KR100565130B1 - 대역 확산 다수 사용자 채널에 대한 패킷 데이터의 우선 순위 선정 및 흐름 제어를 위한 cdma 무선 네트워크 제어기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 다수의 소스로부터의 패킷 데이터는 다수 사용자 채널과 결합된 제어기에서 수신된다. 패킷 데이터의 각각의 패킷은 데이터 형태 클래스의 경로 재설정 능력을 부분적으로 기초하여 우선 순위 선정된다. 각각의 패킷은 우선 순위 선정을 부분적으로 기초하여 다수 사용자 채널을 통해 전송하기 위해 스케줄링된다. 대기 행렬에 있는 패킷 데이터의 백로그가 트래킹되어 다수 사용자 채널을 통해 전송된다. 트래킹된 대기 행렬을 부분적으로 기초하여, 각각의 데이터 소스로부터 데이터 흐름이 제한된다.
우선 순위 선정, 사용자 채널, 경로 재설정, 패킷

Description

대역 확산 다수 사용자 채널에 대한 패킷 데이터의 우선 순위 선정 및 흐름 제어를 위한 CDMA 무선 네트워크 제어기{CDMA RADIO NETWORK CONTROLLER FOR PRIORITIZATION AND FLOW CONTROL OF DATA PACKETS FOR A SPREAD SPECTRUM MULTIUSER CHANNEL}
도 1은 무선 대역 확산 통신 시스템의 단순도.
도 2는 공통 또는 공유 채널로의 데이터 흐름도.
도 3는 RNC내의 FACH 채널로의 데이터 흐름도.
도 4는 우선 순위 선정 구조도.
도 5는 FACH 채널을 사용하는 우선 순위 선정 구조도.
도 6은 공통 또는 공유 채널에 사용되는 조건 구조도.
도 7은 공통 또는 공유 채널에 사용되는 데이터 소스 윈도우를 도시하는 도면.
본 발명은 무선 코드 분할 다중 접속 대역 확산 시스템에서 다수 사용자에 의해 사용되는 채널에 관한 것으로, 특히 대역 확산 시스템에서 공통 및 공유 채널에 대한 데이터의 우선 순위를 선정하고 데이터의 흐름을 제어하는 시스템 및 방법 에 관한 것이다.
도 1은 단순화한 무선 대역 확산 코드 분할 다중 접속(CDMA) 통신 시스템(18)을 도시하고 있다. 상기 시스템(18) 내의 노드(b)(26)는 관련된 사용자 장치(20∼24)(UE)와 통신한다. 노드(b)(26)는 단일 베이스 스테이션(도 1에 도시됨) 또는 다중 베이스 스테이션(28) 중 어느 하나의 베이스 스테이션과 관련된 단일 싸이트 제어기(SC)(30)를 갖고 있다. 노드(b) 그룹(26, 32, 34)은 무선 네트워크 제어기(RNC)(36)에 접속된다. RNC(36∼40) 사이에서 통신하기 위해, 다수의 RNC(IUR)(42) 사이의 인터페이스가 사용된다. 각각의 RNC(36∼40)는 이동 교환소(MSC)(44)에 접속되어, 차례대로 코어 네트워크(46)에 접속된다.
시스템(18)내에서 통신하기 위해, 전용 통신 채널, 공유 통신 채널 및 공통의 통신 채널 등과 같은 많은 형태의 통신 채널이 사용된다. 전용 채널은 노드(b)(26)와 특정한 UE(20∼24) 사이의 데이터를 전송한다. 공통 및 공유 채널은 다중의 UE(20∼24) 또는 사용자에 의해 사용된다. 이러한 모든 채널은 트래픽, 제어 및 시그널링 데이터를 포함하는 각종 데이터를 운반한다.
공유 채널 및 공통 채널이 다양한 사용자용 데이터를 운반하기 때문에, 데이터는 프로토콜 데이터 유닛(PDU) 또는 패킷을 사용하여 전송된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 다양한 소스(48∼52)로부터 데이터 채널(56)로의 흐름을 조정하기 위해 제어기(54)가 사용된다.
데이터를 UE(20∼24)에 전송하기 위해 사용되는 하나의 공통 채널은 포워드 액세스 공통 채널(FACH)(58)이다. 도 3에 도시된 바와 같이, FACH(58)는 RNC(36)에 발생되어 UE(20∼24)에 대한 대역 확산 신호로서 무선 전송을 위해 노드(b)(28∼34)에 전송된다. FACH(58)는 공통 제어 채널(CCCH)과, 전용 제어 채널 및 전용 트래픽 채널(DCCH 및 DTCH)과, 다운링크 공유 채널 및 업링크 공유 채널(DSCH 및 USCH) 제어 시그널링 등과 같은 각종 소스로부터의 여러가지 데이터 형태를 운반한다. 또한, FACH(58)는 하이브리드 자동 반복 요청(H-ARQ) 등과 같은 밴드로부터의 제어 시그널링과, CCCH, DCCH, DTCH 및 H-ARQ 제어 데이터 등과 같은 다른 RNC(38∼40)로부터 IUR(62)을 통해 전송된 유사한 데이터를 운반한다.
각종 제어기는 RNC(36)에 의해 사용되어 데이터의 흐름을 제어한다. 무선 링크 제어기(RLC)(64)는 CCCH를 처리한다. 전용 매체 액세스 제어기(MAC-d)(66)는 DCCH, DTCH 및 밴드로부터의 일부의 H-ARQ 시그널링을 처리한다. 공유 매체 액세스 제어기(MAC-sh)(68)는 DSCH, USCH 제어 시그널링 및 밴드로부터의 H-ARQ 제어 신호를 처리한다. FACH(58)를 제어하는 것은 공통 매체 액세스 제어기(MAC-c)(60)이다.
공통 또는 공유 채널을 통해 전송될 수 있는 데이터(48∼52)의 다수의 소스로 인하여, 채널 제어기(54)는 전송에 앞서 데이터를 대기 행렬에 넣는다. 대기 행렬내에 백로그(backlog)가 크게 발생되면, 대기 행렬의 데이터는 지연 시간을 발생시킨다. 제어 데이터 등과 같은 특정 데이터의 지연 시간이 크면 결국 채널이 실패한 경우이다. 이러한 문제점을 제거하기 위해, 종래 기술에서는 폭주 상태(congestion)를 감소시키기 위해 대기 행렬을 플러시(flush)하거나 또는 데이터의 경로를 재설정한다. 대기 행렬을 플러시시키는 것은 결국 데이터의 손실을 가져와서 바람직하지 못한 재전송을 초래하게 된다. 이미 대기 행렬에 있는 데이터의 경로 재설정은 시스템내에 데이터의 중복을 발생시키고 현존하는 폭주 상태를 해결하지는 못한다.
WO96/08935 호에는 GSM 시스템에 대한 우선 순위 구조를 개시하고 있다. 다양한 형태의 패킷이 공통 채널을 통해 전송되도록 우선 순위를 부여받는다. 데이터 패킷은 우선 순위를 기초하여 공통 채널을 통해 전송된다.
미국 특허 5,802,310 호에는 통신 네트워크내의 데이터 대기 행렬의 제어를 위한 시스템을 개시하고 있다. 데이터는 채널을 통해 대기 행렬에 전송된다. 대기 행렬 상태에 있는 데이터의 양이 제1의 제한치보다 많을 때 대기 행렬은 디스에이블되고, 대기 행렬에 있는 데이터의 양이 제2의 임계치보다 작을 때 대기 행렬은 인에이블된다. 따라서, 종래 기술과 관련된 문제점없이, 공유 및 공통 채널에 대한 데이터의 지연 시간을 감소시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 무선 코드 분할 다중 접속 대역 확산 시스템에서 다수 사용자에 의해 사용되는 채널에 관한 것으로, 특히 대역 확산 시스템에서 공통 및 공유 채널에 대한 데이터의 우선 순위를 선정하고 데이터의 흐름을 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 공유 및 공통 채널에 대한 데이터의 지연시간을 감소시키는 것이 가능해지며, 데이터의 중복이나 폭주 상태를 해결하는 것을 목표로 한다.
데이터 우선 순위 선정 구조(70)는 도 4에 도시된 바와 같이, 다수 사용자 채널 제어기(54)의 데이터 지연 시간을 감소시키기 위해 사용된다. 특정한 공통 또는 공유 채널의 경우에, 특정 데이터는 상기 채널에 전송되어야 하고 "명령(mandatory)"(88)으로서 도면에 도시되어있다. 다른 데이터는 특정 채널에 전송되는 것이 바람직하지만, 전용 채널 등과 같은 다른 채널에 경로가 재설정될 수 있다. 이러한 데이터는 "베스트 에포트(best effort)"(90)라 한다. "명령" 데이터(88)는 경로 재설정 능력이 없기 때문에, "베스트 에포트" 데이터(90) 보다 우선 순위를 갖는다.
제어(96), 시그널링(98) 및 트래픽 데이터(100) 등과 같은 패킷 내의 데이터 형태 또한 우선 순위 선정에 사용된다. 데이터 형태의 우선 순위 선정을 위해, 제어(96) 및 시그널링(98) 데이터 패킷은 트래픽 데이터 패킷(100)으로부터 분리된다. 패킷을 분리하는 하나의 해결책은 제어기(54)에서의 수신에 앞서 유사한 데이터 형태의 패킷을 그룹화하는 것이다. 대안으로, 제어기(54)에 의한 수신에 앞서 각각의 채널에 의해 전송된 패킷은 패킷 데이터의 형태를 나타내는 플래그 또는 식별자가 구비되어 있다.
제어(96) 데이터 또는 시그널링(98) 데이터 전송의 지연 시간이 연장되어 프로즌 채널이 되기 때문에, 제어(96) 데이터 및 시그널링(98) 데이터는 트래픽 데이터(100) 보다 더욱 높은 우선 순위를 갖는다. 부가적으로, 다수 사용자, 즉 공통 또는 공유 사용자(92)와 관련된 데이터는 단일 사용자인 전용 사용자(94) 용의 데이터보다 더욱 높은 우선 순위를 갖는다. 데이터 우선 순위 선정 구조는 일반적으로 다수 사용자 채널 제어기의 소프트웨어에 저장된다.
높은 폭주 상태 주기 동안에, 데이터는 그것의 우선 순위 선정 구조(70)를 기초하여 다른 채널로 경로 재설정된다. 예를 들면, '베스트 에포트' 전용 트래픽 데이터는 경로 재설정되고 명령의 공통 제어 데이터는 경로 재설정되지 않는다. 대기 행렬 상태에 앞서 데이터를 경로 재설정함으로써, 재전송이 필요하지는 않을 것이다. 따라서, 대기 행렬 데이터의 양은 감소되어 데이터 지연 시간이 보다 짧아진다. 또한, 경로 재설정된 데이터는 결코 대기 행렬 상태에 있지 않기 때문에, 종래 기술에서와 같은 데이터 중복은 제거될 수 있다.
FACH(58)을 사용하기 위한 우선 순위 선정 구조(72)는 도 5에 도시되어 있다. MAC-sh의 DSCH, H-ARQ가 명령의 공유 제어 데이터를 갖고 있기 때문에, 그것들은 가장 높은 우선 순위, 즉 '가장 높음'을 갖는다. MAC-d의 H-ARQ가 명령 제어 데이터를 가질지라도, 약간 낮은 우선 순위, '높음'을 부여 받는다. CCCH 및 DCCH는 시그널링 데이터에 사용되고 우선 순위의 다음 레벨인 '중간'을 갖는다. 우선 순위의 가장 낮은 레벨이 DTCH에 부여되는 것은 '베스트 에포트' 전용 트래픽 데이터를 갖기 때문이다.
FACH(58)용 우선 순위 선정 구조(72)를 용이하게 하기 위해, RNC(36)에 대한 변경이 필요하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 MAC-d(66)는 DCCH, DTCH 및 MAC-d의 H-ARQ를 제어한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 이러한 소스는 다른 우선 순위를 갖는다. 이러한 데이터가 MAC-d(66)에서 우선 순위 선정에 앞서 다중화되기 때문에, MAC-d(66)의 다중화기는 MAC-c(60)으로 이동하여 MAC-c(60)에서 우선 순위 선정한다. 대안으로, MAC-d(66)는 MAC-c(60)에서 우선 순위 선정을 위해 다중 데이터의 각각의 패킷의 플래그 또는 식별자 등에 의해 우선 순위 및 클래스('명령' 또는 '베스트 에포트')를 전송할 수 있다. RLC(64) 및 MAC-sh(68)에 의해 제어되는 데이터는 동일한 우선 순위를 갖고 있어서, 변경을 필요로 하지 않는다. 저장된 우선 순위 리스트를 사용하여, 각종 소스로부터 데이터는 전송을 위해 스케줄링되고 폭주 상태가 큰 주기 동안에는 경로 재설정된다.
우선 순위 선정과 결부되어 데이터 지연 시간을 감소시킬 수 있는 또 다른 테크닉은 각종 제어기 사이의 데이터의 흐름을 제어하는 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스케줄링 메카니즘(74)은 공통 또는 공유 채널(56)로 입력되는 데이터를 조정하는데 사용된다. 스케줄링 메카니즘(74)은 제어기의 대기 행렬내의 데이터의 백로그를 트래킹한다. 스케줄링 메카니즘(74)이 폭주 상태를 인식하면 데이터가 특정 시간 주기내에 전송될 수 없을 것이고, 채널(56)에 대한 액세스는 개별적인 데이터 소스로부터 데이터의 흐름을 제한한다. 개별적인 소스는 데이터를 경로 재설정하거나 또는 전송을 시도하지 않을 필요성을 인식할 것이다. FACH, MAC 및 RLC(층 2)를 갖는 흐름 제어 메카니즘을 사용하여, 시그널링의 지연 시간이 감소되어 효율을 증가시킨다.
하나의 데이터 소스(48∼52)에 의한 공통 또는 공유 채널(56)의 독점을 막기 위해, 도 7에 도시된 바와 같이 가변적인 윈도우(76∼86)가 사용될 수 있다. 각각의 데이터 소스(48∼52)는 허가되는 대기 행렬내에 현저한 데이터의 윈도우 또는 다중 윈도우(76∼86)를 갖고 있다. 윈도우(76)의 크기는 특정 소스의 필요에 따른다. 윈도우(76)는 대기 행렬의 활용도에 응답하여 동적으로 조정된다. 채널 활용도 가 증가하면, 윈도우의 크기가 증가하여 현저한 패킷의 수를 증가시킨다. 반대로, 채널 활용도가 감소하면, 윈도우의 크기는 감소되어 현저한 패킷의 수를 감소시킨다. 윈도우 크기의 감소 결과, 데이터 소스는 경로 재설정되거나 또는 패킷을 윈도우에 전송하는 것을 정지한다.
다수의 소스로부터의 패킷 데이터는 다수 사용자 채널과 관련된 제어기에 수신된다. 패킷 데이터의 각각의 패킷은 부분적으로 데이터 형태의 클래스의 경로 재설정 능력을 기초하여 우선 순위 선정된다. 각각의 패킷은 부분적으로는 우선 순위 선정을 기초하여 다수 사용자 채널을 통해 전송되도록 스케줄링되어 있다. 대기 행렬 상태에 있는 패킷 데이터의 백로그는 다수 사용자 채널을 통해 전송되도록 트래킹되어 있다. 부분적으로 이러한 트래킹된 대기 행렬을 기초하여, 각각의 데이터 소스로부터의 데이터 흐름은 제한된다. 이러한 구성을 통해서 공유 및 공통 채널에 대한 데이터의 지연시간을 감소시키는 것이 가능해지며, 데이터의 중복이나 폭주 상태를 해결할 수 있다.

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  30. CDMA 무선 네트워크 제어기(RNC)에 있어서,
    스케줄링 메커니즘을 구비한 MAC-c/sh(Medium Access Controller-controlling/shared) 엔터티로서, 상기 스케줄링 메커니즘은 FACH(Forward Access Common Channel) 자원들을 관리하고 데이터의 우선 순위에 따라서 상기 FACH 상으로의 전달을 위한 상기 데이터를 스케줄링하며, 상기 데이터는 상기 데이터의 우선 순위의 지시자를 구비하는 것인, 상기 MAC-c/sh 엔터티
    를 포함하는 CDMA 무선 네트워크 제어기.
  31. 제30항에 있어서, 상기 MAC-c/sh 엔터티는 상기 FACH 상으로 전달되는 데이터를 제한하는 것인 CDMA 무선 네트워크 제어기.
  32. 제31항에 있어서, 상기 제한은 상기 데이터의 소스와 관련된 것인 CDMA 무선 네트워크 제어기.
  33. 제32항에 있어서, 특정한 소스의 상기 제한은 상기 소스와 관련된 윈도우의 크기를 제어함에 의한 것인 CDMA 무선 네트워크 제어기.
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