KR100749450B1 - Apparatus and method for classifying down link packet of portable internet system - Google Patents

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Abstract

휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치에서는 유효성이 확인된 MAC 프레임에 대해 하향링크 패킷을 수집한다. 이때, 하향링크 패킷 수집은 하향링크 패킷의 SDU(Service Data Unit)를 SDU 아이템에 저장하여 송신 대기 큐에 삽입하는 과정을 통해 수행된다. 그리고 CAM(cashed Access Memory)을 이용하여 송신 대기 큐에 삽입된 SDU 아이템의 프레임 헤더 정보로부터 검색된 단말의 인덱스에 할당된 패킷 분류 규칙을 적용하여 상기 검색된 인덱스의 단말로 송신할 SDU에 트랜스포트 CID(Connection Identifier)를 할당하여 상기 하향링크 패킷을 분류한다. 이와 같이, 하향링크 패킷의 수집과 분류를 구분하여 처리하고 단말의 인덱스 검색시 CAM을 사용함으로써, 프레임 기반의 휴대 인터넷 시스템 특성으로 인한 처리 시간 제약 문제를 해소할 수 있다.The downlink packet classification apparatus of the portable Internet system collects downlink packets with respect to the confirmed MAC frame. In this case, the downlink packet collection is performed by storing a service data unit (SDU) of the downlink packet in an SDU item and inserting the downlink packet into a transmission waiting queue. In addition, a transport CID (transport CID) is applied to an SDU to be transmitted to a terminal of the retrieved index by applying a packet classification rule allocated to the index of the terminal retrieved from the frame header information of the SDU item inserted into the transmission queue using a CAM (cashed access memory). Classifies the downlink packet by allocating a connection identifier. As described above, by processing the collection and classification of the downlink packet separately and using the CAM when searching the index of the terminal, it is possible to solve the processing time constraint problem due to the characteristics of the portable Internet system based on the frame.

휴대 인터넷, 하향링크, 패킷, 분류, 수집, 트랜스포트 CID, AT, AP Mobile Internet, Downlink, Packet, Classification, Acquisition, Transport CID, AT, AP

Description

휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CLASSIFYING DOWN LINK PACKET OF PORTABLE INTERNET SYSTEM}Apparatus and method for downlink packet classification in portable Internet system {APPARATUS AND METHOD FOR CLASSIFYING DOWN LINK PACKET OF PORTABLE INTERNET SYSTEM}

도 1은 본 발명이 적용되는 휴대 인터넷 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a portable internet system to which the present invention is applied.

도 2는 도 1에 도시된 AP를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an AP shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 하향링크 패킷 분류 장치가 포함된 하향링크 패킷 처리 모듈을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a downlink packet processing module including a downlink packet classification apparatus in a portable internet system according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치의 패킷 수집 과정을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a packet collection process of a downlink packet classification apparatus of a portable internet system according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치의 패킷 분류 과정을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a packet classification process of a downlink packet classification apparatus of a portable Internet system according to a second embodiment of the present invention.

본 발명은 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for downlink packet classification in a portable Internet system.

IEEE 802.16e는 기본적으로 도시권 통신망(Metropolitan Area Network, MAN)을 지원하는 규격으로서, LAN(Local Area Network)과 WAN(Wide Area Network)의 중 간 정도의 지역을 망라하는 정보 통신망을 의미한다. 그리고 무선으로 망을 형성하여 통신 서비스를 제공하는 고정 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access)을 바탕으로 하는 광대역 무선 접속 통신망(Wireless MAN)이 제시되어 있으며, 이는 IEEE 802.16 Wireless MAN으로 명명되었다.IEEE 802.16e basically supports Metropolitan Area Network (MAN), and refers to an information communication network covering an intermediate area between a local area network (LAN) and a wide area network (WAN). In addition, a wireless MAN (Wireless MAN) based on a fixed broadband wireless access (BWA), which forms a wireless network and provides a communication service, has been proposed, which is named IEEE 802.16 Wireless MAN.

그리고 최근 이동을 하면서 데이터를 송수신하고자 하는 사용자의 증가에 따라, 이와 같은 광대역 무선 접속 통신망을 기반으로 하는 휴대 인터넷 시스템(WiBro: Wireless Broadband 또는 HPI: High-speed Portable Internet)이 제공되고 있다.In recent years, with the increase of users who want to transmit and receive data while moving, a portable Internet system (WiBro: Wireless Broadband or HPI: High-speed Portable Internet) based on such a broadband wireless access network has been provided.

IEEE 802.16 WirelessMAN 기반의 휴대 인터넷 시스템은 2.3GHz 주파수 대역에서 스펙트럼 사용 효율을 보장하는 무선 전송 기술을 사용하여 유선 인터넷에서 제공하는 다양한 형태의 IP 기반 무선 데이터 서비스(예를 들면, 스트리밍 비디오, FTP, 메일, 채팅)의 영상 및 고속 패킷 데이터 전송을 제공하는 3.5 세대 이동 통신 시스템이다.Portable Internet system based on IEEE 802.16 WirelessMAN uses various types of IP-based wireless data services (e.g. streaming video, FTP, mail, etc.) provided by wired Internet using wireless transmission technology that guarantees spectrum usage efficiency in the 2.3 GHz frequency band. 3.5G is a mobile communication system that provides video and high-speed packet data transmission.

그리고 휴대 인터넷 시스템에서 단말과 기지국간의 패킷 데이터는 MAC 계층에서 설정된 트랜스포트 연결에 의해서만 송수신될 수 있으며, 트랜스포트 연결은 트랜스포트 연결 식별자(Connection Identifier, 이하 ‘CID’라 함)에 의하여 구분된다. 그리고 IP 계층의 패킷 데이터를 MAC 계층의 트랜스포트 CID로 분류하는 것은 패킷 분류기에 의해 수행된다. 이러한 패킷 분류기는 상위 계층에서 전송된 IP 패킷의 헤더 정보를 기반으로 패킷 데이터를 MAC 계층의 트랜스포트 CID로 분류하기 위한 장치로, 단말은 기지국으로 향하는 모든 상향링크 IP 패킷을 분류하기 위하여 상향링크의 패킷 분류기를 필요로 하며, 기지국은 단말로 향하는 모든 하향링크 IP 패킷을 분류하기 위하여 하향링크의 패킷 분류기를 필요로 한다.In the portable Internet system, packet data between a terminal and a base station can be transmitted and received only by a transport connection established in the MAC layer, and the transport connection is distinguished by a transport connection identifier (hereinafter referred to as "CID"). And classifying the packet data of the IP layer to the transport CID of the MAC layer is performed by the packet classifier. The packet classifier is a device for classifying packet data into a transport CID of a MAC layer based on header information of an IP packet transmitted from an upper layer, and the terminal is configured to classify all uplink IP packets destined for the base station. A packet classifier is required, and the base station needs a downlink packet classifier to classify all downlink IP packets destined for the terminal.

이러한 패킷 분류기는 IP 패킷을 특정 트랜스포트 CID로 분류하기 위한 다수의 분류 규칙을 정의하고 있으며, 이 규칙은 서비스 타입(Type Of Service), 목적지 주소(Destination Address), 발신지 주소(Source Address), 목적지 포트 번호(Destination Port Number), 발신지 포트 번호(Source Port Number), 그리고 프로토콜 타입(Protocol Type) 등과 같은 IP 헤더 정보의 조합으로 구성된다.These packet classifiers define a number of classification rules for classifying IP packets into specific transport CIDs. These rules define the type of service, destination address, source address, and destination. It consists of a combination of IP header information such as a port number (Destination Port Number), a source port number (Source Port Number), and a protocol type.

대부분의 무선 통신 시스템의 전체적인 효율이나 전송 특성이 패킷 분류 알고리즘과 스케줄링 알고리즘에 의해 크게 좌우된다. 그러나 대부분의 무선 통신 시스템에서는 패킷 수집과 패킷 분류가 단일화된 구조를 하고 있으며, 다수의 패킷 분류 규칙을 소프트웨어만으로 구현하고 있다. 특히, 프레임 기반의 휴대 인터넷 시스템에서는 고속의 데이터 전송률을 가지고 PAR로부터 기지국으로 수신되는 패킷에 대해 소프트웨어만으로 패킷 분류 규칙을 적용하여 트랜스포트 CID를 검색하게 되면 패킷 분류에 많은 시간이 소요된다. 즉, 패킷 분류에 부하가 집중되며 이로 인해 휴대 인터넷 시스템의 트래픽 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.The overall efficiency or transmission characteristics of most wireless communication systems are highly dependent on the packet classification algorithm and the scheduling algorithm. However, in most wireless communication systems, packet collection and packet classification are unified, and many packet classification rules are implemented by software alone. In particular, in a frame-based portable Internet system, when a transport CID is searched by applying a packet classification rule only by software to a packet received from a PAR with a high data rate, a lot of time is required for packet classification. That is, the load is concentrated on the packet classification, which may cause a problem that the traffic performance of the portable Internet system is degraded.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 휴대 인터넷 시스템에서 PAR로부터 기지국으로 수신되는 패킷을 분류하는 데 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 하향링크 패킷 분류 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a downlink packet classification apparatus and method capable of minimizing the time required to classify a packet received from a PAR to a base station in a portable Internet system.

본 발명의 한 특징에 따르면, 휴대 인터넷 시스템에서 단말로 전송할 하향링크 패킷을 분류하는 장치가 제공된다. 이 장치는, 유효성이 확인된 MAC 프레임에 대해 상기 하향링크 패킷의 SDU(Service Data Unit)를 SDU 아이템에 저장하여 송신 대기 큐에 삽입하는 패킷 수집부; 및 CAM(cashed Access Memory)을 이용하여 상기 송신 대기 큐에 삽입된 SDU 아이템의 프레임 헤더 정보에서 단말의 인덱스를 검색하고 할당된 패킷 분류 규칙을 상기 단말의 인덱스에 적용하여 상기 검색된 인덱스의 단말로 송신할 SDU에 트랜스포트 CID(Connection Identifier)를 할당하는 패킷 분류부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, an apparatus for classifying a downlink packet to be transmitted to a terminal in a portable Internet system is provided. The apparatus includes: a packet collecting unit configured to store a service data unit (SDU) of the downlink packet in an SDU item and insert it into a transmission waiting queue for a confirmed MAC frame; And searching the index of the terminal in the frame header information of the SDU item inserted into the transmission waiting queue using a cashed access memory (CAM), and applying an assigned packet classification rule to the index of the terminal to transmit to the terminal of the searched index. It includes a packet classification unit for assigning a transport CID (Transport Identifier) to the SDU.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 휴대 인터넷 시스템에서 단말로 전송할 하향링크 패킷을 분류하는 방법이 제공된다. 이 방법은, a) 유효성이 확인된 MAC 프레임에 대해, 송신 대기 큐의 SDU(Service Data Unit) 아이템에 상기 하향링크 패킷의 SDU(Service Data Unit)를 저장하여 상기 하향링크 패킷의 SDU를 수집하는 단계; b) 상기 송신 대기 큐에서 상기 단말로 전송할 SDU가 저장된 상기 SDU 아이템의 프레임 헤더 정보에 기초하여 대응하는 단말의 인덱스를 CAM(cashed Access Memory)을 이용하여 검색하는 단계; 및 c) 상기 검색된 단말의 인덱스에 할당된 패킷 분류 규칙을 적용하여 상기 검색된 인덱스의 단말로 송신할 SDU에 트랜스포트 CID(Connection Identifier)를 할당하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method for classifying a downlink packet to be transmitted to a terminal in a portable internet system is provided. The method includes: a) storing the SDUs of the downlink packet by storing the SDUs of the downlink packet in a SDU (Service Data Unit) item of a transmission waiting queue for a validated MAC frame; step; b) searching for an index of a corresponding terminal using a cashed access memory (CAM) based on frame header information of the SDU item in which the SDU to be transmitted to the terminal is stored in the transmission queue; And c) assigning a transport connection identifier (CID) to an SDU to be transmitted to the terminal of the found index by applying a packet classification rule assigned to the index of the found terminal.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

또한, 본 명세서에서 기재한 모듈(module)이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 하나의 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현할 수 있다.In addition, the term module described herein refers to a unit for processing a specific function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.An apparatus and method for classifying a downlink packet in a portable Internet system according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명이 적용되는 휴대 인터넷 시스템에 대해 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.First, the portable Internet system to which the present invention is applied will be described in detail with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명이 적용되는 휴대 인터넷 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a portable internet system to which the present invention is applied.

도 1에 나타낸 바와 같이, 휴대 인터넷 시스템은 단말(AT, Access Terminal)(110), 기지국(AP, Access Point)(120), 패킷 접속 라우터(PAR, Packet Access Router)(130), 및 백본망인 사업자 IP 망(Service Provider's IP Network, 140)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the portable Internet system includes an access terminal (AT) 110, an access point (AP) 120, a packet access router (PAR) 130, and a backbone network. Service Provider's IP Network (140).

AT(110)는 무선 채널의 종단점으로 무선 접속 규격에 따라 AP(120)와 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 통신을 수행하며, 고속 패킷 데이터를 송수신하기 위해 2.3GHz 대역 주파수에서 무선 접속 규격에 따른 무선 채널 송수신 기능을 수행한다.AT 110 is an end point of a wireless channel and communicates with AP 120 in Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) scheme according to a wireless access standard, and wireless access standard at 2.3 GHz band frequency to transmit and receive high-speed packet data. Performs a wireless channel transmission and reception function according to.

AP(120)는 무선망과 유선망을 연결하는 장치로, 유선망 종단에서 무선 인터페이스를 통해 AT(110)에 직접적으로 무선 패킷 데이터 서비스를 제공한다. 즉, 유무선 채널 변환 기능을 수행하기 위해 AT(110)로부터 수신하는 정보를 PAR(130)로 전달하거나 반대로 PAR(130)로부터 수신하는 각종 정보들을 무선 신호로 변환하여 AT(110)에게 전달하는 기능을 수행한다.The AP 120 is a device for connecting a wireless network and a wired network, and provides a wireless packet data service directly to the AT 110 through a wireless interface at a wired network end. That is, a function of transferring information received from the AT 110 to the PAR 130 in order to perform a wired / wireless channel conversion function, or conversely, converting various types of information received from the PAR 130 into a wireless signal and transmitting the information to the AT 110. Do this.

PAR(130)은 다수의 AP(120)들과 접속되어 이들을 관리하며, PAR(130) 내에서 고속의 이동성을 보장하기 위한 핸드오버 제어 기능 등을 수행한다. 이를 위해 AP(120)와 PAR(130)간에는 IP 프로토콜을 기반으로 접속되고 고속 패킷 전송을 위해 기가비트 이더넷 스위치를 기반으로 구성되며 FA 제어, 핸드오버, 인증, 패킷 라우팅, 과금 데이터 수집 및 전송, 다이아미터 클라이언트(Diameter client), 다이아미터 베이스(Diameter base), 운용보전 관련 정보 수집 및 전송 기능 등을 수행한다.The PAR 130 is connected to and manages a plurality of APs 120, and performs a handover control function to ensure high-speed mobility in the PAR 130. To this end, the AP 120 and the PAR 130 are connected based on the IP protocol, and are configured based on a Gigabit Ethernet switch for high speed packet transmission, and include FA control, handover, authentication, packet routing, billing data collection and transmission, and diamond. It collects and transmits information about meter client, diameter base and operation maintenance.

사업자 IP 망(140)은 PAR(130)들을 연결하며, AAA(Authentication Authorization Accounting) 서버(141) 및 HA(Home Agent)(142)와 다른 특정 목적을 위한 서버들을 포함할 수 있다.The operator IP network 140 connects the PARs 130 and may include an authentication authorization accounting (AAA) server 141 and a home agent (HA) 142 and servers for other specific purposes.

AAA 서버(141)는 적법한 사용자에 한해 휴대 인터넷 망에 접속하고 서비스를 제공하기 위해 사용자 및 AT(110)에 대한 인증, 권한 검증 및 과금을 수행하는 망 구성 요소이다. AAA 서버(141)에서는 국제표준기관인 IETF(Internet Engineer Task Force)에서 표준화 진행중인 다이아미터(Diameter) 프로토콜을 사용한다. 이러한 다이아미터 프로토콜은 서버간 연동에 의한 인증, 권한 검증 및 과금 정보 전송을 가능하게 한다.The AAA server 141 is a network component that authenticates, verifies, and charges the user and the AT 110 to access and provide a service to the portable Internet network for legitimate users. The AAA server 141 uses a diameter protocol that is being standardized by the Internet Engineer Task Force (IETF). This diameter protocol enables authentication, authority verification and billing information transmission by interworking between servers.

HA(142)는 사업자 IP 망(140)에 연결되어 모바일 IP 서비스 기능을 수행한다. 즉, 홈 네트워크에서 AT(110)의 IP 이동성을 지원하는 망 구성 요소이다.The HA 142 is connected to the operator IP network 140 to perform a mobile IP service function. That is, it is a network component that supports IP mobility of the AT 110 in a home network.

AT(110), AP(120), PAR(130) 및 사업자 IP 망(140)과의 상호 동작은 제어 메시지들이 정의하는 방식에 의해 실현된다. AT(110)와 AP(120) 사이의 Uh 인터페이스, AP(120)와 PAR(130) 사이의 Ah 인터페이스, PAR(130)과 PAR(130) 사이의 Ph 인터페이스, PAR(130)과 사업자 IP 망(140)의 AAA 서버(140) 및 HA 서버(142) 사이의 Ih 인터페이스가 있다. 그리고 휴대 인터넷 시스템은 사업자 IP 망(140)을 통하여 타 인터넷망 또는 셀룰러 망이나 무선 랜 망과 연동이 가능하며, 동일 망에 한 개 이상의 PAR(130)를 구성할 수 있다. 또한 하나의 PAR(130) 산하에 한 개 이상의 AP를 구성할 수 있으며, 하나의 AP(120)에 다수의 AT(110)가 연결되어 서비스를 제공받을 수 있다.Interaction with the AT 110, the AP 120, the PAR 130, and the operator IP network 140 is realized by the manner in which control messages are defined. U h interface between AT 110 and AP 120, A h interface between AP 120 and PAR 130, P h interface between PAR 130 and PAR 130, PAR 130 and There is an I h interface between the AAA server 140 and the HA server 142 of the operator IP network 140. In addition, the portable Internet system may interwork with another Internet network, a cellular network, or a wireless LAN network through the operator IP network 140, and may configure one or more PARs 130 on the same network. In addition, one or more APs may be configured under one PAR 130, and a plurality of ATs 110 may be connected to one AP 120 to receive a service.

또한 휴대 인터넷 시스템에서 데이터 전송은 하향링크와 상향링크를 시간으로 구분하는 TDD(Iime Division Duplex) 방식을 사용하여 주파수 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있다. 그리고 사용자가 이동하고 있는 상태에서도 고속 데이터 서비스가 가능하도록 하기 위해 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이라는 신호 전송 방식을 사용하고 있으며, 여러 명의 사용자가 동시에 인터넷 서비스를 받을 수 있도록 OFDM에 근간을 둔 OFDMA라는 다중접속 방식을 사용하고 있다.In addition, the data transmission in the portable Internet system can efficiently use the frequency bandwidth by using the TDD (Iime Division Duplex) method that separates the downlink and uplink by time. In order to enable high-speed data service while the user is moving, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal transmission method is used, and OFDMA is based on OFDM so that several users can receive internet service at the same time. Multiple access method is used.

도 2는 도 1에 도시된 AP를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an AP shown in FIG. 1.

도 2에 나타낸 바와 같이, AP(120)는 ATS(AP Packet Traffic Handling Subsystem, 121), ACS(AP Packet Cell Control Subsystem, 122), BBS(Base Band Subsystem, 123) 및 이더넷 스위치(124)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the AP 120 includes an AP Packet Traffic Handling Subsystem 121, an AP Packet Cell Control Subsystem 122, an Base Band Subsystem 123, and an Ethernet switch 124. do.

ATS(121)은 AP(120)와 AT(110)간 오류 없는 패킷 전송을 위한 패킷 재전송 기능, 무선 자원의 효율적 운용을 위한 패킷 스케줄링 및 무선 대역폭 할당 기능 및 레인징(ranging) 기능 등을 수행한다. 즉, ATS(121)는 ACS(122)와 BBS(123)와 연동하여, ACS(122)로부터 AP(120)의 셀 정보 및 AT(110)의 연결 정보를 수신하여 트래픽 처리 및 스케줄링 기능을 수행하고, 스케줄링 된 하향링크 패킷을 BBS(123)에 전달하여 AT(110)로의 무선구간 송신을 요구하거나 AT(110)로부터 수신한 상향링크 패킷을 처리하여 이더넷 스위치(124)를 통해 PAR(130)로 전달하는 기능을 수행한다.The ATS 121 performs packet retransmission function for error-free packet transmission between the AP 120 and the AT 110, packet scheduling, radio bandwidth allocation function, and ranging function for efficient operation of radio resources. . That is, the ATS 121 interworks with the ACS 122 and the BBS 123 to receive the cell information of the AP 120 and the connection information of the AT 110 from the ACS 122 to perform a traffic processing and scheduling function. In addition, the scheduled downlink packet is transmitted to the BBS 123 to request transmission of the radio section to the AT 110, or the uplink packet received from the AT 110 is processed to process the PAR 130 through the Ethernet switch 124. It performs the function of passing to.

ACS(122)는 AT(110) 및 AP(120)의 셀 관리를 수행하며, AP(120)의 셀 초기화, AP 시스템 정보 전송, 패킷 호 연결 설정, 유지, 해제 등의 연결 제어, 핸드오버 제어 및 PAR 접속 기능 등을 수행한다.The ACS 122 performs cell management of the AT 110 and the AP 120, and performs connection control such as cell initialization, AP system information transmission, packet call connection establishment, maintenance, and release of the AP 120, and handover control. And a PAR connection function.

BBS(123)는 패킷 트래픽에 대한 변복조 신호 처리를 수행하여 무선 구간에서 패킷 트래픽을 송수신하는 기능을 수행한다.The BBS 123 performs modulation and demodulation signal processing on the packet traffic to transmit and receive packet traffic in a wireless section.

이더넷 스위치(124)는 AP(120)를 PAR(130)과 연결시키는 인터페이스 기능을 수행한다.The Ethernet switch 124 performs an interface function that connects the AP 120 with the PAR 130.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 하향링크 패킷 분 류 장치가 포함된 하향링크 패킷 처리 모듈을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating a downlink packet processing module including a downlink packet classification apparatus in a portable Internet system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 나타낸 바와 같이, 하향링크 패킷 처리 모듈(300)은 하향링크 패킷 분류 장치(310), 스케줄러(320), PDU(Protocol Data Unit) 생성부(330) 및 물리 계층(340)을 포함한다.As shown in FIG. 3, the downlink packet processing module 300 includes a downlink packet classification apparatus 310, a scheduler 320, a protocol data unit (PDU) generation unit 330, and a physical layer 340. .

하향링크 패킷 분류 장치(310)는 패킷 수집부(311), 패킷 분류부(312) 및 저장부(313)를 포함한다. The downlink packet classification apparatus 310 includes a packet collecting unit 311, a packet classification unit 312, and a storage unit 313.

패킷 수집부(311)는 복수의 SDU(Service Data Unit) 아이템 버퍼로 이루어진 송신 대기 큐를 이용하여 PAR(130)로부터 수신한 IP 패킷을 수집한다.The packet collector 311 collects an IP packet received from the PAR 130 using a transmission waiting queue including a plurality of service data unit (SDU) item buffers.

패킷 분류부(312)는 AT(110)의 인덱스와 트랜스포트 CID별로 등급별 우선순위(classification priority), 프로토콜 타입(protocol type), 목적지 주소(Destination Address), 발신지 주소(Source Address), 목적지 포트 번호(Destination Port Number), 발신지 포트 번호(Source Port Number) 등의 IP 헤더 정보의 조합으로 구성되는 다양한 분류 규칙을 배열 형태로 관리하며, 송신 대기 큐의 SDU 아이템 버퍼에 AT(110)로 송신해야 할 SDU가 존재할 경우, 이 SDU를 전송할 AT(110)의 인덱스를 검사하여, AT(110)로 송신해야 할 SDU에 특정 트랜스포트 CID를 할당한다.The packet classification unit 312 may classify the priority, protocol type, destination address, source address, and destination port number according to the index of the AT 110 and the transport CID. It manages various classification rules composed of a combination of IP header information such as (Destination Port Number) and Source Port Number (Source Port Number) in an array form, and transmits them to the AT 110 in the SDU item buffer of the transmission queue. If the SDU exists, the index of the AT 110 to which the SDU is transmitted is checked, and a specific transport CID is assigned to the SDU to be transmitted to the AT 110.

저장부(133)는 트랜스포트 CID가 할당된 SDU를 저장한다.The storage unit 133 stores the SDU to which the transport CID is assigned.

스케줄러(320)는 패킷 분류부(312)에 의해 트랜스포트 CID가 할당된 SDU들을 우선순위와 물리 계층(340)을 통해 수신된 각 AT(110)의 의 무선 채널 상태에 따라 전송할 데이터의 크기 및 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정하여, PDU 생 성부(320)로 PDU 생성 정보를 전달하고 물리 계층(340)으로 데이터 전송에 대한 송신 제어 신호를 전달한다.The scheduler 320 transmits the SDUs assigned the transport CID by the packet classifier 312 according to the priority and the radio channel state of each AT 110 received through the physical layer 340 and By determining the Modulation and Coding Scheme (MCS), the PDU generation unit 320 transmits PDU generation information and transmits a transmission control signal for data transmission to the physical layer 340.

PDU 생성부(330)는 스케줄러(320)로부터 전송된 PDU 생성 정보에 따라 저장부(133)에 저장되어 있는 트랜스포트 CID가 할당된 SDU를 선택하여 MAC PDU를 구성한다.The PDU generation unit 330 configures a MAC PDU by selecting an SDU to which a transport CID is stored stored in the storage unit 133 according to the PDU generation information transmitted from the scheduler 320.

물리 계층(340)는 각 AT(110)로부터 수신한 무선 채널 정보를 스케줄러(320)로 전달하며, 스케줄러(320)로부터 수신한 송신 제어 신호에 따라 PDU 생성부(330)로부터 구성된 MAC PDU를 무선 구간으로 전송하는 기능을 수행한다.The physical layer 340 transmits radio channel information received from each AT 110 to the scheduler 320, and wirelessly transmits MAC PDUs configured from the PDU generator 330 according to a transmission control signal received from the scheduler 320. Performs the function of transmitting to the section.

그리고 이와 같이 구성된 하향링크 패킷 처리 모듈은 AP(120)의 ATS(121) 내부에 구현될 수 있다.The downlink packet processing module configured as described above may be implemented in the ATS 121 of the AP 120.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치의 패킷 수집 과정을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a packet collection process of a downlink packet classification apparatus of a portable internet system according to a first embodiment of the present invention.

도 4에 나타낸 바와 같이, 사업자 IP 망(140)으로부터 전달되는 하향링크 트래픽의 인터페이스로 동작하는 raw 소켓을 생성한다(S410). 이 raw 소켓은 사업자 IP 망(140)으로부터 이더넷 프레임을 수신하게 되면 임의의 시점에서 동작하게 된다. 패킷 수집부(311)는 raw 소켓에서 802.3 MAC 프레임을 수신하고(S430), 수신한 802.3 MAC 프레임의 헤더 정보로부터 프레임의 유효성을 판단한다(S440). 이때, 발신지 MAC 주소가 PAR(130)의 MAC 주소와 일치하고, 목적지 MAC 주소가 AT(110)의 MAC 주소와 일치하는지 확인하여 유효성을 판단하며(S450), 발신지 MAC 주소가 PAR(130)의 MAC 주소와 일치하지 않고 목적지 MAC 주소가 AT(110)의 MAC 주소와 일 치하지 않는 경우 해당 MAC 프레임의 패킷은 폐기하고 다음 패킷을 기다린다(S420).As shown in FIG. 4, a raw socket operating as an interface of downlink traffic delivered from the operator IP network 140 is generated (S410). When the raw socket receives an Ethernet frame from the provider IP network 140, it operates at any point in time. The packet collection unit 311 receives an 802.3 MAC frame in the raw socket (S430), and determines the validity of the frame from the header information of the received 802.3 MAC frame (S440). At this time, the source MAC address is matched with the MAC address of the PAR (130), the destination MAC address is determined by checking whether the MAC address of the AT (110) to determine the validity (S450), the source MAC address of the PAR (130) If the MAC address does not match and the destination MAC address does not match the MAC address of the AT 110, the packet of the corresponding MAC frame is discarded and waits for the next packet (S420).

이와 같이 하여, MAC 프레임의 유효성이 확인되면(S440∼S450), 송신 대기 큐의 SDU 아이템 버퍼에서 비어 있는 하나의 SDU 아이템 버퍼를 추출한다(S460). 추출된 비어 있는 SDU 아이템에 해당 SDU를 저장하고(S470), SDU가 저장된 SDU 아이템을 SDU 아이템 버퍼에 삽입한다(S480). 이러한 과정을 반복하여 송신 대기 큐에 AT(110)로 전송할 SDU를 수집하게 된다.In this way, when the validity of the MAC frame is confirmed (S440 to S450), one empty SDU item buffer is extracted from the SDU item buffer of the transmission waiting queue (S460). The SDU is stored in the extracted empty SDU item (S470), and the SDU item in which the SDU is stored is inserted into the SDU item buffer (S480). By repeating this process, the SDUs to be transmitted to the AT 110 are collected in the transmission waiting queue.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치의 패킷 분류 과정을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a packet classification process of a downlink packet classification apparatus of a portable Internet system according to a second embodiment of the present invention.

도 5에 나타낸 바와 같이, 패킷 분류부(312)는 대기 상태에서 패킷 수집부(311)에 의해 패킷 수집으로 인한 송신 대기 큐에 저장된 패킷이 있는지 확인한다(S510∼S520). 만약, 송신 대기 큐가 비어 있으면 대기 상태에서 대기하고(S510), 송신 대기 큐에 AT(110)로 송신되어야 할 패킷의 SDU가 있으면, 송신 대기 큐에서 첫 번째 SDU 아이템의 프레임 타입을 검사한다(S530). 그리고 CAM을 사용하여 검사한 프레임의 헤더 정보 중 목적지 IP 주소에 대응하는 AT(110)의 인덱스를 검색한다(S540).As shown in Fig. 5, the packet classifying unit 312 checks whether there are any packets stored in the transmission waiting queue due to packet collection by the packet collecting unit 311 in the waiting state (S510 to S520). If the transmission waiting queue is empty, it waits in a waiting state (S510). If there is an SDU of a packet to be transmitted to the AT 110 in the transmission waiting queue, the frame type of the first SDU item is checked in the transmission waiting queue ( S530). In operation S540, the index of the AT 110 corresponding to the destination IP address is searched among the header information of the frame inspected using the CAM.

패킷 분류부(312)는 검색된 AT(110)의 인덱스로 수신된 패킷의 헤더 정보와 저장된 다수의 패킷 분류 규칙을 비교한다. 이로부터 AT(110)의 인덱스에 할당된 패킷 분류 규칙을 검색하여 일치하는 트랜스포트 CID를 검색한다(S550). 그리고 검색된 트랜스포트 CID를 해당 SDU에 할당하고(S560), 송신 대기 큐에 SDU 아이템을 반납한다(S570). 이렇게 하여, PDU 생성부(330는 하향링크 패킷이 트랜스포트 CID로 분류되면, 스케줄러(320)로부터 전달받은 PDU 생성 정보에 따라 트랜스포트 CID가 할당된 SDU에 대해 MAC PDU를 구성하게 된다. 그리고 동일한 동작 과정을 통해 송신 대기 큐의 다음 SDU 아이템에 삽입되어 있는 SDU의 분류 과정을 수행한다.The packet classifier 312 compares the header information of the received packet with the retrieved index of the AT 110 and a plurality of stored packet classification rules. From this, the packet classification rule assigned to the index of the AT 110 is searched for and a matching transport CID is searched for (S550). The retrieved transport CID is assigned to the corresponding SDU (S560), and the SDU item is returned to the transmission waiting queue (S570). In this way, when the downlink packet is classified as a transport CID, the PDU generation unit 330 configures a MAC PDU for the SDU to which the transport CID is assigned according to the PDU generation information received from the scheduler 320. Through the operation process, the classification process of the SDU inserted into the next SDU item of the transmission waiting queue is performed.

한편, 패킷 분류부(312)에서 적용하는 패킷 분류 규칙은 호 연결 절차 중 AT(110)로부터 AP(120)가 수신하는 DSA(Dynamic Service Add), DSC(Dynamic Service Change) 및 DSD(Dynamic Service Delete) MAC 메시지에 포함되어 있다.Meanwhile, the packet classification rule applied by the packet classification unit 312 may include a dynamic service add (DSA), a dynamic service change (DSC), and a dynamic service delete (DSD) received by the AP 120 from the AT 110 during a call connection procedure. This is included in the MAC message.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only through an apparatus and a method, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. From the description of the above-described embodiment can be easily implemented by those skilled in the art.

이상의 실시 예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로, 본원 발명의 범위는 실시 예들에 한정되지 아니하며, 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다.The above embodiments are intended to illustrate the present invention, the scope of the present invention is not limited to the embodiments, it can be modified or modified by those skilled in the art within the scope of the invention defined by the appended claims.

전술한 구성에 의하여 다수의 패킷 분류 규칙을 소프트웨어만으로 구현하였을 경우에 발생할 수 있는 패킷 분류의 부하 집중과 이로 인한 트래픽 성능 정하를 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 그리고 시간에 민감하여 비동기적으로 동작되는 하향링크 패킷 수집 처리와 동기적으로 동작되는 패킷 분류 규칙에 따른 트 랜스포트 CID 매핑을 수행하는 패킷 분류 처리를 구분함으로써, 프레임 기반의 휴대 인터넷 시스템의 특성으로 인한 처리 시간 제약 문제를 해결할 수 있으며, 추가로 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 제어를 용이하게 수행할 수 있는 장점을 갖는다.According to the above-described configuration, it is possible to expect an effect of preventing load concentration and packet traffic deterioration due to packet classification that may occur when a plurality of packet classification rules are implemented by software only. As a characteristic of the frame-based portable Internet system, the classification of the downlink packet collection processing that is asynchronous with time and the packet classification processing that performs the transport CID mapping according to the packet classification rule operating synchronously is distinguished. Processing time constraints due to the problem can be solved, and in addition, HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) control can be easily performed.

또한, 스케줄러는 전술한 하향링크 패킷 분류 장치의 구조에 따라서 멀티미디어 서비스 지원을 위해 최적화된 스케줄링 알고리즘을 선택 적용할 수 있고, AMC(Adaptive Modulation and Coding) 사용에 따른 스케줄링 고려 사항을 효과적으로 적용한 스케줄링 방안을 제공할 수 있다.In addition, the scheduler may select and apply a scheduling algorithm optimized for multimedia service support according to the structure of the downlink packet classification apparatus described above, and apply a scheduling scheme that effectively applies scheduling considerations according to the use of adaptive modulation and coding (AMC). Can provide.

Claims (10)

휴대 인터넷 시스템에서 단말로 전송할 하향링크 패킷을 분류하는 장치에 있어서,An apparatus for classifying a downlink packet to be transmitted to a terminal in a portable internet system, 유효성이 확인된 MAC 프레임에 대해 상기 하향링크 패킷의 SDU(Service Data Unit)를 SDU 아이템에 저장하여 송신 대기 큐에 삽입하여 상기 하향링크 패킷의 SDU를 수집하는 패킷 수집부; 및 A packet collector configured to collect a SDU of the downlink packet by storing a service data unit (SDU) of the downlink packet in an SDU item for a valid MAC frame and inserting the SDU in a SDU item; And CAM(cashed Access Memory)을 이용하여 상기 송신 대기 큐에 삽입된 SDU 아이템의 프레임 헤더 정보에서 단말의 인덱스를 검색하고 할당된 패킷 분류 규칙을 상기 단말의 인덱스에 적용하여 상기 검색된 인덱스의 단말로 송신할 SDU에 트랜스포트 CID(Connection Identifier)를 할당하는 패킷 분류부Search the index of the terminal in the frame header information of the SDU item inserted into the transmission queue using a cashed access memory (CAM) and apply the assigned packet classification rule to the index of the terminal to transmit to the terminal of the searched index. Packet classifier that assigns transport CID (Transport Identifier) to SDU 를 포함하는 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치.Downlink packet classification apparatus of a portable internet system comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 SDU 아이템의 프레임 헤더 정보에 기초하여 대응하는 단말의 인덱스를 검색하는 인덱스 검색부;An index searching unit searching an index of a corresponding terminal based on frame header information of the SDU item; 상기 검색된 인덱스의 단말로 전송할 패킷의 헤더 정보와 일치하는 패킷 분류 규칙에 대응하는 트랜스포트 CID를 검색하는 트랜스포트 CID 검색부; 및A transport CID search unit for searching for a transport CID corresponding to a packet classification rule that matches header information of a packet to be transmitted to the terminal of the searched index; And 상기 검색된 트랜스포트 CID를 상기 검색된 인덱스의 단말로 전송할 SDU에 할당하여 상기 저장부에 저장하는 트랜스포트 CID 할당부A transport CID allocator which allocates the searched transport CID to an SDU to be transmitted to the terminal of the searched index and stores it in the storage unit. 를 포함하는 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치.Downlink packet classification apparatus of a portable internet system comprising a. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 인덱스 검색부는 CAM(cashed Access Memory)를 이용하여 상기 프레임 헤더 정보 중 목적지 IP 주소에 대응하는 상기 단말의 인덱스를 검색하는 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치.And the index retrieval unit retrieves an index of the terminal corresponding to a destination IP address of the frame header information using a cashed access memory (CAM). 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 트랜스포트 CID 검색부는 상기 단말의 인덱스 및 상기 트랜스포트 CID 별로 다수의 패킷 분류 규칙―여기서, 패킷 분류 규칙은 우선 순위, 프로토콜 타입, 목적지 포트, 목적지 주소, 발신지 포트 및 발신지 주소를 포함하는 상기 패킷의 헤더 정보의 조합으로 이루어짐―을 배열 형태로 관리하는 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치.The transport CID retrieval unit includes a plurality of packet classification rules according to the index of the terminal and the transport CID, wherein the packet classification rules include a priority, a protocol type, a destination port, a destination address, a source port, and a source address. Downlink packet classification apparatus of a portable internet system for managing an array form of header information. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 송신 대기 큐는The send wait queue is 상기 SDU 아이템이 삽입되는 복수의 SDU 아이템 버퍼A plurality of SDU item buffers into which the SDU items are inserted 를 포함하는 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치.Downlink packet classification apparatus of a portable internet system comprising a. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 패킷 분류부에 의해 트랜스포트 CID가 할당된 SDU를 저장하는 저장부A storage unit for storing an SDU to which a transport CID is assigned by the packet classification unit 를 더 포함하는 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치.Downlink packet classification apparatus of the portable Internet system further comprising. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 패킷 분류부는 상기 송신 대기 큐에서 시간적으로 가장 앞에 있는 SDU 아이템의 SDU부터 상기 트랜스포트 CID의 할당을 수행하는 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 장치.And the packet classifying unit allocates the transport CID from the SDU of the SDU item that is the earliest in time in the transmission waiting queue. 휴대 인터넷 시스템에서 단말로 전송할 하향링크 패킷을 분류하는 방법에 있어서,A method of classifying a downlink packet to be transmitted to a terminal in a portable internet system, a) 유효성이 확인된 MAC 프레임에 대해, 송신 대기 큐의 SDU(Service Data Unit) 아이템에 상기 하향링크 패킷의 SDU(Service Data Unit)를 저장하여 상기 하향링크 패킷의 SDU를 수집하는 단계;a) collecting an SDU of the downlink packet by storing a SDU of the downlink packet in a service data unit (SDU) item of a transmission waiting queue for the MAC frame having been verified; b) 상기 송신 대기 큐에서 상기 단말로 전송할 SDU가 저장된 상기 SDU 아이템의 프레임 헤더 정보에 기초하여 대응하는 단말의 인덱스를 CAM(cashed Access Memory)을 이용하여 검색하는 단계; 및b) searching for an index of a corresponding terminal using a cashed access memory (CAM) based on frame header information of the SDU item in which the SDU to be transmitted to the terminal is stored in the transmission queue; And c) 상기 검색된 단말의 인덱스에 할당된 패킷 분류 규칙을 적용하여 상기 검색된 인덱스의 단말로 송신할 SDU에 트랜스포트 CID(Connection Identifier)를 할당하는 단계c) assigning a transport connection identifier (CID) to an SDU to be transmitted to a terminal of the found index by applying a packet classification rule assigned to the index of the found terminal; 를 포함하는 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 방법.Downlink packet classification method of a mobile Internet system comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 a)단계는Step a) a-1) 수신된 MAC 프레임의 헤더 정보에 포함되어 있는 발신지 MAC 주소 및 목적지 MAC 주소를 이용하여 상기 MAC 프레임의 유효성을 확인하는 단계;a-1) validating the MAC frame using a source MAC address and a destination MAC address included in header information of the received MAC frame; a-2) 상기 유효성이 확인된 MAC 프레임에서 하향링크 패킷의 SDU를 비어있는 SDU 아이템에 저장하는 단계;a-2) storing an SDU of a downlink packet in an empty SDU item in the validated MAC frame; a-3) 상기 SDU가 저장된 SDU 아이템을 SDU 아이템 버퍼에 삽입하는 단계;a-3) inserting an SDU item stored with the SDU into an SDU item buffer; a-4) 상기 SDU 아이템 버퍼를 상기 송신 대기 큐에 삽입하는 단계; 및a-4) inserting the SDU item buffer into the transmission wait queue; And a-5) 상기 a-1) 내지 상기 a-4)단계를 반복하여 상기 하향링크 패킷의 SDU를 수집하는 단계a-5) collecting the SDUs of the downlink packet by repeating steps a-1) to a-4) 를 포함하는 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 방법.Downlink packet classification method of a mobile Internet system comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 c)단계는Step c) 다수의 패킷 분류 규칙에서 상기 검색된 인덱스의 단말로 전송할 패킷의 헤더 정보와 일치하는 패킷 분류 규칙을 검사하는 단계;Checking a packet classification rule that matches header information of a packet to be transmitted to a terminal of the searched index in a plurality of packet classification rules; 상기 검사한 패킷 분류 규칙에 대응하는 트랜스포트 CID를 검색하는 단계; 및Retrieving a transport CID corresponding to the checked packet classification rule; And 상기 검색된 트랜스포트 CID를 상기 검색된 인덱스의 단말로 송신할 패킷의 SDU에 할당하는 단계Allocating the searched transport CID to an SDU of a packet to be transmitted to a terminal of the searched index. 를 포함하는 휴대 인터넷 시스템의 하향링크 패킷 분류 방법.Downlink packet classification method of a mobile Internet system comprising a.
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