KR102125708B1

KR102125708B1 - 방송 서비스를 제공하는 무선 통신 시스템에서 지연 감소 방법 및 장치

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Publication number: KR102125708B1
Application number: KR1020130123438A
Authority: KR
Inventors: 김대중; 송준혁
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2020-06-23
Also published as: KR20150044261A; US20150103726A1; US9749814B2

Abstract

본 발명은 방송 서비스를 제공하는 무선 통신 시스템에서 지연 감소 방법에 대한 것으로서, 본 발명의 방법은, 상기 방송 서비스가 제공되는 해당 방송 서비스 영역의 하나 또는 복수의 기지국들에게 마지막 타임 스탬프 정보를 요구하는 메시지를 전송하는 과정과, 상기 메시지에 대한 응답으로 상기 하나 또는 복수의 기지국들로부터 상기 마지막 타임 스탬프 정보가 포함된 메시지를 수신하는 과정과, 상기 마지막 타임 스탬프 정보를 근거로 상기 하나 또는 복수의 기지국들 중에서 가장 긴 지연을 갖는 패킷을 수신한 기지국을 결정하는 과정과, 상기 결정된 기지국의 마지막 타임 스템프 정보를 이용하여 변경된 시스템 프레임 번호의 새로운 오프셋을 상기 하나 또는 복수의 기지국들에게 전송하는 과정을 포함한다.

Description

방송 서비스를 제공하는 무선 통신 시스템에서 지연 감소 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING A DELAY IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM SUPPORTING A BROADCATING SERVICE}

본 발명은 방송 서비스를 제공하는 무선 통신 시스템에서 발생되는 지연을 감소시키는 방법 및 장치에 대한 것이다.

대용량의 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 멀티미디어 방송/통신 기술의 발전에 따라 다수의 사용자 단말(User Equipment: UE)들에게 제공되는 대표적인 방송 서비스의 예로 MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast service)가 있다.

상기 MBMS는 실시간 영상, 음성, 정지 영상, 문자 등의 다양한 멀티미디어 전송 형태를 지원하며, 음성 데이터와 영상 데이터를 동시에 제공할 수 있는 방송 서비스로서, 대량의 전송 자원이 요구된다. 또한 동일한 서비스에 대하여 다수의 UE가 존재할 수 있는 가능성이 있다는 측면에서 MBMS는 방송 채널을 통해 서비스될 수 있다.

또한 통신 표준 단체인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 제안된 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서는 PtP(Point-to-Point) 통신 방식인 유니캐스트(Unicast) 서비스는 물론 PtM(Point-to-Multipoint) 데이터 전달 방식인 멀티캐스트(Multicast) 서비스를 제공할 수 있다. LTE 시스템에서 멀티캐스트 데이터 전달 방식을 eMBMS라고 한다.

이하 본 명세서에서 무선 통신 시스템은 LTE 시스템을 예로 들어 설명할 것이며, MBMS라 함은 상기 eMBMS로 이해하기로 한다.

먼저 MBMS가 제공되는 네트워크 환경을 설명하면, MBMS에서는 특정 영역에 위치된 다수의 UE들에게 동일한 방송 서비스를 제공한다. 여기서 상기 동일한 방송 서비스가 제공되는 영역(area)은 하나 또는 복수의 셀들 또는 복수의 기지국(eNB)들로 구성되는 MBMSFN(MBMS Single Frequency Network) 영역으로 정의된다. 상기 MBMSFN 영역에서 방송 데이터는 하나 또는 복수의 셀들을 통해 동기화되어 전송되므로 상기 MBMSFN 영역은 동기화된 방송 데이터를 전송하는 하나 또는 복수의 기지국들(eNBs)을 포함하는 네트워크 영역으로 이해될 수 있다. 그리고 하나의 셀에 서로 다른 MBMSFN 영역들이 중첩될 수 있다. MBMSFN 전송(이하, MBMS 전송)은 상기 MBMSFN 영역에 참여하는 셀들 간의 시간 동기화는 물론 셀들의 각각에서 무선 자원들의 동일한 셋을 이용하는 것이 요구된다.

상기 MBMS 전송은 멀티캐스트 채널(Multicast Channel : MCH)를 이용하며, 상기 MCH는 각 MBMS의 방송 데이터를 전송하기 위한 논리채널인 멀티캐스트 트래픽 채널(Multicast Traffic Channel : MTCH)과 각 MBMS의 방송 데이터의 수신을 위해 필요한 제어 정보를 전송하기 위한 논리채널인 멀티캐스트 제어 채널(Multicast Control Channel : MCCH)의 채널들로 구성된다.

그리고 상기 MCH의 전송은 MCH 서브프레임 할당(MCH subframe allocation : MSA)을 수반하고, 상기 MSA는 주기적으로 각 MCH 스케쥴링 주기(MCH Scheduling Period : MSP)의 시작에서 수행된다. 3GPP 표준에서 규정하는 MSP는 예컨대, 80ms 부터 10.24 초(s)까지의 범위를 가질 수 있다. 그리고 상기 MCH 전송에서 MCCH는 MCCH 반복 주기에 따라 반복하여 전송되며, MCCH 수정 주기(modification period)에 따라 변경될 수 있다.

3GPP 표준에서 상기 MCCH 수정 주기는 예컨대, 512ms 또는 1024ms로 규정되어 있으며, 상기 MCCH 수정 주기로 인해 MBMS 세션(session)의 데이터 전송은 5.12 초 이상 랜덤하게 지연될 수 있다. 이러한 전송 지연은 유니캐스트 트래픽과 다르게 기지국들 간의 동기화가 필요한 MBMS 전송의 MBMS 세션에서만 발생되며, MBMS에서 서비스 품질의 저하를 초래한다. 예를 들어 경기장과 같은 장소에 사용자가 있는 경우, MBMS를 통해 UE에서 디스플레이되는 비디오 영상과 경기장에서 사용자가 보는 실제 장면 간에는 큰 시간 차이가 있게 된다. 또한 MBMS를 통해 음성 서비스인 PTT(Push To Talk) 서비스 또는 그룹 콜(Group Call)을 이용하는 경우 사용자가 UE를 이용하여 말한 음성이 사용자의 귀에 들리기 까지 상당한 지연이 발생될 수 있다.

상기와 같이 MCCH 수정 주기가 최소 5.12 초로 제한되어 있어, 네트워크에서 전송한 데이터가 UE에서 수신되기 까지 5.12 초 이상의 긴 시간 지연이 발생될 수 있으며, MBMS를 통한 실황 방송 시 실황 현장과 UE에서 수신되는 실황 음성, 영상 간에 5.12초 이상의 시간 차이(gap)이 발생될 수 있다.

도 1을 참조하여, 상기 긴 시간 지연을 구체적으로 설명하면, 도 1의(a)는 방송 서버인 BMSC(Broadcast Multicast Service Center)에서 전송된 데이터가 MTCH가 오픈(Open)되기 바로 전에 기지국에 도착하여 큰 지연 없이 패킷을 전송하는 경우를 나타낸 것이고, 반면에, 도 1의(b)는 BMSC에서 전송된 데이터를 기지국에서 수신하고, 약 5초 후에 MTCH 채널이 Open 되는 경우 큰 패킷 지연이 발생하는 경우를 나타낸 것이다. 도 1의(b)와 같은 패킷 지연이 발생하는 것은 기지국에서 무선 자원을 준비하여 MTCH를 Open하는 시간을 BMSC가 정확히 모르기 때문에 발생한다.

또한 기지국이 MTCH을 Open하는 시간을 BMSC가 추정할 수 있다고 하더라도 백홀(Backhaul)에서 발생하는 지연으로 인하여 정해진 시간에 패킷이 기지국에 도착하기 어렵기 때문에 도 1의(b)와 같은 큰 패킷 지연이 발생된다. 뿐만 아니라 기지국들간의 패킷 전송 시간을 맞추어야 하는데 각 기지국은 백홀 지연(Backhaul Delay)으로 인하여 BMSC로부터 패킷 수신하는 시간이 모두 다를 수 있다.

이처럼 기지국들이 BMSC로부터 패킷을 수신하는 시간이 모두 다른 가운데, 기지국들간의 패킷 전송 시간을 맞추기 위하여 MCE(Multi-cell/multicast Coordination Entity)는 MCCH 갱신 시간(Update Time)을 결정하고, 결정된 MCCH 갱신 시간을 MBMSFN 영역내의 모든 기지국들에게 알려준다. 각 기지국은 상기 MCE가 결정한 MCCH 갱신 시간에 따라 MTCH(세션)를 Open하고 BMSC가 보낸 패킷을 전송하기 시작한다.

그리고 각 기지국은 MBMS 데이터를 전송할 때 MBMS 데이터에 있는 타임 스탬프(Timestamp) 값을 보고 Air로 전송하는 시간을 결정한다. 예를 들어, 타임 스탬프 값이 10이고, 시스템 프레임 번호(System Frame Number)의 오프셋 값이 512라면 SFN 값이 522(512+10)일 때 해당 패킷을 Air로 전송한다. 상기 MCE에서 결정하는 MCCH 갱신 시간은 MCCH 수정 주기(Modification Period)(예를 들어, 5.12초, 10.24초)에 따라 MCCH 통지 시간 주기(Notification Time Period)를 고려하여 가장 가까운 MCCH 수정 경계(Modification Boundary)로 결정한다. 이와 같이 상기 MCCH 갱신 시간이 결정되면 그 순간부터 해당 세션의 MBMS 데이터가 전송될 수 있다.

따라서 MBMS에서 방송 서비스의 품질을 향상시키기 위해 상기한 시간 지연을 감소시키기 위한 방안이 요구된다.

본 발명은 MBMS를 제공하는 무선 통신 시스템에서 전송 데이터가 도달되는 시간 지연을 감소시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 MBMS를 제공하는 무선 통신 시스템에서 MCCH 수정 주기의 제한으로 인해 발생되는 데이터 전송 시간 지연을 감소시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 MBMS를 제공하는 무선 통신 시스템에서 MBMSFN 영역 내의 셀들 간, 기지국들 간의 MBMS 데이터 전송 동기를 맞추는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따라 방송 서비스를 제공하는 무선 통신 시스템에서 지연 감소 방법은, 상기 방송 서비스가 제공되는 해당 방송 서비스 영역의 하나 또는 복수의 기지국들에게 마지막 타임 스탬프 정보를 요구하는 메시지를 전송하는 과정과, 상기 메시지에 대한 응답으로 상기 하나 또는 복수의 기지국들로부터 상기 마지막 타임 스탬프 정보가 포함된 메시지를 수신하는 과정과, 상기 마지막 타임 스탬프 정보를 근거로 상기 하나 또는 복수의 기지국들 중에서 가장 긴 지연을 갖는 패킷을 수신한 기지국을 결정하는 과정과, 상기 결정된 기지국의 마지막 타임 스템프 정보를 이용하여 변경된 시스템 프레임 번호의 새로운 오프셋을 상기 하나 또는 복수의 기지국들에게 전송하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따라 방송 서비스를 제공하는 무선 통신 시스템에서 서버는, 상기 방송 서비스의 제공을 위한 메시지들의 송수신과 방송 데이터의 전달을 위한 통신 인터페이스와, 상기 방송 서비스가 제공되는 해당 방송 서비스 영역의 하나 또는 복수의 기지국들에게 마지막 타임 스탬프 정보를 요구하는 메시지를 전송하고, 상기 메시지에 대한 응답으로 상기 하나 또는 복수의 기지국들로부터 상기 마지막 타임 스탬프 정보가 포함된 메시지를 수신하며, 상기 마지막 타임 스탬프 정보를 근거로 상기 하나 또는 복수의 기지국들 중에서 가장 긴 지연을 갖는 패킷을 수신한 기지국을 결정하고, 상기 결정된 기지국의 마지막 타임 스템프 정보를 이용하여 변경된 시스템 프레임 번호의 새로운 오프셋을 상기 하나 또는 복수의 기지국들에게 전송하는 동작들을 제어하는 제어부를 포함한다.

도 1은 방송 서비스에서 발생되는 시간 지연을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 MBMS를 제공하는 무선 통신 시스템의 일 구성 예를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 적응적인 지연 감소 방법에서 오프셋 값을 조절하는 방식을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 MBMS를 제공하는 무선 통신 시스템에서 지연 감소 방법을 나타낸 흐름도.

하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 실시 예는 MBMS에서 MCCH 수정 주기의 제한으로 인해 발생되는 시간 지연을 감소시키기 위해 기지국들에 버퍼링된 폐기하는(discard) 지연 감소 방법을 제안한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 MBMS를 제공하는 무선 통신 시스템의 일 구성 예를 나타낸 블록도로서, 이는 LTE 시스템에서 MBMS를 제공하는 시스템 구성을 나타낸 것이다.

도 2의 시스템은 MBSFN 영역들(21, 23)에 위치한 도시되지 않은 UE들에게 각각 해당 MBSFN 영역에서 MBMS 데이터를 전송하는 다수의 기지국들(eNBs)(210-1,...,210-4 : 210), 멀티 셀/멀티캐스트 협력 엔터티(Multi-cell/multicast Coordination Entity : MCE)(220), MME(Mobility Management Entity)(230), BMSC(Broadcast Multicast Service Center)(240), MBMS-GW(GateWay)(250), SGW(Serving GW)(260), 및 LSM-R(LTE System Manager for RAN)(270)를 포함한다. 도 2에서 MBMSFN 영역에는 다수의 기지국들(210)이 존재함을 도시하였으나, 하나의 MBMSFN 영역에는 하나 또는 복수의 기지국들이 존재할 수 있다.

도 2에서 컨텐츠 제공자(C1)로부터 제공되는 MBSM 컨텐츠의 데이터 트래픽은 BMSC(240), MBMS-GW(250), 기지국(210)을 통해 UE들에게 전송된다. 상기 MCE(220)는 MBMSFN 영역들(21, 23)에 참여하는 셀들 간의 시간 동기화는 물론 셀들의 각각에서 무선 자원들의 동일한 셋을 이용하도록 해당 기지국들(210)을 제어한다. 도 2에서 동일한 MBMSFN 영역에 위치하는 UE들에게는 동일한 MBMS 데이터가 전송되며, 이를 위해 상기 MCE(220)는 MBMSFN 영역들(21, 23)에서 동기화, 자원 할당 및 전송 파라미터들의 시그널링을 제어한다.

도 2에서 상기 BMSC(240)는 방송 서버로서, 코어 네트워크(Core Network)에서 MBMS 데이터의 데이터 흐름을 제어하며, 또한 컨텐츠 제공자(C1)에 대한 허가(authorization) 및 인증(authentication)을 담당한다. 상기 MBMS-GW(250)는 BMSC(240)로부터 기지국들(210)로의 MBMS 데이터의 멀티캐스트 전송을 처리한다. 도 2에서 나머지 구성 요소들(MME, SGW, PGW, LSM-R)은 본 발명의 실시 예와 특별한 관련이 없는 LTE 시스템의 네트워크 엔터티들이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 이하 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명한다.

MBMS 세션이 시작되면 BMSC(240)는 정해진 동기화 시퀀스(Synchronization Sequence) 단위의　MBMS 데이터를 기지국들(210)에게 주기적으로 전송한다.　이때 BMSC(240)는 전송할 MBMS 데이터가 없는 경우　사용자 데이터가 없는 비어 있는 패킷에 타임 스탬프(Timestamp)만 기록하여 전송한다.

이 경우 기지국들(210)은 일정한 단위로 타임 스탬프가 증가하는 비어 있는 패킷을 계속하여 수신하게 된다. 기지국들(210)은 각각 해당 MBMSFN 영역에서 타임 스탬프와 오프셋 값의 합을 기준으로 정해지는 시스템 프레임 번호(System Frame Number : SFN)을 계산하고, 계산된 SFN에 해당되는 시간에 MBMS 데이터의 패킷을 방송한다. 이때 방송되는 패킷이 비어 있는 경우, 해당 기지국은 그 시간에 패킷을 전송하지 않는다. 따라서 MBMS 세션의 첫 번째 타임 스탬프가 특정 SFN에 바인딩되는 순간부터 MBMS 세션이 종료될 때까지 해당 MBMS 세션의 모든 패킷들은 동일한 전송 지연이 발생된다.

이러한 MBMS 세션내의 패킷 전송 지연을 감소시키기 위해, 본 발명의 실시 예에서는 해당 MBMSFN 영역의 기지국들 중에서 가장 긴 지연을 가지며 패킷들을 수신한 기지국이 가장 최근에 수신한 패킷의 타임 스탬프를 기준으로 상기 기지국들에 이전에 버퍼링되어 있는 패킷을 폐기하고, 상기 가장 최근에 수신한 패킷부터 패킷을 전송하는 방식을 제안한다. 이를 위해,　도 2의 기지국(210)은 타임 스탬프로부터 SFN을 계산할 때 이용하는 오프셋 값을 조절한다.

상기한 오프셋 값의 조절을 위한 도 2의 BMSC(240), MCE(220), 기지국(210)의 동작을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2에서 BMSC(240)는 세션 시작(Session Start) 메시지를 MCE(220)에 전송하면서 기지국(210)이 무선 자원을 설정할 수 있도록 MBMS 데이터 전송을 위한 최소 대기 시간(Minimum_Time_to_MBMS_Data_Transfer)을 설정한다. 여기서, BMSC(240)가 전송한 해당 세션 시작 메시지는 MME(230)를 거쳐서 MCE(220)에 전달된다. 상기 최소 대기 시간(Minimum_Time_to_MBMS_Data_Transfer) 동안 해당 MBMSFN 영역의 모든 기지국들(210)은 MBMS 데이터를 전송하기 위한 세션 구성(Session Configuration) 및 무선 자원 구성(Radio Resource Configuration), 멀티캐스트 참여(Multicast Join) 등을 수행한다. 그리고, BMSC(240)는 상기 최소 대기 시간(Minimum_Time_to_MBMS_Data_Transfer)이 지나면 해당 MBMS 데이터를 전송하기 시작한다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에서 BMSC(240)는 최소 대기 시간(Minimum_Time_to_MBMS_Data_Transfer)을 예컨대, 0으로 설정한다. 그리고, 세션 시작(Session Start) 메시지를 전송한 후 BMSC(240)는　타임 스탬프를 0부터　카운트하여　빈 패킷을 전송한다. 초기 전송 시간에 전송되는 MBMS 패킷은 기지국(210)에서 시간 이동(Time Shifting)을 하면서 MBMS 패킷이 유실될 가능성이 크다. 이처럼 시간 이동에 의한 패킷 유실 가능성이 있는　세션 준비 시간은 BSMC(240)가 상기 세션 시작 메시지를 전송한 후 약 11초(예컨대, MCCH Modification Notification 5.12초(즉 MCCH 수정 주기) + Worst_Packet_Arrival_Case 5.12초) 정도이다.　세션 준비 시간 이후에 전송하는 패킷은　기지국(210)에서　시간 이동에 의하여 유실되지 않는다.

MCE(220)는 최소 대기 시간(Minimum_Time_to_MBMS_Data_Transfer)이 0으로 설정된 세션에 대해서 본 발명의 실시 예에 따라 오프셋 값을 조절하여 지연을 감소시키는 적응적인 지연 감소(Adative Delay Reduction) 기능을 수행한다. BMSC(240)로부터 MME(230)를 경유하여 세션 시작(Session Start) 메시지를 수신한 MCE(220)가 기지국(210)에 세션 시작(Session Start) 메시지를 전송하고, 스케쥴링 정보(Scheduling Information)을 전달하는 절차는 3GPP LTE 시스템에서 규정하는 일반적인 eMBMS 세션과 동일하게 이루어진다.

다만 상기 적응적인 지연 감소 기능을 수행하는 세션에 대해　MCE(220)는 세션 시작(Session Start) 메시지를 전송한 후 해당 기지국(210)에 마지막 타임 스탬프 정보 요구(LastTimeStamp_Info_Request) 메시지를 전송하고, 그 응답으로 기지국(210)으로부터 그 기지국(210)이 최근에 수신한 마지막 타임 스탬프(LastTimeStamp), 현재 SFN(CurrentSFN), 동기화 시퀀스 사이즈(Sychronization Sequence Size), MSP 값 중 적어도 하나를 포함하는 마지막 타임 스탬프 정보 응답(LastTimeStamp_Info_Response) 메시지를 수신한다.

MCE(220)는 해당 세션(Session)을 요구했던 기지국(210)들로부터 수집한 마지막 타임 스탬프(LastTimeStamp), 현재 SFN(CurrentSFN) 값을 이용하여　아래 <수학식 1>과 같이　오프셋 값을 계산한다.

<수학식 1>

If CurrentSFN ≥ LastTimeStamp%4096,

Offset=CurrentSFN-(LastTimeStamp%4096);

Else　Offset=4096-(LastTimeStamp%4096-CurrentSFN)

상기 <수학식 1>에서 "%" 연산자는 나머지 값을 구하는 연산자이다. 상기 <수학식 1>를 통해 계산된 오프셋 값은 해당 세션의 첫 번째 패킷(Timestamp=0)이 각 기지국(210)에 도착한 시간(SFN)을　의미한다. 그런데, 세션 시작 이후 SFN이 Turn Arround(4096->0) 할 수 있으므로, 가장 큰 오프셋과 가장 작은 오프셋간의 차이가 예컨대, 1500(15초, 기지국(210)에 도착하는 패킷의 도착시간 차이가 15초 이상 발생하지 않을 것임을 가정)를 넘는다면 4096보다 작은 수에 대해서는 4096을 더하여 오프셋 값을 조정한다.

도 2에서 MCE(220)는 상기와 같이 조정된 오프셋을 기준으로 오프셋 값이 가장 크게 계산된 기지국(210)를 선택하고, 이 기지국(210)이 BSMC(240)로부터 패킷을 가장 늦게 받는 기지국(210)이라고 결정한다. 기지국(210)간 패킷 유실 없이 컨텐츠 동기를 맞추기 위해 본 발명에서는 오프셋 값이 가장 큰 기지국(210)이 수신한 마지막 타임 스탬프(LastTimeStamp)의 패킷을 기준으로　SFN을 시간 이동시킨다. 또한　기지국(210)이　보고한 마지막 타임 스탬프(LastTimeStamp)의 값이 동기화 시퀀스(Synchronization Sequence)의 첫 번째 패킷일 수도 있으므로, 동기화 시퀀스(Synchronization Sequence) 만큼의 시간을 고려한다. 해당 동기화 시퀀스(Synchronization Sequence)의　모든 패킷이 MSP 시작 전에 기지국(210)에 전달되어야 하므로 MSP 값 또한 고려한다. 따라서 MCE(220)는 다음 <수학식 2>와 같이 새로운 SFN 오프셋(NewBaseSFN_Offset)을 결정한다.

<수학식 2>

NewBaseSFN_Offset=Offset(가장큰 값) + 동기화 시퀀스 길이(SychroniztionSequenceLength) + MSP + Margin

상기 <수학식 2>에서 Margin은 기지국(210)내의 처리 지연(Processing Delay)을 고려한 값으로　기본(Default) 값은 20ms이며, 운용자가 최적화할 수 있다.　MCE(220)는 상기 <수학식 2>에 따라 결정한 새로운 SFN 오프셋(NewBaseSFN_Offset)을 해당 MBMSFN 영역에서 각 기지국(210)에 알려주어 SFN의 오프셋(BaseSFN_Offset)을 변경하도록 요청한다.

도 2에서 기지국(210)는 MCE(220)로부터 마지막 타임 스탬프 정보 요구(LastTimeStamp_Info_Request) 메시지를 수신한 후, 해당 세션에서 MBMS 패킷을 수신하는지 확인한다. 멀티캐스트 참여(Multicast Join)가 늦어져 MBMS 패킷의 수신이 이루어지지 않을 경우 기지국(210)은 약 1초 정도 기다릴 수 있다. 그리고 기지국(210)은 동기화 시퀀스(Syncrhonization Sequence)의 길이를 확인하기 위해 최소한 두 번째 동기화 시퀀스의 MBMS 패킷까지 수신한다. 기지국(210)은 원하는 MBMS 패킷을 수신한 순간 SFN을 획득한다. 그리고 그 기지국(210)이 최근에 수신한 마지막 타임 스탬프(LastTimeStamp), 현재 SFN(CurrentSFN), 동기화 시퀀스 사이즈(Sychronization Sequence Size), MSP 값 등을 포함하는 마지막 타임 스탬프 정보 응답(LastTimeStamp_Info_Response) 메시지를 MCE(220)로 전송한다. 이후 기지국(210)는 MCE(220)로부터 새로운 SFN 오프셋(NewBaseSFN_Offset)을 수신한 경우, RLC(Radio Link Control)가 사용하는 현재 BaseSFN 값을 새로운 SFN 오프셋(NewBaseSFN_Offset) 값으로 변경하여 사용한다. 기지국(210)에서 SFN 값의 변경 이후 RLC는 해당 세션에 대해 시간 이동되며 이전에 수신된 패킷들은 폐기된다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 적응적인 지연 감소 방법에서 오프셋 값을 조절하는 방식을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 BMSC(240)로부터 동일한 MBMSFN 영역에 속하는 세 개의 기지국들(eNB#1, eNB#2, eNB#3)로 MBMS 데이터의 패킷들이 서로 다른 지연을 가지며 전달된 일 예를 나타낸 것이다. 도 3에서 참조 번호 301은 기지국(eNB#1)에서 수신된 패킷들, 303은 기지국(eNB#2)에서 수신된 패킷들, 그리고 305는 기지국(eNB#3)에서 수신된 패킷들을 각각 나타낸 것이다. 각 패킷의 앞 부분에 기재된 숫자는 해당 패킷의 타임 스탬프(TS)이다. 도 3에서 각 기지국은 서로 다른 지연을 갖는 패킷들을 수신하고, 기지국(eNB#2)이 가장 긴 지연을 가지며 패킷들을 수신한 상태이다. 그리고 도 3에서 TS=4인 패킷은 비어 있는 패킷을 예로 나타낸 것이다. 도 3의 예에서 비어 있는 패킷은 존재할 수도 있고, 존재하지 않을 수도 있다.

그리고 도 3에서 참조 번호 307은 본 발명의 실시 예에 따른 오프셋 값 조절에 따라 폐기되는 패킷들(즉 타임 스탬프 "2", "4"의 패킷들)을 나타낸 것이다.

패킷 지연을 감소시키기 위해 본 발명에서 오프셋 값을 조절하는 방식을 설명하면, 상기 패킷 지연은 MBMS 표준에서 규정하는 데이터 동기화를 위한 5.12 초까지의 지연으로 인해 랜덤하게 발생된다. 이러한 패킷 지연을 감소시키기 위해 본 발명에서는 가장 긴 지연을 갖는 패킷을 수신한 기지국을 찾아서, 그 기지국이 가장 최근에 수신한 패킷의 타임 스탬프를 근거로 MBMS 데이터 패킷의 전송을 위한 오프셋 값(즉 MBMS 데이터 패킷의 전송 시간)을 조절한다. 도 3의 예에서 가장 긴 지연을 가지며 패킷들을 수신한 기지국은 기지국(eNB#2)이며, 상기 기지국(eNB#2)이 가장 최근에 수신한 패킷은 타임 스탬프 "6"의 패킷이다.

도 3에서 참조 번호 311은 예컨대, 오프셋 값이 조절되기 전인 512인 경우, 계산된 SFN이고, 참조 번호 313은 512의 오프셋 값을 예컨대, 40ms 만큼 시간 이동시켜(313) 오프셋 값을 508로 조정한 경우, 계산된 SFN이다. 오프셋 값을 40ms 만큼(즉 512-508=4 만큼) 이동시키는 이유는 동일한 MBMSFN 영역내의 기지국들(예를 들어 eNB#1, #2, #3)이 모두 수신한 패킷이 TS=6인 패킷이며 이 TS=6인 패킷을 현재의 SFN 전송 시간(예를 들어, SFN=514)에 보내고자 함이다. 다른 실시 예로 기지국이 수신한 마지막 패킷의 타임 스탬프 값 및 현재의 SFN 값에 따라 수 초 이상 시간 이동 시키는 것도 가능하다. 또한 MBMSFN 영역내의 기지국이 하나인 경우, 기지국에 패킷이 버퍼링되는 지연 시간을 더욱 줄일 수 있다.

따라서 상기 타임 스탬프 "6"의 패킷을 기준으로 기지국들(eNB#1, eNB#2, eNB#3)의 MBMS 데이터 패킷의 전송을 위한 오프셋 값을 508로 조정한다. 도 3의 예와 같이 패킷 지연을 고려하여 오프셋 값을 조정하는 경우, 예컨대 오프셋 값이 512일 때는 약 60ms의 패킷 지연이 발생하는데 반해 오프셋 값을 508로 조정하면 그 패킷 지연은 약 20ms로 줄어들게 된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 MBMS를 제공하는 무선 통신 시스템에서 지연 감소 방법을 나타낸 흐름도로서, 도 4에서 참조 번호 41은 데이터 패킷의 손실이 발생될 수 있는 구간을 나타낸 것이며, 이 구간에서는 타임 스탬프가 기록된 비어 있는 패킷이 전송될 수 있다. 참조 번호 43은 데이터 패킷이 안정적으로 전송될 수 있는 구간을 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 401 단계에서 BMSC(240)는 세션 시작(Session Start) 메시지를 MCE(220)에게 전송하면서(이때 세션 시작 메시지는 MBMS-GW, MME 등을 경유해서 MCE에 전달된다.) 기지국(210)이 무선 자원을 설정할 수 있도록 MBMS 데이터 전송을 위한 최소 대기 시간(Minimum_Time_to_MBMS_Data_Transfer)을 0으로 설정한다. BMSC(240)는 최소 대기 시간(Minimum_Time_to_MBMS_Data_Transfer)이 지나면 해당 MBMS 데이터를 전송하기 시작한다. 이때 BMSC(240)는 세션 시작(Session Start) 메시지를 전송한 후 타임 스탬프를 0부터　카운트하여　빈 패킷을 전송한다. 패킷 유실이 허용되는 서비스인 경우 빈 패킷 대신에 유효한 MBMS 데이터를 보내는 것도 허용된다.

403 단계에서 MCE(220)는 MCCH 수정 주기를 고려하여 MCCH 갱신 시간을 가장 빠른 시간(예컨대, 5.12초, SFN 기준 시간임)으로 설정한다. 405 단계에서 MCE(220)는 기지국(210)에 세션 시작(Session Start) 메시지를 전송하고, 407 단계에서 기지국(210)에 스케쥴링 정보(Scheduling Information)을 전달하는 절차를 수행한다. 이후 MCE(220)는 409 단계에서 본 발명에서 제안하는 적응적인 지연 감소 기능을 수행하기 위해 기지국(210)에게 마지막 타임 스탬프 정보 요구(LastTimeStamp_Info_Request) 메시지를 전송하고, 411 단계에서 MCE(220)는 그 응답으로 기지국(210)으로부터 최근에 수신한 마지막 타임 스탬프(LastTimeStamp), 현재 SFN(CurrentSFN), 동기화 시퀀스 사이즈(Sychronization Sequence Size), MSP 값 등을 포함하는 마지막 타임 스탬프 정보 응답(LastTimeStamp_Info_Response) 메시지를 수신한다.

이후 413 단계에서 MCE(220)는 기지국(210)들로부터 수집한 마지막 타임 스탬프(LastTimeStamp), 현재 SFN(CurrentSFN) 값을 이용하여　상기 <수학식 1>과 같이　조정된 오프셋 값을 계산한다. 이때 MCE(220)는 상기와 같이 조정된 오프셋을 기준으로 오프셋 값이 가장 크게 계산된 기지국(210)을 패킷을 가장 늦게 수신한 기지국(210)(즉 가장 긴 지연을 갖는 패킷을 수신한 기지국)이라고 결정한다.(즉 Target TimeStamp를 결정함) 또한 MCE(220)는 상기 결정된 기지국(210)이 수신한 패킷의 마지막 타임 스탬프(LastTimeStamp)를 기준으로　SFN을 상기 <수학식 2>와 같이 시간 이동시켜 새로운 SFN(NewBaseSFN)의 SFN 오프셋(NewBaseSFN_Offset)을 결정한다. 이후 415 단계에서 MCE(220)는 상기 결정한 새로운 SFN 오프셋(NewBaseSFN_Offset)을 해당 MBMSFN 영역에서 각 기지국(210)에 알려주어 BaseSFN을 새로운 SFN 오프셋(NewBaseSFN_Offset)으로 변경하도록 요청하고, 이 요청을 수신한 각 기지국(210)은 새로운 SFN의 이전에 수신된 패킷들을 폐기하여 패킷 지연을 감소시킬 수 있다.

도시되지는 않았으나, BMSC(240), MCE(220), 기지국(210)는 각각 도 2 내지 도 4에서 설명한 방법에 따라 본 발명의 적응적인 지연 감소 동작을 제어하기 위한 제어부와, 관련 메시지들을 송수신하기 위한 통신 인터페이스를 포함하여 구현될 수 있다. 또한 상기 BMSC(240), MCE(220)는 각각 네트워크에서 운용되는 서버로 구현될 수 있다. 일 실시 예로 MCE(220)는 방송 서비스의 제공을 위한 메시지들의 송수신과 방송 데이터의 전달을 위한 통신 인터페이스와, 상기 방송 서비스가 제공되는 해당 방송 서비스 영역의 기지국들에게 마지막 타임 스탬프 정보를 요구하는 메시지를 전송하고, 상기 메시지에 대한 응답으로 상기 기지국들로부터 상기 마지막 타임 스탬프 정보가 포함된 메시지를 수신하며, 상기 마지막 타임 스탬프 정보를 근거로 상기 기지국들 중에서 가장 긴 지연을 갖는 패킷을 수신한 기지국을 결정하고, 상기 결정된 기지국의 마지막 타임 스템프 정보를 이용하여 변경된 새로운 시스템 프레임 번호를 상기 기지국들에게 전송하는 동작들을 제어하는 제어부를 포함하여 구현될 수 있다.

상기한 본 발명의 실시 예에서 BMSC, MCE, 및 기지국은 적응적인 지연 감소 기능을 지원하며, 최소 대기시간(Minimum_Time_To_MBMS_Data_Transfer)이 "0"으로 설정된 세션에 대해 BMSC에서 UE까지의 지연을 상기 <수학식 2>에 의해 정해지는 시간 내로 줄일 수 있다. 네트워크 운용자는 적응적인 지연 감소 기능을 활성화 또는 비활성화시킬 수 있다. 그리고 상기 적응적인 지연 감소 기능이 비활성화된 경우에는 MCE가 기지국에 LastTimeStamp 요청을 하는 과정부터 새로운 SFN 오프셋(NewBaseSFN_Offset)을 설정하는 과정까지 생략될 수 있다. 또한 방송중인 세션에 대해서도, 운용자는 "Margin" 값을 변경하는 방법으로 지연을 제어할 수 있다. 운용자가 LSM-R을 통하여 Margin 값을 변경 요청하는 경우 LSM-R은 적응적인 지연 감소 절차를 수행한다. 이 경우 상기 "Margin" 값은 양(+)의 값 또는 음(-)의 값(예를 들어 -10초에서　+10초)으로 변경할 수 있어 패킷을 고의적으로 지연시키거나 또는 지연을 제거하는 방향으로 제어할 수 있다.

그리고, BMSC에서 상기 적응적인 지연 감소 기능을 적용할 세션을 MCE에 알리는 방법은 상기 최소 대기시간(Minimum_Time_to_MBMS_Data_Transfer)을 0으로 설정하는 방법 이외에도 세션 시작(Session Start) 메시지 내에 별도의 파라미터 또는 플래그(Flag)를 포함하는 방식으로 적응적인 지연 감소 기능을 적용할 세션을 MCE에 알릴 수 있다.

그리고 상기한 본 발명의 실시 예는 LTE 시스템에서 제공되는 MBMS를 예로 설명하였으나, 본 발명은 상기한 방식에 따라 오프셋을 조정하여 SFN을 시간 이동할 수 있는 각종 방송/통신 시스템에 동일한/유사한 방식으로 적용될 수 있다.

따라서 상기한 본 발명의 지연 감소 방법에 의하면, MBMS를 이용하는 실황 방송 또는 PTT 서비스에서 사용자가 체감하는 시간 지연을 대폭 감소시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 지연 감소 효과는 실황 중계가 이루어지는 경기장이나 또는 PTT 서비스에서 더욱 체감될 수 있다.

Claims

방송 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 지연을 감소시키기 위한 방법으로서,
방송 서비스 영역의 하나 이상의 기지국들의 각각으로부터 최근의 타임 스탬프 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정;
시스템 프레임 번호의 하나 이상의 오프셋들을 결정하는 과정 ― 상기 하나 이상의 오프셋들의 각각은 상기 하나 이상의 기지국들의 각각으로부터의 상기 최근의 타임 스탬프 정보를 이용하여 결정됨 ― ;
상기 결정된 상기 하나 이상의 오프셋들 중 가장 큰 오프셋을 상기 하나 이상의 기지국들에게 새로운 오프셋으로서 전송하는 과정; 및
방송 서버로부터, 특정한 방송 서비스 세션을 나타내는 정보를 수신하는 과정을 포함하고,
상기 특정한 방송 서비스 세션을 나타내는 정보는 상기 방송 서버에 의해 전송되는 세션 시작 메시지 내에 포함되는 최소 대기 시간 정보를 이용하고, 그리고 상기 최소 대기 시간 정보는 0으로 설정되는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 방송 서버로부터 방송 데이터의 전송을 위한 최소 대기 시간을 포함하는 상기 세션 시작 메시지를 수신한 경우, 상기 하나 이상의 기지국들에게 상기 최근의 타임 스탬프 정보를 요구하는 메시지를 전송하는 과정을 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 새로운 오프셋이 적용되기 이전에 상기 하나 이상의 기지국들에서 수신된 패킷들은 폐기되는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 기지국들은 동일한 방송 서비스가 제공되는 동일한 방송 서비스 영역에 속하고, 그리고 상기 하나 이상의 기지국들은 서로 동기화되는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 특정한 방송 서비스 세션을 나타내는 정보는 상기 방송 서버에 의해 전송되는 상기 세션 시작 메시지에 포함되는 플래그 정보 또는 별도 파라미터 를 이용하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 특정한 방송 서비스 세션을 나타내는 정보를 수신한 경우, 상기 방송 서버부터 방송 데이터가 실리지 않은 적어도 하나의 빈(empty) 패킷을 수신하는 과정을 더 포함하는, 방법.
방송 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템 내의 서버로서,
상기 방송 서비스의 제공을 위한 메시지들을 송수신하고 그리고, 방송 데이터를 송신하도록 구성되는 통신 인터페이스; 및
방송 서비스 영역의 하나 이상의 기지국들로부터 최근의 타임 스탬프 정보를 포함하는 메시지를 수신하고,
시스템 프레임 번호의 하나 이상의 오프셋들을 결정하고 ― 상기 하나 이상의 오프셋들의 각각은 상기 하나 이상의 기지국들의 각각으로부터의 상기 최근의 타임 스탬프 정보를 이용하여 결정됨 ― ;
상기 결정된 상기 하나 이상의 오프셋들 중 가장 큰 오프셋을 상기 하나 이상의 기지국들에게 새로운 오프셋으로서 전송하고, 그리고
방송 서버로부터, 특정한 방송 서비스 세션을 나타내는 정보를 수신하도록 구성되는
제어기를 포함하고,
상기 특정한 방송 서비스 세션을 나타내는 정보는 상기 방송 서버에 의해 전송되는 세션 시작 메시지 내에 포함되는 최소 대기 시간 정보를 이용하고, 그리고 상기 최소 대기 시간 정보는 0으로 설정되는 서버.
제 7 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 방송 서버로부터 상기 방송 데이터의 전송을 위한 최소 대기 시간을 포함하는 상기 세션 시작 메시지를 수신한 경우, 상기 최근의 타임 스탬프 정보를 요구하는 메시지를 상기 하나 이상의 기지국들에게 전송하도록 추가로 구성되는, 서버.
제 7 항에 있어서,
상기 새로운 오프셋이 적용되기 이전에 상기 하나 이상의 기지국들에서 수신된 패킷들은 폐기되는, 서버.
제 7 항에 있어서,
상기 기지국들은 동일한 방송 서비스를 제공하는 동일한 방송 서비스 영역에 속하며, 서로 동기화되는 서버.
제 7 항에 있어서,
상기 특정한 방송 서비스 세션을 나타내는 정보는 상기 방송 서버에 의해 전송되는 상기 세션 시작 메시지에 포함되는 플래그 정보 또는 별도 파라미터를 이용하는, 서버.
제 7 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 특정한 방송 서비스 세션을 나타내는 정보를 수신한 경우, 상기 방송 서버로부터 방송 데이터가 실리지 않은 적어도 하나의 빈(empty) 패킷을 수신하도록 추가로 구성되는, 서버.
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