(57)【要約】【課題】本発明は、パケットデータサービスのための無線リソース割当システムおよび無線リソース割当方法に関する。【解決手段】本発明の基地局は、移動機との無線接続を行う物理階層部と、移動機からサービス別リソース割当要求がある場合に移動機に対するサービス別リソース割当を行うＭＡＣ階層部とを有する。制御局は基地局と有線ネットワークを通してコアネットワークとのインターフェースを行うが、本発明の基地局は、ＭＡＣ階層部からサービス別リソース割当結果を報告される上位階層部を有する。  本発明によれば、物理階層の制御部分領域に位置するＭＡＣ階層部が無線リソースを管理するので、階層間の重複された機能により浪費される制御時間を短縮し、より迅速にかつ効率的に制御することができる。【選択図】図４
2006174436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動機とネットワークを介して連結され、前記移動機にパケットデータサービスのための無線リソースを割り当てるシステムにおいて、
前記移動機と無線ネットワークを介して連結され、前記移動機との無線接続を行う物理階層部と、前記移動機からサービス別リソース割当要求がある場合に前記移動機に対するサービス別リソース割当を行うＭＡＣ階層部とを有する基地局と、
前記基地局と有線ネットワークを介して連結されて、前記ＭＡＣ階層部からサービス別リソース割当結果を報告される上位階層部を有し、コアネットワークとのインターフェースを行う制御局と、
を備えることを特徴とするパケットデータサービスのための無線リソース割当システム。
【請求項２】
前記ＭＡＣ階層部は、前記移動機から新たなサービス別リソース要求を受信した場合、要求されたサービスに対する余分のリソースがあれば当該サービスに対するリソースを割り当てることを特徴とする請求項１に記載のパケットデータサービスのための無線リソース割当システム。
【請求項３】
前記ＭＡＣ階層部は、前記移動機がセル境界領域にある場合、予め定義された割当可能リソースを用いて前記移動機に対するサービス別リソースを割り当てることを特徴とする請求項２に記載のパケットデータサービスのための無線リソース割当システム。
【請求項４】
前記ＭＡＣ階層部は、ユーザのサービス状態変化に応じてユーザ管理を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一つに記載のパケットデータサービスのための無線リソース割当システム。
【請求項５】
前記ＭＡＣ階層部は、前記移動機の認証手続過程で与えられるＭＡＣ ＩＤと前記ＭＡＣ ＩＤにマッピングされる状態識別子を利用し、ユーザに対するサービスを区分することを特徴とする請求項４に記載のパケットデータサービスのための無線リソース割当システム。
【請求項６】
前記状態識別子は、前記移動機のスリープ状態を示すＳｌｅｅｐＩＤと前記移動機の待機状態を示すＷａｉｔｉｎｇＩＤを含むことを特徴とする請求項５に記載のパケットデータサービスのための無線リソース割当システム。
【請求項７】
移動機に対する無線リソース割当を行うＭＡＣ階層部を有する基地局と、前記基地局に連結される制御局とを含む、パケットデータサービスのための無線リソース割当システムでの無線リソース割当方法において、
（ａ）前記ＭＡＣ階層部が前記移動機から新たなサービス別リソース要求メッセージを受信するステップと、
（ｂ）前記ＭＡＣ階層部が受信されたサービス別リソース要求メッセージに応答して、前記移動機に対するサービス別リソース割当を行うステップと、
（ｃ）前記ＭＡＣ階層部が前記ステップ（ｂ）で行ったサービス別リソース割当結果を前記制御局に報告するステップと、
を備えることを特徴とするパケットデータサービスのための無線リソース割当方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｂ）は、前記要求されたサービスに対する余分のリソースがあれば当該サービスに対するリソースを割り当てることを特徴とする請求項７に記載のパケットデータサービスのための無線リソース割当方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｂ）は、
前記要求されたサービスに必要な余分のリソースがあるか否かを判断するステップと、
前記要求されたサービスに必要な余分のリソースがあれば、前記移動機がセル境界領域にあるか否かを判断するステップと、
前記移動機がセル境界領域にある場合、予め定義された割当可能リソースの中でリソース割当を行い、前記移動機がセル境界領域にない場合には、割当可能なリソースの中でリソース割当を行うステップと、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のパケットデータサービスのための無線リソース割当方法。
【請求項１０】
前記ＭＡＣ階層部は、前記移動機の認証手続過程において与えられるＭＡＣ ＩＤと前記ＭＡＣ ＩＤにマッピングされる状態識別子を利用し、ユーザに対するサービスを区分することを特徴とする請求項７乃至請求項９のうちのいずれかひとつに記載のパケットデータサービスのための無線リソース割当方法。
【請求項１１】
前記状態識別子は、前記移動機のスリープ状態を示すＳｌｅｅｐＩＤと前記移動機の待機状態を示すＷａｉｔｉｎｇＩＤを含むことを特徴とする請求項１０に記載のパケットデータサービスのための無線リソース割当方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線リソース割当システムおよび割当方法に関し、より詳細にはパケットデータサービスのための無線リソース割当システムおよび無線リソース割当方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来型回線方式による移動通信システムでは、移動機が回線方式で呼を要求する場合、基地局は、移動機からのリソース割当に関する要求に対する応答の仕方を上位階層の制御局に聞かなければならない。つまり、回線方式のサービスでは、制御局が呼設定に必要な全ての無線リソースを管理し、基地局に接続しようとする移動機に対する設定と解除などの制御は制御局の許可を得た後にのみ可能である。呼設定が許可された移動機は、呼の断絶時まで設定された回線を占有する接続状態になる。
【０００３】
図１は、従来型回線方式による移動通信システムの階層構造を示す図である。図示のように、従来型回線方式の移動通信システムは、移動機３０が無線接続される基地局１０、基地局１０に有線ネットワークで連結され、基地局を制御する制御局２０を含む。
【０００４】
制御局２０は、多くの基地局のセル間干渉を考慮した無線リソース割当、コアネットワークとのインターフェースおよび無線リソース統計データ収集などの機能を行う。
【０００５】
つまり、制御局２０は、移動機３０からの新たなリソース要求が基地局１０を通して伝達され、呼設定/解除、追加リソース使用などに関する全てのリソース管理を直接行う。また、制御局２０は、他のセルに与える干渉を考慮して、セルごとに異なるリソースを分配するために無線リソース統計データを収集する。
【０００６】
制御局２０はこのような機能を行うために、ＭＡＣ（Medium  Access  Control）階層部２１と上位階層部２２を含む。基地局１０は、移動機３０から一次的なリソース割当要求を受信してこのリソース要求を制御局２０に伝達し、物理階層部１１および物理階層制御部１２を含む。
【０００７】
図２は、従来回線方式の移動通信システムでの無線リソース割当方法を示す図である。
図示のように、基地局１０の物理階層制御部１２は、移動機３０から新たなリソース要求メッセージを受信し（Ｓ１０）、このリソース要求メッセージを制御局２０のＭＡＣ階層部２１に伝送（報告）する（Ｓ１１）。制御局２０のＭＡＣ階層部２１は受信したリソース要求メッセージを上位階層部２２に伝達し（Ｓ１３）、上位階層部２２は、多くの基地局のセル間干渉を考慮して無線リソースの割当および許可を行った後（Ｓ１４）、基地局の物理階層制御部１２を通して移動機３０に無線リソースを割り当てる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、パケット方式の無線通信サービスでは、パケットが一定の占有時間を有するのではなく、一つの回線を多数のユーザに短時間ずつ分配して使用させるため、従来の無線チャンネル割当方式はパケット伝送には適していないという問題がある。特に、パケット通信方式では、自己セル内での干渉も時間やパケット量によって一定になるのではなくて測定し難いため、他のセルに与える干渉まで考慮した従来の無線チャンネル割当方式は、パケット伝送には使用し難いという問題がある。
【０００９】
このように、多くの容量のデータを多数のユーザに伝送するために考案されたパケット方式のサービスでは、一つの回線を多数のユーザが分けて使用するため、従来の回線方式とは異なるリソース割当方式が必要である。
【００１０】
一方、基地局のＭＡＣ階層部は、ユーザが要求したサービスを満足させるために、ユーザ情報を管理しなければならないが、無線インターネットに関する標準を規定しているＩＥＥＥ ８０２.１６では、ＳＦＩＤ（Service  Flow  IDentification）、ＣＩＤ（Connection  IDentification）、ＭＡＣ ＩＤのような３種類のユーザ情報を利用してユーザ識別子を管理する。つまり、ＩＥＥＥ ８０２.１６によれば、ＭＡＣ階層がＭＡＣ ＩＤ−ＳＦＩＤ−ＣＩＤの対応関係を利用してユーザを識別する。しかし、従来のユーザ識別方法は複雑であり、サービス状態の変化を反映しなかったため、前記方法より単純化されたユーザＩＤ管理方法とユーザのサービス状態別制御方式が必要である。本発明が目的とする技術的課題は、このような問題点を解決するためのものであって、本発明はパケット通信サービスに適する無線リソース割当装置および方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明は、ユーザが利用するサービスに基づいた管理方式に必要な状態別ユーザサービス制御方式およびこれに必要な識別子を提案するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するための本発明の特徴によるパケットデータサービスのための無線リソース割当システムは、移動機と無線ネットワークを介して連結されて、前記移動機との無線接続を行う物理階層部と、前記移動機からサービス別リソース割当要求がある場合に前記移動機に対するサービス別リソース割当を行うＭＡＣ階層部とを有する基地局；および前記基地局と有線ネットワークを介して連結されて、前記ＭＡＣ階層部からサービス別リソース割当結果を報告される上位階層部を有し、コアネットワークとのインターフェースを行う制御局とを含む。
【００１３】
一方、本発明の特徴によるパケットデータサービスのための無線リソース割当方法は、移動機に対する無線リソース割当を行うＭＡＣ階層部を有する基地局と、前記基地局に連結される制御局とを含む、パケットデータサービスのための無線リソース割当システムでの無線リソース割当方法であって、（ａ）前記ＭＡＣ階層部が前記移動機から新たなサービス別リソース要求メッセージを受信するステップと、（ｂ）前記ＭＡＣ階層部が受信したサービス別リソース要求メッセージに応答して、前記移動機に対するサービス別リソース割当を行うステップと、（ｃ）前記ＭＡＣ階層部が前記ステップ（ｂ）で行ったサービス別リソース割当結果を前記制御局に報告するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、階層間の重複した機能により浪費される制御時間を短縮し、より迅速に、かつ効率的に制御することができる。また、本発明によれば、大容量パケットデータ伝送の性能向上と容量増大に寄与することができ、識別子管理が容易になるので、一層多くのユーザにリソース割当ての機会を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相違した形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。添付した図面は、本発明を明確に説明するために説明上必要のない部分は省略しており、同一または類似な部分については同一な図面符号を付けた。
【００１６】
本発明の実施例では、端末を管理する主体、つまり、無線リソースを割り当てる主体をＭＡＣ階層にして、無線チャンネル環境に応じて敏感に変化するユーザ情報をＭＡＣ階層において活用する。このために、本発明の実施例によれば、ＭＡＣ階層を制御局でない基地局内に含ませ、物理階層と密接な位置に配置する。
【００１７】
図３は、本発明の実施例によるパケット方式の移動通信システムの構造を示す図である。図示のように、本発明の実施例によるパケット方式の移動通信システムは、移動機３００が無線接続される基地局１００、基地局１００に有線ネットワークで連結され、基地局を制御する制御局２００を含む。
【００１８】
制御局２００はコアネットワークとのインターフェースを行い、上位階層部２１０を含む。基地局１００は、移動機３００との無線接続を行う物理階層部１１０と、移動機３００からリソース割当要求がある場合にこれに対するリソース割当を行うＭＡＣ階層部１２０とを含む。
【００１９】
つまり、本発明の実施例によれば、基地局１００のＭＡＣ階層部１２０が、パケットデータを使用するユーザと無線リソースを管理する主体であり、制御局２００はコアネットワークと関連した機能を主に担当する二分法的構造を有している。
【００２０】
図４は、本発明の実施例によるパケット方式の移動通信システムでの無線リソース割当方法を示す図である。
【００２１】
図４を参照すれば、基地局１００のＭＡＣ階層部１２０が、移動機３００から新たなサービス別リソース要求メッセージを受信する（Ｓ１００）。ＭＡＣ階層部１２０は受信されたサービス別リソース要求メッセージに応答し、移動機３００に対してサービス別リソース割当を行い（Ｓ１１０）、サービス別リソース割当結果を制御局２００の上位階層部２１０に報告する（Ｓ１２０）。このように本発明の実施例によれば、上位階層部２１０が無線リソース割当、移動機設定/解除などのような機能を直接行わず、基地局１００のＭＡＣ階層部１２０からリソース割当結果のみを報告される。
【００２２】
基地局１００のＭＡＣ階層部１２０が新たなユーザサービスを許可するためには、ＭＡＣ階層部１２０が現在リソースを割り当てる時点で要求されたサービスに対する余分のリソースがある場合にだけ可能である。例えば、現在の余分リソースがパケット音声サービスを提供可能な程度であれば映像サービスを要求するユーザがリソース割当を要求すると、ＭＡＣ階層部１２０は新たなリソース割当要求を許可できない。
【００２３】
このように新たなサービスのためのリソース割当要求がある場合、従来型回線方式では、ユーザがセル内に与える干渉の程度を計算して許可したが、パケット方式では、無線チャンネル状態に応じて互いに異なるトラフィック要求量を有する場合には一括的な干渉計算が難しい。
【００２４】
しかし、本発明の実施例ならば、余分のリソースがあれば新たなユーザサービス要求を許可する。しかし、全てのセルが自己のセルのみを考慮してリソースを割り当てるとセル間の干渉を避けられないため、本発明の実施例ではこのような点を考慮して、各セルは各基地局を初期化する際、セル境界領域で割当可能なリソースを予め通知される。つまり、本発明の実施例によれば、セル境界領域での無線チャンネル環境が劣悪であるので、予め定義された割当可能リソースを使用することによってセル間干渉を減らすことができる。また、このような本発明の実施例による制御方法は、制御局がセル間干渉を考慮して各ユーザにリソースを分配することとほとんど同一な効果を有する。
【００２５】
図５は、本発明の実施例によってＭＡＣ階層部１２０で行われるリソース割当方法（図４：Ｓ１１０）をより詳細に示したフローチャートである。
【００２６】
まず、基地局１００のＭＡＣ階層部１２０は、移動機３００から新たなサービスリソースに対する割当要求を受信し（Ｓ１１１）、要求されたサービスに必要な余分リソースがあるか否かを判断する（Ｓ１１２）。前記ステップＳ１１２での判断結果、要求されたサービスに必要な余分のリソースがあれば、移動機３００がセル境界領域にあるか否かを判断する（Ｓ１１３）。
【００２７】
前記ステップＳ１１３での判断の結果、移動機がセル境界領域にある場合、基地局１００のＭＡＣ階層部１２０が予め定義され、境界での悪い環境に耐えられる境界用割当可能リソースの中でリソース割当を行い（Ｓ１１４）、移動機がセル領域にない場合には、割当可能な通常リソースの中でリソース割当を行う（Ｓ１１５）。
【００２８】
前記ステップＳ１１２での判断の結果、要求されたサービスに必要な余分のリソースがない場合には、リソース割当不可メッセージを移動機３００に通報する（Ｓ１１６）。
【００２９】
図６は、上位階層部２１０のパケット分類子とＭＡＣ階層部１２０のメモリの相関関係を示す図である。制御局２００は所定の要因、例えばキュー内パケット占有量によって、データパケットを分類した後、これをＭＡＣ階層部１２０に伝達する。基地局のＭＡＣ階層部１２０は、制御局２００から伝達されたパケットに対してユーザ別優先順位を付与する。
【００３０】
この時、本発明の実施例によれば、ＭＡＣ階層部１２０はサービス種類の一括的なＱｏＳ（サービス品質：Quality  of  Service）のみを考慮して優先順位を付与せず、各サービス種類のＱｏＳをより細分化して、各ユーザの最適の無線チャンネル割当時間、サービス別キュー（Que）内占有可能時間、パケット塊りが到着した時間、各ユーザのサービス別キュー内パケット占有量などのような重要要素を考慮し、各ユーザサービス別優先順位を付与する。
【００３１】
次に、本発明の実施例による識別子について説明する。各ユーザの状態は、waiting（伝送要求中）、busy（伝送中）、idle（電源のみがオン）などのような多様な状態で表現でき、パケット伝送方式ユーザは一つ以上のサービスを利用できるので、ユーザの状態は、サービスに応じて別途の状態が存在する方式に変わらなければならない。特に、音声パケットとインターネットパケットサービスを同時に利用するユーザの場合、インターネットサービスはbusy（伝送中）状態であるが、音声パケットはwaiting（伝送要求中）状態に留まるうちに呼が断絶することもある。
【００３２】
したがって、各ユーザのサービスごとに異なる表現の状態情報は、パケットを伝送するユーザ管理方式に重要な要素となる。ユーザの状態は多様な制御目的ごとに異なって定義され、各ユーザのサービス管理に使用できるべきものである。例えば、再伝送制御の場合には、伝送中であるユーザのサービス状態情報のみが必要であり、優先順位を決定するスケジューラはwaiting（伝送要求中）状態にある各ユーザのサービス状態情報のみを必要とする。
【００３３】
本発明の実施例では、各ユーザのサービスに基づいた状態変化を中心にユーザ管理を行う。このように、各ユーザの状態変化に応じてユーザを管理するには、識別子を付与する方式も新たな方式が必要となる。
【００３４】
本発明の実施例では、端末認証手続過程で与えられるＭＡＣ ＩＤと、これにマッピング（所定の対応表により対応付け）される状態識別子を新しく定義して、全てのユーザがサービス別に区別される単純でかつ簡潔な方法を提案する。本発明の実施例によれば、識別子を付与するためのユーザのサービス状態は、スリープまたは待機（waiting：伝送要求中）の状態に区別する。本発明の実施例におけるスリープ状態には、電源を入れたままリソース割当要求をしない場合、リソースを割り当てられて伝送を受けた後に一時的に再要求状態不在が持続する場合、あまりにも多くのユーザがリソースを要求してリソース割当不能になりサービスが切れた場合、最初からリソース割当ができない場合などの状態を含む。スリープ状態に属するユーザサービスは、各々異なる有限な状態識別子（ＳｌｅｅｐＩＤ）を所有し、このようなＳｌｅｅｐＩＤを使用して無線リソース割当を要求するための状態転換、周期的無線チャンネル情報報告などに関係した役割をする。
【００３５】
図７は、本発明の実施例による識別子マッピング関係を示す図である。図示のように、基地局のＭＡＣ階層部１２０は、制御局の上位階層部２１０から音声パケット５１０、映像パケット５２０、およびインターネットパケット５３０を受信する。
【００３６】
ここで、 ＭＡＣ階層部１２０は、スリープ状態に属するユーザサービスの制御関連情報を伝達し、または報告される場合、ＭＡＣ ＩＤ−ＳｌｅｅｐＩＤで構成された識別子を、ユーザサービスを区別する識別子として使用する。
【００３７】
また、本発明の実施例によれば、無線リソースを要求するユーザサービスは全て待機（Waiting）状態と見なし、各々個別に有限なＷａｉｔｉｎｇＩＤを付与する。
ＭＡＣ階層部１２０は、待機状態に属するユーザサービスの制御関連情報を伝達または報告されるＭＡＣ ＩＤ−ＷａｉｔｉｎｇＩＤで構成された識別子を、ユーザサービスを区別する識別子として使用する。
【００３８】
つまり、本発明の実施例によれば、各ユーザサービスは一つの状態識別子にのみ属し、ＭＡＣ階層部１２０はＭＡＣ ＩＤと状態識別子（ＳｌｅｅｐＩＤ、ＷａｉｔｉｎｇＩＤ）との組み合わせ、つまり、２個の識別子の組み合わせにより、ユーザサービス状態ごとに 異なる状態識別子を適用して制御情報を伝達し、または報告される。
【００３９】
本発明の実施例によれば、ユーザサービスの状態識別子は可変的であって、状態の変化に応じて他の状態識別子として強制追放されることもある。例えば、インターネットユーザサービスと音声パケットユーザサービスを利用したユーザがそれ以上インターネットユーザサービスに対する要求がない場合には、強制的に状態変化を行い、他のユーザサービスの機会を拡大することができる。
【００４０】
本発明の実施例によれば、ＭＡＣ階層部１２０は状態転移メッセージを移動機３００に伝達し、組合せ識別子を利用してユーザサービスを区別するので、可変的状態識別子の変化による複雑性は増加しない。そして、移動機３００は、ユーザサービスごとに異なる状態識別子を保有し、ユーザサービスの状態変化に応じて新たな状態識別子を使用して制御情報を伝達し、あるいは、伝達を受ける。
【００４１】
以上に説明したように、本発明の実施例によれば、上位階層部２１０が無線リソース割当と移動機設定/解除などのような機能を直接行わず、物理階層の制御部分領域に位置するＭＡＣ階層部１２０が無線リソースを管理するので、階層間の重複された機能により浪費される制御時間を短縮し、より迅速にかつ効率的に制御することができる。
【００４２】
また、本発明の実施例によれば、サービス種類の一括的なＱｏＳのみを考慮してユーザを管理するのではなく、サービスに応じて別途の状態が存在する方式でユーザを管理するので、大容量パケットデータ伝送の性能向上と容量増大に寄与することができる。また、本発明の実施例によれば、ＭＡＣ階層部が状態変化に応じて伸縮的に、単純で唯一の識別子を使用するので、ユーザサービス側面から識別子を容易に管理することができ、多くのユーザに機会を保障することができる。
【００４３】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、その他の多様な変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来型回線方式による移動通信システムの構造を示す図である。
【図２】従来型回線方式による移動通信システムでの無線リソース割当方法を示す図である。
【図３】本発明の実施例によるパケット方式移動通信システムの構造を示す図である。
【図４】本発明の実施例によるパケット方式移動通信システムでの無線リソース割当方法を示す図である。
【図５】図４に示したリソース割当方法をより詳細に示したフロー図である。
【図６】上位階層部パケット分類子とＭＡＣ階層部メモリとの相関関係を示す図である。
【図７】本発明の実施例による識別子マッピング関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１００    基地局
１１、１１０    物理階層部
１２    物理階層制御部
２０、２００    制御局
２１、１２０    ＭＡＣ階層部
２２、２１０    上位階層部
３０、３００    移動機
５１０    音声パケット
５２０    映像パケット
５３０    インターネットパケット  
【図１】
2006174436.tif 000003
【図２】
2006174436.tif 000004
【図３】
2006174436.tif 000005
【図４】
2006174436.tif 000006
【図５】
2006174436.tif 000007
【図６】
2006174436.tif 000008
【図７】
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