KR20080012585A - 이동통신 시스템의 무선자원 스케줄링 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 무선자원 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것으로, 라디오 우선권(Radio Priority) 값을 제공하는 무선망 제어국(Radio Network Controller)과, 상기 무선망 제어국으로부터 상기 라디오 우선권 값을 수신하여 저장하고, 사용자 단말기로부터 채널 품질정보 값을 수신하여 저장하는 저장부와, 상기 저장부로부터 상기 라디오 우선권 값과 채널 품질정보 값을 수신하고, 상기 두 인자의 값을 빼 우선순위 채널 값을 생성하는 우선순위 계산부와, 상기 우선순위 계산부로부터 상기 우선순위 채널 값을 수신하고, 상기 우선순위 채널 값이 큰 순으로 사용자 단말기의 우선순위를 정해 상기 우선순위가 큰 순서로 상기 무선자원을 할당하는 스케줄러를 포함하는 것으로, 순차실행 스케줄링 방식과 최대 캐리어 대 간섭 비 스케줄링 방식보다 효율성과 공정성이 우수하며, 비례 공정 스케줄링 방식의 구현보다 복잡함이 적은 무선자원 스케줄링 방식을 사용할 수 있다.

HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 기지국(Node B), 스케줄링, 우선순위, 무선 자원 할당, 사용자 단말기(User Equipment).

Description

이동통신 시스템의 무선자원 스케줄링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RADIO RESOURCE SCHEDULING IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 종래기술에 따른 스케줄링 하는 이동통신 시스템을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스케줄링 하는 이동통신 시스템을 도시한 도면 및,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 스케줄링 과정을 도시한 흐름도.

본 발명은 이동통신 시스템의 무선자원 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 효율성과 공정성을 충족시키도록 우선순위를 고려하여 스케줄링하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 고속 데이터 전송을 포함하여 멀티미디어 서비스를 위한 이동통신 시스템에서 무선 자원 관리(Radio Resource Management)는 무선 자원의 효율적 사용 및 관리를 위해 그 중요성이 부각되고 있다. 일반적으로, 상기 무선 자원 관리 기술에는 호 수락 제어, 혼잡 제어, 동적 채널 할당, 핸드오프, 전력 제어, 전송률 제어, 패킷 스케줄링, 부하 공유 방안, ARQ(Automatic Repeat reQuest) 등이 있으며, 그 중 상기 스케줄링 방식은 모든 통신 시스템의 한정된 자원을 여러 사용자에게 효율적으로 분배하기 위한 목적으로 설계된다. 다시 말해, 최소한의 비용으로 모든 사용자의 요구를 최대한 만족시킬 수 있도록 자원을 분배하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래기술에 따른 스케줄링 하는 이동통신 시스템을 도시한 도면이다. 이하 설명에서 상기 이동통신 시스템은 IS-2000, WCDMA, UMTS, CDMA-2000, 1xEV-DO, HSDPA 시스템 등을 포함하는 의미이며, 이하 설명은 상기 예들의 일반적인 구성을 가지고 설명할 것이다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 이동통신 시스템은 사용자 단말기(User Equipment: UE)(100)와, 상기 사용자 단말기(100)와 각각 무선으로 접속되어 있고 무선 채널을 통해 통신하는 기지국(Node B)(110)과, 상기 기지국(110)과 통신하는 무선망 제어국(Radio Network Controller: RNC)(120)을 포함하여 구성할 수 있다.

여기서, 상기 기지국(110)은 버퍼와 스케줄러를 포함하며, 다수의 사용자 단말기들에 다양한 스케줄링 알고리즘을 실행할 수 있다. 상기 스케줄링 알고리즘은 최대 캐리어 대 간섭 비(Max C/I) 스케줄링, 순차실행(Round Robin) 스케줄링 및, 비례 공정(Proportional Fair) 스케줄링 등이 제안되고 있다.

상기 최대 캐리어 대 간섭 비(Max C/I) 스케줄링은 전송블록의 전송 시점에 서 가장 좋은 무선채널 환경을 갖는 사용자 단말기에 자원을 할당하는 것으로, 상기 사용자 단말기에서 전송하는 채널 품질정보(Channel Quality Information: CQI) 값에 따라서 자원을 할당한다. 예를 들어, 기지국으로부터 멀리 떨어져 상기 채널 품질정보(CQI) 값이 작은 사용자 단말기는 상대적으로 자원할당의 기회가 적다. 결국, 상기 최대 캐리어 대 간섭 비(Max C/I) 스케줄링은 자원할당의 효율성에서는 우수하지만 공정성은 떨어지는 단점이 있다.

상기 순차실행(Round Robin) 스케줄링은 각각의 사용자 단말기들에게 순차적으로 한번 씩 돌아가면서 자원을 할당하는 것으로, 상기 채널 품질정보(CQI) 값이 작은 사용자 단말기들도 상기 채널 품질정보(CQI) 값이 큰 단말기들과 동등하게 자원을 할당받을 수 있어 공정성은 우수하지만 효율성은 떨어지는 단점이 있다.

상기 비례 공정(Proportional Fair) 스케줄링은 상기 최대 캐리어 대 간섭 비(Max C/I) 스케줄링의 경우처럼 무선채널의 상황을 고려함과 동시에 효율이 낮은 사용자 단말기에 가중치를 부여함으로써 공정성도 고려하여 자원을 할당하지만, 구현상의 복잡한 단점이 있다.

즉, 상기 최대 캐리어 대 간섭 비 스케줄링 방식은 자원할당의 효율성에서는 우수하지만 공정성은 떨어지는 단점이 있고, 상기 순차실행 스케줄링 방식은 상기 자원할당의 공정성에서는 우수하지만 효율성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 상기 비례 공정 스케줄링은 방식은 상기 자원할당의 공정성과 효율성이 우수하지만 상기 스케줄링 구현의 복잡함이 단점이다. 따라서 상기 비례 공정(Proportional Fair) 스케줄링 방식의 구현보다 복잡함보다 적고 상기 자원할당의 공정성과 효율성이 우 수한 자원할당 스케줄링 방식이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 자원할당의 필요성이 높은 사용자 단말기에 자원할당이 이뤄지도록 스케줄링하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 효율성과 공정성을 충족시키도록 우선순위를 고려하여 스케줄링하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 라디오 우선권(Radio Priority) 값을 제공하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 시스템의 무선자원 스케줄링 장치에 있어서, 라디오 우선권(Radio Priority) 값을 제공하는 무선망 제어국(Radio Network Controller: RNC)과, 상기 무선망 제어국으로부터 상기 라디오 우선권 값을 수신하여 저장하고, 사용자 단말기로부터 채널 품질정보(Channel Quality Information: CQI) 값을 수신하여 저장하는 저장부와, 상기 저장부로부터 상기 라디오 우선권 값과 채널 품질정보 값을 수신하고, 상기 두 인자의 값을 빼 우선순위 채널 값을 생성하는 우선순위 계산부와, 상기 우선순위 계산부로부터 상기 우선순위 채널 값을 수신하고, 상기 우선순위 채널 값이 큰 순으로 사용자 단말기의 우선순위를 정해 상기 우선순위가 큰 순서로 상기 무선자원을 할당하는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신 시스 템의 무선자원 스케줄링 방법에 있어서, 활성 PDP 문맥 수락(Activate PDP Context Accept) 메시지에 포함된 라디오 우선권(Radio Priority)값을 수신하여 저장하는 과정과, 채널 품질정보(Channel Quality Information: CQI) 값을 수신하여 저장하는 과정과, 상기 라디오 우선권 값과 채널 품질정보 값을 수신하는 과정과, 상기 두 인자(라디오 우선권, 채널 품질정보)의 값을 빼 우선순위 채널 값을 생성하는 과정과, 상기 우선순위 채널 값이 큰 순으로 사용자 단말기의 우선순위를 설정하는 과정과, 상기 우선순위가 큰 순서로 상기 무선자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 본 발명은 이동통신 시스템의 무선자원 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것으로, 효율성뿐만 아니라 공정성을 충족시키도록 상기 무선자원의 우선순위를 고려하여 스케줄링하는 장치 및 방법에 대해 설명할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스케줄링 하는 이동통신 시스템을 도시한 도면이다. 상기 도 2를 참조하면, 상기 이동통신 시스템은 사용자 단말기(User Equipment:UE)(200)와, 기지국(Node B)(210)과, 무선망 제어국(Radio Network Controller: RNC)(230)을 포함하여 구성할 수 있다.

상기 사용자 단말기(200)는 무선 채널을 통해 상기 기지국(Node B)(210)과 무선으로 접속되어 통신한다.

상기 기지국(210)은 저장부(212), 범위조정 계산부(214), 스케줄러(216), 우선순위 계산부(218), 그리고 제어부(220)를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 무선망 제어국(230)은 하나 이상의 기지국(Node B)(210)을 관장하고 있으며, 설명의 편의를 위하여 하나의 기지국(Node B)(210)만을 도시하였다. 상기 무선망 제어국(230)은 상기 사용자 단말기(200)와 상기 기지국(210)으로부터 활성 PDP 문맥 요청(Activate PDP Context Request) 메시지를 받고, 상기 메시지의 응답인 활성 PDP 문맥 수락(Activate PDP Context Accept) 메시지를 해당 사용자 단말기(200)에 전송한다.

상기 저장부(214)는 상기 무선망 제어국(230)으로부터 활성 PDP 문맥 수락(Activate PDP Context Accept) 메시지에 포함된 라디오 우선권(Radio Priority)값을 수신하여 저장한다. 또한, 상기 저장부(212)는 상기 사용자 단말기(200)로부터 채널 품질정보(Channel Quality Information: CQI) 값을 수신하여 저장한다. 상기 채널 품질정보 값은 0에서 31까지 총 32단계 값을 가질 수 있으며, 상기 채널 품질 정보 값이 증가할수록, 상기 채널 상황이 좋은 것을 의미한다. 상기 라디오 우선권 값은 1에서 4까지의 총 4단계의 값을 가질 수 있으며, 상기 1단계가 가장 높은 우선권 갖는다.

상기 범위조정 계산부(214)는 상기 저장부(212)로부터 상기 라디오 우선권 값의 범위와 상기 채널 품질정보 값의 범위를 확인하고, 상기 두 인자 값의 범위를 맞추기 위해 범위조정(Scaling)을 해야하는지 검사한다. 상기 채널 품질정보 값의 범위와 상기 라디오 우선권 값의 범위가 서로 다른 범위의 값을 갖는 경우, 상기 두 인자의 정보 값 범위를 맞추기 위해 범위조정(Scaling) 계수를 계산하여 상기 라디오 우선권 값에 곱한다.

예를 들어, 상기 채널 품질정보 값의 범위는 0에서 31까지 총 32단계 값을 가지며, 상기 라디오 우선권 값의 범위는 1에서 4까지의 총 4단계의 값을 갖는 경우, 상기 범위조정 계수는 상기 32를 상기 4로 나눠 계산한 8의 값이 된다. 또한, 상기 범위조정 계산부(214)는 각 사용자 단말기(200)별로 상기 범위조정 계수를 곱한 상기 라디오 우선권 값을 상기 저장부(212)에 저장한다.

상기 우선순위 계산부(218)는 상기 저장부(212)로부터 범위조정 계수를 곱한 상기 라디오 우선권 값과 각 사용자 단말기(200)의 채널 품질정보 값을 수신하고, 상기 두 인자의 값을 빼 우선순위 채널 값을 생성한다. 또한, 상기 우선순위 계산부(218)는 상기 우선순위 채널 값을 상기 스케줄러(216)에 전송한다.

상기 스케줄러(216)는 상기 우선순위 계산부(218)로부터 상기 우선순위 채널 값을 수신하고, 상기 우선순위 채널 값이 큰 순으로 사용자 단말기(200)의 우선순 위를 정해 상기 우선순위에 따라 스케줄링한다.

상기 제어부(220)는 상기 저장부(212), 상기 범위조정 계산부(214), 상기 스케줄러(216), 그리고 상기 우선순위 계산부(218)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(220)는 상기 저장부(212), 상기 범위조정 계산부(214), 상기 스케줄러(216), 그리고 상기 우선순위 계산부(218)의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 상기 제어부(220)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 이들 중 일부만을 상기 제어부(220)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 스케줄링 과정을 도시한 흐름도이다.

상기 도 3을 참조하면, 먼저 저장부(212)는 310단계로 진행하여 무선망 제어국(Radio Network Controller: RNC)(230)으로부터 활성 PDP 문맥 수락(Activate PDP Context Accept) 메시지에 포함된 라디오 우선권(Radio Priority)값을 수신하여 저장한다. 이후, 상기 저장부(212)는 320단계로 진행하여 사용자 단말기(200)로부터 채널 품질정보(Channel Quality Information: CQI) 값을 수신하여 저장한다.

이후, 상기 범위조정 계산부(214)는 330단계로 진행하여 범위조정 계수를 계산한다. 예를 들어, 상기 채널 품질정보 값의 범위는 0에서 31까지 총 32단계 값을 가지며, 상기 라디오 우선권 값의 범위는 1에서 4까지의 총 4단계의 값을 갖는 경우, 상기 범위조정 계수는 상기 32를 상기 4로 나눠 계산한 8의 값이 된다.

이후, 상기 범위조정 계산부(214)는 340단계로 진행하여 각 사용자 단말기(200)별로 상기 라디오 우선권 값에 상기 범위조정 계수 8을 곱한 후 상기 저장부(212)에 저장한다. 이후, 우선순위 계산부(218)는 350단계로 진행하여 상기 저장부(212)로부터 범위조정을 완료한 상기 라디오 우선권 값과 채널 품질정보 값을 수신하고, 상기 두 인자(라디오 우선권, 채널 품질정보)의 값을 빼 우선순위 채널 값을 생성하여 스케줄러(216)에 전송한다.

이후, 상기 스케줄러(216)는 360단계로 진행하여 상기 우선순위 계산부(218)로부터 상기 우선순위 채널 값을 수신하고, 상기 우선순위 채널 값이 큰 순으로 사용자 단말기(200)의 우선순위를 설정한다. 이후, 상기 스케줄러(216)는 370단계로 진행하여 상기 우선순위에 따라 스케줄링한다.

이후, 본 발명의 알고리즘을 종료한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동통신 시스템의 무선자원 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것으로 특히, 순차실행 스케줄링 방식보다 효율성이 우수할 뿐만 아니라 상기 최대 캐리어 대 간섭 비 스케줄링 방식보다 공정성이 우수하며, 비례 공정(Proportional Fair) 스케줄링 방식의 구현보다 복잡함이 적은 무선자원 스케줄링 방식을 사용할 수 있다.

Claims (9)

1. 이동통신 시스템의 무선자원 스케줄링 장치에 있어서,

   라디오 우선권(Radio Priority) 값을 제공하는 무선망 제어국(Radio Network Controller: RNC)과,

   상기 무선망 제어국으로부터 상기 라디오 우선권 값을 수신하여 저장하고, 사용자 단말기로부터 채널 품질정보(Channel Quality Information: CQI) 값을 수신하여 저장하는 저장부와,

   상기 저장부로부터 상기 라디오 우선권 값과 채널 품질정보 값을 수신하고, 상기 두 인자의 값을 빼 우선순위 채널 값을 생성하는 우선순위 계산부와,

   상기 우선순위 계산부로부터 상기 우선순위 채널 값을 수신하고, 상기 우선순위 채널 값이 큰 순으로 사용자 단말기의 우선순위를 정해 상기 우선순위가 큰 순서로 상기 무선자원을 할당하는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 스케줄링 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 저장부로부터 상기 라디오 우선권 값의 범위와 상기 채널 품질정보 값의 범위를 확인하고, 범위조정(Scaling) 계수를 계산하여 상기 라디오 우선권 값에 곱한 후 상기 저장부에 저장하는 범위조정 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하 는 이동통신 시스템의 스케줄링 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 범위조정 계수는 상기 채널 품질정보 범위 값을 상기 라디오 우선권 범위 값으로 나눠 계산한 값임을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 스케줄링 장치.
4. 이동통신 시스템의 무선자원 스케줄링 기지국 장치에 있어서,

   라디오 우선권(Radio Priority) 값을 제공하는 무선망 제어국(Radio Network Controller: RNC)과,

   상기 무선망 제어국으로부터 상기 라디오 우선권 값을 수신하여 저장하고, 사용자 단말기로부터 채널 품질정보(Channel Quality Information: CQI) 값을 수신하여 저장하는 저장부와,

   상기 저장부로부터 상기 라디오 우선권 값과 채널 품질정보 값을 수신하고, 상기 두 인자의 값을 빼 우선순위 채널 값을 생성하는 우선순위 계산부와,

   상기 우선순위 계산부로부터 상기 우선순위 채널 값을 수신하고, 상기 우선순위 채널 값이 큰 순으로 사용자 단말기의 우선순위를 정해 상기 우선순위가 큰 순서로 상기 무선자원을 할당하는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 스케줄링 기지국 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 저장부로부터 상기 라디오 우선권 값의 범위와 상기 채널 품질정보 값의 범위를 확인하고, 범위조정 계수를 계산하여 상기 라디오 우선권 값에 곱한 후 상기 저장부에 저장하는 범위조정 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 스케줄링 기지국 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 범위조정 계수는 상기 채널 품질정보 범위 값을 상기 라디오 우선권 범위 값으로 나눠 계산한 값임을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 스케줄링 기지국 장치.
7. 이동통신 시스템의 무선자원 스케줄링 방법에 있어서,

   활성 PDP 문맥 수락(Activate PDP Context Accept) 메시지에 포함된 라디오 우선권(Radio Priority)값을 수신하여 저장하는 과정과,

   채널 품질정보(Channel Quality Information: CQI) 값을 수신하여 저장하는 과정과,

   상기 라디오 우선권 값과 채널 품질정보 값을 수신하는 과정과,

   상기 두 인자(라디오 우선권, 채널 품질정보)의 값을 빼 우선순위 채널 값을 생성하는 과정과,

   상기 우선순위 채널 값이 큰 순으로 사용자 단말기의 우선순위를 설정하는 과정과,

   상기 우선순위가 큰 순서로 상기 무선자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 스케줄링 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 라디오 우선권 값과 채널 품질정보 값을 수신하는 과정 전에,

   상기 라디오 우선권 값의 범위와 상기 채널 품질정보 값의 범위를 확인하는 과정과,

   범위조정 계수를 계산하는 과정과,

   상기 라디오 우선권 값에 상기 범위조정 계수를 곱하여 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 스케줄링 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 범위조정 계수는 상기 채널 품질정보 범위 값을 상기 라디오 우선권 범 위 값으로 나눠 계산한 값임을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 스케줄링 방법.

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