KR100872415B1 - 중계기를 사용하는 무선 접속 통신시스템에서 패킷 전송장치 및 방법 - Google Patents

중계기를 사용하는 무선 접속 통신시스템에서 패킷 전송장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중계기(RS; Relay Station)를 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 단말기로 전송할 패킷을 효율적으로 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 첫 번째는 기지국이 ESH(Extended Sub Header)를 사용하여 중계기를 경유하여 단말기로 전송할 패킷을 하나로 묶어서 전송하는 장치 및 방법이고, 두 번째는 기지국이 단말기로 전송할 패킷을 구분하지 않고 중계기로 보내며, 중계기가 단말기로 전송할 패킷인지를 판단하여 전달하는 장치 및 방법이다. 이러한 본 발명에 따라 중계기를 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 효율적인 패킷 전송이 가능하다.
중계기, 패킷, 광대역 무선 통신 시스템.

Description

중계기를 사용하는 무선 접속 통신시스템에서 패킷 전송 장치 및 방법{THE APPARATUS AND METHOD OF TRANSMITTING PACKET DATA IN WIRELESS ACCESS TELECOMMUNICATION SYSTEM EMPLOYING RELAY STATIONS}
도 1은 중계기를 사용하는 일반적인 광대역 무선 접속 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 시분할 듀플렉싱(TDD; Time Division Duplexing) 통신시스템에서 중계기를 사용할 때의 일반적인 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 3 (A), (B)는 각각 본 발명의 일실시 예에 따라 중계기를 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 기지국과 중계기를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 도 3의 기지국과 중계기를 사용하는 경우의 프레임 구조를 나타내는 도면,
도 5 (A), (B)는 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따라 중계기를 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 기지국과 중계기를 나타내는 도면,
도 6 (A), (B)는 각각 본 발명에 따른 도 3의 기지국과 중계기를 사용하는 경우의 기지국과 중계기에서의 프레임 처리 과정을 나타내는 순서도,
도 7 (A), (B)는 각각 본 발명에 따른 도 5의 기지국과 중계기를 사용하는 경우의 기지국과 중계기에서의 프레임 처리 과정을 나타내는 순서도.
본 발명은 중계기(RS; Relay Station)를 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 단말기로 전송할 패킷을 효율적으로 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에 대하여 100Mbps 이상의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위해서 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 고속 및 고 품질(QoS: Quality of Service)의 서비스를 보장하는 기술에 대해 연구가 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 물리 채널(physical channel)을 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다)방식 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하고 있다.
이와 같이 휴대용 단말기로 받고자하는 서비스 종류가 다양해짐에 따라 광대역 시스템이 주목을 받고 있어, 기존의 통신 시스템과는 별도의 새로운 통신 시스템을 설치하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 새로운 시스템을 구축하기 위해서 기지국 (Base Station, 이하 'BS'라 칭함)을 새로 설치하려면 유선망을 새로 설치해야하는 비용 문제가 부각된다. 이에 따라, BS와 단말기 (Mobile Station, 이하 'MS'라 칭함) 사이에 중계기 (Relay Station, 이하 'RS'라 칭함)를 추가하여 통신하고자하는 기술이 주목받고 있다. RS는 서비스 영역 (커버리지)의 확장, 혹은 다이버시티 효과에 따른 전송속도의 향상 등의 목적으로 사용한다. 이 경우 단순히 받은 신호를 증폭해 전달하는 방식 (amplify & forward, 이하 'AF'라 칭함)과 디코딩해서 전달하는 방식 (decode & forward, 이하 'DF'라 칭함)이 있다.
도 1은 중계기를 사용하는 일반적인 광대역 무선 접속 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 즉, 중계기를 사용하여 커버리지를 확장하는 개념을 보여주는 일반적인 예시이다. 도 1에서 기지국의 커버리지 내에 있는 단말기들 (이하 'Near MSs'라 칭함)은 기지국과 직접 통신을 할 수 있으며, 일부 기지국 커버리지 밖에 있는 단말기들 (이하 'Far MSs'라 칭함)은 중계기를 거쳐서 기지국과 통신한다.
도 2는 시분할 듀플렉싱(TDD; Time Division Duplexing) 통신시스템에서 중계기를 사용할 때의 일반적인 프레임 구조를 나타낸 도면이다. 구체적으로는 직교 분할다중접속 (Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭함) 시분할 듀플렉싱 (Time Division Duplexing, 이하 'TDD'라 칭함) 시스템에서 중계기를 사용할 때의 프레임 구조에 관한 예시이다. 시간 축을 기준으로 하향링크 구간은 기지국이 가까이 있는(Near) 단말기와 중계기에게 전송하는 구간 (201)과, 중계기가 멀리 있는(far) 단말기에게 재전송하는 구간 (203)으로 정의되고, 상향링크는 멀리 있는(far) 단말기가가 중계기에게 전송하는 구간 (205)과, 가까이 있는(near) 단말기와 중계기가 기지국에게 전송하는 구간 (207)으로 정의되는 프레임 구조이다.
예를 들어 한 기지국 내에 여러 개의 중계기가 존재하고, 각 중계기는 단순히 받은 신호를 증폭해 전달하는 방식 (amplify & forward, 이하 'AF'라 칭함) 또는 디코딩해서 전달하는 방식 (decode & forward, 이하 'DF'라 칭함)의 기능을 한다. 기지국이 단말기로 패킷을 전송하는 경우 어느 중계기를 통해서 재전송을 해야 하는지 목적 중계기에 대한 정보가 필요하다. 특히 DF 방식에서는 중계기가 단말기로 재전송 하는 구간(203)에서 자원이 재할당 될 수 있으므로 이에 필요한 복호 및 부호화 방식 (Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭함) 정보 및 자원할당 정보가 필요할 수 있다. 다만, 이러한 목적 중계기에 대한 정보와 목적 중계기의 MCS 정보 및 자원할당 정보를 관리하는 주체가 기지국인지 중계기인지에 따라 기지국이 목적 중계기로 전송되어야 할 정보가 있고 그렇지 않은 정보도 있다.
따라서 중계기가 단순히 받은 신호를 증폭해 전달하는 경우와 디코딩해서 전달하는 경우에 기지국이 전송하는 패킷의 포맷이 정의되어야 한다. 또한, 이렇게 정의된 패킷 포맷을 생성하는 기지국장치 및 전송방법도 요구된다.
본 발명은 중계기를 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 단말기로 전송할 패킷을 효율적으로 전송하기 위한 송신기를 제공하고자 한다.
본 발명은 중계기를 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 단말기로 전송할 패킷을 효율적으로 전송하기 위한 송신기 전송방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 중계기를 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 단말기로 전송할 패킷을 효율적으로 전송하기 위한 중계기를 제공하고자 한다.
본 발명은 중계기를 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 단말기로 전송할 패킷을 효율적으로 전송하기 위한 중계기 전송 방법을 제공하고자 한다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 송신기가 직접 상기 패킷을 전달하는 수신기, 상기 중계기를 거쳐 상기 패킷을 전달하는 수신기 및 상기 중계기의 채널 정보를 포함하고 있는 수신기-중계기 정보 저장기 및 상기 패킷을 상기 중계기를 거쳐서 전송하는 경우의 상기 수신기-중계기가 저장한 상기 수신기 및 상기 중계기의 채널 정보를 담는 패킷의 제1 프레임 포맷과 직접 상기 수신기로 전송하는 경우의 상기 수신기-중계기가 저장한 상기 수신기 및 상기 중계기의 채널 정보를 담는 패킷의 제2 프레임 포맷이 서로 다른 상기 패킷들을 생성하는 패킷생성기를 포함하는 송신기를 제공한다. 또한 본 발명의 목적으로 달성하기 위하여 본 발명은 송신기로부터 패킷들을 수신하는 RF 수신기, 수신한 상기 패킷들을 분석하 여 최종 목적지가 상기 중계기인 것과 최종 목적지가 상기 수신기인 재전송 패킷을 분류하는 패킷 분석기, 최종 목적지가 상기 수신기인 재전송 패킷을 상기 수신기로 전송할 형태로 새로운 패킷을 생성하는 패킷 생성기, 상기 재전송 패킷의 자원할당 제어정보인 MAP 채널을 생성하는 MAP 생성기 및 상기 새로운 패킷과 상기 MAP 채널을 상기 수신기로 전송하는 RF 송신기를 포함하는 중계기를 제공한다.
이외에도 본 발명의 범위내의 송신방법, 송신기, 중계방법 및 중계기의 다른 실시 예가 가능하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서 상세히 설명하는 본 발명은 중계기(RS; Relay Station)를 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 단말기로 전송할 패킷을 효율적으로 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 제 1 실시 예는 기지국이 ESH(Extended Sub Header)를 사용하여 중계기를 경유하여 단말기로 전송할 패킷을 하나로 묶어서 전송하는 기술에 관한 것이다. 제 2 실시 예는 기지국이 단말기로 전송할 패킷을 구분하지 않고 중계기로 보내며, 중계기가 단말기로 전송할 패킷인지를 판단하여 전달하는 기술에 관한 것이다.
도 3 (A), (B)는 각각 본 발명의 제1 실시 예에 따라 중계기를 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 기지국과 중계기를 나타내는 도면이다. 여기에서 기지국은 어느 중계기를 통하여 단말기로 전송할 패킷을 중계할 지 결정한다. 기지국은 중계기가 단말기로 패킷을 전송하는 도 2의 (203) 구간의 중계기의 MCS 정보 및 자원 할당 구간을 직접 할당한다. 이 경우 중계기의 구조는 단순하다. 이러한 경우 단말기는 그 구조에 변화가 없다.
이하에서 기지국이 패킷을 전송하는 하향링크의 전송 방법에 관해 설명한다. 기지국(301)의 패킷분류기(311)는 수신한 패킷을 목적 단말기와 서비스품질(QoS) 등의 정보를 활용하여 분류 한다. 패킷 스케줄러(307)는 분류된 패킷을 수신하고, RS-MS 정보 저장기(309)가 저장하고 있는 중계기(RS)의 채널상황과 단말기의 채널상황을 참조하여 전송할 패킷들을 스케줄링 한다. RS-MS 정보 저장기(309)는 기지국이 패킷을 직접 전송하는 가까이 있는 단말기뿐만 아니라, 중계기를 거쳐 패킷을 전송하는 멀리 있는 단말기의 채널 정보까지 저장하고 있다. 패킷생성기(305)는 패킷 스케줄러가 전송 스케줄을 결정한 다음, 패킷이 중계기를 거쳐서 전송되는지, 단말기로 바로 전송되는지에 따라 다른 형태로 패킷을 생성한다. 중계기를 거쳐 단말기로 전송하는 패킷들은 하나의 큰 패킷으로 묶어 전송할 수 있다. 이에 관한 패킷 포맷은 도 4에서 후술하도록 한다. RF 송수신기(303)는 패킷생성기(305)가 생성한 패킷과 MAP 생성기(321)가 생성한 자원할당 정보를 담고 있는 MAP 채널을 전송한다. 기지국의 패킷조합기(317), 패킷분석기(315), 패킷처리기(313)는 상향링크를 통하여 단말기 또는 중계기로부터 패킷을 수신할 때 기능하는 구성요소들이다.
중계기(351)는 기지국이 전송한 패킷을 수신한다. 중계기의 RF 송수신기(353)가 기지국이 전송한 패킷을 수신하면, 패킷조합기(359)는 수신한 패킷을 조합한다. 패킷분석기(357)는 수신한 패킷을 분석하여 최종 목적지가 중계기인 것과 최종 목적지가 단말기인 패킷을 분류한다. 목적지가 단말기인 패킷은 단말기로 재전송해야할 패킷이고, 패킷 생성기(355)는 이러한 재전송 패킷에 대해서 패킷의 내용을 다시 분석하여 단말기로 전송할 형태로 패킷을 새로 생성한다(355). MAP 생성기(361)는 패킷분석기가 분석한 패킷들의 자원할당 관련 제어정보인 MAP 채널을 생성한다. RF 송수신기(353)는 패킷 생성기(355)가 생성한 패킷과 MAP 생성기(361)가 생성한 MAP 채널을 단말기로 전송한다.
도 4는 본 발명에 따른 도 3의 기지국과 중계기를 사용하는 경우의 프레임 구조를 나타내는 도면이다. 즉, 기지국이 중계기로 패킷을 전달할 때의 프레임 포맷 (Frame Format)이다. 이 프레임 포맷은 기지국이 어느 중계기가 단말기로의 패킷을 재전송 하여야 하는 지를 알려주기 위한 것으로 새롭게 제안하는 것이지만, IEEE 802.16e의 표준과 호환성이 있다. 도 4에서 401로 표시된 패킷이 실제 기지국이 중[궁]계기로 전송하는 전체 패킷의 프레임 포맷이다. 이 패킷은 6 Byte크기의 Generic MAC Header (403)와 뒤에 붙어 있는 패킷들 개수에 따라 크기가 정해지는 Extended Sub Header (405), 그리고 N개의 복수개 패킷들 (407, 409)로 구성된다. 여기서 N은 중계기를 통하여 전달하는 패킷들의 개수이며 가변적이다. 또한 각각의 패킷은 471로 표시된 것이다. 이 각각의 패킷은 6 Byte 크기의 Generic MAC Header(473)와 가변 크기의 페이로드(475)로 구성된다. 이 각각의 패킷은 IEEE 802.16e 표준의 패킷 포맷을 갖는다.
Extended Sub Header(405)는 중계기가 단말기로 패킷을 전달할 때 사용하는 MCS 레벨 정보와 자원할당 정보를 전달해주기 위한 것이다. 전술한 바와 같이 ESH의 크기는 뒤에 나오는 패킷의 개수 N에 따라 크기가 가변이 된다. ESH는 431로 표시된 구성을 가진다. 여기서 ESH는 IEEE 802.16e의 표준에 정의된 구성을 사용한다. 다만, IEEE 802.16e 표준에는 Type 가운데 정의되지 않고 유보(reserved)된 개수가 122개나 남아 있으므로 이 가운데 하나의 type을 사용한다. ESH의 구성을 보면, 먼저, ESH의 전체 길이를 나타내는 1Byte크기의 ESH length(433), 다음에 유보된 1bit (435), 그리고 패킷의 포맷이 중계기를 위한 형태임을 알려주는 Type 필드(7bits)(437)가 있다. 이 후, 전술한 N개의 패킷 개수(1Byte)(449)가 있고, 다음에는 N개의 패킷 개수만큼의 필드인 DIUC(439)와 할당정보(Allocation information)(441)가 반복된다. DIUC는 Downlink Interval Usage Code의 약자이며, MCS의 세트(set)이다. 즉 DIUC(439)(443)와 할당정보(Allocation information)(441)(4bits)(445)는 뒤에 합쳐지게 될 패킷들의 MCS 및 자원할당 정보들이다. 패딩 니블(Padding Nibble)(447)은 바이트 정렬(Byte alignment)을 위한 것으로, 패킷의 수 N이 홀수이면 추가시켜 바이트를 맞추기 위한 것이다. 따라서 총 ESH의 길이는 다른 ESH가 없다고 가정할 때, N이 짝수이면 3+4.5*N Byte가 되고, 홀수이면 3+4.5*N+0.5 가 된다.
전체 패킷(401)의 Generic MAC Header(403)는 목적 주소와 총 패킷 길이의 필드 등을 포함하며, 목적 주소에는 중계기의 주소가 들어가고, 총 패킷 길이의 필드에는 전술한 ESH의 길이와, N개의 패킷 길이를 모두 합친 길이가 포함된다.
도 5 (A), (B)는 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따라 중계기를 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 기지국과 중계기를 나타내는 도면이다. 도 5는 도 2에서 중계기가 멀리 있는 단말기로 패킷을 전송하는 구간(203)에서 중계기가 직접 MCS 정보 및 자원할당을 하는 구조에 관한 장치이다. 이 경우, 중계기는 자신의 커버리지 내에 있는 MS들에 대한 정보를 이미 갖고 있다. 따라서 기지국은 부가적인 Generic MAC Header 및 ESH 등을 사용할 필요가 없어진다.
도 5의 기지국은 도 3의 기지국과 매우 유사한 구조를 가진다. 기지국이 패킷을 전송하는 하향링크의 전송 방법에 관해 설명하면, 기지국(501)의 패킷분류기(511)는 수신한 패킷을 목적 단말기와 서비스품질(QoS) 등의 정보를 활용하여 분류 한다. 패킷 스케줄러(507)는 분류된 패킷을 수신하고 전송할 패킷들을 스케줄링 한다. RS- MS 정보 저장기(509)는 그 역할이 도 3의 RS-MS 정보 저장기(309)와 다르다. 즉, 도 3의 RS-MS 정보저장기는 중계기(RS)의 채널상황과 기지국이 패킷을 직접 전송하는 가까이 있는 단말기 및 중계기를 거쳐 패킷을 전송하는 멀리 있는 단말기의 채널 정보까지 저장하고 있는 반면에, 도 5에서 RS-MS 정보 저장기(509)는 중계기와 기지국이 패킷을 직접 전송하는 가까이 있는 단말기의 채널 정보를 갖고 있지 않다. 따라서 RS-MS 정보 저장기(509)는 패킷생성기(505)에게 중계기를 통해 전송되는 패킷인지에 관한 별도의 정보를 제공하지 않는다. 따라서 모든 패킷들은 도 4의 471로 표시된 형태의 일반적인 MAC 패킷의 포맷을 가진다. 중계기를 거쳐서 단말기로 전송되는 패킷들 또한 단말기의 목적 주소만이 Generic MAC Header(473)에 포함된다. 패킷생성기(505)는 패킷 스케줄러가 전송 스케줄을 결정한 다음, 전 송할 패킷을 생성한다. RF 송수신기(503)는 패킷생성기(505)가 생성한 패킷과 MAP 생성기(521)가 생성한 자원할당 정보를 담고 있는 MAP 채널을 전송한다. 기지국의 패킷조합기(517), 패킷분석기(515), 패킷처리기(513)는 상향링크를 통하여 단말기 또는 중계기로부터 패킷을 수신할 때 기능하는 구성요소들이다.
중계기(551)의 RF 송수신기(553)는 기지국(501)으로부터 전송패킷을 수신한다. 패킷 조합기(559)는 거쳐 패킷을 원래 형태로 조합한다. 패킷 분석기(557)는 조합한 패킷의 Generic MAC Header 등을 분석한다. 이 때, 중계기가 관장하는 단말기의 정보를 포함하는 MS 정보저장기(563)의 값을 참조하여, 해당 패킷이 자신이 단말기로 재전송해야하는 패킷인지를 판단한다. MS 정보저장기에는 단말기의 MCS 레벨, 단말기 트래픽이 갖고 있는 서비스품질(QoS) 특성 등이 포함된다. 단말기로 재전송해야하는 패킷은 MCS 정보 등을 참조하여 패킷 스케줄러(565)가 스케줄 한다. 스케줄에 따라 패킷생성기(555)가 생성한 패킷과 MAP 생성기(561)가 생성한 MAP 정보가 RF송수신기(553)를 통해 목적 단말기로 전송된다. 여기에서 중계기가가 MS 정보저장기(563)가 저장한 단말기 정보를 활용해 패킷의 Generic MAC Header에 있는 목적 단말기 주소만을 보고 재전송 여부를 판단하므로 별도의 헤더 포맷이 필요 없다. 따라서 기존의 IEEE 802.16e 표준에서 정의한 포맷으로도 단말기로의 재전송이 가능하다.
도 6 (A), (B)는 각각 본 발명에 따른 도 3의 기지국과 중계기를 사용하는 경우의 기지국과 중계기에서의 프레임 처리 과정을 나타내는 순서도이다. 즉, 도 6은 도 3의 장치를 사용하여 실제 프레임 포맷 및 패킷 전송이 어떻게 이루어지는 지를 나타낸 순서도이다. 기지국이 코어네트워크(Core Network)로부터 패킷을 수신하면(601), 기지국은 해당 패킷의 정보가 기지국에 존재하는지를 확인한다(603). 만약 존재하지 않는다면 패킷의 커넥션을 생성하고 패킷의 서비스품질(QoS) 프로파일을 저장한다(605). 커넥션을 생성하는 과정에서 기지국은 단말기에게 동적 서비스 추가 요청(Dynamic Service Addition - Request (이하 'DSA-REQ'라 칭함)) 메시지를 전송하고 (만약, 중계기를 거쳐서 통신해야한다면, 중계기를 통하여 단말기에게 전송하여), 단말기로부터 동적 서비스 추가 응답(DSA-Response (이하 'DSA-RSP'라 칭함)) 메시지를 받는 과정이 포함된다. 이후, 목적지 주소 정보에 따라 중계기를 거쳐서 전송되어야 하는 패킷인지 아닌지 여부를 판단한다(607). RS를 거쳐서 전송되어야하는 패킷이면 기지국(BS)-중계기(RS) 간과 중계기(RS)-단말기(MS)간의 MCS 정보를 고려하고, 직접 전달되는 패킷이라면 기지국(BS)-단말기(MS) 간의 MCS 정보를 고려한다. 스케줄러가 서비스 품질(QoS)을 고려하여 전송할 패킷을 결정하는 스케줄링을 수행한다(609). 결정한 패킷가운데 중계기로 전송하는 패킷인지를 확인한다(611). 중계기로 전송되는 패킷들은 중계기의 정보가 담긴 Generic MAC Header 및 중계기(RS)-단말기(MS) 구간의 전송 정보가 포함된 ESH를 추가하여 패킷을 생성한다(613). 그렇지 않은 패킷들은 IEEE 802.16e 표준에 명시되어 있는 Generic MAC Header를 사용하는 방법을 따른다(615). 이후 생성한 패킷에 따라 맵(MAP) 채널을 생성하고(617), 송신기를 통해 기지국 전송구간에서 생성한 패킷과 맵 채널을 전송한다(619).
중계기가 기지국으로부터 패킷들을 수신하면(651), 패킷을 분석할 수 있도록 수신 패킷을 재조합한다(653). 패킷의 Generic MAC Header에 담겨 있는 목적지 주소를 확인한다(655). 만약, 패킷의 목적 주소가 중계기의 주소가 아니면 패킷을 삭제한다(657). 패킷의 목족 주소가 중계기 주소라면 ESH 정보를 확인하여 패킷이 재전송되어야 하는 패킷인지 여부를 판단한다(659). 만약, 재전송되어야하는 패킷이 아니라면 메시지 종류에 따라 중계기가 패킷 처리를 한다(661). 단말기로 재전송해야 할 패킷이라면 ESH 내의 정보를 활용하여 패킷 스케줄링을 수행한다(663). 스케줄링 한 패킷으로 MAP 채널 및 패킷을 생성하고(665), 중계기 전송구간에서 단말기로 생성한 패킷 및 맵 채널을 전송한다(667).
도 7 (A), (B)는 각각 본 발명에 따른 도 5의 기지국과 중계기를 사용하는 경우의 기지국과 중계기에서의 프레임 처리 과정을 나타내는 순서도이다. 도 7의 경우 기지국에서 이루어지는 과정은 도 6과 유사하다. 다만, 도 6과는 달리 도 7의 711 단계에서는 모든 패킷들은 구분하지 않고 IEEE 802.16e 표준에서 정의하는 패킷 포맷으로 맵을 생성하고 중계기 전송구간에서 전송한다는 점이 다르다.
구체적으로 보면, 기지국이 코어네트워크(Core Network)로부터 패킷을 수신하면(701), 기지국은 해당 패킷의 정보가 기지국에 존재하는지를 확인한다(703). 만약 존재하지 않는다면 패킷의 커넥션을 생성하고 패킷의 서비스품질(QoS) 프로파일을 저장한다(705). 커넥션을 생성하는 과정에서 기지국은 단말기에게 동적 서비스 추가 요청(Dynamic Service Addition - Request (이하 'DSA-REQ'라 칭함)) 메시지를 전송하고 (만약, 중계기를 거쳐서 통신해야한다면, 중계기를 통하여 단말기에게 전송하여), 단말기로부터 동적 서비스 추가 응답(DSA-Response (이하 'DSA-RSP' 라 칭함)) 메시지를 받는 과정이 포함된다. 이후, 목적지 주소 정보에 따라 중계기를 거쳐서 전송되어야 하는 패킷인지 아닌지 여부를 판단한다(707). RS를 거쳐서 전송되어야하는 패킷이면 기지국(BS)-중계기(RS) 간과 중계기(RS)-단말기(MS)간의 MCS 정보를 고려하고, 직접 전달되는 패킷이라면 기지국(BS)-단말기(MS) 간의 MCS 정보를 고려한다. 스케줄러가 서비스 품질(QoS)을 고려하여 전송할 패킷을 결정하는 스케줄링을 수행한다(709). 모든 패킷들을 IEEE 802.16e 표준에 명시되어 있는 Generic MAC Header를 사용하여 패킷을 생성하고, 생성한 패킷에 따라 맵(MAP) 채널을 생성한다(711). 송신기를 통해 기지국 전송구간에서 생성한 패킷과 맵 채널을 전송한다(713).
중계기가 기지국으로부터 패킷들을 수신하면(751), 패킷을 분석할 수 있도록 수신 패킷들을 재조합한다(753). 다음에는 패킷의 Generic MAC Header에 담겨있는 목적지 주소를 확인한다(755). 만약, 패킷의 목적 주소가 유효한 주소가 아니면 패킷을 삭제한다(757). 여기서 유효한 주소란, 중계기 자신의 주소 및 도 5의 MS 정보저장기(563)에 저장되어 있는 단말기 주소들을 의미한다. 유효한 주소 가운데 목적주소가 중계기 자신인 경우에는 패킷들에 합당한 패킷 처리를 한다(761). 그렇지 않은 패킷들은 도 5의 MS 정보저장기(563)의 정보를 활용하여 패킷들에 대해 스케줄링을 수행한다(763). 스케줄링에 따라 패킷을 생성하고 MAP 채널을 생성하여(765) 중계기 전송구간에서 단말기로 전송한다(767).
이상에서는 기지국이 중계기를 통하여 단말기로 패킷을 전송하는 경우를 설명하였으나, 단말기에서 중계기를 통하여 기지국으로 패킷을 전송하는 경우도 동일 한 방식으로 가능하다. 따라서 패킷을 전송하는 기지국 또는 단말기를 송신기로, 패킷을 수신하는 단말기 또는 기지국을 수신기로 기술하는 것이 가능하다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따라 중계기를 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 기지국이 ESH(Extended Sub Header)를 사용하여 중계기를 경유하여 단말기로 전송할 패킷을 하나로 묶어서 전송하거나 기지국이 단말기로 전송할 패킷을 구분하지 않고 중계기로 보내며, 중계기가 단말기로 전송할 패킷인지를 판단하여 전달함으로써 최소한의 오버헤드를 사용하는 효율적인 패킷 전송이 가능하다. 또한, IEEE 802.16e 표준과 호환성을 유지하면서 중계기를 통하여 단말기로 패킷을 재전송할 수 있다

Claims (24)

  1. 수신기로 패킷을 전송하는 광대역 무선 접속 통신시스템의 송신기에 있어서,
    송신기로부터 직접 상기 패킷을 수신하는 수신기, 송신기로부터 중계기를 거쳐 상기 패킷을 수신하는 수신기 및 상기 중계기의 채널 정보를 포함하고 있는 수신기-중계기 정보 저장기 및;
    상기 패킷을 상기 중계기를 거쳐서 전송하는 경우의 상기 수신기-중계기가 저장한 상기 수신기 및 상기 중계기의 채널 정보를 담는 패킷의 제1 프레임 포맷과 직접 상기 수신기로 전송하는 경우의 상기 수신기-중계기가 저장한 상기 수신기 의 채널 정보를 담는 패킷의 제2 프레임 포맷이 서로 다른 상기 패킷들을 생성하는 패킷생성기를 포함하는 송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프레임 포맷은 Generic MAC Header, 상기 Generic MAC Header 뒤에 붙어 있는 패킷들 개수에 따라 크기가 정해지는 Extended Sub Header 및 N개의 패킷들로 구성됨을 특징으로 하는 송신기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 N개의 패킷들 각각은 Generic MAC Header와 가변 크기의 페이로드로 구성됨을 특징으로 하는 송신기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 Extended Sub Header는 상기 중계기가 상기 수신기로 상기 패킷을 전달할 때 사용하는 MCS 레벨 정보와 자원할당 정보를 전달해주기 위한 것임을 특징으로 하는 송신기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 Extended Sub Header는 유보(reserved)된 다수 개의 타입 중에서 하나를 사용함을 특징으로 하는 송신기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 패킷생성기가 상기 수신기로 전송할 패킷을 생성함에 있어서 상기 패킷의 스케줄을 결정하는 패킷 스케줄러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 송신기가 기지국인 경우 코어 네트워크로부터 수신한 패킷을 분류하여 상기 패킷 스케줄러로 보내는 패킷 분류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 패킷 스케줄러는 수신기-단말기 정보 저장기가 저장하고 있는 중계기의 채널정보와 수신기의 채널정보를 참조하여 전송할 패킷들을 스케줄링 하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  9. 수신기로 패킷을 전송하는 광대역 무선 접속 통신시스템의 중계기에 있어서,
    송신기로부터 패킷들을 수신하는 RF 수신기;
    수신한 상기 패킷들을 분석하여 최종 목적지가 상기 중계기인 것과 최종 목적지가 상기 수신기인 재전송 패킷을 분류하는 패킷 분석기;
    최종 목적지가 상기 수신기인 재전송 패킷을 상기 수신기로 전송할 형태로 새로운 패킷을 생성하는 패킷 생성기;
    상기 재전송 패킷의 자원할당 제어정보인 MAP 채널을 생성하는 MAP 생성기 및;
    상기 새로운 패킷과 상기 MAP 채널을 상기 수신기로 전송하는 RF 송신기를 포함하는 중계기.
  10. 수신기로 패킷을 전송하는 광대역 무선 접속 통신시스템의 송신기에 있어서,
    송신기가 직접 상기 패킷을 전달하는 수신기, 중계기를 거쳐 상기 패킷을 전달하는 수신기 및 상기 중계기의 채널 정보를 포함하고 있는 수신기-중계기 정보 저장기 및;
    상기 패킷을 상기 중계기를 거쳐서 전송하는 경우의 상기 수신기-중계기가 저장한 상기 수신기 및 상기 중계기의 채널 정보를 담는 패킷의 프레임 포맷을 공통으로 하는 상기 패킷들을 생성하는 패킷생성기를 포함하는 송신기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 패킷의 프레임 포맷은 Generic MAC Header와 가변 크기의 페이로드로 구성됨을 특징으로 하는 송신기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 패킷생성기가 상기 수신기로 전송할 패킷을 생성함에 있어서 상기 패킷의 스케줄을 결정하는 패킷 스케줄러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 송신기가 기지국인 경우 코어 네트워크로부터 수신한 패킷을 분류하여 상기 패킷 스케줄러로 보내는 패킷 분류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 패킷 스케줄러는 수신기-단말기 정보 저장기가 저장하고 있는 중계기의 채널정보와 수신기의 채널정보를 참조하여 전송할 패킷들을 스케줄링 하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  15. 수신기로 패킷을 전송하는 광대역 무선 접속 통신시스템의 중계기에 있어서,
    송신기로부터 패킷들을 수신하는 RF 수신기;
    수신한 상기 패킷들을 분석하는 패킷 분석기;
    상기 중계기 관할 하의 수신기 채널 정보를 저장하는 수신기 정보저장기;
    상기 패킷 분석기가 분석한 상기 패킷의 정보와 상기 수신기 정보저장기가 저장한 정보를 비교하여 상기 패킷의 최종 목적지가 상기 수신기인 재전송 패킷을 상기 수신기로 전송할 형태로 새로운 패킷을 생성하는 패킷 생성기;
    상기 재전송 패킷의 자원할당 제어정보인 MAP 채널을 생성하는 MAP 생성기 및;
    상기 새로운 패킷과 상기 MAP 채널을 상기 수신기로 전송하는 RF 송신기를 포함하는 중계기.
  16. 수신기로 패킷을 전송하는 광대역 무선 접속 통신시스템의 송신방법에 있어서,
    중계기를 거쳐서 상기 수신기로 전송하는 패킷인지와 상기 수신기로 직접 전송하는 패킷인지를 판단하는 단계;
    상기 중계기를 거쳐서 상기 수신기로 전송하는 경우 제1 프레임 포맷을 가지 는 패킷과 직접 상기 수신기로 전송하는 경우 제2 프레임 포맷을 가지는 패킷을 생성하는 단계 및;
    상기 제1 프레임 포맷을 가지는 상기 패킷을 상기 수신기로 전송하는 단계를 포함하는 상기 송신방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 프레임 포맷은 Generic MAC Header, 상기 Generic MAC Header 뒤에 붙어 있는 패킷들 개수에 따라 크기가 정해지는 Extended Sub Header 및 N개의 패킷들로 구성됨을 특징으로 하는 송신방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 N개의 패킷들 각각은 Generic MAC Header와 가변 크기의 페이로드로 구성됨을 특징으로 하는 송신방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 Extended Sub Header는 상기 중계기가 상기 수신기로 상기 패킷을 전달할 때 사용하는 MCS 레벨 정보와 자원할당 정보를 전달해주기 위한 것임을 특징으로 하는 송신방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 Extended Sub Header는 유보(reerved)된 다수개의 타입 중에서 하나를 사용함을 특징으로 하는 송신방법.
  21. 수신기로 패킷을 전송하는 광대역 무선 접속 통신시스템의 중계방법에 있어서,
    송신기로부터 패킷들을 수신하는 단계;
    수신한 상기 패킷들을 분석하여 최종 목적지가 중계기인 것과 최종 목적지가 상기 수신기인 재전송 패킷을 분류하는 패킷 분석단계;
    최종 목적지가 상기 수신기인 재전송 패킷을 상기 수신기로 전송할 형태로 새로운 패킷을 생성하는 패킷 생성단계;
    상기 재전송 패킷의 자원할당 제어정보인 MAP 채널을 생성하는 MAP 생성단계 및;
    상기 새로운 패킷과 상기 MAP 채널을 상기 수신기로 전송하는 단계를 포함하는 중계방법.
  22. 수신기로 패킷을 전송하는 광대역 무선 접속 통신시스템의 송신방법에 있어서,
    중계기를 거쳐서 상기 수신기로 전송하는 패킷인지와 상기 수신기로 직접 전송하는 패킷인지를 판단하는 단계;
    상기 중계기를 거쳐서 상기 수신기로 전송하는 경우와 직접 상기 수신기로 전송하는 경우 공통의 프레임 포맷을 가지는 패킷을 생성하는 단계 및;
    상기 패킷을 상기 수신기로 전송하는 단계를 포함하는 상기 송신방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 패킷의 프레임 포맷은 Generic MAC Header와 가변 크기의 페이로드로 구성됨을 특징으로 하는 송신방법.
  24. 수신기로 패킷을 전송하는 광대역 무선 접속 통신시스템의 중계방법에 있어서,
    중계기 관할 하의 수신기 채널 정보를 저장하는 수신기 정보저장단계;
    송신기로부터 패킷들을 수신하고, 수신한 상기 패킷들을 분석하여 분석한 상기 패킷의 정보와 상기 수신기 정보저장단계에서 저장한 정보를 비교하여 상기 패킷의 최종 목적지가 상기 수신기인 재전송 패킷을 상기 수신기로 전송할 형태로 새로운 패킷을 생성하는 패킷 생성단계;
    상기 재전송 패킷의 자원할당 제어정보인 MAP 채널을 생성하는 MAP 생성단계 및;
    상기 새로운 패킷과 상기 MAP 채널을 상기 수신기로 전송하는 송신단계를 포함하는 중계방법.
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