KR20090084602A - 통신 시스템에서　자원 할당 요청 시스템 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서　자원 할당 요청 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은통신 시스템에서, 이동국의 자원 할당 요청 방법에 있어서, N번째 프레임까지 자원을 할당받은 상태에서 N번째 프레임 이후 추가로 전송할 데이터가 발생하는 경우, 자원 할당 추가 요청을 의미하는 필드를 포함하는 제 1헤더를 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 기지국으로부터 자원을 할당받고, 할당받은 자원을 이용하여 데이터 전송을 위한 자원 할당을 요청하는 과정과, 상기 데이터 전송을 위한 자원을 할당받는 과정과, 상기 데이터 전송을 위해 할당받은 자원을 이용하여 상기 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함한다.
자원 요청, 대역폭 요청, medium access contorl header

Description

통신 시스템에서　자원 할당 요청 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REQUESTING RESOURCE ALLOCATION IN COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 통신 시스템에서 자원 할당 요청 시스템 및 방법에 관한 것이다.
통신 시스템에서 사용할 수 있는 자원은 제한되어 있으므로 상기 자원을 효율적으로 사용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 제한된 자원을 효율적으로 사용하기 위해서는 불필요하게 자원이 할당되는 것을 방지하고, 기 할당된 자원을 신속하게 회수하여 다른 서비스를 위해 재할당되도록 하여야 한다.
한편, 기지국은 이동국의 상향링크 대역폭 할당 요청에 따라 대역폭 할당이 이루어질 수 있도록 하여야 한다.상기 통신 시스템에서 상기 이동국이 자원을 요청하기 위한 방법은 여러 가지가 있다. 일반적으로 상기 이동국은 최선 노력(BE: Best Effort) 연결에 대해서는 랜덤 액세스(Random Access) 후, 도 1과 같은 헤더를 전송하여 자원을 요청한다.
도 1은 통신 시스템에서 이동국이 자원을 요청하기 위해 사용하는 MAC(Medium Access Control) 헤더 포맷을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, MAC 헤더에서 HT(Header Type) 필드(101)는 상기 MAC 헤더의 용도가 자원 요청을 위해 사용되는 것임을 나타낸다. 자원 요청을 위한 상기 MAC 헤더의 경우 상기 HT필드(101)는 항상 '1'로 고정된다. EC(EnCoding) 필드(103)는 상기 MAC 헤더 뒤에 오는 페이로드(Payload)가 암호화가 되는지 여부를 나타낸다. 자원요청을 위한 상기 MAC 헤더의 경우 상기 EC 필드(103)의 값은 항상 '0'으로 고정된다. Type 필드(105)는 상기 MAC 헤더의 종류를 지정하여 준다. 자원요청을 위해 사용되는 경우는 '0b000', '0b001', '0b011', '0b100', '0b101'의 값이 설정될 수 있으며, 각각 type 별로 자원요청 정보 이외에 부가적인 정보를 전송함을 알려준다. BR(Bandwidth Request) 필드 (107)는 요청하는 자원의 양을 바이트(Byte) 단위로 알려주는데 사용된다. CID(Connection Identifier) 필드 (109)는 자원을 요청하는 주체가 누구인지를 표시하기 위하여 사용되며, HCS(Header Check Sequence) 필드(111)는 상기 MAC 헤더의 오류검출을 위해 사용되는 필드이다.
상기 이동국이 상기 MAC 헤더를 사용하여 자원 요청을 하기 위해서는 총 6바이트의 자원이 필요하며, 이를 전송하기위해 전술한 바와 같이 랜덤 액세스(random access)가 필요하다. 상기 통신 시스템이 열악한 채널 환경을 가지고 동시에 자원 할당을 요청하는 이동국의 수가 많아지는 경우, 랜덤 액세스 충돌 및 에러로 인한 지연이 증가할 수 있다.
이러한 지연을 줄이기 위한 방안으로 피기백(piggyback) 형태의 자원 할당 요청 방법도 있다.
도 2a 내지 2c는 서비스 연결의 종류에 따라 사용되는 서브 헤더들의 구조를 도시한 도면이다.
먼저 도 2a에 도시한 서브 헤더는 비요구 허여 서비스(Unsolicited Grant Service, 이하 'UGS'라 칭함) 연결을 가지는 이동국이 자원 할당을 요청하는 경우에 사용된다. SI(Slip Indicator) 필드 (201)는 패킷이 약속한 시간에 도착하지 못하여, 버퍼에 패킷이 쌓이고 있음을 알려주는 필드이다. PM (Poll me) 필드 (203)는 현재 추가로 보내고 싶은 것이 있으니, 자원요청을 할 수 있는 자원을 할당해달라고 요청하는데 사용되는 필드이다. PM bit가 1로 되어있을 경우, 기지국은 이후에 요청한 단말기에 6바이트 자원할당을 해주어, 도1의 자원할당 메시지를 전송하도록 해준다. FLI 필드 (205)와 FL 필드 (207)는 현재 지연이 얼마만큼 발생했는지를 알려주는데 사용되는 필드이다.
도 2b는 확장된 실시간 폴링 서비스(extended real-time Polling Service, 이하, 'ertPS'라 칭함) 연결을 가지는 이동국이 자원 할당을 요청할 경우 사용되는 서브헤더를 도시한 도면이다. 상기 ertPS는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 가운데 가변 전송률을 가지는 코덱(codec)을 지원해주기 위해 사용된다. extended Piggyback Request 필드(221)는 패킷의 전송량(Rate) 변경 시 해당 연결의 자원 변화량을 바이트 단위로 표시해준다. FLI 필드 (223)와 FL 필드 (225)는 현재 지연이 얼마만큼 발생했는지를 알려주는데 사용된다.
도 2c는 상기 UGS와 ertPS를 제외한 나머지 연결을 가지는 이동국이 자원 할 당을 요청할 때 사용하는 서브헤더를 도시한 도면이다. Piggyback Request (241)는 해당 연결의 자원이 얼마나 필요한지 바이트 단위로 표시해 알려주는데 사용된다.
전술한 바와 같이, 상기 이동국이 자원 할당 요청을 피기백 형태로 하기 위해 각각 2바이트 크기를 가지는 서브헤더를 사용하여야 하며, 이는 자원 할당 요청을 위해 2바이트의 자원이 필요함을 의미한다. 만약, 상기 이동국이 2바이트의 자원을 가지고 있지 않다면, 랜덤 액세스 방법을 사용하여 자원 할당을 요청하여야 한다.
따라서, 본 발명은 통신 시스템에서 이동국이 별도의 자원없이도 자원 할당을 요청하는 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 통신 시스템에서 이동국이 자원을 지연 없이 할당받는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 방법은, 통신 시스템에서, 이동국의 자원 할당 요청 방법에 있어서, N번째 프레임까지 자원을 할당받은 상태에서 N번째 프레임 이후 추가로 전송할 데이터가 발생하는 경우, 자원 할당 추가 요청을 의미하는 필드를 포함하는 제 1헤더를 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 기지국으로부터 자원을 할당받고, 할당받은 자원을 이용하여 데이터 전송을 위한 자원 할당을 요청하는 과정과, 상기 데이터 전송을 위한 자원을 할당받는 과정과, 상기 데이터 전송을 위해 할당받은 자원을 이용하여 상기 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 제2 방법은, 통신 시스템에서, 송신기의 자원 할당 요청 방법에 있어서, N번째 프레임까지 자원을 할당받은 상태에서 N번째 프레임 이후 추가로 전송하여야 할 데이터가 발생하는 경우, 자원 할당 추가 요청을 의미하는 필드를 포함하는 제 1헤더를 전송하는 과정과, 미리 정해진 크기의 자원을 할당받는 과정과, 상기 할당받은 자원을 이용하여 상기 추가 데이터를 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 제3 방법은, 통신 시스템에서, 수신기의 자원 할당 방법에 있어서, 데이터를 수신하는 과정과, 상기 데이터의 제1 헤더의 추가 자원 할당 요청 필드의 설정을 확인하는 과정과, 　추가 자원 할당 요청이 있을 경우 상기 추가 전송 데이터를 요청할 수 있는 제 2헤더의 자원을 할당하는 과정을 포함한다.
본 발명의 제4 방법은, 통신 시스템에서, 수신기의 자원 할당 방법에 있어서, 데이터를 수신하는 과정과, 상기 데이터의 제1 헤더의 추가 자원 할당 요청 필드의 설정을 확인하는 과정과, 추가 자원 할당 요청이 있을 경우 기존에 정해진 크기의 자원을 할당하는 과정을 포함한다.
본 발명은 통신 시스템에서 기존 MAC헤더에 추가 자원 할당 요청 필드를 설정하여 추가 자원 요청 시 발행하는 오버헤드와 지연을 줄일 수 있다.
　이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 따른 바람직한 실시 예를 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.
　본 발명은 통신 시스템에서 이동국이 별도의 자원 없이도 자원 할당을 요청할 수 있는 시스템 및 방법을 제안한다. 이러한 본 발명은이동국이 자원 할당을 요 청하고, 기지국이 자원을 할당하는 모든 시스템에 바람직하게 적용할 수 있다.
도 3은 본 발명에서 새롭게 제안하는 MAC 헤더 포맷을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 MAC 헤더는 데이터 전송 페이로드(Payload) 앞에 붙게 된다. HT 필드(301)는 헤더 타입을 알려주기 위해 사용되며, 데이터 전송 시 사용되는 상기 HT 필드(301)는 '0'으로 설정된다. EC 필드(303)는 데이터의 암호여부를 나타내는 필드이다. Type 필드(305)는 서브헤더가 추가적으로 붙는지 여부를 나타낼 때 사용한다. ESF 필드(307)는 확장서브헤더가 추가적으로 붙는지 여부를 나타낼 때 사용한다. CI 필드(309)는 전송 시 패킷 전체의 오류 검출을 위해 CRC를 전송했는지 여부를 나타내는 필드이다. EKS 필드(311)는 데이터를 암호화 하였을 경우, 복호화를 하기 위해 사용하는 키 값을 표시해주는 필드이다. 추가 자원 할당 요청 필드인 PM 필드(313)는 기존에 1bit가 Reserved 되어 있는 필드를 사용한다. LEN 필드(315)는 MAC 헤더 및 CRC를 모두 포함한 전체 패킷의 길이를 표시해주며, CID 필드(317)는 데이터의 연결 정보를 알려준다. HCS 필드(319)는　 헤더의 오류 검출을 위해 사용되는 필드이다.
전술한 바와 같이 상기 MAC 헤더는 총 6바이트 (48비트)로 구성되며, 현재 47비트가 사용되며, 1비트가 사용되고 있지 않아추가로 활용 가능한 상태이다. 상기 추가 활용 가능한 필드를 추가 자원 할당 요청 필드인 PM(Polling Me)필드(313)로 정의하여 추가 자원이 필요할 때 설정하여 사용한다.
송신기는 추가로 전송할 데이터가 있거나 혹은 큐(queue)에 데이터가 차있는 경우, 상기 MAC 헤더의 상기 추가 자원 할당 요청 필드인 PM 필드(313)의 값을 '1' 로 표시하여 송신한다. 수신기는 상기 PM 필드(313)의 값을 인지하여 추가 전송 데이터가 있음을 알 수 있다. 상기 PM 필드(313)의 값은 송수신기의 사전 정의에 의해 다른 값을 사용할 수도 있음은 물론이다. 상기에서 송신기는 이동국이 될 수 있고, 수신기는 기지국이 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 요청과 자원을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 송신기(401)와 수신기(403)가 데이터 통신을 하고 있는 중, 상기 송신기(401)에서 N번째 프레임까지 자원을 할당받은 상태에서 N번째 프레임 이후 추가 전송 데이터가 발생하는 경우, 또는 송신기(401)의 송신버퍼에 추가 데이터가 인지되는 경우, 상기 송신기(401)는 추가 자원 할당 요청 필드인 상기 PM 필드(313)의 값을 1로 설정하여 상기 수신기(403)로 전송한다(405단계).
상기 수신기(403)는 상기 PM 필드(313)의 값을 인지하여, 상기 송신기(401)가 추가 자원 할당을 요청할 수 있는 헤더를 상기 수신기(403)로 송신하도록 하기 위한 자원을 할당한다(407단계).
상기 자원을 할당받은 상기 송신기(401)는 할당된 자원을 이용하여 자원 할당 요청 헤더를 상기 수신기(403)로 전송한다(409단계). 상기 자원 할당 요청 헤더에는 상기 송신기(401)가 서비스 받고자 하는 연결의 종류와 할당받고자 하는 자원의 양을 포함한다. 상기 수신기(403)는 상기 송신기(401)로부터 요청받은 자원을 할당한다(411단계).
상기 송신기(401)는 상기 411단계에서 할당받은 자원을 이용하여 상기 송신 기(401)로 데이터를 전송한다(413단계).
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원 할당 요청 및 자원을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 송신기(501)와 수신기(503)가　 데이터 통신을 하고 있는 중, 상기 송신기(501)에서 N번째 프레임까지 자원을 할당받은 상태에서 N번째 프레임 이후 추가 전송 데이터가 발생하는 경우, 또는 송신기(501)의 송신버퍼에 추가 데이터가 인지되는 경우, 상기 송신기(501)는 추가 자원 할당 요청 필드인 상기 PM 필드(313)의 값을 1로 설정하여 상기 수신기(503)로 전송한다(505단계).
상기 수신기(503)는 추가 자원 할당 요청 필드인 상기 PM 필드(313)의 값을 인지하여 미리 정해진 크기의 자원을 상기 송신기(501)에 할당한다(507단계).
상기 송신기(501)는 할당받은 자원을 이용하여 데이터를 전송한다 (509단계).
상기 미리 정해진 자원 크기는 다음과 같은 방법을 통해 정해질 수 있다.
첫 번째는 별도의 협의과정 없이 시스템에서 정해진 값을 사용하는 것이다. 예를 들어, TCP ACK 메시지는 40 바이트의 고정된 크기를 가지며, 인터넷 어플리케이션에서 아주 빈번히 발생하는 패킷이다. 예를 들어, 시스템에서 TCP ACK 메시지 전송을 위해 상기 미리 정해진 자원 크기를 50바이트의 크기로 고정한 경우, 별도의 협의 과정 없이도 이동국은 자원을 할당받을 수 있다. 즉, 이동국이 PM 필드(313)의 값을 1로 설정하여 기지국으로 전송하면, 상기 기지국은 50 바이트의 패킷을 보낼 자원을 할당한다.
두 번째는 이동국 별로 정해진 값을 사용하는 것이다. 이 경우, 송신기가 시스템에 초기 진입 시 기본 능력 협상 과정을 통해 아래와 같은 새로운 TLV(Type/Length/Value)를 추가하여 서로 협의할 수 있을 것이다. 아래의 표 1과 같이 상기 PM 필드의 값이 설정 되었을 때, 기지국이 할당하여야 할 자원량을 지정하여 전송한다.
Type Length Value Scope
184 1 The number of bytes of fixed UL bandwidth request when PM bit generic MAC header is used. SBC-REQ/RSP
세 번째는 한 이동국 내에서 여러 연결 값을 사용하는 것이다. 이 경우, 송신기와 수신기 간의 연결 설정 시에 동적 서비스 부가 요청/응답(Dynamic Service Addition request/response) 메지시 혹은 동적 서비스 변경 요청/응답(Dynamic Service Change request/response) 메시지에 아래와 같은 새로운 TLV를 추가하여 서로 협의하도록 한다.
한 송신기 내의 서비스 별로 필요한 데이터의 크기는 다를 수 있으며, 그 서비스 별로 자원할당 량을 고정적으로 지정할 수 있다.
아래의 표 1과 같이 상기 PM 필드의 값이 설정 되었을 때, 기지국은 할당하여야 할 자원량을 지정하여 전송한다.
Type Length Value Scope
145/146 1 The number of bytes of fixed UL bandwidth request when PM bit generic MAC header is used. DSA-REQ/RSP, DSC-REQ/RSP
상기 본 발명의 실시예에 따르면 이동국이 2 바이트의 추가 자원은 없는 반면에 추가 데이터가 있는 경우에도 랜덤 엑세스를 하지 않고 자원 할당을 요청할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1는 종래의 IEEE 802.16에서 일반적인 자원요청을 할 때 사용하는 헤더 포맷을 도시한 도면
도 2a는 종래의 IEEE 802.16시스템에서 UGS 연결일 때 자원요청을 위한 사용하는 서브헤더 포맷을 도시한 도면
도 2b는 종래의 IEEE 802.16시스템에서 ertPS 연결일 때 자원요청을 위한 사용하는 서브헤더 포맷을 도시한 도면
도 2c는 종래의 IEEE 802.16시스템에서 이외의 다른 연결일 때 자원요청을 위한 사용하는 서브헤더 포맷을 도시한 도면
도 3은 본 발명에서 제안하는 MAC 헤더 포맷
도 4는 본 발명에서 제안하는 MAC 헤더 포맷을 사용하였을 때 자원 요청 흐름 실시예
도 5는 본 발명에서 제안하는 MAC 헤더 포맷을 사용하였을 때 자원 요청 흐름 실시예

Claims (20)

  1. 통신 시스템에서, 이동국의 자원 할당 요청 방법에 있어서,
    N번째 프레임까지 자원을 할당받은 상태에서 N번째 프레임 이후 추가로 전송할 데이터가 발생하는 경우, 자원 할당 추가 요청을 의미하는 필드를 포함하는 제 1헤더를 기지국으로 전송하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 자원을 할당받고, 할당받은 자원을 이용하여 데이터 전송을 위한 자원 할당을 요청하는 과정과,
    상기 데이터 전송을 위한 자원을 할당받는 과정과,
    상기 데이터 전송을 위해 할당받은 자원을 이용하여 상기 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 자원 할당 요청 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1헤더는 MAC 헤더이며, 페이로드(payload)와 함께 전송됨을 특징으로 하는 자원 할당 요청 방법.
  3. 통신 시스템에서, 송신기의 자원 할당 요청 방법에 있어서,
    N번째 프레임까지 자원을 할당받은 상태에서 N번째 프레임 이후 추가로 전송 하여야 할 데이터가 발생하는 경우, 자원 할당 추가 요청을 의미하는 필드를 포함하는 제 1헤더를 전송하는 과정과,
    미리 정해진 크기의 자원을 할당받는 과정과,
    상기 할당받은 자원을 이용하여 상기 추가 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 자원 할당 요청 방법.
    　　　　　　　　
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1헤더는,
    MAC 헤더이며, 패이로드(payload)와 함께 전송됨을 특징으로 하는 자원 할당 요청 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 미리 정해진 크기의 자원은,
    상기 송신기에 의해 정의된 특정 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 요청 방법.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 미리 정해진 크기의 자원은,
    상기 송신기에서 사용되는 서비스 타입별로 정의된 값임을 특징으로 하는 자원 할당 요청 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 서비스 타입별로 정의된 값은,
    상기 송신기의 서비스 추가 또는 변경 시　협의한 값을 나타내고,
    상기 송신기는 상기 서비스 연결을 하나 이상 가질 수 있는 것을 포함하는 자원 할당 요청 방법.
  8. 통신 시스템에서, 수신기의 자원 할당 방법에 있어서,
    데이터를 수신하는 과정과,
    상기 데이터의 제1 헤더의 추가 자원 할당 요청 필드의 설정을 확인하는 과정과,
    　추가 자원 할당 요청이 있을 경우 상기 추가 전송 데이터를 요청에 사용되는 제 2헤더를 위한 자원을 할당하는 과정을 포함하는 자원 할당 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 1헤더는,
    MAC 헤더를 사용하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 추가 자원 할당 요청 필드는,
    MAC 헤더의 Reserved Bit을 사용하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 제 2헤더는,
    자원 요청 MAC 헤더를 사용하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  12. 통신 시스템에서, 수신기의 자원 할당 방법에 있어서,
    데이터를 수신하는 과정과,
    상기 데이터의 제1 헤더의 추가 자원 할당 요청 필드의 설정을 확인하는 과정과,
    추가 자원 할당 요청이 있을 경우 기존에 정해진 크기의 자원을 할당하는 과정을 포함하는 자원 할당 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 1헤더는,
    MAC 헤더를 사용하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 추가 자원 할당 요청 필드는,
    MAC 헤더의 Reserved Bit을 사용하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  15. 제12항에 있어서, 기존에 정해진 크기의 자원은,
    시스템에서 정의한 임의의 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  16. 제12항에 있어서, 기존에 정해진 크기의 자원은,
    상기 송신기 별로 정의한 임의의 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  17. 제12항에 있어서, 기존에 정해진 크기의 자원은,
    상기 송신기의 서비스 타입별로 정의한 임의의 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 시스템에서 정의한 임의의 값은,
    TCP ACK 메시지와 같이 고정된 크기의 메시지의 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 송신기 별로 정의한 임의의 값은,
    상기 송신기가 상기 통신 시스템에 초기 진입 시 협의한 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 송신기의 서비스 타입별로 정의한 임의의 값은,
    상기 송신기의 서비스 추가 또는 변경 시　 협의한 값을 나타내고,
    상기 송신기는 상기 서비스 연결을 하나 이상 가질 수 있는 것을 포함하는 자원 할당 방법.
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