KR20040094885A - 무선 데이터 전송 지연 감소 방법 및 장치 - Google Patents

무선 데이터 전송 지연 감소 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

채널 사용을 줄이지 않고 무선 데이터 전송 지연을 줄이기 위한 필요성을 실현하기 위하여, 본 발명의 실시예는 데이터 질의와 같은 데이터를 전송하도록 호출 발생 시에 휴지 상태에서 활동 상태로 변화되는 무선 장치(101)를 제공한다. 보통 연속적으로 경험되는 무선 네트워크 지연 및 데이터 네트워크 지연이, 대신 동시적으로 경험된다. 따라서 사용자들이 활동 대 휴지 사이에서 경험하는 지연의 차이가 거의 제거된다. 이것은 네트워크 운용자들이 그들의 비활동 타이머들을 줄이도록 동기 부여를 하고, 이로 인해 그들의 채널 사용을 개선하고 패킷 데이터 서비스들의 비용을 줄일 수 있다.

Description

무선 데이터 전송 지연 감소 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS TO REDUCE WIRELESS DATA TRANSFER DELAY}
현존하는 무선 통신 시스템들에서, 패킷 데이터 서비스들(packet data services)의 "비트당 비용"이 비교적 높다. 이것은 낮은 채널 사용(low channel utilization)에 일부 기인한다. 현재에는, 휴지 상태의 무선 사용자가 패킷 네트워크에 질의할 때, 사용자들이 경험한 응답 시간은 (1)무선 네트워크가 요청된 무선 트래픽 채널(traffic channel)들을 확립하는데 소요되는 시간 및 (2)데이터 네트워크(인트라넷 또는 인터넷)가 요청된 컨텐츠에 응답하는데 소요되는 시간을 포함한다. 사용자의 모바일이 비활동으로 인해 휴지 상태에 있기 때문에 무선 트래픽 채널들이 확립될 필요가 있다.
사용자가 인식하고 있는 패킷 데이터 응답 시간을 개선하기 위하여, 시스템 운용자들은 그들의 시스템들 내의 비활동 타이머(inactivity timer)들을 증가시켜서 사용자들이 활동을 더 길게 할 수 있도록 허용한다. 모바일 장치는 활동하는 동안 트래픽 채널들을 복구할 필요가 없으므로, 사용자는 질의시에 무선 네트워크가 아닌 데이터 네트워크로 인한 지연만을 경험하게 된다. 그러나, 상기 개선된 응답 시간은 채널 사용의 비용으로 나온다. 비활동 타이머가 만료될 때까지 트래픽 채널은 특정 모바일에 할당되어 있다. 이와 같이, 더 긴 비활동 타이머들로 하면, 채널들은 더 긴 기간의 시간동안 이용되지 않는 상태로 유지된다. 이러한 상황은 현재의 패킷 데이터 서비스들의 "비트당 비용"을 더 높이는데 기여한다. 그러므로, 채널 사용을 줄이지 않고 무선 데이터 전송 지연을 감소시키는 장치 및 방법이 필요하게 되었다.
관련 출원의 참조
본 출원은 본 출원의 양수인에 양도되어 동일자로 제출되어 동시 계류중인 출원의 제목 "METHOD AND APPARATUS FOR WIRELESS DATA TRANSFER WITH REDUCED DELAY"에 관한 것이며, 이는 참고로서 본원에 합체되어 있다.
기술분야
본 발명은 일반적 통신 시스템들 특히, 무선 데이터 전송에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통신 시스템을 묘사하는 블록도.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4개의 시스템 메시지 통신도 중 제 1 시스템의 메시지 통신도.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4개의 시스템 메시지 통신도 중 제 2 시스템의 메시지 통신도.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4개의 시스템 메시지 통신도 중 제 3 시스템의 메시지 통신도.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4개의 시스템 메시지 통신도 중 제 4 시스템의 메시지 통신도.
도 6 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 장치에 의해 수행되는 단계들의 논리 흐름도.
도 7 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 라디오 엑세스 네트워크에 의해 수행되는 단계들의 논리 흐름도.
채널 사용을 줄이지 않고 무선 데이터 전송 지연을 줄이기 위한 필요성을 실현하기 위하여, 본 발명의 실시예는 호출 발생(call origination)시, 데이터 질의와 같은 데이터를 송신하기 위하여 휴지 상태에서 능동 상태로 변환하는 무선 장치를 제공한다. 보통 연속적으로 경험되는 무선 네트워크 지연 및 데이터 네트워크 지연이 동시적으로 경험하게 된다. 따라서 활동 대 비활동 사용자들의 사이에서 경험하게 되는 지연의 차이는 거의 제거된다. 이것은 네트워크 운용자가 그들의 비활동 타이머(inactivity timer)들을 감소시키도록 동기를 부여할 것이며, 그에 따라, 그들의 채널 사용을 개선하고 패킷 데이터 서비스들의 비용을 줄일 수 있을 것이다.
본 발명은 도 1 - 7 들을 참조하면 좀 더 완전하게 이해할 수 있다. 도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통신 시스템(100)을 묘사하는 블록도이다. 통신 시스템(100)은 널리 공지된 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access : CDMA) 시스템으로, 특히, 미국 전기 통신 공업 협회/미국 전자 공업 협회(TIA/EIA)규격 IS-2000 릴리즈 에이(IS-2000 Release A) (CDMA2000)에 기초한 CDMA-1X 시스템이 본 발명을 구현하기 위해 적절히 변경되었다. 본 발명의 대안적인 실시예들은 3GPP의 UMTS 규격들에 기초하는 기타 기술들을 사용하는 통신 시스템들에서 구현될 수도 있다.
본 발명의 제 1 실시예는 개인용 컴퓨터(103)에 연결될 수 있는 이동국(mobile station: MS(101))과 같은 무선 장치들 및 라디오 엑세스 네트워크(RAN(110))를 포함한다. 그러나, 본 발명은 모바일 무선 장치들로 제한되지 않는다. 예를 들면, 무선 장치는 라디오 엑세스 네트워크에 무선으로 연결되는 데스크톱 컴퓨터를 포함할 수도 있다.
당업자들은 도 1 에 시스템(100)을 작동하는데 필요한 모든 네트워크 장비가 아닌 본 발명의 제 1 실시예의 설명에 특별히 관련된 장치들만을 나타내었다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, RAN(110)은 기지국 송수신 장치(base transceiver station: BTS), 중앙 집중 기지국 사이트 제어기(centralized base site controller: CBSC), 및 패킷 제어 기능(packet control function: PCF)과 같이 널리 공지된 개체들을 포함한다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 시스템(100)은 모바일 교환국/가상 위치 레지스터 (mobile switching center/virtual location register : MSC/VLR (112)), 신호 방식 7(Signaling System 7: SS7) 네트워크(114), 홈 위치 레지스터(HLR(116)), 패킷 데이터 제공 노드(packet data serving node: PDSN(118)), 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크(120), 프록시 인증, 인가 및 회계 서버(proxy Authentication, Authorization and Accounting Server: AAA(122))그리고 홈 AAA(126), 홈 에이전트(HA) 라우터(128), 및 응용 서버(130)를 포함하는 홈 네트워크(124)를 더 포함한다. 비록 제 1 실시예에서, PDSN(118)이 RAN(110)에서 분리된 것으로 도시되었지만, PDSN 또한 RAN 네트워크 장비에 포함될 수 있다. 제 1 실시예에서, 공지된 CDMA-1X RAN은 본 발명의 RAN 양상을 구현하기 위해 공지된 개발 기술들 및 통신 설계를 사용하여 적용된다. 그 결과가 도 7 을 참조하여 실행되는 방법을 수행하는 RAN(110)이다. 본 발명의 RAN 양상이 RAN(110)의 다양한 물리적 구성 부품들에 구현될 수 있다는 것을 당업자들은 인식할 것이다.
RAN(110)은 CDMA-1X 무선 인터페이스 자원들(105)을 거쳐서 MS(101)와 통신한다. MS(101)는 프로세서(예컨대, 메모리 및 처리 장치들), 수신기, 송신기, 키패드, 및 디스플레이를 포함한다. CDMA MS들에서 사용되는 송신기들, 수신기들, 프로세서들, 키패드들, 및 디스플레이들은 모두 당 분야에서 널리 공지되었다. 이러한 MS 구성 부품들의 일반적 집합은 본 발명의 무선 장치 양상을 구현하기 위해 공지된 통신 설계 및 개발 기술들을 사용하여 적용되었다. 이와 같이 변경된, MS(101)는 도 6 을 참조하여 설명된 방법으로 수행한다.
본 발명에 따른 제 1 실시예의 동작은 실질적으로 아래와 같다. CDMA2000 표준하에서, MS가 휴지 모드로 진입한 이후에, 데이터가 네트워크로 전송되기 전에 트래픽 채널들이 복구될 필요가 있다. 이러한 RF 접속을 복구하는데 소요되는 시간 즉, 무선 네트워크 지연은 다양한 네트워크 조건들에 따라 다르다. 이론적 추정으로는 약 1.2초이다. 실험적 측정치는 일반적으로 2 내지 5초의 범위이지만, 현장에서 탑재된 상태에서의 실제 성능은 더 나쁠 수도 있다. 게다가, 상기 데이터 네트워크 지연은 서버 전송/응답 시간으로부터 일부 기인한다. 일반적으로, 이것은 0.5초 내지 3초 사이에서 변화하는 1초 정도이다. CDMA2000 표준의 무선 사용자는 휴지 모드에 있을 때 이러한 지연들을 연속적으로 경험한다. 대조적으로, 본 발명의 무선 사용자는 이러한 지연들을 동시에 경험한다.
고정된 네트워크로서 데이터 세션의 휴지 모드로 진입하면, MS(101)의 프로세서는 데이터가 RAN(110)에 무선으로 전송될 필요가 있는 것으로 결정한다. 이것은 MS(101)가 외부 자원(예컨대, PC(103))으로부터 수신한 데이터 또는 내부적으로 발생한 데이터가 일 수도 있다. 예를 들면, MS(101)의 사용자는 웹 페이지 또는 다운로드되는 파일을 요청할 수 있다. 그 다음 전송될 데이터는 데이터 질의에 대응한다.
MS(101)의 프로세서는 송신기에 명령하여 데이터의 적어도 일 부분 또는 데이터 질의를 전송하도록 한다. MS(101)의 송신기는 엑세스 채널을 사용하여 쇼트 데이터 버스트(Short Data Burst : SDB) 메시지를 거쳐서 데이터의 적어도 일 부분을 전송한다. SDB 메시지 통신은 IS-707 아래에서 제공된다. 사실, 패킷 데이터 서비스 옵션(33)은 이와 같은 패킷 데이터 용도를 제공한다. 제 2 또는 대안적 실시예에서, 쇼트 메시지 서비스(SMS) 메시지 통신은 SDB 메시지 통신 대신으로 사용될 수도 있다. 도 2 내지 도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시스템 메시지 통신도들을 설명한다. 독자는 제 1 실시예의 본 토론을 통해 논의한 메시지 통신의 시각적 묘사를 위한 이러한 도면들을 참조할 수도 있다. 예를 들면, 도 2 에 도시된 제 1 메시지는 지점간의 프로토콜(point to point protocol: PPP) 프레임 질의로서전달되는 데이터로서 직전에 논의한 SDB이다.
MS(101)의 프로세서는 송신기에 데이터를 전송하도록 명령하는 이외에도, 또한 트래픽 채널(TCH)에 대한 요청을 전송하도록 명령한다. 제 1 실시예에서, 이것은 그것과 데이터 사이에 실질적으로 아무 지연 없이 전송된 발생 요구 메시지(Origination Request Message)이다. 그러나, 다른 실시예에서, 데이터와 TCH 요청 양쪽은 최소 질의 정보로 이루어진 선택적 "질의 데이터" 필드를 제외한 감소된 일련의 발생 메시지 필드들(예컨대, "다이얼링되는 숫자들(Dialed Digits)" 필드가 제거되었음)을 갖는 새로운 발생 메시지에 전송될 수 있다. 또다른 실시예에서, 데이터와 TCH 요청 양쪽은 데이터를 운반하기 위한 확장을 사용하는 발생 요청 메시지에 전송될 수 있다. 전송되는 메시지가 한개 또는 두개인지는 고려하지 않고, TCH 요청 및 전송되는 데이터의 적어도 제 1 부분은 그들 사이에서 실질적으로 아무런 지연 없이 전송된다.
RAN(110)의 BTS는 MS(101)로부터 데이터와 TCH 요청을 수신한다. 이후 RAN(110)의 RAN 네트워크 설비는 그것의 목표 서버상에 수신된 데이터를 전송시킨다. RAN(110)의 RAN 네트워크 설비가 모든 휴지 MS들에 대해서 PDSN(118)과 함께 개방 세션을 유지하기 때문에, MS(101)의 데이터 질의가 전송되었을 때 PDSN(118)은 질의를 즉각 처리하도록 적절한 컨텍스트 정보를 갖는다. 데이터의 진행에 더하여, RAN(110)은 또한 MS(101)을 TCH에 할당한다. RAN(110)의 BTS는 TCH에 대하여 채널 할당을 MS(101)에 전송한다. MS(101)의 수신기는 채널 할당을 수신하고, MS(101)과 RAN(110)이 정규 채널 셋업 메시지 통신을 진행한다.
MS(101)과 RAN(110)이 TCH를 셋업 하는 동안, 목표 서버(예컨대, 응용 서버(130))는 데이터 또는 질의를 수신하고 응답할 수 있다. RAN(110)의 네트워크 장비는 목표 서버로부터 질의 응답을 수신하고, 그것을 MS(101)로 전송한다. TCH의 셋업이 완료되면, RAN(110)의 BTS는 상기 응답을 TCH를 거쳐서 MS(101)에 전송한다. TCH의 셋업이 완료되지 않는다면, RAN(110)은 셋업이 완료될 때까지 응답을 버퍼링하거나, TCH 할당이 심지어 아직 전송되지 않은 경우에도 SDB를 거쳐 상기 응답(전체 또는 부분)을 전송할 수도 있다. 따라서, MS(101)의 수신기는 데이터 질의에 대응하는 응답을, 그것이 확립된 이후에는 TCH를 거쳐 수신하고 또는 SDB를 거쳐서 수신한다.
일단 TCH가 확립되면(즉, MS(101)의 데이터 세션이 활동성이 된다), MS(101) 및 RAN(110)은 또다른 데이터 전송을 위해 TCH를 사용할 수 있다. 예를 들면, MS(101)는 교환되었을 수 있는 새로운 데이터나 처음으로 트리거된 발생 요청 데이터 또는 새로운 데이터가 교환된 데이터의 남은 부분을 전송할 필요가 있을 수도 있다. 인터넷을 열람하는 사용자는 예를 들어, 후속 질의들을 발생할 수도 있고 또는 목표 서버들이 사용자에게 질의할 수도 있다. MS(101) 및 RAN(110)은 비활동 타이머가 만료되고 MS(101)이 휴지 모드로 복귀할 때까지 TCH를 사용하여 데이터를 전송한다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예는 무선 네트워크 지연과 데이터 네트워크 지연을 중첩(overlapping)시킴으로써 네트워크 응답 시간에 대한 무선 사용자의 인식을 개선한다. 휴지 사용자는 오늘날 패킷 네트워크를 엑세스할 때 이러한 두 지연들의 합을 반드시 경험한다. 예를 들면, 채널을 요청함과 동시에 데이터 질의를 전송하는 수단을 제공함으로써, 본 발명의 제 1 실시예는 전체적 데이터 전송 지연을 감소시킨다.
도 6 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 장치에 의해 실행되는 단계들을 도시하는 논리 흐름도이다. 논리 흐름(600)은 무선 장치(예컨대, MS)가 휴지 상태(601)에서 데이터(예컨대, 데이터 질의)가 현재 MS를 제공하는 RAN을 거쳐 송신될 필요가 있음을 결정할 때(602) 시작한다. MS는 질의가 하나 이상의 SDB들에 대하여 충분히 짧은지(603), 특히 질의가 미리 형성된 임계값(즉, 최대 크기) 이하인지(604)를 결정한다. 만약 그렇다면, 데이터는 SDB들을 거쳐 송신되고(605) 트래픽 채널이 요청된다(606). 데이터가 미리 형성된 임계값보다 긴 경우에는, TCH가 확립될 때까지(608) 그 데이터는 전송되지 않는다. SDB가 그 시간까지 확인되지(607) 않고 전송된 경우에, TCH를 위한 채널 할당이 수신되고, SDB를 거쳐 전송된 데이터가 재전송된다. TCH 확립과 함께, 지금 활동적인 MS(즉, 더이상 휴지 상태가 아닌)는 비활동으로 인한 휴지 상태(601)로 재진입할 때까지 TCH를 거쳐 데이터를 송수신할 수 있다(609).
도 7 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 RAN에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 논리 흐름도이다. 논리 흐름(700)은 RAN이 엑세스 채널을 거쳐 휴지 MS로부터 메시지 통신을 수신할 때(701) 시작한다. RAN은 메시지 통신이 발생 요청 또는 SDB인지를 결정한다(702). SDB인 경우에, RAN은 SDB에 의해 운반되는 데이터를 목표 서버에 라우팅(routing)하기 위하여 PDSN으로 전송한다(703). 그 후 MS로부터의 발생 메시지의 수신(704) 즉시, RAN은 TCH 셋업을 진행한다(705). MS에 대한 데이터의 수신(706) 후에, RAN은 채널 할당이 MS에 아직 전송되지 않았는지 여부를 결정한다(707). 그렇지 않다면, RAN은 TCH가 셋업되거나 일부 또는 모든 데이터가 SDB(들)을 거쳐서 전송될 때까지(708) 데이터를 저장할 수 있다. 일단 TCH가 셋업되면, RAN과 MS는 필요에 따라 데이터를 TCH를 거쳐 활동적으로 교환할 수 있다(709). 그 후 논리 흐름(700)은 MS가 휴지 상태로 떨어지고, TCH가 탈할당된(de-assigned) 후에 반복된다.
본 발명을 특정 실시예들을 참조하여 자세히 도시되고 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고서 당업자들에 의해서 형식과 세부 사항들에 대해 다양한 변화들이 만들어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (10)

  1. 무선 장치의 무선 데이터 전송 지연 감소 방법에 있어서,
    데이터 세션의 휴지 모드로의 진입 단계;
    데이터가 무선으로 전송될 필요가 있음을 결정하는 단계;
    엑세스 채널을 거쳐서 상기 데이터의 적어도 일 부분을 송신하는 단계;
    트래픽 채널(traffic channel)에 대한 요청을 송신하는 단계로서, 상기 데이터의 제 1 부분의 송신과 상기 요청의 송신 사이에 실질적으로 아무런 지연도 도입되지 않는 상기 송신 단계; 및
    트래픽 채널에 대한 채널 할당을 수신하는 단계를 포함하는, 무선 데이터 전송 지연 감소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 트래픽 채널을 거쳐서 상기 데이터의 임의의 남은 부분을 송신하는 단계를 더 포함하는, 무선 데이터 전송 지연 감소 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터가 데이터 질의(data query)를 포함하는, 무선 데이터 전송 지연 감소 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 데이터 질의에 응하여 상기 트래픽 채널을 거쳐서 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는, 무선 데이터 전송 지연 감소 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 전송된 데이터의 적어도 일 부분에 대해 수취응답하기 전에 상기 트래픽 채널에 대한 상기 채널 할당이 수신되고, 상기 트래픽 채널을 거쳐서 상기 데이터의 적어도 일 부분을 재전송하는 단계를 더 포함하는, 무선 데이터 전송 지연 감소 방법.
  6. 라디오 엑세스 네트워크의 무선 데이터 전송 지연 감소 방법에 있어서,
    데이터 세션이 휴지 상태인 무선 장치로부터 엑세스 채널을 거쳐서 데이터를 수신하는 단계;
    상기 무선 장치로부터 트래픽 채널에 대한 요청을 수신하는 단계로서, 상기 데이터의 수신과 상기 요청의 수신사이에 실질적으로 아무런 지연이 발생하지 않는 상기 수신단계;
    상기 데이터를 목표 서버로 전송하는 단계; 및
    트래픽 채널에 대한 채널 할당을 상기 무선 장치로 전송하는 단계를 포함하는, 무선 데이터 전송 지연 감소 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 목표 서버로부터 질의 응답 데이터(Query response data)를 수신하는 단계와 상기 질의 응답 데이터를 상기 무선 장치로 전송하는 단계를 더 포함하는, 무선 데이터 전송 지연 감소 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 채널 할당이 송신되지 않은 경우에, 상기 질의 응답 데이터가 쇼트 데이터 버스트(Short Data Burst : SDB) 메시지를 거쳐서 상기 무선 장치로 전송되는, 무선 데이터 전송 지연 감소 방법.
  9. 무선 장치로서,
    송신기;
    트래픽 채널에 대한 채널 할당을 수신하도록 적용된 수신기; 및
    상기 송신기와 상기 수신기에 결합되는 프로세서로서, 데이터 세션의 휴지 모드로 진입하도록 적용되고, 데이터가 무선으로 전송될 필요가 있음을 결정하도록 적용되며, 상기 송신기에 명령하여 트래픽 채널에 대한 요청과 엑세스 채널을 거쳐서 상기 데이터의 적어도 일 부분을 송신하도록 적용되며, 상기 데이터의 제 1 부분의 송신과 상기 요청의 송신사이에 실질적으로 아무런 지연도 도입되지 않는 상기 프로세서를 포함하는, 무선 장치.
  10. 라디오 엑세스 네트워크(RAN)에 있어서,
    데이터 세션이 휴지 상태인 상기 무선 장치로부터 엑세스 채널을 거쳐서 데이터를 수신하도록 적용되고, 상기 무선 장치로부터 트래픽 채널에 대한 요청을 수신하도록 적용되며, 상기 데이터 수신과 상기 요청의 수신사이에 실질적으로 아무런 지연도 발생하지 않으며, 트래픽 채널에 대한 채널 할당을 상기 무선 장치로 송신하도록 적용된, 송수신 기지국(base transceiver station); 및
    상기 데이터를 목표 서버에 전송하도록 적용되고, 상기 송수신 기지국에 연결되는, RAN 네트워크 장비를 포함하는, 라디오 엑세스 네트워크.
KR1020047015390A 2002-03-28 2003-02-14 무선 데이터 전송 지연 감소 방법 및 장치 KR100816276B1 (ko)

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