KR20060082733A - 이동통신 시스템에서 이벤트 트리거드로 버퍼 상태 보고를효율적으로 하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상향 링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 특히 사용자 단말이 버퍼 상태를 보고하는 방법에 관한 것으로서, 상위 계층에서 데이터가 발생하면 일정 시간을 대기한 뒤 사용자 단말의 버퍼 상태를 보고하도록 하여, 버퍼 상태 보고에 소요되는 전송 자원의 양을 최소화하고, 버퍼 상태 보고를 신속하게 하는 방법을 제시한다.

WCDMA, UPLINK PACKET DATA SERVICE, E-DCH, EUDCH, Buffer Status Report, TCP, RLC

Description

이동통신 시스템에서 이벤트 트리거드로 버퍼 상태 보고를 효율적으로 하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REPORTING EVENT-TRIGGERED BUFFER STATUS OF UE IN MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM}

도1a는 일반적인 기지국 제어 스케줄링을 사용하지 않는 경우 기지국의 상향링크 무선자원의 변화를 나타낸 도면.

도1b는 일반적인 기지국 제어 스케줄링을 사용하는 경우 기지국의 상향링크 무선자원의 변화를 나타낸 도면.

도 2는 일반적인 상향링크 패킷 전송을 수행하는 사용자 단말과 기지국을 도시한 도면.

도 3은 일반적인 상향링크 패킷 전송을 수행하기 위해 사용자 단말과 기지국간에 송수신되는 정보들을 도시한 도면.

도 4는 일반적인 단말의 구조를 도시한 도면.

도 5는 일반적인 이벤트 트리거드 버퍼 상태 보고 방식의 동작을 도시한 도면.

도 6은 일반적인 TCP 송수신동작을 간략하게 도시한 도면

도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 버퍼 상태 보고 방식을 개략적으로 도 시한 도면.

도 8은 본 발명의 제 1실시예에 따른 제어 신호 흐름을 설명한 도면.

도 9a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사용자 단말의 RLC 동작을 나타낸 흐름도.

도 9b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사용자 단말의 MAC-e/es 동작을 나타낸 흐름도.

도 10a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 사용자 단말의 RLC 동작을 나타낸 흐름도.

도 10b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 사용자 단말의 MAC-e/es 동작을 나타낸 흐름도.

본 발명은 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 사용자 단말이 버퍼 상태를 효율적으로 보고하는 방식에 관한 것이다.

비동기 광대역 부호분할다중접속(Wideband Code Division Multiple Access: 이하 "WCDMA"라 한다.) 통신시스템은 향상된 역방향 전용 채널(Enhanced Uplink Dedicated CHannel; 이하 "E-DCH" 또는 "EUDCH"라 한다.)을 사용한다. 상기 E-DCH 는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 역방향 통신에 있어서 패킷 전송의 성능을 개선하기 위해 제안된 채널이다.

E-DCH를 지원하는 이동통신 시스템은 기지국 스케쥴링(Node B-controlled scheduling) 기법과 복합 재전송(Hybrid Automatic Retransmission Request, 이하 "HARQ"라 한다) 기법을 사용하여 역방향 전송의 효율성을 극대화한다. 상기 기지국 스케줄링 기법은 기지국(Node B)이 사용자 단말(User Equipment: UE)들의 채널 상황과 버퍼 상태를 보고 받고, 상기 수신된 정보를 바탕으로 상기 UE들의 역방향 전송을 제어하는 것이다. 기지국은, 채널 상황이 양호한 UE들에게는 대량의 데이터 전송을 허용하고, 채널 상황이 열악한 UE들에 대한 데이터 전송양을 최소화함으로써 제한된 역방향 전송 자원의 효율적인 사용을 도모한다. HARQ 기법은 UE와 기지국 사이에 HARQ를 실행함으로써 전송 출력 대비 전송 성공율을 높인다. HARQ 기법을 통해 기지국은, 전송 도중 오류가 발생한 데이터 블록을 폐기하지 않고 재전송된 데이터 블록과 소프트 컴바이닝(soft combining)을 수행함으로써, 데이터 블록의 수신 성공 확률을 높인다.

상향링크에서는 복수 개의 사용자 단말(UE)들이 송신하는 신호들 상호간에 직교성이 유지되지 않아 상호간의 간섭신호로 작용한다. 이로 인해 상기 기지국이 수신하는 상기 상향링크 신호들의 개수가 증가할수록 특정 UE가 전송하는 상향링크 신호에 대한 간섭신호의 양도 증가한다. 따라서, 특정 UE가 전송하는 상향링크 신호에 대한 간섭신호의 양이 증가할수록 상기 기지국의 수신성능은 저하된다. 이로 인해 상기 기지국은 전체 수신 성능을 보장하면서 수신할 수 있는 상향링크 신호의 양을 제한한다. 기지국의 무선자원은 하기의 <수학식 1>과 같이 표현된다.

RoT = Io/No

상기 Io는 상기 기지국의 전체 수신 광대역 전력 스펙트럼 밀도(Power spectral density)이며, 상기 No는 기지국의 열잡음 전력 스펙트럼 밀도를 나타낸다. 따라서 상기 ROT는 상기 기지국이 상향 링크에서 상기 E-DCH 패킷 데이터 서비스를 위해 할당할 수 있는 무선자원이 된다.

도1a 및 도 1b는 기지국에서 할당할 수 있는 상향링크 무선 자원의 변화를 보이고 있다.

도 1a와 도 1b에서 보이고 있는 바와 같이, 상기 기지국이 할당할 수 있는 상향링크 무선자원은 ICI(Inter-cell interference 101, 113), 음성 트래픽(Voice traffic 102, 112), E-DCH 패킷 트래픽들(103, 111)의 합으로 나타낼 수 있다.

도 1a는 기지국 스케쥴링을 사용하지 않는 경우 상기 총 ROT(Total ROT)의 변화를 나타낸다. 상기 E-DCH 패킷 트래픽에 대해 스케쥴링이 이루어지지 않기 때문에 복수 개의 UE들이 동시에 높은 데이터 레이트를 사용하여 상기 패킷 데이터를 전송하는 경우 총 ROT는 목표 ROT(Targer ROT)보다 높은 레벨이 될 수 있다(105, 106, 107). 이와 같은 경우 상기 상향링크 신호의 수신 성능은 저하된다.

도 1b는 기지국 스케쥴링을 사용하는 경우 상기 총 ROT의 변화를 나타낸다. 상기 기지국 스케쥴링을 사용하는 경우 기지국은 상기 복수 개의 UE들이 동시에 높은 데이터 레이트를 사용하여 상기 패킷 데이터를 전송하는 것을 방지한다. 즉, 상 기 기지국 스케쥴링은 특정 UE에게 높은 데이터 레이트를 허용하는 경우 다른 UE들에게는 낮은 데이터 레이트를 허용함으로서, 상기 총 ROT가 상기 목표 ROT이상으로 증가하는 것을 방지한다.

특정 UE의 데이터 레이트가 높아지면 상기 기지국이 상기 UE로부터 수신하는 수신 전력이 커지게 된다. 따라서, 상기 UE의 ROT는 상기 총 ROT에서 많은 부분을 차지하게 된다. 반면, UE의 데이터 레이트가 낮아지면 상기 기지국이 상기 UE로부터 수신하는 수신 전력이 작아지게 된다. 따라서, 상기 UE의 ROT는 상기 총 ROT에서 적은 부분을 차지하게 된다. 상기 기지국은 상기 데이터 레이트와 무선자원 간의 관계, 상기 UE가 요청하는 데이터 레이트를 고려하여 상기 E-DCH 패킷 데이터에 대한 기지국 스케줄링을 수행한다.

상기 기지국은 상기 E-DCH를 사용하는 UE들의 요청 데이터 레이트, 버퍼 상태 또는 채널 상황 정보를 활용하여 상기 각 UE별로 E-DCH 데이터 전송 가능 여부를 통보하거나, 상기 E-DCH 데이터 레이트를 조정하기 위해 상기 기지국 스케쥴링을 수행한다. 상기 기지국 스케쥴링은 기지국이 E-DCH 통신을 수행하는 단말들의 채널 상황과 버퍼 상태를 바탕으로, 각 단말에게 RoT를 분배하는 동작이라 볼 수 있다.

도 2는 상향링크 패킷 전송을 수행하는 사용자 단말과 기지국을 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, UE들(201, 202, 203, 204)은 기지국(200)과의 거리에 따라 서로 다른 역방향 채널의 송신 전력으로 상향링크 패킷 데이터를 송신하고 있다. 상기 기지국(200)으로부터 가장 멀리 있는 상기 UE(204)는 가장 높은 역방향 채널의 송신 전력(224)으로 패킷 데이터를 송신하며, 상기 기지국(200)으로부터 가장 가까이 있는 상기 UE(202)는 가장 낮은 역방향 채널의 송신 전력(222)으로 상기 패킷 데이터를 송신한다.

상기 기지국(200)은 총 ROT를 유지하면서 다른 셀에 대한 ICI를 줄이면서 상기 이동통신 시스템의 성능을 향상시키기 위해 상기 역방향 채널의 송신 전력의 세기와 상기 데이터 레이트를 반비례하도록 스케줄링 할 수 있다. 따라서 기지국(200)은, 역방향 채널의 송신 전력이 가장 높은 UE에 대해서는 작은 전송 자원을 할당하고, 상기 역방향 채널의 송신 전력이 가장 낮은 UE에 대해서는 많은 전송 자원을 할당해서 총 ROT를 효율적으로 유지한다.

도 3은 UE가 기지국으로부터 E-DCH 패킷 데이터 전송을 위한 전송 자원을 할당 받고, 상기 할당된 전송 자원을 이용하여 상기 패킷 데이터를 전송하는 동작을 도시하고 있다.

도 3을 참조하면, 303단계에서 기지국(300)과 셀(301) 및 UE(302)사이에 E-DCH를 설정한다. 상기 셀1(301)은 실질적인 무선 자원을 제공하며, 상기 기지국(300)은 상기 셀 1(301)을 제어한다. 하나의 기지국에는 다수의 셀이 연결될 수 있다.

상기 303단계는 전용 전송채널(Dedicated Transport Channel)을 통한 메시지들의 송수신 과정을 포함한다. 상기 E-DCH를 설정한 상기 UE(302)는, 304단계에서 상기 기지국(300)으로 필요한 전송 자원에 관한 정보와 상향링크 채널 상황에 대한 정보들을 전송한다. 상기 정보에는 상기 UE(302)가 전송하는 상향채널 송신전력과 상기 UE(302)의 송신전력 마진, 단말의 버퍼 상태 정보 등이 있다.

상기 정보를 수신한 상기 기지국(300)은 상기 상향채널의 송신전력과 실제 측정된 수신 전력을 비교하여 순방향 채널 상황을 추정한다. 즉, 상기 상향채널 송신전력과 상향채널 수신 전력의 차이가 작으면 역방향 채널 상황은 양호하며, 상기 송신전력과 수신전력의 차이가 많으면 역방향 채널 상황은 불량하다. 상향링크 채널상황을 추정하기 위해 상기 UE가 송신전력 마진을 전송하는 경우에는 상기 송신전력 마진을 이미 알고 있는 UE의 가능한 최대 송신전력에서 빼 줌으로서 상기 기지국(300)은 상기 상향링크 송신전력을 추정한다. 상기 기지국(300)은 상기 추정한 상기 UE의 채널 상황과 상기 UE(302)의 버퍼 상태 정보를 이용하여 상기 UE의 상향링크 패킷 채널을 위한 가능한 전송 자원을 결정한다.

상기 결정된 전송 자원은 304단계에서 상기 UE(302)로 통보된다. 이때, 전송 자원은 전송할 수 있는 데이터의 크기, 즉 전송율이 될 수도 있고, 사용할 수 있는 전송 출력이 될 수도 있다.

상기 UE(302)는 상기 통보된 전송 자원으로 전송할 패킷 데이터의 크기를 결정하고, 306단계에서 상기 기지국(300)으로 상기 결정된 크기의 데이터를 전송한다. 이때 E-DCH를 통해 전송되는 한 단위의 상기 패킷 데이터를 MAC-e PDU(Media Access Control-enhanced Protocol Data Unit)라고 하고, 상기 MAC-e PDU가 전송되는 채널을 E-DPDCH(EDCH-Dedicate Physical Data Channel)라고 한다.

기지국의 스케줄링을 수행하기 위해서는 단말의 버퍼 상태를 인지하고 있어 야 하며, 이를 위해 단말은 버퍼 상태를 보고한다. 버퍼 상태 보고를 어떤 시점에 수행할지에 대해서는 아직 결정된 바가 없으며, 주기적인 버퍼 상태 보고가 거론되고 있다.

일반적으로 주기적으로 버퍼 상태를 보고하는 것보다는 이벤트 트리거드 (event-triggered) 방식으로 버퍼 상태를 보고하는 것이, 전송 자원 측면에서 효율적이다. 그러나, 이벤트 트리거드 방식은 주기적인 방식에 비해서 복잡하다는 문제점이 있었다.

따라서,간단하게 동작하면서, TCP 트래픽과 같이 EDCH에서 빈번하게 사용될 트래픽 처리에 적합한 이벤트 트리거드 버퍼 상태 보고 방식이 요구되어 진다.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 상향 링크를 지원하는 이동통신 시스템에서 단말이 버퍼 상태를 효율적으로 보고하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 실시예에서에 따른 방법은, 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 사용자 단말이 이벤트 트리거드로 버퍼 상태를 보고하는 방법에 있어서,

상기 단말의 제어부로부터 버퍼에 새로운 서비스 데이터 유닛(SDU)이 도착하면 버퍼 상태 식별자를 전달하도록 하는 이벤트 규정 정보를 수신하는 과정과,

상기 SDU가 상위 계층으로부터 도착하면 소정 시간 동안 대기한 후, 상기 버 퍼 상태 식별자를 미디어 접근 제어(MAC-e/es)계층으로 전달하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 한다.

본 발명의 제 1실시예에 따른 다른 방법은, 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 사용자 단말이 이벤트 트리거드로 버퍼 상태를 보고하는 방법에 있어서,

임의의 로지컬 채널로부터 '새로운 서비스 데이터 유닛(SDU) 도착 식별자'와 상기 버퍼에 저장된 데이터의 양을 나타내는 '버퍼 상태'를 포함하는 버퍼 상태 식별자를 수신하는 과정과,

상기 '새로운 SDU 도착 식별자'가 포함되어 있으면, 상기 버퍼 상태를 이용하여 버퍼 상태 보고(BSR)를 구성한 뒤, 기지국으로 전송하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2실시예에 따른 방법은, 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 사용자 단말이 이벤트 트리거드로 버퍼 상태를 보고하는 방법에 있어서,

상기 단말의 제어부로부터 버퍼에 새로운 서비스 데이터 유닛(SDU)이 도착하면 버퍼 상태 식별자를 전달하도록 하는 이벤트 규정 정보를 수신하는 과정과,

상기 SDU가 상위 계층으로부터 도착하면, 상기 버퍼 상태 식별자를 미디어 접근 제어(MAC-e/es)계층으로 전달하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2실시예에 따른 다른 방법은, 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 사용자 단말이 이벤트 트리거드로 버퍼 상태를 보고하는 방법에 있어서,

임의의 로지컬 채널로부터 '새로운 서비스 데이터 유닛(SDU) 도착 식별자'와 상기 버퍼에 저장된 데이터의 양을 나타내는 '버퍼 상태'를 포함하는 버퍼 상태 식별자를 수신하는 과정과,

상기 '새로운 SDU 도착 식별자'가 포함되어 있으면, 상기 버퍼 상태를 이용하여 버퍼 상태 보고(BSR)를 구성한 뒤, 소정시간 대기하는 과정과,

상기 BSR을 기지국으로 전송하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치는, 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 사용자 단말이 이벤트 트리거드로 버퍼 상태를 보고하는 장치에 있어서,

상위 계층으로부터 새로운 서비스 데이터 유닛(SDU)이 도착하면, 새로운 SDU 도착 식별자와, 상기 버퍼에 저장된 데이터의 양을 나타내는 '버퍼 상태'를 포함하는 버퍼 상태 식별자를 MAC-e/es로 전달하는 무선링크제어(RLC) 개체와,

상기 버퍼 상태 식별자를 수신하여, 상기 새로운 SDU 도착 식별자와 상기 버퍼 상태를 이용하여 버퍼 상태 보고(BSR)를 구성한 뒤, 상기 BSR을 기지국으로 전송하는 미디어 접근 제어(MAC-e/es)개체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명이 바람직한 실시예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

후술되는 본 발명의 주요한 특징은 상향링크 패킷 데이터 서비스를 지원하는 이동통신 시스템에서 상기 상향링크 패킷 데이터 서비스를 위한 제어정보를 상향링크 패킷 데이터의 일부로서 송수신하는 것이다. 이하, 본 명세서에서 상기 상향링크 패킷 데이터 서비스를 설명함에 있어서 제3 세대 이동통신의 하나인 UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service)의 E-DCH((Enhanced Uplink Dedicated CHannel)를 이용할 것이다. 그러나 본 발명이 상기와 같은 시스템과 표준으로 한정되는 것은 아니며, 오히려 후술되는 설명이 적용 가능한 모든 종류의 통신 시스템으로 이해되어야 함은 물론이다.

UMTS 시스템의 무선접속 네트워크(UMTS Terrestrial Radio Access Network: 이하 UTRAN이라 칭함)는, 복수의 셀들로 구성되는 기지국(Node B)들과 상기 기지국들과 셀들의 무선자원을 관리하는 무선망 제어기(Radio Network Controller: 이하 RNC라 칭함)로 구성된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 E-DCH를 지원하는 단말의 구조를 도시하였다.

도4를 참조하면, 단말(402)에는 무선링크제어(Radio Link Control: RLC) 계층(405a 내지 405c, 407a 및 407b)과 ,상기 RLC 계층(405, 407)에서 전달된 데이터 들에 다중화 정보를 삽입하는 C/T 다중화부(Control and Traffic mux)(410a, 410b)와 MAC-e/es(Media Access Control for E-DCH/Serving RNC) 계층(420)이 구비된다.

상기 RLC 계층(405,407)의 RLC 개체들은 로지컬 채널 또는 무선 베어러 별로 구성되며, 상위 계층에서 발생한 데이터를 저장하고, 상기 상위 계층에서 발생한 데이터를 무선 계층에서 전송하기에 적합한 크기로 분할하거나 연접한다. 또한, RLC개체들은 버퍼의 상태를 MAC-e/es의 E-DCH제어부에 보고한다. 참고로, 상기 무선 베어러는 특정 어플리케이션의 데이터를 처리하기 위해 구성되는 RLC 계층과 상위 계층을 지칭하는 용어이며, 로지컬 채널은 RLC 계층과 MAC 계층 사이의 논리적 채널로 무선 베어러 하나 당 하나의 로지컬 채널이 구성된다.

C/T 다중화부(410)는 상기 RLC 계층(405)에서 전달된 데이터에 다중화 정보를 삽입한다. 상기 다중화 정보는 로지컬 채널의 식별자가 될 수 있으며, 수신측은 상기 식별자를 참조해서 수신한 데이터를 적절한 RLC 계층으로 전달한다. 상기 C/T 다중화부(410)는 MAC-d 계층이라고도 한다.

하나의 C/T 다중화부(410a 또는 410b)에서 출력되는 데이터들을 MAC-d 플로우(415)라고 하는데, MAC-d 플로우(415)는 로지컬 채널들을 요구 서비스 품질(Quality of Service: QoS)에 따라 분류한 것이다. 동일한 서비스 품질을 요구하는 로지컬 채널들의 데이터는 동일한MAC-d 플로우로 분류되며, MAC-e/es 계층(420)은 MAC-d 플로우별로 특화된 서비스 품질을 제공할 수 있다. 상기 서비스 품질은 예를 들어, HARQ 재전송 횟수 또는 전송 출력 등으로 조정할 수 있다.

MAC-e/es 계층(420)은 E-DCH 제어부(E-DCH Control Block)(425)와, 다중화 및 일련번호 설정부(Multiplexing and TSN(Transmission Sequence Number) setting block)(430)와, HARQ 블록(HARQ entity)(435)으로 구성된다.

상기 E-DCH 제어부(425)는 E-DCH와 관련된 제어정보를 생성한다. 상기 E-DCH 관련 제어정보로는 버퍼 상태(Buffer Status)나 역방향 전송 전력(Uplink Transmission Power) 과 관련된 정보들이 있다. 상기 정보들은 기지국이 스케줄링할 때 참조하며, E-DCH 패킷 데이터인 MAC-e PDU에 피기백(piggyback)되어 전송된다. 상기 E-DCH 제어부(425)는 MAC-e/es와 연결된 RLC 개체들(405a, 405b, 405c, 407a, 407b)로부터 버퍼 상황을 보고받고, 이를 바탕으로 버퍼 상태 보고 (Buffer Status Report, 이하 BSR)를 만들어서, 다중화 및 일련번호 설정부(430)로 전달한다. 상기 BSR은 다중화 및 일련번호 설정부에 의해서 E-DPDCH를 통해 Node B로 전송된다.

상기 다중화 및 일련번호 설정부(430)는 상위 계층에서 전달된 데이터에 다중화 정보와 일련번호(Transmission Sequence Number)를 삽입해서 MAC-e PDU(Protocol Data Unit)를 만든다. HARQ 블록(435)은 MAC-e PDU의 HARQ 전송과 재전송을 제어한다. 상기 HARQ 블록(435)은 기지국(437)이 전송하는 ACK(Acknowledge) 또는 NACK(Non-Acknowledge) 신호에 따라, MAC-e PDU의 전송과 재전송을 제어한다. 즉, RLC 개체에 데이터가 발생하면, 즉 RLC 계층의 상위 계층으로부터 RLC개체의 버퍼로 데이터가 전달되면, RLC 개체는 이를 상기 E-DCH 제어부(425)에 보고한다. 상기 E-DCH 제어부(425)는 상기 정보를 반영하여서 차후에 BSR을 구성한 뒤 Node B로 전송한다.

Node B의 스케줄러(도시하지 않음)는 BSR을 바탕으로 상기 단말에게 적절한 전송 자원을 할당한다. 전송 자원을 할당 받은 단말은 상기 전송 자원으로 전송할 수 있는 데이터의 양을 산출한 뒤, 상기 데이터 양에 맞춰 RLC 개체로부터 데이터를 전달받아서, MAC-e PDU를 구성한 뒤, Node B로 전송한다.

상기한 바와 같이, 기지국은 단말로부터 BSR을 받은 후에야 상기 단말에게 전송자원을 할당할 수 있기 때문에, BSR 전송은 스케줄링과 EDCH 동작에 중요한 역할을 한다. 이를 위해 현재 BSR을 이벤트 트리거드 방식으로 전송하는 방안이 논의 중이나, 기존에 정의된 이벤트 트리거드 방식은 TCP 데이터를 제대로 처리하지 못한다는 단점이 있었다.

이하. 도 5를 참조하여, 버퍼 상태 보고가 기존에 이벤트 트리거드 (event triggered)로 진행되는 예를 설명한다. 이벤트 트리거드 버퍼 상태 보고 방식이란 미리 정의된 이벤트가 발생하면 버퍼 상태를 보고하는 방식을 의미한다.

도 5는 종래 방식에 따른 이벤트 트리거드 버퍼 상태 보고 방식의 동작을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, x 축은 시간을 y 축은 버퍼 상태를 의미한다. 통상적으로 트리거드 방식에서는, 'threshold'와 'Delta'라는 파라미터를 이용해서 이벤트를 정의한다.

threshold(505)은 최초의 이벤트 발생 시점을 규정하고, Delta(510)는 이후의 이벤트 발생 시점을 규정한다.

단말은 버퍼 상태가 미리 정의된 threshold보다 커지면, 최초로 BSR을 전송 한다(515). 이후 버퍼 상태가 이전에 보고된 값보다 Delta 만큼 커지거나(520) 혹은 작아지면(525) BSR을 전송한다.

상기한 바와 같이, threshold와 delta를 이용해서 이벤트를 정의할 경우, TCP(Transmission Control Protocol) 트래픽을 효율적으로 처리할 수 없는 문제점이 있다.

도 6은 일반적인 TCP 동작을 도시하였다.

여기서, TCP는 대용량의 데이터 전송에 흔히 사용되는 프로토콜이며, 실질적인 데이터 송수신에 앞서, 소형의 제어 패킷이 교환된다. 상기 제어 패킷은 TCP 통신을 수행하는 쌍방이 ARQ(Automatic Retransmission Request)를 수행할 수 있도록 사전 정보를 교환하는 역할을 한다.

도 6을 참조하여, TCP 연결이 설정되어 TCP/IP 패킷이 송수신되는 과정을 설명한다.

615단계에서 TCP endpoint A(605)에서 SYN 패킷이라는 제어 패킷을 TCP endpoint B(610)로 전송한다. 상기 SYN 패킷을 통해서는 ARQ 동작에 사용할 일종의 일련번호의 초기 값이 상대측에게 전달된다.

상기 SYN 패킷을 수신한 TCP endpoint B(610)는, 620단계에서 자신이 사용할 일련번호의 초기 값을 담고 있는SYN 패킷을 TCP endpoint A로 전송하고, 625단계에서 상기 SYN 패킷을 수신한 TCP endpoint A는 이에 대한 ACK 패킷을 TCP endpoint B로 전송한다.

상기 과정이 완료되면, TCP connection이 설정된 것으로 간주되며, TCP end point A(605)와 TCP end point B(610)는 데이터를 송수신할 수 있다. 상기 SYN 패킷 및 ACK 패킷의 크기는 60 바이트 또는 40 바이트이다.

TCP connection 설정이 완료되면, 630단계에서 TCP endpoint A(605)는 TCP/IP 패킷을 전송한다. 데이터 전송이 시작되는 시점에 송신측은, 하나의 패킷만을 전송할 수 있다. 이는 혼잡 제어를 위해 TCP 통신에서는 스로우 스타트(slow start) 방식이 사용되기 때문이다. 상기 슬로우 스타트 방식은 송신측이 수신측으로부터 ACK 패킷을 받을 때마다 한번에 전송하는 패킷의 수를 늘려나가고, 수신측으로부터 NACK 패킷을 받으면, 한번에 전송하는 패킷의 수를 반으로 줄이는 방식이다.

635단계에서 상기 TCP end point B(610)는 상기 TCP/IP 패킷을 수신하면, 이에 대한 ACK 패킷을 전송하고, 640단계에서 상기 ACK 패킷을 수신한 송신측은 두 개의 TCP/IP 패킷을 전송한다. 650단계에서 상기 TCP/IP 패킷 전송에 대한 ACK(645)을 수신한 송신측은 네 개의 TCP/IP 패킷을 전송한다. 송신측은 이처럼 한 번에 보내는 패킷 수가 TCP 윈도우를 채울 때까지 상기 한 번에 보내는 패킷의 수를 늘이는 동작을 반복한다.

TCP/IP 패킷의 크기는 하위 계층이 제공하는 최대 크기인 것이 일반적이며, UTRAN에서는 패킷의 최대 크기가 1500 바이트이다. 이하, 본 명세서에서 후술되는 TCP/IP 패킷 들의 크기를 1500 바이트로 가정한다.

TCP 트래픽 모델을 요약하면 하기와 같다.

송수신측은 먼저 40 ~ 60 바이트 크기를 가지는 제어 패킷들을 교환된다.

송신측은 1개의 TCP/IP 패킷을 수신측으로 전송하고, 수신측은 이에 대한 ACK 패킷을 송신한다.

송신측은 ACK을 수신하면, 수신한 ACK의 수만큼 TCP/IP 패킷의 수를 늘려서 전송한다.

상기 과정을 TCP 윈도우가 모두 찰 때까지 진행한다.

TCP 윈도우가 차면, 송신측은 수신한 ACK의 수만큼의 TCP/IP 패킷을 전송한다.

상기한 바와 같은 TCP 트래픽 모델에 대해서 threshold 값과 Delta 값을 효율적으로 설정하는 것은 불가능하다. SYN 패킷이나 ACK 패킷들이 일단 처리된 뒤에야 다음 과정으로 진행될 수 있으므로 상기 패킷들은 발생하는 즉시 기지국에 보고되어야 하며, 이를 위해서는 threshold 값이 SYN 패킷의 크기보다 작은 값으로 설정되어야 한다. 또한, Delta 값 역시 ACK 패킷의 크기와 비슷하거나 작은 값으로 설정되어야 할 것이다. 결과적으로 Threshold와 Delta 값은 작은 값으로 설정되고, BSR이 빈번하게 발생하는 상황을 초래할 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, TCP에서는 데이터가 단속적으로(discretely) 발생하며 데이터의 크기가 대단히 가변적이다. 또한, 먼저 발생한 데이터가 처리되어야만 다음 데이터가 발생한다는 특징이 있다. 따라서, 데이터의 크기와 관계없이 발생한 데이터의 존재는 기지국 스케줄러에게 즉각 보고되고 전송되어야 한다.

상기 요구 조건을 충족하기 위해서 본 발명에서는 이벤트를 threshold와 delta 값으로 규정하는 대신, RLC 버퍼에 RLS SDU가 도착하는 상황으로 규정한다. 즉, RLC 버퍼에 RLC SDU가 도착하였다는 것은 TCP에서 데이터를 하위 계층으로 전달하였음을 의미하며, 상기 RLC SDU를 처리해야만, TCP가 다음 단계로 진행할 수 있음을 의미하기 때문이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동작을 보여주는 도면이다.

도 7을 참조하면, TCP/IP와 같은 상위 계층(710)이 RLC 개체(720)와 연결되어 있으며, RLC 개체(720)는 C/T mux (730)를 통해 MAC-e/es(735)와 연결되어 있다.

상위 계층에서 SYN 패킷이나 TCP/IP 패킷 같은 데이터가 발생하면, 715단계에서 상기 패킷은 RLC 계층(720)으로 전달된다. 이때, 상기 데이터는 RLC SDU(Service Data Unit)라고 명명된다.

725단계에서 RLC 개체(720)는 새로운 RLC SDU가 버퍼에 저장되면 새로운 RLC SDU가 도착했다는 사실과 해당 시점에서의 버퍼 상태를 알리기 위해, 'Buffer_Status_Indication'이라는 프리므티브(primitive)를 MAC-e/es로 전달한다. 상기 프리므티브에는 'New SDU arrival indicator'와 'Buffer Status'파라미터들이 포함된다. 'New SDU arrival indicator'는 새로운 SDU가 도착했다는 사실을 알려주는 파라미터이며, 'Buffer Status'는 RLC 버퍼에 저장되어 있는 데이터의 양을 나타내는 파라미터이다.

Buffer_Status_Indication을 수신한 MAC-e/es는, 740단계에서 Buffer_Status_Indication의 Buffer Status 파라미터를 이용해서 BSR을 구성한 뒤, 상기 BSR을 기지국 스케줄러로 전송한다.

도 8은 본 발명 제 1 실시예에 따른 제어 신호 흐름과 단말의 동작을 간략하게 도시하였다.

도 8을 참조하면, 820단계에서 RNC(810)는 EDCH와 연결된 로지컬 채널의 종류 등을 감안해서 BSR 구성 정보를 결정하고, 이를 단말에게 전달한다. 상기 BSR 구성 정보로는 BSR 전송 방식이 이벤트 트리거드 방식이며, RLC에 새로운 RLC SDU가 도착하는 것을 이벤트로 규정한다는 정보가 포함된다.

상기 RNC(810)는 상기 로지컬 채널을 통해 TCP/IP 패킷이 처리될 것으로 판단되면, 상기 로지컬 채널의 BSR 전송 방식을 RLC SDU가 도착하는 것을 이벤트로 하는event-triggered 방식으로 결정할 수 있다.

825단계에서 상기 단말(805)은 상기 BSR 구성 정보를 수신하면, 응답 메시지를 상기 RNC(810)로 전송한다. 상기 단말은 상기 로지컬 채널의 RLC 개체와 MAC-e/es 개체의 BSR 전송 방식을 상기 BSR 구성 정보에 따라 설정한다. 즉, RLC 개체는 RLC 버퍼에 새로운 RLC SDU가 도착할 때마다, 'Buffer_Status_Indication'을 MAC-e/es로 전송하도록 설정되며, MAC-e/es는 상기 RLC 개체로부터 'Buffer_Status_Indication'을 수신하면 BSR을 전송하도록 설정된다.

이후, 단말의 MAC-e/es는 RLC 개체로부터 'Buffer_Status_Indication'을 수신하면, 830단계에서 BSR을 기지국으로 전송한다.

도 9a는 본 발명 제 1 실시예에 따른 RLC 개체의 동작을 도시하였다.

도 9a를 참조하면, 905단계에서 RLC 개체는 단말의 제어부로부터 Buffer_Status_Indication 전달을 유발시키는 이벤트가, RLC 버퍼에 새로운 SDU가 도착하는 것임을 통보 받는다.

910단계에서 RLC SDU가 상위 계층으로부터 도착하면, 915 단계에서 RLC 개체는 소정 시간(x msec) 동안 대기한 후, 920단계에서 Buffer_Status_Indication을 MAC-e/es로 전달한다. 상기 Buffer_Status_Indication에는 RLC 개체에 새로운 RLC SDU가 도착하였다는 사실을 알려주는 정보인 New SDU arrival indicator와 Buffer Status 정보와, 상기 RLC 버퍼에 저장된 데이터의 양을 나타내는 'Buffer status'가 포함된다.

915 단계에서 RLC 개체가 Buffer_Status_Indication을 전달하기에 앞서 x msec 대기하는 것은, 한 번에 여러 개의 TCP/IP 패킷이 RLC 버퍼에 전달될 때에도, 하나의 Buffer_Status_Indication만 발생시키기 위한 것이다.

예를 들어, 도 6의 650 단계에서는 4 개의 TCP/IP 패킷이 아주 짧은 시간 안에 순차적으로 RLC 버퍼에 전달된다. 이때 매 TCP 패킷 마다 Buffer_Status_Indication을 발생시키지 않고 하나의 Buffer_Status_Indication을 발생시키기 위해서, x msec라는 임의의 시간 동안 대기하는 것이다. 상기 x msec는 단말기의 고유한 값으로 미리 결정되거나, RNC가 제어 메시지를 이용해서 단말별로 상기 대기 시간을 설정할 수도 있다. 상기 대기 시간은 TCP/IP 패킷들이 TCP 에서 RLC 계층으로 이동하는데 소요되는 시간보다 큰 값이어야 한다.

도 9b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 MAC-e/es 개체의 동작을 도시하였다.

도 9b를 참조하면, 925 단계에서 MAC-e/es는 임의의 로지컬 채널로부터 Buffer_Status_Indication을 전달받는다.

930 단계에서 MAC-e/es는 상기 수신한 Buffer_Status_Indication에 'New SDU arrival indicator'가 포함되어 있는지 확인한다. 상기 확인 결과 'New SDU arrival indicator'가 포함되어 있으면, RLC 버퍼에 새로운 RLC SDU가 도착하였다는 것을 의미하므로, 935단계에서 상기 MAC- e/es는 Buffer_Status_Indication의 Buffer Status 파라미터를 이용해서 BSR을 구성한 뒤, 기지국으로 최대한 신속하게 전송한다. 이때, 다음 전송 구간에 가용한 HARQ 프로세서가 있다면, 다음 전송 구간에 전송하고, 만약 가용한 HARQ 프로세서가 없다면, 임의의 HARQ 프로세서가 가용해지는 즉시 전송함을 의미한다.

상기 확인 결과 'New SDU arrival indicator'가 포함되어 있지 않으면, BSR 보고 방식이 본 발명에 제시한 것과 다름을 의미하므로, 940단계에서 상기 MAC-e/es는 설정된 임의의 BSR 보고 방식에 따라 차후에 BSR을 전송한다. 예를 들어 BSR을 주기적으로 보고하도록 설정되어 있다면, 이에 맞춰 BSR을 전송한다.

<<제 2 실시예>>

이하, 도 10a 내지 도 10b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 RLC 개체와 MAC-e/es의 또 다른 동작을 도시하였다. 여기서, x msec를 대기하는 개체가 MAC-e/es인 경우이다.

도 10a는 본 발명의 제 2실시예에 따른 RLC 개체의 또 다른 동작을 도시하였다.

도 10a를 참조하면, 1005단계에서 RLC 개체는 단말의 제어부로부터, Buffer_Status_Indication 전달을 유발시키는 이벤트가 RLC buffer에 새로운 SDU가 도착하는 것임을 통보 받는다.

1010단계에서 RLC SDU가 상위 계층으로부터 도착하면, 1015단계에서 RLC 개체는 Buffer_Status_Indication을 MAC-e/es로 전달한다. 상기 Buffer_Status_Indication 에는 전술한 바와 같이 'New SDU arrival indicator'와 'Buffer Status' 정보가 포함된다.

도 10b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 MAC-e/es 개체의 동작을 도시하였다.

도 10b를 참조하면, 1025 단계에서 MAC-e/es는 임의의 로지컬 채널로부터 Buffer_Status_Indication을 전달받는다.

1030 단계에서 MAC-e/es는 상기 Buffer_Status_Indication에 New SDU arrival indicator가 포함되어 있는지 확인한다. 상기 확인 결과 New SDU arrival indicator가 포함되어 있으면, RLC 버퍼에 새로운 RLC SDU가 도착하였다는 것을 의미하므로, 1035단계에서 MAC-e/es는 Buffer_Status_Indication의 Buffer Status파라미터를 이용해서 BSR을 구성한 뒤, 기지국으로 전송한다. 이때, MAC-e/es는 BSR을 전송하기에 앞서 먼저 x msec 만큼 대기한다. 이는 상기 RLC 개체로부터 곧 이어 새로운 Buffer_Status_Indication을 수신할 경우, 상기 정보도 BSR에 반영하기 위한 것이다.

상기 x msec는 단말기의 고유한 값으로 미리 결정되거나, RNC가 제어 메시지를 이용해서 단말별로 상기 대기 시간을 설정할 수 있다. 1040 단계에서 MAC-e/es 는 BSR을 구성한 뒤 기지국으로 최대한 신속하게 전송한다.

상기 확인 결과 New SDU arrival indicator가 포함되어 있지 않으면, BSR 보고 방식이 본 발명에 제시한 것과 다름을 의미하므로, 1045단계에서 MAC-e/es는 설정된 임의의 BSR 보고 방식에 따라 차 후에 BSR을 전송한다. 예를 들어 BSR을 주기적으로 보고하도록 설정되어 있다면, 이에 맞춰 BSR을 전송한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 간단하지만 효율적인 이벤트를 정의함으로써, 버퍼에 데이터가 발생하면 신속하게 이를 기지국에 보고할 수 있는 효과가 있다. 또한, 필요한 경우에만 버퍼 상태를 보고함으로써, 전송 자원의 낭비를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 사용자 단말이 이벤트 트리거드로 버퍼 상태를 보고하는 장치에 있어서,

   상위 계층으로부터 새로운 서비스 데이터 유닛(SDU)이 도착하면, 새로운 SDU 도착 식별자와, 상기 버퍼에 저장된 데이터의 양을 나타내는 '버퍼 상태'를 포함하는 버퍼 상태 식별자를 MAC-e/es로 전달하는 무선링크제어(RLC) 개체와,

   상기 버퍼 상태 식별자를 수신하여, 상기 새로운 SDU 도착 식별자와 상기 버퍼 상태를 이용하여 버퍼 상태 보고(BSR)를 구성한 뒤, 상기 BSR을 기지국으로 전송하는 미디어 접근 제어(MAC-e/es)개체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 RLC 개체는,

   상기 SDU가 상위 계층으로부터 도착하면 소정 시간 동안 대기한 후, 상기 버퍼 상태 식별자를 미디어 접근 제어(MAC-e/es)계층으로 전달하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   소정 시간 대기함으로써, 한 번에 여러 개의 SDU 패킷이 RLC 버퍼에 전달될 때에도, 하나의 버퍼 상태 식별자만 발생시키기는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 MAC-e/es는,

   다음 전송 구간에 가용한 재전송 프로세서가 있으면, 다음 전송 구간에 전송하고,

   가용한 재전송 프로세서가 없다면, 임의의 재전송 프로세서가 가용해지는 즉시 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 MAC-e/ es는,

   소정시간 대기한 후, 상기 대기하는 동안, 새로운 버퍼 상태 식별자를 수신하면, 상기 새로운 버퍼 상태 식별자를 상기 BSR에 포함하여 구성하고, 상기 구성된 BSR을 기지국으로 전송하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 사용자 단말이 이벤트 트리거드로 버퍼 상태를 보고하는 방법에 있어서,

   상기 단말의 제어부로부터 버퍼에 새로운 서비스 데이터 유닛(SDU)이 도착하면 버퍼 상태 식별자를 전달하도록 하는 이벤트 규정 정보를 수신하는 과정과,

   상기 SDU가 상위 계층으로부터 도착하면 소정 시간 동안 대기한 후, 상기 버퍼 상태 식별자를 미디어 접근 제어(MAC-e/es)계층으로 전달하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 버퍼 상태 식별자는,

   '새로운 SDU 도착 식별자'와 상기 버퍼에 저장된 데이터의 양을 나타내는 '버퍼 상태'를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 6항에 있어서, 상기 전달하는 과정은,

   소정 시간 대기함으로써, 한 번에 여러 개의 SDU RLC 버퍼에 전달될 때에도, 하나의 버퍼 상태 식별자만 발생시키기는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 사용자 단말이 이벤트 트리거드로 버퍼 상태를 보고하는 방법에 있어서,

   임의의 로지컬 채널로부터 '새로운 서비스 데이터 유닛(SDU) 도착 식별자'와 상기 버퍼에 저장된 데이터의 양을 나타내는 '버퍼 상태'를 포함하는 버퍼 상태 식별자를 수신하는 과정과,

   상기 '새로운 SDU 도착 식별자'가 포함되어 있으면, 상기 버퍼 상태를 이용하여 버퍼 상태 보고(BSR)를 구성한 뒤, 기지국으로 전송하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 기지국으로 전송하는 과정은,

    다음 전송 구간에 가용한 재전송 프로세서가 있으면, 다음 전송 구간에 전송하고,

    가용한 재전송 프로세서가 없다면, 임의의 재전송 프로세서가 가용해지는 즉시 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 본 발명은 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 사용자 단말이 이벤트 트리거드로 버퍼 상태를 보고하는 방법에 있어서,

    상기 단말의 제어부로부터 버퍼에 새로운 서비스 데이터 유닛(SDU)이 도착하면 버퍼 상태 식별자를 전달하도록 하는 이벤트 규정 정보를 수신하는 과정과,

    상기 SDU가 상위 계층으로부터 도착하면, 상기 버퍼 상태 식별자를 미디어 접근 제어(MAC-e/es)계층으로 전달하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 버퍼 상태 식별자는,

    '새로운 SDU 도착 식별자'와 상기 버퍼에 저장된 데이터의 양을 나타내는 '버퍼 상태'를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 상향링크를 통해 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서, 사용자 단말이 이벤트 트리거드로 버퍼 상태를 보고하는 방법에 있어서,

    임의의 로지컬 채널로부터 '새로운 서비스 데이터 유닛(SDU) 도착 식별자'와 상기 버퍼에 저장된 데이터의 양을 나타내는 '버퍼 상태'를 포함하는 버퍼 상태 식별자를 수신하는 과정과,

    상기 '새로운 SDU 도착 식별자'가 포함되어 있으면, 상기 버퍼 상태를 이용하여 버퍼 상태 보고(BSR)를 구성한 뒤, 소정시간 대기하는 과정과,

    상기 BSR을 기지국으로 전송하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13항에 있어서, 소정시간 대기하는 과정은,

    상기 대기하는 동안, 새로운 버퍼 상태 식별자를 수신하면, 상기 새로운 버퍼 상태 식별자를 상기 BSR에 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.

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