KR20000029041A

KR20000029041A - 통신 시스템에서 랜덤 백오프 근거의 억세스 우선 순위를위한 방법과 장치

Info

Publication number: KR20000029041A
Application number: KR1019990044295A
Authority: KR
Inventors: 모오이츄 추아흐; 온칭 유; 퀸징 장
Original assignee: 루센트 테크놀러지스 인크
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JP3662789B2; DE69916963D1; EP0994604B1; KR100746017B1; EP0994604A3; CA2281456A1; CA2281456C; EP0994604A2; DE69916963T2; JP2000209661A; US6594240B1

Abstract

본 발명은 예를 들면, UMTS RACH에 대한 것과 같은 통신 시스템의 MAC 프로토콜에서 억세스 우선 순위(access priority)를 제공하는 방법 및 장치를 제공한다. 특별히, 본 발명은 (i) 랜덤 칩 지연 억세스 우선 순위(random chip delay access priority, RCDAP); (ii) 랜덤 백오프 근거의 억세스 우선 순위(random backoff based access priority, RBBAP); (iii) 가변 논리 채널 근거의 억세스 우선 순위(variable logical channel based access priority, VLCAP); (iv) UMTS-지정 변수 논리적 채널 근거의 억세스 우선 순위 구조(UMTS-specific variable logical channel based access priority, VLCAP'); (v) 확률 근거의 억세스 우선 순위(probability based access priority, PBAP); 및 (vi) 재전송 근거의 억세스 우선 순위(retransmission based access priority, REBAP)를 포함하는 몇가지 억세스 우선 순위 방법론을 제시한다. 각 방법은 원격 단말기가 기지국에 대한 성공적인 억세스 요구를 완료할 가능성에 영향을 주기 위해 일부 매개변수 또는 매개변수들을 억세스 우선 순위 등급에 연관시킨다.

Description

통신 시스템에서 랜덤 백오프 근거의 억세스 우선 순위를 위한 방법과 장치{Methods and apparatus for random backoff based access priority in a communications system}

관련 특허출원의 전후참조

본 발명은 "통신 네트워크를 위한 다중 억세스 시스템에서 억세스 제어 방법(Methods for Access Control in a Multiple Access System for Communications Networks)" 명으로 1998년 5월 22일 출원된 미국 일련 No. 09/084,072로 식별되는 특허 출원의 일부 연속이다. 또한, 본 출원은 이와 동시에 출원된 "통신 시스템에서 랜덤 칩 지연 억세스 우선 순위를 위한 방법과 장치(Methods and Apparatus for Random Chip Delay Access Priority on a Communications System)" 및 "통신 시스템에서 재전송 근거의 억세스 우선 순위를 위한 방법과 장치(Method and Apparatus for Retransmission Based Access Priority in a Communications System)" 명의 미국 특허 출원과 관련된다.

본 발명의 분야

본 발명은 통신 시스템에서 억세스 우선 순위 제어를 제공하는 방법과 장치에 관한 것으로, 특히 일반 이동 전기 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System)의 매체 억세스 제어 프로토콜에서 억세스 우선 순위 제어를 제공하는 방법과 장치에 관한 것이다.

본 발명의 배경

최근 몇 년간에는 멀티미디어 기능을 이동 통신에 집적시키려는 주된 노력이 진행되어 왔다. ITU(International Telecommunications Union)과 다른 조직은 미래의 이동 통신이 적어도 현존하는 고정 네트워크와 같은 질로 멀티미디어 응용을 지지할 수 있는 것을 보장하는 표준과 권장을 전개하려고 의도하였다. 특히, 다수의 전반적인 연구 프로젝터는 이러한 차세대(제 3 세대) 이동 시스템을 개발하도록 후원되었다. 유럽에서의 진보된 통신 기술의 연구와 개발, RACE-1과 RACE-2, 및 진보된 통신 기술 및 서비스(ACTS)는 유럽에서의 이러한 노력에 대한 예이다. 단말 사용자에게 멀티미디어 통신에 필수적인 서비스질을 제공하기 위해서는 인터넷 억세스, 비디오/화상 전달, 높은 비트 비율 기능이 요구되는 것으로 알려져 있다. 이러한 요구사항이 주어질 때, 제 3 세대 시스템을 위해 낮추어진 기능 타켓은 전체 커버 영역에 대해 초당 364 킬로비트(kb/s) 또한 국부 영역 커버를 위해 초당 2 메가비트(Mb/s)로 정의된다.

일반 이동 전기통신 시스템(UMTS)은 5 Megahertz 광대역 코드 분할 다중 억세스(W-CDMA)를 근거로 하고 멀티미디어 기능의 이동 통신을 포함하는 제 3 세대 서비스의 지지에 최적화된 새로운 무선 억세스 네트워크이다. UMTS의 주요 설계 목적이 이동 및 고정 통신에 대한 하부구조를 집적하는 광대역 멀티미디어 통신 시스템을 제공하고 그중에서도 고정 및 무선 통신 네트워크에 의해 제공되는 것과 같은 서비스 범위를 제시하는 것이므로, UMTS는 회로-스위치 뿐만 아니라 패킷(packet)-스위치 서비스, 다양한 혼합 매체 트래픽(traffic) 종류, 및 수요 광대역을 제공하여야 한다. 그러나, 멀티미디어 지지를 제공한다는 것은 탄력성의 필요, 즉 다른 비트 비율과 E_b/N_o요구사항으로 서비스를 지지하고 다중서비스 환경에서 이러한 서비스를 다중화시킬 수 있을 필요를 의미한다. UMTS는 이러한 수요를 지지할 수 있도록 설계된다.

도 1을 참고로, UMTS 억세스 네트워크의 모범적인 블록도가 도시된다. 특히, 다수의 원격 단말기(2, 4)(예를 들면, 이동 단말기)는 W-CDMA 무선 링크(link)(8)를 통해 기지국(NODE-B)(6)과 통신한다. 원격 단말기는 무선 전화기(2)나 내부 또는 외부 모뎀을 갖춘 휴대용 개인 컴퓨터(4)가 될 수 있다. UMTS 표준에서, 기지국은 NODE-B로 칭하여진다. 이들 기지국은 무선 자원 관리 기능을 제공하고 무선 네트워크 제어기(Radio Network Controller, RNC)라 칭하여지는 네트워크 구성성분과 통신한다. UMTS는 W-CDMA 시스템이므로, 소프트 핸드오프(soft handoff)가 지지된다. 소프트 핸드오프의 경우에는 한 원격 단말기에 서비스를 제공하는 기지국(6)이 2개 있다. 그래서, 원격 단말기는 이들 두 기지국에 프레임(frame)을 전한다. 두 기지국이 원격 단말기로부터 프레임을 수신할 때, 이들을 프레임 선택기 유닛(Frame Selector Unit, FSU)에 전한다. FSU는 프레임 질에 대하여, 코어(core) 네트워크에 전달될 더 나은 프레임이 어느 것인가를 결정한다. UMTS에서, FSU는 RNC와 물리적으로 집적될 수 있고, 도 1에서는 RNC와 FSU가 블록(10)으로 도시되지만, 또한 블록(12)(FSU) 및 블록(14)(RNC)으로서 기능적으로 분리된다. UMTS 네트워크내의 다른 소자는 가정 및 방문 위치 정보를 제공하는 xLR 데이터베이스(20) 및 상호작용 기능(interworking function, IWF) 유닛과 같은 종래 기능을 실행한다. 일반 이동 스위칭 센터(Universal Mobile Switching Center, UMSC)(16)는 UMTS에서 기지국(6)에 대한 이동 스위칭 센터로 동작한다. 서브 네트워크(18)는 무선 서비스 제공자 네트워크이고, CN1 내지 CNn은 원격 단말기가 최종적으로 연결되는 코어 네트워크(24)이다.

도 2를 참고로, UMTS에서 전형적인 프로토콜 스택(protocol stack)의 도면이 도시된다. UMTS에서, 층(Layer) 1(L1)은 MAC(Media Access Control)층과 더 높은 층에 정보 전달 서비스를 제시하는 물리적인 층(PHY)이다. 물리적 층 운송 서비스는 어떠한 특성 데이터가 어떻게 무선 인터페이스의 운송 채널을 통해 전달되는가에 의해 설명된다. 층 2(L2)는 MAC, LAC(Link Access Control), 및 RLC와 RLC'(Radio Link Control)을 포함하는 서브층으로 구성된다. UMTS에서, RLC의 실행 기능은 분리되어 2개의 RLC 프로토콜(RLC 및 RLC')이 지정된다. RLC 및 MAC 층은 실시간 및 비실시간 서비스를 제공한다. MAC 층은 다른 서비스로부터 유래된 스트림(stream)의 다중화를 제어하지만 실행하지는 않는다. 즉, MAC 층은 논리적 채널을 통해, 공통된 물리적 통신 채널(예를 들면, 방송 채널)이 다수의 원격 단말기에 의해 공유되도록 허용한다. IP(Internet Protocol)은 네트워크 층이다.

"Uu"는 원격 단말기와 기지국 사이의 UMTS-지정 인터페이스를 칭하고, "Iub"는 기지국과 RNC/FSU 사이의 UMTS-지정 인터페이스를 칭한다. 무선 억세스 네트워크의 층 2(즉, 프로토콜 스택에서 NODE-B의 좌측)은 RLC와 MAC 층으로 분리되고, 코어 네트워크의 층 2(즉, 프로토콜 스택에서 NODE-B의 우측)는 네트워크 층 프레임을 운송하는데 사용되는 기술, 예를 들면 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 또는 프레임 릴레이(Frame Relay)에 더 관련된다. IP가 운송 프로토콜로 도시되지만, UMTS는 그렇게 제한되지 않는다. 즉, UMTS는 다른 운송 프로토콜에 제공될 수 있다. 프로토콜 층에 대해 더 상세한 내용은 Dahlman, "광대역 CDMA를 근거로 한 UMTS/IMT-2000(UMTS/IMT-2000 Based on Wideband CDMA)", IEEE 통신지, pp. 70-80(1998년 9월) 및 ETSI SMG2/UMTS L2 ＆ L3 전문 그룹, "MS-UTRAN 무선 인터페이스 프로토콜 설계; 스테이지 2(MS-UTRAN Radio Interface Protocol Architecture; Stage 2)", Tdoc SMG2 UMTS-L23 172/98(1998년 9월)에서 볼 수 있다.

UMTS에서는 4 종류의 응용 트래픽이 처리될 필요가 있다. (i) 예를 들어, 상호작용 비디오와 같이 지연 및 손실에 민감한 응용; (ii) 예를 들어, 상호작용 데이터와 같이, 손실에 민감하지만 적절한 지연을 허용할 수 있는 응용; (iii) 예를 들어, 음성과 같이 지연에 민감하지만 적절한 손실을 허용하는 응용; 및 (iv) 예를 들어, 파일 전송과 같이 지연과 손실을 모두 허용하는 응용이 포함된다.

다른 모든 응용에 다른 서비스의 질(Quality of Service, QoS)를 제공하기 위해, UMTS는 적절하게 설계되어야 한다. UMTS 시스템 설계에서는 예를 들면, 네트워크 자원을 낭비하지 않고 QoS를 만족시키는 방법 및 모든 트래픽 종류가 동시에 버스트(burst)될 때 안정 구역에서 시스템을 동작시키는 방법과 같이 몇가지 중요한 항목이 고려될 필요가 있다.

또한, UMTS에서는 변하는 QoS를 지지하기 위해 몇가지 구성성분이 요구된다. 예를 들면, IETF(Internet Engineering Task Force)에 의해 정의된 보장 서비스 및 제어 로드 서비스(Guaranteed Service and Controlled Load Service) 매개변수와 같이, 다른 응용이 다른 QoS 요구사항을 정의할 수 있게 하도록 서비스 매개변수가 정의될 필요가 있다. 사용자는 버스트 모드(burst mode)나 연결 모드에서 대역폭 자원을 요구할 수 있다. 또한, UMTS에서는 사용자의 요구가 수용되었나 여부를 결정하는 승인 제어 구성성분이 있어야 한다. 새로운 요구의 승인은 승인된 모든 요구가 동시에 피크에 이를 때에도 각 요구의 QoS 요구사항이 위반되지 않도록(최상-성과의 요구가 아니면) 행해져야 한다. 또한, 일단 사용자의 요구가 승인되면, UMTS 네트워크에서는 예를 들어, 지연 요구사항, 패킷 손실 요구사항과 같이 이러한 서비스 보장을 전하도록 실행되는 특성이 있어야 한다. 네트워크 노드에서의 스케쥴링 알고리즘(scheduling algorithm)과 일치하지 않는 사용자의 트래픽에 대한 패킷 마킹(packet marking)이 미분된 서비스를 제공하도록 루터(router)에 의해 지지될 수 있는 특성의 일부이다.

UMTS에서 단말 대 단말의 QoS를 제공하기 위해서는 다른 QoS를 보장하도록 MAC 층에 특정한 특성이 제공될 필요가 있다. 다른 QoS를 제공하는 한가지 가능한 방법은 우선 순위(priority) 기기를 제공하는 것이다. 우선 순위 기기는 억세스 우선 순위, 서비스 우선 순위, 또는 버퍼 관리 구조에 대해 실행될 수 있다. 다양한 종류의 서비스 우선 순위 기기, 예를 들면 고정된 우선 순위, 동적 우선 순위가 있다. 고정 우선 순위 기기는 예를 들면, 엄격한 우선 순위와 가중화된 리그 체계를 포함한다. 동적 우선 순위는 예를 들면, 공정한 공유 대기열(queuing), 자체 클럭의 공정한 공유 대기열, 및 최악의 경우의 공정한 공유 대기열 규칙을 포함한다.

억세스 우선 순위에 대해, 몇가지 공지된 채널 억세스 프로토콜은 Slotted Aloha, PRMA 등과 같은 무선 데이터 시스템에서 현재 사용된다. 종래의 Slotted Aloha는 비교적 간단한 프로토콜이지만, 데이터 사용자 사이의 충돌을 피하거나 해결하는 것을 시도하지 않기 때문에, 이론적인 용량이 단지 0.37 정도이다.

예정 근거의 프로토콜은 사용자가 패킷을 전달할 채널 대역폭을 동적으로 예정함으로서 충돌을 방지하고 해결하도록 시도한다. 전형적으로, 이러한 프로토콜에서는 N개 슬롯(slot)의 프레임으로 그룹화되는 슬롯으로 채널이 나뉘어진다. 슬롯은 또한 k개의 미니슬롯으로 더 나뉘어질 수 있다. 일반적으로, 슬롯의 A₁은 예정을 위해 사용되고, 나머지 A - A₁슬롯은 데이터 슬롯이다. 패킷을 전달할 필요가 있는 사용자는 B = A₁* k 미니슬롯 중 하나로 예정 요구 패킷을 전달한다. 예정 요구 패킷이 성공적이면, 사용자는 사용자나 기지국이 예정한 것을 해제할 때까지 특정한 수의 데이터 슬롯에 할당된다. 예정 요구 패킷이 성공적이지 않으면, 사용자는 이것이 성공적으로 전송될 때까지 예정 요구를 재전송하는 충돌 해결 방법을 사용한다.

억세스 우선 순위 제어는 특히 UMTS의 미디어 억세스 제어(media access control, MAC) 프로토콜과 연관된 논리 채널 중 하나, 즉 랜덤 억세스 채널(random access channel, RACH)에 대해 중요하다. RACH는 원격 단말기로부터 제어 정보 및 짧은 사용자 패킷을 운반하는데 사용되는 업링크(uplink) 공통 운송 채널이다. 도 3을 참고로, UMTS 기지국(도 1의 NODE-B)에서 사용되는 비간섭성 RACH 검출 알고리즘의 모범적인 하드웨어 실시에 대한 블록도가 도시된다. RACH 수신기(30)는 다음의 기능을 제공할 수 있다: 검출, 복조와 복호화, 및 승인. 검출 목적은 이후 설명될 RACH 버스트가 원격 단말기에 의해 전달되고 있는가를 결정하고 들어오는 버스트 중 가장 강한 다중경로 구성성분을 해결하는 것이다. 수신기(30)는 또한 원격 단말기 식별자와 요구된 서비스를 확인하고 대응하는 RACH내에 포함된 메시지를 복조하여 복호화한다. 원격 단말기 RACH 전송을 복호화한 이후에, 수신기는 기지국이 전방 억세스 채널(Forward Access Channel, FACH)에 걸쳐 원격 단말기로 전송하는 승인 신호를 발생한다.

RACH 수신기(30)는 양호하게 다음의 구조에 따라 상기 기능을 실행한다. RACH 전송 버스트는 믹서(mixer)(32)에 의해 수신되고 복조되어 필터(34)에서 필터 처리된다. 신호는 이어서 샘플링 유닛(36)에서 샘플링된다. 역확산기(despreader)(38)는 확산 순차, 이 경우에서는 512 골드 코드(Gold code)에 따라 신호를 복호화한다. 복호화된 신호는 버퍼 처리되고(버퍼 40) 시간 쉬프팅 유닛(50)으로 전해진다. 또한, 역확산기(38)의 출력은 적분기(42)에 제공된다. 적분기(42)의 출력은 혼합되고(믹서 44) 타이밍 검출기(46) 및 한계값 검출기(48)에 제공된다. 한계값 검출기(48)의 출력은 유효한 신호가 원격 단말기로부터 수신되었나 여부를 나타낸다. 이 결과는 시간 쉬프팅 유닛(50)에 제공된다. 유효한 신호(예를 들면, 상기 소정의 한계값)이면, 복호화된 신호는 이어서 유닛(52)에 의해 다운 샘플링(down sampling)된다. 이후 설명될 전치부(preamble)에 의존해, 신호는 16 탭 필터 유닛(54)을 통해 전치부 서명 탐색기(56)에 전달된다. 탐색기(56)의 출력은 기지국에 원격 단말기의 식별자와 원격 단말기에 의해 요구된 서비스에 관한 정보를 제공한다.

물리적인 RACH는 Slotted ALOHA 접근법을 근거로 설계되는 것으로 공지된다. 원격 단말기는 도 4a에서 설명되는 바와 같이, 현재 셀(cell)의 수신된 방송 제어 채널(BCCH)의 프레임 경계에 관련된 8개의 잘 정의된 시간 오프셋(억세스 슬롯 #1, ..., 억세스 슬롯 #i, ..., 억세스 슬롯 #8)에서 랜덤 억세스 버스트(100)를 전송할 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 랜덤 억세스 버스트는 두 부분, 즉 1 ms 길이의 전치부(102)와 10 ms 길이의 메시지부(104)로 구성되고, 전치부와 메시지부 사이에는 0.25 ms 길이의 아이들 시간(idle time)(106)이 있다. 길이 16의 직교 골드 코드(Orthogonal Gold code) 세트(512 골드 코드)를 근거로 하는 총 16개의 다른 전치부 서명이 있다. 이용가능한 서명과 시간 오프셋에 대한 정보는 BCCH에서 방송된다. 이 구조를 근거로, 수신기가 128개(16개의 전치부 서명을 8개 시간슬롯으로 곱한) 병렬 처리 유닛을 가지면, 128개의 랜덤 억세스 시도가 동시에 검출될 수 있다. 다른 말로 하면, 현재 셀의 최대로 구성된 기지국에 대해 똑같은 128개 랜덤 억세스 채널을 갖게 된다.

따라서, 이러한 광대역 멀티미디어 통신 시스템과 연관된 유일한 요구사항을 해결하는 UMTS에서 억세스 우선 순위를 제공하기 위한 방법과 장치가 필요하다. 특별히, UMTS RACH에 대한 억세스 우선 순위를 제공하기 위한 방법과 장치가 필요하다.

본 발명은 예를 들면, UMTS RACH에 대한 것과 같은 통신 시스템의 MAC 프로토콜에서 억세스 우선 순위(access priority)를 제공하는 방법 및 장치를 제공한다. 특별히, 본 발명은 (i) 랜덤 칩(chip) 지연 억세스 우선 순위(RCDAP); (ii) 랜덤 백오프(backoff) 근거의 억세스 우선 순위(RBBAP); (iii) 가변 논리 채널 근거의 억세스 우선 순위(VLCAP); (iv) UMTS-지정 변화 대 가변 논리 채널 근거의 억세스 우선 순위 구조(VLCAP'); (v) 확률 근거의 억세스 우선 순위(PBAP); 및 (vi) 재전송 근거의 억세스 우선 순위(REBAP)를 포함하는 몇가지 억세스 우선 순위 방법론을 제시한다.

본 발명의 한 특성으로, RCDAP 방법과 장치가 제공된다. RCDAP에서, 각 우선 순위 등급은 유리하게 억세스 요구를 기지국에 맡기기 이전에 칩 지연 분포 사이에서 다른 칩 지연에 지정된다. 양호하게, 더 높은 우선 순위를 갖는 등급에는 더 작은 평균 랜덤 칩 지연이 주어져, 그 억세스 요구는 더 낮은 우선 순위 등급을 갖는 사용자에 의해 주어진 것과 비교해 포착될 확률이 더 높아진다.

본 발명의 또 다른 특성으로, RBBAP 방법과 장치가 제공된다. RBBAP에서, 각 우선 순위 등급은 유리하게 다른 백오프 지연에 지정된다. 양호하게, 더 높은 억세스 우선 순위와 연관된 요구는 더 작은 평균 백오프 지연을 갖게 된다. 충돌이 있거나 일부 다른 이유로 억세스 요구가 기지국에서 성공적으로 수신되지 않을 때마다, 원격 단말기는 등급(i)에 의존해 미리 결정된 범위 사이에 분포된 랜덤 지연을 선택한다.

본 발명의 또 다른 특성으로, VLCAP 방법과 장치가 제공된다. VLCAP에서, 각 가입자에는 억세스 우선 순위 등급(i)이 주어진다. 양호하게, 가장 높은 우선 순위를 갖는 가입자는 기지국이 구성된 모든 논리적 억세스 채널에 억세스할 수 있고, 가장 낮은 우선 순위를 갖는 가입자들은 예를 들어, 8개 시간 오프셋을 갖춘 하나의 전치부 서명과 같이 논리적 억세스 채널의 작은 서브세트만 억세스하도록 허용된다. 이 접근법의 근본적인 개념은 원격 단말기가 선택하여야하는 논리적 억세스 채널의 수가 많으면 많을수록, 요구가 성공적으로 전송될 채널을 찾을 가능성이 더 높다는 것이다.

본 발명의 또 다른 특성으로, VLCAP 방법과 장치의 UMTS-지정 변화가 제공된다. VLCAP' 접근법은 특별히 특정한 UMTS 억세스 채널 구조를 고려한다. 즉, 각 전치부 서명에 대해 t 시간 슬롯이 있더라도, 기지국과 연관된 처리의 복잡성에 대한 제한으로 인해 기지국에서는 t개의 병렬 처리 유닛이 있을 수 없다. 예를 들면, 각각이(i^th, (i+4)^th) 시간 슬롯을 포착하도록 프로그램되어, 4개의 수신기만이 있을 수 있다. 그래서, VLCAP' 접근법에 따라, 낮은 우선 순위 등급을 갖는 요구는 더 많은 수의 시간 오프셋에 지정되므로, 더 높은 우선 순위 등급으로부터의 억세스 요구가 수신기에 의해 먼저 포착되도록 허용한다.

본 발명의 또 다른 특성으로, PBAP 방법과 장치가 제공된다. PBAP에서, 각 가입자에는 억세스 우선 순위 등급(i)이 주어진다. 각 억세스 우선 순위 등급(i)은 단지 특정한 확률(P_i)을 갖는 억세스 요구만을 전송할 수 있다. 가장 높은 우선 순위를 갖는 것은 항상 억세스 요구를 가질 때마다 그들의 억세스 요구를 전송한다.

본 발명의 또 다른 특성으로, REBAP 방법과 장치가 제공된다. REBAP에서, 억세스 요구는 그와 연관된 억세스 패킷 우선 순위(APP)를 갖고, 그에 의해 재전송되는 억세스 요구에는 새로운 억세스 요구에 걸쳐 더 높은 우선 순위가 주어진다.

본 발명에 따라 실행되는 억세스 우선 순위 기술은 상기 실시예의 하나 이상의 조합을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, RCDAP는 RBBAP 또는 VLCAP 및 PBAP 등과 실행될 수 있다.

본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적, 특성, 및 이점은 첨부된 도면과 연관되어 다음의 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 명백해진다.

도 1은 UMTS 억세스 네트워크의 블록도.

도 2는 UMTS와 연관된 프로토콜 스택(protocol stack)의 도면.

도 3은 UMTS에서 사용되는 비간섭성 RACH 수신기의 블록도.

도 4a 및 도 4b는 UMTS RACH에서 사용되는 억세스 슬롯(slot)과 랜덤 억세스 버스트(burst)의 구조를 설명하는 도면.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법의 흐름도.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법의 흐름도.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법의 흐름도.

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법의 흐름도.

도 9는 본 발명의 제 5 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법의 흐름도.

도 10은 본 발명의 제 6 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법의 흐름도.

도 11은 본 발명에 따라 기지국에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법의 흐름도.

도 12a는 원격 호스트(host)에 의해 관찰되는 전체적인 ODMAFQ 프로토콜 동작을 설명하는 흐름도.

도 12b는 기지국에 의해 관찰되는 전체적인 ODMAFQ 프로토콜 동작을 설명하는 흐름도.

도 13a는 ODMAFQ 억세스 제어에 대한 방법의 실시예를 설명하는 흐름도.

도 13b는 ODMAFQ 억세스 제어에 대한 방법의 다른 실시예를 설명하는 흐름도.

도 14a 내지 도 14c는 3가지의 ODMAFQ 콘텐션(contention) 해결 방법을 설명하는 흐름도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

2, 4 : 원격 단말기 6 : 기지국

10, 12, 14 : 블록 20 : 데이터베이스

24 : 코어 네트워크 30 : 수신기

32 : 믹서 34 : 필터

36 : 샘플링 유닛 38 : 역확산기

42 : 적분기 46 : 타이밍 검출기

50 : 시간 쉬프팅 유닛 56 : 탐색기

본 발명은 이후 UMTS의 MAC 층에서 억세스 우선 순위 제어에 대해, 특히 랜덤 억세스 채널이나 RACH에서의 억세스 우선 순위 제어에 대해 설명된다. 그러나, 여기서 논의된 본 발명의 지시는 그렇게 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명의 억세스 우선 순위 방법은 다른 통신 시스템에도 적용될 수 있어, 원격 단말기(예를 들면, 이동되거나 고정된)가 기지국이나 다른 통신 시스템 억세스 지점과 연관된 통신 채널로의 억세스를 보장하도록 랜덤하게 시도하게 된다. 부가하여, 원격 단말기나 기지국에서 사용되도록 여기서 설명된 방법은 그와 각각 연관된 하나 이상의 프로세서에 의해 실시되는 것으로 이해되어야 한다. 여기서 사용되는 "프로세서(processor)"란 말은 CPU(central processing unit) 및 연관된 메모리를 포함하여 처리 디바이스를 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명의 방법을 실시하는 것과 연관된 소프트웨어 지시나 코드는 연관된 메모리에 저장되고, 사용될 준비가 될 때 적절한 CPU에 의해 회복되어 실시된다. 또한, "원격 단말기(remote terminal)"란 말은 기지국과 통신할 수 있는 디바이스를 칭한다. 예를 들면, 원격 단말기는 이동되거나(예를 들어, 무선 전화기나 무선 모뎀을 갖춘 휴대용 개인 컴퓨터) 고정될 수 있다(예를 들어, 무선 모뎀을 갖춘 고정된 개인 컴퓨터). 또한, "기지국(base station)"과 "noce_b"는 여기서 상호교환 가능하게 사용된다.

상기에 기술된 바와 같이, 본 발명은 "통신 네트워크를 위한 다중 억세스 시스템에서 억세스 제어 방법(Method for Access Control in a Multiple Access System for Communication Networks)"명으로 1998년 5월 22일 출원된 미국 특허 출원 일련 No. 09/084,072에서 설명된 주된 문제에 관련되고, 여기서는 "수요 다중 억세스의 공정한 대기열(on-demand multiple access fair queuing)" 또는 ODMAFQ라 칭하여지는 또 다른 MAC 프로토콜이 설명된다. 관련된 MAC 기능을 설명하는 "ODMAFQ MAC 프로토콜 동작"명의 섹션은 본 발명의 상세한 설명에 이어진다.

다시 도 1을 참고로 앞서 기술된 바와 같이, 원격 단말기(2, 4)는 기지국(6)과의 무선 인터페이스를 통해 UMTS 억세스 네트워크에 연결된다. 통신을 이루기 위해, 원격 단말기는 기지국(6)과의 무선 인터페이스를 통해 미디어 억세스 제어(MAC) 프레임을 전달하고 수신한다. 단말기(4)의 경우, 내부 또는 외부 모뎀은 기지국과의 무선 연결을 제공하는데 사용된다. 원격 단말기(2)와 같은 원격 단말기는 전형적으로 자체 내부 모뎀을 갖는다. 그럼에도 불구하고, 패킷은 전형적으로 버스트 랜덤을 근거로 하여 원격 단말기에서 발생되거나 수신된다. 패킷은 기지국으로 업링크 전송될 때까지 원격 단말기에서 버퍼 처리된다. 공지된 바와 같이, 기지국(6)은 넓은 무선 커버 영역을 제공하고 각 커버 영역으로부터의 원격 단말기 트래픽을 예를 들어, 도 1의 UMSC(16)와 같은 시스템의 이동 스위칭 센터로 다중화한다. 기지국은 또한 셀에서 하나 이상의 원격 단말기로 향하는 패킷을(다운링크(down-link)) 방송한다.

UMTS 다중 억세스 구조는 랜덤 억세스 채널(RACH) 및 패킷 전송 채널이 슬롯 대 슬롯을 근거로 형성된 시간-슬롯화 시스템(즉, Slotted ALOHA 접근법)이다. 각 채널에서의 시간 슬롯 기간은 실시되는 특정한 시스템을 근거로 선택된다. 일반적으로, 전달될 패킷을 갖는 원격 단말기는 억세스 요구를 RACH를 통해 기지국에 전송한다. 기지국이 지지하도록 구성된 비교적 적은 수의 억세스 채널과 비교해 잠재적으로 큰 수의 원격 단말기로 인해, 억세스 우선 순위 구조는 네트워크 트래픽의 순서적 및 시간적 처리를 보장할 필요가 있다. 즉, 많은 원격 단말기가 랜덤하게 단일 통신 채널을 사용하기를 원한다(즉, 패킷을 전달하는 채널 대역폭을 요구한다)는 사실이 주어질 때, 억세스 요구의 우선 순위를 정하는 방법은 비교적 많이 필요로 하는 원격 단말기가 비교적 적게 필요로 하는 원격 단말기에 걸쳐 기지국과 연관된 채널 대역폭을 억세스하도록 허용하기 위해 네트워크에서 실행되어야 한다. 그래서, 예를 들어 두 원격 단말기가 기지국으로 전송될 패킷 데이터를 갖고 있으면, 더 높은 억세스률을 갖는 원격 단말기의 억세스 요구가 다른 원격 단말기 보다 더 쉽게 수신되고 수용될 필요가 있다. 그러나, 원격 단말기의 우선 순위 등급은 동적인 것으로 이해되어야 한다. 즉, 이는 전송될 패킷의 내용 및/또는 특성과 원격 단말기의 특성에 의존한다. 예를 들어, 패킷이 지연에 민감하거나(예를 들면, 상호작용 비디오, 음성) 즉각 전송을 보장하는 특성이 있는(예를 들면, 응급 상황) 데이터를 나타내면, 원격 단말기는 상황에 알맞는 우선 순위, 즉 이 경우에서는 높은 우선 순위를 갖는 우선 순위 등급을 선택한다. 또한, 원격 단말기가 가입된 서비스 레벨(예를 들면, 특급이나 일반)에 의존해, 다른 억세스 우선 순위가 지정된다.

도 11을 참고로, 본 발명에 따라 기지국에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법(1100)의 흐름도가 도시된다. UMTS에서, 기지국(예를 들면, 기지국 6)은 표지(beacon) 또는 파일럿(pilot) 신호에서의 억세스 우선 순위 시스템 매개변수를 커버 영역내의 원격 단말기(RT)에 방송한다(단계 112). 원격 단말기에서 실행되는 억세스 우선 순위의 방법에 따라 특별히 설명된 바와 같이, 억세스 우선 순위 시스템 매개변수는 원격 단말기가 기지국 억세스 요구 처리에서 사용하는 매개변수를 포함한다. 즉, 기지국은 원격 단말기가 억세스 요구동안 사용하도록 수신하여 저장한 각각의 소정의 우선 순위 등급에 관한 매개변수를 전송한다. 단계(1104)에서, 기지국은(그와 연관된 프로세서를 통해) 억세스 요구가 원격 단말기로부터 수신되었나를 결정한다. 그렇지 않은 경우, 기지국은 수신될 것을 대기한다. 억세스 요구가 원격 단말기로부터 수신되면, 기지국은 요구가 성공적으로 수신되었음을 나타내도록 승인 메시지를 원격 단말기에 전달한다(단계 1106). 이 승인 신호는 기지국과 원격 단말기 사이의 전방 억세스 채널(FACH)에서 전송된다. 기지국은 이어서 UMTS에서 사용된 패킷 데이터 수신 과정에 따라 원격 단말기 부여 억세스로부터 패킷 데이터의 수신을 준비한다(단계1108).

이제는 도 5를 참고로, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법(500)의 흐름도가 도시된다. 이 방법은 UMTS 기지국(예를 들면, 기지국 6)으로 업링크되는 패킷을 발생하거나 수신한 원격 단말기(예를 들면, 원격 단말기 2, 4)에서 실행되는 것으로 이해되어야 한다. 도 5에 도시된 실시예는 이후 랜덤 칩 지연 억세스 우선 순위(Random Chip Delay Access Priority, RCDAP)라 칭하여진다. 일반적으로, RCDAP 접근법에서는 각 우선 순위 등급이 유리하게 기지국으로 억세스 요구를 제출하기 이전에 다른 평균 랜덤 칩 지연으로 지정된다. 각 칩은 특정한 시간 기간인 것으로 공지되고, 그와 같이 각 칩은 특정한 시간 지연을 나타낸다. 그래서, 칩 지연의 시간 기간은 지연에서 칩의 수와 직접 관련된다. 더 긴 지연은 짧은 지연 보다 더 많은 칩을 갖는다. 칩 지연의 사용은 UMTS에서 원격 단말기와 기지국 사이의 CDMA 무선 인터페이스(W-CDMA)의 사용으로 인한 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 한 실시예에 따라, 억세스 요구가 더 작은 시간 지연을 갖도록, 더 높은 우선 순위를 갖는 등급에는 더 작은 평균 랜덤 칩 지연이 주어지므로, 더 낮은 우선 순위 등급을 갖는 사용자에 의해 제출된 것과 비교해 포착될 확률이 더 높다.

도 5의 억세스 우선 순위 실시예에서, 원격 단말기는 단계(501)에서 기지국에 의해 방송된 다음의 억세스 우선 순위 시스템 매개변수를 수신하고(메모리에) 저장한다: 원격 단말기와 기지국 사이에 존재하는 논리적 억세스 채널의 수인 M; 각 등급(i)에 대해 재전송 시도의 최대수인 K_i; (RN_i, ..., RN_i') 사이에 분포된 각 등급(i)에 대한 랜덤 칩 지연으로, 여기서 RN_i＜ RN_i+1, RN_i' ＜ RN_i+1', 예를 들면 RN₀＜ RN₁, RN₀' ＜ RN₁'. i = 0, 1, ... 등인 것으로 이해된다. 그래서, 억세스 우선 순위 등급 0(가장 높은 우선 순위)과 연관된 칩 지연은 더 낮은 억세스 우선 순위 등급, 예를 들면 등급 1과 연관된 분포에서의 칩 지연 보다 평균적으로 더 작은 랜덤 칩 지연의 분포로부터 선택된다. 그래서, 등급 0으로 설정된 원격 단말기는 등급 1로 설정된 원격 단말기 보다 더 높은 우선 순위를 갖는다.

따라서, 단계(502)에서, 원격 단말기(그와 연관된 프로세서를 통해)는 전송되는 패킷의 수신으로 인해 새로운 억세스 요구가 요구되는가 여부를 결정한다. 그런 경우, 단계(504)에서, 원격 단말기는 논리적 억세스 채널(1, ..., M)을 선택한다. 이어서, 요구되는 우선 순위 등급(예를 들면, 전송되는 데이터의 특성이나 내용으로 인한) 또는 원격 단말기에 부여된 우선 순위 등급(예를 들면, 원격 단말기의 사용자가 정규, 특급과 같은 서비스의 특정한 레벨에 가입한 경우)을 근거로, 원격 단말기는 단계(506)에서 분포(RN_i, ..., RN_i')으로부터 랜덤 칩 지연을 선택한다. 그래서, 전송의 우선 순위가 높으면, 원격 단말기는 가장 낮은 랜덥 칩 지연 분포로부터 선택하고, 그에 의해 요구가 성공적일 가능성이 증가된다. 전송의 우선 순위가 낮으면, 원격 단말기는 가장 높은 랜덤 칩 지연 분포로부터 선택하고, 그에 의해 더 높은 우선 순위 등급으로 억세스를 요구하는 원격 단말기와 비교해 요구가 성공적일 가능성이 감소된다. 물론, 우선 순위에 의존해, 원격 단말기는 그 사이에 있는 랜덤 칩 지연 분포로부터 선택할 수 있다. 이어서, 억세스 결과는 단계(508)에서 선택된 논리적 억세스 채널로 선택된 칩 지연에 따라 전송된다.

다음에 단계(510)에서, 단말기는 억세스 요구가 기지국에 의해 성공적으로 수신되었나 여부를 결정한다. 이는 기지국이 억세스 요구 승인 메시지를 단말기에 전달함으로서 이루어진다(도 11의 단계 1106). 억세스 요구가 성공적이었으면, 억세스 우선 순위 제어 방법은 종료되고(단계 512), 원격 단말기는 UMTS에서 사용되는 패킷 전달 구조에 따라 패킷을 전송할 수 있다.

그러나, 요구가 성공적이지 않으면, 단계(514)에서, 단말기는 no_tx라 칭하여지는 변수를 1 만큼(no_tx ++) 증가시킨다. 변수 no_tx는 원격 단말기에 의해 억세스 요구가 전송된 회수를 나타낸다(그 값은 원격 단말기 프로세서와 연관된 메모리에 저장된다). 단계(516)에서, no_tx는 K_i(등급 I에 대해 재전송 시도의 최대수)에 비교된다. no_tx가 K_i보다 크면, 현재 억세스 요구는 취소된다(단계 518). 더 높은 우선 순위 등급은 더 많은 재전송 시도가 이루어지도록 더 높은 K_i(즉, K_i≥ K_i+1)에 지정된다. 재전송의 최대수에 이르지 않았으면, 단계(520)에서는 백오프 처리가 실행된다. 수개의 원격 단말기가 대략 동시에 억세스 요구 신호를 전송하도록 의도한 것이 성공적이지 못하다고 가정하면(예를 들면, 성공하지 못한 것은 요구간의 충돌로 인한 것이다), 각 원격 단말기가 대략 같은 시간에 재전송을 시도하는 것은 바람직하지 않으므로, 백오프 과정이 양호하게 사용되는 것으로 이해되어야 한다. 그래서, 각 단말기는 재전송된 억세스 요구의 충돌 가능성이 줄어들도록 랜덤하게 선택된 시간량 만큼 재전송을 지연시킨다. 다른 방법의 실시예에서, 백오프는 도 6에 대해 이후 설명될 본 발명의 과정에 따라 실행될 수 있다. 백오프 이후에, 원격 단말기는 단계(522)에서 다음의 이용가능한 억세스 슬롯을 대기하고, 이어서 단계(504)로 복귀되어 처리를 반복한다.

이제는 도 6을 참고로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법(600)의 흐름도가 도시된다. 다시, 이 방법은 UMTS 기지국(예를 들면, 기지국 6)으로 업링크 전송되는 패킷을 발생 또는 수신한 원격 단말기(예를 들면, 단말기 2 또는 4)에서 실행되는 것으로 이해되어야 한다. 도 6에서 설명된 실시예는 이후 랜덤 백오프 근거의 억세스 우선 순위(Random Backoff Based Access Priority, RBBAP)라 칭하여진다. 일반적으로, RBBAP 접근법에서, 각 우선 순위 등급은 유리하게 다른 평균 백오프 지연으로 지정된다. 더 높은 억세스 우선 순위와 연관된 요구가 더 작은 평균 백오프 지연을 갖게 된다. 충돌이 있거나 억세스 요구가 기지국에서 성공적으로 수신되지 못할 다른 이유가 있을 때마다, 원격 단말기는 등급(i)에 의존해 D_i≤ D_i', D_i≤ D_i+1, D_i' ≤ D_i+1'인 범위(D_i, ..., D_i') 사이에 분포된 랜덤 지연을 선택하고, 여기서 등급(i)은 등급(i+1) 보다 더 높은 우선 순위를 갖는다.

도 6의 억세스 우선 순위 실시예에서, 원격 단말기는 단계(601)에서 기지국에 의해 방송되는 다음의 억세스 우선 순위 시스템 매개변수를 수신하고(메모리에) 저장한다: 원격 단말기와 기지국 사이에 존재하는 논리적 억세스 채널의 수인 M; 각 등급(i)에 대해 재전송 시도의 최대수인 K_i; D_i≤ D_i', D_i≤ D_i+1, D_i' ≤ D_i+1'인 범위(D_i, ..., D_i') 사이에 분포된 랜덤 지연으로, 여기서 등급(i)는 등급(i+1) 보다 더 높은 우선 순위를 갖는다. 그래서, 더 높은 억세스 우선 순위 등급과 연관된 백오프 지연은 더 낮은 억세스 우선 순위 억세스와 연관된 분포에서의 백오프 지연 보다 평균적으로 더 낮은 랜덤 백오프 지연의 분포로부터 선택된다. 예를 들면, 등급 0으로 설정된 원격 단말기는 등급 1로 설정된 원격 단말기 보다 더 높은 우선 순위를 갖는다.

따라서, 단계(602)에서, 원격 단말기는(그와 연관된 프로세서를 통해) 전송되는 패킷의 수신으로 인해 새로운 억세스 요구가 요구되는가 여부를 결정한다. 그런 경우, 단계(604)에서, 원격 단말기는 논리적 억세스 채널(1, ..., M)을 선택한다. 이어서, 억세스 요구는 단계(606)에서 선택된 논리적 억세스 채널로 전송된다. 다음 단계(608)에서, 단말기는 억세스 요구가 기지국에 의해 성공적으로 수신되었나 여부를 결정한다. 다시, 이는 기지국이 억세스 요구 승인 메시지를 단말기(도 11의 단계 1106)에 전송함으로서 이루어진다. 억세스 요구가 성공적이면, 억세스 우선 순위 제어 방법은 종료되고(단계 610), 원격 단말기는 UMTS에서 사용되는 패킷 전달 구조에 따라 패킷을 전달할 수 있다.

그러나, 요구가 성공적이지 않으면, 단계(612)에서, 단말기는 변수 no_tx를 1 만큼 증가시킨다. 단계(614)에서는 no_tx가 K_i에 비교된다. no_tx가 K_i보다 크면, 현재 억세스 요구는 취소된다(단계 616). 재전송의 최대수에 이르지 않았으면, 단계(618)에서는 백오프 처리가 실행된다. 단계(618)에서는 요구되는 우선 순위 등급이나 원격 단말기에 부여된 우선 순위 등급을 근거로, 단말기가 분포(D_i, ..., D_i')로부터 랜덤 백오프 지연을 선택한다. 그래서, 전송의 우선 순위가 높으면, 원격 단말기는 가장 낮은 랜덤 백오프 지연 분포로부터 선택하여 요구가 성공적일 가능성을 증가시킨다. 즉, 백오프 지연은 재전송이 더 낮은 등급 보다 비교적 더 빠르도록 비교적 짧다. 전송의 우선 순위가 낮으면, 원격 단말기는 가장 높은 랜덤 백오프 지연 분포로부터 선택하여, 더 높은 우선 순위 등급으로 억세스를 요구하는 원격 단말기와 비교해 요구가 성공적일 가능성을 감소시킨다. 물론, 우선 순위에 의존해, 원격 단말기는 그들 사이에 있는 랜덤 백오프 지연 분포로부터 선택할 수 있다. 백오프 이후에, 원격 단말기는 단계(620)에서 다음 이용가능한 억세스 슬롯을 대기하고, 이어서 단계(604)로 복귀되어 처리를 반복한다.

이제는 도 7을 참고로, 본 발명의 제 3 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법(700)의 흐름도가 도시된다. 다시, 이 방법은 UMTS 기지국(예를 들면, 기지국 6)으로 업링크 전송되는 패킷을 발생하거나 수신한 원격 단말기(예를 들면, 단말기 2 또는 4)에서 실행되는 것으로 이해된다. 도 7에 도시된 실시예는 이후 가변 논리적 채널 근거의 억세스 우선 순위(Variable Logical Channel-based Access Priority, VLCAP)라 칭하여진다. 일반적으로, VLCAP 접근법에서, 각 가입자에는 억세스 우선 순위 등급(i)가 주어진다. 가장 높은 우선 순위(등급 0)을 갖는 가입자는 기지국이 구성된 모든 논리적 억세스 채널(예를 들면, 16x8)을 억세스할 수 있고, 가장 낮은 우선 순위를 갖는 가입자는 논리적 억세스 채널의 작은 서브세트, 예를 들면 8 시간 오프셋을 갖춘 하나의 전치부 서명만을 억세스하도록 허용된다. 이 접근법하의 근본 원리는 원격 단말기가 선택하여야 할 논리적 억세스 채널의 수가 많으면 많을수록, 억세스 요구가 성공적으로 전송될 채널을 찾을 가능성이 더 높아진다는 것이다.

도 7의 억세스 우선 순위 실시예에서, 원격 단말기는 단계(701)에서 기지국에 의해 방송된 다음의 억세스 우선 순위 시스템 매개변수를 수신하고(메모리에) 저장한다: 원격 단말기와 기지국 사이에 존재하는 논리적 억세스 채널의 수인 M; 등급(i)가 억세스할 수 있는 논리적 억세스 채널의 최대수인 N_i로서, 여기서 N_i＞ N_i+1이고 N₀= M; 각 등급(i)에 대한 재전송 시도의 최대수인 K_i.

따라서, 단계(702)에서, 원격 단말기는(그와 연관된 프로세서를 통해) 전송되는 패킷의 수신으로 인해 새로운 억세스 요구가 요구되는가 여부를 결정한다. 그런 경우, 단계(704)에서, 원격 단말기는 논리적 억세스 채널(1, ..., M)을 선택한다. 즉, 논리적 채널은 논리적 채널의 세트로부터 선택되고, 그 세트의 크기는 요구의 우선 순위 등급에 의존한다. 요구가 가장 높은 우선 순위 등급에 따르면, 원격 단말기는 모두 M개의 논리적 억세스 채널로부터 선택할 수 있고, 우선 순위 요구를 감소시키는 것은 선택하는 서브세트의 크기를 감소시킨다. 다른 방법의 실시예에서, 원격 단말기는 도 5의 RCDAP 접근법에 따라 이 지점에서 랜덤 칩 지연을 저장하고 선택할 수 있다. 이어서, 억세스 요구는 단계(706)에서 선택된 논리적 억세스 채널로 전송된다. 다음 단계(708)에서, 단말기는 기지국에 의해 억세스 요구가 성공적으로 수신되었나 여부를 결정한다. 다시, 이는 기지국이 억세스 요구 승인 메시지를 단말기에 전송함으로서(도 11의 단계 1106) 이루어질 수 있다. 억세스 요구가 성공적이면, 억세스 우선 순위 제어 방법은 종료되고(단계 710), 원격 단말기는 UMTS에서 사용되는 패킷 전달 구조에 따라 패킷을 전송할 수 있다.

그러나, 요구가 성공적이지 못하면, 단계(712)에서, 단말기는 변수 no_tx를 1 만큼 증가시킨다. 단계(714)에서는 no_tx가 K_i에 비교된다. no_tx가 K_i보다 크면, 현재 억세스 요구는 취소된다(단계 716). 재전송의 최대수에 이르지 않았으면, 단계(718)에서는 백오프 처리가 실행된다. 다른 방법의 실시예에서, 백오프 처리는 도 6의 단계(618)에서 상술된 바와 똑같다. 백오프 이후에, 원격 단말기는 단계(720)에서 다음의 이용가능한 억세스 슬롯을 대기하고, 이어서 단계(704)로 복귀되어 처리를 반복한다.

도 8을 참고로, 본 발명의 제 4 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법(800)의 흐름도가 도시된다. 방법(800)은 도 7의 VLCAP 구조의 변형인 것으로 이해되어야 한다. 그 변형은 VLCAP'라 칭하여지고, 특별히 특정한 UMTS 억세스 채널 구조를 고려한다. 즉, 각 전치부 서명에 대해 8개 시간 오프셋이 있더라도, 기지국과 연관된 처리 복잡성에 대한 제한으로 인해 기지국에는 8개의 병렬 처리 유닛이 없다. 예를 들면, 각 수신기가 예를 들어(i^th, (i+4)^th) 시간 오프셋을 포착하도록 프로그램되어 4개의 수신기만이 있다. 그러나, 시간 오프셋은 순차적일 필요가 없는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 수신기는 수신된 처음 4개의 시간 오프셋, 예를 들면 시간 오프셋 1, 3, 5, 및 6을 포착할 수 있다. 그래서, VLCAP' 접근법에 따라, 더 낮은 우선 순위 등급을 갖는 요구는 더 높은 수의 시간 오프셋에 지정되므로, 더 높은 우선 순위 등급으로부터의 억세스 요구가 수신기에 의해 먼저 포착되도록 허용한다. 즉, 등급이 높은 우선 순위 등급이면, 이는 선택하는 것으로부터 낮은 시간 오프셋(예를 들면, 1 내지 4)에 지정되고, 낮은 우선 순위 등급은 선택하는 것으로부터 높은 시간 오프셋(예를 들면, 5 내지 8)에 지정된다. 그러므로, 더 높은 우선 순위 억세스 요구는 더 낮은 우선 순위 억세스 요구 보다 수신되기 더 쉽다.

도 8의 억세스 우선 순위 실시예에서, 원격 단말기는 단계(801)에서 기지국에 의해 방송되는 다음의 억세스 우선 순위 시스템 매개변수를 수신하고(메모리에) 저장한다: 전치부 서명의 최대수인 P(예를 들면, P ≤ 16); 시간 오프셋의 수인 T(예를 들면, T ＜ 8)와, 그에 의해 기지국이 포함한 시간 탐색기능과 처리 유닛의 수를 나타내는 논리적 억세스 채널의 총(PxT) 수가 되는 M; 및 각 등급(i)에 대한 재전송 시도의 최대수인 K_i.

따라서, 단계(802)에서, 원격 단말기는 (그에 연관된 프로세서를 통해) 전송되는 패킷의 수신으로 인해 새로운 억세스 요구가 요구되는가 여부를 결정한다. 그런 경우, 단계(804)에서, 원격 단말기는 (1, ..., P) 중에서 전치부를 선택한다. 이어서, 단계(806)에서는 등급(i)에 대해 원격 단말기가 T_i＜ T_i+1, T_i' ＜ T_i+1', T₀= 0, T_max' = 8인 (T_i, ..., T_i')로부터 한 시간 오프셋을 선택한다. 예를 들면, 등급 0(가장 높은 우선 순위 등급)은 시간 오프셋 0과 시간 오프셋 4 사이의 범위에 있는 시간 오프셋의 세트로부터 선택할 수 있다. 다른 방법의 실시예에서, 원격 단말기는 도 5의 RCDAP 접근법에 따라 이 지점에서 랜덤 칩 지연을 저장하여 선택할 수 있다. 억세스 요구는 이어서 단계(808)에서 선택된 논리적 억세스 채널로 전송된다.

다음 단계(810)에서, 단말기는 기지국에 의해 억세스 요구가 성공적으로 수신되었나 여부를 결정한다. 다시, 이는 기지국이 억세스 요구 승인 메시지를 단말기에 전송함으로서(도 11의 단계 1106) 이루어진다. 억세스 요구가 성공적이면, 억세스 우선 순위 제어 방법은 종료되고(단계 812), 원격 단말기는 UMTS에서 사용되는 패킷 전달 구조에 따라 패킷을 전송할 수 있다.

그러나, 요구가 성공적이지 못하면, 단계(814)에서, 단말기는 변수 no_tx를 1 만큼 증가시킨다. 단계(816)에서는 no_tx가 K_i에 비교된다. no_tx가 K_i보다 크면, 현재 억세스 요구는 취소된다(단계 818). 재전송의 최대수에 이르지 않았으면, 단계(820)에서는 백오프 처리가 실행된다. 다른 방법의 실시예에서, 백오프 처리는 도 6의 단계(618)에서 상술된 바와 똑같다. 백오프 이후에, 원격 단말기는 단계(822)에서 다음의 이용가능한 억세스 슬롯을 대기하고, 이어서 단계(804)로 복귀되어 처리를 반복한다.

이제는 도 9를 참고로, 본 발명의 제 5 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법(900)의 흐름도가 도시된다. 다시, 이 방법은 UMTS 기지국(예를 들면, 기지국 6)으로 업링크되는 패킷을 발생 또는 수신한 원격 단말기(예를 들면, 단말기 2 또는 4)에서 실행되는 것으로 이해되어야 한다. 도 9에 도시된 실시예는 이후 확률 근거의 억세스 우선 순위(Probabililty Based Access Priority, PBAP)라 칭하여진다. 일반적으로, PBAP 접근법에서, 각 가입자에게는 억세스 우선 순위 등급(i)이 주어진다. 각 억세스 우선 순위 등급(i)은 특정한 확률 P_i를 갖는 억세스 요구만을 전송시킬 수 있다. 가장 높은 우선 순위를 갖는 등급(등급 0)은 항상 억세스 요구를 가질 때마다 억세스 요구를 전송한다. 예를 들면, P₀= 1(높은 우선 순위)이고 P₁= 0.5(낮은 우선 순위)이다. 각 억세스 우선 순위 등급은 또한 다른 재시도의 최대수를 갖는다. 더 낮은 억세스 우선 순위 등급은 더 낮은 재시도의 최대수를 갖는다.

도 9의 억세스 우선 순위 실시예에서, 원격 단말기는 단계(901)에서 기지국에 의해 방송되는 다음의 억세스 우선 순위 시스템 매개변수를 수신하고(메모리에) 저장한다: 원격 유닛과 기지국 사이에 존재하는 논리적 억세스 채널의 수인 M; 각 등급(i)에 대한 확률 P_i; 및 등급(I)와 연관된 전송 재시도의 최대수인 K_i, 여기서 P_i= 1이고 P_i＜ P_i+1, K₀= K_max이고 K_i+1＜ K_i.

따라서, 단계(902)에서, 원격 유닛은(그에 연관된 프로세서를 통해) 전송되는 패킷의 수신으로 인해 새로운 억세스 요구가 요구되는가 여부를 결정한다. 그런 경우, 단계(904)에서, 원격 단말기는 변수 no_tx = 0으로 설정한다. 이는 재전송 시도 변수이다. 단계(906)에서, 원격 단말기는 x ＞ (1 - P_i)인가를 결정한다. x는 0과 1 사이에서 균일하게 분포된 랜덤 변수인 것으로 이해되어야 한다. x가 (1 - P_i) 보다 크지 않으면, 원격 단말기는 단계(908)에서 다음의 이용가능한 억세스 슬롯을 대기하고, 이어서 단계(904)로 복귀되어 처리를 반복한다. x ＞ (1 - P_i)이면, 원격 단말기는 논리적 억세스 채널(1, ..., M)을 선택한다. 이어서, 단계(912)에서는 억세스 요구가 선택된 논리적 억세스 채널로 전송된다. 다음 단계(914)에서, 단말기는 기지국에 의해 억세스 요구가 성공적으로 수신되었나 여부를 결정한다. 다시, 이는 기지국이 억세스 요구 승인 메시지를 단말기에 전송함으로서(도 11의 단계 1106) 이루어진다. 억세스 요구가 성공적이면, 억세스 우선 순위 제어 방법은 종료되고(단계 916), 원격 단말기는 UMTS에서 사용되는 패킷 전달 구조에 따라 패킷을 전송할 수 있다.

그러나, 요구가 성공적이지 못하면, 단계(918)에서, 단말기는 변수 no_tx를 1 만큼 증가시킨다. 단계(920)에서는 no_tx가 K_i에 비교된다. no_tx가 K_i보다 크면, 현재 억세스 요구는 취소된다(단계 922). 재전송의 최대수에 이르지 않았으면, 단계(924)에서는 백오프 처리가 실행된다. 다른 방법의 실시예에서, 백오프 처리는 도 6의 단계(618)에서 상술된 바와 똑같다. 백오프 이후에, 원격 단말기는 단계(908)에서 다음의 이용가능한 억세스 슬롯을 대기하고, 이어서 단계(904)로 복귀되어 처리를 반복한다.

이제는 도 10을 참고로, 본 발명의 제 6 실시예에 따라 원격 단말기에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법(1000)의 흐름도가 도시된다. 이 방법은 UMTS 기지국(예를 들면, 기지국 6)에 업링크된 패킷을 발생 또는 수신한 원격 단말기(예를 들면, 단말기 2 또는 4)에서 실행되는 것으로 이해되어야 한다. 도 10에 도시된 실시예는 이후 재전송 근거의 억세스 우선 순위(Retransmission Based Access Priority, REBAP)라 칭하여진다. 일반적으로, REBAP 접근법에서는 모든 억세스 요구가 그와 연관된 억세스 패킷 우선 순위(APP)을 갖는 것으로 가정된다. REBAP 구조는 재전송되는 억세스 요구에 새로운 억세스 요구 보다 더 높은 우선 순위를 제공한다. 이러한 특성은 모든 성공적인 시도에 대해 더 작은 평균 억세스 지연 보다 더 작은 95th 또는 99th 백분율 억세스 지연을 요구하는 특정한 응용에 유리하다. 새로운 모든 억세스 요구에는 가장 낮은 AP 등급(n_max- 1)이 주어진다. 이어서, 우선 순위가 재전송 회수를 근거로 동적으로 조정된다. 억세스 패킷은 M개의 논리적 억세스 채널을 모두 억세스할 수 있지만, 억세스 패킷 우선 순위 등급에 의존해, 다른 랜덤 칩 지연을 선택하게 된다. 가장 낮은 APP 등급은 선택하는 것으로부터 가장 높은 평균 랜덤 칩 지연 분포를 갖는다. 실패하여 재전송될 필요가 있는 억세스 요구는 조정된 APP 등급을 갖는다. APP 특성에 부가하여 억세스 서비스 우선 순위(ASP) 등급이 또한 정의될 수 있음을 주목한다. 가장 높은 ASP, 말하자면 등급 0을 갖는 요구는 각 재시도로 실패된 억세스 요구의 APP를 자동적으로 증가시킨다. 더 낮은 ASP를 갖는 것은 실패된 시도의 APP를 덜 적극적으로 조정한다. 예를 들면, ASP 등급 1은 2번 실패한 이후에만 억세스 요구의 APP를 증가시킨다.

도 10의 억세스 우선 순위 실시예에서, 원격 단말기는 단계(1001)에서 기지국에 의해 방송된 다음의 억세스 우선 순위 시스템 매개변수를 수신하고(메모리에) 저장한다: 원격 단말기와 기지국 사이에 존재하는 논리적 억세스 채널의 수인 M; 각 등급(i)에 대해 그와 연관된 두 수, 즉 각 등급(i)에 대한 재전송 시도의 최대수인 K_i및 각 등급(i)에 대해 랜덤 칩 지연을 나타내는 RN_i를 갖는 APP. 또한, APP는 0, ..., n_max-1의 범위에 있고, 0은 더 높은 우선 순위를 갖는 것으로 가정된다. ASP가 사용되면, 매개변수 ASP와 S_j는 또한 기지국에 의해 전송되고 원격 단말기에 의해 수신되어 저장된다. S_j는 등급(j)으로부터 억세스 요구의 APP가 업데이트되기 이전에 등급(j)에 대해 요구되는 재전송의 수를 나타낸다. 그래서, K_i는 APP 우선 순위 등급에 관련되고, S_j는 ASP 우선 순위 등급에 관련된다. 예를 들면, ASP = 0, 1, 2에 대해; S₀= 1, S₁= 3, S₂= 5이다.

따라서, 단계(1002)에서, 원격 단말기는 (그에 연관된 프로세서를 통해) 전송되는 패킷의 수신으로 인해 새로운 억세스 요구가 요구되는가 여부를 결정한다. 그런 경우, 단계(1004)에서, 원격 단말기는 APP = n_max- 1, ASP = j, no_tx - 0, 및 adj = 0으로 설정한다(adj는 이후 설명된다). 이어서, 단계(1006)에서는 원격 단말기가 분포 (RN_i, ..., RN_i')로부터 랜덤 칩 지연을 선택한다. 단계(108)에서, 원격 단말기는 논리적 억세스 채널 (1, ..., M)을 선택한다. 억세스 요구는 단계(1010)에서 칩 지연에 따라 선택된 논리적 억세스 채널로 전송된다. 다음 단계(1012)에서, 단말기는 기지국에 의해 억세스 요구가 성공적으로 수신되었나 여부를 결정한다. 이는 기지국이 억세스 요구 승인 메시지를 단말기에 전송함으로서(도 11의 단계 1106) 이루어진다. 억세스 요구가 성공적이면, 억세스 우선 순위 제어 방법은 종료되고(단계 1014), 원격 단말기는 UMTS에서 사용되는 패킷 전달 구조에 따라 패킷을 전송할 수 있다.

그러나, 요구가 성공적이지 못하면, 단계(1016)에서, 단말기는 변수 no_tx 및 adj를 1 만큼 증가시킨다. 변수 no_tx는 원격 단말기에 의해 억세스 요구가 전송된 회수를 나타내고, adj는 Sj에 이르렀는가 여부를 점검하는데 사용되는 변수를 나타낸다. 단계(1018)에서, no_tx는 K_i에 비교된다. no_tx가 K_i와 같거나 더 크면, 현재 억세스 요구는 취소된다(단계 1020). 그러나, no_tx가 K_i와 같거나 더 크지 않으면, 원격 단말기는 adj가 Sj와 같거나 더 큰가 여부를 점검한다(단계 1022). 그렇지 않은 경우, APP는 단계(1004)에서 설정된 바와 똑같이 유지된다. 이어서, 단계(1024)에서는 백오프 처리가 실행된다. 백오프 처리는 도 6의 단계(618)에서 설명된 바와 똑같다. 백오프 이후에, 원격 단말기는 단계(1026)에서 다음의 이용가능한 억세스 슬롯을 대기하고, 이어서 단계(1006)에 복귀되어 처리를 반복한다. 그러나, adj가 Sj와 같거나 더 크면, APP는 1 만큼 감소되고(APP = n-1), 그에 의해 재전송된 요구의 우선 순위를 증가시킨다(단계 1028). 또한, adj는 단계(1028)에서 0으로 재설정된다. 이어서, 단계(1024)에서는 백오프 처리가 실행된다. 백오프 이후에, 원격 단말기는 단계(1026)에서 다음의 이용가능한 억세스 슬롯을 대기하고, 이어서 단계(1006)에 복귀되어 처리를 반복한다.

여기서 설명된 바와 같은 본 발명의 억세스 우선 순위 방법은 다양한 응용에서 유용하고 이로운 것으로 이해된다. 다음에는 간단히 이러한 응용의 몇가지 예가 주어진다. 존재하는 무선 억세스 시스템에서는 응급하게 필요한 사용자가 다른 종류의 사용자 보다 더 높은 우선 순위로 억세스를 하도록 허용하는 허가가 제공되지 않는다. 본 발명에 따른 억세스 우선 순위의 한가지 가능한 실시는 응급 사용자만이 억세스할 수 있도록 일부 논리적 억세스 채널을 예정하는 것이다. 또 다른 경우에서는 서비스 제공자가 본 발명에 따라 지불한 서비스 요금을 근거로 다른 고객의 종류간을 구별질 수 있다. CEO는 그의 메시지가 다른 것 보다 더 빨리 네트워크를 통해 닿을 수 있도록 더 작은 억세스 지연을 갖기 원한다. 양호하게, 이 서비스는 확실하게 사용자가 더 나은 단말 대 단말 지연을 감지할 수 있도록 서비스 우선 순위와 연결된다. 또한, 일부 실시간 서비스, 예를 들면 상호작용 비디오에 더 작은 억세스 지연을 제공하기 위해, 다시 본 발명의 억세스 우선 순위 특성을 사용해 이 목적을 이룰 수 있다. 부가하여, 본 발명은 UMTS MAC에 포함되는 새로운 억세스 특성을 제공한다. 억세스 우선 순위는 서비스 요금, 응급성의 필요, 또는 지연 요구사항을 근거로 고객에게 다른 서비스의 질을 제공하도록 스케쥴링 알고리즘과 함께 사용될 수 있다.

비록 여기서는 본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참고로 설명되었지만, 본 발명은 이들 상세한 실시예에 제한되지 않으면서, 본 발명의 의도 및 범위에서 벗어나지 않고 종래 기술에 숙련된 자에 의해 다양한 다른 변화 및 수정이 이루어질 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 흐름도에서 설명된 실시예의 특정한 변형이 상기에 설명되었지만, 본 발명은 상기 실시예나 그의 변형을 하나 이상의 다른 실시예나 그의 변형과 조합하는 것을 고려할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

ODMAFQ MAC 프로토콜 동작

전체적인 ODMAFQ MAC 프로토콜 동작은 도 12a 및 도 12b의 흐름도에서 설명된다. 도 12a와 같이 원격 호스트(host)(단말기)로부터 볼 때, 업링크 전송을 위한 전력 레벨을 설립한 이후에(1210), 원격 호스트는 패킷을 갖춘 각 원격 단말기가 AP(기지국)에 요구 억세스를 전달하는 업링크 초기 콘텐션(contention)(1215)에 참여한다. 이들 억세스 요구 중 일부가 똑같은 예정 미니슬롯에서 행해져 충돌하면(1220), 충돌한 원격 호스트는 업링크 충돌 해결(1225)에 참여한다. 그렇지 않은 경우, AP는 원격 호스트 요구 억세스 간에 업링크 대역폭을 할당하고(1230), 이어서 자체 다운링크 전송을 위한 대역폭의 할당(1235)이 행해진다. 각 원격 호스트는 이어지는 다운링크 전송 동안 전송 허용(1237)을 수신하도록 대기하고, 수신하면, 대기열(queue)로부터 기다리고 있는 패킷을 전송한다. 원격 호스트의 대기열이 비어있지 않으면(1238), 원격 호스트는 추가 전송 허용을 대기하는 곳(1237)으로 복귀하고, 그렇지 않은 경우에는 새로운 패킷이 도착할 것을 대기한다(1239).

도 12b에 도시된 바와 같이, AP는 수신된 콘텐션 예정 슬롯에서의 작동을 모니터한다(1260). 성공적인 억세스 요구를 수신할 때(1265), AP는 예정 승인(ACK)을 전달하고(1270), 성공적인 원격 호스트를 스케쥴 리스트에 새롭게 부가한다(1275). 성공적인 억세스 요구가 새롭게 없으면(1265), AP는 또한 스케쥴 리스트가 비어있지 않은 한 업링크 데이터슬롯(1280)을 모니터하고, 성공적으로 전송 패킷을 수신할 때(1285), 데이터 ACK에 응답한다(1290). AP는 이어서 다운링크 패킷을 스케쥴 처리하고(1240), 성공적으로 주장한 원격 호스트의 업링크 전송을 스케쥴 처리하고(1245), 연관된 전송 허가를 전하고(1250), 또한 다운링크 데이터 패킷(1255)을 전송하고, 이어서 콘텐션 예정 슬롯에서의 작동을 모니터하는 곳으로 복귀한다(1260).

최적의 채널 유지 특성을 허용하여, 억세스 지점(Access Point)이 대역폭 예정을 해제하지 않고 잠깐동안 각 대기열이 빈 상태로 유지될 수 있는 것이 바람직하다. 이는 높은 우선 순위 사용자가 해제되기 이전에 할당된 시간 동안 기지국 예정 대역폭 리스트에 남아있도록 허용하여, 채널 예정에 요구되는 모든 셋업 신호 전송 메시지 처리를 방지함으로서 실시간 패킷의 잠재기가 낮아지도록(즉, 음성 통신과 같이 시간에 민감한 데이터의 패킷에 대해 지연이 전혀 없거나 거의 없는) 촉진한다. 이 특성을 이용해, 대기열이 비어있을 때, 타이머는 무선 모뎀에서 트리거(trigger)된다. 이 타이머가 만기되기 이전에 새로운 패킷이 무선 모뎀에 도착하는 동안에는 무선 모뎀이 새로운 억세스 요구를 만들 필요가 없다. AP에서, 이 특성이 on 상태로 되면, AP는 무선 모뎀으로부터의 최종 업링크 데이터 전송에 대기열이 비어있는 것으로 나타나더라도, 번갈아 있는 업링크 프레임 마다 이 특정한 무선 모뎀에 한 데이터 슬롯에 대한 전송 허용을 계속 할당하게 된다. AP는 또한 타이머를 시작하게 된다. 타이머가 만기되고 AP가 무선 모뎀으로부터 새로운 패킷을 수신하지 않았으면, AP는 예정된 대역폭 리스트로부터 무선 모뎀을 제거한다. 이 채널 유지 특성은 특히 대역폭 예정 처리가 완료되는데 시간이 걸리는 경우에 특히 유용하여, 연속으로 도착하지 않으면서 각 데이터 패킷에 대한 콘텐션을 통해 분리된 대역폭 예정 요구를 보장하도록 그렇게 멀리 떨어져있지 않는 실기간 패킷에 대해 낮은 잠재기를 허용한다. 그러나, 이 채널 유지 특성을 필요로 하지 않는 버스트 소스에 대해서는 패킷이 도착하여 빈 버퍼를 찾을 때, 모뎀은 콘텐션 미니슬롯 중 하나를 통해 AP에 억세스 요구를 계속 전달한다.

도 13a는 억세스 제어 방법의 실시예를 설명한다. 각 업링크 프레임에서는 N개의 콘텐션 예정 미니슬롯이 구성된다. N개의 미니슬롯은 다수의 억세스 우선 순위 등급으로 조직되고, 각 등급은 다른 우선 순위를 갖는다. AP는 m개의 억세스 우선 순위 등급을 허용하도록 구성된다(1315). 억세스 우선 순위 등급(i)의 각 원격 호스트는 하나의 콘텐션 미니슬롯을 랜덤하게 선택하여(1320) 억세스 요구를 전송하고, 선택된 콘텐션 미니슬롯은 N_(i+1)＜ N_i이고 N₁= N인 경우에서 1 내지 N_i의 범위에 있다. 기지국은 억세스 요구를 수신하고(1325) 순차적으로 수신된 콘텐션 미니슬롯을 조사한다. 현재 조사중인 미니슬롯이 충돌하지 않는 요구를 포함하면(1330), AP는 충돌하지 않은 억세스 요구에 대응하는 원격 호스트에 억세스를 부여한다(1835). 현재 조사중인 미니슬롯이 충돌하는 요구를 포함하면(1330), AP는 ACK를 전달하지 않고, 영향을 받은 원격 노드가 충돌 해결을 실행하게 한다(1340). 충돌 해결 주기 이후에, AP는 "승자(winning)" 원격 호스트에 억세스를 부여한다(1345). 한편, 조사될 미니슬롯이 더 남아있으면(1350), AP는 충돌 미니슬롯을 계속 조사하여(1330), 성공적인 요구 호스트에 억세스를 부여하거나(1335) 충돌 해결의 결과를 대기한다(1340).

도 13b는 억세스 제어 방법의 다른 실시예를 설명하는 흐름도이다. N개 미니슬롯은 다수의 억세스 우선 순위 등급으로 조직되고, 각각은 다른 우선 순위를 갖는다. N개의 콘텐션 예정 미니슬롯은 각 업링크 프레임(1310)에 구성된다. N개 미니슬롯은 다수의 억세스 우선 순위 등급으로 조직되고, 각 등급은 다른 우선 순위를 갖는다. AP는 m개의 억세스 우선 순위 등급을 허용하도록 구성된다(1315). 0인 스택 레벨(stack level)을 갖는 억세스 우선 순위 등급(i)의 각 원격 호스트는 P_(i+1)＜ P_i이고 P₁= 1인 경우에서 확률 P_i를 갖는 억세스 요구를 전송한다(1360). 기지국은 억세스 요구를 수신하고(1325) 수신된 콘텐션 미니슬롯을 순차적으로 조사한다. 현재 조사중인 미니슬롯이 충돌하지 않는 요구를 포함하면(1330), AP는 충돌하지 않는 억세스 요구에 대응하는 원격 호스트에 억세스(1335)를 부여한다. 현재 조사중인 미니슬롯이 충돌하는 요구를 포함하면(1330), AP는 ACK를 전달하지 않고, 영향을 받은 원격 노드가 충돌 해결을 실행하게 한다(1340). 충돌 해결 주기 이후에, AP는 "승자(winning)" 원격 호스트에 억세스를 부여한다(1345). 조사될 미니슬롯이 더 남아있으면(1350), AP는 충돌 미니슬롯을 계속 조사하여(1330), 성공적인 요구 호스트에 억세스를 부여하거나(1335) 충돌 해결의 결과를 대기한다(1340).

IDLE, SUCCESS, 및 COLLISION 상태 정보는 무선 모뎀으로 다시 운반된다. AP는 다운링크 예정 승인 필드에 슬롯 상태 정보를 배치한다. 3가지의 다른 양호한 충돌 해결 방법이 사용될 수 있다. 제 1 방법은 IEEE 802.14 표준에서 제안되고, 이후 두가지 새로운 방법과 함께 설명된다. 시뮬레이션(simulation) 결과는 설명될 제 2 방법이 더 나은 억세스 지연을 제공하는 것으로 나타난다.

IEEE 표준 802.14에서 제안되는 제 1 충돌 해결 방법에서, 랜덤하게 전송하기 원하는 각 무선 노드는 예정 미니슬롯 중 하나를 선택한다. 충돌이 나타나면, 충돌에 의해 영향을 받은 모뎀은 랜덤 이진수-지수 백오프 방법(random binary-exponential back-offmethod)을 근거로 재전송한다. 이 백오프 방법은 다음에 따라 동작한다:

1. 모뎀은 0과 2^j- 1 사이에 균일하게 분포된 랜덤수 I를 발생하고, 여기서 j는 모뎀이 전송하도록 시도하는 패킷에 대해 겪은 충돌수이다. j가 10 보다 크면, I는 0과 2¹⁰-1 사이의 균일한 분포로부터 선택된다.

2. 모뎀은 같은 종류(미니슬롯이나 데이터 콘텐션 슬롯)의 다음 I-1 콘텐션 슬롯 기회를 스킵(skip)하고, 이어서 바로 다음의 콘텐션 슬롯 기회에 앞서 충돌된 패킷을 재전송한다.

이 방법의 동작은 도 14a에서 설명된다. AP를 억세스하는 것을 대기하는 무선 노드는 억세스 요구를 전송하는 예정 미니슬롯을 선택한다(1402). 노드가 충돌에 의해 영향을 받으면(1404), 노드는 랜덤수 I를 발생하고(1408) 같은 종류의 다음 I-1 콘텐션 슬롯 기회를 스킵한다(1410). 노드는 이어서 바로 다음의 콘텐션 슬롯 기회에 충돌한 패킷에 대한 억세스 요구를 재전송한다(1412). 노드가 충돌에 의해 영향을 받지 않고(1404) 노드에서의 대기열이 비어있으면(1405), 노드는 패킷을 전송하고(1406) 대기 상태로 복귀한다(1402). 노드에서의 대기열이 비어있지 않으면(1405), AP로부터 전송 허가를 수신한 이후, 노드는 대기열에서 다음 패킷의 전송을 위한 추가 예정 요구와 함께 현재 패킷을 전송하고(1407), 대기열이 비어있고(1405) 최종 패킷이 전송될 때까지(1406) 전송 허가를 수신한 이후에 추가 예정 요구를 갖는 패킷을 계속 전송하고(1407), 그 이후 노드는 대기 상태로 복귀한다(1402).

제 2 및 제 3 방법에서, AP는 예정 미니슬롯에서 각 콘텐션의 결과를 다운링크 방송 메시지를 통해 모든 무선 노드로 방송한다. 제 2 방법에서, 각 무선 노드의 모뎀은 스택 레벨로 특징지워지고, 0인 스택 레벨을 갖는 무선 노드만이 억세스 요구 패킷을 전송하도록 허가된다. 0 보다 큰 스택 레벨을 갖는 모뎀은 밀려져 있는 것으로 간주된다. 예를 들어, M개의 예정 미니슬롯이 있을 때, 스택 레벨 0인 각 원격 노드는 M개 미니슬롯 중 하나를 랜덤하게 선택할 수 있다. 시간 슬롯의 끝부분에서, 무선 노드(i)는 그 시간 슬롯에서의 전송 결과를 근거로 스택 레벨을 변화시킨다. 이 방법은 새롭게 활성화된 무선 노드가 특정한 충돌 해결 주기 동안 스택 레벨 0을 갖는 현존하는 무선 노드와 결합하도록 허용한다. 요구 상태의 각 무선 노드는 기지국(AP)으로부터 부정적인 승인(예를 들면, 충돌이 있는)을 수신하고 억세스 요구 패킷을 전송하지 않으면 1 만큼 스택 레벨을 증가시킨다. 한편, 무선 노드는 억세스 요구의 성공적인 전송을 나타내는 긍정적인 승인을 기지국으로부터 수신하면 1 만큼 스택 레벨을 감소시킨다. 억세스 요구 전송에 참여하는 각 무선 노드는 스택 레벨이 레벨 0에 유지되거나 기지국으로부터 부정적인 승인을 수신하는 경우 1 만큼 증가되었나 여부를 결정한다.

제 2 방법의 규칙은:

1. 무선 노드가 먼저 네트워크로의 억세스를 구하기 원하거나 요구된 억세스를 갖고 새로운 데이터를 전달하기 원할 때, 이는 요구 상태에 놓이고 0의 스택 레벨로 지정된다.

2. M개의 예정 미니슬롯이 있을 때, 요구 상태의 각 무선 노드는 억세스 요구 패킷을 전송하는 지정 미니슬롯인 M개의 예정 미니슬롯 중 하나를 랜덤하게 선택한다.

3. 무선 노드가 0인 스택 레벨에 의해 특징지워질 때, 이는 억세스 요구 패킷을 전송하지만, 원격 노드가 0이 아닌 스택 레벨에 의해 특징지워질 때, 이는 억세스 요구 패킷을 전송하지 않는다.

4. 시간 슬롯의 끝부분에서, 각 무선 노드는 억세스 지점으로부터의 다운링크 메시지의 예정 승인 필드에서 지정 미니슬롯에 대해 보고된 억세스 요구의 결과(COLLIDED, IDLE, 또는 SUCCESS)를 근거로 그의 스택 레벨을 변화시킨다.

A. 억세스 요구를 전달하여 SUCCESS 결과를 수신한 무선 노드는 요구 상태로부터 제거된다.

B. 억세스 요구를 전달하여 COLLIDED 결과를 수신한 무선 노드는 랜덤하게 뽑은 결과에 의존해 스택 레벨을 1 만큼 증가하거나 스택 레벨을 0으로 남겨둔다.

C. 요구 상태에 있고 억세스 요구를 전달하지 않은 무선 노드(즉, 스택 레벨 ＞ 0으로 밀려있는 노드)는 지정된 미니슬롯에 대한 예정 승인 필드에서 보고된 결과가 COLLIDED인 경우 스택 레벨을 1 만큼 증가시킨다.

D. 요구 상태에 있고 억세스 요구를 전달하지 않은 무선 노드(즉, 스택 레벨 ＞ 0으로 밀려있는 노드)는 지정된 미니슬롯에 대한 예정 승인 필드에서 보고된 결과가 SUCCESS인 경우 스택 레벨을 1 만큼 감소시킨다.

이 방법의 동작은 도 14b에 도시된다. AP를 억세스하거나 새로운 데이터를 전달하도록 대기하는 무선 노드는 스택 레벨을 0으로 설정하고(1432) 요구 상태로 들어간다. 노드의 스택 레벨이 0이면(1434), 노드는 억세스 요구의 전송을 위한 예정 미니슬롯을 선택하고(1436) 억세스 요구를 전송한다. 요구의 결과가 SUCCESS이고(1438) 노드에서의 대기열이 비어있으면(1439), 노드는 현재 패킷을 전송하고(1440) 요구 상태에 유지되며, 대기 상태로 복귀한다(1432). 노드에서의 대기열이 비어있지 않으면(1439), AP로부터의 수신 허가를 수신한 이후, 노드는 대기열에서 다음 패킷의 전송을 위한 추가 예정 요구와 함께 현재 패킷을 전송하고(1441), 대기열이 비어있을 때까지(1439) 전송 허가를 수신한 이후에 추가 예정 요구를 갖는 패킷을 계속하여 전송하고(1441), 그 지점에서는 나머지 패킷을 전송하고(1440), 요구 상태에 유지되며, 대기 상태로 복귀한다(1402).

예정 요구의 출력(1436)이 SUCCESS가 아니면(1438), 노드는 스택 레벨을 1 만큼 증가시키는가(1448) 또는 스택 레벨을 0으로 남겨두는가(1446) 여부를 알도록 랜덤하게 뽑는데 참여한다(1444). 스택 레벨이 0으로 유지되면(1446), 노드는 다시 억세스 요구 전송을 위한 예정 미니슬롯을 선택하고(1436) 억세스 요구를 전송한다. 스택 레벨이 증가되면(1448), 스택 레벨은 0이 되지 않는다(1434). 원격 노드의 스택 레벨이 0이 아니고(1434) 이전 예정 요구의 결과가 COLLIDED이었으면(1450), 노드는 스택 레벨을 1 만큼 증가시킨다(1452). 이전 예정 요구의 결과가 COLLIDED가 아니면(1450), 노드는 스택 레벨을 1 만큼 감소시킨다(1454).

제 3 충돌 해결 방법은 제 2 방법의 수정이다. 제 3 충돌 해결 방법에서, 각 무선 노드의 모뎀은 다시 스택 레벨에 의해 특징지워지고, 0인 스택 레벨을 갖는 무선 노드만이 억세스 요구 패킷을 전송하도록 허용된다. 0 보다 큰 스택 레벨을 갖는 모뎀은 밀려있는 것으로 간주된다. 제 3 방법의 규칙은:

4. 시간 슬롯의 끝부분에서, 각 무선 노드는 억세스 지점으로부터의 다운링크 메시지의 예정 승인 필드에서 보고된 모든 억세스 요구의 결과(COLLIDED, IDLE, 또는 SUCCESS)를 근거로 그의 스택 레벨을 변화시킨다.

C. 요구 상태에 있고 억세스 요구를 전달하지 않은 무선 노드(즉, 스택 레벨 ＞ 0으로 밀려있는 노드)는 예정 승인 필드 중 적어도 80%(또는 일부 다른 소정의 한계치)에서 보고된 모든 억세스 요구의 결과가 SUCCESS나 IDLE인 경우 스택 레벨을 1 만큼 감소시킨다. 그렇지 않은 경우, 원격 노드는 스택 레벨을 1 만큼 증가시킨다.

D. 밀려있는 모뎀 스택 레벨이 0으로 감소될 때, 모뎀은 요구를 다시 전달하도록 M개 미니슬롯 중 하나(또는 억세스 우선 순위가 실시되면, I_i미니슬롯)을 선택한다.

이 방법의 동작은 도 14c에 도시되고, 이는 도 14b의 방법과 유사하다. AP를 억세스하거나 새로운 데이터를 전달하도록 대기하는(1432) 무선노드는 스택 레벨을 0으로 설정하고 요구 상태로 들어간다. 노드의 스택 레벨이 0이면(1434), 노드는 억세스 요구의 전송을 위한 예정 미니슬롯을 랜덤하게 선택하고(1436) 억세스 요구를 전송한다. 요구의 결과가 SUCCESS이고(1438), 노드에서의 대기열이 비어있으면(1439), 노드는 현재 패킷을 전송하고(1440) 요구 상태를 유지하며, 대기 상태로 복귀한다(1432). 노드에서의 대기열이 비워있지 않으면(1439), AP로부터 전송 허가를 수신한 이후에, 노드는 대기열에서 다음 패킷의 전송을 위한 추가 예정 요구와 함께 현재 패킷을 전송하고(1441), 대기열이 비어있고(1439) 나머지 패킷(1440)을 전송할 때까지 전송 허가를 수신한 이후에 추가 예정 요구를 갖는 패킷을 계속하여 전송하고(1441), 그 이후 요구 상태를 유지하며 대기 상태로 복귀한다(1402).

예정 요구의 결과(1436)가 SUCCESS가 아니었으면(1438), 노드는 스택 레벨을 1 만큼 증가하는가(1484) 또는 스택 레벨을 0으로 남겨두는가(1446)를 알도록 랜덤하게 뽑는데 참여한다(1444). 스택 레벨이 0으로 유지되면(1446), 노드는 다시 억세스 요구의 전송을 위한 예정 미니슬롯을 랜덤하게 선택하고(1436) 그 억세스 요구를 전송한다. 스택 레벨이 증가되면(1448), 스택 레벨은 0이 아니다(1434). 원격 노드의 스택 레벨이 0이 아니고(1434) 이전 싸이클 동안 모든 예정 요구의 결과가 일부 THRESHOLD 퍼센트와 같거나 큰 동안 COLLIDED이었으면(1460), 노드는 스택 레벨을 1 만큼 증가시킨다(1462). 이전 예정 요구에 대한 결과가 COLLIDED가 아니었으면(1460), 노드는 스택 레벨을 1 만큼 감소시킨다(1464).

따라서 본 발명에 의하면 원격 단말기가 기지국에 대한 성공적인 억세스 요구를 완료할 가능성에 영향을 주기 위해 일부 매개변수 또는 매개변수들이 억세스 우선 순위 등급에 연관되므로, 광대역 멀티미디어 통신 시스템과 연관된 유일한 요구사항을 해결하는 UMTS에서 억세스 우선 순위를 제공하기 위한 방법과 장치가 제공된다.

Claims

무선 통신 시스템의 원격 단말기에서 억세스 우선 순위(access priority)를 제어하는 방법에 있어서:

전송된 억세스 요구 신호가 무선 통신 시스템의 기지국에서 수신되지 않은 것으로 결정된 이후에 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급과 각각 연관되는 다른 백오프 지연(backoff delay)으로부터 한 백오프 지연을 선택하는 단계; 및

백오프 지연 이후에 새로운 억세스 요구 신호를 선택된 논리적 억세스 채널에서 기지국으로 전송하는 단계를 구비하는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 더 높은 억세스 우선 순위 등급이 더 낮은 백오프 지연과 연관되는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 더 낮은 억세스 우선 순위 등급은 더 높은 백오프 지연과 연관되는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 전송된 억세스 요구 신호가 기지국에 의해 수신되지 않았음을 결정하는 것은 기지국으로부터의 억세스 요구 신호의 수신을 나타내는 승인 신호의 수신을 모니터하는 것을 포함하는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 이전에 전송된 억세스 요구가 기지국에 의해 수신되지 않았음을 결정한 이후에 기지국으로 이루어진 억세스 요구 전송 시도의 수를 나타내는 변수를 증가시키는 단계를 더 포함하는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 5 항에 있어서, 억세스 요구 전송 시도 변수를 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급의 함수인 전송 시도의 최대 허용가능한 수를 나타내는 값에 비교하는 단계를 더 포함하는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 6 항에 있어서, 억세스 요구 전송 시도 변수가 최대 허용가능한 전송 시도값 보다 더 클 때 억세스 요구를 취소하는 단계를 더 포함하는 억세스 우선 순위 제어 방 법.
제 6 항에 있어서, 백오프 지연 선택 단계는 억세스 요구 전송 시도 변수가 최대 허용가능한 전송 시도값 보다 크지 않을 때 실행되는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급은 서비스 레벨, 메시지 내용, 및 지연 요구조건 중 하나에 관련되는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 기지국으로부터 백오프 지연을 수신하는 단계를 더 포함하는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 백오프 지연은 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급과 각각 연관된 백오프 지연의 랜덤 분포와 연관되고 선택된 백오프 지연은 그 분포 중 하나로부터 선택되는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급의 함수인 논리적 억세스 채널의 양을 포함하는 논리적 억세스 채널의 세트 중에서 전송을 위한 논리적 억세스 채널을 선택하는 단계를 더 포함하는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 다수의 논리적 억세스 채널과 연관된 전치부(preamble)의 세트 및 시간 오프셋(time offset)의 세트로부터 전치부 및 시간 오프셋을 선택함으로서 전송을 위한 논리적 억세스 채널을 선택하는 단계를 더 포함하는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 13 항에 있어서, 시간 오프셋의 세트는 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급의 함수인 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급은 억세스 요구가 연관된 등급의 지정 확률에 따라 억세스 요구 신호가 전송되도록 지정된 확률을 갖는 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 무선 통신 시스템은 UMTS인 억세스 우선 순위 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 선택된 논리적 억세스 채널은 RACH인 억세스 우선 순위 제어 방법.
무선 통신 시스템의 기지국에서 억세스 우선 순위를 제어하는 방법에 있어서:

미리 설정된 억세스 우선 순위 등급과 각각 연관된 백오프 지연을 방송하는 단계; 및

억세스 요구 신호가 수신된 무선 통신 시스템의 원격 단말기에 승인 신호를 전송하는 단계를 구비하는 억세스 우선 순위 제어 방법.
무선 통신 시스템에서 억세스 우선 순위를 제어하는 장치에 있어서:

전송된 억세스 요구 신호가 무선 통신 시스템의 기지국에서 수신되지 않았음을 결정한 이후에 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급에 각각 연관된 백오프 지연으로부터 백오프 지연을 선택하고, 백오프 지연 이후에 새로운 억세스 요구 신호를 선택된 논리적 억세스 채널에서 기지국으로 전송하도록 구성된 원격 단말기를 구비하는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 원격 단말기는 이동 단말기인 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 원격 단말기는 고정 단말기인 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 더 높은 억세스 우선 순위 등급은 더 낮은 백오프 지연과 연관되는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 더 낮은 억세스 우선 순위 등급은 더 높은 백오프 지연과 연관되는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 전송된 억세스 요구 신호가 기지국에 의해 수신되지 않았음을 결정하는 것은 원격 단말기가 기지국으로부터의 억세스 요구 신호의 수신을 나타내는 승인 신호의 수신을 모니터하는 것을 포함하는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 원격 단말기는 또한 이전에 전송된 억세스 요구가 기지국에 의해 수신되지 않았음을 결정한 이후에 기지국으로 이루어진 억세스 요구 전송 시도의 수를 나타내는 변수를 증가시키는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 25 항에 있어서, 원격 단말기는 또한 억세스 요구 전송 시도 변수를 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급의 함수인 전송 시도의 최대 허용가능한 수를 나타내는 값에 비교하는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 26 항에 있어서, 원격 단말기는 또한 억세스 요구 전송 시도 변수가 최대 허용가능한 전송 시도값 보다 더 클 때 억세스 요구를 취소하는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 27 항에 있어서, 원격 단말기는 억세스 요구 전송 시도 변수가 최대 허용가능한 전송 시도값 보다 크지 않을 때 백오프 지연 선택 단계를 실행하는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급은 서비스 레벨, 메시지 내용, 및 지연 요구조건 중 하나에 관련되는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 원격 단말기는 또한 기지국으로부터 백오프 지연을 수신하는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 백오프 지연은 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급과 각각 연관된 백오프 지연의 랜덤 분포와 연관되고 선택된 백오프 지연은 그 분포 중 하나로부터 선택되는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 원격 단말기는 또한 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급의 함수인 논리적 억세스 채널의 양을 포함하는 논리적 억세스 채널의 세트 중에서 전송을 위한 논리적 억세스 채널을 선택하는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 원격 단말기는 또한 다수의 논리적 억세스 채널과 연관된 전치부의 세트 및 시간 오프셋의 세트로부터 전치부 및 시간 오프셋을 선택함으로서 전송을 위한 논리적 억세스 채널을 선택하는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 33 항에 있어서, 시간 오프셋의 세트는 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급의 함수인 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 미리 설정된 억세스 우선 순위 등급은 억세스 요구가 연관된 등급의 지정 확률에 따라 억세스 요구 신호가 전송되도록 지정된 확률을 갖는 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 무선 통신 시스템은 UMTS인 억세스 우선 순위 제어 장치.
제 19 항에 있어서, 선택된 논리적 억세스 채널은 RACH인 억세스 우선 순위 제어 장치.
무선 통신 시스템에서 억세스 우선 순위를 제어하는 장치에 있어서:

미리 설정된 억세스 우선 순위 등급과 각각 연관된 백오프 지연을 방송하고 억세스 요구 신호가 수신된 무선 통신 시스템의 원격 단말기로 승인 신호를 전송하도록 구성된 기지국을 구비하는 억세스 우선 순위 제어 장치.