KR20030035449A

KR20030035449A - 이동통신 시스템의 데이터 전송방법

Info

Publication number: KR20030035449A
Application number: KR1020010067546A
Authority: KR
Inventors: 임호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-05-09

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템 예를 들어 IMT-2000의 GSN/RNC를 구성하는 GTP-U 레이어에서 인 시퀀스 딜리버리가 요구될 경우 재 전송 메시지를 이용하여 데이터의 전송 효율을 향상시키는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, IMT-2000 시스템의 GSN/RNC를 구성하는 GTP-U 레이어에서, 송신 GSN/RNC가 상위 레이어로부터 수신한 데이터에 시퀀스 넘버를 할당하여 수신 GSN/RNC에 전송하고 그 전송된 PDU들을 버퍼에 저장하는 제1과정과; 수신 GSN/RNC가 기 설정된 대기시간 동안 상위 레이어로 전송할 시퀀스 넘버를 포함한 PDU를 기 설정된 시간동안에 정상적으로 수신하지 못하면, 재전송요구를 위한 메시지를 생성하여 송신 GSN/RNC에 전송하는 제2과정과; 송신 GSN/RNC가 상기 수신 GSN/RNC로부터 전송된 메시지를 수신할 때, 메시지 넘버 등을 확인하고, 버퍼에 저장된 PDU들 중 해당 시퀀스 넘버를 포함한 PDU들을 찾아 메시지에서 수신이 확인된 PDU들을 제거한 후 손실된 PDU를 재 전송하는 제3과정과; 상기 PDU들의 재 전송이 성공적으로 완료되면 상기 수신 GSN/RNC는 시퀀스 넘버를 확인한 후 상위 레이어로 전송하고, 실패하면 제2과정으로 복귀하는 제4과정에 의해 달성된다.

Description

이동통신 시스템의 데이터 전송방법{DATA TRANSMISSION METHOD IN MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 IMT-2000과 같은 이동통신 시스템의 GSN/RNC를 구성하는 GTP-U(GPRS Tunneling Protocol User) 레이어(Layer)에서 인 시퀀스 딜리버리(In-sequence delivery)가 요구될 경우 데이터의 전송 효율을 향상시키는 기술에 관한 것으로, 특히 리오더링(reordering)을 수행하는 과정에서 발생하는 PDUs의 손실을 방지하고 전송 지연시간을 단축할 수 있도록 한 이동통신 시스템의 데이터 전송방법에 관한 것이다.

통상적으로, GTP는 UMTS/GPRS 백본(backbone) 네트워크 안의 GSN들 사이의 프로토콜로서 GTP-C와 GTP-U를 포함하고 있다. GTP는 GSNs 및 SGSN과 UTRAN 사이의 UMTS/GPRS 백본을 통해 패킷 데이터들을 터널링(tunneling)한다.

상기 GTP-U는 다음과 같은 기능을 수행한다.

첫째, 터널에 대한 설정/변경/해제 기능을 수행한다. 즉, 도 1에서와 같이 콘트롤 플레인 엔티티(Control plane entity)(11)의 제어하에 GTP-U 콘트롤 SAP(SAP:Service Access Point)를 통해 전송 터널과 수신 터널의 설정/변경/해제를 요구하여 해당 기능을 수행하게 된다.

둘째, 에러 핸들링(handling) 기능을 수행한다. 즉, GTP-U의 하위 레이어인 UDP/IP(UDP/IP:User Datagram Protocol/Internet Protocol)에 혹은 설정된 터널 그리고 GTP-U 엔드포인트(endpoint) 사이의 경로에 어떠한 문제가 있을 때 에러 핸들링 기능을 수행하거나, GTP-U-CONTROL SAP를 통해 상위 콘트롤 플레인 엔티티에 다양한 메시지와 리소스 에러 등을 보고하는 기능을 수행한다.

셋째, 데이터 전달 기능을 수행한다. 이는 설정된 두 개의 GTP-U 엔드포인트 간의 데이터를 서로 주고 받는 기능이다. GTP-U-UNIT-DATA SAP를 통해 액세스되어 진다. GTP-U는 설정 과정을 통해 생성된 TEID(TEID: Tunnel Endpoint IDentifier)를 이용하여 패킷들에 대한 멀티플렉싱/디멀티플렉싱 기능을 수행한다. 그리고, 상기 콘트롤 플레인 엔티티(11)의 요구에 따라 GTP-U PDU(PDU: Protocol Data Unit)의 할당된 시퀀스 넘버를 이용하여 인 시퀀스 딜리버리 기능을 수행한다.

넷째, 경로 검증 기능을 수행한다. 즉, 두 개의 GTP-U 엔드포인트 간에 에코 리퀘스트와 에코 레스폰스를 주고 받아 하위 레이어 경로를 검증하는 기능을 수행한다.

한편, 도 2를 참조하여 GTP-U 레이어에서의 시퀀스 넘버를 이용한 수신 처리과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, PDP 콘텍스트(context)가 구축되고 데이터 전송이 시작되면 수신 GSN/RNC(GSN/RNC:GPRS(General Packet Radio Service) Support Node/Radio Network Controller)는 시퀀스 넘버 카운트 값(exp_seq_num)을 "0"으로 리세트한다.(SA1)

이후, GSN/RNC로부터 PDU를 전송받으면 예상된 시퀀스 넘버와 전송받은 PDU 안에 포함된 시퀀스 넘버를 기반으로, TS 29.060 Annex A에 기술된 시퀀스 넘버 체킹 방법을 통해 전송받은 PDU가 유효한 것인지의 여부를 확인하여 무효한 것으로 판단되면 버린다.(SA2,SA3)

하지만, 상기 전송받은 PDU가 유효한 것으로 판명되면 시퀀스 넘버 카운트 값(exp_seq_num)을 "1" 증가시킨다.(SA4)

참고로, 상기 시퀀스 넘버 카운트 값(exp_seq_num)이 계속 증가되어 기설정된 값(예: 65535)에 도달되면 다시 "0"으로 랩(wrap)되며, PDU 시퀀스 넘버는 GGSN(GGSN:Gateway GPRS)(down-link)과 SRNC(SRNC:Serving Radio Network Controller)(up-link)에서 할당된다.

만약, GTP-U에서 유효한 PDU를 수신하면 특정 PDP 콘텍스트 안에 리오더 플래그가 세트되어 있는지 확인하여 세트되어 있지 않은 것으로 판명되면 상위 레이어로 이송시킨다.(SA5,SA6)

그러나, 상기 리오더 플래그가 세트되어 있는 것으로 판명되면 상위(upper)로 전송할 시퀀스 넘버(next sequence number)와 수신 시퀀스 넘버(receive sequence number)가 서로 같은지 비교한다.(SA7)

상기의 비교 결과 두 넘버가 서로 같은 것으로 판명되면, 시퀀스 넘버를 포함하는 PDU를 전송받는 즉시 상위 레이어로 전송한 후 다음에 전송할 시퀀스 넘버(next sequence number)를 포함하는 PDU를 기다린다.(SA8,SA9)

그러나, 상기의 비교 결과 두 넘버가 서로 상이한 것으로 판명되고, 상위 레이어로 전송할 시퀀스 넘버를 포함한 PDU를 기다리고 있는 동안(maximum holding time) 다른 리시브 시퀀스 넘버를 포함한 PDU를 수신할 경우 이를 버퍼링한다.(SA10)

상위로 전송할 시퀀스 넘버를 포함한 PDU가 상기 기 설정된대기시간(maximum holding time) 내에 수신되지 않은 것으로 판명되면 다음에 전송할 시퀀스 넘버(next sequence number)를 포함하는 PDU를 상실한 것으로 판단한 후, 그 다음 시퀀스 넘버를 포함하는 PDU가 수신되기를 기다린다.(SA11,SA12)

그러나, 이와 같은 종래의 데이터 전송 방법에 있어서는 유효한 PDU를 수신한 경우 기 설정된 대기시간이 경과되면 PDU를 상실한 것으로 판단하여 다음 시퀀스 넘버를 가진 PDU를 상위 레이어로 전달하기 위해 기다리고, 수신한 PDU들이 버퍼에 저장될 경우 그 PDU들의 시퀀스 넘버간의 차가 크면 다음 시퀀스 넘버를 포함한 PDU를 수신할 때까지 계속해서 기 설정된 대기시간동안 기다려야 하므로 그만큼 지연시간이 발생되는 문제점이 있었다.

설령, PDU들의 시퀀스 넘버간의 차가 크지 않더라도 버퍼에 저장되어야 할 PDU들 중 수신되지 않은 시퀀스 넘버가 많이 존재하는 경우 그 시퀀스 넘버를 포함한 PDU 수신을 위해 지연시간이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 기 설정된 대기시간이 경과되면 PDU를 상실한 것으로 판단하게 되므로 시퀀스 넘버간의 차가 클수록 손실이 가중되어 원하는 패킷 데이터가 정확하게 전달되지 않는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이동통신 시스템 예를 들어, IMT-2000 시스템의 GSN/RNC를 구성하는 GTP-U 레이어에서 인 시퀀스 딜리버리가 요구되는 서비스를 제공하고자 할 때, 송신 GSN/RNC와 수신 GSN/RNC 사이에 메시지를 추가하고 이를 이용하여 리오더링을 수행하는 과정에서 발생하는 PDUs의 손실을 방지하고 전송 지연시간을 단축하는 이동통신 시스템의 데이터 전송방법을 제공함에 있다.

도 1은 GTP-U-콘트롤 SAP와 GTP-U-유니트-데이터 SAP를 통한 액세스 설명도.

도 2는 종래 기술에 의한 수신 GSN/RNC에서의 전송 데이터 처리과정을 보인 신호 흐름도.

도 3은 본 발명에 의한 이동통신 시스템의 데이터 전송방법의 신호 흐름도.

도 4는 본 발명에 의한 메시지의 포맷도.

도 5는 본 발명에 의한 메시지 포맷의 예시도.

도 6은 본 발명에 의한 또 다른 메시지 포맷의 예시도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

31 : 송신 GSN/RNC32 : 수신 GSN/RNC

본 발명에 의한 이동통신 시스템의 데이터 전송방법은, 송신 GSN/RNC가 상위 레이어로부터 수신한 데이터에 시퀀스 넘버를 할당하여 수신 GSN/RNC에 전송하고 그 전송된 PDU들을 버퍼에 저장하는 제1과정과; 수신 GSN/RNC가 기 설정된 대기시간 동안 전송할 시퀀스 넘버를 포함한 PDU를 수신하지 못하는 경우, 수신하여 버퍼에 저장된 가장 늦은 시퀀스 넘버, 두 시퀀스 넘버 사이에서 수신하지 못하여 비어있는 시퀀스 넘버 등을 포함시킨 메시지를 생성하여 송신 GSN/RNC에 전송하는 제2과정과; 송신 GSN/RNC가 상기 수신 GSN/RNC로부터 전송된 메시지를 수신할 때, 메시지 내에 포함된 메시지 넘버 등을 확인하고, 버퍼에 저장된 PDU들 중 해당 시퀀스 넘버를 포함한 PDU들을 찾아 메시지에서 수신이 확인된 PDU들을 제거한 후 손실된 PDU를 확인한 다음 손실된 PDU를 재 전송하는 제3과정과; 상기 PDU들의 재 전송이 성공적으로 완료되면 상기 수신 GSN/RNC는 시퀀스 넘버를 확인한 후 상위 레이어로 전송하고, 실패하면 제2과정으로 복귀하는 제4과정으로 이루어지는 것으로, 이와 같은 본 발명의 작용을 첨부한 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 의한 GTP-U 레이어에서의 데이터 송수신 및 메시지 처리과정을 설명하면 다음과 같다.

송신 GSN/RNC(31)는 상위 레이어로부터 수신한 데이터에 시퀀스 넘버를 할당한 후 시퀀스 넘버를 포함한 PDU를 수신 GSN/RNC(32)에 전송하고 그 전송한 시퀀스넘버를 포함한 PDU들을 버퍼에 저장한다.(SB1,SB2)

상기 수신 GSN/RNC(32)는 상기 송신 GSN/RNC(31)로부터 할당된 시퀀스 넘버를 포함한 PDU를 수신하여 버퍼 내의 시퀀스 넘버를 조사한다.(SB3,SB4)

상기 수신 GSN/RNC(32)에서 리오더링 리퀘스트 플래그가 세트되어 시퀀스 넘버를 포함한 PDU들에 대해 리오더링을 수행하게 되는데, 기 설정된 대기시간(maximum holding time) 동안 전송할 시퀀스 넘버(next sequence number)를 포함한 PDU를 수신하지 못하는 경우 그 전송할 시퀀스 넘버와 기 설정된 대기시간이 경과되었을 때 수신하여 버퍼에 저장된 가장 늦은 시퀀스 넘버, 그리고 그 두 시퀀스 넘버 사이에서 수신하지 못하여 비어있는 시퀀스 넘버 등을 포함시켜 송신 GSN/RNC에 전송할 메시지를 생성한다.(SB5)

도 4는 상기와 같은 처리과정에 의거하여 작성된 메시지 포맷의 일예를 나타낸 것이다. 여기서, 첫 번째 필드는 로스 패킷(loss packet)을 나타내고, 2,3번째 필드는 버퍼링된 마지막 패킷의 시퀀스 넘버를 나타낸다. 또한, 4번째 필드는 버퍼에 수신되지 않은 패킷의 수가 몇 개인지를 나타내고, 5번째 필드부터는 버퍼에 수신되지 않은 패킷의 시퀀스 넘버를 나타내는 필드로써, 버퍼의 조건이 256개 이상의 PDU들을 저장할 수 없다면 메시지 패킷의 사이즈를 줄이기 위해 마지막 패킷의 시퀀스 넘버에서 버퍼에 수신하지 못한 패킷의 시퀀스 넘버를 뺀 값으로 채우는 방식을 취함으로써 1byte만을 사용하여 표시할 수 있다. 간단히 예를 들면, 버퍼에 저장된 마지막 시퀀스 넘버가 30이고, 수신하지 못한 패킷의 시퀀스 넘버가 20, 21, 27이라면, 도 5와 같은 메시지 패킷을 가질 것이다. 그러나, 버퍼의 조건이256개 이상의 PDU들을 저장할 수 있다면 도 6과 같이 5번째 필드부터는 2byte를 사용하여 수신하지 못한 패킷의 시퀀스 넘버를 표시할 수 있다.

상기와 같은 과정을 통해 작성된 메시지는 상기 송신 GSN/RNC(31)에 전송된다.(SB6)

상기 송신 GSN/RNC(31)가 상기 수신 GSN/RNC(32)로부터 전송된 메시지를 수신할 때, 메시지 내에 포함된 메시지 넘버 등을 확인하고, 버퍼에 저장된 PDU들 중 해당 시퀀스 넘버를 포함한 PDU들을 찾아 메시지에서 수신이 확인된 PDU들을 제거한다.(SB7-SB9)

이후, 상기 송신 GSN/RNC(31)는 손실된 PDU를 확인한 다음 손실된 PDU를 재 전송하게 되는데, 이때 수신하지 못한 PDU들을 다른 PDU들보다 우선적으로 수신 GSN/RNC에 전송한다.(SB10,SB11)

상기 PDU들의 재 전송이 성공적으로 완료되면 상기 수신 GSN/RNC(32)는 시퀀스 넘버를 확인한 후 상위 레이어로 전송한다.(SB12,SB13)

만약, 재 전송에 실패한 경우에는 전송 페일 카운트값을 증가시키고 상기 메시지 생성단계(SB5)부터 다시 수행하게 되는데, 이렇게 하여 최대 재전송 횟수 내에서도 수신하지 못한 PDU들은 잃어버린 것으로 간주한 후 시퀀스 넘버를 가진 PDU를 상위 레이어로 전송한다.(SB14-SB17)

상기에서는 GTP-U 레이어를 예로하여 설명하였으나, 인 시퀀스 딜리버리가 요구되는 다른 모든 레이어에 적용하는 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 GTP-U에서 인 시퀀스 딜리버리가 요구되는 서비스를 제공할 때, 송신 GSN/RNC와 수신 GSN/RNC간에 추가적인 메시지를 제공함으로써, 리오더링을 수행하는 과정에서 발생하는 PDUs의 손실을 방지하고 전송 지연시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims

이동통신 시스템에 있어서, 상위 레이어로부터 수신한 데이터에 시퀀스 넘버를 할당하여 버퍼에 저장하고 송신하는 제1과정과; 상기 데이터의 수신상태에 따른 메시지를 상기 송신측으로 전송하는 제2과정과; 상기 메시지를 확인하여 손실된 데이터를 재전송하는 제3과정과; 상기 손실된 데이터가 다시 정상적으로 수신된 경우 상위 레이어로 전송하는 제4과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 데이터 전송방법.
제1항에 있어서, 제2과정은 상기 송신측으로부터 수신된 데이터에 포함된 시퀀스 넘버를 확인하는 단계와; 상기 확인 결과에 따라 재전송을 요구하기 위한 메시지를 송신하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 데이터 전송방법.
제1항에 있어서, 상기 제2과정의 메시지는 수신하지 못한 데이터의 시퀀스 넘버에 대한 정보를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 데이터 전송방법.
제1항에 있어서, 상기 제2과정의 메시지는 버퍼에 저장된 마지막 시퀀스 넘버, 손실된 데이터의 수, 손실된 데이터의 시퀀스 넘버를 포함하는 것을 특징으로하는 이동통신 시스템에서의 데이터 전송방법.
제1항에 있어서, 제3과정은 상기 메시지에 포함된 손실 데이터의 시퀀스 넘버를 확인하는 단계와; 손실된 데이터를 확인하여 재전송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 데이터 전송방법.
제1항에 있어서, 제4과정은 손실된 데이터가 정상적으로 수신되지 않은 경우 파일 카운트값을 증가시키는 단계와; 상기 증가된 파일 카운트값을 기 설정된 파일 카운트값과 비교하여 데이터를 처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 데이터 전송방법.
제6항에 있어서, 상기 데이터를 처리하는 단계는 파일 카운트값이 최대 파일카운트값보다 작은 경우 데이터 재전송 요청을 다시 수행하고, 파일 카운트값이 최대 파일카운트값보다 클 경우에는 데이터를 손실 처리하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 데이터 전송방법.