KR20090094590A - 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법 Download PDF

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Abstract

무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법은 음성 패킷 및 일반 데이터 패킷에 대한 다중 서비스 클래스(multi service class)를 정의하는 서비스 플로우(service flow)를 설정하는 단계, 상기 음성 패킷의 전송 경로를 설정하는 세션 초기화 절차를 수행하는 단계 및 상기 설정된 전송 경로를 통하여 상기 음성 패킷을 전송하는 단계를 포함한다. 서비스 플로우 설정 과정에서 하나의 DSA-REQ/RSP를 통하여 다수의 서비스 클래스를 정의할 수 있으므로, 음성 패킷 및 RTCP/SIP 패킷 전송을 위하여 여러번 수행되어야 하는 DSA-REQ/RSP 시그널링에 의한 오버헤드를 줄일 수 있다. 그리고 VoIP 서비스에서 음성 패킷에 최적화되는 MAC 헤더를 일반 MAC 헤더와 함께 적응적으로 사용할 수 있으므로, 음성 패킷에 대하여 일반 MAC 헤더를 사용하지 않고 음성 패킷에 최적화되는 MAC 헤더를 사용하여 불필요한 무선자원의 낭비를 줄일 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법{Method for transmitting voice packet in wireless communication system}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 음성 패킷을 효율적으로 전송할 수 있는 방법에 관한 것이다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준은 광대역 무선 접속(broadband wireless access)을 지원하기 위한 기술과 프로토콜을 제공한다. 1999년부터 표준화가 진행되어 2001년 IEEE 802.16-2001이 승인되었다. 이는 'WirelssMAN-SC'라는 단일 반송파(single carrier) 물리계층에 기반한다. 이후 2003년에 승인된 IEEE 802.16a 표준에서는 물리계층에 'WirelssMAN-SC' 외에'WirelssMAN-OFDM'과 'WirelssMAN-OFDMA'가 더 추가되었다. IEEE 802.16a 표준이 완료된 후 개정된(revised) IEEE 802.16-2004 표준이 2004년 승인되었다. IEEE 802.16-2004 표준의 결함(bug)과 오류(error)를 수정하기 위해 'corrigendum'이라는 형식으로 IEEE 802.16-2004/Cor1이 2005년에 완료되었다.
차세대 무선통신 시스템에서 고려되고 있는 시스템 중 하나가 낮은 복잡도로 심볼간 간섭(inter-symbol interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM) 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심볼을 N개의 병렬 데이터 심볼로 변환하여, 각각 분리된 N개의 부반송파(subcarrier)에 실어 송신한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도록 한다. 각각의 직교 채널은 상호 독립적인 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)을 경험하게 되고, 전송되는 심볼의 간격이 길어져 심볼간 간섭이 최소화될 수 있다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA)은 OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어서 이용가능한 부반송파의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDMA는 부반송파라는 주파수 자원을 각 사용자에게 제공하며, 각각의 주파수 자원은 다수의 사용자에게 독립적으로 제공되어 서로 중첩되지 않는 것이 일반적이다. 결국 주파수 자원은 사용자마다 상호 배타적으로 할당된다.
기지국은 한정된 무선자원을 효율적으로 사용하기 위하여 무선자원을 스케줄링한다. 무선자원의 스케줄링은 MAC(Medium Access Control) 계층에서 수행된다. 무선자원의 스케줄링은 서비스 품질(Quality of Service; QoS)을 보장하여야 한다. 단말은 무선망(radio network)에 접속한 후 데이터 전송을 위해 서비스 플로우(service flow)를 생성하여야 한다. 서비스 플로우는 특정 QoS를 제공하는 기지국과 단말 사이의 연결을 의미한다. 서비스 플로우의 생성 과정은 DSA(Dynamic Service Addition)를 통하여 이루어진다. DSA 메시지는 MAC 계층에서 MAC 관리 메시지이다. 단말과 기지국은 DSA 요청(DSA request; DSA-REQ) 메시지 및 DSA 응답(DSA response; DSA-RSP) 메시지를 서로 교환하여 QoS를 보장하기 위한 서비스 클래스(service class)를 정의한다.
한편, VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스는 IP 망을 통하여 음성 패킷을 실시간으로 전송하는 서비스이다. VoIP 서비스에서 DSA-REQ/RSP에 의해 서비스 플로우가 설정된 후, 통신 경로를 설정하는 기능을 수행하는 프로토콜인 SIP(Session Initiation Protocol)에 의해 단말과 기지국 간의 세션 초기화 절차(Session initiation procedure)가 수행된다. 세션 초기화 절차가 수행된 후, 음성 패킷은 RTP(Real time Transport Protocol)/UDP(User Datagram Protocol)/IP 계층을 통하여 전송되며, 음성 패킷의 전송은 RTCP(Real time Transport Control Protocol)에 따라 제어된다.
음성 패킷이 전송되는 도중에 음성 패킷의 크기에 비해 큰 크기를 가지는 RTCP 패킷, SIP 패킷 등이 주기적 또는 필요에 따라 임의적으로 전송될 수 있다. 음성 패킷과 RTCP 패킷에는 MAC 계층에서 6byte 크기의 일반 MAC 헤더(generic MAC header)가 첨부되어 전송된다. 일반적인 데이터 패킷에 비하여 작은 크기를 가지는 음성 패킷에 일반 MAC 헤더를 그대로 사용하는 것보다 작은 크기의 음성 패킷에 최적화된 MAC 헤더를 사용하는 것이 무선자원의 낭비를 줄이고 전송효율을 높이는 방법이다.
그러나, DSA-REQ/RSP를 통하여 서비스 플로우를 설정할 때, 하나의 서비스 클래스만을 지정하도록 정해져 있기 때문에 음성 패킷에는 최적화된 MAC 헤더를 사용하고, RTCP 패킷, SIP 패킷 등에는 일반 MAC 헤더를 사용하게 하기 위해서는 DSA-REQ/RSP를 통하여 서비스 플로우를 설정 과정을 여러 번 반복하여야 하는 문제가 생긴다. 서비스 플로우 설정 과정을 반복해야 하는 만큼 시스템의 지연이 증가한다.
음성 패킷을 효율적으로 전송하기 위한 최적화된 MAC 헤더를 구성하여 적응적으로 사용할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 음성 패킷에 최적화된 MAC 헤더를 이용하여 음성 패킷을 효율적으로 전송할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법은 음성 패킷 및 일반 데이터 패킷에 대한 다중 서비스 클래스(multi service class)를 정의하는 서비스 플로우(service flow)를 설정하는 단계, 상기 음성 패킷의 전송 경로를 설정하는 세션 초기화 절차를 수행하는 단계 및 상기 설정된 전송 경로를 통하여 상기 음성 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법은 음성 패킷의 전송을 위한 서비스 플로우의 생성을 요청하는 요청 메시지를 전송하되, 상기 요청 메시지는 복수의 스케줄링 방식을 의미하는 다중 서비스 클래스를 지정하는 단계, 상기 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계 및 상기 응답 메시지에 대한 확인 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.
서비스 플로우 설정 과정에서 하나의 DSA-REQ/RSP를 통하여 다수의 서비스 클래스를 정의할 수 있으므로, 음성 패킷 및 RTCP/SIP 패킷 전송을 위하여 여러번 수행되어야 하는 DSA-REQ/RSP 시그널링에 의한 오버헤드를 줄일 수 있다. 그리고 VoIP 서비스에서 음성 패킷에 최적화되는 MAC 헤더를 일반 MAC 헤더와 함께 적응적으로 사용할 수 있으므로, 음성 패킷에 대하여 일반 MAC 헤더를 사용하지 않고 음성 패킷에 최적화되는 MAC 헤더를 사용하여 불필요한 무선자원의 낭비를 줄일 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink; DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink; UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서, 송신기는 기지국(20)의 일부일 수 있고 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. 상향링크에서, 송신기는 단말(10)의 일부일 수 있고 수신기는 기지국(20) 의 일부일 수 있다.
무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) /OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 송신기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송된다. 수신기에서 수신신호에 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 수신기는 다중 부반송파들을 분리하기 위해 대응하는 FFT를 사용한다.
도 2는 VoIP 서비스 과정의 일예를 도시한 흐름도이다. VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스는 IP 망을 통하여 음성 패킷을 실시간으로 전송하는 서비스이다.
도 2를 참조하면, 음성 패킷의 전송을 요구하는 발신 단말(Caller UE)은 기지국(BS)으로 DSA-REQ(Dynamic Service Addition Request) 메시지를 전송한다(S110). DSA-REQ 메시지는 QoS 파라미터(QoS parameter)를 포함한다. QoS 파라미터는 데이터 패킷의 전송에 대한 서비스 품질을 보장하기 위한 파라미터이다. DSA-REQ 메시지는 서비스 플로우(service flow)에 대한 서비스 클래스(service class)를 정의할 수 있다. 서비스 플로우(service flow)는 기지국과 단말 사이의 연결을 의미한다. 서비스 클래스는 QoS를 보장하기 위한 스케줄링 방식으로, 서비스 클래스에는 UGS(Unsolicited Grant Service), rtPS(Real-Time Polling Service), nrtPS(non-Real-Time polling Service) 및 BES(Best Effort Service)가 포함된다. VoIP 서비스에서는 실시간 서비스를 지원하는 UGS 방식을 적용할 수 있다. UGS 방식은 VoIP 서비스와 같이 주기적으로 발생하는 일정한 크기의 데이터 패킷을 실시간으로 지원하는 스케줄링 방식이다. rtPS 방식은 영상 스트리밍(streaming) 서비스와 같이 주기적으로 발생하는 다양한 크기의 데이터 패킷을 실시간으로 지원하는 스케줄링 방식이다.
표 1은 서비스 플로우를 위한 스케줄링과 연관된 파라미터의 일예를 나타낸다.
Type Parameter
1 SFID
2 CID
3 Service Class Name
4 MBS
5 QoS Parameter Set Type
6 Traffic Priority
7 Maximum Sustained Traffic Rate
8 Maximum Traffic Burst
9 Maximum Reserved Traffic Rate
10 Reserved
11 Uplink Grant Scheduling Type
12 Request/Transmission Policy
13 Tolerated Jitter
14 Maximum Latency
15 Fixed-length versus Variable-length SDU Indicator
16 SDU Size
17 Target SAID
18 ARQ Enable
19 ARQ_WINDOW_SIZE
20 ARQ_RETRY_TIMEOUT - Transmitter Delay
21 ARQ_RETRY_TIMEOUT ?? Receiver Delay
22 ARQ_BLOCK_LIFETIME
23 ARQ_SYNC_LOSS
24 ARQ_DELIVER_IN_ORDER
25 ARQ_PURGE_TIMEOUT
26 ARQ_BLOCK_SIZE
27 RECEIVER_ARQ_ACK_PROCESSING TIME
28 CS Specification
29 Type of Data Delivery Services
30 SDU Inter-arrival Interval
31 Time Base
32 Paging Preference
33 MBS zone identifier assignment
34 Reserved
35 Global Service Class Name
36 Reserved
37 SN Feedback Enabled
38 FSN size
39 CID allocation for Active BSs
40 Unsolicited Grant Interval
41 Unsolicited Polling Interval
42 PDU SN extended subheader for HARQ reordering
43 MBS contents ID
44 HARQ Service Flows
45 Authorization Token
46 HARQ Channel Mapping
47 Packet Error Rate
143 Vendor-Specific QoS Parameter
99-107 Convergence Sublayer Types
기지국은 DSA-REQ 메시지에 대한 응답으로서 DSA-RSP(Dynamic Service Addition Response) 메시지를 발신 단말로 전송한다(S120). 기지국은 DSA-REQ 메시지에서 정의되는 서비스 클래스 및 QoS 파라미터를 보장할 수 있는 방식으로 스케줄링을 수행한다. 스케줄링 결과에 따라, DSA-RSP 메시지에는 기지국이 제공 가능한 QoS 파라미터, 단말과 기지국 간의 연결(connection)을 식별하는 1개의 CID(Connection identifier) 및 서비스 플로우를 식별하는 1개의 SFID(Service Flow Identifier)가 포함된다.
발신 단말은 DSA-RSP 메시지에 대한 응답으로서 DSA-ACK(Dynamic Service Addition Acknowledgement) 메시지를 기지국으로 전송한다(S130). 단말과 기지국 간의 서비스 플로우 설정이 완료된다.
단말과 기지국 간에 서비스 플로우가 생성된 후, 발신 단말과 수신 단말(Called UE) 간에 세션 초기화 절차(session initiation procedure)가 수행된다(S140). 발신 단말의 기지국과 수신 단말의 기지국은 IP 핵심망(Core network)을 통하여 연결된다. IP 핵심망에서 SIP 프록시 서버가 세션 초기화를 중계할 수 있다. SIP 프록시 서버를 통한 세션 초기화 절차의 예는 도 3에서 후술한다.
발신 단말은 기지국을 통하여 수신 단말로 SIP INVITE 메시지를 전송한다(S141). SIP INVITE 메시지에는 통신 경로를 설정하는 기능을 수행하는 프로토콜인 SIP(Session Initiation Protocol) 및 설정된 통신 경로를 통하여 전송되는 패킷 데이터의 특성을 정의하는 프로토콜인 SDP(Session Description Protocol)에 대한 정보가 포함될 수 있다. 발신 단말은 기지국을 통하여 수신 단말로부터 SIP OK 메시지를 수신한다(S142). SIP OK 메시지는 SIP INVITE 메시지에 대한 응답으로서 SDP에 대해 조절된 정보가 포함될 수 있다. 발신 단말은 기지국을 통하여 수신 단말로 SIP ACK 메시지를 전송한다(S143). 발신 단말과 수신 단말 간에 세션 초기화 절차가 완료된다.
세션 초기화 절차가 완료되면, 발신 단말은 기지국으로 음성 패킷을 전송한다(S150). 발신 단말에서 음성 패킷에 대한 계층구조는 상위계층으로부터 코덱(CODEC) 계층, RTP(Real time Transport Protocol) 계층, UDP(User Datagram Protocol) 계층, IP(Internet Protocol) 계층, MAC(Medium Access Control) 계층 및 PHY(Physical) 계층 순으로 이루어진다. 음성 패킷은 MAC 계층에서 설정된 서비스 클래스에 따라 일반 MAC 헤더(generic MAC header)가 첨부되어 PHY 계층을 통하여 전송된다.
음성 패킷이 전송되는 도중에 제어정보의 전송을 위해 RTCP(Real time Transport Control Protocol) 패킷이 전송될 수 있다(S160). RTCP 패킷은 주기적 또는 필요에 따라 임의적으로 전송될 수 있다. RTCP 패킷도 일반 MAC 헤더가 첨부되어 PHY 계층을 통하여 전송된다.
단말과 기지국 간의 서비스 플로우 설정 과정에서 하나의 서비스 클래스만이 정의되므로, 음성 패킷과 RTCP 패킷은 동일한 크기의 일반 MAC 헤더가 첨부되어 MAC PDU(Protocol Data Unit) 단위로 전송된다. 그러나 음성 패킷과 RTCP 패킷은 서로 다른 크기를 가지는데, 동일한 크기의 일반 MAC 헤더를 사용하는 것은 효율적이지 못하다.
표 2는 VoIP 서비스 과정에서 사용되는 메시지의 크기의 일예를 나타낸다.
Message Size(byte)
SIP INVITE 약 600~800
SIP OK 약 300
SIP ACK 약 250
RTCP 80 이상
AMR(adaptive multirate) 코덱(CODEC) 12.2kbps를 사용하는 경우, 어플리케이션 계층의 음성 패킷의 크기는 대략 33byte 정도이다. 여기에 30~40byte 정도의 RTP/UDP/IP 계층 헤더(header)가 추가되는데, RTP/UDP/IP 계층 헤더는 RoHC(Robust Header Compression)와 같은 헤더 압축 기법에 따라 3~4byte로 압축될 수 있다. RTP/UDP/IP 계층 헤더가 추가된 음성 패킷은 MAC 계층에서 6byte 크기의 일반 MAC 헤더(generic MAC header)가 추가되어 전송된다. RTP/UDP/IP 계층 헤더에 비하여 일반 MAC 헤더가 1.5~2배 더 큰 크기를 가진다.
음성 패킷의 크기는 대략 33byte인 반면, RTCP 패킷의 크기는 80byte 이상이다. RTCP 패킷 등에 사용되는 일반 MAC 헤더를 작은 크기의 음성 패킷에 그대로 사용하는 것은 효율적이지 못하다. RTCP 패킷에는 일반 MAC 헤더를 사용하고, 크기가 작은 음성 패킷에는 작은 크기의 MAC 헤더를 사용하는 것이 효율적이다.
도 3은 VoIP 서비스를 위하여 SIP 프록시 서버(proxy server)를 통한 세션 초기화 절차(session initiation procedure)의 일예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 발신 단말(Caller UE)과 수신 단말(Called UE)은 각자의 기지국을 통하여 IP 핵심망(Core network)으로 연결된다. IP 핵심망에서 음성 패킷의 전송을 위해 SIP 프록시 서버를 통하여 세션 초기화 절차가 중계될 수 있다.
여기서, 발신 단말의 식별자는 AA@AA.com이라 하고, 수신 단말의 식별자는 BB@BB.com이며, 수신 단말은 BB.com 도메인(domain) 내에서 실제로는 8800.BB.com 도메인 내에 존재하는 것으로 위치 서버(location server)에 등록된 상태라고 가정한다.
발신 단말은 SIP 프록시 서버로 BB@BB.com 이라는 주소로 SIP INVITE 메시지를 전송한다(S210). SIP 프록시 서버는 SIP INVITE 메시지의 주소에 해당하는 단말을 찾기 위해 위치 서버로 위치 요청(location request) 메시지를 전송한다(S220). 위치 서버는 수신 단말이 실제 위치한 도메인 주소 8800.BB.com 을 SIP 프록시 서버로 알려준다(S230). SIP 프록시 서버는 BB@8800.com 주소로 SIP INVITE 메시지를 전송한다(S240). 수신 단말은 SIP INVITE 메시지에 대한 응답으로 SIP OK 메시지를 SIP 프록시 서버로 전송한다(S250). SIP 프록시 서버는 SIP OK 메시지를 발신 단말로 전송한다(S260). 발신 단말은 세션 설정을 확인하는 SIP ACK 메시지를 SIP 프록시 서버로 전송한다(S270). SIP 프록시 서버는 SIP ACK 메시지를 수신 단말로 전송한다(S280). 음성 패킷의 전송을 위한 세션 초기화 절차가 완료된다.
도 4는 일반 MAC 헤더(generic MAC header)의 구조를 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 일반 MAC 헤더는 표 3과 같이 표현되는 다수의 필드를 포함한다. 일반 MAC 헤더는 일반적인 데이터 패킷의 구조를 지정하기 위한 것으로 6 bytes(=48bits)의 크기를 가진다.
표 3은 일반 MAC 헤더에 포함되는 필드를 표현한다.
Name Length(bit) Description
HT 1 Header type (shall be zero)
EC 1 Encryption Control 0 = Payload is not encrypted or payload is not include 1 = Payload is encrypted
Type 6 Indication of subheaders and special payload types
ESF 1 Extended Subheader Field
CI 1 CRC Indicator
EKS 2 Encryption Key Sequence
Rsv 1 Reserved
LEN 11 Length. The length in bytes of the MAC PDU
CID 16 Connection Identifier
HCS 8 Header Check Sequence
HT 및 EC 필드의 조합에 따라 일반적인 데이터 전송용의 일반 MAC 헤더(generic MAC header)와 제어 시그널링을 위한 MAC 시그널링 헤더(MAC signaling header)가 구분된다. 일반 MAC 헤더는 데이터 패킷에 첨부되어 전송되는 반면, MAC 시그널링 헤더는 데이터 패킷에 첨부되지 않고, 즉 추가적인 페이로드(payload) 없이 독립적으로 전송될 수 있다. {HT, EC}={0, 0} 또는 {HT, EC}={0, 1}인 경우는 상향링크 및 하향링크에서 일반 MAC 헤더가 사용됨을 나타내고, {HT, EC}={1, 0} 또는 {HT, EC}={1, 1}인 경우는 제어 시그널링을 위한 MAC 시그널링 헤더가 사용됨을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MAC 헤더의 구조를 도시한 블록도이다. 작은 크기를 가지는 음성 패킷에 최적화된 MAC 헤더의 구조이다.
도 5를 참조하면, 음성 패킷에 최적화된 MAC 헤더를 음성 패킷 MAC 헤더(Voice packet MAC header)라 한다. 음성 패킷 MAC 헤더는 EC, EKS, LEN, CID MSB 및 CID LSB 필드를 포함한다. EC 필드는 1비트, EKS 필드는 2비트, LEN 필드는 5비트, CID MSB 필드는 8비트, CID LSB 필드는 8비트의 크기를 가진다. 음성 패킷 MAC 헤더는 3byte의 크기를 가진다. 음성 패킷 MAC 헤더에는 필요에 따라 일반 MAC 헤더에 포함되는 필드들 중에서 임의의 필드가 추가될 수 있으며, 이에 따라 여러 가지 유형의 음성 패킷 MAC 헤더가 구성될 수 있다. 또한, 음성 패킷 MAC 헤더에 포함되는 각 필드의 비트값은 한정이 아니며, 각 필드의 비트값은 변경될 수 있다.
표 4는 음성 패킷 MAC 헤더의 TLV(Type/Length/Value)의 일예를 나타낸다.
Type Length Value Scope
[145/146].x 1 0: generic MAC header 1: Voice packet MAC header type 1 2: Voice packet MAC header type 2 3-7: Reserved DSx-REQ DSx-RSP DSx-ACK
도시한 MAC 헤더를 음성 패킷 MAC 헤더 유형 1이라 할 때, 임의 필드가 추가되거나 제거된 MAC 헤더를 음성 패킷 MAC 헤더 유형 2라 할 수 있다.
서비스 플로우 설정 과정에서 음성 패킷 MAC 헤더의 사용을 지정하기 위해 표 1에 음성 패킷 MAC 헤더에 대한 파라미터를 추가할 수 있다. 음성 패킷 MAC 헤더에 대한 파라미터는 표 1에서 예비된(reserved) 유형에 추가될 수 있다. 예를 들어, 표 1에서 Type 10 또는 Type 34 또는 Type 36에 'Voice packet MAC header' 라는 파라미터가 추가되어 사용될 수 있다.
서비스 플로우 설정 과정에서 음성 패킷 MAC 헤더의 사용이 지정되면, 음성 패킷과 함께 전송되는 RTCP 패킷 또는 SIP 패킷에도 음성 패킷 MAC 헤더가 적용되어 전송된다. 그러나, 음성 패킷 MAC 헤더는 작은 크기의 음성 패킷에 적합하도록 LEN 필드가 5비트의 크기로 줄인 것이므로, 80byte 이상의 크기를 가지는 RTCP 패킷이나 SIP 패킷의 길이를 지원하지 못한다.
이하, 서비스 플로우 설정 과정에서 하나의 서비스 클래스만을 지정하지 않고, 음성 패킷 MAC 헤더 및 일반 MAC 헤더의 사용을 지정할 수 있는 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 서비스 플로우 설정 과정을 도시한 흐름도이다. 다수의 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터를 실제 필드 값으로 전송하는 경우이다.
도 6을 참조하면, 단말은 서비스 플로우를 생성하기 위하여 기지국으로 DSA-REQ(Dynamic Service Addition Request) 메시지를 전송한다(S310). DSA-REQ 메시지는 다수의 서비스 클래스를 정의할 수 있다. 예를 들어, 음성 패킷의 전송에 대한 서비스 클래스를 트래픽 QoS 1(Traffic QoS 1)이라 하고, RTCP 패킷 또는 SIP 패킷과 같은 일반 데이터 패킷의 전송에 대한 서비스 클래스를 트래픽 QoS 2(Traffic QoS 2)로 정의할 수 있다. 각 서비스 클래스는 QoS 파라미터의 실제 필드 값으로 표현될 수 있다.
기지국은 DSA-REQ 메시지에 대한 응답으로서 DSA-RSP(Dynamic Service Addition Response) 메시지를 단말로 전송한다(S320). 기지국은 다중 서비스 클래스 및 QoS 파라미터를 보장할 수 있는 방식으로 스케줄링을 수행한다. 스케줄링 결과에 따라, 각 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터 및 CID(Connection identifier), SFID(Service Flow Identifier)가 DSA-RSP 메시지에 명시적으로 포함되어 전송될 수 있다. 또는 주요 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터 및 1개의 CID, SFID가 DSA-RSP 메시지에 포함되어 전송되며, 기지국은 해당 세션에 대한 패킷의 크기 등을 고려하여 다중 서비스 클래스를 지원할 수 있다.
단말은 DSA-RSP 메시지에 대한 응답으로서 DSA-ACK(Dynamic Service Addition Acknowledgement) 메시지를 기지국으로 전송한다(S330). 단말과 기지국 간의 서비스 플로우 설정이 완료된다.
서비스 플로우 설정 과정에서 하나의 DSA-REQ/RSP를 통하여 다수의 서비스 클래스를 정의할 수 있으므로, 음성 패킷 및 RTCP/SIP 패킷 전송을 위하여 여러번 수행되어야 하는 DSA-REQ/RSP 시그널링에 의한 오버헤드를 줄일 수 있다. 그리고 VoIP 서비스에서 음성 패킷에 최적화되는 MAC 헤더를 일반 MAC 헤더와 함께 적응적으로 사용할 수 있으므로, 음성 패킷에 대하여 일반 MAC 헤더를 사용하지 않고 음성 패킷에 최적화되는 MAC 헤더를 사용하여 불필요한 무선자원의 낭비를 줄일 수 있다.
또한, 서비스 플로우 설정 과정에서 음성 패킷에 대하여 설정되는 서비스 클래스에 따라 RTCP 패킷이나 SIP 패킷이 전송되지 않고, 일반 데이터 패킷에 적합한 서비스 클래스에 따라 RTCP 패킷이나 SIP 패킷이 전송될 수 있다. 음성 패킷의 경우에는 지연에 민감하기 때문에 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 방식을 지원하지 않지만, RTCP 패킷이나 SIP 패킷은 상대적으로 지연에 민감하지 않으므로 신뢰성 있는 데이터 전송을 위하여 HARQ 방식을 적용할 수 있다. 이때, 종래에서와 같이 RTCP/SIP 패킷을 음성 패킷에 대하여 설정되는 서비스 클래스에 따라 전송하는 경우에는 서비스 플로우가 달라서 HARQ 방식을 적용할 수 없다. 제안하는 방식에 따라 하나의 DSA-REQ/RSP를 통하여 다수의 서비스 클래스를 정의하게 되면, RTCP/SIP 패킷을 음성 패킷과 서로 다른 서비스 플로우에 따라 전송할 수 있으므로 HARQ 방식을 적용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서비스 플로우 설정 과정을 도시한 흐름도이다. 다수의 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터를 미리 정해진 대표값으로 전송하는 경우이다.
도 7을 참조하면, 단말은 서비스 플로우를 생성하기 위하여 기지국으로 DSA-REQ 메시지를 전송한다(S410). DSA-REQ 메시지는 다수의 서비스 클래스를 정의할 수 있다. 예를 들어, 음성 패킷의 전송에 대한 서비스 클래스를 트래픽 QoS 1(Traffic QoS 1)이라 하고, RTCP 패킷 또는 SIP 패킷과 같은 일반 데이터 패킷의 전송에 대한 서비스 클래스를 트래픽 QoS 2(Traffic QoS 2)라고 정의할 있다. 이때, 각 서비스 클래스는 QoS Type A, QoS Type B와 같이 특정 QoS 파라미터를 지정하는 대표값으로 표현될 수 있다. 미리 정해진 대표값으로 특정 QoS 파라미터를 지정하면 DSA-REQ 메시지의 크기를 줄일 수 있다.
기지국은 DSA-REQ 메시지에 대한 응답으로서 DSA-RSP 메시지를 단말로 전송한다(S420). DSA-RSP 메시지에는 각 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터 및 CID, SFID가 명시적으로 포함되거나, 주요 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터 및 1개의 CID, SFID가 포함될 수 있다.
단말은 DSA-RSP 메시지에 대한 응답으로서 DSA-ACK 메시지를 기지국으로 전송한다(S430). 단말과 기지국 간의 서비스 플로우 설정이 완료된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서비스 플로우 설정 과정을 도시한 흐름도이다. VoIP 서비스임을 지시하여 자동적으로 다수의 서비스 클래스가 적용됨을 나타내는 경우이다.
도 8을 참조하면, 단말은 서비스 플로우를 생성하기 위하여 기지국으로 DSA-REQ 메시지를 전송한다(S510). DSA-REQ 메시지는 다수의 서비스 클래스를 직접 나타내지 않고 서비스 유형이 VoIP 서비스임을 지시할 수 있으며, 이에 따라 단말과 기지국은 VoIP 서비스에 대해 자동적으로 다수의 서비스 클래스를 적용할 수 있다. DSA-REQ 메시지에 하나의 QoS 파라미터만을 포함시켜 다수의 서비스 클래스가 적용됨을 지시할 수도 있다.
기지국은 DSA-REQ 메시지에 대한 응답으로서 DSA-RSP 메시지를 단말로 전송한다(S520). DSA-RSP 메시지에는 각 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터 및 CID, SFID가 명시적으로 포함되거나, 주요 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터 및 1개의 CID, SFID가 포함될 수 있다.
단말은 DSA-RSP 메시지에 대한 응답으로서 DSA-ACK 메시지를 기지국으로 전송한다(S530). 단말과 기지국 간의 서비스 플로우 설정이 완료된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서비스 플로우 설정 과정을 도시한 흐름도이다. 기지국이 다중 서비스 클래스의 지원을 명시적으로 표현하는 경우이다.
도 9를 참조하면, 단말은 서비스 플로우를 생성하기 위하여 기지국으로 DSA-REQ 메시지를 전송한다(S610). DSA-REQ 메시지는 도 6 내지 8에서 설명한 바와 같이, 다수의 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터를 실제 필드 값 또는 미리 정해진 대표값으로 포함하거나, 서비스 유형이 VoIP 서비스임을 지시하여 자동적으로 다수의 서비스 클래스가 적용됨을 나타낼 수 있다.
기지국은 DSA-REQ 메시지에 대한 응답으로서 DSA-RSP 메시지를 단말로 전송한다(S620). 기지국은 다중 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터 및 CID, SFID를 DSA-RSP 메시지에 명시적으로 포함시켜 전송할 수 있다. 예를 들어, 음성 패킷의 전송에 대한 서비스 클래스를 트래픽 QoS 1(Traffic QoS 1)이라 하고, RTCP 패킷 또는 SIP 패킷과 같은 일반 데이터 패킷의 전송에 대한 서비스 클래스를 트래픽 QoS 2(Traffic QoS 2)라고 할 때, 각 서비스 클래스 별로 QoS 파라미터, CID, SFID를 전송한다. 즉, 복수의 CID 및 SFID가 전송될 수 있다.
단말은 DSA-RSP 메시지에 대한 응답으로서 DSA-ACK 메시지를 기지국으로 전송한다(S630). 단말과 기지국 간의 서비스 플로우 설정이 완료된다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서비스 플로우 설정 과정을 도시한 흐름도이다. 기지국이 다중 서비스 클래스의 지원을 묵시적으로 표현하는 경우이다.
도 10을 참조하면, 단말은 서비스 플로우를 생성하기 위하여 기지국으로 DSA-REQ 메시지를 전송한다(S710). DSA-REQ 메시지는 도 6 내지 8에서 설명한 바와 같이, 다수의 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터를 실제 필드 값 또는 미리 정해진 대표값으로 포함하거나, 서비스 유형이 VoIP 서비스임을 지시하여 자동적으로 다수의 서비스 클래스가 적용됨을 나타낼 수 있다.
기지국은 DSA-REQ 메시지에 대한 응답으로서 DSA-RSP 메시지를 단말로 전송한다(S720). DSA-REQ 메시지에는 주요 서비스 클래스에 대한 QoS 파라미터 및 1개의 CID, SFID가 DSA-RSP 메시지에 포함되어 전송되며, 기지국은 해당 세션에 대한 패킷의 크기 등을 고려하여 다중 서비스 클래스를 지원할 수 있다.
단말은 DSA-RSP 메시지에 대한 응답으로서 DSA-ACK 메시지를 기지국으로 전송한다(S730). 단말과 기지국 간의 서비스 플로우 설정이 완료된다.
이상, 서비스 플로우 설정 과정에서 상향링크 트래픽을 위하여 단말이 기지국으로 DSA-REQ 메시지를 전송하여 서비스 플로어의 생성을 요청하고, 기지국이 단말로 DSA-RSP 메시지를 전송하는 것으로 설명하였다. 서비스 플로우 설정 과정은 하향링크 트래픽을 위하여 기지국이 단말로 DSA-REQ 메시지를 전송하고, 단말이 기지국으로 DSA-RSP 메시지를 전송하는 과정일 수 있다. 하향링크 트래픽을 위한 서비스 플로우 설정 과정은 DSA-REQ/RSP 메시지 및 음성 패킷의 전송방향이 반대 방향일 뿐이며, 하나의 DSA-REQ/RSP를 통하여 다중 서비스 클래스를 적용하는 방식은 그대로 적용될 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 VoIP 서비스 과정의 일예를 도시한 흐름도이다.
도 3은 VoIP 서비스를 위하여 SIP 프록시 서버(proxy server)를 통한 세션 초기화 절차(session initiation procedure)의 일예를 나타낸다.
도 4는 일반 MAC 헤더(generic MAC header)의 구조를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MAC 헤더의 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 서비스 플로우 설정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서비스 플로우 설정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서비스 플로우 설정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서비스 플로우 설정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서비스 플로우 설정 과정을 도시한 흐름도이다.

Claims (10)

  1. 음성 패킷 및 일반 데이터 패킷에 대한 다중 서비스 클래스(multi service class)를 정의하는 서비스 플로우(service flow)를 설정하는 단계;
    상기 음성 패킷의 전송 경로를 설정하는 세션 초기화 절차를 수행하는 단계; 및
    상기 설정된 전송 경로를 통하여 상기 음성 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 서비스 플로우의 설정을 요청하는 요청 메시지에 대하여 복수의 CID(Connection Identifier)가 포함된 응답 메시지를 수신하여 상기 서비스 플로우를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 서비스 플로우의 설정을 요청하는 요청 메시지에 대하여 복수의 SFID(Service Flow Identifier)가 포함된 응답 메시지를 수신하여 상기 서비스 플로우를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 음성 패킷의 전송을 제어하기 위한 일반 데이터 패킷을 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 일반 데이터 패킷에는 일반 MAC 헤더(generic MAC header)가 첨부되고 상기 음성 패킷에는 상기 일반 MAC 헤더보다 작은 크기를 가지는 음성 패킷 MAC 헤더가 첨부되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 일반 데이터 패킷은 RTCP(Real time Transport Control Protocol) 패킷인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법.
  6. 음성 패킷의 전송을 위한 서비스 플로우의 생성을 요청하는 요청 메시지를 전송하되, 상기 요청 메시지는 복수의 스케줄링 방식을 의미하는 다중 서비스 클래스를 지정하는 단계;
    상기 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 응답 메시지에 대한 확인 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 요청 메시지는 상기 복수의 스케줄링 방식 각각에 대한 서비스 품질(Quality of Service) 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 요청 메시지는 상기 복수의 스케줄링 방식 각각에 대한 서비스 품질(Quality of Service) 파라미터를 지정하는 대표값을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법.
  9. 제6 항에 있어서, 상기 응답 메시지는 복수의 CID 및 복수의 SFID를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법.
  10. 제6 항에 있어서, 상기 응답 메시지는 상기 다중 서비스 클래스 중에서 주요 서비스 클래스에 대한 CID 및 SFID를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 음성 패킷을 전송하는 방법.
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