KR100336810B1 - 무선통신용패킷데이타프로토콜 - Google Patents

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Abstract

네트워크, 예를 들어 무선망을 통해 통신하기 위한 프로토콜이 개시되어 있다. 접속을 설정 및 파괴하기 위한 프로토콜 데이타 유닛, 데이타 송신 및 수신 제어, 상태 및 에러가 제공된다.

Description

무선 통신용 패킷 데이타 프로토콜{Packet Data Protocol for Wireless Communication}
발명의 배경
본 발명은 무선 통신용의 방법 및 시스템, 특히 패킷 데이타를 송수신하기 위해 무선 통신에 사용되는 프로토콜에 관한 것이다.
패킷 스위치형 통신 망은 데이타 통신 리소스들을 보존할 목적으로 개발되었다. 데이타는 연속 송신이 아닌 분리형 패킷으로 송신되므로 하나의 접속을 통한 통신 상의 갭은 다른 접속들로부터의 패킷들을 제공함으로써 효율적으로 이용되어 이들 갭을 채울 수 있다. 패킷 스위칭 환경에서의 터미널들 간에는 직접 접속이 존재하지 않으므로 링크를 가상 접속이라고 한다. 가상 채널을 사용하는 패킷 교환망을 통한 접속은 직접 물리 채널과 관련된 것에 의해 용이하게 식별되기 보다는 다수의 식별자에 의해 결정된다. 이들 식별자 및 패킷 교환 망에서 원활한 소통의 통신을 제공하는데 필요한 여타 정보는 패킷 교환 망을 통해 통신하는 기준을 정하는 프로토콜에 의해 제공된다. 이들 기준은 시스템 프로그래머와 개발자들이 호환 시스템을 설계하는 공통 기준을 설정하는데도 필요하다.
일반적으로 네트워크를 통해 통신하는 프로토콜에는 여러 가지가 있다. 컴퓨터 모뎀에 공통적으로 사용되는 AT 프로토콜 등의 일부 프로토콜은 처음에 유선 망용으로 설계되었는데, 나중에 무선 망에 사용 가능하도록 확장되었다. 그러나, 무선 환경에서 패킷을 전파하는데 오랜 시간이 걸리므로 유선망은 무선망과 비교하여 훨씬 고속 시스템이다. 따라서, 유선 프로토콜은 무선 시스템의 특이성, 예를 들어 전파 지연, 전송 방해 등을 효율적으로 처리하도록 설계되지 않는다.
일례로 광역 망 또는 근거리 통신망을 통해 컴퓨터들을 통신 가능하게 하는 통신 망 어댑터 카드에는 다른 프로토콜이 제공된다. 이러한 형태의 프로토콜의 예로는 이더넷, TCP/IP, Netware 등이 있다. 그러나, 이들 프로토콜도 AT 프로토콜과 마찬가지로 예컨대 10Mbits/s의 고속으로 설계된다.
비동기 전송 모드(ATM)는 광대역 ISDN 네트워크를 통해 상이한 요구 조건의 데이타를 전송하는데 사용될 수 있는 통신 프로토콜 영역에서 최근에 개발되었다. 그러나, 다른 프로토콜과 마찬가지로 ATM도 고속 접속에 대해서만 정의된다.
Mobitex 네트워크로 알려진 네트워크는 MASC(Mobitex Asynchronous Communication)라고 하는 그 자신의 프로토콜을 가지는데, MASC는 컴퓨터와 모뎀 간의 직렬 인터페이스에 대해 정의된다. 그러나, 이 프로토콜은 복잡하여 사용하기가 어렵다. 더구나, MASC는 수년전에 개발되어 무선 통신의 가능성에 대한 고려가 없었으며 이로 인해 여러 가지 제한을 갖고 있다. 예를 들면, 하나의 8비트 데이타 바이트는 MASC에 따라 2개의 데이타 바이트들로 코딩되어 각 바이트가 1비트 패리티를 덧붙여 7 데이타 비트로서 전송될 수 있다.
MASC는 여러 해에 걸쳐 개발되어 새로운 명령들이 추가되었다. 불행하게도, MASC에 대한 이러한 추가가 항상 일관성을 보이지는 않으므로 일반적인 하나의 알고리즘 즉 명령의 집합이 존재하지 않는다. 그 대신에, Mobitex 시스템을 사용하는것들에 대해 여러 문제를 야기하는 각 명령어는 유일하다. 델리미터(delimiter)는 MASC 프로토콜의 비일관성을 예시한다. MASC는 델리미터로서 ","와 "/" 기호를 사용한다. 이러한 사용법이 일관적이지 않을 지라도 MASC는 통신된 파라미터들이 고정 길이일 때조차 가끔은 델리미터들을 사용한다.
발명의 개요
종래의 통신 프로토콜의 이들 및 여타 단점과 결점은 기존 시스템에 통합될 수 있는 새로운 프로토콜을 제공하는 본 발명에 따라 극복된다. 본 발명에 따른 프로토콜은 여타 고려 사항 중에서도 무선 통신의 유일한 특성을 수용하도록 특별히 설계된다. 이들 프로토콜은 특정 매체에 독립적이며 PCMCIA, 직렬 또는 IR 같은 인터페이스와 함께 사용될 수 있다.
도 1은 호스트와 무선 모뎀간의 MASC에 따른 종래의 M-프레임 접속 프로토콜을 도시한다.
도 2는 호스트와 무선 모뎀간의 MASC에 따른 종래의 FO-프레인 프로토콜을 도시한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 호스트와 무선 모뎀간의 접속 프로토콜 순차를 도시한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 호스트와 무선 모뎀간의 제어 프로토콜 순차를 도시한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 호스트와 무선 모뎀간에 전송된 데이타 유닛용의 프로토콜을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 상태 프로토콜을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 에러 프로토콜은 도시한다.
프로토콜에 대해서 충분히 이해하기 위해서 종래의 MASC 시스템에 따른 예시 프로토콜에 대한 간단한 설명이 본 발명에 따라 통신하는 프로토콜 및 방법을 사용하는 시스템에 제공된다.
INIT 프레임은 PC 호스트와 무선 모뎀간의 MASC 프로토콜에 대한 통신 파라미터를 설정하는데 사용된다. MASC 프로토콜에 따른 프레임 INIT의 예시 구조는 다음과 같다.
텍스트 필드는 5개의 개별 섹션으로 나눠진다. B필드는 간단히 문자 B로서16진수 표현으로 42이다. 그 다음은 16진수 20의 스페이스 문자이다. 다음에 LEN 필드는 정보 프레임의 최대 길이를 설정하는 3-디지트 ASCII 코드의 16진수이다. 이 필드는 통상 최대 가능의 프레임 크기, 예컨대 16진수 47E로 설정된다. 4번째 필드는 LEN 필드를 INT 필드로부터 분리시키는 콤마 표시이다. INT 필드는 2개의 연속 프레임 간의 최소 시간을 지정한다. 이 값은 디폴트 값으로 0을 가지며 10ms 증분으로 주어질 수 있다.
디폴트의 통신 파라미터는 INIT 프레임이 수신될 때까지 사용된다. INIT 프레임은 개시 후 처음으로 송신되어야 하며, INIT 프레임의 수신 후 프로토콜은 무선 모뎀과의 접속이 설정되어 개시 순차가 계속될 수 있는 것을 애플리케이션에 알려준다.
MASC 시스템에 따른 무선 모뎀을 통해 데이타를 송수신하기 위해서는 M-프레임 프로토콜이 사용된다. PC로부터 M-프레임을 수신하는 무선 모뎀은 무선 경로를 통해 데이타 패킷(MPAK)을 네트워크로 보내다. M-프레임이 순차 번호를 포함하고 있으면, 지시자는 순차 번호와 함께 PC로 보내진다. 무선 경로를 통해 수신된 데이타 패킷은 MASC 인터페이스를 통해 M-프레임 프로토콜을 사용하는 PC로 전송된다. PC로부터 오는 이들 데이타 패킷은 헤더 내의 유효 정보, 예컨대 센더(sender), 트래픽 상태, 클래스, 패킷 타입, 사이즈 등을 이용해서 길이를 계산하는데 필요하다. M-프레임의 구조는 아래와 같다.
M-프레임 프로토콜에 대한 호스트와 무선 모뎀간의 전송의 예시 순차는 도 1에 도시되어 있다. 여기서, 호스트(10)는 'M'으로 표시되는 MPAK을 모뎀(14)으로 전송한다. 네트워크를 통한 MPAK의 송신 후 모뎀(14)은 F H 신호를 호스트(10)로 반환한다.
데이타 전송과 명령어 수신에 대해 MASC 프로토콜은 다음과 같은 여러 제어명령을 제공한다.
ACK ‥ 부정확하게 수신된 정보 프레임의 승인
NACK ‥ 부정확하게 수신된 정보 프레임의 부의 승인
RACK ‥ 이전 ACK의 재전송 요구
SENS ‥ 링크 레이어 제어
SACK ‥ SENS 승인
이들 제어 명령의 구조는 다음과 같다.
무선 모뎀을 턴오프하는데 FO-프레임이 사용된다. 수신시 무선 모뎀은 저장된 데이타 패킷의 버퍼를 클리어하기 시작하여 Q 데이타 패킷을 네트워크로 보내려한다. 그 후, 무선 모뎀은 비활성 패킷을 네트워크로 보내어 FO-프레임을 PC로 되돌려 보냄으로써 버퍼가 비어있음을 확인한다. FO-프레임에서의 텍스트 필드의 구조는 다음과 같다.
신호 전송의 예시 순차는 MASC FO-프레임 프로토콜에 있어서 도 2에 도시된다.
패킷 교환망에서 통신하는 종래의 프로토콜에 대한 설명을 통해 본 발명에 따른 프로토콜이 설명될 것이다. 기본 프로토콜 데이타 유닛(PDU)과 그 파라미터들은 다음과 같다.
호스트에서 무선 모뎀으로 기능
(1) Open 무선 모뎀에 대한 접속을 설정
(2) Data 데이터 패킷을 송신
(3) Control 무선 모뎀에 대한 제어 명령
(4) Close 무선 모뎀과 단절
무선 모뎀에서 호스트로 기능
(1) Opened 무선 모뎀이 접속을 확인
(2) DataReport 데이타 송신 요구의 보고
(3) ControlReport 제어 명령 수행 요구의 보고
(4) Closed 무선 모뎀이 단절을 확인
(5) Status 무선 모뎀으로부터의 상태 정보
(6) Error 무선 모뎀이 에러 명령을 수신
상기 PDU의 구조는 다음과 같다.
기능 코드는 여러 메시지들을 상이한 카테고리로 그룹화한다. 그리고, 부기능 코드는 각 기능 코드에 대해 보다 특정한 정보를 제공한다. 예를 들면, "상태(Status)"에 대한 기능 코드는 단순히 상태 변경이 발생했음을 나타내지만, 뒤의 부기능 코드는 발생한 상태 변경의 타입, 예컨대 네트워크와의 접촉 손실을 나타내는 정보를 제공한다. Report PDU에 대한 PDU 구조, 즉 DataReport와 ControlReport는 다음과 같다.
도시된 기능 코드와 부기능 코드는 요구 및 보고와 관련될 수 있다. 따라서, PDU Data용으로 사용된 기능 코드 및 부기능 코드는 PDU DataReport에 사용될 수 있으며 두 코드는 PDU Control 및 PDU ControlReport에 대해 참이다.
상태 필드가 보고 PDU에 추가 된다. 상태 필드는 모든 보고 PDU에 대해 정해지는 공통의 상태 코드를 갖는다. 이것은 다음과 같다.
OK 에러없이 완료된 요구 기능
Fail 요구 기능의 처리에 실패
Aborted 요구 기능의 중지
Busy 요구 기능은 이미 활동중
상이한 보고 PDU들은 타입 지정된 상태 코드를 갖는다. 예를 들면, DataReport PDU는 "Illegal Addressee"라고 하는 타입 지정의 상태 코드를 가질 수 있다. 이들 상태 코드는 물론 예시적인 것으로 네트워크 종속적일 수 있다.
위의 PDU들은 본 발명에 따른 예시 시스템 및 방법에 사용될 수 있듯이 설명된다. 도 3은 호스트 유닛(10)과 무선 모뎀(14) 간의 접속을 설정하고 종료하는데 사용된다. 사용된 PDU들을 블럭 형태로 도시한다.
호스트(10)는 접속을 이루기 위하여 PDU Open(12)을 무선 모뎀(14)으로 보낸다. 무선 모뎀(14)은 예컨대 가입자 번호 등의 무선 모뎀 파라미터를 포함하는 PDU Opened(10)로써 응답한다. PDU의 이러한 교환에 의해 접속이 이루어져서 무선 모뎀(14)은 무선 기능을 활성화한다.
접속이 종료될 때, 호스트(10)는 PDU Close(18)와의 단절을 시작한다. 무선 모뎀(14)은 단절을 확인하기 위하여 PDU Closed(20)로써 응답한다. 그 후, 무선 모뎀(14)은 무선 기능을 비활성화한다.
호스트(10)는 무선 모뎀(14)을 제어할 수도 있다. 예를 들면, 호스트는 송신기의 동작을 차단시킬 수 있다. 호스트는 도 4에 도시된 목적을 위해 PDU Control(22)을 사용한다. 무선 모뎀(14)은 그 결과를 PDU Data(32)로써 표시한다.
도 5에서, 호스트(10)는 데이타를 PDU Data(32)로써 보낸다. 모선 모뎀(14)은 요구가 성공하였는지의 여부를 나타내기 위해 PDU DataReport(34)로써 응답한다. 무선 모뎀(14)으로부터의 유입 데이타는 PDU Data(36)로써 유입된다. 유입 데이타에 대해서는 호스트(10)로부터 어떤 응답도 반환되지 않는다.
도 6에서, 무선 모뎀(14)은 PDU Status(40)로써 상태 변경을 나타낸다. 예시의 상태 변경은 네트워크 접촉이나 설정 손실 또는 네트워크 접촉을 포함한다. 호스트(10)가 미지의 불법적인 PDU(50)를 송신하면, 무선 모뎀(14)은 도 7에 도시한 바와 같이 PDU Error(52)로써 응답한다.
본 발명에 따른 프로토콜을 사용함으로써 특히 무선 환경에서 종래의 시스템에 대한 많은 장점이 실현된다. 예를 들어 종래의 MASC 시스템과 비교하여 본 발명에 따른 프로토콜은 데이타 처리 능력이 비교적 떨어지는 환경(예컨대, 무선)에서 훨씬 더 중요한 최소의 프로토콜 오버헤드를 갖는다. 더구나, 단편적인 경우보다는 전체적인 측면의 설계에서 PDP 프로토콜은 일관적일 뿐만 아니라 구현 및 확장에 용이한 기법을 제공한다.
상기 실시예들은 본 발명에 대해 제한적이라기보다는 예시적인 것이다. 따라서, 본 발명은 이 분야의 기술자들에 의해 여기에 포함되어 있는 설명으로부터 유도될 수 있는 여러 변형이 가능하다. 이러한 모든 변형 및 수정은 후술되는 청구의 범위에 의해 정해지는 본 발명의 정신 및 범위 내에 있는 것으로 고려된다.

Claims (9)

  1. 호스트와 원격 유닛 간의 네트워크를 통한 통신 방법에 있어서,
    호스트로부터 원격 유닛 방향으로 통신하기 위한 제1 그룹의 네트워크 프로토콜 데이타 유닛들(network protocol data units)중의 하나의 유닛을 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제1 그룹은 Open 프로토콜 데이타 유닛, Data 프로토콜 데이타 유닛, Control 프로토콜 데이타 유닛 및 Close 프로토콜 데이타 유닛을 포함하며,
    원격 유닛으로부터 호스트 방향으로 통신하기 위한 제2 그룹의 네트워크 프로토콜 데이타 유닛들을 제공하는 단계를 포함하되, 상기 제2 그룹은 상기 제1 그룹의 네트워크 프로토콜 데이타 유닛에 각각 대응하는 Opened 프로토콜 데이타 유닛, DataReport 프로토콜 데이타 유닛, ControlReport 프로토콜 데이타 유닛, Status 프로토콜 데이타 유닛 및 Closed 프로토콜 데이타 유닛을 포함하며,
    상기 원격 유닛에 의해 수신된 상기 제1 그룹의 네트워크 프로토콜 데이타 유닛들 중의 상기 하나의 유닛에 응답하여 상기 제2 그룹의 상기 네트워크 프로토콜 데이타 유닛들 중의 대응하는 유닛을 상기 호스트로 전송하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로토콜 데이타 유닛들 중의 적어도 하나의 유닛은 기능 코드 필드,부기능 코드 필드, 및 기능 종속부를 포함하는 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 DataReport 프로토콜 유닛 및 상기 ControlReport 프로토콜 유닛은 상태 필드를 포함하는 통신 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 그룹으로부터 상기 프로토콜 데이타 유닛들 중의 상기 하나의 유닛으로서, Data 프로토콜 데이타 유닛을 전송하는 단계와,
    상기 제2 그룹으로부터 상기 프로토콜 데이타 유닛들 중의 상기 하나의 유닛으로서, 상기 Data 프로토콜 데이타 유닛의 대응하는 필드의 값과 동일한 값을 갖는 기능 코드 필드와 부기능 코드 필드를 구비한 DataReport 프로토콜 데이타 유닛을 전송하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  5. 에어 인터페이스(air interface)를 통해 데이타를 전송하는 원격 유닛과 호스트간의 네트워크를 통한 통신 방법에 있어서,
    상기 호스트로부터 상기 원격 유닛으로 Open 프로토콜 데이타 유닛을 송신하여 이들간의 접속을 이루는 단계와,
    상기 Open 프로토콜 데이타 유닛에 응답하여 상기 원격 유닛으로부터 상기호스트로 Opened 프로토콜 유닛을 발행하여 이들간의 접속을 확인하는 단계와,
    상기 호스트로부터 상기 원격 유닛으로 Data 프로토콜 데이타 유닛을 송신하기 위한 단계와,
    상기 에어 인터페이스를 통해 상기 원격 유닛으로부터 상기 Data 프로토콜 데이타 유닛에 포함되어 있는 데이타를 전송하기 위한 단계와,
    상기 원격 유닛으로부터 상기 호스트로 DataReport 프로토콜 데이타 유닛을 발행하여 데이타 송신 요청의 결과를 보고하는 단계와,
    상기 호스트로부터 상기 원격 유닛으로 Closed 프로토콜 데이타 유닛을 전송하는 단계와,
    상기 원격 유닛으로부터 상기 호스트로 Closed 프로토콜 데이타 유닛을 돌려 보내어 상기 원격 유닛이 링크를 단절했음을 나타내는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 호스트로부터 상기 원격 유닛으로 Control 프로토콜 데이타 유닛을 송신하는 단계와,
    상기 원격 유닛으로부터 상기 호스트로 ControlReport 프로토콜 데이타 유닛을 돌려보내 상기 Control 프로토콜 데이타 유닛과 연관된 제어 명령을 실행하라는 요청의 결과를 보고하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 ControlReport 프로토콜 데이타 유닛으로서 기능 코드 필드, 부기능 코드 필드, 상태 필드, 및 기능 종속부 필드를 제공하는 단계를 더 포함하되, 상기 상태 필드는 상기 제어 명령을 실행하라는 요청의 결과를 나타내는 정보를 포함하는 통신 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 원격 유닛으로부터 상기 호스트로 Status 프로토콜 데이타 유닛을 발행하여 상기 원격 유닛과 연관된 상태 정보를 보고하는 단계를 더 포함하는 통신 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 원격 유닛이 상기 호스트로부터 에러 명령을 수신했음을 나타내는 Error 프로토콜 데이타 유닛을 생성하는 단계를 더 포함하는 통신 방법.
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