KR100335143B1 - 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법 및 그에 따른 제어 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 패킷망의 각 노드간에 제어 채널을 설정하여 점대점 프로토콜(Point to Point Protocol : 이하 PPP라 약칭 함) 링크 연결을 통해 전송되는 사용자 데이터를 제어하는 신호를 전송하는데 적당하도록 한 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법 및 그에 따른 제어 프레임에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법은 사용자 데이터를 전송하기 위해 가상 회선을 설정하고 있는 각 노드 사이에 제어 채널을 설정하는 단계와, 상기 사용자 데이터를 제어하기 위한 제어 프레임을 생성하여 상기 사용자 데이터와 다중화하는 단계와, 상기 다중화된 제어 프레임을 상기 설정된 제어 채널을 이용하여 상기 각 노드로 전송하는 단계로 이루어지므로서 각 노드간에 전송되는 사용자 데이터를 제어할 수 있어 안정적이고 신뢰성 있는 데이터 통신 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법 및 그에 따른 제어 프레임{Method for transmit control signal in code division multiple access mobile communication packet network and Control frame using the same}

본 발명은 이동 통신 패킷망에 관한 것으로, 특히 이동 통신 패킷망의 각 노드간에 제어 채널을 설정하여 PPP 링크 연결을 통해 전송되는 사용자 데이터를 제어하는 신호를 전송하는데 적당하도록 한 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법 및 그에 따른 제어 프레임에 관한 것이다.

일반적으로 코드분할다중접속(CDMA) 이동 통신망을 사용하여 구현되는 이동 통신 패킷망에서 무선 데이터 서비스는 CDMA 이동 통신 시스템의 무선 접속 기술 규격인 IS-95를 기반으로 하여 IS-99, IS-657, IS-658, IS-707 등의 무선 데이터 서비스 기술 규격에 따라 제공된다.

이하, 상기한 이동 통신 패킷망에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 종래 이동 통신 패킷망의 기본 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 다수개의 이동 단말기(100a ∼ 100n)를 서비스하는 기지국(Base Transceiver Station : BTS)(101a ∼ 101n)은 기지국 제어기(Base Station Controller : BSC)(102)에 연결되며, 기지국 제어기(102)는 무선 단말기 및 유선 단말기에게 통화로를 연결하는 교환국(Mobile Switching Center : MSC)(104)에 연결된다.

그리고, 교환국(104)은 무선 단말기의 등록 및 위치 정보를 관리하는 홈위치 등록기(Home Location Register : HLR)(103), 망연동 시스템(Inter-working Function, 이하 IWF로 약칭함)(105) 및 공중 교환망(PSTN)(106)에 연결되고, 망연동 시스템(105)은 인터넷망(107)에 연결된다.

여기서, 이동단말기(100a ∼ 100n), 기지국(101a ∼ 101n), 기지국제어기(102), 교환국(104) 및 망연동 시스템(105)등을 노드(Node)로 총칭한다.

그러면, 상기 설명한 바와 같이 구성되는 이동 통신 패킷망은 망연동 시스템(105)을 통한 인터넷망(107)과의 접속을 통하여 이동 통신 가입자에게 인터넷 등의 무선 데이터 서비스를 제공한다. 이를 위해 이동 통신 패킷망을 구성하는 각 전송 노드(Node)는 이동 통신 가입자의 데이터를 송/수신하기 위한 가상 회선을 설정한다.

예를 들면, 기지국 제어기(102)와 망연동 시스템(105)간에는 이동 통신 가입자의 사용자 데이터인 PPP 프레임 세그먼트(PPP Frame Segment)를 전송하기 위한 가상 회선을 설정하는 것이다.

그러나, 이러한 이동 통신 패킷망의 각 노드간에 설정되는 가상 회선은 이동 통신 가입자의 사용자 데이터인 PPP 프레임 세그먼트만을 전송할 수 있다.

이는 각 노드간에 사용자 데이터를 제어하기 위한 정보, 예를 들면, 사용자 데이터의 흐름 제어, 에러 체크 등의 제어 신호를 전송할 수 없으므로 보다 안정적이며 신뢰성 있는 무선 데이터 통신 서비스를 가입자에게 제공할 수 없다.

따라서, 멀티미디어 통신 시대가 도래함에 따라 무선 데이터 통신 서비스에 대한 수요가 급등하고 있는 현대에는 이동 통신 패킷망에서 각 노드간에 사용자 데이터와 함께 그를 제어할 수 있는 제어 신호의 송/수신 방법이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 이동 통신 패킷망의 각 전송 노드간에 제어 신호를 위한 가상 채널을 설정하여 사용자 데이터를 제어할 수 있는 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법 및 그에 따른 제어 프레임을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법은 사용자 데이터를 전송하기 위해 가상 회선을 설정하고 있는 각 노드 사이에 제어 채널을 설정하는 단계와, 상기 사용자 데이터를 제어하기 위한 제어 프레임을 생성하여 상기 사용자 데이터와 다중화하는 단계와, 상기 다중화된 제어 프레임을 상기 설정된 제어 채널을 이용하여 상기 각 노드로 전송하는 단계로 이루어진다.

바람직하게, 상기 제어 채널은 상기 각 노드의 네트웍 릴레이 개체(PPP-NRE(Network Relay Entity)) 사이에 설정되며, 상기 제어 프레임의 주소는 0x20보다 큰 값을 이용하여 상기 각 노드에 대해 순차적으로 할당된다.

이상과 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 이동 통신 패킷망의 각 노드간에 사용자 데이터를 제어하기 위해 전송되는 제어 프레임에 있어서, 상기 제어 프레임의 시작점과 종료점을 구분하기 위한 패킷 구분 필드(P)와, 상기 각 노드의 주소를 저장하는 주소 필드(A)와, 상기 제어 프레임에 삽입된 제어 데이터의 크기를 나타내는 길이 필드(L)와, 상기 제어 데이터를 저장하는 데이터 필드(D)로 구성된다.

도 1은 종래 이동 통신 패킷망의 기본 구성을 나타낸 도면.

도 2는 이동 통신 패킷망에서 사용자 데이터를 전송하기 위한 가상회선의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 도 2에 보인 PPP-NRE 간의 통신 프로토콜을 나타낸 도면.

도 4는 이동 통신 패킷망의 네트워크 구성 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 제어 채널을 통해 전송되는 제어 프레임의 구조를 나타낸 도면.

도 6a 내지 도 6c는 도 5에 보인 제어 프레임과 사용자 데이터간의 다중화 및 역다중화를 설명하기 위한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

500 : 패킷 구분 필드(P 필드) 501 : 주소 필드(A 필드)

502 : 패킷 길이 필드(L 필드) 503 : 프로토콜 데이터 필드(D 필드)

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에서는 이동 통신 패킷망에서 사용자와 망 사이에 사용자 데이터를 전송하기 위한 PPP 연결(PPP Connection)을 설정한 경우에 있어서, 상기 PPP 연결을 통해 전송되는 사용자 데이터를 제어하기 위한 제어 신호를 각 노드간에 송/수신할 수 있는 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법을 제안한다.

이를 위해 본 발명에서는 제어 신호를 전송할 수 있는 제어 채널을 설정하며, 사용자 데이터를 제어할 수 있는 별도의 제어 프레임을 생성한다.

따라서, 본 발명에서는 제어 채널을 통해 전송되는 제어 프레임과 사용자 데이터인 PPP 프레임 세그먼트간의 구분 방법과 제어 채널을 통한 제어 프레임의 전송시 제어 프레임과 사용자 데이터의 다중화/역다중화 방법에 대하여 제안한다.

도 2는 이동 통신 패킷망에서 사용자 데이터를 전송하기 위한 가상회선의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 각 노드간의 PPP 데이터 링크(Link)는 PPP-UTE(PPP User Terminal Entity)(200)와 PPP-NTE(PPP Network Terminal Entity)(205)사이에 설정되고, 이때, 사용자 데이터를 전송하기 위한 가상 회선은 PPP-NRE(PPP Network Relay Entity)(201 ∼ 204)로 구성된다.

여기서 PPP-UTE(200)와 PPP-NTE(205)는 사용자 데이터를 송/수신하여 처리하는 개체(즉, 노드)이며, PPP-NRE(201 ∼ 204)는 사용자 데이터를 전송하는 개체이다.

이때, 본 발명에 따른 각 노드간의 제어 채널은 각 PPP-NRE(201 ∼ 204) 사이에 설정한다.

상기 설명한 각 노드는 다음과 같은 통신 프로토콜에 따라 사용자 데이터를 송/수신한다.

도 3은 도 2에 보인 PPP-NRE 간의 통신 프로토콜을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 각 노드사이에서 사용하는 릴레이 계층(Relay layer)의 통신 프로토콜은 서로 다르나 사용자 데이터를 송/수신할 경우에는 동일한 통신 프로토콜을 사용하여 서로 연결된다.

예를 들어, PPP-UTE에서 릴레이 프로토콜 A를 사용한다고 가정하면 PPP-UTE에 연결되는 A 노드는 릴레이 프로토콜 A를 사용하여 PPP-UTE와 통신을 수행하며, A 노드와 연결되는 B 노드에서 릴레이 프로토콜 B를 사용한다고 가정하면 A 노드와 B 노드 사이에는 릴레이 프로토콜 B를 사용하여 통신을 수행한다.

즉, 각 노드간에는 동일한 통신 프로토콜을 사용하여 사용자 데이터를 송/수신하는 것이다.

이러한 노드간의 통신 프로토콜을 도 4에 나타낸 이동 통신 패킷망의 네트워크 구성을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

우선, 설명의 편의를 위해 무선 데이터 단말기(TE)와 이동 단말기(MT)를 포함하여 이동국으로 명한다.

무선 데이터 단말기(TE)와 망연동 시스템의 네트워크 구성은 상위 계층, 네트워크 계층, 링크 계층, 릴레이 계층으로 구성된다.

이때, 무선 데이터 단말기(TE)와 이동 단말기(MT)간에는 릴레이 프로토콜로서 RS-232E를 사용하여 연결되며, 무선 구간에서 서로 접속하는 이동 단말기와 기지국/기지국 제어기간에는 IS-95 및 RLP(Rate Adaptive Protocol)을 사용하여 연결된다. 또한, 기지국/기지국 제어기와 교환국간에는 HDLC(High level Data link Control)을 응용한 ISLP를 사용한다. 그리고, 교환국과 망연동 시스템간에는 FRSVC(Frame Relay Virtual Circuit)를 사용하여 서로 연결된다.

여기서 이동 통신 패킷망의 각 PPP-NTE 사이에는 릴레이 계층을 이용하여 사용자 데이터를 전송하기 위한 하나의 가상회선을 형성하며, 상기 가상 회선을 통해 사용자 데이터에 대한 옥텟 스트림(Octet Stream) 서비스를 실시한다.

이는 PPP-UTE와 PPP-NTE가 자신으로부터 가장 근접한 PPP-NRE로부터 옥텟 스트림 서비스를 제공받는 것을 의미한다.

이때, 각 노드의 통신 프로토콜 즉, RLP, ISLP, FRSVC등에서는 사용자 데이터를 제어하기 위한 제어 정보를 서로 주고받을 수 없으므로 본 발명에 따른 제어 채널을 각 PPP-NRE 사이에 설정하고, 사용자 데이터와 구별할 수 있는 제어 프레임을 생성하여 사용자 데이터와 함께 전송한다. 이를 위해 제어 프레임은 사용자 데이터와 다중화 및 역다중화된다.

지금부터는 상기 설명한 제어 프레임에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 제어 채널을 통해 전송되는 제어 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 제어 프레임은 자신의 시작점을 나타내는 패킷 구분 인자인 P 필드(Packet delimiter field)(500)와, 각 노드를 구분하기 위해서 각 노드의 주소를 나타내는 A 필드(Address field)(501)와, 데이터의 크기를 나타내는 L필드(Packet length field)(502)와, 제어 데이터인 프로토콜 데이터 유니트 필드(Protocol data unit field)(503)로 구성된다.

여기서, A 필드(501)는 PPP-NRE의 상대적인 위치를 나타내고, 0xff는 모든 PPP-NRE를 나타낸다.

즉, A 필드(501)는 시스템 설치시 운용자에 의해서 결정되거나 또는 별도의 주소 식별 프로토콜(Address identification protocol)에 의해 결정되는 것으로서, 이동 통신 패킷망의 각 노드에 대한 가상 회선상의 위치를 나타낼 수 있도록 0f20보다 큰 값을 이용하여 크기 순서로 할당한다.

따라서, PPP-UTE에 가장 가까운 PPP-NRE에 가장 작은 주소를 할당하면 그 다음 PPP-NRE는 이전 주소보다 큰 값을 주소로 할당하고, PPP-NTE에 가장 가까운 PPP-NRE는 방송(Broadcast) 주소인 0xff를 제외하고 가장 큰 값을 할당한다. 이러한 이유는 사용자 데이터가 0x20보다 항상 작거나 같으므로 제어 프레임의 주소를 0x20보다 큰 값으로 할당하는 것이다.

그리고, 제어 프레임의 P 필드(500)에 구성되는 시작 플랙(Start flag)과 종료 플랙(End flag)은 데이터 스트림의 방향에 따라 각각 다르게 할당된다. 이는 각 노드가 수신한 제어 프레임이 자신의 프레임이 아닐 경우에 데이터 스트림의 방향을 알 수 없기 때문에 각 노드에게 제어 프레임의 방향을 알려주기 위한 것이다.

본 발명에서는 순방향(즉, 네트워크에서 이동 단말기로의 방향)인 경우에는 0x1f를 사용하고, 역방향(즉, 이동 단말기에서 네트워크로의 방향)인 경우에는 0x0f를 사용한다.

따라서, 제어 프레임의 데이터에 시작 플랙이 나타나면 다음과 같은 변환을 한다. 이는 제어 데이터 내에서 1f 가 나타나지 않도록 L 필드(502)에 저장된 제어 데이터의 크기와 D 필드(503)의 크기가 서로 같도록 프래밍(Framing)하는 과정이다.

즉, 0x1f는 0x1e 0x01로 변환되고, 0x0f는 0x1e 0x11로 변환된다. 이때, 제어 프레임에 실어보낼 데이터가 0x1e를 포함하고 있으면 이는 0x1e 0x02로 변환된다.

한편, 디프래밍(Deframing) 과정은 프래밍 과정을 역으로 실시한다.

이상에서 설명한 바와 같이 각 PPP-NRE간에 제어 신호의 전송을 위한 제어 프레임은 PFRNSP(PPP frame Relay Network Signaling Protocol) 프레임이지만 본 발명에서는 S-프레임으로 약칭하고, 각 노드간에 전송되는 사용자 데이터를 P-프레임으로 약칭한다.

또한, 각 PPP-NRE간 릴레이 계층에서 전송되는 프로토콜 프레임을 R-프레임으로 약칭한다면, S-프레임과 P-프레임은 R-프레임에 다중화 및 역다중화되어 전송된다.

이러한 S-프레임, P-프레임의 다중화 및 역다중화를 다음 도 6a ∼ 도 6c에 나타내었다.

도 6a는 S-프레임과 P-프레임이 다중화되어 함께 전송되는 경우의 R-프레임을 나타내었고, 도 6b는 S-프레임만이 전송되는 경우 그리고, 도 6c에는 P-프레임만이 전송되는 경우의 R-프레임을 나타내었다. 여기서 F는 HDLC 시작 플랙(0x7e)을나타내며, H는 R-프레임 헤더를 나타낸다.

이때, S-프레임은 PPP-NRE에서 분할/재조립되지 않는다. 이는 릴레이 계층의 HDLC 프레임 내에서 하나의 S-프레임만이 다중화 되어 전송되는 것을 의미하는 것이다. 따라서, S-프레임은 각 PPP-NRE들간의 릴레이 통신 프로토콜에서 정의하는 MTU(Maximum Transmission Unit)중 가장 작은 값보다 작아야 한다.

만약, MTU가 PPP-릴레이 가상 회선의 경로-MTU(Path-MTU) 라고 하면, S-프레임이 전송하는 PRFNSP의 메시지 크기는 다음 식보다 작거나 같다.

따라서, S-프레임을 전송하고자 하는 PPP-NRE는 보내고자 하는 S-프레임을 R-프레임에 적재하고, 전송할 P-프레임이 있으면 이를 R-프레임에 적재하여 새로운 R-프레임을 생성한 후, 이를 전송한다.

그러면, R 프레임을 수신한 PPP-NRE는 R-프레임의 첫 옥텟(Octet)이 시작 플랙이면(즉, 0x0f일 경우) 그 다음 주소 필드를 조사하여 주소 필드가 자신의 노드 주소와 일치하면 해당 S-프레임을 수신하고, 나머지 P-프레임은 다음 목적지로 전송한다.

한편, S-프레임이 방송 패킷일 경우에는 이를 수신한 후 다음 노드로 재전송한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 이동 통신 패킷망의 각 노드간에 제어 채널을 설정하고 제어 프레임을 전송하므로서 각 노드간에 전송되는 사용자 데이터를 제어할 수 있어 안정적이고 신뢰성 있는 데이터 통신 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다. 즉 사용자 데이터와 제어 데이터(프레임)를 함께 모아 다중화하여 전송하는 경우에 데이터량이 많아지지만 제어채널을 통해 제어 데이터를 전송함으로써 사용자 데이터의 흐름 제어와 함께 에러 체크가 가능함으로써 안정적이면서도 신뢰성 있는 데이터의 전송이 가능해지는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 사용자 데이터를 전송하기 위해 가상 회선을 설정하고 있는 각 노드 사이에 제어 채널을 설정하는 단계와,

   상기 사용자 데이터를 제어하기 위한 제어 프레임을 생성하여 상기 사용자 데이터와 다중화하는 단계와,

   상기 다중화된 제어 프레임을 상기 설정된 제어 채널을 이용하여 상기 각 노드로 전송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어 채널의 설정 단계에서,

   상기 제어 채널은 상기 각 노드의 네트웍 릴레이 개체(PPP-NRE(Point to Point Protocol-Network Relay Entity)) 사이에 설정되는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어 프레임의 생성 단계에서,

   상기 제어 프레임의 주소는 0x20보다 큰 값을 이용하여 상기 각 노드에 대해 순차적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제어 프레임의 다중화 단계에서,

   상기 제어 프레임은 상기 각 노드간 전송되는 릴레이 계층 프로토콜 프레임의 첫 부분에 적재되고, 상기 사용자 데이터는 상기 제어 프레임이 적재된 이후에 적재되는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 전송 단계에서,

   상기 제어 프레임의 시작 플랙과 종료 플랙은 상기 제어 프레임의 전송 방향에 따라 서로 다르게 할당되고, Ox20 보다 작은 값으로 전송되는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서 제어 신호 전송 방법.
6. 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망의 각 노드간에 사용자 데이터를 제어하기 위해 전송되는 제어 프레임에 있어서,

   상기 제어 프레임의 시작점과 종료점을 구분하기 위한 패킷 구분 필드(P)와,

   상기 각 노드의 주소를 저장하는 주소 필드(A)와,

   상기 제어 프레임에 삽입된 제어 데이터의 크기를 나타내는 길이 필드(L)와,

   상기 제어 데이터를 저장하는 데이터 필드(D)로 구성되는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 이동 통신 패킷망에서의 제어 프레임.