KR20050064906A - 고속 하향 패킷 접속을 지원하는 이동 통신 시스템에서패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3GPP 비동기식(UMTS) 이동 통신 시스템과 같이 고속 하향 패킷 접속(HSDPA: High Speed Downlink Packet Access)을 지원하는 이동 통신 시스템에서 베어러 유형에 관한 정보를 이용하여 패킷 스케줄링을 원활하게 하며 각각의 베어러 특성에 맞는 스케줄링을 할 수 있도록 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 고속 하향 패킷 접속(HSPDA)을 지원하는 이동 통신 시스템에 있어서, 기지국이 기지국 제어기로부터 패킷의 베어러 유형에 대한 정보를 제공받는 단계; 및 상기 기지국의 패킷 스케줄러(packet scheduler)에서 상기 베어러 유형에 대한 정보를 추가로 고려하여 패킷 스케줄링을 하는 단계를 포함하는 구성됨을 특징으로 한다.

Description

고속 하향 패킷 접속을 지원하는 이동 통신 시스템에서 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법{Method of bearer establishment for packet scheduling in mobile communication system providing HSDPA}

본 발명은 고속 하향 패킷 접속을 지원하는 이동 통신 시스템의 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 3GPP 비동기식(UMTS) 이동 통신 시스템과 같이 고속 하향 패킷 접속(HSDPA: High Speed Downlink Packet Access)을 지원하는 이동 통신 시스템에서 베어러 유형에 관한 정보를 이용하여 패킷 스케줄링을 원활하게 하며 각각의 베어러 특성에 맞는 스케줄링을 할 수 있도록 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법에 관한 것이다.

제3세대 비동기 이동 통신 시스템(UMTS-Universal Mobile Terrestrial System)은 유럽식 표준인 GSM(Global System for Mobile Communications)에서 진화한 제3세대 이동 통신 시스템으로, GSM 핵심망(Core Network)을 기본으로 하여 무선 접속망(RAN)에 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 기술을 접목하여 최고 2Mbps의 전송률을 통하여 다양한 서비스의 제공을 목표로 하고 있다. 이러한 시스템은 표준화 작업을 통해 R99에서 시작하여 현재 R6까지의 표준안을 제공하고 있다.

도1은 UMTS 이동 통신 시스템의 인터페이스와 시스템의 구성을 도시한 것이다.

UMTS는 크게 단말 장치(UE, 10), 무선 접속망(UTRAN, 20)과 핵심망(Core Network, 30)으로 구성되며, 무선 접속망은 다수의 기지국(Node B, 23)과 기지국 제어기(RNC, 25)로 이루어진다. 무선 접속망은 세 가지의 핵심망과 연결되며, 회선 교환을 위해서는 CS 도메인(domain)(31)과 연결되고, 패킷 교환을 위해서는 PS 도메인(32)과 연결되며, 방송 서비스를 위해서는 BC 도메인(33)과 연결된다.

비동기 시스템은 각각의 핵심망을 통하여 다음과 같이 네 가지의 기본 운반자(Bearer)를 제공한다.

1. 컨버세이셔널 클래스(conversational class): 실시간 서비스, 회선 교환 영역.

2. 스트리밍 클래스(streaming class): 실시간 서비스, 회선/패킷 교환 영역.

3. 인터랙티브 클래스(interactive class): 비실시간 서비스, 패킷 교환 영역.

4. 백그라운드 클래스(background class): 비실시간 서비스, 패킷 교환 영역.

여기서 실시간 서비스는 전송지연에 민감한 서비스이며 우선순위가 가장 높으므로 주로 회선 교환을 통하여 사용자에게 제공된다. 비실시간 서비스는 실시간 서비스에 비하여 전송지연에 민감하지 않으므로 실시간 서비스에 비하여 우선순위가 낮으며 간헐적으로 발생하기 때문에 주로 패킷 교환을 통하여 제공된다.

최근 하향 링크에서의 데이터 전송이 높은 비중을 차지함에 따라 비동기 시스템에서는 종래의 2Mbps를 제공하는 베어러에서 최대 10Mbps를 제공하는 고속 하향 패킷 접속(HSDPA) 기술이 개발 중에 있으며 고속 하향 패킷 접속 기술은 상기 기술한 네 가지 서비스 중에서 패킷 전송을 담당한다.

도2는 고속 하향 패킷 접속(HSPDA)을 제공하기 위하여 기존의 매체 접속 제어 장치와의 관계를 나타내고 있다. 기존의 매체 접속 제어 장치는 기지국 제어기에 위치하여 DTCH(Dedicated Traffic CHannel), DCCH(Dedicated Control CHannel), CTCH(Common Traffic CHannel), CCCH(Common Control CHannel) 등의 논리채널에 대한 서비스를 제공하였으나, 높은 최대 전송률, 전송 지연의 감소와 처리량 증대를 위하여 고속 하향 패킷 접속을 지원하는 시스템에서는 기지국에 HSDPA를 위한 MAC을 위치시킨다. 기지국에 위치한 MAC은 기지국 제어기로부터 패킷을 스케줄링하기 위한 정보를 제공받으며 무선 환경에 따라 능동적으로 동작할 수 있도록 구성된다. 도2에서, MAC-hs는 고속 하향 패킷 접속을 위한 매체 접속 제어 장치이고, MAC-d는 사용자 전용 매체 접속 제어 장치이며, MAC-c는 사용자 공통 매체 접속 제어 장치이다.

기지국에서의 패킷 스케줄링을 위하여, 라운드 로빙(round robin) 방식, MAX C/I 방식, 프로포셔녈 페어(proportional fair) 방식, MAX 큐(queue) 방식 등의 알고리즘이 고려되고 있다.

라운드 로빙 방식 알고리즘은 무선 환경을 고려하지 않고 사용자의 순서에 의해 패킷을 전송하는 방식이고, MAX C/I 방식 알고리즘은 무선 환경에서 최대의 전송처리량을 지원할 수 있는 사용자에게 우선적으로 패킷을 전송하는 방식이다. 또한, 프로포셔널 페어 방식 알고리즘은 평균 무선 환경보다 더 좋은 환경을 갖고 있는 사용자에게 우선적으로 전송하는 방법이고, MAX 큐 방식 알고리즘은 기지국 사용자 버퍼에 전송할 데이터가 많은 사용자에게 우선권을 주는 방식이다.

일반적으로 기지국의 처리량을 좋게 하기 위해서는 MAX C/I 방식을 사용하고, 보장 전송률을 확보하기 위해서는 MAX 큐 방식을 사용하며, 사용자 전송 지연과 기지국의 처리량을 모두 고려하였을 경우에는 프로포셔널 방식을 사용한다.

HSDPA 서비스를 제공하기 위하여 기지국에서의 패킷 스케줄러는 필수적으로 고려되어야 하는 사항이며 스케줄러의 역할에 따라 HSDPA의 성능이 좌우된다.

3GPP 비동기 시스템(UMTS)을 이용하여 패킷을 전송하기 위하여 DCH(Dedicated CHannel), FACH(Forward Access CHannel), CPCH(Common Packet CHannel) 등의 전송 채널을 이용하였으며, 최근 R5에서 링크 적응 기법(AMC)을 이용하여 채널 환경에 능동적으로 대처하고 ARQ 기능을 매체 접속 제어 기술(MAC)에 접목하여 처리량의 증대 및 전송 지연의 감소, 높은 최대 전송률을 구현하고 있다. 이러한 기술을 HSDPA라 하고 기존의 기술과 호환성을 유지하면서 하향링크에서 높은 전송율을 제공한다.

HSDPA가 제공되기 전에는 패킷 스케줄러가 기지국 제어기(RNC)에 위치하였으므로 상위 신호처리에 대한 정보를 같은 시스템에서 받아 스케줄링 입력 정보로 이용하였다. 반면 HSDPA는 고속 처리와 높은 패킷 처리량을 위하여 패킷 스케줄러를 기지국(Node B)에 위치시켰고, 이로 인하여 HSDPA 스케줄러는 기지국 제어기로부터 Iub 인터페이스를 통하여 베어러에 대한 정보를 획득하게 된다. 여기서 기지국 제어기는 기지국에 위치해 있는 패킷 스케줄러가 패킷 전송을 위한 정보를 제공하여 효율적인 전송을 하도록 한다. 도3은 이와 같은 과정을 도시한 것으로서 각 단계별 절차를 아래와 같이 요약할 수 있다.

제1단계는 기지국 제어기(RNC)가 기지국(Node B)에 HSDPA 총 전송 전력, HSDPA에 사용되는 OVSF 코드 등과 같은 스케줄링에 대한 기본 정보를 제공하는 단계이다.

제2단계는 기지국 제어기(RNC)가 기지국(Node B)에 사용자 식별 번호, 기지국 제어기에 위치한 매체 접속 제어 장치 정보, 사용자의 접속 능력 정보, 사용자 무선 환경에 관한 정보, 무선 환경 측정 방법 등과 같은 정보 사용자의 개별 정보를 제공하는 단계이다.

제3단계는 개별 사용자 패킷을 전송하는 단계이다.

여기서, 제1단계와 제2단계는 HSDPA를 설정하기 위한 신호 처리 단계이고, 제3단계는 설정된 HSDPA 운반자를 통하여 사용자에게 패킷을 전송하는 단계로서 사용자 간의 우선순위를 고려한 패킷 전송이 필요한 단계이다.

기존에 제안되어 있는 고속 하향 패킷 접속(HSDPA)은 무선 상태에 대한 정보와 기지국 버퍼에 있는 데이터에 대한 정보와 버퍼의 보장되는 전송율을 이용하여 기지국에서 패킷 스케줄링을 하고 이에 따라 패킷 전송을 하였다. 여기에는 설정되는 기본 베어러 유형에 대한 정보가 있지 않으므로 사용자의 특성에 맞는 서비스를 제공하기 어려우며 스케줄링도 기본적인 정보에 의존할 수밖에 없었다. 또한, 기존의 패킷 스케줄링은 무선 환경과 기지국에서의 전송지연 등의 값에 의해서만 운영되어 무선 환경이 좋거나 전송지연이 많은 패킷에게 우선권을 부여하였기 때문에 서비스 베어러가 갖고 있는 특성에 맞는 패킷 스케줄링을 할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고속 하향 패킷 접속(HSDPA: High Speed Downlink Packet Access)을 지원하는 이동 통신 시스템에서 베어러 유형에 관한 정보를 이용하여 패킷 스케줄링을 원활하게 하며 각각의 베어러 특성에 맞는 스케줄링을 할 수 있도록 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법을 제공하는 것이다.

발명의 요약

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 고속 하향 패킷 접속(HSPDA)을 지원하는 이동 통신 시스템에 있어서, 기지국이 기지국 제어기로부터 패킷의 베어러 유형에 대한 정보를 제공받는 단계; 및 상기 기지국의 패킷 스케줄러(packet scheduler)에서 상기 베어러 유형에 대한 정보를 추가로 고려하여 패킷 스케줄링을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법을 제공한다.

상기 베어러 유형에 대한 정보는 컨버세이셔널 클래스(conversational class), 스트리밍 클래스(streaming class), 인터랙티브 클래스(interactive class) 및 백그라운드 클래스(background class) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 베어러 유형에 대한 정보는 HSPDA 베어러를 설정하기 위한 기지국 제어기와 기지국 간 신호처리 단계에서 신호처리를 통하여 상기 기지국 제어기로부터 상기 기지국으로 전달될 수 있다. 상기 베어러 유형에 대한 정보는 Iub 또는 Iur 인터페이스의 전송 프로토콜(Frame Protocol)을 통하여 전송될 수 있다.

상기 베어러 유형에 대한 정보는 HSPDA 베어러 설정 이후 상기 기지국 제어기로부터 상기 기지국에 전달되는 사용자 패킷 내부에 상기 베어러 유형에 대한 정보에 대한 항목을 추가하여 상기 기지국으로 전달될 수 있다.

상기 베어러 유형에 대한 정보는 HSPDA 전송에 사용되는 우선 큐(priority queue)를 상기 베어러 유형에 따라 분류함으로써 상기 기지국 제어기로부터 상기 기지국으로 전달되는 것도 가능하다.

상기 베어러 유형에 따라 상기 우선 큐를 분류한 경우 상기 기지국 제어기가 사용자 패킷과 상기 우선 큐와의 연결 관계를 설정하고, 상기 기지국 제어기가 상기 베어러 유형과 상기 우선 큐의 연결 관계를 설정할 때, Iu 인터페이스의 신호 정보를 이용할 수 있다.

실시예

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 일 실시예에 의해 본 발명에 따른 고속 하향 패킷 접속을 지원하는 이동 통신 시스템에서 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법의 구성, 작용, 효과 및 다른 특징들이 명확해질 것이다.

본 발명은 기지국에서 패킷 스케줄링을 함에 있어서 기지국 제어기로부터 베어러 유형에 대한 정보를 기지국 제어기로부터 제공받아 이를 고려하여 기지국의 패킷 스케줄러에서 상기 베어러 유형에 대한 정보를 추가로 고려하여 패킷 스케줄링을 할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 기지국의 패킷 스케줄러가 패킷 스케줄링을 함에 있어서 기존에 제공하지 않은 베어러 유형에 대한 정보를 추가하여 스케쥴링한다. 기지국 제어기에서 기지국에 위치한 패킷 스케줄러에 베어러 유형에 대한 정보을 지시하기 위한 방법으로 다음의 세 가지 방법을 고려할 수 있다.

첫 번째 방법은 기지국 제어기와 기지국 간의 HSDPA 베어러 설정시에 상위 신호처리를 통하여 상기 베어러 유형에 대한 정보를 제공하는 방법이다. 즉, 도3에서 "RRC Connection Establishment" 단계에서 기지국 제어기가 사용자가 설정할 베어러의 유형을 파악한 후 "HSDPA Channel Setup" 단계에서 기지국에 베어러의 유형에 대한 정보를 알려주는 것이다. 상기 베어러 유형에 대한 정보는 Iub 또는 Iur 인터페이스의 전송 프로토콜(Frame Protocol)을 통하여 기지국 제어기로부터 기지국으로 전송될 수 있다.

두 번째 방법은 베어러 설정 이후 기지국 제어기로부터 기지국에 사용자 패킷을 전송할 때 패킷 내부에 베어러 유형에 대한 항목을 추가하여 이를 통해 베어러 유형에 대한 정보를 제공하는 것이다. 즉, 베어러 설정을 기존의 방법과 동일하게 하지만 도3에서 "HSDPA Channel Setup" 이후 기지국 제어기가 기지국에게 사용자 패킷을 전송할 때 각각의 패킷에 베어러 유형에 대한 정보를 추가하여 전송하는 것이다.

세 번째 방법은 HSDPA 전송에 사용되는 기지국의 우선 큐(priority queue)를 베어러 유형에 따라 분류하여 이를 통해 베어러 유형에 대한 정보를 제공하는 방법이다. 즉, 세 번째 방법은 도3에 제시되어 있는 신호처리는 종래의 기술에 따라 시행하지만 기지국 제어기는 기지국에 사용자 패킷을 전송할 때 베어러 유형에 따라 기지국의 각 우선 큐로 전송하는 방법이다.

상기 베어러 유형에 따라 상기 우선 큐를 분류한 경우 상기 기지국 제어기는 사용자 패킷과 상기 우선 큐와의 연결 관계를 설정하고, 상기 기지국 제어기가 상기 베어러 유형과 상기 우선 큐의 연결 관계를 설정할 때, Iu 인터페이스의 신호 정보를 이용할 수 있다.

도4는 HSDPA의 사용자 패킷 전송을 위한 베어러 설정과 전송을 위한 채널 구조를 도시한 것이다. 논리 채널(Logical Channels)과 MAC-d Flow를 통하여 사용자 패킷은 기지국의 우선 큐에 저장되고 베어러 유형에 대한 정보를 이용한 패킷 스케줄링 방법에 의하여 HARQ 개체(HARQ processes)를 통하여 물리계층에 전달된다.

도4는 HSDPA에서 데이터 흐름이 어떻게 되는지를 보여준다. 핵심망에서 전송된 패킷은 논리 채널을 통과하여 매체 접속 제어 장치의 다중화(MAC-d MUX)를 통해 기지국에 있는 우선 큐(priority queue)로 전송된다. 기 설정된 방법에 의하여 기지국과 기지국 제어기 간에는 우선 큐를 지시하는 방법이 제공되고 있으므로 기지국 제어기에서 내부적으로 우선 큐의 사용을 기지국 제어기가 베어러 유형에 따라 명시하여 서비스에 맞는 패킷 스케줄링을 할 수 있도록 하는 것이다.

도4에 도시된 채널 구성은 도3의 제1단계 및 제2단계에 의한 초기 신호 처리 방법에 의해 설정되며, 기지국의 패킷 스케줄러는 이러한 정보와 무선 환경에 대한 변화에 대하여 능동적으로 동작한다. 신호 처리 단계에 있어서 서비스 유형에 대한 정보를 추가하여 베어러를 설정하면 패킷 스케줄러는 사용자의 개별 정보뿐만 아니라 서비스 유형에 맞는 적절한 스케줄링을 가능하게 할 수 있다.

또한, 차선책으로 베어러 설정을 기존과 같이 하더라도 사용자 패킷 내용에 서비스 베어러에 대한 정보를 추가할 수도 있으며, 기지국 제어기에서 기지국의 우선 큐의 활용에 대한 운용 방안을 통해 기지국 패킷 스케줄러에게 암시적으로 서비스에 대한 정보를 전달하는 것도 가능하다

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

종래기술에 있어서는 기지국에서 패킷 스케줄링을 하였을 경우에는 서비스 유형에 대한 정보가 없으므로 사용자의 버퍼에 대한 정보와 무선 환경에 의존하여 스케줄링을 하여 비동기 시스템에서 제공되는 베어러의 특성을 적절하게 나타낼 수 없었으나, 본 발명을 통하여 베어러 유형에 대한 정보를 포함하여 기존에 기지국의 스케줄링을 간결하게 처리함으로써 각각의 베어러 특성에 맞는 스케줄링을 할 수 있는 효과가 있다.

도1은 UMTS 이동 통신 시스템의 인터페이스와 시스템 구성도임.

도2는 고속 하향 패킷 접속(HSPDA)을 제공하기 위하여 기존의 매체접속 제어 장치와의 관계를 도시한 것임.

도3은 HSDPA를 제공하기 위한 기지국 제어기와 기지국 간의 절차 흐름도임.

도4는 HSDPA의 사용자 패킷 전송을 위한 베어러 설정과 전송을 위한 채널 구조를 도시한 것임.

Claims (8)

1. 고속 하향 패킷 접속(HSPDA)을 지원하는 이동 통신 시스템에 있어서,

   기지국이 기지국 제어기로부터 패킷의 베어러 유형에 대한 정보를 제공받는 단계; 및

   상기 기지국의 패킷 스케줄러(packet scheduler)에서 상기 베어러 유형에 대한 정보를 추가로 고려하여 패킷 스케줄링을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 베어러 유형에 대한 정보는 컨버세이셔널 클래스(conversational class), 스트리밍 클래스(streaming class), 인터랙티브 클래스(interactive class) 및 백그라운드 클래스(background class) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 베어러 유형에 대한 정보는 HSPDA 베어러를 설정하기 위한 기지국 제어기와 기지국 간 신호처리 단계에서 신호처리를 통하여 상기 기지국 제어기로부터 상기 기지국으로 전달되는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 베어러 유형에 대한 정보는 HSPDA 베어러 설정 이후 상기 기지국 제어기로부터 상기 기지국에 전달되는 사용자 패킷 내부에 상기 베어러 유형에 대한 정보에 대한 항목을 추가하여 상기 기지국으로 전달되는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 베어러 유형에 대한 정보는 HSPDA 전송에 사용되는 우선 큐(priority queue)를 상기 베어러 유형에 따라 분류함으로써 상기 기지국 제어기로부터 상기 기지국으로 전달되는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법.
6. 제3항에 있어서,

   상기 베어러 유형에 대한 정보는 Iub 또는 Iur 인터페이스의 전송 프로토콜(Frame Protocol)을 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 베어러 유형에 따라 상기 우선 큐를 분류한 경우 상기 기지국 제어기가 사용자 패킷과 상기 우선 큐와의 연결 관계를 설정하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 기지국 제어기가 상기 베어러 유형과 상기 우선 큐의 연결 관계를 설정할 때, Iu 인터페이스의 신호 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링을 위한 베어러 설정 방법.