KR20140002036A - 통신 네트워크 내에서 송신을 스케줄링하는 방법 - Google Patents

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KR20140002036A
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팬텔리스 모노지오디스
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알까뗄 루슨트
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Abstract

방법은, 모바일 유닛에 모바일 유닛과 관련된 서비스 품질(QoS) 등급 및 상기 모바일 유닛의 사용자와 관련된 점수에 기초하여, 우선순위를 할당하는 단계를 포함한다.

Description

통신 네트워크 내에서 송신을 스케줄링하는 방법{METHOD FOR SCHEDULING TRANSMISSIONS IN A COMMUNICATION NETWORK}
실시예들은 통신 시스템들 내에서 송신을 스케줄링하는 방법에 관한 것이다.
스케줄러 또는 스케줄링 기능은 시스템의 스케줄링 또는 관리를 제공하기 위하여 기지국 제어기 내에 제공된다. 일반적으로, 스케줄러는 주어진 시간 순간에 송신을 위해 모바일을 선택하고, 적응 변조 및 코딩은 모바일에 의해 관찰된 현재의 채널 조건들을 위한 적절한 트랜스포트 포맷(변조 및 코딩)의 선택을 허용한다.
UMTS/HSPA CDMA-2000 표준 시스템들, lx-EV-DO, 롱 텀 에볼루션(LTE 3 GPP 4G) WiMAX 및 WiFi와 같은 제 3 및 제 4 세대 무선 데이터 통신 시스템들에서, 시스템 자원의 관리는 탁월하다. 이것은 데이터의 특성들이 음성의 특성들과 상당히 다르기 때문이다. 예컨대, 음성 송신과 달리 데이터 송신은 반드시 연속적일 필요는 없고, 예컨대 기지국과 모바일 사이에서 버스트 송신 또는 간헐적인 유형의 송신으로서 구현될 수 있다. 따라서, 제 3 세대 시스템 내의 기지국은 무선 자원들을 송신을 위한 각 사용자에 할당함으로써 데이터 사용자들의 대형 풀을 관리하도록 시도할 것이다. 전형적으로 이것은 기지국 제어기 내의 스케줄러에 의해 제어되는 우선순위화 방식을 사용하여 이루어진다.
따라서, 스케줄러는 통신 시스템의 무선 자원들을 낭비하지 않고 이들 많은 수의 사용자들을 관리할 수 있어야 한다. 이러한 관리 기능은 기지국이 QoS(서비스 품질) 요건들을 충족시키려 할 때 심지어 더 중요해진다. QoS는 다수의 상이한 요건들을 나타낼 수 있는 일반적인 용어이다. 기본 세입자로서, QoS는 무선 통신 시스템 내에서 보장된 성능(예, 최소/최대 데이터 처리량, 최소 지연 요건, 패킷 손실 레이트, 및 패킷 다운로드 시간, 등과 같은)의 제공을 나타낸다.
무선 데이터 네트워크들 내에서 서비스 품질(QoS)의 구별은 네트워크 운영자들이 최선-노력의 스케줄링 정책들을 통해 가능한 것보다 더 많은 수익을 생성하는 것을 허용한다. 추가 수익의 약속은 서비스에서 상당한 개선들(예, 더 낮은 지연시간, 더 높은 처리량, 또는 더 상당한 성능)에 대해 더 많이 지급하려는 최종 사용자들(가입자들)의 자발성에 기초한다. 덧붙여, 수익은 시간의 긴 기간에 걸쳐 경험의 품질이 개선될 때 우선순위화를 통해 가입자전환(churn)을 제어함으로써 또한 증가될 수 있다. QoS 구별은 또한, 최고 레이트 사용자 먼저(HRUF) 스케줄링, 최대 반송파 간섭 비율 스케줄링(Max C/I) 및 비례 공평(PF) 스케줄링, 등과 같은 최선-노력의 스케줄링 정책들 또는 알고리즘들에 걸쳐 수용 가능한 품질을 통해 제공될 수 없는 새로운 서비스들(예, 스트리밍 오디오/비디오, 패킷 음성, 등)의 전개를 가능케 한다.
그러나, 규정된 선불 계획의 요금들을 초과한 거대한 대다수의 수익이 웹 플랫폼 서비스 공급자들 및 그들의 광고-네트워크들에 의해 수확되는 동안, 새로운 애플리케이션 폰들에 의해 생성된 트래픽은 지수함수적으로 상승하였다. 보다 심하게, 음성 서비스의 상품화와 음성 통신보다 문자를 선호하는 새로운 세대에 대한 변화하는 인구통계로 인해 음성과 같은 실시간 상호작용 통신으로부터의 수익은 급격히 하락하였다.
일 실시예는 통신 네트워크 내에서 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신을 스케줄링하는 방법을 포함한다. 이러한 방법은 모바일 유닛과 관련된 서비스 품질(QoS) 등급과 모바일 유닛의 사용자와 관련된 점수에 기초하여 모바일 유닛에 우선순위를 할당하는 단계를 포함한다.
다른 실시예는 모바일 유닛을 갖는 무선 통신 네트워크 내에서 수익을 생성하는 방법을 포함한다. 이 방법은 모바일 유닛과 관련된 서비스 품질(QoS) 등급을 결정하는 단계; QoS 등급에 기초하여 모바일 유닛에 대한 예상되는 수익을 결정하는 단계; 모바일 유닛의 사용자와 관련된 점수를 결정하는 단계로서, 점수는 모바일 유닛에 대해 추가로 예상된 수익에 기초하고, 추가 예상된 수익은 모바일 유닛과 관련된 통신에 기초하는, 점수를 결정하는 단계; 모바일 유닛에 대한 예상 수익 및 모바일 유닛에 대한 추가적인 예상 수익에 기반한 수익 등급에 모바일 유닛을 할당하는 단계; 스케줄링 우선순위를 수익 등급에 기초하여 모바일 유닛에 할당함으로써 수익을 생성하는 단계;를 포함한다.
다른 실시예는 통신 네트워크 내에서 복수의 모바일 유닛에 대한 송신을 스케줄링하기 위한 제어기를 포함한다. 이러한 제어기는 모바일 유닛과 관련된 서비스 품질(QoS) 등급과 모바일 유닛의 사용자와 관련된 점수에 기초하여 우선순위를 모바일 유닛에 할당하도록 구성된 스케줄러를 포함한다.
본 발명은 본 명세서에서 아래에 주어진 상세한 설명과 첨부 도면들로부터 보다 더 완전하게 이해될 것이고, 도면들에서 유사한 요소들이 유사 참조 번호들에 의해 표시되고, 도면들은 오로지 예시를 통해 제공되고, 따라서 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 통신 시스템의 블록도.
도 2는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 통신 시스템의 블록도.
도 3은 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따라 모바일 유닛을 스케줄링하는 방법을 도시한 도면.
이들 도면들은 특정 예시적인 실시예들에서 사용된 방법들, 구조 및/또는 재료들의 일반 특징들을 도시하고, 아래에 제공된 기록된 설명을 보완하도록 의도됨을 주지해야 한다. 그러나 이들 도면들에 축적에 맞춰지지 않았고, 임의의 주어진 실시예의 정확한 구조 또는 성능 특징들을 정확하게 반영하지 않을 수 있고, 따라서 예시적인 실시예들이 포함하는 값들 또는 특성들의 범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 예컨대, 분자들, 층들, 영역들 및/또는 구조 요소들의 상대적인 두께 및 위치지정은 명확성을 위해 감소되거나 또는 과장될 수 있다. 다양한 도면들에서 유사하거나 동일한 참조번호들의 사용은 유사하거나 또는 동일한 요소 또는 특징의 존재를 나타내도록 의도된다.
예시적인 실시예들은 다양한 수정 및 대안적인 형태를 취할 수 있지만, 이러한 예시적인 실시예들은 단지 예시로서 도면에 도시되었고, 여기에서 상세하게 기술될 것이다. 그러나, 예시적인 실시예들을 개시된 특정 형태로 국한하려는 의도는 전혀 없음을 이해해야 한다. 대조적으로, 예시적인 실시예들은 본 개시사항의 범주 내에 드는 모든 수정들, 등가물들 및 대안들을 포함하려 한다. 도면들의 설명 전체를 통해 유사 번호들은 유사 요소들을 언급한다.
예시적인 실시예들을 보다 상세하게 설명하기 전에, 일부 예시적인 실시예들이 흐름도들로서 도시된 프로세스들 또는 방법들로 기술됨을 주지해야 한다. 흐름도가 동작들을 순차적인 프로세스로서 기술할 수 있지만, 많은 동작들은 병렬로, 공동으로 또는 동시에 수행될 수 있다. 덧붙여, 동작들의 순서는 재배열될 수 있다. 프로세스는 동작들이 완료될 때 종료될 수 있지만, 도면에 도시되지 않은 추가적인 단계들을 가질 수도 있다. 프로세스는 방법, 기능, 절차, 서브루틴, 서브프로그램, 등에 대응할 수 있다.
일부가 흐름도들로 도시되고, 아래에서 논의되는 방법들은, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 마이크로코드로 구현될 때, 필요한 업무를 수행하기 위한 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트들은 저장 매체와 같은 기계 또는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장될 수 있다. 프로세서(들)는 필요한 업무들을 수행할 수 있다.
본 명세서에서 개시된 특정 구조 및 기능 세부사항들은 본 발명의 예시적인 실시예를 기술하기 위한 단순한 전형이다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수 있고, 오로지 본 명세서에 설명된 실시예들로 국한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
용어들, 제 1, 제 2 , 등이 다양한 요소들을 기술하기 위하여 본 명세서에서 사용되지만, 이들 요소들은 이들 용어들에 의해 제한되지 않음이 이해될 것이다. 이들 용어들은 오로지 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위하여 사용된다. 예컨대, 제 1 요소는 본 개시사항의 범주를 벗어남이 없이, 제 2 요소라 불릴 수 있고, 유사하게 제 2 요소는 제 1 요소로 불릴 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 하나 이상의 열거된 관련 항목들 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합들을 포함한다.
하나의 요소가 다른 요소에 "연결된", 또는 "접속된" 것으로 언급될 때, 다른 요소에 직접 연결 또는 접속될 수 있거나, 개재 요소들이 존재할 수 있음이 이해될 것이다. 대조적으로 요소가 다른 요소에 "직접 연결된", 또는 "직접 접속된" 것으로 언급될 때, 개재 요소는 존재하지 않는다. 요소들 사이의 관계를 기술하기 위하여 사용된 다른 단어들은 유사한 방식으로 해석되어야 한다(예, "~사이" 대 "직접 ~사이", "인접한" 대 "직접 인접한", 등).
본 명세서에서 사용된 기술용어는 특정 실시예들만을 기술하기 위함이고, 제한하려 의도하지 않는다. 본 명세서에서 사용된 단수 형태의 요소들은, 문맥에서 명확하게 그렇지 않음을 나타내지 않는 한, 복수의 요소들을 포함하도록 의도된다. 추가로, "포함한다"라는 용어가 본 명세서에서 사용될 때, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성요소들을 지정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성요소들의 존재 또는 추가를 배제하지 않음을 이해해야 한다.
일부 대안적인 구현들에 있어서, 언급된 기능들/작용들 은 도면들에서 언급된 순서와 다르게 발행할 수 있음이 주지되어야 한다. 예컨대, 연속적으로 도시된 두 개의 도면들은 실제 거의 동시에 실행될 수 있거나, 간혹 포함된 기능/작용에 따라 반대의 순서로 실행될 수도 있다.
달리 규정되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어들(기술 및 과학 용어들을 포함하여)은 예시적인 실시예들이 속한 기술분야의 당업자들에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 예컨대 일반적으로 사용된 사전들에서 정의된 용어들은 관련 분야의 배경에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 본 명세서에서 명시적으로 언급되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것임을 또한 이해해야 한다.
예시적인 실시예들의 부분들 및 대응하는 상세한 기술은 소프트웨어, 또는 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트들에 대한 동작들의 알고리즘들 및 기호 표현들에 관하여 제공된다. 이들 기술들 및 표현들은 본 기술분야의 통상의 기술자들이 본 기술분야의 통상의 다른 기술자들에게 그들의 작업의 실체를 효율적으로 전달하게 하는 것들이다. 알고리즘은, 그 용어가 본 명세서에 이용될 때, 그리고 일반적으로 이용될 때, 원하는 결과를 유발하는 단계들의 자기-일관적인 시퀀스가 되도록 예상된다. 단계들은 물리적인 양들의 물리적인 조작들을 필요로 하는 것들이다. 일반적으로, 필수적인 것은 아니지만, 이들 양들은 저장, 이송, 조합, 비교, 및 달리 조작될 수 있는 광, 전기, 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 때때로, 주로 공통 사용의 이유들로, 이들 신호들을 비트들, 값들, 요소들, 심볼들, 문자들, 용어들, 숫자들 등으로 나타내는 것이 편리한 것으로 판명되었다.
다음의 설명에서, 예시적인 실시예들은 동작들의 행위들 또는 기호 표현들(예, 흐름도들의 형태로)을 참조하여 기술될 것인데, 이들 동작들은 프로그램 모듈들 또는 기능 프로세스들로서 구현될 수 있고, 루틴들, 프로그램들, 대상들, 구성요소들, 데이터 구조들, 등을 포함하고, 특별한 업무를 수행하거나, 특별한 요약 데이터 유형들을 구현하고, 기존의 네트워크 요소들에서 기존의 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 이러한 기존의 하드웨어는 하나 이상의 중앙 처리 유닛들(CPUs), 디지털 신호 처리기들(DSPs), 주문형 집적 회로, 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이들(FPGAs), 컴퓨터, 등을 포함할 수 있다.
그러나, 모든 이들 및 유사한 용어들은 적합한 물리적인 양들과 연관되는 것이고, 단지 이들 양들에 적용된 편리한 라벨들일 뿐임을 유념해야 한다. 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 또는 논의로부터 명백한 바와 같이, "처리" 또는 "컴퓨팅" 또는 "계산" 또는 "결정" 또는 "디스플레이", 등과 같은 용어들은, 컴퓨터 시스템의 레지스터들 및 메모리들 내의 물리적인 전자량들로서 표현되는 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 이러한 정보 저장장치, 송신 또는 디스플레이 디바이스들 내의 물리적인 양들로서 유사하게 표현된 다른 데이터로 조작 및 변환하는, 컴퓨터 시스템들 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 작용 및 프로세스를 나타낸다.
또한, 예시적인 실시예들의 소프트웨어 구현된 양상들이 일반적으로 일부 형태의 프로그램 저장 매체 상에서 인코딩되거나 또는 일부 유형의 전송 매체를 통해 구현됨을 유념해야 한다. 프로그램 저장 매체는 자기(예를 들면, 플로피 디스크 또는 하드 드라이브) 또는 광(예를 들면, 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리, 또는 "CD ROM")일 수 있고, 판독 전용 또는 랜덤 액세스일 수 있다. 유사하게, 전송 매체는 꼬임 쌍선, 동축 케이블, 광섬유, 또는 본 기술분야에 알려진 일부 다른 적합한 전송 매체일 수 있다. 예시적인 실시예들은 임의의 주어진 구현의 이들 양상들에 의해 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어 "모바일 유닛"은, 클라이언트, 사용자 장비, 이동국, 모바일 사용자, 모바일, 가입자, 사용자, 원격 스테이션, 액세스 단말, 수신기, 등과 동의어로 고려될 수 있고, 이후로 간혹 이들을 언급할 수 있고, 무선 통신 네트워크에서는 무선 자원들의 원격 사용자를 기술할 수 있다.
유사하게, 본 명세서에서 사용되는 용어 "기지국"은, NodeB, 이볼브드 Node B, 기지국 트랜시버(BTS), 등과 동의어로서 고려될 수 있거나, 및/또는 이들로서 언급될 수 있고, 무선 통신 네트워크 내의 모바일들과 통신 중인 및 모바일들에 무선 자원들을 제공하는 트랜시버를 기술할 수 있다. 본 명세서에서 기술된 기지국들은 본 명세서에서 논의된 방법들을 수행하기 위한 성능에 덧붙여 종래의 잘 알려진 기지국들과 관련된 모든 기능을 구비할 수 있다.
처음에, 본 개시사항은 예시적인 실시예들을 지원하기 위하여 사용된 수학식들에 관한 예시적인 실시예들을 기술할 것이다. 수학식들이 기술된 후, 각 도면들이 기술될 것이다.
수익 관리
자원들에 대한 수요는 그 자체가 자원들의 가격에 의존하는 용량 한계(C)를 초과할 수 있다. 판매자는 수요와 가격 사이의 관계에 기초하여 판매된 단위에 가격을 책정한다. 이러한 관계는 대응하는 수익을 추출할 수 있다.
Figure pct00001
여기에서, t는 시간, r은 수익, d는 수요, 및 p는 가격이다.
수익 관리(당업자에게 이율 관리로도 알려진)의 전제는 용량 제어 또는 동적인 가격결정을 통해 수요를 변조하는 것일 수 있다. 용량 제어에 있어서, 수익 관리 알고리즘들은 다양한 고객 세그먼트들이 점유할 수 있는 포개어진 예약 한계들(nested booking limits)을 생성할 수 있다. 두 개의 다른 가격 탄성 세그먼트들의 가장 단순한 예에 있어서, 수익 관리는 대응하는 가격 탄성 세그먼트(예, 개선된 서비스 품질을 위해 기꺼이 더 많이 지급할 고객들)를 위해 사용 가능한 용량의 일부를 예약할 수 있다. 동적인 가격 결정에 있어서, 수익 관리는 다양한 고객 세그먼트들이 그들 자신의 실익에 의존하는 것에 응답할 수 있는 가격들의 스케줄(예, 서비스에 대해 지급할 자발성의 함수)을 결정할 수 있다.
포개어진 자격부여 보호 개요
용량 한계(C)를 갖는 각 기지국의 최대 평균 기지국 처리량은, 용량 한계(C)가 서빙되는 애플리케이션들의 분포에 의존하고, 애플리케이션 흐름들이 기지국과 관련된 송신 버퍼 내에 충분한 데이터를 넘겨주는지의 여부에 의존하기 때문에, 좀처럼 획득될 수 없다. 용량 한계(C)는 또한, 기지국과 관련된 모바일 유닛들에 걸친 신호 대 간섭 및 잡음 비율(SINR) 및 스케줄러의 관련된 공평함 제약들로 인해, 획득될 수 없을 수 있다. SINR 분포는 사용 가능한 용량 내에서 네트워크 양상을 효과적으로 도입한다. 그러므로, 전달된 셀 용량은 c(t)이고, 등가적으로 기지국은 매 시간 순간에 나머지 용량 x(t) = C - c(t)를 갖는다. 수익 관리의 범주는, 네트워크의 수익이 극대화될 수 있는 방식으로, 시간의 일정 기간에 걸쳐 나머지 용량을 사용하는 것일 수 있다. 다음과 같이 얻을 수 있다:
모바일 유닛의 점수들에 기초하여 포개어진 자격부여 버킷들(buckets)을 한정한다. 점수는 모바일 유닛들 사이의 비교를 허용하는 스칼라 값일 수 있다. 스칼라 값은 하나 이상의 예측자들, 예컨대 경제적 가치에 기초한 회귀를 사용하여 결정될 수 있다. 모바일 유닛들은, 네트워크 내에서 그들의 점수(예, 경제적 가치와 같은 예측자들의 회귀)가 대응하는 보호 한계를 초과한다면, 버킷에 할당된다.
낮은 점수의 모든 모바일 유닛들은 높은 점수에 의해 예약된 자원들을 점유할 수 있다. 그러나, 높은 점수의 모바일 유닛들이 허용될 때, 높은 점수의 모바일 유닛들은 이들 자원들을 중에서 낮은 점수의 모바일 유닛들보다 선취할 수 있거나, 또는 높은 우선순위를 수용할 수 있다. 보장된 비트 레이트(GBR) 베어러들을 갖는 모바일 유닛들에 대해, 선취는 낮은 데이터 레이트에 대한 베어러 재구성, 또는 낮은 자격부여에 대한 재구성의 형태를 취한다. 비-GBR 베어러들에 대해, 우선순위에서 뒤로 미루기(deprioritization)는 상이한 자격부여들 또는 가중들에 기초하여 자동적으로 적용될 수 있다.
나머지 용량이 클 때, 높은 점수와 낮은 점수의 모바일 유닛들이 자원들에 대해 상대적으로 동일한 기반들 위에서 경쟁할 수 있다. 기지국이 사용 가능한 용량이 감소하기 때문에, 경제적 가치의 함수인 모바일 유닛 점수는 나머지 자원들이 어떻게 할당될지에 대해 증가하는 역할을 가질 수 있다.
두 개의 등급들에 대한 포개어진 자격부여 보호
모바일 유닛들의 두 개의 다른 등급들에 용량(C)의 자원들을 할당할 때, 각 등급은 각 등급 내의 모바일 유닛들이 자원의 한 단위에 대해 지급할 수 있는 가격에 의해 표현될 수 있다. d와 f가 두 개의 등급을 나타낸다고 하고,
Figure pct00002
와
Figure pct00003
가 각각 두 등급들에 대한 가격과 수요의 비율을 나타낸다고 하자. 세 가지 가정이 이루어질 수 있다.
(1) Pd < Pf ,
(2) Dd 및 Df 는 독립적인 랜덤 변수들이다, 예컨대
Figure pct00004
이고,
(3) 등급-d 수요는 등급-f 수요 이전에 도달한다.
목표는, 등급-f 트래픽에 대한 할당을 위해 예약될 자원 단위들을 나타내는 선험적인 보호 레벨(y)을 찾는 것이다.
등급-d에 할당될 수 있는 최대 수의 자원 단위들은 다음과 같을 수 있다.
Figure pct00005
여기에서, Cd는 등급 d에 대한 사용 가능한 용량이고, C는 사용 가능한 용량이고, y는 보호 레벨이다.
등급 d에 의해 점유될 수 있는 단위들은 이 등급에 대한 대응하는 수요를 초과할 수 없다, 예,
Figure pct00006
여기에서, Sd는 등급 d에 점유될 수 있는 단위들의 수이고, Cd는 등급 d에 대해 사용 가능한 용량이고, Dd는 등급 d에 대한 수요이다.
그러므로, 등급 f에 할당될 수 있는 자원 단위들의 최대 수는 다음과 같다.
Figure pct00007
여기에서, Cf는 등급 f에 대해 사용 가능한 용량이고, Cd는 등급 d에 대해 사용 가능한 용량이고, Dd는 등급 d에 대한 수요이고, C는 사용 가능한 용량이고, y는 보호 레벨이다.
따라서, 등급 f에 의해 점유될 단위들은 다음과 같다.
Figure pct00008
Sf는 등급 f에 점유될 수 있는 단위들의 수이고, Cf는 등급 f에 대해 사용 가능한 용량이고, Df는 등급 f에 대한 수요이다.
점유된 자원들로부터 예상된 수익은
Figure pct00009
이 될 수 있고, 여기에서 두 개의 등급들의 랜덤 수요들에 대한 예상이 이루어진다. 보호 레벨 y 위에서 수익을 극대화하는 것(예, 최적화 문제를 극대화하는 것)은 다음을 초래할 수 있다.
Figure pct00010
여기에서, E는 예상 연산자이고, Cf는 등급 f에 대해 사용 가능한 용량이고, Cd는 등급 d에 대해 사용 가능한 용량이고, Df는 등급 f에 대한 수요이고, Dd는 등급 d에 대한 수요이고, pf는 등급 f에 대한 가격이고, pd는 등급 d에 대한 가격이고, C는 사용 가능한 용량이고, y는 보호 레벨이다.
직관적으로, 가격의 비
Figure pct00011
는 예약 레벨 y을 설정할 때 일부 경향을 결정하는 것을 도울 수 있다. 예컨대, 만약 비가 매우 작다면(예, Pf >> Pd), 스케줄러는 등급 f에 대해 전체적인 용량(C)의 대부분을 예약할 수 있다(예, Cf >> Cd). 다른 한 편으로, 비가 1에 근접하면, 수익이 등급 d와 상대적으로 동일할 것이기 때문에, 등급 f에 대해 상대적으로 작은 용량을 예약할 수 있다(예, Cf << Cd).
상기 두 극한들에 근접하지 않는 고정된 가격 비(r)를 가정하면, 최적의 수익에 대해 y를 결정할 수 있는 나머지 인자들이 결정될 수 있다. 위의 수학식 2 내지 수학식 6으로부터 인자는 등급 f에 대한 수요 함수의 꼬리 형태, 예, Pr(Df > y)인 것으로 보인다. 이것은 예약된 용량에 대한 수익이 관련된 수요가 Df > y인 경우에만 결정될 수 있기 때문이다.
동적인 프로그래밍
동적인 프로그래밍 문제 정리를 사용하기 위하여, 수반된 두 개의 기간들의 시작시 변수들이 정의될 수 있다. 제 1 기간은 등급 d의 수요가 관찰되기 직전의 시간(예, 사용 가능한 용량이 C일 때)일 수 있다. 관련된 변수는 가치 함수(Vd(C))로 불리고, 용량의 C 단위들로 시작하여 선험적인 최적의 예상 수익을 나타낸다. 이러한 가치 함수의 상한은 Vd(C)≤pfC가 될 수 있고, 이러한 상한은 등급 f의 사용 가능한 용량이 보호될 때 얻어질 수 있다.
유사하게, 제 2 변수는 Df를 관찰하기 직전에 또는 등가적으로 Dd를 관찰한 이후 용량의 x 단위들로 시작하는 선험적인 최적의 예상 수익을 나타내는 가치 함수(Vf(x))이다.
Figure pct00012
여기에서, Vf(x)는 가치 함수이고, E는 예상 연산자이고, Df는 등급 f에 대한 수요이고, pf는 등급 f에 대한 가격이고, x는 용량의 단위들의 시작 수이다.
동적인 프로그램 정리는 Vd(C)를 Vf(x)에 관련시키는 것을 수반할 수 있다. 위의 논의로부터 Vd(C)를 다시쓰면, 다음과 같다.
Figure pct00013
여기에서,
Figure pct00014
이고, E는 예상 연산자이고, Cf는 등급 f에 대한 사용 가능한 용량이고, Dd는 등급 d에 대한 수요이고, pd는 등급 d에 대한 가격이고, C는 사용 가능한 용량이고, y는 보호 레벨이다.
보호 레벨의 한 단위로부터 수익 차이는 다음과 같이 주어진다.
Figure pct00015
여기에서,
Figure pct00016
이고, Dd는 등급 d에 대한 수요이고, Df는 등급 f에 대한 수요이고, pd는 등급 d에 대한 가격이고, pf는 등급 f에 대한 가격이고, C는 사용 가능한 용량이고, y는 보호 레벨이다.
항
Figure pct00017
은 양으로 시작하고, 이후 음이 된다. 즉, 여유 값은 적어도 하나의 로컬 최대값을 가질 것이다. 이것은 y를 ∞로 대체하여 도시될 수 있는데, 이는 항
Figure pct00018
이 -pd가 되도록 야기하고, 다른 극한에서, y를 0으로 대체하면, 항
Figure pct00019
은 pf-pd가 될 것이다. 또한, 여유 값(Vf(x)) 자체는 나머지 용량(x)에 대해 감소한다. 이러한 여유 값은 등급-d의 수요의 꼬리가 사용 가능한 용량을 얼마나 초과하는지에 의존한다.
최적의 보호 한계 및 최대 수익의 계산
최적의 보호 레벨 y(y*로 표시됨)은 다음과 같이 얻어질 수 있다
Figure pct00020
여기에서, N은 양의 정수들의 집합이고, Df는 등급 f에 대한 수요이고, pd는 등급 d에 대한 가격이고, pf는 등급 f에 대한 가격이고, y는 보호 레벨이고, y*는 최적의 보호 레벨이다.
최적의 예약 한계는 이후 수학식 11과 같다.
Figure pct00021
여기에서, b*는 최적 예약 한계이고, C는 사용 가능한 용량이고, y*는 최적의 보호 레벨이다.
용량(C)로 시작하는 최대 가능한 수익은 다음과 같이 주어진다.
Figure pct00022
여기에서,
Figure pct00023
이고, C는 사용 가능한 용량이고, y*는 최적의 보호 레벨이다.
W(y*,C)의 계산이 반복적으로 수행될 수 있어서, 다음의 수학식을 알 수 있다.
Figure pct00024
여기에서,
Figure pct00025
이고, Dd는 등급 d에 대한 수요이고, Df는 등급 f에 대한 수요이고, pd는 등급 d에 대한 가격이고, pf는 등급 f에 대한 가격이고, C는 사용 가능한 용량이고, y는 보호 레벨이다.
반복을 시작하기 위하여, W(0,C)가 다음과 같이 기록될 수 있다.
Figure pct00026
여기에서, Dd는 등급 d에 대한 수요이고, pd는 등급 d에 대한 가격이고, C는 사용 가능한 용량이다.
제 1 예상이 부분 예상을 사용하여 다음과 같이 기록될 수 있다.
Figure pct00027
여기에서, E는 예상 연산자이고, Dd는 등급 d에 대한 수요이고, C는 사용 가능한 용량이다.
제 2 예상은 다음과 같이 기록될 수 있다.
Figure pct00028
여기에서, E는 예상 연산자이고, Dd는 등급 d에 대한 수요이고, C는 사용 가능한 용량이다.
수학식 15 및 16으로부터, W(0,C)는 W(1,C)를 계산하기 위하여 사용될 수 있고, 모든 W(y*,C)가 계산될 때까지 반복될 수 있다.
두 개의 등급 예
등급 예가 표 1에 도시된 포아송 도달들을 갖는 두 등급을 참조하면서, 또한 사용 가능한 초기 용량(C=100)에 관해 기술될 것이다.
등급 경제적 가치 수요 분포 최적 보호 레벨
1 1000 포아송(40) 41
2 450 포아송(15) 100
표 1로부터 등급 1은 높은 경제적 가치를 갖는다. 그러므로, 수학식 10으로부터 등급 1은 낮은 최적 보호 레벨(y*)을 갖는다. 계산된 보호 한계들은 다음의 예약 한계들을 초래한다: b2 = C - y* 1 = 59 및 b1 = C - y* 2 = 0. 즉, 등급 1은 사용 가능한 용량의 100%로 자격부여될 수 있는 반면, 등급 2는 사용 가능한 용량의 59%로 자격부여될 수 있다.
더욱이, 용량의 여유 값은 나머지 용량이 증가함에 따라 감소할 수 있다. 예컨대, 더 많은 용량이 남을수록, 이러한 용량의 더 적은 단위가 가치있을 것이다.
도면의 설명
도 1은 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 통신 시스템의 블록도이다. 시스템(100)은 기지국(115)과 통신하거나, 기지국에 의해 서빙되는 하나 이상의 모바일 유닛들(105)을 포함하는 셀(102)을 통해 도시될 수 있다. 모바일 유닛(105)은 인터넷(120), 또는 폐쇄형 기업 네트워크(예, 인트라넷)와 같은 일부 다른 패킷 데이터 네트워크(125)와 패킷 데이터를 교환하기 위하여 기지국(115)을 통해 통신할 수 있다. 패킷 데이터의 예들은 웹 페이지들에 액세스하는 것 및 이메일을 검색하는 것과 같은 애플리케이션들을 위해 사용되는 인터넷 프로토콜(IP) 데이터그램들을 포함할 수 있다. 이러한 패킷 데이터 애플리케이션들은 모바일 유닛(105) 상에서 구동될 수 있거나, 또는 무선 모뎀으로서 모바일 유닛(105)을 사용하는 별도의 컴퓨터 디바이스 상에서 구동될 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에 있어서, 모바일 유닛(105)은 공중 인터페이스를 통해 무선 네트워크(115)와 통신할 수 있는데, 공중 인터페이스는 예컨대 한 세트의 순방향 및 역방향 채널들이 될 수 있다. 이것은 순방향 링크(109)와 역방향 링크(110)로 도시될 수 있다.
기지국(115)은 단일 기지국과 기지국 제어기로 이루어질 수 있거나, 또는 복수의 독립적으로 위치된 무선 기지국들(예, 액세스 네트워크와 기지국 제어기가 집성 기지국(115)으로서 함께 연결된다)을 포함할 수 있다. 각 기지국은 모바일 유닛들(105)과 데이터를 교환하는데 사용하기 위한 다수의 트래픽 채널들을 구비할 수 있다. 트래픽 채널들 중 한 채널이 모바일 유닛(105)에 할당될 때, 모바일 유닛(105)은 활성 모바일 유닛(105)으로 언급될 수 있다. 적어도 하나의 트래픽 채널은 각 활성 모바일 유닛(105)에 할당된다.
기지국(115)은, T1/E1, STM-x, 등과 같은 백홀 설비들, 또는 무선 또는 유선 T1 또는 T3, 광섬유 연결, 이더넷, 등과 같은 임의의 다른 적절한 유형의 네트워크 연결을 사용하여 패킷 데이터 네트워크(120)와 연결될 수 있다. 기지국(115)은 하나 이상의 유형을 갖는 다수의 패킷 데이터 네트워크들에 연결될 수 있다. 예컨대, 인트라넷 대신에, 다른 네트워크(125)는 데이터 서비스 상호연동 기능(IWF)를 통해 기지국(115)과 연결된 공중교환 전화망(PSTN)이 될 수 있다. 기지국(115)은 사설 IP 네트워크(123)를 통해 인터넷(120) 및/또는 다른 네트워크(125)와 상호연결될 수 있다.
도 1에 있어서, 기지국(115)은 복수의 트랜시버들(116A-D), 각 트랜시버에 연결된 안테나(117), 및 각 트랜시버들(116A-116D)에 연결되어 이를 제어하는 기지국 제어기(118)를 포함할 수 있다. 제어기(118)는 에어링크 스케줄러(119)를 포함할 수 있거나, 또는 예컨대 스케줄링 기능 또는 알고리즘을 구현할 수 있다. 모바일 유닛들(105)은 동일하거나 또는 실질적으로 서로 유사하다. 그러므로, 트랜시버(106), 이에 연결된 안테나(107), 및 트랜시버(106)에 또한 연결된 제어기(108)를 포함할 수 있는 단일 모바일 유닛(105)을 설명하는 것으로 충분하다. 명확성을 위해 도 1에 도시되지 않았지만, PDSN이 사설 IP 네트워크(123)를 통한 기지국 제어기(118)와 인터넷 또는 다른 패킷 데이터 네트워크(PDN) 사이의 인터페이스인 것이 이해될 것이다.
제어기(108)가 기지국(115)의 부분으로서 도시되었지만, 기지국 제어기(118)의 기능들은 사설 IP 네트워크(123)와 같은 사설 IP 네트워크(명확성을 위해 미도시)를 통해 기지국(115)과 통신하는 외부 서버에 의해 구현될 수 있다.
복수의 모바일 유닛들(105) 각각은 기지국(115)과 통신하고, 역방향 링크(110)에서 기지국에 요청된 서비스 레이트(예, 데이터 레이트 요청) DRC(n,i)를 송신하는데, n은 데이터 송신을 위한 n번째 시간 슬롯을 나타내고, i는 요청된 서비스 레이트를 송신하는 모바일 유닛을 나타낸다. 기지국(115)은 n번째 시간 슬롯에서 데이터의 다음 송신을 할당한다. 할당은 스케줄러(119)에 의해 수행된 스케줄링 동작에 따라 이루어질 수 있는데, 스케줄러(119)는 복수의 모바일 유닛들(105)을 우선순위화하여, 기지국 제어기(118)에 의해 구현될 때 강화된 처리량 제어를 제공할 수 있다.
공중 인터페이스
순방향 링크(107) 상에서, 시간분할 다중화(TDM)가 기지국(115)으로부터 모바일 유닛들(105)에 데이터를 송신하기 위하여 사용될 수 있다. 다운링크 송신들은 고정된 시간 간격들, 즉 시간 슬롯들(이후로 "슬롯"으로 언급됨)에서 발생하는데, 각 슬롯은 예컨대 1.667ms의 고정된 지속기간을 갖는다. 각 슬롯 내의 프리앰블은 이러한 슬롯이 할당되는 모바일 유닛(105)을 나타낼 수 있다. 기지국(115)의 파일럿을 디코딩할 수 있는 모든 모바일 유닛(105)은 파일럿을 송신한 기지국과 자신 사이의 채널의 추정을 수행한다. 모바일 유닛(105)이 최선의 채널을 갖는 기지국(115)의 섹터들은 모바일 유닛(105)의 활성 세트 내에 포함된다.
스케줄러(119)는 각 슬롯 내에서 어느 모바일 유닛(105)이 송신할지를 결정한다. 스케줄러(119)가 기지국(115)에 있을 수 있기 때문에, 스케줄러(119)는 다른 사용자(모바일 유닛(105))의 채널 조건들(채널 조건은 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 모바일 유닛(105)에 의해 명시적으로 보고된다)에서의 일시적인 피크들에 신속하게 반응하고 이를 이용할 능력을 가질 수 있어서, 시스템(100)의 전체적인 성능 및 용량을 잠재적으로 최적화할 수 있다.
도 1의 다음 설명은 1x-EV-DO 시스템에 대한 참조를 포함한다. 예시적인 실시예들은 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 무선 인터페이스는 상술한 제 3 세대 또는 제 4 세대 무선 인터페이스들 중 어느 하나가 될 수 있다. 그러나, 예시적인 실시예들은 제 3 세대 또는 제 4 세대 무선 인터페이스에 국한되지 않는다.
도 1에 있어서, 모바일 유닛(105)은, 점대점 프로토콜(PPP) 및 더 높은 계층의 프로토콜 기능(IP, TCP, RTP, HTTP, 등)을 위해 책임이 있는 PC와 같은 컴퓨팅 디바이스와, 액세스 단말(AT)로 분리될 수 있다. AT는 에어링크와 무선 링크 프로토콜(RLP) 계층들에 책임이 있다. 모바일 유닛(105; 모바일 사용자)이 1x-EV-DO 시스템을 호출할 때, PDSN은 예컨대 AAA 서버(미도시)에 질의함으로써 사용자 요청을 인증하고, 후속적으로 모바일 유닛(105)과의 PPP 연결을 구축한다. 이러한 PPP 연결은 모바일 유닛(105)에 및 이로부터의 모든 데이터 전달들을 위한 매체이다. 1x-EV-DO 에어링크가 에러를 겪기 때문에(시스템은 평균적으로 1%의 패킷 에러 레이트로 동작한다), 무선 링크 프로토콜(RLP)은 손실된 또는 손상된 데이터를 회복하기 위한 ARQ를 수행하기 위하여 채용된다. RLP 회복 절차 이후의 나머지 에러 레이트는 사당히 작고, 따라서 TCP 처리량에 크게 영향을 미치지 않는다. RLP 기능은 기지국 제어기(118) 내에서 구현된다.
에러링크 스케줄링
채널의 선택된 코딩 레이트 및 품질에 의존하여, 기지국(115)으로부터 무선 링크 프로토콜(RLP) 프레임과 같은 단일 프레임의 송신은 다수의 에러링크 슬롯들에 미칠 수 있다. 예컨대, 1x-EV-DO에서, 모바일 유닛(105)에 속한 IP 패킷들은 기지국 제어기(118)에서 고정된 128-바이트 RLP 프레임들로 분할되는데, 기지국 제어기(118)는 기지국(115)의 부분일 수 있거나 또는 아닐 수 있다. 기지국 제어기의 기능들은 예컨대 사설 IP 네트워크(123)를 통해 기지국과 통신하는 외부 서버에 의해 구현될 수 있고, 이후 기지국(115)에 전달될 수 있다. 모바일 유닛(105)으로부터 DRC 채널 내에서 수신된 DRC 피드백에 의존하여, 기지국(115)은 한 슬롯 내에서 얼마나 많은 RLP 프레임들이 송신될 수 있는지, 그리고 대응하는 변조 및 코딩 방식을 결정한다. 만약 모바일 유닛이 에러 상태의 RLP 프레임을 수신하면, NACK(부정 수신확인)을 송신하고, RLP 프레임은 재송신된다. 오로지 한 번의 재송신이 RLP 프레임마다 허용된다. 일단 모바일 유닛이 PPP 프레임에 속한 모든 RLP 프레임들을 수신하면, PPP 프레임은 재조립되어, 추가 처리를 위해 PPP 계층에 전달된다.
따라서, 일부 슬롯들은 모바일 유닛(105)으로 송신되는 과정에 있는 RLP 프레임들에 대해 "예약"된다. 그러나, 예약되지 않은 슬롯들은 임의의 모바일 유닛(105)에 할당될 수 있다. 만약 슬롯이 예약되지 않으면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스케줄링 기능은 스케줄러(119)에 의해 호출되어, 계류중인 다운링크 데이터와 적절한 링크 성능을 갖는 모바일 유닛들(105) 중 어느 것이 슬롯을 할당받을지를 결정할 수 있다. 0의 DRC 값은, 다운링크 채널이 허용할 수 없는 높은 에러 레이트를 가짐을 기지국(115)에 통보하기 위하여 모바일 유닛들(105)에 의해 사용된다. 만약 슬롯이 예약되어, 송신에 대한 NACK를 이전에 송신한 모바일 유닛(105)이 존재하였음을 나타내면, 기지국(115)은 일부 더 많이 코딩된 비트들을 현재의 슬롯 내에서 모바일 유닛(105)에 송신한다.
아래에서 더 상세하게 보여지는 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 스케줄러 및 스케줄링 방법은 QoS 등급-특정 최소 및 최대 레이트들을 채용할 수 있다. QoS 등급은 예컨대 각 사용자 또는 가입자가 지정된 서비스들 및 데이터 레이트들에 대해 얼마나 많이 지급하는지에 기초하여 정렬되는 사용자들의 등급으로서 정의될 수 있다. 대안적으로, QoS 등급은 사용자가 전달하고 있을 수 있는 트래픽의 성질, 예컨대 실시간, 비실시간, 등에 기초할 수 있다. 각 예약되지 않은 슬롯에서, 스케줄러(119)는, 이들 최소 및 최대 레이트들이 적절한 시간 범위에 걸쳐 시행되는 방식으로 사용자(모바일 유닛(105))를 선택한다.
QoS 등급-특정 레이트들
스케줄러(119)에 대한 기본적인 사상은 QoS 등급-특정 최소(Ri min) 및 최대(Ri max) 레이트들의 개념이다. 위에서 논의한 바와 같이, 각 예약되지 않은 슬롯에서, 스케줄러(119)는, 이들 최소 및 최대 레이트들이 적절한 시간 범위에 걸쳐 시행되는 방식으로 모바일 유닛(105)을 선택한다. 에러링크가 전형적으로 시스템(100) 내의 가장 제한된 자원이므로, 최소 레이트를 시행하는 요건은 에어링크 상에서 이루어져야 함은 자명하다. 다른 한 편으로, 최대 레이트는 에러링크 상에서 또는 백홀 네트워크 내에서 시행될 수 있다.
예컨대, PDSN은 인터넷으로부터 무선 액세스 네트워크(기지국(115)을 포함하는)로 흘러들어가는 트래픽의 측정치를 유지할 수 있고, 그들의 예약한 Ri max를 초과하는 패킷들을 적절하게 생략할 수 있다. 다른 한 편으로, Ri max는 스케줄러(119)에서 수행되는 계급 결정 계산의 일체형 부분으로 만들어질 수 있다. 따라서, Ri max는 PDSN에서 시행되고, 기지국(115)은 최소 레이트들을 시행하면서 시스템 처리량을 극대화하는 업무를 수행한다.
도 2는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 통신 시스템의 블록도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통신 시스템은 수익 관리 시스템(RMS; 205), 홈 가입자 서버(HSS; 210), 운용 및 유지보수 관리자(OAM; 215), 요금부과 서버(CS; 217), 이동성 관리 엔티티(MME; 220), 정책 및 요금부과 규칙 기능(PCRF; 225), 시그널링 게이트웨이(SGW; 230), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PGW; 235), 조정 모듈(240), 결합된 GPRS 서비스 노드(CGSN; 245), 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN; 250), 무선 네트워크 제어기(RNC; 255), NodeB(260) 및 eNodeB(265)를 포함한다.
RMS(205)는 하나 이상의 구성요소들(예, 모듈들 또는 기능 구성요소들)을 포함할 수 있다. 예컨대, RMS(205)는 상술한 하나 이상의 수학식들(예, 수학식 1 - 16)과 관련된 파라미터들 및 입력 데이터를 저장하기 위한 모듈을 포함할 수 있다. 하나 이상의 수학식들과 관련된 파라미터들 및 입력 데이터를 저장하기 위한 모듈은 예컨대 메모리 또는 데이터베이스가 될 수 있다. 예컨대, RMS(205)는 최적이 보호 레벨(예컨대, 수학식 10에 관해 상술된 y* )을 결정하기 위한 다른 모듈을 포함할 수 있다. 예컨대, RMS(205)는 모바일 유닛의 사용자와 관련된 자격부여 가중들(예, 점수)을 결정하기 위한 또 다른 모듈을 포함할 수 있다. 자격부여 가중들을 결정하기 위한 또 다른 모듈은 최적의 보호 레벨을 자격부여 가중들로 맵핑할 수 있다.
예컨대, 맵핑 함수(α=h(y*))는 네트워크의 운영자에 의해 최적화될 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에 있어서, 맵핑 함수는 보호 레벨을, 대응하는 등급에 할당될 수 있는 용량(C)의 단순한 부분으로 변환할 수 있다. 이러한 부분 또는 가중(α)은, 스케줄링되려는 각 사용자의 계급을 결정하기 위하여 순간적으로 달성 가능한 레이트와 평균 레이트(예, 데이터 레이트)의 비율을 또한 사용하는 스케줄러(119)에 의해 사용될 수 있다. 예컨대, RMS(205)는 상술한 수학식 1 내지 수학식 16과 관련된 변수들에 관한 정보를 수신하기 위한 또 다른 모듈을 포함할 수 있다. 예컨대, RMS(205)는 HSS(210)로부터 모바일 유닛과 관련된 수요 정보를 수신할 수 있다. 예컨대, RMS(205)는 OAM(215) 또는 요금부과 서버(217)로부터 모바일 유닛의 사용자와 관련된 가격 정보를 수신할 수 있다.
예컨대, RMS(205)는 모바일 유닛들의 사용자들과 관련된 자격부여 가중들(예, 점수들)을 NodeB(260) 및/또는 eNodeB(265)와 관련된 스케줄러에 송신하기 위한 다른 모듈을 포함할 수 있다. 예컨대, 제어기(118)가 eNodeB(265)와 관련되면, RMS(205)는 결정된 자격부여 가중들을 제 2 맵핑 함수(QCI = g(α))를 통해 스케줄러(119)에 송신할 수 있다. QoS 등급 식별자(QCI)는 관련 기술분야에서 잘 알려진 인터페이스를 통해 PCRF/OAM/PGW로부터 eNB로 전파된다. eNB는 우선순위 또는 자격부여 가중 알파를 얻기 위하여 역맵핑 함수(룩업 테이블을 통해)를 적용할 수 있다.
당업자가 인식하는 바와 같이, 스케줄링은 무선 네트워크 내에서 복수의 구성요소들 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 스케줄링은 조정 모듈(240), PGW(235), RNC(255), NodeB(260) 및/또는 eNodeB(265)에 의해 수행될 수 있다.
위에서 그리고 아래에서 상세하게 기술되지 않는, 도 2에 도시된 통신 시스템의 요소들은 당업자들에 알려진 것이다. 비-제한적인 요소들이, 예시적인 실시예들을 기술하기 위한 예시적인 배경을 당업자들에 제공하기 위하여 도시되고, 간략함을 위하여 더 상세하게 기술되지 않을 것이다.
도 3은 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따라 모바일 유닛을 스케줄링하는 방법을 도시한다. 도 3의 단계들 각각은 위에서 논의한 수익 생성을 따라 수행될 수 있다. 도 3의 단계들 각각은 위에서 논의된 수학식들과 관련하여 수행될 것이다.
도 3을 참조하면, 단계(S305)에서, 가입 제어 엔티티(예, HSS(210))는 모바일 유닛과 관련된 품질의 서비스(QoS) 등급을 결정한다. 예컨대, 위에서 논의한 바와 같이, QoS 등급-특정 최소(Ri min) 및 최대(Ri max) 레이트들이 모바일 유닛에 할당될 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이, 무선 데이터 네트워크들 내에서 QoS의 구별은 네트워크 운영자들이 최선-노력 스케줄링 정책들을 통해 가능한 것보다 더 많은 수익을 생성하는 것을 허용한다. 추가 수익의 약속은 서비스에서 상당한 개선들(예, 더 낮은 지연시간, 더 높은 처리량, 또는 더 많은 예상 가능한 성능)에 대해 더 많이 지급하려는 최종 사용자들(가입자들)의 자발성에 기초한다. QoS 등급은 상술한 QoS 구별에 기초할 수 있다.
단계(S310)에서, RMS(205)는 모바일 유닛(예, 모바일 유닛(105))의 사용자에 대한 점수를 결정한다. 예컨대, 점수는 모바일 유닛과 관련된 통신의 추가적인 경제적인 가치에 기초할 수 있다. 추가적인 경제적 가치는 통신과 관련된 예상된 수익에 기초할 수 있고, 예상된 수익은 QoS 등급에 기초하여 예상된 수익에 추가된다. 예컨대, 단계(S310)에서, RMS(205)는 모바일 유닛(105)의 점수를 결정하기 위하여 상술한 수학식 10 내지 수학식 16을 사용할 수 있다. 스케줄러는 모바일 유닛(105)에 대한 최적의 보호 한계 및 최대 수익을 결정할 수 있다. 예컨대, RMS(205)는 모바일 유닛(105)에 대한 최적의 보호 한계, 최대 수익 및 점수를 결정하기 위하여, 적어도 하나의 사용 가능한 용량 및 모바일 유닛(105)에 의해 지급된 가격을 사용할 수 있다.
통신은 광고를 포함하는 콘텐트가 될 수 있다. 예상된 수익은 통신 내의 콘텐트와 관련될 수 있다. 예상된 수익은 QoS 등급에 기초한 데이터 패킷 할당을 초과하여 송신된 데이터 패킷들에 기초할 수 있다.
단계(S315)에서, RMS(205)는 점수, QoS 등급에 기초하여 예상된 수익 및/또는 추가적인 경제적 가치에 기초하여 모바일 유닛에 대한 수익 등급을 결정한다. 수익 등급은 예컨대 두 개의 등급 예에 관해 상술한 등급 d 및 등급 f가 될 수 있다. 예컨대, RMS(205)는 상술한 바와 같이 복수의 보호 레벨들에 기초하여 복수의 수익 등급들을 결정할 수 있다. 수익 등급들은 상술한 바와 같이 포개어진 보호 레벨들에 기초할 수 있다.
예컨대, 수학식 10 및/또는 수학식 16에 관해 (하지만 이에 국한되지 않는) 위에서 기술된 바와 같이, 최적 보호 레벨은 RMS(205)에 의해 모바일 유닛(105)에 대해 결정될 수 있다. 수익 등급과 관련된 최적의 보호 레벨의 복수의 범위들(버킷들)이 존재할 수 있다.
단계(S320)에서, RMS(205)는 QoS 등급 및 추가적인 경제적 가치에 기초하여 우선순위를 모바일 유닛에 할당한다. 예컨대, 수익 등급들 각각은 관련된 우선순위를 가질 수 있다. 단계(S315)에서, RMS(205)는 모바일 유닛에 대한 수익 등급을 결정하였다. 그러므로, 결정된 수익 등급과 관련된 모바일 유닛들 각각은 동일한 우선순위를 공유한다.
RMS(205)는 결정된 수익 등급 내의 모바일 유닛들 및 다른 수익 등급들 내의 모바일 유닛들과 관련된 예상된 수익들 극대화하기 위하여 우선순위를 모바일 유닛에 할당할 수 있다. 예컨대, RMS(205)는 상대적으로 더 높은 우선순위들을 상대적으로 높은 예상 수익들을 갖는 모바일 유닛들 및/또는 수익 등급들에 할당할 수 있다. 예컨대, 위의 예를 지속하면, 모바일 유닛(105)은, 모바일 유닛(105)과 관련된 결정된 보호 레벨이 수익 등급과 관련된 범위 내에 존재한다면, 수익 등급에 할당될 수 있다.
단계(S325)에서, RMS(205)는 보호 레벨들을 QCI 값들에 맵핑한다. 예컨대, RMS(205)는 보호 레벨들을 QCI 값들에 할당하기 위하여, 상술한 제 1 맵핑 함수(α=h(y*))와 상술한 제 2 맵핑 함수(QCI = g(α))를 사용할 수 있다.
단계(S330)에서, 스케줄러는 할당된 우선순위에 기초하여 모바일 유닛을 스케줄링한다. 예컨대, 위에서 논의한 바와 같이, 각 예약되지 않은 슬롯에서, 스케줄러(119)는 적합한 시간 범위에 걸쳐 모바일 유닛(105)과 관련된 할당된 우선순위를 고려하면서 모바일 유닛(105)을 선택한다.
RMS(205)는 통신 네트워크가 초과 용량을 포함하는지를 결정할 수 있고, 스케줄러는 통신 네트워크와 관련된 예상 수익을 극대화하는 것에 기초하여 초과 용량을 모바일 유닛에 할당할 수 있다. 예컨대, 통신 네트워크와 관련된 예상 수익을 극대화하는 것은, 결정된 수익 등급과 관련된 총 수요와 다른 수익 등급들과 관련된 총 수요에 기초할 수 있다. 예컨대, RMS(205)는 초과 용량을 기초로 스케줄링하기 위하여, 수학식 15 및 수학식 16(이에 국한되지 않음)을 풀 수 있다.
예컨대, 통신 네트워크와 관련된 예상 수익을 극대화하는 것은 위에서 논의한 바와 같이 보호 레벨들에 기초할 수 있다. 보호 레벨들은 상대적으로 높은 우선순위 값을 갖는 수익 등급과 관련된 모바일 유닛들에 예약되는 초과 용량의 양에 기초할 수 있다. 상대적으로 높은 우선순위 값을 갖는 수익 등급과 관련된 모바일 유닛들은 상대적으로 낮은 우선순위 값을 갖는 수익 등급과 관련된 모바일 유닛들보다 초과 용량의 사용으로부터 선취할 수 있다.
예컨대, 예상 수익을 극대화하는 것은 상술한 바와 같이 최적화 문제(수학식 6)에 대한 해에 기초할 수 있다. 더욱이, (예컨대, 수익 등급들을 결정하기 위하여) 보호 레벨들을 결정하는 것은 최적화 문제에 기초할 수 있는데, 여기에서 각 보호 레벨들은 통신 네트워크의 총 용량의 부분으로서 표현된다.
도 3의 단계(S330)으로 되돌아가면, RMS(205)는 용량 보호 레벨에 기초하여 제 1 수익 등급과 관련된 모바일 유닛들에 자격부여들 또는 우선순위들을 할당하는 것을 포함할 수 있다. 용량 보호 레벨은 최적화 문제(예, 위에서 기술된 수학식 6)를 사용하여 결정될 수 있다. 제 1 수익 등급과 관련된 모바일 유닛들은 제 2 수익 등급과 관련된 모바일 유닛들보다 더 낮은 우선순위를 가질 수 있는데, 수익 보호 레벨은 제 2 수익 등급과 관련된 모바일 유닛들에 예약되는 초과 용량의 양에 기초할 수 있다.
위의 예시적인 실시예가 RMS(205)에 의해 수행되는 단계들을 기술한다 할지라도, 예시적인 실시예들은 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 위의 단계들은 임의의 네트워크 구성요소(예, 스케줄러(119), eNodeB(265), NodeB(260), RNC(255), 등)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시예들은 컴퓨터 시스템과 함께 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있는데, 컴퓨터 프로그램 제품은 예컨대, 디스켓, CD-ROM, ROM, 또는 고정 디스크와 같은 유형의 또는 비-일시적 데이터 저장 매체(컴퓨터 판독 가능한 매체)에 저장된, 또는 유형의 매체 또는 예컨대 마이크로웨이브 또는 적외선과 같은 무선 매체를 통해 송신되는 컴퓨터 데이터 신호로 구현된, 일련의 컴퓨터 명령들, 코드 세그먼트들 또는 프로그램 세그먼트들이다. 일련의 컴퓨터 명령들, 코드 세그먼트들 또는 프로그램 세그먼트들은 위에서 기술된 예시적인 실시예들의 방법들의 기능의 모두 또는 부분을 구성할 수 있고, 반도체, 자기, 광 또는 다른 메모리 디바이스와 같은, 휘발성 또는 비-휘발성의 임의의 메모리 디바이스에 저장될 수 있다.
예시적인 실시예들이 특별히 도시되고 기술되었지만, 청구항들의 사상과 범주를 벗어나지 않고 형태 및 세부사항에서 변동이 이루어질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
본 발명이 이와 같이 기술되었지만, 많은 방식으로 변형될 수 있음은 자명하다. 이러한 변형들은 본 발명을 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 하고, 모든 이러한 변형은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (10)

  1. 통신 네트워크 내에서 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법으로서,
    모바일 유닛(MS)에, 상기 모바일 유닛과 관련된 서비스 품질(QoS) 등급 및 상기 모바일 유닛의 사용자와 관련된 점수에 기초하여, 우선순위를 할당하는 단계(S320)를 포함하는, 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 점수는 상기 모바일 유닛과 관련된 통신의 추가적인 경제적 가치에 기초하고,
    상기 추가적인 경제적 가치는 상기 통신과 관련된 예상 수익에 기초하고, 상기 예상 수익은 상기 QoS 등급에 기초하여 예상된 수익에 추가되는, 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 QoS 등급에 기초하여 예상된 상기 수익과 상기 추가적인 경제적 가치에 기초하여 상기 모바일 유닛에 대한 수익 등급을 결정하는 단계(S315);를 포함하고,
    상기 할당하는 단계는, 상기 결정된 수익 등급 내에서 모바일 유닛들과 관련된 예상 수익에 기초하여 상기 모바일 유닛에 우선순위를 할당하는, 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는, 상기 결정된 수익 등급 및 다른 수익 등급들 내에서 모바일 유닛들과 관련된 예상 수익에 기초하여 상기 모바일 유닛에 우선순위를 할당하는, 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는, 상기 결정된 수익 등급 내의 모바일 유닛들 및 상기 다른 수익 등급들 내의 모바일 유닛들과 관련된 예상 수익을 극대화하기 위하여 상기 모바일 유닛에 우선순위를 할당하는, 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 통신 네트워크는 초과 용량을 포함하고,
    상기 할당하는 단계는, 상기 통신 네트워크와 관련된 예상 수익을 극대화하는 것에 기초하여, 상기 초과 용량을 상기 모바일 유닛에 할당하는, 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 통신 네트워크와 관련된 상기 예상 수익을 극대화하는 것은, 상기 결정된 수익 등급과 관련된 총 수요 및 상기 다른 수익 등급과 관련된 총 수요에 기초하는, 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 통신 네트워크와 관련된 상기 예상 수익을 극대화하는 것은 보호 레벨에 기초하고,
    상기 보호 레벨은 상대적으로 높은 우선순위 값을 갖는 수익 등급과 관련된 모바일 유닛들에 예약되는 상기 초과 용량의 양에 기초하고,
    상대적으로 높은 우선순위 값과 관련된 상기 수익 등급과 관련된 상기 모바일 유닛들은, 상대적으로 낮은 우선순위 값을 갖는 수익 등급과 관련된 모바일 유닛들보다, 상기 초과 용량의 상기 양의 사용을 선취하는, 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 통신 네트워크와 관련된 상기 예상 수익은 다음의 최적화 문제를 사용하여 극대화되는데,
    Figure pct00029

    위 수학식에서,
    d는 제 1 수익 등급이고,
    f는 제 2 수익 등급이고,
    C는 상기 초과 용량이고,
    E는 예상 연산자이고,
    pd는 수익 등급 d와 관련된 모바일 유닛들에 대한 경제적 가치이고,
    pf는 수익 등급 f와 관련된 모바일 유닛들에 대한 경제적 가치이고,
    y는 보호 레벨이고,
    Dd는 수익 등급 d와 관련된 모바일 유닛들과 관련된 수요이고,
    Df는, 수익 등급 d와 관련된 모바일 유닛들에 대한 상기 경제적 가치가 수익 등급 f와 관련된 모바일 유닛들에 대한 상기 경제적 가치보다 큰 것을 가정하여, 수익 등급 f와 관련된 모바일 유닛들과 관련된 수요인, 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 최적화 문제에 기초하여 복수의 보호 레벨들을 결정하는 단계(S325)로서, 상기 복수의 보호 레벨 각각은 상기 통신 네트워크의 총 용량의 부분으로서 표현되는, 복수의 보호 레벨들을 결정하는 단계(S325);를 포함하고,
    상기 보호 레벨들은 QoS 등급 식별자 값으로 맵핑되고,
    상기 우선순위를 모바일 유닛에 할당하는 단계는 상기 QoS 등급 식별자 값에 기초하는, 복수의 모바일 유닛들에 대한 송신들을 스케줄링하기 위한 방법.
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