KR20080097149A - 무선 통신 시스템에서의 데이터 블록 생성 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 데이터 블록 생성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 전송측의 특정 계층에서 수신측으로 전송될 데이터 블록을 생성하는 방법은, 상위계층으로부터 상위계층 데이터 블록을 수신하고 상기 상위계층 데이터 블록이 전달된 논리채널에 따라 가변적으로 선택되는 상기 상위계층 데이터 블록의 상태를 지시하는 정보 및 상기 상위계층 데이터 블록의 적어도 일부를 포함하는 하위계층 데이터 블록을 생성하는 것을 포함한다. 상기와 같은 데이터블록 생성방법에 따라 상위계층 데이터블록의 내용 및 이벤트 상황에 따라 상기 상위계층 데이터블록에 대한 헤더의 오버헤드를 최적화하여 시스템 효율을 높일 수 있다.
Figure P1020080040506
MAC, RLC, PDCP, PDU, SDU

Description

무선 통신 시스템에서의 데이터 블록 생성 방법{Methods of generating data blocks in wireless communication system}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 블록의 생성 방법에 관한 것이다.
도 1은 3세대 이동 통신 시스템인 UMTS(Univeral Mobile Telecommunication System)의 무선 구간에서 데이터 전송을 담당하는 무선 접속 프로토콜(protocol)의 구조를 도시한 도면이다. 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 참조 모델의 제 2 계층(Layer 2; L2)에 해당하는 데이터 링크 계층은 MAC(Medium Access Control) 계층, RLC(Radio Link Control) 계층, PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층 및 BMC(Broadcast/Multicast Control) 계층으로 구성된다. 물리 계층은 제 1 계층(Layer 1; L1)에 해당한다. 프로토콜 계층 간의 정보 교환은 SAP(Service Access Point)이라는 가상적인 접속점을 통해 이루어지고, 도 1에서 타원으로 표시되어 있는 부분이 이에 해당한다. 각 계층 간에 전달되는 데이터의 단위는 계층에 따라 서로 다른 이름으로 불리며, 이를 서비스 데이터 단위(Service Data Unit; 이하 SDU)라 하고, 프로토콜이 데이터를 전송 하기 위해 사용하는 기본 단위를 프로토콜 데이터 단위(Protocol Data Unit; 이하 PDU)라 한다. 이하 본 발명에서의 무선 접속 프로토콜 구조에서의 계층 상호간에서 이동하는 데이터는 상술한 SDU 또는 PDU 같은 소정 단위의 데이터 블록을 의미한다.
MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 사이의 매핑을 담당하는 계층으로, RLC 계층에서 전달된 데이터를 전송하기 위하여 적절한 전송 채널을 선택하고, 필요한 제어 정보를 MAC PDU의 헤더에 추가한다. MAC 계층이 수행하는 특별한 기능으로 무선 자원 관리(Radio Resource Management) 기능과 측정 기능이 있다. 무선 자원 관리 기능은 MAC 계층 자체적으로 수행되기 보다는 상위 계층인 무선 자원 제어계층인 RRC(Radio Resource Control) 계층에서 전송된 다양한 MAC 파라미터들을 기반으로 MAC 계층의 동작을 설정하여 데이터의 전송을 제어하는 기능을 한다. 논리 채널과 전송 채널 사이의 매핑 관계를 변경하거나, 스케쥴링 기능에 의해 데이터를 다중화하여 전송하는 기능 등이 이에 해당한다. 측정 기능은 단말의 트래픽 양을 측정하여 상위 계층으로 보고하는 기능이다. 상위 계층에서는 단말의 MAC 계층에서 측정한 정보를 바탕으로 MAC 계층의 설정을 변경할 수 있으며, 이를 통해 무선자원을 효율적으로 관리할 수 있다.
RLC 계층은 MAC 계층의 상위에 위치하여 데이터의 신뢰성 있는 전송을 지원한다. 그리고, 무선 구간에 맞는 적절한 크기의 데이터를 구성하기 위하여 상위 계층으로부터 전달된 RLC SDU(Service Date Unit)들을 분할(Segmentation)하고 연결(Concatenation)한다. 수신측 RLC 계층에서는 수신한 RLC PDU들로부터 원래의 RLC SDU를 복구하기 위해 데이터의 재결합 기능을 지원한다. 각 RLC 엔티티(entity)는 RLC SDU의 처리 및 전송 방식에 따라 투명 모드(Transparent Mode; 이하 TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode; 이하 UM), 확인 모드(Acknowledged Mode; 이하 AM)로 동작할 수 있다. RLC 엔티티가 TM으로 동작하는 경우에는 상위로부터 내려온 RLC SDU에 어떠한 헤더 정보도 추가하지 않고 MAC 계층으로 전달된다. UM으로 동작하면, RLC SDU를 분할/연결하여 RLC PDU들을 구성할 수 있고, 각 RLC PDU에는 일련 번호를 포함한 헤더 정보가 첨부된다. 그러나 UM에서는 데이터의 재전송을 지원하지 않는다. AM으로 동작하면 RLC SDU의 분할/연결 기능을 사용하여 RLC PDU를 구성하고, 패킷의 전송 실패시 재전송이 가능하다. AM의 재전송 기능을 위해 송신 윈도우, 수신 윈도우, 타이머, 카운터 등 다양한 파라미터들과 변수들이 사용된다.
PDCP 계층은 패킷 교환 영역에서만 사용되며, 무선 채널에서 패킷 데이터의 전송 효율을 높일 수 있도록 IP 패킷의 헤더를 압축하여 전송할 수 있다. 이와 더불어 SRNC(Serving RNC) 재배치(Relocation) 시 데이터의 손실을 막기 위한 일련번호(Sequence Number)를 관리한다.
BMC 계층은 핵심망으로부터 전달된 셀 방송 메시지를 공용채널을 통해서 여러 사용자에게 방송한다.
제 1 계층인 물리 계층은 물리 채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.
제 3 계층의 가장 하부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어 평면에서만 정의되며, 무선베어러(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 기지국을 포함하는 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제 2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 제어 평면(Control Plane)이란 도 1의 무선 접속 프로토콜의 수직 구조에서 제어 정보를 전달하는 계층 구조를 의미하고 사용자 평면(User Plane)은 데이터 정보 전송 같은 사용자 정보를 전달하는 계층 구조를 의미한다.
도 1에 나타난 바와 같이 RLC 계층에서 생성된 RLC PDU는 MAC으로 전달되며 이때 MAC 계층의 입장에서는 MAC SDU가 된다. RLC 계층으로부터 전달된 RLC PDU인 MAC SDU는 MAC 계층의 다양한 기능을 거치면서 데이터의 처리에 필요한 다양한 헤더 정보가 추가된다. 논리 채널과 전송 채널 사이의 매핑(mapping) 관계에 따라, 사용되는 헤더 정보는 다를 수 있다.
논리 채널은 MAC 계층과 RLC 계층 사이에서 데이터 교환에 필요한 전송 통로를 제공한다. 각 논리 채널은 전송되는 데이터의 종류에 따라 제어 채널과 트래픽 채널로 구분되며, 제어 채널은 제어평면의 데이터를 전송하고 트래픽 채널은 사용 자의 트래픽 데이터를 전송한다. 논리 채널은 특정한 종류의 정보가 이동하는 일종의 데이터 흐름(data stream)이며, 각 논리 채널은 일반적으로 하나의 RLC 엔티티와 연결되어 있고, 하나 이상의 동일한 종류의 논리채널이 하나의 RLC 엔티티와도 연결될 수 있다. 전송 채널은 물리 계층과 MAC 계층 사이에서의 데이터 전달을 위한 통로를 제공한다. 논리 채널 상의 데이터 흐름은 MAC 계층에서의 MAC PDU로 구체화된다. 이하 MAC PDU에 대해 살펴본다.
도 2는 이동 통신 시스템에 있어서 헤더가 부착된 MAC PDU의 구조의 일례를 나타내는 도면이다. MAC PDU는 상술한 바와 같이 데이터를 위한 페이로드에 해당하는 하나 이상의 MAC SDU와 각 MAC SDU의 크기나 종류 등을 알려주기 위한 MAC 서브헤더들의 집합인 MAC 헤더부분으로 구성된다(도 2의 경우는 총 N개의 상위계층 데이터블록이 있다 가정한다). MAC 서브헤더는 도 2와 같이 각 SDU를 구분하기 위한 LCID(Logical Channel ID)와 각각의 SDU의 크기를 나타내는 길이 필드(length field;L), 이후 필드가 MAC 헤더인지 SDU 인지를 나타내어 추가적인 헤더들이 존재하는지의 여부를 알려주는 확장 필드(extension field;E)를 포함한다.
LCID는 그 LCID를 포함하는 서브헤더와 연관된 상위계층 데이터블록인 MAC SDU가 어떤 논리채널에 해당되는 데이터인지를 알려준다. 즉, 하나의 MAC PDU는 하나 이상의 상위계층 데이터블록을 포함하며, 각각의 상위계층 데이터블록에는 서로 다른 논리채널이 할당될 수 있다.
일반적으로, 단말과 기지국 사이에는 하나 이상의 논리채널이 설정될 수 있다. 예를 들면, 음성 서비스의 경우에도 음성 트래픽이 전송되는 논리채널 이외에 도 기지국과 단말 사이의 제어 정보를 위한 SRB(Signaling Radio Bearer)용 논리채널이 설정될 수 있다. 이 경우에도 SRB에 있어서의 상황 변화와 음성 트래픽 채널에서의 상황 변화는 상호간에 독립적으로 발생할 수 있다. 즉, 음성 트래픽 채널에서의 AMR(adaptive multirate) 코덱 모드의 변화 및 SRB 채널에서의 긴급 메시지 생성은 상호 간에 독립적으로 발생할 수 있다. 그러므로 하나의 MAC PDU 내에 음성 트래픽에 대한 상위계층 데이터블록과 SRB를 위한 상위계층 데이터블록이 동시에 할당될 수도 있으며 이 각각의 상위계층 데이터 블록은 그와 관련된 논리채널의 종류 및 이용 상황에 따라 크기 등이 다르게 설정될 수 있다. 이는 각각의 상위계층 데이터 블록인 MAC SDU에 대한 MAC 서브헤더에서의 크기 필드를 통해 설정된다.
상기 검토한 바와 같이 하위계층 데이터블록인 MAC PDU 중 페이로드인 상위계층 데이터블록 MAC SDU를 제외한 MAC 헤더의 값은 실질적인 데이터값이 아니므로 이의 최소화를 통해 데이터 쓰루풋 (throughput)을 높일 필요가 있다. 그러나 MAC PDU내의 MAC SDU가 어떤 논리 채널과 관련된 것인지 또는 실제 그 내용이 무엇인지 등에 상관없이 MAC 헤더의 구성 필드의 크기나 종류 등을 고정하여 사용함에 의해 제어신호의 오버헤드로 인한 시스템 효율을 저하시키는 결과를 초래한다.
또한 상위계층 데이터블록의 특성에 맞게 무선 자원을 할당하고, 그 처리의 긴급성 및 중요성에 따른 동작을 수행하여 시스템의 효율을 높일 필요도 있다.
본 발명의 목적은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서의 데이터블록 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 하나 이상의 상위계층 데이터블록에 대한 상태지시정보를 이용한 데이터블록 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템의 전송측의 특정 계층에서 수신측으로 전송될 데이터 블록을 생성하는 방법에 대해 개시한다. 이를 위해, 상위계층으로부터 상위계층 데이터 블록을 수신하고 상기 상위계층 데이터 블록이 전달된 논리채널에 따라 가변적으로 선택되는 상기 상위계층 데이터 블록의 상태를 지시하는 정보 및 상기 상위계층 데이터 블록의 적어도 일부를 포함하는 하위계층 데이터 블록을 생성한다.
본 발명의 다른 양상은, 무선 통신 시스템의 전송측의 특정 계층에서 수신측으로 전송되는 데이터 블록 구조에 대해 개시한다. 이를 위해 상기 데이터 블록 구조는 상위계층 데이터 블록이 전달되는 논리채널의 식별자를 포함하는 제 1 필드, 상기 상위계층으로부터 전달된 상위계층 데이터 블록의 상태를 지시하는 정보로서 상기 상위계층 데이터 블록이 전달되는 논리채널에 따라 가변적으로 선택되는 상태지시정보를 포함하는 제 2 필드 및 상기 상위계층 데이터 블록의 적어도 일부를 포함한다.
본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서의 데이터블록 생성방법을 통해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째로, 상위계층 데이터블록의 내용 및 이벤트 상황에 따라 상기 상위계층 데이터블록에 대한 헤더의 오버헤드를 최적화하여 시스템 효율을 높일 수 있다.
둘째로, 상위계층 데이터블록의 수신측에서 상태지시정보를 이용하여 무선자원을 효율적으로 관리할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 상기 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시 형태를 설명하 고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시 형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 LTE(Long Term Evolution)라 불리기도 하는 E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System)에 적용된 예들로서 IEEE 802.16m, 와이브로(Wibro) 시스템과 같은 유사한 다른 이동 통신 시스템에도 적용될 수 있음은 명백하다.
E-UMTS 시스템은 기존 WCDMA UMTS 시스템에서 진화한 시스템으로 현재 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7, Release 8 및 Release 9를 참조할 수 있다.
이하의 기술은 다중 안테나를 사용하는 방식을 포함하여 다양한 통신 시스템에 사용될 수 있다.
통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 이 기술은 하향링크(downlink) 또는 상향링크(uplink)에 사용될 수 있다. 하향링크는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점으로 물리 전송단 뿐만이 아니라 상위계층까지 포함하는 통신 시스템에서 단말을 제외한 네트워크를 포함한다. 그러므로 본 발명에서는 네트워크와 기지국은 단말과 대칭되는 부분으로 동일한 의미를 가진다. 단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있다. 본 발명은 단일 반송파 또는 다중 반송파 통신 시스템에 사용될 수 있다. 다중 반송파 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이나 다른 다중 반송파 변조 기법을 활용할 수 있다.
도 3은 E-UMTS시스템에서의 네트워크 구조를 도시한다.
E-UMTS 네트워크는 크게 E-UTRAN과 CN으로 구분할 수 있다. E-UTRAN은 단말(User Equipment: UE)과 기지국(eNode B: eNB), 망의 종단에 위치하여 외부망과 연결되는 서빙 게이트웨이(Serving Gateway: S-GW) 그리고 단말의 이동성을 관장하는 이동관리개체(Mobility Management Entity: MME)으로 구성되어 있다. 하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(Cell)이 존재할 수 있다. eNB들 간에는 X2 인터페이스를 통해 연결된다. eNB는 무선 인터페이스를 통해 단말(User Equipment; 이하 UE로 약칭)과 연결되며, S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core)에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서는 MAC 계층으로 전달되는 하나 이상의 상위계층 데이터블록과 연관된 논리채널의 종류 및 그와 관련된 특정한 이벤트(event)의 발생을 나타내는 상태지시정보를 이용하여 하위 계층으로 전달할 데이터 블록을 생성하는 방법을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 특정 이벤트는 상위계층 데이터블록이 전달하는 논리 채널의 종류 및 내용 중 하나 이상과 관련된 소정의 상황의 발생, 변화, 소멸 등을 의미한다.
상기 특정 이벤트는 논리 채널마다 설정될 수 있다. 논리채널에는 시스템 제어 정보를 알려주는 채널, 단말의 호출 정보를 전송하는 채널, 단말과 기지국 사이 의 전용 제어 정보를 위한 채널, 공용 제어 정보를 위한 채널, 특정 단말에 대한 전용 트래픽을 위한 채널, 공용 트래픽을 위한 채널 등 모든 종류의 논리채널이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 상태지시정보는 MAC 헤더 내의 상위계층 데이터블록의 식별자로 파악되는 논리채널과 관련된 상기 특정 이벤트의 발생 여부를 지시한다. 즉, MAC 계층에서는 동일한 종류의 서비스를 위한 상위계층 데이터 블록의 식별자 역할을 하는 LCID를 상위계층으로부터 전달받아 그에 대한 상위계층 데이터블록이 어떤 논리채널에 해당하는지를 파악하고, 이와 관련된 소정 상황의 발생 여부를 상위계층으로부터 전달받거나 MAC 계층에서 필요한 무선자원의 크기 등을 파악하여 상태지시정보의 값을 결정할 수 있다.
상기 상태지시정보는 1비트 이상이 가능하다. LCID로 파악되는 논리채널과 관련된 특정 이벤트의 갯수에 따라 상태지시정보의 비트 수가 결정된다. 즉, 논리채널과 관련된 특정 이벤트가 2개이면 1비트로 족하고 4개이면 2비트로 족하다. 이는 시스템의 운용 방식에 따라 변경이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 상기 상태지시정보를 설정하기 위한 특정 이벤트는 상위계층 데이터블록이 음성 데이터 블록인 경우이다. 이는 특정 논리채널과 연관된 상위계층 데이터 블록이 비음성 데이터 블록인 경우와 비교하여 실시간 처리가 필요하고, 비교적 적은 양의 무선 자원의 크기로 족하다는 점등을 MAC 계층,또는 수신 측에 알려준다. 이를 통해 적절한 무선 자원의 할당이 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에서 제안하는 상기 상태지시정보를 설정하기 위한 특 정 이벤트는 상위계층 데이터블록이 묵음(silect) 데이터 블록인 경우이다. 이는 묵음 데이터블록인 경우는 호 연결 유지를 위한 최소한의 무선자원이 필요하므로 수 ms 또는 수십 ms 단위(그 이하나 그 이상도 포함)로 무선 자원을 할당하는 시스템에서 자원 운용의 효율성을 높인다.
본 발명의 다른 실시예에서 제안하는 상기 상태지시정보를 설정하기 위한 특정 이벤트는 상위계층 데이터블록이 RRC 제어 메시지 데이터 블록인 경우이다. RRC 제어 메시지는 시스템 정보, RRC 연결 요청,설정,해지 관련 메시지등을 들 수 있다. 이에 따라 MAC 계층 또는 수신 측에서는 그 처리의 우선 순위 및 필요한 무선 자원의 크기 등을 정한다.
본 발명의 다른 실시예에서 제안하는 상기 상태지시정보를 설정하기 위한 특정 이벤트는 상위계층 데이터블록이 NAS(Non Access Stratum) 제어 메시지 데이터 블록인 경우이다. NAS(Non Access Stratum) 제어 메시지는 단말과 핵심망 사이의 시그날링 관련 프로토콜들을 포함하므로 시스템 운용 방식에 따라 MAC 계층 또는 수신 측에서는 그 처리의 우선 순위 및 필요한 무선 자원의 크기 등을 정한다.
본 발명의 다른 실시예에서 제안하는 상기 상태지시정보를 설정하기 위한 특정 이벤트는 상위계층 데이터블록이 전체(Full) 헤더 데이터 블록 또는 압축(Compressed) 헤더 데이터 블록과 관련된 것인 경우이다. 상술한 바와 같이 MAC 계층의 상위 계층인 PDCP 계층에서는 TCP(Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol)나 RTP(Routing Table Protocol)/UDP(User Datagram Protocol)/IP와 같은 IP 기반 데이터 스트림의 헤더 정보를 압축하여 데 이터의 전송 효율을 높인다. 유선망에서 사용하는 IP 패킷의 헤더크기가 IP 패킷에서 차지하는 비율이 상당히 크므로 무선 채널에서 데이터블록인 IP 패킷 데이터의 전송 효율을 높일 수 있도록 헤더 압축을 수행한다. 헤더 압축은 동일한 패킷 스트림(Packet Stream)에 속하는 패킷들은 헤더의 많은 부분이 변하지 않는다는 사실을 이용한 것으로서, 변하지 않는 필드들은 전송측의 압축기(Compressor)와 수신측의 복원기(Decompressor)에 문맥(Context)의 형태로 저장해 놓고, 문맥이 형성된 이후에는 변하는 필드만을 전송함으로써 헤더의 오버헤드를 줄이는 방법이다.
전송측의 PDCP 엔티티(entity)는 상위 계층으로부터 PDCP SDU를 전달받아 고유한 헤더압축기법에 의해 패킷의 헤더 정보를 압축하여 PDCP PDU를 구성하게 되고 이를 RLC 계층으로 전달된다.
도 4는 종래 관련 기술에 따른 헤더압축 기법을 사용할 때 전체 헤더 패킷과 압축 헤더 패킷이 전송되는 일례를 도시한다. 이하 헤더 압축과 관련된 패킷은 TCP/IP 패킷 같은 IP 기반 데이터 패킷을 의미한다.
헤더 압축의 초기 단계에는 복원기에 해당 패킷 스트림에 대한 문맥을 형성하기 위해 압축기는 전체 헤더(Full Header) 패킷을 전송하기 때문에 헤더 압축으로 인한 이득이 없지만, 복원기에 문맥이 형성된 이후에는 압축기는 압축 헤더(Compressed Header) 패킷만을 전송하기 때문에 그 이득은 현저해진다. 특정 패킷 스트림에 대해 어떤 패킷을 전체 헤더로 전송하고 어떤 패킷을 압축 헤더로 전송하는가는 전적으로 압축기의 판단에 달려 있다. 다만, 일반적으로 어떤 패킷 스트림에 대해 처음 문맥을 형성할 때는 전체 헤더 패킷을 전송하고, 이후 압축 헤 더 패킷을 전송하는 중 일정 시간이 경과하면 한 번씩 전체 헤더 패킷을 전송하여 복원기의 문맥이 항상 압축기의 문맥과 동기가 유지되도록 한다.
전송측 PDCP의 압축기는 상위계층으로부터 패킷을 하나 받으면, 그 헤더의 패턴에 따라 해당 패킷을 전체 헤더 또는 압축 헤더와 함께 수신측으로 전송한다. 만약 새로운 문맥을 형성 또는 갱신할 필요가 있다고 판단하면 압축기는 해당 패킷을 전체 헤더 패킷으로 전송하고, 만약 해당 패킷의 헤더 패턴에 대한 문맥이 이미 복원기에 형성되어 있다고 판단하면 압축기는 해당 패킷을 압축 헤더 패킷으로 전송하는 것이다.
수신측 PDCP의 복원기는 어떤 패킷 스트림에 대해 먼저 전체 헤더 패킷을 수신하여 문맥을 형성해야 한다. 그 이유는 문맥이 이후 수신할 압축 헤더들을 복원할 수 있는 근거가 되기 때문이다. 만약 복원기에 문맥이 형성되지 않은 상태에서 복원기가 압축 헤더 패킷을 수신한다면, 복원기는 해당 패킷의 원래 헤더를 복원할 수 없으므로 수신한 패킷을 폐기하게 된다.
즉, 어떤 PS 서비스에 대해 무선 구간에서 헤더 압축 기법을 사용할 경우, 송신측의 PDCP는 상위에서 동일한 QoS(Quality of Service)를 갖는 하나의 스트림(Stream)으로 수신한 패킷을 문맥을 형성 또는 갱신하는 패킷과 문맥을 형성 또는 갱신하지 않는 패킷 중 하나의 형태로 전송하게 된다. 그런데, 문맥을 형성 또는 갱신하는 패킷은 성공적으로 수신측에 전송되지 않을 경우, 이후에 전송되는 모든 문맥을 형성 또는 갱신하지 않는 패킷들이 수신측에서 복원되지 못하고 폐기되므로, 문맥을 형성 또는 갱신하지 않는 패킷에 비해 훨씬 중요하다고 할 수 있다.
그러므로 MAC 계층이나 수신측에게 공용 또는 전용 트래픽 채널과 관련된 상위계층 데이터블록의 헤더의 압축 여부를 미리 알려서 그 처리의 우선 순위, 그 처리에 있어서의 중요성, 확보해야 할 무선 자원의 크기 등을 결정할 수 있게 한다.
표 1은 본 발명의 다른 실시예에서 제안하는 2 비트의 상태지시정보를 가지고 상위계층 데이터블록 식별자로 역할하는 LCID가 전용 또는 공용 트래픽 채널과 관련된 논리채널을 지시하고 그에 대한 이벤트로서 헤더의 압축 여부를 지시하는 경우의 일례이다.
상태지시정보 비트(2비트) 현재 또는 다음 상위계층 데이터블록의 헤더
0b00 현재 전송 상위계층 데이터블록이 전체 헤더
0b01 현재 전송 상위계층 데이터 블록이 압축 헤더
0b10 다음 전송할 상위계층 데이터블록이 전체 헤더
0b11 다음 전송할 상위계층 데이터블록이 압축 헤더
본 발명의 또 다른 실시예에서 제안하는 상기 상태지시정보를 설정하기 위한 특정 이벤트는 상기 상태지시정보와 관련된 상위엔티티에서 AMR 코덱 모드가 변한 경우이다.
음성 통화에서 사용되는 AMR 코덱에는 하나 이상의 모드가 있는데, 각각의 모드는 음성정보 데이터의 크기에 따라서 구분된다. 일례로 협대역 AMR 4.75 kbps 모드에서는 매 20ms마다 크기가 136bit인 상위계층 데이터 블록(MAC SDU)이 MAC 계층으로 전달되고, 협대역 AMR 12.65 kbps 모드에서는 매 20ms마다 크기가 288bit인 상위계층 데이터블록이 MAC 계층으로 전달된다. 즉, 음성 AMR 코덱이 하나의 모드에서 동작하는 경우, AMR 코덱 엔티티(entity)는 일정한 시간 간격으로 일정한 크기의 음성정보를 생성해 낸다. 그러므로 AMR 코덱의 모드가 바뀌지 않는 이상, 상위계층에서 MAC 계층으로 전달되는 음성 정보 패킷의 크기는 일정하다. 일반적으로, 기지국 혹은 단말은 셀 내에 사용가능한 무선 자원의 양, 단말과 기지국 사이에 협상된 데이터 전송량, 또는 셀 내의 부하 상황을 고려하여, 사용할 AMR 코덱 모드를 선택한다. 또한 선택된 AMR 코덱 모드는 셀 상황에 따라서 재설정될 수 있다. 따라서 기지국이든 단말이든, AMR 코덱 모드의 변화에 대처할 수 있어야 한다.
그런데 음성통화에서 사용되는 AMR 코덱, 즉 음성 코덱를 통하여 생성된 음성정보는 특별한 특성을 지닌다. 우선 음성데이터는 두 가지의 패턴이 있는데 사람이 말을 실제로 하는 구간, 즉 음성구간(Talk spurt)과 사람이 말을 하지 않는 구간, 즉 묵음구간(Silent period)이 있다. 음성구간에서 음성정보를 포함하는 음성 데이터블록은 매 20ms 마다 생성되고, 묵음 구간에서 음성정보를 포함하는 묵음 데이터블록은 매 160ms 마다 생성된다.
기지국이 무선 자원을 효율적으로 사용하기 위해서, 기지국은, 생성된 음성정보가 음성구간에 해당할 경우, 상기 음성 구간의 특성에 맞추어 무선 자원을 설정할 것이다. 즉 기지국은 매 20ms 마다 음성 데이터블록이 생성된다는 특성을 이용하여, 단말에게 20ms 간격으로 할당되는 무선자원 정보를 설정할 것이다.
이 경우, 단말이 음성구간에서 묵음구간으로 상태를 변경할 경우, 묵음 데이터블록이 160ms 마다 생성되므로, 20ms 간격으로 할당된 무선자원 중 상당수가 쓰이지 않게 된다. 따라서 이 경우 기지국이 재빨리 단말이 묵음구간으로 상태를 변경했다는 것을 인지하여, 재빨리 무선 자원을 재설정하도록 하여 무선자원의 낭비를 막도록 하여야 한다.
마찬가지로, 기지국이 만약 묵음구간에 맞추어 단말에게 무선자원을 160ms간격으로 사용하도록 스케쥴링 자원을 설정 한다면, 단말이 묵음 구간에서 음성 구간으로 전환한 경우, 단말이 전송할 음성정보는 많으나 할당받은 자원이 적어서, 음성 정보 전송에 지연이 발생하므로. 이 경우에도 기지국이 무선자원 할당 정보를 빠르게 재설정하여야 한다.
그러므로 본 발명의 또 다른 실시예에서 제안된 상태지시정보는 상위계층 데이터블록에 VoIP 서비스에 대한 논리채널이 사용된 경우 음성 AMR 코덱 모드의 변경 또는 통화,묵음 구간의 변경 여부를 지시한다.
표 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전용 또는 공용 트래픽 채널을 이용한 AMR 방식의 음성 통화에서 AMR 코덱 모드의 변경 또는 통화,묵음 구간의 변경 여부를 나타내는 이벤트를 위한 2비트 상태지시정보의 일례이다.
상태지시정보 비트(2비트) 현재 또는 다음 상위계층 데이터블록의 헤더
0b00 변화 없음
0b01 AMR 코덱 모드의 변경
0b10 묵음 구간에서 통화 구간으로의 변경
0b11 통화 구간에서 묵음 구간으로의 변경
표 2에서 AMR 코덱 모드의 변경의 일례로는 협대역 AMR 4.75 kbps 모드와 협대역 AMR 12.65 kbps 모드간의 변경을 들 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서 제안하는 상기 상태지시정보를 설정하기 위한 특정 이벤트는 상기 상태지시정보와 관련된 상위계층 데이터블록이 긴급 제어 메시지 또는 비긴급 제어 메시지인 경우이다.
기지국과 단말 사이에서의 설정 제어를 위한 SRB(signaling Radio Bearer) 등을 통해 전송되는 제어정보간에는 상대적으로 긴급한 제어정보와 비긴급한 제어정보로 분류할 수 있다. 긴급한 제어정보의 일례로는 단말이 셀간을 이동할 시 기지국으로부터 수신하는 핸드오버 명령 관련 제어정보를 들 수 있고, 이에 비해 기지국에서 하나 이상의 단말에게 방송 서비스 채널정보를 알려주기 위한 제어정보는 상대적으로 비긴급 제어정보의 일례이다.
즉,이 경우에는 상위계층 데이터블록의 식별자가 나타내는 논리채널이 BCCH(Broadcast Contol CHannel)같은 시스템 정보를 전달하기 위한 것인 경우 1비트의 상태지시정보를 이용하여 현재 처리되는 또는 다음에 처리되는 상위계층 데이터블록이 긴급메시지여부를 나타낼 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서 제안하는 상기 상태지시정보를 설정하기 위한 특정 이벤트에 관한 정보는 기지국과 단말 간의 시스템 정보 또는 트래픽 정보를 통해 알려줄 수 있다. 즉, 기지국은 RB의 설정 혹은 재설정시 단말에게 RRC 설정 메시지 등을 통해 특정 논리채널에 대해서 단말이 검사해야 할 특정 이벤트들을 알려주고, 각각의 이벤트와 상기 상태지시정보의 값과의 관계를 알려준다. 또는 기지국은 RB의 설정 혹은 재설정시 단말에게, 기지국이 특정 논리채널에 대해서 검사할 특정 이벤트들을 알려주고, 각각의 이벤트와 상기 상태지시정보의 값과의 관계를 알려주어 그에 맞게 기지국으로 전송하도록 한다.
상술한 본 발명의 실시예들에서 제안한 상위계층 데이터블록은 MAC SDU이고 하위계층으로 전달되는 데이터 블록은 MAC PDU이나 반드시 MAC 계층만을 대상으로 하는 것은 아니고 이와 같은 기능을 구현할 수 있거나 필요한 모든 계층에서의 SDU 및 PDU를 대상으로 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에서 제안하는 하나 이상의 상태지시정보를 포함하는 MAC PDU 구조를 도시한다.
각 상위계층 데이터블록에 대한 서브헤더에는 상위계층 데이트 블록이 전달되는 논리채널을 식별하는 식별자로서의 LCID를 포함하는 제 1 필드, 상기 상위계층 데이터 블록이 전달된 논리채널에 따라 가변적으로 선택되는 상기 상위계층 데이터 블록의 상태를 지시하는 정보를 포함하는 제 2 필드, 상기 상위계층 데이터 블록의 크기를 지시하는 정보를 포함하는 제 3 필드를 포함할 수 있다. 도 5에 나타내어진 상기 제 1 필드 내지 제 3 필드의 배치순서는 시스템 상황에 따라 변동이 가능하다.
도 5에서는 3개의 서로 다른 논리 채널을 전달하는 3개의 상위계층 데이터블록을 가지는 MAC PDU에서 각각의 상위계층 데이터블록과 연관된 이벤트를 나타내기 위한 1비트를 가지는 상태지시정보의 사용예를 나타낸다.
첫 번째 상위계층 데이터블록은 TCP/IP 패킷으로서 헤더 압축의 적용 여부를 나타내는 상태지시정보를 사용한다.
DTCH(Dedicated Traffic CHannel), CTCH(Common Traffic CHannel)와 같은 TCP/IP 패킷을 전달할 수 있는 논리 채널은 LCID를 A(여기서 A는 소정의 이진 비트를 나타낸다)로 나타낼 수 있다.
즉 LCID가 A인 경우 상기 상위계층 데이터블록은 TCP/IP 패킷이며 그와 연관된 이벤트로는 그 TCP/IP 패킷의 헤더가 '전체헤더'인지 '압축헤더'인지이다.
첫번째 서브헤더 내의 상태지시정보의 값이 1인 경우는 '전체 헤더'를 나타내고, '0'인 경우는 '압축 헤더'를 나타낸다. 또는 그 반대로 설정된 경우에는 그 반대를 의미한다.
수신측에서는 상위계층 데이터블록 식별자가 A인 상위계층 데이터블록을 수신하게 되면 상태지시정보를 검사하여 그 수신된 상위계층 데이터블록이 전체헤더인지 압축헤더인지를 파악하여 그에 맞게 무선자원을 할당하거나 상기 전송측에 무선자원의 할당을 요청한다.
두 번째 상위계층 데이터블록은 VoIP 패킷으로서 통화 구간과 묵음 구간을 구별하기 위한 상태지시정보를 사용한다.
VoIP가 적용된 상위계층 데이터블록은 그 LCID로 B(여기서 B는 소정의 이진 비트를 나타낸다)를 사용하고 VoIP 패킷을 전달할 수 있는 논리 채널이 B값의 LCID로 나타내 질 수 있다.
즉, 두 번째 서브헤더 내의 LCID가 B인 경우 상태지시정보의 값이 1인 경우는 '통화구간'임을 나타내고, '0'인 경우에는 '묵음구간'임을 나타낸다. 또는 그 반대로 설정된 경우에는 그 반대를 의미한다.
수신측에서 LCID로서 B를 가지며 상태지시정보의 값이 '1'인 경우는 통화구간임을 인식하고 그에 맞는 무선자원의 할당 내지 무선자원의 할당요청을 상기 전송측에 요청을 하게 된다.
또는 상태지시정보의 값이 '0'인 경우는 묵음구간임을 인식하고 그에 맞는 무선자원의 할당 내지 무선자원의 할당요청을 상기 전송측에 요청을 하게 된다.
상술한 바와 같이 VoIP 서비스의 경우 일정한 통화구간 주기 및 일정한 묵음구간 주기를 갖게 되는 바 상태지시정보가 그 이전 전송주기에서의 상태지시정보와 다르다면 일정한 통화구간 주기 또는 일정한 묵음구간 주기만큼에 대한 무선 자원을 미리 할당 내지는 할당요청을 할 수도 있다.
세 번째 상위계층 데이터블록은 소정의 제어 정보에 관한 것이다. 상술한 바와 같이 기지국과 단말 사이에서의 설정 제어를 위한 SRB(signaling Radio Bearer) 등을 통해 전송되는 제어정보 간에는 핸드오버 명령 같은 상대적으로 긴급한 제어정보와 방송 서비스 채널정보 같은 비긴급한 제어정보로 분류할 수 있다.
그러므로, BCCH, PCCH, DCCH, CCCH와 같은 논리채널을 사용하는 상위계층 데이터블록의 경우는 그 관련된 이벤트로서 긴급 제어정보 또는 비긴급 제어정보의 발생 여부를 상태지시정보를 통해 알게 된다. 본 실시예에서는 상태지시정보의 값이 '1'인 경우는 긴급메시지를 의미하고 '0'인 경우는 비긴급메시지를 의미하며 그 반대의 설정도 가능하다.
수신측에서는 LCID로서 C를 가지며 상태지시정보의 값이 '1'인 경우는 긴급메시지임을 인식하고 그에 맞는 무선자원의 할당 내지 무선자원의 할당요청을 상기 전송측에 요청을 하게된다. 또는 긴급 메시지이므로 우선순위로 처리하거나 또는 우선 순위 처리를 요청하고 중요한 정보이므로 더 강력한 방식의 물리단에서의 처리등을 수행하거나 수행 요청을 할 수 있다.
표 3은 상술한 도 5의 실시예에서 제안하는 LCID와 그와 관련된 이벤트의 상태지시정보의 값들을 나타낸다. 상술한 바와 같이 1 비트의 상태지시정보를 사용한 경우이다.
LCID 상태지시정보 = 1 상태지시정보 = 0
A 전체 헤더 압축헤더
B 통화 구간 묵음 구간
C 긴급 비긴급
본 실시예는 현재 처리되고 있는 상위계층 데이터블록에 대한 이벤트 관련 상태지시정보를 의미하나 설정에 따라 특정 전송주기에서의, 예를 들어 MAC 계층에서의 특정 전송 채널의 기본적인 전송시간간격인 소정의 TTI(Transmission Time Interval)이후의, 또는 소정의 TTI 길이만큼의 제어정보로서의 역할도 가능하다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에서 제안하는 E-UMTS의 MAC 헤더를 도시한다.
E-UMTS의 MAC PDU의 서브헤더는 5비트의 LCID 필드, 1비트의 E 필드, 2비트의 R 필드, 1 비트의 F 필드는 7(15 비트도 가능하다) L 필드를 포함한다. 본 실시예에서의 MAC PDU는 총 N 개의 상위계층 데이터블록을 포함한다. 그러므로 MAC PDU의 헤더 또한 N 개의 MAC PDU 서브헤더로 이루어진다. LCID 필드, E 필드, R 필드, L 필드에 대해서는 도 2에서 전술한 바 있다. 도 6에 나타내어진 본 발명의 실시예에서는 2 비트의 R 필드 중 1 비트를 상태 지시 정보로 사용한다.
도 2의 일반적인 MAC PDU의 서브헤더와는 달리 길이 필드의 크기를 알려주는 포맷 필드(format field;F)를 포함하여 구성된다. 또한 MAC 제어요소(control element)는 BSR(Buffer Status Reporting) 제어요소, C-RNTI 제어요소, DRX 명령 제어요소등이 포함될 수 있다. BSR은 단말의 상향링크 버퍼 내의 데이터 양에 관한 정보를 제공하며 BSR 제어요소는 버퍼의 크기에 관한 정보를 제공한다. C-RNTI 제어요소에서는 제어RNC에서 셀(cell)내로 새로 진입한 단말의 식별정보를 나타낸다. 이외에도 필요에 따라 다른 제어요소들이 포함될 수 있다.
또한 MAC PDU는 일반적으로 바이트 단위로 처리되므로 MAC 헤더, 제어요소 및 MAC SDU들을 결합했을 시 총 길이가 바이트 단위가 되지 않을 시 바이트 단위를 이루도록 더미(dummy) 값을 부여하는 패딩(padding) 필드를 부가한다.
이상의 상세한 설명에서는 본 발명 및 그 실시예의 설명의 편의를 돕기 위해 전송측과 수신측 간의 통신 수행 과정을 위주로 설명하였으나 상기 전송측은 단말 또는 네트워크의 기지국 일 수 있고 상시 수신 측은 네트워크의 기지국 또는 단말일 수 있다. 본 문서에서 사용된 용어는 동일한 의미를 갖는 다른 용어들로 대체될 수 있다. 예를 들어, 단말은 이동국, 이동 단말, 통신 단말, 사용자 기기 또는 장치 등으로 대체될 수 있고, 기지국은 고정국(fixed station), Node B(NB), eNB 등의 용어로 대체될 수 있다.
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 아니 되고 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.
도 1은 3세대 이동 통신 시스템인 UMTS(Univeral Mobile Telecommunication System)의 무선 구간에서 데이터 전송을 담당하는 무선 접속 프로토콜(protocol)의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 이동 통신 시스템에 있어서 헤더가 부착된 MAC PDU의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래 관련 기술에서의 E-UMTS시스템에서의 네트워크 구조를 도시한다.
도 4는 종래 관련 기술에 따른 헤더압축 기법을 사용할 때 전체 헤더 패킷과 압축 헤더 패킷이 전송되는 일례를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에서 제안하는 하나 이상의 상태지시정보를 포함하는 MAC PDU를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에서 제안하는 E-UMTS 시스템에서의 MAC PDU의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.

Claims (13)

  1. 무선 통신 시스템의 전송측의 특정 계층에서 수신측으로 전송될 데이터 블록을 생성하는 방법에 있어서,
    상위계층으로부터 상위계층 데이터 블록을 수신하는 단계; 및
    상기 상위계층 데이터 블록이 전달된 논리채널에 따라 가변적으로 선택되는 상기 상위계층 데이터 블록의 상태를 지시하는 정보 및 상기 상위계층 데이터 블록의 적어도 일부를 포함하는 하위계층 데이터 블록을 생성하는 단계를 포함하는 데이터 블록 생성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상위계층 데이터 블록은 IP 패킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상위계층 데이터 블록은 음성 패킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 생성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상위계층 데이터 블록은 소정의 제어 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 생성 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상태를 지시하는 정보는 상기 IP 패킷의 헤더가 전체 헤더인지 또는 압축 헤더인지 여부를 나타내는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 생성 방법.
  6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상태를 지시하는 정보는 상태지시정보는 상기 음성 패킷이 통화구간에 생성된 것인지 또는 묵음구간에 생성된 것인지를 나타내는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 생성 방법.
  7. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상태를 지시하는 정보는 상기 제어 정보가 긴급 정보인지 또는 비긴급 정보인지 여부를 나타내는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 생성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태를 지시하는 정보는 상기 상위계층 데이터 블록에 대응하는 서브헤더에 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 생성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 서브헤더는 상기 논리채널의 식별자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 생성 방법.
  10. 무선 통신 시스템의 전송측의 특정 계층에서 수신측으로 전송되는 데이터 블록 구조에 있어서,
    상위계층 데이터 블록이 전달되는 논리채널의 식별자를 포함하는 제 1 필드;
    상기 상위계층으로부터 전달된 상위계층 데이터 블록의 상태를 지시하는 정보로서 상기 상위계층 데이터 블록이 전달되는 논리채널에 따라 가변적으로 선택되는 상태지시정보를 포함하는 제 2 필드; 및
    상기 상위계층 데이터 블록의 적어도 일부를 포함하는 데이터 블록 구조.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 데이트 블록은 상기 상위계층 데이터 블록의 크기를 지시하는 정보를 포함하는 제 3 필드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 구조.
  12. 제 10 항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 상태지시정보는 상기 상위계층 데이터 블록에 대응하는 서브헤더에 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 구조.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 서브헤더는 상기 논리채널의 상기 식별자 및 상기 크기지시정보 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 구조.
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