KR101182553B1 - 기지국, 이동국 및 리오더링 방법 - Google Patents

기지국, 이동국 및 리오더링 방법 Download PDF

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요시노리 다나까
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Abstract

순번을 나타내는 번호가 부가된 패킷을 기지국으로부터 이동국에 송신하고, 이동국에서 패킷을 번호순으로 다시 나열하는 리오더링 방법이다. 이동국에 송신하지 않은 패킷 혹은 이동국으로부터 정상 수신의 확인 응답이 얻어져 있지 않은 패킷을 이동원 기지국으로부터 이동처 기지국에 포워딩하고, 그 이동처 기지국으로부터 그 패킷을 이동국에 송신함과 함께, 상위국으로부터 수신한 패킷을 이동국에 송신하는 스텝과, 이동처 기지국에서, 순번을 건너 뛰어 상위국으로부터 수신한 패킷을 이동국에 전송하는 경우, 그 패킷에 건너 뛰기 패킷인 것을 나타내는 정보를 갖게 하여 전송하는 스텝과, 이동국에서 상기 건너 뛰기 패킷을 리오더링의 대상 외의 패킷으로 간주하여, 리오더링 대상의 패킷에 대한 리오더링 처리를 행하는 스텝을 갖고 있다.

Description

기지국, 이동국 및 리오더링 방법{BASE STATION, MOBILE STATION AND REORDERING METHOD}
본 발명은 기지국, 이동국, 통신 시스템, 송신 방법 및 리오더링 방법에 관한 것이다.
휴대 전화 등의 이동 통신 시스템은, 현재는 CDMA 방식에 의한 제3 세대 방식이 서비스를 개시하고 있지만, 보다 고속의 통신이 가능하게 되는 차세대 이동 통신 시스템(LTE : Long Term Evolution)의 검토가 3GPP(3rd Generation Partnership Project)로 진행되고 있다(비특허 문헌 1). 거기서는, 전송 레이트의 고속화 외에, 전송 지연의 삭감이 큰 과제로 되고 있다.
전송 레이트를 고속화하고, 전송 지연을 삭감하기 위해, LTE 통신 시스템에서는 핸드 오버의 방법이 종래의 시스템과 비교하여 고도화하는 궁리가 이루어져 있다. 이동체 통신에서, 이동국이 통신 중에 이동할 때, 수신 상태에 따라서 통신하는 기지국의 절환(핸드 오버)이 생긴다. 이 때문에, 핸드 오버를 고도화하는 것은, 고속/저지연 통신에는 필요 불가결하다. LTE 통신 시스템에서, 패킷 교환 시스템이 기본으로 되기 때문에, 핸드 오버는 하드 핸드 오버로 된다. 하드 핸드 오버에서는, 이동국이 이동 전에 통신을 행하고 있던 기지국과의 회선 접속이 끊어진 후, 이동국과 이동처 기지국과의 회선이 연결된다. 하드 핸드 오버는, 핸드 오버를 행하기 직전에 이동처 기지국의 시스템 정보를 입수함으로써, 단시간에 핸드 오버를 행하는 것이 가능하지만, 핸드 오버 중은 유저 데이터의 전송 중단 상태가 생긴다.
따라서, 전송 지연을 감소시키기 위해서는, 전송 중단 상태를 단축하는 것과, 전송 중단 중에 패킷의 결락을 방지하는 것이 중요하다. 만약 전송 중단 중에 패킷의 결락이 생긴 경우, 결락한 패킷은 엔드 투 엔드에서의 패킷 재송에 의해 리커버되기 때문에, 전송 지연이 커진다.
따라서 LTE 통신 시스템에서의 핸드 오버에서는, 이동국앞의 제어 정보와 패킷을 포함하는 데이터 중, 이동원 기지국으로부터 이동국에 전송하지 않은 패킷은 그 이동원 기지국으로부터 이동처 기지국에 전송함으로써 이어받는다고 하는 방법이 사양화되어 있다(비특허 문헌 2).
ㆍ핸드 오버 시의 이어받기
도 21은 핸드 오버 시의 이어받기 설명도이다. 도 21의 (A)에서, 2개의 기지국(1a, 1b)이 상위국(예를 들면 MME/SAE 게이트웨이)(2)에 접속되어 있다. 이동국(4)은 기지국(1a)의 셀(3a) 내에 존재하고, 현재 기지국(1a)과 통신 중이다. 이러한 상태에서, 도 21의 (B)에 도시한 바와 같이 이동국(4)이 기지국(1b)의 방향으로 이동하여 셀(3b) 내에 진입하면 핸드 오버가 실행되고, 이동국의 통신 기지국이 기지국(1a)으로부터 기지국(1b)으로 절환된다. 또한, 핸드 오버 전에 통신 중의 기지국을 이동원 기지국(소스 기지국), 핸드 오버 후에 통신하는 기지국을 이동처 기지국(타깃 기지국)이라고 말한다.
이동원 기지국(1a)은, 상위국(2)으로부터 수신한 패킷을 내장된 버퍼에 보존하고, 그 버퍼에 보존된 패킷을 순차적으로 이동국(4)에 송신한다. 이 때문에, 핸드 오버 발생 시, 이동국에 송신되지 않고 버퍼에 축적되는 패킷이 존재한다. 도 21의 (B)에서는, 핸드 오버 전에 수신하여 이동국에 보내지지 않고 버퍼에 패킷 n-2～n이 축적되어 있고, 이들 패킷을 핸드 오버 후에 이동처 기지국(1b)으로부터 이동국(4)에 송신할 필요가 있다. 이 때문에, 핸드 오버 시퀀스 실행 시에, 이동원 기지국(1a)은 패킷 n-2～n을 이동처 기지국(1b)에 전송하고 있다(포워딩). 이 포워딩의 방법을 이용함으로써, 핸드 오버의 직후에 이동처 기지국(1b)이 그 패킷을 이동국(4)에 송신하기 때문에, 패킷의 도중에 끊김은 생기지 않는다. 이 때문에, 엔드 투 엔드에서 패킷 재송은 생기지 않아, 고속의 핸드 오버를 실행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기의 n-2～n은 패킷의 순번을 나타내는 번호(시퀀스 번호)이다.
ㆍ핸드 오버
도 22는 LTE 통신 시스템의 핸드 오버 설명도, 도 23은 LTE 통신 시스템에서 현재 상정되어 있는 핸드 오버 수순 설명도이다.
이동국(4)은 이동원 기지국(1)에 Measurement Report(기지국(1) 및 주변 기지국으로부터의 수신 상황의 보고)에 의해 핸드 오버 HO(Hand Over)가 필요한 것을 통지한다(1. 측정 제어).
이동원 기지국(1)은 Measurement Report의 내용에 의해 타깃 기지국(1b)을 결정하고(2. HO 결정), 그 이동처 기지국(1b)에 핸드 오버 요구를 송신한다(3. HO 요구). 그 때, 이동원 기지국(1a)은 이동국의 정보(이동국 ID나 QoS(Quality of Service) 정보 등) 등도 송신한다. 이동처 기지국(1b)은, 그들 정보에 기초하여 호접수 제어를 행한다(4. 호접수 제어).
이동처 기지국(1b)이 이동국의 수용을 허가하면, 핸드 오버 응답을 이동원 기지국에 회신한다(5. HO 응답). 계속해서, 이동원 기지국(1a)은 이동국(4)에 핸드 오버 지시를 행하고(6. HO 지시), 그 전후에서 데이터(패킷)의 이어받기를 개시한다(패킷 전송 : 포워딩).
핸드 오버 지시를 수신한 이동국(4)은 이동처 기지국(1b)과 L1/L2 시그널링에 의해 동기를 확보하고(7. 동기 확보), 동기를 확보하면 핸드 오버 완료의 보고를 이동처 기지국(1a)에 송신한다(8. HO 완료).
이에 의해, 이동처 기지국(1b)은 핸드 오버 완료의 보고를 상위국(2)에 송신한다(9. HO 완료). 상위국(2)은 핸드 오버 완료의 보고를 수신하면, 패킷의 전송 경로를 이동원 기지국(1a)으로부터 이동처 기지국(1b)으로 절환하고(10. 경로 절환), HO 완료 응답을 이동처 기지국(1b)에 회신한다(11. HO 완료 응답). 이동처 기지국(1b)은 HO 완료 응답에 의해 핸드 오버 HO가 완료된 것을 이동원 기지국(1a)에 통지한다(12. 리소스 해방). 이 후, 이동원 기지국(1a)과 상위국(2) 사이의 패스가 삭제된다(13. 리소스 해방).
ㆍ패킷의 순서 정합 제어
상기의 핸드 오버 시퀀스 실행 중에, 패킷 전송(포워딩)이 생기면, 이동처 기지국(1b)에서 그 전송된 패킷이 상위국(2)으로부터 유입하는 패킷에 의해 건너 뛰어져, 시퀀스 번호가 흐트러질 가능성이 있다. 이동처 기지국(1b)으로부터 시퀀스 번호가 흐트러진 상태로 이동국(4)에 패킷을 전송하면, 이동국에서는 올바른 순번으로 패킷을 수신할 수 없기 때문에, 통신 품질이 열화되고, 결과적으로 핸드 오버 전후에서 고품질의 통신을 실현할 수 없게 된다.
따라서 LTE 통신 시스템에서는, 기지국과 이동국에서, 다음과 같은 방법으로 패킷의 순서 정합성을 유지한다. 도 24는 이러한 패킷의 순서 정합의 설명도이며, 이동처 기지국(1b)은 이동원 기지국(1a)으로부터 전송되어 오는 패킷을 상위국으로부터 수신한 패킷보다 우선적으로 전송함으로써, 패킷의 순서 정합성을 유지한다.
도 24에서, 핸드 오버 전에 이동원 기지국(1a)에 패킷 n-5～n이 축적되어 있고, 이들 패킷 중, 패킷 n-5～n-2는 이동국(4)에 송신되었지만, 패킷 n-1, n은 이동국(4)에 송신되어 있지 않은 것으로 한다. 또한, 이동국에 송신된 패킷 중, 패킷 n-5, n-3은 이동국(4)에 의해 올바르게 수신되지 않고(NACK), 패킷 n-4, n-2는 정상적으로 수신된 것으로 한다(ACK). 이 때문에, 이동국(4)은 버퍼 BF1에 패킷 n-4, n-2를 보존하고 있고, 패킷 n-4, n-2를 보존하고 있지 않다.
이러한 상태에서, 핸드 오버가 생기면, 이동원 기지국(1a)은 이동국(4)에 의해 정상 수신되지 않았던 패킷 n-5, n-3과 이동국(4)에 아직 송신되지 않은 패킷 n-1～n을 이동처 기지국(1b)에 전송(포워딩)하고, 이동처 기지국(1b)은 그 패킷을 버퍼 BF에 저장한다. 또한, 상위국(2)은 핸드 오버 후에 이동국(4)앞의 2개의 패킷 m～m+1을 이동처 기지국(1b)에 송신하고, 이동처 기지국(1b)은 그 패킷을 버퍼 BF에 저장한다.
이동처 기지국(1b)은 이동국(4)과 통신 가능하게 되면, 우선 이동원 기지국(1b)으로부터 전송되어 오고 있는 패킷 n-5, n-3, n-1～n을 우선적으로 이동국(4)에 송신한다. 이어서, 상위국(2)으로부터 수신되어 있는 패킷 m～m+1을 송신한다. 이동국(4)은, 도 25에 도시한 바와 같이 핸드 오버 전에 수신한 수신 완료의 패킷 n-4, n-2와 핸드 오버 후에 수신한 패킷 n-5, n-3, n-1～n, m～m+1을 시퀀스 번호순으로 재나열하여, 순번대로 상위층에 전달한다.
이상에서는, 포워딩에 의해 패킷 n-5, n-3, n-1～n을 모두 이동처 기지국(1b)에 전송(포워딩)된 경우이지만, 패킷 n-5, n-3만이 전송되고, n-1～n의 전송이 지연되어 있는 경우가 있다. 도 26은 이러한 경우의 패킷 순서 정합의 설명도이다. 이동처 기지국(1b)은, 전송되어 온 패킷 n-5, n-3과, 상위국으로부터 유입하는 패킷 m～m+1을 버퍼 BF에 저장하고 있지만, 우선 이동원 기지국(1a)으로부터 전송되어 온 패킷 n-5, n-3을 우선적으로 이동국에 송신한다. 그러한 후, 이동처 기지국(1b)은 이동원 기지국(1a)으로부터의 패킷 n-1, n의 전송이 지연되어 있는 경우, 설정 시간(Waiting Time)이 경과하였는지 감시하고, Waiting Time이 경과하여도 이동원 기지국(1a)으로부터 패킷 n-1, n이 전송되어 오지 않으면, 포워딩 종료로 간주하여, 상위국으로부터 수신되어 있는 패킷 m, m+1을 송신한다. 또한, 이동처 기지국(1b)은 포워딩 종료하고 나서 이동원 기지국(1a)으로부터 패킷 n-1, n으로부터 수신하여도 그 패킷을 파기한다.
이동국(4)은, 수신한 패킷을 시퀀스 번호순으로 재나열하는 처리(리오더링)를 실행한다. 이동국(4)은 도 27에 도시한 바와 같이 핸드 오버 전에 수신한 수신 완료의 패킷 n-4, n-2와 핸드 오버 후에 수신한 패킷 n-5, n-3, m, m+1을 시퀀스 번호순으로 재나열하여, 순번대로 상위층에 전달한다.
ㆍ프로토콜 구성
이상과 같이, LTE 통신 시스템에서의 핸드 오버에서는, 패킷 전송(포워딩)과 패킷의 리오더링 처리가 필수적인 기술로 된다. 여기서, 이들 기능의 관계에 대해서, 보다 상세하게 설명한다.
도 28은, 이동국과 네트워크간의 프로토콜 구성을 도시하는 설명도이다. 이동국과 기지국간에는, 적어도 PDCP(Packet Data Convergence Layer) 레이어, RLC(Radio Link Control) 레이어 및 하위 레이어(MAC 레이어/물리 레이어 MAC/PHY)가 설치된다. MME/S-GW에는, 패킷 라우팅 기능 등이 배비된다.
각 프로토콜의 주된 기능은 이하와 같다.
(1) PDCP : PDCP 레이어에서, 송신측은 상위 프로토콜의 헤더를 압축하고, 또한 시퀀스 번호를 부가하여 송신한다. 수신측은, 시퀀스 번호를 체크하고, 이에 의해 중복 수신의 폐기 처리를 행한다. PDCP 레이어에서는 재송은 행해지지 않는다.
(2) RLC : RLC 레이어는 재송 기능을 갖는 레이어이며, PDCP로부터의 데이터에 부가되어 있는 시퀀스 번호와는 별도로 RLC 레이어에서의 시퀀스 번호를 새롭게 부가하여 송신한다. 예를 들면, PDCP로부터 시퀀스 번호 n의 데이터를 수신하면, 그 데이터를 복수로 분할하고, 각각의 분할 데이터에 RLC 레이어에서의 시퀀스 번호 I(1), I(2), I(3)…을 부가하여 송신한다. 수신측은 그 시퀀스 번호 I(ㆍ)를 이용하여 데이터의 정상 수신/이상 수신을 나타내는 송달 확인 신호(Ack/Nack 신호)를 송신측에 통지한다. 송신측은 Ack 신호가 회신되면 유지하고 있는 데이터를 폐기하고, 한편 Nack 신호가 회신되면 유지하고 있는 그 데이터를 재송한다.
(3) 하위 레이어
ㆍMAC : MAC 레이어는 RLC 레이어의 데이터를 다중/분리하는 레이어이다. 즉, 송신측은 RLC 레이어의 데이터를 다중하여 송신 데이터로 하고, 수신측은 MAC 레이어의 수신 데이터를 RLC 레이어의 데이터로 분리한다.
ㆍPHY : PHY 레이어는 유저 단말기(4) 및 기지국(1)간에서 무선으로 데이터를 송수신하는 레이어이며, MAC 레이어 데이터를 무선 데이터로 변환하거나, 혹은 무선 데이터를 MAC 레이어 데이터로 변환한다.
이동국앞의 데이터는, 우선 upper layer(예를 들면 IP 레이어)로부터 PDCP 레이어에 유입하여 PDCP SDU(Service Data Unit)로 되고, 또한 헤더 정보(PDCP 레이어의 시퀀스 번호 등)가 부가되어 PDCP PDU(Protocol Data Unit)로 된다.
PDCP PDU는 RLC 레이어에 회송되어 RLC SDU로 되고, 또한 헤더 정보(RLC 레이어의 시퀀스 번호 등)가 부가되어 RLC PDU로 된다. RLC PDU가 하위 레이어의 처리를 거쳐서 이동국의 RLC 레이어에 도착한다. 이 RLC 레이어에서, 헤더가 제거되어 RLC SDU가 재구축되고, 또한 PDCP 레이어에서는 PDCP PDU의 헤더가 제거되어 PDCP SDU로 되어, 상위층에 회송된다.
이와 같은 프로토콜 구성에서, LTE 통신 시스템에서는, 패킷 전송은 PDCP SDU 단위로 실시되고, 리오더링은 PDCP PDU 단위로 실시된다. 또한, PDCP SDU 단위로 포워딩을 실시하는 경우, PDCP SDU 단위의 패킷에는 시퀀스 번호 등의 헤더 정보가 부가되어 있지 않으므로 그 시퀀스 번호를 포워딩할 수는 없다. 따라서, PDCP SDU 단위로 포워딩을 실시하는 경우, 부가할 시퀀스 번호 등의 헤더 정보도 포워딩한다. 또한, RLC SDU와 PDCP PDU는 실질적으로는 동일한 데이터이기 때문에, 본 명세서에서는, 특별히 언급하지 않는 한 이들은 간단히 패킷이라고 부르고, 그 패킷의 번호를 기술하고 있는 경우, 그 번호는 PDCP PDU의 시퀀스 번호를 가리키는 것으로 한다.
ㆍ이동원 기지국 장치의 동작
도 29는 핸드 오버 시의 이동원 기지국 장치의 동작 플로우차트이다.
이동원 기지국(1a)은 유저 단말기(4)로부터 Measurement Report에 의해 수신 전계 강도 등을 수신하면(스텝 101), 핸드 오버 HO가 필요한지의 여부를 판단하고(스텝 102), 핸드 오버가 불필요하면 처음으로 되돌아간다.
그러나, 핸드 오버가 필요하다고 결정하면, 이동원 기지국(1a)은 Measurement Report의 내용에 의해 이동처 기지국(1b)을 결정하고, 상기 이동처 기지국(1b)에 핸드 오버 요구를 송신한다(스텝 103).
그러한 후, 이동처 기지국(1b)으로부터 송신되는 핸드 오버 응답을 수신하고(스텝 104), 잔류되어 있는 패킷의 포워딩을 행한다(스텝 107).
이후, 이동처 기지국(1b)으로부터 보내져 오는 리소스 해방 메시지를 수신하고(스텝 108), 리소스 해방을 실행한다(스텝 109).
ㆍ이동처 기지국의 동작
도 30은 핸드 오버 시의 이동처 기지국의 동작 플로우차트이다.
이동처 기지국(1b)은 이동원 기지국(1a)으로부터 HO 요구(이동국 ID나 QoS 정보 등을 포함함)를 수신하면(스텝 121), 그들 정보에 기초하여 호접수 제어를 행하고, 이동국의 수용을 허가할지 판단한다(스텝 122). 허가하지 않으면 후처리를 행하고(스텝 130), 핸드 오버 제어를 종료한다.
한편, 이동국의 수용을 허가하는 경우에는, 이동원 기지국(1a)에 HO 응답을 회신한다(스텝 123). 계속해서, 이동처 기지국(1b)은 이동원 기지국(1a)으로부터 전송되어 오는 패킷을 버퍼에 축적하고(스텝 124), 또한 이동국(4)으로부터 HO 완료의 보고를 수신한다(스텝 125). HO 완료의 보고를 수신하면, 이동처 기지국(1b)은 HO 완료의 보고를 상위국(2)에 송신한다(스텝 126). 상위국(2)은 핸드 오버 완료의 보고를 수신하면, 패킷의 전송 경로를 이동원 기지국(1a)으로부터 이동처 기지국(1b)으로 절환하고, HO 완료 응답을 이동처 기지국(1b)에 회신한다. 이동처 기지국(1b)은 상위국(2)으로부터 HO 완료 응답을 수신하면(스텝 127), 이동처 기지국(1b)으로부터 포워딩되어 있는 패킷으로부터 우선적으로 이동국에 송신을 개시하고, 그 패킷을 송신 후, 상위국(2)으로부터 수신한 패킷을 이동국에 송신한다(스케줄링 : 스텝 128). 또한, 스텝 128과 병행하여 이동처 기지국(1b)은 리소스 해방을 이동원 기지국(1a)에 송신하고(스텝 129), 후처리를 행하여(스텝 130), 핸드 오버 제어를 종료한다. 또한, 이동처 기지국(1b)은 스텝 128의 스케줄링 처리에서, 이동원 기지국(1a)에서의 패킷의 포워딩이 지연되어 있는 경우, 설정 시간(Waiting Time)이 경과하였는지 감시하고, Waiting Time이 경과하여도 패킷이 전송되어 오지 않으면, 포워딩 종료로 간주하여, 상위국으로부터 수신되어 있는 패킷을 송신하고, 포워딩 종료하고 나서 이동원 기지국(1a)으로부터 패킷을 수신하여도 그 패킷을 파기한다.
ㆍ이동국의 동작
도 31은 핸드 오버 시의 이동국의 동작 플로우차트이다.
이동국(4)의 측정부는 수신 전계 강도 등을 Measurement Report에 의해 이동원 기지국에 통지한다(스텝 151). 이후, 이동원 기지국(1a)으로부터 HO 지시를 대기하고, HO 지시를 수신하면(스텝 152), 이동처 기지국(1b)과 L1/L2 시그널링에 의해 동기를 확보하고(스텝 153), 동기를 확보하면 핸드 오버 완료의 보고를 이동처 기지국(1b)에 송신하고(스텝 154), 이후 이동국은 이동처 기지국(1b)으로부터 패킷을 수신하면 리오더링 처리를 실행한다(스텝 155～160).
즉, 이동국의 제어부는 이동처 기지국(1b)으로부터 하위 레이어 패킷을 수신하면 RLC SDU를 구축하고, 그 RLC SDU(PDCP PDU)를 리오더부에 전달한다(스텝 155). 리오더부는 시퀀스 번호의 빠짐이 있는지 체크하고(스텝 156), 빠짐이 없이, 시퀀스 번호가 연속되어 있으면, 그 RLC SDU(PDCP PDU)를 PDCP SDU로서 상위층에 전달한다(스텝 160). 한편, 시퀀스 번호에 빠짐이 있으면 제어부는 리오더부에 PDCP PDU를 유지하도록 지시한다. 이에 의해, 리오더부는 PDCP PDU를 유지함과 함께(스텝 157), 시퀀스 번호가 연속되는 RLC SDU(PDCP PDU)를 수신하였는지 체크한다(스텝 158). 시퀀스 번호가 연속되는 RLC SDU(PDCP PDU)를 수신하면, 그 RLC SDU(PDCP PDU)를 PDCP SDU로서 상위층에 전달함과 함께, 유지하고 있는 PDCP PDU를 상위층에 전달한다(스텝 160).
또한, 스텝 158에서, 시퀀스 번호가 연속되는 RLC SDU(PDCP PDU)를 수신하지 않았으면, 미리 설정되어 있는 시간이 경과하였는지 감시하고(스텝 159), 경과하지 않았으면 스텝 157 이후의 처리를 반복하고, 경과하였으면 시퀀스 번호가 불연속이어도, 유지하고 있는 PDCP PDU를 상위층에 전달한다(스텝 160).
ㆍ과제
그런데, LTE 통신 시스템에서 핸드 오버에 수반하는 패킷 전송을 실행할 때에는, 다음의 과제가 있다. 즉, 핸드 오버가 실행되면, LTE 통신 시스템에서는 전술한 바와 같이, 이동원 기지국(1a)에 잔류하는 이동국의 데이터의 이어받기를 실행하고, 이어받기에 수반하여 패킷 전송(포워딩)이 생긴다. 그러나, 상기 핸드 오버 제어에서는, 이동처 기지국(1b)의 Waiting Time의 값이 작으면, 모든 패킷이 포워딩되어 있지 않음에도 불구하고 이동처 기지국(1b)은 상위국으로부터 수신한 패킷의 전송을 개시하고, 포워딩되어 있지 않은 패킷을 파기하는 문제가 발생한다. 한편, Waiting Time의 값이 크면, 모든 패킷이 포워딩됐음에도 불구하고, 이동처 기지국(1b)은 Waiting Time이 경과할 때까지 상위국으로부터 수신한 패킷의 전송을 하지 않고, 전송 지연이 발생할 문제가 있다. 즉, 종래의 핸드 오버 제어에서는, 통신 지연의 증가나 스루풋의 열화가 생겨, 핸드 오버 전후에서 고품질의 통신 품질을 유지할 수 없게 된다.
제1 종래 기술로서, 이동원 기지국으로부터 이동처 기지국에, 포워딩하는 마지막의 패킷(Last Packet)을 통지하는 방법이 있다(비특허 문헌 3 참조). Last Packet을 통지받은 이동처 기지국은, 포워딩이 지연된 경우, 상위국으로부터 수신한 패킷의 시퀀스 번호를 Last Packet의 시퀀스 번호 +1로 하여 건너 뛰기 전송할 수 있다. 또한, 이동처 기지국은 포워딩되어 온 패킷의 시퀀스 번호와, Last Packet의 시퀀스 번호를 비교함으로써, Waiting Timer를 강제적으로 종료시킬 수 있어, 최적의 타이밍에서 포워딩의 종료를 검출할 수 있다. 그러나, Last Packet이 포워딩 중에 폐기된 경우, 이동처 기지국은 Last Packet을 확실하게 검출할 수 없다.
또한, 제2 종래 기술로서, 고속 패킷 통신 중의 기지국간 핸드 오버 시에 데이터 손실이 없는 고속 패킷 데이터 전송을 실현하기 위한 이동 통신 시스템이 있다(특허 문헌 1 참조). 이 이동 통신 시스템에서는, 핸드 오버의 발생 시, 핸드 오버원의 기지국이 핸드 오버처의 기지국에 패킷 데이터를 전송한다(포워딩). 그러나, 이동국에서의 리오더링에 의한 통신 지연의 증가나 스루풋의 열화를 개선하는 것은 아니다.
또한, 제3 종래 기술로서, 이동처 기지국에서, 포워딩되어 온 패킷의 도착을 대기하지 않고, 상위국으로부터 전송되어 온 패킷을 건너 뛰기 전송하는 방법이 있다(특허 문헌 2 참조). 이 방법에서는, 이동원 기지국으로부터 수신한 패킷과 상위국으로부터 수신한 패킷을 구별함으로써, 패킷의 건너 뛰기 전송이 가능하게 된다. 그러나, 이동국에서는 순서 제어의 기능을 2개 설치할 필요가 있어, 그 제어가 복잡하게 된다.
이상으로 본 발명의 목적은, 상위국(예를 들면, 이동원 기지국과는 다른 장치로서, 이동처 기지국에 대해 데이터(패킷)를 송신하는 장치)으로부터 이동처 기지국에 전송되어 오는 패킷을 신속하게 이동국에 전송하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 이동원 기지국으로부터 포워딩된 패킷과 상위국으로부터 전송된 패킷이 혼재되어도, 그 상위국으로부터 전송된 패킷을 순서 제어의 대상으로부터 제외함으로써, 순서 제어의 기능이 하나이어도 포워딩된 패킷을 올바르게 리오더링하는 것이다.
또한, 실시예 등에 기재된 사항이며, 종래 기술에서는 개시되어 있지 않은 사항을 제공하는 것도 본 발명의 다른 목적의 하나로서 위치 결정할 수 있다. 바람직하게는, 그와 같은 사항은, 종래 기술에서는 얻어지지 않는 효과를 얻기 위해 필요한 것이다.
비특허 문헌 1 : 3GPP, "Requirements for Evolved UTRA(E-UTRA) and Evolved UTRAN(E-UTRAN)," TR25.913 V7.3.0, Release 7, March 2006.
비특허 문헌 2 : 3GPP, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN)," TS36.300, Release 8, V8.0.0, April 2007.
비특허 문헌 3 : Samsung, "Method to release resources at source ENB during handover," R3-061032, RAN3#53, September 2006.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2004-282652호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 제2006-086537호 공보
<발명의 개시>
ㆍ리오더링 방법
본 발명의 리오더링 방법은, 순서를 나타내는 정보(예를 들면 번호)인 순서 정보가 부가된 데이터(예를 들면 패킷)를 이동처 기지국으로부터 이동국에 송신하고, 이동국에서 데이터(패킷)를 이 순서 정보에 기초하여 다시 나열하는 리오더링 방법이다.
본 발명의 리오더링 방법에서, 이동처 기지국은 이동원 기지국으로부터 전송된 데이터와 이동원 기지국을 통하지 않고 취득한 데이터를 식별 가능하게 하는 식별 정보를, 이동국에 송신하는 데이터에 대응시켜 송신한다. 바람직하게는, 이동국은, 상기 식별 정보에 기인하여 상기 전송된 데이터와 상기 이동원 기지국을 통하지 않고 취득한 데이터를 구별하여 리오더링 처리한다. 바람직하게는, 상기 이동원 기지국을 통하지 않고 취득한 상기 데이터는, 게이트웨이 장치로부터 수신한 데이터이다. 바람직하게는, 이동국에 송신되는 데이터는 패킷 형식으로 송신된다.
본 발명의 리오더링 방법은, 이동국에 송신하지 않은 데이터 혹은 이동국으로부터 정상 수신의 확인 응답이 얻어져 있지 않은 데이터를 이동원 기지국으로부터 이동처 기지국에 포워딩하고, 그 이동처 기지국으로부터 그 데이터를 이동국에 송신함과 함께, 상위국으로부터 수신한 데이터를 이동국에 송신하는 스텝과, 이동처 기지국에서, 순번을 건너 뛰어 상위국으로부터 수신한 데이터를 이동국에 전송하는 경우, 그 데이터에 건너 뛰기 데이터인 것을 나타내는 정보를 갖게 하여 전송하는 스텝과, 이동국에서 그 건너 뛰기 데이터를 리오더링의 대상 외의 데이터로 간주하여, 리오더링 대상의 데이터에 대한 리오더링 처리를 행하는 스텝을 갖고 있다.
본 발명의 다른 리오더링 방법은, 이동국에 송신하지 않은 데이터 혹은 이동국으로부터 정상 수신의 확인 응답이 얻어져 있지 않은 데이터를 이동원 기지국으로부터 이동처 기지국에 포워딩하는 스텝과, 제1 설정 시간 만료 전에 이동원 기지국으로부터 포워딩된 상기 데이터 및 상위국으로부터 수신한 데이터를 그 이동처 기지국으로부터 이동국에 송신하고, 그 제1 설정 시간 만료 후에 이동원 기지국으로부터 포워딩된 패킷을 파기하는 스텝과, 그 제1 설정 시간 만료 전에 수신한 마지막의 리오더링 대상의 데이터를 특정하는 정보를 그 데이터에 부가하거나, 혹은 그 데이터의 직후에 전송하는 다른 데이터에 부가하여 이동국에 송신하는 스텝과, 이동국에서, 제2 설정 시간이 만료될 때까지 리오더링 처리를 행하고, 상기 정보를 포함하는 데이터를 수신하였을 때는, 그 제2 설정 시간이 만료되지 않아도 리오더링 처리를 종료하는 스텝을 갖고 있다.
상기 리오더링 방법은, 바람직하게는 이동처 기지국에서, 순번을 건너 뛰어 상위국으로부터 수신한 패킷을 이동국에 전송하는 경우, 그 패킷에 건너 뛰기 패킷인 것을 나타내는 정보를 갖게 하여 전송하는 스텝과, 이동국에서 그 건너 뛰기 패킷을 리오더링의 대상 외의 패킷으로 간주하여, 리오더링 대상의 패킷에 대한 리오더링 처리를 행하는 스텝을 더 갖고 있다.
ㆍ통신 시스템
본 발명은, 순번을 나타내는 번호가 부가된 데이터(예를 들면 패킷)를 이동처 기지국으로부터 이동국에 송신하고, 이동국에서 데이터를 번호순으로 다시 나열하는 통신 시스템이다.
본 발명의 통신 시스템은, 이동국과, 그 이동국과 핸드 오버 전에 통신하는 이동원 기지국과, 그 이동국과 핸드 오버 후에 통신하는 이동처 기지국을 구비하고, (1) 상기 이동원 기지국은, 상위국으로부터 수신한 데이터를 보존하는 버퍼와, 그 버퍼에 저장된 데이터를 이동국에 송신하는 데이터 송신부와, 핸드 오버 시퀀스 실행 시에 이동국에 송신하지 않은 데이터 혹은 이동국으로부터 정상 수신의 확인 응답이 얻어져 있지 않은 데이터를 이동처 기지국에 전송하는 제어부를 구비하고, (2) 상기 이동처 기지국은, 핸드 오버 시퀀스 실행 시에 이동원 기지국으로부터 수신한 상기 데이터 및 상위국으로부터 수신한 데이터를 보존하는 버퍼와, 이동원 기지국으로부터 수신한 상기 데이터를 우선적으로 이동국에 송신하도록 제어함과 함께, 순번을 건너 뛰어 상위국으로부터 수신한 데이터를 이동국에 전송하는 경우, 그 데이터에 건너 뛰기 데이터인 것을 나타내는 정보를 갖게 하여 전송하는 제어부와, 데이터를 이동국에 송신하는 송신부를 구비하고, (3) 상기 이동국은, 기지국으로부터 수신한 데이터를 보존하는 버퍼와, 상기 건너 뛰기 데이터를 리오더링의 대상 외의 데이터로 간주하여, 리오더링 대상의 데이터에 대한 리오더링 처리를 행하는 리오더링 제어부를 구비하고 있다.
본 발명의 다른 통신 시스템은, 이동국과, 그 이동국과 핸드 오버 전에 통신하는 이동원 기지국과, 그 이동국과 핸드 오버 후에 통신하는 이동처 기지국을 구비하고, (1) 상기 이동원 기지국은, 상위국으로부터 수신한 데이터를 보존하는 버퍼와, 그 데이터에 저장된 데이터를 이동국에 송신하는 데이터 송신부와, 핸드 오버 시퀀스 실행 시에 이동국에 송신하지 않은 데이터 혹은 이동국으로부터 정상 수신의 확인 응답이 얻어져 있지 않은 데이터를 이동처 기지국에 전송하는 제어부를 구비하고, (2) 상기 이동처 기지국은, 핸드 오버 시퀀스 실행 시에 이동원 기지국으로부터 수신한 상기 데이터 및 상위국으로부터 수신한 데이터를 보존하는 버퍼와, 제1 설정 시간 만료 전에 상기 이동원 기지국으로부터 포워딩된 상기 데이터를 리오더링 대상 데이터로서 우선적으로 이동국에 송신하는 제어를 행함과 함께, 제1 설정 시간 만료 전에 수신한 마지막의 리오더링 대상의 데이터를 특정하는 정보를 그 데이터에 부가하거나, 혹은 그 데이터의 직후에 전송하는 다른 데이터에 부가하여 이동국에 송신하는 제어를 행하고, 또한 그 제1 설정 시간 만료 후에 이동원 기지국으로부터 포워딩된 데이터를 파기하는 제어부와, 데이터를 이동국에 송신하는 송신부를 구비하고, (3) 상기 이동국은, 기지국으로부터 수신한 데이터를 보존하는 버퍼와, 제2 설정 시간이 만료될 때까지 리오더링 처리를 행하고, 마지막의 리오더링 대상의 데이터인 것을 특정하는 정보를 갖는 데이터, 혹은 마지막의 리오더링 대상의 데이터가 수신 완료인 것을 특정하는 정보를 갖는 데이터를 수신하였을 때, 그 제2 설정 시간이 만료되지 않아도 리오더링 처리를 종료하는 리오더링 제어부를 구비하고 있다.
ㆍ기지국/이동국
본 발명의 다른 양태는, 제1, 제2 통신 시스템을 각각 구성하는 기지국 및 제1, 제2 통신 시스템을 각각 구성하는 이동국이다.
도 1은 제1 실시예의 설명도.
도 2는 PDCP PDU 패킷의 포맷예.
도 3은 핸드 오버 전의 PDCP 레이어와 RLC 레이어의 패킷 처리의 설명도.
도 4는 핸드 오버 후의 PDCP 레이어와 RLC 레이어의 패킷 처리의 설명도.
도 5는 기지국의 구성도.
도 6은 이동국의 구성도.
도 7은 제1 실시예에서의 이동처 기지국의 동작 플로우차트.
도 8은 제1 실시예에서의 이동원 기지국의 플로우차트.
도 9는 제1 실시예의 이동국의 동작 플로우차트.
도 10은 이동국의 리오더링 처리 플로우.
도 11은 제2 실시예의 설명도.
도 12는 PDCP PDU 패킷의 포맷예.
도 13은 핸드 오버 후의 PDCP 레이어와 RLC 레이어의 패킷 처리 설명도(그 1).
도 14는 핸드 오버 후의 PDCP 레이어와 RLC 레이어의 패킷 처리 설명도(그 2).
도 15는 제2 실시예에서의 이동처 기지국의 동작 플로우차트.
도 16은 제2 실시예의 이동국의 동작 플로우차트.
도 17은 PDCP PDU의 시퀀스 번호를, 해당하는 PDCP SDU 데이터에 부수시켜 데이터 플레인(U-plane)을 통하여 통지하는 예.
도 18은 PDCP PDU의 시퀀스 번호 SN을 해당하는 PDCP SDU 데이터에 부수시켜 U-plane으로 통지함과 함께, 시퀀스 번호를 C-plane을 통하여 통지하는 예.
도 19는 도 18의 핸드 오버 시퀀스 수순.
도 20은 포워딩하는 PDCP SDU 데이터가 전혀 존재하지 않는 경우의 예.
도 21은 핸드 오버 시의 이어받기 설명도.
도 22는 LTE 통신 시스템의 핸드 오버 설명도.
도 23은 LTE 통신 시스템에서 현재 상정되어 있는 핸드 오버 수순 설명도.
도 24는 이동국의 리오더링 처리의 제1 설명도.
도 25는 이동국의 리오더링 처리의 제2 설명도.
도 26은 이동국의 리오더링 처리의 제3 설명도.
도 27은 이동국의 리오더링 처리의 제4 설명도.
도 28은 이동국과 네트워크간의 프로토콜 구성을 도시하는 설명도.
도 29는 핸드 오버 시의 이동원 기지국 장치의 동작 플로우차트.
도 30은 핸드 오버 시의 이동처 기지국의 동작 플로우차트.
도 31은 핸드 오버 시의 이동국의 플로우차트.
(A) 본 발명의 원리
본 발명에서는, 이하의 2개의 수속을 기지국 및 이동국이 실행할 수 있게 함으로써 과제를 해결한다.
수속 1 : 핸드 오버 후, 이동원 기지국으로부터의 데이터 전송이 지연되어 있기 때문에, 그 데이터의 수신을 대기하지 않고 상위국으로부터 수신 완료의 데이터를 전송한(건너 뛰기 전송한) 경우, 이동국에서 그 데이터가 건너 뛰기한 데이터인 것을 식별할 수 있게 함과 함께, 건너 뛰기 전송을 실행한다. 즉, 건너 뛰기 데이터인 것을 식별하기 위한 식별 정보를 그 데이터에 포함시키고, 또는 그 데이터에 부가하거나 또는 그 데이터에 대응시켜, 예를 들면 제어 채널을 이용하여 송신한다.
수속 2 : 이동국은, 건너 뛰기 전송이 생긴 것을 검출한 경우, 그 건너 뛰기 데이터는 리오더링의 대상으로는 하지 않고 버퍼에 유지하고, 이동원 기지국으로부터 전송된 데이터의 도착을 대기한다. 즉, 식별 정보를 이용하여 이동원 기지국으로부터 전송된 데이터와, 이동원 기지국을 통하지 않고 송신된 데이터를 구별하여 리오더링을 행한다.
종래 방법에서는, 이동원 기지국으로부터 이동처 기지국에의 데이터 전송(포워딩)이 지연되어 있는 경우, 상위국으로부터 이동처 기지국에 전송되어 있는 데이터의 이동국에의 송신을 대기하게 되었다. 이 때문에, 그 도착을 소정 시간(Waiting Time)이 경과할 때까지 대기함으로써, 통신 지연의 증가나 스루풋의 열화가 발생한다고 하는 과제가 있었다. 그러나, 상기한 바와 같이, 데이터의 건너 뛰기 전송을 행하면, 데이터 전송(포워딩)이 지연되어 있는 경우에서도 상위국으로부터 수신한 데이터를 이동국에 신속하게 전송할 수 있고, 이에 의해 통신 지연이 감소한다. 따라서, 종래 방법과 비교하여, 핸드 오버 전후의 통신 품질을 고품질로 유지할 수도 있다.
(B) 제1 실시예
도 1은 제1 실시예의 설명도이며, 순서 정보가 패킷 단위로 부가되어 있는 것으로서 설명하고 있지만 소정 사이즈의 데이터이어도 된다.
핸드 오버 전에 이동원 기지국(11a)에 패킷 n-5～n이 축적되어 있고, 이들 패킷 중, 패킷 n-5～n-2는 이동국(14)에 송신되었지만, 패킷 n-1, n은 이동국(14)에 송신되어 있지 않은 것으로 한다. 예를 들면, 패킷 n-1, n은 이동원 기지국(11a)과 이동국(14)의 무선 회선이 절단된 후에 도착하였기 때문에, 이들 패킷 n-1, n은 이동국(14)에 송신되어 있지 않다. 또한, 이동국에 송신된 패킷 중, 패킷 n-5, n-3은 이동국(14)에 의해 올바르게 수신되지 않고(NACK), 패킷 n-4, n-2는 정상적으로 수신된 것으로 한다(ACK). 이 때문에, 이동국(14)은 패킷 n-4, n-2를 보존하고 있고, 패킷 n-5, n-3을 보존하고 있지 않다.
이러한 상태에서, 핸드 오버가 생기면, 이동원 기지국(11a)은 이동국(14)에 의해 정상 수신되지 않았던 패킷 n-5, n-3과 미송신의 패킷 n-1, n을 이동처 기지국(11b)에 전송(포워딩)한다. 이하, 패킷을 전송하는 것으로서 설명하지만, 그와 같은 예에 한정되지 않는다.
또한, 상위국(2)은 핸드 오버 후에 이동처 기지국(11b)에 2개의 이동국앞의 패킷 m～m+1을 송신한다. 또한, 패킷 n-5～n의 전송(포워딩)은 지연되어 있는 것으로 한다.
이동처 기지국(11b)은, 이동원 기지국(11a)으로부터 패킷 n-5, n-3, n-1～n이 포워딩되어 오기 전에, 상위국(2)으로부터 패킷 m, m+1을 수신하였다고 하면, 그 상위국으로부터 수신한 패킷 m, m+1에 건너 뛰기 식별 부호 F를 부가하여 이동국(14)에 먼저 전송(건너 뛰기 전송)한다.
이동국(14)은 기지국으로부터 수신한 건너 뛰기 식별 부호 F가 부가되어 있는 패킷을 버퍼 BF2에 보존하여 리오더링 처리의 대상으로부터 제외한다. 도 1의 (A)는 이동국(14)이 버퍼 BF2에 패킷 m, m+1을 보존하고, 버퍼 BF1에 핸드 오버 전에 수신한 패킷 n-4, n-2를 보존하고 있는 상태를 나타내고 있다.
이어서, 이동처 기지국(11b)은 이동원 기지국(11a)으로부터 포워딩되어 온 패킷 n-5, n-3, n-1～n을 이동국에 송신한다. 이동국(14)은, 이동처 기지국(11b)으로부터 수신한 이들 패킷 n-5, n-3, n-1～n을 버퍼 BF1에 보존하고, 이들 핸드 오버 후에 수신한 패킷과 핸드 오버 전에 수신되어 있는 패킷 n-4, n-2와의 리오더링 처리를 실행하고(도 1의 (B) 참조), 패킷을 연속 번호순으로 상위 레이어에 전달한다. 또한, 소정 시간 경과하여도 연속되는 번호의 패킷을 수신하지 않은 경우에는, 리오더링 처리를 종료하고, 그것까지 수신하여 다시 나열한 패킷을 상위 레이어에 전달한다. 이어서, 이동국(14)은 건너 뛰기 식별 부호 F가 부가되어 있는 패킷을 순번대로 상위 레이어에 전달한다.
또한, 포워딩 시에, 이동원 기지국으로부터 이동처 기지국에 패킷 전체를 전송할 수도 있고, 또한 패킷에 포함되는 일부의 데이터(유저 데이터 부분)만 전송할 수도 있다. 바람직하게는, 전송 데이터에는 순서 정보를 부가한다.
또한, 도 1에서는 건너 뛰기 전송을 행한 패킷에는 시퀀스 번호(순서 정보) m, m+1을 할당하고 있지만, 이동처 기지국(11b)이 임의의 시퀀스 번호를 할당할 수 있으며, 포워딩되는 패킷에 부가되어 있는 시퀀스 번호와 중복되는 번호를 부가할 수도 있고, 또한 중복되지 않는 번호로 할 수도 있다.
ㆍ 건너 뛰기 식별 부호
건너 뛰기 식별 부호 F를 패킷에 부가하는 예로서, PDCP PDU의 헤더에 포함되는 3비트의 「type」 필드를 사용한다. 즉, 그 「type」 필드에서 새로운 type 번호를 건너 뛰기 식별 부호 F로서 정의하고, 그 type 번호를 건너 뛰기 전송하는 패킷에 부가한다. 도 2는, PDCP PDU의 포맷예이며, (A)는 헤더가 없는 포맷예, (B)는 PDCP PDU의 시퀀스 번호가 부가되어 있지 않은 포맷예, (C), (D)는 PDCP PDU의 시퀀스 번호가 부가되는 포맷예이다. (C), (D)의 포맷에서, 헤더 HD에는 type 필드와 PID 필드가 정의되어 있고, type 필드에서 PDCP PDU의 종류를 나타낸다. PID 필드는 Data부에 포함되는 데이터에 대한 헤더 압축의 종류를 나타내는 필드이다. type 필드에서 「type=000」과 「type=001」은 이미 규정되어 있지만, 「type=010～111」은 규정되어 있지 않아 미사용이다. 따라서, 예를 들면 「type=010」을, 건너 뛰기 전송을 행한 PDCP PDU를 식별하기 위한 type 번호(건너 뛰기 식별 부호)로서 이용한다.
ㆍ핸드 오버 제어 전후의 PDCP 레이어와 RLC 레이어의 처리
도 3은 핸드 오버 전의 PDCP 레이어와 RLC 레이어의 패킷 처리의 설명도이다. 이동원 기지국(11b)은 PDCP 레이어의 패킷 n-5～n-2를 버퍼에 축적하고 있고(도 3의 (A)), RLC 레이어에서는 (B)에 도시한 바와 같이 패킷을 복수로 분할하고, 각각의 분할 데이터에 RLC 레이어의 시퀀스 번호 I, I+1, I+2, …, I+6을 부가하여 이동국(14)에 송신한다. 이동국(14)은, 핸드 오버 전, RLC 레이어에서 PDCP 레이어에 대한 순서 제어를 행한다. 도 3에서, 이동국(14)은 분할 데이터 I, I+4, I+5, 즉 패킷 n-5, n-3을 정상으로 수신하지 않았지만, 패킷 n-4, n-2를 정상으로 수신한 것으로 하고 있다.
도 4는 핸드 오버 후의 PDCP 레이어와 RLC 레이어의 패킷 처리의 설명도이며, PDCP 레이어와 RLC 레이어의 처리의 모습을 구체적으로 나타내고 있다. 또한, 이동국(14)은 핸드 오버 전, RLC 레이어에서 PDCP 레이어에 대한 순서 제어를 행하지만, 핸드 오버 후, RLC 레이어는 초기화되는 것이 규정되어 있다. 이 때문에, 순서 제어의 처리는 PDCP 레이어로 이행하고, 이동국(14)은 PDCP 레이어에서 핸드 오버 시퀀스를 실행한다.
이동국(14)은 리오더링 시, 리오더링의 종료를 판정하기 위해 타이머를 시동한다.
이동처 기지국(11b)은, 상위국(2)으로부터 수신한 패킷 m, m+1의 도착이 빨랐기 때문에, 그 패킷 m, m+1에 건너 뛰기 식별 부호 F를 부가하여 이동국(14)에 먼저 전송(건너 뛰기 전송)한다. 이동국(14)은 기지국으로부터 수신한 건너 뛰기 식별 부호 F가 부가되어 있는 패킷을 버퍼 BF2에 보존하여 리오더링 처리의 대상으로부터 제외한다. 이후, 이동국(14)은 이동처 기지국(11b)으로부터 수신한 패킷 n-5, n-3, n-1～n과 핸드 오버 전에 수신되어 있는 패킷 n-4, n-2와의 리오더링 처리를 실행하여 상위 레이어에 전달한다.
또한, 이동국(14)은 타이머가 소정 시간 TM을 경과하면, 리오더링 처리를 종료하고, 패킷의 빠짐이 있어도 수신되어 있는 패킷을 상위 레이어에 회송한다.
ㆍ윈도우 제어
이동국(14)은 허용할 수 있는 데이터량 이상의 데이터가 도착한 경우에 대비하고, 버퍼 사이즈의 윈도우를 내부적으로 생성하고, 리오더링 처리 시에 이하의 윈도우 제어를 행한다. 도 4의 예에서, 윈도우의 좌단은, 초기 시, 도착이 기대되는 번호인 n-5, 윈도우의 우단은 허용할 수 있는 데이터량(윈도우 버퍼 사이즈)에 의해 결정되는 번호로 되고, n-2로 하고 있다. 이동국은 건너 뛰기 식별 부호 F가 부가된 패킷에 대해서는, 윈도우 처리는 적용하지 않는다.
초기 상태(윈도우 상태(0))에서, 이동국(14)은 기대하는 패킷(n-5)을 수신하여 리오더링 처리하면, 윈도우 상태는 (1)에 도시한 바와 같다. 이 때문에, 이동국은 기대하는 패킷(n-5)과 그것에 연속하는 패킷(n-4)을 상위 레이어에 전송한다. 이어서, 윈도우 상태는 (2)에 도시한 바와 같게 되며, 이동국(14)은 이 상태에서 기대하는 패킷(n-3)을 수신하여 리오더링 처리하면, 윈도우 상태는 (3)에 도시한 바와 같다. 이 때문에, 이동국은 기대하는 패킷(n-3)과 그것에 연속하는 패킷(n-2)을 상위 레이어에 전송한다. 이어서, 윈도우 상태는 (4)에 도시한 바와 같이 되며, 이동국(14)은 이 상태에서 패킷(n-1), n의 수신을 대기하고, 설정 시간 TM의 기간 내에 수신하면 상위 레이어에 전송한다. 그러나, 설정 시간 TM의 기간 내에 패킷(n-1), n을 수신하지 않았으면, 이동국(14)은 버퍼 BF2에 보존되어 있는 패킷 m 이후의 패킷을 상위층에 전송하고, 통상의 핸드 오버 전의 제어로 이행한다. 이상과 같이, 건너 뛰기 패킷을 제외하여 상기의 윈도우 제어를 함으로써, 패킷 n-5～패킷 n에 대한 리오더링을 실행할 수 있다.
또한, 윈도우 제어에서, 이동국(14)은 윈도우 좌단의 시퀀스 번호보다 작은 시퀀스 번호의 패킷을 수신한 경우, 그 패킷을 파기한다. 또한, 이동국(14)은 윈도우 우단의 시퀀스 번호보다 큰 시퀀스 번호의 패킷을 수신하면, 그 윈도우 우단의 시퀀스 번호를 그 패킷의 시퀀스 번호로 하고, 윈도우 좌단의 시퀀스 번호를 윈도우 버퍼 사이즈에 의해 결정되는 번호로 변경하고, 동시에, 윈도우 범위로부터 벗어난 수신 완료 패킷을 상위 레이어에 전달한다.
만약 건너 뛰기 패킷에 대해서도 윈도우 처리를 적용하면, 패킷 m을 수신한 시점에서, 윈도우 상태는 예를 들면 윈도우의 좌단이 n-2, 윈도우의 우단이 m으로 된다. 이 경우, 이동국은 아직 수신하지 않은 패킷 n-5, n-3의 수신을 단념하고, 수신 완료 패킷 n-4, n-2를 상위층에 전송한다. 그리고, 윈도우 우단의 시퀀스 번호를 m으로 설정하고, 윈도우의 좌단의 시퀀스 번호를 윈도우 사이즈에 의해 결정되는 번호 n-1로 설정하고, 이후 패킷 n-1, 패킷 n, 패킷 n+1, …, 패킷 m-1의 도착을 대기한다. 그러나, 이 중 패킷 n+1～패킷 m-1은 실제로는 존재하지 않는 패킷이므로, 불필요하게 이들 패킷의 수신을 대기하게 되어, 패킷 처리에 문제점이 생긴다.
ㆍ기지국의 구성
도 5는 기지국의 구성도이며, 버퍼부, 스케줄러부, 송수신부와, 제어부가 도시되어 있다.
버퍼부(21)는 상위국으로부터 유입해 오는 패킷 및 인접 기지국(이동원 기지국)으로부터 전송되는 패킷을 축적하기 위한 메모리이다. 본 도면에서는, 물리적으로 2개의 버퍼(21a, 21b)를 설치하고 있지만, 물리적으로 1개의 메모리를 설치하여, 소프트웨어적으로 분할하여 이용한다고 하는 장치 구성을 취할 수 있다.
스케줄러부(22)는, 통신하고 있는 복수의 이동국 중으로부터, 무선 전송을 행하는 이동국을 선택하고, 버퍼부에 축적하고 있는 그 이동국의 패킷을 취출하여, 송수신부에 회송한다. 송수신부(23)는 스케줄러로부터 전송되어 오는 패킷의 부호화, 변조 처리를 행하고, 무선 상에서 실제의 데이터 전송을 행한다. 또한, 이동국으로부터 송신되는 제어 신호나 각종 데이터를 수신, 복조한다.
제어부(24)는 버퍼 관리부(24a), HO 제어부(24b), 측정 정보 제어부(24c)를 구비하고 있다. 버퍼 관리부(24a)는 버퍼(21)에 축적되어 있는 각종 패킷의 관리를 행한다. 핸드 오버 시에 데이터 이어받기가 실행되면, 적어도 정상 수신의 확인(ACK)이 얻어지지 않은 버퍼부(21b)에 축적되어 있는 패킷을 이동처 기지국(11b)에 전송한다. 한편, 데이터 이어받기에 의해, 이동원 기지국(11a)으로부터 포워딩되어 오는 패킷의 도착이 지연되어, 상위국(12)으로부터 수신한 패킷의 건너 뛰기 전송을 행하는 경우, 그 건너 뛰기 패킷의 헤더의 type 필드에 「type=010」을 기입한다.
HO 제어부(24b)는 도 23에서 설명한 핸드 오버 제어를 실행하고, 측정 제어부(24c)는 이동국으로부터 송신되는 다양한 측정 정보, 예를 들면 이동국의 무선 품질 CQI(Channel Quality Information) 등을 수집한다.
ㆍ이동국의 구성
도 6은 이동국의 구성도이며, 송수신부(31), 버퍼부(32), 스케줄러부(32), 리오더부(33), 제어부(34)가 도시되어 있다. 송수신부(31)는 기지국의 송수신부와 패킷이나 제어 정보의 송수신을 행한다. 버퍼부(32)는 수신한 하위층 패킷으로부터 RLC PDU를 구축할 수 없었던 경우, 그 RLC PDU를 구축할 수 있을 때까지 유지하고, RLC PDU를 구축할 수 있었던 경우, 헤더를 제거하고, RLC SDU(PDCP PDU)로서 리오더부(33)에 전달한다. 리오더부(33)는 PDCP PDU를 시퀀스 번호순으로 재나열하여 상위층에 전달하기 위한 기능을 갖고 있다. 리오더부(33)는 PDCP PDU의 시퀀스 번호의 빠짐을 검출한 경우, 시퀀스 번호가 연속되는 PDCP PDU를 수신할 때까지, 이후의 PDCP PDU가 내장된 메모리에 유지한다. 단, 리오더부는 그 PDCP PDU가 소정 시간 경과하여도 도착하지 않은 경우에는 리오더링 처리를 정지하고, 축적하고 있는 모든 PDCP PDU를 상위층에 전달한다. 또한, 리오더부(33)는 리오더링에서, 처리하는 데이터량이 허용량을 초과하지 않도록 윈도우 제어를 행한다.
제어부(34)는 측정 제어부(34a), 리오더 관리부(34b), 재송 관리부(34c)를 구비하고 있다. 측정 제어부(34a)는, 기지국에 송신하는 다양한 측정 정보를 측정한다. 예를 들면, 이동국의 무선 품질 CQI(Channel Quality Information)를 계측한다. 리오더 관리부(34b)는 리오더부(33)를 제어하고, 리오더부(33)가 유지하고 있는 PDCP PDU에 대해서 번호가 빠진 경우, 번호가 연속되는 PDCP PDU의 도착 대기를 하도록 지시한다. 또한, 그 패킷의 도착 대기 시간이 소정 시간을 경과하면, 리오더링의 정지를 리오더부(33)에 지시함과 함께, 유지하고 있는 모든 PDCP PDU의 헤더를 제거하고, PDCP SDU로서 상위층에 전달하도록 지시하고, 신규 PDCP PDU의 수신이 가능한 상태로 한다. 또한, 리오더 관리부(34b)는 지금까지 수신한 최대의 시퀀스 번호를 윈도우 우단의 시퀀스 번호로서 설정하고, 또한 윈도우 사이즈를 고려하여 윈도우 좌단의 시퀀스 번호를 결정하여 설정한다. 여기서, 윈도우 좌단의 시퀀스 번호보다도 작은 시퀀스 번호의 수신 완료 패킷이 있으면 그 패킷을 바로 상위 레이어에 전송한다. 재송 관리부(34c)는 재송 제어 시, 점선으로 나타내는 루트로 재송 요구 신호가 송수신부를 통하여 기지국에 송신된다.
ㆍ이동처 기지국의 동작
도 7은 제1 실시예의 이동처 기지국의 동작 플로우차트이다.
이동처 기지국(11b)의 핸드 오버 제어부(24b)는 이동원 기지국(11a)으로부터 HO 요구(이동국 ID나 QoS 정보 등을 포함함)를 수신하면(스텝 201), 그들 정보에 기초하여 호접수 제어를 행하고, 이동국의 수용을 허가할지 판단한다(스텝 202). 허가하지 않으면 후처리를 행하여(스텝 213), 핸드 오버 제어를 종료한다.
한편, 핸드 오버 제어부(24b)는 이동국의 수용을 허가하는 경우, HO 요구 응답 메시지를 이동원 기지국(11a)에 회신한다(스텝 203). 계속해서, 이동처 기지국(11b)은 이동원 기지국(11a)으로부터 전송되어 오는 패킷을 대기하고, 이후 버퍼부(21)는 이동원 기지국(11a)으로부터 포워딩되어 오는 패킷을 수신하면 축적한다(스텝 204).
이러한 상태에서, 핸드 오버 제어부(24b)는 이동국(14)으로부터 HO 완료의 보고를 수신하면(스텝 205), HO 완료의 보고를 상위국(12)에 송신한다(스텝 206). 상위국은 핸드 오버 완료의 보고를 수신하면, 패킷의 전송 경로를 이동원 기지국(11a)으로부터 이동처 기지국(11b)으로 절환하고, HO 완료 응답을 이동처 기지국(11b)에 회신한다. 이동처 기지국(11b)의 핸드 오버 제어부(24b)는 상위국(12)으로부터 HO 완료 응답을 수신하면(스텝 207), 스케줄러부(22)에 패킷의 송신 개시를 지시한다(스텝 208).
이에 의해, 스케줄러부(22)는 패킷의 건너 뛰기 전송을 할 필요가 있는지 체크하고(스텝 209), 필요가 없으면 이동원 기지국(11a)으로부터 포워딩되어 있는 패킷을 우선적으로 이동국(14)에 송신한다(스텝 210). 그러나, 이동원 기지국(11a)으로부터의 패킷의 포워딩이 지연되어 있고, 패킷 건너 뛰기 전송을 할 필요가 있으면, 스케줄러부(22)는 상위국(12)으로부터 수신한 패킷의 건너 뛰기 전송을 실행한다.
건너 뛰기 전송을 실행하기 위해서는, 건너 뛰기 전송하는 패킷의 type 필드의 타입 번호를 010(type=010)으로 설정하고, 건너 뛰기 패킷인 것을 이동국(14)이 식별할 수 있게 하고(스텝 211), 그러한 후 그 패킷을 이동국(14)에 전송한다(스텝 210).
이상과 병행하여, 핸드 오버 제어부(24b)는 리소스 해방을 이동원 기지국(11a)에 송신하고(스텝 212), 후처리를 행하여(스텝 213), 핸드 오버 제어를 종료한다.
ㆍ이동원 기지국의 동작
도 8은 제1 실시예의 이동원 기지국의 장치 동작 플로우차트이다.
도 8에서, 이동원 기지국(11a)의 측정 제어부(24a)는 이동국(14)으로부터 Measurement Report에 의해 수신 상태 정보를 수신하면(스텝 251), 그 수신 상태 정보에 기초하여 핸드 오버(Hand Over : HO)가 필요한지의 여부를 판단하고(스텝 252), 핸드 오버가 불필요하면 처음으로 되돌아간다.
그러나, 핸드 오버 HO가 필요하다고 결정하면, 핸드 오버 제어부(24b)는 Measurement Report의 내용에 의해 이동처 기지국(11b)을 결정하고, 그 이동처 기지국(11b)에 핸드 오버 요구를 송신한다(스텝 253).
그러한 후, 이동처 기지국(11b)으로부터 송신되는 HO 응답 메시지를 수신하면(스텝 254), HO 제어부(24b)는 HO 지시 메시지를 이동국(14)에 송신하고(스텝 255), 버퍼 관리부(24a)에 버퍼(21)에 잔존하는 패킷의 이동처 기지국(11b)에의 포워딩(패킷 전송)을 지시한다. 이에 의해, 버퍼 관리부(24a)는 점선의 루트로 버퍼(21b)에 존재하는 이동국(14)에 송신되지 않은 패킷 혹은 정상으로 수신되지 않은 패킷(NACK 패킷)을 이동처 기지국(11b)에 포워딩한다(스텝 256). 이후, 이동처 기지국(11b)으로부터 보내져 오는 리소스 해방 메시지를 수신하고(스텝 257), 리소스 해방을 실행한다(스텝 258).
ㆍ이동국의 동작
도 8은 이동국의 동작 플로우차트이다.
이동국(14)의 측정부(34a)는 수신 상태 등을 Measurement Report에 의해 이동원 기지국(11a)에 통지한다(스텝 271). 이후, 제어부(34)는 이동원 기지국(11a)으로부터 보내져 오는 HO 지시 메시지를 대기하고, HO 지시 메시지를 수신하면(스텝 272), 이동처 기지국(11b)과 L1/L2 시그널링에 의해 동기를 확보하고(스텝 273), 동기를 확보하면 핸드 오버 완료의 보고를 이동처 기지국(11b)에 송신한다(스텝 274). 그러한 후, 제어부(34)는 수신한 패킷이 건너 뛰기 패킷인지, 바꿔 말하면 type=010의 패킷인지 체크하고(스텝 275), 건너 뛰기 패킷이면, 리오더링의 대상으로부터 제외하여 버퍼(32)에 보존하고, 설정 시간 경과 후에 헤더를 제거하여 PDCP SDU 패킷으로서 상위 레이어에 전달한다(스텝 276). 한편, 건너 뛰기 패킷이 아니면, 리오더링을 실행하고, 순번대로 재나열하고, PDCP SDU 패킷으로서 상위층에 전달한다(스텝 277).
도 10은 이동국의 리오더링 처리 플로우이다.
이동국의 송수신부(31)가 이동처 기지국(11b)으로부터 하위 레이어 패킷을 수신하면(스텝 301), 리오더 관리부(34b)는 RLC PDU를 구축할 수 있는지 체크하고(스텝 302), 구축할 수 없으면 설정 시간 경과하였는지 체크하고(스텝 303), 설정 시간 경과하지 않았으면 그 하위 레이어 패킷을 버퍼(32)에 보존하고(스텝 304), 스텝 301 이후의 처리를 행한다. 하위 레이어 패킷을 수신하고 나서 설정 시간 경과하여도 RLC PDU를 구축할 수 없으면, 하위 레이어 패킷을 버퍼로부터 소거한다(스텝 305).
한편, 스텝 302에서 수신한 하위 레이어 패킷을 이용하여 RLC PDU를 구축할 수 있으면, 그 RLC PDU를 RLC SDU(PDCP PDU)로서 리오더부(33)에 전달한다(스텝 306). 리오더부(33)는 RLC SDU(PDCP PDU)를 수신하면, 시퀀스 번호의 빠짐이 있는지 체크하고(스텝 307), 빠짐이 없이, 시퀀스 번호가 연속되어 있으면, 그 RLC SDU(PDCP PDU)의 헤더를 삭제하여 PDCP SDU로서 상위층에 전달한다(스텝 311). 그러나, 시퀀스 번호에 빠짐이 있으면 리오더 관리부(34b)는 리오더부(33)에 PDCP PDU를 유지하도록 지시한다(스텝 308). 이에 의해, 리오더부(33)는 PDCP PDU를 유지함과 함께, 시퀀스 번호가 연속되는 RLC SDU(PDCP PDU)를 수신하였는지 체크한다(스텝 309). 시퀀스 번호가 연속되는 RLC SDU(PDCP PDU)를 수신하면, 그 RLC SDU(PDCP PDU)를 PDCP SDU로서 상위층에 전달함과 함께, 유지하고 있는 PDCP PDU를 상위층에 전달한다(스텝 311).
또한, 스텝 309에서, 시퀀스 번호가 연속되는 RLC SDU(PDCP PDU)를 수신하지 않았으면, 미리 설정되어 있는 시간 TM이 경과하였는지 감시하고(스텝 310), 경과하지 않았으면 스텝 308 이후의 처리를 반복하고, 설정 시간 TM이 경과하면 시퀀스 번호가 불연속이어도, 유지하고 있는 PDCP PDU를 상위층에 전달한다(스텝 311).
이상과 같이 제1 실시예에 따르면, 상위국(12)으로부터 이동처 기지국(11b)에 전송되어 오는 패킷을 건너 뛰기 패킷으로서 대기하게 되지 않고 이동국(14)에 전송할 수 있어, 데이터의 지연 시간을 없애, 시스템 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 이동국(14)은 건너 뛰기 패킷을 리오더링 제어(순서 제어)의 대상으로부터 제외하고, 건너 뛰기 패킷 이외의 패킷의 순서 제어를 행하여 패킷을 시퀀스 번호순으로 상위 장치에 전달한다. 이 결과, 이동국은 순서 제어 기능이 하나이어도 패킷의 순서 제어할 수 있게 된다.
(C) 제2 실시예
제1 실시예에서, 이동국(14)은 설정 시간 TM의 기간 리오더링 처리를 행하고, 설정 시간 TM이 경과하였을 때에 리오더링 처리를 종료한다(도 10의 스텝 310). 이 때문에, 이동국(14)은 이동원 기지국(11a)으로부터 이동처 기지국(11b)에 포워딩된 패킷을 모두 수신한 후도 설정 시간 TM이 경과하지 않았으면, 리오더링 처리를 계속한다. 따라서, 제2 실시예에서는 이동국(14)이 리오더링 처리 대상의 마지막의 패킷을 식별할 수 있도록, 이동처 기지국(11b)은 소정의 패킷(Last 패킷)에 식별자를 부가하여 이동국에 전송하고, 이동국(14)은 그 Last 패킷을 수신하면 설정 시간 TM이 경과하지 않아도 즉시 리오더링 처리를 종료한다.
도 11은 제2 실시예의 설명도이며, 핸드 오버 전에 이동원 기지국(11a)에 패킷 n-5～n이 축적되어 있고, 이들 패킷 중, 패킷 n-5～n-2는 이동국(14)에 송신되었지만, 패킷 n-1, n은 이동국(14)에 송신되어 있지 않은 것으로 한다. 예를 들면, 패킷 n-1, n은 이동원 기지국(11a)과 이동국(14)의 무선 회선이 절단된 후에 도착하였기 때문에, 이들 패킷 n-1, n은 이동국(14)에 송신되어 있지 않다. 또한, 이동국에 송신된 패킷 중, 패킷 n-5, n-3은 이동국(14)에 의해 올바르게 수신되지 않고(NACK), 패킷 n-4, n-2는 정상적으로 수신된 것으로 한다(ACK). 이 때문에, 이동국(14)은 패킷 n-4, n-2를 보존하고 있고, 패킷 n-5, n-3을 보존하고 있지 않다.
이러한 상태에서, 핸드 오버가 생기면, 이동원 기지국(11a)은 이동국(14)에 의해 정상 수신되지 않았던 패킷 n-5, n-3과 미송신의 패킷 n-1, n을 이동처 기지국(11b)에 전송(포워딩)한다. 또한, 상위국(12)은 핸드 오버 후에 이동처 기지국(11b)에 2개의 패킷 m～m+1을 송신한다. 또한, 패킷 n-5～n의 전송(포워딩)은 지연되어 있는 것으로 한다.
이동처 기지국(11b)은, 이동원 기지국(11a)으로부터 패킷 n-5, n-3, n-1～n이 포워딩되어 오기 전에, 상위국(2)으로부터 패킷 m, m+1을 수신하였다고 하면, 그 상위국으로부터 수신한 패킷 m, m+1에 건너 뛰기 식별 부호 F를 부가하여 이동국(14)에 먼저 전송(건너 뛰기 전송)한다. 이동국(14)은 기지국으로부터 수신한 건너 뛰기 식별 부호 F가 부가되어 있는 패킷을 버퍼 BF2에 보존하여 리오더링 처리의 대상으로부터 제외한다. 도 11의 (A)는 이동국(14)이 버퍼 BF2에 패킷 m, m+1을 보존하고, 버퍼 BF1에 핸드 오버 전에 수신한 패킷 n-4, n-2를 보존하고 있는 상태를 나타내고 있다.
이동처 기지국(11b)은 미리 설정되어 있는 시간 TW(Waiting Time이라고 함)가 경과할 때까지 포워딩되어 온 패킷을 이동국에 송신하지만, Waiting Time이 경과하면 포워딩되어 온 패킷을 수신하여도 파기한다. 따라서, 이동처 기지국(11b)은 Waiting Time이 경과 전에 이동원 기지국(11a)으로부터 포워딩되어 온 패킷 n-5, n-3, n-1을 수신하여 버퍼 BF에 보존하여 1개씩 이동국에 전송한다. 그리고, 이동원 기지국(11a)으로부터 패킷 n을 수신하고, 이동국에는 아직 전송하고 있지 않은 단계에서 Waiting Time이 만료되었다고 한다. 이러한 경우, 이동처 기지국(11b)은 패킷 n에 포워딩된 마지막의 패킷이라고 하는 식별자(L)를 부가하여 이동국(14)에 전송한다.
이동국(14)은, 이동처 기지국(11b)으로부터 수신한 패킷 n-5, n-3, n-1, n을 버퍼 BF1에 보존하고, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 이들 패킷과 핸드 오버 전에 수신되어 있는 패킷 n-4, n-2와의 리오더링 처리를 실행하여 재나열한다. 또한, 패킷 n에 부가되어 있는 식별자(L)를 검출하면 포워딩이 종료된 것으로 판단하고, 리오더링의 설정 시간 TM이 만료되어 있지 않아도, 리오더링 완료의 패킷을 상위 레이어에 전달하여, 리오더링 처리를 종료한다.
이상에서는, 패킷 n을 송신하기 전에 Waiting Time이 만료된 경우이지만, 패킷 n을 이동국에 전송한 단계에서 Waiting Time이 만료되는 경우도 있다. 이러한 경우, 이동처 기지국(11b)은 상위국(12)으로부터 수신한 패킷 m+2에 마지막의 패킷이라고 하는 식별자(L)를 부가하여 이동국(14)에 전송한다. 그 식별자가 부가된 Last 패킷을 수신한 이동국(14)은, 포워딩이 종료된 것으로 판단하고, 리오더링의 설정 시간 TM이 만료되지 않아도, 즉시 리오더링을 종료한다.
또한, 패킷 n-3을 포워딩에 의해 수신하였지만, 패킷 n-1, n을 수신하지 않은 단계에서 Waiting Timer이 만료되는 경우도 있다. 이러한 경우, 이동처 기지국(11b)은 패킷 n-3에 마지막의 패킷이라고 하는 식별자(L)를 부가하여 이동국(14)에 전송한다. 이동국(14)은 그 식별자(L)를 부가된 Last 패킷을 검출하여 리오더링 처리를 종료한다.
ㆍ마지막 패킷 식별 부호 L
Last 패킷인 것을 나타내는 식별자(최후 패킷 식별 부호) L을 패킷에 부가하기 위해서는, PDCP PDU의 헤더에 포함되는 3비트의 「type」 필드를 사용한다. 즉, 그 「type」 필드에서 새로운 type 번호를 마지막 패킷 식별 부호 L로서 정의하고, Waiting Time이 만료되어 최초로 송신하는 패킷에 그 type 번호를 할당한다. 도 12는, PDCP PDU의 포맷예이며, (A)는 헤더가 없는 포맷예, (B)는 PDCP PDU의 시퀀스 번호가 부가되어 있지 않은 포맷예, (C), (D)는 PDCP PDU의 시퀀스 번호가 부가되는 포맷예이다. (C), (D)의 포맷에서, 헤더 HD에는 type 필드와 PID 필드가 정의되어 있고, type 필드에서 PDCP PDU의 종류를 나타낸다. type 필드에서 「type=000」과 「type=001」은 이미 규정되어 있지만, 「type=010～111」은 규정되어 있지 않아 미사용이다. 따라서, 예를 들면 「type=011」을, Waiting Time이 만료된 후, 최초로 전송하는 PDCP PDU 패킷(Last 패킷)을 식별하기 위한 type 번호로서 이용한다.
ㆍPDCP 레이어와 RLC 레이어의 처리
도 13, 도 14는 핸드 오버 후의 PDCP 레이어와 RLC 레이어의 패킷 처리 설명도이다.
도 13은 이동국에 전송된 패킷 n에 마지막 패킷 식별 부호 L이 부가되어 있는 경우이다. 이동국(14)은 리오더링 시, 리오더링의 종료를 판정하기 위해 타이머를 시동한다. 여기서, 설정 시간 TM이 큰 값으로 설정되어 있는 경우, 패킷 n이포워딩된 마지막의 패킷임에도 불구하고, 리오더링 처리를 계속해서, 설정 시간 TM이 만료될 때까지 패킷을 상위층에 회송할 수 없다. 그러나, 제2 실시예에서, 이동국(14)은 마지막 패킷 식별 부호 L이 부가되어 있는 패킷 n(Last 패킷)을 수신하면, 즉시 리오더링을 종료하고, 모든 PDCP PDU 패킷을 상위층에 회송한다.
또한, 이동국(14)은 허용할 수 있는 데이터량 이상의 데이터가 도착한 경우에 대비하여, 리오더링 시에 윈도우 제어를 행한다. 윈도우의 좌단은, 도착이 기대되는 번호인 n-5, 윈도우의 우단은, 허용할 수 있는 데이터량의 상한인 값으로 된다(도면에서는, n으로 하고 있다). 단, 실시예 1과 같이, 「type=010」의 패킷에 대해서는, 윈도우 처리는 적용하지 않는다. 이와 같이 처리함으로써, 패킷 n-5～패킷 n에 대한 리오더링을 실행할 수 있다.
도 14는, 패킷 m+2에 마지막 패킷 식별 부호 L이 부가된 경우이다. 이동국(14)은, 패킷 m+2(Last 패킷)를 수신한 시점에서 설정 시간 TM이 만료되어 있지 않아도, 즉시 리오더링을 종료하고, 수신 완료의 모든 PDCP PDU 패킷을 상위층에 회송한다. 또한, 윈도우 제어에 대해서는, 도 13과 마찬가지로 실행하고 있다.
ㆍ이동처 기지국의 동작
도 15는 제2 실시예의 이동처 기지국의 동작 플로우차트이며, 제1 실시예의 도 7의 스텝과 동일 스텝에는 동일한 번호를 붙이고 있다. 제2 실시예의 기지국, 이동국은 도 5, 도 6에 도시한 구성을 갖고 있다.
이동처 기지국(11b)의 핸드 오버 제어부(24b)는 이동원 기지국(11a)으로부터 HO 요구(이동국 ID나 QoS 정보 등을 포함함)를 수신하면, 그들 정보에 기초하여 호접수 제어를 행하고, 이동국의 수용을 허가할 것인지 판단한다. 허가하지 않으면 후처리를 행하여, 핸드 오버 제어를 종료한다(스텝 201～202, 213).
한편, 핸드 오버 제어부(24b)는 이동국(14)의 수용을 허가하는 경우, HO 요구 응답 메시지를 이동원 기지국(11a)에 회신함과 함께 경과 시간의 계시를 개시한다. 이후, 이동처 기지국(11b)은 이동원 기지국(11a)으로부터 전송되어 오는 패킷을 대기하고, 그 패킷을 버퍼부(21)에 축적한다(스텝 203～204).
이러한 상태에서, 핸드 오버 제어부(24b)는 이동국(14)으로부터 HO 완료의 보고를 수신하면, HO 완료의 보고를 상위국(12)에 송신한다(스텝 205～206). 상위국(12)은 핸드 오버 완료의 보고를 수신하면, 패킷의 전송 경로를 이동원 기지국(11a)으로부터 이동처 기지국(11b)으로 절환하고, HO 완료 응답을 이동처 기지국에 회신한다. 이동처 기지국(11b)의 핸드 오버 제어부(24b)는 상위국으로부터 HO 완료 응답을 수신하면, 스케줄러부(22)에 패킷의 송신 개시를 지시한다(스텝 207～208).
이어서, 스케줄러부(22)는 경과 시간이 설정 시간 TW를 초과하였는지, 즉 Waiting Time이 만료되었는지 감시하고(스텝 501), Waiting Time이 만료되지 않았으면, 패킷의 건너 뛰기 전송을 할 필요가 있는지 체크하고(스텝 209), 필요가 없으면 이동원 기지국(11a)으로부터 포워딩되어 있는 패킷으로부터 우선적으로 이동국(14)에 송신을 개시한다(스텝 210). 그러나, 포워딩이 지연되어 있고, 패킷의 건너 뛰기 전송을 할 필요가 있으면, 스케줄러부(22)는 상위국(12)으로부터 수신한 패킷의 건너 뛰기 전송을 실행한다. 건너 뛰기 전송을 실행하기 위해서는, 건너 뛰기 전송하는 패킷 헤더의 type 필드의 타입 번호 010(type=010)으로 설정하고, 건너 뛰기 패킷인 것을 이동국(14)이 식별할 수 있도록 하고(스텝 211), 그러한 후, 그 패킷을 이동국에 전송한다(스텝 210).
이상과 병행하여, 핸드 오버 제어부(24b)는 리소스 해방을 이동원 기지국(11a)에 송신하고(스텝 212), 스텝 501로 되돌아가, Waiting Time이 만료되었는지 체크하고, 만료되지 않았으면 스텝 209 이후의 처리를 반복한다.
한편, 스텝 501에서 Waiting Time이 만료되면, Waiting Time 만료 직후에 전송하는 패킷의 type 번호를 "011"로 한다. 즉, 만료 직후에 전송하는 패킷에 마지막 패킷 식별 부호 L을 부가하고, 그 패킷(Last 패킷)을 이동국에 전송하고(스텝 502～503), 이후 후처리를 행하여, 핸드 오버 제어를 종료한다(212～213).
또한, 스텝 502에서, 마지막 패킷 식별 부호 L이 부가된 Last 패킷이 이동원 기지국(11a)으로부터 포워딩되어 온 패킷인지, 상위국(12)으로부터 수신한 패킷인지를 식별할 수 있도록, 전자의 패킷이면 type 번호를 "011"로 하고, 후자의 패킷이면 type 번호를 "100"으로 한다. 이와 같이 하면, 후술하는 이동국(14)의 리오더링 처리가 용이하게 된다.
ㆍ이동국의 동작
도 16은 이동국의 동작 플로우차트이며, 도 8의 동작 플로우와 동일 스텝에는 동일 번호를 붙이고 있다. 이동국의 측정부(34a)는 수신 상태 등을 Measurement Report에 의해 이동원 기지국(11a)에 통지한다. 이후, 제어부(34)는 이동원 기지국으로부터 보내져 오는 HO 지시 메시지를 대기하고, HO 지시 메시지를 수신하면, 이동처 기지국(11b)과 L1/L2 시그널링에 의해 동기를 확보하고, 동기를 확보하면 핸드 오버 완료의 보고를 이동처 기지국에 송신한다(이상 스텝 271～274).
그러한 후, 제어부(34)는 수신한 패킷이 건너 뛰기 패킷인지, 바꿔 말하면 type=010의 패킷인지 체크하고(스텝 600), 건너 뛰기 패킷이면, 리오더링의 대상으로부터 제외하여 버퍼(32)에 보존한다(스텝 601).
한편, 건너 뛰기 패킷이 아니면, 수신한 패킷이 Last 패킷인지, 바꿔 말하면, type=011의 패킷인지 체크한다(스텝 602). Last 패킷이 아니면 리오더링을 개시하고, 순번대로 PDCP PDU 패킷을 재나열하고, PDCP SDU를 생성하여 상위 레이어에 전달한다(스텝 603).
이후, 미리 설정한 시간 TM이 만료되었는지 체크하고(스텝 604), 설정 시간 TM이 만료되지 않았으면 스텝 600 이후의 처리를 반복하고, 설정 시간 TM이 만료되어 있지 않으면, 리오더링 처리를 종료하고, 그러한 후, 아직 상위 레이어에 전달하지 않은 PDCP PDU 패킷으로부터 헤더를 삭제하고 PDCP SDU를 생성하여 상위 레이어에 전달한다(스텝 605). 이어서, 리오더링 대상 외의 패킷을 상위 레이어에 전달하여 처리를 종료한다(스텝 606).
한편, 스텝 602에서, 수신한 패킷이 Last 패킷이면, 리오더링 처리를 즉시 정지한다(스텝 607). 이 때, Last 패킷이 포워딩된 패킷이면, 그 Last 패킷으로부터 PDCP SDU 패킷을 생성하여 상위 레이어에 전달하고, 리오더링을 정지한다. 또한, Last 패킷이 상위국(12)으로부터 수신한 패킷이면, 리오더링을 즉시 정지하고, 그 Last 패킷을 리오더링 대상 외의 패킷의 마지막에 접속한다. 이후, 리오더링 대상 외의 패킷을 상위 레이어에 전달하여 처리를 종료한다(스텝 606).
이상과 같이 제2 실시예에 따르면, 이동국은 마지막 패킷 식별 부호를 참조하여 포워딩이 종료된 것을 검출하여, 즉시 리오더링을 정지할 수 있다. 따라서, 데이터의 지연 시간을 없애, 시스템 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
(D) 제3 실시예
지금까지 설명해 온 순서 정보(시퀀스 번호 n, m)는, 설명의 간단화를 위한 편의적인 번호이며, 실제로는 기지국에서 부가되는 것이다.
전술한 바와 같이 LTE 통신 시스템에서, 포워딩은 PDCP SDU의 데이터 단위로 실시된다. 이 때문에, 포워딩이 생긴 경우, Sequence Number 필드를 이동원 기지국(11a)으로부터 이동처 기지국(11b)에 송신할 수 없어, 어떠한 방법으로 시퀀스 번호(Sequence Number)를 통지할 필요가 있다.
본 실시예에서는, 이동원 기지국(11a)이 이동처 기지국(11b)에 PDCP SDU 데이터와 함께 시퀀스 번호를 통지하고, 또한 이동처 기지국이 그 시퀀스 번호에 기초하여 포워딩되어 온 PDCP SDU 데이터(패킷)에 그 시퀀스 번호를 부가한다.
도 17은, PDCP PDU의 시퀀스 번호를, 해당하는 PDCP SDU의 데이터(패킷)에 부수시켜(in band에서), 데이터 플레인(U-plane)을 통하여 통지하는 예이다. 도 17에서 PDCP SDU 데이터와 그 데이터에 부수되는 시퀀스 번호 SN만을 나타내고 있지만, 그 PDCP SDU 데이터를 한 덩어리의 패킷으로 간주하기 위해서는 제어 정보(헤더 정보)를 부가할 필요가 있다. 이동원 기지국(11a)은 PDCP SDU 데이터를 포워딩할 때마다, 도 17의 포맷으로 그 PDCP SDU 데이터에 부수되는 시퀀스 번호 SN을 통지하고, 이동처 기지국(11b)은 그 시퀀스 번호에 기초하여 포워딩되어 온 PDCP SDU 데이터(패킷)에 그 시퀀스 번호를 부가한다.
즉, 도 17의 상황에서, 이동원 기지국(11a)은, 우선 시퀀스 번호 n-5와 최초의 PDCP SDU 데이터를 데이터 플레인 U-plane을 통하여 포워딩한다. 계속해서, 시퀀스 번호 n-3과 다음의 PDCP SDU 데이터를 U-plane을 통하여 포워딩한다. 이후, 상위국(12)으로부터 수신한 PDCP SDU 데이터 n-1, n을 포워딩할 때, 마찬가지로 PDCP SDU 데이터와 그 시퀀스 번호를 U-plane을 통하여 이동처 기지국(11b)에 포워딩한다. 이동처 기지국(11b)에서는, U-plane에 의해 통지된 시퀀스 번호 n-5, n-3, n-1, n을 수신함으로써, 포워딩되어 온 데이터의 시퀀스 번호를 인식할 수 있다.
도 18은, PDCP PDU의 시퀀스 번호 SN을 해당하는 PDCP SDU 데이터에 부수시켜(in band에서) U-plane에 의해 통지함과 함께, 이동원 기지국(11a)이 이동국으로부터 정상 수신을 확인할 수 없었던 PDCP SDU 데이터의 시퀀스 번호를 Next SN으로서 제어 플레인(C-plane)을 통하여 통지하는 예이다. 이 C-plane을 통한 시퀀스 번호(Next SN)의 통지는, 도 19의 핸드 오버 시퀀스도에서 "SN 이어받기"로서 나타내어져 있다. SN 이어받기는 이동원 기지국(11a)이 이동처 기지국(11b)에 대해 HO 요구할 때에, 동시에 행할 수도 있다.
도 18의 상황에서, 이동원 기지국(11a)은, 우선 시퀀스 번호 n-5와 최초의 PDCP SDU 데이터를 U-plane을 통하여 포워딩한다. 계속해서, 시퀀스 번호 n-3과 다음의 PDCP SDU 데이터를 U-plane을 통하여 포워딩한다.
또한, 이동원 기지국(11a)은, 동시에 이동국에 의해 정상 수신을 확인할 수 없었던 PDCP SDU의 시퀀스 번호 n-5만을 Next SN으로서 이동처 기지국(11b)에 C-plane을 통하여 통지한다(SN 이어받기). 이후, 이동원 기지국(11a)은 상위국(12)으로부터 수신한 PDCP SDU 데이터 n-1, n을 포워딩할 때, 마찬가지로 PDCP SDU 데이터와 그 시퀀스 번호를 U-plane을 통하여 이동처 기지국(11b)에 포워딩한다. 이동처 기지국(11b)은, C-plane에 의해 통지된 시퀀스 번호 n-5와, U-plane에 의해 통지된 시퀀스 번호 n-5, n-3, n-1, n을 수신하지만, U-plane에 의해 통지된 시퀀스 번호가 C-plane에 의해 통지된 시퀀스 번호보다 크기 때문에, 그 U-plane에 의해 통지된 시퀀스 번호에 기초하여 이후 PDCP SDU 데이터에 시퀀스 번호를 부가하여 이동국에 전송한다. 즉, 이동처 기지국(11b)은 C-plane에 의해 통지된 시퀀스 번호 n-5를 무시한다.
도 20은 포워딩하는 PDCP SDU 데이터가 전혀 존재하지 않는 경우의 예이다.
이동원 기지국(11a)은, Next SN으로서 이동처 기지국(11b)에 C-plane을 통하여, 이동국에 의해 정상 수신을 확인할 수 없었던 시퀀스 번호 n+1을 통지한다. 이동처 기지국(11b)은 이동원 기지국(11a)으로부터 PDCP SDU 데이터를 수신하지 않고 Waiting Time이 만료되면, C-plane에 의해 통지된 시퀀스 번호에 기초하여 이후 PDCP SDU 데이터에 시퀀스 번호를 부가하여 이동국에 전송한다. 즉, 이동처 기지국(11b)은 상위국(12)으로부터 수신한 패킷 m의 시퀀스 번호를 n+1로서 이동국에 전송한다.
ㆍ발명의 효과
이상 본 발명에 따르면, 상위국으로부터 이동처 기지국에 전송되어 오는 패킷을 건너 뛰기 패킷으로서 신속하게 이동국에 전송할 수 있어, 데이터의 지연 시간을 없애, 시스템 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 이동국은 건너 뛰기 패킷을 리오더링 제어(순서 제어)의 대상으로부터 제외하고, 건너 뛰기 패킷 이외의 패킷의 순서 제어를 행하여 패킷을 시퀀스 번호순으로 상위 장치에 전달한다. 이 결과, 이동국은 순서 제어 기능이 하나이어도 리오더링 대상 패킷의 순서 제어를 올바르게 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 이동국은 마지막 패킷 식별 부호를 참조하여 포워딩이 종료된 것을 검출하여, 즉시 리오더링을 정지할 수 있다. 따라서, 데이터의 지연 시간을 없애, 시스템 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 데이터와 그 데이터에 대응하는 순서 정보를 이동처 기지국으로부터 이동국에 송신하고, 그 이동국에서 수신한 그 데이터를 그 순서 정보에 기초하여 다시 나열하는 리오더링 방법으로서,
    핸드오버 시에, 이동국에 미송신의 데이터 혹은 송신 실패 데이터를 이동원 기지국으로부터 이동처 기지국에 전송하고,
    상기 이동처 기지국은, 이동원 기지국으로부터 전송된 상기 데이터와, 이동원 기지국을 통하지 않고 취득한 데이터를 식별 가능하게 하는 식별 정보를, 상기 이동국에 송신하는 상기 데이터에 대응시켜서 송신하는
    것을 특징으로 하는 리오더링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동국은, 상기 식별 정보에 기초하여 상기 전송된 데이터와 상기 이동원 기지국을 통하지 않고 취득한 데이터를 구별하여 리오더링 처리하는 것을 특징으로 하는 리오더링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동원 기지국을 통하지 않고 취득한 데이터는, 게이트웨이 장치로부터 수신한 데이터인 것을 특징으로 하는 리오더링 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동국에 송신되는 데이터는 패킷 형식으로 송신되는 것을 특징으로 하는 리오더링 방법.
  5. 데이터와 그 데이터에 대응하는 순서 정보를 이동처 기지국으로부터 이동국에 송신하고, 그 이동국에서 수신한 그 데이터를 그 순서 정보에 기초하여 다시 나열하는 리오더링 방법에 관한 그 이동처 기지국으로 될 수 있는 기지국으로서,
    핸드오버 시에, 이동원에 미송신의 데이터 혹은 송신 실패 데이터를 이동원 기지국으로부터 수신하는 수신부와,
    이동원 기지국으로부터 전송된 데이터와, 이동원 기지국을 통하지 않고 취득한 데이터를 식별 가능하게 하는 식별 정보를, 상기 이동국에 송신하는 상기 데이터에 대응시켜서 송신하는 송신부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 기지국.
  6. 이동처 기지국으로부터 패킷 및 그 패킷에 대응하는 식별 정보를 수신하는 수신부,
    이동처 기지국으로부터 수신한 상기 식별 정보에 기초하여, 이동원 기지국으로부터 전송된 데이터와 상기 이동원 기지국을 통하지 않고 취득한 데이터를 구별하여 리오더링 처리하는 리오더링 처리부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 이동국.
  7. 이동원 기지국으로부터 취득한 시퀀스 번호를, PDCP SDU의 시퀀스 번호로서 적용하는 수단,
    상기 이동원 기지국으로부터 취득한 시퀀스 번호에 기초하여, 송신하는 PDCP SDU에 상기 시퀀스 번호를 부가하여 이동국에 송신하는 수단,
    을 구비하고,
    이동국은 상기 시퀀스 번호를 이용하여 수신 패킷의 리오더링을 행하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시퀀스 번호는, 제어 플레인을 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 이동원 기지국으로부터 취득한 시퀀스 번호를 PDCP SDU의 시퀀스 번호로서 적용하는 수단,
    이동원 기지국으로부터 유저 플레인을 통하여 PDCP SDU 데이터와 시퀀스 번호를 취득하는 수단,
    상기 취득한 PDCP SDU 데이터에 상기 시퀀스 번호를 부가하여 이동국에 송신하는 수단
    을 구비하고,
    이동국은 상기 시퀀스 번호를 이용하여 수신 패킷의 리오더링을 행하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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