KR100612650B1 - 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 송수신방법 및 그를 위한 프로토콜 구성 방법 - Google Patents

무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 송수신방법 및 그를 위한 프로토콜 구성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 송수신 방법 및 그를 위한 프로토콜 구성 방법에 관한 것이다. 이러한 하향링크 트래픽 송수신 방법은 단말기에서 리스닝 구간 중에 하향링크 무선 품질을 측정하고, 기지국으로부터 슬립 구간에 발생한 하향링크 트래픽을 알리는 메시지를 수신하면, 단말기가 어웨이크 모드로 진입하는 즉시 측정된 하향링크 무선 품질 정보를 기지국으로 전달하고, 기지국은 전달된 무선 품질 정보에 따라 하향링크 트래픽을 단말기로 전송한다. 이 때, 기지국은 하향링크 트래픽 발생을 알리는 메시지에 단말기가 측정한 무선 품질 정보를 전달할 CQI 채널 할당 정보를 미리 포함시켜 단말기로 전달하고, 단말기는 할당된 CQI 채널을 이용하여 측정된 하향링크 무선 품질 정보를 기지국으로 전달한다. 본 발명에 따르면, 빠른 하향링크 무선 채널의 품질 측정과 보고를 통해서 AP에서 버퍼링하는 트래픽의 양이 감소하고, 따라서 트래픽을 저장하기 위한 버퍼 메모리의 크기도 저감할 수 있으며, 또한 버퍼 메모리를 관리하기 위한 복잡성이 감소될 수 있다.
무선 휴대 인터넷, 하향링크 트래픽, 슬립 모드, 리스닝 모드, 어웨이크 모드, CQI, 채널 품질 정보

Description

무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 송수신 방법 및 그를 위한 프로토콜 구성 방법 {METHOD FOR TRANSFERING DOWNLINK TRAFFIC IN WIRELESS PORTABLE INTERNET SYSTEM AND PROTOCOL CONFIGURATION METHOD THEREOF}
도 1은 일반적인 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 슬립 모드 제어 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 무선 휴대 인터넷 시스템에서 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 전환하여 하향링크 트래픽을 수신하기 전의 하향 링크 무선 채널 품질 보고 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향 링크 무선 채널 품질 보고 방법 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 휴대 인터넷의 망구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템의 계층 구조를 도시한 계층도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템에서 기지국과 단말기의 연결구조를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템에서 슬립 모드에 서 어웨이크 모드로 전환시의 하향링크 트래픽 전송을 위한 단말기에서의 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템에서 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 전환시의 하향링크 트래픽 전송을 위한 기지국에서의 동작 흐름도이다.
본 발명은 무선 휴대 인터넷 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 무선 휴대 인터넷 시스템에서 슬립 모드(Sleep Mode) 상태에 있는 단말기로 전송할 하향 링크 트래픽이 발생한 경우 기지국(AP : Access Pointer, 엑세스 포인터)가 단말기를 어웨이크 모드(Awake Mode)로 전환시킨 후 단말기로부터 하향 링크 채널 품질 정보를 신속하게 보고받아 단말기로 빠르게 트래픽을 전달하는 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 송수신 방법 및 그를 위한 프로토콜 구성 방법에 관한 것이다.
이동 통신 시스템에서 무선 휴대 인터넷은 종래의 무선 LAN 과 같이 고정된 엑세스 포인트를 이용하는 근거리 데이터 통신 방식에 이동성(mobility)을 더 지원하는 차세대 통신 방식이다.
이러한 무선 휴대 인터넷에 대하여 다양한 표준들이 제안되고 있으며, 현재 IEEE 802.16e를 중심으로 휴대 인터넷의 국제 표준화가 진행되고 있다.
종래의 IEEE 802.11과 같은 무선 LAN 방식은 고정된 엑세스 포인트를 중심으로 근거리내에서 무선 통신이 가능한 데이터 통신 방식을 제공하고 있으나, 이는 단말기의 이동성을 제공하는 것이 아니고 단지, 유선이 아닌 무선으로 근거리 데이터 통신을 지원한다는 한계를 가지고 있었다.
한편, IEEE 802.16 그룹 등에서 추진중인 무선 휴대 인터넷 시스템은 가입자 단말기가 제1 기지국이 관장하는 셀에서 제2 기지국이 관장하는 셀로 이동하는 경우에도 이동성을 보장하여 끊기지 않는 데이터 통신 서비스를 제공한다.
이러한 무선 휴대 인터넷 시스템에서 단말기는 엑세스 포인터와 정상적인 데이터 송수신이 가능한 어웨이크 모드(Awake Mode)로 동작하다가 일정 시간 동안 데이터의 송수신이 없는 경우에 소비 전력을 절약하기 위해 슬립 모드(Sleep Mode)로 동작한다.
도 1은 일반적인 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 슬립 모드 제어 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 단말기(Access Terminal, 이하 "AT"라고 함)는 어웨이크 모드(awake mode), 슬립 구간(sleep interval) 및 리스닝 구간(listening interval) 중 어느 하나에서 동작한다.
어웨이크 모드는 데이터 송수신이 가능한 정상 모드 동작 구간이고, 슬립 구간은 단말의 전력을 절약하기 위한 슬립 모드 동작 구간이다. 또한, 리스닝 구간은 슬립 구간에서 동작하는 AT에게 현재 전송할 하향링크 데이터가 존재함을 알리기 위한 동작 구간이다.
AT는 일정시간 동안 상/하향 데이터의 송수신이 없는 경우 AT의 소비 전력을 절약하기 위해 슬립 구간으로 전환한다.
AT가 슬립 구간으로 전환하기 위해서는 엑세스 포인터(Access Pointer, 이하 "AP"라고 함)에 슬립 모드를 요청하는 메시지인 Sleep_Request를 전송한다(S100). 이 Sleep_Request에는 최대/최소 슬립 구간 정보 및 시간 정보 등이 포함된다.
한편, AP는 AT로부터 Sleep_Request를 수신한 후 AT의 슬립 모드 동작을 허용하면서 슬립 구간의 초기값 및 갱신 방법, 그리고 리스닝 구간 값을 포함하는 슬립 모드 응답 메시지인 Sleep_Response를 AT로 전송한다(S110).
AT로부터 Sleep_Response를 수신한 AT는 슬립 구간을 계산한 후 이 시간동안 슬립 모드로 동작한다.
이러한 슬립 모드 동작 중에, AP는 슬립 모드로 동작하는 AT에게 전송할 하향링크 트래픽의 존재 유무를 알리기 위해 리스닝 구간 중에 트래픽 알림 메시지인 Traffic_Indication를 모든 AT에게 방송(broadcasting)한다(S120, S130). 이러한 Traffic_Indication에는 현재 전송할 하향링크 트래픽이 존재하는 슬립 모드 AT의 베이직(Basic) CID(Connection Identifier)가 포함되어 있다.
한편, AT는 슬립 구간이 만료되면 리스닝 모드로 전환하여 동작하며, 리스닝 구간 동안 AP에서 방송되는 Traffic_Indication을 수신하면, 이 메시지에 자신의 베이직 CID가 포함되어 있는지를 보고 현재 AP에서 자신에게 전송할 하향링크 트래픽이 있는지를 판단한다. 만약 자신의 베이직 CID가 Traffic_Indication(S130)에 포함되어 있으면, AT는 하향링크 트래픽을 수신하기 위해 리스닝 구간이 만료된 후 어웨이크 모드로 전환하여 AT에서 전송되는 하향링크 트래픽을 수신하고, 그렇지 않으면, 즉 자신의 베이직 CID가 Traffic_Indication(S120)에 포함되어 있지 않으면 다시 슬립 구간을 계산한 후 계속해서 슬립 모드로 동작한다. 이러한 슬립 구간의 시간은 리스닝 구간에서 상/하향 데이터의 송수신이 없는 경우에는 지수적으로 증가된다.
한편, 이러한 무선 휴대 인터넷을 포함한 이동 통신 시스템들은 음성 서비스를 지원하면서도 이와 동시에 고속의 패킷 데이터 서비스까지도 지원할 수 있는 통신 시스템으로 발전하고 있다.
고속 이동성을 제공하는 시스템에서 이동하는 AT의 무선 채널 상태에 대한 품질 정보는 해당 AT에 대한 적절한 변조 형태 및 채널 코딩 수준(AMC level; Adaptive Modulation and Channel Coding level)을 결정하는데 필수적인 정보로서 사용되기 때문에 매우 중요하다. 또한, 해당 채널 상태의 품질 정보에 오류가 있을 경우 해당 AT에 할당된 자원이 낭비될 가능성이 있으므로, 신뢰성 있는 채널 상태의 품질 정보를 제공하는 것도 매우 중요하다.
도 2는 종래 무선 휴대 인터넷 시스템에서 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 전환하여 하향링크 트래픽을 수신하기 전의 하향 링크 무선 채널 품질 보고 방법을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 먼저 AT는 일정시간 동안 상/하향 데이터의 송수신이 없어서 AP와의 슬립 모드 요청 및 응답을 받아서 슬립 모드로 전환하여 슬립 구간에서 동작하고 있다.
이러한 슬립 구간 중에 AP에서 AT에게 전송할 하향링크 트래픽이 발생하는 경우(S200), AP는 해당 트래픽을 AP에 구비되어 있는 버퍼에 저장한 후 AT의 상태를 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 전환시키기 위해서 AT가 리스닝 구간으로 동작하는 동안에 AT의 베이직 CID를 포함한 Traffic_Indication을 모든 AT에게 방송한다(S210).
리스닝 구간에 AP로부터 Traffic_Indication을 수신한 AT는 해당 Traffic_Indication에 자신의 베이직 CID가 포함되어 있다는 것을 확인한 후, 리스닝 구간이 만료되면 어웨이크 모드로 전환하여 트래픽의 송수신이 가능한 상태로 동작한다.
한편, AP가 하향링크로 트래픽을 전송하기 위해서는 AT까지의 하향링크의 무선 품질을 알아야 한다. 이를 위해 AP는 AT가 AP로부터 수신되는 하향 링크의 품질을 측정하여 AP로 전송할 수 있도록 MAP를 통해서 상향링크의 CQI(Channel Quality Indication) 채널 자원을 AP에게 할당한다(S220). 여기서, MAP은 하향링크로 전송되는 트래픽의 위치 정보와 AT가 AP로 트래픽을 전송할 수 있도록 상향링크의 자원 할당 정보를 포함하고 있다.
그 후, AT는 일정 기간동안 하향링크의 무선 품질을 측정한 후(S230), MAP을 통해서 할당받은 상향 링크 CQI(Channel Quality Indication) 채널을 통해서 채널 품질 측정 정보인 CQI report를 AP에게 전송한다(S240).
따라서, AP는 AT로부터 전송된 채널 품질 측정 정보인 CQI report를 바탕으로 하향링크의 변조 형태 및 코딩 수준을 결정하여 하향링크 트래픽을 AT에게 전송 한다(S250).
상기한 과정에서 하향링크 품질 보고는 AT가 어웨이크 모드로 전환된 후 AT로부터의 품질 측정이 요청된 시점부터 무선 품질이 측정된 후 이루어지므로 실질적인 무선 채널의 품질 보고가 상당 시간 지연됨을 알 수 있다. 이러한 하향링크 품질 보고의 지연에 따라 트래픽 발생 시점(S200)부터 트래픽 전송 시점(S250)까지의 AP에서의 버퍼 대기 시간(traffic buffering interval)이 증가함에 따라서 실시간 서비스 트래픽의 경우 전송 지연이 증가하고, 또한 AP에서 버퍼링하는 트래픽 양의 처리 지연으로 인한 버퍼링 트래픽의 증가로 큰 버퍼가 요구되며 버퍼 관리가 어려워진다는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, AT가 리스닝 구간동안에 하향링크의 무선 채널의 품질을 측정하여 AP에 의해 어웨이크 모드로 전환시 상기 측정된 하향링크의 무선 채널 품질에 기초하여 AP가 AT로 트래픽을 전송하는 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 송수신 방법 및 그를 위한 프로토콜 구성 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템의 단말기에서의 하향링크 트래픽 수신 방법은,
무선 휴대 인터넷 시스템에서 기지국에 무선 연결되고 슬립 모드(Sleep Mode)에서 동작하고 있는 단말기가 기지국으로부터 하향링크 트래픽을 수신하기 위 한 방법으로서,
a) 상기 동작중인 슬립 모드를 만료하고 리스닝 모드(Listening Mode)로 진입후 상기 하향링크의 무선 품질을 측정하는 단계; b) 상기 기지국으로부터 송신되는 하향링크 트래픽을 알리는 메시지(Traffic_Indication)를 수신하는 단계; c) 상기 리스닝 모드가 만료된 후, 어웨이크 모드(Awake Mode)로 진입하여 상기 b) 단계에서 측정된 하향링크의 무선 품질 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계; 및 d) 상기 송신된 하향링크의 무선 품질 정보에 기초하여 상기 기지국으로부터 송신되는 하향링크 트래픽을 수신하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 b) 단계에서, 상기 하향링크 트래픽 알림 메시지에는 상기 a) 단계에서 측정된 하향링크의 무선 품질 정보를 전달받기 위해 상기 기지국에 의해 할당된 CQI(Channel Quality Indication) 채널 정보가 포함되며, 상기 c) 단계에서, 상기 단말기는 상기 a) 단계에서 측정된 하향링크의 무선 품질 정보를 상기 기지국에 의해 할당된 CQI 채널을 이용한 무선 품질 정보 보고 메시지(CQI report)를 통하여 상기 기지국으로 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템의 기지국에서의 하향링크 트래픽 송신 방법은,
무선 휴대 인터넷 시스템에서 기지국에 무선 연결되고 슬립 모드(Sleep Mode)에서 동작하고 있는 단말기로 기지국이 하향링크 트래픽을 송신하기 위한 방법으로서,
a) 상기 단말기로 송신할 하향링크 트래픽이 발생되는 경우, 상기 슬립 모드 가 만료하는 지의 여부를 판단하는 단계; b) 상기 슬립 모드가 만료된 후 리스닝 모드(Listening Mode)로 진입한 것으로 판단되는 경우, 하향링크 트래픽을 알리는 메시지(Traffic_Indication)를 상기 단말기로 송신하는 단계; c) 상기 단말기에 의해 측정된 무선 품질 정보를 보고하는 메시지를 수신하는 단계; d) 상기 수신된 무선 품질 정보에 기초하여 하향링크 트래픽 전송을 위한 파라미터를 결정하는 단계; 및 e) 상기 결정된 하향링크 전송 파라미터에 따라 상기 a) 단계에서 발생된 하향링크 트래픽을 단말기로 송신하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 d) 단계에서, 상기 하향링크 트래픽 전송을 위한 파라미터에는 변조 형태 및 코딩 수준 중 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 b) 단계에서, 상기 기지국은 상기 a) 단계에서 하향링크 트래픽이 발생한 단말기의 베이직 CID(Basic Connection Identifier)를 상기 하향링크 트래픽을 알리는 메시지에 포함시켜 무선으로 모든 단말에게 방송(Broadcasting)하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 전송 프로토콜 구성 방법은,
무선 휴대 인터넷 시스템에서 기지국과 상기 기지국에 무선 연결되고, 슬립 모드(Sleep Mode)에서 동작하고 있는 단말기간에 하향링크 트래픽을 전송하기 위한 프로토콜을 구성하는 방법으로서,
a) 상기 기지국이 상기 슬립 모드 중에 상기 단말기로 송신할 하향링크 트래픽의 발생을 알리기 위한 메시지－여기서 메시지에는 상기 발생한 하향링크 트래픽 을 수신할 단말기의 베이직 CID(Basic Connection Identifier) 및 해당 단말기로부터 송신되는 무선 품질 정보를 전달받기 위해 할당한 CQI(Channel Quality Indication) 채널 정보가 포함됨－를 MAC(Media Access Control) 메시지를 이용하여 단말기들로 방송하는 단계; b) 상기 방송된 MAC 메시지에 포함된 베이직 CID에 해당하는 단말기가 상기 할당된 CQI 채널을 이용하여 하향링크의 무선 품질 정보를 보고하는 메시지를 MAC 메시지를 이용하여 상기 기지국으로 송신하는 단계; 및 c) 상기 기지국이 상기 하향링크의 무선 품질 정보에 기초하여 결정된 하향링크 전송 파라미터에 따라 상기 a) 단계에서 발생된 하향링크 트래픽을 상기 단말기로 송신하는 단계를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향 링크 무선 채널 품질 보고 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향 링크 무선 채널 품질 보고 방법 과정을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 먼저 AT는 일정시간 동안 상/하향 데이터의 송수신이 없어 서 AP와의 슬립 모드 요청 및 응답을 받아서 슬립 모드로 전환하여 슬립 구간에서 동작하고 있다.
이러한 슬립 구간 중에 AP에서 AT에게 전송할 하향링크 트래픽이 발생하는 경우(S300), AP는 해당 트래픽을 AP에 구비되어 있는 버퍼에 저장한다.
다음, AT에서 슬립 구간이 만료되면, AT는 리스닝 구간을 설정하여 리스닝 모드로 동작한다. 이 때 AT는 리스닝 구간 일부 또는 전체에 걸쳐 AP로부터 수신되는 하향링크의 무선 품질을 측정한다(S310).
또한, AP는 슬립 모드 상태에 있는 AT들 중에서 전송할 하향링크 트래픽이 존재하는 AT들을 어웨이크 모드로 전환시키기 위해 리스닝 구간 중에 이들 AT를 식별할 수 있는 베이직 CID를 포함하며, 또한 하향링크의 무선 품질 정보를 전송할 수 있도록 리스닝 구간이 만료된 후 첫 번째 프레임(frame(n+7))의 상향링크의 CQI 채널 할당 정보를 포함한 Traffic_Indication을 모든 AT에게 방송한다(S320). 여기서, CQI 채널은 AT로부터 하향링크이 무선 채널 품질 정보를 전달받기 위해 AP가 AT에게 할당하는 채널이다.
다음, 리스닝 구간에 AP로부터 Traffic_Indication을 수신한 AT는 해당 Traffic_Indication에 자신의 베이직 CID가 포함되어 있다는 것을 조사한 후, 만약 자신의 베이직 CID가 포함되어 있지 않으면 리스닝 구간이 만료된 후 다시 슬립 모드 상태로 동작하지만, 본 발명의 실시예에서는 AT의 베이직 CID가 포함된 것으로 가정하여 설명한다. 즉, AT가 AP로부터 수신한 Traffic_Indication에 자신의 베이직 CID가 포함되어 있는 경우, AT는 리스닝 구간이 만료되면 어웨이크 모드로 전환 한 후, 첫 번째 프레임(frame(n+7))의 상향링크로 Traffic_Indication을 통해 할당받은 CQI 채널을 이용하여 상기 단계(S310)에서 측정된 하향링크의 무선 채널 품질 정보를 보고하는 메시지인 CQI report를 AP로 전송한다(S330).
따라서, AP는 AT로부터 전송된 CQI report에 포함된 무선 채널 품질 정보를 바탕으로 하향링크 트래픽 전송을 위한 파라미터, 예를 들어 변조 형태 및 코딩 수준을 결정하고, 이에 따른 하향링크 트래픽 할당 정보를 포함한 MAP과 트래픽을 AT로 전송한다(S340).
상기한 과정에서 리스닝 구간에서 AT에 의해 무선 채널의 품질이 측정됨으로써, AT가 어웨이크 모드로 전환된 후 첫 번째 프레임(frame(n+7))에서 AT로 전달될 수 있고, 이로 인해 하향링크 트래픽이 빨리 이루어지므로, AP에서의 트래픽 발생 시점(S300)부터 트래픽 전송 시점(S340)까지의 AP에서의 버퍼 대기 시간(traffic buffering interval)이 크게 단축될 수 있어 실시간 서비스 트래픽의 경우 전송 지연이 감소하고, 또한 AP에서 버퍼링하는 트래픽 양의 신속한 처리로 인해 버퍼링 트래픽이 감소되어 트래픽을 버퍼링하기 위한 메모리를 줄일 수 있는 동시에, 이러한 메모리를 관리하기 위한 복잡성이 크게 감소된다.
이하, 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선 휴대 인터넷 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 휴대 인터넷의 망구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
무선 휴대 인터넷 시스템은 기본적으로 AT(단말기, 100), AT와 무선 통신을 수행하는 AP(기지국, 200, 210), AP와 게이트웨이를 통해 접속된 라우터(300, 310)를 포함한다.
무선 휴대 인터넷 시스템에서는 AT(100)가 한 AP(200)가 관장하는 셀에서 다른 AP(210)가 관장하는 셀로 이동하는 경우에도 그 이동성을 보장하여 끊이지 않는 데이터 통신 서비스를 제공하며, 이동통신 서비스와 같이 AT(100)의 핸드오버를 지원하며, AT의 이동에 따라 동적인 IP 어드레스 할당 등을 수행한다.
여기서, 무선 휴대 인터넷 AT(100)와 AP(200, 210)은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA라고 함)방식으로 통신을 수행할 수 있으며, 이 방식에 한정되지는 않는다. OFDMA 방식은 본질적으로 다중 경로(multi path)에서 발생하는 페이딩(fading)에 강하며, 데이터 전송률이 높다.
IEEE 802.16e는 AT(100)와 AP(200, 210)사이에 요청/수락에 의해 적응적으로 변조와 코딩 방식이 선택되는 적응형 변조 부호화 방식(Adaptive modulaton and coding; AMC)을 채용한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템의 계층 구조를 도시한 계층도이다.
IEEE 802.16e의 무선 휴대 인터넷 시스템의 계층 구조는 크게 물리계층(L10)과 매체 접근 제어(Media Access Control; 이하 MAC 이라 칭함) 계층(L21, L22, L23)으로 구분된다. 물리 계층(L10)은 변복조 및 코딩 등 통상의 물리계층에서 수행하는 무선 통신 기능을 담당하고 있다.
한편, 무선 휴대 인터넷 시스템은 유선 인터넷 시스템과 같이 그 기능별로 세분화된 계층을 가지지 않고 하나의 MAC 계층에서 다양한 기능을 담당한다. 그 기능별로 서브 계층을 살펴보면, MAC 계층은 프라이버시 서브 계층(L21), MAC 공통부 계층(L22), 서비스 특정 집합 서브 계층(L23)을 포함할 수 있다.
서비스 특정 집합 서브 계층(Service Specific Convergence Sublayer)(L23)은 연속적인 데이터 통신에 있어서, 페이로드 헤더 서프레션(suppression) 및 QoS 맵핑 기능을 담당한다.
MAC 공통부 서브 계층(L22)은 MAC 계층의 핵심적인 부분으로서 시스템 억세스, 대역폭 할당, 커넥션(Connection) 설정 및 유지, QoS 관리에 관한 기능을 담당한다.
프라이버시 서브 계층(L21)은 장치 인증 및 보안키 교환, 암호화 기능을 수행한다. 프라이버시 서브 계층(L21)에서 장치의 인증만이 수행되고, 사용자 인증은 MAC의 상위 계층(도시 생략)에서 수행된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템에서 AP와 AT의 연결구조를 도시한 개략도이다.
AT의 MAC 계층과 AP의 MAC 계층은 커넥션(Connection)이라는 연결관계가 존재한다. 여기서, 사용되는 "커넥션(C1)"이란 용어는 물리적 연결관계가 아니라 논리적 연결관계를 의미하는 것으로서, 하나의 서비스 플로우의 트래픽을 전송하기 위해 AT와 AP의 MAC 동위계층(peer)들 사이의 맵핑 관계로 정의될 수 있다.
따라서, 상기 커넥션(C1)상에서 정의되는 파라미터 또는 메시지는 MAC 동위 계층간의 기능을 정의한 것이며, 실제로는 그 파라미터 또는 메시지가 가공되어 프레임화되어 물리 계층을 거쳐 전송되고, 상기 프레임을 분석하여 MAC 계층에서 그 파라미터 또는 메시지에 대응하는 기능을 수행하게 된다. MAC 메시지는 각종 동작에 대한 요청(REQ), 응답(RSP), 확인(ACK)기능을 수행하는 다양한 메시지를 포함한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템에서 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 전환시의 하향링크 트래픽 전송을 위한 AT(단말기)에서의 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 먼저 AT는 일정시간 동안 AP(기지국)와의 상/하향 데이터의 송수신이 없어서 AP와의 슬립 모드 요청 메시지(Sleep_Request) 및 응답 메시지(Sleep_Response)의 송수신을 통해 슬립 모드로 전환하여 슬립 구간에서 동작하고 있다.
이러한 상태에서 AT는 슬립 모드가 만료되는지를 판단한다(S400). 만약 슬립 모드가 만료되면, AT는 리스닝 구간을 설정하고 리스닝 모드로 진입한 후(S410), 리스닝 구간동안 AP로부터 수신되는 하향링크의 무선 품질을 측정한다(S420).
그 후, AT는 리스닝 구간 동안에 AP로부터 Traffic_Indication이 수신될 때를 기다린다(S430). AP로부터 베이직 CID 및 CQI 채널 할당 정보가 포함된 Traffic_Indication이 수신되면, AT는 Traffic_Indication에 포함된 베이직 CID 중에서 자신의 베이직 CID가 포함되는지를 확인한다(S440).
만약 Traffic_Indication에 자신의 베이직 CID가 포함되어 있지 않으면, 리스닝 구간이 만료될 때까지 대기한 후(S450), 리스닝 구간이 만료되면 다음의 슬립 구간을 새롭게 계산하여 설정한 후 다시 슬립 모드로 진입하여(S460) 상기한 과정(S400 ∼ S440)을 반복한다.
그러나, 상기 단계(S440)에서 Traffic_Indication에 자신의 베이직 CID가 포함되어 있으면, Traffic_Indication에 포함되어 있는 CQI 채널 정보를 추출하여 저장한다(S470).
그 후, AT는 리스닝 구간이 만료될 때까지 대기하였다가(S480), 리스닝 구간이 만료되면 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 전환한 후(S490), 상기 단계(S420)에서 리스닝 구간동안에 측정된 하향링크의 무선 품질 정보를 사용하여 CQI report를 생성한다(S500).
다음에 AT는 상기 단계(S470)에서 추출하여 저장한 CQI 채널을 이용하여 상기 생성된 CQI report를 AP로 전송한다(S510).
그 후에 AT는 AP로부터 전송되는 하향링크 트래픽을 수신한다(S520).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 휴대 인터넷 시스템에서 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 전환시의 하향링크 트래픽 전송을 위한 AP(기지국)에서의 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 먼저 AP는 일정시간 동안 AT(단말기)와의 상/하향 데이터의 송수신이 없어서 AT로부터의 슬립 모드 요청 메시지(Sleep_Request)에 대해 슬립 모드 응답 메시지(Sleep_Response)를 전송하여 슬립 모드로 전환하여 슬립 구간 에서 동작하고 있는 AT들 중에서 전송할 하향링크 트래픽이 발생되는지를 확인한다(S600).
AT의 슬립 구간에서 하향링크 트래픽이 발생되면, AP는 해당 하향링크 트래픽을 메모리인 버퍼에 임시로 저장한 후(S610), AT의 동작 모드가 슬립 모드가 만료되어 리스닝 모드로 진입하였는지를 확인한다(S620).
만약 AT가 슬립 모드에서 리스닝 모드로 진입하면, AP는 AT로부터 측정된 하향링크의 무선 품질 정보를 전송받을 CQI 채널을 할당하고(S630), 할당된 CQI 채널 할당 정보와 해당 하향링크 트래픽이 발생된 AT의 베이직 CID를 포함하는 Traffic_Indication을 AT로 전송한다(S640). 이 때, AP가 할당하는 CQI 채널은 AT에서의 리스닝 구간이 만료된 후 진입하는 어웨이크 모드에서의 첫 번째 프레임(frame(n+7))의 상향 링크의 채널로 할당된다.
다음, AP는 AT로부터 전송되는 CQI report가 수신될 때까지 대기한다(S650). 이 때의 CQI report는 Traffic_Indication을 수신한 AT에 의해 리스닝 구간에서 측정된 하향링크의 무선 품질 정보를 포함하며, AT의 어웨이크 모드의 첫 번째 프레임(frame(n+7))에서 AP로 전송된다.
상기 단계(S650)에서 AP가 AT로부터 전송되는 CQI report를 수신하면, AP는 수신된 CQI report로부터 하향링크의 무선 품질 정보를 추출한 후(S660), 추출된 하향링크의 무선 품질 정보를 바탕으로 AT까지의 하향링크 트래픽 전송을 위한 파라미터, 예를 들어 변조 형태, 코딩 수준 등의 파라미터를 결정한다(S670). 이 때, 하향링크의 무선 품질 정보를 바탕으로 AT가지의 하향링크 트래픽 전송을 위한 파라미터를 결정하는 방식 또는 시스템에 대해서는 이미 무선 휴대 인터넷 시스템에서 당업자에게 잘 알려져 있고, 여기에서는 종래의 방식을 사용하는 것이므로 상세한 설명을 생략하여도 당업자에 의해 쉽게 이해될 것이다.
그 후, AP는 상기 단계(S670)에서 결정된 파라미터에 따라 하향링크 트래픽 할당 정보를 포함한 MAP과 상기 단계(S610)에서 버퍼에 저장되어 있는 하향링크 트래픽을 AT로 전송한다(S680).
한편, 상기에서 AP와 AT간에 송수신하는 여러 가지의 메시지들, 예를 들어 Sleep_Request, Sleep_Response, Traffic_Indication, CQI_report 등의 메시지들은 IEEE 802.16에서의 MAC 메시지들로써, 본 발명의 실시예에서는 종래의 MAC 메시지 중 Traffic_Indicatin에 대해서 CQI 채널 정보를 더 포함시키는 것으로 수정된 메시지를 사용한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.
본 발명에 따르면, 빠른 하향링크 무선 채널의 품질 측정과 보고를 통해서 AP에서 버퍼링하는 트래픽의 양이 감소하고, 따라서 트래픽을 저장하기 위한 버퍼 메모리의 크기도 저감할 수 있으며, 또한 버퍼 메모리를 관리하기 위한 복잡성이 감소될 수 있다.
또한, AT가 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 전환한 후 하향링크의 트래픽을 빠르게 수신할 수 있어서 실시간 서비스 지연을 줄일 수 있다.

Claims (17)

  1. 무선 휴대 인터넷 시스템에서 기지국에 무선 연결되고 슬립 모드(Sleep Mode)에서 동작하고 있는 단말기가 기지국으로부터 하향링크 트래픽을 수신하기 위한 방법에 있어서,
    a) 상기 동작중인 슬립 모드를 만료하고 리스닝 모드(Listening Mode)로 진입후 상기 하향링크의 무선 품질을 측정하는 단계;
    b) 상기 기지국으로부터 송신되는 하향링크 트래픽을 알리는 메시지(Traffic_Indication)를 수신하는 단계;
    c) 상기 리스닝 모드가 만료된 후, 어웨이크 모드(Awake Mode)로 진입하여 상기 b) 단계에서 측정된 하향링크의 무선 품질 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계; 및
    d) 상기 송신된 하향링크의 무선 품질 정보에 기초하여 상기 기지국으로부터 송신되는 하향링크 트래픽을 수신하는 단계
    를 포함하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 단말기에서의 하향링크 트래픽 수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 b) 단계에서, 상기 하향링크 트래픽 알림 메시지에는 상기 a) 단계에서 측정된 하향링크의 무선 품질 정보를 전달받기 위해 상기 기지국에 의해 할당된 CQI(Channel Quality Indication) 채널 정보가 포함되며,
    상기 c) 단계에서, 상기 단말기는 상기 a) 단계에서 측정된 하향링크의 무선 품질 정보를 상기 기지국에 의해 할당된 CQI 채널을 이용한 무선 품질 정보 보고 메시지(CQI report)를 통하여 상기 기지국으로 송신하는
    것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 단말기에서의 하향링크 트래픽 수신 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 c) 단계에서, 상기 하향링크의 무선 품질 정보는 상기 어웨이크 모드로의 진입 후 첫 번째 프레임의 상향링크를 통해 상기 기지국으로 송신되는 것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 단말기에서의 하향링크 트래픽 수신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 a) 단계에서 하향링크의 무선 품질 측정은 상기 리스닝 모드의 동작 구간 전체에 걸쳐 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 단말기에서의 하향링크 트래픽 수신 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 b) 단계에서, 상기 하향링크 트래픽 알림 메시지에는 하향링크 트래픽을 수신할 단말기의 베이직 CID(Basic Connection Identifier)가 포함되며,
    상기 b) 단계에서 수신된 하향링크 트래픽 알림 메시지에 자신이 베이직 CID가 포함된 단말기가 상기 c) 단계 및 d) 단계를 수행하는
    것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 단말기에서의 하향링크 트래픽 수신 방법.
  6. 무선 휴대 인터넷 시스템에서 기지국에 무선 연결되고 슬립 모드(Sleep Mode)에서 동작하고 있는 단말기로 기지국이 하향링크 트래픽을 송신하기 위한 방법에 있어서,
    a) 상기 단말기로 송신할 하향링크 트래픽이 발생되는 경우, 상기 슬립 모드가 만료하는 지의 여부를 판단하는 단계;
    b) 상기 슬립 모드가 만료된 후 리스닝 모드(Listening Mode)로 진입한 것으로 판단되는 경우, 하향링크 트래픽을 알리는 메시지(Traffic_Indication)를 상기 단말기로 송신하는 단계;
    c) 상기 단말기에 의해 측정된 무선 품질 정보를 보고하는 메시지를 수신하는 단계;
    d) 상기 수신된 무선 품질 정보에 기초하여 하향링크 트래픽 전송을 위한 파라미터를 결정하는 단계; 및
    e) 상기 결정된 하향링크 전송 파라미터에 따라 상기 a) 단계에서 발생된 하향링크 트래픽을 단말기로 송신하는 단계
    를 포함하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 기지국에서의 하향링크 트래픽 송신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 b) 단계에서,
    상기 기지국이 상기 하향링크 트래픽을 알리는 메시지에 상기 c) 단계에서 상기 단말기로부터 송신되는 무선 품질 정보를 전달받기 위해 할당한 CQI(Channel Quality Indication) 채널 정보를 포함시키는
    것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 기지국에서의 하향링크 트래픽 송신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 c) 단계에서의 무선 품질 정보 보고 메시지는 상기 리스닝 모드가 만료된 후 진입한 어웨이크 모드(Awakr Mode)에서 수신되며,
    상기 CQI 채널은 상기 어웨이크 모드로의 진입 후 첫 번째 프레임의 상향링크에 대해 할당하는
    것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 기지국에서의 하향링크 트래픽 송신 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 하향링크 트래픽 전송을 위한 파라미터에는 변조 형태 및 코딩 수준 중 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 기지국에서의 하향링크 트래픽 송신 방법.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 b) 단계에서,
    상기 기지국은 상기 a) 단계에서 하향링크 트래픽이 발생한 단말기의 베이직 CID(Basic Connection Identifier)를 상기 하향링크 트래픽을 알리는 메시지에 포함시켜 무선으로 모든 단말에게 방송(Broadcasting)하는
    것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 기지국에서의 하향링크 트래픽 송신 방법.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 기지국은,
    상기 a) 단계에서 단말기로 송신할 하향링크 트래픽이 발생된 때부터, 상기 e) 단계에서 상기 발생된 하향링크 트래픽을 해당하는 단말기로 송신할 때까지 특정 버퍼에 저장하는
    것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템의 기지국에서의 하향링크 트래픽 송신 방법.
  12. 무선 휴대 인터넷 시스템에서 기지국과 상기 기지국에 무선 연결되고, 슬립 모드(Sleep Mode)에서 동작하고 있는 단말기간에 하향링크 트래픽을 전송하기 위한 프로토콜을 구성하는 방법에 있어서,
    a) 상기 기지국이 상기 슬립 모드 중에 상기 단말기로 송신할 하향링크 트래픽의 발생을 알리기 위한 메시지－여기서 메시지에는 상기 발생한 하향링크 트래픽을 수신할 단말기의 베이직 CID(Basic Connection Identifier) 및 해당 단말기로부터 송신되는 무선 품질 정보를 전달받기 위해 할당한 CQI(Channel Quality Indication) 채널 정보가 포함됨－를 MAC(Media Access Control) 메시지를 이용하여 단말기들로 방송하는 단계;
    b) 상기 방송된 MAC 메시지에 포함된 베이직 CID에 해당하는 단말기가 상기 할당된 CQI 채널을 이용하여 하향링크의 무선 품질 정보를 보고하는 메시지를 MAC 메시지를 이용하여 상기 기지국으로 송신하는 단계; 및
    c) 상기 기지국이 상기 하향링크의 무선 품질 정보에 기초하여 결정된 하향링크 전송 파라미터에 따라 상기 a) 단계에서 발생된 하향링크 트래픽을 상기 단말기로 송신하는 단계
    를 포함하는 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 전송 프로토콜 구성 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 a) 단계에서,
    상기 하향링크 트래픽의 발생을 알리기 위한 메시지는 IEEE 802.16에서의 MAC 메시지 중 하나인 Traffic_Indication 메시지를 이용하는 것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 전송 프로토콜 구성 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 하향링크 트래픽의 발생을 알리기 위한 메시지는 상기 단말기의 리스닝 모드 동작 중에 상기 기지국에서 상기 단말기로 송신되는 것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 전송 프로토콜 구성 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 b) 단계에서,
    상기 하향링크의 무선 품질 정보를 보고하는 메시지는 IEEE 802.16에서의 MAC 메시지 중 하나인 CQI_report 메시지를 이용하는 것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 전송 프로토콜 구성 방법.
  16. 제12항 또는 제15항에 있어서,
    상기 하향링크의 무선 품질 정보를 보고하는 메시지는 상기 단말기의 어웨이크 모드 동작 중에 상기 단말기에서 상기 기지국으로 송신되는 것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 전송 프로토콜 구성 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 하향링크의 무선 품질 정보를 보고하는 메시지는 상기 어웨이크 모드가 시작되는 첫 번째 프레임에서 상향링크를 통해 상기 단말기에서 상기 기지국으로 송신되는 것을 특징으로 하는 무선 휴대 인터넷 시스템에서의 하향링크 트래픽 전송 프로토콜 구성 방법.
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