KR20150069406A - 멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법 - Google Patents

Abstract

한 본 발명은 둘 이상의 무선 통신 인터페이스를 지원하는 멀티링크(multi-link) 무선 통신 시스템에서의 멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법에 있어서, 동시에 복수 개의 링크가 온(on)되어 있을 때, 각 링크의 품질을 측정하여 저장하는 단계, 측정된 각 링크의 품질 데이터를 이용하여 멀티 링크 간 품질 데이터의 상관 관계인 연관성을 학습하는 단계 및 상기 연관성을 DB(Database) 테이블화하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 무선 단말의 링크간 연관성에 기반하여 링크의 온/오프를 제어함으로써, 멀티링크 무선 단말의 링크 온/오프 시 연결의 안정화를 이루고, 멀티링크 전송의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법 {Method for link control for multi-link terminal}

본 발명은 무선통신 및 네트워킹에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 둘 이상의 무선 통신을 지원하는 멀티링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법에 관한 것이다.

통신망의 발전은 지구촌 곳곳의 정보를 시차 없이 전달하는 정보의 바다라 불리는 국제 컴퓨터통신망 인터넷은 인류 만인에게 매우 중요하고 유용해 사회구성원 모두에게 선택의 폭을 넓혀주는 기술이다.

이를 이용한 전자 정보 통신의 IT기술 역사는 무선통신으로 호출번호를 찍으면 상대방 기기에 주문 번호가 찍히고 찍힌 그 호출번호로 전화를 걸어서 통화를 하였던 아날로그기능의 단순 삐삐(전성기; 1990년)시대를 지나 휴대 셀룰러 폰(음성기능)을 만든(1973년) 모토로라 전 부사장 마틴 쿠퍼의 단순음성휴대전화 기술시대를 지나 현재는 문자와 영상이 실시간 전송되는 피쳐폰 기술이 일반화되어 있다.

상기 인터넷기술, IT기술, 위성통신망기술이 결합해 음성, 문자, 영상을 송수신하는 피쳐폰(feature phone)은 삐삐, 셀룰러폰에 비해 혁신적인 IT기술이다.

그러나 최근 애플의 아이폰(iphone), 삼성의 갤럭시S 스마트폰(smartphone) 등은 웹 접속 애플리케이션을 직접 제작하거나 다운받아 활용성을 더 할 수 있는 모바일 기능 등으로 인하여 휴대폰이 개인용 컴퓨터(PC)와 같이 소프트웨어 실행을 위해 인터페이스와 플랫폼을 제공하는 등의 운영 체제, 구현 기능 등이 피쳐폰 독점시장을 허물어내고 있다.

상업적 네트워크를 성공시킨 모자이크(Mosaic) 브라우저 출시로 월드와이드페이지를 보기 위한 웹 브라우저 마이크로소프트(MS)의 인터넷 익스플로러, 모질라의 파이어폭스 등을 이용하는 통신기기 피쳐폰, 스마트폰으로 접속하는 웹 접속으로 호모 모빌리스에 연결 이용자가 원하는 음악 듣기, 길안내, 일정관리, 전자책 보기, 증강현실구현방법 등 피쳐폰이 할 수 없었던 애플리케이션을 스마트폰이 자체적으로 제작하거나 다운받아 활용성을 더할 수 있는 페이스북과 트위터로 대표되는 온라인구축서비스(SNS) 모바일기능 등으로 인하여 PC와 같은 인터페이스와 플랫폼을 제공하여 이용자들로부터 검색 점유율을 올리려는 SNS서비스개선기능 등의 이용 편리성을 얻으려는 기술개발 경쟁이 포털, 웹, 홈페이지 등의 하위 사이트로 내려갈수록 응용프로그램 개발 경쟁은 치열하다.

상기 피쳐폰(feature phone), 스마트폰(smartphone)의 서비스기술시장에 소형 PC라 불리는 태블릿PC에 마이크로 소프트(MS) 윈도7의 운영체제(OS)탑재 웹캠과 SD카드슬롯과 마이크로 HDMI 단자와 다른 와이파이(무선랜) 블루투스 외에 와이맥스(와이브로)에도 접속할 수 있는 아이패드(ipad)와 구별되는 태블릿PC가 개발 상용화 초기단계이며, 인터넷기술과 IT기술이 위성통신망기술과 결합해 이용되는 인터넷통신망의 IT기기의 구현시스템은 피쳐폰 이후 스마트폰, 스마트폰 이후 태블릿PC폰, 또 데스크톱PC, 또 노트북PC로 이어지는 차세대 PC기기는 인터넷 망과 그 인터넷망에 연결하고, 그 인터넷망에 연결된 IT기기를 접속시키고, 접속 후 서비스를 관리하고 운영하는 서비스 주체의 주시 관점 결정 결과에 따라 서비스 질과 량의 결과가 크게 달라진다.

최근에는 상기 인터넷기술, IT기기기술, 위성통신망기술을 결합해 이용하는 통신망의 구현시스템과 또 상기 피쳐폰 이후 스마트폰, 스마트폰 이후 태블릿PC, 데스크톱PC, 노트북PC, 스마트TV로 이어지는 차세대 PC기기에 데이터 분석을 정교한 수학적 계산방식에서, 지성적이며 감성적으로 하려는 지능적 판단과 역할이 실시 실행되게 하려는 모바일 CPU(사람의 두뇌)와 GPU(다중 모니터)기술이 계속 발전하고 있다.

스마트 폰, 태블릿 PC 등의 대다수의 스마트단말은 복수의 무선통신 인터페이스가 탑재되어 있다. 예를 들어, LTE(long term evolution) 등의 이동통신 인터페이스와 와이파이(Wi-Fi) 등의 복수의 무선통신 인터페이스를 지원한다.

하지만, 현재의 스마트단말은 한번에 하나의 인터페이스만 사용하도록 되어 있는 경우가 많다.

복수의 무선링크를 동시에 사용하면, 통신 연결의 신뢰성을 높일 수 있다. 보통, 한쪽 링크가 일시적으로 사용불가 시, 다른 링크를 바로 사용하도록 구현되어 있다. 이는 통신 연결이 높은 신뢰도로 이루어져야 하는 의료분야 등의 다양한 응용분야에서 사용되고 있는 실정이다.

하지만, 멀티링크 사용은 스마트단말의 전력소모를 증가시키게 되는 단점이 있다. 이처럼 통신연결의 신뢰성과 에너지효율은 트레이드 오프(trade-off) 관계에 있다.

이와 같이 종래 멀티링크 무선 단말 시스템은 비효율적으로 구동되고 있으며 최적의 성능을 구현하지 못한다는 문제점이 있다.

대한민국 등록 특허 제10-1041645호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 멀티링크 무선 단말에서 링크의 온/오프(On/Off)를 통한 에너지 효율화를 달성하고, 무선 단말의 링크 간 협력을 통한 성능을 향상시킬 수 있는 링크 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 둘 이상의 무선 통신 인터페이스를 지원하는 멀티링크(multi-link) 무선 통신 시스템에서의 멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법에 있어서, 동시에 복수 개의 링크가 온(on)되어 있을 때, 각 링크의 품질을 측정하여 저장하는 단계, 측정된 각 링크의 품질 데이터를 이용하여 멀티 링크 간 품질 데이터의 상관 관계인 연관성을 학습하는 단계 및 상기 연관성을 DB(Database) 테이블화하는 단계를 포함한다.

상기 멀티 링크 중에서 오프(off)되어 있는 링크가 있는 경우, 전송 트래픽의 증가에 따른 전송 딜레이(delay)가 미리 정해진 기준치를 초과하는지 여부를 확인하는 단계, 상기 전송 딜레이가 미리 정해진 기준치를 초과하면, 온(on)되어 있는 링크의 품질 데이터를 이용하여 오프되어 있는 링크의 품질을 예측하는 단계, 예측된 품질에 따라 비용 예측에 필요한 지표를 계산하는 단계, 계산된 지표를 이용하여 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 발생하는 비용을 예측하는 단계 및 예측된 비용이 미리 정해진 값보다 작으면 오프되어 있는 링크를 온 시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 지표를 계산하는 단계에서, 상기 지표는 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 예상되는 전송 딜레이 감소분, 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 예상되는 추가 에너지 소모량, 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 예상되는 전체 네트워크 성능 변화량을 포함할 수 있다.

상기 비용을 예측하는 단계에서, 상기 계산된 각 지표에 가중치를 곱하여 나온 값을 모두 더하는 방식으로 상기 비용을 예측할 수 있다.

각 링크별 품질에 따른 전송 레이트(rate)를 DB화 하는 단계 및 어느 한 링크의 전송 레이트를 변경하는 이벤트 발생 시, 다른 링크의 품질에 따른 전송 레이트를 참조하여 전송 레이트 변경 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 무선 단말의 링크간 연관성에 기반하여 링크의 온/오프를 제어함으로써, 멀티링크 무선 단말의 링크 온/오프 시 연결의 안정화를 이루고, 멀티링크 전송의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 멀티링크를 지원하는 멀티링크 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 멀티링크 사용에 따른 신뢰성 및 전력소모의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티링크 무선 단말을 위한 전송 레이트 결정 방법을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 멀티링크를 지원하는 멀티링크 무선 통신 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 멀티링크 무선 통신 시스템은 LTE 인터페이스 링크와 와이파이(Wi-Fi) 인터페이스 링크의 멀티 링크를 지원하는 시스템이다.

무선 단말(100)은 LTE 인터페이스 AP(310)와 와이파이 인터페이스 AP(320)의 멀티 링크 모드를 지원하는 단말이다.

통합 펨토 셀 기지국(200)은 LTE 인터페이스 AP(310)와 와이파이 인터페이스 AP(320)를 제어한다.

무선 단말(100)은 LTE 링크와 와이파이 링크를 모두 사용할 수 있는 환경이다.

도 2는 멀티링크 사용에 따른 신뢰성 및 전력소모의 관계를 보여주는 그래프이다.

도 2를 참조하면, 멀티 링크 중에서 최우선 링크만 연결하는 경우, 전력 소모가 적지만 신뢰성도 낮다. 그리고, 항상 멀티 링크를 모두 사용하여 연결하는 경우, 신뢰성이 높지만 전력 소모도 많다.

따라서, 멀티 링크 환경에 따라 보다 효율적으로 링크를 제어하는 적응적(adaptive) 멀티 링크 시스템이 요구된다.

이러한 멀티링크를 지원하는 무선 통신 환경에서 각 링크의 AP 링크 간 연결 범위의 차이로 인하여 항상 모든 멀티링크가 연결 가능한 것은 아니다.

본 발명에서는 멀티링크간 연관성에 기반하여 보다 효율적으로 링크를 제어하는 방법을 제안한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법을 보여주는 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 둘 이상의 무선 통신 인터페이스를 지원하는 멀티링크(multi-link) 무선 통신 시스템에서의 멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법에 있어서, 멀티 링크 간 품질 데이터의 상관 관계를 DB(Database) 테이블화한다(S301).

S301 단계는 구체적으로 동시에 복수 개의 링크가 온(on)되어 있을 때, 각 링크의 품질을 측정하여 저장하는 단계와, 측정된 각 링크의 품질 데이터를 이용하여 멀티 링크 간 품질 데이터의 상관 관계인 연관성을 학습하는 단계 및 연관성을 DB(Database) 테이블화하는 단계로 이루어진다.

예를 들어, x는 링크1의 품질 데이터이고, y는 링크2의 품질 데이터라고 할 때, y = f(x) 형태의 매칭 함수로 표현할 수 있다.

다음, 멀티 링크 중에서 오프(off)되어 있는 링크가 있는 경우, 전송 트래픽의 증가에 따른 전송 딜레이(delay)가 미리 정해진 기준치를 초과하는지 여부를 확인한다(S303).

전송 딜레이가 미리 정해진 기준치를 초과하면, 온(on)되어 있는 링크의 품질 데이터를 이용하여 오프되어 있는 링크의 품질을 예측한다(S305).

그리고, 예측된 품질에 따라 비용 예측에 필요한 지표를 계산한다(S307).

그리고, 계산된 지표를 이용하여 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 발생하는 비용을 예측한다(S309).

예측된 비용이 미리 정해진 값보다 작으면 오프되어 있는 링크를 온 시킨다(S311, S313).

S307 단계에서 지표는 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 예상되는 전송 딜레이 감소분, 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 예상되는 추가 에너지 소모량, 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 예상되는 전체 네트워크 성능 변화량을 포함한다.

S311, S313 단계에서, 계산된 각 지표에 가중치를 곱하여 나온 값을 모두 더하는 방식으로 비용을 예측할 수 있다.

예를 들어, x는 오프(off)되어 있는 링크의 예측 품질이라고 할 때, D(x)는 링크가 온 됨으로써 예상되는 전송 딜레이 감소분이고, E(x)는 링크가 on됨으로써 예상되는 추가 에너지 소모량이고, B(x)는 링크가 온 됨으로써 예상되는 전체 네트워크 성능 변화량을 나타낸다.

본 발명에서 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 예상되는 아래 추가 비용(C)이 일정 값보다 작으면 링크를 온 시킨다.

C = -a x D(x) + b x E(x) - c x B(x)

여기서, a, b, c는 0보다 같거나 큰 각 비용 별 가중치이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티링크 무선 단말을 위한 전송 레이트 결정 방법을 보여주는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 각 링크별 품질에 따른 전송 레이트(rate)를 DB화 한다(S401).

그리고, 어느 한 링크의 전송 레이트를 변경하는 이벤트 발생 시, 다른 링크의 품질에 따른 전송 레이트를 참조하여 전송 레이트 변경 여부를 결정한다(S403).

예를 들어, g(x)는 링크 품질 x에 따른 전송레이트 관계 함수이고, g(f(x))는 링크1 품질 x에 기반한 링크2의 예측품질 f(x)에 따른 링크2의 예상 전송레이트라고 할 때, r2 = h(r1)은 링크1의 전송레이트 r1과 링크2의 전송레이트 r2와의 연관성 함수이며, 마찬가지로 r1 = h(r2)도 성립된다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는 한 링크의 전송레이트 변경 이벤트 시 다른 링크의 품질-전송레이트 데이터를 참조하여 결정한다.

r1은 링크1의 현재 전송레이트이고, r2는 링크2의 현재 전송레이트이고, e1(r)은 링크1이 전송레이트 r 사용시 전송 실패율이고, e2(r)는 링크2가 전송레이트 r 사용시 전송 실패율이라고 할 때, r1 > h(r2)이며 e1(r1)이 일정값보다 작을 시 r2를 한단계 증가시킨다. 이러한 경우는 링크1의 현재 전송레이트가 충분히 잘 동작한다는 것이므로 링크1의 전송레이트도 증가시킨다.

반면, r2 > h(r1)이고 e1(r1) 및 e2(r2)이 일정값보다 클 경우 r2를 한단계 감소시킨다. 이러한 경우는 링크1의 현재 전송레이트가 잘 동작하지 않는다는 것이므로 링크2의 전송레이트를 감소시킨다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

100 무선 단말 200 통합 펨토셀 기지국
310 LTE 인터페이스 AP 320 Wi-Fi 인터페이스 AP

Claims (5)

1. 둘 이상의 무선 통신 인터페이스를 지원하는 멀티링크(multi-link) 무선 통신 시스템에서의 멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법에 있어서,
   동시에 복수 개의 링크가 온(on)되어 있을 때, 각 링크의 품질을 측정하여 저장하는 단계;
   측정된 각 링크의 품질 데이터를 이용하여 멀티 링크 간 품질 데이터의 상관 관계인 연관성을 학습하는 단계; 및
   상기 연관성을 DB(Database) 테이블화하는 단계를 포함하는 멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 멀티 링크 중에서 오프(off)되어 있는 링크가 있는 경우, 전송 트래픽의 증가에 따른 전송 딜레이(delay)가 미리 정해진 기준치를 초과하는지 여부를 확인하는 단계;
   상기 전송 딜레이가 미리 정해진 기준치를 초과하면, 온(on)되어 있는 링크의 품질 데이터를 이용하여 오프되어 있는 링크의 품질을 예측하는 단계;
   예측된 품질에 따라 비용 예측에 필요한 지표를 계산하는 단계;
   계산된 지표를 이용하여 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 발생하는 비용을 예측하는 단계; 및
   예측된 비용이 미리 정해진 값보다 작으면 오프되어 있는 링크를 온 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 지표를 계산하는 단계에서,
   상기 지표는 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 예상되는 전송 딜레이 감소분, 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 예상되는 추가 에너지 소모량, 오프되어 있는 링크가 온 됨으로써 예상되는 전체 네트워크 성능 변화량을 포함하는 것임을 특징으로 하는 멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 비용을 예측하는 단계에서,
   상기 계산된 각 지표에 가중치를 곱하여 나온 값을 모두 더하는 방식으로 상기 비용을 예측하는 것을 특징으로 하는 멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   각 링크별 품질에 따른 전송 레이트(rate)를 DB화 하는 단계; 및
   어느 한 링크의 전송 레이트를 변경하는 이벤트 발생 시, 다른 링크의 품질에 따른 전송 레이트를 참조하여 전송 레이트 변경 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 링크 무선 단말을 위한 링크 제어 방법.
   

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