KR20070053370A - 무선 액세스 네트워크 내의 정체 제어 - Google Patents

Abstract

과부하 기간 중 UMTS 무선 액세스 네트워크의 무선 네트워크 제어기와 노드 B 사이의 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스 상의 사용자-평면 트래픽의 볼륨을 제어하는 방법. 본 방법은, Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 수립되는 개별 업링크 또는 다운링크 접속들에 대해, Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 무선 네트워크 제어기에 또는 노드 B에 전송되는 프레임들의 지연 도달을 무선 네트워크 제어기에서 모니터링하는 단계, 및 이러한 모니터링의 결과에 기초하여, 적절할 때 접속에 대한 Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 단계를 포함한다.

과부하, UMTS 무선 액세스 네트워크, 무선 네트워크 제어기, 노드 B, Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스, 사용자-평면 트래픽, 프레임, 지연 도달

Description

무선 액세스 네트워크 내의 정체 제어{CONGESTION CONTROL WITHIN A RADIO ACCESS NETWORK}

본 발명은 전기통신 시스템의 무선 액세스 네트워크 내의 정체 제어를 위한 메커니즘에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 UMTS 무선 액세스 네트워크의 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스에 대한 정체 제어 메커니즘에 관한 것이다.

WCDMA 그룹의 프로토콜들에 대한 현재 진행중인 표준화 작업에 관련된 것으로서는, 범용 이동 통신 시스템(UMTS; Universal Mobile Telecommunications System) 또는 3G라 불리우는, 3GPP로서 알려진, 제3 세대 파트너쉽 프로젝트 그룹(Third Generation Partnership Project Group)이 있다. UMTS 운영자 네트워크는 다수의 주요 성분들로 구분될 수 있는데, 이러한 주요 성분들로는, 사용자 세션들을 셋업하고 제어하는 것을 담당하는 하나 이상의 코어 네트워크와, 무선 인터페이스(air interface)에 대한 액세스를 제어하는 UMTS 무선 액세스 네트워크(UTRAN; UMTS Radio Access Network)가 있다. 도 1에는 UTRAN의 아키텍쳐가 개략적으로 도시되어 있다. "노드 B(2G/GSM 네트워크에서의 기지국과 유사함)"라 불리우는 노드는 UTRAN과 사용자 장비(UE; User Equipment)간 인터페이스를 제공한다. 노드 B는 무선 인터페이스를 통한 데이터의 송신 및 수신을 담당하며, 무선 네트워크 제어 기(RNC; Radio Network Controller)의 제어를 받는다. 사용자 데이터와 제어 데이터는 노드 B와 RNC를 통해 UE와 코어 네트워크 사이에서 라우트된다. 노드 B와 RNC간 인터페이스는 Iub 인터페이스라 불리운다.

소정의 UE와 RNC 사이에서 2개 이상의 노드 B를 통해 동일한 데이터가 전송되는 상황이 존재한다. 이는 다이버시티 핸드오버 펑션(DHO; Diversity Handover Function) 또는 매크로-다이버시티라 불리운다. 노드 B들은 동일한 또는 상이한 RNC의 제어를 받는다. 후자의 경우, 데이터는 드리프트 RNC를 통해 제어(또는 서빙) RNC에 라우팅된다. 서빙 RNC와 드리프트 RNC간 인터페이스는 Iur 인터페이스라 불리운다. 이들 양자의 시나리오가 도 1에 도시된다.

RNC와 노드 B간 페이로드를 전달하는 것을 담당하는 프로토콜은 각각 공통(즉, 공유) 채널과 전용 채널에 관한 3GPP TS 25.435 및 TS 25.427에 기술된다. RNC와 노드 B에 존재하는 프로토콜 레이어들이 도 2에 도시된다. 특히 프레임 프로토콜(도 2에 'FP'라 표시됨)이 관련되는데, 이는 상위 레이어들(MAC/RLC)에 의해 제공되는 사용자-평면 데이터를 노드 B와 RNC 사이에서 전달하는 것을 담당한다.

프레임 프로토콜 하의 전송 네트워크(TN; Transport Network)는 셀-교환(cell-switched) ATM 네트워크 또는 패킷-기반 IP 네트워크 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 전송 네트워크가 요구되는 서비스 품질을 전달하는 것을 보장하는 전형적인 접근방식은 일종의 전송 네트워크 승인 제어 메커니즘을 적용하는 것인데, 이는 사용가능한 용량이 있는 한 새로운 접속을 허용한다. 이러한 전략은 예를 들어 음성 등 공급되는 부하와 통계적 특성들이 잘 알려지고 이해되는 접속들에 대해 서는 잘 작용한다. 추정되는 부하가 전송 네트워크의 용량을 초과하면, 더 이상의 접속이 허용되지 않는다. 따라서, 지나치게 신중한 승인 메커니즘으로 인해 리소스들을 낭비하지 않고도 모든 액티브 접속들은 예상되는 전송 네트워크 서비스 품질을 수신할 수 있게 된다.

패킷 교환(PS; Packt Switched) 데이터 접속들이 고려되는 경우에는 전송 네트워크 예약 및 승인 제어가 다음과 같은 여러가지 이유로 훨씬 어렵게 된다:

. PS 채널이 부여하는 부하는 음성 접속을 위한 것에 비해 훨씬 높을 수 있는데: 이는 전용 채널(DCH; Dedicatied Channel)에 대해 384 kbps 정도 이상일 수 있고, 고속 다운링크 공유 채널(HS-DSCH; High Speed Downlink Shared Channel)에 대해 Mbps 정도이다.

. PS 베어러에 대한 트래픽 패턴은 음성 접속을 위한 것에 비해 훨씬 높은 변화도를 나타내는데, 이는 긴 아이들 기간 이후 대량의 데이터 버스트가 후속된다.

. PS 트래픽의 통계적 특성은 임의의 단순한 모델로 잘 이해되거나 또는 포착되지 않는다. 이러한 부하는 링크 품질, 가격, 고객 세그먼트, 일/연(day/year) 중 시각 등의 복잡한 함수일 수 있다.

PS 트래픽에 대해 전송 네트워크 승인 프로시져가 사용되는 경우, 다음과 같은 2가지 상이한 접근방식들이 채택될 수 있다:

신중한 승인( Prudent admission ) : 전송 네트워크가 항상 원하는 성능을 전달할 수 있도록 하기 위해, 인입 접속들은 적당한 예약 레벨로 차단된다. 이러한 것의 단점은 승인된 접속들이 낮은 액티비티를 보일 때 인입 접속들에 대한 불필요한 차단이 발생될 수 있다는 것이다. 이러한 솔루션은 전송 네트워크 리소스들 및 차단된 접속들의 활용도를 낮게 한다.

일반적인 승인( General admission ) : 불필요한 차단을 회피하기 위해, 모든 접속들이 액티브로 되는 경우(모든 사용자들이 동시에 데이터를 송신 또는 수신하려 하지 않을 것이라는 가정하에) 순간적으로 서빙될 수 있는 것 보다 많은 PS 사용자들이 승인된다. 이러한 것의 단점은 너무 많은 접속들이 부하를 공급할 때 전송 네트워크 과부하의 가능성이 증가된다는 것이다.

통상적으로, 이들 접근방법 중 첫번째 것이 사용되는데, 이는 가령 384 kbps인 소수의 PS 접속들이 소정의 시간에 승인될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 특히 Iub가 얇은 E1 또는 T1 링크로 구현되는 경우 사실이다.

보다 많은 PS 접속들을 승인하는 것이 바람직할 것이고(차단을 회피함), 잠재적인 Iub 과부하 상태들을 취급하는 방법들을 갖는 것이 바람직할 것이다. 이러한 솔루션을 구현하는데 2가지 문제점이 있다. 첫째는, 매 접속마다 Iub 인터페이스에 대한 정체를 명확하게 검출하는 메커니즘이 없다는 것이다. 둘째는, 관련 Iub 프로토콜들이 Iub 정체에 응답하지 않는다는 것이다. 이는, Iub 인터페이스에 대한 잠재적 과부하에 무관하게, MAC/RLC 엔티티들이 공급하는 부하를 FP 엔티티가 항상 전송 네트워크에 제공한다는 것을 의미한다. Iub 부하 제어에 관한 종래 기술(예를 들어, 'Saraydar' 등의 "Impact of rate control on the capacity of an Iub link: Multiple service case, Prceedings WCNC 2003)은 몇몇 정체 제어 알고 리즘에 기초한 중앙집중형(centralized) 솔루션들을 채택한다. EP1331768 및 US2003223454 역시 Iub 부하 제어의 문제점에 대해 중앙집중적 솔루션들을 제안하고 있다.

이러한 문제점은 얇은 Iub 구현에 대해 수 개의 384 kbps 베어러들이 승인되는 일반적인 승인 전략을 가정하면 더욱 잘 드러난다. 수 개의/모든 베어러들이 트래픽을 동시에 공급하게 되는 경우, 그 결과는 일부 또는 모든 접속에 대해 지연이 발생되거나 또는 Iub 프레임들이 손실되는 것이다. PS 베어러들은 통상적으로 수신확인 모드(AM; Acknowledged Mode)로 구현되기 때문에, 수신 RLC 엔티티들은 손실된 프레임 내용의 재전송을 요청할 것이다. 이는, 송신 MAC/RNC가 데이터를 공급하는한 FP 인스턴스들이 계속 Iub를 통해 데이터를 셔플(shuffle)할 것이므로, 과부하가 지속된다는 것을 의미한다. 최악의 경우에는, 어떠한 접속도 정시에 데이터를 수신하지 못하고, 손실된 모든 데이터가 송신 RLC 재전송 버퍼로 가게 된다. 그리고나서, 프로토콜 에러가 발생되고 재전송이 리세트에 의해 포기될 때까지 RLC/MAC/FP 엔티티들은 아무런 신뢰없이 Iub에 과부하 데이터를 계속 공급할 것이다.

<발명의 개요>

상술된 과부하 문제점에 대한 솔루션은 과부하시 Iub 과부하를 원활하게 저감하는 방법을 창안하는 것이다. Iub 인터페이스로부터 수신되는 로컬 측정들에 기초하는 분산형(decentralized) 접근방식을 사용하여 Iub 정체를 완화하려는 메커니즘이 제안된다. 검출된 Iub 정체에 응답하는 기존의 방식과 새로운 방식 양자 모두를 사용하는 다양한 수단들이 정체 제어에 고려된다. 이는 Iub/Iur 조합 인터페이스에 대해 과부하가 발생하는 시나리오들에 동등하게 적용된다.

Iub(또는 Iub/Iur) 과부하의 제1 징후는 수신 FP 엔티티에서 프레임 도달 지연이다. 다운링크 방향(즉, RNC에서 노드 B로의 방향)에 대해, FP는 프레임 도달이 모니터링되는 윈도우-기반 메커니즘을 정의한다. 이러한 메커니즘은 도 2에 도시되며, 이는 무선을 통해 프레임들이 정시에 전송될 수 있다(매크로-다이버시티 지원)는 것을 보장하기 위해 필요하다. 프레임이 "늦은(Late)" 또는 "너무 늦은(Too Late)" 영역에 수신되는 경우, 노드 B는 RNC에 타이밍 조정(TA; Timing Adjust) 프레임을 보내어 응답하며, 이는 무선을 통해 송신하기에는 프레임이 (대부분) 너무 늦었다는 것을 나타낸다. 이러한 TA 프레임의 주요 목적은 RNC에서의 타이밍 오프셋 제어를 감독하기 위한 것으로, 이는 매크로-다이버시티 스킴의 서로 다른 Iub 레그들이 서로 다른 지연을 갖기 때문이다. 업링크 방향(즉, 노드 B에서 RNC로의 방향)에서도, 이와 유사한 윈도우-기반 메커니즘이 구현될 수 있는데, 이는 타이밍 데이터로의 다이렉트 액세스를 갖는 RNC에 의해서이다(즉, 업링크 방향에서 TA 프레임을 전송할 필요가 있다).

본 발명의 목적은 Iub 인터페이스를 통한 프레임들의 지연 도달을 검출하기 위한 윈도우-기반 메커니즘을 사용하여, Iub 정체의 조기(early) 표시를 제공하고자 하는 것이다. 이러한 접근방식은 업링크 방향 및 다운링크 방향 양자 모두에 적용될 수 있고, 매 접속마다 정체가 검출될 수 있도록 해준다. 이는 Iub 인터페이스의 정체 제어를 위해 중앙집중형 솔루션들만을 제공하는 종래의 중앙집중형 접 근방식과는 대조적이다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 과부하 기간 중 UMTS 무선 액세스 네트워크의 무선 네트워크 제어기와 노드 B 사이의 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스 상의 사용자-평면 트래픽의 볼륨을 제어하는 방법이 제공되는데, 이러한 방법은, Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 수립되는 개별 업링크 또는 다운링크 접속에 대해, Iub 인터페이스를 통해 전송되는 프레임들의 무선 네트워크 제어기로의 또는 노드 B로의 지연 도달을 무선 네트워크 제어기에서 모니터링하는 것과, 이러한 모니터링의 결과에 기초하여 적절할 때 접속에 대한 Iub 부하를 감소시키는 것을 포함한다.

본 발명은 특히 Iub 인터페이스를 통해 수립되는 패킷 교환(PS; Packet Switched) 접속들에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 임의의 소정 시간에 Iub를 통해 보다 많은 PS 베어러를 허용하기 때문에 접속 차단의 가능성을 저감시켜 준다. 그리고, 증가된 Iub 정체의 가능성은 정체시 부하를 원활하게 감소시키는 방식으로 처리된다. 이러한 것의 이점으로는: Iub 리소스 활용도가 높아진다는 것 - 즉, 네트워크 개발 비용이 낮아진다는 것, 접속 차단의 가능성이 낮아진다는 것 - 즉, 고객 만족도가 높아진다는 것, 및 사용자 인식에 영향을 적게 주고도 원활하게 정체를 처리한다는 것 - 즉, 고객 만족도가 높아진다는 것 등을 포함한다.

또한, 본 명세서에 제안되는 방법은 분산형 부하 제어를 채택하는데, 여기서 접속의 부하-제어는 Iub 링크를 사용하는 임의의 다른 접속과는 독립적인 것이다. 이는 제안된 메커니즘을 훨씬 간단하고 쉽게 전개할 수 있게 해준다.

본 명세서에 제안되는 방법은 Iub 정체 측정을 사용하는데, 이는 각각의 특 정 Iub 링크의 모든 접속 부하를 가산하여 총 부하가 계산되는 방법에 일반적으로 의존하는 종래의 기술과는 대조적인 것이다. 다시, 이는 제안된 방법을 보다 간단하고 직접적으로 구현할 수 있게 해준다.

본 발명의 제어 방법은 Iub 인터페이스를 통한 모든 접속들에 적용되거나, 또는 이들 접속 중 일부에만 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 방법은 패킷 교환 데이터를 전달하는 접속들에만 적용될 수 있다.

본 발명은 또한 스피치(speech) 등 회로 교환 데이터를 전달하도록 수립된 Iub 인터페이스를 통한 접속들에도 적용될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에서, 프레임들의 지연 도달을 모니터링하는 단계는 프레임 프로토콜 엔티티에 의해 제공되는 결과를 분석하는 것을 포함한다. 다운링크 방향의 경우, 이러한 결과는 노드 B로부터 무선 네트워크 수신기에 수신되는 TA-프레임들로부터 도출된다. 업링크 방향의 경우, 이러한 결과는 무선 네트워크 제어기에서의 프레임 도달 시간에 기초하여 직접 도출된다.

상기 프레임의 지연 도달을 모니터링하는 단계는, 다운링크 방향에 대한 TA-프레임들의 갯수, 및/또는 업링크 방향에서의 지연 도달 프레임들의 갯수를 카운트하는 단계, 및 카운트 값을 특정 임계치와 비교하여, 카운트가 임계치 이상이면 Iub 부하 감소가 트리거되는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 부하 감소는, 특정 정의된 확률에 기초하여, TA-프레임의 수신 또는 프레임의 지연 도달에 후속하여 트리거될 수 있다.

상기 프레임들의 지연 도달을 모니터링하는 단계는, 수신된 TA-프레임들에 포함되거나 또는 지연 도달 프레임에 대해 계산되는 도달 시간 값을 관측하는 단계와, 도달 시간이 특정 정의된 임계치를 초과하면 Iub 부하 감소를 트리거하는 단계를 포함할 수 있다.

Iub 부하를 감소시키는 상기 단계는 이하의 것 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

. MAC 엔티티가 사용할 수 있는 허용 전송 포맷을 제한하는 것.

. RLC 윈도우의 사이즈를 감소시키는 것.

. 무선 액세스 베어러(RAB; Radio Access Bearer)를 Iub 리소스 소비가 낮은 상태로 전환시키는 것.

. 정체된 Iub 링크를 통한 전송을 위해 큐 처리된(queued) IP 패킷들을 드롭시키는 것.

. 노드 B로부터 무선 네트워크 제어기에 수신되는 TA 프레임에 응답하여 Iub 사용자-평면 프레임들의 일부를 폐기하는 것.

대안적으로 또는 부가적으로 Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 단계는 멀티-레이트 스피치 인코더/디코더 쌍의 코딩 레이트 감소를 요청하는 것을 포함한다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 과부하 기간 중 UMTS 무선 액세스 네트워크의 무선 네트워크 제어기와 노드 B 사이의 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스 상의 사용자-평면 트래픽의 볼륨을 제어하는 방법을 제공하는데, 이러한 방법은, Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 수립되는 개별 업링크 또는 다운링크 접속들에 대해, 무선 네트워크 제어기 또는 사용자 장비에서 RLC 재전송 레이트 또는 RLC 처리율을 모니터링하는 것과, 상기 모니터링의 결과에 기초하여 적절할 때 접속에 대한 Iub 부하를 감소시키는 것을 포함한다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 과부하 기간 중 UMTS 무선 액세스 네트워크의 무선 네트워크 제어기와 노드 B 사이의 Iub 인터페이스 상의 사용자-평면 트래픽의 볼륨을 제어하는 방법을 제공하는데, 이러한 방법은, Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 수립되는 개별 다운링크 접속들에 대해, Iub 인터페이스를 통해 노드 B에 전송되는 프레임의 지연 도달을 노드 B에서 모니터링하는 단계, 및 상기 모니터링의 결과에 기초하여 적절할 때 접속에 대한 Iub 부하를 감소시키는 것을 포함한다.

본 발명의 제3 양상의 실시예에서, 상기 모니터링 단계는 수신 프레임들에 포함된 타임 스탬프들을 로컬 클록과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 제4 양상에 따르면, 과부하 기간 중 UMTS 무선 액세스 네트워크의 무선 네트워크 제어기와 노드 B 사이의 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스 상의 사용자-평면 트래픽의 볼륨을 제어하는 방법을 제공하는데, 이러한 방법은, Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 수립되는 개별 업링크 또는 다운링크 접속들에 대해, Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 무선 네트워크 제어기에 또는 노드 B에 전송되는 프레임들의 지연 도달을 모니터링하는 것과, 상기 모니터링의 결과에 기초하여, 매 접속마다 송신측 매체 액세스 제어 엔티티가 사용할 수 있는 허용 전송 포맷을 제한하는 것에 의해 Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 것을 포함한다.

도 1은 UMTS 시스템의 UTRAN 아키텍쳐를 개략적으로 도시하는 도면.

도 2는 도 1의 UTRAN의 RNC와 노드 B에 부여되는 프로토콜 스택의 구성요소들을 나타내는 도면.

도 3은 도 1의 UTRAN의 노드 B에 구현되는 프레임 동기화 윈도우를 개략적으로 도시하는 도면.

RNC와 노드 B간 프레임 프로토콜(FP; Frame Protocol) 및 프로토콜 스택내에서의 그 위치가 도 2에 개략적으로 도시된다. FP의 역할 중 하나는 RNC와 관련 노드 B(또는 매크로-다이버시티 시나리오에서의 노드 B) 사이에서 Iub 인터페이스를 통해 프레임들의 타이밍을 처리하는 프레임 동기화 기능을 구현하는 것이다. 도 3은 다운링크(DL) 무선 프레임 구조와 관련하여 노드 B에서의 프레임 동기화 윈도우를 도시하는 것으로, 노드 B에서 프레임을 처리하는데 걸리는 시간은 Tproc로서 정의된다. 업링크 방향에서, 서빙 RNC는 서로 다른 Iub들/Iur들을 통해 수신되는 동일한 프레임들의 수신을 조정(coordinate)할 것이고, 다시 프레임 동기화 기능은 서빙 RNC에서 프레임들이 정시에 수신되는 것을 보장한다.

다운링크 방향을 더욱 고려하면, 관련 CFN 번호가 소정 시간에 무선을 통해 전송되어야 한다. 관련된 노드 B 및 Iub/Iur 링크가 여럿 존재하면, 모든 노드 B가 해당 특정 프레임을 동시에 전송하여야 한다. Iub 링크를 통한 지연들이 서로 다르다고 가정하면, 서빙 RNC는 타임-오프셋을 충분히 두고서 프레임을 보내어야 하는데, 이는 프레임들이 모든 전송 노드 B에서 정시에 수신되기 위함이다. 빠른 Iub 링크 "뒤에 있는(behind)" 노드 B들은 전송을 위해 스케쥴링된 시간까지 프레임들을 버퍼링하여야 한다.

이러한 기능을 감독하기 위해, 3GPP TS 25.402는 "수신 윈도우(Receiving Window)"를 정의하는 파라미터들을 특정하는데, 이는 프레임들이 노드 B에서 빠르게 수신되는지 또는 늦게 수신되는지 여부에 대한 모니터링을 용이하게 해 준다. 이들 파라미터는 도 3에 도시된다. 이러한 윈도우는 "타겟(target)"의 역할을 하는데, 도달 시간 윈도우 스타트 포인트(ToAWS; Time of Arrival Window Start point)는 노드 B가 요구하는 가장 빠른 포인트와 최소 버퍼링 능력을 정의하는 한편, 도달 시간 윈도우 엔드 포인트(ToAWE; Time of Arrival Window End point)는 프레임의 가장 늦은 '바람직한(desired)' 도달 시간을 정의한다. ToAWE와 가장 늦은 도달 시간(LtoA; Latest Time of Arrival) 사이의 기간 동안 수신되는 프레임들은 늦은 것이지만 전송하기에 너무 늦지는 않은 것으로 고려된다. LtoA 이후에 수신되는 프레임들은 폐기된다. 이러한 표준은 프레임들이 윈도우 외부에서 수신되는 경우 노드 B가 RNC에 보고하여야 하는 방식을 특정하므로, RNC는 이에 따라 자신의 오프셋을 적응시킬 수 있다: 수신 윈도우 외부에서 수신되는 각 프레임에 대하여, 노드 B는 프레임의 도달 시간(ToA; Time of Arrival)을 나타내는 "타이밍 조정(Timing Adjustment)"(TA) 프레임으로 응답하므로, 서빙 RNC가 자신의 오프셋을 적응시킬 수 있다.

본 명세서에서는 다운링크 방향에서의 정체 표시로서 TA-프레임 메커니즘을 사용하고, RNC에서 적절한 액션을 취하여 이러한 정체를 완화시키는 것이 제안된 다. 물론, 프레임 동기화 등 본래 의도된 목적으로 TA 프레임을 사용하려는 옵션에는 영향을 주지 않는다. 업링크 방향에서, RNC는 RNC에서 FP 엔티티에 의해 제공되는 타이밍 데이터로의 다이렉트 액세스를 갖는다.

FP는 부하 제어를 위한 방법들을 지원하지 않기 때문에, 매체 액세스 제어(MAC; Medium Access Control), 무선 링크 제어(RLC; Radio Link Control) 또는 무선 리소스 제어(RRC; Radio Resource Control) 레벨에서 사용가능한 방법들을 이용하여 RNC에서 부하 감소가 달성될 수 있다. 이들 방법은 이하의 것들을 임시로 포함한다:

a) MAC 엔티티가 사용할 수 있는 허용 전송 포맷들을 제한함. 384 kbps 접속에 대해, 이는 제한된 기간 동안 접속 용량이 예를 들어 128 kbps로 떨어진다는 것을 의미한다(전송 블럭이 40 옥테트(octet)의 페이로드를 포함하고 전송 시간 간격이 10ms라 가정하고, 전송 시간 간격 당 전송 블럭의 최대 갯수를 12개에서 4개로 감소시키는 것에 의함). 이는 아마 바람직한 접근방식일 것이다.

b) RLC 윈도우의 사이즈를 감소시킴. RLC 윈도우는 우수한 데이터의 최대량을 제한하기 때문에, 이는 과부하를 저감시킬 것이다. 예를 들어, RLC 윈도우는 현재 사용중인 레벨까지 억제될 수 있고, 이는 수신 엔티티로부터 또 다른 데이터가 수신확인될 때까지 재전송만이 허용된다는 것을 의미한다.

c) 무선 액세스 베어러(RAB; Radio Access Bearer)를 Iub 리소스 소비가 낮은 상태로 전환시킴. 이는 RNC와 사용자 장비(UE; User Equipment)간 RRC 시그널링을 포함한다.

d) 정체된 Iub 링크를 통해 전송하기 위해 큐처리된 IP 패킷들(RLC SDUs)을 드롭핑함.

e) 노드 B로부터 RNC에 수신되는 TA 프레임에 응답하여 Iub 사용자-평면 프레임들 중 일부를, 예를 들어, 1/2 또는 1/3 등을 폐기시킴("선택적 프레임 폐기").

이들 모든 액션들은 정체된 Iub 링크를 통한 접속에 의해 제공되는 부하를 저감시킬 것이고, 다운링크 및 업링크 양자 모두에 적용될 수 있다.

정체 검출시 부하 감소를 구현하도록 동작하는 인텔리전스(intelligence)가 RNC 내에 배치된다. 이러한 인텔리전스는 Iub/Iur 과부하를 제어하기 위해 MAC, RLC 및/또는 RRC에 사용될 수 있는 "툴(tool)"이다. 이는 본질적으로 RNC 내의 전송 리소스 관리 엔티티이다.

과부하 감소가 예상되는 트리거 레벨은 예상되는 네트워크 동작 뿐만 아니라 네트워크 능력에 어느 정도 의존하는 설계 특징이다. 그러나, 예를 들어, 하나의 솔루션은 과부하 감소를 트리거하는 TA-프레임 수를 특정하는 것일 수 있다. 다른 솔루션은, 예를 들어, 수신된 각 TA-프레임에 대해 과부하 감소 기회가 50% 예상되는 50% 등의 일부 확률에 기초하여, TA-프레임의 수신시 과부하 감소를 구현하는 것이다. 이들 솔루션 양자 모두 2가지 문제점에 대처한다. 첫째, 이들은 모든 접속들이 동시에 동기화된 백-오프(back-off)되는 것을 회피하고, 둘째, TA-프레임의 원인이 정적 지연(static delay)인 경우 비트-레이트 감소를 회피한다. 둘째 문제점은, TA-프레임이 소프트 핸드오버에서 "새로운(new)" 레그(leg)에 도달하는 경우 반응하지 않는 것으로 대처될 수 있는데, 이는 해당 프레임이 새로운 레그에 대한 정적 지연에 기인한 것일 수 있기 때문이다. TA-프레임들에 대한 이러한 필터링은 다른 제안된 솔루션들과 함께 사용되어도 좋다.

앞에서 개략 설명된 과부하 제어 프로시져 a) 및 b)는 각각 3GPP TS25.321 및 TS25.322에 구체적으로 설명되는 확립된 프로토콜 프로시져이다. 이들 양자 모두는 부가적인 손실을 발생시키지 않고도 부하를 감소시킬 것이다. 다운링크에서의 액션들은 매우 빠르고, TTI 기반으로 할당될 수 있다. 업링크 부하 제어에 대해서는, TFCS 제한사항(또는 RLC 윈도우 사이즈 제약)이 무선을 통해 RNC로부터 UE로 시그널링된다는 사실로 인해 다소 높은 지연이 존재하게 된다.

프로시져 c)는 표준 RRC 프로시져를 포함하지만, (프로시져 a) 및 b)에 비해) 지연이 높다. 프로시져 c)의 이점은 베어러 활용도가 낮은 기간 중에 무선 리소스들도 경감된다는 사실이다. 예를 들어, 보다 낮은 베어러 레이트로의 전환은 WCDMA 다운링크를 위한 확산 코드 리소스들을 해제하여 준다(release). 64kbps 링크를 통해 60kbps를 송신하는 것이, 384kbps를 통해 60kbps를 송신하는 것보다 효과적이다. 이는 384kbps를 통한 "비트-당(per-bit)" 리소스 소비가 64kps에 비해 높고: 보다 얇은 다운링크를 통한 코드 및 코드-파워가 더 저렴하기 때문이다.

순간 부하를 감소시킨다는 점 뿐만 아니라, RLC SDU가 RLC AM 루프 외부에서 폐기된다면 TCP 등의 엔드-투-엔드 프로토콜의 반응성을 통해 보다 지속적인 엔드-투-엔드 부하를 감소시킬 수 있다는 점과, TCP 등의 엔드-투-엔드 프로토콜에 대해 손실이 가시화될 수 있다는 점에서, 프로시져 d)는 이점이 있다.

프로시져 e)는 정체에 놓이게 된 Iub 레그에만 영향을 줄 수 있다는 점에서 이점이 있다. UE가 소프트-핸도오버 중이고 (정체된 Iub 레그로부터가 아닌) 다른 레그들로부터의 수신에 기초하여 프레임의 내용을 식별할 수 있다면, 이는 RLC/MAC 처리율이 영향을 받지 않고 유지될 것을 의미한다. UE가 폐기된 프레임(들)의 내용을 수신하지 않으면, 해당 내용은 전송을 위해 RLC가 요청할 것이다.

프로시져 e)는, 노드 B에 업링크 Iub 정체를 표시할 수단이 현재 존재하지 않고 이러한 표시는 정체 시점 이전에 패킷들을 드롭시키기 위해 필요할 것이기 때문에, 현재 다운링크에만 적용될 수 있다(이와 같은 목적으로 일부 새로운 측정이 표준화 될 수도 있지만, 이러한 경우 해당 프로시져는 마찬가지로 업링크에만 적용될 수 있다). 그러나, 다운링크에 대해, 아웃고잉(outgoinh) Iub 사용자 평면 프레임을 폐기하는 이점들은 다음과 같은 것을 포함한다:

. 예를 들어, 송신 노드 상의 ET-보드들 등 전송 네트워크 레이어(TNL; Transport Network Layer) 상의 큐(또는 큐들) 구축을 회피함: 큐가 길면 과도한 지연이 초래되므로, 노드 B에서 프레임의 도달이 매우 늦어지게 되는데, 예를 들어, 이러한 매우 늦은 프레임은 어느 경우든 노드 B에 의해 폐기될 것이다.

. TNL 버퍼들이 짧은 경우 TNL 상의 손실들을 회피함: 다수의/모든 접속들에 대해 제어되지 않은 방식 대신에 제어된 방식으로 하나 또는 몇몇 접속들에 대한 프레임들이 폐기된다.

RNC에서의 부하 제어 프로시져의 구현이 과부하 상태를 즉각 제거하는 것은 아닐 수 있다. 이러한 경우, 정체에 관한 추가 표시들이 수신되면, 프로시져가 반 복될 것이다. 특정 접속에 대한 최종 정체 표시가 수신된 이후 가드-타임 동안 더 이상 정체에 관한 표시가 수신되지 않으면, 이러한 접속에 본래 할당된 리소스들이 재할당될 수 있다. 정체 프로시져에 의해 모든 사용자들이 자신의 부하가 동시에 다시 증가하는 영향을 받는 것을 회피하기 위해서, 가드-타임이 바람직하게는 랜덤 변화하게 되는 타이머일 수 있다. 또한, 대안적으로는, 각 접속이 정체 표시에 반응하는 확률을 정하고, 이에 의해 모든 접속들이 정체 상황에 동시에 반응하는 것은 아니도록 하는 것이 가능하다(과부하 트리거는 확률로서 정의되고 TA-프레임의 수신에 후속한다는 상기의 고찰을 참조하라).

과부하 프로시져 a) 내지 e)는 개별적으로 또는 조합하여 전개될 수 있다. 후자의 접근방식의 예로서, a) 내지 e)의 액션들은 정체의 지속성에 의존하여 순차적인 방식으로 전개될 수 있다:

. 소정 접속에 대한 정체의 제1 표시를 따름:

- 접속이 소프트-핸드오버 중이고 정체된 레그가 "메인(main)" 레그가 아니면, d)를 전개한다.

- 그렇지 않으면, a) 또는 b)를 전개한다.

. 정체가 지속되면, c)와 e) 양자 모두를 전개한다.

- 선택적으로는, c) 및 e)가 효과를 발휘하기에는 훨씬 긴 시간이 필요하므로, 위에서와 같이 d) 또는 a)/b)를 실행한다.

정체 표시로서 표준화된 TA-프레임을 사용하는 것에 대한 대안으로서, 현재 타이밍 오프셋 값들을 사용하는 것 또는 해당 목적의 특정 측정치를 생성하고 표준 화하는 것을 고려할 수 있다. 전자의 경우는 오프셋 값을 모니터링하는 것을 포함할 수 있고, 오프셋이 특정 임계치 이상으로 증가하는 것으로 관측되는 경우 a, c 내지 e에 기술된 액션들 중 어느 하나를 취할 수 있다. 본 발명은 또한 Iub 정체 표시로서 다른 측정치들을 사용하는 가능성을 포함하는데, 이러한 측정치들은 이하의 것을 포함한다:

. RLC 재전송 레이트(이는 지속적인 정체의 경우 상당히 증가함),

. RLC 처리율

. 지터 및/또는 지연 분석용 타임-스탬프드 프레임들

본 방법은 변경없이 기존 표준들에 적용될 수 있다. 그러나, 표준화를 위해 고려되어야 하는 이슈들이 존재한다.

. 오프셋 조정과 Iub 정체 제어를 분리(de-couple)하기 위해서는, 이들 2가지에 대한 별도의 측정치들을 정의할 필요가 있다.

. Iub 업링크 정체: Iub 업링크 정체시 빠른 부하 감소를 달성하기 위해서는, RNC로부터 노드 B로의 정체를 표시할 필요가 있다. 이는 현재의 표준으로는 불가능하다. 이러한 가능성이 없이는, Uu 부하를 제어하는 것에 의해 Iub 정체가 완화되어야 하는데, Uu는 무선 시그널링을 포함한다. RNC가 노드 B에게 자신의 부하를 감소시키라고 요청할 수 있으면, 노드 B는 Iub를 통해 승인되는 프레임의 량을 감소시키려는 빠른 액션들을 취하여 과부하의 해로운 결과를 최소화할 수 있다.

위에서는 Iub 인터페이스에 대하여 참조하였지만, 서빙 RNC와 드리프트 RNC 양자 모두가 접속에 포함되는 경우, 정체는 Iub/Iur 조합 인터페이스를 통해 발생 한다는 점이 이해될 것이며, TA-프레임(또는 기타 정체 표시)를 수신하고 과부하 감소 프로시져에 참여하는 것은 서빙 RNC일 것이다. 드리프트 RNC는 사실상 TA-프레임들에 대해 투명하고, 과부하 상황들에 반응하지 않는다.

당업자들에게는 본 발명의 범위를 일탈하지 않고도 상술한 실시예들에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 점이 이해될 것이다.

Claims (18)

1. 과부하 기간 중 UMTS 무선 액세스 네트워크의 무선 네트워크 제어기와 노드 B 사이의 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스 상의 사용자-평면 트래픽의 볼륨을 제어하는 방법으로서,

   상기 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 수립되는 개별 업링크 또는 다운링크 접속들에 대해, 상기 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 상기 무선 네트워크 제어기에 또는 상기 노드 B에 전송되는 프레임들의 지연 도달을 상기 무선 네트워크 제어기에서 모니터링하는 단계, 및

   상기 모니터링의 결과에 기초하여, 적절할 때 접속에 대한 Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 단계

   를 포함하는 사용자-평면 트래픽 볼륨 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방법은 상기 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통한 패킷 교환 접속에 적용되는 것인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   프레임들의 지연 도달을 모니터링하는 상기 단계는 프레임 프로토콜 엔티티가 제공하는 결과들을 분석하는 단계를 포함하는 방법.
4. 제3항에 있어서,

   다운링크 방향에 대하여는 상기 결과들이 상기 노드 B로부터 상기 무선 네트워크 제어기에 수신되는 TA-프레임들로부터 도출되며,

   업링크 방향에서는, 상기 결과들이 상기 무선 네트워크 제어기에서의 프레임들의 도달 시간에 기초하여 직접 도출되는 것인 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   프레임들의 지연 도달을 모니터링하는 상기 단계는, 다운링크 방향에 대해서는 TA-프레임들의 갯수를 카운트하고, 업링크 방향에서는 지연 도달 프레임들의 갯수를 카운트하는 단계, 및 상기 카운트 값을 특정 임계치와 비교하는 단계를 포함하는 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 카운트가 상기 임계치 이상인 경우 Iub 또는 Iub/Iur 부하 감소가 트리거되는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   Iub 또는 Iub/Iur 부하 감소는, 특정 정의된 확률에 기초하여, TA-프레임의 수신 또는 프레임의 지연 도달에 후속하여 트리거되는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   프레임들의 지연 도달을 모니터링하는 상기 단계는, 수신된 TA-프레임들에 포함된 도달 시간 값들 또는 지연 도달 프레임들에 대해 계산된 지연들을 관측하는 단계, 및 상기 도달 시간 또는 지연이 특정 정의된 임계치를 초과하는 경우 Iub 또는 Iub/Iur 부하 감소를 트리거하는 단계를 포함하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 상기 단계는 송신측 매체 액세스 제어 엔티티가 사용할 수 있는 허용 전송 포맷들을 제한하는 단계를 포함하는 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 상기 단계는 무선 링크 제어 윈도우의 사이즈를 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 상기 단계는 무선 액세스 베어러를 Iub 리소스 소비가 낮은 상태로 전환시키는 단계를 포함하는 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 상기 단계는 정체된 Iub 또는 Iub/Iur 링크를 통한 전송을 위해 큐처리된(queued) IP 패킷들을 드롭(drop)하는 단계를 포함하는 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 상기 단계는 노드 B로부터 무선 네트워크 제어기에 수신되는 TA 프레임 또는 TA 프레임들에 응답하여 Iub 사용자-평면 프레임들 중 일부를 폐기하는 단계를 포함하는 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 상기 단계는 멀티-레이트 스피치(speech) 인코더/디코더 쌍의 코딩 레이트 감소를 요청하는 단계를 포함하는 방법.
15. 과부하 기간 중 UMTS 무선 액세스 네트워크의 무선 네트워크 제어기와 노드 B 사이의 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스 상의 사용자-평면 트래픽의 볼륨을 제어하는 방법으로서,

    상기 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 수립되는 개별 업링크 또는 다운링크 접속들에 대해, 상기 무선 네트워크 제어기 또는 사용자 장비에서 무선 링크 제어 재전송 레이트 또는 무선 링크 제어 처리율을 모니터링하는 단계, 및

    상기 모니터링의 결과에 기초하여, 적절할 때 접속에 대한 Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 단계

    를 포함하는 사용자-평면 트래픽 볼륨 제어 방법.
16. 과부하 기간 중 UMTS 무선 액세스 네트워크의 무선 네트워크 제어기와 노드 B 사이의 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스 상의 사용자-평면 트래픽의 볼륨을 제어하는 방법으로서,

    상기 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 수립되는 개별 다운링크 접속들에 대해, 상기 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 상기 노드 B에 전송되는 프레임들의 지연 도달을 상기 노드 B에서 모니터링하는 단계, 및

    상기 모니터링의 결과에 기초하여, 적절할 때 접속에 대한 Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 단계

    를 포함하는 사용자-평면 트래픽 볼륨 제어 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 모니터링 단계는 수신된 프레임들에 포함되는 타임 스탬프들을 로컬 클록과 비교하는 단계를 포함하는 방법.
18. 과부하 기간 중 UMTS 무선 액세스 네트워크의 무선 네트워크 제어기와 노드 B 사이의 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스 상의 사용자-평면 트래픽의 볼륨을 제어하 는 방법으로서,

    상기 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 수립되는 개별 업링크 또는 다운링크 접속들에 대해, 상기 Iub 또는 Iub/Iur 인터페이스를 통해 상기 무선 네트워크 제어기에 또는 상기 노드 B에 전송되는 프레임들의 지연 도달을 제어기에서 모니터링하는 단계, 및

    매 접속마다 송신측 매체 액세스 제어 엔티티가 사용할 수 있는 허용 전송 포맷들을 제한하는 것에 의해 Iub 또는 Iub/Iur 부하를 감소시키는 단계

    를 포함하는 사용자-평면 트래픽 볼륨 제어 방법.

Images