KR20060125779A - 무선 네트워크에서 서비스 관리의 서비스 품질을스트리밍하기 위한 고속 시그널링 절차 - Google Patents

무선 네트워크에서 서비스 관리의 서비스 품질을스트리밍하기 위한 고속 시그널링 절차 Download PDF

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Abstract

특히 GSM-GPRS 내의 도입을 위해, 임의 종류의 무선 및/또는 이동 네트워크들로 스트리밍 서비스들을 지원하는 표준 RTP/RTCP 전송 프로토콜들을 개선하기 위한 엔드 투 엔드 고속 시그널링 절차가 개시되어 있다. 상기 스트리밍 흐름은 인터넷 서비스 제공자(ISP)로부터 이동국(MS)에 전송될 것이 예측된다. 고속 시그널링 절차 동안, RTCP 피드백 메시지들이 표준 RTCP 프로토콜에서 예측되는 것보다 높은 데이터율로 전송된다. 무선 인터페이스에서 발생할 수 있는 이용가능한 대역폭의 갑작스런 변화들에 신속하게 반응할 수 있는 엔드 투 엔드 QoS 제어 메커니즘을 형성하기 위한 업그레이드 수신자 리포트(RFF)에 의해 고속 시그널링 메시지들이 형성된다.

Description

무선 네트워크에서 서비스 관리의 서비스 품질을 스트리밍하기 위한 고속 시그널링 절차{FAST SIGNALLING PROCEDURE FOR STREAMING SERVICES QUALITY OF SERVICE MANAGING IN WIRELESS NETWORKS}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전문에 인용된 특징을 갖는 무선 네트워크에서의 오디오-비디오 스트리밍(streaming) 서비스의 싱글캐스트(singlecast) 및 멀티캐스트(multicast) 분야에 관한 것으로, 특히 무선 네트워크에서의 스트리밍 서비스 동안 고속의 엔드 투 엔드(end to end) 전송 계층 시그널링을 도입하기 위한 절차에 관한 것이다.
가능한 후보 네트워크는 예를 들어, 2.5G, 3G, B3G, 4G 세대, WLAN 및 마스터 및 고정된 슬레이브 스테이션을 갖는 PMP 네트워크의 이동 무선 네트워크이다. 이들 네트워크의 공통 제약은 상기 무선 인터페이스상에서 이용가능한 대역폭의 갑작스런 변경이 발생할 수 있다는 것이다. 멀티미디어 스트리밍 서비스는 인터넷 서비스 제공자 또는 비-ISP(non-ISP) 제공자 중 어느 하나에 의해 전달되며, 이들 중 인터넷 서비스 제공자가 차세대에서 가장 유망한 것으로 고려된다. 본 발명에 의해 바로잡고자 하는 기술적 문제점은 스트리밍 서비스가 무선(특히 이동) 클라이언트에 제공될 때 발생한다.
설명을 위해 사용된 약어 및 인용 참조부호의 리스트가 부록 1 및 2에 각각 포함된다.
동영상 및/또는 하이-파이 사운드(hi-fi sound), 비디오컨퍼런스(videoconference) 등과 같은 멀티미디어 스트리밍 서비스를 전달하기 위해 큰 대역폭 소모 및 데이터 전송시의 기술이 요구된다. 현재까지는 위성 링크나 케이블 TV가 전화 네트워크 대신에 바람직한 수단이다. 최근에, 주로 전세계의 인터넷의 급증으로 인해 PSTN 또는 PLMN 타입 중 어느 하나인 전화 네트워크를 통해 멀티미디어 스트리밍 서비스를 제공하기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있다. 전화에 관한 한(대부분 여전히 구리 배선임), 유선 접속 상의 전송가능한 대역폭을 증가시키기 위한 방법은 ISDN 및 ADSL에 의해 수행된다(그러나 광섬유만이 가까운 장래에 해결책이 될 것이다). PLMN 경우에, 데이터 전송을 위한 제2세대의 부적합성은 공유 자원(예를 들어, GPRS) 상에 패킷 데이터를 전송하기 위한 툴을 업그레이드함으로써 극복된다; 반면에, 대역폭 제한은 채널 대역폭 상의 상당한 증가 및 비대칭 트래픽을 관리하는 추가적인 성능을 전개하는 제3세대 PLMN(UMTS)으로의 진화에 의해 극복된다. 대부분 경우에, 데이터 네트워크에 대한 무선 접속은 여전히 패킷 서비스(GPRS)에 적응시키기 위한 데이터 킷(kit)을 통해 랩톱 컴퓨터에 접속된 이동 전화-세트에 의해 수행된다. 그렇지만, 이동 단말기(MS/UE)는 증가된 대역폭을 적절하게 지원하도록 점점 더 정교해지고 있다. 예를 들어, 무선 핸드셋의 작은 화면상의 직접적인 텔레비전 뉴스의 수신이 현재 실현되고 있으며, 계속적인 개선이 쉽게 예측가능하다. 유럽에서의 현재 트렌드는 네트워크 운영자가 서비스 제공 자로서 동작하여 서비스 세트를 개인용 통신 클라이언트에 제공하는 것이다. 원격 가입자를 향한 게이트웨이 노드에 접속된 서비스 센터로부터의 오디오/비디오 서비스의 멀티캐스트는 여러 3GPP 규격(예를 들어, TS 25.992, TS 25.346)의 쟁점이다. 현대의 PLMN은 또한 상기 IP-PDN에 접속된 게이트웨이 노드를 갖는다. 이 경우에, 인터넷에 눈을 돌리면 여러 기회가 열려있다.
인터넷 접속이란 서버가 인터넷 도메인(예를 들어: name.com)의 이름에 대응하는 고유한 IP 어드레스에 의해 어드레싱된 호스트 컴퓨터인 클라이언트/서버 패러다임을 지칭하는 것임을 기억하는 것이 유용하다. 서버는 TCP/IP 프로토콜에 따른 WWW(World Wide Web)의 각각의 URL에 응답하는 원격 엔티티 측의 클라이언트에 의해 전달된 서비스 요청을 관리한다. 예를 들어, 호스트에 접속하여 선택한 서비스에 대한 액세스를 획득하려는 여러 클라이언트에 의해 WAP과 같은 브라우징 소프트웨어가 사용된다. 상기 서버는 관련 프로토콜, 예를 들어 HTTP, FTP, TCP, IP, RTP/RTCP 등을 실행하기 위한 모든 소프트웨어를 설치한다.
인터넷에 의해 제공되는 기회에 주목하면, 첫 번째 시나리오는 네트워크 운영자가 상기 코어 네트워크의 게이트웨이 노드에 접속된 서비스 센터를 통해 ISP로서 동작한다는 것이다. 이 경우에, 상기 서비스 센터는 자신 소유의 URL을 갖는 호스트 컴퓨터를 포함한다. 대안적인 시나리오는 ISP가 상기 네트워크 운영자로부터의 서로 다른 엔티티이며 상기 게이트웨이 노드로부터 거리를 둔 포인트의 IP-PDN에 접속되지만, 이 경우에 상기 ISP는 그들 소유의 URL에서의 무선 가입자에 스트리밍 서비스를 제공하는 것이다. 혼합된 시나리오는 이미 가능하다.
도 1은 상기 IP-PDN에 접속된 일반 유선-무선 네트워크에 적용된 서버/클라이언트 패러다임의 일반적 표현을 제공한다. 도면의 간략한 예에서 2개의 프로토콜 스택을 볼 수 있으며, 첫 번째 스택은 클라이언트 측이고 다른 하나의 스택은 ISP 서버 측이다. 클라이언트 스택은 하향 순서로 애플리케이션, 전송, 데이터 링크 클라이언트 및 물리적 클라이언트의 계층을 포함한다. 상기 ISP 스택은 하향 순서로 애플리케이션, 전송, 데이터 링크 ISP 및 물리적 ISP를 포함한다. 상기 2개의 스택의 바닥에 있는 2개의 물리적 계층은 Ic 및 Is로서 표시된 2개의 인터페이스에 의해 상기 유선-무선 네트워크에 대한 각각의 접속을 도시한다. 상기 Is 인터페이스는 유선인 한편(예를 들어: 차폐 연선(shielded twisted pairs), 동축 케이블, 광 섬유), 상기 Ic 인터페이스는 무선 단말기 사이의 무선 접속 및 상기 유선 네트워크와의 유선 접속 둘 다를 포함한다. 전송 계층은 스트리밍 및 실시간 IP 서비스의 전달(싱글캐스팅 및 멀티캐스팅)을 담당하는, 참조문헌 [1]에 따른 엔드-투-엔드 RTP/RTCP 프로토콜을 포함한다. RTP 데이터 및 RTCP SR(Sender Report) 시그널링 둘 다는 상기 ISP로부터 상기 무선 클라이언트에 전송된다; 한편 RTCP RR(Receiver Report) 시그널링은 상기 클라이언트로부터 ISP로 전송된다. 상기 RTCP RR 시그널링에 의해 전달된 엔드-투-엔드 QoS 메시지는 상기 ISP 측의 애플리케이션 계층에 전달된다. 상기 2개의 프로토콜 스택의 목표는 가입자 스테이션 측의 중단이 없이 멀티미디어 컨텐츠(contents)를 재생하는 것이다.
도 1의 2개의 스택은 CCITT 애플리케이션(Rec. X.200)에 대한 OSI(Open System Interconnection) 기준 모델에 기초한다. 상기 OSI 모델은 상기 전체 통신 프로세스를 (7개의) 중첩 계층으로 설계한다. 특정 계층의 관점에서, 인접한 하위 계층은 특정한 특징을 갖는 "전송 서비스"를 제공한다. 상기 하위 계층이 실현되는 방식은 그 다음의 상위 계층에서는 중요하지 않다. 대응하여, 상기 하위 계층은 상기 하위 계층으로부터 들어오는 정보의 의미나 상기 정보의 전달에 대한 이유를 고려하지 않는다. 도 1의 시나리오는 임의의 무선-유선(wireless-cum-wired) 네트워크 OSI-호환성이 될 수 있지만, 설명을 위해 상기 시나리오는 도 4에 도시된 이동 무선 시스템으로 지칭된다. 이와 같은 가정 하에서, 여러 계층의 간략한 설명이 상향식(bottom-up)으로 이루어진다.
· 물리적 계층은 디바이스 간의 전기 및 물리 접속을 규정하는 규칙들의 세트이다. 상기 레벨은 디바이스 간에 데이터를 전송하는데 필요한 케이블 접속들 및 전기적 규칙들을 규정한다. 상기 무선 인터페이스에서, 상기 레벨은 예를 들어, TDMA/FDMA, 암호화, 인터리빙(interleaving), 채널 코딩, FEC 및 역방향 기능과 같이, 타임슬롯 상의 비트들의 흐름의 정확한 전송을 위한 절차를 규정한다. 상기 계층은 상위 계층을 향하는 논리 채널의 풀(pool)을 제공한다. 무선 액세스의 경우에, 물리적 계층은 RF 인터페이스에서 다음의 절차들을 더 담당한다: RF 수단 상의 물리적 정체(congestion)의 검출; 상기 MS의 프레임 동기화 및 적응 프레임 정렬; 표시 파라미터의 주기적 측정을 통한 상기 RF 링크 품질의 모니터링; 상기 전송자의 전력 제어 커맨드(command)의 실행; 및 셀 선택 및 재선택.
데이터 링크 계층은 디바이스가 상기 물리적 계층에서 규정된 매체에 대해 액세스하는 방법을 나타낸다; 상기 계층은 또한 전송된 메시지 내의 데이터의 프레 이밍(framing), 에러 제어 절차 및 다른 링크 제어 활동을 포함하는 데이터 포맷을 정의한다. 전송 에러들을 정정하는 절차를 포함하는 데이터 포맷들을 정의함으로써, 상기 계층은 신뢰성있는 정보 전송을 담당한다. 일반적으로, 상기 데이터 링크 계층은 논리 링크 제어(Logical Link Control: LLC) 및 매체 액세스 제어(Media Access Control: MAC)의 2개 서브계층으로 분할된다.
전송 계층은 네트워크 레벨 프로토콜에 의해 상기 네트워크를 통해 경로가 확립된 후에 정보의 전송이 정확하게 발생하도록 보장하는 것을 담당한다. 따라서, 상기 계층의 주요 기능은 일단 네트워크 제어 계층에 의해 경로가 확립되면 클라이언트와 서버 사이의 통신 세션을 제어하는 것이다. 에러 제어, 시퀀스 검사 및 다른 엔드 투 엔드 데이터 신뢰성 인자가 상기 계층에서 주로 고려되며, 이들에 의해 전송 계층은 신뢰성 있는 엔드 투 엔드 데이터 전송 성능을 제공할 수 있게 된다.
애플리케이션 계층은 애플리케이션이 하급 프로토콜에 의해 제공된 모든 서비스에 대한 액세스를 획득하게 하는 윈도우로서 동작한다.
QoS 개념은 또한 이동 무선 네트워크 내에서 정의되며(GPRS 및 UMTS 네트워크에 대해서는 각각 TS 22.060 및 TS 23.060을 참조), 상기 이동 무선 네트워크는 도 1에 도시된 유선-무선 네트워크의 일부분일 수 있다. 개별적인 QoS 프로파일은 각각의 PDP(Packet Data Protocol) 컨텍스트(context)와 관련된다. (상기 이동 무선 네트워크 내의) 상기 QoS 프로파일은 다수의 데이터 전송 특성을 갖는 단일 파라미터로 고려된다. 상기 QoS 프로파일은 다음의 특성들: 우선순위 등급, 지연 등 급, 신뢰성 등급, 피크 스루풋(throughput) 등급 및 평균 스루풋 등급의 관점에서 예측되는 서비스의 품질을 정의한다. 상기 특성의 조합에 의해 정의되는 많은 가능한 QoS 프로파일이 존재한다. PLMN은 상기 가능한 QoS 프로파일의 제한된 서브세트만을 지원할 수 있다. 부속절(subclause) "활성화 절차"에 정의된 QoS 프로파일 협상 단계 동안, MS는 디폴트로서 추정되는 가입자를 고려하여 상기 QoS 특성의 각각에 대한 값을 요청할 수 있어야 한다. 상기 네트워크는 각각의 특성을 이용가능한 자원에 따른 레벨로 협상해야 한다. 4개의 서로 다른 QoS 등급, 즉 대화형, 스트리밍, 인터액티브(interactive) 및 백그라운드가 존재한다. 이들 QoS 등급 사이의 주요한 구별되는 인자는 상기 트래픽이 지연에 얼마나 민감한지이다: 대화형 등급은 트래픽이 지연에 매우 민감함을 의미하는 한편, 백그라운드 등급은 가장 지연에 둔감한 트래픽 등급이다. 이들 등급은 RT(실시간) 및 NRT(비실시간) 서비스 그룹으로 그룹핑될 수 있는데, 예를 들어, RT 트래픽은 대화형 및 스트리밍 트래픽 등급에 대응하는 한편, NRT 트래픽은 상기 인터액티브 및 백그라운드 트래픽 등급에 대응한다. 별도의 업 링크 및 다운 링크 값이 상기 서비스에 대해 고려된다. 본 발명은 오디오 비디오 스트리밍 서비스에 대한 엔드 투 엔드 QoS 제공을 취급한다: 그와 같은 서비스는 이동 무선 스트리밍 등급으로 매핑되며, 상기 이동 무선 스트리밍 등급은 흐름 내의 정보 엔티티(패킷) 사이의 시간 관계가 유지되는 것을 특징으로 한다. 상기 스트림은 일반적으로 수신 단에서 시간 정렬되기 때문에, 상기 전송 매체를 통해 최고로 허용가능한 지연 변동은 상기 애플리케이션의 시간 정렬 기능의 성능에 의해 제공된다. 지연 보상 버퍼는 이와 같은 목적을 위해 상기 애플리케이션 계층에 제공된다. 따라서, 허용가능한 지연 변동은 인간의 인식 한계에 의해 제공되는 지연 변동보다 훨씬 더 크다.
인터넷 서비스가 이동 무선 네트워크를 통해 캐스트(cast)될 때, 특히 QoS가 고려되는 경우에 IETF 및 3GPP 기관에 의해 규정된 프로토콜과 메커니즘 사이에 조화가 필요하다. 따라서, 참조문헌 [4]에 다음과 같이 인용되어 있다: "상기 3GPP PS(Packet Switched) 멀티미디어 스트리밍 서비스는 RTSP, RTP 및 SDP와 같은 제어 및 전송 IETF 프로토콜에 기초하여 참조문헌 [5]에서 표준화되어 있다. RTSP는 실시간 스트리밍 데이터 전송을 제어하는데 사용되는 애플리케이션 레벨 클라이언트-서버 프로토콜이다. RTP 및 그와 관련된 제어 프로토콜 RTCP 둘 다는 UDP를 통해 매체 데이터 흐름을 전달한다. RTP는 실시간 요건을 갖는 데이터를 운반하는 한편, RTCP는 참가자의 정보를 전달하고 상기 RTP 세션의 품질을 모니터링한다."
상기 RTP/RTCP 프로토콜은 1995년 3월 이후 H. Schulzrinne에 의한 IETF 표준화에 대한 초안으로서 제안되었다. 상기 프로토콜의 최신 버전은 참조문헌 [1]에 설명되어 있다. 상기 참조문헌에 정의된 바와 같이, 상기 RTP 데이터 전송은 데이터 분배에 관하여 RTP 세션 피드백을 제공하는 RTCP 제어 프로토콜에 의해 확대된다. 2개의 서로 다른 UDP 포트가 RTP 및 RTCP에 대해 사용된다. 상기 RTCP는 3개의 주된 기능을 제공한다:
1. QoS 모니터링 및 정체 제어
2. 식별
3. 세션 크기 추정 및 스케일링
RTCP 패킷은 QoS 모니터링에 대한 직접 정보를 포함한다. 상기 전송자 리포트(SR) 및 수신자 리포트(RR)는 패킷 손실, 지연 및 지터(jitter)에 관한 정보를 교환한다. 이들 정보는 서로 다른 압축 방식과 같은 적응 인코딩을 이용하여 애플리케이션 계층에서의 UDP에 대한 일종의 흐름 제어를 구현하도록 사용될 수 있다. 네트워크 관리 툴은 실제 데이터를 수신하지 않고서도 상기 RTCP 패킷에 기초하여 네트워크 부하를 모니터링할 수 있거나, 또는 상기 네트워크의 결함 있는 부분을 검출할 수 있다. RTCP 패킷은 멀티캐스트 방식으로 각 세션 멤버에 의해 주기적으로 다른 참가자에게 전송된다. 많은 수의 참가자는 RTCP 패킷을 넘치게 할 수 있다: 따라서, 제어 트래픽의 일부분은 제한되어야 한다. 상기 제어 트래픽은 일반적으로 데이터 트래픽 부하로 스케일되어 총 데이터 트래픽의 약 5%을 구성한다. 5개의 서로 다른 RTCP 패킷 포맷은 다음과 같이 정의된다:
· 전송자 리포트(SR);
· 수신자 리포트(RR);
· 소스 기술(SDES);
· 굳바이(BYE);
· 애플리케이션 정의 패킷(APP).
패킷 포맷은 또한 참조문헌 [1]에 정의된다.
상기 ISP에서의 RTCP 계층은 수신자 리포트(RR)에 의한 접속의 상태에 관하여 통지받는다. 연속하는 RR 사이의 최소 간격은 5초로 정의된다. 이는 상기 RR 패킷 상에 집중된다. 상기 리포트는 다음의 표시를 포함한다:
1. 상기 RR이 전송되는 소스의 SSRC;
2. 부분 손실, 즉 손실된 패킷의 수를 최종 RR 이후로 예측되는 패킷의 수로 나눔;
3. 최종 RR 이후에 수신된 최상위 시퀀스 번호;
4. 상기 시퀀스 넘버링의 가능한 리셋을 검출하기 위한 시퀀스 번호의 확장;
5. 도달 간 지터 추정;
6. 최종 전송자 리포트 타임스탬프(timestamp)(LSR);
7. 최종 RR 이후의 지연(DLSR).
RTCP 리포트에 의해 제공된 피드백은 ISP 애플리케이션 레벨에서의 흐름 제어 메커니즘을 구현하도록 사용될 수 있다. 상기 방법은 참조문헌 [2]에 제공된 정의에 따른 네트워크-개시된 QoS 제어 메커니즘에 속한다. 즉: "QoS 제어는 다음과 같은 네트워크 피드백 상의 애플리케이션 목표 데이터율에 기초한다: 낮은 패킷 손실은 상기 애플리케이션이 서서히 그의 대역폭을 증가시키게 하는 한편, 높은 패킷 손실은 상기 대역폭을 감소시키게 한다." 그 외에도, 참고로 엔드-투-엔드 애플리케이션 제어 메커니즘을 어떻게 구현하는지의 중요한 교시가 인용되어 있다:
"본 피드백 제어 방법은 이전의 섹션에서 설명한 바와 같은 RTP를 이용한다. 상기 수신단 애플리케이션은 수신자 리포트를 상기 소스에 전달한다. 이들 리포트는 패킷 손실 및 패킷 지연 지터의 계산을 가능하게 하는 정보를 포함한다. 패킷 손실에 대한 2가지 이유가 존재한다: 패킷은 버퍼 오버플로우(buffer overflow)로 인해 또는 비트 에러로 인해 손실된다. 비트 에러의 확률은 대부분의 네트워크에 서 매우 낮으며, 따라서 TCP 내에서 이루어지는 바와 같이, 손실은 비트 에러에 의해서라기 보다는 정체에 의해 유발되는 것으로 추정된다. 버퍼 오버플로우는 정체된 링크 상에서 또는 워크스테이션의 네트워크 인터페이스에서 발생할 수 있다. 상기 네트워크 인터페이스에서의 손실을 피하기 위해, 상기 멀티미디어 애플리케이션용 워크 스테이션이 독점적으로 사용된다. RTCP 수신자 리포트(RR)를 수신하면, 비디오 소스는 다음의 단계를 수행한다:
· RTCP 분석. 모든 수신자의 수신자 리포트가 분석되며 패킷 손실, 패킷 지연 지터 및 라운드트립 시간의 통계가 계산된다.
네트워크 상태 추정. 모든 수신자에 의해 알려진 실제 네트워크 정체 상태는 무부하, 부하 또는 정체로서 결정된다. 이는 상기 전송자의 대역폭 요구를 증가시킬지, 유지할지 또는 감소시킬지를 결정하는데 이용된다.
대역폭 조정. 상기 멀티미디어 애플리케이션의 대역폭은 상기 네트워크 상태 분석의 결정에 따라 조정된다. 상기 사용자는 조정가능한 대역폭의 범위를 설정할 수 있는데, 즉 최소 및 최대 대역폭을 특정할 수 있다.
상기 조정 외의 모든 단계는 상기 멀티미디어 애플리케이션의 특성과 무관하다. 손실 외에, RTCP에 의해 보고된 지연 지터는 다음의 정체를 결정하는데 이용될 수 있다. 관련된 QoS 저하로 인하여, 패킷 손실이 발생하기 전에 정체를 검출하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 지연은 네트워크 요소 내의 증가된 버퍼링으로 인해 증가할 것이다. 상기 대역폭의 빠른 감소에 의해, 패킷 손실을 완전하게 피할 수 있다. 정체 표시기로서의 지터는 본 명세서에서만 취급되는 것이며 장래에 연구과제가 될 것이다....".
상기 RTP/RTCP 프로토콜은 원래 인터넷 애플리케이션을 위해 개발되었지만, 멀티미디어 컨텐츠가 ISP와 다른 소스로부터 발생하는 경우에도 무선 네트워크를 통한 멀티캐스팅 스트리밍 컨텐츠에 대해 용이하게 적응될 수 있다. 상기 프로토콜의 간단한 메커니즘은 이러한 관점에서의 임의의 특정 제약들을 도입하지 않는다.
무선 환경에서 이용가능한 대역폭의 빠른 감소는 갑자기 발생할 수 있으며, 가능한 이유들은 다음과 같다: 무선 상태 악화(예를 들어: 저속 및/또는 고속 페이딩), 긴 시간 동안의 무선 링크 중지(예를 들어: 이동 무선 시스템에서의 셀 재선택으로 인해), 무선 자원 재구성(예를 들어: 셀 변경으로 인해) 등. 그와 같은 빠르게 변동하는 환경에서, RTCP 패킷들의 최소 5초의 주기적 전송은 효율적인 E2E QoS 메커니즘을 제공하는데 있어서 부적절할 수 있다. 또한, 무선 상태들이 악화하는 동안, 일부의 RTCP 패킷들이 손실될 수 있음을 고려해야 한다; 이는 높은 패킷 손실률 또는 매체 재생의 스톨링(stalling)(예를 들어, 매체 스트리밍이 이미 상기 MS 상에 재생을 시작한 동안 셀 변경이 발생하는 경우)를 야기할 수 있다.
도 2 및 도 3은 ISP에서의 적절한 E2E QoS 제어 메커니즘과 함께, EGSM-GPRS 시스템에서의 Um 인터페이스에 적용되는 종래의 RTP/RTPC 기반 스트리밍 세션에서의 스톨링의 2가지 질적인 예들을 도시한다. (도 4를 참조하라). 상기 두 개의 도면들은 두 부분들로 분할되며, 상부 도면은 무선 인터페이스상에 이용가능한 대 역폭(BUm(t))의 곡선을 나타내는 한편, 하부 도면은 애플리케이션 계층에서 상기 버퍼 길이(BLS(t))의 곡선을 나타낸다. 도 2의 스톨은 셀 변경 절차 동안 발생하는 한편, 도 3의 스톨은 새로운 셀의 불충분한 대역폭으로 인하여 발생한다. 두 개의 도면들을 논의하기 전에, 다음의 정의가 필요하다. 바람직한 버퍼 레벨(PBL)은 MS 측에서의 애플리케이션이 상기 스트리밍을 재생하기 시작하도록 수신되어야 할 데이터량으로서 정의된다. 상기 매체 컨텐츠의 서로 다른 인코딩들이 세션 동안 발생할 수 있다; 그와 같은 이유로, 버퍼 레벨 및 바람직한 버퍼 레벨은 둘 다 시간 단위로 표현된다. 따라서, 초 단위 버퍼 레벨(BLS)은 상기 버퍼 컨텐츠의 재생 시간 지속기간으로서 정의된다. 초 단위의 바람직한 버퍼 레벨(PBLS)은 동일한 방식으로 정의된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 주어진 초기의 인코딩이 설정되고(예를 들어, 주어진 평균 비트율을 갖는 MPEG 스트림) 스트리밍 세션이 진행 중임을 알 수 있다: 상기 IPS 측에서의 AL은 BAL 1 kbit/s의 데이터율로 TL에 데이터를 전송한다(apex는 상기 스트리밍 세션의 제 1 단계를 나타낸다). 또한, 실제 이용가능한 대역폭 BUm 1(t) kbit/s를 발생시키는 Um 인터페이스상의 BMax _ Um 1 kbit/s의 초기 최대 이용가능 대역폭을 가정한다. 상기 세션은 t0에서 시작한다. 상기 세션의 시작에서, BUm 1(t)는 높은 변동에 의해 영향받지 않는 것으로 가정한다. 상기 MS에서, 상기 애플리케이션 버퍼는 일정한 데이터율로 충전하기 시작하고 BLS가 선형적으로 증가한다. 주어진 순간(t1)에서, 파라미터(BLS)는 PBLS 임계값에 도달하여, MS에서의 애플리케이션 계층은 상기 매체를 재생하기 시작한다. 상기 사용자가 여전히 상기 셀 내의 잘-커버된 영역에서 이동하고 있다면(즉, 우수한 C/I가 실험되는 경우), 상기 BUm 1(t)는 상당히 일정하게 유지된다. 상기 애플리케이션 계층 버퍼는 충전되는 것과 동일한 데이터율로 비워진다: BLS는 이 단계에서 거의 일정하게 남아있다. 이제 주어진 순간(t2)에서, 무선 조건들이 악화하기 시작한다. 이에 의해, 점진적으로 BUm 1(t)가 감소하며, 결과적으로 BLS가 감소하기 시작한다. t3에서, 셀 변경 절차가 행해진다. 상기 단계 동안, BUm 1(t)는 0과 같다. 상기 애플리케이션 계층은 상기 매체를 계속 재생하며, BLS는 더 빠르게 계속 감소한다.
도 2를 참조하면, 상기 셀 변경 절차가 너무 길게 이루어지며 매체 재생에서의 스톨은 BLS가 0이 됨에 따라 t3와 t4 사이에서 발생한다. t4에서 상기 무선 인터페이스의 정지가 종료한다; 상기 모바일은 이제 새로운 셀로 캠핑되며 이용가능한 대역폭은 BUm 2(t)로서 정의된다(apex는 상기 셀 변경에 후속하여 스트리밍 세션의 제 2 단계를 나타낸다). t4로부터 시작하여, 상기 애플리케이션 버퍼가 충전되기 시작하며 BLS가 다시 증가한다.
도 3을 참조하면, 상기 매체 재생의 스톨이 t3와 t4 사이에서 발생하지 않는다. 무선 인터페이스의 정지가 종료할 때, 이용가능한 대역폭 BUm 2(t)는 애플리케이션 버퍼가 비워지는 것을 회피하는데 충분하지 않다; 이 경우에 스톨은 불가피할 수 있다. ISP에 의한 엔드-투-엔드 반응은 일부 RR 메시지의 수신 후에 발생할 수 있으며, 이에 대해 수십 초의 시간이 소모되고 상기 반응은 RTP 패킷 손실 및 지터 계산에만 기초하며, 결과적으로 상기 ISP 반응은 너무 느려서 불충분한 대역폭에 대처하기 위해 지연된다. 반대로, t4에서 이용가능한 대역폭 BUm 2(t)가 적절한 치수로 되면, 세션은 문제없이 진행한다.
본 발명의 주된 목적은 무선 네트워크에서의 스트리밍 서비스들의 지원을 위한 표준 RTCP 프로토콜을 개선하는 엔드 투 엔드 시그널링 절차를 제공하는 것이다. 이는 엔드 투 엔드 QoS 관리 절차들을 개선할 수 있다; 예를 들어, 상기 무선 인터페이스상의 임계 조건들이 발생할 때의 매체 재생 스톨링을 방지하게 할 수 있다. 기본적으로, 상기 제안은 서비스 제공자가 이용가능한 대역폭의 감소에 신속하게 응답하여 인코딩을 더 적게 소모하는 대역폭으로의 스위칭과 같이 적절한 동작을 취하게 하는데, 이는 물론 어느 정도까지는 오디오/비디오 스트리밍의 품질을 감소시키지만, 이는 스톨링보다는 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 청구범위에 개시된 바와 같은 시그널링 절차를 제공한다.
새로운 시그널링을 예시하기 전에, 청구항 제1항의 전문에 따른 배경기술의 간략한 예시가 필요하다. 최근의 배경기술은 오디오/비디오 스트리밍 서비스들을 멀티캐스팅하기 위해 서비스 제공자를 무선 MS 클라이언트에 접속하는 무선 네트워크에 의해 구성된다. 데이터 링크 계층과 애플리케이션 계층 사이의 전송 계층은 상기 서비스 제공자와 MS 측의 프로토콜 스택 둘 다에 포함된다. RTP/RTCP 프로토콜은 전송 계층이 스트리밍 서비스들을 지원할 수 있게 한다. 스트리밍 세션을 진행하는 동안, 데이터 메시지들이 RTP에 의해 전달되며 제어 메시지들이 RTCP에 의해 전달된다. 상기 RTCP 메시지들은 참조문헌 [2]에 제시된 바와 같은 네트워크-구동 QoS 방식에 따라 관리된다. 또한, 이동성 관리 기능의 감독하에 최소 품질 목표에 도달하기 위해 상기 무선 링크의 품질을 계속 모니터링한다. 상기 링크의 품질은 시스템에 따라 다를 수 있는 일부 파라미터들에 의존한다. 이들 파라미터들의 예들로서, 데이터 링크 계층의 BER, FER, BLER; 수신 신호 전력 레벨; 간섭 전력 레벨, C/I 비, 등을 언급할 수 있다. 간략화를 위해, 이들 파라미터는 P1, P2, ..., Pn으로서 표시된다.
이제, 본 발명에 따르면, 상기 무선 링크의 품질이 악화하여 주어진 품질 레벨 이하로 떨어지면, 데이터 링크 계층은 상기 전송 계층에 트리거링 신호를 전송하며, 결과적으로 전송 계층은 고속 시그널링 단계로 진입한다. 이러한 이유로, 상기 절차는 "데이터 링크 트리거"로서 정의될 수 있다. 상기 트리거링 이벤트는 상기 품질 레벨에 대한 제 1 임계값에 도달할 때 발생한다. 이러한 조건은 다음과 같이 정의된다:
Figure 112006038578113-PCT00001
(1)
고속 시그널링 단계 동안, 상기 데이터 링크 계층에서 트리거링 신호가 발생할 때마다 RTCP RR들이 전송된다. 이러한 이유로, 상기 절차는 추가로 "데이터 링크 구동"이라 정의될 수 있다. RR들의 전송률이 증가하며, 상기 단계 동안 전송된 RR 메시지들은 고속 수신 리포트(FRR)라 칭해진다. 각각의 FRR은 RR 플러스 다음이 추가 정보에 포함되는 모든 필드들을 전달한다:
데이터 링크 계층에 의해 제공된, 상기 무선 인터페이스상의 실제 이용가능한 대역폭에 관한 정보;
클라이언트 애플리케이션 계층에서 캐시된(cached) 매체 파일량에 관한 정보.
상기 링크의 품질이 또 하나의 주어진 품질 레벨을 초과할 때까지 전송 계층은 고속 시그널링 모드에서 동작한다. 히스테리시스(hysteresis)를 도입하기 위해, 바람직하게는 제 1 임계값보다 큰 품질 레벨에 대한 제 2 임계값에 도달하면, 트리거링-백(triggering-back) 이벤트가 발생한다. 상기 조건은 다음과 같이 정의된다:
Figure 112006038578113-PCT00002
(2)
수식 (2)가 검증되면, 데이터 링크 계층은 트리거링 메시지를 상기 전송 계층에 전송하여 고속 시그널링 단계에서 나오게 한다. 전송 계층은 그의 동작 모드를 고속에서 정상으로 스위칭하고, 그에 대응하여 RR들이 전송된다. 고속 시그널링 단계 동안, FRR들에 의해 전달되는 정보를 갖는 서비스 제공자 측에서, 강화된 QoS 제어 메커니즘들이 구현될 수 있다(일부 툴들은 이하의 설명에서 제공된다).
GSM/EDGE에 대해 특정된 본 발명의 일 실시예를 고려하면, 메시지들을 리포트하는 2개의 FRR 사이의 최소 간격은 480 ms이며, 이는 MS 측에서의 측정 리포트 기간과 동일하다(GSM 45.008 v6.0.0, 8.4.1절을 참조하라). 비교에 의해, 참조문헌 [1]에 표시된 2개의 RR 메시지 사이의 최소 간격은 5초이다. 2개 간격 사이의 큰 차이는 요구된 업 링크 대역폭만 증가시키면, 서비스 제공자에 상기 무선 인터페이스 전개의 대역폭에 대해 더 정확한 지식을 제공한다는 것이다. 그 이유는 상기 RF 인터페이스에서의 임계 조건들을 유리하게 극복하거나 또는 명확하게 접속 차단하기 위해 필요한 제한된 지속시간에 상기 FRR 전송이 걸쳐있기 때문이다. 대부분 경우에, 셀 재선택은 매체 재생의 스톨링을 발생시키지 않고서 완료될 것이다.
FRR 메시지들에 의해 전달되는 정보는 a) 무선 인터페이스상의 이용가능한 대역폭; b) 전송 계층 패킷 손실비 및 패킷 지연 지터; 및 c) 이동국 측에 캐시된 매체 파일량을 포함한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 포인트 a) 및 c)에서의 정보는 현재의 표준화에 포함되어 있지 않다.
결과적으로, 제안된 발명은 다음의 측면에 중점을 둔다:
데이터 링크 계층과 전송 계층 사이의 정보 교환은 전송 계층이 무선 인터페이스의 행동을 관찰하게 하기 위한 것이다.
새로운 E2E 전송 계층 메시징이 예측된다: 새로운 RR은 서로 다른 계층 제약들로부터(데이터 링크, 전송 및 애플리케이션 계층들로부터) 도출된 정보를 전달하도록 설계된다.
새로운 E2E QoS 처리 방법은 무선 인터페이스 및 애플리케이션 계층 제약에 공동으로 기초하여 제공된다.
본 발명에 따르면, FRR 리포트들은 표준 RR 리포트들에 대해 더 크고 더 빠른 정보 컨텐츠를 전달한다. 다음에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 새로운 포인트 a) 및 c)에서의 컨텐츠는 2개의 예측 파라미터들(TE, T'E)을 계산하도록 서로 조합된다. TE 및 T'E는 서비스 제공자 측에서의 인코딩의 스위칭에 관한 결정을 행하도록 사용된다. 이들 파라미터들 덕분에, 상기 서비스 제공자 측에서의 애플리케이션 계층은 상기 클라이언트 측에서의 애플리케이션 버퍼가 비워지고 있으며 및/또는 상기 RF 인터페이스에서의 이용가능한 대역폭이 급속하게 감소하고 있음을 통지받는다. 서비스 제공자는 불리한 조건들의 종료에 대해서도 통지받는다.
본 발명의 프로토콜-간 시그널링은 원래 ISP들로부터의 스트리밍 서비스들을 지원하도록 (E)GPRS의 기술을 개선하도록 설계된다; 상기 메커니즘은 임의 종류의 무선 시스템 내의 진보된 엔드-투-엔드 QoS 제어 절차로서 확장될 수 있다. 상기 본래의 제안의 기본 가정은 다음과 같다:
1. 상기 ISP는 상기 코어 네트워크에 직접 연결되며 IP-PDN 제약들은 고려되지 않는다.
2. 더 가혹한 대역폭 제약들이 무선 인터페이스에 존재하고, 상기 유선 네트워크의 인터페이스는 "비임계" 인터페이스들로서 고려된다.
상기 제안은 참조문헌 [3] 및 [4]에서 최근에 조사된 무선 시스템을 통한 멀티미디어 스트리밍을 위한 E2E 프레임 워크에 순응한다. 제 1 가정이 포기되고 상기 ISP가 상기 코어 네트워크에 몇몇 홉들 만큼 떨어져 있는 IP-PDN에 접속될 때, 발명의 성능 개선이 예측되며, IP 제약들이 고려되며 결과적으로 제 2 가정은 그 중요성을 잃는다. 이와 같은 더 심각한 조건들을 연구한 제안된 발명의 효율성은 여전히 우수한 것으로 나타나며 매체 재생 상의 스톨이 방지된다.
요약하면, 본 발명의 교시는 MS 측에서 완전하게 결정되지만, 엔드 투 엔드 QoS를 관리하는 서비스 제공자 측에서 사용되는 새로운 RTCP 시그널링에 중점을 둔다. 서비스 제공자가 수신 시그널링을 처리하는 방법은 그것을 생성하는데 이용되는 기준과는 무관한 태스크이다. GPRS 시스템에서의 스트리밍 세션 진행을 참조하여 일 예를 들어보자(도 4를 참조하라). 많은 제안들 및 QoS 프레임 워크들이 문헌에서 발견될 수 있다. 무선 조건들이 악화하면, BSC로부터 시작하여 SGSN, GGSN을 통과한 후 ISP/CP에서 종료하는 일종의 시그널링의 체인을 예측할 수 있다. 또한, RTP/RTCP 기반 QoS 메커니즘이 진행 중인 세션을 지원하는 시스템에 구현될 수 있다. 본 발명의 제안은 대안적인 방법으로서, 상기 RTP/RTCP 기반 QoS 메커니즘 내에 무선 네트워크 정보와 MS 애플리케이션 계층 정보를 통합하려는 것으로 볼 수 있다. 업 링크 상에 요구 대역폭을 약간 증가함으로써 세 가지 주요 장점들이 달성될 수 있는데, 즉:
네트워크 행동들에 대한 더 빠른 반응.
다층 정보가 이용가능함에 따라 QoS 흐름 제어 메커니즘이 정제될 수 있음.
예측 QoS 제어 메커니즘이 구현될 수 있음.
예상되는 실제 개선의 관점에서, 다음과 같은 것이 언급될 수 있다:
셀 변경이 발생할 때 스트리밍 재생시의 스톨링을 회피함.
요구 대역폭이 무선 조건들에 따라 E2E 감소될 수 있음에 따라, 더 효율적인 대역폭의 이용이 가능함.
ISP/CP로부터의 애플리케이션 데이터의 전송이 실제 이용가능한 대역폭에 관련될 수 있기 때문에, SGSN 및 BSC 버퍼들 양측에서의 패킷들의 인큐잉(enqueuing)을 감소시킴.
신규한 것으로 고려되는 본 발명의 특징들은 특히 첨부된 청구범위에서 설명된다. 본 발명은, 추가의 목적들 및 장점들과 함께, 순전히 비제한적 설명 목적을 위해 제공되는 첨부한 도면들과 관련하여 이루어지는 실시예의 다음의 상세한 설명을 참조하여 이해될 수 있다:
도 1은 이미 설명한 바와 같이, 공지 기술에서 오디오/비디오 스트리밍 서비스들을 전송하도록 ISP/CP에 의해 사용되는 무선 네트워크라 칭해지는, 관련 통신 프로토콜 스택들을 포함하며 스택들 사이에 데이터/시그널링 메시지들을 교환하는 개략적인 서버/클라이언트 표현을 도시한다.
도 2 및 도 3은 이미 설명한 바와 같이, 이전 도면의 네트워크의 MS 측에서 측정된 관련 임계 파라미터들의 가능한 시간적 전개의 일부 곡선들을 도시한다.
도 4는 본 발명이 구현될 수 있는 무선 네트워크의 기능 블록 표현을 도시한다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 추가의 프로토콜-간 시그널링 메시지들 및 엔드 투 엔드 FRR들이 증가하는 세부사항들과 함께 도시되는 것이 도 1과 다르다.
도 7은 도 6의 RTCP FRR 메시지의 전달을 위한 FRR 패킷의 포맷을 도시한다.
도 8a는 도 4의 네트워크에서 셀 재선택이 이루어지는 경우에 본 발명의 제어 시그널링 절차의 메시지 시퀀스 차트를 도시한다.
도 8b는 도 4의 네트워크의 RF 인터페이스상의 일시적 악화의 경우에 본 발명의 제어 시그널링 절차의 메시지 시퀀스 차트를 도시한다.
도 9a는 도 8a의 제어 시그널링 절차를 구현하는 도 4의 네트워크의 MS측에서 측정된 관련 임계 파라미터들의 가능한 시간적 진화의 일부 곡선들을 도시한다.
도 9b는 도 8b의 제어 시그널링 절차를 구현하는 도 4의 네트워크의 MS 측에서 측정된 관련 임계 파라미터들의 가능한 시간적 진화의 일부 곡선들을 도시한다.
도 4는 설명될 본 발명을 구현하도록 그 동작이 수정된 3GPP 멀티-RAT PLMN을 도시한다. 상기 PLMN은 2개의 서로 다른 액세스 네트워크, 즉 잘 통합된 GERAN 및 최근에 도입된 UTRAN에 접속된 코어 네트워크(CN)를 포함한다. UTRAN은 그의 더 큰 스루풋들 및 비대칭 IP 데이터 트래픽을 라우팅할 수 있는 성능으로 인해 데이터 서비스를 개선한다. 액세스 네트워크들 둘 다는 동일한 GPRS 서비스를 공유하며, 사전-존재의 GSM 코어 네트워크도 공유한다. UTRAN 및 GERAN 둘 다는 공중을 통해 UE/MS 타입의 복수의 이동 단말기들에 접속되며, 이들 각각은 별도의 USIM 카드를 갖는 이동 장비(ME)를 포함한다. 본 발명은 단일이지만 바람직하게는 멀티스탠다드(multistandard) 타입의 MS/UE 단말기에 적용한다. 상기 UTRAN은 Iub 인터페이스에 의해 각각의 무선 네트워크 제어기(RNC)에 각각 접속되는 복수의 노드 B 블록들을 포함한다. 노드 B는 표준 Uu 무선 인터페이스를 통해 상기 UE들에 접속된 베이스 송수신국(BTS)을 포함한다(차이들은 본 발명에 의해 제공된다). 상위 RNC는 GPRS의 회선 교환을 위한 제 1 Iu(CS) 인터페이스 및 패킷 교환을 위한 제 2 Iu(CS) 인터페이스에 의해 상기 코어 네트워크(CN)에 접속된 서빙 S-RNC이다. 상기 RNC는 또한 동작 및 유지 센터(OMC)에 접속된다. 이하에 배치된 RNC는 드리프트 D-RNC일 수 있으며 Iur 인터페이스에 의해 상위 S-RNC에 접속된다. UTRAN은 TS 23.110에 개시된 무선 네트워크 서브시스템(RNS)을 구성한다.
상기 GERAN은 Abis 인터페이스에 의해 기지국 제어기(BSC)에, 그리고 표준 Um 무선 인터페이스를 통해 MS들에 접속된 복수의 BTS들을 포함한다(차이점은 본 발명에 의해 제공된다). 상기 BSC는 Gb 인터페이스(패킷 교환)에 의해 상기 코어 네트워크(CN)에 인터페이싱되고 트랜스코더(Transcoder)에 더 접속되며, 데이터율 어댑터 유닛(TRAU)은 A 인터페이스를 통해 코어 네트워크(CN)에 접속된다. 상기 BSC는 또한 동작 및 유지 센터(OMC)에 접속된다.
도 4의 CN 네트워크는 다음의 네트워크 요소들: MSC/VLR, GMSC, IWF/TC, CSE, EIR, HLR, AuC, 서빙 SGSN 및 GGSN을 포함한다. 다음의 인터페이스들, A, E, Gs, F, C, D, Gf, Gr, Gc, Gn, Gi 및 Gmb는 CN 블록 내에서 볼 수 있다. 상기 IWF 블록은 Iu(CS) 인터페이스를 MSC/VLR 블록을 향해 A 인터페이스로 변환한다. 상기 TC 요소는 상기 A 인터페이스를 통해 상기 MSC 블록에 접속된 UTRAN(이 기능이 상기 CN 네트워크 밖에서 수행되는 GSM과는 다른)에 관한 음성 압축/확장을 위한 트랜스코딩 기능을 수행한다. 상기 GMSC는 상기 E 인터페이스를 통해 상기 MSC/VLR, 공중 교환 전화 네트워크(PSTN) 및 통합 서비스 디지털 네트워크(ISDN)에 접속된다. 블록들 CSE, EIR, HLR, AUC는 차례대로 Gs, F, C 및 D 인터페이스들을 통해 상기 MS/VLR에 접속되며 상기 Gf 및 Gr 인터페이스들을 통해 상기 SGSN 노드에 접속된다. 상기 SGSN 블록은 일 측에서 상기 Gn 인터페이스에 의해 상기 GGSN 노드에 인터페이싱되고, 타 측에서 Iu(PS) 인터페이스를 통해 서빙 RNC에 접속되며 상기 Gb 인터페이스를 통해 상기 BSC에 접속된다. 상기 GGSN은 상기 Gi 인터페이스를 통해 IP-PDN 네트워크에 더 접속되며 상기 Gmb 인터페이스를 통해 서비스 제공자(SP)들에 접속된다. 상기 코어 네트워크(CN)는 TS 23.101에 설명된 바와 같이, 회선 교환(CS) 부분 및 패킷 교환 부분(GPRS)을 갖는 강화된 GSM 단계 2+로 이루어진다. 또 하나의 중요한 단계 2+는 TS 29.078에 설명된 바와 같이, 인텔리전트(intelligent) 네트워크에 대해 MSC와 CSE 사이에 사용되는 CAMEL 및 그의 애플리케이션 부분(CAP)이다.
동작 시에, 노드 MSC 및 SGSN은 모바일들의 개별 위치를 유지하며 보안 및 액세스 제어 기능을 수행한다. 더 많은 BSS 및 RNS 블록들이 상기 CN 네트워크에 접속되며, 상기 CN 네트워크는 시스템 내 또는 시스템 간 핸드오버/셀 재선택을 수행할 수 있다. 도 4 중 하나와 유사한 네트워크들에 의해 커버되는 국내 서비스 영역으로 부분분할된 국제 서비스 영역은 전세계 어디서나 실제로 전화 호출이나 패킷 데이터를 라우팅할 수 있게 한다. 많은 프로토콜들이 상기 멀티-RAT 네트워크의 다양한 인터페이스들에서의 정보 교환의 관리를 담당한다. 상기 네트워크에서 사용되는 시그널링의 일반 프로토콜 아키텍처는 중첩된 비-액세스 계층(NAS)을 갖는 액세스 계층을 포함한다. 상기 액세스 계층은 상기 CN과 상기 UE 사이에 사용자 데이터 및 제어 정보를 교환하기 위한 인터페이스 프로토콜들 및 무선 프로토콜들을 포함한다. 이들 프로토콜들은 NAS 메시지들을 투명하게 전송하기 위한 메커니즘들, 즉 소위 직접 전송(DT) 절차들을 포함한다. 상기 NAS 계층은 접속 관리(CM), 이동성 관리(MM), GPRS 이동성 관리(GMM), 세션 관리(SM), 단문 메시지 서비스(SMS) 등과 같은 제어 양상들을 처리하기 위한 상위 레벨 프로토콜들을 포함한다. 설명을 위해, 본 발명과 관련된 프로토콜 계층들만이 도 1의 예시에서 언급된다.
본 발명의 실시예는 주로 a) 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은, 도 1의 표현에 대해 새로운 프로토콜 간 시그널링 메시지들(MS 측에서) 및 b) 메시지들이 전달하는 정보 및 상기 메시지들이 전송되는 데이터율에 대한 표준 RR과는 다른 새로운 엔드 투 엔드 RTCP 메시지들(FRR로 정의됨)을 추가하는 것으로 이루어진다. 인접 계층들 사이에 교환되는 다양한 타입의 시그널링 메시지들을 생성하도록 클라이언 트 측(MS/UE)에서 행해지는 동작들은 쉽게 설명된 도면들에서 볼 수 있는 각각의 설명선에 잘 설명되어 있다. 상기 FRR 메시지의 구조는 도 7에 도시된다. 도 8a에서, 도 4의 네트워크를 통해 스트리밍 세션 동안 셀 재선택이 이루어지는 경우에 대해 상기 시그널링 절차의 메시지 시퀀스 차트가 표현되어 있다. 도 8b는 셀 재선택이 발생하지 않는 사실(RF 인터페이스에서의 일시적 악화만이 발생함)에 의해 이전의 것과 다르다.
제한 없이, 연속하는 도면들은 GPRS라 칭해지지만 동일한 설명이 UMTS에 대해 유효하며 도시된 바와 같은 프로토콜 구조에 따라 동작하는 모든 무선 네트워크들에 대해 더 일반적이다.
도 7을 참조하면, 각각 "실제 BUm" 및 "BL"로 칭해지는 2개의 추가 필드들의 존재에 의해 FRR 메시지와 RR 메시지의 표준 구조 사이의 유일한 차이가 제공된다. 첫번째 메시지는 Um 인터페이스에서의 실제 이용가능한 대역폭의 kbit/s의 값을 포함한다; 두 번째 메시지는 애플리케이션 계층에서 지연-보상 버퍼에 저장된 데이터 바이트량으로서 정의된 버퍼 레벨이다.
도 8a 및 도 8b를 고려하면, 클라이언트 및 서버 측의 도 5 및 도 6에서 볼 수 있는 프로토콜 계층들의 경계들을 나타내기 위해 상부의 대응하는 네트워크 요소들로부터 출발하는 일부 평행한 시간 라인들(대시선)이 도시된다. 병렬 라인들의 커플들 사이의 두꺼운 사선 화살표들은 고속 시그널링 절차를 구현하기 위해 필요한 메시지들을 나타낸다; 그와 같은 메시지들은 엔티티들과 프로토콜 에이전트들 사이에 교환된다; 본 발명의 모든 시그널링 대상이 포함된다; 얇은 화살표들은 참조문헌 [1]에 따른 표준 시그널링을 나타낸다. 상기 메시지들의 명칭은 부록 1에와 같이 대응하는 화살표들 상에 표시된다. 도 8a 및 도 8b의 메시지 시퀀스 차트는 이상적으로는 동작의 3가지 시퀀셜 존(sequential zone)들로 부분분할된다:
제 1 존은 스트리밍 세션 개시(도시되지 않음)를 시작하여 SFS 메시지를 전송하기 위한 조건이 검증될 때까지 수행된다;
제 2 존은 SFS 메시지를 전송하기 시작하여 메시지(TLastFRR)를 수신함으로써 최종 FRR 메시지가 전송될 때 종료한다;
제 3 존은 최종 FRR 메시지가 전송된 후에 시작하여 세션이 종료할 때까지(도시되지 않음) 수행된다.
도 8a의 경우가 먼저 설명된다. 하이라이트(highlight)인 시간 윈도우는 셀 재선택을 위한 트리거링 이벤트가 검증되기 약간 전에 시작한다. 이 환경에서 측정된 QoS는 새로운 셀이 선택될 때 불가피하게 연속적으로 감소한다.
상기 메시지 시퀀스 차트의 제 1 존
도 8a를 참조하면, 상기 스트리밍 세션의 개시는 참조문헌 [3]에 표시된 바와 같이 수행될 수 있는 공지된 절차이다. 개시 후에, 주어진 인코딩이 설정되고, 다운 링크 스트리밍 세션이 주어진 셀의 주어진 가입자에 대해 진행된다. RTP/RTCP 및 UDP는 전송 계층(TL)을 형성한다. 첫 번째 2개의 화살표들에 대응하는 E2E RTP/RTCP 접속이 확립되고, ISP 측에서 애플리케이션 계층(AL)은 BAL 1 kbit/s의 평균 데이터율로 상기 전송 계층에 데이터를 전송한다. 상기 Um 인터페이스상의 이용가능한 대역폭은 변동하는 무선 채널 조건들과 관련된다. BMax _ Um 1 kbit/s의 Um 인터페이스 상의 최대 RLC/MAC 이용가능 대역폭이 추정된다. Um 인터페이스상의 실제 이용가능한 대역폭 BUm은 사용된 코딩 방식 및 BLER 둘 다에 의존한다. 코딩 방식 성능 대 C/I 및 링크 적응 알고리즘이 제공됨에 따라, 인수 α(C/I)는 다음과 같이 도입될 수 있다.
Figure 112006038578113-PCT00003
(3)
C/I가 상기 세션 동안 변동함에 따라, BUm1도 변동한다: 이러한 시간-변동 때문에, 이용가능한 대역폭은 BUm 1(t)로서 표시된다. DLL과 AL 계층들 사이의 프로토콜 오버헤드 값 ΔOverHead (<1)이 추정되면, MS 측에서의 애플리케이션 버퍼는 이하의 데이터율로 충전된다:
Figure 112006038578113-PCT00004
(4)
PBL에 도달하면, 상기 애플리케이션은 이하의 데이터율로 상기 버퍼를 비우기 시작한다:
Figure 112006038578113-PCT00005
(5)
기지국 제어기(BSC) LL-PDU 버퍼가 이하의 데이터율로 충전됨을 유의하라:
Figure 112006038578113-PCT00006
(6)
그리고, 이하의 데이터율로 비워진다:
Figure 112006038578113-PCT00007
(7)
상기 스트리밍 세션의 초기 단계 동안, RTCP 시그널링이 통상적인 방식으로 수행되는데, 예를 들어 상기 RR 메시지들은 매 5초마다 전송되며 E2E QoS 관리가 참조문헌 [2] 또는 참조문헌 [3]에 설명된 바와 같이 이루어진다(이들은 단지 "통상의" QoS 제어의 예시들이다). 상기 MS는 그의 통상 동작 동안, 셀 재선택에 대한 일부 조건들이 발생할 수 있는지를 계속 모니터링한다: 참조문헌 [5] 및 참조문헌 [6]은 (E)GPRS 셀 재선택 및 측정 절차들 각각에 대해 유효한 3GPP 표준들이다. 특히, 물리 계층은 480 ms마다 측정 결과(MR 리포트)를 상기 데이터 링크 계층에 발행한다. 사용되는 셀 재선택 기준이 무엇이든 간에, 서빙 및 주변 셀들 상의 BCCH 캐리어들의 평균 수신 RF 신호 레벨에 대한 주어진 조건이 검증될 때 셀 재선택 절차가 시작되는 것으로 가정될 수 있다. 공지된 바와 같이, 상기 MS는 상기 서빙 및 주변 셀들의 BCCH 캐리어 상의 수신 RF 신호 레벨을 측정하고 각 캐리어에 대한 평균 수신 레벨(RLA_Pi)을 계산하는 성능을 갖는다. 셀 변경이 시작되게 하는 조건을 정의하면 다음과 같다:
Figure 112006038578113-PCT00008
(8)
예측 모드에서 상기 셀 변경이 시작되기 전에 "고속 시그널링 단계"의 시작을 트리거하는 새로운 조건은 다음과 같이 정의된다:
Figure 112006038578113-PCT00009
(9)
조건 (9)는 서로 다른 변수들과 관련되는데, 상기 변수들은:
각 캐리어에 대한 수신 레벨 평균(RLA_PI); RLC/MAC 계층에서의 UCS 및 BLER; 상기 MS에 대한 ATS; 및 상기 고려된 MS에 할당된 타임슬롯(들)을 공유하는 MS들의 수를 표시하는 멀티플렉싱 인자(MuFact)이다. 조건 (9)를 설정하기 위한 기준은 측정 파라미터 값들의 조합을 추구하며, 상기 조건은 MS가 하나 또는 그 이상의 다음의 상황들로 진행하는 것을 나타낸다:
BUm이 급속하게 감소한다;
셀 변경이 발생하려 한다;
상기 Um 인터페이스상의 수 초 길이의 정전 시간이 발생할 것이다.
조건 (9)가 물리 계층(PHL)에서 측정된 파라미터들에만 의존하기 때문에, 측정 리포트(참조문헌 [6]을 참조)가 수행될 때마다 상기 조건을 테스트하는 것이 합당하다. 결과적으로, 조건 (9)는 통상의 시그널링, 즉 수신자 리포트(RR)의 전송과 동시에 테스트된다. 조건 (9)가 MS 측에서 검증될 때, 상기 프로토콜은 고속 시그널링 단계를 시작하는 연속적인 동작 존에 들어간다.
메시지 시퀀스 차트의 제 2 존
상기 존의 주요 목표는 매체 컨텐츠가 상기 스트리밍의 중간에서 애플리케이션 버퍼를 비우는 것을 회피하면서 완전히 재생되게 하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위해, MS 측에서 다음의 단계들이 순차적으로 실행된다:
1. 일단 조건 (9)가 검증되면, 새롭고 일시적인 RTCP 고속 시그널링 단계의 시작을 통지하기 위해, 프로토콜 간 메시지(SFS)가 데이터 링크 계층의 RLC/MAC 프로토콜로부터 전송 계층의 RTP/RTCP 프로토콜에 전송된다. 상기 고속 시그널링 단계에 들어가면, RTCP는 RR 전송에 대한 정책을 변경한다. 상기 고속 시그널링 단계의 지속시간은 조건 (8)을 실현하는데 있어서의 지연시간에 의존한다. 상기 고속 시그널링 단계의 지속시간에 영향을 주는 등급의 또 하나의 조건은 연속하는 도 8b의 설명에서 도입될 것이다.
2. 측정 리포트가 수행될 때마다, 조건 (8)이 검증되지 않을 때까지 프로토콜 간 TFRR(Trigger Fast Receiver Report) 메시지가 데이터 링크 계층의 RLC/MAC 프로토콜로부터 전송 계층의 RTP/RTCP 프로토콜로 전송된다. TFRR 메시지들은 궁극적으로 다음에 의해 결정되는 BUm에 관한 정보를 전달하는 물리 계층 측정 리포트에 의해 트리거된다:
할당된 타임슬롯들의 수;
상기 TS들에 대한 스케줄링 정책;
사용된 코딩 방식;
BLER.
3. TFRR 메시지가 전송 계층에서 수신될 때마다, 프로토콜 간 GetBL 메시지가 상기 전송 계층으로부터 상기 애플리케이션 계층에 전송되어 상기 애플리케이션 버퍼의 상태에 관한 정보를 리턴시킨다.
4. GetBL 메시지가 애플리케이션 계층에서 수신될 때마다, 프로토콜 간 메시지(BL)는 상기 전송 계층에 재전송된다. 상기 BL 메시지는 애플리케이션 버퍼의 상태, 예를 들어 상기 BL 시변 파라미터의 값을 전달하는 버퍼 길이에 관한 정보를 포함한다.
5. BL 메시지가 상기 전송 계층에서 수신될 때마다, FRR이라 칭해지는 새로운 RR 메시지가 상기 서비스 제공자 측의 피어 계층에 엔드-투-엔드 전송된다. 상기 FRR 메시지는 기본적으로 다음을 포함한다:
통상의 RR 메시지들에 포함되는 모든 정보;
상기 TFRR 메시지로부터 추출된 BUm에 관한 정보;
상기 BL 메시지로부터 추출된 애플리케이션 버퍼의 상태에 관한 정보.
6. 단계들(2 내지 5)은 주기적으로 반복되며, 조건 (8)은 고속 시그널링, 즉 FRR 리포트들의 전송과 동시에 테스트된다. 조건 (8)이 단계(2)에서 검증될 때, 나머지 단계들(3, 4 및 5)이 완료된다; 그 후에, 셀 재선택 절차가 발생한다. 다양한 타입들의 셀 재선택 절차들이 참조문헌 [5]에 설명되며, 모두 이 단계에서 구 현가능하다. CCN 모드에서, 상기 MS에서의 데이터 링크 계층은 CCN(Cell Change Notification) 메시지를 상기 BSC의 피어(peer) 데이터 링크 계층에 전송한다. 상기 CCN 메시지는 상기 셀 재선택이 결정될 때를 상기 네트워크에 통지하고 상기 네트워크가 인접 셀 시스템 정보를 포함하는 PDA 메시지에 응답하게 하도록 상기 셀 재-선택을 지연시킨다. 그 후에, 상기 MS는 예전 셀을 접속차단시키고 선택한 셀로 진입한다. 셀 변경이 이루어지는 동안, TFRR 메시지들이 전송되지 않으며 결과적으로 단계들(2 내지 5)이 중지된다.
7. MS가 새로운 셀에 캠핑(camping)되면, 고속 시그널링 단계를 계속할 이유가 없다(물론, 조건 (9)이 새로운 셀에서 검증되지 않음을 가정한다). 최종 프로토콜 간 메시지(TLastFRR)(최종 고속 수신자 리포트를 트리거함)가 데이터 링크 계층의 RLC/MAC 프로토콜로부터 전송 계층의 RTP/RTCP 프로토콜에 전송된다. 상기 메시지는 상기 새로운 셀의 BUm에 관한 정보를 전달하며 전송 계층에 상기 고속 시그널링 단계의 종료를 나타낸다.
8. 단계들(3, 4 및 5)이 반복되며 최종 FRR 메시지는 상기 고속 시그널링 단계의 종료를 ISP 측의 피어 전송 계층에 통지한다.
메시지 시퀀스 차트의 제 3 존
9. 상기 고속 시그널링 단계의 종료시에, 전송 계층은 RTCP를 그의 통상의 동작 모드로 스위칭한다. 여러 단계들이 상기 새로운 셀에서 반복될 수 있다.
이제, 도 8b의 경우가 설명된다. 도면에서 하이라이트된 시간 윈도우는 상 기 고속 시그널링 단계의 트리거링의 일정 시간 전에 시작하며, 무선 조건들의 개선들에 의해 RTCP가 상기 고속 시그널링 단계를 벗어나게 할 때까지 지속한다.
도 8b를 참조하면, 관련 메시지 시퀀스 차트는 거의 완전하게 이전의 도면과 일치하며, 상기 셀 재선택 절차에 관련된 메시지들(CCN 및 PDA)이 없는 것만이 다르다. 동작 시에, 전체 시그널링 절차는 상기 메시지 시퀀스 차트의 제 1 존을 완료하고, 조건 (9)가 검증되면, 전송 계층이 고속 시그널링 모드에서 동작하는 제 2 존에 진입한다. 단계(2 내지 5)는 상기 링크 품질이 조건 (9)를 구동하는 것보다 더 큰 또 하나의 주어진 품질 레벨을 초과하여 리턴할 때까지 주기적으로 반복된다. 이를 통해, 히스테리시스의 일부 등급이 도입된다. 이와 같은 이벤트를 검출하기 위한 새로운 조건은 다음과 같다:
Figure 112006038578113-PCT00010
(10)
이전의 조건 (9)가 상기 서비스에 대한 증가된 이용가능 대역폭과 같은 QoS 개선으로 인해 더 이상 검증되지 않는 경우에만, 단계 (2)에서 조건 (10)이 물리 계층(PHL)에서 테스트된다. 조건 (10)은 더 고속의 FRR 시그널링의 전송과 동시에 테스트된다. 조건 (10)이 단계(2)에서 검증될 때, 상기 프로토콜 간 메시지(TFRR)는 TLastFRR로 교체되며 나머지 단계들(3, 4 및 5)이 완료된다. 또한, 이 경우에 최종 FRR 메시지는 상기 고속 시그널링 단계의 종료를 ISP에서의 피어 전송 계층에 통지하며 전송 계층은 그의 통상적인 동작 모드로 RTCP를 재스위칭한다. 상기 이벤트 트리거링 때문에, 조건들 (8), (9) 및 (10)은 측정 리포트가 수행될 때마다 테스트되며, 도시된 시그널링은 상기 활성 세션 동안 한번 이상 반복될 수 있다.
도 9a는 상기 이용가능한 대역폭의 전개 및 MS 측에서의 버퍼 길이를 개략적으로 나타낸다: 적절한 엔드-투-엔드 QoS 관리 정책과 함께, 본 발명의 고속 시그널링 절차의 지원으로 셀 변경이 이루어지기 전, 이루어지는 동안 그리고 이루어진 후를 나타낸다. 도 9a를 참조하면, 순간(t*) 전에, 도시된 BUm(t) 및 BLS는 정확하게 도 3에서와 같이 동작한다. 고속 시그널링 단계는 상기 순간(t*)의 약간 전에 시작한다. ISP에서의 즉시 인코딩 스위칭은 상기 순간(t*)에서 추정된다. 스위칭 후에 사용되는 더 낮은 품질 인코딩은 MS에서의 애플리케이션 버퍼가 t2 전에서와 동일한 데이터율로(제 2 매체 파일/s의 관점에서) 충전될 것을 허용한다. 물론, BUm이 감소를 유지함에 따라, MS에서의 애플리케이션 버퍼 충전 데이터율도 감소한다. 어쨌든, 적절한 인코딩이 순간(t*)의 시간에서 선택되면, MS의 애플리케이션 버퍼는 간격(t3-t4) 동안 완전히 비워지지 않으며 상기 RF 인터페이스의 정전 시간 동안의 스톨이 회피된다. 시간(t4)에서, MS는 상기 새로운 셀에 캠핑되며 이용가능한 대역폭(BUm 2(t))은 적절하게 치수결정된다; 이 경우에 상기 애플리케이션 버퍼는 비워질 때와 동일한 데이터율로 충전되며 상기 세션은 문제없이 진행된다.
도 9b는 본 발명의 고속 시그널링 절차에 의해 상기 Um 인터페이스에서의 일시적 RF 악화의 부작용이 발생한 경우에 MS 측에서의 이용가능한 대역폭 및 버퍼 길이의 전개를 개략적으로 나타낸다. 도 9b를 참조하면, 순간(t*)까지는 도시된 BUm(t) 및 BLS는 정확하게 도 9a와 유사하게 동작한다. 순간(t*)에서 고속 시그널링 단계(FRR)는 이미 시작되었다. 예측 시그널링 덕분에, 순간(t*)의 시간에서 적절히 낮은 인코딩이 선택되어, 상기 BLS는 일정하게 유지된다. t* 후에, 이용가능한 대역폭(BUm 1(t))은 다시 증가하기 시작한다. 순간(t3)에서, 조건 (10)이 검증되고 통상의 RR이 회복된다. t3 후에, BUm 1(t) 및 BLS는 시간(t2)에서 갖는 값으로 일정하게 유지된다.
기본적으로, 도 9a 및 도 9b는 서로 다른 임계 상태들에 대면하기 위해 동작하는 제안된 시그널링 절차를 나타내며, 여기서 이들 상태 모두는 즉시의 결과로서 이용가능한 대역폭의 감소를 발생시킨다. 결과적으로, 상기 ISP는 이용가능한 대역폭의 감소에 빠르게 반응할 수 있다. 더 적은 대역폭을 소모하는 인코딩으로의 스위칭과 같은 적절한 동작들이 조기에 행해질 수 있다. 이는 물론 오디오/비디오 스트리밍의 품질을 감소시키지만 상기 매체의 재생 스톨링이 회피될 수 있다. 공지된 바와 같이, MPEG-비디오, MPEG-오디오, 돌비 디지털 AC-3 등과 같은 오디오 및/또는 비디오에서 가장 대중적인 표준 인코더는 서로 다른 선택가능한 비트율들을 갖는 코딩을 허용한다. 상기 ISP에 경보를 발행하는 본 발명의 기술은 상기 곡선들로부터 명확하게 나타난다.
강화된 엔드-투-엔드 QoS 제어 알고리즘들
상기 선택은 상기 고속 시그널링 절차에 기초하여 구현될 수 있는 간단한 QoS 제어 알고리즘의 일 예를 제공한다. 상기 고속 시그널링 절차는 1, 2, ..., N FRR 메시지들로 이루어진 것으로 가정된다. 상기 i번째 FRR 리포트는 시간 t(i)에서 상기 ISP에 수신되며 다음의 정보를 포함한다:
BUm(i) [kbit/s]; i번째 FRR이 전송될 때 계산된 BUm;
BL(i) [kbyte]; 상기 i번째 FRR이 전송될 때 측정된 BL.
상기 i번째 FRR 리포트가 상기 ISP에서 수신될 때, 다음의 파라미터들이 계산된다:
Figure 112006038578113-PCT00011
(11)
Figure 112006038578113-PCT00012
(12)
이들 파라미터들에 기초하여, 상기 매체 스트림에 대해 사용되는 인코딩을 스위칭할지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 양(+)의 정수들 L 및 H를 정의하면, 상기 기준은 다음과 같이 공식화될 수 있다:
if TE(i) > 0 then "Change Encoding (Quality Downgrade)"
else if TE'(i) > -L then "Change Encoding (Quality Downgrade)"
if TE'(i) > H then "Change Encoding (Quality Upgrade)" (13)
이전 조건들의 의미는 다음과 같다: 상기 애플리케이션 버퍼가 비워지게 되거나 이용가능한 대역폭이 급속하게 감소하면, 상기 매체 애플리케이션에 대해 사용되는 인코딩(품질 다운그레이드)을 변경한다. 이용가능한 대역폭이 급속하게 증가하면 상기 인코딩(품질 업그레이드)을 변경한다.
부록 1
약어들
3GPP 제3세대 파트너십 프로젝트(3rd Generation Partnership Project)
ADSL 비대칭 디지털 가입자 회선(Asymmetric Digital Subscriber Line)
AL 애플리케이션 계층(Application Layer)
ATS 할당된 타임 슬롯들(Allocated Time Slots)
AuC 인증 센터(Authentication Centre)
BCCH 방송 제어 채널(Broadcast Control Channel)
BER 비트 에러율(Bit Error Rate)
BL 버퍼 레벨(Buffer Level)
BLER 블록 소거율(Block Erasure Rate)
BLS 초 단위 버퍼 레벨(Buffer Level in Seconds)
BSC 기지국 제어기(Base Station Controller)
BTS 베이스 송수신국(Base Transceiver Station)
CAMEL 이동 네트워크 강화 로직을 위한 커스토마이즈 애플리케이션(Customised Application for Mobile network Enhanced Logic)
CAP 카멜 애플리케이션 부분(Camel Application Part)
CCITT Comite Consultatif International Telegraphique et Telephonique
CCN 셀 변경 통지(Cell Change Notification)
C/I 수신 캐리어 대 간섭 전력 비(the received Carrier to Interference power ratio)
CSE 카멜 서비스 환경(Camel Service Environment)
DLL 데이터 링크 계층(Data Link Layer)
DLSR 최종 SR 이후의 지연(Delay Since Last SR)
E2E 엔드 투 엔드(End to End)
(E)GPRS 강화된 범용 패킷 무선 서비스(Enhanced General Packet Radio Service)
EIR 장비 아이덴티티 등록(Equipment Identity Register)
FEC 순방향 에러 정정(Forward Error Correction)
FER 프레임 에러율(Frame Error Rate)
FRR 고속 수신자 리포트(Fast Receiver Report)
FTP 파일 전송 프로토콜(File Transfer Protocol)
GERAN GSM/EDGE 무선 액세스 네트워크(GSM/EDGE Radio Access Network)
GGSN 게이트웨이 GPRS 지원 노드(Gateway GPRS Support Node)
GMSC 게이트웨이 MSC(Gateway MSC)
GPRS 범용 패킷 무선 서비스(General Packet Radio Service)
HLR 홈 로케이션 레지스터(Home Location Register)
HTML 하이퍼텍스트 마크업 랭귀지(HyperText Markup Language)
HTTP 하이퍼 텍스트 전송 프로토콜(Hyper Text Transport Protocol)
IETF 인터넷 엔지니어링 태스크 포스(Internet Engineering Task Force)
ISDN 통합 서비스 디지털 네트워크(Integrated Service Digital Network)
ISP 인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider)
IWF 연동 기능(Interworking Function)
LL-PDU 논리 링크- 패킷 데이터 유닛(Logical Link- Packet Data Unit)
LSR 최종 SR 타임스탬프(Last SR Timestamp)
MPEG 동영상 전문가 그룹(Motion Picture Expert's Group)
MR 측정 결과(Measurement Result)
MS 이동국(Mobile Station)
PBL 바람직한 버퍼 레벨(Preferred Buffer Level)
PBLS 초 단위의 바람직한 버퍼 레벨(Preferred Buffer Level in Seconds)
PDA 패킷 데이터 확인(Packet Data Acknowledge)
PHL 물리 계층(Physical Layer)
PMP 포인트-대-멀티포인트(Point-to-Multipoint)
QoS 서비스 품질(Quality of Service)
RAT 무선 액세스 기술(Radio Access Technology)
RF 무선 주파수(Radio Frequency)
RNC 무선 네트워크 제어기(Radio Network Controller)
RR 수신자 리포트(Receiver Report)
RTCP RTP 제어 프로토콜(RTP Control Protocol)
RTP 실시간 전송 프로토콜(Real Time Transport Protocol)
RTSP 실시간 스트리밍 프로토콜(Real Time Streaming Protocol)
SDP 세션 설명 프로토콜(Session Description Protocol)
SFS 고속 시그널링 시작(Start Fast Signalling)
SGSN 서빙 GPRS 지원 노드(Serving GPRS Support Node)
SP 서비스 제공자(Service Provider)
SR 전송자 리포트(Sender Report)
SSRC 동기화 소스(Synchronisation Source)
TC 트랜스코더(Transcoder)
TCP 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol)
TFRR 고속 수신자 리포트 메시지 트리거(Trigger Fast Receiver Report message)
TL 전송 계층(Transport Layer)
TLastFRR 최종 고속 수신자 리포트 메시지 트리거(Trigger Last Fast Receiver Report message)
UCS 사용자 코딩 방식(User Coding Scheme)
UDP 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol)
UE 사용자 장비(User Equipment)
UMTS 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunication System)
USIM UMTS 가입자 아이덴티티 모듈(UMTS Subscriber Identity Module)
UTRAN UMTS 지상 무선 액세스 네트워크(UMTS Terrestrial Radio Access Network)
URL 균일 자원 로케이터(Uniform Resource Locator)
VLR 방문자 위치 레지스터(Visitor Location Register)
WAP 무선 애플리케이션 프로토콜(Wireless Application Protocol)
WLAN 무선 로컬 영역 네트워크(Wireless Local Area Network)
부록 2
인용 참조문헌
[1]: "RTP: A transport Protocol for Real Time Applications", IETF RFC 3550, July 2003;
[2]: I. Busse B. Deffner, H. Schulzrinne, "Dynamic QoS Control of Mutimedia Applications based on RTP", May 30, 1995;
[3]: H. Montes, G. Gomez, R. Cuny, J. F. Paris, "Deployment of IP Multimedia Streaming Services In Third-Generation Mobile Networks", IEEE Wireless Communications, October 2002;
[4]: H. Montes, G. Gomez, D. Fernandez, "An End to End QoS Framework for Multimedia Streaming Services in 3G Networks", PIMRC 2002;
[5]: 3GPP TSG Service and System Aspects, "Transparent End-to-End PS Streaming Services (PSS); Protocols and Codecs", Rel4, TR 26.234 v4.2.0, 2001.
[6]: 3GPP TS 44.060 V6.2. 0 (2003-04); Technical Specification ; 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network; General Packet Radio Service (GPRS); Mobile Station (MS)-Base Station System (BSS) interface; Radio Link Control/Medium Access Control (RLC/MAC) protocol; (Release 6);
[7] : 3GPP TS 45.008 V6.2. 0 (2003-04); Technical Specification; 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM/EDGE; Radio Access Network; Radio subsystem link control (Release 6).

Claims (8)

  1. 프로토콜 스택들이 계층적 계층들(hierarchical Layers)을 포함하고, 상기 계층들의 일반적 의미는 하향순서로 스트리밍 서비스들의 재생을 지원하기 위한 애플리케이션(AL), 전송(TL), 데이터 링크(DLL), 물리(PHL) 계층들로 알려져 있고, 디폴트에 의해 설정된 데이터율로 가입자(들)(MS)에 의해 서비스 제공자에 피드백하는 통상의 수신자 리포트(RR)를 포함하는 전송 계층(TL)에서의 실시간 프로토콜(RTP/RTCP)의 메시지를 통해 상기 서비스 제공자(SP, ISP)에 의해 무선 가입자(들)(MS)에 상기 스트리밍 서비스들이 전송되고, 상기 수신자 리포트(RR)는 진행 세션 동안 상기 가입자 측의 QoS를 나타내는 파라미터들의 측정 값들(MR)을 포함함으로써 상기 제공자가 그에 따라 상기 스트리밍 서비스 E2E의 QoS를 적응시키는, 네트워크 요소들 사이의 인터페이스들에 있는 프로토콜 스택들을 예측하는 개방 통신 모델의 규칙들에 따른 무선 네트워크들에서의 시그널링 방법으로서,
    다음의 단계들이 상기 무선 가입자 측에서 수행되며, 상기 단계들은:
    a) 상기 가입자 측(MS)의 QoS가 주의 레벨(attention level)로 저하함을 상기 측정 파라미터들(MR)에 따른 제 1 조건이 나타내는지 여부를 상기 실시간 프로토콜과 동시에 검출하고, 상기 제 1 조건이 적용될 때, 디폴트보다 고속의 데이터율로 데이터 링크 계층(DLL)에서 트리거 및 업데이트된 업그레이드 수신자 리포트들(FRR)의 전송으로 스위칭하도록, 데이터 링크 계층(DLL)에서 상기 전송 계층(TL)에 커맨드(SFS)를 전송하는 단계; 및
    b) 상기 가입자 측(MS)의 QoS가 상기 주의 레벨보다 큰 임계값 이상으로 상승함을 상기 측정 파라미터들(MR)에 따른 제 2 조건이 나타내는지 여부를 상기 더 고속의 시그널링(FRR)과 동시에 검출하고, 상기 제 2 조건이 적용될 때, 상기 디폴트 데이터율로 상기 통상의 수신자 리포트(RR)를 회복시키도록 데이터 링크 계층(DLL)에서 상기 전송 계층(TL)에 커맨드(TLastFRR)를 전송하는 단계를 포함하는,
    네트워크 요소들 사이의 인터페이스들에 있는 프로토콜 스택들을 예측하는 개방 통신 모델의 규칙들에 따른 무선 네트워크들에서의 시그널링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 더 고속의 데이터율은 상기 물리 계층(PHL)으로부터의 측정 리포트(MR) 데이터율과 동일한,
    네트워크 요소들 사이의 인터페이스들에 있는 프로토콜 스택들을 예측하는 개방 통신 모델의 규칙들에 따른 무선 네트워크들에서의 시그널링 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 조건들은 물리 계층(PHL)에서 테스트되는,
    네트워크 요소들 사이의 인터페이스들에 있는 프로토콜 스택들을 예측하는 개방 통신 모델의 규칙들에 따른 무선 네트워크들에서의 시그널링 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 업그레이드 수신 리포트들(FRR)은 상기 가입자 측(MS)에서의 이용가능한 서비스 대역폭(BUm)의 실제 값에 관한 추가 정보를 포함하는,
    네트워크 요소들 사이의 인터페이스들에 있는 프로토콜 스택들을 예측하는 개방 통신 모델의 규칙들에 따른 무선 네트워크들에서의 시그널링 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 업그레이드 수신 리포트들(FRR)은 입력되는 데이터를 수용하고 상기 스트리밍 서비스를 재생하기 위해 상기 가입자 측(MS)의 애플리케이션 계층(AL)에서 관리되는 지연 보상 버퍼의 실제 충전 레벨(BL)에 관한 추가 정보를 포함하는,
    네트워크 요소들 사이의 인터페이스들에 있는 프로토콜 스택들을 예측하는 개방 통신 모델의 규칙들에 따른 무선 네트워크들에서의 시그널링 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 업그레이드 수신 리포트들(FRR)은 다음의 순차적 단계들에 의해 단계 a)에서 획득되며,
    상기 단계들은:
    측정 리포팅(MR)이 데이터 링크 계층(DLL)에서 수신될 때마다, 상기 이용가능한 서비스 대역폭(BUm)의 상기 실제 값을 포함하는 제 1 프로토콜 간 메시지(TFRR)를 상기 계층으로부터 상기 전송 계층(TL)에 전송하는 단계;
    상기 제 1 프로토콜 간 메시지(TFRR)가 상기 전송 계층(TL)에서 수신될 때마다, 제 2 프로토콜 간 메시지(GetBL)를 상기 계층으로부터 상기 애플리케이션 계층(AL)에 전송하여 상기 애플리케이션 버퍼(BL)의 상태에 관한 정보를 리턴하는 단계;
    상기 제 2 프로토콜 간 메시지(GetBL)가 애플리케이션 계층(AL)에서 수신될 때마다, 상기 버퍼 레벨(BL)의 실제 값을 포함하는 제 3 프로토콜 간 메시지(BL)를 상기 계층으로부터 전송 계층(TL)에 재전송하는 단계; 및
    상기 제 3 프로토콜 간 메시지(BL)가 전송 계층(TL)에서 수신될 때마다, 통상의 수신자 리포트들(RR)에 포함된 모든 정보 및 상기 제 1 프로토콜 간 메시지(TFRR) 및 제 3 프로토콜 간 메시지(BL)에 의해 상기 전송 계층(TL)에 전송된 정보를 통합함으로써 상기 업그레이드 수신자 리포트(FRR)를 획득하는 단계를 포함하는,
    네트워크 요소들 사이의 인터페이스들에 있는 프로토콜 스택들을 예측하는 개방 통신 모델의 규칙들에 따른 무선 네트워크들에서의 시그널링 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다음의 단계들이 더 실행되며, 상기 단계들은:
    상기 제 1 조건이 상기 주의 레벨 이하의 QoS 악화로 인하여 더 이상 검증되지 않는 것으로 상기 측정 파라미터들(MR)에 따른 셀 재선택 절차를 트리거링하는 조건이 나타내는지 여부를 상기 더 고속의 시그널링(FRR)과 동시에 검출하는 단계;
    긍정적인 경우에 상기 더 고속의 시그널링(FRR)의 전송을 일시 중지하며 새로운 서빙(serving) 셀을 선택하기 위해 상기 네트워크(BSC)와의 핸드쉐이크 단계(handshake phase)(CCN, PDA)에 진입하는 단계; 및
    상기 전송 계층(TL)을 향하여 상기 더 고속의 시그널링(FRR)의 전송을 종료하는 커맨드(TLastFRR)를 생성하며 상기 디폴트 데이터율로 상기 통상의 수신자 리포트들(RR)을 회복시키는 단계를 포함하는,
    네트워크 요소들 사이의 인터페이스들에 있는 프로토콜 스택들을 예측하는 개방 통신 모델의 규칙들에 따른 무선 네트워크들에서의 시그널링 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 네트워크는 상기 인터넷 네트워크(IP-PDN)에 접속되며 상기 서비스 제공자(ISP)는 상기 인터넷 네트워크(IP-PDN)를 통해 스트리밍 서비스들을 전송하는,
    네트워크 요소들 사이의 인터페이스들에 있는 프로토콜 스택들을 예측하는 개방 통신 모델의 규칙들에 따른 무선 네트워크들에서의 시그널링 방법.
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