KR20060069532A - 이동통신 기지국에 구비되는 패킷 전송 장치 및 이를이용한 전송 방법 - Google Patents

이동통신 기지국에 구비되는 패킷 전송 장치 및 이를이용한 전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 기지국의 채널 카드에 구비되는 패킷 전송 장치에 있어서, 매체 접속 제어(MAC; Medium Access Control) 패킷을 일시적으로 저장하는 큐(Queue)를 적어도 하나 구비한 큐 풀(Queue Pool)부, 상기 적어도 하나의 큐로부터 매체 접속 제어 패킷을 전달받아 저장하는 패킷 버퍼(Packet Buffer)부 및 상기 큐 풀에 구비된 큐 들에 대해 맥 매체 접속 제어 패킷 할당을 제어하는 큐 제어부를 포함하여 이루어지는 패킷 전송 장치에 관한 것으로서, 동기식 이동통신 기지국에 구비된 채널 카드에 있어서, MAC 패킷을 전송하기 위한 큐의 구조 및 이를 이용한 전송 방법을 제공하는 효과가 있다.
매체 접속 제어 패킷, 채널 카드, 큐 구조

Description

이동통신 기지국에 구비되는 패킷 전송 장치 및 이를 이용한 전송 방법{Apparatus of Transmitting Packet in a Base Station of Mobile Communication System and Method of Trmanmitting Packet Therefor}
도 1 은 기지국 채널 카드에 구비되는 맥 패킷 제어기(MAC Packet Controller; 이하 'MPC')를 나타낸 일실시예 구성도.
도 2 는 예비 큐(Free Queue) 제어 방법을 나타낸 일실시예 설명도.
도 3 는 사용자 식별 큐 제어 방법을 나타낸 일실시예 설명도.
본 발명은 이동통신의 동기방식 시스템의 기지국에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 기지국에 구비된 채널 카드에 있어서 MAC 패킷을 전송하기 위한 큐 전송장치 및 이를 이용한 MAC 패킷 전송 방법에 관한 것이다.
이동통신의 동기방식 시스템의 기지국(Base Transceiver System; 이하 'BTS')에 구비된 채널 카드는 상위 계층으로부터 전송된 매체 접속 제어(Medium Access Control; 이하 'MAC') 패킷을 수신하고, 스케줄러에서 오는 정보를 이용하여 기지국 모뎀에 기입한다. 이러한 기능은 채널 카드의 맥 패킷 제어부(MAC Packet Controller; 이하 'MPC')에서 수행되는데, MPC 는 버퍼(buffer)나 큐(Queue)를 포함한다. 혼합 자동 재전송 요청(Hybrid-Automatic Repeat Request; 이하 'H-ARQ') 기능을 위해서는 큐를 이용하여 MPC 를 구성하는 것이 더 효율적이다. 그러나, 현재 MPC 기능을 위한 버퍼나 큐의 구성 및 제어 방법에 대해서는 제안된 바가 없다.
본 발명은, 큐 풀을 이용하여 MAC 패킷을 저장하고 이를 전송하기 위한 MAC 패킷 전송 장치 및 이를 이용한 MAC 패킷 전송 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이동통신 기지국의 채널 카드에 구비되는 패킷 전송 장치에 있어서, 매체 접속 제어(MAC; Medium Access Control) 패킷을 일시적으로 저장하는 큐(Queue)를 적어도 하나 구비한 큐 풀(Queue Pool)부와, 상기 적어도 하나의 큐로부터 매체 접속 제어 패킷을 전달받아 저장하는 패킷 버퍼(Packet Buffer)부 및 상기 큐 풀에 구비된 큐 들에 대해 맥 매체 접속 제어 패킷 할당을 제어하는 큐 제어부를 포함하여 이루어진다.
이동통신 적어도 하나의 큐를 포함하는 기지국의 채널 카드에서, 패킷을 전송하는 방법에 있어서, 큐에 저장된 매체 접속 제어(MAC; Medium Access Control) 패킷을 매체 접속 제어 버퍼에 저장하는 단계와, 상기 큐에 저장된 매체 접속 제어 패킷의 성질 및 전송될 이동국에 따라 할당된 자동 재전송 요청 채널을 통해 상기 매체 접속 제어 패킷을 전송하는 단계 및 상기 큐에 새로운 매체 접속 제어 패킷을 저장하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이동통신 적어도 하나의 큐(Queue)를 포함하는 큐 풀(Queue Pool)을 구비한 기지국의 채널 카드에서, 패킷을 전송하는 방법에 있어서, 상위 계층(Upper Layer)으로부터 전송된 매체 접속 제어(MAC; Medium Access Control) 패킷을 큐에 저장하는 단계와, 새로운 매체 접속 제어 패킷을 저장할 수 있는 큐의 수를 카운팅 하는 단계 및 상기 카운팅 결과 제 1 기준치 이상인 경우에는, 상기 큐 풀의 상태에 관한 정보를 상기 상위 계층에 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. MAC 패킷의 처리 및 전송에 관한 상세한 사항은 3GPP2 C.S0002-C(Physical layer) 및 3GPP2 C.S0003-C(MAC layer) 문서에 기재되어 있으며, 상기 문서에 개시된 기술적 사항은 본 발명의 상세한 설명에서 참조된다.
도 1 은 기지국 채널 카드에 구비되는 맥 패킷 제어기(MAC Packet Controller; 이하 'MPC')를 나타낸 일실시예 구성도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, MPC는 MAC 패킷 버퍼부(11)와, 예비 큐(Free Queue)부(12) 및 사용자 큐(User Queue)부(13)를 포함하여 이루어진다.
MAC 패킷 버퍼부(11)는 상위 계층(Upper Layer)으로부터 전달되는 MAC 패킷을 저장한다. 한편, 예비 큐부(12)를 이루는 각각의 큐(QE; Queue Element)들(12a~12n)은 각각의 MAC 패킷 버퍼(11a~11n)에 링크된다. 사용자 큐부(13)는 각각의 사용자에 대한 MAC 패킷 정보를 가지는 사용자 식별 큐들(13a~13n)로 이루어진 다.
한편, 사용자 식별 큐들(13a~13n)은 상위 계층으로부터 전달되는 MAC 패킷을 저장하는 무선 링크 프로토콜(Radio Link Protocal; 이하 'RLP') 큐(131) 및 혼합 자동 재전송(Hybrid-Automatic Repeat Request; 이하 'H-ARQ')에 적용되는 H-ARQ 큐(132)로 이루어진다.
RLP 큐(131)는 시그널링(Signaling) 큐(1311), 재전송(Retransmission) 큐(1312), 새로운 패킷 전송(New-transmission)(1313) 큐로 이루어진다. H-ARQ 큐(132)는 4 개의 자동 재전송 요청 채널 식별(ARQ Channel ID; 이하 'ACID') 큐들(1321, 1322, 1323, 1324)을 포함한다.
초기에 예비 큐부(12)의 큐들(12a~12n)은 MAC 패킷 버퍼(11a~11n)들과 일대일로 링크되어 있다. 그리고, 상위 계층으로부터 예비 큐(12a)에 MAC 패킷이 전달되면, 상기 예비 큐(12a)가 링크되어 있는 MAC 패킷 버퍼(11a)에 맥 패킷을 저장한다. MAC 패킷 버퍼(11a)에 맥 패킷을 저장하고 나면, 예비 큐(12a)는 사용자 식별 큐부(13)에 할당된다.
이 경우, MAC 패킷은 자신이 시그널링(Signaling) 큐(1311), 재전송(Retransmission) 큐(1312), 새로운 패킷 전송(New-transmission)(1313) 큐 중에서 어느 RLP 큐(131)에 들어가야 할 것인지에 대한 큐 정보를 가진다. RLP 큐(131)에 저장된 큐 정보는 스케줄러(scheduler)에 전달되고, 스케줄러는 큐 정보를 기초로 스케줄링을 수행한다. 스케줄링 정보에 따라, RLP 큐(131)의 특정 큐는 ACID 큐(132)에 할당되고, 기지국 모뎀을 통해 외부로 전송된다.
맥 패킷을 전송한 후, ACID 큐(1312)는 이동국으로부터 수신확인(ACK; Acknowledge) 신호를 수신하거나, H-ARQ 절차가 종료된 경우에는 다시 예비 큐(12n)로 할당된다.
N 개의 사용자 식별 큐를 구비한 MPC 는 동시에 N 개의 이동국에 대한 MAC 패킷 전송을 제어할 수 있게 되므로, 모든 이동국에 대하여 사용할 수 있는 큐의 개수는 최대 MAC 패킷 버퍼부(11)에 구비된 맥 패킷 버퍼의 수와 같다. 따라서, 모든 이동국에 대하여 사용할 수 있는 큐의 총 개수는 예비 큐부(12)에서 제어할 수 있다.
도 2 는 예비 큐 제어 방법을 나타낸 일실시예 설명도이다. 초기에서 모든 큐(QE; Queue Element)는 예비 큐(12)로 할당되어 MAC 버퍼(11)에 각각 링크된 상태이다. 상위 계층으로부터 MAC 패킷이 전송되면, 상기 예비 큐(12)로 할당되어 있던 큐는 특정 이동국에 상응하는 사용자 식별 큐(13a)에 할당된다. 계속하여 상위 계층으로부터 MAC 패킷이 전송되면, 예비 큐로 할당된 예비 큐의 수는 점점 줄어든다. 그 결과, 예비 큐로 할당된 큐가 없어지면, 모든 이동국들에 대하여 더이상의 MAC 패킷을 전송할 수 없게 된다.
따라서, 이러한 상태가 발생되기 전에, 큐 제어부는 어느 이동국에도 MAC 패킷을 전송하지 말도록 예비 큐의 상태를 상위 계층에 알려준다. 즉, 큐 제어부는 예비 큐부에 할당된 큐의 수가 일정한 기준치(LWMT; Water-Mark Threshold) 이하가 되는 때에 예비 큐의 상태를 알리기 위한 신호를 상위 계층에 전송한다. 상기 일정한 기준치를 정함에 있어서는, 채널 카드에서 상위 계층까지 전송되는 동안의 네트 워크 지연이 고려되어야 한다.
큐 제어부의 신호에 따라, 상위 계층으로부터 전달되던 MAC 패킷이 줄어들고, 사용자 식별 큐(12)에 있던 패킷이 일정 시간동안 전송되면, 다시 예비 큐(12)로 할당되는 큐의 수가 점점 증가하게 된다. 그 결과, 다시 상위 계층으로부터 MAC 패킷을 전달 받을 수 있는 상태가 될 수 있다. 상기와 같이, 예비 큐로 할당된 큐의 수가 일정한 기준치(UWMT; Upper Water-Mark Threshold) 이상이 되면, 큐 제어부는 예비 큐의 상태를 알리기 위한 신호를 상위 계층에 전송한다. 상기 일정한 기준치를 정함에 있어서는, 채널 카드에서 상위 계층까지 전송되는 동안의 네트워크 지연이 고려되어야 한다.
한편, 예비 큐(12)에 할당된 큐의 수가 LWMT나 UWMT의 근처에서 변하는 경우가 문제된다. 즉, 네트워크 전송 지연에 따라, 큐의 상태를 알리는 신호를 상위 계층이 수신하기 까지 예비 큐에 할당된 큐의 수가 변할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 상위 계층에서 예비 큐의 수가 부족하다는 신호를 수신할 때에, 이미 예비 큐의 수가 회복되어 패킷을 전달 받을 수 있는 상태가 될 수 있고, 큐 제어부에서는 다시 예비 큐의 수가 충분하다는 신호를 상위 계층으로 전송하게 되므로, 계속하여 불필요한 신호가 상위 계층으로 전송될 수 있다.
이와 같은 불필요한 신호 전송을 막기 위해, 상태 제어(State Control)를 수행할 수 있다. 상태 제어에 있어서, 예비 큐(12)는 두가지 상태를 가진다. 즉, 모든 큐가 초기에는 모두 예비 큐로 할당되어 있는 상태에서 시작되므로, 이를 상위 워터마크 상태라고 한다. 그리고, 예비 큐로 할당된 큐의 수가 줄어들어 일정한 기 준치 이하가 되면, 하위 워터마크 상태로 천이한다. 하위 워터마크 상태로 천이하기 위해서는 이전 상태가 반드시 상위 워터마크 상태이어야 한다. 한편, 예비 큐로 할당된 큐의 수가 회복되어 일정한 기준치 이상이 되면, 상위 워터마크 상태로 천이한다. 상위 워터마크 상태로 천이하기 위해서는, 이전 상태가 반드시 하위 워터마크 상태이어야 한다.
사용자 식별 큐부(13a)는 상위 계층으로부터 전달되는 MAC 패킷을 저장하는 3 개의 RLP 큐와, H-ARQ 를 위해 필요한 4 개의 ACID 를 포함하여 구성될 수 있다. RLP 큐(131)는 상위 계층으로부터 MAC 패킷이 전달될 때, 예비 큐(12)로부터 큐를 할당받고, ACID 큐는 스케줄링 정보에 따라 RLP 큐로부터 큐를 할당받는다. 그리고, 이동국으로부터 ACK 신호를 받거나 H-ARQ가 종료되면, ACID 큐(132)로 할당되었던 큐는 예비 큐(12)로 재할당된다.
일반적으로, ACID 큐(132)는 스케줄러의 제어에 따라, 0 ~ 10 개의 큐를 할당받아 보유하고 있으나, RLP 큐(131)는 상위 계층에서 전달되는 MAC 패킷을 저장하고 있으므로, 큐 제어부의 제어가 필요하다.
도 3 는 사용자 식별 큐 제어 방법을 나타낸 일실시예 설명도이다. 사용자 큐부(13a)에 있어서, 초기에는 RLP 큐(131)에는 큐가 할당되어 있지 않은 상태이다. 상위 계층으로부터 MAC 패킷이 전달되면, 예비 큐(12)에 할당되어 있던 큐가 RLP 큐(131)로 할당된다. 상위 계층으로부터 MAC 패킷이 계속해서 전달됨에 따라, RLP 큐(131)에 할당되는 큐는 증가한다. 이 때, 각각의 이동국에 대한 RLP 큐(131)에 할당될 수 있느 최대의 큐 수를 제어하지 않으면, 각 이동국에 대하여 효율적으 로 큐를 할당할 수 없게 된다.
따라서, 각 RLP 큐(131)로 최대 할당될 수 있는 큐의 상한값을 정해 둘 수 있다. 즉, RLP 큐(131)에 할당된 큐가 일정한 값(UWMT; Upper Water-Mark Threshold) 이상이 되는 경우에는, 특정 이동국에 대하여 더이상 MAC 패킷을 전달하지 않도록 하는 신호를 상위 계층에 전송한다. 이 때, 각 RLP 큐(131)는 각각 다른 UWMT 를 가질 수 있는데, 이는 시스템의 특성상 시그널링, 재전송, 새로운 패킷 전송에 대한 MAC 패킷의 값이 다르기 때문이다. 따라서, UWMT는 각 이동국마다, RLP 마다 특성에 따라 다르게 적용될 수 있다. 상기 UWMT 는 채널 카드에서 상위계층까지의 네트워크 경로 지연을 고려하여 정해져야 한다.
RLP 큐(131)에 할당된 큐가 일정한 값(UWMT) 이상을 가진다는 신호가 전송되면, 더이상의 예비 큐(12)가 RLP 큐(131)에 할당되지 않게 되고, RLP 큐(131)로 할당된 큐들은 ACID 큐(132)로 할당된다. 따라서, 점점 RLP 큐(131)에 존재하는 큐의 수는 줄어들고, 어느 시점이 지나면, 예비 큐로부터 RLP 큐(131)에 큐를 할당받을 수 있게 된다.
이와 같이, RLP 큐(131)에 할당된 큐의 수가 일정한 기준치(LWMT; Lower Water-Mark Threshold) 이하가 되면, 큐 제어부는 RLP 큐(131)의 상태를 알리기 위한 신호를 상위 계층에 전송한다. 상기 LWMT 는 채널 카드에서 상위계층까지의 네트워크 경로 지연을 고려하여 정해져야 한다. 상위 계층에서 RLP 큐(131)의 수가 LWMT 이하가 되었다는 신호를 수신하면, 해당 이동국의 RLP 큐(131)에 상응하는 MAC 패킷을 전송한다. RLP 큐(131)의 제어에 있어서도, 예비 큐(12)의 제어의 경우 와 같이 UWMT 및 LWMT 를 이용하여 상태 제어를 수행할 수 있다.
상기와 같이 RLP 큐(131) 및 예비 큐(12)에 있어서, 큐 제어가 필요하다. RLP 큐(131)와 예비 큐(12)의 제어에 있어서 다른 점은, 예비 큐(12)는 모든 큐가 예비 큐(12)로 할당되어 있는 상태, 즉, UWMT 에서 시작하지만, RLP 큐(131)에 있어서는, 할당된 큐가 없는 상태, 즉, LWMT 상태에서 시작한다는 것이다. 따라서, 예비 큐(12) 및 RLP 큐(131)의 상태 제어를 수행하는 경우에, 초기 상태만을 제외하고, 제어 방법이 동일하므로, 동일한 알고리즘을 이용하여 제어할 수 있고, 따라서, 보다 효율적인 제어도 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
동기식 이동통신 기지국에 구비된 채널 카드에 있어서, MAC 패킷을 전송하기 위한 큐의 구조 및 이를 이용한 전송 방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 이동통신 기지국의 채널 카드에 구비되는 패킷 전송 장치에 있어서,
    매체 접속 제어(MAC; Medium Access Control) 패킷을 일시적으로 저장하는 큐(Queue)를 적어도 하나 구비한 큐 풀(Queue Pool)부;
    상기 적어도 하나의 큐로부터 매체 접속 제어 패킷을 전달받아 저장하는 패킷 버퍼(Packet Buffer)부; 및
    상기 큐 풀에 구비된 큐 들에 대해 맥 매체 접속 제어 패킷 할당을 제어하는 큐 제어부
    를 포함하여 이루어지는 패킷 전송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 큐 풀(Queue Pool)부는,
    상기 패킷 버퍼부에 링크된 적어도 하나의 큐를 포함하는 예비 큐(Free Queue)부; 및
    특정 이동국에 대하여 전송할 매체 접속 제어 패킷을 일시적으로 저장하는 큐를 적어도 하나 구비한 사용자 식별 큐부
    를 포함하여 이루어지는 패킷 전송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 패킷 버퍼부는, 적어도 하나의 버퍼들로 이루어지고,
    상기 각 버퍼들은 상기 예비 큐부에 구비된 예비 큐에 각각 링크되는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 사용자 식별 큐부는,
    시그널링(Signalling) 및 혼합 자동 재전송 요청(H-ARQ; Hybrid-Automatic Repeat Request) 동작을 위한 매체 접속 제어 패킷을 저장하는 적어도 하나의 큐를 구비한 무선 링크 프로토콜(RLP; Radio Link Protocal)큐부; 및
    자동 재전송 요청 채널 식별자(ACID; ARQ Channel)에 상응하는 적어도 하나의 큐를 구비한 혼합 자동 재전송 요청(H-ARQ; Hybrid-Automatic Repeat Request) 큐부
    를 포함하여 이루어지는 패킷 전송 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 예비 큐는, 상위 계층에서 전달된 매체 접속 제어 패킷을 상기 링크된 버퍼에 저장한 경우에는, 상기 큐 제어부의 제어에 따라, 상기 사용자 식별 큐부에 할당되는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 큐부는, 상기 예비 큐부에 구비된 큐의 수가 제 1 기준치 이하인 경우에는, 상위 계층에 예비 큐부의 상태를 알리는 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 큐부는, 상기 예비 큐부에 구비된 큐의 수가 제 2 기준치 이상인 경우에는 상위 계층에 예비 큐부의 상태를 알리는 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 혼합 자동 재전송 요청(H-ARQ; Hybrid-Automatic Repeat Request) 큐부에 구비된 큐는, 상기 매체 접속 제어 패킷을 외부로 전송한 경우에, 상기 큐 제어부의 제어에 따라, 상기 예비 큐부로 할당되는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 큐부는, 상기 혼합 자동 재전송 요청(H-ARQ; Hybrid-Automatic Repeat Request) 큐부에 구비된 큐의 수가 제 1 기준치 이하인 경우에는, 상위 계층에 예비 큐부의 상태를 알리는 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 큐부는, 상기 혼합 자동 재전송 요청(H-ARQ; Hybrid-Automatic Repeat Request) 큐부에 구비된 큐의 수가 제 2 기준치 이하인 경우에는, 상위 계층에 예비 큐부의 상태를 알리는 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 장치.
  11. 이동통신 적어도 하나의 큐를 포함하는 기지국의 채널 카드에서, 패킷을 전송하는 방법에 있어서,
    큐에 저장된 매체 접속 제어(MAC; Medium Access Control) 패킷을 매체 접속 제어 버퍼에 저장하는 단계;
    상기 큐에 저장된 매체 접속 제어 패킷의 성질 및 전송될 이동국에 따라 할당된 자동 재전송 요청 채널을 통해 상기 매체 접속 제어 패킷을 전송하는 단계; 및
    상기 큐에 새로운 매체 접속 제어 패킷을 저장하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 패킷 전송 방법.
  12. 이동통신 적어도 하나의 큐를 포함하는 큐 풀을 구비한 기지국의 채널 카드에서, 패킷을 전송하는 방법에 있어서,
    상위 계층으로부터 전송된 매체 접속 제어 패킷을 큐에 저장하는 단계;
    새로운 매체 접속 제어 패킷을 저장할 수 있는 큐의 수를 카운팅 하는 단계; 및
    상기 카운팅 결과, 제 1 기준치 이상인 경우에는, 상기 큐 풀의 상태에 관한 정보를 상기 상위 계층에 전송하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 패킷 전송 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 카운팅 결과, 제 2 기준치 이하인 경우에는, 상기 큐 풀의 상태에 관한 정보를 상기 상위 계층에 전송하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 패킷 전송 방법.
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