KR100581267B1 - Ｕｍｔｓ 회선 교환 데이터 사용자 플레인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회선 교환 데이터 통신 장비가 UMTS와 같은 액세스 네트워크에서 효율적인 방식으로 사용되도록 하는 방법에 관한 것이다. 상기 해결책은 UMTS 음성을 위한 운반 층과 함께 GSM의 상부 층을 사용하는 것에 근거한다.

Description

ＵＭＴＳ 회선 교환 데이터 사용자 플레인 {UMTS CIRCUIT SWITCHED DATA USER PLANE}
본 발명은 이동 전기통신에 관한 것이며, 특히 개발중에 있는 새로운 액세스 네트워크에서 구형의 회선 교환 데이터 통신 장비를 사용하는 것에 관한 것이다.
문제 영역
GSM 및 다른 디지털 이동 시스템은 자신의 액세스 네트워크를 통하여 고정된 네트워크 쪽으로 회선 교환 데이터를 전송하기 위한 특정 해결책을 가지고 있다.
제 3 이동 세대를 위한 새로운 지상 무선 액세스 네트워크는 UMTS라 칭하는 3GPP로 구성된다. 이 액세스 네트워크는 회선 교환 데이터를 처리하는 임의의 규정된 방법을 갖지 않는다.
그러나, 고정된 네트워크에 설치된 상당히 많은 양의 회선 교환 데이터 통신 장비가 존재하며, 사람들은 새로운 액세스 네트워크 기술을 통하여 접속할 수 있다.
공지된 해결책
도 1은 UMTS를 통하여 PSTN/ISDN 내에 설치된 회선 교환 데이터 통신 장비 쪽으로 이동 단말기 통신하는 네트워크 시나리오를 도시한 것이다. 현재 기술에서, 회선 교환 호출은 패킷 데이터 액세스 또는 음성 전송 메커니즘을 사용하는 해결책에 의해 액세스 네트워크에서 지원될 수 있다.
패킷 데이터 액세스
새로운 이동 시스템의 주요 목적중 하나는 데이터 액세스이다. 최적화된 IP 액세스(패킷 액세스)는 개선된 공중 인터페이스 해결책을 개발할때, 키 드라이버 (key driver)였다. 전송을 위한 사용자 플레인 프로토콜 스택이 생성되었다.
패킷 액세스 사용자 플레인 프로토콜 스택은 일정한 비트 속도를 갖는 전이중 링크에 대하여 그다지 최적화되지 않는다. 이것은 회선 교환 접속을 위해 필요로되지 않거나 유용하지 않은 많은 오버헤드를 갖는다. 패킷 액세스 스택은 또한 버스트 트래픽을 처리하기 위하여 최적화되지만, 이것은 당연히 이동 회선 교환 데이터 액세스를 위한 보다 일정한 페이로드를 갖는다.
패킷 액세스 스택은 또한 회선 교환 접속을 위하여 사용될 수 있지만, 상술된 단점 이외에도 GSM 회선 교환 데이터 호출로 핸드-오버를 지원하는 것이 어렵다.
음성
음성은 또한 통상적으로 지연이 낮고 비트 속도 일정하게 규정되기 위하여 필요로되는 전송 능력을 위한 중요한 서비스 및 해결책이다.
음성 해결책은 회선 교환 호출에 대하여 양호한 전송 능력을 갖지만, 데이터 전송에 대하여는 신뢰할 수 없다. 전송은 또한 가능한한 지연이 적게 되며 64 kbit/s 이하의 고정된 비트 속도 접속을 지원하는데 최적화된 ATM AAL2를 사용하고 있다.
데이터는 음성과 동일한 방식으로 전송되는 경우, 공중 인터페이스를 통하여 비트 에러를 종단-대-종단에서 맞추어서 중계된다. 고정된 네트워크 장비에서 지원된 프로토콜은 물리적인 케이블을 위해 디자인되며, 전선과 비교하여 많은 간섭 및 매우 불안정한 특성을 갖는 공중 인터페이스를 통하여 사용될때 매우 비효율적이다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 이하에 상세히 기술될 것이다.
도 1은 시스템의 개략도.
도 2는 주요 프로토콜 및 데이터 전송 사양 그리고 이들이 본 발명에 따른 시스템 내에서 사용되고 있는 장소를 나타내는 도면.
도 3은 GSM같은 상부 층 프로토콜 및 UMTS 음성 하부 층 프로토콜을 사용하는 본 발명에 따른 스택을 도시한 도면.
본 발명의 목적은 상술된 바와 같은 공지된 방법과 관련된 결점이 없이 구형의 회선 교환 통신 장비를 사용하도록 하는 새로운 액세스 네트워크에서의 통신을 위한 방법을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명은 망 연동 기능(Interworking Function)(IWF)를 갖는 이동 스위칭 센터 쪽으로 동작하는 이동 단말기를 포함하는 UTRAN에서 통신하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 따라서, 회선 교환 데이터는 UMTS 음성을 위한 운반 층 상에 프로토콜(RLP 및 L2R)을 사용하는 GSM의 상부 층에서 전송된다.
본 발명은 또한 무선 액세스 네트워크 내의 단말기 및 상기 방법을 사용하는 고정된 네트워크 간의 통신을 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 부가적인 실시예는 첨부된 청구항에 나타날 것이다.
도 1은 왼쪽 측면 상에 이동 단말기를 도시한 시스템 개략도를 제공한 것이다. UTRAN(UMTS 지상 무선 액세스 네트워크)은 이동 단말기가 Uu 인터페이스를 통해 통신하고 있는 무선 네트워크를 지정한다. UTRAN은 UMTS 시스템의 무선 부분이지만, PLMN(공중 지상 이동 네트워크)는 UMTS 시스템 뒤의 코어 네트워크, 즉 UTRAN을 지원하는 스위치 등의 하드웨어 구조이다. UTRAN은 Iu 인터페이스를 통해 PLMN과 "통신하고" 있다. UMTS 네트워크는 통상적인 공중 전환 전화망에 접속되며, 그 단말기는 오른쪽 측면 상에 도시되어 있다.
본 발명의 기초는 UMTS 음성을 위한 운반 층과 함께 GSM으로부터 상부 층을 사용하는 것이다.
주요 프로토콜 및 데이터 전송 메커니즘 그리고 이들이 본 발명에 따른 시스템에서 어떻게 배열되는지를 도시한 도 2를 참조하여 부가적인 논의가 행해진다. 하부 층은 보다 많은 서비스에 의해 사용되지만, 상부 층은 회선 교환 데이터 통신을 위해 특정된다.
상기 시스템은 해결책에서 네 개의 주요한 부분을 포함하며, 이것은 이하에 상세히 기술될 것이다.
사용자 장비
이것은 종단 사용자가 무선 인터페이스를 통하여 통신하기 위해 사용하는 물리적인 장비이다. 이것은 많은 매우 상이한 형태의 장비일 수 있다. UMTS 이동 전화에 접속된 물리적인 팩스 기계에서 영상 전송용 장치가 집적되어 있다. 이 해결책에 대하여, 사용자 장비가 하나의 물리적인 박스를 포함는지 여러 물리적인 박스를 포함하는지는 중요하지 않다. 사용자 장비는 RLC 위에 RLP를 실행시킬 필요가 있을 것이다(부가적인 기술에 대한 프로토콜 챕터(chapter)를 참조).
UTRAN
이것은 UMTS 지상 무선 액세스 네트워크이다. UTRAN은 무선 액세스를 처리하기 위한 많은 기능을 갖는다. 이것은 물리적인 공중 인터페이스를 처리하며 하나의 UTRAN 내의 여러 기지국 간의 핸드-오버를 처리한다. 본 발명과 관련된 UTRAN의 하나의 중요한 역할은 실제 무선 프로토콜(L1, MAC, 및 RLC)을 Iu 프로토콜(AAL2 및 ATM)로 변환하는 것이다. 이 변환은 음성을 위해 특정되며, 본 발명은 이것을 사용한다. Iu 프레이밍(framing) 내에 부가된 임의의 음성 특정 헤더 정보는 선택적이어서 전송되지 않아야만 한다. 현재 전송 상태와 같은 정보를 포함하는 단지 소수의 헤더 정보만이 필요로된다.
UMTS MSC
이 노드는 모든 회선 교환 호출에 대한 호출 제어 및 이동성 관리를 취급할 것이다. 물론, 이 기능은 또한 회선 교환 데이터 호출을 위하여 필요로된다. 본 발명에 대한 UMTS MSC의 중요한 역할은 IWF라고 칭하는 망 연동 기능이다. IWF는 Iu 프로토콜 및 고정된 네트워크(도 1 참조) 쪽의 프로토콜 사이를 변환시킨다. GSM에서, 이것은 층 1 상의 GSM V. 110 및 GSM ATRAU 프로토콜 및 넌-트랜스페어런트(non-transparent) 호출에 대한 최상부의 RLP의 고정된 네트워크 측 상의 ISDN V. 110 및 모뎀 프로토콜(LAPM, V.34 등)로의 변환이다.
서버
고정된 네트워크 내의 다른 단부에 서버가 존재한다. 이것이 반드시 서버일 필요는 없다. 그 용어는 액세스 서버, 회사 서버 및 국부 모뎀과 같이 통상적으로 접속하는 모든 장비를 칭하는 것이다. GSM에서, 이것은 또한 다른 이동국일 수 있는데, 그 이유는 IWF 기능이 사용자 장비에 대하여 이것을 볼 수 없도록 하기 때문이다. 본 발명의 중요한 양상은 서버가 UMTS 내에서 무엇이 발생하고 있는지에 관하여 전혀 인지하지 못한다는 것이다. 이것은 GSM 회선 교환 데이터 호출과 유사하다.
프로토콜 스택
도 3은 해결책을 시각화하는 프로토콜 스택을 도시한 것이다:
이 해결책은 전송된 사용자 데이터에서 결점이 없도록 하기 위하여 GSM 넌-트랜스페어런트 프로토콜(RLP 및 L2R)을 사용한다. RLP 프레임은 GSM 14.4 RLP 포멧을 사용하는데, 그 이유는 이것이 보다 적은 오버헤드를 초래하기 때문이다.
그 해결책은 보다 낮은 층의 보장되지 않은 전송을 위하여 UMTS 음성 프로토콜(ATM AAL2)을 사용한다.
사용자 장비는 RLC 층으로 그리고 이 층으로부터 RLP 프레임을 맵핑할 것이다.
AAL2를 통하여 음성을 RLC로부터 Iu로 음성을 맵핑하는 UTRAN 내의 기능은 동일한 방식으로 회선 교환 데이터를 전송하기 위하여 조금 조절될 필요가 있다. 그 조절은 또한 데이터 호출을 위한 Iu 프레이밍 헤더를 처리하는 것이다.
IWF는 RLP 프레임을 Iu 프레이밍 내로 위치시킬 필요가 있다. 전송을 위한 속도 적응은 필요로되지 않는다. 이것은 AAL2[I.363.2]의 성능 때문이다.
포함된 프로토콜
다양한 프로토콜 및 사양이 적용되는 개요를 제공하는 도 2가 다시 참조된다. 본 발명의 방법에 포함된 각각의 프로토콜/층에 대하여 이하에 보다 상세히 논의되어 있다.
층 2 중계(L2R)
L2R의 주요 목적은 흐름-제어 메커니즘을 제공하는 것이다. 이것은 넌-트랜스페어런트 베어러 서비스(non-transparent bearer service)를 지원하기 위하여 필요로된다. 다양한 넌-트랜스페어런트 베어러 서비스를 위한 특정 L2R 기능의 세부사항은 적절한 GSM 07-일련 사양 내에 포함되며, 이것은 참조문헌 [1], [2] 및 [3]을 참조하라.
층 2 중계(L2R) 기능은 GSM PLMN의 무선 인터페이스 양단의 공지된, 즉 넌-트랜스페어런트 사용자 프로토콜의 신뢰 가능한 전송을 위하여 제공된다. L2R 기능은 이동 스위칭 센터(MSC)와 관련된 망 연동 기능(IWF) 및 이동국 종료(MT) 내에 위치된다. L2R은 MS 및 IWF 사이의 넌-트랜스페어런트 프로토콜 정보를 전송하기 위하여 무선 링크 프로토콜(RLP)에 의해 제공된 서비스를 사용한다.
무선 링크 프로토콜(RLP)
RLP의 주요 목적은 이동국 및 IWF 사이의 안전하고 에러가 없는 데이터 전송을 제공하는 것이다.
무선 링크 프로토콜(RLP)은 GSM PLMN을 통한 데이터 전송을 위하여 특정된다 (참조문헌 [4] 참조). 이것은 X.25 및 Q.92x(CCITT의 LAP-D 및 LAP-B 각각)과 같은 다른 사양으로부터의 아이디어에 근거한다.
이것은 페이로드가 에러 있는 경우, 재전송하도록 하는 몇 가지 가능성을 포함한다. RLP는 디지털 무선 전송의 특정 요구에 맞추어져서 넌-트랜스페어런트 데이터-전송과 함께 사용하기 위한 것이다.
무선 링크 제어 프로토콜(RLC)
RLC는 UMTS 내의 무선 인터페이스(Uu)를 위하여 규정된다. 이것의 주요 목적은 이 인터페이스를 통하여 사용자 데이터를 전송하도록 하는 것이다. RLC 기능은 이동국(MS) 및 무선 액세스 네트워크(UTRAN) 내에 위치된다. 이것은 다음의 여러 모드를 갖는다:
ㆍ 트랜스페어런트 모드
ㆍ 인식되지 않은 모드
ㆍ 인식된 모드
그 모드들은 상기 층에 여러 특성을 갖는 서비스를 제공한다. 트랜스페어런트 모드는 지연은 낮지만 에러율이 다소 높다. 인식되지 않은 모드는 트랜스페어런트 모드와 유사하지만 몇 가지 부가적인 기능을 갖지만, 이것은 재전송에 대한 지원을 포함하지 않는다.
그러나, 인식 모드는 재전송을 지원하며 에러가 없는 서비스를 제공한다. 이 모드는 다른 모드보다 지연이 높다. 실제 지연은 무선 상태를 따를 것이다.
보다 상세한 것에 대해서는 [5]를 참조하라.
ATM 적응 층 형태 2 (AAL2)
AAL2는 ATM 상에서 데이터를 전송하기 위한 방법이다. 다른 ATM 적응 층과 비교하여, 이것은 다소 작은 패킷에 대하여 가장 효율적이다. 도면에 도시된 바와 같이, 이것은 UTRAN 및 코어 네트워크를 중계한다.
AAL2는 두 개의 부분, 공통 부분 및 서비스 특정 부분으로 구성되어 있다.
공통 부분은 Recommendation I.363.2(참조문헌 [6] 참조)에 의해 규정된다. AAL 형태 2는 지연에 민감한 어플리케이션에서 저속이며, 짧고 가변하는 길이 패킷의 대역폭이 효율적인 전송을 위하여 제공된다. 하나 이상의 AAL 형태 2 사용자 정보 스트림은 단일 ATM 접속 상에서 지원될 수 있다.
Recommendation I.363.1(참조문헌 [7] 참조)은 ATM 적응 층(AAL) 형태 2의 분할 및 재조립 서비스 특정 수렴 서브층을 규정한다. 하나 이상의 AAL 형태 2 사용자 정보 스트림 상에서, 분할 및 재조립 서비스 특정 수렴 서브층이 배치될 수 있다. 선택적인 전송 에러 검출 및 확실한 데이터 전송 뿐만 아니라, 서브층 구조 및 분할 및 재조립 공정을 위한 절차가 철저히 규정된다.
장점
ㆍ 제 2 세대 GSM을 향한 핸드오버는 RLP 층에서 이미 규정되어 있기 때문에 쉽게 처리될 수 있다.
ㆍ 많은 기존의 증명된 기능, 즉 압축 및 흐름 제어와 같은 보다 높은 층의 기능 및 ATM VC와 같은 보다 낮은 층의 기능 둘 모두를 사용한다.
ㆍ 종단 사용자는 변경되지 않은 서버(고정된 네트워크) 측 상에서 자신의 회선 교환 데이터컴 장비 및 어플리케이션을 유지할 수 있다.
ㆍ 무선 네트워크 전송 능력은 회선 교환 접속에 매우 적절하다.
약어
대부분의 현대 영역과 같이, 전기통신 분야는 많은 약어를 사용한다. 이하에 본 문서 내에 사용된 약어들이 기술되어 있다.
AAL2 ATM 적응 층 2
ATM 비동기 전송 모드
ETSI 유럽 전기통신 표준 협회
GSM 범유럽 셀룰러 이동 통신 시스템
IP 인터넷 프로토콜
ISDN 종합 정보 통신망
Iu UTRAN 및 코어 네트워크 사이의 인터페이스
IWF (CS 데이터 서비스용) 망 연동 기능
L1 층 1
L2R 층 2 중계 프로토콜
MAC 매체 액세스 제어
MSC 이동 스위칭 센터
PLMN 공중 지상 이동 네트워크
PSTN 공중 교환 전화망
RAB 무선 액세스 베어러
RLC 무선 링크 제어
RLP 무선 링크 프로토콜
UE 사용자 장비
UMSC UMTS 이동 스위칭 센터
UMTS 범용 이동 통신 시스템
UTRAN UMTS 지상 무선 액세스 네트워크
Uu UTRAN 및 이동 장비 사이의 인터페이스
3GPP 제 3 세대 이동 시스템을 규정하기 위해 생성된 제 3 세대 조합 계획
보다 많은 정보가 http://www.3gpp.org에서 이용 가능함
참조문헌
[1] 이동국(MS)용 단말기 적응 기능(TAF)에 대한 일반화 (ETSI GSM 07.01).
[2] 비동기 베어러 성능을 사용하는 서비스용 단말기 적응 기능(TAF) (ETSI GSM 07.02).
[3] 동기 베어러 성능을 사용하는 서비스용 단말기 적응 기능(TAF) (ETSI GSM 07.03).
[4] 데이터 및 텔레메틱 서비스용 무선 링크 프로토콜(RLP) (ETSI GSM 04.22).
[5] ETSI T. doc SMG2 095/99; UMTS YY.22
RLC의 기술
[6] B-ISDN AMT 적응 층 형태 2 사양.
ITU-T Recomendation I.363.2
[7] AAL 형태 2용 분할 및 재조립 서비스 특정 수렴 서브층. ITU-T Recommendation I.366.1.

Claims (6)

  1. 망 연동 기능(IWF)를 갖는 이동 스위치 센터 쪽으로 동작하는 이동 단말기 (MS)를 구비하는 UTRAN에서 통신하는 방법에 있어서,
    회선 교환 데이터가 UMTS 음성을 위한 운반 층 상에 프로토콜(RLP 및 L2R)을 사용하는 GSM의 상부 층에서 전송되는 것을 특징으로 하는 UTRAN에서 통신하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RLP 전송은 GSM 14.4 포멧에 따라서 수행되는 것을 특징으로 하는 UTRAN에서 통신하는 방법.
  3. 고정된 네트워크 및 무선 액세스 네트워크 내의 단말기 사이를 통신하는 시스템에 있어서,
    ㆍ 무선 링크 제어(RLC) 위에 무선 링크 프로토콜(RLP)을 실행시키는 이동 단말기와,
    ㆍ 실제 무선 프로토콜을 Iu 프로토콜로 변환하도록 적응된 UMTS 지상 무선 액세스 네트워크(UTRAN)와,
    ㆍ Iu 프로토콜을 고정된 네트워크 쪽에서 사용된 프로토콜로 변환하도록 적응된 망 연동 기능을 포함하는 UMTS 이동 스위칭 센터(MSC)와,
    ㆍ 하부 층 전송을 위하여 UMTS 음성을 위한 표준 프로토콜 상의 GSM 상부 층 프로토콜(RLP 및 L2R)을 사용하는 고정된 네트워크 내의 단말기 장비를 구비하는 것을 특징으로 하는 고정된 네트워크 및 무선 액세스 네트워크 내의 단말기 사이를 통신하는 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 UTRAN은 하부 층(L1, MAC 및 RLC) 프로토콜을 Iu를 통하여 AAL2 및 ATM으로 변환하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 고정된 네트워크 및 무선 액세스 네트워크 내의 단말기 사이를 통신하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 IWF는 GSM V.110, GSM ATRAU 및 RLP를 고정된 네트워크 측 상의 ISDN V.110 또는 모뎀 프로토콜(LAMPM, V.34)로 변환하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 고정된 네트워크 및 무선 액세스 네트워크 내의 단말기 사이를 통신하는 시스템.
  6. 삭제
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