KR20000060797A - 무선 패킷 데이터망에서의 패킷 트래픽 송수신 방법 - Google Patents

Abstract

코드분할다중접속 방식을 기반으로 하는 무선 패킷 데이터 망에서 요구하는 품질과 우선 순위가 다양한 데이터 서비스를 효율적으로 제공하기 위한 패킷 트래픽 송수신 방법을 제공한다.

이동국이 기지국에 접속을 시도할 때 기지국은 상기 이동국을 복수의 코드 그룹들 중 어느 하나에 배분하여, 각 코드 그룹에 속한 이동국들에게 공통된 제어 코드 및 트래픽 코드를 부여한다. 이동국들이 역방향 패킷 제어 채널을 통해 기지국으로 슬롯 예약 요청 메시지를 전송하면, 기지국은 각 이동국들의 예약 요청 메시지에 응답한 후, 트래픽의 종류에 따라 결정되는 우선 순위에 입각하여 동적으로 슬롯을 할당한다. 따라서, 우선 순위가 높은 서비스는 기지국에 슬롯 할당 요청을 늦게 하더라도 우선 순위가 낮은 서비스보다 먼저 서비스를 받을 수 있게 된다. 우선 순위가 낮은 서비스에의 경우, 기지국은 이동국으로부터 예약 요청 메시지를 수신하더라도 즉시 슬롯 할당을 하는 것이 아니라 언제 해당 이동국에게 슬롯 할당 정보가 전송될 수 있는지에 대한 정보를 전송할 수 있다. 기지국과 이동국간에 송수신되는 제어 신호들은 대역외 신호 방식에 의해 전송된다.

Description

무선 패킷 데이터망에서의 패킷 트래픽 송수신 방법{Method for Transmitting and Receiving Packet Traffic in a Wireless Packet Data Network}

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 매체 접속 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 패킷 데이터망에서의 데이터 송수신 방법에 관한 것이다.

무선 데이터 통신 서비스는 무선통신망을 통해 이동중 또는 정지중에 데이터통신을 할 수 있게 해주는 양방향 데이터 통신 서비스를 일컫는 것으로서, 사용자로 하여금 위치에 구애받지 않고 각종 데이터를 송수신할 수 있게 해준다. 이러한 무선 데이터 통신 서비스를 구현하기 위하여, 셀룰러 시스템을 활용하거나 전용무선패킷망이나 위성통신망 등을 구축하는 방안 등이 현재까지 제안되었는데 그 중 일부는 현재 부분적으로 서비스가 제공되고 있는 상태이다.

셀룰러 시스템을 활용한 무선 데이터 통신 서비스의 일 예로는 이동전화 통화를 위한 주파수 채널을 그대로 데이터 전송에 이용하는 것을 들 수 있다. 이 통신 방식에 따르면, 노트북 컴퓨터와 같은 가입자 단말기는 셀룰러 모뎀을 통해 이동전화기에 접속되고, 회선교환 방식으로 이동전화망에 접속되어 데이터 통신을 할 수 있게 된다. 이와 같은 회선교환 방식 무선 데이터 통신 방법에 의하면, 기존의 이동전화기를 사용할 수 있을 뿐만 아니라 무선 데이터 통신을 위한 별도의 망을 구축할 필요가 없기 때문에 사업자나 가입자 입장에서 경제적으로 유리하다는 이점이 있다. 그렇지만, 데이터 트래픽의 버스트(Burst) 특성을 고려할 때, 이와 같이 데이터 서비스를 음성 서비스와 같이 회선교환 방식으로 채널을 할당하여 제공하는 경우에는 채널의 낭비가 심하게 되고 소수의 사용자에게만 서비스를 제공할 수 있다는 문제점이 있다.

한편, 이동전화망에서의 채널 효율과 관련된 문제는 음성 채널에도 존재한다. 즉, 일반적으로 이동전화망에 있어서 음성 정보의 전송은 연속음성의 경우에도 휴지기(Idle Time)가 50%를 상회하며, 이러한 휴지기 동안 음성 채널로는 의미없는 데이터(Null Data)만이 전송된다. 이동전화망을 통해 데이터 서비스를 제공하되 채널 효율을 높이기 위한 방법으로서, 음성통신 도중의 휴지기를 데이터 전송에 이용하는 셀룰러 디지털 패킷 데이터(Cellular Digital Packet Data: CDPD) 방식이 제안된 바 있다. 이러한 데이터 통신 방식에 있어서는, 채널 운용에 있어서 데이터 통신 서비스보다 음성 서비스에 우선권이 부여되며, 따라서 데이터 통신 중에 음성 신호가 들어오면 비어있는 채널이 탐색된 후 그 채널로 채널 접속이 재구성되어 데이터 통신이 계속되게 된다. 이러한 데이터 통신 방식은 기존의 이동전화망을 통해 비교적 쉽게 구현될 수 있고 음성통신망과 데이터통신망을 하나로 통합될 수 있으며, 데이터 전송 속도도 비교적 빠르게 유지할 수 있다는 장점이 있다. 그렇지만 이 방식은 음성 트래픽의 양이 많은 경우 음성 우선 원칙으로 인해 최번시에 데이터 통신이 지연될 수 있고 더욱이 건물 내에서 사용할 때 서비스 품질이 저하된다는 단점이 있다.

따라서, 채널 효율을 높이면서 서비스 품질을 높게 유지하기 위해서는, 패킷 전용망을 구축하거나, 또는 음성 채널과 별도의 데이터 트래픽 채널을 유지하고 데이터 트래픽에 대해서는 패킷 방식으로 서비스를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 미래 이동통신 시스템으로 구상되고 있는 IMT-2000 시스템에서는 음성 전용 채널과 데이터 전용 채널이 구분되어 트래픽 채널 중 일부는 음성 전용 채널로 운용되고 다른 일부는 데이터 전용 채널로 운용될 것으로 예상된다. 본 발명은 이와 같은 패킷 전용망 또는 트래픽 채널 중 일부가 데이터 전용 채널로 운용되는 이동통신망과 같은 무선 패킷 데이터망에서 복수의 가입자간에 채널을 할당하기 위한 방법에 관한 것이다.

한편, 데이터 서비스를 제공할 수 있는 이동통신망에서 이동국들 사이에 트래픽 채널을 할당하는 방식에는 여러 가지가 있다. 주기적인 트래픽 특성을 가지는 음성에 대해서는 일반적으로 고정적인 방식으로 채널이 할당되며, 비디오 트래픽의 경우에는 폴링(Polling) 혹은 예약을 이용하여 채널이 할당된다. 그리고, 그 이외의 트래픽에 대해서는 주로 랜덤 억세스(Random Access) 방식을 이용하여 채널이 할당되거나 예약을 통하여 채널이 할당된다. 예약 방식에는 제어 패킷을 전송하여 채널을 요구하는 방식과 더 보낼 패킷이 존재하는지에 대한 정보를 전송하는 패킷 트래픽에 추가하여 전송하는 피기배킹(Piggybacking) 방법이 있다. 그런데 이처럼 예약에 의해 트래픽을 할당하는 데이터 통신망에서는 각 트래픽에 대한 우선 순위가 일률적으로 정해지는 것이 일반적이며, 트래픽에 대한 우선 순위를 차등화하고 차등화된 우선 순위에 따라 슬롯 할당 순서를 조정하는 방법은 아직까지 제시된 바가 없다.

트래픽 채널을 할당하는 시기에 따라서 채널 할당 방법은 프레임(Frame) 단위 할당 방식과 슬롯(Slot) 단위 할당 방식으로 구분된다. 프레임 단위 할당 방식은 매 프레임의 시작 시점에서 헤더 정보나 제어 채널 정보를 통해 프레임 내의 슬롯에 관한 할당 정보를 전송하는 방식이며, 슬롯 단위 할당 방식은 매 슬롯마다 특정 이동국에게 슬롯을 할당하는 방식이다. 프레임 단위 할당 방식은 슬롯 단위 할당 방식에 비해서 간단하다는 단점이 있으나 슬롯을 동적으로 할당할 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 채널 효율을 높이기 위해서는 프레임 단위 할당 방식보다는 슬롯 단위 할당 방식이 일반적으로 우수하다고 말할 수 있다.

다른 한편으로, 코드분할다중접속방식(CDMA) 시스템과 같은 이동통신 시스템에서는 무선 채널의 신호 감쇠와 페이딩 등의 영향을 감소시키기 위하여 전력 제어를 수행한다. 일반적으로 사용하는 전력 제어 방식에는 이동국에서 측정한 신호의 세기를 이용하여 전력을 제어하는 개루프(Open-loop) 전력 제어 방식과 이동국과 기지국에서 측정한 전력의 세기와 전력 제어 정보를 이용하는 폐루프(Closed-loop) 전력 제어 방식이 있다. 그런데, 패킷 단위로 데이터 서비스를 제공하는 시스템에 있어서는, 이동국에게 슬롯이 연속적으로 할당되지 않을 경우 각 슬롯 전송 시점들간의 채널 상황의 변화로 인하여 이전의 전력 제어 정보를 사용하는 것이 어렵게 된다. 이러한 현상은 음성 서비스의 경우에 있어서 첫 통화 시도 시에 랜덤 억세스를 하는 경우 전력 제어에 어려움이 존재하는 것과 같은 종류의 현상이라 말할 수 있다.

본 발명은 코드분할다중접속(CDMA) 방식을 기반으로 하고 가용 채널 중 적어도 일부를 패킷 트래픽 전송용으로 운용하며 예약을 통해 트래픽 채널의 슬롯을 할당하는 무선 패킷 데이터망에 있어서, 이동국과 기지국간에 전송되는 트래픽에 우선 순위를 부여하고 우선 순위에 따라 동적으로 트래픽 채널의 슬롯을 할당함으로써, 복수의 가입자 단말기들에 대해 효율적으로 채널을 할당하고 서비스 품질을 높일 수 있는 패킷 트래픽 송수신 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선 패킷 데이터망의 구성을 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 무선 패킷 데이터망의 순방향 및 역방향 채널들의 일 예를 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 패킷 트래픽 송수신 방법을 수행하기 위해 기지국이 유지하는 예약 테이블의 일 예를 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명에 의한 패킷 트래픽 송수신 방법의 일 실시예를 보여주는 흐름도이다.

도 5는 도 4의 알고리즘에 의한 데이터 전송의 일 예를 보여주는 도면이다.

도 6은 도 5에 도시된 메시지들의 타이밍도이다.

도 7은 도 4의 알고리즘에 의한 데이터 전송의 다른 예를 보여주는 도면이다.

도 8은 도 7에 도시된 메시지들의 타이밍도이다.

도 9는 본 발명에 의한 매체 접속 제어 알고리즘에 있어서 이동국의 전력 제어 방법을 보다 상세하게 보여주는 흐름도이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 패킷 데이터 송수신 방법은 CDMA방식 무선 인터페이스에 의해 셀 내의 이동국과 통신하여 슬롯 단위로 예약에 의해 트래픽 패킷을 송수신하는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선 패킷 데이터망에서 구현된다. 본 발명에 있어서는 기지국과 이동국간에 송수신되는 제어 신호들은 대역외 신호 방식에 의해 전송되며, 이를 위해 기지국과 이동국간에는 순방향 및 역방향 패킷 트래픽 채널이외에 순방향 및 역방향 패킷 제어 채널과 역방향 패킷 전력 제어 채널이 마련된다. 상기 역방향 패킷 제어 채널과 상기 역방향 전력 제어 채널은 하나의 물리적 채널 내에서 시분할 다중화되어 구현될 수도 있다. 이동국이 상기 기지국에 접속을 시도할 때 상기 기지국은 상기 이동국을 복수의 코드 그룹들 중 어느 하나에 배분하여, 그 코드 그룹에 속한 이동국들이 공통으로 사용하는 것과 동일한 제어 코드 및 트래픽 코드를 부여한다.

이동국들이 역방향 패킷 제어 채널을 통해 기지국으로 슬롯 예약 요청 메시지를 전송하면, 기지국은 각 이동국들의 예약 요청 메시지에 응답한 후 우선 순위에 입각하여 슬롯을 할당한다. 따라서, 우선 순위가 높은 서비스는 기지국에 슬롯 할당 요청을 늦게 하더라도 우선 순위가 낮은 서비스보다 먼저 서비스를 받을 수 있게 된다. 즉 우선 순위가 높은 서비스는 최소한의 한계 이후에는 서비스를 받을 수 있는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 상기 최소한의 한계는 두 슬롯에 해당한다. 우선 순위가 낮은 서비스에의 경우, 기지국은 이동국으로부터 예약 요청 메시지를 수신하더라도 즉시 슬롯 할당을 하는 것이 아니라 언제 해당 이동국에게 슬롯 할당 정보가 전송될 것인지에 관한 정보를 전송할 수 있다.

아울러 본 발명에 의한 패킷 트래픽 송수신 방법에서는, 이동국의 전송 전력을 제어함에 있어 개루프 전력 제어 방식과 폐루프 전력 제어 방식을 혼용함으로써, 각 단말기가 송신하는 슬롯들사이에 채널 상황이 변화하더라도 효율적으로 전력 제어를 행하고 서비스 품질을 높게 유지하게 된다. 즉, 이동국은 패킷 트래픽 전송을 위해 할당받은 슬롯 이전에 기지국에 프리앰블을 전송하고 기지국으로부터 전력 제어 정보를 수신한 후, 폐루프 전력 제어 방식에 의해 패킷 트래픽 전송 전력을 결정하게 된다. 한편, 상기 프리앰블을 전송하기 위한 전력은 슬롯 할당 시기에 따라서 달라진다. 예약 요청에 성공한 이후 일정한 시간 이내에 슬롯이 할당된 경우에는 폐루프 전력 제어 방식에 의해 즉, 예약 요청에 대한 응답과 함께 수신된 전력 제어 정보에 따라 전송 전력이 결정되지만, 상기 일정한 시간이 경과된 후 슬롯이 할당된 경우에는 개루프 전력 제어 방식에 의해 전송 전력이 결정된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선 패킷 데이터망의 구성을 보여준다. 무선 패킷 데이터망은 CDMA방식의 이동통신망을 기반으로 하여 구성된다. 이동통신망에 있어서, 전체 서비스 지역은 복수의 셀들(2)로 분할되어 있고, 각 셀(2) 내에는 적어도 하나의 안테나를 구비하는 하나의 기지국(4)이 설치된다. 상기 기지국(4)은 셀 내에 있는 이동국들(10, 12)과 무선 링크에 의해 접속될 수 있다. 또한 기지국(4)은 동축케이블이나 광케이블에 의해 무선교환국(6)과 연결되며, 무선교환국(6)은 다른 무선교환국 및 유선 공중통신망(8)과 접속된다. 무선교환국(6)은 이동국들(2, 4)간의 호를 생성하기 위해 기지국들(12)간의 통신 채널 설정을 제어한다. 또한, 무선교환국(6)은 유선 공중통신망(8)과 이동국(2, 4)간의 호를 생성하기 위해 유선 공중통신망(8)과 이동국(2, 4) 근처에 있는 기지국(4)간의 채널 설정을 제어한다.

도 1의 이동통신망은 역방향 및 순방향 채널들 중 적어도 일부를 데이터 패킷용으로 운용한다. 이와 같이 패킷 트래픽 채널을 음성 트래픽 채널과 구분하여 운용하는 이동통신망에 있어서, 무선 패킷 데이터망은 패킷 트래픽 채널과 연관된 망 요소들에 의해 구성된다. 다시 말해서, 도 1의 이동통신망 중 음성 트래픽 채널 및 이와 관련된 음성 제어 채널을 제외한 부분이 무선 패킷 데이터망을 구성한다. 아울러, 패킷 트래픽 채널 내에서 가용(available) 확산 코드들 각각은 복수의 이동국들에 공통으로 할당되며, 이에 따라 복수의 이동국들이 동일한 제어 코드 및 순방향/역방향 트래픽 코드에 의해 기지국에 접속하고 통신을 행하게 된다. 패킷 트래픽 송수신을 위해 새로운 이동국들이 접속하게 되면, 이동국들은 트래픽 부하에 따라서 가용 코드 그룹들간에 적절히 분배되며, 이에 따라 각 이동국은 해당 그룹에 대한 트래픽 코드와 제어 코드를 할당받게 된다. 각 코드 그룹에 속한 이동국들은 동일한 제어 코드를 사용해서 기지국에 접속하여 슬롯을 할당받고, 할당된 슬롯에서 트래픽 코드를 사용하여 데이터를 송수신한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 무선 패킷 데이터망의 순방향 및 역방향 채널들의 일 예를 보여준다. 도시된 바와 같이, 무선 패킷 데이터망은 트래픽 채널들(FPTCH, RPTCH)과 제어 채널들(FPCCH, RPCCH, RPPCCH)을 포함한다. 구체적으로, 무선 패킷 데이터망은 순방향 패킷 트래픽 채널(FPTCH_1∼FPTCH_N), 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH_1∼FPCCH_N), 역방향 패킷 트래픽 채널(RPTCH_1∼RPTCH_N), 역방향 패킷 제어 채널(RPCCH_1∼RPCCH_N) 및 역방향 패킷 전력 제어 채널(RPPCCH_1∼RPPCCH_N)을 포함한다. 그리고 이들 채널들은 각 코드 그룹들에 대하여 별도로 마련된다. 즉, 첫 번째 코드 그룹에 대해서는 채널들(FPTCH_1, FPCCH_1, RPTCH_1, RPCCH_1, RPPCCH_1)이 사용되고, i-번째 코드 그룹에 대해서는 채널들(FPTCH_i, FPCCH_i, RPTCH_i, RPCCH_i, RPPCCH_i)이 사용되는데, 여기서 i는 전체 코드 그룹의 개수인 N보다 작거나 같은 자연수이다. 이하의 설명에서는 임의의 i-번째 코드 그룹을 중심으로 설명하되, 간략하게 표시하기 위하여 첨자는 생략하기로 한다.

순방향 패킷 트래픽 채널(FPTCH)은 기지국에서 이동국으로 패킷 트래픽을 전송할 때 사용된다. 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)은 기지국에서 이동국으로 제어 메시지를 전송하는데 사용된다. 기지국이 송신하는 제어 메시지에는 이동국이 발신한 예약 요청 메시지에 대한 응답과, 역방향 트래픽 채널 할당에 관한 정보, 그리고 순방향 제어 채널을 수신할 시간 정보를 가진 다음 수신 슬롯(NLS: Next Listen Slot)에 관한 정보가 포함된다. 여기서, 다음 수신 슬롯(NLS)은 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH) 내의 슬롯들 중 기지국이 이동국에게 트래픽 채널 슬롯 할당 정보를 송신하게 될 슬롯을 말하는데, 이에 대해서는 아래에서 상세하게 기술한다. 아울러, 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH) 내의 제어 메시지에는 역방향 패킷 제어 채널(FPCCH)의 수신 전력 혹은 비트에너지 대 잡음(Eb/No)에 따른 이동국의 전력 제어 정보도 포함된다.

역방향 패킷 트래픽 채널(RPTCH)은 이동국에서 기지국으로 패킷 트래픽을 전송할 때 사용된다. 역방향 패킷 제어 채널(RPCCH)은 이동국에서 기지국으로 제어 정보를 전송하는데 사용된다. 이동국이 송신하는 제어 정보에는 이동국이 트래픽을 전송하기 위하여 슬롯을 할당받고자 하는 예약 요청 메시지 등이 있다. 상기 예약 요청 메시지에는 이동국의 식별번호(ID), 필요한 슬롯의 개수, 서비스의 우선 순위 등이 포함된다. 역방향 패킷 전력 제어 채널(RPPCCH)은 이동국이 할당된 슬롯 이전에 기지국에 프리앰블을 전송하는데 사용된다. 상기 프리앰블은 이동국이 기지국으로부터 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 통해서 전력 제어 정보를 수신함으로써 폐루프 전력 제어를 수행하기 위하여 전송되는 정보이다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 역방향 패킷 전력 제어 채널(RPPCCH)이 역방향 패킷 제어 채널(RPCCH)과 함께 시간 영역에서 다중화될 수도 있다.

일반적으로 기지국과 이동국 사이의 제어 정보를 전송하는 방법으로는 대역내(in-band) 신호 방식과 대역외(out-of-band) 신호 방식이 있다. 대역내 신호 방식은 트래픽 채널에서 트래픽의 전송과 함께 제어 신호를 전송하는 방법으로 부가적인 제어 채널의 사용으로 인한 오버헤드는 없으나 이동국과 기지국 사이에 필요한 제어 정보를 즉시 전송하기 어렵다는 단점이 있다. 반면에 대역외 신호 방식은 기지국과 이동국 사이에 트래픽 채널 외에 부가적으로 마련되는 제어 채널을 이용하여 제어 정보를 전송하는 방법으로서, 부가적인 채널의 사용으로 인한 오버헤드(overhead)가 있다는 단점이 있지만 제어 정보를 즉시 전송할 수 있다는 장점이 있다. 본 발명에 있어서는, 슬롯을 동적으로 할당하고 이에 따라 효율적으로 데이터를 전송하기 위하여, 위에서 기술한 바와 같이 트래픽 채널(FPTCH, RPTCH)이외에 제어 채널들(FPCCH, RPCCH, RPPCCH)을 운용하는 대역외 신호방식을 이용한다.

본 발명의 매체 접속 제어 알고리즘에 따르면, 여러 이동국으로부터의 예약 요청 메시지를 수신하였을 때 기지국은 예약 요청 메시지의 수신 순서에 따라 각 기지국에 슬롯을 할당하는 것이 아니고 각 기지국이 송수신하고자 하는 데이터 패킷의 우선 순위에 따라 슬롯을 할당한다. 우선 순위는 전반적인 트래픽 부하, 송수신되는 정보의 종류(예컨대, 음성, 영상, 데이터), 보통 통화인지 또는 응급 통화인지 여부 및 가입자의 특별한 요구 등에 따라 결정된다. 예컨대, 텔레뱅킹을 위한 접속이나 영상전화를 위한 접속의 경우 우선 순위가 높게 설정될 수 있고, 인터넷 접속의 경우 우선 순위가 낮게 설정될 수 있으며, 전자 메일을 위한 접속의 경우 우선 순위가 중간 정도로 설정될 수 있다. 한편, 우선 순위가 낮은 트래픽 패킷에 대해서도 가입자가 요구하는 최대 지연 가능한 시간 내에 슬롯이 할당되도록 하는 것이 바람직한데, 상기 최대 지연 가능한 시간은 가입자의 요구뿐만 아니라 서비스 품질(QoS)에 의해서도 영향을 받는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는, 각 이동국이 우선 순위를 자체적으로 결정한 후 결정된 우선 순위를 예약 요청 메시지에 포함시켜 기지국에 전송한다. 그렇지만, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 각 이동국이 송수신하고자 하는 데이터 패킷의 종류와 최대 지연 가능한 시간 등의 정보만을 예약 요청 메시지에 포함시켜 기지국에 전송하고, 전송된 정보를 토대로 기지국이 우선 순위를 결정할 수 있다. 물론, 각 이동국이 희망 우선 순위를 결정하여 전송한 후 기지국이 이를 변경할 수도 있을 것이다. 우선 순위의 결정 주체가 누가 되든지 관계없이, 서비스 사업자는 우선 순위가 높은 트래픽에 대해서는 높은 요금 체계를 적용하고 우선 순위가 낮은 트래픽에 대해서는 낮은 요금 체계를 적용함으로써, 우선 순위에 따라 과금을 차별화할 수 있다.

이처럼 우선 순위에 따라 슬롯을 할당하기 위하여 기지국은 예약 테이블을 유지하는 것이 바람직하다. 도 3은 본 발명의 패킷 트래픽 송수신 방법을 수행하기 위해 기지국이 유지하는 예약 테이블의 일 예를 보여준다. 예약 테이블은 각 코드 그룹별로 유지된다. 도 3에 있어서, 참조번호 20A는 첫 번째 코드 그룹에 대한 예약 테이블을 나타내고 참조번호 20I는 i-번째 코드 그룹에 대한 예약 테이블을 나타내며, 참조번호 20N은 n-번째 코드 그룹에 대한 예약 테이블을 나타낸다. 각 예약 테이블에는 슬롯 번호와, 이동국 번호와, 상기 슬롯 및 이동국과 관련된 패킷의 크기와, 기타 파라미터가 포함된다. 그리고 예약 테이블은 다수의 슬롯을 포함하는 프레임이나 수퍼 프레임 단위로 유지되고 갱신된다. 어느 한 이동국에 대해 트래픽 채널의 슬롯이 일단 할당되면, 해당 기지국이 요구한 패킷 사이즈의 데이터가 한꺼번에 전송될 수 있도록 적합한 개수의 슬롯이 연속적으로 할당된다. 그렇지만, 패킷 사이즈가 지나치게 크거나 해당 패킷의 우선 순위가 낮은 경우에는 시간적으로 이격되어 있는 별도의 슬롯들이 할당될 수도 있다. 한편, 기지국이 예약 테이블을 유지하는 것과 같이, 각 이동국은 패킷 데이터의 종류에 따른 우선 순위를 나타내는 룩업표를 유지하고 상기 룩업표를 토대로 우선 순위를 파악하여 기지국에 전송할 수도 있다.

만약 어떤 이동국으로부터의 예약 요청 메시지에 표시된 우선 순위가 높지 않은 경우에는, 기지국은 즉시 슬롯 할당을 하는 대신에 다음에 슬롯 할당 정보를 전송할 수 있는 제어 슬롯, 즉 다음 수신 슬롯(NLS)의 위치를 알려준다. 이에 따라 이동국은 다음 수신 슬롯(NLS)이 시작되는 시점까지 대기하다가 다음 수신 슬롯(NLS)에서 슬롯 할당이 이루어졌는지를 검사하게 된다. 다음 수신 슬롯(NLS)에서 할당 슬롯의 위치가 표시될 수도 있지만, 또 다른 다음 수신 슬롯(NLS)의 위치만이 전송될 수도 있는데, 이러한 경우 이동국은 수정된 다음 수신 슬롯(NLS)이 시작되는 시점까지 대기하게 된다. 우선 순위가 낮은 트래픽 패킷에 대해서는 이러한 과정이 수차례 반복될 수 있다.

도 4는 본 발명에 의한 패킷 트래픽 송수신 방법의 일 실시예를 보여준다. 매체 접속 제어 알고리즘은 대략 이동국이 예약 메시지를 전송하는 단계(제30단계∼제36단계), 이동국이 기지국으로부터 트래픽 채널의 슬롯을 할당받는 단계(제38단계∼제42단계) 및 이동국이 기지국에 데이터 패킷을 전송하는 단계(제44단계∼제48단계)를 포함한다.

전송할 데이터 패킷이 발생하면(제30단계), 이동국은 역방향 패킷 제어 채널(RPCCH)을 이용하여 기지국에 예약 요청 메시지를 전송한다(제32단계). 상기 예약 요청 메시지에는 이동국의 식별번호(ID), 요청하는 슬롯의 개수, 서비스의 우선 순위, 최대 지연 가능한 시간 등의 제어 정보가 포함되어 있다. 역방향 패킷 제어 채널(RPCCH)을 통해 예약 요청 메시지가 충돌 없이 기지국에서 수신되면, 기지국은 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 통해 이동국에게 예약 요청 메시지에 대한 응답(Acknowledgement: ACK) 신호를 포함한 예약 승인 정보를 전송한다. 상기 예약 승인 정보에는 슬롯 할당 정보 혹은 이동국이 순방향 제어 채널을 수신할 슬롯(NLS)에 관한 정보, 그리고 기지국이 수신한 예약 요청 메시지의 비트에너지 대 잡음(Eb/No) 정보 혹은 수신 전력 세기 정보 등이 포함된다. 제34단계에서, 이동국은 예약 요청 메시지에 대한 응답 신호(ACK)를 수신하였는지를 판단한다. 만약 이동국이 예약 요청 메시지에 대한 응답 신호(ACK)를 수신하지 못한 경우에는, 이동국은 백오프(backoff)를 수행한 후에 다시 예약 요청 메시지를 전송한다(제36단계).

기지국으로부터의 응답 신호를 수신한 후, 이동국은 현재의 슬롯이 NLS인지를 판단한다(제38단계). 만약 현재의 슬롯이 NLS인 것으로 판단된 경우, 이동국은 제어 정보를 수신하여 트래픽 채널이 할당되어 있는지 여부를 판단한다(제42단계). 트래픽 슬롯이 할당이 된 경우, 이동국은 역방향 패킷 트래픽 슬롯(RPTCH) 상의 할당 슬롯에서 데이터 패킷을 전송한다. 한편, 제34단계에서 응답 신호를 수신하였으나 제38단계에서 현재의 슬롯이 NLS가 아닌 것으로 판단된 경우에는, 이동국은 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 계속 감시하면서 자신에 대한 NLS 정보가 포함되어 있는지를 관찰한다. NLS 정보가 검출되면, 이동국은 NLS 정보가 지시하는 슬롯 즉, NLS에서 제어 정보를 수신하여 트래픽 채널이 할당되어 있는지 여부를 판단한다(제42단계).

NLS에서 트래픽 채널이 할당되지 않고 그 대신에 다시 NLS 정보가 포함되어 있을 수도 있다. 이러한 경우, 이동국은 NLS 정보를 수정하고 제38 내지 제42단계를 반복함으로써, 수정된 NLS에서 다시 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 수신하여 제어 정보를 수신한다. 우선 순위가 낮은 패킷 트래픽일수록, 이와 같이 NLS에서 트래픽 채널이 할당되는 대신에 다시 NLS 정보가 수신될 가능성이 높아진다. NLS에서 트래픽 슬롯이 할당되는 대신에 다시 NLS 정보가 전송될 때마다, 이동국은 자신에게 트래픽 슬롯이 할당될 때까지 NLS 정보를 수정하고 수정된 NLS에서 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 수신하여 트래픽 슬롯 할당 정보를 검색한다.

트래픽 슬롯을 할당받게 되면, 이동국은 할당된 슬롯으로부터 두 번째 이전 슬롯 즉, (할당 슬롯-2)번째 슬롯에서 역방향 패킷 전력 제어 채널(RPPCCH)을 통해 프리앰블을 전송한 후, 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 통해 전력 제어 정보를 수신한다(제44단계). 이동국은 폐루프 전력 제어 방식에 의해 즉, 상기 전력 제어 정보에 따라서 전송 전력을 결정한 후(제46단계), 결정된 전력으로 역방향 패킷 트래픽 채널(RPTCH) 상의 할당된 슬롯에서 데이터 패킷을 전송하게 된다(제48단계).

도 5는 도 4의 알고리즘에 의한 데이터 전송의 일 예를 도시한 것이고, 도 6은 도 5에 도시된 메시지들의 타이밍도를 보여준다. 도 5에 도시된 예는 도 4에 있어서 이동국이 예약 요청 메시지(RR)를 전송한 후 기지국이 곧바로 슬롯 할당을 하는 경우를 보여주는 것이다. 도 5의 화살표들은 시간 흐름에 따른 기지국과 이동국간의 데이터 전송을 나타내는데, 도면에서 시간은 위에서 아래로 흐르고 있다. 아울러, 도 5에 있어서는 도 4에 도시된 알고리즘에 있어서 대응하는 단계와 동일한 참조번호를 사용하였다. 도 6의 타이밍도를 참조하여 도 5에 도시된 전송 예를 설명한다.

이동국이 역방향 패킷 제어 채널(RPCCH)을 이용하여 기지국에 예약 요청 메시지(RR)를 전송하면, 기지국은 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 통해 이동국에게 예약 요청 메시지에 대한 응답(acknowledgement: ACK) 신호를 전송한 후, 또는 이와 동시에 전력 제어 정보(PC)와 슬롯 할당 정보를 전송한다. 도 5에서는 기지국이 할당 요청한 데이터 패킷의 우선 순위가 매우 높거나, 또는 망 전체 또는 상기 기지국의 속한 코드 그룹의 트래픽 로드가 낮은 상태에 있는 것으로 가정한다. 이러한 상태에서는 슬롯 할당이 즉시 이루어질 수 있다. 즉, 이 경우에는 기지국이 NLS 정보가 나타내는 NLS가 현재의 슬롯이 되어, 이동국은 현재의 슬롯에서 슬롯 할당 정보를 수신하게 된다. 트래픽 슬롯을 할당받은 후, 이동국은 할당된 슬롯으로부터 두 번째 이전 슬롯 즉, (할당 슬롯-2)번째 슬롯의 타이밍에서 역방향 패킷 전력 제어 채널(RPPCCH)을 통해 프리앰블(PREAMBLE)을 전송하고 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 통해 전력 제어 정보(PC)를 수신한다. 이동국은 상기 전력 제어 정보에 따라서 전송 전력을 결정한 후, 결정된 전력으로 역방향 패킷 트래픽 채널(RPTCH) 상의 할당된 슬롯에서 데이터 패킷(DATA)을 전송하게 된다.

도 7은 도 4의 알고리즘에 의한 데이터 전송의 다른 예를 도시한 것이고, 도 8은 도 7에 도시된 메시지들의 타이밍도를 보여준다. 도 7에 있어서도 도 4에 도시된 알고리즘에 있어서 대응하는 단계와 동일한 참조번호를 사용한다. 도 7에서는, 기지국이 할당 요청한 데이터 패킷의 우선 순위가 낮거나, 또는 망 전체 또는 상기 기지국의 속한 코드 그룹의 트래픽 로드가 높은 상태에 있는 것으로 가정한다. 이러한 상태에서는 슬롯 할당이 즉시 이루어지기가 어렵게 된다. 즉, 이동국이 예약 요청 메시지(RR)를 전송한 후 기지국은 즉시 슬롯 할당을 하지 않고 일단 NLS 정보를 전송한 후 NLS에서 슬롯 할당을 할 수 있다. 데이터 패킷의 우선 순위가 낮거나 트래픽 로드가 높을수록 하나의 예약 요청 메시지에 대해 NLS 정보를 송신하는 횟수는 증가한다. 도 8의 예에 있어서는, 기지국이 이동국에 NLS 정보를 두 차례 전송하고 있다. 도 8의 타이밍도를 참조하여 도 7에 도시된 전송 예를 설명한다.

이동국이 역방향 패킷 제어 채널(RPCCH)을 이용하여 기지국에 예약 요청 메시지(RR)를 전송하면, 기지국은 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 통해 이동국에게 예약 요청 메시지에 대한 응답(acknowledgement: ACK) 신호를 전송한 후, 또는 이와 동시에 전력 제어 정보(PC)와 NLS 정보를 전송한다. 이동국은 NLS 정보를 수신한 후 NLS 정보가 지시하는 NLS까지는 대기상태에 있게 된다. NLS에서 이동국은 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 통해 슬롯 할당 정보가 수신되었는지를 판단한다. 슬롯 할당 정보대신에 다시 NLS 정보를 수신하게 된 경우, 이동국은 NLS 정보를 수정하고 대기 상태를 유지하게 된다. 다음 NLS에서 슬롯 할당 정보를 수신하게 되면, 이동국은 할당된 슬롯으로부터 두 번째 이전 슬롯 즉, (할당 슬롯-2)번째 슬롯의 타이밍에서 역방향 패킷 전력 제어 채널(RPPCCH)을 통해 프리앰블(PREAMBLE)을 전송하고 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 통해 전력 제어 정보(PC)를 수신한다. 이동국은 상기 전력 제어 정보에 따라서 전송 전력을 결정한 후, 결정된 전력으로 역방향 패킷 트래픽 채널(RPTCH) 상의 할당된 슬롯에서 데이터 패킷(DATA)을 전송하게 된다.

도 9는 본 발명의 매체 접속 제어 알고리즘에 있어서 이동국의 전송 전력 결정 방법을 보다 상세하게 보여준다. 특히, 도 9는 도 4의 제44단계 내지 제48단계를 전력 제어 관점에서 구체적으로 설명하기 위한 것이다.

전송할 데이터 패킷이 발생하면, 도 4의 제30단계 내지 제42단계와 관련하여 기술한 바와 같이, 이동국은 역방향 패킷 제어 채널(RPCCH)을 이용하여 기지국에 예약 요청 메시지를 전송하고(제50단계) 트래픽 채널을 할당받는다(제52단계). 이때 예약 요청을 시도하고 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 통해 응답 및 전력 제어 정보를 수신함으로써 예약 요청에 성공한 시점과, 트래픽 채널을 할당받은 시점간의 시간차에 따라 프리앰블을 전송하기 위한 전력 결정 방법이 달라진다. 이처럼 트래픽 채널을 할당받기까지의 기간에 따라 송신 전력 결정 방법을 선택하기 위하여, 이동국은 예약 요청에 성공한 시점과 트래픽 채널을 할당받은 시점간의 시간차가 일정한 기준 시간(T_change)보다 작은지 여부를 판단한다(제54단계). 상기 기준 시간(T_change)은 채널 상황이 변화하리라 예상될 만큼 충분히 길어서 기존의 전력 제어 정보를 활용할 수 없다고 여겨지는 임계치로서, 서비스 품질(QoS)을 고려하여 사전에 결정된다.

만약 예약 요청에 성공한 시점으로부터 기준 시간(Tchange) 이전에 트래픽 채널을 할당받았다면, 제50단계에서 순방향 패킷 제어 채널(FPCCH)을 통해 수신된 전력 제어 정보에 따라서 폐루프 전력 제어 방식에 의해 전송 전력이 결정된 후 프리앰블이 전송된다(제56단계). 한편, 예약 요청에 성공한 시점으로부터 기준 시간(Tchange)을 경과한 후에 트래픽 채널을 할당받은 경우에는, 기존의 전력 제어 정보를 사용하기 어렵기 때문에 개루프 전력 제어 방식에 의해 전송 전력이 결정되고 프리앰블이 전송된다(제58단계). 프리앰블을 전송하고 기지국으로부터 다시 전력 제어 정보를 수신한 후에는(제60단계), 이동국은 수신된 전력 제어 정보에 따라 폐루프 전력 제어 방식에 의해 트래픽 전송 전력을 결정하고 트래픽을 전송하게 된다(제62단계).

한편, 슬롯 예약 요청 후에 첫 데이터 패킷을 전송하는 경우에는 도 9에 도시된 방법에 의해 이동국의 송신 전력이 결정되지만, 일단 트래픽 채널의 최초의 슬롯을 할당받은 후 복수의 슬롯들을 연속해서 할당받아 다수의 패킷을 연속해서 전송하는 경우에는 첫 패킷을 제외한 나머지 패킷들을 전송함에 있어 폐루프 전력 제어에 의해 이동국의 송신 전력이 결정된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 별도의 제어 채널을 이용하여 트래픽 채널을 슬롯 단위로 다수의 이동국들에게 할당한다. 이에 따라, 서비스 사업자는 각 이동국이 송수신하는 패킷 트래픽의 우선 순위에 기반하여 효율적으로 서비스를 제공할 수 있으며, 우선 순위가 낮은 패킷 트래픽에 대하여도 원활하게 제어를 수행할 수 있게 된다. 본 발명에 따르면, 우선 순위가 높은 사용자는 예약 요청 직후에 슬롯을 할당받을 수 있고, 우선 순위가 낮은 사용자는 비록 예약 요청에 성공하였더라도 슬롯을 할당받기까지 상당한 시간을 대기해야 할 수 있게 된다. 다만, 슬롯 할당을 받기 위해 대기하는 경우에도 NLS 정보를 통해 언제 슬롯 할당이 가능한지를 알 수 있기 때문에, 사용자는 기지국의 제어 정보를 계속해서 수신할 필요 없이 NLS에서만 기지국의 제어 정보를 수신하면 된다. 따라서, 이동국의 배터리 소모량을 감소시킬 수 있게 된다. 아울러, 우선 순위가 낮은 패킷 트래픽에 대해서는 낮은 요금 체계를 적용받을 수 있기 때문에 통신비 측면에서도 이득을 볼 수 있다.

본 발명에 따르면, 우선 순위가 낮은 이동국의 경우 예약 요청에 성공한 시점과 실제 트래픽 채널을 통해 트래픽 패킷을 송수신하는 시점사이에 채널 환경이 변할 만큼 상당한 시간차를 가질 수 있게 된다. 이를 고려하여, 프리앰블을 전송하기 위한 전력을 결정함에 있어서, 상기 시간차에 따라서 개루프 전력 제어 방식과 폐루프 전력 제어 방식이 선택적으로 사용된다. 또한, 트래픽 패킷을 전송함에 있어서는 폐루프 전력 제어 방식에 의해 패킷을 전송하게 된다. 이처럼 별도의 제어 채널을 활용하여 개루프 전력 제어 방식과 폐루프 전력 제어 방식을 혼용하기 때문에, 이동국의 전력이 간단하게 제어할 수 있으며 패킷 데이터 트래픽 전송 시에 심각하게 야기될 수 있는 전력 문제가 해결된다.

Claims (5)

1. 코드분할다중접속방식 무선 인터페이스에 의해 셀 내의 이동국과 통신하여 슬롯 단위로 예약에 의해 트래픽 패킷을 송수신하는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선 패킷 데이터망에 있어서,

   (a) 상기 기지국에서 상기 이동국으로 순방향 트래픽 패킷을 전송하기 위한 순방향 패킷 트래픽 채널과, 상기 기지국에서 상기 이동국으로 제어 메시지를 전송하기 위한 순방향 패킷 제어 채널과, 상기 이동국에서 상기 기지국으로 역방향 트래픽 패킷을 전송하기 위한 역방향 패킷 트래픽 채널과, 상기 이동국에서 상기 기지국으로 제어 정보를 전송하기 위한 역방향 패킷 제어 채널과, 상기 이동국에서 상기 기지국으로 전력 제어를 위한 프리앰블을 전송하기 위한 역방향 패킷 전력 제어 채널을 정의하는 단계;

   (b) 상기 역방향 패킷 제어 채널을 통해 상기 이동국에서 상기 기지국으로 패킷 전송 슬롯을 예약하기 위한 예약 요청 메시지를 전송하는 단계;

   (c) 상기 예약 요청 메시지에 응답하여 상기 순방향 패킷 제어 채널을 통해 상기 기지국에서 상기 이동국으로 응답 신호와 전력 제어 정보 및 슬롯 할당 정보를 전송하되, 상기 슬롯 할당 정보는 상기 이동국에 할당된 슬롯의 위치 또는 상기 기지국에서 상기 이동국으로 다시 슬롯 할당 정보가 전송될 다음 수신 슬롯의 위치를 포함하며, 상기 기지국은 상기 트래픽 패킷의 우선 순위에 따라 상기 할당된 슬롯의 위치 및 상기 다음 수신 슬롯의 위치 중 어느 하나를 선택하여 전송하는 단계; 및

   (d) 상기 할당된 슬롯에서 상기 역방향 패킷 트래픽 채널을 통해 상기 이동국에서 상기 기지국으로 상기 역방향 트래픽 패킷을 전송하는 단계;를 포함하는 패킷 트래픽 송수신 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 역방향 패킷 제어 채널과 상기 역방향 전력 제어 채널은 하나의 물리적 채널 내에서 시분할 다중화되어 정의되는 패킷 트래픽 송수신 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 이동국이 상기 기지국에 접속을 시도할 때 상기 기지국은 상기 이동국을 복수의 코드 그룹들 중 어느 하나에 배분하고 배분된 코드 그룹에 속한 다른 이동국들이 공통으로 사용하는 제어 코드 및 트래픽 코드를 부여함으로써, 상기 이동국이 상기 제어 코드 및 상기 트래픽 코드를 사용하여 상기 제어 정보 및 상기 트래픽 패킷을 송신하는 패킷 트래픽 송수신 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 (d)단계는

   (d1) 상기 할당된 슬롯의 위치 정보를 수신한 후에 상기 이동국에서 상기 기지국에 상기 프리앰블을 전송하는 단계;

   (d2) 상기 프리앰블에 응답하여 상기 기지국에서 상기 이동국으로 전력 제어 정보를 갱신하여 전송하는 단계;

   (d3) 상기 이동국이 갱신된 전력 제어 정보에 응답하여 전송 전력을 갱신하는 단계; 및

   (d4) 상기 이동국이 갱신된 전송 전력으로 상기 역방향 패킷 트래픽 채널을 통해 상기 기지국으로 상기 역방향 트래픽 패킷을 전송하는 단계;를 포함하는 패킷 트래픽 송수신 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 (d1)단계는

   (d1a) 상기 이동국이 상기 예약 요청 메시지를 전송한 후 상기 전력 제어 정보를 수신한 시점과 상기 할당된 슬롯간의 시간차가 소정의 기준치보다 작은지 여부를 판단하는 단계;

   (d1b) 상기 시간차가 상기 소정의 기준치보다 작은 경우, 상기 이동국에서 상기 전력 제어 정보에 따라 폐루프 전력 제어 방식에 의해 전송 전력을 결정하여, 상기 역방향 패킷 전력 제어 채널을 통해 상기 프리앰블을 전송하는 단계; 및

   (d1c) 상기 시간차가 상기 소정의 기준치보다 작지 않은 경우, 개루프 전력 제어 방식에 의해 전송 전력을 결정하여, 상기 역방향 패킷 전력 제어 채널을 통해 상기 프리앰블을 전송하는 단계;를 포함하는 패킷 트래픽 송수신 방법.