KR20140117963A

KR20140117963A - 차세대 이동통신 시스템에서 트래픽 제어 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20140117963A
Application number: KR1020130032976A
Authority: KR
Inventors: 최성구; 박용직; 유병한; 박남훈
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-08
Also published as: US20140295826A1

Abstract

본 발명은 차세대 이동통신 시스템에 적용 가능한 트래픽 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 셀(cell)의 부하상태가 임계치보다 큰지 판단하는 단계, 상기 부하상태가 상기 임계치보다 큰 경우 상기 셀에 연결된 단말들 중 D2D(device to device) 통신 가능한 단말을 판단하는 단계, 상기 D2D 통신 가능한 단말에 D2D 통신설정을 수행하는 단계, 상기 D2D 통신이 가능하지 않은 나머지 단말들 중 핸드오버(handover) 가능한 단말을 판단하는 단계, 및 상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 네트워크 과부하 발생시 효율적인 트래픽 제어를 수행하기 위하여 기존 셀에서 서비스를 받고 있는 단말에 대하여 핸드오버를 강제적으로 수행하기에 앞서 단말간 직접 통신이 가능한 D2D 통신을 우선 적용하여 단말간 직접 통신을 제공함으로써, 다수의 단말이 동시에 핸드오버됨으로 인한 시그널링 과부하나, 타겟 셀에서의 트래픽 폭주를 방지할 수 있다.

Description

차세대 이동통신 시스템에서 트래픽 제어 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS OF TRAFFIC CONTROL IN NEXT GENERATION MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차세대 이동통신 시스템에 적용 가능한 트래픽 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

최근 스마트폰과 태블릿 PC(Personal Computer)가 보급되고, 고용량 멀티미디어 통신이 활성화되면서 모바일 트래픽이 급격하게 증가하고 있다. 이러한 모바일 트래픽의 대부분은 기지국을 통하여 전송되고 있기 때문에 통신 서비스 사업자들은 당장 심각한 네트워크 부하 문제에 직면해 있다. 이에 통신 사업자들은 증가하는 트래픽을 처리하기 위해 망 설비를 증가하고, 모바일 WiMAX, LTE(long term evolution) 등과 같이 많은 양의 트래픽을 효율적으로 처리할 수 있는 차세대 이동통신 표준을 상용해왔다. 하지만, 앞으로 더욱 급증하게 될 트래픽의 양을 감당하기 위해서는 또 다른 해결책이 필요하다.

이동 통신 시스템에서 네트워크 과부하에 대한 해결 방법으로, 네트워크에 대한 온-오프(on-off) 기반의 과부하 제어 기법이 있다. 그러나 온-오프 기반의 과부하 제어 방법의 경우 상기 네트워크에 연결된 단말에 더 이상 서비스가 제공되지 못하는 문제점이 발생한다. 그리고, 네트워크가 오프 상태 모드로 들어가기 전에, 서비스가 진행중인 트래픽에 대하여는 서비스의 연속성을 유지하기 위하여 핸드오버를 수행하는 방법이 있다. 그러나, 이 때 다수의 단말들의 핸드오버 절차를 위하여 시그널링의 송수신이 동시에 이루어지고, 순간적으로 많은 트래픽이 핸드오버를 수용하는 타겟 셀에서 발생하게 되어, 시스템의 전반적인 성능이 저하될 수 있다.

한편, 기지국과 같은 기반 시설을 이용하지 않고 인접한 노드 사이에 트래픽을 직접 전달하는 분산형 통신을 D2D(device-to-device) 통신이라 부른다. D2D 통신 환경에서 휴대 단말 등 각 노드는 스스로 물리적으로 인접한 다른 단말을 찾고, 통신 세션을 설정한 뒤 트래픽을 전송한다. 이처럼 D2D 통신은 기지국으로 집중되는 트래픽을 분산시켜 트래픽 과부화 문제를 해결할 수 있기 때문에 4G 이후의 차세대 이동통신 기술의 요소 기술로써 각광을 받고 있다. D2D 통신은 기존의 사람과 사람이 통신하는 HTH(human-to-human) 통신 뿐, 아니라 기기와 사람이 통신하는 MTH(machine-to-human), 기기간 직접 통신하는 MTM(machine-to-machine) 또는 MTC(machine type communication) 등을 모두 포함한다. D2D 통신을 지원하는 단말은 D2D 단말이라 불릴 수 있으며, D2D 단말들은 특정 환경에서 주어진 조건을 만족하는 사건이나 상황이 되는 경우 D2D 통신을 수행할 수 있다.

본 발명의 기술적 과제는 이동통신 시스템에서 트래픽 제어 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 D2D 통신을 이용하여 네트워크의 트래픽 제어를 수행하는 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 본 발명은 네트워크의 과부하 발생시 효율적인 트래픽 제어를 수행하는 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 자원의 사용 효율을 최적화하여 시스템의 성능을 개선함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 이동통신 시스템에서 네트워크에서 수행되는 트래픽 제어 방법을 제공한다. 상기 방법은 셀(cell)의 부하상태가 임계치보다 큰지 판단하는 단계, 상기 부하상태가 상기 임계치보다 큰 경우 상기 셀에 연결된 단말들 중 D2D(device to device) 통신 가능한 단말을 판단하는 단계, 상기 D2D 통신 가능한 단말에 D2D 통신설정을 수행하는 단계, 상기 D2D 통신이 가능하지 않은 나머지 단말들 중 핸드오버(handover) 가능한 단말을 판단하는 단계, 및 상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 이동통신 시스템에서 네트워크에서 수행되는 트래픽 제어 방법을 제공한다. 상기 방법은 셀의 부하상태가 임계치보다 큰지 판단하는 단계, 상기 부하상태가 상기 임계치보다 큰 경우 D2D 통신이 가능한 단말정보, 핸드오버 가능한 단말정보 및 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 특정 DB(data base)로 요청하는 단계, 상기 DB로부터 상기 D2D 통신이 가능한 단말정보, 상기 핸드오버 가능한 단말정보 및 상기 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계, 상기 수신된 D2D 통신이 가능한 단말정보를 기반으로 상기 셀에 연결된 단말들 중 D2D 통신 가능한 단말을 판단하는 단계, 상기 D2D 통신 가능한 단말에 D2D 통신설정을 수행하는 단계, 상기 수신된 핸드오버 가능한 단말정보 및 상기 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 기반으로 D2D 통신이 가능하지 않은 나머지 단말들 중 핸드오버(handover) 가능한 단말을 판단하는 단계, 및 상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 이동통신 시스템에서 트래픽 제어를 수행하는 과부하 제어장치를 제공한다. 상기 장치는 셀의 부하상태가 임계치보다 큰지 판단하는 부하 판단부, 상기 부하상태가 상기 임계치보다 큰 경우 상기 셀에 연결된 단말들 중 D2D(device to device) 통신 가능한 단말을 판단하는 D2D 판단부, 상기 D2D 통신 가능한 단말에 D2D 통신설정을 수행하는 제어부, 및 상기 D2D 통신이 가능하지 않은 나머지 단말들 중 핸드오버(handover) 가능한 단말을 판단하는 핸드오버 판단부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행함을 특징으로 한다.

본 발명은 네트워크 과부하 발생시 효율적인 트래픽 제어를 수행하기 위하여 기존 셀에서 서비스를 받고 있는 단말에 대하여 핸드오버를 강제적으로 수행하기에 앞서 단말간 직접 통신이 가능한 D2D 통신을 우선 적용하여 단말간 직접 통신을 제공함으로써, 다수의 단말이 동시에 핸드오버됨으로 인한 시그널링 과부하나, 타겟 셀에서의 트래픽 폭주를 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 시스템의 자원 활용 효율을 극대화하고, 서비스의 연속성을 보장할 수 있다. 또한, 기지국이나 EPC(evolved packet core) 등의 효율적인 부하제어를 통하여 시스템 성능을 개선할 수 있으며, 특히 기지국 셀뿐만 아니라 네트워크의 부하제어를 통하여 시스템의 서비스 품질을 보장하고 시스템 성능 효율을 극대화할 수 있다.

도 1은 중첩 망 환경의 차세대 이동통신 시스템 구성도의 일 예이다.
도 2는 본 발명에 따른 과부하 제어 상태에서의 기지국 셀 운용의 일 실시예이다.
도 3은 본 발명에 따른 과부하 제어장치에서 수행되는 트래픽(과부하) 제어 방법의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 과부하 제어장치에서 수행되는 트래픽(과부하) 제어 방법의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 트래픽(과부하) 제어를 수행하는 네트워크의 과부하 제어장치의 블록도를 나타낸다.

이하, 본 명세서에서는 본 발명과 관련된 내용을 본 발명의 내용과 함께 예시적인 도면과 실시 예를 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 명세서의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결","결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서는 이동 통신 네트워크를 대상으로 설명하며, 이동 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 이동 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어 기지국)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 이동 통신 네트워크에 결합한 단말에서 작업이 이루어질 수 있다.

도 1은 중첩 망 환경의 차세대 이동통신 시스템 구성도의 일 예이다. 차세대 이동통신 시스템은 고속 전송(high data rate), 낮은 지연(low latency), 그리고 패킷 최적화된(packet-optimized) 무선 접속 기술을 지향하고, 사용자에게 초고속 광대역 이동 멀티미디어 패킷 스비스를 제공할 수 있다. 차세대 이동통신 시스템은 고속의 데이터 전송이 가능하고 IP(Internet Protocol) 기반의 서비스가 가능한 통신 시스템을 지칭할 수 있다.

도 1을 참조하면, 차세대 이동통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치되며, 단말(10; User Equipment, UE), 기지국(20; evolved NodeB, eNB), 무선랜 접속점(Wireless LAN Access Point: WLAN AP, 30), RAS(Radio Access Station, 40)을 포함할 수 있다. 여기서, 무선랜 접속점(또는 무선랜)은 무선 표준인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 기술을 지원하는 장치로서, IEEE 802.11은 와이파이(WiFi) 시스템과 혼용될 수 있다. 또한, 여기서 RAS는 IEEE 802.16 기술을 지원하는 장치로서, IEEE 802.16은 와이맥스(Wimax) 또는 와이브로(Wibro) 시스템과 혼용될 수 있다.

단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(Mobile Terminal), 무선 기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, BS(Base Station), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 펨토 기지국(Femto BS), 릴레이(relay) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속망(예를 들어 EUTRAN)의 기능은 물리적으로 기지국으로 구현되며, EPC는 이동성 관리(MM: Mobility Management) 및 세션관리(SM: Session Management) 기능과 같이 제어 평면을 관리하는 MME(Mobility Management Entity)와, 데이터 전송 관리 등의 사용자 평면을 관리하는 UPE(User Plane Entity)를 포함한다.

단말(10)은 셀룰라(cellular) 네트워크, 무선랜, 와이맥스, 방송 네트워크 및 위성 시스템등과 같은 다수의 네트워크의 중첩된 커버리지(coverage)내에 위치할 수 있다. 단말(10)이 때와 장소에 구애받지 않고 다양한 네트워크와 다양한 서비스에 접속하기 위해서 다수의 무선 송수신기(transceiver)를 구비하고 있다. 예를 들어, 스마트 폰(smart phone)은 LTE(Long Term Evolution), WiFi, Wimax, 블루투스(Bluetooth : BT) 송수신기와 GPS 수신기를 구비한다. 이와 같이, 차세대 이동통신 시스템은 중첩된 셀 환경에서 운용되기 때문에 부하 제어차원에서 서로 다른 시스템 또는 동일 시스템의 네트워크간의 정보교환으로 부하가 극히 많은 네트워크, 즉, 과부하 네트워크에 대한 효율적인 관리 방법이 요구된다.

일반적으로 네트워크의 과부하가 발생하면, 네트워크 과부하 제어 기법으로, 해당 네트워크에 대한 온-오프(on-off) 기반의 과부하 제어 기법을 사용과, 해당 네트워크의 오프 상태 모드로 들어가기 전에 서비스가 진행중인 트래픽에 대하여는 서비스의 연속성을 유지하기 위하여 핸드오버를 수행하는 기법이 사용되어 있다. 그러나 네트워크가 오프상태가 된 경우, 특정 지역에서는 전파의 수신 감도가 떨어져 단말이 어떤(any) 셀에도 연결할 수 없는 상태에 놓여지게 되는 현상인 커버리지 홀(coverage hole)이 발생하여 서비스의 연속성을 보장할 수 없는 문제가 발생하거나, 다수의 단말이 동시에 핸드오버를 수행함에 따른 시그널링의 증대 및 순간적으로 많은 트래픽이 핸드오버를 수용하는 타겟 셀에서 발생하게 되어, 시스템의 전반적인 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점들을 보완하기 위하여 과부하 제어의 효율을 극대화하는 새로운 제어기법에 대한 알고리즘이 필요하다. 이하, 본 발명에서는 시스템의 자원 활용 효율을 극대화하고, 서비스의 연속성을 보장할 수 있는 부하 제어 기법을 제안한다.

본 발명에서는 네트워크 과부하시 서비스가 제공될 수 없는 가장 큰 문제를 해결하기 위하여, 기지국과 같은 기반 시설을 이용하지 않고 인접한 노드 사이에 트래픽을 직접 전달하는 분산형 통신 기술인 D2D 통신 기술을 이용한다. 이를 위하여 과부하가 발생한 네트워크에서 D2D 통신이 가능한 단말 정보의 파악이 요구된다. 예를 들어 과부하 제어의 대상이 되는 네트워크에서는 D2D 통신이 가능한 단말 및 그 위치, 이웃셀의 위치, 그리고 접속정보를 파악할 수 있다. 이 경우 과부하 제어의 대상이 되는 네트워크에서는 주기적 또는 비주기적으로 DB(data base)를 검색하여 상기 D2D 통신이 가능한 단말 및 그 위치, 이웃셀의 위치, 그리고 접속정보를 파악하고, D2D 통신이 가능한 트래픽 서비스에 대해서는 D2D 통신을 수행하도록 제어할 수 있다. 이렇게 하면 과부하가 발생한 네트워크에 연결된 단말의 서비스 단절 문제를 개선할 수 있을 뿐 아니라, 네트워크에 부담을 주지 않고 기존 서비스의 연속성을 보장해줄 수 있다.

한편, D2D 통신이 불가능한 단말이거나, D2D 통신을 적용할 수 없는 트래픽에 대해서는 네트워크또는 기지국는 핸드오버를 수행할 수 있는지 판단하여, 가능한 핸드오버 유형에 따른 핸드오버를 수행할 수 있다. 이 경우 QoS(Quality of Service)에 영향을 많이 주는 실시간 트래픽에 대한 처리를 우선 수행할 수 있다. 또한, 핸드오버 수행시 필요한 시그널링이 가장 적은 핸드오버 절차부터 수행 가능한지 판단하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 인터 셀(Inter-Cell) 핸드오버, 인터 시스템(Inter-System) 핸드오버 순으로 우선순위를 두고 핸드오버를 수행시킬 수 있으며, 이 경우 과부하 네트워크의 시그널링 및 트래픽 부담을 완화하여, 서비스의 연속성을 보장할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 네트워크 과부하시 셀 경계지역이나 셀 내에서 직접 통신할 수 있는 서비스 영역 내에 존재하는 단말 간에 D2D 통신을 수행함으로써, 네트워크에 부담 없이 기존에 서비스중인 트래픽의 연속성을 보장할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면 네트워크 과부하시 네트워크의 온-오프를 기반으로 트래픽을 제어하게 되면 발생할 수 있는 커버리지 홀 문제를 회피할 수 있다. 비록 커버리지 홀 문제를 회피하기 위한 방법으로, 셀의 반경을 늘이거나 줄이는 셀 호흡(cell breathing) 기법이나 주변 셀과의 협력통신(CoMP: Coordinated Multi-Point) 기법이 제시되고 있으나, 이러한 기법들은 셀간의 간섭이 오히려 증가하거나, 셀간 협력통신을 위한 셀간 시그널링 및 트래픽의 순차적인 증대를 유발하여, 결국, 서비스의 연속성이나 QoS 보장에 지장을 줄 수 있다.

또한, 네트워크 과부하시 바로 핸드오버를 수행하는 방법과 비교하여, 본 발명에서 제한한 D2D 통신을 우선 적용하고, 나머지 서비스중인 트래픽에 대해서 핸드오버를 수행하는 경우 무선자원의 사용 효율성이 극대화되고, 핸드오버를 수행할 때 발생하는 시그널링의 증대와 트래픽의 폭주를 사전에 방지할 수 있다. 이를 통하여 서비스의 연속성 보장과 시스템의 성능향상을 도모할 수 있다.

상술한 문제들을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은 네트워크에서 트래픽 부하가 일정 임계치 이상일 때, 서비스중인 트래픽이 우선적으로 D2D 직접통신이 가능한지를 판단하여, 가능하다면 D2D 직접통신 절차를 통하여 단말에 제공되는 서비스가 계속 유지되도록 하여, 셀의 스위치 오프에 따른 서비스 단절을 방지한다. 또한, 서비스 연속성을 보장하기 위해 핸드오버가 가능한지를 판단하고, 핸드오버가 가능한 경우 핸드오버 절차를 수행함으로써, 해당 셀에 연결된 단말이 모두 동시에 핸드오버를 수행하는 경우 발생하는 시그널링 및 트래픽 폭주를 D2D 통신을 통하여 분산할 수 있다. 특히 D2D 통신을 통하여 셀(또는 네트워크) 과부하를 제어하는 경우, 네트워크 자원의 활용없이 단말간 직접 통신을 활용하여 기존 서비스에 연속성을 제공하기 때문에 과부하 제어를 위한 최적의 해법으로 볼 수 있다. 또한, 이 경우 과부하 제어의 트래픽 임계치 즉, 과부하 임계치를 상대적으로 높게 설정할 수 있게 되므로, 상대적으로 과부하 네트워크의 스위치 온 시간을 더 오래 유지시켜주는 효과가 발생하여 이동통신 시스템의 과부하 제어의 효율성을 증대시킬 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 과부하 제어 상태에서의 기지국 셀 운용의 일 실시예이다.

도 2를 참조하면, 네트워크에 과부하가 발생한 경우, 상기 네트워크는 D2D 통신이 가능한 단말이 있는지 검색하고, D2D 통신이 가능한 단말에 대하여 D2D 통신을 제공할 수 있다. 이 경우 D2D 통신이 가능한 트래픽에 한하여 D2D 통신을 제공할 수 있을 것이다. 네트워크는 D2D 통신이 가능한 단말을 검색함에 있어, 단말의 성능, 단말 위치, 뿐만 아니라 기지국 셀의 위치 및 접속정보를 검색할 수 있다. 과부하 제어를 수행하는 대상이 되는 네트워크는 과부하 제어 모드로 들어가야 된다고 판단되면, 주기적으로 또는 비주기적으로 DB를 검색하여 D2D 통신 가능 단말(및 트래픽)을 검색하여 파악한 후, D2D 통신이 가능한 단말(및 트래픽)에 대하여는 우선 D2D 통신을 적용시킨다. 이 경우, 기지국 셀의 경계지역에서 서비스중인 트래픽에 대하여는 핸드오버 시 수신신호 세기가 작아 발생할 수 있는 서비스 단절 문제를 개선할 수 있을 뿐 아니라, 네트워크에 부담을 주지 않고 기존의 서비스의 연속성을 보장해주는 장점이 있다.

네트워크는 그 다음에 D2D 통신이 불가능한 단말(및 트래픽)에 대하여는 핸드오버를 수행할 수 있는지 판단하여, 가능한 핸드오버 유형에 따른 핸드오버를 수행한다. 여기서 핸드오버를 수행할 때, QoS 영향을 많이 받는 실시간 트래픽을 우선하여 처리할 수 있다. 또한, 핸드오버 수행시 필요한 시그널링이 가장 적은 핸드오버 절차부터 수행 가능한지 판단하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 인터 셀(Inter-Cell) 핸드오버, 인터 시스템(Inter-System) 핸드오버 순으로 우선순위를 두고 핸드오버를 수행시킬 수 있으며, 이 경우 과부하 네트워크의 시그널링 및 트래픽 부담을 완화하여, 서비스의 연속성을 보장할 수 있다.

상기와 같은 방법에 따르면 네트워크 과부하시 셀 경계지역이나 셀 내에서 직접 통신할 수 있는 서비스 영역 내에 존재하는 단말 간에 D2D 통신을 수행함으로써, 네트워크에 부담 없이 기존에 서비스중인 트래픽의 연속성을 보장할 수 있다. 그리고 D2D 통신을 수행할 수 없는 단말(및 트래픽)에 대하여는 핸드오버를 수행함으로써, 네트워크 과부하시 해당 셀에 연결된 단말이 모두 동시에 핸드오버를 수행하는 경우 발생하는 시그널링 및 트래픽 폭주를 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 트래픽(과부하) 제어 방법을 수행하는 장치는 과부하 제어장치라고 불릴 수 있다. 상기 과부하 제어장치는 네트워크의 일부에 포함될 수 있다. 예를 들어 상기 과부하 제어장치는 기지국 또는 EPC에 포함될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 과부하 제어장치에서 수행되는 트래픽(과부하) 제어 방법의 일 예를 나타내는 순서도이다. 도 3은 도 2에 도시된 트래픽(과부하) 제어 상태에서의 기지국 셀 운용에 있어서의 트래픽 과부하 제어 절차를 나타낼 수 있다.

도 3을 참조하면, 과부하 제어장치는 네트워크 부하 상태 및 장애 상태를 감시할 수 있다.

과부하 제어장치는 셀 부하 상태가 임계치보다 큰지 판단한다(S300). 과부하 제어장치는 네트워크 입장에서 수집할 수 있는 부하를 주기적 또는 비주기적으로 검색 및 확인할 수 있다. 여기서 셀(또는 네트워크)의 부하를 판단하는 파라미터(parameter)로는 여러 가지가 있을 수 있으며, 서비스 품질(예를 들어 QoS), 서비스를 제공중인 단말의 수, 서비스를 위해 사용중인 유/무선 자원량, 송수신 데이터의 BER(Bit Error Rate), 송수신 신호 세기, 단말기의 베터리 잔량 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.

상기 임계치는 미리 정의된 임계치일 수 있고, 과부하 제어장치가 네트워크 상태 등을 기반으로 결정한 임계치일 수도 있다. 예를 들어, 과부하 제어장치는 상기 파라미터들 중 어느 하나의 파라미터를 기반으로 상기 임계치를 결정할 수 있고, 상기 파라미터들 중 여러 파라미터들을 종합적으로 고려하여 상기 임계치를 결정할 수도 있다. 이때, 과부하 제어장치가 상기 임계치를 결정함에 있어, 적어도 과부하 제어를 수행할 만큼의 여유를 두어야 한다. 그렇지 않으면 네트워크 장애 등으로 인한 스위치 오프가 발생되어 본 발명에서 제안하는 과부하 제어 기법을 적용할 수 없을 수 있고, 서비스 품질의 저하를 초래할 수 있다.

만약 S300에서 해당 셀 부하 상태가 상기 임계치보다 큰 경우, 과부하 제어장치는 해당 셀에 연결된 단말들 중 D2D 통신 가능한 단말을 판단한다(S310). 여기서 D2D 통신 가능한 단말이라 함은 D2D 통신 수단을 구비하고, D2D 통신을 적용할 수 있는 트래픽을 사용중인 단말인 경우를 의미할 수 있다. 과부하 제어장치는 예를 들어, 해당 셀 부하 상태가 상기 임계치보다 큰 경우, 해당 셀(또는 네트워크)에서 연결 중인 단말 중에서 D2D 통신이 가능한 단말정보 및 인접 셀(또는 이웃 셀)의 상태정보를 OAM(Operation, Administration, Maintenance) 서버 등 네트워크 내 특정 DB에 요청하고, 상기 DB로부터 상기 D2D 통신이 가능한 단말정보 및 상기 인접 셀(또는 이웃 셀)의 상태정보를 전달받을 수 있다. 과부하 제어장치는 상기 D2D 통신이 가능한 단말정보를 바탕으로 D2D 통신 가능한 단말을 판단할 수 있다.

만약 S310에서 D2D 통신 가능한 단말이 존재하는 경우, 과부하 제어장치는 해당 단말에 D2D 통신설정을 수행한다(S320). 여기서 D2D 통신설정이라 함은 D2D 통신 가능한 단말에 D2D 호설정을 요청하고, D2D 호설정 완료 메시지를 수신함을 포함할 수 있다. 이 경우 D2D 통신 가능 단말은 기지국과의 최소한의 시그널 교환을 위하여 셀과의 연결을 유지할 수 있다. 예를 들어, D2D 통신 가능 단말은 D2D 통신 트래픽 종료 또는 셀의 통신환경의 변화 등의 정보를 기지국에 전송할 수 있도록, 신호 채널을 유지할 수 있다. 일반적으로 D2D 통신은 네트워크를 통하지 않고 단말간 직접 무선채널을 이용하여 통신을 수행하기 때문에, D2D 통신설정 시에 시그널의 부하가 기존 셀에 영향을 미치지만, D2D 통신설정이 완료되면 네트워크 노드를 거치지 않고 통신을 수행하여 과부하 네트워크의 부담을 줄일 수 있다. 따라서 D2D 직접통신이 가능한 단말들이 많을수록 과부하 네트워크의 자원 사용량을 줄일 수 있고, 이는 네트워크의 스위치 오프 가능성을 줄여준다. 또한, 네트워크의 스위치 오프시 많은 단말들이 동시에 핸드오버를 수행하게 되어 기존 셀(서빙셀)이나 인접 셀(타겟 셀)의 과부하가 발생하는 것을 막을 수도 있다.

이후, 과부하 제어장치는 해당 셀에 연결된 나머지 단말들 중 핸드오버 가능한 단말을 판단한다(S330). 과부하 제어장치는 상기 DB에서 획득한 인접셀(또는 이웃셀)의 정보를 바탕으로, D2D 통신이 불가능한 나머지 단말들 중에서 핸드오버 가능한 단말을 판단할 수 있다. 한편, S310에서 D2D 통신 가능한 단말이 존재하지 않는 경우에도 과부하 제어장치는 S330 단계를 수행할 수 있다.

만약 S330에서 핸드오버 가능한 단말이 존재하는 경우, 과부하 제어장치는 해당 단말에 핸드오버 통신설정을 수행한다(S340). 이 경우, 과부하 제어장치는, QoS 영향을 많이 받는 실시간 트래픽을 우선하여 핸드오버 시킬 수 있다. 또한, 핸드오버 수행시 필요한 시그널링이 가장 적은 핸드오버 절차부터 수행 가능한지 판단하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 인터 셀(Inter-Cell) 핸드오버, 인터 시스템(Iner-System) 핸드오버 순으로 우선순위를 두고 핸드오버를 수행시킬 수 있으며, 이 경우 과부하 셀의 시그널링 및 트래픽 부담을 완화하여, 서비스의 연속성을 보장할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 과부하 제어장치에서 수행되는 트래픽(과부하) 제어 방법의 다른 예를 나타내는 순서도이다.

도 4을 참조하면, 과부하 제어장치는 네트워크 부하 상태 및 장애 상태를 감시할 수 있다. 과부하 제어장치는 셀 부하 상태가 임계치보다 큰지 판단한다(S400). 과부하 제어장치는 네트워크 입장에서 수집할 수 있는 부하를 주기적 또는 비주기적으로 검색 및 확인할 수 있다. 상기 임계치는 미리 정의된 임계치일 수 있고, 과부하 제어장치가 네트워크 상태 등을 기반으로 결정한 임계치일 수도 있다.

만약 S400에서 해당 셀 부하 상태가 상기 임계치보다 큰 경우, 과부하 제어장치는 해당 셀(또는 네트워크)에서 연결 중인 단말 중에서 D2D 통신이 가능한 단말정보, 핸드오버 가능한 단말정보 및 인접 셀(또는 이웃 셀)의 상태정보 중 적어도 하나를 OAM(Operation, Administration, Maintenance) 서버 등 네트워크 내 특정 DB에 요청한다(S410), 그리고, 과부하 제어장치는 상기 DB로부터 상기 D2D 통신이 가능한 단말정보, 핸드오버 가능한 단말정보 및 상기 인접 셀(또는 이웃 셀)의 상태정보 중 적어도 하나를 전달받는다(S420).

과부하 제어장치는 해당 셀에 연결된 단말들 중 D2D 통신 가능한 단말을 판단한다(S430). 여기서 D2D 통신 가능한 단말이라 함은 D2D 통신 수단을 구비하고, D2D 통신을 적용할 수 있는 트래픽을 사용중인 단말인 경우를 의미할 수 있다. 과부하 제어장치는 상기 D2D 통신이 가능한 단말정보를 바탕으로 D2D 통신 가능한 단말을 판단할 수 있다.

만약 S430에서 D2D 통신 가능한 단말이 존재하는 경우, 과부하 제어장치는 해당 단말에 D2D 통신설정을 수행한다(S440). 여기서 D2D 통신설정이라 함은 D2D 통신 가능한 단말에 D2D 호설정을 요청하고, D2D 호설정 완료 메시지를 수신함을 포함할 수 있다. 이 경우 D2D 통신 가능 단말은 기지국과의 최소한의 시그널 교환을 위하여 셀과의 연결을 유지할 수 있다. 예를 들어, D2D 통신 가능 단말은 D2D 통신 트래픽 종료 또는 셀의 통신환경의 변화 등의 정보를 기지국에 전송할 수 있도록, 신호 채널을 유지할 수 있다. D2D 통신설정이 완료되지 않은 경우 과부하 제어장치는 D2D 통신설정을 반복적으로 수행할 수 있다.

과부하 제어장치는 해당 셀에 연결된 나머지 단말들 중 핸드오버 가능한 단말을 판단한다(S450). 과부하 제어장치는 상기 DB에서 획득한 핸드오버 가능 단말 정보 및 인접셀(또는 이웃셀)의 정보를 바탕으로, D2D 통신이 불가능한 나머지 단말들 중에서 핸드오버 가능한 단말을 판단할 수 있다. 한편, S430에서 D2D 통신 가능한 단말이 존재하지 않는 경우에도 과부하 제어장치는 S450 단계를 수행할 수 있다.

만약 S450에서 핸드오버 가능한 단말이 존재하는 경우, 과부하 제어장치는 해당 단말에 핸드오버 통신설정을 수행한다(S460). 이 경우, 과부하 제어장치는, QoS 영향을 많이 받는 실시간 트래픽을 우선하여 핸드오버 시킬 수 있다. 또한, 과부하 제어장치는 핸드오버 수행시 필요한 시그널링이 가장 적은 핸드오버 절차부터 수행 가능한지 판단하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 인터 셀(Inter-Cell) 핸드오버, 인터 시스템(Iner-System) 핸드오버 순으로 우선순위를 두고 핸드오버를 수행시킬 수 있다. 과부하 제어장치는 핸드오버 통신설정이 완료되지 않은 경우 핸드오버 통신설정을 반복적으로 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 트래픽 제어 방법에 따르면, 과부하 네트워크에서 D2D 직접통신을 우선 적용하고, 그 다음에 나머지 서비스 중인 트래픽에 대하여는 이웃 셀(타겟 셀)로 핸드오버를 수행할 수 있다. 이를 통하여 서비스의 연속성을 보장하고 시스템의 과부하 제어 효율성을 증대시킬 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 트래픽(과부하) 제어를 수행하는 네트워크의 과부하 제어장치의 블록도를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 과부하 제어장치(50)는 부하 판단부(500), D2D 판단부(510), 핸드오버 판단부(520), 제어부(530)을 포함한다. 또한 과부하 제어장치(50)는 통신부(540)를 더 포함할 수 있다.

부하 판단부(500)는 관리하고 있는 셀의 부하상태가 임계치보다 큰지 판단한다. 부하 판단부(500)는 서비스 품질, 서비스를 제공받는 단말의 수, 사용중인 유/무선 자원량, 송수신 데이터의 BER, 송수신 신호 세기, 단말들의 베터리 잔량 중 적어도 하나를 기반으로 상기 셀의 부하상태를 판단할 수 있다. 또한 부하 판단부(500)는 상기 서비스 품질, 상기 서비스를 제공받는 단말의 수, 상기 사용중인 유/무선 자원량, 상기 송수신 데이터의 BER, 상기 송수신 신호 세기, 상기 단말들의 베터리 잔량 중 적어도 하나를 기반으로 상기 임계치를 결정할 수 있다.

통신부(540)는 네트워크의 OAM 서버 등 특정 DB로 D2D 통신이 가능한 단말정보, 핸드오버 가능한 단말정보 및 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 요청하고, 상기 DB로부터 상기 D2D 통신이 가능한 단말정보, 상기 핸드오버 가능한 단말정보 및 상기 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있다.

D2D 판단부(510)는 상기 부하상태가 상기 임계치보다 큰 경우 상기 셀에 연결된 단말등 중 D2D 통신이 가능한 단말을 판단한다. D2D 판단부(510)는 통신부(540)에서 수신한 상기 D2D 통신이 가능한 단말정보를 기반으로 상기 D2D 통신이 가능한 단말을 판단할 수 있다. 제어부(530)는 상기 D2D 통신이 가능한 단말에 D2D 통신설정을 수행한다.

핸드오버 판단부(520)은 상기 D2D 통신이 가능하지 않은 나머지 단말들 중 핸드오버 가능한 단말을 판단한다. 핸드오버 판단부(520)는 통신부(540)에서 수신한 상기 핸드오버 가능한 단말정보 및 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 기반으로 상기 핸드오버 가능한 단말을 판단할 수 있다. 제어부(530)는 상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행한다.

상술한 본 발명은 네트워크 과부하 발생시 효율적인 트래픽 제어를 수행하기 위하여 기존 셀에서 서비스를 받고 있는 단말에 대하여 핸드오버를 강제적으로 수행하기에 앞서 단말간 직접 통신이 가능한 D2D 통신을 우선 적용하여 단말간 직접 통신을 제공함으로써, 다수의 단말이 동시에 핸드오버됨으로 인한 시그널링 과부하나, 타겟 셀에서의 트래픽 폭주를 방지할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

이동통신 시스템에서 네트워크에서 수행되는 트래픽 제어 방법으로,
셀(cell)의 부하상태가 임계치보다 큰지 판단하는 단계;
상기 부하상태가 상기 임계치보다 큰 경우 상기 셀에 연결된 단말들 중 D2D(device to device) 통신 가능한 단말을 판단하는 단계;
상기 D2D 통신 가능한 단말에 D2D 통신설정을 수행하는 단계;
상기 D2D 통신이 가능하지 않은 나머지 단말들 중 핸드오버(handover) 가능한 단말을 판단하는 단계; 및
상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 1항에 있어서,
상기 셀의 부하상태는 서비스 품질, 서비스를 제공받는 단말의 수, 사용중인 유/무선 자원량, 송수신 데이터의 BER(bit error rate), 송수신 신호 세기, 단말들의 베터리 잔량 중 적어도 하나를 기반으로 판단됨을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 1항에 있어서,
상기 임계치는 미리 정의된 고정된 값이거나, 서비스 품질, 서비스를 제공받는 단말의 수, 사용중인 유/무선 자원량, 송수신 데이터의 BER, 송수신 신호 세기, 단말들의 베터리 잔량 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 값인 것을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 1항에 있어서,
상기 D2D 통신이 가능한 단말은 D2D 통신 수단을 구비하고, D2D 통신을 적용할 수 있는 트래픽을 사용중인 단말인 것을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 1항에 있어서,
상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계는 실시간 트래픽을 서비스받는 단말을 우선하여 수행됨을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 1항에 있어서,
상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계는 상기 핸드오버 통신설정 시 필요한 시그널링이 적은 단말을 우선하여 수행됨을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 6항에 있어서,
상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계는 인터셀(Inter-cell) 핸드오버, 인터시스템(Inter-system) 핸드오버 순으로 우선순위를 두고 수행됨을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
이동통신 시스템에서 네트워크에서 수행되는 트래픽 제어 방법으로,
셀의 부하상태가 임계치보다 큰지 판단하는 단계;
상기 부하상태가 상기 임계치보다 큰 경우 D2D 통신이 가능한 단말정보, 핸드오버 가능한 단말정보 및 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 특정 DB(data base)로 요청하는 단계;
상기 DB로부터 상기 D2D 통신이 가능한 단말정보, 상기 핸드오버 가능한 단말정보 및 상기 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계;
상기 수신된 D2D 통신이 가능한 단말정보를 기반으로 상기 셀에 연결된 단말들 중 D2D 통신 가능한 단말을 판단하는 단계;
상기 D2D 통신 가능한 단말에 D2D 통신설정을 수행하는 단계;
상기 수신된 핸드오버 가능한 단말정보 및 상기 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 기반으로 D2D 통신이 가능하지 않은 나머지 단말들 중 핸드오버(handover) 가능한 단말을 판단하는 단계; 및
상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 8항에 있어서,
상기 셀의 부하상태는 서비스 품질, 서비스를 제공받는 단말의 수, 사용중인 유/무선 자원량, 송수신 데이터의 BER(bit error rate), 송수신 신호 세기, 단말들의 베터리 잔량 중 적어도 하나를 기반으로 판단됨을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 8항에 있어서,
상기 임계치는 미리 정의된 고정된 값이거나, 서비스 품질, 서비스를 제공받는 단말의 수, 사용중인 유/무선 자원량, 송수신 데이터의 BER, 송수신 신호 세기, 단말들의 베터리 잔량 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 값인 것을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 8항에 있어서,
상기 D2D 통신이 가능한 단말은 D2D 통신 수단을 구비하고, D2D 통신을 적용할 수 있는 트래픽을 사용중인 단말인 것을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 8항에 있어서,
상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계는 실시간 트래픽을 서비스받는 단말을 우선하여 수행됨을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 8항에 있어서,
상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계는 상기 핸드오버 통신설정 시 필요한 시그널링이 적은 단말을 우선하여 수행됨을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
제 9항에 있어서,
상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행하는 단계는 인터셀(Inter-cell) 핸드오버, 인터시스템(Inter-system) 핸드오버 순으로 우선순위를 두고 수행됨을 특징으로 하는, 트래픽 제어 방법.
이동통신 시스템에서 트래픽 제어를 수행하는 과부하 제어장치로,
셀의 부하상태가 임계치보다 큰지 판단하는 부하 판단부;
상기 부하상태가 상기 임계치보다 큰 경우 상기 셀에 연결된 단말들 중 D2D(device to device) 통신 가능한 단말을 판단하는 D2D 판단부;
상기 D2D 통신 가능한 단말에 D2D 통신설정을 수행하는 제어부; 및
상기 D2D 통신이 가능하지 않은 나머지 단말들 중 핸드오버(handover) 가능한 단말을 판단하는 핸드오버 판단부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 핸드오버 가능한 단말에 핸드오버 통신설정을 수행함을 특징으로 하는, 과부하 제어장치.
제 15항에 있어서,
상기 부하 판단부는 서비스 품질, 서비스를 제공받는 단말의 수, 사용중인 유/무선 자원량, 송수신 데이터의 BER, 송수신 신호 세기, 단말들의 베터리 잔량 중 적어도 하나를 기반으로 상기 셀의 부하상태를 판단함을 특징으로 하는, 과부하 제어장치.
제 15항에 있어서,
상기 부하 판단부는 서비스 품질, 서비스를 제공받는 단말의 수, 사용중인 유/무선 자원량, 송수신 데이터의 BER, 송수신 신호 세기, 단말들의 베터리 잔량 중 적어도 하나를 기반으로 상기 임계치를 결정하는 것을 특징으로 하는, 과부하 제어장치.
제 15항에 있어서,
네트워크의 DB로 D2D 통신이 가능한 단말정보, 핸드오버 가능한 단말정보 및 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 요청하고, 상기 DB로부터 상기 D2D 통신이 가능한 단말정보, 상기 핸드오버 가능한 단말정보 및 상기 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나상기 수신하는 통신부를 더 포함함을 특징으로 하는, 과부하 제어장치.
제 18항에 있어서,
상기 D2D 판단부는 상기 D2D 통신이 가능한 단말정보를 기반으로 상기 D2D 통신이 가능한 단말을 판단함을 특징으로 하는, 과부하 제어장치.
제 18항에 잇어서,
상기 핸드오버 판단부는 상기 핸드오버 가능한 단말정보 및 상기 인접 셀의 상태정보 중 적어도 하나를 기반으로 상기 핸드오버 가능한 단말을 판단함을 특징으로 하는, 과부하 제어장치.