KR100774478B1 - 고속하향링크패킷접속（ｈｓｄｐａ）시스템에서 패킷데이터 전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속하향링크패킷접속(HSDPA: High Speed Downlink Packet Access) 을 지원하는 이동통신 시스템에서 멀티미디어 통신 서비스의 품질을 보장하기 위한 기지국 패킷 전송 조정자(이하 스케줄러라 한다)의 동작에 관한 것으로, 송신측인 기지국의 시스템 계층 가운데 매체접속제어계층(MAC)의 스케줄러가 물리 채널의 품질상태 정보, 전송할 데이터, 그리고 스케줄링 제어정보 등을 전달 받는 단계; 상기 스케줄러에서 채널의 품질상태 정보와 스케줄링 제어정보 및 데이터의 지연시간과 관련된 정보를 반영한 전송순서 결정과정을 통해, 매체접속제어 계층이 상위계층으로부터 전달되는 데이터를 물리계층을 통해 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에 의하면, 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템의 기지국에서 무선자원을 할당하는 스케줄러의 동작 시 데이터의 지연시간과 관련된 정보를 추가로 고려하여, 멀티미디어 서비스에서 서비스의 특성에 따라 데이터의 우선순위 뿐만 아니라 데이터의 지연시간을 고려한 스케줄링이 가능하도록 함으로써, 지연시간에 민감한 서비스의 경우 지연시간을 고려한 스케줄링이 가능해 멀티미디어 서비스의 품질을 보장할 수 있는 이동통신 시스템을 제공 할 수 있다.

Description

고속하향링크패킷접속（ＨＳＤＰＡ）시스템에서 패킷 데이터 전송 방법 { A Method for transmitting a packet data in the High Speed Downlink Packet Access system}

도 1은 3GPP의 UMTS무선접속망(UTRAN)의 구조.

도 2는 무선 접속 인터페이스의 프로토콜 구조.

도 3은 고속하향링크패킷접속 시스템을 위한 무선접속프로토콜 구조.

도 4는 고속하향링크패킷접속 시스템의 지원을 위한 MAC계층의 구조.

도 5는 종래 MAC-hs 부계층에서의 스케줄러 구조.

도 6은 종래 HS-DSCH FP에서 사용하는 데이터프레임의 구조.

도 7은 본 발명 실시 예에 따른 HSPDA 시스템을 위한 패킷 스케줄러의 구조.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

161...MAC-d부계층 162...MAC-c/sh 부계층

163...MAC-hs부계층 171,201...저장장치

172,203...HARQ블록 173,205...물리계층

174,207...스케줄러 209...제어정보관리장치

본 발명은 고속하향링크패킷접속(HSDPA: High Speed Downlink Packet Access)을 지원하는 이동통신 시스템에서 멀티미디어 통신 서비스의 품질을 보장하기 위한 기지국 패킷 전송 조정자(이하 스케줄러라 한다)의 동작에 관한 것으로, 특히 스케줄러의 동작시 데이터의 지연시간과 관련된 정보를 추가로 고려하여, 서비스의 특성에 따라 데이터의 우선순위 뿐만 아니라 데이터의 지연시간을 고려한 스케줄링이 가능하도록 하여, 이동통신 사용자가 HSDPA시스템을 통해 멀티미디어 서비스를 제공받는 경우 적절한 스케줄링 방법에 의해 데이터를 전송 받을 수 있도록 하기 위한 것이다.

유엠티에스(UMTS, Universal Mobile Terrestrial System; 이하, UMTS라 한다)는 유럽식 표준인 지에스엠(GSM, Global System for Mobile Communications; 이하 GSM이라 한다) 시스템으로부터 진화한 제 3세대 이동통신시스템(통상 IMT-2000이라 칭한다)으로, GSM 핵심망(Core Network)과 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 접속기술을 기반으로 하여 보다 향상된 이동통신 서비스의 제공을 목표로 한다.

UMTS의 표준화 작업을 위해, 1998년 12월에 유럽의 ETSI, 일본의 ARIB/TTC, 미국의 T1 및 한국의 TTA 등 지역 표준화 단체들은 국제 전기 통신 연합(ITU)에 IMT-2000 표준을 제안하기 위하여 제3세대 공동프로젝트(Third Generation Partnership Project ; 이하, 3GPP라 약칭함)라는 조합을 구성하였고, UMTS의 세부적인 표준명세서(Specification)를 작성 중에 있다.

3GPP에서는 UMTS의 신속하고 효율적인 표준규격 개발을 위해, 망 구성 요소들과 이들의 동작에 대한 독립성을 고려하여 5개의 기술규격그룹(Technical Specification Groups; 이하, TSG라 약칭함)으로 나누어 진행하고 있다.

각 TSG는 관련된 영역 내에서 표준규격의 개발, 승인, 그리고 그 관리를 담당하는데, 이들 중에서 무선접속망(Radio Access Network : 이하 RAN이라 약칭함)그룹(TSG-RAN)은 UMTS에서 WCDMA 접속기술(Access Technology)을 지원하기 위한 새로운 무선접속망인 UMTS무선망(Universal Mobile Telecommunications Network Terrestrial Radio Access Network;이하, UTRAN이라 약칭함)의 기능, 요구사항 고속화 및 인터페이스에 대한 규격을 개발한다.

TSG-RAN그룹은 다시 전체회의(Plenary) 그룹과 4개의 운영그룹(Working Group)으로 구성되어 있다.

제 1운영그룹(WG1:Working Group 1)에서는 물리계층(제1계층)에 대한 규격을 개발하고, 제 2운영그룹(WG2 :Working Group 2)은 데이터링크계층(제2계층) 및 네트워크계층(제3계층)의 역할을 규정한다.

또한, 제 3운영그룹에서는 UTRAN내의 기지국, 무선망제어기(Radio Network Controller; 이하, RNC라 약칭함) 및 핵심망(Core Network)간 인터페이스에 대한 규격을 정하며, 제 4운영그룹에서는 무선링크성능에 관한 요구조건 및 무선자원관리에 대한 요구사항 등을 논의한다.

도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 3GPP UTRAN의 구조를 나타낸 그림이다.

도 1을 참조하면, UTRAN(110)은 한 개 이상의 무선망부시스템(Radio Network Sub-systems; 이하 RNS로 약칭함)(120,130)으로 구성되며, 각 RNS(120,130)는 하나의 RNC(121,131)와 상기 RNC(121,131)에 의해서 관리되는 하나 이상의 기지국(Node B)(122,123)(132,133)으로 구성된다.

그리고 상기 RNC(121,131)는 GSM망과의 회선교환 통신을 위해 단말교환기(MSC)(Mobile Switching Center)(141)와 연결되어 있으며, GPRS(General Packet Radio Service)망과의 패킷교환 통신을 위해 SGSN(Serving GPRS Support Node)(142)과 연결된다.

그리고, 기지국(Node B)(122,123)(132,133)은 RNC(121,131)에 의해서 관리되며 상향링크로는 단말(150)의 물리계층에서 보내는 정보를 수신하고, 하향링크로는 데이터를 단말(150)로 송신한다.

따라서, 기지국(Node B)은 단말에 대한 UTRAN의 접속점(Access Point) 역할을 담당한다고 볼 수 있다.

RNC(121,131)는 무선자원의 할당 및 관리를 담당한다. 기지국(Node B)의 직접적인 관리를 담당하는 RNC를 제어 RNC(CRNC: Control RNC)라고 하며, 공용무선자원의 관리를 담당한다.

그리고, 각 단말에 할당된 전용무선자원(Dedicated Radio Resources)을 관리하는 곳은 담당 RNC(SRNC: Serving RNC)라 불린다. 제어 RNC와 담당 RNC는 동일할 수 있으나, 단말이 담당 RNC의 영역을 벗어나 다른 RNC의 영역으로 이동하는 경우 에는 제어 RNC와 담당 RNC는 다를 수 있다.

UMTS망내의 다양한 구성요소들은 그 물리적인 위치가 다를 수 있기 때문에 이들을 연결시켜주는 인터페이스(Interface)가 필요하다. 기지국(Node B)과 RNC사이는 Iub 인터페이스로 연결되고, 두 RNC사이에서는 Iur인터페이스를 통해 연결된다. 그리고, RNC와 핵심망과의 인터페이스를 Iu라고 칭한다.

도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로한 단말과 UTRAN사이의 무선접속을 가능하게 하는 인터페이스 프로토콜의 계층 구조를 나타낸다.

도 2의 무선접속 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(PHY), 데이터링크계층 및 네트워크계층으로 이루어지며, 수직적으로는 제어신호(Signaling) 전달을 위한 제어평면(Control Plane)과 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)으로 구분된다.

사용자 평면은 음성이나 IP 패킷의 전송 등과 같이 사용자의 트래픽 정보가 전달되는 영역이고, 제어평면은 망의 인터페이스나 호의 유지 및 관리 등에 필요한 제어정보가 전달되는 영역을 나타낸다.

도 2의 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interface; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 제 1계층(L1), 제 2계층(L2), 제 3계층(L3)으로 구분될 수 있다.

제 1계층(L1)은 무선인터페이스에 대한 물리계층(PHY: Physical Layer)의 역할을 수행하고, 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control; 이하 MAC이라 약칭함)계층과는 전송채널(Transport Channel)들을 통해 연결되어 있다.

전송채널(Transport Channel)을 통해 물리계층으로 전달된 데이터는 무선환경에 맞는 다양한 코딩과 변조방식 등이 적용되어 이용하여 수신측에 전달된다.

물리계층과 MAC계층사이에 존재하는 전송채널은 단말이 독점적으로 이용할 수 있는지, 또는 여러 개의 단말이 공유해서 사용하는지에 따라 각각 전용전송채널(Dedicated Transport Channel)과 공용전송채널(Common Transport Channel)로 구분된다.

제 2계층(L2)은 데이터링크계층(Data Link Layer)의 역할을 수행하고, 여러 단말들이 UMTS망의 무선자원을 공유할 수 있도록 한다.

제 2계층(L2)은 MAC 계층, 무선링크제어(Radio Link Control; 이하 RLC라 약칭함)계층, 패킷데이터수렴프로토콜(Packet Data Convergence Protocol; 이하 PDCP라 약칭함)계층, 그리고 방송/멀티캐스트제어(Broadcast/Multicast Control; 이하 BMC라 약칭함)계층으로 나뉘어진다.

여기서, MAC계층은 논리채널과 전송채널간의 적절한 대응(Mapping) 관계를 이용해 데이터를 전달한다. 논리채널들은 상위계층과 MAC계층을 연결시켜주는 채널들로 전송되는 정보의 종류에 따라 다양한 논리채널이 제공된다.

일반적으로 제어평면의 정보를 전송할 경우에는 제어채널(Control Channel)을, 사용자 평면의 정보를 전송하는 경우는 트래픽채널(Traffic Channel)을 사용한다.

MAC계층은 다시 수행하는 기능에 따라 두개의 부계층으로 구분된다.

이들은, 전용전송채널의 관리를 담당하면서 SRNC에 위치한 MAC-d부계층과, 공용전송채널의 관리를 담당하면서 CRNC에 위치한 MAC-c/sh부계층이다.

RLC계층은 상위로부터 전송된 RLC SDU의 분할 및 연결 (Segmentation and Concatenation)기능에 의해 전송에 맞는 적절한 RLC PDU를 구성하고, 전송중 소실된 RLC PDU의 재전송을 담당하는 자동반복요구(Automatic Repeat request; ARQ)기능을 수행할 수 있다.

상위로부터 내려온 RLC SDU를 처리하는 방식에 따라 투명모드(Transparent Mode), 무응답모드(Unacknowledged Mode), 응답모드(Acknowledged Mode)의 세 가지 방식으로 동작하고, RLC계층에는 상위계층에서 내려온 RLC SDU 또는 RLC PDU들을 저장하기 위한 RLC버퍼가 존재한다.

PDCP계층은 RLC계층의 상위에 위치하며, IPv4나 IPv6와 같은 네트워크 프로토콜을 통해 전송되는 데이터들이 무선인터페이스를 통해 전송되기에 적합하도록 만들어준다.

특히, PDCP계층에서는 IP패킷의 효율적인 전송을 위해 패킷의 헤더정보를 압축해서 전송하는 헤더압축(Header Compression)기법을 사용할 수 있다.

BMC계층은 CBS(Cell Broadcast Center)로부터 전달된 메시지를 무선 인터페이스를 통해 전송할 수 있도록 한다.

BMC의 주된 기능은 단말로 전송되는 셀 방송 메시지(Cell Broadcast Message)를 스케줄링하여 전송하는 것으로, 일반적으로 무응답모드로 동작하는 RLC계층을 통하여 데이터를 전송한다.

참고로, PDCP계층과 BMC계층은 사용자 데이터만을 전송하므로 사용자평면에 만 위치한다.

이들과는 달리, RLC계층은 상위로 연결된 계층에 따라 사용자평면에 속할 수도 있고 제어평면에 속할 수도 있다. 제어평면에 속하는 경우에는 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함)계층으로부터 데이터를 전달 받는 경우에 해당되고, 그 외의 경우는 사용자 평면에 해당한다.

도 2에 도시된 바와 같이 RLC계층과 PDCP계층의 경우에는, 하나의 계층 내에 여러 개의 엔티티(Entity)들이 존재할 수 있다. 이는 하나의 단말이 여러 개의 무선 운반자를 갖고, 하나의 무선 운반자에 대하여 일반적으로 오직 하나의 RLC 엔티티 및 PDCP 엔티티가 사용되기 때문이다. RLC계층 및 PDCP계층의 엔티티들은 각 계층내에서 독립적인 기능을 수행할 수 있다.

UMTS에서 사용하는 중요한 개념으로 무선운반자(Radio Bearer; RB)를 들 수 있는데, 이는 일반적으로 사용자 평면에서 제 2계층(L2)에 의해 상위계층으로 제공되는 사용자데이터의 전송서비스를 의미한다.

또한, 제어평면에서 제 2계층(L2)에 의해 상위계층으로 제공되는 제어정보의 전송서비스는 시그널링 무선 운반자(Signaling Radio Bearer; SRB)라고 정의한다.

제 3계층(L3)의 가장 하부에 위치한 RRC계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 운반자들의 설정, 재설정 및 해제와 관련되어 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다.

이때, 무선운반자가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 필요한 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방 법을 설정하는 과정을 의미한다. RRC메시지를 통해 RRC계층상위로부터 전달되는 제어 메시지들의 전송도 가능하다.

상기에서 설명한 UMTS는 실내 및 피코(Pico-cell)셀 환경에서 2Mbps, 일반적인 무선환경에서는 384kbps의 전송속도를 목표로 한다. 하지만, 무선인터넷이 보편화되고 가입자수가 증가함에 따라 보다 다양한 서비스들이 출현하고 있으며, 이들 서비스들을 지원하기 위해서는 보다 고속의 전송속도를 갖는 시스템이 필요할 것으로 예상된다.

따라서, 현재 3GPP에서는 UMTS망을 진화시켜 고속의 전송속도를 제공하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 이 중 대표적인 시스템으로 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)를 들 수 있다.

HSDPA시스템은 UMTS 기술을 기반으로, 하향링크로 최대 10Mbps의 속도를 지원하고, 보다 짧은 패킷전송 지연시간과 향상된 용량을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

향상된 전송속도와 용량을 제공하기 위해서 HSDPA시스템에서 적용된 기술들은 링크적응기법(Link Adaptation; 이하 LA라 약칭함), 복합자동재송요구(Hybrid Automatic Repeat request; 이하 HARQ라 약칭함), 빠른 셀 선택(Fast Cell Selection;이하 FCS라 약칭함), 다중입력다중출력(Multiple Input Multiple Output;이하 MIMO라 약칭함) 안테나 기법 등을 생각할 수 있다.

링크 적응기법(LA)은 채널의 상태에 맞는 변조 및 코딩 방법(Modulation and Coding Scheme; 이하 MCS라 약칭함)을 사용하는 것으로, 채널상태가 좋은 경우에는 16QAM과 64QAM과 같은 고도(高度)의 변조방법을 사용하도록 하고, 채널상태가 좋지 않은 경우에는 QPSK와 같은 저도(低度)의 변조방법을 사용하도록 하는 방법이다.

일반적으로 저도의 변조방법은 고도의 변조방법에 비해 전송량은 적지만, 채널환경이 좋지 않은 경우에는 뛰어난 전송 성공률을 보이므로, 패이딩(Fading)이나 간섭의 영향이 큰 경우에 유리하다고 생각할 수 있다.

이에 반해, 고도의 변조방법들은 저도의 변조방법들과 비교하여 주파수 이용효율이 훨씬 뛰어나고, WCDMA의 5MHz대역폭을 이용하여 10Mbps의 전송속도를 제공할 수 있도록 한다. 하지만, 잡음이나 간섭의 영향에 매우 민감한 편이다.

따라서, 단말이 기지국과 가까운 곳에 위치한 경우에는 16QAM이나 64QAM등을 사용하여 전송효율을 높일 수 있고, 단말이 셀의 경계에 위치하거나 패이딩의 영향이 큰 경우에는 QPSK와 같은 저도의 변조기법이 유용하다.

HARQ 방법은 RLC 계층에서 수행하는 패킷의 재전송방법과는 다른 개념의 재전송방법이다. 이는 물리계층과 연계되어 사용되고 재 전송된 데이터를 이전에 수신한 데이터와 결합하여 보다 높은 복구율을 보장한다.

즉, 전송에 실패한 패킷을 폐기시키지 않고 저장하고 있으면서, 재 전송된 패킷과 디코딩 이전단계에서 결합하여 패킷을 복구하는 방법이다. 따라서, LA기법과 같이 사용하면, 패킷의 전송효율을 크게 높일 수 있다.

FCS방법은 기존의 소프트핸드오버와 비슷한 개념이다. 단말은 여러 개의 셀로부터 데이터를 수신할 수 있지만, 각 셀의 채널상태를 고려하여 가장 채널상태가 좋은 셀로부터 데이터를 전송 받도록 한다.

기존의 소프트핸드오버는 여러 개의 셀로부터 데이터를 전송 받고 다이버시티를 이용하여 전송성공률을 높이는 방법이었지만, FCS방법은 셀들간의 간섭을 줄이기 위해 특정한 셀 하나로부터만 데이터를 전송 받는다.

MIMO안테나 기법은 산란이 많이 일어나는 채널환경에서 독립적인 특성을 갖는 여러개의 전파를 이용하여 데이터의 복구 성공률을 향상시킬 수 있는 방법이다.

보통 여러 개의 송신안테나와 여러 개의 수신안테나로 구성되어 있으며, 안테나별로 수신되는 전파들간의 연관성을 줄여 다이버시티 이득을 얻고자 하는 시스템이다.

한편, HSDPA 시스템은 종래의 시스템과의 호환성을 유지하고 망의 전개에 따른 추가 비용을 줄이기 위해, 종래의 UMTS망을 가능한 그대로 유지하면서 새로운 기술을 도입하려 한다.

하지만, 새로운 기술들을 접목시키기 위해서는 약간의 수정이 불가피하다. 가장 큰 변화는 기존의 기지국(Node B) 기능을 향상시킨 점이다.

즉, UMTS망에서는 대부분의 제어기능이 RNC에 위치했지만, 보다 빠르게 채널상황에 적응하고 RNC까지의 지연시간을 줄이기 위하여 기지국(Node B)의 기능을 향상시킨다. 따라서, HSDPA시스템을 위한 새로운 기술들은 대부분 기지국에서 관리하도록 한다.

하지만, 기지국(Node B)의 확장된 기능은 RNC를 대체하는 기능이 아니며, RNC 측면에서 보면 자신이 관리하고 있는 기지국에 고속의 데이터전송을 위한 기능들이 추가된 보조기능을 담당한다고 볼 수 있다.

따라서, 기지국(Node B)은 기존의 WCDMA시스템과는 달리 MAC기능의 일부를 수행할 수 있도록 수정되었고, 이를 수행하는 계층을 MAC-hs 부계층이라고 칭한다.

MAC-hs부계층은 물리계층의 상위에 위치하여 패킷의 스케줄링이나 HARQ 및 LA기능을 수행할 수 있다. 또한, HSDPA를 위한 데이터 전송을 위해 기존의 전송채널과는 다른 HS-DSCH(High-Speed Downlink Shared Channel)라는 전송채널을 사용한다. 이 채널은 기지국(Node B)의 MAC-hs부계층에서 물리계층으로 데이터를 전송할 때 사용된다.

도 3에 HSDPA시스템을 지원하기 위한 무선접속프로토콜의 구조를 보였다. 기지국(Node B)의 물리계층(PHY)의 상위로 MAC-hs부계층이 위치하며, MAC-c/sh와 MAC-d 부계층은 종래의 시스템과 같이 각각 CRNC와 SRNC에 위치한다.

Iub 또는 Iur인터페이스상에서 HSDPA를 위한 데이터의 전송을 위해 HS-DSCH FP(Frame Protocol)라는 전송프로토콜을 사용한다. 이때, MAC-hs부계층 상위에 위치한 MAC-c/sh부계층이나 MAC-d부계층, 그리고 RLC계층 등은 현재의 시스템과 동일한 기능을 수행한다.

따라서, HSDPA를 지원하기 위한 RNC는 현재의 시스템에서 약간의 소프트웨어만 추가하는 것으로 충분하다.

HSDPA 시스템에서 사용되는 MAC계층의 구조를 도 4에 자세히 나타내었다.

MAC계층은 도 4와 같이 MAC-d부계층(161), MAC-c/sh부계층(162) 및 MAC-hs부계층(163)의 3가지 부계층으로 나뉘어진다. MAC-d부계층(161)은 SRNC에 있으면서 특정 단말에 대한 전용논리채널들을 관리하고, MAC-c/sh부계층(162)은 CRNC에 위치 해서 공용전송채널들을 관리하며, MAC-hs부계층(163)은 기지국(Node B)에 위치해 HS-DSCH를 관리한다.

하지만, HSDPA시스템에서 MAC-c/sh부계층(162)이 수행하는 기능이 거의 없다고 할 수 있다. 즉, 지금까지 MAC-c/sh부계층(162)은 기존의 시스템에서 여러 단말이 공유하는 공용자원을 할당하고 이를 처리하는 역할을 담당했지만, HSDPA시스템에서는 단순히 SRNC의 MAC-d부계층으로부터 전달된 데이터를 기지국(Node B)의 MAC-hs부계층(163)으로 전달해주는 흐름제어 역할만을 수행한다.

도 4를 참고로 MAC-hs 부계층에서 수행하는 기능들인 흐름제어, HARQ, 스케줄링, TFC선택에 대하여 살펴보도록 하자.

흐름제어 기능은 망의 인터페이스의 전송능력을 고려하여 데이터의 흐름을 제어한다. 이 기능은 HS-DSCH를 통해 데이터를 전송할 때 인터페이스상의 폭주(Congestion)에 의해 발생할 수 있는 데이터의 폐기를 방지하거나 제 2계층(L2)에서 시그널링 신호의 지연시간을 줄이기 위해서 사용한다.

이때, 흐름제어는 각 HS-DSCH채널을 통해 전달되는 데이터들의 우선순위 별로 독립적으로 수행될 수 있다.

HARQ기능은 앞에서 간단히 설명했듯이, 데이터의 전송효율을 높이기 위하여 사용하는 방법으로, HARQ기능을 지원하기 위하여, 기지국의 MAC-hs 부계층(163)에는 HARQ블록이 존재한다. HARQ블록에는 각 단말의 HARQ동작을 관장하는 HARQ엔티티가 존재하며, HARQ엔티티는 단말마다 하나씩 존재한다.

또한, 각 HARQ엔티티 내부에는 여러 개의 HARQ 프로세스(Process)들이 존재 하는데, 각 HARQ 프로세스는 특정 데이터의 전송을 위하여 사용된다.

각 HARQ 프로세스는 여러 개의 데이터들이 공유하여 이용할 수 있으나, 한번에 하나씩 처리된다. 따라서, 데이터 전송에 성공하면, 비어있는 프로세스가 되어 다른 데이터의 전송에 사용될 수 있으나, 전송에 실패하면 해당 데이터가 성공적으로 전송되거나 폐기될 때까지 데이터를 저장하고 있게 된다.

각 HARQ 프로세스에 의해서 전송되는 데이터들을 데이터 블록이라고 부르며, 데이터 블록은 한 개 또는 여러 개의 MAC-hs SDU들로 구성된다. 참고로, 각 MAC-hs SDU의 크기는 가변적이지 않고 고정된 크기를 갖는다. 데이터블록을 구성하는 MAC-hs SDU들의 개수는 무선채널의 상태에 따라 다를 수 있다. 즉, 상태가 좋은 채널에서는 많은 양의 데이터를 전송할 수 있으므로, 그 만큼 많은 MAC-hs SDU가 포함된다.

반대로, 채널의 상태가 좋지 않은 경우에는 상대적으로 적은 수의 MAC-hs SDU들이 데이터 블록을 구성한다. 데이터블록의 크기는 물리계층으로부터 채널상태에 대한 보고를 받은 스케줄링블록에서 결정한다.

이때, 각 데이터블록의 전송은 TTI (Transmission Time Interval)라는 단위로 주기적으로 전송되는데, 보통 TTI는 2ms의 단위로 구성된다.

기지국의 스케줄링 기능은 전송될 데이터의 우선순위에 따라 데이터의 전송순서를 결정한다. 이와 함께, HARQ 프로세스에서 처리할 데이터 블록의 크기를 결정하고, 이 블록의 우선순위식별자(Priority Class Identifier)와 일련번호(Transmission Sequence Number; 이하 TSN이라 약칭함)를 첨부하여 적절한 HARQ프로세스에 전달한다. 해당 데이터 블록의 전송에 실패하여 재전송하는 경우에는 이전에 전송한 동일한 데이터 블록을 재전송한다.

TFC 선택기능은 여러 개의 HS-DSCH들이 데이터의 전송에 사용되는 경우, 각 HS-DSCH의 전송 포맷(Transport Format)을 알려주는 역할을 담당한다.

도 4를 참고로 RLC계층으로부터 내려온 데이터가 MAC계층에서 어떤 처리과정을 거쳐 HS-DSCH로 전달되는지를 알아보자. RLC계층으로부터 전용논리채널인 DTCH (Dedicated Traffic Channel) 또는 DCCH (Dedicated Control Channel)를 통해 전달된 RLC PDU는 MAC-d계층에서 채널스위칭 기능을 통해 경로가 결정된다.

전용전송채널(DCH: Dedicated Channel)로 전송되는 경우에는 MAC-d부계층(161)에서 관련 헤더가 첨부되어 DCH(Dedicated Channel)를 통해 물리계층으로 전달되고, HSDPA 시스템의 HS-DSCH채널을 이용하게 된다면 채널스위칭 기능에 의해 RLC PDU는 전송채널 다중화를 거쳐 MAC-c/sh부계층(162)으로 전달된다.

전송채널 다중화는 여러 개의 논리채널이 하나의 전송채널을 이용하는 경우 각 데이터가 속한 논리채널의 식별정보를 추가한다. RLC PDU를 전달 받은 MAC-c/sh부계층(162)은 단순히 MAC-d부계층(161)으로부터 내려온 패킷을 MAC-hs부계층(163)으로 전달해준다. MAC-hs부계층으로 전달된 데이터는 MAC-hs부계층(163)의 버퍼에 저장된 후 스케줄링 기능에 의해 채널상태에 맞는 적절한 크기의 데이터블록으로 구성되고 해당 데이터블록에 우선순위정보와 TSN이 추가되어 적절한 시기에 HARQ프로세스로 전달된다.

그리고, 전송될 시기에는 HS-DSCH의 전송 포맷에 맞는 TFC(Transport Format Combination)를 선택하여 전송한다.

도 5는 MAC-hs부계층에서 스케줄링 블록의 동작을 도시한 것으로, 스케줄링 블록의 구성과 동작에 대하여 살펴보도록 하자.

도 5를 참조하면, 스케줄러(174)는 저장장치(171)로부터 저장된 데이터들의 우선순위와 데이터량 등의 정보를 전달 받고(S101), 물리계층(173)으로부터는 채널의 상태정보를 전달 받는다(S102).

이때, 상기 저장장치(171)는 일반적으로 쉽게 데이터를 지우고 쓸 수 있는 소프트메모리(Soft Memory)에 해당하고, 상위계층으로부터 전달된 MAC-hs SDU들을 저장한다. 스케줄러(174)는 이들 정보를 바탕으로 저장장치(171)와 HARQ엔티티(172)의 동작을 제어한다(S103,S104).

즉, 스케줄러(174)는 전송할 데이터블록의 크기와 해당 데이터블록에 포함될 MAC-hs SDU들을 결정한 후 해당 데이터 블록에 우선순위 식별자와 TSN을 추가해 선택된 HARQ엔티티의 적절한 HARQ프로세스로 전달하여 물리계층을 통해 전송되도록 한다.

데이터 블록이 HARQ블록(172)에서 성공적으로 전송된 경우에는 해당 데이터에 관한 식별정보를 HARQ블록(172)에서 저장장치(171)로 보내 해당 데이터를 저장장치에서 삭제하도록 한다(S105). 이와 함께, 성공적으로 전송되거나 전송에 실패한 데이터 블록에 대한 전송결과를 스케줄러(174)에 이를 보고해 스케줄러가 해당 데이터의 전송중단이나 재전송을 고려할 수 있도록 한다(S106).

현재, HSDPA시스템에서 사용하는 스케줄링 알고리즘은 각 데이터의 우선순위 정보에 기반하고 있다. 즉, 스케줄러는 MAC-hs부계층내의 저장장치에 있는 여러 단말에 대한 데이터들을 관찰하여 가장 우선순위가 높은 데이터를 우선적으로 전송한다.

일반적으로, 시스템의 전체적인 효율이나 전송용량은 사용하는 스케줄링 알고리즘에 의해서 크게 좌우되므로, 다양한 서비스들의 제공에 필요한 전송속도나 지연시간과 관련된 품질을 보장하기 위해서는 각 서비스에 적절한 스케줄링 알고리즘이 필요하다고 할 수 있다.

각 데이터들의 우선순위 정보는 기지국과 RNC사이에서 HSDPA용 데이터를 실어 나르는 HS-DSCH FP (Frame Protocol)을 통하여 전송된다.

도 6에 HS-DSCH를 통해 전송되는 데이터의 전달에 사용되는 HS-DSCH FP의 데이터프레임(Data Frame)의 구조를 보였다.

데이터프레임의 필드 중 CmCH-PI (Common Channel Priority Indicator)필드는 해당 데이터프레임을 통해 전달하고 있는 MAC-hs SDU들의 우선순위를 지시하며, CmCH-PI의 값은 0-15까지 16단계의 값을 가진다.

이때, 우선순위가 0인 데이터는 가장 낮은 우선순위를 의미하며, 우선순위가 15인 데이터가 가장 높은 우선순위를 가진 데이터가 된다.

참고로, 도 6에서 Header CRC (Cyclic Redundancy Checksum)은 데이터프레임의 헤더정보의 오류를 발견하기 위해서 사용하는 필드이고, Payload CRC는 데이터프레임에서 헤더를 제외한 나머지 데이터 부분의 오류를 발견하기 위하여 사용된다.

FT필드는 해당 프레임의 종류를 구분하기 위해 사용하는 식별정보이며, 데이터프레임인 경우에는 "1"을, 제어정보를 실어 나르는 제어프레임인 경우에는 "0"으로 설정한다.

NumOfSDU는 해당 데이터 프레임이 포함하고 있는 MAC-hs SDU들의 개수를 의미하고, User Buffer Size는 RNC에 저장되어 있는 동일한 CmCH-PI값을 갖는 데이터들의 크기를 8비트 단위로 알려준다. 마지막으로, Spare Bit는 현재는 사용되지 않지만, 미래의 요구에 의해 사용할 수 있도록 예비 된 확장용 비트이다.

이와 같이, 종래의 데이터 전송순서는 전적으로 HS-DSCH FP을 통해 전송되는 데이터의 우선순위 정보에 의해 결정되었다. 하지만, HSDPA시스템에서 데이터의 우선순위 정보가 제공되는 서비스들은 다양한 멀티미디어 서비스들 중 극히 일부에 한정된다. 이를 이해하기 위하여 HSDPA시스템을 포함하는 모(母) 시스템인 UMTS에서 제공하는 통신 서비스들을 살펴보도록 하자.

UMTS에서는 서비스의 특성에 따라 네 가지 종류의 서비스를 지원한다. 이들은, 음성통화나 영상전화와 같은 "Conversational" 서비스, 주문형 비디오나 주문형 음악을 제공하는 "Streaming" 서비스, 웹 브라우징이나 파일 다운로드와 같은 "Interactive" 서비스, 그리고 이메일(E-mail)과 같은 "Background" 서비스이다.

이때, Conversational서비스와 Streaming서비스는 지연시간에 민감한 실시간 (Real Time) 서비스에 속하고, Interactive서비스와 Background서비스는 지연시간에 그다지 민감하지 않은 비실시간 (Non-Real Time) 서비스들이다.

HSPDA시스템을 통해서 제공되는 서비스들은 Conversational서비스를 제외한 나머지 세가지 종류의 모든 서비스를 포함한다. 이들 서비스들은 각각의 특성과 전송에 따른 요구조건이 다르기 때문에, 각각의 서비스들에 대한 일정 수준 이상의 전송품질을 보증하기 위해서는 각 서비스의 특성에 맞는 스케줄링 알고리즘과 이를 위한 스케줄링 제어정보가 필요하다.

하지만, 현재의 HSDPA시스템은 데이터의 우선순위만을 이용하여 데이터의 전송순서를 결정하고 있으므로, 멀티미디어 서비스의 제공이라는 목적에 부합하는 동작을 기대할 수 없다고 할 수 있다. 이와 같은 원인은, 종래 공용전송채널의 용도가 실시간 서비스 보다는 비실시간서비스에 집중되었기 때문이다.

즉, 현재의 공용전송채널들은 Interactive서비스와 같은 비실시간 서비스만을 전송할 수 있도록 설계되었기 때문에, 해당 서비스들에 대한 우선순위 정보가 필요했고 이 정보가 스케줄러에서 데이터를 전송하는 기본정보로 사용되었다.

이와는 달리, HSDPA시스템에서 제공하는 또 다른 종류의 서비스인 실시간 서비스는, 데이터의 우선순위 정보보다는 해당 데이터의 전송지연시간이 매우 중요한 전송 조건이 된다. 즉, 실시간 데이터의 경우, 일정한 지연시간이 지나면 더 이상 데이터로써의 가치가 없어지는 것이다.

이런 서비스들의 예로는 음성서비스나 영상전화와 같은 서비스들을 들 수 있으며, 일정한 지연시간이 지난 데이터들은 보통 폐기시킨다.

따라서, 본 발명에서는 실시간 서비스와 비실시간 서비스가 공존하는 멀티미디어 환경에서 HSDPA시스템의 스케줄러가 각 서비스의 특성에 맞게 전송품질을 보장할 수 있는 방법을 제안한다.

따라서 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 멀티미디어 서비스를 제공하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템에서 각 서비스의 특성과 요구조건에 맞는 전송품질을 보장할 수 있도록 기지국에 위치한 스케줄러가 데이터전송과 관련된 제어정보를 상위계층으로부터 전달 받아 이를 바탕으로 데이터의 지연시간을 관련된 정보를 고려하여 무선 자원을 효율적으로 분배하도록 한 고속하향링크패킷접속 시스템을 위한 스케줄러와 데이터 전송 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적 달성을 위한, 본 발명에 따른 고속하향링크패킷접속 시스템의 패킷 데이터 전송 방법은, 기지국에서 하향 링크로의 데이터 전송을 위해, 물리채널의 품질상태 정보, 전송할 데이터, 그리고 스케줄링 제어정보 등을 전달 받는 단계; 상기 스케줄러에서 채널의 품질상태 정보와 스케줄링 제어정보 등을 반영하여 전송순서를 결정하는 단계; 상위계층으로부터 전달된 데이터를 상기 전송 순서에 따라 물리 계층을 통해 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에서 상기 매체 접속 제어 계층은 데이터와 해당 데이터의 전송에 관한 제어정보를 상위 계층으로부터 전달 받는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에서 상기 패킷 데이터 전송에 관한 제어정보는 상기 매체접속제어계층으로 전달된 데이터가 상위계층에서 머문 전송지연시간을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에서 상기 전송지연시간은 연계된 데이터와 함께 Iur인터페이스 또는 Iub인터페이스의 전송프로토콜 (Frame Protocol)을 통해 전송되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명의 상기 전송프로토콜에서 사용하는 데이터프레임은 데이터의 우선순위정보를 전송하는 종래의 데이터프레임과의 구분을 위하여 전송할 데이터와 해당 데이터의 상위계층에서의 전송지연시간으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명의 상기 전송프로토콜에서 사용하는 데이터프레임은 데이터의 우선순위정보를 전송하는 종래의 데이터프레임과의 구분을 위하여 데이터프레임의 헤더정보에 이를 구별할 수 있는 필드를 추가하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명의 상기 전송프로토콜에서 사용하는 데이터프레임은 전송할 데이터, 해당 데이터의 우선순위 정보, 해당 데이터의 상위계층에서의 전송지연시간 정보를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명의 상기 데이터프레임은 서비스의 특성에 따라 필요한 필드를 설정하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 데이터프레임에서 사용하게 될 필드를 지시하기 위해 상기 데이터프레임의 헤더정보에 이를 지시하는 필드를 추가하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 전송지연시간은 고속하향링크패킷접속 시스템에서 전송의 기본단위로 사용하는 전송시간간격 (TTI)의 단위로 이산화하는 것을 특징으로 한 다.

바람직하게 상기 전송지연시간은 해당 데이터가 매체접속제어계층에서 전송되지 않고 머문 시간을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 스케줄러는 데이터의 지연시간정보와 해당 서비스에 대한 최대전송지연시간을 비교하여, 지연시간과 최대전송지연시간의 차이가 작은 데이터에 우선 전송의 가중치를 부여하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 스케줄러는 데이터의 지연시간이 해당 서비스에 대한 최대전송지연시간을 넘으면, 해당 데이터를 폐기하여 전송을 멈추고, 이를 상위계층으로 알리는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 최대전송지연시간은 해당 서비스에 대해 단말과 핵심망 사이의 접속을 설정하는 동안 상위계층에 있는 제어계층으로부터 전달 받는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 상위계층은 Iur인터페이스상의 NBAP (Node B Application Protocol)임을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 패킷 데이터 전송 제어정보는 해당 데이터의 우선순위 정보이며, 이 우선순위 정보는 해당 데이터가 상위계층에서 머문 전송지연시간을 기반으로 동적으로 설정되고 상기 매체접속제어계층으로 전달되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 데이터의 우선순위정보는 전송지연시간과 최대전송지연시간을 비교하여 전송지연시간이 최대전송지연시간값에 가까울수록 높은 우선순위의 가중치를 부여하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 목적, 특징들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

HSDPA시스템은 실시간 서비스와 비실시간 서비스를 통시에 지원할 수 있어야 한다. 비실시간 서비스의 경우에는 기존의 방법과 같이 데이터들의 상대적인 우선순위를 기반으로 하여 전송순위를 결정할 수 있지만, 실시간 서비스의 경우에는 이와는 달리 데이터의 지연시간을 고려한 전송순위의 결정이 필요하다.

본 발명에 따른 고속하향링크패킷접속 시스템에서 실시간 서비스를 지원하는 스케줄러의 동작을 생각해 보자.

실시간 데이터의 지연시간은 서비스가 연결되어 있는 종단간 단말사이에서 해당 데이터의 지연시간을 의미한다. 이 지연시간은 무선인터페이스, UTRAN, 핵심망 등 패킷의 전송경로에 있는 다양한 부분에서 발생할 수 있다.

이를 위해, HSDPA시스템을 지원하는 UMTS망에서는 적어도 자신이 관리하고 있는 망 영역에서 해당 서비스의 전송지연시간을 보장해 줄 수 있도록 최대지연시간이 정의된다. 즉, UMTS망은 자신이 관장하고 있지 않은 다른 망에 대해서는 전송지연시간을 보장해 줄 수 없지만, 일단 UMTS망 내부로 들어온 패킷에 대해서는 해당 서비스의 접속이 설정될 당시에 약정했던 수준의 전송지연시간은 보장해 줄 수 있어야 한다. 일반적으로, 실시간 데이터의 전송지연시간은 UMTS망의 핵심망인 SGSN 또는 MSC에서 종단에 위치한 단말까지의 최대 250ms를 넘지 않도록 설정되어야 한다. 따라서, 실시간 서비스의 종류에 따라 다르지만, 최대지연시간은 이 값을 넘어서지 않는 범위에서 설정된다.

외부에서 UMTS망으로 들어온 데이터는 핵심망의 SGSN 또는 MSC를 거쳐 UTRAN의 RNC에 전달되고, 최종적으로는 기지국에서 단말로 전송된다. UTRAN을 기준으로 했을 때, 데이터를 저장하는 버퍼가 있는 곳은 RNC의 RLC계층이었기 때문에, 대부분의 지연시간은 RNC에서 발생했다고 볼 수 있지만, HSDPA시스템에서는 데이터가 RNC 이외에도 기지국에 위치해 있을 수 있으므로, 이 두 부분에서의 지연시간을 동시에 고려해야한다.

이와 함께, 실질적으로 실시간 서비스의 전송을 담당하는 곳은 기지국이기 때문에 기지국에서 실시간 데이터의 전송지연시간을 고려한 스케줄링이 가능하기 위해서는, 기지국의 스케줄러가 RNC에서의 전송지연시간을 알 필요가 있다.

이때 전달되는 지연정보는 실제 지연시간일 수 있으며, 경우에 따라서는 해당 데이터에 대한 긴급도를 의미할 수 있으므로, 실제 지연시간 대신 이를 기존의 우선순위정보로 환산한 정보를 설정할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 뒤에서 설명하기로 한다. 데이터의 지연정보와 관련되어 상위계층에서 MAC-hs부계층으로 전달되는 정보들을 "스케줄링제어정보"라고 부르기로 한다.

본 발명에서는 Iur인터페이스 또는 Iub인터페이스를 통하여 RNC가 실시간 데이터의 스케줄링 제어정보를 기지국으로 알려주는 방법을 제안한다. 즉, HSDPA시스템에서 실시간 서비스를 제공하는 경우에는, 전송프로토콜인 HS-DSCH FP을 이용하여 실시간 서비스의 데이터와 함께 해당 데이터의 지연시간과 관련된 스케줄링 제어정보를 같이 전송해주는 방법을 제안한다.

도 7은 본 발명에 따른 MAC-hs부계층의 스케줄러 구조이다.

도 7을 참조하면, 기지국에 위치한 MAC-hs부계층은 실시간 데이터와 함께 해당 데이터의 지연정보와 관련된 스케줄링 제어정보를 전달 받는다.

"제어정보 관리장치"에서는 전달된 제어정보를 관리하고, 필요에 따라 스케줄러에 제어정보를 전달한다.

MAC-hs SDU들과 이들과 관련된 스케줄링 제어정보는 각각 저장장치(201)와 제어정보 관리장치(209)에 저장된다. 스케줄러(207)는 저장장치(201)로부터 버퍼의 상태 정보를 전달 받을 때 각 데이터의 지연시간과 관련된 스케줄링 제어정보를 함께 전달받게 된다(S212).

만약, 기존의 비실시간 데이터를 전송하는 경우이거나 전송지연시간 정보를 우선순위정보로 환산하여 전송 받는 경우에는 우선순위 정보를 전달 받을 수 있다. 즉, 실시간 서비스와 비실시간 서비스가 공존하는 멀티미디어 서비스에서 버퍼상태정보(S212)는 버퍼내의 데이터양과, 데이터의 지연시간 또는 우선 순위정보 등을 포함하며, 또한 스케줄러(207)는 물리계층(205)으로부터 채널 상태 정보를 전달받게 된다(S213).

스케줄러(207)가 버퍼상태정보와 채널상태 정보를 전달 받으면, 버퍼 상태 정보와 채널 상태 정보를 바탕으로 데이터의 전송 제어를 위한 스케줄링을 수행하여 전송할 데이터 블록의 크기와 전송할 MAC-hs SDU들을 결정한다. 그리고 전송이 결정된 데이터 블록은 우선순위 식별자와 TSN을 추가하여 HARQ블록(203)으로 전달되어 물리계층(205)을 통해서 전송된다(S214,S215).

이때, 저장장치(201)가 HARQ블록(203)으로부터 특정 데이터 블록이 전송에 성공했다는 전송 결과를 받으면(S216), 저장장치(201)는 해당 데이터를 장치 내에서 삭제하고, 이 데이터와 연계된 스케줄링 제어정보(209)를 함께 삭제한다.

만약, 전송에 실패했다면 HARQ블록(203)은 상기 전송결과를 스케줄러(207)로 알려줘 스케줄러 동작시 해당 데이터가 재 전송될 수 있도록 한다(S217).

상위계층에서 MAC-hs부계층으로 전달되는 지연시간과 관련된 스케줄링 제어정보를 자세히 살펴보면, 스케줄링 제어정보는 크게 두 가지를 생각할 수 있다.

첫번째로, 상위계층에서 해당 패킷이 머문 실제 지연시간을 들 수 있다.

즉, 상위계층에서 머문 시간을 HS-DSCH FP을 통하여 MAC-hs부계층으로 전달하는 것이다. 따라서, HS-DSCH FP의 데이터프레임 내부에는 이에 따른 지연시간 정보를 포함하기 위한 추가적인 필드가 필요하다.

이때, 해당 필드에 들어가는 값은 실제 지연시간 정보를 넣을 수도 있으나, 필드의 값은 디지털 값으로 표현되어야 하기 때문에 적절한 단위로 지연시간을 삽입할 필요가 있다.

예를 들어, 지연시간이 95.32ms라면, 이 정보를 정확히 보낼 수는 없기 때문에, 1ms단위 또는 2ms 등 적절한 기준단위로 보내주는 방법이 적절하다. 예를 들어, 기준 단위가 1ms라면, 95라는 값을 설정해주면 된다.

하지만, 본 발명에서 제공하는 방법은 기준 단위를 HSDPA에서 데이터의 전송에 사용되는 기본 시간단위인 TTI로 설정하는 것이다.

즉, 각 데이터 블록들은 TTI단위로 전송되기 때문에 실질적으로 스케줄러의 관심은 정확한 지연시간보다는 TTI를 단위로 한 전송위치라고 할 수 있다.

일반적으로 UMTS에서 제공하는 최대지연시간이 250ms정도 되므로, 상위계층에서 머무르는 시간 역시 이 값을 넘어서지는 않을 것이다.

따라서, TTI가 2ms라면, 필요한 필드의 크기는 125이므로, 7비트만 있으면 지연시간 정보를 알려주기에 충분하다고 볼 수 있다.

또한, 종래의 HS-DSCH FP 데이터프레임은 비실시간 데이터에 적합하도록 데이터와 해당 데이터의 우선순위정보를 전송할 수 있었지만, 실시간 서비스의 경우에는 정의되어 있는 우선순위 정보가 없기 때문에 새로운 HS-DSCH FP을 사용하여 MAC-hs부계층으로 데이터와 관련 제어정보를 전달할 수 있다.

이때, 실시간 서비스와 비실시간 서비스에 대하여 각각 사용되는 데이터 프레임은 다르게 설정되어야 한다.

따라서, 본 발명에서는 실시간 서비스와 비실시간 서비스에 대하여 독립적인 HS-DSCH FP 데이터 프레임을 사용하도록 제안한다. 이와 관련하여, 두 종류의 데이터프레임의 구분을 위하여 데이터프레임의 헤더정보에 이를 구분할 수 있는 필드가 필요하다.

즉, 이 추가적인 헤더필드를 통하여 기지국은 해당 데이터프레임이 포함하고 있는 데이터의 종류를 알 수 있다.

추가적인 데이터프레임을 사용하지 않는 방법으로, 실시간 데이터와 비실시간데이터에 대하여 동일한 HS-DSCH 데이터프레임을 사용할 수 있도록, 현재의 데이터프레임과는 다른 보다 일반적인 데이터프레임을 사용할 수 있다.

즉, 종래의 HS-DSCH FP 데이터프레임에 추가적으로 해당 데이터의 지연시간 정보를 알려줄 수 있는 필드를 추가하여, 실시간 데이터를 전송하는 경우에는 상기 지연시간정보와 관련된 필드를 사용하고, 비실시간 데이터를 전송하는 경우에는 종래의 우선순위와 관련된 필드를 사용하는 방법이다.

즉, 서비스의 종류에 따라 사용하는 필드가 결정되고, 사용하지 않는 필드는 설정하지 않는 방법이다. 이 방법 역시 HS-DSCH FP의 데이터프레임에 서비스의 종류를 구별하고 사용된 필드를 구분할 수 있는 필드가 필요할 것이다.

두 번째로, 스케줄링제어정보로 우선순위 정보를 사용하는 방법이다. 즉, 실시간 데이터의 스케줄링 제어정보로 비실시간 데이터에서와 동일한 우선순위정보를 사용하도록 하여 현 HSDPA시스템에 미치는 영향을 줄일 수 있는 방법이라 할 수 있다.

하지만, 종래의 방법과 같이 고정된 우선순위 정보를 갖게 된다면, 실시간 서비스의 품질을 보장할 수 없기 때문에, 이를 보완하기 위해 데이터의 지연시간에 따라 가변적인 우선순위정보를 설정하도록 하는 방법을 사용한다.

즉, 실시간 데이터에서는 지연시간이 중요한 요인이므로, RNC에서 데이터의 지연시간을 고려하여 해당 데이터의 우선순위 정보를 동적으로 할당하는 방법을 사용할 수 있다.

따라서, 특정 데이터의 지연시간이 커져서 신속한 전송이 필요한 경우에는 해당 데이터에 큰 우선순위를 부여하고, 그렇지 않은 경우에는 적절한 우선순위를 부여하여 전송하도록 한다. 실시간 데이터의 경우, 비실시간 데이터에 반해 상대적으로 긴급한 전송특성을 갖게 되므로 상대적으로 큰 우선순위를 갖게 될 것이다.

상기 두 번째 방법과 같이 현재와 동일한 HS-DSCH FP 데이터프레임을 사용한다면, 현재의 시스템을 그대로 이용할 수 있다는 장점은 있으나, 실제로 이를 통해 실시간 서비스의 전송품질을 보장할 수 있을지는 미지수이다.

예를 들어, 최대전송지연시간이 200ms의 데이터의 현재 지연시간이 150ms가 되어 매우 전송이 급한 경우라 하더라도 기지국에 위치한 스케줄러는 단순히 우선순위 정보만을 이용하므로, 이보다 높은 우선순위를 갖는 데이터를 전송하는데 시간을 소모하게 된다면 지연시간은 계속 늘어나게 되어 결국 해당 실시간 서비스에 대한 전송품질을 보장할 수 없게 된다.

다음으로, 본 발명에 따른 스케줄러(207)의 스케줄링 방법을 생각해 보면, 스케줄링 제어정보의 종류에 따라 전송방법을 달리 할 수 있다. 먼저, 제어정보로 실시간 데이터의 지연시간을 알려주는 경우를 생각해 보자. 이 경우 스케줄러는 상위계층으로부터 전송된 해당 데이터의 지연정보를 알고 있고, MAC계층으로 전송된 후에 추가된 지연시간 역시 알 수 있으므로, 해당 데이터의 총 지연시간을 알 수 있다. 여기서 데이터의 총지연시간은 해당 데이터가 기지국에서 단말에 성공적으로 전송될 때까지 걸리는 시간을 의미한다. 따라서 특정 데이터의 총지연시간은 상위계층에서 머문 지연시간과 MAC계층에서 머문 시간을 합산한 값이 된다. 따라서 해당 데이터의 총지연시간이 길어져 최대 전송지연시간에 가까워진 데이터부터 전송하는 방법을 사용하여 시간의 경과에 의해 폐기되는 데이터를 줄일 수 있다. 다음으로, 스케줄링 제어정보로 동적인 우선순위 할당방법을 사용한다면, 기존의 스케줄링 방법과 같이 전달 받은 우선순위 정보를 바탕으로 하여 가장 우선순위가 높은 데이터를 가장 먼저 전송하도록 한다.

이와 더불어, 스케줄링제어정보로 실제 지연시간을 이용하는 경우에는, 기지국에 위치한 스케줄러가 해당 서비스에 설정된 최대지연시간 정보를 이용하여 스케줄링할 수 있도록 서비스의 설정 시 기지국에 최대지연시간정보를 알릴 필요가 있다.

기지국에서는 RNC로부터 전송된 데이터의 지연정보를 기지국에서 머문 지연시간정보와 합하여 최대지연시간과 비교하고, 최대지연시간값과 총 지연시간의 값의 차이가 작은 데이터를 우선적으로 전송하여준다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다.

따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 명에 따른 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 패킷 스케줄러의 동작 방법에 의하면, 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템의 기지국에서 무선자원을 할당하는 스케줄러의 동작 시 데이터의 지연시간과 관련된 정보를 추가로 고려하여, 멀티미디어 서비스에서 서비스의 특성에 따라 데이터의 우선순위 뿐만 아니라 데이터의 지연시간을 고려한 스케줄링이 가능하도 록 함으로써, 지연시간에 민감한 서비스의 경우 지연시간을 고려한 스케줄링이 가능해 멀티미디어 서비스의 품질을 보장할 수 있는 효과가 있다..

Claims (26)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 고속 하향링크패킷접속을 지원하는 시스템에서 패킷 데이터 전송방법에 있어서,

    실시간 서비스와 비실시간 서비스에 대하여, 독립적인 전송프로토콜을 사용하여, 기지국이무선망제어기로부터 데이터의 스케줄링 제어정보를 수신하는 단계와;

    상기 스케줄링 제어정보를 근거로 상기 기지국이 상기 데이터의 전송제어를 위한 스케줄링을 수행하는 단계와;

    상기 스케줄링에 따라 상기 데이터를 물리계층을 통해 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 데이터 전송방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 전송 프로토콜은

    HS-DSCH(High-Speed Downlink Shared Channel) FP(Frame Protocol)인 것을 특징으로 하는 패킷 데이터 전송방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 스케줄링 제어정보는

    상기 데이터의 지연시간 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 데이터 전송방법.
21. 제18항에 있어서, 상기 스케줄링 제어정보는

    Iur인터페이스 또는 Iub인터페이스를 통해 상기 기지국의 MAC계층으로 전달되는 것을 특징으로 하는 패킷 데이터 전송방법.
22. 제18항에 있어서, 상기 독립적인 전송프로토콜은

    실시간 서비스와 비실시간 서비스를 구분하기 위한 헤더필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 데이터 전송방법.
23. 제18항에 있어서, 상기 스케줄링 제어정보는

    우선순위 정보를 포함하며, 상기 실시간 서비스 위한 데이터의 우선순위 정보로 상기 비실시간 서비스를 위한 데이터와 동일한 우선순위 정보를 사용하는 것을 특징으로 하는 패킷 데이터 전송방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 실시간 서비스 위한 데이터의 우선순위 정보는

    상기 데이터의 지연시간에 따라 동적으로 할당되는 것을 특징으로 하는 패킷 데이터 전송방법.
25. 제18항에 있어서, 상기 기지국은

    상기 스케줄링 제어정보로 전송된 실시간 데이터의 지연시간을 사용하는 경우에는 최대 전송지연시간에 근접한 데이터부터 전송하고, 동적인 우선순위 할당을 사용하는 경우에는 가장 우선순위가 높은 데이터부터 전송하는 것을 특징으로 하는 패킷 데이터 전송방법.
26. 제25항에 있어서, 상기 최대 전송지연시간은

    상기 무선망제어기에서 전송된 데이터의 지연정보와 상기 기지국에서 머문 지연시간정보와의 합인 것을 특징으로 하는 패킷 데이터 전송방법.

Images