KR101017532B1 - 통신 시스템에서 흐름 제어 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 흐름 제어 방법 Download PDF

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Abstract

흐름 제어 방법에서, 더 많은 데이터를 요구하는 흐름 제어 메시지는 제 1 통신 장치(120)에 의해 출력된 데이터량 및 제 1 통신 장치(120)의 이용가능한 데이터 저장 용량에 기초하여 제 1 통신 장치(120)로부터 전송된다.
흐름 제어, 데이터, 메시지, 통신 장치, 전송, 출력량

Description

통신 시스템에서 흐름 제어 방법{METHOD FOR FLOW CONTROL IN A COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래의 무선 통신 시스템의 부분을 기술한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 흐름 제어를 수행하기 위한 방법에 대한 블록도.
도 3은 도 2의 실시예의 대안 실시예를 기술한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 코어 네트워크 110: 기지국 제어기
120: 기지국 전송 시스템 122: 버퍼
130: 액세스 단말
발명의 배경
통신 시스템, 특히 무선 액세스 네트워크는 무선 인터페이스를 통해 음성 및 데이터를 제공하기 위하여 다양한 소자들 및 유닛들을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 액세스 네트워크는 전형적으로 액세스 단말(130), 기지국 전송 시스템("BTS")(120)과 같은 통신 전송 장치, 및 기지국 제어기("BSC")(110)와 같은 통신 시스템 제어 장치를 포함한다. BSC(120)는 코어 네트워크(100)로부터 데이터를 수신하고 데이터를 BTS(120)에 전송하여, BTS(120)가 데이터를 무선 링크(125)를 통해 액세스 단말("AT")(130)에 전송할 수 있도록 한다. 데이터는 또한 역방향으로 통신되며 AT(130)로부터 코어 네트워크(100)에 전송된다. BTS(120) 및 BSC(120)간의 접속은 보통 네트워크의 백홀(backhaul) 부분으로서 간주되며, 전형적으로 T1 설비(115)를 통과한다.
BSC(110)으로부터 BTS(120)로 전송된 데이터 프레임들은 상기 데이터 프레임들이 무선 인터페이스를 통한 전송을 위하여 스케줄링되기 전에 BTS(120)에서 버퍼링된다. 보통, BTS(120)는 BSC(110)에서의 버퍼들과 비교하여 훨씬 더 제한된 버퍼 크기를 가진다. 더욱이, 전송을 위한 무선 인터페이스 용량 및 대역폭은 제한된다.
대부분의 시간이 백홀에서의 레이트보다 낮은 가변율로 BTS(120)에서의 데이터 프레임들이 전송되고 BSC(110)에서의 패킷 도달이 매우 높기 때문에, BSC(110)로부터 BTS(120)로의 순방향 전송 경로 및 무선 인터페이스로의 전송은 "퍼넬 현상(funnel effect)"을 유발한다. 만일 BSC(110)로부터 BTS(120)로의 흐름이 제어되지 않는다면, 데이터 프레임들은 BTS(120)에서의 버퍼들(예컨대, 버퍼(122))을 오버플로우할 수 있고, 패킷 손실을 크게 할 수 있다. 패킷 손실은 재전송의 확률을 증가시키고 이에 따라 시스템 효율 및 서비스 품질을 감소시킨다. 따라서, BSC(110) 및 BTS(120)사이의 흐름 제어는 버퍼 오버플로우 확률을 최소화하는 것을 시도하며, 이에 따라 패킷 손실 및 재전송을 최소화한다. 다른 한편으로, 만일 BSC(110)로부터 BTS(120)로의 흐름이 너무 엄격하게 조절된다면, 이는 BTS(120)에서 버퍼 언더플로우를 유발하며 이에 따라 무선 인터페이스 용량을 낭비한다. BSC(110) 및 BTS(120)사이의 흐름 제어는, 시스템 자원이 거의 이용되어 시스템 효율이 유지될 수 있도록 버퍼 오버플로우 및 버퍼 언더플로우 둘다를 최소화하기 위하여 주의깊게 관리되어야 한다.
흐름 제어는 데이터 소스가 네트워크내의 수신기로의 전송율을 현재 이용가능한 서비스율에 매칭하도록 하는 메커니즘 및 방법에 관한 것이다. 흐름 제어는 또한 혼잡 제어 기술(congestion control technique)로 고려될 수 있다. 따라서, 흐름 제어는 네트워크 통신 장치에서 오버플로우 또는 언더플로우중 하나를 유발하지 않으면서 데이터 흐름율을 조절하는 것을 시도한다.
흐름 제어를 실행하기 위한 한 가능한 방법은, BTS(120)가 BSC(100)에 명령하여 BSC(110)가 BTS(120)에서 수용할 수 있는 데이터량을 전송할 수 있도록 한다. 특히, BTS(120)는 BTS(120)에서 수용될 수 있는 데이터량을 지시하는 흐름 제어 지시 메시지를 전송함으로서 BSC(110)에 알린다. 이러한 수신기 구동 흐름 제어 메커니즘은 버퍼 오버플로우가 발생하지 않도록 한다. 그러나, 이러한 흐름 제어 방법은 BTS(120)에서의 버퍼 언더플로우를 방지하기 위한 메커니즘을 제공하지 않는다.
BSC(110)에 흐름 제어 메시지들이 많이 전송될 수록 BSC(110)는 BTS(120)에 전송하는 데이터량을 결정하기 위하여 더 최신의 정보를 가지는 것이 인식될 것이다. 그러나, 흐름 제어 지시 메시지들은 BSC(110) 및 BTS(120)간의 백홀 설비의 대역폭을 점유하며, 백홀을 통해 전송된 다른 트래픽에 대하여 지연을 유발한다. 더욱이, 흐름 제어 메시지들은 BSC(110) 및 BTS(120)의 처리 전력을 소비한다. 따라서, 흐름 제어 메시지들을 전송함으로서 생성된 오버헤드는 최소로 유지되어야 한다.
발명의 요약
본 발명에 따른 흐름 제어 방법은 제 1 통신 장치로부터 제 2 통신 장치로 전송된 흐름 제어 메시지를 이용하여 한 통신 장치로부터 다른 통신 장치로의 데이터 흐름을 조절한다. 흐름 제어 메시지는 제 1 통신 장치가 수용할 수 있는 데이터량을 제 2 통신 장치에 알린다. 제 1 통신 장치에 이미 전송된 명령 및 데이터량에 기초하여, 제 2 통신 장치는 제 1 통신 장치에 전송될 데이터량을 결정한다.
본 발명의 한 전형적인 실시예에서, 흐름 제어 메시지는 데이터 출력 카운터가 동적으로 확립된 데이터 출력 카운트 문턱치를 초과할 때 전송된다. 카운터는 예컨대 제 1 통신 장치의 전송 버퍼로부터 제거된 데이터 패킷들의 수를 카운트한다. 따라서, 카운터는 마지막 흐름 제어 메시지가 전송된 이후에 전송된 데이터량의 측정치를 제공한다.
본 발명의 방법에 따르면, 카운터 문턱치는 전송 버퍼의 상태(점유기간 또는 유효성)에 기초하여 동적으로 확립된다. 전형적인 일 실시예에서, 전송 버퍼가 거의 채워질 때, 낮은 카운트 문턱치가 설정된다. 낮은 카운트 문턱치는 흐름 제어 메시지들이 더 자주 전송되도록 한다. 전송 버퍼가 거의 채워지기 때문에, 흐름 제어 메시지는 제 1 통신 장치가 단지 제한된 데이터량만을 수용하다는 것을 제 2 통신 장치를 통지할 것이다. 따라서, 다음 흐름 제어 메시지까지 일정기간 이상 충분한 데이터가 전송되지 않기 때문에 및/또는 다음 흐름 제어 메시지전에 충분한 양의 데이터가 전송되기 때문에 언더플로우에 대하여 포텐셜(potential)이 존재한다. 흐름 제어 메시지들을 전송하는 횟수를 증가시킴으로서, 본 발명에 따른 방법은 제 1 통신 장치에서의 전송 링크의 스타빙(starving)없이 일어나는 데이터 흐름을 유지한다. 전송 버퍼가 비어 있을때, 높은 카운트 문턱치는 흐름 제어 메시지들을 전송하는 횟수를 감소시키기 위하여 설정된다. 제 2 통신 장치가 대량의 데이터를 전송할 수 있다는 것을 흐름 제어 메시지가 지시하기 때문에, 흐름 제어 메시지들은 자주 전송될 필요가 없다. 이러한 것은 통신 시스템에서 두개의 통신 장치들 간의 전송 링크에 대한 대역폭을 절약한다. 특히, 이러한 것은 무선 통신 시스템에서 네트워크의 백홀 부분에 대한 대역폭을 절약한다. 또한 이는 양 장치들에 대한 CPU 처리 전력 요건을 감소시킨다.
본 발명은 이하의 기술된 상세한 설명 및 첨부한 도면들로부터 더 용이하게 이해될 것이며, 도면들에서 동일 부재들은 동일 도면부호들로 표현된다. 또한, 상세한 설명 및 도면들은 단지 설명을 위해서만 제공되며 본 발명을 제한하지 않는다.
양호한 실시예들의 상세한 설명
본 발명은 네트워크내에서 한 통신 장치로부터 다른 장치로 데이터의 흐름을 제어하는 방법을 제공한다. 단지 설명을 위해서, 본 발명의 방법은 도 1에 기술된 무선 액세스 네트워크에 적용되는 것으로 기술되며, 상기 네트워크에서 통신되는 데이터는 패킷들로 통신된다. 그러나, 본 발명이 데이터 전송의 구현 및 형태에 제한되지 않는 것이 용이하게 이해될 것이다.
전형적인 일 실시예에서, 본 발명에 따른 흐름 제어 방법은 BTS(120)로부터 BSC(110)로 전송된 흐름 제어 메시지를 이용하여 BSC(110)로부터 BTS(120)로의 패킷들의 흐름을 조절한다. 흐름 제어 메시지는 BTS(120)가 수용할 수 있는 패킷들의 수를 BSC(110)에 알린다. BTS(120)에 이미 전송된 정보 및 패킷들의 수를 이용하여, BSC(110)는 BTS(120)에 전송될 패킷들의 추가 수를 결정한다. 본 발명의 실시예에서, 흐름 제어 메시지는 패킷 카운터가 동적으로 확립된 패킷 카운트 문턱치를 초과할 때 전송된다. 패킷 카운터는 전송 버퍼(122)로부터 제거되고 BTS(120)로부터 AT들(130)에 전송된 패킷들의 수를 카운트한다. 왜냐하면, 마지막 제어 메시지가 전송되기 때문이다. 따라서, 패킷 카운터는 마지막 흐름 제어 메시지가 전송된 이후에 전송된 데이터량의 측정치를 제공한다. 즉, 카운터는 BTS(120)에서 이용가능한 저장공간을 BSC(110)에 알리기 위하여 전송 버퍼가 얼마나 빠르게 흐름 제어 메시지들을 트리거하는지에 대한 정보를 제공한다. 도 2를 참조로 하여 이하에서 더 상세히 설명되는 바와같이, BTS(120)는 전송 버퍼(122)의 상태(점유기간 또는 유효성)에 기초하여 패킷 카운트 문턱치를 동적으로 확립한다.
전술한 바와같이, 도 2는 본 발명의 전형적인 일 실시예를 더 상세히 기술한다. 도시된 바와같이, 단계(S10)에서 BTS(120)는 패킷 카운터를 0으로 초기화하며, 단계(S12)에서 BTS(120)는 전송 버퍼(122)의 상태를 결정한다. 전송 버퍼(122)의 상태는 데이터 패킷들을 저장하기 위한 전송 버퍼(122)의 용량이다. 상태는 여러 방식들로 확립될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 전형적인 일 실시예에 따르면, 상태는 전송 버퍼(122)에 저장될 수 있는 추가 데이터 패킷들의 수로서 확립된다. 고정된 크기의 전송 버퍼(122)가 주어질 때, 전송 버퍼(122)에 현재 저장된 데이터 패킷들의 수는 추가 데이터 패킷들을 저장하기 위한 전송 버퍼(122)의 용량에 직접 영향을 미친다.
다음에, 단계(S14)에서, BTS(120)는 전송 버퍼(122)의 상태가 거의 채워지거나 거의 비워진 전송 버퍼(122)를 지시하는지의 여부를 결정한다. 예컨대, 상태가 전송 버퍼(122)에 현재 저장된 패킷들의 수로서 결정될때, 단계(S14)는 결정된 수와 제 1 용량 문턱치를 비교한다. 만일 결정된 수가 제 1 용량 문턱치보다 크면, 전송 버퍼(122)는 거의 채워진 것으로 결정된다. 만일 결정된 수가 제 1 용량 문턱치보다 작다면, 전송 버퍼(122)는 거의 빈 것으로 결정된다.
상태가 전송 버퍼(122)에 저장될 수 있는 추가 데이터 패킷들의 수로서 결정될때, 상태는 제 2 용량 문턱치와 비교된다. 만일 결정된 수가 제 2 용량 문턱치보다 작으면, 전송 버퍼(122)는 거의 채워진 것으로 결정되며, 만일 결정된 수가 제 2 용량 문턱치보다 크면 전송 버퍼(122)는 거의 빈 것으로 결정된다.
만일 전송 버퍼(122)가 거의 채워진 것을 BTS(120)가 결정하면, BTS(120)는 제 1 값과 동일한 패킷 카운터 문턱치를 설정한다. 그러나, 만일 전송 버퍼(122)가 거의 비워진 것을 BTS(120)가 결정하면, 단계(S18)에서 BTS(120)는 제 1 값보다 큰 제 2 값과 동일한 패킷 카운터 문턱치를 설정한다. 따라서, 이하의 설명으로부터 인식되는 바와같이, 패킷 카운터 문턱치를 제 1 값으로 설정하면 흐름 제어 메시지들은 패킷 카운터 문턱치가 제 2 값으로 설정될 때 보다 더 자주 전송된다. 제 1 및 제 2 값 뿐만 아니라 용량 문턱치들은 시스템 오퍼레이터에 의하여 설정된 설계 파라미터들이며 버퍼의 크기 및 경험적 연구 등에 기초될 수 있다.
도 2에 기술된 프로세스동안, BTS(120)는 전송 버퍼(122)로부터 제거되고 액세스 단말(130)에 성공적으로 전송된 각각의 데이터 패킷에 대한 패킷 카운터를 증가시킨다. 단계(S16) 또는 단계(S18)이후에, 단계(S20)에서 BTS(120)는 패킷 카운트가 확립된 패킷 카운터 문턱치보다 크거나 또는 동일한지를 결정한다. 만약 그렇다면, 단계(S22)에서 BTS(120)는 0으로 리세트되며, 처리는 단계(S12)로 계속된다. 그러나, 만일 패킷 카운트가 확립된 패킷 카운터 문턱치보다 낮다면, 처리는 단계(S12)로 진행된다.
패킷 카운터 문턱치를 동적으로 확립함으로서, 본 발명에 따른 방법은 전송 버퍼(122)에서의 흐름을 방지하는데 도움이 된다. 전송 버퍼(122)가 거의 채워질 때, 흐름 제어 메시지는 BTS(120)가 단지 제한된 양의 데이터만을 수용할 수 있는 것을 제 2 통신 장치를 통지할 것이다. 따라서, 다음 흐름 제어 메시지까지 일정기간이상 충분한 데이터가 전송되지 않기 때문에 및/또는 다음 흐름 제어 메시지전에 대량의 데이터가 전송되기 때문에 언더플로우에 대하여 포텐셜이 존재한다. 전송 버퍼가 거의 채워질 때 흐름 제어 메시지들을 전송하는 횟수를 증가시킴으로서, 본 발명에 따른 방법은 BTS(120)에서의 전송 링크의 스타빙없이 일어나는 데이터 흐름을 유지한다. 역으로, 전송 버퍼(122)가 거의 비워질때, 높은 카운트 문턱치는 흐름 제어 메시지들을 전송하는 횟수를 감소시키기 위하여 설정된다. 제 2 통신 장치가 대량의 데이터를 전송할 수 있다는 것을 흐름 제어 메시지가 지시하기 때문에, 흐름 제어 메시지들은 자주 전송될 필요가 없다. 이는 네트워크의 백홀 부분에 대한 대역폭을 절약한다. 또한, 이는 양 통신 장치들의 CPU 처리 요건을 감소시킨다.
인식되는 바와같이, 본 발명의 방법은 전송 버퍼에 대해 단지 두가지 상태를 확립하는데 제한되지 않는다. 대신에, 임의의 수의 상태들이 확립될 수 있으며, 각각의 상태는 대응하는 패킷 카운터 문턱치를 가진다. 다수의 상태들 및 대응하는 패킷 카운터 문턱치들을 제공함으로서, 흐름 제어 메시지들의 전송은 추가 데이터 패킷들을 조절하기 위하여 전송 버퍼(122)의 용량을 더 정확하게 매칭시킨다.
본 발명의 전형적인 일 실시예에서, 도 2에 기술된 방법의 단계들(S14-S18)은 도 3에 기술된 단계(S20)로 대체된다. 대안 실시예에서, BTS(120)는 버퍼 상태에 의하여 인덱스된 룩업 테이블 저장 패킷 카운터 문턱치들을 가진다. 따라서, 단계(S20)에서, BTS(120)는 단계(S12)에서 결정된 상태를 이용하여 룩업 테이블로부터 패킷 카운터 문턱치를 액세스한다.
본 발명이 흐름 제어 메시지들을 BSC(110)에 전송할 때 BTS(120)에 적용되는 것으로 기술되는 반면에, 본 발명에 따른 방법이 본 출원에 제한되지 않는다는 것은 전술한 상세한 설명으로부터 인식될 것이다. 대신에, 본 발명은 임의의 두개의 통신 장치간의 데이터 흐름을 제어할 때 출원을 인지한다.
따라서, 기술된 본 발명이 여러 방식들로 변경될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 이러한 변형들이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 범위 내에서 이루어진다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명에 따른 흐름 제어 방법은 제 1 통신 장치로부터 제 2 통신 장치로 전송된 흐름 제어 메시지를 이용하여 한 통신 장치로부터 다른 통신 장치로의 데이터 흐름을 조절할 수 있다.

Claims (10)

  1. 통신 장치들 사이의 흐름 제어 방법에 있어서:
    흐름 제어 메시지들을 가변율로 제 1 통신 장치로부터 제 2 통신 장치로 전송하는 단계로서, 상기 흐름 제어 메시지들은 상기 제 1 통신 장치가 상기 제 2 통신 장치로부터 데이터를 더 수용할 수 있음을 나타내는, 상기 흐름 제어 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
    흐름 제어 메시지들을 전송하는 상기 가변율은 이전의 흐름 제어 메시지가 전송된 후의 상기 제 1 통신 장치의 출력 버퍼로부터 출력된 데이터의 측정치와 동적으로 적응된 문턱 레벨 사이의 비교에 기초하여 결정되며,
    상기 출력 버퍼가 비교적 가득 차면 상기 동적으로 적응된 문턱 레벨은 비교적 낮고, 상기 출력 버퍼가 비교적 비어 있으면 상기 동적으로 적응된 문턱 레벨은 비교적 높도록, 상기 제 1 통신 장치의 출력 버퍼에서 데이터 충전량의 점유에 따라 상기 동적으로 적응된 문턱 레벨이 확립되는, 흐름 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 문턱 레벨은 상기 출력 버퍼의 저장 용량의 함수로서 결정되며, 상기 저장 용량에 비례하는, 흐름 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 버퍼로부터 출력된 데이터는 최종 흐름 제어 메시지가 전송된 시간으로부터 측정되는, 흐름 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 문턱 레벨은 출력 버퍼의 저장 용량을 인덱스로서 이용하여 룩업 테이블로부터 결정되는, 흐름 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 버퍼의 저장 용량은 상기 제 1 통신 장치의 미사용된 데이터량의 저장 용량의 함수로서 결정되는, 흐름 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 버퍼의 저장 용량은 상기 제 1 통신 장치에 저장된 데이터량의 함수로서 결정되는, 흐름 제어 방법.
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