KR20030088049A - 무선 통신 시스템에서의 송신 프레이밍 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 송신 프레이밍 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

방송 송신을 지원하는 무선 송신 시스템에서의 프레이밍 방법 및 장치. 프레이밍 포맷은 단방향 송신에 특정한 필드를 통합하고, 시스템의 오버헤드를 감소시킨다. 일 실시형태는 프레임 필드의 시작부와 각각의 프레임의 페이로드에 부착된 에러 체킹 메카니즘을 갖는 버전의 HDLC 를 사용하며, 여기서 프로토콜 메카니즘은 각각의 개별 프레임과 송신되지 않는다.

Description

무선 통신 시스템에서의 송신 프레이밍 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMISSION FRAMING IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
배경
35 U.S.C. §120 에 의한 우선권 주장
본 특허출원은 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기서 참조하는 2001년 3월 28일자 미국 가출원 번호 60/279,970호의 우선권을 주장한다.
공동계류 특허출원에 대한 언급
본 발명은 미국 특허 상표청의 다음 특허 출원들과 연관된다.
본원과 동일자로 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기서 참조하는, Philip Hawkes 등이 발명자인 대리인 참조 번호 010497 의 "Method and Apparatus for Security in a Data Processing System"
본원과 동일자로 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기서 참조하는, Nikolai Leung 이 발명자인 대리인 참조 번호 010439 의 "Method and Apparatus for Overhead Messaging in a Wireless Communication System"
본원과 동일자로 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기서 참조하는, Nikolai Leung 이 발명자인 대리인 참조 번호 010437 의 "Method and Apparatus for Out-of-Band Transmission of Broadcast Service Option in a WirelessCommunication System"
본원과 동일자로 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기서 참조하는, Nikolai Leung 이 발명자인 대리인 참조 번호 010438 의 "Method and Apparatus for Broadcast Signaling in a Wireless Communication System"
본원과 동일자로 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기서 참조하는, Raymond Hsu 이 발명자인 대리인 참조 번호 010500 의 "Method and Apparatus for Header Compression in a Wireless Communication System"
본원과 동일자로 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기서 참조하는, Raymond Hsu 이 발명자인 대리인 참조 번호 010499 의 "Method and Apparatus for Data Transport in a Wireless Communication System"
분야
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 통신 시스템에서 송신 준비를 위한 메시지 압축 장치와 방법에 관한 것이다.
배경
무선 통신 시스템을 통한 패킷 데이터 서비스에 대한 요구가 증대하고 있다. 종래의 무선 통신 시스템들은 음성 통신용으로 설계되어 있어서, 데이터 서비스를 지원하도록 확장하기에는 많은 어려움이 있다. 대역폭의 보존은 대부분의 설계자에게 꼭 필요한 관심사이다.
양방향 통신용으로 사용되는 송신 프로토콜 및 데이터 준비 방법은 방송 서비스 같은 단방향 서비스는 최적이 아닐 수도 있으며, 여기서 양방향 통신은 단방향 송신에서 사용되지 않는 정보를 요구한다. 따라서, 무선 통신 시스템에서 단방향 송신의 효율적이고 정확한 방법이 요구된다.
요약
여기 개시한 실시형태는 데이터 처리 시스템에서 데이터 패킷을 프레임화 하는 방법을 제공함으로써 상술한 필요성을 해결한다.
일 양태에서, 방송 송신을 지원하는 무선 송신 시스템에서 패킷을 프레이밍하는 방법은 송신용 IP (Internet Protocol) 패킷의 일부분을 생성하는 단계, 에러 체킹 메카니즘을 IP 패킷이 일부분에 적용하는 단계, 송신용 프레임을 준비하는 단계, 프레임 지시자의 시작부, IP 패킷의 일부분 및 에러 체킹 메카니즘을 갖는 단계, 및 프로토콜 정보 없이 프레임을 하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 캐리어파를 통하여 송신된 통신 신호는 디지털 정보의 IP 패킷의 적어도 일부분에 대응하는 페이로드부, 페이로드부에 대응하고 IP 패킷내의 페이로드부의 상태를 식별하는 프레임부의 시작부, 및 페이로드부를 검증하는 에러 체크부를 갖는다.
다른 양태에서, 방송 송신을 지원하는 무선 송신 시스템에서 프레이밍된 패킷을 수신하는 방법은 프레임부의 시작부, 페이로드부, 및 에러 체크부를 갖지만 프로토콜 정보를 포함하지 않는 패킷 송신 프레임을 수신하는 단계; 패킷 송신에서시작 프레임인 프레임을 식별하는 단계; 프레임의 에러 체크부를 이용하여 프레임을 검증하는 단계; 및 프레임의 페이로드부를 처리하는 단계를 포함한다.
다른 실시형태에서, 무선 송신을 지원하는 무선 송신 시스템에서 프레이밍된 패킷을 수신하는, 컴퓨터 판독가능 저장 유닛에 저장된 컴퓨터 프로그램은, 프레임부의 시작부, 페이로드부, 및 에러 체크부를 갖는 패킷 송신 프레임을 수신하는 제 1 명령 세트, 패킷 송신에서 시작 프레임인 프레임을 식별하는 제 2 명령 세트, 프레임의 에러 체크부를 이용하여 프레임을 검증하는 제 3 명령 세트, 및 프레임의 페이로드부를 처리하는 제 4 명령 세트를 포함한다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 다수의 사용자들을 지원하는 확산 스펙트럼 통신 시스템의 도면이다.
도 2 는 방송 송신을 지원하는 통신 시스템의 블록도이다.
도 3 은 무선 통신 서비스에서의 방송 서비스 옵션에 대응하는 프로토콜 스택의 모델이다.
도 4 는 무선 통신 시스템에서의 방송 서비스 옵션을 지원하는 프로토콜 스택의 층들에 적용되는 프로토콜 표이다.
도 5 는 무선 통신 시스템 토폴로지에서 방송 서비스에 대한 메시지 흐름도이다.
도 6 은 무선 통신 시스템에서의 방송 스트림이다.
도 7 은 무선 통신 시스템에서의 헤더 압축 매핑이다.
도 8 은 헤더 압축 정보의 주기적인 방송이다.
도 9 는 헤더 압축 프로토콜이다.
도 10 은 무선 통신 시스템에서의 방송 서비스용 헤더 압축 프로토콜이다.
도 11 은 무선 통신 시스템에서의 방송 서비스용 헤더 압축에 대한 흐름도이다.
도 12 는 무선 통신 시스템에서의 방송 서비스용 헤더 압축해제에 대한 흐름도이다.
도 13 과 14 는 방송 송신을 지원하는 액세스 네트워크이다.
도 15 내지 17 은 프레이밍 프로토콜을 나타낸다.
발명의 상세한 설명
여기서, "예시적" 이라는 말은 오로지 "실시예, 예, 또는 예시로 제공되는" 이라는 의미로 사용된다. 여기서 "예시적"으로 개시된 실시형태는 다른 실시형태들에 비하여 반드시 바람직하거나 유리한 것으로 설명하지는 않는다.
중요한 리소스, 즉 이용가능 대역폭을 보존하기 위해서는 브로트캐스트 서비스와 부합하는 시스템의 최적화가 무선 통신 시스템에서 바람직하다. 가용 대역폭의 효율적인 이용은 시스템의 성능과 폭을 큰 영향을 미친다. 그것을 위해, 데이터나 콘텐츠 정보와 함께 송신된 오버헤드 정보의 사이즈를 줄이고 송신된 데이터의 사이즈를 감소시키기 위해서 다양한 기술이 적용되었다. 예를들어,디지털 송신에서는, 데이터가 프레임으로 송신된다. 프레임은 오디오 및/또는 비디오 스트림 같은 정보 스트림의 데이터 패킷부분, 데이터 메시지 부분, 또는 연속적인 프레임일 수 있다. 수신기가 프레임(들) 에 포함된 정보를 이해할 수 있게 하는 헤더 포함 처리 정보가 데이터 프레임 각각 (그리고, 각각의 패킷이나 메시지) 에 첨부된다. 이 헤더 정보는 오버헤드, 즉 정보 콘텐츠와 함께 송신되는 처리 정보로 간주된다. 정보 콘텐츠는 페이로드라고 부른다. 각각의 개별 헤더는 일반적으로 주어진 페이로드보다 훨씬 작으며, 송신 헤더의 누적된 효과는 가용 대역폭에 영향을 미친다.
무선 통신 시스템의 예시적인 실시형태는 시스템의 정확성 및 송신 요건을 만족시키면서 프레임이 사이즈를 감소시키는 프레이밍 방법을 이용한다. 예시적인 실시형태는 단방향 방송 서비스를 지원한다. 방송 서비스는 비디오 및/또는 오디오 스트림을 다수의 사용자에게 제공한다. 방송 서비스에 대한 가입자들은 방송 송신에 액세스하기 위해 지정된 채널로 "튠인 (tune in)"한다. 비디오 방송의 고속 송신을 위한 대역폭 요건이 크기 때문에, 이런 방송 송신과 연관된 임의의 오버헤드의 사이즈를 감소시키는 것이 바람직하다.
이하, 첫째로, 확산-스펙트럼 무선 통신 시스템에 의해 예시적인 실시형태를 설명한다. 다음으로, 고속 방송 서비스 (High Speed Broadcast Service; HSBS) 라고도 말하는 방송 서비스를 도입하고, 예시적인 실시형태의 채널 할당을 포함하여 설명한다. 그후, 현재의 텔레비젼 송신에 이용될 수 있는 것과 유사하게, 유료 신청, 무료 신청, 및 하이브리드 신청 방법에 대한 옵션을 포함한 신청 모델(subscription model) 을 제공한다. 그 후, 소정의 송신 표준 (specifics) 을 정의하는 서비스 옵션의 이용을 제공함으로써, 방송 서비스에 액세스하는 표준을 자세히 설명한다. 방송 시스템에서의 메세지 흐름은 시스템의 토폴로지 (topology), 즉, 인프라스트럭처 엘리먼트들 (elements) 들을 참조하여 설명한다. 마지막으로, 예시적인 실시형태에서 사용된 헤더 압축을 설명한다.
예시적인 실시형태는 이러한 설명을 통하여 대표적인 예로서 제공된다; 그러나, 또 다른 실시형태들은 본 발명의 범주를 벗어나지 않은 범위에서 다양한 양태들을 포함할 수 있다. 좀더 자세하게는, 본 발명은 데이터 프로세싱 시스템, 무선 통신 시스템, 단방향 방송 시스템, 및 기타 효율적인 정보 송신을 원하는 시스템에 적용할 수 있다.
무선 통신 시스템
예시적인 실시형태는 방송 서비스를 지원하는 확산-스펙트럼 무선 통신 시스템을 이용한다. 무선 통신 시스템들은 음성, 데이터 등과 같은 다양한 형태의 통신을 제공하기 위하여 널리 이용되고 있다. 이러한 시스템들은 부호분할 다중접속 (CDMA), 시분할 다중접속 (TDMA), 또는 기타 변조 기술들에 기초로 할 수 있다. CDMA 시스템은 다른 형태의 시스템에 비해 증대된 시스템 용량을 포함하여 어느 정도의 이점을 제공한다.
일 시스템은 여기서 IS-95 표준이라고 칭하는 "TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband SpreadSpectrum Cellular System", 여기서 3GPP 라고 칭하는 "3rd Generation Partnership Project" 으로 명명된 콘소시엄에 의해 제안되었으며, 여기서 W-CDMA 표준이라고 칭하는, 문서 번호 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213, 3G TS 25.214, 및 3G TS 25.302 를 포함한 일련의 문서들에서 구체화된 표준, 여기서 3GPP2 라고 칭하는 "3rd Generation Partnership Project 2" 로 명명된 콘소시엄에 의해 제안된 표준, 및 여기서 cdma2000 이라고 칭하고 공식적으로는 IS-2000 MC 라고 칭하는 TR-45.5 등의 하나 이상의 표준들을 지원하도록 설계될 수도 있다. 상기 언급된 표준들은 여기서 특별히 참조한다.
각 표준은 기지국에서 이동국으로, 및 이동국에서 기지국으로의 송신용 데이터 프로세싱을 구체적으로 정의한다. 예시적인 실시형태로서, 다음의 설명은 cdma2000 표준과 양립하는 확산-스펙트럼 통신 시스템의 프로토콜들을 고려한다. 또 다른 실시형태들은 다른 표준을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시형태들은 여기서 개시된 압축 방법들을 다른 형태의 데이터 프로세싱 시스템에 적용할 수도 있다.
도 1 은, 다수의 사용자들을 지원하고 본 발명의 적어도 일부의 양태 및 실시형태를 구현할 수 있는 통신 시스템 (100) 의 일예로 제공된 것이다. 다양한 알고리즘들 및 방법들이 시스템 (100) 에서 송신을 스케쥴링하는데 이용될 수 있다. 시스템 (100) 은 다수의 셀들 (102A 내지 102G) 에게 통신을 제공하며, 각 셀은 각각 대응 기지국 (104A 내지 104G) 에 의해 서비스된다. 예시적인 실시형태에서, 기지국들 (104) 중 일부는 다중 수신 안테나를 가지며, 다른 기지국들은오직 하나의 수신 안테나를 가진다. 이와 유사하게, 기지국들 (104) 중 일부는 다중 송신 안테나를 가지며, 다른 기지국들은 단일 송신 안테나를 가진다. 송신 안테나와 수신 안테나의 조합에는 제한이 없다. 따라서, 기지국 (104) 가 다중 송신 안테나와 단일 수신 안테나를 가지거나, 다중 수신 안테나와 단일 송신 안테나를 가지거나, 둘 모두 단일 또는 다중 송신 및 수신 안테나를 가질 수도 있다.
커버리지 영역에서의 단말장치들 (106) 은 고정 (즉, 정지) 또는 이동할 수 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 다양한 단말장치들 (106) 은 시스템 전역에 분산되어 있다. 예를 들어, 소프트 핸드오프 (soft handoff) 를 이용하는지의 여부, 또는 단말장치가 다중 기지국들로부터 다중 송신을 (동시에 또는 순차적으로) 수신하도록 설계 및 동작하는지의 여부에 의존하여, 다운링크 (downlink) 및 업링크 (uplink) 상에서 각 단말장치 (106) 은 소정의 순간에 하나 이상의 기지국들 (104) 와 통신한다. CDMA 통신 시스템에서의 소프트 핸드오프는 당업계에 널리 알려져 있으며, 본 발명의 양수인에게 양수된 미국 특허 제 5,101,501 호의 "Method and system for providing a Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System" 에 자세히 개시되어 있다.
다운링크는 기지국으로부터 단말장치로의 송신을 말하고, 업링크는 단말장치로부터 기지국으로의 송신을 말한다. 예시적인 실시형태에서, 단말장치들 (106) 중 일부는 다중 수신 안테나를 가지며, 다른 단말장치들은 오직 하나의 수신 안테나를 가진다. 도 1 에서, 기지국 (104A) 는 다운링크를 통하여 단말장치들(106A 및 106J) 로 데이터를 송신하고, 기지국 (104B) 는 단말장치들 (106B 및 106J) 로 데이터를 송신하고, 기지국 (104C) 는 단말장치 (106C) 로 데이터를 송신한다.
무선 데이터 송신에 대한 요구의 증대 및 무선 통신 기술에 의한 가용 서비스의 확대는 특정한 데이터 서비스의 개발을 이끌어 왔다. 이러한 서비스의 하나를 HDR (High Data Rate) 이라고 한다. 예시적인 HDR 서비스는 "HDR 표준안" 이라고 칭하는 "EIA/TIA-IS856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification" 에 제안되어 있다. 일반적으로, HDR 서비스는 무선 통신 시스템에서의 데이터 패킷들을 송신하는 효율적인 방법을 제공하도록 음성 통신 시스템에 오버레이 (overlay) 된다. 송신 데이터량 및 송신수가 증대함에 따라, 무선 송신용의 제한된 가용 대역폭은 매우 중요한 자원이 된다. 따라서, 가용 대역폭의 이용을 최적화하도록 통신 시스템에서의 송신을 스케쥴링하는 효율적이고 공정한 방법이 요구된다. 예시적인 실시형태에서, 도 1 에 도시된 시스템 (100) 은 HDR 서비스를 가지는 CDMA 형 시스템과 양립한다.
고속 방송 시스템 (HSBS)
무선 통신 시스템 (200) 은 도 2 에 도시되어 있으며, 비디오 및 오디오 정보가 PDSN (Packetized Data Service Network; 202) 에 제공된다. 비디오 및 오디오 정보는 텔레비젼 프로그래밍 또는 무선 송신으로부터 방송될 수 있다. 그 정보는 IP 패킷과 같은 패킷화된 데이터이다. PDSN (202) 액세스 네트워크(AN) 내에서 분배하기 위해 IP 패킷을 프로세스한다. 도시한 바와 같이, AN 은 다중 MS (206) 와 통신하는 BS (204) 를 포함하는 시스템의 일부분으로서 정의한다. PSDN (202) 은 BS (204) 와 결합한다. HSBS 서비스를 위해, BS (204) 는 PDSN (202) 으로부터 정보 스트림을 수신하고 지정된 채널상의 정보를 시스템 (200) 내의 가입자들에게 제공한다.
소정의 섹터에서, HSBS 방송 서비스를 이용할 수 있는 여러 방법이 있다. 시스템을 설계시 수반되는 요인들은, 지원되는 HSBS 세션의 수, 주파수 할당의 수, 및 지원되는 방송 물리 채널의 수를 포함하지만, 거기에 제한되지는 않는다.
HSBS는 무선 통신 시스템에서 공중 인터페이스 (air interface) 를 통해 제공된 정보의 스트림이다. "HSBS 채널" 은 방송 콘텐츠에 의해 정의되는 바와 같은 단일 논리 HSBS 방송 세션을 칭한다. 제공된 HSBS 채널의 목록는 시간, 예를 들어, 오전 7시 뉴스, 오전 8시 날씨, 오전 9시 영화 등 시간에 따라 변화할 수 있다. 시간 기반 스케쥴링은 단일 TV 채널과 유사하다. "방송 채널" 은 단일 순방향 링크 물리 채널, 즉, 방송 트래픽을 반송하는 소정의 월시 코드 (Walsh Code) 이다. 방송 채널 (BCH) 은 단일 CDM 채널에 대응한다.
단일 방송 채널은 하나 이상의 HSBS 채널을 반송할 수 있으며, 이 경우에, HSBS 채널은 단일 방송 채널내에서 TDM (Time-Division Multiplex) 유형으로 멀티플렉싱된다. 일 실시형태에서, 단일 HSBS 채널은 섹터내의 하나 이상의 방송 채널상에 제공된다. 또 다른 실시형태에서, 단일 HSBS 채널이 상이한 주파수상에 제공되어 이들 주파수에서 가입자를 서브 (serve) 한다.
예시적인 실시형태에 의하면, 도 1에 도시한 시스템 (100) 은 고속 방송 서비스 (HSBS) 라 칭하는 고속 다중매체 방송 서비스를 지원한다. 그 서비스의 방송 능력은 비디오 및 오디오 통신을 지원하기에 충분한 데이터 레이트로 프로그래밍을 제공하도록 의도된다. 일예로, HSBS 의 애플리케이션은 영화, 스포츠 이벤트 등의 비디오 스트리밍 (streaming) 을 포함할 수도 있다. HSBS 서비스는 인터넷 프로토콜 (IP) 에 기초하는 패킷 데이터 서비스이다.
예시적인 실시형태에 의하면, 서비스 제공자를 콘텐츠 서버 (Content Server; CS) 라 칭하며, CS 는 이러한 고속 방송 서비스의 가용성을 시스템 사용자에게 광고한다. HSBS 서비스를 수신하기를 원하는 어떤 가입자는 CS 에 신청할 수 있다. 그 후, 가입자는 CS에 의해 제공될 수 있는 다양한 방식으로 방송 서비스 스케쥴을 스캔할 수 있다. 예를 들어, 방송 목록는 광고, SMS (Short Management System) 메시지, WAP (Wireless Application Protocol), 및/또는 이동 무선 통신과 일반적으로 양립하고 이동 무선 통신에 편리한 기타 수단을 통해 통신될 수 있다. 이동 사용자들을 이동국들 (MSs) 이라 칭한다. 기지국들 (BSs) 은 제어 및 정보용으로 지정된 채널 및/또는 주파수상에 송신된 오버헤드 메시지, 즉, 비-페이로드 (non-payload) 메시지에 HSBS 관련 파라미터를 송신한다. 페이로드는 송신의 정보 콘텐츠를 칭하며, 방송 세션용의 페이로드는 방송 콘텐츠, 즉, 비디오 프로그램 등이다. 방송 서비스 가입자가 방송 세션, 즉, 특정한 방송 스케쥴된 프로그램을 수신하기를 원하는 경우에, MS 는 오버헤드 메시지를 판독하여 적절한 구성을 탐지한다. 그 후, MS 는 HSBS 채널을 포함하는 주파수에동조하여, 방송 서비스 콘텐츠를 수신한다.
예시적인 실시형태의 채널 구조는 cdma2000 표준과 양립하며, F-SCH (Forward Supplemental Channel) 은 데이터 송신을 지원한다. 일 실시형태는 다수의 F-FCHs (Forward Fundamental Channels) 또는 F-DCCHs (Forward Dedicated Control Channels) 을 번들 (bundles) 하여 데이터 서비스의 더 높은 데이터 레이트 요건을 달성한다. 예시적인 실시형태는 64 kbps의 페이로드 (RTP 오버헤드 제외) 를 지원하는 F-BSCH에 대한 기초로서 F-SCH를 사용한다. 또한, F-BSCH는, 예를 들어, 64-kbps 페이로드 레이트를 더 낮은 레이트의 서브-스트림들로 세분함으로써 다른 페이로드 레이트를 지원하도록 변형할 수 있다.
또한, 일 실시형태는 여러 상이한 방식으로 그룹 호출을 지원한다. 예를 들어, 기존의 유니캐스트 채널, 즉, 하나의 순방향 링크 채널을 사용함으로써, MS는 순방향 및 역방향 링크상에서 F-FCH (또는 F-DCCH) 를 공유하지 않는다. 또 다른 예에서, (동일한 섹터내의 그룹 멤버에 의해 공유된) F-SCH 및 순방향 링크상의 F-DCCH (대부분의 시간에 프레임이 아니라 순방향 전력 제어 서브채널) 및 역방향 링크상의 R-DCCH가 사용된다. 또 다른 예에서, 순방향 링크상의 고속-레이트 F-BSCH 및 역방향 링크상의 액세스 채널 (또는 강화된 (enhanced) 액세스 채널/역방향 공통 제어 채널 결합) 이 사용된다.
높은 데이터 레이트를 갖는 경우에, 예시적인 실시형태의 F-BSCH는 기지국의 순방향 링크 전력의 매우 많은 부분을 사용할 수 있어서 충분한 커버리지를 제공한다. 따라서, HSBC 의 물리층 설계는 방송 환경에서의 효율성 개선에 집중된다.
비디오 서비스에 대해 충분한 지원을 제공하기 위해, 시스템 설계는 채널을 송신하기 위한 여러 방식에 대해 요청되는 기지국 전력 뿐만 아니라 대응하는 비디오 품질을 고려한다. 그 설계의 일 양태는 커버리지의 에지 (edge) 에서 인지된 비디오 품질과 셀 사이트 (cell site) 에 근접한 비디오 품질 사이의 주관적인 트레이드-오프 (trade-off) 이다. 페이로드 레이트가 감소함에 따라, 효율적인 에러 정정 코드 레이드가 증가하고, 소정의 레벨의 기지국 송신 전력은 셀의 에지에서 더 양호한 커버리지를 제공한다. 기지국에 더 근접하게 위치한 이동국에 있어서는, 채널의 수신은 에러가 없는 (error-free) 상태를 유지하지만, 더 낮은 소스 레이트로 인해 비디오 품질은 저하된다. 또한, 이러한 동일한 트레이드-오프는 F-BSCH가 지원할 수 있는 다른, 비-비디오 애플리케이션에도 적용된다. 채널에 의해 지원되는 페이로드 레이트를 낮추는 것은 이들 애플리케이션에 대한 감소된 다운로드 속도를 희생하여 커버리지를 증가시킨다. 비디오 품질과 데이터 수율 대 커버리지 사이의 상대적 중요성의 균형화가 목적이다. 선택된 구성은 애플리케이션-특정 최적화 구성, 및 모든 가능성 사이에서의 양호한 절충안을 찾는다.
F-BSCH에 대한 페이로드 레이트는 중요한 설계 파라미터이다. 이하의 가정들: 즉, (1) 타겟 페이로드 레이트는 SKT 에 대한 허용가능 비디오 품질을 제공하는 64 kbps, (2) 비디오 서비스를 스트림하기 위해, 페이로드 레이트는 RTP 패킷의 패킷 오버헤드 당 128-비트 바이트를 포함하는 것으로 가정, (3) RTP와 물리층 사이의 모든 층들에 대한 평균 오버헤드는 대략 64, 즉, 패킷 당 8-비트 바이트 +MUXPDU 헤더에 의해 사용되는 F-SCH 프레임 오버헤드 당 8 비트라는 가정들이 예시적인 실시형태에 따른 방송 송신을 지원하는 시스템을 설계하는데 사용될 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 비-비디오 방송 서비스에 대해, 지원되는 최대 레이트는 64 kbps이다. 그러나, 64 kbps 이하의 많은 다른 가능한 페이로드 레이트도 달성할 수 있다.
신청 모델(subscription model)
자유로운 액세스, 제어된 액세스, 및 부분적으로 제어된 액세스를 포함하는 HSBS 서비스를 위해 가능한 다양한 신청/수익 (subscription/revenue) 모델들이 있다. 자유로운 액세스에 있어서는, 서비스를 수신하기 위해 신청이 필요하지 않다. BS는 암호화하지 않는 콘텐츠를 방송하고 관심있는 이동국들은 그 목록를 수신할 수 있다. 또한, 서비스 제공자에 대한 수익은 방송 채널에서 송신될 수도 있는 광고를 통해 발생할 수 있다. 예를 들어, 스튜디오가 서비스 제공자에게 지불하는 개봉될 영화-클립 (movie-clips) 을 송신할 수 있다.
제어된 액세스에 있어서는, MS 사용자들은 서비스를 신청하고 대응하는 요금을 지불하여 방송 서비스를 수신한다. 신청하지 않은 사용자들은 HSBS 서비스를 수신할 수 없다. 제어된 액세스는 신청한 사용자가 목록를 해독할 수 있도록 HSBS 송신/콘텐츠를 암호화함으로써 달성될 수 있다. 이것은 공중상의 암호화 키 (over-the-air encryption key) 교환 절차를 사용할 수도 있다. 이러한 방식은 엄격한 보안성을 제공하고 서비스의 도용 (theft-of-service) 을 방지한다.
부분적으로 제어된 액세스라 칭하는 하이브리드 방식은 간헐적 비암호화된 광고 송신과 함께 암호화된 신청-기반 서비스로 HSBS 서비스를 제공한다. 이들 광고는 암호화된 HSBS 서비스에 대한 신청을 권장하도록 의도될 수도 있다. 이들 비암호화된 부분들의 스케쥴은 외부 수단을 통해 MS 에 알려질 수 있다.
HSBS 서비스 옵션
HSBS 서비스 옵션은: (1) 프로토콜 스택; (2) 프로토콜 스택에서의 옵션; 및 (3) 서비스를 설정하고 동기화시키는 절차에 의해 정의된다. 예시적인 실시형태에 따른 프로토콜 스택이 도 3 및 4 에 도시되어 있다. 도 3 에 도시한 바와 같이, 프로토콜 스택은 인프라스트럭처 엘리먼트, 즉, 예시적인 실시형태에서의 MS, BS, PDSN 및 CS로 특정된다.
도 3 을 계속 참조하면, MS의 애플리케이션 층에 대해, 프로토콜은 오디오 코덱, 시각 코덱 뿐만 아니라 다양한 시각 프로파일들 (visual profiles) 을 특정한다. 또한, 그 프로토콜은 RTP (Radio Transport Protocol) 이 사용될 때 RTP 페이로드를 특정한다. MS의 전송층 (transport layer) 에 대해, 프로토콜은 UDP (User Datagram Protocol) 을 특정한다. MS의 보안층 (security layer) 은 프로토콜에 의해 특정되고, 여기서, 보안 파라미터는 보안 결합이 CS와 초기에 확립될 때 대역외 채널들 (out-of-band channels) 을 통해 제공된다. IP 층은 IP 헤더 압축 파라미터를 특정한다.
메시지 흐름
도 5 은 주어진 시스템 토폴로지 (topology) 에 대한 예시적인 실시형태에서의 호 흐름을 도시한다. 수평축상에 열거된 바와 같이, 시스템은 MS, BS, PDSN, 및 CS 을 포함한다. 수직축은 시간을 나타낸다. 사용자 또는 MS 은 HSBS 서비스에 대한 가입자이다. t1 에서, MS 와 CS 은 방송 서비스에 대한 신청 보안을 협상한다. 협상은, 방송 채널상의 방송 목록를 수신하는데 사용되는 암호화 키의 교환 및 유지를 포함한다. 사용자는 암호화 정보의 수신시 CS 와 관련된 보안을 확립한다. 암호화 정보는 CS 로부터의 방송 액세스 키 (BAK) 또는 키 결합을 포함할 수도 있다. 예시적인 실시형태에 따라서, CS 은 패킷 데이터 세션 동안 PPP, WAP, 또는 다른 대역외 방법와 같은 전용 채널을 통해 암호화 정보를 제공한다.
t2 에서, MS 은 방송 채널과 동조시키며, 패킷을 수신하기 시작한다. 이 때, MS 은 IP/ESP 헤더가 ROHC 을 통해 압축되고 MS 의 압축해제기가 초기화되지 않기 때문에 수신된 패킷을 프로세스할 수 있다. t3 에서, PDSN 은 헤더 압축 정보 (이하에서 상세히 설명함) 를 제공한다. ROHC 패킷 헤더로부터, MS 은 PDSN 으로부터 방송 채널로 주기적으로 전송된 ROHC 초기화&재생 (IR) 패킷을 검출 및 획득한다. ROHC IR 패킷은 MS 에서 수신된 패킷의 IP/ESP 헤더를 압축해제하는 압축해제기의 상태를 초기화하는데 사용된다. 그 후, MS 은 수신된 패킷의 IP/ESP 헤더를 프로세스할 수 있지만, 페이로드가 CS 에서 단기 키 (Short-term; SK) 로 암호화되기 때문에, MS 은 ESP 페이로드를 프로세스하기 위해 다른정보를 요구한다. SK 은 BAK 에 따라서 작용하며, SK 은 BAK 을 사용하여 수신기에서 압축해제된다. t4 에서, CS 은 업데이트된 키 정보 또는 현재의 BK 와 같은 암호화 정보를 더 제공한다. CS 은 이러한 정보를 방송의 지속적인 보안을 보증하기 위해서 MS 에 주기적으로 제공한다. t5 에서, MS 은 CS 로부터 방송 콘텐츠를 수신한다. 다른 실시형태는 헤더 정보의 효율적인 송신을 제공하는 다른 압축/압축해제 방법을 제공한다. 또한, 다른 실시형태는 방송 목록를보호하기 위해서 각종 보안 방식을 구현할 수도 있다. 다른 실시형태는 비보안 방송 서비스를 제공할 수도 있다. MS 은 방송 목록를 압축해제 (decompression) 및 표시하기 위해서 SK 와 같은 암호화 정보를 사용한다.
압축
예시적인 실시형태에 따라서, 방송 콘텐츠는 전용 방송 채널상에 송신된다. 송신층은 IP 패킷의 방송 콘텐츠를 전송하는 암호 오버헤드를 제공한다. 시스템은 데이터 압축, 특히 헤더 압축을 지원한다. 데이터를 압축하는 결정은 요구되는 평균 처리율 (송신/암호 오버헤드, 데이터 링크층 오버헤드, 물리층 오버헤드를 포함) 및 방송 품질의 사용자 인식에 따른다. 각각의 IP 패킷의 방송 콘텐츠의 전송은 오버헤드를 감소시키며, 이에 따라 방송 채널 대역폭을 감소시킨다. 반대로, 압축은 사용자 인식에 영향을 미치는 패킷 오차율 (PER) 을 증가시킨다. 이것은 다중 물리층 프레임에 미치는 각각의 긴 IP 패킷의 송신에 기인하며, 이에 따라 프레임 오차율 (FER) 이 증가된다. 캐리어가 방송 품질을 개선시키기 위해서 작은 IP 패킷을 사용하는 경우, 캐리어는 IP 패킷의 송신/암호 오버헤드를 감소시키기 위해 헤더 압축을 선택할 수도 있다.
RTP/UDP/IP 프로토콜은 CS 로부터 MS 로 방송 목록를 송신하는데 사용되며, 콘텐츠는 송신 모드에서 ESP 에 의해 보호된다. 송신 오버헤드는 RTP/UDP/IP 헤더이며, IP 패킷 데이터당 40 바이트이다. 암호 오버헤드는 ESP 헤더, 초기화 벡터 (IV), 및 ESP 트레일러 (trailer) 의 형태이다. ESP 헤더 및 IV 은 IP 헤더와 UDP 헤더 사이에 삽입된다. ESP 헤더는 SPI (4 바이트) 및 시퀀스 번호 (4 바이트) 로 구성된다. IV 의 길이는 암호 알고리즘이 사용되는 길이에 특정된다. AES 암호 알고리즘에 대해서, IV 의 길이는 16 바이트이다. ESP 트레일러는 UDP 데이터그램의 단에 첨부되며, 패딩, 다음 헤더 (1 바이트), 패팅 길이 (1 바이트) 로 구성된다. AES 알고리즘의 암호 블록의 크기는 16 바이트이며, 패딩의 크기는 0 내지 15 바이트 범위이다. 평균 패딩 크기의 천장 함수 (ceiling function) 를 취하면, 8 바이트가 된다. IP 패킷에 대해서, 송신 및 암호에 기인하는 총 오버헤드는, PDSN 으로부터 MS 로의 데이터 링크층 오버헤드를 포함하지 않고, 평균 74 바이트인 66 내지 81 바이트의 범위이다.
로버스트 헤더 압축 (ROHC) 과 같은 헤더 압축은 IP 헤더 및 ESP 헤더의 SPI 필드를 24 바이트로부터 2 바이트로 감소시키는데 사용될 수도 있다. 압축된 패킷을 시퀀스하는데 사용되지 않기 때문에, ESP 헤더의 시퀀스 번호는 압축되지 않는다. IV 은 모든 패킷에 대해서 무작위로 변하지 않기 때문에 압축되지 않는다. UDP/RTP 헤더 및 ESP 트레일러는 그들이 암호화되지 않기 때문에 압축될수 없다. 그러므로, ROHC 가 IP/ESP 헤더를 압축하는데 사용되는 경우, 송신 및 암호에 기인하는 평균 오버헤드는 IP 패킷당 74 바이트로부터 52 바이트로 감소된다.
예시적인 실시형태에 따라서, 로버스트 헤더 압축 (ROHC) 과 같은 헤더 압축이 압축해제 오차의 전송을 피하기 위해 적용된다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 헤더 정보는 24 바이트로부터 2 바이트로 압축된다. 헤더 (500) 는 IP 헤더 (502) 및 SPI 부분 (504) 을 포함한다. 압축 알고리즘은 압축후에 2 바이트의 결과를 나타낸다. 종래의 헤더 압축과 반대로, 협상의 형태가 MS 및 PDSN 또는 다른 인프라스트럭처 엘리먼트 사이에 요구되며, 예시적인 실시형태는 압축 정보의 단방향 송신을 제공한다. MS 은 압축 정보, 즉 MS 에서 수신된 정보의 압축해제에 충분한 헤더 압축 파라미터의 요청을 필요로 한다. 오히려, PDSN 은 도 8 에 도시된 바와 같이 주기적으로 압축 정보를 제공한다. PDSN 은 방송 콘텐츠로 변화되는 방송 채널상에 압축 정보를 제공한다. 데이터 스트림내의 제어 정보의 제공은, 개별적인 채널이 요구되지 않는 "대역내" 로 칭해진다. 도시된 바와 같이, 방송 스트림 (600) 은 방송 콘텐츠 부분 (604) 및 압축해제 정보, 즉 압축 정보 (602) 를 포함한다. 감압 정보는 T압축해제의 주기를 갖는다. 다른 실시형태는 주기적이기 보다는 소정의 이벤트상에 압축해제 정보를 제공할 수도 있다. MS 은 압축해제 정보를 요구하지 않기 때문에, PDSN 은 정보에 방송 콘텐츠의 액세스의 지연을 방지하는 주파수를 제공한다. 즉, PDSN 은 MS 가 압축해제 정보를 대기하지 않고 어떠한 때에도 방송에 액세스할 수 있도록 정보를 제공해야 한다.
ROHC 은 단방향 모드에서 동작할 수도 있으며, 패킷은 압축기로부터 압축해제기로 한방향으로만 전송된다. 그러므로, 이 모드는 압축해제기로부터 압축기로의 복귀 경로가 이용불가능하거나 바람직하지 않은 링크를 통해 ROHC 가 사용불가능하게 만든다. MS 가 방송 채널로부터 수신된 패킷을 압축해제할 수 있기 전에, 압축해제기의 상태는 초기화된다. 초기화/재생 (IR) 패킷은 이러한 목적으로 사용된다. ROHC 초기화에 대한 2 개의 방법이 있다.
가입자는 방송 채널에 동조시키며, PDSN 의 ROHC 압축기에 의해 주기적으로 전송된 ROHC IR 패킷을 대기한다. 주기적인 ROHC IR 패킷은 수신된 패킷을 신속하게 압축해제하기 위해서 MS 에 요구될 수도 있다. 주기적인 ROHC IP 패킷은 방송 채널의 많은 대역폭을 사용할 수도 있다. IP/ESP 압축 프로파일에 대한 IR 패킷은 약 30 바이트이다. IR 패킷이 250㎳ 마다 전송되는 경우, 프로세스는 방송 채널에서 약 1 kbps 을 소모한다. 무선을 통한 IR 패킷의 손실은 ROHC 초기화를 획득하기 위해서 MS 을 더 지연시킨다.
패킷 손실, 또는 수신 및 압축된 헤더의 잔존 오차, 또는 고장에 기인하여, 압축해제가 동기되지 않는 경우, 결과적인 압축해제 오차는 압축해제가 재동기 또는 재초기화 될때까지 전송될 수도 있다. ROHC 압축 헤더는, 압축전에 전체적인 헤더를 통해 계산되는, 순환 잉여 체크 (CRC) 를 포함한다. 이러한 CRC 은, (패킷 손실 및 잔존 오차의 경우에) 문맥을 동기시키는 부분 문맥 교정을 행하도록압축해제를 허용한다. 압축해제가 고장으로부터 회복하는 경우, 주기적인 IR 패킷은 압축해제 프로세스를 효율적으로 재초기화 한다.
데이터링크층
방송 채널로부터 수신한 패킷을 묘사 (delineate) 하기 위해서 데이터링크층 프레이밍 프토토콜 또는 전송층 프로토콜이 PDSN 과 MS 간에 적용된다. 도 3 을 참조하면, 링크층 (LINK LAYER) 으로 식별된, 전송층의 정보가 PDSN 과 MS 간에 제공된다. 프레이밍 정보가 PDSN 에서 생성되고, BS 를 통하여 MS 에 제공된다. PDSN 은 CS 로부터 IP 스트림을 수신하고, 그 IP 스트림을 소정의 프레이밍 프로토콜에 따라서 프레이밍한다. 예시적인 실시형태에 나타낸 바와 같이, PDSN 은 (HDLC; High-Level Data Link Control) 의 프레이밍 프로토콜 버전을 적용한다. ISO 표준에 명시된 HDLC 는 계층 2 를 데이터링크층이라고 부르는 ISO (International Standards Organization) 7-계층 아키텍처의 계층 2 에 대응한다. HDLC 프로토콜은 네트워크 노드간의 에러없는 데이터 이동을 제공하고자 한다. 이를 위해, HDLC 프로토콜은 다음 계층에 전달되는 데이터의 무결성을 확보하도록 설계된다. 다시말해, 프레이밍 프로토콜은 데이터가 원래 에러없이, 정보 손실없이, 그리고 올바른 순서로 송신되었기 때문에 실제로 수신한 데이터를 재생하고자 한다.
예시적인 실시형태는 HDLC 정의된 파라미터의 서브 세트를 적용하는 HDLC 프레이밍의 한가지 버전을 적용한다. 도 9 는 HDLC 프레이밍의 일 실시형태를나타내며, 여기서 프레임 (700) 은 RFC 1662 에 개설된 HDLC 프로토콜에 의해 정의된 복수의 필드를 포함한다. 필드 (702) 는 FLAG 나 프레임의 시작부의 지시를 정의한다. 플래그는 지정된 비트 길이를 가지며 소정의 비트 패턴에 의해 정의된다. HDLC 는 일반적으로 이용가능한 표준화된 프로토콜이기 때문에 적용하기에 편리하다. 전체 HDLC 프레이밍 프로토콜의 단점은 송신기에서 프레임을 생성하고 수신기에서 프레임을 복구하는 데 요구되는 처리 시간이다.
특히, 페이로드가 플래그인 동일한 비트 시퀀스를 포함하지 않도록 하는 데 사용되기 때문에, HDLC 프로토콜은 프로세서 집약적인 것으로 간주된다. 송신기에서, 플래그 비트 시퀀스가 페이로드에서 검출되는 경우, 페이로드부이고 프레임의 시작부을 지시하지 않는 플래그를 식별하기 위해서 페이로드에 이스케이프 문자가 삽입된다. 이스케이프 문자를 추가하는 처리는 프레임 페이로드 0 ×7E 와 0 ×7D 의 "이스케이프" 16진 패턴이라고 부른다. 이하, HDLC 형 프레이밍보다 덜 프로세서 집약적인 효율적 프레이밍 프로토콜 (Efficient Framing Protocol) 이라고 불리는 다른 방법을 설명한다. 도 9 는 HDLC 프레이밍을 트랜스포트 PPP 프레임에 이용하는 옵션을 나타낸다. HSBS 작동에 대하여, HDLC형 프레이밍 오버헤드는 요구되지 않는 필드를 제거함으로써 감소될 수 있거나, 단방향 방송에 대하여 적은 의미를 갖거나 적은 정보를 제공할 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, FLAG 는 HDLC 프레임의 시작부를 지시하는 소정의 비트 시퀀스이다. 예시적인 실시형태는 도 10 의 포맷 (800) 내에 나타낸 바와 같이 플래그나 프레임 지시자 (802) 의 다른 시작부를 통합하고 있다. 도 9 의 포맷에대비하여, 프레임이 끝은 예시적인 실시형태의 오버헤드 정보로 지시되지 않는다. 포맷 (700) 의 어드레스 및 제어 필드가 정적인 값을 갖기 때문에, 이들은 프레임 (800) 에 포함되지 않는다.
도 10 에서 계속하여, 프로토콜 필드 (708; 도 9) 의 목적이 LCP 컨트롤 패킷, ROHC 패킷, IP 패킷 등과 같은 페이로드 종류를 식별하는 것이기 때문에, 식별자 (discriminator) 는 방송 채널의 모든 패킷이 동일한 종류에 속하므로 방송 작동에서 요구되지 않는다. 예를들어, ROHC 압축이 패킷 송신에 이용되는 경우, 방송 채널의 모든 패킷이 ROHC 패킷으로서 처리된다. IR 패킷, 압축 패킷 등과 같은 ROHC 패킷의 종류가 ROHC 패킷 헤더의 패킷 종류 필드에 의해 구별된다. 따라서, 프로토콜 필드는 포맷 (800) 에 포함되지 않는다. 또한, 포맷 (800) 은 페이로드 (804) 다음에 에러 체크 필드를 포함한다. 에러 체크 필드 (806) 는 수신기가 수신 페이로드에서 에러를 체크할 수 있도록 수신기에 정보를 제공한다. 예시적인 실시형태는 0, 16 비트, 또는 32 비트로 명시될 수 있는 FCS (Frame Check Sum) 을 통합하고 있다. HDLC 프레임은 방송 채널의 다수의 물리층 프레임을 확장할 수도 있기 때문에, 16 비트 FCS 를 사용하는 것이 권고된다.
또한, RFC 1662 에 정의된 옥테트 스터핑 (octet stuffing) 절차가 예시적인 실시형태에 적용되며, 여기서 FCS 계산후에 PDSN 의 HDLC 송신기는 0 ×7E 와 0 ×7D 패턴에 대한 HDLC 프레임 (플래그를 제외함) 의 각각의 바이트를 체크한다. 패턴 0 ×7E 는 0 ×7D 와 0 ×5E 로서 인코딩되며, 패턴 0 ×7D 는 0 ×7D 와 0 ×5D 로서 인코딩되게 된다. HDLC 송신기는 임의의 다른 패턴을 인코딩하지 않는다. 이는 RFC 1662 에 정의된 ACCM (Async-Control-Character-Map) 가 모두 0 으로 설정되는 것을 의미한다.
HDLC 프레이밍 오버로드는 3 바이트와 옥테트 스터핑 오버헤드이다. 바이트 패턴이 균일하게 분포된다고 가정할 때, 평균 옥테트 스터핑 오버헤드는 128 바이트의 HDLC 프레임당 1 바이트이다. 예를들어, 페이로드가 256 바이트인 경우, HDLC 프레이밍 오버로드는 평균 5 바이트이다
도 11 은 송신기에서 수행된 프레이밍 방법 (900) 의 흐름도이다. 송신기는 패킷화된 데이터의 페이로드부를 결정하고 SOF (Start Of Flag) 를 생성하여 단계 902 에서 방송 프레임을 형성한다. 그후, 송신기는 페이로드 (904) 에 포함된 SOF 시퀀스에 대한 프레임을 체크한다. SOF 시퀀스가 페이로드에서 발견되는 경우, 송신기는 단계 912 에 이스케이프 문자를 추가한다. 그밖에, 송신기는 단계 906 에서 SOF 를 페이로드에 첨부하고, 단계 908 에서 에러 체킹메카니즘을 제공한다. 프레임은 단계 910 에서 송신된다. 송신된 프레임은 도 10 의 포맷 (800) 을 갖는다. 다른 실시형태는 프레이밍된 포맷내에 다른 필드를 구현할 수도 있으며, 페이로드에서 SOF 시퀀스의 위치를 확인하기 위해서 임의의 형태의 분류자를 통합할 수도 있다.
도 12 는 수신기에서 수행되는 역프레이밍 방법 (920) 의 흐름도이다. 처리는 단계 922 에서 방송 프레임의 수신으로 시작한다. 수신기는 단계 924 에서 SOF 를 식별하고, 판정 마름모 (926) 에서 페이로드의 이스케이프 문자를 체크한다. 이스케이프 문자나 다른 SOF 시퀀스 식별자가 페이로드에서 발견되는경우, 수신기는 단계 932 에서 이스케이프 문자를 제거한다. 그밖에, 수신기는 단계 928 에서 에러 체킹을 수행하고 단계 930 에서 프레임을 처리한다.
다른 실시형태는 대신에 옥테스 스터핑 ("이스케이프" 라고 부름) 을 이용하는 프로세서 집약적 작동을 피하기 위해서 사용되는 옥테트 기반 HDLC 형 프레이밍을 이용하지 않는 프레이밍 프로토콜을 통합하기 때문에, 이 다른 실시형태는 덜 프로세서 집약적인 패킷 기반 프레이밍 계층을 이용하며, 여기서는 "효율적 프레이밍 프로토콜" 이라고 부른다. 도 15 는 IP 계층 패킷 (2002), 무결성 계층 패킷, 및 패킹 계층 패킷으로부터 프레이밍 계층 (2016) 의 형성을 위한 처리 및 프로토콜 (2000) 을 나타낸다. 프레이밍 계층 처리 (2000) 는 IP 계층 같은 상위 계층으로부터 수신한 가변길이 패킷을 고정 길이 패킷 (2016) 으로 패킹하고 패킹된 프레임 계층 패킷 (2016) 을 물리층 (미도시) 같은 하위 계층으로 전달한다. 프레이밍 계층은 수신기가 상위 계층 패킷 경계를 결정하고, 상위 계층 패킷 무결성을 확인한다.
나타낸 바와 같이, 처리 (2000) 는 무결성 계층과 패킷 계층을 포함하는 여러 서브계층의 처리를 포함한다. 무결성 계층은 IP 층 패킷 (2002) 로부터 무결성 계층 페이로드부 (2006) 을 형성하고 트레일러 (2008) 을 부착한다. 일 실시형태에서, 무결성 계층 페이로드부 (2006) 은 IP 층 패킷 (2002) 을 포함하지만, 다른 실시형태는 IP 층 패킷 (2002) 나 다수의 IP 층 패킷 (2002) 의 일부분, 또는 그들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 트레일러 (2008) 는 무결성 체킹 메카니즘일 수도 있다.
무결성 계층은 무결성 체크 필드나 트레일러 (2008) 를 각각의 IP 층 패킷 (2002), 즉 이 경우는 IP 층인 상위 계층으로부터 수신한 패킷에 첨부한다. 그후, 무결성 계층은 첨부된 무결성 계층 패킷 (2006, 2008) 을 이 경우에는 패킹 계층인 하위 계층으로 전달한다. 패킷은 프레이밍 계층 패킷 (2016) 을 형성하도록 처리되고 물리층을 통하여 송신된다. 수신기에서, 패킷은 물리층을 통하여 수신되고 상위 계층으로 전달된다. 수신기의 무결성 패킷은 무결성 체킹 메카니즘, 즉 트레일러를 처리하고, 따라서 수신기가 하위 계층으로부터 수신한 패킷의 무결성을 그들을 상위 계층으로 전달하기 전에 확인할 수 있도록 한다. 무결성 계층의 포맷을 도 16 에 나타내며 이하 설명한다.
도 15 를 계속 참조하면, 무결성 계층은 무결성 계층 패킷 (2006, 2008) 을 패킹 계층 패킷으로의 형성을 위하여 패킹 계층으로 전달된다. 패킹 계층은 하나 이상의 패킹 헤더나 팩 헤더 (2010), 하나 이상의 패킹 페이로드나 팩 페이로드 (2012), 및 패드 (2014) 를 갖는 패킷을 형성한다. 나타낸 실시형태는 각각이 해당 팩 헤더 (2010)을 갖는 다수의 팩 페이로드 (2012) 를 포함한다. 다른 실시형태는 임의의 개수의 팩 페이로드 (2012) 와 팩 헤더 (2010) 를 통합할 수도 있다. 패킹 계층으로부터, 그후 처리 (2000) 은 물리층 (미도시) 으로의 제공을 위해서 프레이밍 계층 패킷 (2016) 을 생성한다.
패킹 계층은 상위 계층 (예를들어, 무결성 계층) 으로부터 수신한 가변길이 패킷을 고정길이 패킹계층 패킷 (2016) 으로 패킹하고, 그 패킹된 패킹계층 패킷 (2016) 을 하위 계층 (예를들어, 물리층) 으로 전달한다. 패킹 계층은 수신기가 상위 계층 패킷 경계를 결정할 수 있게 한다.
도 16 은 무결성 계층 패킷 (도 15 의 패킷 2006, 2008) 의 포맷 (2050) 을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 포맷 (2050) 은 2 부분: 페이로드 필드 (2052) 와 프레임 체크 시퀀스 (FCS) 필드 (2054) 를 포함한다. 페이로드부 (2052) 는 실제로 하나의 상위계층 패킷의 옥테트를 포함하는 가변길이 필드이다. FCS부 (2056) 은 페이로드용 FCS 를 포함하는 32 비트 필드이다. FCS 는 페이로드 필드에 대하여 계산된 32 비트 CRC 이다. 다른 실시형태들은 다른 에러 체킹 메카니즘을 구현할 수도 있다.
도 17 은 일 실시형태에 따른 패킹 계층 패킷의 포맷 (2060) 을 나타낸다. 포맷 (2060) 은 4개의 필드: 계속, 길이, 페이로드, 및 패드를 포함한다. 계속 필드 (2062) 와 길이 필드 (2064) 는 헤더부를 구성한다. 계속 필드 (2062) 는 대응 페이로드 필드 (2066) 가 상위 계층 패킷의 시작부인지 계속부인지를 지시하는 1 비트 필드이다. 다른 실시형태는 페이로드 필드 (2066) 에 관하여 중요성을 갖는 임의의 개수의 필드를 구현할 수도 있다. 도 17 에 나타낸 실시형태에서, 계속 필드가 설정될 때, 대응 페이로드 필드는 상위계층 패킷의 계속이다. 다른 방법으로 후속 페이로드 필드는 상위 계층 패킷의 시작부이다. 이런 식으로, 패킷 페이로드 (2012; 도 15) 각각은 전체 IP 층 패킷 (2002) (또는 무결성 계층 페이로드 (2006)), IP 층 패킷 (2006) 의 일부분, 다수의 IP 층 패킷 (2002) 을 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에 따르면, 계속 필드 (2062) 는 패킹 계층 포맷 (2060) 에 포함되지 않고, 여기서 이전 프레이밍 계층 패킷이 수신기의 프레이밍 계층에 도달하기 전에 폐기되는 경우, 수신기는 무결성 계층 패킷이 시작이나 계속을 결정하기 위해서 무결성 계층 처리를 이용할 수도 있다. 그러나, 이런 실시형태는 무결성 계층에 부과된 추가적인 처리를 배치하며, 무결성 체킹 처리를 확장한다. 또한, 일 실시형태에서, 계속 필드 (2062) 는 단일 비트이며, 여기서 비트의 중요성은 비트의 극성에 대응한다. 다른 실시형태는 다른 극성을 가질 수도 있으며, 위에서 언급한 바와 같이, 시퀀스 번호 등과 같은 추가적인 정보를 제공하기 위해서 비트의 조합을 구현할 수도 있다.
도 17 을 계속 참조하면, 헤더부는 길이 필드 (2064) 를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 길이 필드 (2064) 는 대응 페이로드 필드 (2066) 의 제 1 옥테트로부터 후속 페이로드 필드에 포함된 상위 계층 패킷의 최종 옥테트까지의 옥테트의 개수를 지시하는 15 비트 필드이다. 페이로드 필드 (2066) 는 단일의 무결성 계층 패킷 (2006, 2008; 도 15) 로부터의 옥테트를 포함하는 가변길이 필드이다. 페이로드 필드 (2066) 의 옥테트의 개수는 옥테트의 길이이거나 페이로드 필드 (2006) 의 시작부로부터 패킹 계층 패킷 (2016) 의 끝까지의 옥테트의 개수 중 작은 것일 수 있다. 패드 필드 (2068) 은 패킹 계층 패킷 (2016) 의 사이즈를 물리층에 의해 지원되는 하위 계층 페이로드의 사이즈로 유지하기에 충분한 비트를 포함하는 가변길이 필드이다. 패드 필드 (2068) 의 구성은 올제로 옥테트 등과 같은 소정의 인식가능 패턴을 반영한다. 송신기는 패드 필드 (2068) 을 채우며, 이는 수신기에 이해 수신되어 무시되거나 폐기된다.
액세스 네트워크
시스템 (1000) 에 대한 일반적인 액세스 네트워크 토폴로지는 CS (1002), PDSN (1004), 및 2개의 PCF: PCF1 (1006) 과 PCF2 (1008) 를 갖도록 도 13 에 나타낸다. 도 13 은 시스템 (1000) 에 나타낸 인프라스트럭처 엘리먼트 각각으로부터의 송신을 명시하는 데이터그램을 포함한다. 나타낸 바와 같이, CS (1002) 는 IP 정보 패킷을 준비하고 페이로드와 내부 헤더 H1 을 갖는 적어도 하나의 프레임에서 패킷을 송신한다. 내부 헤더는 소스와 목적지 정보를 갖고 여기서 소스는 CS (1002) 를 식별하고, 목적지는 가입 그룹을 식별한다. CS (1002) 는 프레임을 PDSN (1004) 으로 송신하고, 이는 목적지 가입 그룹을 활동 사용자 세트의 개별 가입자로 매핑한다.
PDSN (1004) 는 목적지 가입자 그룹에 있고 그들 사용자 각각에 대한 CS (1002) 로부터 수신한 프레임을 복제하는 활동 세트의 개별 사용자의 숫자를 결정한다. PDSN (1004) 는 가입 그룹의 사용자 각각에 대응하는 PCF(들)을 결정한다. 그후, PDSN (1004) 는 외부 헤더 H1 의 준비된 프레임 각각에 첨부하고, 여기서 H2 는 PCF 를 식별한다. 그후, PDSN (1004) 는 프레임을 PCF(들) 로 송신한다. PDSN (1004) 으로부터의 송신은 최초 페이로드, 헤더 H1, 및 헤더 H2 를 포함한다. 나타낸 바와 같이, PDSN (1004) 는 N 개의 송신 프레임을 PCF1 (1006) 으로 송신하고, M개의 송신 프레임을 PCF2 (1008) 로 송신한다. N 개의 송신 프레임은 PCF1 1006 을 통하여 서비스되는 가입 그룹의 N 명의 사용자에 대응하며, M 개의 송신 프레임은 PCF2 1008 을 통하여 서비스되는 가입 그룹의 M 명의 사용자에 대응한다. 이 시나리오에서, PDSN 1004 는 대응하는 가입자로 송신을 위해 프레임을 임의의 횟수 복제한다.
도 14 는 PDSN (1024) 를 통하여 PCF1 (1026) 과 PCF2 (1028) 과 통신하는 CS (1022) 를 갖는 시스템 (1020) 의 예시적인 실시형태를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, CS (1022) 는 IP 정보 패킷을 준비하고, 페이로드와 내부 헤더를 갖는 하나 이상의 프레임에서 정보를 송신한다. 내부 헤더는 소스 및 목적지 정보를 가지며, 여기서 소스는 CS (1022) 를 식별하고, 목적지는 가입 그룹을 식별한다. CS (1022) 는 프레임을 PDSN (1024) 으로 송신하고, 여기서 PDSN (1024) 는 외부 헤더 H2 를 첨부하고 여기서 H2 는 프레임을 하나 이상의 PCF 로 라우팅한다. 그후, PDSN (1024) 는 프레임을 PCF(들) 로 송신한다. PDSN (1024) 로부터의 송신은 최초 페이로드, 헤더 H1, 및 헤더 H2 를 포함한다. 나타낸 바와 같이, PDSN (1024) 는 하나의 송신 프레임을 PCF1 (1026) 으로 송신하고, 하나의 송신 프레임을 PCF2 (1028) 로 송신한다. PCF1 (1026) 은 하나의 송신 프레임의 가입 그룹의 N 명의 사용자에게 송신한다. PCF2 (1028) 은 하나의 송신 프레임을 가입 그룹의 M 명의 사용자에게 송신한다.
예시적인 실시형태에 따르면, 방송 CS 는 암호화된 방송 콘텐츠를 포함하는 IP 패킷을 등급 D 멀티캐스트 IP 어드레스에 의해 식별된 멀티캐스트 그룹으로 송신한다. 이 어드레스는 IP 패킷의 목적지 어드레스 필드에서 사용된다. 주어진 PDSN (1024) 는 이들 패킷의 멀티캐스트 라우팅에 참여한다. 헤더 압축후에, PDSN (1024) 는 각각의 패킷이 송신용 HDLC 프레임에 배치한다. HDLC 프레임은 GRE (Generic Routing Encapsulation) 에 의해 캡슐화된다. GRE 패킷 헤더의 키 필드는 방송 베어러 접속을 지시하기 위해서 특정 값을 이용한다. GRE 패킷은 PDSN (1024) 의 IP 어드레스를 식별하는 소스 어드레스를 갖는 20 바이트 IP 패킷 헤더가 첨부되고, 목적지 어드레스 필드는 등급 D 멀티캐스트 IP 어드레스를 사용한다. 이 멀티캐스트 IP 어드레스는 방송 CS 에 의해 사용되는 것과는 다를 것이 권고된다. 시스템 (1020) 은 개별 PCF 와 PDSN 의 하나 이상이 멀티캐스트 라우팅 테이블을 구성한다. 방송 접속에서 전달된 패킷은 순차적으로 전달되고, 예시적인 실시형태에서 GRC 시퀀싱 특성이 가능하게 된다. IP 멀티캐스터 패킷의 복제는 멀티캐스트 가능 라우터에서 행해진다.
예시적인 실시형태에서, 각각의 PCF 는 BSC (미도시) 에 더 결합되고, 여기서 주어진 BSC 는 패킷을 복제하여 그들을 다른 BSC 로 송신한다. BSC 의 체인화는 소프트 핸드오프 성능을 더 우수하게 만든다. 고정 BSC 는 소트트 핸드오프 성능을 더 우수하게 만든다. 고정 BSC 는 송신 프레임을 복제하고 그것을 동일한 시간-스탬프와 함께 그 인접 BSC 로 송신한다. 시간-스탬프는 이동국이 서로다른 BSC 로부터 송신 프레임을 수신하기 때문에 소프트 핸드오프 동작에 중요하게 된다.
당업자는, 정보 및 신호가 각종 상이한 기술을 사용하여 표시될 수도 있음을 이해한다. 예를 들어, 상세한 설명을 통해 참조되는 데이터, 지시어, 명령어, 정보, 신호, 비트, 심볼, 칩은 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 파티클, 광학필드 또는 파티클, 또는 그들의 결합으로 표시될 수도 있다.
당업자는, 여기에서 개시된 실시형태와 관련되어 설명되고 있는 논리 블록, 모듈, 회로, 및 알고리즘 단계는 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 결합으로 구현될 수도 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 교환성을 명확하게 설명하기 위해서, 각종 예시적인 소자, 블록, 모듈, 회로, 단계는 그들의 기능성 관점에서 일반적으로 설명된다. 그러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전체적인 시스템에 가해진 특정 애플리케이션 및 설계 제한에 따른다. 당업자는 특정 애플리케이션의 방법을 변화시켜 상술한 기능성을 구현할 수도 있으며, 그러한 구현예 결정은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안된다.
여기에서 개시된 실시형태와 관련되어 설명된 각종 예시적인 논리 블록, 모듈, 및 회로는, 여기에서 설명된 기능을 수행하기 위해서, 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 반도체 (ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그램가능 논리 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 논리, 이산 하드웨어 소자, 또는 그들의 결합으로 구현 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세스일 수도 있으며, 또는 프로세스는 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 기기일 수도 있다. 또한, 프로세서는 계산 장치의 결합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 다른 구성으로서 구현될 수도 있다.
여기에서 개시된 실시형태와 관련되어 설명된 방법 또는 알고리즘의 방법은 하드웨어에서 직접 구현될 수도 있으며, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈, 또는 양자의 결합에서 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 분리형 디스크, CD-ROM, 또는 종래에 알려진 저장 매체의 다른 형태에 존재할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는, 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장매체로 정보를 기입하도록, 프로세서에 연결된다. 또는, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 내에 존재할 수도 있다. ASIC 은 사용자 터미널에 존재할 수도 있다. 또한, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 터미널의 이산 소자로서 존재할 수도 있다.
개시된 실시형태의 상세한 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 실시할 수 있도록 제공된다. 이들 실시형태에 대한 각종 변형은 당업자에게 명백하며, 여기에서 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시형태에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타낸 실시형태에 제한하려고 하는 것은 아니며, 여기에 개시된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 가장 광범위한 범위를 부여한다.

Claims (15)

  1. 방송 송신을 지원하는 무선 송신 시스템에서 패킷을 프레이밍하는 방법으로서,
    송신용 인터넷 프로토콜 (IP) 패킷의 일부분을 생성하는 단계;
    그 IP 패킷의 일부분에 프레임 지시자의 시작부를 첨부하는 단계;
    그 IP 패킷의 일부분에 에러 체킹 메카니즘을 적용하는 단계;
    프레임 지시자의 시작부, IP 패킷의 일부분, 및 에러 체킹 메카니즘을 갖는 송신용 프레임을 준비하는 단계; 및
    프로토콜 정보없이 프레임을 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 프레이밍 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    프레임 지시자의 시작부는 소정의 비트 시퀀스이며,
    IP 패킷의 일부분이 소정의 비트 시퀀스를 포함하는 경우, 분류자를 IP 패킷의 일부분에 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 프레이밍 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    분류자는 이스케이프 문자 (escape character) 에 대응하는 것을 특징으로하는 패킷 프레이밍 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    에러 체킹 메카니즘은 프레임 체크 시퀀스인 것을 특징으로 하는 패킷 프레이밍 방법.
  5. 캐리어파를 통하여 송신되는 통신 신호로서,
    디지털 정보의 인터넷 프로토콜 (IP) 패킷의 적어도 일부분에 대응하는 페이로브부;
    페이로드부에 대응하고 IP 패킷내의 페이로드부의 상태를 식별하는 프레임부의 시작부; 및
    페이로드부를 검증하는 에러 체크부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호.
  6. 제 5 항에 있어서,
    프레임부의 시작부는 소정의 비트 시퀀스이며,
    페이로드부가 소정의 비트 시퀀스를 포함하는 경우, 페이로드부는 분류자부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호.
  7. 방송 송신을 지원하는 무선 송신 시스템에서 프레이밍된 패킷을 수신하는 방법으로서,
    프레임부의 시작부, 페이로드부, 및 에러 체크부를 갖지만 프로토콜 정보를 포함하지 않는 패킷 송신 프레임을 수신하는 단계;
    패킷 송신에서 시작 프레임으로서 그 프레임을 식별하는 단계;
    프레임의 에러 체크부를 이용하여 프레임을 검증하는 단계; 및
    프레임의 페이로드부를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 패킷 수신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    프레임 지시자의 시작부가 소정의 비트 시퀀스인 경우, 그리고 페이로드부가 소정의 비트 시퀀스를 포함하는 경우, 페이로드부는 페이로드의 소정의 비트 시퀀스를 식별하는 분류자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 수신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    분류자는 이스케이프 문자를 정의하는 것을 특징으로 하는 패킷 수신 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    페이로드의 분류자를 식별하는 단계; 및
    분류자 없이 페이로드를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 수신 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    에러 체크부는 프레임 체크 시퀀스인 것을 특징으로 하는 패킷 수신 방법.
  12. 방송 송신을 지원하는 무선 송신 시스템에서 패킷을 프레이밍하는 장치로서,
    송신용 인터넷 프로토콜 패킷 (IP) 의 일부분을 생성하는 수단;
    그 IP 패킷의 일부분에 프레임 지시자의 시작부를 첨부하는 수단;
    그 IP 패킷의 일부분에 에러 체킹 메카니즘을 적용하는 수단;
    프레임 지시자의 시작부, IP 패킷의 일부분, 및 에러 체킹 메카니즘을 갖는 송신용 프레임을 준비하는 수단; 및
    프로토콜 정보없이 프레임을 송신하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 프레이밍 장치.
  13. 방송 송신을 지원하는 무선 송신 시스템에서 프레이밍된 패킷을 수신하는 장치로서,
    프레임부의 시작부, 페이로드부, 에러 체크부를 갖지만 프로토콜 정보를 포함하지 않은 패킷 송신 프레임을 수신하는 수단;
    패킷 송신에서 시작 프레임인 프레임을 식별하는 수단;
    프레임의 에러 체크부를 이용하여 프레임을 검증하는 수단; 및
    프레임의 페이로드부를 처리하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷수신 장치.
  14. 방송 송신을 지원하는 무선 송신 시스템에서 패킷을 프레이밍하며, 컴퓨터 판독가능 저장 유닛에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    송신용 인터넷 프로토콜 (IP) 패킷의 일부분을 생성하는 제 1 명령 세트;
    프레임 지시자의 시작부를 IP 패킷의 일부분에 첨부하는 제 2 명령 세트;
    에러 체킹 메카니즘을 IP 패킷의 일부분에 적용하는 제 3 명령 세트;
    프레임 지시자, IP 패킷의 일부분, 및 에러 체킹 메카니즘을 갖는 송신용 프레임을 준비하는 제 4 명령 세트; 및
    프로토콜 정보 없이 프레임을 송신하는 제 5 명령 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  15. 방송 송신을 지원하는 무선 송신 시스템에서 프레이밍된 패킷을 수신하며, 컴퓨터 판독가능 저장 유닛에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    프레임부의 시작부, 페이로드부, 및 에러 체크부를 갖지만 프로토콜 정보를 포함하지 않는 패킷 송신 프레임을 수신하는 제 1 명령 세트;
    패킷 송신에서 시작 프레임인 프레임을 식별하는 제 2 명령 세트;
    프레임의 에러 체크부를 이용하여 프레임을 검증하는 제 3 명령 세트; 및
    프레임의 페이로드부를 처리하는 제 4 명령 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
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