KR20050024086A - 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 슬립 모드로부터어웨이크 모드로의 빠른상태 천이를 위한 방법 및 절차 - Google Patents

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 슬립 모드로부터어웨이크 모드로의 빠른상태 천이를 위한 방법 및 절차 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 소정의 가입자 단말기와 기지국 상호간에 전송할 데이터가 존재하지 않는 슬립 모드(sleep mode) 상태와, 전송할 데이터가 존재하는 어웨이크 모드(awake mode) 상태를 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 가입자 단말기가 상기 슬립 모드 상태에서 상기 어웨이크 모드 상태로 천이하기 위한 방법에 있어서, 상기 어웨이크 모드 상태에서, 상기 가입자 단말기에 고유한 전용 직교 코드를 상기 기지국으로부터 수신하고 상기 슬립 모드 상태로 천이하는 과정과, 상기 슬립 모드 상태에서 상기 어웨이크 모드 상태로 천이하고자 할 때, 상기 수신된 전용 직교 코드를 사용하여 상기 기지국으로 메시지를 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 슬립 모드로부터 어웨이크 모드로의 빠른상태 천이를 위한 방법 및 절차{METHOD FOR FAST STATE TRANSITION FROM SLEEP MODE TO AWAKE MODE STATE IN BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 슬립 모드 및 어웨이크 모드의 천이 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 현재 3세대(3rd Generation; 이하 '3G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템은 일반적으로 비교적 열악한 채널 환경을 가지는 실외 채널 환경에서는 약 384kbps의 전송 속도를 지원하며, 비교적 양호한 채널 환경을 가지는 실내 채널 환경에서도 최대 2Mbps 정도의 전송 속도를 지원한다.
한편, 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템은 일반적으로 20Mbps ~ 50Mbps의 전송 속도를 지원한다. 따라서, 현재 4G 통신 시스템에서는 비교적 높은 전송 속도를 보장하는 무선 LAN 시스템 및 무선 MAN 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 새로운 통신 시스템이 개발되고 있으며, 상기 4G 통신 시스템에서 제공하고자 하는 고속 서비스가 지원되도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
그러나, 상기 무선 MAN 시스템은 그 서비스 영역(coverage)이 넓고, 고속의 전송 속도를 지원하기 때문에 고속 통신 서비스 지원에는 적합하나, 사용자(즉, 가입자 단말기(SS; Subscriber Station))의 이동성을 전혀 고려하지 않고 있는 실정이며, 상기 가입자 단말기의 고속 이동에 따른 핸드오프(handoff) 역시 전혀 고려되고 있지 않다.
이하, 도 1을 참조하여 상술한 무선 MAN 시스템으로서 IEEE 802.16a 통신 시스템 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 1은 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 'OFDM'이라 한다.)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 'OFDMA'라 한다.) 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면으로서, 특히 IEEE 802.16a 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 설명하기에 앞서, 상기 무선 MAN 시스템은 광대역 무선 접속(BWA; Broadband Wireless Access) 통신 시스템으로서, 상기 무선 LAN 시스템에 비해서 그 서비스 영역이 넓고 고속의 전송 속도를 지원한다. 한편, 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위하여 OFDM 및 OFDMA 방식을 적용한 시스템이 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템이다. 즉, 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템에 OFDM/OFDMA 방식을 적용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터의 전송이 가능하다.
한편, IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려하는 시스템으로서, 현재 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에 대해서는 구체적으로 규정된 바가 없다. 결과적으로 IEEE 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 모두 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이며, 설명의 편의상 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템을 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 단일 셀(single cell) 구조를 가지며, 기지국(100)과 상기 기지국(100)이 관리하는 다수의 가입자 단말기들(110, 120 및 130)로 구성된다. 상기 기지국(100)과 상기 가입자 단말기들(110, 120 및 130)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다.
상기에서 설명한 바와 같이 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기가 고정된 상태, 즉 가입자 단말기의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있다. 그런데, 상기에서 설명한 바와 같이 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려하는 시스템이라고 규정하고 있다. 따라서 상기 IEEE 802.16e 시스템은 다중 셀(multi cell) 환경에서의 가입자 단말기의 이동성을 고려해야 한다. 상기와 같이 다중 셀 환경에서 가입자 단말기 이동성을 제공하기 위해서는 상기 가입자 단말기 및 기지국의 동작의 변경이 필수적으로 요구된다. 그러나, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 다중셀과 가입자 단말기 이동성에 대해서 구체적인 방안을 제안하지 않고 있다.
한편, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 가입자 단말기의 이동성을 고려할 경우 가입자 단말기의 전력 소모는 시스템 전체의 중요한 요인으로 작용하게 된다. 따라서, 상기 가입자 단말기의 전력 소모를 최소화시키기 위한 가입자 단말기와 기지국간 슬립 모드(SLEEP MODE) 동작 및 상기 슬립 모드 동작에 대응되는 어웨이크 모드(AWAKE MODE) 동작이 제안되었다.
이하, 도 2를 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 현재 제안하고 있는 슬립 모드 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 2는 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 슬립 모드 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2를 설명하기에 앞서, 상기 슬립 모드를 간략히 설명하면 상기 슬립 모드는 패킷 데이터(packet data) 전송시 발생하는 아이들(idle) 구간에서 가입자 단말기의 전력 소모를 최소화하기 위해 제안되었다. 상술한 바와 같이 IEEE 802.16a에서는 가입자 단말기가 고정되어 소정의 위치에서의 파워 공급이 용이하게 이루어지므로 상기 슬립 모드를 고려할 필요가 없었다. 그러나, IEEE 802.16e와 같이 가입자 단말기의 이동성을 고려하는 시스템에서는 파워 공급이 용이하지 않기 때문에 상기와 같은 슬립 모드가 절실히 요구된다.
상기 슬립 모드는 가입자 단말기와 기지국이 동시에 슬립 모드로 상태 천이함으로써, 패킷 데이터가 전송되지 않는 구간에서 상기 가입자 단말기 전력 소모를 최소화시키는 것이다. 일반적으로 상기 패킷 데이터는 버스트(burst)하게 발생하는 특성을 가지기 때문에, 상기 패킷 데이터가 전송되지 않는 구간에서도 패킷 데이터가 전송되는 구간과 동일하게 동작하는 것은 불합리하다. 따라서, 상기와 같은 이유에서 상기 슬립 모드가 제안된 것이다.
반면, 상기 기지국과 가입자 단말기가 슬립 모드에 있다가 전송할 패킷 데이터가 발생하면 상기 기지국 및 가입자 단말기는 모두 동시에 어웨이크 모드로 상태 천이하여 패킷 데이터를 송수신하여야 한다. 상기와 같은 슬립 모드 동작은 전력 소모면에서 뿐만 아니라 채널 신호들간의 간섭(interference)을 최소화하기 위한 방안으로도 제안된다. 그러나, 상기 패킷 데이터의 특성상 트래픽 모드(traffic mode)에 강한 의존성을 가지기 때문에 상기 슬립 모드 동작은 상기 패킷 데이터의 트래픽 특성 및 전송 방식 특성 등을 고려하여 유기적으로 이루어져야만 한다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 참조부호 211은 패킷 데이터 발생(PACKET GENERATION) 형태를 도시한 것으로서, 다수의 온(ON) 구간들과 오프(OFF) 구간들로 구성된다. 상기 온 구간들은 패킷 데이터, 즉 트래픽이 발생하는 구간들로서 버스트(burst) 구간이며, 상기 오프 구간들은 트래픽이 발생하지 않는 아이들(idle) 구간이다. 상기와 같은 트래픽 발생 패턴(pattern)에 따라 상기 가입자 단말기와 기지국은 슬립 모드 또는 어웨이크 모드로 상태 천이하여 상기 가입자 단말기의 전력 소모를 최소화함과 동시에 채널 신호들간의 상호 간섭을 제거할 수 있다.
참조부호 213은 기지국 및 가입자 단말기의 상태 천이(MODE CHANGE) 형태를 도시한 것으로, 다수의 어웨이크 모드 구간들과 슬립 모드 구간들로 구성된다. 상기 어웨이크 모드 구간들은 트래픽이 발생하는 구간들로서 실제 기지국과 가입자 단말기간 패킷 데이터 송수신이 이루어지는 구간이며, 이와는 반대로 상기 슬립 모드 구간들은 트래픽이 발생하지 않는 구간들로서 실제 기지국과 가입자 단말기들간의 패킷 데이터 송수신이 이루어지지 않는다.
참조부호 215는 가입자 단말기 전력 레벨(SS POWER LEVEL) 형태를 도시한 것으로, 도시한 바와 같이 상기 어웨이크 모드 구간의 상기 가입자 단말기 전력 레벨을 'K'라고 할 때, 상기 슬립 모드 구간의 상기 가입자 단말기 전력 레벨은 'M'이 된다. 상기 어웨이크 모드 구간의 상기 가입자 단말기 전력 레벨 K와 상기 슬립 모드 구간의 상기 가입자 단말기 전력 레벨 M을 비교해 보면, 상기 슬립 모드에서는 패킷 데이터 송수신이 이루어지지 않기 때문에 전력 소모가 훨씬 작음(즉, 거의 소모되지 않음)을 알 수 있다.
즉, 상기 도 2에서와 같이 전송할 패킷 데이터가 있을 경우 어웨이크 모드로 설정하여 가입자 단말기의 송수신 전력 레벨을 높이는 것이 바람직하며, 반대로 전송할 패킷 데이터가 없을 경우 슬립 모드로 설정하여 가입자 단말기의 송수신 전력 레벨을 최소한의 수준으로 낮추는 것이 바람직하다.
이하, 상기 슬립 모드 동작을 지원하기 위해서 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 현재 제안하고 있는 방식들을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이하기 위해서는 반드시 기지국으로부터의 상태 천이 허락을 받아야만 하며, 상기 기지국은 상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이를 하도록 허락함과 동시에 전송할 패킷 데이터를 버퍼링(buffering) 혹은 폐기(dropping)하는 동작을 수행할 수 있어야만 한다.
또한, 상기 기지국이 상기 가입자 단말기로 전송할 패킷 데이터가 발생할 경우 상기 가입자 단말기의 기 설정된 청취 구간(이하, LISTENING INTERVAL'이라 한다.) 동안에 상기 가입자 단말기로 전송될 패킷 데이터가 존재함을 알려야만 하며, 상기 가입자 단말기는 슬립 모드에서 깨어나 상기 기지국이 자신에게로 전송할 패킷 데이터가 존재하는지를 확인해야 한다. 여기서, 상기 LISTENING INTERVAL에 대한 사항은 후술하기로 한다.
상기 확인 결과 상기 기지국으로부터 상기 가입자 단말기로 전송될 패킷 데이터가 존재함을 감지하면 어웨이크 모드로 천이하여 상기 기지국으로부터 패킷 데이터를 수신하게 된다. 만약, 상기 확인 결과 기지국으로부터 상기 가입자 단말기로 전송될 패킷 데이터가 존재하지 않음을 감지하면 슬립 모드로 다시 되돌아가거나 혹은 현재 어웨이크 모드일 경우 상기 어웨이크 모드를 그대로 유지할 수 있다.
그러면 여기서 상기 슬립 모드와 어웨이크 모드 동작을 지원하기 위해 요구되는 파라미터(parameter)들을 설명하면 다음과 같다.
(1) 슬립 구간(SLEEP INTERVAL; 이하 'SLEEP INTERVAL'이라 한다)
상기 SLEEP INTERVAL은 가입자 단말기가 요청하고, 상기 가입자 단말기의 요청에 따라 기지국이 할당할 수 있는 구간으로서, 상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이한 후 다시 어웨이크 모드로 상태 천이할 때까지의 시구간(time interval)을 나타내며, 결과적으로 상기 가입자 단말기가 상기 슬립 모드로 존재하는 시간으로 정의된다.
한편, 상기 가입자 단말기는 상기 SLEEP INTERVAL 이후에도 지속적으로 상기 슬립 모드에 존재할 수도 있다. 이러한 경우, 미리 설정되어 있는 최소 윈도우(minimum window; MIN-WINDOW) 및 최대 윈도우(maximum window; MAX-WINDOW) 값을 이용하여 지수적 증가 알고리즘(exponentially increasing algorithm)을 수행함으로써 상기 SLEEP INTERVAL을 업데이트(update)한다. 즉, 처음 SLEEP INTERVNAL에서는 상기 최소 윈도우 값만큼 상기 슬립 모드로 있게 되며, 이후에도 계속하여 전송할 데이터가 존재하지 않을 경우, 상기 SLEEP INTERVAL은 지수적으로 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 SLEEP INVERVAL이 무한히 계속 증가하는 것을 방지하기 위하여, 상기 SLEEP INTERVAL이 최대 윈도우에 도달할 경우, 계속하여 상기 최대 윈도우 값을 유지하거나, 다시 최소 윈도우 값으로 복귀하도록 구현할 수도 있다.
여기서, 상기 최소 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL의 최소 값을 나타내며, 상기 최대 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL의 최대 값을 나타낸다. 또한, 상기 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값은 프레임수로 나타내며 모두 기지국에서 할당한 것이며, 하기에서 상세하게 설명할 것이므로 여기서는 더 이상의 설명을 생략하기로 한다.
(2) LISTENING INTERVAL
상기 LISTENING INTERVAL은 가입자 단말기가 요청하고, 상기 가입자 단말기의 요청에 따라 기지국이 할당할 수 있는 구간으로서, 상기 가입자 단말기가 슬립 모드에서 깨어난 후 상기 기지국의 순방향(downlink) 신호에 동기되어 순방향 메시지들, 예컨대 트래픽 지시 메시지를 디코딩(decoding)할 수 있을 때까지 소요되는 시구간을 나타낸다. 한편, 상기 트래픽 지시 메시지는 상기 가입자 단말기로 전송될 트래픽, 즉 패킷 데이터가 존재함을 나타내는 메시지로서, 하기에서 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 상기 가입자 단말기는 상기 트래픽 지시 메시지의 값에 따라서 어웨이크 모드를 유지할 것인지 또는 다시 상기 슬립 모드로 상태 천이할지를 결정하게 된다.
(3) 슬립 구간 업데이트 알고리즘(SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM; 이하 'SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM'이라 한다.)
상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이하면 미리 설정되어 있는 최소 윈도우값을 최소 슬립 모드 주기로 간주하여 SLEEP INTERVAL을 결정한다. 이후, 상기 LISTENING INTERVAL 동안 상기 가입자 단말기가 상기 슬립 모드에서 깨어나서 상기 기지국으로부터 전송될 패킷 데이터가 존재하지 않는다는 것을 확인한 후에는 상기 SLEEP INTERVAL을 바로 이전의 SLEEP INTERVAL의 2배의 값으로 설정하고 계속 슬립 모드에 존재한다. 예컨대, 상기 최소 윈도우 값이 '2프레임'일 경우, 상기 가입자 단말기는 SLEEP INTERVAL을 2프레임으로 설정한 후 상기 2프레임 동안 슬립 모드에 존재한다.
상기 2프레임이 경과한 후 상기 가입자 단말기는 상기 슬립 모드에서 깨어나서 상기 트래픽 지시 메시지가 수신되는지 여부를 판단한다. 이때, 상기 트래픽 지시 메시지가 수신되지 않으면(즉, 상기 기지국에서 가입자 단말기로 전송되는 패킷 데이터가 존재하지 않음을 판단하면), 상기 SLEEP INTERVAL을 상기 2프레임의 2배인 4프레임으로 설정한 후 상기 4프레임 동안 슬립 모드에 존재한다. 이렇게 상기 SLEEP INTERVAL의 증가는 상기 최소 윈도우 값에서 최대 윈도우 값 내에서 가능하며, 상기 SLEEP INTERVAL의 업데이트 알고리즘이 상기 SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM이다. 한편, 상기 SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM은 설정에 따라 상기와 다르게 동작하도록 구현하는 것이 가능하다.
상기에서 설명한 바와 같은 슬립 모드 동작 및 어웨이크 모드 동작을 지원하기 위해서 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 현재 정의하고 있는 메시지들은 다음과 같다.
(1) 슬립 요구(SLP_REQ; Sleep-Request) 메시지
상기 슬립 요구 메시지는 가입자 단말기에서 기지국으로 전송하는 메시지로서, 상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이를 요구하는 메시지이다. 상기 슬립 요구 메시지에는 상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 동작하기 위해 필요로되는 파라미터들, 즉 정보 엘리먼트(IE; Information Element)들이 포함되며, 상기 슬립 요구 메시지의 포맷(format)은 하기 <표 1>과 같다.
상기 슬립 요구 메시지는 가입자 단말기의 연결 식별자(CID; connection ID)를 기준으로 전송되는 전용 메시지(dedicated message)이며, 관리 메시지 타입(MANAGEMENT MESSAGE TYPE), 최소 윈도우(MIN-WINDOW), 최대 윈도우(MAX-WINDOW) 및 LISTENING INTERVAL 등의 정보 엘리먼트(information element)들로 구성된다.
상기 <표 1>에 나타낸 슬립 요구 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 관리 메시지 타입(MANAGEMENT MESSAGE TYPE)은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 45일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 45) 상기 슬립 요구 메시지를 나타낸다.
최소 윈도우 값은 SLEEP INTERVAL을 위해 요구된 시작 값(requested start value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타내며, 상기 최대 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL을 위해 요구된 종료 값(requested stop value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다. 즉, 상기 SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM에서 설명한 바와 같이 상기 SLEEP INTERVAL은 상기 최소 윈도우 값부터 상기 최대 윈도우 값내에서 업데이트 가능한 것이다. 상기 LISTENING INTERVAL은 요구된 LISTENING INTERVAL(requested LISTENING INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다. 상기 LISTENING INTERVAL 역시 프레임 값으로 나타낸다.
(2) 슬립 응답(SLP_RES; Sleep-Response) 메시지
상기 슬립 응답 메시지는 상기 슬립 요구 메시지에 대한 응답 메시지로서, 상기 가입자 단말기에서 요구한 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할 것인지 혹은 거부할 것인지를 나타내는 메시지로 사용되거나 혹은 비요구 지시(unsolicited instruction)를 나타내는 메시지로도 사용될 수 있다. 상기 비요구 지시를 위한 메시지로서 상기 슬립 응답 메시지를 사용하는 경우는 하기에서 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 슬립 응답 메시지에는 상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 동작하기 위해 필요로되는 정보 엘리먼트들이 포함되며, 상기 슬립 응답 메시지 포맷은 하기 <표 2>와 같다.
상기 슬립 응답 메시지 역시 가입자 단말기의 연결 식별자를 기준으로 전송되는 전용 메시지이며, 상기 <표 2>에 나타낸 슬립 응답 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 관리 메시지 타입은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 46일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 46) 상기 슬립 응답 메시지를 나타낸다. 슬립 허락(SLEEP-APPROVED) 값은 1비트로 표현되며, 상기 슬립 허락값이 '0'인 경우 슬립 모드로의 천이가 불가능함(SLEEP-MODE REQUEST DENIED)을 나타내며, 상기 슬립 허락값이 '1'인 경우 슬립 모드로의 천이가 가능함(SLEEP-MODE REQUEST APPROVED)을 나타낸다.
한편, 상기 슬립 허락값이 '0'인 경우에는 7비트의 예약(RESERVED) 영역이 존재하며, 상기 슬립 허락값이 '1'인 경우에는 시작 타임(START TIME) 값과, 최소 윈도우 값과, 최대 윈도우 값과 LISTENING INTERVAL이 존재한다.
여기서, 상기 시작 타임 값은 상기 가입자 단말기가 제1 SLEEP INTERVAL(the first SLEEP INTERVAL)로 진입하는 시점까지의 프레임들값으로, 상기 슬립 응답 메시지를 수신한 프레임은 포함되지 않는다(The number of frames(not including the frame in which the message has been received) until the SS shall enter the first SLEEP INTERVAL). 즉, 상기 가입자 단말기는 상기 슬립 응답 메시지를 수신한 프레임 이후의 바로 다음 프레임부터 상기 시작 타임 값에 해당하는 프레임들이 경과한 후 슬립 모드로 상태 천이하게 된다.
상기 최소 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL을 위한 시작 값(start value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타내며, 상기 최대 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL을 위한 종료 값(stop value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다. 상기 LISTENING INTERVAL은 LISTENING INTERVAL을 위한 값(value for LISTENING INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다.
(3) 트래픽 지시(TRF_IND; Traffic Indication) 메시지
상기 트래픽 지시 메시지는 기지국이 상기 LISTENING INTERVAL 동안 가입자 단말기에게 전송하는 메시지로서 상기 기지국이 가입자 단말기로 전송할 패킷 데이터가 존재함을 나타내는 메시지이다. 상기 트래픽 지시 메시지의 포맷은 하기 <표 3>과 같다.
상기 트래픽 지시 메시지는 상기 슬립 요구 메시지 및 슬립 응답 메시지와는 달리 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 전송되는 브로드캐스팅 메시지이다. 상기 트래픽 지시 메시지는 슬립 모드에 있던 가입자 단말기가 상기 슬립 모드에서 깨어나서 LISTENING INTERVAL 동안 상기 기지국으로부터 수신할 패킷 데이터가 존재하는지를 나타내는 메시지로서, 상기 가입자 단말기는 상기 브로드캐스팅되는 트래픽 지시 메시지를 상기 LISTENING INTERVAL 동안 디코딩하여 어웨이크 모드로 상태 천이할 것인지 혹은 상기 슬립 모드에 지속적으로 존재할 것인지를 결정하게 된다.
만약, 상기 가입자 단말기가 어웨이크 모드로 천이할 경우 상기 가입자 단말기는 프레임 동기(frame synch)를 확인하고, 상기 가입자 단말기가 예상했던 프레임 시퀀스 번호(frame sequence number)가 일치하지 않으면 상기 어웨이크 모드에서 손실된 패킷 데이터(lost packet data)의 재전송을 요구할 수 있다. 이와는 달리 상기 가입자 단말기가 상기 LISTENING INTERVAL 동안 상기 트래픽 지시 메시지를 수신하지 못하거나, 혹은 상기 트래픽 지시 메시지를 수신하였다고 할지라도 포지티브 지시(POSITIVE INDICATION)가 포함되어 있지 않다면 상기 가입자 단말기는 다시 슬립 모드로 되돌아간다.
그러면 여기서 상기 <표 3>에 나타낸 트래픽 지시 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 관리 메시지 타입은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 47일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 47) 상기 트래픽 지시 메시지를 나타낸다. 포지티브 지시 리스트(POSITIVE_INDICATION_LIST)는 포지티브 가입자들의 개수와(NUM-POSITIVE), 상기 포지티브 가입자들 각각의 연결 식별자를 포함한다. 결국, 상기 포지티브 지시 리스트는 패킷 데이터가 전송될 가입자 단말기들의 개수 및 그 연결 식별자를 나타내는 것이다.
다음으로 도 3을 참조하여 가입자 단말기의 요구에 따라 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이하는 동작을 설명하기로 한다.
상기 도 3은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 가입자 단말기의 요구에 따른 가입자 단말기의 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 가입자 단말기(300)는 슬립 모드로 상태 천이하기를 원하면 기지국(350)으로 슬립 요구 메시지를 전송한다(311단계). 여기서, 상기 슬립 요구 메시지는 상기 <표 1>에서 설명한 바와 같은 정보 엘리먼트들이 포함된다. 상기 가입자 단말기(300)로부터 상기 슬립 요구 메시지를 수신한 기지국(350)은 상기 가입자 단말기(300) 및 기지국(350)의 상황을 고려하여 상기 가입자 단말기(300)의 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할지 여부를 판단하고, 그 판단결과에 상응하게 상기 가입자 단말기(300)로 슬립 응답 메시지를 전송한다(313단계).
여기서, 상기 기지국(350)은 상기 가입자 단말기(300)로 전송할 패킷 데이터가 존재하는지 등을 고려하여 상기 가입자 단말기(300)의 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할지를 결정하게 되는데, 상기 <표 2>에서 설명한 바와 같이 상기 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할 경우에는 슬립 허락 값을 '1'로 설정하고, 이와는 반대로 상기 슬립 모드로의 상태 천이를 거부할 경우에는 슬립 허락 값을 '0'으로 설정한다. 상기 슬립 응답 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트들은 상기 <표 2>에서 설명한 바와 같다.
상기 기지국(350)으로부터 슬립 응답 메시지를 수신한 가입자 단말기(300)는 상기 슬립 응답 메시지에 있는 슬립 허락값을 파악하여, 슬립 모드로의 상태 천이가 허락되었을 경우 슬립 모드로 상태 천이한다(315단계). 물론, 상기 슬립 응답 메시지의 슬립 허락값이 슬립 모드로의 상태 천이가 거부되었을 경우에는 상기 가입자 단말기(300)는 현재의 모드, 즉 어웨이크 모드를 유지한다. 또한, 상기 가입자 단말기(300)는 상기 슬립 모드로 상태천이함에 따라 상기 슬립 응답 메시지들로부터 해당하는 정보 엘리먼트들을 읽어 슬립 모드 동작을 수행하게 된다.
다음으로 도 4를 참조하여 기지국의 제어에 따라 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이하는 동작을 설명하기로 한다.
상기 도 4는 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 기지국에 제어에 따른 가입자 단말기의 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 4를 설명하기에 앞서, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 현재 상기 슬립 응답 메시지를 비요구 지시를 나타내는 메시지로서 사용하는 방안에 대해서도 제안하고 있다. 여기서, 상기 비요구 지시라함은 말 그대로 가입자 단말기로부터 별도의 요구가 없어도 기지국의 지시, 즉 제어에 따라 상기 가입자 단말기가 동작하는 것을 의미하며, 상기 도 4에서는 상기 비요구 지시에 따라 상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이하는 경우를 도시하고 있다. 먼저, 기지국(450)은 가입자 단말기(400)로 슬립 응답 메시지를 전송한다(411단계).
여기서, 상기 슬립 응답 메시지는 상기 <표 2>에서 설명한 바와 같은 정보 엘리먼트들을 동일하게 포함한다. 상기 기지국(450)으로부터 슬립 응답 메시지를 수신한 가입자 단말기(400)는 상기 슬립 응답 메시지에 있는 슬립 허락값을 파악하여, 슬립 모드로의 상태 천이가 허락되었을 경우 슬립 모드로 상태 천이한다(413단계). 상기 도 4에서 상기 슬립 응답 메시지는 비요구 지시 메시지로서 사용되기 때문에 상기 슬립 허락값은 '1'로만 표기된다. 또한, 상기 가입자 단말기(400)는 상기 슬립 모드로 상태천이함에 따라 상기 슬립 응답 메시지들로부터 해당하는 정보 엘리먼트들을 읽어 슬립 모드 동작을 수행하게 된다.
다음으로 도 5를 참조하여 기지국의 제어에 따라 가입자 단말기가 어웨이크 모드로 상태 천이하는 동작을 설명하기로 한다.
상기 도 5는 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 기지국에 제어에 따른 가입자 단말기의 어웨이크 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 기지국(550)은 가입자 단말기(500)로 전송할 트래픽이 발생하면, 즉 패킷 데이터가 발생하면 상기 가입자 단말기(500)로 트래픽 지시 메시지를 전송한다(511 단계). 여기서, 상기 트래픽 지시 메시지는 상기 <표 3>에서 설명한 바와 같은 정보 엘리먼트들을 포함한다.
상기 기지국(550)으로부터 트래픽 지시 메시지를 수신한 가입자 단말기(500)는 상기 트래픽 지시 메시지가 상기 포지티브 지시가 존재하는지를 검사하고, 상기 포지티브 지시가 존재할 경우 상기 트래픽 지시 메시지에 포함되어 있는 연결 식별자를 읽어 상기 가입자 단말기(500) 자신의 연결 식별자가 포함되어 있는지를 검사한다.
상기 검사 결과, 상기 트래픽 지시 메시지에 상기 가입자 단말기(500) 자신의 연결 식별자가 포함되어 있을 경우 상기 가입자 단말기(500)는 기지국으로 트래픽 확인메시지(TRF_CFN)를 전송(513 단계 및 515 단계)하여 자신이 슬립모드에서 어워이크 모드로 천이함을 알리거나 상향 트래픽 전송을 위해 대역폭 요청메시지를 전송하고, 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 상태 천이한다(517 단계).
한편, 상기 가입자 단말기(500)가 상기 기지국(550)으로 전송하는 상기 트래픽 확인(TRF_CFN) 메시지는 상술한 바와 같이 소정의 전송 가능 시간에 다수의 가입자 단말기(500)가 동시에 전송 가능한 경쟁 접속 메시지이다. 따라서, 상기 513 단계와 같이 타 가입자 단말기들이 전송한 메시지들과 충돌이 발생하여 정상적인 전송이 아루어지지 않을 수 있다. 이러한 경우, 상기 가입자 단말기(500)는 소정의 기 설정된 백오프 윈도 시간 동안이 지난 후에, 상기 트래픽 확인(TRF_CFN) 메시지를 재전송(515 단계) 하게 된다. 동일한 이유로 계속하여 충돌이 발생할 경우, 상기와 같은 트래픽 확인 메시지의 재전송이 반복되게 된다.
상기에서는 현재 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 슬립 모드 동작들에 대해서 설명하였으며, 상기에서 설명한 슬립 모드에서 어웨이크모드로 천이할때의 문제점은 다음과 같다.
상술한 바와 같이 현재의 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 가입자 단말기가 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 천이하기 위해 트래픽 확인메시지(TRF_CFN) 또는 대역폭 요청메시지를 기지국으로 전송한다. 이때, 상기 메시지들은 경쟁 구간(random access interval)의 채널을 통해 기지국으로 접속하게 되므로 기본적으로 다른기지국과 채널 접속을 위해 경쟁해야 하고 채널의 혼잡상태에 따라서는 충돌 발생(513 단계)으로 인해 메시지 전송이 지연될 수도 있다.
한편, 슬립모드 상태에서 어웨이크 모드로 천이하는 경우는 현재 전송하기 위한 패킷이 기지국 또는 가입자 단말기에 저장되어 대기중인 상태이므로, 상기 가입자 단말기는 지연없이 즉시 어웨이크 모드로 천이할 수 있어야 한다. 또한, 상기 슬립 모드를 통한 소모 전력의 절약은 매우 큰 장점을 갖고 있으나, 기본적으로 서비스의 성능에는 지장이 없고 투명하게 서비스가 제공되어야 한다.
그러나, 상기와 같이 슬립 모드에서 어웨이크 모드로의 천이에 지연 시간이 생긴다면, 이는 가입자의 입장에서 성능의 저하로 인지될 수 있다. 또한, 현재 서비스 중인 상태에 있음에도 불구하고 슬립 모드와 어웨이크 모드 상태천이에 따른 전송지연 때문에 서비스의 연결이 끊긴 것으로 판단할 수도 있다. 이는 패킷 전송 서비스의 심각한 성능 저하로 이어질 수 있기 때문에 전력 절약에 유리한 상기 슬립 모드 기술의 적용이 어렵게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템의 슬립 모드 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템의 슬립모드에서 어웨이크 모드로의 빠른 상태 천이시 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 슬립 모드로부터 어웨이크 모드로의 상태천이시 동작에 따른 패킷데이터 전송지연을 최소화하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선접속 통신시스템에서 슬립모드로부터 어웨이크 모드로의 상태천이시 이를 가입자가 심각하게 인지하지 않도록 빠른 상태천이를 보장하여 기지국과 단말에서 투명한 서비스제공의 가능하도록 하는 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은; 소정의 가입자 단말기와 기지국 상호간에 전송할 데이터가 존재하지 않는 슬립 모드(sleep mode) 상태와, 전송할 데이터가 존재하는 어웨이크 모드(awake mode) 상태를 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 가입자 단말기가 상기 슬립 모드 상태에서 상기 어웨이크 모드 상태로 천이하기 위한 방법에 있어서, 상기 어웨이크 모드 상태에서, 상기 가입자 단말기에 고유한 전용 직교 코드를 상기 기지국으로부터 수신하고 상기 슬립 모드 상태로 천이하는 과정과, 상기 슬립 모드 상태에서 상기 어웨이크 모드 상태로 천이하고자 할 때, 상기 수신된 전용 직교 코드를 사용하여 상기 기지국으로 메시지를 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은; 소정의 가입자 단말기와 기지국 상호간에 전송할 데이터가 존재하지 않는 슬립 모드(sleep mode) 상태와, 전송할 데이터가 존재하는 어웨이크 모드(awake mode) 상태를 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 기지국이 상기 가입자 단말기에게 전용 직교 코드를 할당하는 방법에 있어서, 상기 어웨이크 모드 상태에서 상기 슬립 모드로 천이하고자 할 경우, 상기 가입자 단말기에 고유한 전용 직교 코드를 할당하여 상기 가입자 단말기에게 전송하는 과정과, 상기 슬립 모드 상태로 천이한 후, 상기 가입자 단말기에 할당한 전용 직교 코드에 의해 전송된 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신된 신호를 상기 전용 직교 코드에 매핑된 상기 가입자 단말기에 대한 신호로 판단하여 처리하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 가입자 단말기와 기지국이 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 빠르게 천이할 수 있도록, 상기 가입자 단말기의 빠른 접속 방식을 제안한다.
즉, 상기 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 천이하기 위하여 상기 가입자 단말기는 상기 기지국으로 트래픽 지시 메시지를 전송하거나, 상기 기지국으로부터 수신된 트래픽 지시 메시지에 대응하는 트래픽 확인 메시지를 전송하여야 한다. 이때, 상기 가입자 단말기가 상기 기지국으로 전송하는 트래픽 지시 메시지 또는 트래픽 확인 메시지는 상술한 바와 같이 슬립 모드 상태에서 전송되는 메시지이므로, 경쟁 접속 방식(즉, 랜덤 엑세스 방식)에 의해 전송된다. 따라서, 상기 트래픽 지시 메시지 또는 트래픽 확인 메시지가 어웨이크 모드 상태 천이를 위해 빠르게 전송 되어야하는 메시지 임에도 불구하고, 상기와 같은 경쟁 접속 방식에 의한 전송에 따른 타 신호들과의 잦은 충돌로 인해 메시지의 전송이 지연되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 상기 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 빠르게 천이할 수 있도록 상기 가입자 단말기가 전송하는 트래픽 지시 메시지 또는 트래픽 확인 메시지가 경쟁 접속 방식이 아닌 비경쟁 접속 방식으로 전송되도록 하는 방법을 제안한다.
상기와 같이 트래픽 지시 메시지 또는 트래픽 확인 메시지가 비경쟁 접속 방식으로 전송되도록 하기 위하여, 상기 가입자 단말기는 어웨이크 모드에서 슬립 모드로 천이하기 전 상기 기지국으로부터 상기 가입자 단말기의 비경쟁 접속을 위한 고유의 PN 코드를 할당받는다.
이렇게 함으로써, 상기 가입자 단말기가 슬립 모드 상태에 있을 때에라도 상기 할당받은 고유의 PN 코드로 상기 트래픽 지시 메시지 또는 트래픽 확인 메시지를 전송하게 되어 충돌이 발생하지 않으며, 상기 어웨이크 모드로의 빠른 천이가 가능하게 된다.
한편, 상기 기지국이 상기 가입자 단말기에게 고유하게 할당하는 PN 코드는 기지국이 관리하는 유한의 자원이므로, 본 발명에서는 상기 할당된 PN 코드를 일정 시간만큼만 사용할 수 있도록 상기 PN 코드의 유효 시간(PN code Life time)을 설정하여 자원을 효율적으로 관리한다.
이하, 상술한 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여, 먼저 본 발명이 적용되는 이동성이 반영된 IEEE 802.16e 시스템을 도 6을 참조하여 설명하고, 본 발명을 구현함에 따라 구체적으로 적용될 수 있는 메시지들을 정의한다. 그런다음, 본 발명의 실시예로서 각 상황에 따른 메시지 전송 흐름들을 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명하며, 도 11 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동작 흐름을 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 6을 참조하여 본 발명의 적용되는 이동 환경에서의 광대역 무선 접속 통신 시스템 구조를 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 6을 설명하기에 앞서, 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템은 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기(SS: Subscriber Station)의 이동성(mobility)을 고려하는 통신 시스템이며, 현재 구체적으로 제안된 바는 없다. 한편, 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려할 경우, 다중셀(multi cell) 구조와, 상기 다중셀간 가입자 단말기의 핸드오프(handoff)가 고려되어야 한다. 따라서, 본 발명의 적용을 위하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조는 상기 도 6과 같이 제안될 수 있다. 또한, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 OFDM 및 OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템이다.
상기 도 6에서는 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템을 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템으로서 설명하기로 한다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조(즉, 셀(600)과 셀(650))를 가지며, 상기 셀(600)을 관장하는 기지국(BS; Base Station)(610)과, 상기 셀(650)을 관장하는 기지국(640)과, 다수의 가입자 단말기들(611, 613, 630, 651 및 653)로 구성된다. 그리고, 상기 기지국들(610 및 640)과 상기 가입자 단말기들(611, 613, 630, 651 및 653)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다.
한편, 상기 가입자 단말기들(611, 613, 630, 651 및 653) 중 가입자 단말기(630)는 상기 셀(600)과 상기 셀(650)의 경계 지역, 즉 핸드오프 영역에 존재한다. 따라서, 상기 가입자 단말기(630)에 대한 핸드오프를 지원해야만 상기 가입자 단말기(630)에 대한 이동성을 지원하는 것이 가능하게 된다. 여기서, 핸드오프를 지원하지 않던 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오프를 지원하기 위한 동작들은 본 발명과는 직접적인 관련이 없으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 도 6에서 설명한 바와 같이 IEEE 802.16e 통신 시스템은 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려해야 하기 때문에 결과적으로 가입자 단말기의 전력 소모는 시스템 전체의 중요한 요인으로 작용하게 되며, 따라서 상기 가입자 단말기의 전력 소모를 최소화시키기 위한 가입자 단말기와 기지국간 슬립 모드(SLEEP MODE) 동작 및 상기 슬립 모드 동작에 대응되는 어웨이크 모드(AWAKE MODE) 동작이 제안되었다. 그러나, 현재 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 슬립 모드 동작 및 어웨이크 모드 동작은 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같은 문제점들을 가지고 있어 본 발명에서는 상기 문제점들을 해결하는 슬립 모드 동작 제어 방법을 제안한다.
그러면 여기서 현재 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 슬립 모드 동작 및 어웨이크 모드 동작에 관련된 메시지들과, 본 발명과 관련된 슬립 모드 동작 및 어웨이크 모드 동작에 사용되는 메시지들을 <표 4>를 참조하여 비교 설명하기로 한다.
상기 <표 4>에 나타낸 바와 같이 본 발명의 구현을 위해 제안된 메시지들을 정리하면 다음과 같다.
(1) 기지국 요구(BS initiated)에 따른 슬립 요구(SLP_REQ; Sleep Request) 메시지(기지국에서 가입자 단말기로 전송)
현재 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 가입자 단말기의 요구(SS initiated)에 따른 슬립 요구 메시지만을 제안하고 있으나, 본 발명의 구현을 위하여 기지국의 요구에 따른 슬립 요구 메시지가 필요하며 기지국이 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이하도록 제어할 수 있도록 한다.
(2) 기지국 요구에 따른 슬립 응답(SLP_RES: Sleep-Response) 메시지(가입자 단말기에서 기지국으로 전송)
현재 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 상기 가입자 단말기의 슬립 요구 메시지에 대한 응답 메시지로서 슬립 응답 메시지만을 제안하고 있으나, 본 발명의 구현을 위하여 상기 기지국의 슬립 요구 메시지에 대한 응답 메시지로서의 슬립 응답 메시지가 구비되어야 한다.
(3) 가입자 단말기 요구에 따른 트래픽 지시(TRF_IND; traffic indication) 메시지(가입자 단말기에서 기지국으로 전송)
현재 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 기지국의 요구에 따른 트래픽 지시 메시지만을 제안하고 있으나, 본 발명의 구현을 위하여 가입자 단말기의 요구에 따른 트래픽 지시 메시지가 제안되어야 하며, 가입자 단말기가 기지국이 어웨이크 모드로 상태 천이하도록 제어할 수 있어야 한다.
(4) 가입자 단말기 요구에 따른 트래픽 확인(TRF_CFN; traffic confirmation) 메시지(기지국에서 가입자 단말기로 전송)
현재 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 기지국의 요구에 따른 트래픽 지시 메시지만이 제안되어 있으나, 상기 가입자 단말기의 요구에 따른 트래픽 지시 메시지 메시지 또는 상기 트래픽 지시 메시지에 대응하는 어떤 확인 메시지도 제안하고 있지 않다. 따라서, 본 발명의 구현을 위하여 상기 가입자 단말기의 요구에 따른 트래픽 지시 메시지에 상응하는 트래픽 확인 메시지가 전제되어야 한다.
(5) 기지국 요구에 따른 트래픽 확인 메시지(가입자 단말기에서 기지국으로 전송)
현재 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 기지국의 요구에 따른 트래픽 지시 메시지만을 제안하고 있을 뿐, 상기 기지국의 요구에 따른 트래픽 지시 메시지에 대응하는 어떤 확인 메시지도 제안하고 있지 않다. 따라서, 본 발명에서는 상기 기지국 요구에 따른 트래픽 지시 메시지에 상응하는 트래픽 확인 메시지가 전제되어야 한다.
그러면 여기서 본 발명의 슬립 모드 동작 및 어웨이크 모드 동작에 따라 새롭게 정의되어야 하는 메시지들의 포맷(format)을 설명하기로 한다.
<기지국 요청 슬립 요구 메시지>
상기에서 설명한 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 사용하는 기지국이 요청한 슬립요구 메시지가 정의되어 있으나 본 발명에서는 기지국의 요구에 따른 슬립 요구 메시지에 새로운 추가정보를 정의하여 단말이 슬립모드로 들어간 후 다시 어웨이크모드로 깨어날 때 빠른접속을 할수 있도록 정보를 제공하는 방법을 제공한다. 본 발명에서 제안하는 수정된 슬립 요구 메시지 포맷은 하기 <표 5>와 같다.
상기 슬립 요구 메시지는 가입자 단말기의 연결 식별자(CID; connection ID)를 기준으로 전송되는 전용 메시지(dedicated message)이며, MIN-WINDOW, MAX-WINDOW, LISTENING INTERVAL, START TIME, 직교 코드(Orthogonal Code) 및 코드 지속시간(Code lifetime) 등의 파라미터들을 포함한다.
상기 <표 5>에 나타낸 슬립 요구 메시지에 포함되는 파라미터(parameter)들, 즉 정보 엘리먼트(IE: Information Element)들 각각을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 관리 메시지 타입(MANAGEMENT MESSAGE TYPE)은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 45일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 45) 상기 슬립 요구 메시지를 나타낸다. 본 발명에서 상기 슬립 요구 메시지는 양방향 메시지로서 상기 기지국 및 가입자 단말기든 어디서 전송하는 슬립 요구 메시지라도 상기 관리 메시지 타입이 45로 설정된다.
최소 윈도우(MIN-WINDOW) 값 및 최대 윈도우(MAX-WINDOW) 값은 상기 슬립 요구 메시지를 전송하는 주체에 따라 상이하게 판단된다. 첫 번째로, 상기 슬립 요구 메시지를 전송하는 주체가 기지국일 경우에는 상기 최소 윈도우 값은 슬립 구간(SLEEP INTERVAL)의 시작값(start value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타내며, 상기 최대 윈도우(MAX-WINDOW) 값은 상기 SLEEP INTERVAL의 종료값(stop value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다. 상기 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값은 모두 프레임값들로 나타내며, 상기 기지국이 직접 할당하는 값이다.
두 번째로, 상기 슬립 요구 메시지를 전송하는 주체가 가입자 단말기일 경우에는 상기 최소 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL을 위해 요구된 시작 값(requested start value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타내며, 상기 최대 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL을 위해 요구된 종료 값(requested stop value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다. 이와 같이 상기 슬립 요구 메시지를 기지국이 전송할 경우에는 상기 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값은 할당된 값이며, 상기 슬립 요구 메시지를 가입자 단말기가 전송할 경우에는 상기 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값은 할당받기를 요구한 값이 되는 것이다.
또한, 상기 SLEEP INTERVAL은 상기 기지국이 할당하는 구간으로서, 상기 가입자 단말기 및 기지국이 슬립 모드로 상태 천이한 후 다시 어웨이크 모드로 상태 천이할 때까지의 시구간(time interval)을 나타내며, 결과적으로 상기 가입자 단말기 및 기지국이 상기 슬립 모드로 존재하는 시간으로 정의된다. 상기 기지국 및 가입자 단말기는 상기 SLEEP INTERVAL 이후에도 지속적으로 상기 슬립 모드에 존재할 수 있으며, 이 경우는 미리 설정되어 있는 상기 최소 윈도우 및 최대 윈도우 값을 이용하여 지수적 증가 알고리즘(exponentially increasing algorithm)을 수행하여 상기 SLEEP INTERVAL을 업데이트(update)한다.
그러면 여기서 상기 SLEEP INTERVAL을 업데이트하는 과정을 설명하기로 한다. 상기 SLEEP INTERVAL을 업데이트하는 과정은 상술한 바와 같이 슬립 구간 업데이트 알고리즘(SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM)을 통해 이루어진다. 상기 기지국 및 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이하면 미리 설정되어 있는 최소 윈도우값을 최소 슬립 모드 주기로 간주하여 SLEEP INTERVAL을 결정한다. 이후, LISTENING INTERVAL 동안 상기 기지국 및 가입자 단말기가 상기 슬립 모드에서 깨어나서 상기 가입자 단말기 및 기지국으로부터 전송될 패킷 데이터가 존재하지 않는다는 것을 확인한 후에는 상기 SLEEP INTERVAL을 바로 이전의 SLEEP INTERVAL의 2배의 값으로 설정하고 계속 슬립 모드에 존재한다.
예컨대, 상기 최소 윈도우 값이 2프레임일 경우, 상기 기지국 및 가입자 단말기는 SLEEP INTERVAL을 2프레임으로 설정한 후 상기 2프레임 동안 슬립 모드를 유지한다. 상기 2프레임이 경과한 후 상기 기지국 및 가입자 단말기는 상기 슬립 모드에서 깨어나서 전술한 방법에 의해 가입자 단말기 및 기지국으로부터 상기 트래픽 지시 메시지가 수신되는지 여부를 판단한다. 상기 판단 결과, 상기 트래픽 지시 메시지가 수신되지 않으면(즉, 상기 가입자 단말기 및 기지국에서 상기 기지국 및 가입자 단말기로 전송되는 패킷 데이터가 존재하지 않음을 판단하면) 상기 SLEEP INTERVAL을 초기 값의 2배인 4프레임으로 설정한 후 상기 4프레임 동안 슬립 모드에 존재한다. 이렇게 상기 SLEEP INTERVAL의 증가는 상기 최소 윈도우 값에서 최대 윈도우 값 내에서 가능하다.
또한, 상기 <표 5>에서 LISTENING INTERVAL은 기지국이 할당하는 구간으로서, 상기 가입자 단말기 또는 기지국이 슬립 모드에서 깨어난 후 상기 기지국 단말기의 순방향(downlink) 신호 또는 상기 가입자 단말기의 역방향(uplink) 신호에 동기되어 메시지(예컨대, 트래픽 지시 메시지)들을 디코딩(decoding)할 수 있을 때까지 소요되는 시구간을 나타낸다.
여기서, 상기 트래픽 지시 메시지는 상술한 바와 같이 상기 기지국 또는 가입자 단말기로 전송될 트래픽, 즉 패킷 데이터가 존재함을 나타내는 메시지이며, 상기 기지국 및 가입자 단말기는 상기 트래픽 지시 메시지의 값에 따라서 어웨이크 모드에 있을지 혹은 다시 상기 슬립 모드로 상태 천이할지를 결정하게 된다. 상기 <표 5>에서 시작 시간(START TIME) 값은 상기 가입자 단말기가 제1 SLEEP INTERVAL(the first SLEEP INTERVAL)로 진입하는 시점까지의 프레임들값으로, 상기 슬립 요구 메시지를 수신한 프레임은 포함되지 않는다(The number of frames(not including the frame in which the message has been received) until the SS shall enter the first SLEEP INTERVAL). 즉, 상기 가입자 단말기는 상기 슬립 요구 메시지를 수신한 프레임 이후의 바로 다음 프레임부터 상기 시작 타임 값에 해당하는 프레임들이 경과한 후 슬립 모드로 상태 천이하게 된다.
여기서, 상기 시작 시간 값은 기지국에서 가입자 단말기로 전송하는, 즉 기지국 요구에 따른 슬립 요구 메시지에만 포함되며, 가입자 단말기에서 기지국으로 전송하는, 즉 가입자 요구에 따른 슬립 요구 메시지에는 포함되지 않는 선택적(optional) 정보 엘리먼트이다. 상기 시작 타임 값을 상기 기지국 요구 및 가입자 요구 모두에 따른 슬립 요구 메시지 모두에 포함되는 필수(mandatory) 정보 엘리먼트로 설정할 수도 있음은 물론이다.
한편, 상기의 기지국 요청 슬립요구 메시지 형식중 본 발명을 구현하기 위하여 새로 추가한 필드는 상기 직교 코드(Orthogonal Code) 및 코드 지속 시간(Code Lifetime) 이다.
먼저, 상기 직교 코드(Orthogonal Code)(예컨대, Ranging CDMA code) 필드는 기지국이 가입자 단말기로 하여금 슬립 모드로 천이되도록 요청하기 위하여 슬립 요구 메시지를 전송할 포함하여 전송하게 되며, 기타 일반적인 Ranging CDMA code들처럼 여러 단말이 공유하도록 선택하지 않고 해당 단말만 혼자 사용할수 있도록 할당된 독립적인 코드이다.
상기 직교 코드 필드가 포함되어 있다면 상기 가입자 단말기는 슬립모드로 천이되면서 상기 코드를 저장해두고, 새로운 전송 데이터가 발생할 때 또는 상향 채널로 메시지를 즉시 보내야 할때 상기 코드를 사용하여 상향 채널로 접속을 시도한다. 종래기술에 있어서, 상기와 같이 상향 채널로 접속을 시도하는 절차에서 상기 가입자 단말기가 사용하는 코드는 다른 여러 가입자 단말기들과 공유하는 코드들 중 임의의 코드를 선택한 것이기 때문에 경쟁기반 접속시도 방법이며, 접속시도시 충돌발생의 가능성이 있다. 그러나 상기의 가입자 단말기를 위해 독립적으로 할당된 상기 전용 직교 코드(Dedicated Orthogonal Code)는 다른 가입자 단말기들과 공유하여 사용하지 않고 해당 가입자 단말기만이 사용할 수 있기 때문에 충돌이 날 확률이 없으며 비 경쟁기반으로 상향채널을 이용해서 기지국으로 접속을 보장받을 수 있다.
다음으로, 상기 코드 지속 시간(Code lifetime) 필드는 상기의 Ranging CDMA code가 유효하게 사용 가능한 시간을 정의한 필드이다. 상기의 코드는 조합의 숫자가 제한된 자원이기 때문에 하나의 가입자 단말기가 너무 오랜시간 독점하여 사용할 경우 상기 직교 코드의 가용한 개수가 부족하게 되여, 다른 가입자 단말기들은 상기 직교 코드를 전혀 사용할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명에서는 해당 코드의 사용 시간에 제한을 두고 할당 시점부터 시작하여 상기 코드 지속 시간(Code lifetime) 필드에 정의된 시간까지 정해진 시간동안만 상기 해당 가입자 단말기가 할당된 상기 Ranging CDMA code를 독점하여 사용할 수 있는 것으로 정의한다.
만약 해당단말이 슬립 모드와 어웨이크 모드를 빈번하게 천이한다면 상기 지속 시간이 초과되지 않게 되어 독점적으로 코드를 사용할 수 있으나, 만약 슬림 모드로 천이한 후 오랜시간이 지나서 어웨이크 모드로 천이를 시도한다면 상기 코드 지속 시간이 초과되므로, 상기에서 할당받았던 Ranging CDMA cdode는 유효시간이 초과되어 사용할 수 없고, 기존의 방법과 마찬가지로 경쟁기반 방식의 접속시도를 시도하도록 함이 바람직할 것이다.
<기지국 전송 슬립 응답 메시지>
상기 기지국 요청 슬립요구 메시지와 반대로 가입자 단말이 슬립요구 메시지를 전송한 경우 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 기지국이 해당 요청에 대한 응답메시지를 보내야 한다. 본 발명에서 수정하여 제안하는 기지국 전송 슬립 응답 메시지 포맷은 하기 <표 6>과 같다.
상기 슬립 응답 메시지 역시 가입자 단말기의 연결 식별자를 기준으로 전송되는 전용 메시지이며, SLEEP-APPROVED, START-TIME, MIN-WINDOW, MAX-WINDOW, LISTENING INTERVAL, 직교 코드(Orthogonal Code) 및 코드 지속 시간(Code Lifetime) 등의 필드들로 구성된다.
상기 <표 6>에 나타낸 슬립 응답 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 관리 메시지 타입은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 46일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 46) 상기 슬립 응답 메시지를 나타낸다. 본 발명에서 상기 슬립 응답 메시지는 양방향 메시지로서 상기 기지국 및 가입자 단말기든 어디서 전송하는 슬립 응답 메시지라도 상기 관리 메시지 타입이 46으로 설정된다.
상기 슬립 허락(SLEEP-APPROVED) 값은 1비트로 표현되며, 상기 슬립 허락값이 '0'일 경우 슬립 모드로의 천이가 불가능함(SLEEP-MODE REQUEST DENIED)을 나타내며, 상기 슬립 허락값이 '1'일 경우 슬립 모드로의 천이가 가능함(SLEEP-MODE REQUEST APPROVED)을 나타낸다. 한편, 상기 슬립 허락값이 '0'일 경우에는 7비트의 예약(RESERVED) 영역이 존재하며, 상기 슬립 허락값이 '1'일 경우에는 시작 타임(START TIME) 값과, 최소 윈도우 값과, 최대 윈도우 값과 LISTENING INTERVAL이 존재한다.
여기서, 상기 시작 시간 값은 상기 <표 6>에서 설명한 바와 같이 상기 가입자 단말기가 제1 SLEEP INTERVAL(the first SLEEP INTERVAL)로 진입하는 시점까지의 프레임들값으로, 상기 슬립 응답 메시지를 수신한 프레임은 포함되지 않는다(The number of frames(not including the frame in which the message has been received) until the SS shall enter the first SLEEP INTERVAL). 즉, 상기 가입자 단말기는 상기 슬립 요구 메시지를 수신한 프레임 이후의 바로 다음 프레임부터 상기 시작 시간 값에 해당하는 프레임들이 경과한 후 슬립 모드로 상태 천이하게 된다.
여기서, 상기 시작 시간 값은 기지국에서 가입자 단말기로 전송하는 슬립 응답 메시지에만 포함되며, 가입자 단말기에서 기지국으로 전송하는 슬립 응답 메시지에는 포함되지 않는 선택적 정보 엘리먼트이다. 상기 시작 시간 값을 상기 기지국 요구 및 가입자 요구 모두에 따른 슬립 요구 메시지 모두에 포함되는 필수 정보 엘리먼트로 설정할 수도 있음은 물론이다. 상기에서 설명한 바와 같이 상기 시작 시간 값은 기지국만이 할당할 수 있기 때문에 기지국에서 가입자 단말기로 전송하는 슬립 응답 메시지에만 상기 시작 타임 값이 포함되도록 하는 것이다.
또한, 상기 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값은 상기 슬립 응답 메시지를 전송하는 주체에 따라 상이하게 판단된다. 첫 번째로, 상기 슬립 응답 메시지를 전송하는 주체가 기지국일 경우에는 상기 가입자 단말기가 전송한 슬립 요구 메시지에 포함되어 있는 요구된 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값에 상응하여 할당된 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값을 나타낸다. 두 번째로, 상기 슬립 요구 메시지를 전송하는 주체가 가입자 단말기일 경우에는 상기 기지국이 전송한 슬립 요구 메시지에 포함되어 있는 할당된 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값과 동일한 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값을 나타낸다.
즉, 상기 슬립 요구 메시지를 전송하는 주체가 가입자 단말기일 경우 상기 슬립 응답 메시지에 포함되는 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값은 기지국에서 전송한 슬립 요구 메시지에 포함되어 있는 최소 윈도우 값 및 최대 윈도우 값이 그대로 설정된다.
이와 마찬가지로, 상기 LISTENING INTERVAL 역시 상기 슬립 응답 메시지를 전송하는 주체에 따라 상이하게 판단된다. 첫 번째로, 상기 슬립 응답 메시지를 전송하는 주체가 기지국일 경우에는 상기 가입자 단말기가 전송한 슬립 요구 메시지에 포함되어 있는 요구된 LISTENING INTERVAL에 상응하여 할당된 LISTENING INTERVAL을 나타낸다. 두 번째로, 상기 슬립 요구 메시지를 전송하는 주체가 가입자 단말기일 경우에는 상기 기지국이 전송한 슬립 요구 메시지에 포함되어 있는 할당된 LISTENING INTERVAL과 동일한 LISTENING INTERVAL을 나타낸다. 즉, 상기 슬립 요구 메시지를 전송하는 주체가 가입자 단말기일 경우 상기 슬립 응답 메시지에 포함되는 LISTENING INTERVAL은 기지국에서 전송한 슬립 요구 메시지에 포함되어 있는 LISTENING INTERVAL이 그대로 설정된다.
한편, 상기의 기지국 요청 슬립요구 메시지 형식중 본 발명에서 새로 추가한 필드는 상기 직교 코드 및 코드 지속 시간 필드이다.
상기 직교 코드(Orthogonal code) 필드와 코드 지속 시간(code lifetime) 필드의 정의는 기지국 요청 슬립요구 메시지와 동일하다. 다만 코드의 할당은 반드시 기지국이 수행하여 전송 하는 것이므로 기지국 요청 슬립모드 천이시에는 기지국 요청 슬립모드 요구 메시지(BSSLP_REQ에 코드정보를 실어보내고, 단말기 요청 슬립모드 천이시에는 기지국 슬립 응답 메시지(SLP_RSP)에 코드정보를 실어보내게 된다.
먼저 상기 직교 코드(Orthogonal Code)(Ranging CDMA code) 필드는 기지국이 가입자 단말기로 하여금 슬립 모드로 천이되도록 요청하기 위하여 슬립요구 메시지를 보낼때 포함하여 전송하게 되며, 기타 다른 Ranging CDMA code들처럼 여러 단말이 공유하도록 선택하지 않고 해당 단말만 혼자 사용할수 있도록 독립적인 코드를 할당한다. 상기 직교 코드 필드가 포함되어있다면 단말은 슬립모드로 들어가면서 상기 직교 코드를 저장해두고 전송 데이터 발생시 또는 상향 채널로 메시지를 즉시 보내야 할때 상기 저장된 직교 코드를 사용하여 상향 채널로 접속을 시도한다.
종래기술을 사용하는 경우 상기와 같은 상향 채널로의 접속을 시도하는 절차에서 가입자 단말기가 사용하는 코드는 다른 기타 다수의 가입자 단말기들과 공유하는 코드들 중 임의의 코드를 선택한 것이기 때문에 경쟁기반 접속시도방법이며 접속시도시 충돌발생의 가능성이 있다. 반면, 상기의 가입자 단말기에 독립적으로 할당된 코드는 다른 가입자 단말기들과 공유하여 사용하지 않고 해당 단말만이 사용할 수 있기 때문에 충돌이 날 확률이 없으며 비 경쟁기반으로 상향채널을 이용하여 전송함으로 기지국으로의 접속을 보장받을 수 있다.
다음으로 코드 지속 시간(Code lifetime) 필드는 상기의 Ranging CDMA code가 유효하게 사용 가능한 시간을 정의한 필드이다. 상기 코드는 조합의 숫자가 제한된 자원이기 때문에 한 가입자 단말기가 너무 오랜시간 독점하여 사용할 경우 코드 숫자가 부족하여 다른 가입자 단말들은 전혀 사용할 수 없게 된다.
그러므로 본 발명에서는 해당 코드의 사용시간에 제한을 두고 할당시점부터 시작하여 Code lifetime 필드에 정의한 시간까지 정해진 시간동안만 해당단말이 할당된 Ranging CDMA code를 독점하여 사용할 수 있는 것으로 정의한다. 만약 해당 가입자 단말기가 슬립모드와 어웨이크모드를 빈번하게 천이한다면 상기 지연 시간(lifetime)이 초과되지 않아서 독점적인 코드를 사용할 수 있으나 만약 슬림모드로 천이한 후 오랜시간이 지나서 어웨이크 모드로 천이를 시도한다면 코드 지속 시(Code lifetime)이 초과되어 할당받았던 Ranging CDMA cdode는 유효시간이 초과되어 사용할 수 없고 기존의 방법과 마찬가지로 경쟁기반방식의 접속시도를 해야할 것이다.
(3) 트래픽 지시 메시지
상기에서 설명한 바와 같이 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 가입자 단말기에서 기지국으로 전송하는 트래픽 지시 메시지를 전송하는 주체가 기지국일 경우에는 상기 트래픽 지시 메시지는 다수의 가입자 단말기들로 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 전송되는 브로드캐스팅 메시지가 된다. 그러나, 상기 트래픽 지시 메시지를 전송하는 주체가 가입자 단말기일 경우에는 상기 트래픽 지시 메시지는 가입자 단말기와 기지국간에 일대일 전송되므로 상기와 같은 브로드캐스팅 성격을 가질 필요가 없다.
따라서, 본 발명에서는 상기 트래픽 지시 메시지를 그 전송 주체에 따라서 그 메시지 명칭 및 포맷을 상이하게 사용하며, 기지국에서 가입자 단말기로 전송하는 트래픽 지시 메시지를 '기지국 트래픽 지시(BSTRF_IND)' 메시지라 칭하기로 하며, 가입자 단말기에서 기지국으로 전송하는 트래픽 지시 메시지를 '가입자 단말기 트래픽 지시(SSTRF_IND)' 메시지라 칭하기로 한다.
상기 기지국 트래픽 지시 메시지 포맷은 하기 <표 7>과 같다.
상기 기지국 트래픽 지시 메시지는 브로드캐스팅 메시지로서, NUM-POSITIVE, CID, PDU SEQUENCE NUMBER, START TIME, 직교 코드(Orthogonal code) 및 코드 지속 시간(Code Lifetime)의 필드 등으로 구성된다.
상기 기지국 트래픽 지시 메시지는 슬립 모드에 있던 가입자 단말기가 상기 슬립 모드에서 깨어나서 LISTENING INTERVAL 동안 상기 기지국으로부터 수신할 패킷 데이터가 존재하는지를 나타내는 메시지로서, 상기 가입자 단말기는 상기 브로드캐스팅되는 기지국 트래픽 지시 메시지를 상기 LISTENING INTERVAL 동안 디코딩하여 어웨이크 모드로 상태 천이할 것인지 혹은 상기 슬립 모드에 지속적으로 존재할 것인지를 결정하게 된다.
그러면 여기서 상기 <표 7>에 나타낸 기지국 트래픽 지시 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 관리 메시지 타입은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 47일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 47) 상기 기지국 트래픽 지시 메시지를 나타낸다.
상기 포지티브 지시 리스트(POSITIVE_INDICATION_LIST)는 포지티브 가입자들의 개수와(NUM-POSITIVE), 상기 포지티브 가입자들 각각의 연결 식별자와, 패킷 데이터 유닛(PDU; Packet Data Unit) 시퀀스 번호(PDU SEQUENCE NUMBER)와, 시작 타임값을 포함한다.
여기서, 상기 연결 식별자는 상기 기지국에서 전송할 패킷 데이터가 존재하는 가입자 단말기들의 연결 식별자를 나타내며, 상기 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호 상기 기지국이 슬립 모드로 상태 천이하기 전에 마지막으로 전송한 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 나타내며(the PDU SEQUENCE number which has been lastly transmitted before transition to sleep mode), 상기 시작 타임 값은 상기 가입자 단말기가 어웨이크 모드로 진입하는 시점까지의 프레임들 값으로, 상기 기지국 트래픽 지시 메시지를 수신한 프레임은 포함되지 않는다(The number of frames(not including the frame in which the message has been received) until the SS shall enter the awake mode).
상기 기지국 트래픽 지시 메시지에 상기 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 포함하는 이유는 다음과 같다. 상기 가입자 단말기가 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 상태 천이할 경우, 상기 가입자 단말기는 상기 어웨이크 모드에서 기지국으로부터 패킷 데이터를 수신하게 된다. 그런데 상기 가입자 단말기가 슬립 모드에 있는 동안 패킷 데이터의 시퀀스 번호를 손실하였거나 혹은 아예 패킷 데이터 자체를 손실하였을 경우 상기 기지국은 상기 손실된 패킷 데이터를 기지국으로 재전송해야만한다.
이때, 상기 패킷 데이터의 손실 유무를 판단하기 위해서는 데이터 링크 계층에서의 시퀀스 리오더링(Sequence reordering)등을 수행하고, 상기 가입자 단말기는 손실된 패킷 데이터의 재전송을 기지국으로 요구해야만 한다. 따라서, 상기 패킷 데이터 재전송에 따른 상대적인 지연이 발생하며 따라서 패킷 데이터의 전송 성능 저하가 초래될 수 있다. 상기와 같이 패킷 데이터 전송 성능 저하를 최소화하기 위해서는 상기 기지국 트래픽 지시 메시지에 상기 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 포함시켜 전송함으로써 가입자 단말기가 별도의 시퀀스 리오더링 절차를 거치지 않고도 손실된 패킷 데이터를 검색할 수 있도록 제어하여 패킷 데이터 전송 성능 저하를 최소화하도록 함이 바람직하다.
상기의 기지국 트래픽 지시 메시지에는 경우에 따라 요청 슬립요구 메시지에서 사용된 것과 동일하게 상기 직교 코드(Orthogonal code) 필드와 코드 지속 시간(code lifetime) 필드가 사용될 수 있다. 한편, 상기 두 필드의 기능은 기지국 요청 슬립요구 메시지와 동일하다. 본 발명에서 제안된 메시지들에 따라 후술할 동작들을 수행할 때, 상기 기지국 트래픽 지시 메시지에 코드 정보가 포함되는 경우에는 상기의 기지국 요청 슬립 요구 메시지나 기지국 전송 슬립 응답 메시지 전송시 기지국에서 할당할 수 있는 코드가 부족하여 할당하지 못한 경우에는, 상기 기지국이 기지국 트래픽 지시 메시지 전송시 코드 정보를 포함하여 보내는 것도 가능하다.
먼저 직교 코드(Orthogonal Code)(예컨대, Ranging CDMA code) 필드는 기지국이 단말로 하여금 슬립 모드로 천이되도록 요청하기 위해 슬립요구 메시지를 보낼때 포함하여 전송하며, 기타 다른 Ranging CDMA code들처럼 다수의 단말기들 공유하도록 선택하지 않고 상기 해당 가입자 단말기만 혼자 사용할수 있도록 독립적인 코드를 할당한다.
한편, 상기 필드가 포함되어 있다면 상기 가입자 단말기는 슬립모드로 들어가면서 상기 할당된 코드를 저장해두고 전송데이터 발생시 상향채널로 메시지를 즉시 보내야 할때 상기 할당된 코드를 사용하여 상향채널로 접속을 시도한다. 종래기술을 사용하는 경우 상기와 같은 절차에서 가입자 단말기가 사용하는 코드는 기타 다른 여러 가입자 단말기들과 공유하는 코드들 중 임의의 코드를 선택한 것이기 때문에 경쟁기반 접속시도 방법이며 상술한 바와 같이 접속시도시 충돌발생의 가능성이 있다.
반면, 상기의 가입자 단말기에 독립적으로 할당된 코드는 기타 다른 가입자 단말기들과 공유하여 사용하지 않고 해당 가입자 단말기만이 사용하도록 전용으로 할당하였기 때문에 충돌이 나지 않으며 비경쟁기반으로 상향 채널을 이용해서 기지국으로의 접속을 보장받을 수 있다.
다음으로, 코드 지속 시간(Code lifetime) 필드는 상기의 Ranging CDMA code가 전용으로 할당된 가입자 단말기에게 유효하게 사용될 수 있는 시간을 정의한 필드이다. 상기 코드는 조합 가능한 개수가 제한된 코드 자원이기 때문에 하나의 가입자 단말기가 너무 오랜시간 독점하여 사용할 경우 코드 개수가 부족하여 다른 가이자 단말기는 전혀 사용할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명에서는 해당 코드의 사용 시간에 제한을 두고 할당시점부터 시작하여 상기 코드 지속 시간(Code lifetime) 필드에 정의한 시간까지 정해진 시간동안만 상기 해당 가입자 단말기가 할당된 Ranging CDMA code를 독점하여 사용할 수 있는 것으로 정의한다. 만약 상기 해당 가입자 단말기가 슬립모드와 어웨이크모드를 빈번하게 천이한다면 지속 시간(lifetime)이 초과되지 않게 되어 독점적인 코드를 사용할 수 있으나, 슬립 모드로 천이한 후 오랜시간이 지나서 어웨이크 모드로 천이를 시도한다면 상기 코드 지속 시간(Code lifetime)이 초과되어 할당받았던 Ranging CDMA cdode를 사용할 수 없고 기존의 방법과 마찬가지로 경쟁 기반방식의 접속시도를 하도록 하는 것이 바람직하다.
다음으로 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지 포맷을 하기 <표 8>을 참조하여 설명한다.
상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지는 상기 기지국 트래픽 지시 메시지처럼 브로드캐스팅 메시지가 아니라 가입자 단말기의 연결 식별자를 기준으로 전송되는 전용 메시지로서, 연결 식별자(CID; Connection ID) 및 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호(PDU SEQUENCE NUMBER) 등의 필드를 포함한다.
상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지는 슬립 모드에 있던 기지국이 상기 슬립 모드에서 깨어나서 LISTENING INTERVAL 동안 상기 가입자 단말기로부터 수신할 패킷 데이터가 존재하는지를 나타내는 메시지로서, 상기 기지국은 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지를 상기 LISTENING INTERVAL 동안 디코딩하여 어웨이크 모드로 상태 천이할 것인지 혹은 상기 슬립 모드에 지속적으로 존재할 것인지를 결정하게 된다.
그러면 여기서 상기 <표 8>에 나타낸 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 관리 메시지 타입은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 48일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 48) 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지를 나타낸다.
연결 식별자(CID)는 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지를 전송하는 가입자 단말기의 연결 식별자를 나타내며, 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호는 상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이하기 전에 마지막으로 전송한 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 나타낸다(the PDU SEQUENCE number which has been lastly transmitted before transition to sleep mode). 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지에 상기 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 포함하는 이유 역시 상기 기지국 트래픽 지시 메시지와 마찬가지로 패킷 데이터 전송 성능 저하를 최소화하기 위해서이다.
상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지는 상기 가입자 단말기에 전송할 데이터가 먼저 발생되어서 상기 가입자 단말기가 먼저 기지국으로 전송하는 메시지 이다. 본 발명에 따르면, 상기 가입자 단말기가 슬립모드로 천이되기 전 기지국 요청 슬립 요구 메시지(SLP_REQ) 메시지 혹은 기지국 전송 슬립 응답(SLP_RSP) 메시지를 통해 상기 가입자 단말기에게 전용으로 할당된 직교 코드를 할당받으므로, 빠른 엑세스가 가능하게 된다.
(4) 트래픽 확인 메시지
상기에서 설명한 바와 같이 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 트래픽 확인 메시지를 그 전송 주체에 따라서 그 메시지 명칭 및 포맷을 상이하게 정의하기로 하며, 기지국에서 가입자 단말기로 전송하는 트래픽 확인 메시지를 '기지국 트래픽 확인(BSTRF_CFN)' 메시지라 칭하기로 하며, 가입자 단말기에서 기지국으로 전송하는 트래픽 확인 메시지를 '가입자 단말기 트래픽 확인(SSTRF_CFN)' 메시지라 칭하기로 한다.
상기 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지 포맷은 하기 <표 9>과 같다.
상기 <표 9>에 나타낸 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 관리 메시지 타입은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 49일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 49) 상기 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지를 나타낸다.
연결 식별자(CID)는 상기 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지를 전송하는 가입자 단말기의 연결 식별자를 나타내며, 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호는 상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이하기 전에 마지막으로 수신한 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 나타낸다(the PDU SEQUENCE number which has been lastly received before transition to sleep mode). 상기 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지에 상기 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 포함하는 이유 역시 상기 기지국 트래픽 지시 메시지와 마찬가지로 패킷 데이터 전송 성능 저하를 최소화하기 위해서이다.
여기서, 상기 기지국은 상기 기지국 트래픽 지시 메시지에 포함되어 있는 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호와 상기 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지에 포함되어 있는 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호가 상이할 경우 둘 중에 선행하는 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 유효한 패킷 데이터 시퀀스 번호로 판단하고, 상기 유효한 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호에 해당하는 패킷 데이터부터 전송을 재개한다.
상기의 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지는 본 발명에 따라 비경쟁기반의 상향 접속 방법을 통해 즉시 전송 가능한 메시지이다. 상기의 트래픽 확인 메시지는 본 발명에서 제안한 빠른 접속방법에 따라 상기 기지국이 전송한 슬립 요구(SLP_REQ) 메시지 또는 슬립 응답(SLP_RSP) 메시지를 통해 해당 기지국에만 사용하도록 할당받은 직교 코드(Orthogonal code (Ranging CDMA code))를 이용해서 상기 기지국으로 접속할 수 있다.
다음으로 상기 기지국 트래픽 확인 메시지 포맷은 하기 <표 10>과 같다.
상기 <표 10>에 나타낸 기지국 트래픽 확인 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 관리 메시지 타입은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 49일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 49) 상기 기지국 트래픽 확인 메시지를 나타낸다. 여기서, 상기 관리 메시지 타입을 상기 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지와 동일한 값으로 할당한 이유는 상기 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지에 선택적 정보 엘리먼트로 시작 타임값만을 추가하여 사용할 수도 있기 때문이다. 즉, 상기 기지국 트래픽 확인 메시지를 상기 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지를 그대로 사용하면서, 시작 타임값만을 선택적 정보 엘리먼트로 삽입하여 사용함으로써 하나의 메시지 형태를 사용할 수도 있기 때문이다.
연결 식별자(CID)는 상기 기지국 단말기 트래픽 확인 메시지를 수신하는 가입자 단말기의 연결 식별자를 나타내며, 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호는 상기 기지국이 슬립 모드로 상태 천이하기 전에 마지막으로 수신한 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 나타낸다(the PDU SEQUENCE number which has been lastly received before transition to sleep mode). 상기 기지국 트래픽 확인 메시지에 상기 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 포함하는 이유 역시 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지와 마찬가지로 패킷 데이터 전송 성능 저하를 최소화하기 위해서이다.
여기서, 상기 가입자 단말기는 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지에 포함되어 있는 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호와 상기 기지국 트래픽 확인 메시지에 포함되어 있는 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호가 상이할 경우 둘 중에 선행하는 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 유효한 패킷 데이터 시퀀스 번호로 판단하고, 상기 유효한 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호에 해당하는 패킷 데이터부터 전송을 재개한다.
또한, 상기 시작 시간 값은 상기 가입자 단말기가 어웨이크 모드로 진입하는 시점까지의 프레임들 값으로, 상기 기지국 트래픽 확인 메시지를 수신한 프레임은 포함되지 않는다(The number of frames(not including the frame in which the message has been received) until the SS shall enter the awake mode). 즉, 상기 가입자 단말기는 상기 기지국 트래픽 확인 메시지를 수신한 프레임 이후의 바로 다음 프레임부터 상기 시작 시간 값에 해당하는 프레임들이 경과한 후 어웨이크 모드로 상태 천이하게 된다.
여기서, 상기 시작 시간 값은 기지국에서 가입자 단말기로 전송하는 기지국 트래픽 확인 메시지에만 포함되며, 가입자 단말기에서 기지국으로 전송하는 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지에는 포함되지 않는 선택적 정보 엘리먼트이다. 상기 시작 타임 값을 상기 기지국 트래픽 확인 메시지 및 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지 모두에 포함되는 필수 정보 엘리먼트로 설정할 수도 있음은 물론이다. 상기에서 설명한 바와 같이 상기 시작 시간 값은 기지국만이 할당할 수 있기 때문에 기지국에서 가입자 단말기로 전송하는 기지국 트래픽 확인 메시지에만 상기 시작 시간 값이 포함되도록 하는 것이다.
다음으로 <표 11>을 참조하여 트래픽 확인(TRF_CFN) 메시지를 설명하기로 한다.
상기 기지국 트래픽 확인 메시지 및 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지는 하기 <표 11>에서 설명할 트래픽 확인 메시지로 대체될 수 있다. 상기 트래픽 확인 메시지의 메시지 포맷은 하기 <표 11>과 같다.
상기 <표 11>에 나타낸 바와 같이 상기 트래픽 확인 메시지는 상기 <표 10>에서 설명한 기지국 트래픽 확인 메시지와 동일한 정보 엘리먼트들을 가진다. 다만 시작 타임값이 선택적 정보로 되어 상기 트래픽 확인 메시지를 전송하는 주체가 기지국일 경우에는 포함되고, 상기 트래픽 확인 메시지를 전송하는 주체가 가입자 단말기일 경우에는 포함되지 않도록 설정한다.
그러면 여기서 상기에서 설명한 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호에 대해서 다시 한번 설명하기로 한다.
가입자 단말기 혹은 기지국은 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 상태 천이하여 일시 정지되어 있던 패킷 데이터의 전송을 재개한다. 이때 상기 가입자 단말기 혹은 기지국의 수신기는 상기 슬립 모드로 상태 천이하기 이전에 수신한 패킷 데이터 유닛의 시퀀스 번호와 재동기(re-synch)를 획득하는 과정을 수행한다. 여기서, 상기 재동기 획득 과정에서 패킷 데이터 유닛의 손실이 발생하였을 경우 재전송 등에 따라 패킷 데이터 전송 성능이 저하된다. 상기 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호를 전송함으로써 송수신기간에 송수신된 패킷 데이터 유닛의 시퀀스 번호가 상이할 경우에는 이전에 전송된 패킷 데이터 유닛의 시퀀스 번호를 기준으로 전송하고, 수신기측에서는 만일 중복된 패킷 데이터 유닛을 수신하게 되면 버퍼(buffer)에서 제거한다.
상기에서는 본 발명에 따른 슬립 모드에서 어웨이크 모드로의 빠른 천이를 위하여 상기 가입자 단말기 및 기지국 간에 전송되는 메시지들의 구성을 상세히 설명하였다. 이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 상태 천이 과정을 각 유형별로 구분하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 7을 참조하여 가입자 단말기의 요구에 따라 가입자 단말기 및 기지국이 어웨이크 모드에서 슬립 모드로 상태 천이하는 동작을 설명하기로 한다.
상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 가입자 단말기의 요구에 따른 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 가입자 단말기(700)와 기지국(750)이 어웨이크 모드에 존재하다가(711 단계) 상기 가입자 단말기(700)가 슬립 모드로 상태 천이하기를 원하면 기지국(750)으로 슬립 요구 메시지를 전송한다(713단계). 여기서, 상기 슬립 요구 메시지는 상기 <표 4>에서 설명한 바와 같은 정보 엘리먼트들이 포함된다.
상기 가입자 단말기(700)로부터 상기 슬립 요구 메시지를 수신한 기지국(750)은 상기 가입자 단말기(700) 및 기지국(750)의 상황을 고려하여 상기 가입자 단말기(700)의 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 가입자 단말기(700)로 슬립 응답 메시지를 전송한다(715 단계).
이때, 상기 기지국(750)은 상기 가입자 단말기(700)로 전송할 패킷 데이터가 존재하는지 등을 고려하여 상기 가입자 단말기(700)의 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할지를 결정하게 되는데, 상기 <표 4>에서 설명한 바와 같이 상기 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할 경우에는 슬립 허락 값을 '1'로 설정하고, 이와는 반대로 상기 슬립 모드로의 상태 천이를 거부할 경우에는 슬립 허락 값을 '0'으로 설정하며, 상기 슬립 응답 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트들은 상기 <표 4>에서 설명한 바와 같다. 특히, 상기 기지국은 상기 슬립 응답 메시지에 시작 타임 값을 포함시켜 전송함으로써 상기 기지국이 상기 시작 타임 값에 상응하여 슬립 모드로 상태 천이하도록 제어한다. 이렇게 상기 가입자 단말기(700)와 기지국(750)은 상기 시작 타임 값에 상응하여 상기 어웨이크 모드에서 슬립 모드로 상태 천이한다(717 단계).
한편, 상기의 슬립응답 메시지를 전송(715 단계)할 때 상기 기지국(750)은 가입자 단말기(700)가 슬립모드로 들어갔다가 다시 어웨이크 모드로 돌아올때 본 발명에 따라 빠른 접속을 사용할 수 있도록 해당 단말기(700)만 독립적으로 사용할 수 있는 전용 직교 코드로서, 예컨대 전용 PN 코드(Dedicated PN code(Dedicated Ranging CDMA code))를 할당하여 상기 슬립 응답 메시지(715)에 실어보낸다. 또한 상기의 전용 PN 코드(Dedicated PN code) 와 함께 해당코드의 사용가능한 유효기간을 표시하는 코드 지속 시간(code lifetime) 정보를 같이 실어보낸다.
상기 슬립 응답 메시지에 상기 코드 지속 시간(code lifetime)이 포함되어 전송될 경우, 상기 할당된 전용 PN 코드(Dedicated PN code)의 사용가능한 유효시간은 상기 기지국이 할당한 슬립 모드 시작 시간(sleep mode start time)부터 사용가능하여 상기 전용 PN 코드 지속 시간(Dedicated PN code lifetime)만큼동안만 유효하며 상기 슬립 모드 시작 시간(sleep mode start time)으로부터 상기 코드 지속 시간(code lifetime)이 경과한 이후에는 상기 해당 단말기(700)는 할당받은 상기 전용 PN 코드를 사용할 수 없으며 일반적인 경쟁 절차를 통해서 기지국으로 접속하도록 해야 한다.
상기 도 7에서는 가입자 단말기의 요구에 따라 가입자 단말기 및 기지국이 슬립 모드로 상태 천이하는 동작을 설명하였으며, 다음으로 도 8을 참조하여 기지국의 요구에 따라 가입자 단말기 및 기지국이 슬립 모드로 상태 천이하는 동작을 설명하기로 한다.
상기 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국의 요구에 따른 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 8을 참조하면, 먼저 가입자 단말기(800)와 기지국(850)이 어웨이크 모드에 존재하다가(811단계) 상기 기지국(850)이 슬립 모드로 상태 천이하기를 원하면 상기 가입자 단말기(800)로 슬립 요구 메시지를 전송한다(813단계). 여기서, 상기 슬립 요구 메시지는 상기 <표 4>에서 설명한 바와 같은 정보 엘리먼트들이 포함되며, 상기 도 7에서 설명한 슬립 요구 메시지와 상이한 점은 시작 타임 값이 포함된다는 점이다.
상기 기지국(850)로부터 상기 슬립 요구 메시지를 수신한 가입자 단말기(800)는 상기 가입자 단말기(800) 자신의 상황을 고려하여 상기 가입자 단말기(800)의 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할지 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 상응하게 상기 기지국(850)으로 슬립 응답 메시지를 전송한다(815단계). 여기서, 상기 가입자 단말기(800)는 상기 기지국(850)으로 전송할 패킷 데이터가 존재하는지 등을 고려하여 상기 가입자 단말기(800) 자신의 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할지를 결정하게 되는데, 상기 <표 4>에서 설명한 바와 같이 상기 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할 경우에는 슬립 허락 값을 '1'로 설정하고, 이와는 반대로 상기 슬립 모드로의 상태 천이를 거부할 경우에는 슬립 허락 값을 '0'으로 설정한다.
상기 슬립 응답 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트들은 상기 <표 4>에서 설명한 바와 같다. 특히, 상기 가입자 단말기(800)는 상기 슬립 응답 메시지에 상기 기지국(850)에서 전송한 슬립 요구 메시지에 포함되어 있던 파라미터들, 즉 최소 윈도우 값과, 최대 윈도우 값 및 LISTENING INTERVAL 등을 포함시켜 전송한다. 상기와 같이 상기 가입자 단말기(800)와 기지국(850)은 상기 시작 타임 값에 상응하여 상기 어웨이크 모드에서 슬립 모드로 상태 천이한다(817단계). 상기 도 8의 경우에도 상기 도 7과 동일하게 기지국(850)으로부터 가입자 단말기(800)로 전송되는 슬립요구 메시지에는 전용 PN 코드(Dedicated PN code)와 코드 지속 시간(code lifetime) 필드가 포함된다. 상기 해당 필드의 정보는 상술한 도 7의 경우와 동일하게 사용된다.
한편, 상기 도 7 및 도 8에서 상술한 절차에 따라 상기 가입자 단말기 및 기지국은 슬립 모드로 천이되며, 상기 가입자 단말기는 기 설정된 LISTENING TIME 동안만 기지국으로부터 전송되는 메시지가 있는 지 확인한다. 이때, 본 발명에 따라 상기 가입자 단말기는 이미 기지국으로부터 전용 PN 코드를 할당받은 상태이므로 비록 슬립 모드 상태에 있다고 할지라도, 상술한 코드 지속 시간이 경과하기 전까지는 상기 가입자 단말기에게 고유하게 할당된 상기 전용 PN 코드를 이용하여 상기 기지국으로 메시지를 전송할 수 있다.
즉, 종래에는 슬립 모드 상태에서 상기 가입자 단말기가 메시지를 전송할 경우 경쟁 방식(예컨대, 랜덤 엑세스 방식)에 의해 메시지를 전송하였으며, 항상 다른 가입자 단말기와의 충돌 가능성을 가지고 있었다. 그러나, 본 발명에 따라 상기와 같이 상기 가입자 단말기가 기지국으로부터 고유하게 할당받은 PN 코드를 이용하여 상기 슬립 모드 상태에서도 비경쟁 방식으로 신뢰성 있게 메시지를 전송할 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명에 따라 상기 전용 PN 코드를 할당받은 가입자 단말기가 슬립 모드에서 비경쟁 방식으로 메시지를 전송하는 절차를 설명한다.
먼저, 도 9를 참조하여 가입자 단말기 요구에 따라 가입자 단말기 및 기지국이 어웨이크 모드로 상태 천이하는 동작을 설명하기로 한다.
상기 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 가입자 단말기의 요구에 따른 어웨이크 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 9를 참조하면, 먼저 가입자 단말기(900)와 기지국(950)이 슬립 모드상태를 유지(911단계)하다가, 상기 가입자 단말기(900)가 어웨이크 모드로 상태 천이하기를 원하면 상기 기지국(950)으로 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지를 전송한다(913단계). 여기서, 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지는 상기 <표 7>에서 설명한 바와 같은 정보 엘리먼트들이 포함되며, 특히 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지에는 상기 가입자 단말기(900)가 슬립 모드로 천이하기 전에 마지막으로 송신했던 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호가 포함된다.
한편, 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지(SSTRF_IND)의 경우 슬립모드상태에서 전송할 데이터가 발생하여 전송되는 메시지이기 때문에 빠른 시간안에 어웨이크 모드로 상태를 천이해야 한다. 본 발명에 따라 상기 가입자 단말기는 상기 도 7 또는 도 8의 절차를 통해 획득한 전용 PN 코드(Dedicated PN code)를 사용하여 상기 가입자 단말기 트래픽 지시(TRF_IND) 메시지를 전송하는 것이 가능하므로 충돌없이 상기 기지국(950)으로 메시지를 전송할 수 있다. 따라서, 종래에는 상기 가입자 단말기가 슬립 모드 상태에서 전송하는 트래픽 지시 메시지가 경쟁 방식으로 전송되었기 때문에 다른 가입자 단말기가 전송한 메시지들과 충돌이 발생하는 경우가 빈번하여 메시지 전송이 지연되었으나, 본 발명에 따르면 상기와 같이 슬립 모드에서 전송하고자 하는 데이터가 발생할 경우에도 지연없이 바로 기지국으로 트래픽 지시 메시지를 전송할 수 있다.
한편, 상기 가입자 단말기(900)로부터 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지를 수신한 기지국(950)은 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지에 포함되어 있는 연결 식별자를 가지고 상기 가입자 단말기(900)를 판단하고, 상기 가입자 단말기(900)로 트래픽 확인 메시지를 전송한다(915단계). 여기서, 상기 트래픽 확인 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트들은 상기 <표 11>에서 설명한 바와 같으며, 특히 상기 트래픽 확인 메시지에는 시작 타임 값이 포함된다. 상기 트래픽 확인 메시지 대신 기지국 트래픽 확인 메시지를 전송할 수도 있음은 물론이며, 이 경우 상기 기지국 트래픽 확인 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트들은 상기 <표 10>에서 설명한 바와 같다. 이렇게 상기 가입자 단말기(900)와 기지국(950)은 상기 시작 타임 값에 상응하여 상기 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 상태 천이한다(917단계).
상기 도 9에서는 가입자 단말기의 요구에 따라 가입자 단말기 및 기지국이 어웨이크 모드로 상태 천이하는 동작을 설명하였으며, 다음으로 도 10을 참조하여 기지국의 요구에 따라 가입자 단말기 및 기지국이 어웨이크 모드로 상태 천이하는 동작을 설명하기로 한다.
상기 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국의 요구에 따른 어웨이크 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 10을 참조하면, 먼저 가입자 단말기(1000)와 기지국(1050)이 슬립 모드에 존재하다가(1011단계) 상기 기지국(1050)이 어웨이크 모드로 상태 천이하기를 원하면 상기 가입자 단말기(1000)의 연결 식별자를 포함하여 기지국 트래픽 지시 메시지를 방송한다(1013단계). 여기서, 상기 기지국 트래픽 지시 메시지는 상기 <표 8>에서 설명한 바와 같은 정보 엘리먼트들이 포함되며, 특히 상기 기지국 트래픽 지시 메시지에는 상기 기지국(1050)이 슬립 모드로 천이하기 전에 마지막으로 송신했던 패킷 데이터 유닛 시퀀스 번호가 포함된다.
상기 기지국(1050)에서 방송하는 기지국 트래픽 지시 메시지를 수신한 가입자 단말기(1000)는 상기 기지국 트래픽 지시 메시지에 포함되어 있는 연결 식별자를 읽어 상기 가입자 단말기(1000) 자신에 대한 기지국 트래픽 지시 메시지인지를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 가입자 단말기(1000) 자신에 대한 기지국 트래픽 지시 메시지일 경우 상기 기지국(1050)으로 트래픽 확인 메시지를 전송한다(1015단계).
상기 트래픽 확인 메시지를 전송하는 경우에 있어서도 상기 도 9에서와 마찬가지로 가입자 단말기는 슬립모드 상태에서 기지국으로부터 수신할 데이터가 발생하여 어웨이크 모드로 급히 천이해야 하는 경우이므로 어웨이크 모드로 빠르게 천이하기 위하여 기지국으로 전송하는 트래픽 확인(TRF_CFN)메시지의 송신은 지연없이 바로 전송할 수 있도록 보장되어야 한다.
따라서, 상기 도 10의 경우에도 도 9에서의 단계 913과 마찬가지로 상기 도 7 또는 도 8의 절차를 통해 획득한 전용 PN 코드(Dedicated PN code)를 사용하여 충돌없이 상기 기지국(950)으로 메시지를 보낼 수 있으므로 데이터 발생시 지연없이 바로 기지국으로 요청메시지를 보낼 수 있다.
여기서, 상기 트래픽 확인 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트들은 상기 <표 11>에서 설명한 바와 같으며, 특히 상기 트래픽 확인 메시지에는 시작 타임 값이 포함된다. 상기 트래픽 확인 메시지 대신 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지를 전송할 수도 있음은 물론이며, 이 경우 상기 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트들은 상기 <표 9>에서 설명한 바와 같다. 이렇게 상기 가입자 단말기(1000)와 기지국(1050)은 상기 시작 타임 값에 상응하여 상기 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 상태 천이한다(1017단계).
이상 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따라 가입자 단말기 및 기지국 사이에서 메시지가 송수신 되는 절차를 설명하였다. 이하, 도 11 내지 도 14를 참조하여 각 실시예에 따라 가입자 단말기 또는 기지국의 관점에서의 처리 절차를 상세히 설명한다.
먼저, 가입자 단말기의 요구에 따라 가입자 단말기 및 기지국이 슬립 모드로 상태 천이하는 동작을 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 가입자 단말기의 요구에 따른 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 11을 참조하면, 먼저 1111단계에서 가입자 단말기는 어웨이크 모드 상태에서 패킷 데이터를 전송하고 1113단계로 진행한다. 상기 1113단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 패킷 데이터를 전송하는 중에 아이들(idle) 구간, 즉 전송할 패킷 데이터가 존재하지 않는 구간이 검출되는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 아이들 구간이 검출되지 않으면 상기 가입자 단말기는 1115단계로 진행한다. 상기 1115단계에서 상기 가입자 단말기는 현재의 어웨이크 모드를 유지하고 상기 1111단계로 되돌아간다.
만약, 상기 1113단계에서 검사 결과 상기 아이들 구간이 검출되면 상기 가입자 단말기는 1117단계로 진행한다. 상기 1117단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 아이들 구간이 검출됨에 따라 슬립 모드로 상태 천이해야 함으로 판단하고, 따라서 슬립 요구 메시지를 구성하고 1119단계로 진행한다.
상기 1119단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 구성한 슬립 요구 메시지를 상기 가입자 단말기가 연결되어 있는 기지국으로 전송하고, 이와 동시에 상기 슬립 요구 메시지에 대응하는 슬립 응답 메시지를 수신 대기하는 타이머(timer)를 구동 시작시키고 1121단계로 진행한다. 여기서, 상기 타이머는 상기 슬립 요구 메시지를 전송함과 동시에 구동 시작되며, 미리 설정한 설정 시간 동안만 구동된다. 상기 1121단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 기지국으로부터 상기 슬립 응답 메시지가 수신되는지 검사한다.
상기 검사 결과 상기 기지국으로부터 상기 슬립 응답 메시지가 수신되지 않을 경우 상기 가입자 단말기는 1123단계로 진행한다. 상기 1123단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 타이머 구동이 완료되었는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 타이머가 구동 완료되지 않았을 경우 상기 가입자 단말기는 상기 1121단계로 되돌아간다. 만약 상기 검사 결과 상기 타이머가 구동 완료되었을 경우 상기 가입자 단말기는 상기 전송한 슬립 요구 메시지가 상기 기지국으로 정상적으로 전송되지 못했음으로 판단하여 상기 1119단계로 되돌아가 슬립 요구 메시지를 재전송하게 된다.
한편, 상기 1121단계에서 검사 결과 상기 기지국으로부터 상기 슬립 응답 메시지가 수신되었을 경우 상기 가입자 단말기는 1125단계로 진행한다. 이때, 상기 1125단계에서 가입자 단말기는 본 발명에 따라 수신한 슬립응답 메시지에 포함된 전용 PN 코드 정보를 확인한다. 상기의 PN 코드 정보는 할당된 PN 코드와 상기 PN 코드의 유효시간(lifetime) 정보를 포함한다. 상기 코드 정보 검사 후 단계1129로 진행한다.
상기 1129단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 어웨이크 모드에서 슬립 모드로 상태 천이하고 1131단계로 진행한다. 상기 1131단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 슬립 모드로 상태 천이함에 따라 패킷 데이터 전송을 일시 정지하고 종료한다. 즉, 상기 가입자 단말기는 어웨이크 모드에서 슬립 모드로 천이하게 되며, 상기 기지국으로부터 상기 슬립 모드 상태에서 소정의 시간 동안 전용으로 사용 가능한 PN 코드를 할당받게 되며, 본 발명에 따라 상기 전용으로 할당된 PN 코드를 이용하여 슬립 모드 상태에서도 어웨이크 모드 상태로 빠른 천이가 가능하게 된다.
상기 도 11에서는 가입자 단말기의 요구에 따른 슬립 모드 상태 천이 동작을 설명하였으며, 다음으로 기지국의 요구에 따라 가입자 단말기 및 기지국이 슬립 모드로 상태 천이하는 동작을 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 요구에 따른 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 12를 참조하면, 먼저 1211단계에서 기지국은 어웨이크 모드에서 패킷 데이터를 전송하고 1213단계로 진행한다. 상기 1213단계에서 상기 기지국은 상기 패킷 데이터를 전송하는 중에 아이들(idle) 구간, 즉 전송할 패킷 데이터가 존재하지 않는 구간이 검출되는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 아이들 구간이 검출되지 않으면 상기 기지국은 1215단계로 진행한다. 상기 1215단계에서 상기 기지국은 현재의 어웨이크 모드를 유지하고 상기 1211단계로 되돌아간다.
만약 상기 1213단계에서 검사 결과 상기 아이들 구간이 검출되면 상기 기지국은 1217단계로 진행한다. 상기 1217단계에서 상기 기지국은 상기 아이들 구간이 검출됨에 따라 슬립 모드로 상태 천이해야 함으로 판단하고, 따라서 슬립 요구 메시지를 구성하는데 이때 상기의 슬립요구 메시지에는 본 발명에 따라 기지국으로부터 할당받은 슬립 모드 시작 시간(sleep mode start time) 정보, 전용 PN 코드(Dedicated PN code) 정보 및 코드 지속 시간(code lifetime) 정보들을 포함하여 구성하여야 한다.
상기의 단계 1217을 마친 후 1219단계로 진행하게 되며, 상기 기지국이 구성하는 슬립 요구 메시지는 상기 도 11에서 설명한 가입자 단말기가 구성하는 슬립 요구 메시지와는 상이한데 그 이유는 시작 시간 값 때문이다. 즉, 상기 기지국은 상기 슬립 요구 메시지에 해당 가입자 단말기가 슬립 모드로 상태 천이해야 하는 시점을 지정하는 값인 시작 시간값 을 포함시키게 된다.
상기 1219단계에서 상기 기지국은 상기 구성한 슬립 요구 메시지를 해당 가입자 단말기로 전송하고, 이와 동시에 상기 슬립 요구 메시지에 대응하는 슬립 응답 메시지를 수신 대기하는 타이머를 구동 시작시키고 1221단계로 진행한다. 여기서, 상기 타이머는 상기 슬립 요구 메시지를 전송함과 동시에 구동 시작되며, 미리 설정한 설정 시간 동안만 구동된다. 상기 1221단계에서 상기 기지국은 상기 가입자 단말기로부터 상기 슬립 응답 메시지가 수신되는지 검사한다.
상기 검사 결과 상기 가입자 단말기로부터 상기 슬립 응답 메시지가 수신되지 않을 경우 상기 기지국은 1223단계로 진행한다. 상기 1223단계에서 상기 기지국은 상기 타이머 구동이 완료되었는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 타이머가 구동 완료되지 않았을 경우 상기 기지국은 상기 1221단계로 되돌아간다. 만약 상기 검사 결과 상기 타이머가 구동 완료되었을 경우 상기 기지국은 상기 전송한 슬립 요구 메시지가 상기 가입자 단말기로 정상적으로 전송되지 못했음으로 판단하여 상기 1219단계로 되돌아가 슬립 요구 메시지를 재전송하게 된다.
상기 1221단계에서 검사 결과 상기 가입자 단말기로부터 상기 슬립 응답 메시지가 수신되었을 경우 상기 기지국은 1225단계로 진행한다. 상기 1225단계에서 상기 기지국은 상기 어웨이크 모드에서 슬립 모드로 상태 천이하고 1227단계로 진행한다. 1227 단계에서는 상기 가입자 단말기가 슬립모드로 상태 천이를 시작했으므로 상기 기지국이 할당한 전용 PN 코드(Dedicated PN code)의 지속 시간(lifetime)의 타이머를 동작시킨후 1229단계로 진행한다. 상기 1227 단계에서 구동이 시작된 타이머는 상기 가입자 단말기가 슬립모드에서 어웨이크 모드로 천이를 시도하는 후술할 도 13의 1319 단계에서 타이머의 만료여부를 검사하게 된다. 상기 1229단계에서 상기 기지국은 상기 슬립 모드로 상태 천이함에 따라 패킷 데이터 전송을 일시 정지하고 종료한다.
즉, 상기 기지국은 어웨이크 모드에서 슬립 모드로 천이될 때, 해당 가입자 단말기에게 어웨이크 모드로 빠르게 복귀할 수 있도록 소정 시간 동안 사용 가능한 상기 가입자 단말기에 고유한 전용 PN 코드를 할당해 주게 된다. 이때, 상술한 바와 같이 상기 기지국은 상기 할당한 전용 PN 코드의 지속 시간을 체크하여야 하므로, 상기 가입자 단말기가 슬립 모드로 천이되는 시점에서부터 상기 PN 코드 지속 시간의 타이머를 구동한다.
다음으로 도 13을 참조하여 가입자 단말기의 요구에 따라 가입자 단말기 및 기지국이 어웨이크 모드로 상태 천이하는 동작을 도13을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 가입자 단말기의 요구에 따른 어웨이크 모드 상태 천이 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 13을 참조하면, 먼저 1311단계에서 가입자 단말기는 슬립 모드에서 전송할 패킷 데이터가 발생함을 감지하면 1313단계로 진행한다. 상기 1313단계에서 상기 가입자 단말기는 액티브(active) 구간, 즉 전송할 패킷 데이터가 존재하는 구간이 검출되는지 검사한다.
상기 검사 결과 상기 액티브 구간이 검출되지 않으면, 즉 아이들 구간만이 검출되면 상기 가입자 단말기는 1315단계로 진행한다. 상기 1315단계에서 상기 가입자 단말기는 현재의 슬립 모드를 유지하고 상기 1311단계로 되돌아간다. 만약 상기 1313단계에서 검사 결과 상기 액티브 구간이 검출되면 상기 가입자 단말기는 1317단계로 진행한다. 상기 1317단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 액티브 구간이 검출됨에 따라 어웨이크 모드로 상태 천이해야 함으로 판단하고, 따라서 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지를 구성하고 1319단계로 진행한다.
상기 1319 단계에서 상기 가입자 단말기는 본 발명에 따라 비경쟁 방식에 의한 빠른 억세스가 가능한 지 여부를 검사한다. 즉, 상기 1319단계에서 가입자 단말기는 저장해둔 전용 PN 코드(Dedicated PN code)의 타이머가 종료되었는지 여부를 검사한다. 만약 타이머가 종료되었다면 1323 단계로 진행하여 종래의 경쟁 기반 접속 방법을 통해 메시지를 전송한다. 그러나, 만약 타이머가 종료되지 않았다면 본 발명에서 제안한 비경쟁기반 고속 억세스 방법으로서 상기 기 할당된 전용 PN 코드를 통해 1317단계에서 구성한 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지를 1321 단계에서 전송하게 된다.
1321 단계에서 상기 가입자 단말기가 전용 PN 코드를 이용하여 비경쟁 기반 고속 엑세스 방법을 통해 상기 메시지를 전송하였을 경우 1325 단계로 진행하여 타이머를 동작시키고 트래픽 확인 메시지를 수신할때까지 대기한다. 상기 가입자 단말기가 상기 트래픽 확인 메시지를 1321단계에서 구동한 타이머가 완료될때까지 수신하지 못할 경우, 상기 전용 PN 코드 타이머가 종료되지 않은 상태라면 상기 가입자 단말기는 상기 1319 단계부터 다시 수행하여 본 발명에 따른 전용 PN 코드로서 상기 가입자 단말기 트래픽 메시지를 전송한다.
만약, 상기 1325 단계에서 기지국으로부터 트래픽 확인 메시지를 수신한다면 1333 단계로 진행하여 상기 가입자 단말기의 상태를 어웨이크 모드로 천이하고 1335 단계로 진행하여 패킷데이터 전송을 시작하고 종료한다.
한편, 상기 1319 단계에서 상기 전용 PN 코드 지속 시간의 타이머가 종료되었을 경우 상기 1323단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 구성한 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지를 상기 가입자 단말기가 연결되어 있는 기지국으로 전송하고, 이와 동시에 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지에 대응하는 트래픽 확인 메시지를 수신 대기하는 타이머(timer)를 구동 시작시키고 1331단계로 진행한다. 여기서, 상기 타이머는 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지를 전송함과 동시에 구동 시작되며, 미리 설정한 설정 시간 동안만 구동된다.
한편, 상기 1331 단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 기지국으로부터 상기 트래픽 확인 메시지가 수신되는지 검사한다. 상기 도 13에서는 상기 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지에 대한 응답 메시지로서 트래픽 확인 메시지를 일 예로 하여 설명하지만, 상기 <표 10>에서 설명한 기지국 트래픽 확인 메시지를 사용할 수도 있음은 물론이다.
상기 1331 단계에서 검사 결과 상기 기지국으로부터 상기 트래픽 확인 메시지가 수신되지 않을 경우 상기 가입자 단말기는 1329단계로 진행한다. 상기 1329단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 타이머 구동이 완료되었는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 타이머가 구동 완료되지 않았을 경우 상기 가입자 단말기는 상기 1331단계로 되돌아간다.
만약 상기 검사 결과 상기 타이머가 구동 완료되었을 경우 상기 가입자 단말기는 상기 전송한 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지가 상기 기지국으로 정상적으로 전송되지 못했음으로 판단하여 상기 1323단계로 되돌아가 가입자 단말기 트래픽 지시 메시지를 재전송하게 된다.
한편, 상기 1331단계에서 검사 결과 상기 기지국으로부터 상기 트래픽 확인 메시지가 수신되었을 경우 상기 가입자 단말기는 1333단계로 진행한다. 상기 1333단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 상태 천이하고 1335단계로 진행한다. 상기 1335단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 어웨이크 모드로 상태 천이함에 따라 상기 슬립 모드에서 일시 정지되어 있던 패킷 데이터의 전송을 시작하고 종료한다.
상기 도 13에서는 가입자 단말기의 요구에 따라 어웨이크 모드로 상태 천이하는 과정을 설명하였으며, 다음으로 기지국의 요구에 따라 가입자 단말기 및 기지국이 어웨이크 모드로 상태 천이하는 동작을 도 14를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 요구에 따른 어웨이크 모드 상태 천이 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 14를 참조하면, 먼저 1411단계에서 기지국은 슬립 모드에서 전송할 패킷 데이터가 발생함을 감지하면 1413단계로 진행한다. 상기 1413단계에서 상기 기지국은 액티브 구간, 즉 전송할 패킷 데이터가 존재하는 구간이 검출되는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 액티브 구간이 검출되지 않으면, 즉 아이들 구간만이 검출되면 상기 기지국은 1415단계로 진행한다. 상기 1415단계에서 상기 기지국은 현재의 슬립 모드를 유지하고 상기 1411단계로 되돌아간다. 만약 상기 1413단계에서 검사 결과 상기 액티브 구간이 검출되면 상기 기지국은 1417단계로 진행한다.
상기 1417단계에서 상기 기지국은 상기 액티브 구간이 검출됨에 따라 어웨이크 모드로 상태 천이해야 함으로 판단하고, 따라서 해당 가입자 단말기들의 연결 식별자들을 포함하여 기지국 트래픽 지시 메시지를 구성하고 1419단계로 진행한다.
상기의 경우 만약 가입자 단말기가 슬립모드로 천이할 때 전용 PN 코드(Dedicated PN code)의 부족등을 이유로 할당하지 못했었다면 상기 도 14의 절차에서 상기의 기지국 트래픽 지시 메시지에 기지국에서 할당한 슬립 모드 시작 시간(sleep mode start time) 정보와 전용 PN 코드(Dedicated PN code) 정보 및 code lifetime 정보들을 포함하여 구성할 수도 있다. 상기 기지국은 상기 1417 단계를 수행한 후 1419단계로 진행한다.
상기 1419 단계에서 상기 기지국은 상기 구성한 기지국 트래픽 지시 메시지를 브로트캐시팅 채널을 통해 전송하고, 이와 동시에 상기 기지국 트래픽 지시 메시지에 대응하는 트래픽 확인 메시지를 수신 대기하는 타이머를 구동 시작시키고 1421단계로 진행한다. 여기서, 상기 타이머는 상기 기지국 트래픽 지시 메시지를 전송함과 동시에 구동 시작되며, 미리 설정한 설정 시간 동안만 구동된다. 상기 1421단계에서 상기 기지국은 해당 가입자 단말기들로부터 상기 트래픽 확인 메시지가 수신되는지 검사한다. 상기 도 14에서는 상기 기지국 트래픽 지시 메시지에 대한 응답 메시지로서 트래픽 확인 메시지를 일 예로 하여 설명하지만, 상기 <표 9>에서 설명한 가입자 단말기 트래픽 확인 메시지를 사용할 수도 있음은 물론이다.
상기 1421단계에서 검사 결과 상기 해당 가입자 단말기들부터 상기 트래픽 확인 메시지가 수신되지 않을 경우 상기 기지국은 1423단계로 진행한다. 상기 1423단계에서 상기 기지국은 상기 타이머 구동이 완료되었는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 타이머가 구동 완료되지 않았을 경우 상기 기지국은 상기 1421단계로 되돌아간다. 만약 상기 검사 결과 상기 타이머가 구동 완료되었을 경우 상기 기지국은 상기 전송한 기지국 트래픽 지시 메시지가 상기 해당 가입자 단말기들로 정상적으로 전송되지 못했음으로 판단하여 상기 1419단계로 되돌아가 기지국 트래픽 지시 메시지를 재전송하게 된다.
한편, 상기 1421단계에서 검사 결과 상기 해당 가입자 단말기들로부터 상기 트래픽 확인 메시지가 수신되었을 경우 상기 기지국은 1425단계로 진행한다. 상기 1425단계에서 상기 기지국은 상기 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 상태 천이하고 1427단계로 진행한다. 상기 1427단계에서 상기 기지국은 상기 어웨이크 모드로 상태 천이함에 따라 상기 슬립 모드에서 일시 정지되어 있던 패킷 데이터의 전송을 시작하고 종료한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템, 즉 IEEE 802.16e 통신 시스템의 슬립 모드 및 어웨이크 모드 동작에서의 상태 천이를 빠르게 할 수 있다는 이점을 가진다. 즉, 가입자 단말기가 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 천이하기 위하여 메시지를 전송할 경우, 종래의 경쟁 기반의 임의 엑세스 방법에서는 충돌로 인한 지연이 불가피하였으나, 본 발명에 따르면 소정의 시간 동안 사용 가능한 기 할당된 전용 직교 코드를 사용함으로써 빠른 상태 천이가 가능하다는 장점을 가진다.
도 1은 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 슬립 모드 동작을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 가입자 단말기의 요구에 따른 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 흐름도.
도 4는 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 기지국 제어에 따른 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 흐름도.
도 5는 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 기지국 제어에 따른 어웨이크 모드 상태 천이 과정을 도시한 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 가입자 단말기의 요구에 따른 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국의 요구에 따른 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 가입자 단말기의 요구에 따른 어웨이크 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국의 요구에 따른 어웨이크 모드 상태 천이 과정을 도시한 신호 흐름도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 가입자 단말기의 요구에 의한 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 흐름도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 요구에 의한 슬립 모드 상태 천이 과정을 도시한 흐름도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 가입자 단말기의 요구에 의한 어웨이크 모드 상태 천이 과정을 도시한 흐름도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 요구에 의한 어웨이크 모드 상태 천이 과정을 도시한 흐름도.

Claims (20)

  1. 소정의 가입자 단말기와 기지국 상호간에 전송할 데이터가 존재하지 않는 슬립 모드(sleep mode) 상태와, 전송할 데이터가 존재하는 어웨이크 모드(awake mode) 상태를 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 가입자 단말기가 상기 슬립 모드 상태에서 상기 어웨이크 모드 상태로 천이하기 위한 방법에 있어서,
    상기 어웨이크 모드 상태에서, 상기 가입자 단말기에 고유한 전용 직교 코드를 상기 기지국으로부터 수신하고 상기 슬립 모드 상태로 천이하는 과정과,
    상기 슬립 모드 상태에서 상기 어웨이크 모드 상태로 천이하고자 할 때, 상기 수신된 전용 직교 코드를 사용하여 상기 기지국으로 메시지를 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전용 직교 코드는 상기 가입자 단말기에게 고유하게 할당되는 PN 코드임을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 어웨이크 모드 상태에서,
    상기 가입자 단말기는 상기 수신된 전용 직교 코드의 사용 가능 기간에 대한 정보를 더 포함하여 수신함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전용 직교 코드는 상기 기지국이 전송하는 슬립 요구 메시지에 포함되어 전송됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전용 직교 코드는 상기 가입자 단말기의 슬립 요구 메시지에 대응되어 상기 기지국이 전송하는 슬립 응답 메시지에 포함되어 전송됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 슬립 모드 상태에서 상기 가입자 단말기가 상기 전용 직교 코드를 사용하여 전송하는 상기 메시지는 트래픽 지시 메시지임을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 슬립 모드 상태에서 상기 가입자 단말기가 상기 전용 직교 코드를 사용하여 전송하는 상기 메시지는 상기 기지국이 전송하는 트래픽 지시 메시지에 대응하여 전송하는 트래픽 확인 메시지임을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬립 모드 상태에서 상기 가입자 단말기가 상기 전용 직교 코드를 사용하여 전송하는 상기 메시지는 대역 요청 메시지임을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수신된 전용 직교 코드를 사용하여 상기 기지국으로 전송하는 메시지는 비경쟁 접속 메시지임을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 수신된 전용 직교 코드의 사용 가능 기간이 경과하였을 경우, 상기 가입자 단말기는 상기 메시지를 경쟁 접속 방식을 통해 전송함을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 소정의 가입자 단말기와 기지국 상호간에 전송할 데이터가 존재하지 않는 슬립 모드(sleep mode) 상태와, 전송할 데이터가 존재하는 어웨이크 모드(awake mode) 상태를 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 기지국이 상기 가입자 단말기에게 전용 직교 코드를 할당하는 방법에 있어서,
    상기 어웨이크 모드 상태에서 상기 슬립 모드로 천이하고자 할 경우, 상기 가입자 단말기에 고유한 전용 직교 코드를 할당하여 상기 가입자 단말기에게 전송하는 과정과,
    상기 슬립 모드 상태로 천이한 후, 상기 가입자 단말기에 할당한 전용 직교 코드에 의해 전송된 신호를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 신호를 상기 전용 직교 코드에 매핑된 상기 가입자 단말기에 대한 신호로 판단하여 처리하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전용 직교 코드는 상기 가입자 단말기에게 고유하게 할당되는 PN 코드임을 특징으로 하는 상기 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 어웨이크 모드 상태에서,
    상기 기지국은 상기 할당한 전용 직교 코드의 사용 가능 기간에 대한 정보를 더 포함하여 전송함을 특징으로 하는 상기 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 전용 직교 코드는 상기 기지국이 전송하는 슬립 요구 메시지에 포함되어 전송됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전용 직교 코드는 상기 가입자 단말기의 슬립 요구 메시지에 대응되어 상기 기지국이 전송하는 슬립 응답 메시지에 포함되어 전송됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 슬립 모드 상태에서 상기 가입자 단말기로부터 수신된 상기 메시지는 트래픽 지시 메시지임을 특징으로 하는 상기 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 슬립 모드 상태에서 상기 가입자 단말기로부터 수신된 상기 메시지는 상기 기지국이 전송하는 트래픽 지시 메시지에 대응하여 전송하는 트래픽 확인 메시지임을 특징으로 하는 상기 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 슬립 모드 상태에서 상기 가입자 단말기로부터 수신된 상기 메시지는 대역 요청 메시지임을 특징으로 하는 상기 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 수신된 전용 직교 코드를 사용하여 상기 기지국으로 전송하는 메시지는 비경쟁 접속 메시지임을 특징으로 하는 상기 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 수신된 전용 직교 코드의 사용 가능 기간이 경과하였을 경우, 상기 가입자 단말기는 상기 메시지를 경쟁 접속 방식을 통해 전송함을 특징으로 하는 상기 방법.
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