KR20050040087A - 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법 - Google Patents

멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 무선 통신 시스템에서 제어국과 기지국이 호가 설정된 이동 단말들에게 할당된 프레임 오프셋별로 멀티 프레임을 이용하여 데이터를 전송한다. 순방향 데이터 전송의 경우, 제어국은 각 이동 단말에 전송할 데이터를 프레임 오프셋별로 패킷화하여 멀티 프레임들을 생성한다. 그 다음 제어국은 소켓 함수를 호출하여 그 생성된 멀티 프레임들을 해당 기지국으로 전송한다. 제어국으로부터 멀티프레임을 수신한 기지국은 디먹싱을 수행하여 해당 데이터를 해당 이동 단말로 전송한다. 역방향 데이터 전송의 경우, 기지국은 각 이동단말로부터 수신된 데이터를 프레임 오프셋별로 패킷화하여 멀티 프레임들을 생성한다. 그 다음 기지국은 소켓 함수를 호출하여 그 생성된 멀티 프레임들을 제어국으로 전송한다. 제어국은 그 멀티 프레임을 디먹싱하여 각 데이터를 교환국으로 전송한다.
이와 같이 프레임 오프셋별로 데이터를 그룹화하여 멀티 프레임으로 전송함으로써 소켓 함수의 호출횟수를 줄일 수 있다.

Description

멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법{method for transmitting data using multi frame in wireless communication system}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 무선 통신 시스템에서 기지국과 제어국간에 멀티 프레임(multiframe)을 이용하여 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 기반의 무선 통신 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 크게 교환국(1)과, 제어국(2)과, 기지국(3)과, 이동 단말(4)로 이루어진다. 일반적으로 종래의 무선 통신 시스템은 백본망(back bone network)으로 ATM망을 사용하고 있다. 이에 따라 제어국(2)과 기지국(3)은 ATM 인터페이스를 통해 연결된다.
교환국(Mobile Switching Center)(1)은 무선통신 네트워크에서 교환기능을 수행하며, 이동 가입자를 네트워크 내의 각종 부가장비(SMS, VMS 등)와 연결하여 부가서비스를 제공하거나, 다른 네트워크와 연결하여 서비스를 제공하는 역할을 한다.
교환국(1)은 제어국(2)과는 E1을 통해 PCM(pulse code modulation) 데이터를 주고 받고, 국설 유선교환기(미도시됨)와 연결되어 유선 교환기능을 수행한다.
제어국(Base Station Controller)(2)은 기지국(3)과 교환국(1)사이에서 음성호와 서킷 데이터호를 연결하고, 기지국(3)과 DCN(미도시됨)사이에서 패킷 데이터호를 연결한다. 제어국(2)은 음성호에 대해서는 보코딩 기능을 수행하며 BSM(미도시됨)의 제어로 기지국(3)을 운용 및 유지보수하는 기능을 수행한다.
제어국(2)에는 SDU(Selection and Dsitribution unit)가 탑재되어 기지국(3)과의 각종 데이터를 송수신하는 기능을 한다. 즉, 이동 단말(4)에서 기지국(3)을 통해 수신한 음성 프레임을 PCM 데이터로 변환하여 교환국(1)으로 전송하고 교환국(1)으로부터 수신한 PCM 데이터를 보코딩하여 기지국(3)의 채널카드를 통해 이동 단말(4)로 전송한다.
핸드오프(handoff)중일 때는 핸드오프 중인 여러개의 기지국(3)으로부터 수신한 역방향 음성 프레임 중 가장 상태가 양호한 프레임 1개를 선택하는 선택(selection)기능과 교환국(1)으로부터 수신된 음성 프레임을 여러개의 기지국(3)으로 배분하는 배분(distribution)기능을 수행한다.
기지국(Base station Transceiver System)(3)은 이동 단말(MS)(4)과 무선으로 정합하여 이동 가입자에게 이동통신 서비스를 제공하는 기능을 수행한다.
이와 같이 구성된 ATM 기반 무선 통신 시스템에서 제어국(2) 및 기지국(3)과 이동 단말(4)간에 수행되는 데이터 전송에 대하여 설명하도록 한다.
여기에서는 여러가지 데이터 중에서 음성 프레임에 대하여 설명할 것이며, 기지국(3)과 이동 단말(4)간에 최초 호설정하는 과정에 대하여는 설명을 생략하고, 제어국(2) 및 기지국(3)과 이동 단말(4)간에 호설정이 이루어진 상태에서 음성 통화를 위해서 음성 프레임을 송수신하는 과정에 대하여 설명하도록 한다.
제어국(2) 및 기지국(3)과 이동 단말(4)은 일단 호설정이 정상적으로 이루어지면, 음성 통화를 위해서 20ms마다 음성 프레임을 송수신한다. 20ms마다 음성 프레임을 송수신하는 것은 정상적인 음성 서비스를 제공하기 위한 것이다. 따라서, 무선 채널을 할당받은 각 이동 단말(4)은 적어도 20ms마다 한번씩은 무선 시스템과 음성 프레임을 송수신하게 된다. 이때, 각 이동 단말은 서로 다른 이동 단말과의 무선채널을 사용함에 있어서 서로 시간차를 두고 자기에게 주어진 시점에 무선채널을 할당받게 된다. 일반적으로, 음성 프레임 전송은 매 20ms를 주기로 하여 16개의 프레임 오프셋으로 나누어 이루어진다. 이에 따라 각 이동 단말은 자신에게 할당된 프레임 오프셋에 해당하는 시점에서 음성 프레임을 송수신하게 된다.
종래의 ATM 기반 무선 시스템에서 음성 프레임이 전송될 때는 1 패킷이 전송될때마다 53 바이트(bytes)의 고정셀(fixed cell)이 물리계층을 통해 전송된다. 제어국(2)은 이동 단말(4)로 음성 프레임을 전송할 경우, 해당 이동 단말(4)에 할당된 프레임 오프셋(frame offset)을 찾아서 20ms 주기 중에서 그 프레임 오프셋에 해당하는 시간에 순방향 프레임(forward frame)을 전송하게 된다.
이때, 음성 프레임은 제어국(2)에서 기지국(3)으로 AAL2(ATM Adaptation Layer 2) 셀 형태로 전송된다. 20ms를 16개의 프레임 오프셋 개수로 나누면 1.25ms가 되며 GPS 시스템 타임 중 해당 되는 1.25ms에 제어국(2)에서 기지국으로 음성 프레임을 송신한다.
도 2는 도 1에 도시된 ATM 기반 무선 통신 시스템에서 음성 프레임 송수신 절차를 나타낸다. 도 2를 참조하면 프레임 오프셋의 값이 각각 0, 3, 11, 14 일때 제어국(2)이 기지국(3)에 음성 프레임을 전송하고 있다. 제어국(2)으로부터 기지국(3)에 전송되는 각각의 음성 프레임에는 기지국 정보, 사용자 정보, 사용자 데이터가 포함된다. 기지국(3)은 제어국(2)로부터 자신에게 해당하는 음성 프레임을 받아서 해당 이동 단말(4)에 사용자 데이터만을 전송해준다.
한편, ATM 방식의 경우에는 제어국(2)과 기지국(3)에 각각 ATM 디바이스가 설치되어 있다. 따라서, 제어국(2)에서 음성 프레임을 처리하기 위해 구동되는 응용 소프트웨어 모듈은 전송할 음성 프레임을 제어국(3)내에 설치된 ATM 디바이스까지 전달해주는 기능까지만 수행하면 된다. 그 이후로는 제어국(3)과 기지국(4)에 각각 설치된 ATM 디바이스끼리 통신을 수행하여 하드웨어적으로 음성 프레임을 송수신한다. 이는 미리 제어국(2)과 기지국(3)간에 ATM 경로가 할당되어 있기 때문이다.
이와 같이, 기지국과 제어국사이의 통신방식이 ATM인 경우에는 하위계층에서의 전송 책임이 ATM 디바이스들을 이용하여 하드웨어적인 방법을 사용하여 빠른 시간에 전송이 이루어지게 된다.
한편, 종래에는 무선 통신 시스템의 백본망으로 ATM이 많이 사용되었지만, 점차 이더넷(Ethernet)을 백본망으로 사용할 필요가 대두되었다.
그러나, 백본망으로 이더넷 방식을 사용하게 되면 ATM 디바이스와 같은 별도의 전송전담 하드웨어를 구비하지 않는 한, 전송시 시스템의 성능에 막대한 영향을 미치게 된다.
즉, 무선 통신 시스템의 백본망을 이더넷(Fast Ethernet)으로 하여 구성할 경우에 제어국(2)이 이동 단말(4)로 음성 프레임을 전송하기 위해서는 제어국(2)에서 구동되어 음성 프레임을 처리하는 응용 소프트웨어모듈이 음성 프레임을 전송하기 위한 소켓(socket)함수를 호출한다. 소켓 함수를 호출하는 것은 각 이동 단말에 음성 프레임을 전송할 때마다 이루어진다.
그런데, 고속 이더넷 환경에서는 제어국(2)의 응용 소프트웨어 모듈이 소켓 함수를 호출하여 음성 프레임을 전송하는 경우 IP 통신 환경을 이용하기 때문에 기지국(3)으로 음성 프레임을 최종 전송할까지 그 처리를 관리하고 있어야 한다. 이는 종래에 ATM 방식을 사용할 때 전송할 음성 프레임을 ATM 디바이스에 저장만 해놓으면, 그 다음의 작업은 ATM 디바이스에서 이루어지던 것과는 달리 응용 소프트웨어를 구동하기 위한 시스템의 로드(load)와 크고 처리 시간이 많이 소요된다. 이에 따라 음성 프레임의 단위 시간당 전송처리능력이 저하되는 문제점이 있다.
즉, ATM 기반에서는 ATM 디바이스를 이용하여 AAL2로 음성 프레임을 셀로 전송시에는 무리없이 수행이 되지만, 고속 이더넷을 이용할 경우 ATM 이용시 보다 전송시 많은 시간이 필요하게 된다. 따라서 같은 용량의 시스템 구현시 고속 이더넷을 이용하여 음성 프레임을 전송하게 되면 오버런(overrun)이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 제어국과 기지국이 이동 단말과 데이터를 전송할 때 시스템의 부하를 줄이고 처리시간을 줄여서 음성 프레임을 효과적으로 송수신할 수 있는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어국과 기지국이 호가 설정된 이동 단말들에게 할당된 프레임 오프셋별로 멀티 프레임을 이용하여 데이터를 전송한다.
순방향 데이터 전송의 경우, 제어국은 각 이동 단말에 전송할 데이터를 프레임 오프셋별로 패킷화하여 멀티 프레임들을 생성한다. 그 다음 제어국은 소켓 함수를 호출하여 그 생성된 멀티 프레임들을 해당 기지국으로 전송한다. 제어국으로부터 멀티프레임을 수신한 기지국은 디먹싱을 수행하여 해당 데이터를 해당 이동 단말로 전송한다.
역방향 데이터 전송의 경우, 기지국은 각 이동단말로부터 수신된 데이터를 프레임 오프셋별로 패킷화하여 멀티 프레임들을 생성한다. 그 다음 기지국은 소켓 함수를 호출하여 그 생성된 멀티 프레임들을 제어국으로 전송한다. 제어국은 그 멀티 프레임을 디먹싱하여 각 데이터를 교환국으로 전송한다.
이와 같이 데이터를 전송할 때 프레임 오프셋별로 데이터를 그룹화하여 멀티 프레임으로 전송함으로써 소켓 함수의 호출횟수를 줄일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 고속 이더넷을 백본망으로 사용하는 무선 통신 시스템의 구성 블록도이다. 도 3을 참조하면, 무선 통신 시스템의 제어국(20)과 기지국(30)이 고속 이더넷(Fast ethernet)을 통해 연결된다.
이하에서는 제어국(20)과 기지국(30)이 고속 이더넷을 통해 연결된 경우에 대하여 설명하며, 특별한 언급이 없는한 이더넷하면 고속 이더넷을 의미하는 것으로 한다. 그러나, 여기에서 고속 이더넷은 10Mbps에서 100Mbps 속도를 제공하는 IP 네트워크(Internet Protocol)의 일례이며, 따라서 본 발명은 고속 이더넷에 국한되지 않고 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet), 10기가비트 이더넷, 테라비트 이더넷(Tbps) 등 다양한 IP 네트워크가 사용될 수 있다.
아울러, 이하에서는 음성 프레임에 대하여 설명하도록 한다. 그러나, 여기에서 음성 프레임은 본 발명에 따른 IP 기반 무선 통신 시스템에서 송수신되는 각종 데이터중의 일예이며, 따라서 본 발명은 음성 프레임에 국한되지 않고 다양한 데이터에 적용할 수 있다.
교환국(Mobile Switching Center)(10)은 무선통신 네트워크에서 교환기능을 수행하며, 이동 가입자를 네트워크 내의 각종 부가장비(SMS, VMS 등, 미도시됨)와 연결되어 부가서비스를 제공하거나, 다른 네트워크와 연결하여 서비스를 제공하는 역할을 한다.
교환국(10)은 제어국(20)과는 E1을 통해 PCM 데이터를 주고 받고, 국설 유선교환기(미도시됨)와 연결되어 유선 교환기능을 수행한다.
제어국(Base Station Controller)(20)은 기지국(3)과 교환국(1)사이에서 음성호와 서킷 데이터호를 연결하고, 기지국(3)과 DCN(미도시됨)사이에서 패킷 데이터호를 연결한다. 제어국(2)은 음성호에 대해서는 보코딩 기능을 수행하며 BSM(미도시됨)의 제어로 기지국(3)을 운용 및 유지보수하는 기능을 수행한다.
제어국(20)에는 SDU(Selection and Dsitribution unit)가 탑재되고 이더넷을 통하여 기지국(30)과의 음성 프레임을 송수신하는 기능을 한다. 즉, 이동 단말(40)에서 기지국(30)을 통해 수신한 음성 프레임을 PCM 데이터로 변환하여 교환국(10)으로 전송하고 교환국(1)으로부터 수신한 PCM 데이터를 보코딩하여 고속 이더넷을 사용하여 기지국(30)의 채널카드를 통해 이동 단말(40)로 전송한다.
제어국(20)은 이더넷 환경에서 음성 프레임을 전송함에 따라 소켓 함수를 호출하여 음성 프레임을 전송한다. 아울러, IP 통신 환경을 이용하기 때문에 기지국(3)으로 음성 프레임을 최종 전송할까지 그 처리를 관리하고 있게 된다.
제어국(20)은 각 이동 단말(40)에게 음성 프레임을 전송할때마다 소켓 함수를 호출하게 되면, 시스템의 부하가 커지게 된다. 따라서, 제어국(20)은 여러개의 이동 단말에 전송할 음성 프레임을 그룹화하여 멀티 프레임으로 생성한 다음 소켓 함수를 호출하여 그 생성된 멀티 프레임을 전송한다. 이렇게 함으로써, 각 이동 단말에 음성 프레임을 전송하기 위해 소켓 함수를 호출하는 횟수를 줄일 수 있게 된다.
이를 위해 제어국(20)은 호가 설정된 이동 단말에 임의의 프레임 오프셋을 할당하고, 각 이동 단말에 전송할 음성 프레임을 프레임 오프셋별로 패킷화하여 멀티 프레임들을 생성한다. 그 다음 그 멀티 프레임을 전송하기 위해 소켓 함수를 호출하여 해당 기지국(30)으로 전송한다.
아울러, 이동 단말(40)이 핸드오프(handoff)중일 때는 핸드오프 중인 여러개의 기지국(30)으로부터 수신한 역방향 음성 프레임 중 가장 상태가 양호한 프레임 1개를 선택하는 선택(selection)기능과 교환국(1)으로부터 수신된 음성 프레임을 여러개의 기지국(30)으로 배분(distribution)한다. 여러개의 기지국(30)으로부터 수신한 역방향 음성 프레임 중 가장 상태가 양호한 프레임 1개를 선택하는 선택(selection)기능과 교환국(1)으로부터 수신된 음성 프레임을 여러개의 기지국(30)으로 배분(distribution)하는 기술에 대하여는 여러가지 이미 공지되어 있으므로 여기에서는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.
기지국(Base station Transceiver System)(30)은 제어국(20)으로부터 고속 이더넷을 통하여 음성 프레임을 송수신하고, 이동 단말(MS)(40)과 무선으로 정합하여 이동 가입자에게 이동통신 서비스를 제공하는 기능을 수행한다.
기지국(30)은 각 이동 단말로부터 수신된 음성 프레임을 제어국(20)으로 전송한다. 기지국(30)도 제어국(20)으로 음성 프레임을 전송할때 이더넷 환경에서 음성 프레임을 전송함에 따라 소켓 함수를 호출하여 음성 프레임을 전송한다. 아울러, IP 통신 환경을 이용하기 때문에 제어국(20)으로 음성 프레임을 최종 전송할때 까지 그 처리를 관리하고 있게 된다.
기지국(30)도 각 이동 단말(40)로부터 음성 프레임을 수신하여 제어국(20)으로 전송할때마다 소켓 함수를 호출하게 되면, 시스템의 부하가 커지게 된다. 따라서, 기지국(30)은 여러개의 이동 단말로부터 수신된 음성 프레임을 그룹화하여 멀티 프레임으로 모아 생성한 다음 소켓 함수를 호출하여 그 생성된 멀티 프레임을 제어국(20)으로 전송한다. 이렇게 함으로써, 각 이동 단말로부터 수신된 음성 프레임을 제어국(20)으로 전송하기 위해 소켓 함수를 호출하는 횟수를 줄일 수 있게 된다.
이를 위해 기지국(30)은 호가 설정된 각 이동 단말로부터 음성 프레임이 수신되면 패킷화하여 멀티 프레임들을 생성한다. 그 다음 그 멀티 프레임을 제어국(20)으로 전송하기 위해 소켓 함수를 호출하여 고속 이더넷을 통해 연결된 제어국(30)으로 전송한다.
이와 같이 구성된 고속 이더넷 기반 무선 통신 시스템에서 제어국(20) 및 기지국(30)과 이동 단말(40)간에 수행되는 음성 프레임 송수신 처리에 대하여 설명하도록 한다.
여기에서는 기지국(30)과 이동 단말(40)간에 최초 호설정하는 과정에 대하여는 설명을 생략하고, 기지국(30)과 이동 단말(40)간에 호설정이 이루어진 상태에서 음성 통화를 위해서 음성 프레임을 송수신하는 과정에 대하여 설명하도록 한다.
제어국(20) 및 기지국(30)과 이동 단말(40)은 일단 호설정이 정상적으로 이루어지면, 음성 통화를 위해서 20ms마다 음성 프레임을 송수신한다. 20ms마다 음성 프레임을 송수신하는 것은 정상적인 음성 서비스를 제공하기 위한 것이다. 따라서, 무선 채널을 할당받은 각 이동 단말(40)은 적어도 20ms마다 한번씩은 기지국(30)을 통해 제어국(20)과 음성 프레임을 송수신하게 된다. 이때, 각 이동 단말(40)은 각자에게 할당된 무선채널을 사용함에 있어서 서로 시간차를 두고 각자에게 할당된 시점에 무선채널을 사용할 수 있게 된다.
제어국(20)은 호설정이 이루어진 이동단말에 대하여 프레임 오프셋을 할당한다. 프레임 오프셋을 할당하는 방법에는 여러가지 방식이 있을 수 있다. 예를 들면, 기지국별로 프레임 오프셋을 할당할 수 있다. 즉, 동일한 기지국에 속하는 이동 단말에 대하여 프레임 오프셋을 할당하면 된다.
예를 들어, 음성 프레임 전송은 매 20ms를 주기로 하여 16개의 프레임 오프셋으로 나눌 수 있다. 이에 따라 각 이동 단말은 자신에게 할당된 프레임 오프셋에 해당하는 시점에서 음성 프레임을 송수신하게 된다.
제어국(20)은 각 이동 단말에 대하여 프레임 오프셋을 할당한 다음, 각 이동 단말에게 전송할 음성 프레임을 프레임 오프셋별로 그룹화하여 멀티 프레임을 생성한다. 이 멀티 프레임에는 기지국정보와, 각 이동 단말정보, 실제 음성 데이터가 포함된다. 여러 단말에 해당하는 음성 프레임들을 그룹화하여 멀티 프레임을 생성하는 것이므로 여러 이동 단말정보와, 해당 이동 단말에 전송될 음성 프레임들로 구성된다.
제어국(20)은 임의의 프레임 오프셋에 해당하는 시점이 되면 해당 프레임 오프셋에 대응하여 생성된 멀티 프레임을 각각 해당 기지국(30)에게 전송한다. 이때, 생성된 멀티 프레임을 전송하기 위해 소켓 함수가 호출된다. 프레임 오프셋별로 생성된 멀티 프레임이 전송될 때마다 소켓 함수가 호출된다.
제어국(20)은 이동 단말(40)로 음성 프레임을 전송하기 위해 임의의 프레임 오프셋에 해당하는 시간이 되면, 그 프레임 오프셋에 해당하여 생성된 멀티 프레임을 찾는다. 해당 멀티 프레임이 존재하면 그 멀티 프레임을 해당 기지국으로 전송하기 위한 소켓 함수를 호출한다.
예를 들어, 각 이동 단말에 16개의 프레임 오프셋을 할당한다고 하면, 20ms를 16개의 프레임 오프셋 개수로 나누면 1.25ms가 되며 GPS 시스템 타임 중 해당 되는 1.25ms에 제어국(20)에서 기지국(30)으로 음성 프레임을 송신한다.
예를 들어, 순방향 미디어 프로세스에서 20ms당 최대 120 가입자 데이터 처리를 한다고 가정하면 1.25ms당 7 ~ 8 가입자에 대한 처리를 수행해야 한다. 또한 핸드오프를 가정하여 제어국(20)이 최대 3개의 기지국(30)과 핸드오프를 수행한다고 하면 21 ~ 24 개의 음성 프레임을 1.25ms 내에 기지국(30)으로 전송해야 한다.
물론 1.25ms 내에 순방향 데이터의 전송과 역방향 데이터의 전송이 모두 수행되어야 한다.
이때, 제어국(20)은 동일 기지국(30)에 속한 이동 단말(40)과의 통신시에는 해당 이동 단말들(40)에게 동일한 프레임 오프셋을 할당하여 각 이동 단말들에게 전송할 음성 프레임들을 멀티 프레임으로 구성하여 저장했다가 한번의 소켓 함수호출를 통해 전송한다. 기지국(30)은 교환국(20)으로부터 전송된 멀티 프레임을 디먹스(demux)하여 자신의 무선 영역에 속해 있는 해당 이동단말들에게 해당 음성 프레임을 전송하도록 한다.
즉, 제어국(20)은 전송할 음성 프레임이 동일한 기지국(30)에 속한 것으로 판단되면 해당 사용자 정보(통신하고자 하는 단말기)와 사용자 데이터(음성 혹은 데이터 데이터)를 메시지에 추가하여 기지국(30)으로 전송하게 된다.
도 4는 도 3에 도시된 이더넷 기반 무선 통신 시스템에서 음성 프레임 송수신 절차를 나타낸다. 도 4를 참조하면 프레임 오프셋의 값이 0일때, 제어국(20)이 기지국(30)를 통해 멀티 프레임으로 이루어진 음성프레임을 이동 단말에 전송하고 있다.
즉, 프레임 오프셋이 0일 경우에 제어국(20)에서 기지국(30)에 전송하는 멀티 프레임에는 기지국 정보, 사용자1 정보, 사용자1 데이터, 사용자2 정보, 사용자2 데이터, 사용자3 정보, 사용자3 데이터, 사용자4 정보, 사용자4 데이터가 포함된다.
기지국(30)은 단위 주기 동안 해당 정보들을 멀티 프레임으로 저장했다가 해당 프레임 오프셋에 해당 하는 시점이 되면 소켓함수를 호출하여 그 저장된 멀티 프레임을 해당 기지국으로 일시에 전송한다. 제어국(20)으로부터 이러한 멀티 프레임 데이터를 수신하면 그 멀티 프레임데이터를 보코딩하여 각 이동 단말별로 음성 프레임을 추출해낸다. 따라서, 기지국(30)은 사용자1 이동단말에 사용자1 데이터를 전송하고, 사용자2 이동 단말에 사용자2 데이터를 전송하고, 사용자3 이동 단말에 사용자3 데이터를 전송하고, 사용자4 이동 단말에 사용자 4 데이터를 전송한다.
도 5는 도 4에 도시된 이더넷의 프레임을 나타낸다.
도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 이더넷에서 전달되는 데이터는 프레임으로 패키지화 된다. 본 발명은 이러한 이더넷 프레임 형식을 가지는 하나의 프레임에 각 이동 단말로 전달되는 다수개의 데이터를 패킷화하여 멀티 프레임을 생성하여 전송하는 것이다. 각 필드를 설명하면 다음과 같다.
Preamble : 8byte 차지. 프레임의 시작과 끝을 알려 주는 부분. 시작 프레임은 0s과 1s이 쓰이고 끝 부분에 11가 쓰인다.
Destination Address : 프레임이 전송되어야 할 목적지 Data-Link 주소(=Mac Address)가 들어가는 부분. 이 부분에 주소가 1s(=ff:ff:ff:ff:ff:ff)로 표현된다면, 브로드캐스트 프래임을 뜻하는 것이고, 해당 프레임은 모든 이더넷 아답터에 전달된다.
Source Address : 프레임을 전송하는 스테이션의 Data_Link 주소(=Mac Address)를 뜻한다.
EtherType : 프레임이 어떤 프로토콜 타임과 연계되어 있는지 알려 주는 필드로, IP (EtherType 0x0800), ARP (0x0806), AppleTalk (0x809B)등이 있다.
Data : 상위 계층으로 부터 넘겨 받은 데이터가 여기에 담기게 됨. 이 필드의 크기는 46 ~ 1500 bytes 사이여야만 한다. 만일 상위 계층으로 부터 46 byte 이하의 데이터를 받게 되면, 최소 46 Byte가 되도록 더미 데이터를 붙인다. 아울러, 1500 byte가 넘는 경우 분할하여 보낸다.
FCS : Frame Check Sequence의 약자로, CRC 라고도 불리며, 4 byte 차지를 차지하고 프레임의 오류 체크하는데 사용된다.
한편, CSMA/CD 방식의 통신에서는 UDP의 경우 1500 bytes 미만의 경우라면 패킷의 크기와는 상관없이 전송빈도(함수 호출빈도)에 의하여 시스템의 부하가 커짐을 알 수 있다. 일반적으로 음성 프레임의 크기는 메시지 헤더를 포함하여 수백 bytes 미만으로 구성된다. 이 경우 UDP 층의 패킷 재조립이 필요없는 MAX_PDU_SIZE인 1500 바이트 미만에서 멀티 프레임을 구성하여 전송하므로서 네트워크상에서 재조립에 따르는 지연을 줄이고 빈번한 소켓 함수 호출빈도를 줄여서 전체적인 시스템의 성능향상을 도모할 수 있다.
또한 서브셀(subcell)당 30 유저 정도의 가입자 처리를 한다고 가정하면 16개의 프레임 오프셋 대신에 4개의 프레임 오프셋만 사용하면 되므로 1.25ms 가 아닌 5ms 마다 SDU 및 보코딩 기능을 수행할 수 있으며 이는 시스템의 부하를 크게 줄일 수 있다. 이 기능은 음성뿐만 아니라 데이터 통신에도 동일하게 적용된다.
본 발명에 의하면, 제어국과 기지국이 IP 네트워크로 연결된 무선 시스템에서 제어국과 기지국간의 각종 데이터의 송수신시 제어국 또는 기지국이 상대방으로 데이터를 전송해야 할 경우 각 이동 단말별 데이터를 전송할 때마다 소켓 함수를 호출하지 않고, 프레임 오프셋별로 데이터를 그룹화하여 멀티 프레임으로 전송함으로써 실제적인 데이터의 전송 횟수를 줄임으로써, 소켓 함수의 호출횟수를 효과적으로 줄일 수 있고 이에 따라 시스템의 부하를 줄일 수 있어서 시스템의 자원을 효과적으로 사용할 수 있다.
도 1은 일반적인 ATM 기반의 무선 통신 시스템의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 ATM 기반 무선 통신 시스템에서 음성 프레임 송수신 절차도.
도 3은 본 발명에 따른 고속 이더넷을 백본망으로 사용하는 무선 통신 시스템의 구성 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 이더넷 기반 무선 통신 시스템에서 음성 프레임 송수신 절차도.
도 5는 도 4에 도시된 이더넷 프레임의 형식을 보여주는 도면.

Claims (13)

  1. 무선 통신 시스템에서 제어국과 기지국의 데이터 전송방법에 있어서,
    제어국이 호가 설정된 이동 단말들에게 프레임 오프셋을 할당하는 단계와,
    상기 제어국은 상기 이동 단말들에게 전송할 데이터를 프레임 오프셋별로 그룹화하여 멀티 프레임으로 생성하는 단계와,
    상기 제어국은 그 생성된 멀티 프레임을 기지국에 전송하는 단계를 수행하는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 제어국으로부터 수신한 멀티 프레임을 디먹싱(demuxing)하여 해당 이동 단말들에게 해당 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어국과 기지국은 IP 네트워크로 연결된 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터는, 음성 프레임 또는 데이터 프레임을 포함하는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 멀티 프레임은,
    기지국 정보, 그 기지국을 이용하는 적어도 하나 이상의 이동 단말정보, 각 이동 단말에 전송할 데이터를 포함하는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 프레임 오프셋은,
    기지국별로 프레임 오프셋이 할당되어 동일한 기지국에 동일한 프레임 오프셋이 할당되는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  7. 무선 통신 시스템에서 제어국과 기지국의 데이터 전송방법에 있어서,
    제어국이 호가 설정된 이동 단말들에게 프레임 오프셋을 할당하는 단계와,
    상기 기지국은 상기 이동 단말들로부터 수신된 데이터를 프레임 오프셋별로 그룹화하여 멀티 프레임을 생성하는 단계와,
    상기 기지국은 그 생성된 멀티 프레임을 기지국에 전송하는 단계를 수행하는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어국은 그 멀티 프레임을 디먹싱(demuxing)하여 교환국에 전송하는 단계를 더 포함하는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제어국과 기지국은 IP 네트워크로 연결된 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 데이터는, 음성 프레임 또는 데이터 프레임을 포함하는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 멀티 프레임은,
    기지국 정보, 그 기지국을 이용하는 적어도 하나 이상의 이동 단말정보, 각 이동 단말에 전송할 데이터를 포함하는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 프레임 오프셋은,
    기지국별로 프레임 오프셋이 할당되어 동일한 기지국에 동일한 프레임 오프셋이 할당되는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
  13. 제어국과 기지국이 IP 네트워크로 연결된 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법에 있어서,
    제어국이 호가 설정된 이동 단말들에게 프레임 오프셋을 할당하는 단계와,
    상기 제어국은 상기 이동 단말들에게 전송할 데이터를 프레임 오프셋별로 그룹화하여 멀티 프레임으로 생성하고, 소켓 함수를 호출하여 그 생성된 멀티 프레임을 기지국에 전송하고, 상기 기지국은 그 멀티 프레임을 디먹싱하여 해당 이동 단말들에게 해당 데이터를 전송하는 순방향 데이터 전송 단계와,
    상기 기지국은 상기 이동 단말들로부터 수신된 데이터를 프레임 오프셋별로 그룹화하여 멀티 프레임을 생성하여 호출된 소켓 함수를 통하여 제어국에 전송하고, 상기 제어국은 그 멀티 프레임을 디먹싱하여 교환국에 전송하는 역방향 데이터 전송 단계를 포함하는 멀티 프레임을 이용한 무선 통신 시스템의 데이터 전송방법.
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