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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10007773&local_id=10012261
차세대 셀룰러 이동통신 시스템의 패킷 스케쥴링 알고리즘 연구
Reports NRF is supported by Research Projects( 차세대 셀룰러 이동통신 시스템의 패킷 스케쥴링 알고리즘 연구 | 2004 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 백천현(동의대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number B00142
Year(selected) 2004 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2006년 05월 22일
Year type 결과보고
Year(final report) 2006년
Research Summary
  • Korean
  • 본 연구는 멀티미디어 이동통신시스템에 적용되는 시간비율 할당 기반 패킷스케쥴링 방식에서, 최적 시간비율을 구하고, 이를 응용한 새로운 스케쥴링 방식에 대한 연구이다. 서비스 이용자가 QoS 차이를 반영하는 소위 performance fairness 제약식을 도입하여 최적 시간비율 결정을 위한 수학적 모형을 수립하고, 이에 대한 확정적 최적해를 유도하였다. 유도된 최적 시간비율과 세부적인 응용절차를 이용한 TFA 스케쥴링 방식은 패킷지체(packet latency) 조건으로 대표되는 서비스별로 상이한 QoS수준을 시스템 전송률 (throughput)의 효과적 제어를 통해 매우 효과적으로 유지시킬 수 있음을 다양한 모의실험을 통해 확인할 수 있었다. 제시된 스케쥴링 방식이 현장에서 직접적으로 활용되기 위해 필요한 관련 모수의 결정방법론에 대한 추후 연구가 필요할 것으로 판단된다.
  • English
  • This study deals with a mathematical approach for finding the time-fractions for the time-fraction based scheduling method (TFA) in multimedia wireless networks. By introducing a constraint that regulates the performance fairness amongst users, we present a systematic method for harmonizing both the system and user performance. Simulation results demonstrated that the performance of packet latency could be dramatically improved at a minimal cost of decreasing the throughput. An interesting study that arises based on our research is the application of our optimal TFA scheme to the next generation CDMA systems. Another interesting issue worth investigating is a systematic method for determining the parameters for the sub-module TFA.
Research result report
  • Abstract
  • 본 연구는 차세대 이동통신시스템에서 활용될 수 있는 새로운 패킷 스케쥴링에 대한 연구이다. 무선환경 하에서 서비스 사용자들간 가용 데이터 전송률의 차이는 주로 서비스 사용자가 놓인 무선전파 환경에 기인한다. 시스템 throughput을 극대화하기 위해 무선전파 환경이 우수한 사용자에게 우선적으로 자원을 할당하게 되면, 무선전파 환경이 양호한 일부 사용자가 시스템 자원을 독점하게 되어 자원분배의 공평성에 문제가 발생한다. 따라서 무선시스템에서의 패킷 스케쥴링에 대한 그동안의 연구는 자원배분의 공평성을 확보하는데 집중되어 왔다. 그러나 자원배분 공평성만으로 QoS 종류 및 수준이 다른 다양한 멀티미디어 서비스를 효과적으로 처리하는 못한다. 본 연구에서 제안된 스케쥴링방식은 서비스 QoS 만족과 사용자간 공평성을 제고하면서, 시스템 자원이용 효율 (또는 데이터 전송률)의 극대화를 목적으로 하여, HSDPA 등 차세대 이동통신 시스템의 요구특성을 효과적으로 반영하고 있다. 제안된 스케쥴링 방식에서는 반복되는 특정 시간동안 각 유저가 무선자원을 독점적으로 사용할 수 있는 시간비율 최적으로 결정하고, 정해진 시간동안 유저별로 할당된 시간비율에 따라 최적으로 무선자원을 할당한다. 대표적인 다른 스케줄링 방식과 다양한 비교 실험을 수행한 결과, 제안한 스케쥴링방식은 무선환경으로 인한 채널용량의 변화와 다양한 멀티미디어 서비스가 요구하는 QoS만족을 매우 효과적으로 충족시킴을 확인할 수 있었다.

  • Research result and Utilization method
  • 본 연구에서는 하향링크(downlink)만을 대상으로 한다. 제안한 스케쥴링 방식은 두개의 모듈로 구성되어 있다. 먼저 TSA(time slot assignment)모듈에서는 각 유저에게 주어진 슬롯할당 비율을 만족시키면서 시스템 전송율이 최대가 되도록 매 타임슬롯마다 유저에게 타임슬롯을 할당한다. 다음으로 TFA(time-fraction assignment) 모듈은 매 프레임(복수의 타임슬롯으로 구성)마다 실행된다. 현 프레임까지의 QoS상황과 다음 프레임의 유저별 기대 데이터율을 바탕으로, TSA에 의해 다음 프레임에 속한 타임슬롯의 할당에 기준이 될 슬롯할당 최적 비율을 구한다. 제안된 방식은 시스템전송율 극대화를 유저별 QoS를 가능한 유지하면서 추구하기 때문에 QoS 가 상이한 다양한 서비스가 동시에 존재하는 멀티미디어 환경에 적합하다. 이러한 특성은 기존의 대표적인 스케쥴링 방식과의 비교실험을 통해 되었다. 한편, 제안된 스케줄링 방식을 현실에 이용하기 위해서는 다른 기존의 방시과 마찬가지로 관련 모수의 결정이 필요하다. 모수가 어떻게 결정되는가는 알고리즘의 성능에 영향을 미치는 것으로 나타났으므로 이에 대해 연구가 추후 요구된다.

    본 연구는 현재 운영되고 있는 EV-DO 및 HSDPA를 포함한 차세대 이동통신시스템의 패킷스케쥴링을 위한 새로운 대안으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
  • Index terms
  • 패킷스케쥴링, 최적 시간비율 (optimal time-fraction), 이동통신
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