KR100956817B1 - 패킷 데이터를 처리하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템에서 패킷 데이터를 처리하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 이를 위한 패킷 데이터 처리 장치는 실시간 패킷 서비스를 제공하는 제1 프로토콜과, 이 프로토콜을 제어하기 위한 제2 프로토콜을 유선 구간과 무선 구간으로 구분하여 운용한다.
Figure R1020030001875
RTP, RTCP, 방송 및 멀티캐스트 서비스

Description

패킷 데이터를 처리하는 방법 및 이를 위한 장치{Method of processing packet data and an apparatus thereof}
도 1은 일반적인 UMTS의 망 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말기와 UTRAN사이의 무선 인터페이스 (Radio Interface) 프로토콜의 구조를 나타낸 다이어그램이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시간 프로토콜 패킷의 흐름을 위한 UMTS 망의 구성을 나나타낸 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시간 프로토콜 패킷의 흐름을 위한 블록 다이어그램이다.
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템에서 패킷 데이터를 처리하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)는 유럽식 표준인 GSM(Global System for Mobile Communications) 시스템으로부터 진화한 제3 세대 이동 통신 시스템으로, GSM 핵심망(Core Network)과 WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 접속기술을 기반으로 하여 보다 향상된 이동통신서비스의 제공을 목표로 한다.
UMTS의 표준화 작업을 위해, 1998년 12월에 유럽의 ETSI, 일본의 ARIB/TTC, 미국의 T1 및 한국의 TTA 등은 제3세대 공동프로젝트(Third Generation Partnership Project ; 이하, 3GPP라 약칭함)라는 프로젝트를 구성하였고, 현재까지 UMTS의 세부적인 표준명세서(Specification)를 작성 중에 있다.
3GPP에서는 UMTS의 신속하고 효율적인 기술을 개발하기 위해, 망 구성 요소들과 이요소들의 동작에 대한 독립성을 고려하여 UMTS의 표준화 작업을 5개의 기술규격그룹(Technical Specification Groups; 이하, TSG라 약칭함)으로 나누어 진행하고 있다.
각 TSG는 관련된 영역내에서 표준규격의 개발, 승인, 그리고 그 관리를 담당하는데, 이들 중에서 무선 접속망 (Radio Access Network : 이하 RAN이라 약칭함) 그룹(TSG RAN)은 UMTS에서 WCDMA 접속 기술을 지원하기 위한 새로운 무선접속망인 UMTS 무선망 (Universal Mobile Telecommunications Network Terrestrial Radio Access Network;이하, UTRAN이라 약칭함)의 기능, 요구사항 및 인터페이스에 대한 규격을 개발한다.
도 1은 일반적인 UMTS의 망 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, UMTS 시스템은 단말기(100)와 UTRAN(200) 및 핵심망(300)으로 구성된다.
상기 UTRAN(200)은 다수의 무선 망 서브시스템(Radio Network Sub- systems)(10a~10n)으로 구성된다. 각 무선 망 서브시스템(10a, 10b, ..., 10n)은 하나의 무선 망 제어기(Radio Network Controller;이하 RNC라 약칭함)(12;14)와, 상기 RNC(12;14)에 의해서 관리되는 다수의 Node B들(11a~11b;13a~13b)로 구성된다. 상기 Node B들(11a~11b;13a~13b)은 상기 RNC(12;14)에 의해서 관리된다. 상기 Node B들(11a~11b;13a~13b)은 물리 계층 레벨에서 상기 단말기(100)로부터 전송되는 상향 링크 신호들을 수신하고, 상기 단말기(100)로 하향 링크 신호들을 송신한다. 다시 말하면, 상기 Node B들(11a~11b;13a~13b)은 상기 단말기(100)로/로부터의 신호들을 송/수신하는 역할을 수행함으로써, 상기 단말기(100)를 상기 UTRAN(200)으로 접속시키기 위한 접속점(Access Point) 역할을 한다. 상기 RNC(12;14)는 무선 자원의 할당 및 관리를 담당하고, 상기 Node B들(11a~11b;13a~13b)을 상기 핵심망(300)으로 접속시키기 위한 접속점 역할을 한다. 상기 UMTS 망과 접속한 각 단말기는 UTRAN(200) 내의 특정한 RNC(12;14)에 의해서 관리되고 있는데, 이 RNC를 SRNC(Serving RNC)라고 하고, 상기 SRNC는 특정 단말기의 데이터 전송을 위해 상기 핵심망(300)과의 접속점 역할을 하며, 서비스의 제공에 알맞은 무선 자원을 상기 특정 단말기에게 할당한다. 상기 UTRAN(200)을 통해 상기 핵심망(300)과 접속한 단말기는 오직 하나의 SRNC만을 갖는다. 일반적으로, 단말기(100)와 핵심망(300) 사이의 접속을 위해 하나의 RNC가 이용되지만, 상기 단말기(100)의 이동에 의해 다른 RNC가 담당하는 영역으로 이동하는 경우에는 상기 단말기(100)가 이동한 지역의 RNC를 경유하여 상기 SRNC와 연결된다. 이와 같이, SRNC를 제외하고 단말기가 경유하게 되는 모든 RNC들을 DRNC(Drift RNC)들이라 부르며, 상기 DRNC들은 단순히 사 용자 데이터를 라우팅하거나 공용 자원인 코드를 할당하는 부분적인 기능만을 수행한다. 단말기의 관점에서 SRNC와 DRNC의 구분은 논리적인 구분이다. 반면, UTRAN(200)에서의 RNC(12;14)와, Node B들(11a~11b;13a~13b)의 종속적인 관계에 따라, Node B들(11a~11b;13a~13b)의 관점에서, 특정 Node B의 관리를 담당하는 RNC를 CRNC라 부르고, 상기 CRNC는 자신이 관리하고 있는 셀 내에서의 트래픽 부하 제어와, 폭주 제어 및 이들 셀 내에 설정되는 새로운 무선 링크에 대한 수락 제어 기능을 수행한다. 상기 UTRAN(200)의 구조상 각 Node B(11a~11b;13a~13b)는 반드시 하나의 CRNC만을 갖는다.
상기 UTRAN(200)은 상기 단말기(100)와 상기 핵심망(300) 사이의 통신을 위해 무선접속 운반자(Radio Access Bearer; 이하 RAB이라 약칭함)를 구성하고, 유지하고, 관리한다. 상기 핵심망(300)은 종단간(end-to-end)의 서비스 품질(Quality of Service; 이하 QoS라 약칭함) 요구 사항을 상기 RAB에 적용하고, 상기 RAB은 상기 핵심망(300)이 설정한 QoS 요구 사항을 지원한다. 따라서, 상기 UTRAN(200)은 상기 RAB을 구성하고, 유지하고, 관리함으로써 종단간의 QoS 요구사항을 충족시킬 수 있다.
상기 RAB 서비스는 다시 하위 개념의 Iu 운반자 서비스(Iu Bearer Service)와 무선 운반자 서비스(Radio Bearer Service)로 구분된다. 상기 Iu 운반자 서비스는 상기 UTRAN(200)과, 상기 핵심망(300) 경계 노드 사이에서 사용자 데이터의 신뢰성 있는 전송을 수행한다. 상기 무선 운반자 서비스는 상기 단말기(100)와, 상기 UTRAN(200) 사이에서 사용자 데이터의 신뢰성 있는 전송을 수행한다.
한편, 특정 단말에게 제공되는 서비스는 회선 교환 서비스와 패킷 교환 서비스로 구분될 수 있다. 예를 들어, 일반적인 음성 전화 서비스는 상기 회선 교환 서비스에 속하고, 인터넷접속을 통한 웹브라우징서비스는 상기 패킷 교환 서비스로 분류된다. 상기 회선 교환 서비스를 지원하는 통신 시스템에서 RNC(12;14)는 상기 핵심망(300)의 교환기(Mobile Switching Center;이하 MSC)(20)와 연결되고, 상기 MSC(20)는 외부 망으로부터 요청되거나, 상기 외부 망으로 요청되는 음성(voice) 타입의 호(call)의 접속을 관리하는 GMSC(Gateway Mobile Switching Center)(30)와 연결된다. 상기 패킷 교환 서비스를 지원하는 통신 시스템에서, 상기 RNC(12;14)는 상기 핵심망(300)의 SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Support Node;이하 SGSN)(40)과, GGSN(Gateway GPRS Support Node; 이하 GGSN)(50)과 연결된다. 상기 GGSN(50)은 인터넷 또는 외부 패킷 네트워크와의 연동을 위한 게이트웨이의 기능을 수행한다. 상기 SGSN(40)은 상기 GGSN(20)에 연결되어 이동 단말기의 이동성을 관리하고, 패킷 교환기 기능을 수행한다.
다른 한편, 다수의 망 구성 요소들 사이에는 서로간의 통신을 위해 정보를 주고 받을 수 있는 인터페이스(Interface)가 있다. 상기 RNC(12;14)와 상기 핵심망(300)과의 인터페이스를 Iu 인터페이스라고 정의한다. 상기 Iu 인터페이스가 패킷 교환 영역의 구성 요소와 연결되는 곳에서는 Iu-PS라고 하고, 상기 Iu 인터페이스가 회선 교환 영역의 구성 요소와 연결된 곳에서는 Iu-CS라고 정의한다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말기와 UTRAN사이의 무선 인터페이스 (Radio Interface) 프로토콜의 구조를 나타낸 다이어그램이다.
도 2를 참조하면, 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(PHY), 데이터 링크 계층 및 네트워크 계층으로 이루어진다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수직적으로는 데이터 정보를 제공하기 위한 사용자 평면(User Plane)과, 제어신호(Signaling)를 제공하기 위한 제어 평면(Control Plane)으로 구분된다. 상기 사용자 평면은 음성이나 IP(Internet Protocol;이하 IP) 패킷의 전송 등과 같이 사용자의 트래픽 정보를 제공하기 위한 영역이다. 상기 제어 평면은 망의 인터페이스나 호의 유지 및 관리 등을 위한 제어정보를 제공하기 위한 영역이다.
도 2의 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분된다.
상기 L1 계층은 다양한 무선 전송 기술을 이용해 상위 계층에 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 상기 L1 계층은 상위 계층의 매체 접속 제어(Medium Access Control;이하 MAC) 계층과 전송 채널(Transport Channel)을 통해 연결된다. 상기 전송채널을 통해 상기 MAC 계층과 상기 물리 계층 사이에서 데이터가 전달된다.
상기 MAC 계층은 무선 자원의 할당 및 재할당을 위한 MAC 파라미터의 재할당 서비스를 제공한다. 상기 MAC 계층은 상위 계층의 무선 링크 제어(Radio Link Control;이하 RLC) 계층과는 논리 채널(Logical Channel)을 통해 연결된다. 상기 MAC 계층과 상기 RLC 계층 사이에서 전달되는 데이터 정보의 종류에 따라 여러 타 입들의 논리 채널들이 있다.
상기 제어 평면의 정보를 전송할 경우에는 제어 채널(Control Channel)을 이용하고, 상기 사용자 평면의 정보를 전송하는 경우는 트래픽 채널(Traffic Channel)을 사용한다.
상기 MAC 계층은 관리하는 전송 채널의 종류에 따라 MAC-b 부계층(Sublayer), MAC-d 부계층, MAC-c/sh 부계층으로 구분된다. 상기 MAC-b 부계층은 시스템 정보(System Information)의 방송을 담당하는 전송 채널인 방송 채널 (Broadcast Channel;이하 BCH)를 관리한다. 상기 MAC-c/sh 부계층은 다른 단말기들과 공유되는 순방향 접속 채널(Forward Access Channel; 이하 FACH)이나 하향링크 공유 채널 (Downlink Shared Channel;이하 DSCH) 등의 공통 전송 채널을 관리한다. UTRAN에서 CRNC(Controlling RNC)가 상기 MAC-c/sh 부계층을 포함한다. 상기 MAC-c/sh 계층은 셀 내의 모든 단말기들이 공유하는 채널들을 관리하므로, 각 셀에 대해서 하나씩 존재한다. 각 단말기는 하나의 MAC-c/sh 부계층을 포함한다. 상기 MAC-d 부계층은 특정 단말기에 대한 전용 전송 채널인 전용 채널(Dedicated Channel;이하 DCH)를 관리한다. SRNC(Serving Radio Network Controller)가 상기 UTRAN의 MAC-d 부계층을 포함한다. 각 단말기도 하나씩의 MAC-d 부계층을 포함한다.
상기 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원하며, 상위 계층으로부터 전달된 RLC 서비스 데이터 단위(Service Data Unit; 이하, SDU라 약칭함)들을 분할 및 연결 (Segmentation and Concatenation)한다. 상기 상위 계층로부터 전달된 RLC SDU는 상기 RLC 계층에서 처리할 수 있는 RLC 데이터 단위들로 나누어지고, 이 나누어진 RLC 데이터 단위들에 헤더(Header) 정보가 부가되어 프로토콜 데이터 단위(Protocol Data Unit; 이하, PDU라 약칭함)의 형태로 상기 MAC 계층에 전달된다. 상기 RLC 계층은 상위 계층으로부터 전달된 RLC SDU 또는 RLC PDU들을 저장하기 위한 RLC 버퍼를 포함한다.
방송/멀티캐스트제어(Broadcast/Multicast Control; 이하 BMC라 약칭함) 계층은 상기 핵심망으로부터 전달된 셀 방송 메시지(Cell Broadcast Message; 이하 CB 메시지라 약칭함 )를 전송할 UE(User Equipment, 예를 들어, 단말기)들을 스케쥴링하고, 상기 스케줄링 결과에 근거하여 특정 셀(들)에 위치한 해당 UE들에게 상기 셀 방송 메시지를 전달한다. 상기 UTRAN에서 상위 계층으로부터 전달된 CB 메시지는 메시지 ID, 일련 번호(Serial Number) , 코딩 정보(coding scheme) 등의 헤더 정보가 더해져 BMC 메시지로 생성된다. 그리고, 이 BMC 메시지는 RLC 계층에 전달된다. 상기 RLC 계층은 상기 BMC 메시지에 RLC 헤더 정보를 부가하여, 논리 채널 CTCH (Common Traffic Channel)를 통해 MAC 계층에 전달한다. 상기 논리채널 CTCH는 전송채널 FACH (Forward Access Channel)와 물리채널 S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel)에 매핑된다.
L3의 가장 하부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. 무선 운반자 (Radio Bearer; 이하 RB라 약칭함)들의 설정, 재설정 및 해제와 관련되어 전송 채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 UE와 UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되 는 서비스를 의미한다. 상기 RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 필요한 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다.
참고로, RLC 계층은 상위에 연결된 계층에 따라 사용자 평면에 속할 수도 있고 제어 평면에 속할 수도 있다. 상기 제어평면에 속하는 경우에는 무선 자원 제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층으로부터 데이터를 전달 받는 경우에 해당되고, 그 외의 경우는 사용자 평면에 해당한다.
또한, 상기 도 2에서 알 수 있듯이 RLC 계층과 PDCP 계층의 경우에는, 하나의 계층 내에 여러개의 엔터티(Entity)들이 존재할 수 있다. 이는 하나의 단말기가 여러 개의 무선 운반자들을 갖고, 각 무선 운반자에 대하여 일반적으로 오직 하나의 RLC 엔터티 및 PDCP 엔터티가 사용되기 때문이다.
한편, 단말기와 UTRAN 사이에는 데이터를 주고받기 위한 채널들이 정의되어 사용된다. 상기 단말기와 상기 UTRAN의 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용해 데이터를 주고 받는다. 이와 함께, UMTS의 무선접속 구간에서는 물리채널 이외에 프로토콜 계층간의 데이터 전송 통로를 전송채널(Transport Channel)과 논리채널(Logical Channel)이라고 정의해서 사용한다. 상기 논리 채널은 RLC 계층과 MAC 계층 사이에서, 상기 전송 채널은 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터의 교환을 위해 제공되는 채널로서, 상기 MAC 계층에서는 전송채널 간의 매핑이, 물리 채널에서는 전송채널과 물리채널 간의 매핑이 이루어진다.
이하 멀티미디어 방송 및/또는 멀티캐스트 서비스(Multimedia Broadcast/Multicast Service: 이하 MBMS로 약칭함)에 대해 살펴보도록 하자. 기존의 BMC 계층에서 제공하는 셀 방송 서비스(Cell Broadcast Service:이하 CBS라 약칭함)는 멀티캐스트 기능을 지원하지 않을 뿐만 아니라, 최대 1230octet 크기의 단문 메시지만 전송 가능하므로 멀티미디어 서비스를 제공하는 데는 한계가 있다. 이런 이유로 MBMS 라는 새로운 서비스가 제안된 것이다.
상기 MBMS는 단방향 점대다 베어러 서비스(Point-to-Multipoint Bearer Service)를 이용하여 오디오, 그림, 영상 등의 멀티미디어 데이터를 다수의 단말기들에게 동시에 전달하는 서비스이다.
상기 MBMS는 방송 모드와 멀티캐스트 모드로 구분된다. MBMS 방송 모드는 방송 지역(Broadcast Area)에 있는 모든 단말기들에게 멀티미디어 데이터를 전송하는 서비스이다. 상기 방송 지역이란 방송 서비스가 가능한 영역을 말한다. 반면, MBMS 멀티캐스트 모드는 멀티캐스트지역(Multicast Area)에 있는 어떤 특정 단말기 그룹에게만 멀티미디어 데이터를 전송하는 서비스이다. 상기 멀티캐스트 지역이란 멀티캐스트 서비스가 가능한 영역을 말한다.
상기 MBMS 서비스를 제공받고자 하는 단말기들은 네트웍에서 제공하는 서비스안내(service announcement) 메시지를 수신한다. 상기 서비스 안내 메시지란 앞으로 제공될 서비스들의 목록과 관련 정보를 해당 단말기에게 알려주는 행위를 말한다. 또한, MBMS 서비스를 제공받고자 하는 단말기들은 네트웍에서 제공하는 서비스 통지(Service Notification) 메시지를 수신해야 한다. 상기 서비스 통지 메시지란 전송될 방송 데이터에 대한 정보를 단말에게 알려주는 행위를 말한다. 멀티캐스 트 모드의 MBMS 서비스를 제공받고자 하는 단말기들은 특별히 멀티캐스트 가입그룹(Multicast Subscription Group)에 가입(Subscription)해야 한다. 상기 가입이란 서비스 제공자(Service Provider)와 단말기간에 관계를 설정하는 행위를 지시한다. 상기 멀티캐스트 가입그룹이란 가입절차를 거친 단말기들의 집단을 말한다. 상기 멀티캐스트 가입그룹에 가입한 단말기들은 특정 멀티캐스트 서비스를 제공받기 위해 멀티캐스트 그룹(Multicast Group)에 참가(Joining)할 수 있다. 상기 멀티캐스트 그룹이란 특정 멀티캐스트서비스를 수신하는 단말기 그룹을 지시한다. 상기 참가란 특정 멀티캐스트서비스를 제공받고자 모인 멀티캐스트 그룹에 합류하는 행위를 말한다. 상기 참가하는 행위는 또 다른 말로 MBMS 멀티캐스트 활성화(MBMS Multicast Activation)라 불린다. MBMS 멀티캐스트 활성화 또는 참가 과정을 통해 사용자는 특정 멀티캐스트 데이터를 제공받을 수 있게 된다.
상기 멀티미디어 데이터를 방송 또는 멀티캐스팅으로 전송하는 MBMS 서비스는 실시간 패킷을 전송하기 위하여 실시간 전송 프로토콜(Real-time Transport Protocol;이하 RTP)을 이용한다. 상기 RTP는 오디오나 비디오 등 실시간 전송 특성을 갖는 멀티미디어 데이터를 멀티캐스트 네트웍이나 유니캐스트(Unicast) 네트웍 상에서 전송하는데 적합하도록 만들어진 프로토콜이다. 상기 RTP는 다자간 멀티미디어 회의에서 요구되는 실시간 전송 특성의 멀티미디어 데이터를 위해 제안되었으나, 특정 어플리케이션을 제한하지는 않는다. 상기 RTP에 의한 패킷의 포맷에서, RTP 미디어 타입(media type) 필드는 현재 RTP 패킷에 실려 전송되는 페이로드(payload)의 타입을 알려준다. 즉, 상기 RTP 미디어 타입 정보를 통하여 해당 단말기는 상기 RTP 패킷이 음성 데이터를 포함하는 것인지 영상 데이터를 포함하는 것인지 알 수 있다. 하지만, RTP 자체는 음성 서비스나 영상 서비스와 같은 실시간 서비스에 대한 QoS(Quality of Service)를 보장하지 못한다. 실시간 데이터의 전송은 제어 프로토콜인 RTCP(RTP Control Protocol)을 이용해서 그 효과가 최대가 된다. 상기 RTCP는 멀티캐스트 네트웍에서 데이터 전송을 모니터링하고, 최소한의 제어 및 정체 확인(Identification) 기능을 한다. 상기 RTCP의 가장 주된 기능은 상기 멀티캐스트 네트워크에서 동일 구성 요소 및 동일 기능의 요소들에게 데이터를 분배하기 위한 상태 정보의 피드백 정보를 생성하는 것으로, 이는 다른 프로토콜들의 흐름 제어(flow control)와 혼잡 제어(congestion control)와 관련이 있다. 구체적으로 설명하자면, RTCP에 따른 패킷은 데이터 소스(Source)에서부터 최종 목적지까지 해당 RTP 패킷의 상태 정보, 예를 들어, 상기 RTP 패킷이 전송될 때, RTP 패킷의 소실되는 양에 대한 정보를 포함하고, 이 상태 정보는 상기 데이터 소스에서 상기 RTP 패킷의 데이터 크기를 조절하고, 적합한 인코딩 방법을 결정하는데 이용된다.
상기 데이터 소스가 포함하고 있는 RTP 및 상기 패킷의 최종 목적지인 단말기가 포함하고 있는 RTCP는 유선 망에 적합하도록 만들어진 프로토콜로써 무선 구간에서 그대로 적용하여 사용하는 데는 다음과 같은 문제점이 있다.
유선 구간과 무선 구간에서의 패킷 소실을 구분하지 않은 RTCP 패킷은 원래 목적인 유선 구간에서의 충돌(Collision) 발생에 의한 패킷의 소실 양을 체크함으로써 망의 상황을 모니터링하는 것이다. 그러나, 무선 구간에서의 패킷 소실이 유 선 구간에서의 충돌 발생으로 잘못 판단하게 되며, UMTS 망의 상황을 고려해 볼 때, 유선 구간에서의 패킷 소실보다는 무선 구간에서 패킷 데이터의 소실이 더 많이 일어나므로, 상기 데이터 소스가 RTCP 패킷에 근거하여 이후의 RTP 패킷을 처리하는데 있어 오류의 가능성이 크다. 예를 들어, 상기 데이터 소스는 상기 RTP 패킷의 크기 및 인코딩 기법을 변화시켜 상기 RTCP에 근거하는 패킷의 소실을 줄이고자 한다. 유선 구간 및 무선 구간에서 발생하는 패킷의 소실은 원인이 다르므로, 해당 원인에 따라 패킷의 크기 및 인코딩 기법이 유선 구간 및 무선 구간 각각에 대해 적절하게 변경되어야 하지만, 상기 데이터 소스는 이를 구분할 수 있는 방법이 없으므로 RTP 패킷에 대한 오류의 발생을 적게 하기 위한 유선 망 및/또는 무선 망에서의 실시간 패킷 데이터의 처리및 제어가 효과적으로 수행하지 못하는 문제점이 있다.
이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 패킷 데이터를 처리하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 패킷 데이터의 처리 제어 및 흐름 제어를 위한 최적의 상태 정보를 발생시키기 위한 패킷 데이터를 처리하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유선 망과 무선 망에서의 패킷 데이터의 처리 제어 및 흐름 제어를 위한 최적의 상태 정보를 발생시키기 위한 패킷 데이터를 처리 하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 실시간 패킷 데이터의 방송 및 멀티캐스트 서비스를 지원하기에 적당하도록 하는 패킷 데이터를 처리하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 패킷 데이터 처리 장치는 실시간 패킷 서비스를 제공하는 제1 프로토콜과, 이 프로토콜을 제어하기 위한 제2 프로토콜을 유선 구간과 무선 구간으로 구분하여 운용한다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 실시간 프로토콜 패킷의 흐름을 위한 UMTS 망의 구성을 나나타낸 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시간 프로토콜 패킷의 흐름을 위한 블록 다이어그램이다.
본 발명은 데이터 소스로부터 목적지 단말기로 RTP 패킷이 전송되는 도중, 상기 데이터 소스가 소실된 RTP 패킷의 개수와 패킷 전송시 발생한 지연 시간 등과 같은 수신 상태를 판단하기 위한 정보를 무선 구간에서의 수신 상태까지 포함한 것이 아닌, 유선 구간의 종단까지의 RTP 패킷의 수신상태를 포함하는 것으로, 원래의 RTP와 RTCP의 생성 목적에 부합하도록 하고자 한다. 여기서 데이터 소스는 예를 들어 데이터를 제공하는 서버 또는 단말기라고 할 수 있다.
이를 위해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, UTRAN(200)의 유/무선 구간 구분 장치(80)가 유선 구간과 무선 구간을 구분하여 관장하도록 하고, 유선 구간의 종단인 UTRAN이 실시간 패킷 서비스를 담당하는 프로토콜 계층, 즉 실시간 전송 프로토콜(Realtime Transport Protocol;RTP) / 실시간 전송 프로토콜 제어 프로토콜 (RTP Control Protocol; RTCP), 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol; 이하 UDP) 계층 및 인터넷 프로토콜(Internet Protocol;이하 IP) 계층을 더 포함하도록 하고 있다.
도 3를 참조하면, 상기 데이터 소스(70)로부터 전송되는 RTP 패킷 데이터는 외부 네트워크에서 IP 멀티캐스트되어 핵심망(300)의 구성 요소들(예를 들어, GGSN(50), SGSN(40), 라우터(60))을 거쳐 UTRAN(200) 내의 RNC(12)까지 전송된다. 상기 IP(Internet Protocol) 멀티캐스트는 IP의 확장으로서 인터넷 상에서 똑같은 정보를 필요로 하는 여러 사용자들이 있을 때, 이 사용자들을 하나의 그룹으로 묶어서 해당 정보를 보내주는 것을 의미한다. 즉, 일대다 대응의 통신이다. 상기 IP 멀티캐스트 방법을 사용하게 되면, 대역을 아끼는 효과와(bandwidth saving), 송신측의 부하(load) 뿐만 아니라 네트웍의 부하(load)도 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 멀티캐스트는 많은 클라이언트들(clients)에게 동일 정보를 동시에 제공할 수 있는 동시성을 갖추고 있다. 이런 장점을 갖춘 상기의 IP 멀티캐스트를 사용하기 위해서는 IP 멀티캐스트 주소가 필요하다. 상기 IP 멀티캐스트 주소는 멀티캐스트 그룹을 지정하기 위해 필요하며, 이 IP 멀티캐스트 주소의 범위는 224.0.0.0에서부터 239.255.255.255인 클래스 D를 사용한다. 또한 IP 멀티캐스트 라우팅 방법 을 사용한다. 상기 라우팅 방법은 데이터를 제공하는 출발지와, 이 데이터를 수신할 목적지가 서로 다른 서브 네트웍에 있을 때, 상기 출발지로부터의 상기 데이터가 상기 목적지까지 가는 방법을 결정하는 것을 말한다. 상기 라우팅을 수행하는 호스트를 상기 라우터(60)라고 한다. 상기 라우터(60a)는 이웃하는 라우터와 통신을 하기 통해서 각 호스트가 서브 네트웍의 어느 위치에 있는지를 정기적으로 확인해서 라우팅 테이블에 기록하여 저장한다. 예를 들어, IP 멀티캐스트는 네트웍상의 구성 요소들이 트리 구조를 가질 때 하위 구성 요소들이 공통적인 특정 주소(address)를 그 상위 구성 요소로 알리고, 상위 구성 요소가 갖고 있는 상기 특정 주소로 전송된 RTP 패킷은 상기 라우터가 갖는 라우팅 테이블에 따라 상기 구성요소의 모든 하위 구성요소들로 동시에 전송하도록 하는 데이터의 전송 방법이다. 다수의 사용자들에게 멀티미디어 방송 및/또는 멀티캐스트 서비스를 동시에 제공해야 하므로, 상기 IP 멀티미디어 방법 및 라우터를 이용하여 상기 RTP 패킷을 많은 목적지(예를 들어, 상기 제1 라우터(60a)로부터의 다수의 GGSN들(50a~50n))에게 RTP 패킷 데이터를 동시에 전송할 수 있다.
상기 핵심망(300)으로부터 상기 UTRAN(200)으로 RTP 패킷 데이터가 제공되는 때에, 상기 UTRAN(200) 내의 유/무선 구간 구분 장치(80)는 유선 구간 상에서 상기 RTP 패킷을 수신한다. 상기 유/무선 구간 구분 장치(80)는 RNC들(12a~12n) 내부 각각에 또는 상기 RNC들 (12a~12n)들 각각에 연결되어 구성되어질 수 있다.
상기 유/무선 구간 구분 장치(80)는 상기 수신된 RTP 패킷에 대한 수신 상태 정보를 RTCP 패킷에 포함시켜 유선 구간을 통해 외부 네트워크의 상기 데이터 소스(70)로 피드백한다. 이에, 상기 데이터 소스(70)는 상기 RTCP 패킷이 포함하는 RTP 패킷의 상태 정보에 근거하여 다음 RTP 패킷의 코딩 기법 과 크기 및 양을 결정한다. 상기 유/무선 구간 구분 장치(80)는 상기 수신된 RTP 패킷을 무선 구간 상에서 해당 RNC(12)에 포함되는 다수의 단말기들(100)에게 전송한다. 상기 유/무선 구간 구분 장치(80)로부터 무선 구간을 통해 상기 다수의 단말기들(100)에게 전송되는 RTP 패킷은 하향 링크 공통 무선 채널 또는 하향 링크 전용 무선 채널을 통해 방송 및/또는 멀티캐스트되어 전송된다. 각 단말기(100)는 상기 수신된 RTP 패킷이 무선 구간 상에서 전송되는 도중에 발생한 소실된 RTP 패킷의 개수와 RTP 패킷의 전송 지연 시간 등과 같은 데이터의 수신 상태 정보를 생성하고, 이 수신 상태 정보를 RTCP 패킷에 포함시켜 무선 상에서 상기 유/무선 구간 구분 장치(80)로 피드백한다. 상기 유/무선 구간 구분 장치(80)는 무선 구간 상에서 각 단말기(100)로부터 전송되는 RTCP 패킷의 수신 상태 정보에 근거하여 무선 구간 상에서 각 단말기(100)로 전송되는 RTP 패킷의 전송을 제어한다. 즉, 상기 유/무선 구간 구분 장치(80)는 무선 구간 상에서 각 단말기(100)로부터 전송된 RTCP 패킷이 포함하는 RTP 패킷의 수신 상태 정보에 근거하여 다음 RTP 패킷의 코딩 기법, 크기, 양을 결정한다. 또한, 상기 유/무선 구간 구분 장치(80)는 각 단말기(100)로부터 무선 구간 상에서 전송되는 RTCP 패킷을 유선 구간 상에서 상기 데이터 소스(70)로 피드백한다.
도 4를 참조하면, 상기 유/무선 구간 구분 장치(80)는 상기 UTRAN(200) 내에 위치하며, 그 논리적 위치는 무선 접속망 프로토콜 계층의 상위에 위치한다. 상기 UTRAN(200)은 유선 구간과 무선 구간을 매칭해주는 역할을 하는 네트웍으로써, 망접속 프로토콜과 무선 프로토콜이 그 구성을 이룬다.
요약하자면, 상기 UTRAN(200)의 유/무선 구간 구분 장치(80)는 상기 RTP 패킷의 전송 구간을 유선 구간과 무선 구간으로 구분하여, 상기 핵심망(300)으로부터 유선 구간을 통하여 전달되는 RTP 패킷을 처리하도록 한다. 그리고, 상기 유/무선 구간 구분 장치(80)는 유선 구간의 종단에서 RTCP 패킷을 상기 데이터 소스(70)로 전송하여, 종래의 RTP 과 RTCP의 동작을 바람직하게 수행할 수 있다. 자세하게는, 각 단말기(100)로부터 RTCP 패킷이 전송되지 않으므로, 무선 자원의 과용을 방지하고, 인터넷에서 충돌에 기인하여 소실되는 패킷들의 수에 상응하는 소실 패킷의 수를 카운트할 수 있고, RTP가 RTCP 패킷의 피드백 기능에 적절히 동작할 수 있다. 또한, 본 발명은 방송 및 멀티캐스트 방법을 좀 더 효과적으로 수행할 수 있다.
또한 유선 구간과 무선 구간을 구분하는 유/무선 구간 구분 장치(80)는 상기 데이터 소스(70)로부터 전달 받은 RTP 패킷을 다수의 단말기들(100)에게 하향링크 무선채널을 통해 방송 및/또는 멀티캐스트 전송을 하고, 상기 RTP 패킷을 수신한 단말기들(100)은 상기 수신한 RTP 패킷에 대한 수신 상태 정보를 역 방향으로 무선 구간을 통해 UTRAN(200)에 위치한 유/무선 구간 구분 장치(80)로 전송한다. 이와 같이 무선 구간에서 RTP 패킷에 대한 수신 상태 정보는 상기 유/무선 구간 구분 장치(80)가 상기 RTCP 패킷의 상태 정보에 근거하여 무선 구간의 전송을 제어하도록 하고 있다. 또한 여기서 설명된 본 발명은 여기서 구체적으로 기재하지 않은 UMTS 시스템이외의 동일한 프로토콜을 사용하는 시스템에서도 다른 시스템에서도 적용 될 수 있다.
본 발명은 유선 망에 적합하도록 만들어진 RTP와 RTCP를 이용하여 실시간 데이터 패킷을 전송하는 경우에, RTP 패킷의 제어를 위해 생성되는 RTCP 패킷이 유/무선 종단에서 각각 발생하도록 하였다. 즉, 유선 구간의 종단에서는 유선 구간을 통해 전달 받은 RTP 패킷의 수신 상태 정보를 포함하는 RTCP 패킷을 유선 구간을 통해 데이터의 소스(Source)로 전송하고, 이후 RTP 패킷을 전송함에 있어 상기 데이터 소스가 적합한 인코딩을 할 수 있고, 정확한 데이터 송신량을 조절 할 수 있으며, 유선 망의 상황을 정확히 파악하여 망의 제어를 보다 효과적으로 할 수 있다.
또한 무선 구간에 있어서도 무선 구간만을 따로 관리 및 제어를 함으로써, 무선상황에 적합하도록 무선 구간 자체적으로 데이터 송신량을 조절할 수 있다.
유선 구간과 무선 구간을 분리함으로써 실시간 데이터 패킷의 소실이 유선 구간에서 발생했는지 무선 구간에서 발생했는지 여부 및 유선 구간과 무선 구간에서의 패킷 전송 지연시간 정보 등을 정확히 판단할 수 있다.
또한 MBMS 서비스에서 실시간 패킷을 단말로 방송 및/ 멀티캐스팅 할 때 ,더욱
효과적인 서비스를 제공할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

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  27. 유선 구간 및 무선 구간을 포함하는 이동통신 시스템에서의 통신 방법에 있어서,
    데이터 소스로부터 수신한 패킷 데이터가 실시간(real-time) 패킷 데이터 또는 비실시간(non-real-time) 패킷 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는지를 판단하는 단계;
    상기 패킷 데이터가 상기 실시간 패킷 데이터를 포함하는 경우, 유/무선 구간 구분 장치는 상기 데이터 소스로부터 상기 유선 구간을 통해 상기 패킷 데이터를 수신하도록 구성하는 단계;
    무선 접속망(radio access network)에서 상기 데이터 소스로부터 상기 유선 구간상의 전송 프로토콜을 이용하여 상기 실시간 패킷 데이터를 수신하는 단계;
    상기 유/무선 구간 구분 장치에서 상기 데이터 소스로부터 수신한 패킷 데이터의 상기 유선 구간 전송 프로토콜 이용에 따라 발생한 데이터 손실에 관한 제1 수신 상태 정보를 생성하는 단계;
    상기 유/무선 구간 구분 장치에서 상기 데이터 소스로 상기 제1 수신 상태 정보를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 패킷 데이터가 상기 비실시간 패킷 데이터를 포함하는 경우에는 상기 유/무선 구간 구분 장치는 구성되지 않는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 무선 접속망에서 단말기로 상기 패킷 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 무선 접속망에서 상기 무선 구간에서 발생한 상기 패킷 데이터의 데이터 손실에 관한 제2 수신 상태 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 무선 접속망에서 상기 데이터 소스로 상기 제2 수신 상태 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.
  31. 제 27항에 있어서,
    상기 제1 수신상태 정보에 근거하여 상기 전송 프로토콜을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 전송 프로토콜은 상기 실시간 패킷 데이터에 관한 전송 패킷 데이터 크기 및 코딩 기법 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.
  33. 유선 구간 및 무선 구간을 포함하는 이동통신 시스템에 있어서,
    상기 유선 구간상의 전송 프로토콜을 이용하여 데이터 소스로부터 실시간 패킷 데이터를 포함하는 패킷 데이터를 수신하는 무선 접속망; 및
    상기 데이터 소스로부터 수신한 패킷 데이터의 상기 유선 구간상의전송 프로토콜 이용에 따라 발생한 데이터 손실에 관한 제1 수신 상태 정보를 생성하고, 상기 제1 수신 상태 정보를 상기 데이터 소스로 전송하는 유/무선 구간 구분 장치를 포함하되,
    상기 무선 접속망은, 상기 데이터 소스로부터 수신한 패킷 데이터가 실시간(real-time) 패킷 데이터 및 비실시간(non-real-time) 패킷 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는지 판단하고,
    상기 유/무선 구간 구분 장치는 상기 패킷 데이터가 실시간 패킷 데이터를 포함하는 경우 상기 유선 구간을 통해 상기 데이터 소스로부터 상기 패킷 데이터를 수신하도록 구성되고, 상기 패킷 데이터가 비실시간 패킷 데이터를 포함하는 경우에는 구성되지 않는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 무선 접속망은 단말기로 상기 패킷 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 무선 접속망은 상기 무선 구간을 통해 상기 단말기로 전송된 상기 패킷 데이터의 데이터 손실에 관한 제2 수신 상태 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 무선 접속망은 상기 데이터 소스로 상기 제2 수신 상태 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.
  37. 제 33항에 있어서,
    상기 제1 수신상태 정보에 근거하여 상기 전송 프로토콜을 조정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 전송 프로토콜은 상기 실시간 패킷 데이터에 관한 전송 패킷 데이터 크기 및 코딩 기법 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.
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