KR101299221B1 - 이동통신 시스템의 상향 링크 트래픽에 대한 자원 요청 및패킷 스케줄링 방법, 그리고 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 상향 링크 트래픽에 대한 자원 요청 및 패킷 스케줄링 방법 그리고 그 장치에 관한 것이다.

상향 링크 트래픽에 대한 효율적인 스케줄링을 위하여, 기지국과 단말은 트래픽의 특성에 따라 스케줄링을 수행한다. 특히 트래픽이 일정 시간 간격으로 가변 크기의 패킷을 발생하는 경우, 상기 트래픽은 일정 시간 간격으로 완전 가변 크기의 패킷을 발생하는 제1 트래픽과, 일정 시간 간격으로 유사 가변 크기의 패킷을 발생하는 제2 트래픽으로 분류된다. 그리고 제1 또는 제2 트래픽에 따라, 단말은 서로 다른 모드로 기지국에 자원을 요청하고, 기지국은 이러한 자원 요청에 따라 스케줄링을 수행한다.

따라서, 트래픽 특성을 반영한 방식으로 단말이 자원을 요청하고, 기지국도 상기 트래픽 특성에 따라 스케줄링을 수행함으로써, 최적의 상향 링크 스케줄링이 이루어진다.

패킷 스케줄링, 스케줄러, 트래픽 특성, PV 트래픽

Description

이동통신 시스템의 상향 링크 트래픽에 대한 자원 요청 및 패킷 스케줄링 방법, 그리고 그 장치{method for requesting resource and scheduling for uplink traffic in mobile communication and apparatus thereof}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템의 구조도이다.

도 2는 PV 트래픽의 패킷 발생 패턴을 나타낸 예시도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 스케줄링 장치의 구조도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단말의 동작 흐름도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기지국의 동작 흐름도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단말의 동작 흐름도이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기지국의 동작 흐름도이다.

본 발명은 이동통신 시스템에서의 스케줄링 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 상향 링크(Uplink) 트래픽에 대한 자원 요청 및 패킷 스케줄링(Scheduling) 방법, 그리고 그 장치에 관한 것이다.

최근에는 무선 인터넷 서비스를 위한 표준 규격 및 시스템의 개발이 활성화 되고 있으며, 이에 따라 패킷 기반의 4세대 이동통신 시스템의 기술력을 선점하기 위해 패킷 전송 기술에 대한 중요성이 한층 부각되고 있다.

패킷 전송에 있어 QoS(Quality of Service) 요구 사항을 만족시키고 무선 자원의 효율성을 극대화하기 위한 자원 요청 및 링크 패킷 스케줄링 방식은, 무선링크 공유 방식의 특화된 한 분야이며, 기존의 회선 방식에 비해 시스템의 용량을 향상시키는 중요한 수단으로 평가되고 있다.

자원 요청(resource request)은 단말이 상향 링크로 전송할 데이터가 있음을 기지국에 알리고 필요한 자원의 할당을 요청하는 일련의 절차를 통칭한다. 이러한 자원 요청에 따라 기지국이 단말에 자원을 할당하는 스케줄링 방식은 상향 링크 스케줄링 방식과 하향 링크 스케줄링 방식으로 나뉘어질 수 있다.

하향 링크 스케줄링 방식은 기지국이 자신의 전송 버퍼에 저장되어 있는 데이터 패킷량을 실시간으로 파악하면서 자원을 할당한다. 이에 반하여 상향 링크 스케줄링 방식은 기지국이 단말로부터 보고되는 버퍼에 대한 상태 정보를 토대로 하여 자원을 할당한다. 따라서, 상향 링크 스케줄링 방식에서 무선 자원 활용의 극대화 및 QoS 제공을 위해서는 무엇보다도 단말의 효율적인 자원 요청 방식이 요구된다고 할 수 있다. 효율적인 자원 요청 방식을 구현하기 위해서는 전송 버퍼의 상태를 보고하는 보고 시점의 적절성 및 보고 내용의 충족성 등이 고려되어야 한다.

보고 시점의 적절성이란, QoS가 보장될 수 있도록 적절한 시점에 보고가 이루어져야 함을 의미한다. 예를 들면, 현재 단말의 전송 버퍼에 대기하는 데이터 패킷량이 증가하는 상황에서 보고가 이루어지지 않으면, 이후 상향 링크 자원 할당을 받고 데이터를 전송하여도 상기 데이터는 전송 버퍼의 상황을 반영하여 할당된 자원에 따라 전송된 것이 아니다. 그러므로 네트워크 관점에서 보면 상기 데이터는 지연 요구 사항을 만족하지 못한 것이 된다. 그 결과 상기 데이터가 성공적으로 전송되어도 수신측에서 폐기되는 상황이 발생될 수 있다. 한편 단말이 전송 버퍼의 상황을 보고하는 빈도가 높을수록 상향 링크 스케줄링의 성능이 향상될 수 있으나, 과도한 무선 자원 사용이라는 트레이드-오프(Trade-Off)가 발생할 수 있다.

이러한 보고 시점의 적절성은 단말이 자원 요청을 결정한 시점부터 최종적으로 기지국이 상기 요청을 인식하는 시점까지의 시간과 밀접한 관계를 가지고 있다. 기지국이 단말의 자원 요청을 인식하는 시점이 지연될수록 상기 시간이 증가되어, 전송된 데이터의 효용 가치가 떨어진다. 상기 지연은 프레임 구조 및 채널 구조 디자인과 밀접한 관계를 가진다.

한편 보고 내용의 충족성이란, 단말이 보고하는 정보가 차별화된 멀티미디어 서비스에 대한 효과적인 상향링크 스케줄링이 가능하도록 적정한 정보를 포함해야 함을 의미한다. 예를 들면, 다른 서비스에 비하여 시간 지연에 비교적 민감하지 않은 FTP(File Transfer Protocol) 서비스의 경우, 전송 버퍼에 가장 먼저 도착한 패킷(일명, HOL: Head Of Line이라고 함)에 대한 정보보다 전송 버퍼에 대기하고 있는 패킷량이 정보로서의 가치가 더 높다. 따라서 불필요하거나 중요하지 않은 정보는 무선자원 활용 측면에서 바람직하지 않기 때문에, 보고 내용에는 효과적인 스케줄링에 필요한 정보들이 포함되어야 한다.

이와 같이 상향 링크 스케줄링을 위하여 단말로부터 기지국으로 보고되는 버 퍼 상태 등의 정보를 스케줄링 정보라고 할 수 있으며, 스케줄링 정보는 효과적인 스케줄링을 위하여 최적의 정보들을 포함하여야 한다. 상향 링크 스케줄링은 이러한 스케줄링 정보와, 단말과 기지국이 커넥션(connection) 설정시에 주고받은 QoS 정보를 토대로 수행된다. QoS 정보는 평균적 또는 궁극적으로 만족시켜야 하는 지표이며, 스케줄링 정보는 사용자의 단기적 서비스 만족도를 표시하는 척도이다. 따라서, QoS 정보 및 스케줄링 정보가 서로 수렴하는 시점에서 최적의 상향 링크 스케줄링이 이루어진다고 할 수 있다. 이러한 QoS 정보와 스케줄링 정보는 단말과 기지국 사이의 트래픽 특성에 따라 달라지므로, 최적의 상향 링크 스케줄링을 위해서는 트래픽 특성에 따라 효율적으로 스케줄링 정보를 제공하는 자원 요청 방식 및 스케줄링 방식이 요구된다.

그러므로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패킷 기반의 이동 통신 시스템에서, 다양한 상향 링크 트래픽의 특성에 따라 QoS를 보장할 수 있는 자원 요청 및 패킷 스케줄링 방법, 그리고 그 장치를 제공하는 것이다.

특히 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 일정 시간 간격으로 가변 크기의 패킷을 발생하는 트래픽에 대하여 보다 효율적으로 자원 할당을 요청하는 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 일정 시간 간격으로 가변 크기의 패킷을 발생하는 트래픽에 대한 자원 요청에 따라, 보다 효율적으로 자원을 할당하는 패킷 스케줄링 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 자원 요청 방법은, 이동통신 시스템에서 상향 링크 트래픽 전송을 위하여 단말이 기지국으로 자원 할당을 요청하는 자원 요청 방법에서, a) 상기 단말이 모드 설정 조건을 체크하는 단계; b) 상기 체크 결과에 따라 동작 모드를 제한 모드나 정규 모드로 설정하는 단계; c) 정규 모드가 설정된 경우, 상기 단말이 전송하고자 하는 패킷이 대기하고 있는 전송 버퍼의 상태를 나타내는 스케줄링 정보를 생성하는 단계; d) 제한 모드가 설정된 경우, 상기 단말이 상기 전송 버퍼에 대기하고 있는 패킷에 대한 정보를 나타내는 스케줄링 정보를 생성하는 단계; 및 e) 상기 단말이 스케줄링 정보를 상기 기지국으로 전송하면서 자원 할당을 요청하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 자원 요청 방법은, 이동통신 시스템에서 상향 링크 트래픽 전송을 위하여 단말이 기지국으로 자원 할당을 요청하는 자원 요청 방법에서, a) 상기 단말이 전송하고자 하는 패킷이 대기하고 있는 전송 버퍼의 상태를 나타내는 버퍼 정보를 생성하는 단계; b) 상기 기지국과 협상한 자원 할당 시점의 변경이 필요한 경우, 상기 자원 할당 시점에 대한 변경 요구값을 생성하는 단계; c) 상기 버퍼 정보를 포함하고, 상기 자원 할당 시점에 대한 변경 요구값을 선택적으로 포함하는 스케줄링 정보를 생성하는 단계; 및 d) 상기 스케줄링 정보를 상기 전송 버퍼에 대기하고 있던 패킷과 함께 상기 기지국으로 전송하면서 자원 할당을 요청하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명의 다른 특징에 따른 패킷 스케줄링 방법은, 이동통신 시스템에 서 단말로부터 기지국으로의 상향 링크 트래픽 전송을 위한 패킷 스케줄링 방법에 있어서, a) 기지국이 단말로부터 스케줄링 정보와 함께 일정 시간 간격으로 크기가 가변되는 패킷 프레임을 수신하는 단계; b) 상기 스케줄링 정보에 따라 상기 단말과의 세션에 대한 스케줄링 정보를 갱신하는 단계; 및 c) 상기 갱신된 스케줄링 정보에 기초하여 상기 단말과의 세션에 대하여, 일정 시간 간격으로 가변 크기의 자원을 할당하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 b) 단계는 b-1) 상기 스케줄링 정보를 토대로 단말이 설정한 모드를 판별하는 단계; b-2) 정규 모드가 설정된 경우, 상기 단말이 전송한 스케줄링 정보로부터 자원 할당 시점에 관련된 변경 정보 또는 상기 단말의 전송하고자 하는 패킷이 대기하고 있는 전송 버퍼의 상태를 나타내는 정보를 획득하는 단계; b-3) 제한 모드가 설정된 경우, 상기 단말이 전송한 스케줄링 정보로부터 상기 전송 버퍼에 대기하고 있는 패킷에 대한 정보를 획득하는 단계; 및 b-4) 상기 획득된 정보에 따라 상기 단말과의 세션에 대한 스케줄링 정보를 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 패킷 스케줄링 장치는, 이동통신 시스템에서 기지국과 단말과의 상향 링크 트래픽 전송을 위한 패킷 스케줄링 장치에 있어서, 상기 단말에 대한 스케줄링 정보가 저장되는 저장부; 상기 스케줄링 정보를 토대로 단말에 대하여 일정 시간 간격으로 완전 가변 크기의 자원을 할당하는 제1 스케줄러; 및 상기 스케줄링 정보를 토대로 단말에 대하여 일정 시간 간격으로 유사 가변 크기--상기 유사 가변 크기는 미리 정해진 다수의 크기 중 하나의 크기임- -의 자원을 할당하는 제2 스케줄러를 포함하고, 상기 트래픽은 일정 시간 간격으로 가변 크기의 패킷을 발생하는 트래픽이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템의 구조도이다.

첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템은 하나의 기지국(100)이 다수의 단말(201,202,…20n, n=양의 정수, 이하, 설명의 편의를 위하여 단말에는 대표 번호 "200"을 할당함)과, 무선 채널 환경(300)을 통하여 데이터를 송수신한다.

단말(200)은 상향 링크 트래픽에 따른 데이터들을 저장하는 전송 버퍼(미도시)를 포함한다. 전송 버퍼는 기지국으로 전송될 패킷 데이터를 임시 저장하며, 패킷 데이터들은 MAC 계층에서 패킷 프레임으로 변환되어 물리 계층을 통해 기지국으로 전송된다. 시간에 따라 패킷 트래픽의 양이 가변되기 때문에 전송 버퍼의 상태가 시간에 따라 가변된다. 따라서 전송 버퍼의 상태를 기지국(100)에 알려주어야 효율적인 자원 관리가 가능하다.

이를 위하여 단말(200)이 기지국(100)으로 제공하는 정보를 스케줄링 정보라고 한다. 스케줄링 정보로는 단말의 전송 버퍼에 대기하고 있는 패킷 데이터들에 대한 정보를 나타내는 버퍼 점유(buffer occupancy, 이하, "BO"라고 명명함), HOL(Head-Of-Line) 지연 시간, 패킷 데이터의 개수 등이 포함되며, 스케줄링을 위하여 단말이 기지국에 제공하는 모든 정보가 포함될 수 있다.

"BO"는 현재 기지국으로부터 할당된 자원을 통하여 데이터를 전송한 후의 버퍼 상태를 나타내며, 구체적으로 현재 전송 버퍼에 남아 있는 패킷 데이터의 양을 나타낸다. 패킷 데이터양은 기본적으로 패킷 데이터들의 총 바이트 수를 나타낸다. 또한 소정 개수의 바이트 묶음이 하나의 기본 전송 단위를 구성하는 경우, 패킷 데이터량은 상기 기본 전송 단위들의 개수일 수도 있다.

HOL 지연 시간은 전송 버퍼에 대기하고 있는 패킷 데이터 중에서 처음으로 입력된 패킷 데이터 즉, 제1 패킷 데이터가 전송 버퍼에 입력된 시간부터 현재까지의 시간을 나타낸다. HOL 지연 시간은 제1 패킷 데이터가 입력되었는데도 불구하고 전송처리 되지 않고 있는 시간을 나타낸다고 볼 수도 있다.

단말(200)은 전송 버퍼에 대기중인 데이터 패킷 즉, 상위 계층으로부터 MAC 계층으로 입력되는 SDU(service data unit)들을 패킷 프레임 즉, PDU(packet data unit)로 변환하여 전송한다. PDU는 크게 헤더, 페이로드 및/또는 에러 검출을 위한 CRC(cyclic redundancy check)로 구성된다. 헤더는 패킷 트래픽을 수신할 목표 주소, 데이터 형식 등을 표시하며, 페이로드는 데이터를 저장하며 패킷 데이터의 종 류에 따라 가변된 길이를 갖는다. 한편 PDU 중에서도 패킷 트래픽의 페이로드를 포함하지 않는 PDU를 "상태 PDU"라고 한다. 상태 PDU는 데이터 전송을 위한 것이 아니라 소정 정보를 전송하기 위한 것이다.

단말(200)은 스케줄링 정보를 다양한 방식에 따라 기지국으로 전송할 수 있다. 스케줄링 정보를 기지국으로 전송하여 자원 할당을 요청하는 자원 요청 방식은, 스케줄링 정보를 어떠한 방법으로 전송하느냐에 따라 달라지며, 다음 표 1과 같이 분류될 수 있다.

종 류	정 의
제1 자원 요청 방식	단말이 스케줄링 정보를 데이터 전송 없이 상태 PDU를 통하여 기지국으로 전송하는 방식
제2 자원 요청 방식	단말이 스케줄링 정보를 데이터 전송 용 PDU의 헤 더에 포함시켜 기지국으로 전송하는 방식
제3 자원 요청 방식	단말이 스케줄링 정보를 데이터 전송용 PDU에 연접 (concatenation)하여 기지국으로 전송하는 방식
제4 자원 요청 방식	단말이 스케줄링 정보를 랜덤 억세스(Random Access) 방식에 따라 기지국으로 전송하는 방식
제5 자원 요청 방식	단말이 스케줄링 정보를 물리 채널을 이용하여 전 송하는 방식

각 자원 요청 방식은 스케줄링 정보를 IE(information element)로 처리하고, IE를 위에 기술된 바와 같이, PDU의 헤더에 포함시키거나, PDU에 연접하거나, 상태 PDU로 처리하여 기지국으로 전송한다. 여기서 IE는 여러 비트로 구성되는 단일 정보를 나타낸다.

한편 기지국(100)은 이러한 단말(200)과 데이터를 송수신하며, 특히 단말로부터 제공되는 스케줄링 정보를 토대로 해당 단말의 상향 링크 채널에 대한 스케줄링을 수행한다. 이를 위하여 기지국(100)은 패킷 스케줄링 장치(10)를 포함하며, 적어도 하나의 단말과의 데이터 송수신을 통해 스케줄링을 위한 다수 정보를 패킷 스케줄링 장치(10)로 제공한다.

특히, 기지국(100)은 단말(200)과의 커넥션 형성시에 단말 기본 기능에 관한 협상을 수행하면서, 인증 방식 등 소정 절차를 위한 방식을 설정한다. 이 때, 어떠한 방식으로 스케줄링을 수행할지를 협상하며, 특히 본 발명의 실시 예에서는 제공되는 트래픽에 따라 스케줄링 방식을 선택한다. 트래픽은 다음 표 2와 같이 분류될 수 있다.

종류	정 의
PF 트래픽	일정 시간 간격으로 고정 크기의 패킷을 발생하는 트래픽
PV 트래픽	일정 시간 간격으로 가변 크기의 패킷을 발생하는 트래픽
AV 트래픽	불규칙한 시간 간격으로 가변 크기의 패킷을 발생하는 트래픽

PF(Periodic-interval Fixed-size) 트래픽으로는 예를 들어, VoIP(Voice over IP) 서비스에 따른 트래픽이 포함된다. PV(Periodic-interval Variable-size) 트래픽으로는 예를 들어 MPEG 비디오 트래픽이 포함된다. AV(Aperiodic-interval Vvariable-size) 트래픽으로는 예를 들어 FTP(file transfer protocol) 서비스에 따른 트래픽이 포함된다. 한편 단말은 위에 기술된 바와 같이 분류되는 상향 링크 트래픽들의 특성을 고려하여, 트래픽별로 서로 다른 자원 요청 방식을 사용할 수 있다.

위의 표 2에 기재된 분류 특성에 따라 단말로부터의 상향 링크 트래픽이 어떠한 종류인지를 결정하고, 트래픽 종류에 따라 다수의 스케줄링 방식 중 하나의 스케줄링 방식을 선택한다. 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄링 방식은 다음 표 3과 같이 분류될 수 있다.

종 류	정 의
PF 스케줄링 방식	일정 시간 간격으로 고정 크기의 자원을 할당하는 방식
PV 스케줄링 방식	일정 시간 간격으로 가변 크기의 자원을 할당하는 방식
PQ 스케줄링 방식	일정 시간 간격으로 자원 요청용 자원을 할당하는 방식
최선형 방식	단말의 랜덤 액세스 방식에 따라 자원을 할당하는 방식

위에 기술된 바와 같은 트래픽 중에서, 일정 시간 간격으로 가변 크기의 패킷을 발생하는 PV 트래픽은 도 2와 같은 패턴으로 패킷을 발생시킨다. 도 2는 PV 트래픽의 패킷 발생 패턴을 나타낸 예시도이다.

PV 트래픽은 실시간 전송이 이루어져야 한다는 특성이 있다. 이러한 특성을 가지는 트래픽에 대하여 QoS 보장 및 자원 이용의 효율성의 극대화를 위해서는 필요한 시점에서 필요한 양만큼의 자원이 할당되어야 한다. 필요한 시점에서 자원 할당이 이루어져야 하는 이유는 상기 PV 트래픽이 지연에 민감하기 때문이며, 필요한 양만큼의 할당이 이루어져야 하는 이유는 자원 낭비의 최소화를 이루기 위함이다.

상향 링크 스케줄링은 단말로부터 보고되는 버퍼 상황을 포함하는 정보를 기반으로 수행되기 때문에, 적절한 방식을 이용하여 단말이 버퍼 상황을 기지국에 보고하여야 한다. 그런데 위의 최선형 방식과 같이 단말이 자원 할당을 받지 못한 상태에서 버퍼 상황을 보고하는 랜덤 액세스 방식의 경우, 몇가지 문제점이 있다. 즉, 빈번한 랜덤 액세스로 인한 잦은 충돌, 그리고 잦은 충돌로 인한 지연 초래 등의 문제점이 있을 수 있다. 또한 필요한 시점에서 버퍼 상황 보고가 이루어지기 힘든 문제점이 있을 수 있다.

그러므로 지연에 민감하고 실시간으로 전송이 이루어지는 PV 트래픽에 대해서는 보다 적절한 스케줄링 방식이 사용되어야 한다. 본 발명의 실시 예에서는 이러한 사항들을 고려하여, PV 트래픽을 특성에 따라 분류하고, 분류된 PV 트래픽에 따라 서로 다른 스케줄링 방식을 사용한다.

보다 구체적으로 설명하면, PV 트래픽을 발생되는 패킷 크기의 가변성 정도에 따라 제1 PV 트래픽 및 제2 PV 트래픽으로 분류한다.

제1 PV 트래픽은 일정 시간 간격으로 완전한 가변(completely variable) 크기의 패킷을 발생시키는 패킷이다. 여기서 "완전한 가변"이라 함은 매 패킷 발생마다 패킷 크기가 가변되는 것을 나타낸다. 완전한 가변 크기의 패킷을 발생하는 제1 PV 트래픽의 예로는 MPEG을 들 수 있다.

제2 PV 트래픽은 일정 시간 간격으로 유사 가변(quasi variable) 크기의 패킷을 발생시키는 패킷이다. 여기서, "유사 가변"이라 함은 매 패킷 발생마다 패킷 크기가 미리 정해진 서로 다른 크기들 중 하나임을 나타낸다. 유사 가변 크기의 패킷을 발생하는 제2 PV 트래픽의 예로는, 침묵 구간 및(또는) 복수개의 데이터율을 가지는 VoIP(VoIP with silence suppression and/or multi-rate)가 있으며, 실 예로서는 AMR(Adaptive Multi-Rate) 또는 G.729B가 있다.

AMR은 3GPP의 WCDMA에서 사용하는 방식으로, 가변 크기의 데이터 전송을 위해 9개의 프레임을 가지고, 침묵 구간을 위해서 SID(silence insertion descriptor) 프레임 및 No Data 프레임을 가진다. 추가적으로 Speech Loss 프레임을 포함한다. 반면, G.729B는 고정 크기의 데이터 전송을 위해 1개의 프레임 구조를 가지고, 침묵 구간을 위해서 SID 프레임 및 No Data 프레임을 가진다. 이들 모두를 유사 가변 크기의 패킷을 발생하는 트래픽 범주에 포함시킬 수 있는 이유는, 앞서 예시한 것처럼, 매 시간 마다 코덱(CODEC)에서 발생하는 패킷이 미리 정해진 서로 다른 크기들 중 하나의 크기를 가지기 때문이다. 제2 PV 트래픽의 유사 가변 크기는 프레임 타입 지시자(frame type indicator: FTI)로 구분될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 PV 스케줄링 방식을 제1 및 제2 PV 스케줄링 방식으로 분류한다.

제1 PV 스케줄링 방식은 일정 시간 간격으로 가변 크기의 자원을 할당하는 방식으로, 일명 PV-c(PV with complete variation) 방식이라고 명명할 수 있다. 제1 PV 스케줄링 방식은 완전 가변 크기의 패킷을 발생시키는 트래픽(제1 PV 트래픽)을 대상으로 하는 것이다.

제2 PV 스케줄링 방식은 일정 시간 간격으로 유사 가변 크기의 자원을 할당하는 방식으로, 일명 PV-q(PV with quasi variation) 방식이라고 명명할 수 있다. 제2 PV 스케줄링 방식은 완전 가변 크기의 패킷을 발생시키는 트래픽이 아니라, 일정 크기들을 가지는 집합 중 하나의 크기로 매 발생 시점에서 패킷이 발생하는 트래픽(제2 PV 트래픽)을 대상으로 한다.

따라서 제2 PV 스케줄링 방식에 따라 자원 할당이 이루어지는 경우, 단말은 패킷의 발생 특성을 이용하여 BO 보고에 대한 오버헤더(overhead)를 줄일 수 있다. 구체적으로, 발생되는 패킷의 크기를 미리 정해진 크기를 반영하는 FTI로 표현할 수 있으므로, 단말은 BO를 통하여 패킷 크기를 보고하지 않고 데이터가 전송되는 프레임의 헤더에 FTI를 이용하여 패킷 크기를 보고한다. 따라서 보고시 오버헤드를 감소시길 수 있으며, 이 경우 수신측에서는 FTI를 토대로 해당 프레임(패킷과 동일)의 크기를 알 수 있다.

이의 효율적인 실시를 위해서는 "자원 할당이 하나의 패킷을 대상으로 이루어지는 전제 조건"이 만족되는 것이 좋다. PV 스케줄링 방식에서는 자원 할당 간격(T_a)이 여러 발생 주기를 포함할 수 있도록 되어 있는데, 이 경우, 단말의 전송 버퍼에 대기하는 패킷의 프레임 타입이 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 대화 중 침묵 구간으로 전이할 경우, 버퍼에는 데이터 패킷과 SID 패킷이 동시에 대기할 수 있다. 이 경우, 현재의 버퍼 상황을 FTI로 보고할 경우, 각각 다른 FTI를 가지는 패킷의 개수를 포함시켜야 한다. 즉, 데이터 패킷을 나타내는 FTI에 데이터 패킷의 개수를 포함시키고, SID 패킷을 나타내는 FTI에 SID 패킷의 개수를 포함시켜야 한다. 그 결과 스케줄링 정보의 보고를 위한 오버헤드가, 원래의 PV 스케줄링 방식에 사용되는 것보다 커질 수 있다. 따라서, 제2 PV 스케줄링 방식이 효율적으로 이루어지도록 하기 위해서는 전송 버퍼에 하나의 패킷만 대기할 수 있도록 자원할당이 매 패킷 발생 주기 단위로 이루어지는 것이 좋다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편 제2 PV 스케줄링 방식은 제한 모드(Limited Mode)와 정규 모드(Normal Model) 중 하나의 모드를 사용한다.

제한 모드는 단말이 스케줄링 정보를 위에서 살펴본 바와 같이 FTI를 이용하여 보고하고, 기지국이 FTI를 토대로 스케줄링 정보를 획득하는 모드이다. 반면 정규 모드는 단말이 별도의 BO를 사용해서 스케줄링 정보를 보고하고, 기지국이 BO를 토대로 스케줄링 정보를 획득하는 모드이다.

제2 PV 스케줄링 방식은 제한 모드 및 정규 모드 사이를 전환하는 방식이며, 다음과 같은 경우 제한 모드에서 정규 모드로의 전환이 이루어질 수 있다.

1) 정기적인 자원 할당 시점의 변경이 요구되는 경우.

2) 추가적으로 RTCP(real-time transport control protocol) 패킷이 진입한 경우.

3) 단말이 자원 할당을 받지 못했거나, 또는 자원 할당이 이루어졌는데도 불구하고 자원 할당 정보를 해독(decode)하지 못해서, 그 결과 상향 링크로의 패킷 전송이 이루어지지 않은 경우.

단말은 위와 같은 경우가 발생하면, 제2 PV 스케줄링 방식을 제한 모드에서 정규 모드로 전환하여 스케줄링 정보를 보고한다. 이 경우 기지국은 제한 모드에 따라 프레임의 FTI를 토대로 스케줄링 정보를 획득하다가, 이후에는 PDU와는 별도로 전송되는 상태 PDU, 또는 PDU의 헤더, 또는 PDU에 연접한 상태 PDU 등으로부터 스케줄링 정보를 획득하게 된다.

한편 제한 모드에서는, 단말에 항상 2개의 패킷이 대기하고 있어야 한다. 이것은 단말이 자원 할당을 받으면 첫 번째 패킷을 전송하고, 대기하고 있는 두 번째 패킷에 대한 FTI를 추가적으로 보고하기 때문이다. 이 경우 기지국은 첫 번째 패킷을 수신하면서 다음에 할당할 자원 할당량을 알 수 있다.

이러한 스케줄링 방식에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄링 정보는 BO(전송되지 않은 패킷에 대한 BO, 대기하는 RTCP 패킷에 대한 BO 등을 포함), 자원 할당 시점에 대한 변경 요구 값, FTI 등을 포함할 수 있다.

한편, 협상시에 스케줄링 방식을 설정하지 않고, 기지국이 전송되는 트래픽의 종류를 자동적으로 판별하여 스케줄링 방식을 설정할 수도 있다. 이 경우에는 일반적으로 헤더에 트래픽이 어떠한 종류인지를 나타내는 정보가 포함됨으로, 이를 토대로 전송되는 트래픽의 종류를 알 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 스케줄링 장치의 구조도이다.

첨부한 도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 스케줄링 장치는 스케줄러(11)와, 스케줄링을 위한 정보가 저장되는 저장부(12)를 포함한다.

스케줄러(11)는 결정된 스케줄링 방식에 따라 해당 단말과의 세션에 대한 스케줄링을 수행한다. 특히 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄링 방식을 각각 수행하기 위하여, 스케줄러(11)는 제1 스케줄러(111) 및 제2 스케줄러(112)를 포함한다.

제1 스케줄러(111)는 제1 PV 스케줄링 방식(PV-c)에 따라 자원을 단말에 할당하며, 제2 스케줄러(112)는 제2 PV 스케줄링 방식(PV-q)에 자원을 단말에 할당한다. 여기서는 PV 스케줄링을 위한 스케줄러만을 도시하였지만, 이외에도 스케줄러(11)는 위에 기술된 PF 스케줄링 방식, PQ 스케줄링 방식, 최선형 방식 등을 수행하기 위한 스케줄러를 선택적으로 더 포함할 수 있다.

저장부(12)에는 소정 단말과의 세션에 대한 스케줄링 정보가 저장된다. 특히 소정 세션에 대하여 설정된 스케줄링 방식과 함께, 단말로부터 제공되는 스케줄링 정보가 저장될 수 있다. 각 스케줄러(111,112)는 저장부(12)에 저장된 스케줄링 정보를 토대로 스케줄링을 수행하고, 또한 단말로부터 제공되는 정보에 따라 저장되어 있는 스케줄링 정보를 갱신한다.

한편 이후의 실시 예에서는 설명의 편의를 위하여 기지국이 주체가 되어 스케줄링을 수행하는 것으로 기술하지만, 실질적으로는 패킷 스케줄링 장치(10)에서 각 방식별로 대응되는 소정 스케줄러가 스케줄링을 수행하는 것일 수 있다.

다음에는 이러한 구조를 토대로 본 발명의 실시 예에 따른 상향 링크 트래픽에 대한 자원 요청 및 패킷 스케줄링 방법을 구체적으로 설명한다.

PV 스케줄링 방식은 기지국이 정기적인 시간 간격(T_a)으로 가변 크기(S_a)의 자원을 단말에 할당한다. 자원 할당 개시 시점(T_s)은 커넥션 설정 이후 시간부터 기지국이 최초로 해당 커넥션으로 자원 할당을 하는 오프셋 값이다. 그리고 시간 간격(T_a)은 자원 할당 이후 다음 할당을 시도하기까지의 오프셋 값이다. 상기 시간 간격(T_a)과 자원 할당 개시 시점(T_s)은 단말과 기지국 사이의 커넥션 설정 시에 협상된다. 단말과 기지국 사이의 커넥션 및 협상 절차는 당업계에 알려진 기술이므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시 예에서는 자원 할당 개시 시점(T-s)과 시간 간격(T-a)을 카운트하기 위하여 자원 할당 타이머(Timer_a)를 사용하며, 또한 자원 할당이 이루어졌는지의 여부에 따른 우선 순위 부여를 위하여 자원 할당 지연 타이머(Timer_d)를 사용한다. 자원 할당 타이머(Timer_a)는 커넥션 설정 시 Timer_a = T_s로 세팅되며, 이후 매 슬롯마다 1씩 감소한다. Timer_a = 0이 되면 자원 할당을 시도하며, 이후 Timer_a = T_a로 갱신된다. Timer_a = 0일 때 자원 할당이 이루어지지 않으면, 자원 할당 지연 타이머(Timer_d)가 작동하며, Timer_d의 초기값은 0이다. 이후 Timer_d는 매 슬롯마다 1씩 감소한다. 반면 Timer_a = 0에서 자원 할당이 이루어지면 Timer_d = 0으로 갱신되며 이후 감소되지 않는다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PV 스케줄링 방식의 흐름도이다. 특히 도 4는 제1 PV 스케줄링을 위한 단말의 동작 흐름도이고, 도 5는 제1 PV 스케줄링을 위한 기지국의 동작 흐름도이다.

단말과 기지국의 커넥션 설정 및 협상에 따라 자원 할당을 위한 시간 간격(T_a), 그리고 자원 할당 개시 시점(T_s)이 정해지며, 단말은 기지국과의 세션에 대하여 첨부한 도 4에서와 같이 자원 요청을 수행한다.

단말은 다음과 같이 동작하면서 자원을 요청한다.

도 4에서와 같이, 협상 후, 단말(200)은 기지국의 자원 할당을 기다린다. 이 경우 기지국(100)은 단말이 보고하는 정보와는 상관없이 소정 크기의 자원을 임의로 할당할 수 있다. 이후 기지국(100)이 소정 시간이 경과된 후에 소정 크기(S_a)의 자원을 할당하면(S100∼S110), 단말(200)은 전송 버퍼에 대기하고 있던 데이터(SDU들)를 PDU로 처리한 후 할당된 자원을 통하여 기지국(100)으로 전송한다.

이 때, 단말(200)은 데이터들을 포함하는 PDU를 전송할 때, 스케줄링 정보를 함께 전송한다. 구체적으로 단말(200)은 전송되지 않고 전송 버퍼내에 남아 있는 추가 SDU에 대한 BO, 그리고 대기하고 있는 RTCP 패킷이 있으면 이에 대한 BO를 생성하고, 이를 토대로 스케줄링 정보를 구성한다(S120∼S130)). 이 때, 전송되지 않고 전송 버퍼내에 남아 있는 추가 SDU에 대한 BO 및 대기하고 있는 RTCP 패킷에 대한 BO는 독립적 또는 통합된 하나의 IE 형태로 구성될 수 있다.

전송되지 않은 추가 SDU가 발생되는 경우는, a) 무선 자원이 부족하거나 또는 효율적인 무선 자원 관리 등의 이유로, 기지국이 의도적으로 정해진 시간에 자원 할당을 하지 않은 경우, 또는 정해진 시간에 자원 할당을 하더라도 현재의 버퍼 량(SDU의 양)을 모두 전송할 만큼의 자원 할당을 하지 않은 경우, b) 기지국이 자원 할당을 했는데도 불구하고 단말이 기지국의 자원 할당 정보를 해독하지 못한 경우, c) 단말이 할당된 자원을 통하여 전송한 PDU를 기지국이 해독하지 못한 경우 등이 있다.

첫 번째 경우(a)는 기지국이 단말에 대한 스케줄링 정보를 알고 있음에도 불구하고 의도적으로 자원 할당을 수행하지 않은 경우이므로, 기지국은 단말의 전송 버퍼 상태(예를 들어 단말에서 대기하고 있는 전송되지 못한 SDU의 양 등)를 알고 있다. 그러나 두 번째(b), 세 번째(c) 경우는 기지국이 단말의 상태를 파악하기 힘들다. 그러므로 기지국이 단말의 버퍼 상태를 알 수 있도록, 전송되지 못한 추가 SDU 양을 보고하는 절차가 요구된다. 이 경우 단말(200)은 추가 SDU의 양을 포함하는 상태 PDU를 생성하여 기지국(100)으로 전송한다.

한편 RTCP 패킷 전송을 위한 추가 BO 보고가 필요한 경우는 보다 효율적인 스케줄링을 위한 경우이다. 일반적으로 PF 트래픽에 해당하는 VoIP 패킷 또는 MPEG 패킷은 상위 전송 프로토콜로서 RTP를 사용한다. 즉, 트래픽 패킷은 RTP/UDP/IP 패킷으로 전송된다. 한편, 해당 커넥션에 대한 제어 정보는 트래픽 전송 도중 발생하며, RTCP를 사용하여 전송된다. 이러한 제어 정보에 해당하는 RTCP 스트림을 다른 커넥션으로 파악하여 전송할 수 있으나 트래픽 패킷을 전송하는 RTP 스트림 전송시 통합하여 전송하는 것이 보다 효율적이다. 따라서 단말(200)은 VoIP 패킷 전송시 진입하는 제어 정보에 해당하는 RTCP 패킷에 대한 BO를 생성하여 기지국(100)에 보고한다. 이에 따라 자원 할당 및 스케줄링이 보다 효과적으로 수행될 수 있다. RTCP 패킷에 대한 BO 정보는 SDU에 대한 BO 정보와 독립적으로 또는 통합해서 전송될 수 있다.

추가적으로, 단말(200)은 자원 할당 시점의 변경이 필요한 경우에는 자원 할당 시점 변경을 요구하는 값을 상기 스케줄링 정보에 포함시킨다(S140). 정기적인 자원 할당 시점에 대한 변경을 요구하는 값(이하, 변경 요구값(D)이라고 명명함)은 현재의 시점을 기준으로 슬롯 단위의 가감으로 나타낼 수 있다. 자원 할당 시점의 변경이 필요한 경우는, 트래픽 소스와 MAC간의 타이밍이 순간적으로 불규칙하여 현재의 자원 할당 시점으로는 지연이 초래되는 경우일 수 있다.

위에 기술된 바와 같이, 단말(200)은 추가 SUD에 대한 BO, RTCP 패킷 전송을 위한 추가 BO, 그리고 자원 할당 시점에 대한 변경 요구값 중 적어도 하나를 포함하는 스케줄링 정보를 생성하여, PDU에 포함시켜 기지국(100)으로 전송한다(S150). 이 경우 스케줄링 정보를 위의 제1, 제2, 제3 그리고 제5 자원 요청 방식 중 하나의 방식에 따라 기지국으로 전송할 수 있으며, 이러한 방식에 한정되는 것은 아니다.

한편, 기지국은 다음과 같이 스케줄링을 수행한다.

기지국(100)은 협상이 종료된 시점에서부터 시간이 경과되어 자원 할당 개시 시점(T_s)이 되면, 기지국(100)은 소정 크기(S_a)의 자원을 단말에 할당한다. 이 경우 자원 할당 개시 시점(T_s)에서 자원을 할당하거나, 자원 할당 개시 시점(T_s)에서 시간 간격(T_a) 만큼의 시간이 경과된 다음에 자원을 할당할 수 있다. 여기서는 초기 자원 할당을 전자의 방법에 따라 개시하지만 반드시 이에 한정되지는 않는다. 아울러 협상 후 최초로 단말에 할당되는 할당량은 기지국(100)이 임의로 정할 수 있다.

첨부한 도 5에서와 같이, 기지국(100)은 자원 할당 타이머(Timer_a)를 이용하여 자원 할당 개시 시점(T_s)에서 최초로 소정 크기의 자원을 할당한다. 이후 시간을 카운트하기 시작하며 카운트되는 시간이 설정된 시간 간격(T_a) 만큼 경과되면, 상기 최초 자원 할당을 통해서 단말(200)로부터 전송받은 SDU의 양을 참고하여, 단말에게 소정 크기의 자원을 할당한다. 구체적으로 초기 자원 할당 후 자원 할당 타이머(Timer_a) 값을 상기 협상된 시간 간격(T_a)으로 설정하고, 시간 경과에 따라 타이머값을 감소시킨다. 타이머값은 매 슬롯 또는 프레임 단위로 감소되며, 타이머 값이 "0"이 되면 설정된 시간 간격이 경과된 것으로 판단한다. 여기서 자원 할당 타이머(Timer_a)의 값이 "0"이 되는 이벤트를 편의상 "T_a 타임아웃"이라고 명명한다.

이와 같이 T_a 타임아웃이 발생하면 기지국(100)은 단말(200)에 소정 크기(S_a)의 자원을 할당하는 스케줄링을 수행한다(S200∼S230). 이 경우 기지국(100)은 자원 요청에 따라 단말로부터 제공된 스케줄링 정보를 참조하여 소정 크기를 설정하고, 설정 크기의 자원을 단말(200)에 할당한다(S230∼S240).

스케줄링이 완료되면 기지국(100)은 타이머값을 리셋한다(S250). 여기서 타이머값을 리셋한다는 것은 자원 할당 타이머(Timer_a)의 값을 협상시 설정된 시간 간격에 해당하는 T_a로 복원하는 것을 말한다. 따라서 T_a 타임아웃이 발생한 후 스케줄링이 완료되면 타이머값이 다시 T_a가 되어, 위에 기술된 바와 같이 소정의 시간 간격에 따라 자원 할당이 이루어진다.

그런데 T_a 타임아웃이 발생한 시점에서 무선 자원 부족 등의 이유로 자원 할당이 불가능할 수 있다. 이와 같이 스케줄링을 수행하지 못한 경우 자원 할당 지연 타이머(Timer_d)를 동작시킨다. 즉 Timer_d를 초기값인 0으로 설정한 다음에 이후 매 슬롯마다 1씩 감소함으로써, 상기 세션이 다른 세션에 비하여 자원 할당시 우선 순위를 가지도록 한다(S260). 스케줄링이 완료된 세션에 대해서는 Timer_d의 값을 "0"으로 유지한다. 따라서 이후 자원 할당시 스케줄링이 완료되지 않은 세션이 Timer_d가 "0"인 세션에 비하여 우선 순위를 가지게 된다.

한편 T_a 타임아웃이 발생하지 않은 경우에도 자원 이용의 효율성을 위해서 또는 단말의 채널 품질이 좋을 경우에 자원 할당을 할 수 있다. 이런 경우에는 자원할당이 이루어져도 자원 할당 타이머(Timer_a) 값을 T_a로 리셋하지 않는다.

위에 기술된 바와 같은 스케줄링에 따라 자원 할당이 이루어지고, 단말(200)로부터 해당 자원을 통하여 PDU가 전송되면(S270), 수신된 PDU가 어떠한 정보를 포함하는지를 분석한다(S270). PV 스케줄링 방식에 따라 단말이 자원을 요청하는 경우에는 위에 기술된 바와 같이 데이터와 함께 단말의 스케줄링 정보를 함께 전송하기 때문에, 기지국(100)은 PDU를 수신하면 여기서 어떠한 스케줄링 정보가 포함되어 있는지를 분석한다.

그 결과 PDU가 자원 할당 시점의 변경(Timing Adjustment :TA)을 나타내는 경우, 기지국(100)은 해당 단말(200)과의 세션에 대한 다음 자원 할당부터 자원 할당 시점을 상기 PDU에 포함되어 있는 자원 할당 변경 요구값에 따라 변경한다(S280∼S300). 단말에 의한 TA 요구는 현재의 정기적인 자원 할당 시점을 시프트 시키는 기능을 수행하며, TA의 기본 단위는 슬롯의 개수로서 D로 표현한다. 따라서 자원 할당 시점에 대한 TA를 요구하는 변경 요구값 D가 양수 값이면 현재의 정기적인 자원 할당보다 빠른 시점에 할당을 요구하는 것이며, 음수 값이면 현재의 정기적인 자원 할당보다 늦은 시점에 할당을 요구하는 것이다. 기지국은 TA를 수신하면 현재의 자원 할당 타이머 Timer_a 값을 Timer_a = Max(0, Timer_a +/- D)로 갱신하여 이 후 자원 할당에 반영한다. Max(0, Timer_a +/- D)는 "0"과 "현재 Timer_a 값에서 변경 요구값 D를 감소시킨 값" 중에서 큰 값을 나타낸다.

반면, 자원 할당 시점의 변경을 나타내지 않는 경우에는 즉, 변경 요구값 D가 포함되어 있지 않은 경우에는, PDU에 포함되어 있는 정보에 따라 스케줄링 정보를 갱신한다(S310∼S320). 따라서 이후에는 갱신된 스케줄링 정보를 토대로 자원 할당이 이루어진다.

구체적으로 PDU에 포함된 정보가 전송되지 않은 추가 SDU의 개수를 나타내는 경우, 기지국은 해당 단말의 세션에 대한 시간 간격(T_a)이 만료되지 않더라도 즉, 이전 자원 할당 후 시간 간격(T_a) 만큼의 시간이 경과되지 않은 상태라도, 상기 추가 SUD의 개수에 따라 해당 세션에 대한 추가 자원 할당을 수행할 수 있다.

또한 PDU에 포함된 정보가 추가 SDU외에 RTCP 패킷 전송을 위한 추가 BO를 나타내는 경우, 기지국(100)은 해당 단말(200)의 세션에 대한 시간 간격(T_a)이 만료되지 않더라도 추가 BO를 토대로 한 자원 추가 할당을 수행할 수 있다.

다음에는 제2 PV 스케줄링 방식에 대하여 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제2 PV 스케줄링 방식의 흐름도이다. 특히 도 6은 제2 PV 스케줄링을 위한 단말의 동작 흐름도이며, 특히 도 7은 제2 PV 스케줄링을 위한 기지국의 동작 흐름도이다.

제2 PV 스케줄링(PV-q) 방식은 일정한 시간 간격(T_a)으로 가변 크기(S_a)의 자원을 단말에 할당한다. 그러나 제1 PV 스케줄링 방식과는 다르게, 단말(200)이 제한 모드와 정규 모드 중 하나의 모드로 동작하면서 해당 모드에 따라 스케줄링 정보를 생성하여 기지국으로 전송한다.

이를 위하여, 첨부한 도 6에서와 같이, 단말(200)은 자원 할당 시점의 변경이 요구되는지, 아니면 추가적으로 RTCP 패킷이 진입하였는지, 아니면 소정의 원인에 따라 상향 링크로의 패킷 전송이 이루어지지 않았는지를 체크하여, 자원 요청을 위한 모드를 제안 모드 또는 정규 모드 중 하나로 선택한다(S400∼S410). 위의 조건 중 하나라도 만족되면 단말(200)은 모드를 정규 모드로 설정하고, 하나의 조건도 만족되지 않으면 모드를 제한 모드로 설정한다(S420).

정규 모드가 설정된 경우, 위의 제1 실시 예와 같이, 단말(200)은 자원 할당 시점의 변경이 필요하면 자원 할당 시점을 조정(TA)한다. 그리고 전송 버퍼의 추가 SDU 상태를 체크하고, RTCP 패킷의 진입 여부를 체크하여, 이러한 상황이 발생된 경우에는 그에 해당하는 BO들을 생성한다(S430∼S450).

이후, 단말(200)은 추가 SUD에 대한 BO, RTCP 패킷 전송을 위한 추가 BO, 그리고 TA를 위한 자원 할당 시점에 대한 변경 요구값(D) 중 적어도 하나를 포함하는 스케줄링 정보를 생성하여, PDU에 포함시켜 기지국(100)으로 전송한다(S460). 이 경우 스케줄링 정보를 위의 제1, 제2, 제3 그리고 제5 자원 요청 방식 중 하나의 방식에 따라 기지국으로 전송할 수 있다.

한편 단계(S430)에서, 제한 모드가 설정된 경우, 단말(200)은 전송 버퍼의 상태를 체크하여 스케줄링 정보를 생성한다. 구체적으로 전송 버퍼에 남아 있는 SDU의 타입을 판별하고, 상기 SDU의 타입에 대한 FTI를 생성하여 스케줄링 정보로 사용한다(S470). 제한 모드인 경우에는 위에서 살펴본 바와 같이, 전송 버퍼에 하나의 패킷이 대기하고 있는 것이 좋다. 이후 단말(200)은 전송 버퍼에 대기하고 있는 패킷에 대한 FTI를 포함하는 PDU를 기지국(100)으로 전송한다.

한편, 단말(200)은 제한 모드 또는 정규 모드에 상관없이 스케줄링 정보를 전송할 때, 현재 모드에 대한 정보를 함께 전송하여 기지국(100)이 설정된 모드를 인식할 수 있도록 할 수 있다. 즉, 정규 모드에서는 BO 또는 TA를 위한 변경 요구값 D를 포함하는 스케줄링 정보와 함께 정규 모드를 나타내는 모드 식별자를, 제1, 제2, 제3 그리고 제5 자원 요청 방식 중 하나의 방식에 따라 기지국(100)으로 전송한다. 또한 제한 모드에서는 전송 버퍼에 대기하고 있는 패킷에 대한 FTI와 함께 제한 모드를 나타내는 모드 식별자를, PDU에 포함시켜 기지국(100)으로 전송한다. 따라서 기지국(100)은 이러한 모드 식별자를 토대로 단말(200)이 현재 설정한 모드를 판별하고, 그 판별 결과에 따라 해당 정보를 추출하고 이를 토대로 스케줄링을 수행한다.

한편, 기지국(100)은 다음과 같이 제2 PV 스케줄링을 수행한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 기지국(100)은 제1 실시 예와 동일하게 스케줄링을 수행하며, 단지 단말(200)이 설정한 모드에 따라 PDU로부터 해당 정보(BO 또는 FTI 등)를 추출하고 이를 토대로 스케줄링을 수행한다.

구체적으로, 도 7에서와 같이, T_a 타임아웃이 발생하면 단말(200)에 소정 크기(S_a)의 자원을 할당하는 스케줄링을 수행한다(S500∼S540). 이 경우 기지국(100)은 자원 요청에 따라 단말로부터 제공된 스케줄링 정보를 참조하여 소정 크기를 설정하고, 설정 크기의 자원을 단말(200)에 할당한다. 특히 본 발명의 실시 예에 따른 제2 PV 스케줄링(PV-q) 방식에 따라 자원 할당을 하는 경우, 하나의 패킷 대상으로 자원 할당을 수행한다. 즉, 위에서 살펴본 바와 같이, 단말의 전송 버퍼에 하나의 패킷만이 대기하도록 매 패킷 발생 주기로 자원 할당을 수행한다. 스케줄링이 완료되면 기지국(100)은 자원 할당 타이머(Timer_a)의 타이머값을 리셋한다. 이 경우 자원 할당 지연 타이머(Timer_d)는 "0"을 유지한다(S550).

위에 기술된 바와 같은 스케줄링에 따라 자원 할당이 이루어지고, 단말(200)로부터 해당 자원을 통하여 PDU가 전송되면(S570), 수신된 PDU가 어떠한 정보를 포함하는지를 분석한다(S580). 구체적으로 PDU와 함께 전송되는 모드 식별자를 추출하여 단말이 설정한 모드가 제한 모드인지 또는 정규 모드인지를 판별한다.

정규 모드인 경우, 기지국(100)은 PDU와 함께 전송된 정보로부터 BO 또는 TA를 위한 변경 요구값 D를 추출한다. 그리고 변경 요구값 D가 포함되어 있는 경우 이에 따라 자원 할당 시점을 변경한다(S590∼S610). 그리고 상기 추출된 BO에 따라 해당 단말의 스케줄링 정보를 갱신한다(S620∼S630).

반면, 제한 모드인 경우, 기지국(100)은 PDU의 FTI를 추출하고 이를 토대로 단말의 전송 버퍼에 어떠한 타입(즉, 어떤 크기를 가지는)의 SDU가 대기하고 있는지를 판별하고, 이를 토대로 해당 단말의 스케줄링 정보를 갱신한다(S640).

이러한 위에 기술된 다수 실시 예에서, 기지국(100)은 단말(200)로부터 제공되는 버퍼 상태 정보에 따라 다음과 같이 스케줄링 정보를 갱신할 수 있다.

단말(200)로부터 제공되는 버퍼 상태 정보가 버퍼가 비었음을 나타내는 경우에는, 해당 단말에 대한 스케줄링 정보에 포함되어 있던 HOL 지연 시간을 "NULL"로 설정하고, BO를 "0"으로 설정한다. 그리고 이후부터는 단말의 전송 버퍼가 비어 있으므로 HOL 지연 시간의 갱신을 수행하지 않는다.

단말(200)로부터 제공되는 버퍼 상태 정보에 BO가 포함되어 있는 경우에, 해당 단말에 대한 스케줄링 정보에 포함되어 있던 BO를 상기 제공받은 BO로 갱신한다. 이 경우에는 단말의 전송 버퍼에 대기중인 SDU가 있으므로 HOL 지연 시간의 갱신을 계속 수행한다.

단말(200)로부터 버퍼 상태 정보는 제공되지 않고 PDU만 전송된 경우, 해당 단말에 대한 스케줄링 정보에 포함되어 있는 BO에서 상기 수신된 PDU에 해당하는 만큼의 데이터 양(data occupancy) 만큼을 감소시킨다. 이 경우에도 이후부터 HOL 지연 시간의 갱신을 수행한다.

단말(200)로부터 제공되는 버퍼 상태 정보에 HOL 지연 시간이 포함되어 있는 경우에는, 해당 단말에 대한 스케줄링 정보에 포함되어 있던 HOL 지연 시간을 "NULL"로 설정하고, 그리고 이후부터는 HOL 지연 시간의 갱신을 수행하지 않는다

반면 단말(200)로부터 제공되는 버퍼 상태 정보에 HOL 지연 시간이 포함되어 있지 않은 경우에는 HOL 지연 시간의 갱신을 계속하여 수행한다.

한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 스케줄링, 자원 요청 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 형태로 기록 매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다. 예를 들어, 각 실시 예에서 자원 할당을 위하여 기지국과 단말이 협상한 시간 간격은, 협상 후의 세션 진행중에도 기지국과 단말의 협상에 의하여 변경 가능하다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 패킷 기반의 이동 통신 시스템에서, 다양한 상향 링크 트래픽의 특성에 따라 QoS를 보장할 수 있는 자원 할당이 이루어진다.

또한 트래픽 특성을 반영한 방식으로 단말이 자원을 요청하고, 기지국도 상기 트래픽 특성에 따라 스케줄링을 수행함으로써, 최적의 상향 링크 스케줄링이 이루어진다.

또한 실시간으로 전송되고 지연에 민감한 PV 트래픽에 대하여, 필요한 시점에서 버퍼 상황 보고가 이루어질 수 있다. 따라서 필요한 양만큼의 적절한 스케줄링이 이루어진다.

Claims (24)

1. 이동통신 시스템에서 상향 링크 트래픽 전송을 위하여 단말이 기지국으로 자원 할당을 요청하는 자원 요청 방법에서,

   a) 상기 단말이 모드 설정 조건을 체크하는 단계;

   b) 상기 체크 결과에 따라 동작 모드를 제한 모드나 정규 모드로 설정하는 단계;

   c) 정규 모드가 설정된 경우, 상기 단말이 전송하고자 하는 패킷이 대기하고 있는 전송 버퍼의 상태를 나타내는 스케줄링 정보를 생성하는 단계;

   d) 제한 모드가 설정된 경우, 상기 단말이 상기 전송 버퍼에 대기하고 있는 패킷에 대한 정보를 나타내는 스케줄링 정보를 생성하는 단계; 및

   e) 상기 단말이 스케줄링 정보를 상기 기지국으로 전송하면서 자원 할당을 요청하는 단계

   를 포함하며,

   상기 e) 단계는 상기 설정된 모드에 대한 모드 식별자를 상기 스케줄링 정보와 함께 상기 기지국으로 전송하는 자원 요청 방법.
2. 제1항에 있어서

   상기 a) 단계는

   a-1) 상기 기지국과 협상한 자원 할당 시점의 변경이 요구되는지를 체크하는 단계;

   a-2) 추가적으로 RTCP(real-time transport control protocol) 패킷이 발생 하였는지를 체크하는 단계; 및

   a-3) 상향 링크로의 패킷 전송이 이루어지지 않았는지를 체크하는 단계

   를 포함하는 자원 요청 방법.
3. 제2항에 있어서

   상기 a-3) 단계에서

   상기 단말이 기지국으로 자원 할당을 받지 못한 경우, 또는 자원 할당이 이루어졌는데도 불구하고 상기 단말이 자원 할당 정보를 해독하지 못한 경우에, 상기 상향 링크로의 패킷 전송이 이루어지지 않는 것을 특징으로 하는 자원 요청 방법.
4. 제2항에 있어서

   상기 b) 단계는

   상기 a-1) 내지 a-3) 단계 중 하나라도 발생되면, 상기 동작 모드를 정규 모드로 설정하고, 그 외의 경우에는 상기 동작 모드를 제한 모드로 설정하는 자원 요청 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서

   상기 d) 단계는 정규 모드가 설정된 경우, 상기 전송 버퍼에 남아 있는 패킷 데이터의 양, 추가될 수 있는 패킷 데이터의 양, 그리고 자원 할당 시점에 대한 변경 요구값 중 적어도 하나를 포함하는 스케줄링 정보를 생성하는 자원 요청 방법.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서

   상기 d) 단계는 제한 모드가 설정된 경우, 상기 전송 버퍼에 남아 있는 패킷에 대한 FTI(frame type indicator)를 포함하는 스케줄링 정보를 생성하는 자원 요청 방법.
7. 삭제
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서

   상기 e) 단계는 상기 전송 버퍼에 대기하고 있는 패킷과 상기 스케줄링 정보를 함께 상기 기지국으로 전송하는 자원 요청 방법.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서

   상기 상향 링크 트래픽은 일정 시간 간격으로 패킷 크기가 미리 정해진 다수 크기 중에서 하나의 크기로 가변되는 트래픽인 자원 요청 방법.
10. 이동통신 시스템에서 상향 링크 트래픽 전송을 위하여 단말이 기지국으로 자원 할당을 요청하는 자원 요청 방법에서,

    a) 상기 단말이 전송하고자 하는 패킷이 대기하고 있는 전송 버퍼의 상태를 나타내는 버퍼 정보를 생성하는 단계;

    b) 상기 기지국과 협상한 자원 할당 시점의 변경이 필요한 경우, 상기 자원 할당 시점에 대한 변경 요구값을 생성하는 단계;

    c) 상기 버퍼 정보를 포함하고, 상기 자원 할당 시점에 대한 변경 요구값을 선택적으로 포함하는 스케줄링 정보를 생성하는 단계; 및

    d) 상기 스케줄링 정보를 상기 전송 버퍼에 대기하고 있던 패킷과 함께 상기 기지국으로 전송하면서 자원 할당을 요청하는 단계

    를 포함하는 자원 요청 방법.
11. 제1항 또는 제10항에 있어서

    상기 상향 링크 트래픽은 일정 시간 간격으로 패킷 크기가 가변되는 PV(Periodic-interval Variable-size) 트래픽인 자원 요청 방법.
12. 제1항 또는 제10항에 있어서

    상기 단말이,

    상기 스케줄링 정보를 상태 PDU(packet data unit)에 포함시켜 상기 기지국으로 전송하는 제1 자원 요청 방식,

    상기 스케줄링 정보를 PDU의 헤더에 포함시켜 상기 기지국으로 전송하는 제2 자원 요청 방식,

    상기 스케줄링 정보를 PDU에 연접하여 상기 기지국으로 전송하는 제3 자원 요청 방식,

    상기 스케줄링 정보를 랜덤 액세스 방식에 따라 상기 기지국으로 전송하는 제4 자원 요청 방식, 그리고

    상기 스케줄링 정보를 물리 채널을 통하여 상기 기지국으로 전송하는 제5 자원 요청 방식

    중 하나의 방식에 따라 상기 스케줄링 정보를 상기 기지국으로 전송하는 자원 요청 방법.
13. 이동통신 시스템에서 단말로부터 기지국으로의 상향 링크 트래픽 전송을 위한 패킷 스케줄링 방법에 있어서,

    a) 기지국이 단말로부터 스케줄링 정보와 함께 일정 시간 간격으로 크기가 가변되는 패킷 프레임을 수신하는 단계;

    b) 상기 스케줄링 정보에 따라 상기 단말과의 세션에 대한 스케줄링 정보를 갱신하는 단계; 및

    c) 상기 갱신된 스케줄링 정보에 기초하여 상기 단말과의 세션에 대하여, 일정 시간 간격으로 가변 크기의 자원을 할당하는 단계

    를 포함하는 패킷 스케줄링 방법.
14. 제13항에 있어서

    상기 b) 단계는

    b-1) 상기 스케줄링 정보를 토대로 단말이 설정한 모드를 판별하는 단계;

    b-2) 정규 모드가 설정된 경우, 상기 단말이 전송한 스케줄링 정보로부터 자원 할당 시점에 관련된 변경 정보 또는 상기 단말의 전송하고자 하는 패킷이 대기하고 있는 전송 버퍼의 상태를 나타내는 정보를 획득하는 단계;

    b-3) 제한 모드가 설정된 경우, 상기 단말이 전송한 스케줄링 정보로부터 상기 전송 버퍼에 대기하고 있는 패킷에 대한 정보를 획득하는 단계; 및

    b-4) 상기 획득된 정보에 따라 상기 단말과의 세션에 대한 스케줄링 정보를 갱신하는 단계

    를 포함하는 패킷 스케줄링 방법.
15. 제14항에 있어서

    상기 c) 단계는 제한 모드가 설정된 경우, 하나의 패킷 단위로 자원 할당을 수행하는 패킷 스케줄링 방법.
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18. 제14항에 있어서

    일정 시간 간격으로 패킷 크기가 미리 정해진 다수 크기 중에서 하나의 크기로 가변되는 트래픽에 대하여 상기 스케줄링을 수행하는 패킷 스케줄링 방법.
19. 제14항에 있어서

    상기 스케줄링 정보에 자원 할당 시점에 대한 변경 정보가 포함되어 있는 경우, 상기 단말과 협상한 자원 할당 시점을 상기 변경 정보에 따라 변경하는 단계를 더 포함하고,

    상기 c) 단계는 상기 변경된 자원 할당 시점에 상기 갱신된 스케줄링 정보에 기초하여 상기 단말과의 세션에 대한 자원 할당을 수행하는 패킷 스케줄링 방법.
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