KR100690846B1 - Traffic Congestion Control Method in Cellular Networks - Google Patents
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Abstract
Translated fromKoreanDescription
Translated fromKorean도 1은 종래의 WCDMA 망에서의 소프트 핸드오버 타임을 나타낸 설명도.1 is an explanatory diagram showing a soft handover time in a conventional WCDMA network.
도 2는 본 발명이 적용되는 IP 기반 셀룰러 망의 블록도.2 is a block diagram of an IP-based cellular network to which the present invention is applied.
도 3a는 본 발명에 의해 트래픽 혼잡 제어 방법이 적용된 RNC의 제어 흐름도.3A is a control flowchart of an RNC to which a traffic congestion control method is applied in accordance with the present invention;
도 3b는 본 발명에 의해 트래픽 혼잡 제어 방법이 적용된 기지국의 제어 흐름도.3b is a control flowchart of a base station to which a traffic congestion control method is applied in accordance with the present invention;
도 3c는 본 발명에 의해 트래픽 혼잡 제어 방법이 적용된 단말기의 제어 흐름도.3c is a control flowchart of a terminal to which a traffic congestion control method is applied according to the present invention;
도 4는 본 발명에 의해 새로운 히스테리시스 값을 적용한 소프트 핸드오버 타임의 설명도.4 is an explanatory diagram of a soft handover time to which a new hysteresis value is applied according to the present invention;
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
21 : 단말기22 : 기지국21: terminal 22: base station
23 : IP RAN24 : RNC23: IP RAN 24: RNC
25 : MSC25: MSC
본 발명은 IP 기반의 셀룰러 망에서 안정적인 패킷 서비스를 지원하기 위하여 트래픽 혼잡을 제어하는 기술에 관한 것으로, 특히 IP 랜(RAN)에서 트래픽 폭주로 인한 병목 현상이 발생하는 경우, 트래픽이 폭주되지 않도록 제어하는데 적당하도록 한 셀룰러 망에서의 트래픽 혼잡 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for controlling traffic congestion in order to support a stable packet service in an IP-based cellular network. In particular, when a bottleneck caused by traffic congestion occurs in an IP LAN, the traffic is not congested. The present invention relates to a traffic congestion control method in a cellular network so as to be suitable.
현재, WCDMA 망에서는 CS(CS: Circuit Switch) 기반의 음성 및 화상 전화 서비스와 패킷 스위치(PS: Packet Switch) 기반의 데이터 서비스가 지원되고 있다. 그런데, 향후 차세대 이동통신망에서는 IP RAN이 적용되어 CS 기반의 서비스와 PS 기반의 서비스 모두 IP 기반의 데이터 서비스로 전화될 것으로 전망되고 있다. 차세대 이동통신망에서 CS 기반 서비스가 IP 기반 베스트 에포트(best effort) 서비스로 제공되는 경우 딜레이(delay)와 같은 서비스 품질(QoS) 보장 문제가 발생한다. 특히 사용자의 단말기 사용이 증가하는 핫 스팟과 같은 지역의 경우, 계층적 구조의 IP RAN에서 병목 현상이 발생하여 서비스 지연 및 끊김 문제가 발생하게 된다. 이러한 지연 및 끊김 문제는 기존의 CS 기반의 음성 및 화상 전화 서비스를 IP 기반 패킷 서비스로 지원할 때 큰 문제점이 될 수 있다.Currently, voice and video telephony service based on CS (Circuit Switch) and packet switch (PS) based data service are supported in WCDMA network. However, in the future, the next generation mobile communication network is applied with IP RAN, and both CS-based and PS-based services are expected to be called IP-based data services. In a next generation mobile communication network, when a CS-based service is provided as an IP-based best effort service, quality of service (QoS) guarantee problems such as delay occur. In particular, in areas such as hot spots, where user use of terminals increases, bottlenecks occur in hierarchical IP RANs, causing service delays and dropouts. This delay and dropping problem can be a big problem when supporting the existing CS-based voice and video telephony service as an IP-based packet service.
종래 기술에 의한 패킷 서비스 처리과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the packet service processing according to the prior art as follows.
사용자가 단말기를 통해 통화를 시도하여 통화에 성공하면 회선이 점유되고, 이후 통화가 종료될 때까지 할당된 회선은 계속 점유가 보장되어 상대방과 통화할 수 있게 된다.If the user attempts to make a call through the terminal and the call is successful, the line is occupied, and the allocated line continues to be occupied until the call is terminated, so that the call can be made with the other party.
그런데, 새로운 셀로 핸드오버하는 경우 소프트 핸드오버 영역 내에서 새로운 기지국의 신호세기가 증가함에 따라 소프트 핸드오버 절차에 따라 새로운 액티브 세트에 추가되어 단말기는 이전 기지국과 새로운 기지국 모두 연결된 상태에서 통 화가 이루어진다.However, when handing over to a new cell, as the signal strength of the new base station increases in the soft handover area, it is added to the new active set according to the soft handover procedure, and the terminal makes a call while both the old base station and the new base station are connected.
이후, 이전 기지국의 신호세기가 점차 약해지면서 액티브 세트에서 이전 기지국이 제거되면 이전 기지국과의 연결을 해제한다.Thereafter, when the signal strength of the previous base station is gradually weakened and the previous base station is removed from the active set, the connection with the previous base station is released.
사용자가 핸드오버 이후에 통화를 종료하면 그 때 비로서 할당된 회선이 해제(release)되면서 통화를 마치게 된다.If the user terminates the call after the handover, the allocated line is released and the call is ended.
참고로, 도 1은 종래의 WCDMA 망에서의 소프트 핸드오버 타임을 나타낸 것이다.For reference, FIG. 1 illustrates a soft handover time in a conventional WCDMA network.
현재 WCDMA 망에서 기지국과 RNC(RNC: Radio Network Controller) 사이는 점 대 점(point-to-point(T1/E1)) 방식으로 연결되어 있는데, 이 부분을 백홀(backhaul) 링크란 한다. 이 링크 부분은 IP RAN보다 사용면에서 비싸고, 음성 서비스의 경우 다른 서비스들과 공유하여 사용하지 못하기 때문에 효율적인 면에서 볼 때 비효율적이다. 따라서, 차세대 망에서는 모든 서비스를 IP 기반 서비스로 지원하여 망효율을 높이게 되는데, 이와 같은 경우 IP RAN은 계층적인 구조를 가지고 있기 때문에 핫스팟과 같은 데이터 트래픽이 폭주하는 경우 기지국과 RNC 사이의 병목현상으로 인하여 서비스 지연 및 끊김 문제가 발생하게 되고, 이에 따라 효율적인 IP 서비스가 불가능해 지게 되는 문제점이 있었다.Currently, a base station and a Radio Network Controller (RNC) in a WCDMA network are connected in a point-to-point (T1 / E1) manner. This part is called a backhaul link. This link part is more expensive than IP RAN and is inefficient in terms of efficiency because voice service cannot be shared with other services. Therefore, in the next generation network, all the services are supported as IP-based services to increase network efficiency. In this case, since IP RAN has a hierarchical structure, when data traffic such as hot spots is congested, bottlenecks between the base station and the RNC are caused. Due to this, there is a problem of service delay and interruption, and thus, an efficient IP service is not possible.
따라서, 본 발명의 목적은 IP RAN에서 트래픽 폭주로 인한 병목 현상이 발생하는 경우, 새로운 아키텍쳐나 알고리즘을 적용하지 않고 통상의 핸드오버 파라미터를 조정하는 방식으로 폭주된 트래픽을 제어하는 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for controlling congested traffic by adjusting a normal handover parameter without applying a new architecture or algorithm when a bottleneck due to congestion occurs in an IP RAN. .
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각각의 이동 호스트들이 IP RAN을 통해 호를 연결한 상태에서 RNC가 트래픽 폭주 상태인지 확인하여 폭주 상태로 판명되면 메시지를 이용하여 각각의 기지국들에게 IP RAN이 트래픽 폭주 상태임을 통보하는 과정과; 상기 각 기지국들이 단말기들에게 새로운 히스테리시스를 전달하여 그 단말기들이 소프트 핸드오버 알고리즘에 각각의 파라미터들을 새롭게 적용함으로써, 소프트 핸드오버 시간이 줄어들도록 하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is, when each mobile host is connected to the call through the IP RAN to determine whether the RNC is congested traffic traffic state by using a message to each base station IP Notifying the traffic congestion state of the RAN; Each of the base stations delivers a new hysteresis to the terminals so that the terminals newly apply respective parameters to the soft handover algorithm, thereby reducing the soft handover time.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 셀룰러 망에서의 트래픽 혼잡 제어 방법을 처리하기 위한 각부의 제어 흐름도로서 이에 도시한 바와 같이, 각각의 이동 호스트들이 IP RAN을 통해 호를 연결한 상태에서 RNC가 트래픽 폭주 상태인지 확인하는 제1과정과; 상기 확인 결과 트래픽 폭주 상태로 판명되면 상기 RNC가 시그널링 메시지인 정체 메시지를 통해 각각의 기지국들에게 IP RAN이 트래픽 폭주 상태임을 통보하는 제2과정과; 상기 각 기지국들이 단말기들에게 새로운 히스테리시스를 전달하여 그 단말기들이 소프트 핸드오버 알고리즘에 각각의 파라미터들을 새롭게 적용함으로써, 소프트 핸드오버 시간이 줄어들도록 하는 제3과정과; 상기 RNC가 트래픽 폭주 상태가 해소되는 것을 확인하여 기지국들에게 시그널링 메시지인 정체해제 메시지를 전송하고, 이에 의해 각 단말기들이 다시 기존의 소프트 핸드오버 시간을 유지하면서 기존의 소프트 핸드오버 절차를 따르도록 하는 제4과정으로 이루어지는 것으로, 이와 같이 이루어지는 본 발명의 트래픽 혼잡 제어 과정을 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.3A to 3C are control flowcharts of each part for processing a traffic congestion control method in a cellular network according to the present invention. As shown in FIG. Checking a traffic congestion state; A second step of informing the respective base stations that the IP RAN is in a traffic congestion state through the congestion message, which is a signaling message, if the RNC determines that the traffic congestion state is found; A third step in which each of the base stations delivers new hysteresis to the terminals so that the terminals newly apply respective parameters to the soft handover algorithm, thereby reducing the soft handover time; The RNC confirms that the traffic congestion is resolved and transmits a release message, which is a signaling message, to the base stations, thereby allowing each terminal to follow the existing soft handover procedure while maintaining the existing soft handover time again. The traffic congestion control process of the present invention, which is made of a fourth process, will be described in detail with reference to FIG. 4 as follows.
일반적으로, IP 기반 셀룰러 망에서는 기지국(22)과 RNC(24) 사이에 계층적인 구조를 가지고 있기 때문에 많은 통화가 요구되어 지는 핫 스팟의 경우 그 기지국(22)과 RNC(24) 사이의 링크에 병목현상(Potential Bottleneck)이 발생한다. IP RAN(23)에서는 통상의 WCDMA와 달리 음성 서비스도 IP 기반 패킷 서비스로 지원되기 때문에 기지국(22)과 RNC(24) 사이의 링크에서 트래픽 폭주가 발생되면 트래픽 지연 및 끊김 현상이 발생하여 음성 및 데이터 서비스의 블락킹 확률이 상승된다.In general, in an IP-based cellular network, since there is a hierarchical structure between the
이와 같은 경우 IP 기반 음성서비스를 제공함에 있어서 큰 문제점으로 대두된다. 따라서, 트래픽 폭주가 발생하게 되면 혼잡제어를 통해 트래픽을 줄여 트래픽 전송에 따른 안정화를 도모하여야 한다. 본 발명에 의한 혼잡 제어 방법은 기지국(22)의 신호 세기를 줄이거나 새로운 알고리즘을 추가하는 방식이 아니라, 기존의 WCDMA 망에서 적용되고 있는 소프트 핸드오버를 이용하여 폭주되는 트래픽을 줄이도록 하였다.In such a case, it becomes a big problem in providing IP-based voice service. Therefore, when traffic congestion occurs, traffic should be reduced through congestion control to stabilize the traffic. In the congestion control method according to the present invention, rather than reducing the signal strength of the
소프트 핸드오버는 단말기(21)가 핸드오버를 하면서 새로운 기지국을 액티브 세트에 추가하여 이전 이전 기지국과 새로운 기지국 모두 연결된 상태에서 이전 기지국의 신호세기가 작아지면 이전 기지국과의 연결을 끊는 방법으로 핸드오버를 수행하는 동안 이전 기지국과 새로운 기지국 모두와 연결됨으로써 보다 더 좋은 통화품질을 얻을 수 있다. 이와 같이 소프트 핸드오버시 통화품질 면에서는 더 좋은 성능을 얻을 수 있으나 똑같은 데이터가 IP RAN(23)에서 전달되고 처리되기 때문에 트 래픽 폭주와 같은 상황에서는 소프트 핸드오버에 의한 중복된 데이터는 오히려 트래픽 폭주의 원인이 될 수 있다. 따라서, 트래픽 폭주 상태를 고려한 소프트 핸드오버 방법을 적용하는 것이 요구된다.In the soft handover, when the
본 발명에서는 소프트 핸드오버를 트래픽 폭주 상태와 비폭주 상태로 나누어 적용한다. 트래픽 폭주 상태라고 판단되면 소프트 핸드오버 시간을 줄여서 소프트 핸드오버로 인한 중복된 데이터를 줄이도록 한다. 이를 위해 RNC(24)로 하여금 기지국(22)과 RNC(24) 사이 링크의 폭주 상태를 체크하는 시스템 변수 W와 트래픽 폭주 임계값 δ를 관리하도록 하였다. 또한 폭주 상태에서 소프트 핸드오버시 적용되는 기존의 히스테리시스 'hysteresis(H1a,H1b,H1c)' 값을 새로운 히스테리시스 'New_hysteresis(α1a,α1b,α1c)'로 적용하도록 한다.In the present invention, soft handover is divided into a traffic congestion state and a non-congestion state. If it is determined that the traffic congestion, the soft handover time is reduced to reduce the redundant data due to the soft handover. To this end, the
먼저, 기본적인 호 절차에 따라 각각의 이동 호스트들은 IP RAN(23)을 통해 호를 연결하고 사용한다.First, according to the basic call procedure, each mobile host connects and uses a call through the
RNC(23)는 트래픽 폭주 상태를 나타내는 시스템 변수 W값을 주기적으로 모니터링하면서 W값이 폭주상태 가능성을 나타내는 임계치 값 δ를 넘기지 않는지 체크한다.The
상기 체크 결과 W값이 증가하여 임계치 값 δ와 같거나 상회하면 RNC(24)는 기지국(22)과 RNC(24) 사이의 링크에 병목현상이 발생하여 트래픽 폭주가 발생한 상태로 판단한다.As a result of the check, if the W value increases and equals or exceeds the threshold value δ, the
이에 따라, 상기 RNC(24)는 시그널링 메시지, 정체 메시지 congestion_msg를 이 용하여 각각의 기지국(22)들에게 IP RAN(23)이 트래픽 폭주 상태임을 알린다.Accordingly, the RNC 24 notifies each
상기 RNC(24)로부터 정체 메시지 congestion_msg를 수신한 각 기지국(22)들은 단말기(21)들에게 새로운 히스테리시스 'New_hysteresis(α1a,α1b,α1c)'를 전달한다.Each
상기 새로운 히스테리시스 'New_hysteresis(α1a,α1b,α1c)'를 수신한 단말기(21)들은 소프트 핸드오버 알고리즘에 각각의 파라미터들을 새롭게 적용한다.Upon receiving the new hysteresis 'New_hysteresis (α1a , α1b , α1c )', the
이후, 새롭게 적용된 소프트 핸드오버 알고리즘에 의해 소프트 핸드오버 시간을 줄임으로써, 액티브 세트에 셀의 개수가 줄어들고, 이로 인하여 IP RAN(23)으로 중복된 데이터가 전달되는 것이 줄어든다.Then, by reducing the soft handover time by the newly applied soft handover algorithm, the number of cells in the active set is reduced, thereby reducing the transfer of duplicate data to the IP RAN (23).
이어서, 상기 RNC(24)의 W값이 δ 값 이하로 떨어지면 그 RNC(24)는 기지국(22)들에게 다시 시그널링 메시지인 정체해제 메시지 release_congestion_msg를 전송한다.Subsequently, when the W value of the
이에 따라, 상기 정체해제 메시지 release_congestion_msg를 전송받은 각 기지국(22)들은 각 단말기(21)들에게 기존의 소프트 핸드오버 파라미터 'hysteresis(H1a,H1b,H1c)' 값을 전달한다.Accordingly, each
이후, 상기 기지국(22)으로부터 상기 'hysteresis(H1a,H1b,H1c)' 값을 수신한 각 단말기(21)들은 다시 기존의 소프트 핸드오버 시간을 유지하면서 기존의 소프트 핸드오버 절차를 따르게 된다.Thereafter, each
결국, 본 발명에 따른 트래픽 혼잡시 새로운 히스테리시스 값을 적용함으로써, 도 4에서와 같이 소프트 핸드오버 시간이 줄어든 것을 알 수 있다.As a result, by applying a new hysteresis value during traffic congestion according to the present invention, it can be seen that the soft handover time is reduced as shown in FIG.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 차세대 이동통신 망인 IP 기반 셀룰러 망에서 안정적인 패킷 기반의 서비스를 제공하고, 특히 기존 WCDMA 망에서 제공된 CS기반의 음성 서비스를 IP 기반 패킷 서비스로 제공할 때 트래픽 과부하 문제를 해결함으로써, 기지국과 RNC 사이의 병목현상으로 서비스 지연 및 끊김 문제가 해소되는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention provides a stable packet-based service in an IP-based cellular network, which is a next-generation mobile communication network, and in particular, a traffic overload problem when providing a CS-based voice service provided by an existing WCDMA network as an IP-based packet service. By solving the problem, there is an effect that the service delay and interruption problem are eliminated as a bottleneck between the base station and the RNC.
또한, 본 발명에서는 망효율과 서비스 지원에는 영향을 미치지 않고 단지 소프트 핸드오버 시간 동안 패킷이 중복되게 전달되는 것을 방지함으로써, 트래픽 혼잡 문제가 보다 효율적으로 해결되는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that the traffic congestion problem is more efficiently solved by preventing packets from being duplicated during the soft handover time without affecting network efficiency and service support.
또한, 아키텍쳐나 새로운 알고리즘을 적용하지 않고 기존의 소프트 핸드오버의 파라미터를 조정함으로써 현재 망을 충분히 재사용할 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the current network can be sufficiently reused by adjusting the parameters of the existing soft handover without applying an architecture or a new algorithm.
또한, 차세대 이동통신망(All IP)에서 IP 기반의 음성 및 데이터 서비스에 대한 기술력 및 IP RAN 플랫폼을 확보할 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage to secure the technology and IP RAN platform for IP-based voice and data services in the next generation mobile communication network (All IP).
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