 상당한 값을 갖게 될 것이며), 다른 모든 파라미터들은 1의 값으로 설정될 것이다. 이 경우, 레이트 파라미터만이 적응형 가중치 계산에 포함될 것이다. 일 실시형태에서, 적응형 가중치는 다음과 같이 계산되고:

, (6)

여기서, 그 연산자는 승산이다. 다음의 설명은 적응형 가중치 계산에서 포함될 수 있는 다수의 보상 용어들에 대하여 상세히 설명한다.

모드 I 애플리케이션에서, QoS 프로파일은 수학식 (6)에서 표시된 모든 파라미터들을 특정한다. 적응형 가중치 계산은 지연 임계값 위반 (violation) 에 기인한 지연 보상, 대기 시간 임계값 위반에 기인한 지연 보상, 레이트 위반에 기인한 레이트 보상 및 강화된 지터 임계값 위반에 기인한 강화된 지터 보상을 고려한다. 그 개념은 특정 QoS 요구사항을 위반하고 있는 플로우의 가중치를 증가시킨다. QoS 요구사항(들) 의 위반에 대하여 트리거되면 (triggered), 그러한 플로우는 크레디트 (credit) 가 주어진다. 그 크레디트는 그 플로우의 가중치와 지연 보상 함수에 대한 적절한 값을 승산함으로써 구현된다. 이것은 레이트 보상 및 강화된 지터 보상과 더 승산된다.

이와 반대로, 플로우가 초과 서비스를 수신한 경우, 그러한 플로우는 패널라이징될 것이다 (penalized). 플로우는 임의의 다양한 방법에 의해 패널라이징된다. 일 방법에 따르면, 그 플로우는 플로우 가중치를 감소시킴으로써 직접 패널라이징될 수도 있다. 다른 방법에 따르면, 지체되고 있는 (즉, 그 플로우들이 요구된 QoS를 달성하지 못한) 다른 사용자들의 가중치들을 증가시키는 동안에, 그 플로우는 그 플로우 가중치를 유지함으로써 간접적으로 패널라이징된다.

지연 임계값의 위반(들)을 해결하기 위한 지연 보상을 계산하는 다양한 메카니즘들이 있다. 플로우 k에 대한 지연 임계값을 dth_φ_k라 하고, 슬롯 n 안의 플로우 k에 대한 지연 임계값 위반에 기인한 지연 보상을 φ_k[n]이라 하자. 지연 보상 φ_k[n]을 계산하기 위해, 각각의 플로우에 대한 모든 3개의 큐 (즉, Tx, RTx, ARQ) 안에 있는 패킷들을 고려한다.

각각의 플로우에 대하여, φ에 대한 최대 및 최소 임계값은, 하나의 플로우가 다수의 슬롯을 계속하여 소비하고 다른 플로우를 갈망 (starve) 하게 하지 않도록, 특정된다. 이것은 또한, 지연 임계값 위반에 기인한 하나의 플로우의 지연 보상 텀이 적어도 최소 임계값만큼 우수함을 보장하도록 설계된다. φ_thres,min,k및φ_thres,max,k는 각각의 플로우 k에 대하여 특정된 최소 및 최대 임계값이라고 한다. (모든 k 및 모든 n에 대한) 결과는 다음과 같다:

. (7)

다음의 정의는 지연 보상의 계산을 위해 이용될 것이다.

D[n]: 슬롯 n의 시작에서 지연 임계값 위반을 경험하는 플로우의 세트를 정의한다 (즉, 각각의 그러한 플로우는 하나 이상의 패킷을 슬롯 n 의 시작에서 갖고, 여기서 그 플로우의 지연 임계값을 초과한다).

defpkts_k[n]: 슬롯 n 의 시작에서 플로우 k에 대한 "결손 (deficit)" 패킷을 정의한다. 결손 패킷은 아직 플로우 안에서 송신되지 않은 패킷이며, defpkts는 플로우 k에 대한 지연 임계값보다 오랫동안 BTS에서 머무르는 동일-크기 (MAC) 패킷들의 숫자로서 특정적으로 정의된다.

required_rate_k: 플로우 k의 필요한 레이트를 정의한다.

ndefpkts_k: 플로우 k에 대한 표준화된 (normalized) 결손 패킷들의 수를 정의하며, 특정적으로 다음과 같이 정의된다:

(8)

BTS, BSC, PDSN 내의 패킷들은 동일하지 않은 크기이고, 따라서 패킷들 대신에 여기서 결손된 비트들의 수를 카운트하는 것이 유리함을 주의한다.

플로우의 HOL 패킷이 소정의 임계값보다 더 오랜 기간 동안 BTS 큐 내에 있었으면, 그 플로우는 다음의 메카니즘들을 이용하여 보상될 것이다. 이 목적에 이용되는 대기 시간 임계값은 φ를 계산하는 데 이용되는 임계값 이상이어야 한다. 플로우 k에 대하여 대기 시간 임계값은 dth_ _k이고, 여기서 대기 시간 임계값은 dth_ _k≥dth_Φk,∀k로 제한된다. 플로우의 HOL 패킷을 선택하기 위하여, 첫째로 플로우의 Tx, RTx, ARQ 큐로부터 HOL 패킷들을 고려하고 BTS에서 레이턴시 (latency) 에 기초하여 하나를 선택 즉, 가장 긴 기간 동안 BTS에서 대기하고 있는 하나를 선택한다. _k[n]은 슬롯 n의 시작에서의 플로우 k에 대한 대기 시간 보상, S_k[n]은 슬롯 n의 시작에서의 플로우 k의 HOL 패킷에 의해 BTS 큐에서 소비된 시간이라고 한다. 또한, 각각의 플로우 k에 대하여, 최소 임계값 S_thres,min,k와 최대 임계값 S_thres,max,k은 S_thres,min,k≤S_k[n]≤S_thres,max,k, ∀k∀n를 만족하면서, 특정된다.

일 실시형태에 따르면, 플로우가 지연 임계값 위반 또는 대기 시간 임계값 위반을 경험하고 있을 때, 지연 보상이 적용된다. 그 메카니즘은 DRC 데이터 레이트 요청을 적응형 가중치에 적용한다. β_k[n]은 슬롯 n 내의 플로우 k에 대한 DRC 조절 함수라고 한다. 최소 임계값 β_min,thres,k과 최대 임계값 β_max,thres,k은 각각의 플로우 k에 대하여 β_min,thres,k≤β_k[n]≤β_max,thres,k를 만족하면서 특정된다.

전술된 보상 메카니즘은 비디오/오디오 회의와 같은 일부 애플리케이션들을 위하여 플로우의 지연 편차 (variation) 감소를 돕는데, 지연 편차 (지터) 제어를 보다 효과적으로 포함하고 지연 편차를 보다 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 다음의 메카니즘은 하나의 플로우의 연속적인 패킷들 사이의 지연 편차를 감소시켜 효과적인 지연 편차 제어를 제공한다. 더 큰 IP 패킷 크기를 갖는 플로우들은 이 보상 메커니즘으로부터 보다 유리하게 된다.

at(k,j)를 BSC의 진입 (ingress) 에서의 플로우 k의 IP 패킷 j의 도착 시간이라고 가정한다. dt(k,j) 를 BTS로부터 이 IP 패킷의 출발 (departure) 시간이라고 가정한다 즉, 이 시간까지 이 IP 패킷의 모든 세그먼트들은 BTS의 순방향 링크 스케줄러에 의해 송신된다. pend_k,j[n]는 BTS와 BSC에서의 플로우 k의 IP 패킷 j의 총 바이트 길이라고 한다. 또한, dv_k,target은 플로우 k에 대한 연속적인 IP 패킷들 사이의 타겟 지연 편차 (지터) 라고 가정하고, dv_k,thres은 이 플로우에 대한 dv_k,thres〈dv_k,target으로 미리-특정된 강화된 지터 임계값이라고 가정한다. 일 실시형태에서, 연속적인 IP 패킷들 사이의 지연 편차가 dv_k,thres이상인 경우, 알고리즘은 플로우 k을 위하여 강화된 지연 편차 보상 메카니즘들을 트리거한다.

도 10은 일 실시형태에 대응한 구조적인 다이어그램을 제공한다. 각 애플리케이션 플로우는 트래픽 프로파일, QoS 프로파일, 및 DRC 요청, 즉, 요청된 데이터 레이트로 표시하였다. 각각의 트래픽 프로파일은 버스티니스 (burstiness) 및 평균 데이터 레이트를 포함한다. 각각의 QoS 프로파일은 클래스 타입과 파라미터 경계들 (bounds) 을 포함한다. 클래스 타입은 제 I 모드, 제 II 모드, 제 Ⅲ 모드, 제 IV 모드 중의 하나가 될 수 있다. 그 경계들은 지연, 지터 및 필요한 데이터 레이트에 대한 경계들을 특정한다. 웹 브라우징과 같은 일부 애플리케이션은 지연 경계 대신에 평균 지연을 특정할 수 있다. 제 I 모드에 대한 지연 임계값들은 지터 경계보다 작게 선택되고; 제 II 모드에 대한 지연 임계값은 평균 지연보다 작게 선택된다. 강화된 지터 임계값은 지터 경계보다 작게 선택된다. 대안적인 실시형태는 더 많거나 작은 정보를 각각의 애플리케이션 플로우에 적용할 수 있으며, 여기서 QoS 요구사항은 네트워크 및 구성에 특정될 수 있다.

도 11은 각각의 클래스 타입에 대한 QoS 요구사항들 및 QoS 파라미터들을 특정하는 테이블이다. 표시된 바와 같이, 제 I 모드는 가장 엄격한 요구들에 대응하는 반면, 제 IV 모드는 Best Effort에 대응하며 여기서는 어떤 QoS 요구사항들도 특정되지 않는다. 대안적인 실시형태들은 다른 QoS 요구사항들, QoS 파라미터들 및/또는 모드들을 포함할 수 있다.

도 12a 내지 12E는 애플리케이션 플로우의 프로세싱과 액티브 애플리케이션 플로우의 일부로서 그 애플리케이션 플로우의 스케줄링을 도시한다. 도 12a는 개별 애플리케이션 플로우에 대한 초기화 및 셋업을 도시하는 다이어그램이다. 그 프로세스는 각각의 보상 파라미터를 위해 이용되는 메카니즘을 선택하기 위하여 단계 1100에서 시작한다. 보상 파라미터는 이에 제한되는 것은 아니나, 지연 (Φ), 계류 시간(γ), DRC (β), 지터 (δ), 및 레이트 (α) 를 포함한다. 단계 1102에서 적용가능한 보상 파라미터들을 위하여 임계값이 선택된다. 보상 파라미터들은 AN에 대한 중요도 (significance) 의 애플리케이션 플로우의 임의의 파라미터를 포함할 수 있다. 중간 가중치들을 계산하기 위한 알고리즘은 단계 1102이며, 여기서 중간 가중치들은 스케줄링에 이용되는 적응형 가중치들을 계산하는데 사용된다. 단계 1106에서, 양자 모두 적응형 가중치들을 계산하는 데 이용되는 스케일링 파라미터 (C) 및 우선권 팩터 (Z) 가 설정된다. 단계 1108에서, 이 애플리케이션 플로우에 대한 초기 가중치가 설정된다. 단계 1110에서, 그 애플리케이션 플로우의 QoS 요구사항들이 평가된다. DRC 요청에 의해 식별된 레이트 외에, 특정된 QoS 요구사항들이 없다면, 디폴트 조건이 이용된다. 디폴트 조건은 전술한 바와 같이 "Best Effort" 라 칭한다. 이 경우, 디폴트 프로세싱은 이 애플리케이션 플로우를 위해 이용되는 모든 보상 팩터들을 1과 동일하게 설정한다. 본 실시형태에 대하여, 이 경우에, 수학식 (6)의 계산은 승산 연산자를 이용하며, 따라서, 팩터들을 1로 설정하는 것은 이들 팩터들을 효과적으로 무시하는데, 즉 이들 팩터들은 가중치에 영향을 주지 않는다. 대안적인 실시형태들은 다른 메카니즘들과 함수들을 구현할 수 있고 따라서, 특정 또는 모든 보상 팩터들을 무시하기 위하여 다른 메카니즘들을 이용할 수 있다.

Best Effort 프로세싱은 단계 1112 및 1116에서 계속된다. 결과 스케줄링 팩터 계산은 비례 평등 (fair) 계산에 모순되지 않는다. 애플리케이션 플로우가 QoS 요구사항을 가지면, 프로세싱은 단계 1114로 진행한다. 단계 1114 및 1116은 이후의 도면에서 계속되는 프로세싱을 나타낸다.

도 12b는 단계 1114부터 도 12a의 프로세싱을 계속한다. 단계 1120에서 현재의 슬롯의 프로세싱이 시작한다. 단계 1122에서, 애플리케이션 플로우의 클래스 타입이 결정된다. 제 I 모드는 단계 1128에서 프로세스되고, 제 II 모드는 단계 1126에서 프로세스되며, 제 Ⅲ 모드는 단계 1124에서 프로세스된다. 제 I 모드 QoS 파라미터들은 단계 1128에서 모니터되고, 제 II 모드 QoS 파라미터들은 단계 1126에서 모니터되며, 제 Ⅲ 모드 QoS 파라미터들은 단계 1124에서 모니터된다. QoS 위반 체크들이 단계 1130, 1140, 및 1150에서 이루어지고, 도 12c 및 12d에서 자세히 설명한다.

제 I, II, 또는 Ⅲ 모드 애플리케이션에 대하여, 애플리케이션 플로우에 대한 프로세싱은 도 12c의 단계1130에서 계속된다. 단계 1132에서, 알고리즘은 레이트 위반들에 대하여 주기적으로 모니터한다. 레이트 보상 계산은 주기적으로 수행되며 그 이후에 다중 슬롯들을 위해 이용된다. 레이트 위반이 단계 1134에서 발견되면, 레이트 보상 팩터 (α) 를 계산하기 위하여 프로세싱은 단계 1138로 진행한다. 그 밖에, 레이트 보상 팩터 (α) 는 단계 1136에서 1로 설정된다. 그후에, 프로세싱은 단계 1160으로 진행하며, 도 12e에서 상세히 설명한다.

애플리케이션 플로우에 대한 프로세싱은 제 I 또는 II 모드 애플리케이션에 대하여 도 12c의 단계 1140에서 계속된다. 단계 1142에서, 그 방법은 모든 슬롯에서 지연 및 지터 위반에 대해 모니터한다. 지연 및/또는 지터 위반이 단계 1144에서 발견되면, 초기에 선택된 메카니즘에 따라 지연 보상 팩터 (Φ)를 계산하기 위하여 프로세싱은 단계 1148로 진행한다. 또한, 강화된 지터 보상이 요구된 제 I 모드 플로우에 대하여, 강화된 지터 보상 팩터 (δ) 가 계산된다. 강화된 지터 보상을 요구하지 않은 제 I 모드에 대하여, 그리고 제 II 모드에 대하여, δ가 1로 설정된다. 그 외에, 지연 보상 팩터 (Φ) 는 단계 1146에서 1로 설정되고, δ는 1로 설정된다. 그후에, 프로세싱은 단계 1160으로 진행하고 도 12e에서 상세히 설명하기로 한다. 제 I 및 제 II 모드 애플리케이션 플로우에 대하여 위반 체크들이 직렬 내지 병렬적으로 이루어질 수 있음을 주의한다. 즉, 레이트 위반 및 지연/지터 위반 체크들이 시간상 연속적으로 또는 동시에 수행될 수 있다.

애플리케이션 플로우의 프로세싱은 제 I 모드 애플리케이션에 대하여 도 12d의 단계 1150으로 진행한다. 단계 1152에서, 그 방법은 대기 시간 위반을 모니터한다. 대기 시간 위반이 단계 1154에서 발견되면, 초기에 선택된 메카니즘에 따라, 대기 시간 보상 팩터 () 를 계산하기 위하여 프로세싱은 단계 1158로 진행한다. 그 외에, 대기 시간 보상 팩터 () 는 단계 1156에서 1로 설정된다. 그 후에, 프로세싱은 단계 1160으로 진행하고, 도 12e에서 상세히 설명한다. 제 I 모드 애플리케이션 플로우에 대하여, 위반 체크들은 직렬 내지 병렬적으로 이루어질 수 있음을 주의한다. 즉, 레이트 위반 및 지연/지터 위반, 대기 시간 체크들이 시간상 연속적으로 또는 동시적으로 수행될 수 있다.

도 12e는 단계 1160 및 1116으로부터의 프로세싱을 도시한다. 단계 1162는 QoS 파라미터들 및 보상 팩터들의 함수로서 애플리케이션 플로우에 대한 적응형 가중치를 계산하며, 다음과 같다:

(9)

단계 1164에서, 스케줄링 팩터 또는 스케줄링 메트릭은 다음과 같이 계산된다:

(10)

그후에, 스케줄링 알고리즘은 각각의 액티브 애플리케이션 플로우들에 대하여 계산된 스케줄링 팩터들에 따라서 애플리케이션 플로우들을 스케줄링한다.

도 13은 일 실시형태에 따른 스케줄링 알고리즘을 적용하도록 변경된 BTS (1200) 을 도시한다. BTS (1200) 는, 각각 통신 버스 (1210) 에 결합되어 있는, 스케줄링 유닛 (1202), 애플리케이션 플로우 프로세싱 유닛 (1206), QoS 파라미터 평가 (1204), 적응형 가중치 계산 유닛 (1212) 및 CPU (1208) 을 포함한다. 스케줄링 유닛 (1202) 은 각각의 애플리케이션 플로우에 대하여 스케줄링 팩터들을 준비하고, 그 후에 그 스케줄링 팩터들에 따라 다양한 액티브 애플리케이션 플로우들 중에서 선택함으로써 스케줄링을 수행한다. 주어진 시스템의 방침 (policy) 및 목표들은 스케줄링 알고리즘 안에 병합되어 있다. QoS 파라미터 평가 (1204) 는 QoS 위반을 평가하고, 정보를 스케줄링 유닛 (1202) 과 가중치 계산 유닛 (1212) 에 제공한다. 애플리케이션 플로우 프로세싱은, 이에 제한되는 것은 아니나, 수신지 AT로 패킷들을 향하게 하고, 스케줄링에 이용되는 AT QoS 정보를 수신지로부터 수신하고, 그러한 정보를 QoS 파라미터 평가 (1204) 로 제공하는 프로세싱을 수행한다. 또한 BTS (1200) 는 매개 정보를 저장하고, 평균, 플로우 큐 등을 계산하는데 이용되는 데이터를 유지하기 위한 메모리 (1214) 를 포함한다. 위반 체크들은 BTS에서 수행된다. 일 실시형태는 각각의 플로우에 대하여 송신된 바이트들의 수를 계속 카운트하고 레이트 위반 체크를 위하여 그것을 이용한다. 각각의 패킷은 BSC에 도달된 때 그 시간이 기록된다 (stamped). 그 시간은 패킷이 AN, BSC, BTS에 체류하는 한 계속 증가한다. BTS는 임계치 위반의 발견을 위하여 이 시간을 이용하고, 그 후에 지연, 대기 시간, 또는 강화된 지터 보상 함수를 그 플로우에 따라 계산한다.

승인 제어

승인 제어는 데이터 서비스를 요청하는 사용자에게 진입을 허가하는 결정 프로세스를 칭한다. QoS 요구사항들을 갖는 애플리케이션과 같이, 신규 사용자가 데이터 서비스를 요청하면, AN은 그러한 사용을 서포트할 가용 리소스들이 있는지 여부를 결정한다. 승인 프로세스는 QoS 및 네트워크 통계는 물론, 요청된 애플리케이션, 현재의 사용을 고려한다. 만일 AN이, 신규 사용자가 서포팅될 수 있는 것으로 결정하면, 대응하는 애플리케이션 플로우는 승인된다. 그 외에, 현재 가용 리소스들이 없다면, 애플리케이션 플로우는 거부되거나 상태의 변화를 기다리기 위하여 큐에 위치된다. 신규 사용자는 실제적으로, 추가적인 서비스 즉, 추가적인 애플리케이션 플로우를 요청하고 있는 현재의 액티브 애플리케이션 플로우를 갖는 사용자일 수 있다는 점을 주의한다.

승인 제어에 더하여, 그리고 그 일부로서, 선점 (preemption) 프로세스가 액티브 애플리케이션 플로우를 종료시키기 위하여 구현될 수 있으며, 여기서 현재의 동작 조건들이 선점 결정을 하기 위하여 평가된다. 이 경우에, 현재의 플로우들 각각은 데이터 레이트는 물론 QoS 위반을 위하여 평가된다.

이 섹션은 적응 섹터마다의 (per-sector) 승인 제어 알고리즘을 제공한다. 그런 승인 제어 알고리즘은 주어진 무선 멀티미디어 네트워크 안에서 하나의 플로우를 허가 (또는 선점) 할 것인지 여부를 결정한다. 따라서, 주어진 네트워크 안에서 허락될 수 있는 (각각의 클래스의) 플로우들의 수를 결정하는 것이 가능하다. 여기 제공된 승인 제어 알고리즘의 실시형태는 인터-사용자 (inter-user) 및 인트라-사용자 (inter-user) QoS 모니터링 양자를 수행하고 그후에 이 정보를 승인 및/또는 선점 결정들에 적용하기 위한 메카니즘들을 포함한다. 그러한 실시형태는 플로우마다의 (per-flow) 그리고 사용자마다의 (per-user) QoS 요구사항들이, 허가된 플로우들 및 사용자들에 대하여 만족됨을 보증하도록 설계된다. 그러한 메카니즘들은 승인 제어 알고리즘과 계층적인 스케줄링 알고리즘들의 조정 (coordination) 을 촉진한다.

스케줄링 및 승인 제어는 무선네트워크 내의 순방향 링크 (FL) QoS 처리의 일부이며 여기서 그러한 처리는 복잡한 문제이다. QoS 처리는 통신 네트워크의 설계 및 동작에서 중요한 고려사항이다. 애플리케이션 플로우는 그 시스템에 의해 결정된 기준에 따라 분류된다. 일 실시형태에서, 그 분류는 QoS 요구사항들에 따른다. 첫째, 승인 제어는 현재의 동작 조건 하에서 승인될 수 있는 플로우들의 수를 결정한다. 그 후에, 플로우들의 수는 각 클래스마다 플로우들의 수로 나누어진다. 그 후에, 그 시스템은 각각의 승인된 플로우들을 위하여 QoS 요구사항들을 만족시키기 위해 동작한다. 플로우들의 수는 시간에 따라 그리고 애플리케이션 타입과 함께 동적으로 변화할 수 있음을 주의한다. 예를 들어, 처음에, 액세스 네트워크 (AN) 는 최초의 시나리오를 서포트할 수 있으며, 여기서 애플리케이션의 각각의 타입은 허락된 플로우들의 특정수이다. 두 번째로, AN은 두 번째 시나리오를 서포트할 수 있으며, 여기서 애플리케이션의 타입들 중 하나 이상은 허가된 플로우들의 다른 수이다.

스케줄러 (즉, 스케줄링 알고리즘) 은 승인된 플로우들 중에서 공평한 전략을 구현한다. 스케줄러는 QoS 위반들을 갖는 플로우들의 우수한 회복을 수행하기 위하여 더욱 시도한다. 오퍼레이터의 수입과 이익은 이용된 스케줄링 알고리즘의 효율성에 의존한다. 보다 효율적이고 피쳐-리치 (feature-rich) 알고리즘들은 이들 이익을 증가시킬 기회를 제공한다.

승인 제어에 대하여, 일 실시형태는 가입 팩터 기반 (based) 방법을 구현한다. 가입 기반 방법들은 종종 무선 네트워크들을 위한 승인 제어 알고리즘에서 사용된다. 무선 네트워크에서, 각 사용자의 채널 조건들은 계속 변화하며 따라서 BTS 스케줄러에 의해 보여진 순방향 링크 용량 (capacity) 도 또한 계속 변화한다. 무선 가입 팩터 기반 알고리즘은 고정된 링크 용량을 가정하고 따라서 무선 네트워크 안에서 직접 적용가능하지 않다.

무선 네트워크를 위하여, 일 실시형태는 FL 관리를 위한 적응형 가입 팩터 (ASF) 기반 승인 제어 알고리즘을 제공하며, 여기서 네트워크는 QoS 요구사항들을 갖는 다중 애플리케이션 플로우를 서포트한다. 무선 네트워크 내에서의 ASF 승인 제어는 QoS 통계 및 네트워크 통계를 모니터링하여 가입 팩터를 동적으로 갱신한다. 다양한 메카니즘들이 그 갱신 기능을 수행하기 위하여 이용될 수도 있다. 따라서 적응형 가입 팩터를 이용하여 정정 동작을 취하는 것이 가능하다. 또한, ASF는 선점 방법을 구현하는 데 이용된다.

ASF, 즉, AS(t)는 각 시간 t에서 계산된다. 프로세스는 AS(t)에 대하여 1<AS_{min_prespecified}≤AS(t)≤AS_{max_prespecified}<∞,∀t 가 되도록, 최소 임계치 AS_{min_prespecified}, 및 최대 임계치 AS_{max_prespecified}를 결정한다. 처음에, 값 S_initial이 ASF에 할당되어, AS(0)=S_initial이 된다.

도 14는 시간의 함수로서 최대 데이터 레이트, 리버스된 (reversed) 대역폭, 가용 대역폭에 대한 타이밍 다이어그램이다. BTS가 순방향 링크로 데이터를 송신할 수 있는 최대 레이트 (L_max) 는 리소스들의 할당을 위한 상한 (upper bound) 을 제공한다. 액티브 애플리케이션 플로우들은 그 리버스된 대역폭 Res(t)를 결정하기 위해 평가된다. QoS 위반 및 네트워크 로드 연관 (related) 통계를 이용하여, 적응형 가입 팩터 및 시간 t에서 리버스되도록 희망되는 순방향 링크 용량 L(t) 의 추정치의 계산이 수행된다. L(t)≤Res(t)가 가능함을 주의한다. 예를 들어, 승인된 플로우들이 그들의 승인 시점에서, 매우 우수한 채널 조건을 경험하고 있었다고 가정한다. 이제, 다수의 플로우들의 채널 조건들은 악화되고 일부 플로우들은 연관된 QoS 보증들을 달성하지 못하고 있다. 이 경우, 그 시스템은 보다 많은 플로우들의 승인에 있어서 보다 보수적이 되려고 할 것이며, Avail(t)=0으로 설정할 수 있다. 반면에, 만일 L(t)〉Res(t) 이면, 그 시스템은 Avail(t)=L(t)-Res(t)로 설정할 것이다. 그러면, L(t) 값은 이전의 QoS 위반 및 네트워크 로드 연관 통계에 기초하여 시간 t에서 보존되도록 기대되는 순방향 링크 용량의 추정치이며, 다음과 같이 L_max및 ASF의 함수로서 계산되고:

(11)

다음과 같은 제한이 있다:

(12)

(13)

가용 대역폭, Avail(t)는 다음과 같이 계산된다:

(14)

도 14에 도시된 다양한 리소스들의 측정은 사용자로들부터 수신된 데이터 레이트 제어 (DRC) 데이터 요청들에 의해 결정된다. 각각의 사용자는 역방향 링크로 DRC 데이터 요청을 송신한다. cdma2000 1xEV-DO 또는 다른 HRPD 타입 시스템에서, 사용자는 RL 송신의 각각의 슬롯으로 DRC 데이터 요청을 송신한다. 도시된 바와 같이, 사용자 1 (DRC 1) 및 사용자 2 (DRC 2) 로부터의 데이터 요청은 시간에 따라 변화한다. 데이터 요청 및 요구된 QoS는 리버스된 대역폭 (Res) 을 결정한다. DRC 값과 Res 사이의 관계는 예시로서 제공됨을 주의한다. 대안적인 실시형태들 및 시나리오들은 다른 관계를 초래할 수 있다.

각각의 애플리케이션 플로우는 특정된 트래픽 프로파일을 평균 레이트 및 버스티니스의 관점에서 갖고, 여기서 플로우 f_k의 트래픽 프로파일은 (σ_k, r_k)로 주어진다. 여기서, r_k는 플로우 f_k에 대한 평균 요구 (required) 레이트이며, σ_k는 버스티니스의 측정치이며, 여기서 플로우 f_k에 대한 요청된 레이트는 req_rate(f_k)=r_k 로 주어진다.

일 실시형태에 따르면, 승인 제어는 승인을 위해 플로우 f_k를 평가한다. 승인 제어는 첫째로 플로우 f_k에 대응하여 사용자에 대해 관찰된 DRC 즉, u(f_k)가 요구된 레이트를 만족하도록 적용하고, 여기서 관찰된 DRC는 다음과 같이, 그 사용자에 대한 평균 DRC 데이터 요청값 이하이다:

(15)

ASF 즉, AS(t) 계산이 수행되고, 다음과 같이, Avail(t)를 계산하기 위해 사용된다:

(16)

마지막으로, 시간 t에서의 플로우 f_k에 대한 승인 결정은 다음을 고려한다:

(17)

만일 플로우 f_k가 승인되면, 도 14에 도시된 바와 같이 리소스 측정치는 다음과 같이 갱신된다:

(18)

(19)

AN이 모든 승인된 플로우들에 대한 QoS 통계를 계속 모니터링하고, 네트워크 연관 통계를 모니터한다. 그 모니터링은 가입 팩터의 적용을 위한 피드백을 제공한다.

AS(t)를 위한 적응형 방법: 섹터마다의 QoS 및 네트워크 통계

도 18a 내지 18E 는 QoS 요구사항들을 갖는 다중 애플리케이션 플로우들을 서포팅하는 시스템에 대한 승인 제어를 위한 방법 (300) 의 플로우 다이어그램을 제공한다. 도 18a에서, 신규 플로우에 대한 요청이 결정 단계 (302)에서 AN에 의해 수신되면, 승인 제어 과정이 단계 304에서 적용된다. 그 외에, 프로세스는 신규 플로우 요청을 대기한다. 이 시간동안, 현재의 액티브 플로우들에 대한 QoS 통계 및 플로우들에 대한 네트워크 통계를 개발하기 위하여, AN은 현재의 동작 조건을 계속 모니터링함을 주의한다. 승인 제어 과정은 리소스들이 신규 플로우를 서포트하기 위해 사용가능한지 여부를 결정한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 리소스 측정치들은 단계 305에서 갱신된다. 신규 플로우가 결정 단계 306에서 승인되면, 프로세싱은 적응형 스케줄링 프로세스의 어플리케이션을 위하여 단계 307로 진행한다.

단계 304의 승인 제어 과정은 도 18B에서 상세히 설명한다. 결정 단계 308에서 플로우 f_k에 대해 요구된 레이트가 플로우 f_k에 대한 평균 DRC 데이터 레이트 요청보다 크다면, 프로세싱은 플로우 f_k의 진입을 거부하기 위하여 단계 312로 진행한다. 그 외에, 플로우 f_k에 대해 요구된 레이트가 시간 t에서 사용가능한 리소스들 (Avail) 보다 큰지 여부를 결정하기 위해, 프로세싱은 결정 단계 310 으로 회귀한다. 요구된 레이트가 Avail보다 작다면, 플로우는 단계 314에서 승인되며, 그 외에, 플로우는 단계 312에서 거부된다.

단계 305의 리소스 측정치들의 갱신은 도 18C에서 상세히 설명한다. 단계 320에서, 리소스 측정치들 Avail과 Res가 갱신된다. QoS 통계는 단계 322에서 갱신되고 모니터된다. ASF는 단계 320 및 322의 결과들에 기초하여 단계 324에서 갱신된다. 평가된 리소스 레벨 (L) 은 단계 326에서 재계산된다. 신규 플로우가 단계 328에서 요청되면, 프로세싱은 도 18a의 단계 304의 프로세싱을 위하여 회귀한다. 신규 플로우가 단계 328에서 요청되지 않으면, 섹터내의 사용자의 존재 (presence) 가 각각의 사용자에 대하여 단계 330에서 결정된다. 단계 332에서, 샘플 지속기간 주기가 결정된다.

도 18D를 참조하면, QSG 파라미터들이 각각의 플로우들에 대하여 선택된다. 2개의 병렬적인 프로세싱 패스들이 고려되며 여기서 첫째 패스는 레이트 샘플 인터벌동안 단계 342에서 레이트 위반을 프로세스한다. 레이트 샘플 인터벌은 단계 332에서 계산된 샘플 지속기간보다 크다는 점을 주의한다. 두번째 패스는 각각의 액티브 플로우의 프로세싱을 열거한다. 주어진 플로우에 대하여, 그 프로세스는 단계 344에서 샘플 지속기간 동안 지연 위반을 갖는 IP 패킷들의 비율을 결정한다. 단계 346에서, 샘플 지속기간 동안 지터 위반을 갖는 IP 패킷들의 비율이 고려중인 플로우에 대하여 계산된다. 샘플 지속기간 동안 플로우에 의하여 이용된 슬롯들의 프랙션 (fraction) 이 단계 348에서 계산된다. 단계 350에서, 프로세스는 샘플 지속기간 동안 QoS 요구사항들을 갖는 플로우들에 주어진 슬롯들의 프랙션을 결정한다. 그 프로세스는 단계 352에서 QoS 위반들을 체크하고, 단계 354에서 QoS 그룹 ID 를 결정한다.

프로세싱은 도 18E로 진행하고 여기서 단계 360은 각각의 QoS 그룹에 대한 플로우들의 수를 계산한다. 프로세스는 그 후 단계 362에서, 각각의 QoS 통계에 대응하는 QoS 플로우들의 프랙션을 계산한다. 단계 360 및 362의 결과는 그후에 단계 364에서, 선정된 임계값에 비교된다. 임계값은 동작동안에 동적으로 갱신될 수 있음을 주의한다. 단계 366에서 ASF는 (비교된 값에) 따라서 조절된다.

도 18a 내지 18E는 승인 제어 방법의 일 실시형태를 제공한다. 이하, 승인 제어 방법에 대한 상세한 설명을 하기로 한다. BTS와 같은 AN 엘리먼트는 각각의 플로우에 대한 섹터마다의 통계를 수집하고 이 정보를 색터마다의 승인 제어 및 선점 알고리즘을 위하여 이용한다. 섹터마다의 통계는 그 플로우에 대응하는 사용자가 그 섹터 안에 있는 동안에만 수집된다. BTS는 QoS 및 네트워크 연관 통계를 주기적으로 수집한다. T를 이들이 수집된 이후의 시간 간격이라고 하고, 여기서 Z는 샘플 인덱스이며, t=Z*T이다.

섹터 s 내의 플로우 f_k를 고려하면, 여기서 u(f_k) 는 플로우 f_k에 대응하는 사용자이다. 사용자는 시간 t_enter에 섹터 s에 진입한다. 리소스들은 섹터 s 내에서 지속기간 [t_reserve(f_k,s),t_free(f_k,s)] 동안 이 플로우에 대하여 보존되고 (reserved), 여기서 리소스들은 시간 t_reserve에서 보존된다. 리소스들은 사용자가 애플리케이션 서비스를 요청할 때 보존된다. 사용자 u(f_k) 는 시간 t_enter,j(f_k,s)에 상기 기간 중 j번째 시간동안 섹터 s 에 진입하고, 시간 t_leave,j(f_k,s)에 j번째 시간동안 떠난다. 따라서, t_reserve(f_k,s)≤t_enter,first(f_k,s) 이고, t_free(f_k,s)≥t_leave,last(f_k,s)이다. 사용자가 장래 어느 시점에 이 섹터로 이동할 것이라고 예상하여, QoS 시그널링 프로토콜을 통하여 하나의 플로우에 대한 리소스들을 보존하여 두라고 AN이 지시받을 수 있음을 주의한다. 여기서, t_enter,first(f_k,s)은 사용자 u(f_k)가 이 섹터 s 에 진입한 최초의 시간이며, t_leave,last(f_k,s)는 사용자가 플로우 f_k의 지속시간 동안 섹터 (s) 를 떠난 마지막 시간이다.

알고리즘은, 다음의 3가지 조건이 만족되는 시간에만, QoS 및 네트워크 연관 성능 통계를 시간 t에서 계산에 넣는다:

(20)

(21)

(22)

여기서, δ(f_k) 및 θ(f_k)는 플로우 f_k에 대하여 미리 특정되고, IN_IP_PKTS(f_k,t,s)는 섹터 (s) 안에서 (max(t-T,t_{enter_latest}(f_k,s)),t] 기간 동안 BTS 순방향 링크 스케줄러에 의해 송신되도록 스케줄된 플로우 f_k에 대한 입력 IP 패킷들의 수이다. IP 패킷의 마지막 비트가 섹터 (s) 안에서 송신되면, 그 비트는 섹터에 대하여 IN_IP_PKTS 내에서 카운트된다. 변수 δ(f_k)는 섹터 내에서의 존재가 중요한 것으로 간주되는 시간 이후를 칭한다. 즉, 일단 사용자가 섹터 (s) 안에 δ초 도안 있으면, 프로세싱은 리소스들의 평가를 시작한다. 일단 승인이 되면, 사용자는 재승인을 요구함이 없이 그 섹터를 떠나거나 재진입할 수 있다는 점을 주의한다.

그후에, QoS 및 네트워크 통계는 애플리케이션 서비스를 요청하는 각각의 플로우에 대한 승인 기준을 평가하기 위하여 이용된다. (max(t-T,t_{enter_latest}(f_k,s)),t] 기간 동안 섹터 (s) 안의 플로우 f_k에 대응하는 지연된 IP 패킷들의 프랙션은 다음과 같이 계산된다:

(23)

여기서, DELAYED_IP_PKTS(f_k,t,s)는 시간 t까지 섹터 s에 대하여 BTS에서의 플로우 f_k에 대한 대응하는 지연 경계를 넘어 지연된 IP 패킷들의 수에 대응한다. 섹터 (s) 안의 IP 패킷에 대한 지연 위반의 발견시에, 그 섹터에 대한 지연 위반의 카운트는 증가된다. 시간 t까지 플로우 f_k에 대한 지터 경계 위반들을 갖는 IP 패킷 쌍들의 프랙션은 다음과 같이 계산된다:

(24)

여기서, JTR_VIOL_PKT_PAIRS(f_k,t)는 슬롯 t까지 플로우f_k에 대한 지터 경계 위반들을 갖는 (연속적인 IP 패킷들의) IP 패킷 쌍들의 수에 대응한다. 이것은 하나의 플로우에 대하여 2개의 연속적인 IP 패킷들이 그 섹터에서 송신될 때, 하나의 섹터에 대하여 카운트된다.

기간 (t_enter-latest(f_k,s),t] 동안에 플로우 f_k의 레이트 위반은,

(25)

이며, 여기서, req_rate(f_k)〉served_rate(f_k,t,s)이다. 그렇지 않으면, 플로우 f_k가 시간 t에서 레이트 위반을 갖지 않을 때, 기간 (t_{enter_latest}(f_k,s),t] 동안에 섹터 s 내의 플로우 f_k에 대한 served_rate(f_k,t,s)이 계산된다.

레이트 위반에 대하여 프로세스는 기간 (t_{enter_latest}(f_k,s),t]과 같은 샘플 지속기간을 적용하고, 지연 및 지터 위반에 대하여 프로세스는 기간 (max(t-T,t_{enter_latest}(f_k,s)),t]과 같은 샘플 지속기간을 적용한다.

기간 (max(t-T,t_{enter_latest}(f_k,s)),t] 동안의 플로우 f_k에 의해 이용되는 슬롯들의 프랙션은 다음과 같이 계산된다:

(26)

여기서, SERVED_SLOTS(f_k,t,s)는 (max(t-T,t_{enter_latest}(f_k,s)),t] 로 정의되는 기간 동안에 플로우 f_k가 서브되는 슬롯들의 수이며, IN_SECTOR(f_k,t,s)는 기간 (max(t-T,t_{enter_latest}(f_k,s)),t] 동안의 슬롯들의 총 개수이다. 기간 (t-T,t] 동안 슬롯 s 안에서 QoS 요구사항을 갖는 플로우들에 주어진 슬롯들의 프랙션은 다음과 같이 주어진다:

(27)

동적인 플로우 분류

각각의 플로우 f_k 에 대하여, 다음 4개의 임계값들이 미리 특정되고 플로우 마다의 QoS 및 채널 조건 연관 체크들을 수행하는 데 이용된다:

시스템은 ASF를 각각의 시간 T이후에 주기적으로 적용하며, 여기서 T는 소정의 값이다. 주어진 시간 t에서, Z번째 시간 (즉, t=Z*T) 동안에 적응 체크 (adaptation check) 가 수행되면, 프로세스는 섹터 s 내에 보존된 일부 리소스들을 갖는 이들 플로우들을 고려하며, t_reserve(f_k,s)≤t≤ t_free(f_k,s)이다. 이 플로우들의 세트로부터의 각각의 플로우 f_k에 대하여, 다음의 "플로우마다의 임계값 체크"를 평가하기 위한 체크가 이루어진다:

(28)

(29)

(30)

(31)

상기 4개의 체크는, 다음의 2개의 조건이 만족될 때, 플로우 f_k에 대하여 수행된다.

(32)

(33)

조건 (32),(33) 중 하나 이상이 플로우에 대하여 만족되지 않지만 t_reserve(f_k,s)≤t≤ t_free(f_k,s)이 만족된다면, 플로우마다의 임계값 체크들의 결과는 그 플로우에 대하여 NA로 표시된다.

프로세스는 QoS 요구사항들을 갖는 플로우들을 위해 이용되는 슬롯들의 프랙션을 샘플 지속기간 동안 계산하고, 또한 이 프랙션 값에 대한 임계값을 계산하며, 여기서 Frac_slots_thres_qos_flow(s)는 섹터 s 안에서의 기간 T에서 QoS 요구사항들을 갖는 플로우들에 할당된 슬롯들의 프랙션에 대한 상한 임계값이다. Frac_slots_thres_qos_flow(s)의 값은 다음과 같은 경우인지 여부를 체크하는데 이용된다:

(34)

프로세스는 현재의 플로우들을 다음의 QoS 스케줄링 그룹들 (QSG) 중 하나로 분류한다:

QSG I 또는 Q_DJR: 지연, 지터 및 레이트 요구사항들을 갖는 플로우들,

QSG II 또는 Q_RavgD: 레이트 및 평균 지연 요구사항들을 갖는 플로우들,

QSG Ⅲ 또는 Q_R: 레이트 요구사항들을 갖는 플로우들.

Q_DJR 클래스에 속하는 플로우들의 세트를 고려한다. 주어진 플로우 f_k가 NA 카테고리의 자격에 부합하지 않으면, 다음 둘 중 하나를 갖는다:

(35)

또는

(36)

이 플로우는 delay_or_jitter_viol(f_k,t,s)=Y 를 갖도록 지정된다. 그렇지 않으면, 그 프로세스는 이 플로우에 대하여, delay_or_jitter_viol(f_k,t,s)=N 으로 설정한다. 한편, 이 플로우가 NA 카테고리의 자격에 부합하면, delay_or_jitter_viol(f_k,t,s)=NA이다.

표 2

AS(t)에 대한 적응 체크가 수행되는 매 시간 t에, 프로세스는 QoS 플로우들, 즉 QoS 요구사항들을 갖는 플로우들을 표 2와 같이 분류한다. 각각의 플로우는 QoS 통계 그룹 ID (QS-GID) 가 할당된다.

QS-GID=1: 레이트 및 지연 (또는 지터) 위반들을 갖는 Q_DJR 클래스의 플로우들.

QS-GID=2: 지연 (또는 지터) 위반들을 갖고 레이트 위반들은 갖지 않는 Q_DJR 클래스의 플로우들.

QS-GID=3: 지연 및 지터 위반들을 갖지 않고 레이트 위반들은 갖는 Q_DJR 클래스의 플로우들. 이 경우는 적응형 애플리케이션들에 대하여 발생할 수 있다. 또한, 레이트 위반들을 갖는 Q_R 및 Q_RavgD 클래스들에 대응하는 플로우들은 이 그룹에 할당된다.

QS-GID=4: QoS (레이트, 지연 및 지터) 위반들을 갖지 않는 플로우들. NA 카테고리의 플로우들도 또한 상술한 바와 같이 이 그룹 안에 속한다.

가입 팩터의 적응

N_k(t,s)를 시간 t에서의 QSG k에 대응하는 플로우들의 수라고 하고, N(t,s) 는 시간 t에서 섹터 s안에 일부 리소스들이 보존된 플로우들의 총 수라고 한다.

(37)

M은 QoS 통계 (stat) 그룹 id (QS_GID) 를 나타내며, 다음과 같은 결과를 낳는다:

(38)

(39)

(40)

(섹터 s 내의) 시간 t에서 QoS 통계 그룹 M 안의 플로우 k의 QSG (QSG k)에 대응하는 플로우들의 프랙션은 다음과 같다:

(41)

시간 t에서 지연 (또는 지터) 및 레이트 위반을 갖는 플로우들의 프랙션은 다음과 같이 주어진다:

(42)

시간 t에서 지연 (또는 지터) 위반을 갖지만, 레이트 위반이 없는 플로우들의 프랙션은 다음과 같이 주어진다:

(43)

시간 t에서 레이트 위반만 있는 플로우들의 프랙션은 다음과 같이 주어진다:

(44)

QoS 위반이 없는 (또는 NA 카테고리 내에 있는) 플로우들의 프랙션은 다음과 같이 주어진다:

(45)

S(t)의 적용은, 미리 특정된, 매 시간 주기 T 이후에 주기적으로 이루어진다. 적용의 목적을 위하여, 상기 그룹들은 다음과 같이 간주된다:

표 3

다음의 임계값들은 미리-특정된 것이며, 아래 설명된 적용 방법에서 이용된다.

Frac_flows_thres_DJR: 지연 (또는 지터) 및 레이트 위반을 갖는 플로우들의 프랙션에 대한 임계값

Frac_flows_thres_DJ: 지연 (또는 지터) 위반을 가지나, 레이트 위반이 없는 플로우들의 프랙션에 대한 임계값

Frac_flows_thres_R: 레이트 위반을 갖는 (지연 또는 지터 위반이 없는) 플로우들의 프랙션에 대한 임계값

Frac_flows_thres_ok_qos: QoS 위반을 갖지 않는 플로우들의 프랙션에 대한 임계값

프로세스는 적응 체크가 AS(t)에 대하여 수행되는 각각의 순간에 다음의 순서로 계속한다.

단계 1 : 만일, Frac_flows_DJR_viol(t,s)≥ Frac_flows_thres_DJR이면,

AS(t⁺)≥AS(t)이 되도록 AS(t⁺)=f_qos*AS(t)+x_qos된다. 여기서, f_qos 및 x_qos는 미리-특정된다. 그렇지 않으면,

단계 2: 만일, Frac_flows_DJ_viol(t,s)≥ Frac_flows_thres_DJ이면,

AS(t⁺)≥AS(t)이 되도록 AS(t⁺)=f_{delay_jitter}*AS(t)+x_{delay_jitter}된다. 여기서, f_{delay_jitter} 및 x_{delay_jitter}는 미리-특정된다. 그렇지 않으면,

단계 3: 만일 Frac_flows_R_only_viol(t,s)≥Frac_flows_thres_R이면,

AS(t⁺)≥AS(t)이 되도록 AS(t⁺)=f_rate*AS(t)+x_rate된다. 여기서, f_rate 및 x_rate는 미리-특정된다. 그렇지 않으면,

단계 4: 만일, Frac_flows_no_na_viol(t,s)〈Frac_flows_thres_ok_qos이면,

AS(t⁺)≥AS(t)이 되도록 AS(t⁺)=f_{all_qos_flows}*AS(t)+x_{all_qos_flows}된다. 여기서, f_{all_qos_flows} 및 x_{all_qos_flows}는 미리-특정된다. 그렇지 않으면,

단계 5: 만일, Frac_flows_no_na_viol(t,s)≥Frac_flows_thres_ok_qos이면,

AS(t⁺)≤AS(t)이 되도록 AS(t⁺)=f_ok*AS(t)+x_ok된다. 여기서, f_ok 및 x_ok는 미리-특정된다. 그렇지 않으면,

단계 6: 만일, Frac_flows_no_na_viol(t,s)≥Frac_flows_thres_ok_qos이고, frac_slots_qos_flows(t,s)≥Frac_thres_slots_qos_flows 이면, AS(t⁺)=AS(t)이다.

도 19 는 일 실시형태에 따른 선점 방법 (400) 을 도시한다. 판단 단계 402 에서 ASF 가 증가되면 방법 (400) 이 시작한다. ASF 가 검출될 때, 프로세싱은 단계 404 로 계속되어 레이트 위반의 최고값을 가진 플로우를 결정한다. 즉, ASF 가 증가할 때, 선점 방법 (400) 이 시작되어 선점된 플로우를 식별한다. 본 실시형태에서, 레이트 위반을 가진 플로우가 선점을 위한 최상의 지원자로서 식별된다. 또 다른 실시형태에서는 다른 플로우를 우선시키고, 우선권 방식을 동적으로 변경시킬 수도 있다.

판정 단계 (406) 에서 선점 최대값 P_MAX, (이하 상세히 설명한다) 가 도달되었으면, 프로세싱이 단계 408 로 계속되어 지연 위반의 최대값을 가진 플로우를 선점한다. 그렇지 않으면, 프로세싱은 판정 단계 402 로 복귀한다. 단계 408 에서 플로우를 선점한 후, 프로세싱은 판정 단계 410 으로 계속되어, 지연 위반의 최대값을 가진 다수의 플로우가 존재하는지 여부를 결정한다. 다수의 플로우에 대해, 프로세싱은 단계 412 로 계속되고, 대부분의 슬롯을 사용하여 플로우를 선점한다. 통상적으로, 이 플로우는 낮은 데이터 레이트를 가질 것이고, 따라서 소정의 시간 주기 동안 대부분의 슬롯을 소비한다. 그 후 프로세싱은 판정 단계 402 로 복귀한다.

일 실시형태에서는, P_max 가, 임의의 소정 시점에서 선점되도록 허용되는 플로우의 최대값인 선점 방법 (400) 이 적용된다. 표 3 에 나타난 2 개의 선점 그룹에 대한 조건을 만족시키는 플로우의 서브세트를 고려해야 한다. 더 상세하게는, 제 1 선점 그룹은 QSG_R 또는 QSG_RavgD 에 속하는 플로우로 구성되며,

(46)

및

(47)

을 가진다. 제 2 선점 그룹은 Q_DJR QSG 에 속하는 플로우로 구성되며,

및 (48)

(49)

을 가진다.

표 4

제 1 단계: AS(t) 가 시간의 일부 지점에서 (AS(t) 에 대한 적응형 방법에서와 같이) 증가되면, 프로세스는 하나 이상의 플로우가 선점에 적합한지 여부를 체크한다. AS(t) 가 증가되지 않은 경우, 어떠한 플로우도 선점되지 않는다.

제 2 단계: 제 1 선점 그룹에 대응하는 플로우의 서브세트를 고려한다. 이 플로우들 중, rate_viol 의 최고값을 가지는 플로우의 P_max 값을 선택한다. 동일한 값이 존재하면, Frac_slots_flow 의 값이 더 큰 것을 선점한다. P_max 플로우가 선점되면, 더 이상의 플로우가 레이트 위반에 대해 선점되지 않는다.

제 3 단계: 제 2 선점 그룹에 대응하는 플로우의 서브세트를 고려한다. 이러한 플로우는 지연 및 지터 요구사항을 가지고, Frac_delayed_IP_Pkts(f_k,t,s) > Frac_delayed_IP_pkts_thres(f_k) 및 Frac_slots_flow(f_k,t,s) > frac_thres_slots_flow(f_k) 를 가진다. 이러한 플로우들 중, 제 2 단계에서 선점된 플로우의 수를 공제한 P_max 를 선택하고, 이것은 Frac_delayed_IP_Pkts 의 최고값을 가진다. 동일한 값이 존재하면, Frax_slots_flow 의 값이 더 큰 것을 선점한다.

내부 및 상호 사용자 QoS

이동 사용자는 다중 플로우, 즉, 동시에 다수의 애플리케이션을 가질 수도 있다. 본 명세서에서 나타낸 바와 같이, 사용자는 다음을 특정할 수도 있다.

센시티브 지연 및 지터인지 여부의 플로우마다의 표시. 센시티브 지연 및 지터이면, 지연 및 지터 경계가 특정될 것이다.

각 사용자에 대한 집합적 목표 레이트 (ATR). 이것은 순방향 링크 계층 스케줄러가 이 사용자에게 부여하도록 의도된 목표 레이트이다.

승인 제어

시간 t 에서 U₁, U₂,..., U_R(t) 로 표시되는 소정의 R(t) 사용자는 num_flows(U_j,t) 를 시간 t 에서의 사용자 U_j 의 플로우의 수로 간주한다. 사용자 U_j 는 시간 t 에서 승인된 (k-1) 의 플로우를 가지는 것으로, 즉, num_flows(U_j,t)=k-1 인 것으로 가정한다. 시간 t 에서 사용자 U_j 에 대한 신규한 플로우 f_k,j 를 승인할지를 판정하기 위해, 프로세스는 사용자 U_j 에 대해 관측된 DRC 를 사용하여:

(50)

인지를 체크한다.

또한, 플로우에 의해 얻어진 수 및 대응하는 DRC 가 전술한 바와 같이 ASF 를 적용하는 동안 고려된다. 프로세스는:

(51)

로서 AS(t) 및 Avail(t) 을 계산한다. 프로세스는,

(52)

이면, 시간 t 에서의 플로우 f_k 를 승인한다. 이 플로우가 승인되면, 갱신은,

(53)

(54)

(55)

와 같다.

프로세스는 모든 승인된 플로우 및 사용자에 대한 QoS 통계값 모니터링 및 네트워크 관련값 통계 모니터링을 계속한다. 이를 이용하여 가입 팩터의 적용을 계속한다. 그 후, ASF, AS(t) 가 계산되고 적용된다.

계층적 스케줄러

플로우마다의 계산 및 사용자마다의 계산:

각각의 지연 및 지터 센시티브 플로우가 지터 임계값에 할당된다. 사용자 U_k 에 대한 각각의 지연 및 지터 센시티브 플로우 fx 에 대해, 프로세스는 대응하는 지연 민 지터 보상 φ 을 계산한다. 플로우가, 지연 임계값을 넘는 큐에서 임의의 패킷을 가지지 않으면,

(56)

이다. 그렇지 않으면,

(57)

을 계산한다. 여기서,

(58)

이고, 사용자 U_k 의 각 플로우 fx 에 대해,

ndefpkts_min = ndefpkts 의 최소값 (59)

이고, 슬롯 n 에서의 (모든 사용자를 가로지르는) 모든 플로우를 고려하면,

defpkts(fx(U_k,n))= 슬롯 n 에서 지연 임계값을 위반한 사용자 U_k 의 플로우 fx 의 계류중인 MAC 패킷의 수 (60)

이다.

슬롯 n 에서 사용자 U_k 의 레이트 보상에 대해,

(61)

로 정의된다. 여기서,

ASR(U_k,n_prev(n))=슬롯 n_prev 에서 사용자 U_k 의 집합적인 제공 레이트,(62) 및

n_prev≤n (63)

이다. 슬롯 수 n_prev 는, 스케줄링 알고리즘을 목적으로 레이트가 모니터링될 때 n 이전의 또는 n 상의 최후의 슬롯이다.

프로세스는 임의의 슬롯 n 에서 사용자 U_k 에 대한 집합적 지연 보상을 정의한다. 지연 요구사항을 가진 사용자의 모든 플로우를 고려하고, 이러한 지연에 센시티브 플로우 각각에 대한 HOL (Head Of Line) MAC 를 찾는다. 지연 임계값보다 긴 주기 동안 시스템에 존재하는 것이 없으면,

(64)

이다.

그렇지 않으면, 지연 임계값보다 긴 주기 동안 시스템에서 HOL 패킷을 가지는 사용자에 대한 플로우의 서브세트를 고려한다. 이 사용자에 대해, 이 플로우의 지연 임계값보다 긴 주기 동안 시스템에서 HOL MAC 패킷을 가지는 사용자 U_k 의 모든 플로우 fx 에 대한,

(65)

을 계산한다. 여기서, 는 사용자 U_k 의 플로우 fx 에 할당된 초기 가중치이다.

적응형 가중치 계산

이 사용자에 대한 적응형 가중치를 계산하기 위해, 프로세스는, 하나 이상의 지연 센시티브 플로우를 가진 사용자 각각에 대해 각 플로우에 대한 모든 슬롯에서 지연 임계값 위반 체크를 수행한다. 프로세스는 이러한 사용자 U_k 각각에 대해,

(66)

을 계산한다. 이면, 프로세스는 사용자 U_k 에 대한 적응형 가중치를,

(67)

로서 계산한다. 한편, 이면, 프로세스는,

(68)

을 계산한다. 여기서, n_prev,k(n) 는, ASR(U_k,n_prev(n)) 가 모니터링될 때 (그리고, (U_k,n_prev(n)) 이 계산될 때) n 이전 또는 n 상의 최종 슬롯이다. 프로세스는 계속하여 이 사용자에 대한 최종 적응형 가중치를,

(69)

로서 계산한다.

여기서, 사용자 U_k 의 임의의 지연 센시티브 플로우에 대한 DARQ 큐 또는 RTx 에 패킷이 존재하지 않으면, Z(U_k,n)=1 이다. 그렇지 않으면, Z(U_k,n)=C(U_k) 이다. 여기서, C(U_k) 는 미리 특정된 상수이다.

사용자 및 플로우 선택 방법

슬롯 n 에서, 프로세스는 큐에 하나 이상의 패킷을 가지는 사용자 각각에 대해:

(70)

인 메트릭을 계산한다. 여기서, 는 사용자 U_k 에 대한 평균 제공 레이트이다 (즉, 모든 대응 플로우를 포함한다). 이 프로세스는 Y(U_k,n) 의 최대값을 가지는 사용자를 선택한다. 이러한 스케줄러를 사용하여 사용자가 일단 선택되면, 프로세스는 다음의 방식에 따라 그 사용자에 대해 제공되는 플로우를 선택한다.

다음의 그룹에서 분류되는 플로우를 고려해야 한다.

제 1 그룹: QSG_delay_jitter. VoIP 플로우.

제 2 그룹: QSG_delay_jitter. 비디오 회의 플로우.

제 3 그룹: QSG_delay_jitter. 비디오 스트리밍 플로우.

제 4 그룹: QSP_rate_avg_delay. 레이트 및 평균 지연 요구사항을 가진 플로우.

제 5 그룹: QSP_rate. 레이트 요구사항만을 가진 플로우.

여기서 설명하는 스케줄링 알고리즘을 수행하는데 다음의 단계들이 수반될 수도 있다.

제 1 단계: 그 슬롯에서 선택된 사용자의 모든 백로깅된 (backlogged) 플로우를 고려한다.

제 2 단계: 그 사용자에 대한 제 1 그룹 및 제 2 그룹에 대응하는 플로우를 고려한다. HOL 패킷이 지연 임계값을 위반하고 플로우에 대한 지연 경계에 가장 근접한 플로우를 선택한다. 플로우가 발견되면, 그 플로우를 제공한다. 그렇지 않으면, 제 3 단계로 이동한다.

제 3 단계: HOL 패킷이 지연 임계값을 넘고, 제 3 그룹에 대응하는 플로우를 고려하고, HOL 패킷이 지연 경계에 가장 근접한 플로우를 선택한다. 플로우가 발견되면, 그 플로우를 제공한다. 그렇지 않으면, 다음 단계로 이동한다.

제 4 단계: HOL 패킷이 지연 임계값을 넘고 제 4 그룹에 대응하는 플로우를 고려하고, HOL 패킷이 지연 경계에 가장 근접한 플로우를 선택한다. 플로우가 선택되면, 그 플로우를 제공한다. 그렇지 않으면, 다음 단계로 이동한다.

제 5 단계: 제 1 내지 제 4 그룹으로부터 제공된 백로깅된 플로우를 선택한다. 최저값의 그룹을 가진 플로우에 우선순위를 준다. 플로우가 발견되었으면, 그 플로우를 제공한다. 그렇지 않으면, 다음 단계로 이동한다.

제 6 단계: 그 사용자에 대한, 그룹 5 에 대응하는 백로깅된 플로우를 고려한다. 최대의 required_rate/served_rate 값을 가진 것을 선택한다. 그 플로우를 제공한다. 선택된 것이 없으면, 다음 단계로 이동한다.

제 7 단계: 그 사용자에 대한 베스트 에포트 플로우를 제공한다. 2 이상 존재하면, 최소의 제공된 레이트 값을 가진 것을 선택한다.

도 16 은 플로우마다의 보상 및 사용자마다의 보상을 제공하는 제 2 레벨 스케줄러를 도시한다. 도 16 및 도 17 에 도시된 스케줄러는 본 명세서에서 설명한 바와 같이 상호 및 내부 QoS 보상에 사용되는 계층적 스케줄러이다. 도 16 에 도시된 바와 같이, 제 Ⅰ 레벨로 표시된, 제 1 레벨은, 상이한 QSG 를 각각의 노드가 프로세싱하는, 다중 스케줄링 엘리먼트 또는 노드, S1, S2, ..., SM 을 포함한다. 이 예에서, M 은 프로세싱될 QSG 그룹의 수이다. 예를 들어, 스케줄링 노드 S1 은 VoIP 타입의 애플리케이션 플로우를 프로세싱한다. VoIP 는 예시로서 주어지며, QSG1 로서 분류되는 임의의 애플리케이션 플로우가 S1 에서 프로세싱될 수 있다. 이러한 플로우는 QoS 요구사항을 평가하기 위해 특정된 지연 및 지터 경계를 가진다. 다중 애플리케이션 VoIP 타입 플로우는 스케줄링 엘리먼트 S1 에서 프로세싱된다. 유사하게, 각 스케줄링 엘리먼트는 특정한 QSG 에 대한 플로우를 프로세싱한다. 또 다른 실시형태는 다중 QSG 에 대한 플로우를 하나의 스케줄링 엘리먼트에 제공할 수도 있다. 다중 스케줄링 엘리먼트는 동일한 QSG 그룹을 프로세싱하는데 사용될 수도 있다.

도 16 에서 도시된 스케줄러의 제 Ⅰ 레벨은 플로우마다의 보상의 일부를 계산한다. 각 사용자에 대한 다중 애플리케이션 플로우가 도 16 에 도시되어 있다. 제 2 레벨 스케줄링 엘리먼트는 플로우마다의 보상의 계산을 완료한다.

도 17 은 스케줄링 노드 S1, S2, ..., Sz 를 가진 스케줄러를 도시한다. 이 단계에서, z 는 사용자의 수이다. 사용자의 수는 동적이고, 따라서 현재의 스케줄링 노드는 동적으로 변화할 수도 있다. 각 스케줄링 노드 S1, S2, ..., Sz 는 소정 사용자로부터 다중 플로우를 수신한다. 스케줄링 노드 S1 은 제 1 사용자 (U1) 에 대한 Fk 를 통해 플로우 F1 을 수신한다. 여기서 k 는 제 1 사용자에 대해 현재 프로세싱될 애플리케이션 플로우의 전체 수이다. 도 16 의 제 Ⅰ 레벨 및 제 Ⅱ 레벨 스케줄러에 의해 각 플로우에 대해 계산되는 플로우마다의 보상을 사용하여, 도 17 의 제 Ⅱ 레벨 스케줄러는 각 사용자에 대한 집합적 사용자 보상을 계산한다. 그 후, 제 Ⅱ 레벨 스케줄러는, 사용자 선택 방법에 대해 전술한 적응형 가중치 DRC/T 알고리즘에 따라 슬롯에 제공할 사용자를 선택한다. 그 후, 제 Ⅱ 레벨 스케줄러는 제 Ⅰ 레벨 스케줄러로부터 수신된 가중치 중에서 선택한다. 표시된 바와 같이, W(Uk) 는 사용자 Uk 에 할당된 초기 가중치이고, ATR(Uk) 는 사용자 Uk 에 대한 집합적 목표 레이트이다. 일단 사용자가 선택되면, 그 사용자에 대응하는 레벨 Ⅰ 스케줄러는 전술한 플로우 선택 방법에 따라 슬롯에 그 사용자를 위해 제공할 플로우를 선택한다.

순방향 링크 스케줄러는, 슬롯에서의 소정 DRC 값에서 각각의 사용자가 서비스에 대한 플로우의 자발적 가격을 특정하도록 허용한다. 일단 가격이 특정되면, 적응형 프레임 구조 스케줄러는 상이한 타입의 애플리케이션의 QoS 요구사항을 충족시키도록 작용한다. 대응하는 스케줄링 메카니즘은, 서비스 제공자가 이익을 증가시키려는 목적과 애플리케이션의 QoS 요구사항을 충족시키려는 목적 사이에서 양호한 밸런스를 발견할 수 있게 한다. 또한, 이러한 스케줄링 메카니즘은 최종 사용자에게 동적인 비용 제어를 제공하고, 레이트 및/또는 평균 지연 요구사항들을 가진 애플리케이션 또는 스트리밍 애플리케이션 등에 사용될 수도 있다. 일 실시형태는, 플로우가 제공될 때, 각각의 플로우가 각 슬롯에 대한 가격을 특정하는 가격 옵션을 제공한다. 이 가격은 그 슬롯에서의 플로우에 대해 사용자에 의해 요청되는 DRC 값에 의존한다. 가격 플로우 j (즉, 사용자 액세스 플로우 j) 는 c[j,m,DRC[j,m]] 로서 지정된 슬롯 m 에서 지불될 것이다. 여기서 DRC[j,m] 는 슬롯 m 에서 이 사용자에게 제공될 수도 있는 레이트를 나타낸다. 사용자는, DRC 의 값 각각에 대해 미리 특정된 가격과 같이 그 가격을 통계적으로 특정할 수도 있다. 또한, 사용자는, 애플리케이션의 존속기간 동안 가격을 변화시키는 것과 같이 동적으로 가격을 특정할 수도 있다. 이것은, 사용자가 변화하는 채널 조건에 응답하는 가격을 사용자가 일부 제어하여 소망하는 QoS 를 달성하도록 허용한다. 이것은 조작자가 2 타입 이상의 가격 방식을 특정하도록 허용한다. 상호 및 내부 사용자 QoS 스케줄러에 대해, 조작자는 (정적 서비스 레벨 합의에 기초한) 정적 가격 방식을 특정할 수도 있고, 동시에 적응형 프레임 구조 기반 스케줄러에 대한 동적 가격 방식을 허용할 수도 있다. 사용자는 상이한 플로우에 대해 상이한 방식을 사용하도록 선택할 수도 있다.

일 실시형태는 시간을 다수의 프레임으로 분할하고, DRC 값, QoS 요구사항, QoS 위반 통계값 및 각 사용자에 의해 특정된 가격에 의존하는 각 슬롯에 대해 스케줄링 판정을 한다. 프레임 구조는 기본적으로, 사용자 큐가 하나의 라운드에서 제공되어야 하는 순서를 제공한다. 네트워크는, 원하는 목적을 달성하기 위해 그 라운드에 대한 소정 슬롯에서 어떠한 플로우/사용자가 제공될지를 각 스케줄링 라운드에서 결정한다. 프레임 구조, 즉, 각 라운드에서 플로우가 제공되는 순서는 변화하고, AFS 기반 알고리즘으로 불린다.

다음의 정의는 계산 프로세스에서 사용되는 일부 표기를 설명한다. 소정의 N 큐 (및 각 플로우에 대한 하나의 큐) 는, 플로우 j 가 레이트 r[j] 에서 제공되면 플로우 j 에 대한 QoS 요구사항이 충족되는 것으로 가정한다. 또한, 초기 가중치 w[j] 및 시간 스케일 ts[j] 도 각 플로우 j 에 대해 미리 특정된다. 프로세스는, 시간 스케일의 정수곱 (즉, 매 슬롯에서 m*ts[j] 이고, m 은 정수) 인 매 슬롯에서 모니터링될 플로우 j 에 레이트 보장을 제공하도록 의도된다.

start[j] 를, 라운드에 제공되도록 고려되는 플로우 j 가 최초로 시작하는 슬롯으로 한다. 슬롯 z 의 종료에 의해, 시스템은, 일부 정수 m 에 대해 z=m*ts[j] 인 비트를 제공하도록 기대된다. 하나의 스케줄링 메카니즘을 사용하여, 시스템은 소정 플로우에 할당되도록 기대되는 (시간) 슬롯의 수와 그 플로우를 제공하도록 기대되는 비트의 수를 밸런싱할 수 있다.

또한, AFS 스케줄러에 사용되는 또 다른 파라미터들은,

slots_alloc[j,n] : 라운드 n 의 큐 (플로우) j 에 할당되는 슬롯의 수.

slots_served[j,n] : 라운드 n 에서 큐 (플로우) j 가 제공될 때의 슬롯의 수.

S_r[j,n] : 라운드 n 의 종료에 의해 플로우 j 에 제공되는 비트의 수.

round_len[n] : 라운드 n 의 슬롯 수의 길이.

round_len_thres : 라운드 길이가 이 임계값에 의해 상부 경계지어진다.

B[n] : 슬롯 n 의 시작시에 백로깅되는 큐의 리스트.

R_{out_round}[j,n] : 스케줄러에 의해 라운드 n 에서 큐 j 에 제공되는 비트 수.

R_out[j,n,g] : g≥n 인 시간 간격 [n,g] 동안 큐 j 에 제공되는 비트의 수.

여기서 주어진 설명을 사용하여, 라운드 n 의 시작시에 큐 j 에 대한 비트의 결손은,

(71)

으로 주어진다. 비트의 결손이 양수이면, 대응하는 플로우는 서비스에서 래깅하고, 보상되어야 한다. 한편, 플로우에 의해 수신된 초과 서비스는, 이 플로우가 보상되지 않을 것이기 때문에, 명백하게 패널라이징되지 않고, 간접적으로 패널라이징되는 반면, 서비스에서 래깅하는 다른 플로우는 보상될 것이다.

또한, 라운드 n 의 시작시에 플로우 j 에 대한 정규화된 결손 비트의 계산은,

(72)

로 주어진다. 라운드 n 의 시작시에 큐 j 에 대한 슬롯의 결손은,

(73)

으로 주어진다. 프로세스는, 라운드 n 의 시작시에 큐 j 에 대한 정규화된 결손을,

(74)

으로 정의한다.

lslot[n] 을 라운드 n 의 최종 슬롯으로 하고, fslot[n] 을 라운드 n 의 최초 슬롯으로 한다. aw[j,n] 를 라운드 n 동안 플로우 j 에 할당된 (적응형) 가중치로 표시한다. 이 가중치는 라운드 n 에서 플로우 j 에 할당되는 슬롯의 수를 결정한다.

사용자에 의해 요청된 DRC 값에 순서가 부여된다. 더 상세하게는, DRC₁[B,S] 가 DRC₂[B,S] 보다 양호하면, (B/S)₁>(B/S)₂ 이다. 여기서 B 는 패킷 당 비트의 수이고, S 는 슬롯의 수이다.

AFS 스케줄러의 각 스케줄링 라운드에 대해, 프로세스는 각 라운드에 대해 위에서 주어진 상태 변수들을 계산하고, 각 라운드의 시작시에 각 플로우에 대한 가중치를 계산하여 슬롯의 임의의 수를 그 라운드에 대한 플로우에 할당한다. 이를 위해, 프로세스는 적응형 가중치 계산 메카니즘을 사용하고, 라운드마다의 서비스 규약을 사용하여 각 라운드에 대한 프레임 구조를 계산한다.

적응형 가중치 계산 메카니즘

ndef_bits_r_thres,min 을 ndef_bits_r 에 대해 미리 특정된 임계값으로 한다. 프로세스는 라운드 n 의 시작시에 세트 ndefbits_set[n] 을,

(75)

로서 정의한다. S_I[n] 을 라운드 n 의 시작시에 세트에서의 플로우의 수로 한다. 유사하게, ndef_slots_r_thres,min 은 ndef_slots_r 에 대해 미리 특정된 임계값이다. 프로세스는 라운드 n 의 시작시에 ndefslots_set[n] 을,

(76)

로 정의한다. S_Ⅱ[n] 를 라운드 n 의 시작시에 이 세트에서의 플로우의 수로 한다.

임의의 플로우 j 에 대해, 라운드 n 의 시작시에, 대응하는 슬롯 보상 함수를,

이면 , (77)

이면 (78)

로서 정의한다.

여기서,

, (79)

인 모든 k 에 대해 , 이면, (80)

,

이면 (81)

이다.

각 플로우 j 에 대해, 2 개의 임계값 및 을,

(82)

와 같이 정의한다.

여기서 설명한 적응형 가중치 계산 메카니즘에 따라 이러한 임계값들을 사용하는 것은 임의의 플로우가 과도하게 많은 수의 슬롯을 하나의 라운드에서 소모하는 것을 방지하고, 동시에 소정 한계를 초과하는 플로우를 패널라이징하지 않는다.

이면,

(83)

이면,

. (84)

각각의 플로우 j 에 대해, 2 개의 임계값, 및 을,

(85) 로 정의한다. 각 라운드의 시작시에, 플로우는 표 5 에 주어진 바와 같이 4 개의 그룹으로 분할된다.

표 5

임의의 라운드 n 의 시작시에, 제 Ⅱ 또는 제 Ⅳ 그룹에 속하는 각 플로우 j 에 대해, slot_comp[j,n]=1 을 사용한다. 라운드 n 의 시작시에 제 Ⅰ그룹에 속하는 각 플로우 j 에 대해,

(86)

을 적용한다. 라운드 n 의 시작시에 플로우 j 가 제 Ⅲ 그룹에 속하면,

(87)

을 적용한다. 그 후, 프로세스는 플로우 j 에 대한 적응형 가중치를 계산하고, 라운드 n 에서 비어있지 않은 큐에 대한 적응형 가중치는,

(88)

이다.

여기서, 이다. 각 플로우 j 에 대해, 임계값 을 정의하고,

(89)

을 보장하기 위해, 이 임계값을 사용한다. 다음으로, 이러한 적응형 가중치가 적용되어 각 플로우에 할당될 슬롯의 수를 계산하고, 각 라운드의 길이는,

(90)

(91)

이다.

라운드마다의 스케줄링 규약

일단 각각의 플로우가 할당되면, 라운드 내의 슬롯의 일부 및 라운드의 길이가 계산된 것이다. 다음 단계는 임의의 소정 슬롯에 제공될 플로우를 선택하는 것이다. 라운드 n 에서의 임의의 소정 슬롯 m 에서, 이전의 슬롯들 중 하나에서 선택된 패킷이 여전히 제공되고 있으면, 제공될 신규 플로우는 선택될 필요가 없다. 반면, 라운드 n 에서 슬롯 m 에 제공되고 있는 패킷이 없으면, 제공될 플로우가 다음의 방식으로 선택된다. 슬롯 j 에 대한 라운드 n 의 슬롯 m 에 대해 선택 메트릭,

(92)

을 계산하며, 각 슬롯 m 에 대해 스케줄러는 제공할 신규 플로우를 선택할 필요가 있고, 각 플로우 j 에 대해, j ∈ B[n], 이다. 여기서, θ(j) 는 각 플로우 j 에 대해 미리 특정되고, wait_comp 는 지연 경계를 개선하기 위해 플로우에 주어지는 대기 보상이다. wait[j,m,n] 을, 라운드 n 에서 슬롯 m 의 시작시에 플로우 j 의 라인 패킷 선두의 대기시간으로 한다.

(93)

이고, 플로우 j 는 라운드 n 의 슬롯 m 의 시작시에 계류되는 하나 이상의 패킷을 가진다. 다음으로, 모든 플로우 k 에 대해 k∈B[n] 및 이러한 플로우의 수가 wait_num[n,m] 가 되도록,

(94)

을 계산한다. 각 플로우 j 에 대해, 2 개의 임계값 및 이 할당되고,

(95)

을 보장하기 위해 사용된다. 최대 선택 메트릭 YY 값을 가지는 플로우가 선택되어 AFS 스케줄러에 의해 임의의 소정 슬롯에 제공된다.

일 실시형태에 따른 AN 엘리먼트가 도 20 에 도시되어 있다. AN 엘리먼트 (500) 는 애플리케이션 플로우 데이터를 수신하고 사용자에게 송신하기 위해 데이터를 프로세싱한다. AN 엘리먼트 (500) 는 다중 애플리케이션 플로우를 스케줄링하고, 각 플로우는 QoS 요구사항을 가진다. 전술한 바와 같이, 애플리케이션 플로우는 베스트 에포트 플로우를 가질 수도 있다. AN 엘리먼트 (500) 는, 플로우와 관련된 QoS 프로파일 및 트래픽 프로파일을 식별하고 플로우를 클래스 또는 QSG 로 매핑하는 플로우 분류 유닛 (502) 을 포함한다. 플로우 분류 유닛 (502) 은 스케줄러 (504), 승인 제어 유닛 (510) 및 QoS 모니터 (506) 에 결합된다. 스케줄러 (504) 는, PF (Proportional Fair) 알고리즘 및 적응형 가중치 PF 알고리즘을 포함하지만 이에 한정되지는 않는, 임의의 다양한 스케줄링 알고리즘을 구현할 수도 있다. 승인 제어 유닛 (510) 은 AN (500) 에 의해 수신되는 애플리케이션 플로우에 승인 제어 방식을 적용한다. 승인 제어 유닛 (510) 은 QoS 및 네트워크 통계값에 기초하여 요청된 각각의 신규 플로우를 평가하고, 신규 플로우를 지원하기 위해 충분한 리소스가 사용가능한지 여부를 결정한다. 적응형 유닛은 승인 제어 유닛에 결합되며, ASF 를 갱신한다. 적응형 유닛 (512) 은 현재의 활성 애플리케이션 플로우의 선점 결정을 수행한다. 선점은, 데이터 레이트, 사용되는 슬롯, 및 다른 QoS 및 네트워크 통계값에 대하여 소정 플로우의 성능을 고려한다. QoS 모니터는 수신된 애플리케이션 플로우의 QoS 요구사항을 모니터링한다. AN 엘리먼트 (500) 는 통상적으로 다중 플로우를 수신하고, 그 중에서 사용자에게 송신하기 위한 플로우를 선택한다. 스케줄러 (504) 는 신규 플로우가 승인될지 여부에 관한 정보를 승인 제어 유닛 (510) 으로부터 수신한다. 스케줄러 (504) 는 QoS 모니터 (506) 로부터 QoS 통계값 및 다른 정보를 수신하고, QoS 정보를 적용하여 송신하기 위한 플로우를 선택한다.

무선 통신 시스템에서 애플리케이션 플로우의 승인 제어, 선점 및 스케줄링을 위한 방법 및 장치가 본 명세서에서 제공된다. 승인 제어는 신규 플로우의 요청 데이터 레이트를 고려하고, 이를 가용 리소스와 비교한다. 일단 승인되면, 그 플로우는 스케줄러에 제공되고, 스케줄러는 플로우마다 및 사용자마다의 분석을 수행하여 각 슬롯 또는 지정된 시간 주기에서 송신하기 위해 사용자를 선택한다.

정보와 신호들을 어떤 여러 다른 기술체계 및 기술을 이용하여 나타낼 수도 있다. 예를 들면, 상술한 명세서 전반에 걸쳐 언급한 데이터, 명령, 커맨드, 정보, 신호들, 비트, 심볼, 및 칩을 전압, 전류, 전자기파, 자기장, 자기입자, 광학필드 또는 광학입자, 또는 이들의 조합으로 나타낼 수도 있다.

실시형태와 관련한, 상술한 여러 논리 블록, 모듈, 회로, 및 알고리즘 스텝을, 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로서 구현할 수도 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 호환가능성을 명확히 설명하기 위해, 설명한 여러 컴포넌트, 블록, 모듈, 회로, 및 스텝들을 그들의 기능성면에서 일반적으로 설명하였다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정 애플리케이션 및 전체적인 시스템을 지원하는 설계조건에 의존한다. 당업자는, 각각의 특정 애플리케이션에 대하여 여러 방법으로 상술한 기능성을 실시할 수 있지만, 그 실시 결정은 본 발명의 범위를 벗어나는 것이 아니다.

상술한 실시형태들과 관련하여 설명한 여러 논리 블록, 모듈, 및 회로를 범용 프로세서, 디지탈 신호 프로세서 (DSP), 주문형 직접 회로 (ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그래머가능 논리 장치, 별도의 게이트 또는 트랜지스터 로직, 별도의 하드웨어 컴포넌트, 또는 명세서내에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 조합으로 실시하거나 수행할 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로 프로세서일 수도 있지만, 또 다른 방법으로, 이 프로세서는 어떤 종래의 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 또는 상태 머신일 수도 있다. 또한, 프로세서는 연산 장치의 조합, 예를 들면, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 연관된 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 어떤 다른 구성으로서 실시할 수도 있다.

상술한 실시형태들과 관련한 방법 또는 알고리즘의 단계들을 하드웨어내에, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈내에, 또는 이들의 조합내에 내장시킬 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드디스크, 착탈식 디스크, CD-ROM, 또는 당해기술분야에 알려진 저장매체의 어떤 다른 형태에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장매체는, 그 프로세서가 정보 형태를 판독할 수 있고, 정보를 저장매체에 기록할 수 있도록 프로세서에 연결될 수 있다. 또 다른 방법으로, 저장매체는, 프로세서에 일체부일 수 있다. 프로세서 및 저장매체는 ASIC 에 상주할 수 있다. ASIC 은 사용자 단말기에 상주할 수 있다. 또 다른 방법으로, 프로세서와 저장매체는 유저 단말기에서 별도의 컴포넌트로서 상주할 수 있다.

상술한 실시형태들은 당업자가 본 발명의 이용 또는 제조가 가능하도록 제공된 것이다. 이들 실시형태의 여러 변형도 가능하며, 명세서내에 규정된 일반 원리는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 또 다른 실시형태에 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시형태로 제한되는 것이 아니며, 명세서내의 원리와 신규 특징에 부합하는 폭넓은 의미로 해석할 수 있다.

Claims

인터넷 프로토콜 (IP) 애플리케이션을 지원하는 통신 시스템에서의 승인 제어 방법으로서,

상기 통신 시스템은 액세스 네트워크 (AN) 및 복수의 액세스 단말기들 (AT) 을 구비하고, 상기 AT 각각은 요청된 데이터 레이트를 상기 AN 에 전송하고, 상기 통신 시스템은 상기 AT 에 대한 QoS 요구사항을 가지는 애플리케이션 플로우를 지원하며,

상기 통신 시스템에서 가용 리소스를 결정하는 단계;

제 1 트래픽 프로파일 및 제 1 QoS 프로파일을 가지는 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 요청을 수신하는 단계;

상기 가용 리소스가 상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 요청을 지원하는지 여부를 결정하는 단계;

상기 제 1 애플리케이션 플로우가 평균적인 요청 데이터 레이트보다 큰 대응 데이터 레이트를 가지면, 상기 제 1 애플리케이션 플로우를 거부하는 단계; 및

상기 대응 데이터 레이트가 상기 평균적인 요청 데이터 레이트보다 크지 않고, 상기 가용 리소스가 상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 상기 요청을 지원하면, 상기 제 1 애플리케이션 플로우를 승인하는 단계를 포함하는, 통신 시스템에서의 승인 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 가용 리소스가 상기 제 1 애플리케이션 플로우를 지원하는지 여부를 결정하는 단계는,

상기 통신 시스템에서 보존된 리소스를 결정하는 단계;

상기 보존된 리소스를 상기 통신 시스템의 용량과 비교하는 단계; 및

상기 용량과 상기 보존된 리소스의 차이로서 상기 가용 리소스를 결정하는 단계를 포함하는, 통신 시스템에서의 승인 제어 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 적응형 가입 팩터를 결정하는 단계를 더 포함하는, 통신 시스템에서의 승인 제어 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 적응형 가입 팩터를 상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 서비스 품질 (QoS; Quality of Service) 통계값에 기초하여 갱신하는 단계를 더 포함하는, 통신 시스템에서의 승인 제어 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 QoS 통계값을 결정하는 단계;

상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 QoS 통계값을 섹터의 또 다른 현재 플로우와 비교하는 단계; 및

상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 QoS 통계값과 섹터의 또 다른 현재 플로우와의 비교에 응답하여, 상기 가용 리소스 및 보존 리소스를 갱신하는 단계를 더 포함하는, 통신 시스템에서의 승인 제어 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 애플리케이션 플로우의 사용자 존재를 무선 통신 시스템의 섹터에서 결정하는 단계; 및

상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 샘플 지속기간을 결정하는 단계를 더 포함하며,

상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 QoS 통계값을 결정하는 단계는,

상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 QoS 통계값을 상기 샘플 지속기간 동안 결정하는 단계를 포함하는, 통신 시스템에서의 승인 제어 방법.
제 6 항에 있어서,

제 1 샘플 지속기간은 레이트 위반 (violation) 과 관련되고, 제 2 샘플 지속기간은 지연 위반과 관련되는, 통신 시스템에서의 승인 제어 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 QoS 통계값을 상기 섹터의 또 다른 현재 플로우와 비교하는 단계는,

상기 샘플 지속기간 동안 QoS 요구사항을 가지는 플로우에 의해 사용되는 슬롯의 제 1 부분을 계산하는 단계;

상기 샘플 지속기간 동안 상기 제 1 애플리케이션 플로우에 의해 사용되는 슬롯의 제 2 부분을 계산하는 단계;

제 1 QoS 통계값에 대응하는 QoS 플로우의 제 3 부분을 계산하는 단계;

상기 제 3 부분을 대응하는 임계값과 비교하는 단계; 및

상기 제 3 부분과 대응하는 임계값과의 비교에 응답하여, 적응형 가입을 평가하는 단계를 포함하는, 통신 시스템에서의 승인 제어 방법.
인터넷 프로토콜 (IP) 애플리케이션을 지원하는 통신 시스템에서의 리소스 할당 방법으로서,

상기 통신 시스템은 액세스 네트워크 (AN) 및 복수의 액세스 단말기들 (ATs) 을 구비하고, 상기 ATs 각각은 요청된 데이터 레이트를 상기 AN 에 전송하고, 상기 통신 시스템은 상기 ATs 에 대한 QoS 요구사항을 가지는 애플리케이션 플로우를 지원하며,

적응형 가입에서의 증가를 위해, 제 1 타입의 QoS 위반을 가지는 제 1 플로우를 선점 (preempt) 하는 단계;

상기 제 1 타입의 QoS 위반에 대해 선점 최대값이 도달되었는지를 결정하는 단계; 및

제 2 타입의 QoS 위반을 가지는 제 2 플로우를 선점하는 단계를 포함하는, 통신 시스템에서의 리소스 할당 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제 2 플로우를 선점하는 단계는, 상기 제 2 플로우의 송신에 사용되는 다수의 슬롯에 기초하여 상기 제 2 플로우를 선택하는 단계를 더 포함하는, 통신 시스템에서의 리소스 할당 방법.
패킷 데이터 애플리케이션 플로우를 지원하는 무선 통신 시스템에서 리소스를 스케줄링하는 방법으로서,

제 1 타입의 애플리케이션 플로우와 관련된 서비스 품질 파라미터에 대해 하나 이상의 보상 팩터를 선택하는 단계;

상기 하나 이상의 보상 팩터를 서비스 품질 파라미터에 기초하여 계산하는 단계;

상기 제 1 타입의 애플리케이션 플로우에 대한 가중치를 상기 하나 이상의 보상 팩터의 함수로서 계산하는 단계;

상기 가중치를 사용하여 플로우마다의 스케줄링 팩터를 계산하는 단계; 및

상기 스케줄링 팩터에 기초하여 상기 애플리케이션 플로우를 스케줄링하는 단계를 포함하는, 리소스 스케줄링 방법.
제 11 항에 있어서,

제 1 사용자는 복수의 활성 애플리케이션 플로우를 가지며,

상기 복수의 애플리케이션 플로우에 대한 집합적 보상 팩터를 계산하는 단계를 더 포함하는, 리소스 스케줄링 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 복수의 활성 애플리케이션 플로우는 상기 제 1 타입 및 제 2 타입의 애플리케이션 플로우를 포함하는, 리소스 스케줄링 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 제 2 타입의 애플리케이션 플로우에 대한 가중치를 계산하는 단계를 더 포함하는, 리소스 스케줄링 방법.
제 14 항에 있어서,

송신을 위해 상기 복수의 활성 애플리케이션 플로우 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는, 리소스 스케줄링 방법.
인터넷 프로토콜 (IP) 애플리케이션을 지원하는 통신 시스템에서의 승인 제어용 장치로서,

상기 통신 시스템은 액세스 네트워크 (AN) 및 복수의 액세스 단말기들 (AT) 을 구비하고, 상기 AT 각각은 요청된 데이터 레이트를 상기 AN 에 전송하고, 상기 통신 시스템은 상기 AT 에 대한 QoS 요구사항을 가지는 애플리케이션 플로우를 지원하며,

상기 통신 시스템에서 가용 리소스를 결정하는 수단;

제 1 트래픽 프로파일 및 제 1 QoS 프로파일을 가지는 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 요청을 수신하는 수단;

상기 가용 리소스가 상기 제 1 애플리케이션 플로우에 대한 요청을 지원하는지 여부를 결정하는 수단;

상기 제 1 애플리케이션 플로우가 평균적인 요청 데이터 레이트보다 큰 대응 데이터 레이트를 가지면, 상기 제 1 애플리케이션 플로우를 거부하는 수단; 및

상기 대응 데이터 레이트가 상기 평균적인 요청 데이터 레이트보다 크지 않고, 상기 가용 리소스가 상기 애플리케이션 플로우에 대한 요청을 지원하면, 상기 제 1 애플리케이션 플로우를 승인하는 수단을 구비하는, 통신 시스템에서의 승인 제어 장치.
인터넷 프로토콜 (IP) 애플리케이션을 지원하는 통신 시스템에서의 리소스 할당용 장치로서,

상기 통신 시스템은 액세스 네트워크 (AN) 및 복수의 액세스 단말기들 (AT) 을 구비하고, 상기 AT 각각은 요청된 데이터 레이트를 상기 AN 에 전송하고, 상기 통신 시스템은 상기 AT 에 대한 QoS 요구사항을 가지는 애플리케이션 플로우를 지원하며,

적응형 가입에서의 증가를 위해, 제 1 타입의 QoS 위반을 가지는 제 1 플로우를 선점하는 수단;

상기 제 1 타입의 QoS 위반에 대해 선점 최대값이 도달되었는지를 결정하는 수단; 및

제 2 타입의 QoS 위반을 가지는 제 2 플로우를 선점하는 수단을 구비하는, 통신 시스템에서의 리소스 할당용 장치.
패킷 데이터 애플리케이션 플로우를 지원하는 무선 통신 시스템에서 리소스를 스케줄링하는 장치로서,

제 1 타입의 애플리케이션 플로우와 관련된 서비스 품질 파라미터에 대해 하나 이상의 보상 팩터를 선택하는 수단;

상기 하나 이상의 보상 팩터를 서비스 품질 파라미터에 기초하여 계산하는 수단;

상기 제 1 타입의 애플리케이션 플로우에 대한 가중치를 상기 하나 이상의 보상 팩터의 함수로서 계산하는 수단;

상기 가중치를 사용하여 플로우마다의 스케줄링 팩터를 계산하는 수단; 및

상기 스케줄링 팩터에 기초하여 상기 애플리케이션 플로우를 스케줄링하는 수단을 구비하는, 리소스 스케줄링 장치.
인터넷 프로토콜 (IP) 애플리케이션을 지원하는 통신 시스템에서의 리소스 할당용 장치로서,

상기 통신 시스템은 액세스 네트워크 (AN) 및 복수의 액세스 단말기들 (AT) 을 구비하고, 상기 AT 각각은 요청된 데이터 레이트를 상기 AN 에 전송하고, 상기 통신 시스템은 상기 AT 에 대한 QoS 요구사항을 가지는 애플리케이션 플로우를 지원하며,

애플리케이션 플로우를 수신하고 상기 애플리케이션 플로우의 서비스 품질 (QoS) 요구사항을 결정하는 플로우 분류 유닛;

상기 플로우 분류 유닛에 결합되며, 패킷 데이터 송신을 스케줄링하는 스케줄러;

상기 플로우 분류 유닛 및 상기 스케줄러에 결합되며, 가용 리소스가 요청 데이터 레이트를 지원하는 경우 애플리케이션 플로우를 승인하는 승인 제어 유닛;

상기 플로우 분류 유닛, 상기 스케줄러 및 상기 승인 제어 유닛에 결합되며, 상기 애플리케이션 플로우에 대한 QoS 위반을 결정하고 QoS 통계값을 유지하는 QoS 모니터; 및

상기 승인 제어 유닛에 결합되며, 가용 리소스의 측정값을 갱신하는 적응형 유닛을 구비하는, 통신 시스템에서의 리소스 할당용 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 스케줄러는 요청된 데이터 레이트에 응답하여 애플리케이션 플로우를 스케줄링하는, 통신 시스템에서의 리소스 할당용 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 스케줄러는 QoS 통계값에 응답하여 애플리케이션 플로우를 스케줄링하는, 통신 시스템에서의 리소스 할당용 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 스케줄러는 QoS 요구사항에 응답하여 애플리케이션 플로우를 스케줄링하는, 통신 시스템에서의 리소스 할당용 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 스케줄러는 가입 정보에 기초하여 애플리케이션 플로우를 스케줄링하는, 통신 시스템에서의 리소스 할당용 장치.