KR20090095264A - 통신 시스템에서 슬립 모드 동작 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 슬립 모드 동작 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20090095264A
KR20090095264A KR1020080020502A KR20080020502A KR20090095264A KR 20090095264 A KR20090095264 A KR 20090095264A KR 1020080020502 A KR1020080020502 A KR 1020080020502A KR 20080020502 A KR20080020502 A KR 20080020502A KR 20090095264 A KR20090095264 A KR 20090095264A
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손영문
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 미리 설정한 개수의 프레임을 각각 포함하는 리스닝 구간 및 슬립 구간으로 구성된 복수개의 사이클들을 이용하여 슬립 모드를 운용하는 통신 시스템에서 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법에 있어서, 상기 이동국이 현재 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국의 식별자가 포함된 메시지를 수신한 후 기지국과 데이터를 송수신하고, 상기 기지국과의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제1타이머를 구동하고, 상기 제1타이머가 종료되면 슬립 스테이트로 천이하고, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 미리 정해지는 사이클 임계값을 비교하여 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국이 어웨이크 스테이트로 천이할지 여부를 결정한다.
Figure P1020080020502
슬립 모드, 어웨이크 스테이트, 슬립 스테이트, 리스닝 구간, 슬립 구간, 타이머

Description

통신 시스템에서 슬립 모드 동작 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING CONTROL SLEEP MODE IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 통신 시스템에서 슬립 모드 동작을 제어하는 시스템 및 이를 지원하기 위한 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템은 이동국(MS: Mobile Station)들에게 고속의 대용량 데이터 송수신이 가능한 서비스들을 제공하기 위한 형태로 발전해 나가고 있다. 이러한 차세대 통신 시스템의 대표적인 예가 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준을 사용하는 통신 시스템(이하, 'IEEE 802.16 통신 시스템'이라 칭함)이다.
상기 IEEE 802.16 통신 시스템에서 이동국은 기지국(BS: Base Station)과 항상 서로간의 통신을 유지하는 정상모드(Normal Mode)에서 기지국으로부터 데이터를 수신하기 위해 항상 하향링크(Downlink)를 감시한다. 상기 정상모드로 동작하는 이동국은 기지국과 송수신할 데이터가 없을 때에도 항상 하향링크를 감시하므로 전력 소모가 발생한다.
상기 이동국의 전력 소모는 시스템 전체 성능에 중요한 요인으로 작용하게 된다. 따라서 상기 IEEE 802.16 통신 시스템은 이동국의 전력 소모를 최소화 시키기 위해 이동국과 기지국간 슬립 모드(Sleep Mode) 동작을 지원한다.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 일반적인 통신 시스템에서 이동국의 동작모드에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 통신 시스템에서 이동국의 동작모드를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 이동국은 정상모드(100) 또는 슬립 모드(110)로 동작할 수 있다. 상기 정상모드(100)는 어웨이크 스테이트(Awake State)(102)를 포함한다. 상기 어웨이크 스테이트(102)는 이동국이 기지국과 연결되어 트래픽을 송수신하거나 상기 트래픽 송수신을 대기하는 스테이트를 의미한다.
상기 슬립 모드(110)는 슬립 스테이트(Sleep State)(112)와 리스닝 스테이트(Listening State)(114)를 포함한다. 상기 슬립 스테이트(112)는 이동국이 기지국과 트래픽을 송수신하지 않는 스테이트를 의미하고, 상기 리스닝 스테이트(114)는 상기 슬립 스테이트 (112)에 존재하는 이동국이 메시지 송수신을 위해 주기적으로 깨어나는 스테이트를 의미한다. 여기서, 상기 슬립 스테이트(112)에 속한 이동국은 기지국과 트래픽을 송수신하지 않으므로 전력 소모를 최소화할 수 있다.
상기 어웨이크 스테이트(102)에 존재하는 이동국은 상기 슬립 스테이트(112)로 천이(130단계)할 수 있고, 상기 슬립 스테이트(112)에 존재하는 이동국은 상기 리스닝 스테이트(114)로 천이(116단계)할 수 있다. 그리고 상기 리스닝 스테이트(114)에 존재하는 이동국은 슬립 스테이트(112)로 천이(118단계)하거나 상기 어 웨이크 스테이트(102단계)로 천이(140단계)할 수 있다.
도 2는 일반적인 통신 시스템에서 이동국의 스테이트 천이에 따라 기지국과 메시지를 송수신하는 절차를 도시한 메시지 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 이동국(200)은 어웨이크 스테이트(220)에 존재하다가 슬립 스테이트로 천이하기 위해 기지국(210)으로 슬립 요구(MOB_SLP-REQ: MOBile_SLeeP-REQuest, 이하 'MOB_SLP-REQ'라 칭함) 메시지를 송신한다.(201 단계) 상기 이동국(200)으로부터 상기 MOB_SLP-REQ 메시지를 수신한 상기 기지국(210)은 자신의 상황 및 상기 이동국(200)의 상황을 고려하여 상기 이동국(200)의 슬립 모드로의 천이를 허락할 것인지를 판단한다.
그런 다음 상기 판단 결과에 따라 상기 이동국(200)으로 슬립 응답(MOB_SLP-RSP: MOBile-SLeeP-ReSPonse, 이하 'MOB_SLP-RSP'라 칭함) 메시지를 송신한다.(203 단계) 여기서 상기 MOB_SLP-RSP 메시지에는 상기 이동국(200)이 슬립 스테이트에 진입할 시점, 슬립 구간(Sleep Interval) 길이, 리스닝 구간(Listening Interval) 길이 등의 파라미터가 포함된다. 상기 MOB_SLP-RSP 메시지를 수신한 상기 이동국(200)은 슬립 스테이트(230)로 천이한다.
한편, 상기 슬립 스테이트(230)로 천이한 이동국(200)은 주기적으로 리스닝 스테이트로 진입하여 트래픽 송수신을 대기하도록 한다. 즉 상기 기지국(210)은 상기 이동국(200)으로 송신할 트래픽이 발생하면, 상기 이동국(200)이 리스닝 스테이트(240)에 존재하는 동안, 즉 리스닝 구간에서 상기 이동국(200)으로 트래픽 지시(MOB_TRF-IND: MOBile_TRaFfic-INDication, 이하 'MOB_TRF-IND'라 칭함) 메시지 를 송신한다.(205 단계) 상기 MOB_TRF-IND 메시지에는 상기 이동국(200)의 식별자가 포함될 수 있다. 그러나 여기서 상기 MOB_TRF-IND 메시지는 상기 이동국(200)의 식별자가 포함되지 않는다고 가정한다. 상기 이동국(200)은 상기 수신한 MOB_TRF-IND 메시지를 디코딩한 후 자신의 식별자가 포함되어 있는지 여부를 검사한다. 그런 다음 상기 MOB_TRF-IND 메시지에 자신의 식별자가 포함되어 있지 않음을 확인한 상기 이동국(200)은 슬립 스테이트(240)로 천이한다.
일정 시간 후에 상기 기지국(210)은 상기 이동국(200)으로 송신할 트래픽이 발생하면, 상기 이동국(200)이 리스닝 스테이트(260)에 존재하는 동안, 즉 리스닝 구간에서 상기 이동국(200)으로 MOB_TRF-IND 메시지를 송신한다.(207 단계) 여기서 상기 MOB_TRF-IND 메시지는 상기 이동국(200)의 식별자가 포함된 메시지라고 가정한다. 상기 이동국(200)은 상기 수신한 MOB_TRF-IND 메시지를 디코딩한 후, 자신의 식별자가 포함되어 있는지 여부를 검사한다. 그런 다음 상기 MOB_TRF-IND 메시지에 자신의 식별자가 있음을 확인한 상기 이동국(200)은 어웨이크 스테이트(270)로 천이하여 상기 기지국(210)과 데이터를 송수신한다.
상기 이동국(200)은 상기 기지국(210)과 트래픽 송수신이 완료되면, 다시 슬립 스테이트로 천이하기 위해 상기 201단계 및 203단계를 수행한다. 그러나 상기 201단계 및 203단계를 수행하기 위해서는 상기 이동국(200)이 해당 메시지 송신을 위한 대역폭 할당을 요청하는 대역폭 요청(BW-REQ: BandWidth-REQuest, 이하 'BW-RE'라 칭함) 메시지(도시하지 않음)를 상기 기지국(210)으로 송신하고, 상기 기지국(210)은 상기 요청된 대역폭을 상기 이동국(200)에게 할당하는 과정이 선행되어 야만 한다. 따라서 이러한 과정 수행으로 상향링크(Uplink) 및 하향링크 자원이 낭비되고, 이동국(200)의 전력 소모가 발생하며, 슬립 스테이트로의 천이를 위한 시간 또한 지연된다.
한편, 상기 IEEE 802.16 통신 시스템에서는 상술한 바와 같은 어웨이크 스테이트(220,270) 및 슬립 스테이트(230,250)를 지원하기 위해 하기와 같은 메시지들을 정의하고 있다.
(1) MOB_SLP-REQ 메시지
MOB_SLP-REQ 메시지는 이동국이 어웨이크 스테이트에서 슬립 스테이트로 천이하고자 할 경우 기지국으로 송신된다. 상기 MOB_SLP-REQ 메시지에는 상기 이동국이 슬립 스테이트로의 천이를 위해 요구되어지는 파라미터들, 즉 정보 엘리먼트(IE: Information Element, 이하 'IE'라 칭함)들이 포함되며, 상기 MOB_SLP-REQ 메시지 포맷은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008016227190-PAT00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 MOB_SLP-REQ 메시지는 다수의 IE들을 포함한다.
상기 관리 메시지 타입(Management Message Type)은 송신되는 메시지 타입을 나타내는 정보이며, 상기 관리 메시지 타입이 50일 경우는 상기 송신되는 메시지가 MOB_SLP-REQ 메시지임을 의미한다. 상기 클래스 개수(Number of Classes)는 상기 MOB_SLP-REQ 메시지에 포함될 전력 절약 클래스(power saving class)의 수를 나타낸다. 상기 정의(Definition)는 새로운 전력 절약 클래스에 대한 정의를 지시하는지 또는 기존 클래스에 대한 정의를 지시하는지를 나타낸다. 상기 오퍼레이션(Operation)은 전력 절약 클래스를 활성화(activation)하는지, 아니면 비활성화(deactivation)하는지를 나타낸다. 상기 전력 절약 클래스 식별자(Power_Saving_Class_ID)는 현재 동작을 지시하는 전력 절약 클래스를 나타내기 위한 식별자를 나타낸다. 상기 시작 프레임 번호(start_frame_number)는 해당 전력 절약 클래스를 활성화시킬 시작 프레임 번호를 나타낸다. 상기 전력 절약 클래스 타입(Power_Saving_Class_Type)은 해당 전력 절약 클래스의 종류를 나타낸다. 여기서 상기 해당 전력 절약 클래스의 종류는 하기와 같다.
1)Type 1 : 슬립 모드 동작을 따르는 클래스.
2)Type 2 : 고정된 슬립 구간을 유지하며, 리스닝 구간에서 MOB_TRF-IND 메시지를 수신하지 못해도 명시적으로 슬립 스테이트를 비활성화 시키는 메시지 또는 헤더를 수신하지 않는 이상 상기 슬립 스테이트를 유지하는 클래스.
3)Type 3 : 상기 Type 1 과 Type 2가 스테이트 천이를 요청 받지 않으면 계속해서 슬립 스테이트를 유지하는 것에 반해, 상기 Type 3은 한번의 슬립 구간 후에 자동적으로 슬립 스테이트를 해제하는 클래스를 의미함. 주로 관리 메시지(Management message) 또는 멀티캐스트 트래픽(Multicast Traffic)에 사용됨.
또한, 방향(Direction)은 상향링크인지 또는 하향링크인지를 나타낸다. 트래픽 트리거 웨이큰 표시(Traffic_Triggered_Wakening_Flag, 이하 'TTWF'라 칭함)는 상기에서 설명한 Power_Saving_Class_Type이 나타내는 전력 절약 클래스 종류 중 Type 1일 경우에만 적용된다.
좀 더 자세히 설명하면, 상기 TTWF는 기지국이 리스닝 구간에서 이동국으로 송신할 트래픽이 발생하더라도 상기 이동국이 슬립 스테이트를 유지하고자 할 경우 사용된다. 즉, 상기 'TTWF=0' 인 경우 상기 이동국은 리스닝 구간에서 데이터를 송수신 하고, 상기 리스닝 구간이 끝나고 슬립 구간이 시작되는 시점에 다시 슬립 스테이트로 천이한다.
물론, 상기 리스닝 구간 동안 상기 기지국이 해당 전력 절약 클래스 용 데이터를 송신하고자 할 경우, 또는 상기 이동국이 해당 전력 절약 클래스용 연결에 대해 BW-REQ 메시지를 송신하는 경우, 또는 상기 이동국이 상기 이동국 자신의 식별자가 포함된 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한 경우에 상기 이동국은 슬립 스테이트에서 어웨이크 스테이트로 천이할 수 있다.
따라서 상기 이동국은 상기 기지국으로부터 자신의 식별자가 포함된 MOB_TRF-IND 메시지를 수신할 경우, 슬립 스테이트에서 어웨이크 스테이트로 천이할 수 있다. 그리고 MOB_SLP-REQ 메시지와 MOB_SLP-RSP 메시지의 트랜잭션(transaction)을 통해 슬립 모드를 종료할 수도 있다.
한편, 상기 'TTWF=1' 인 경우, 상기 이동국은 리스닝 구간 동안 상기 기지국으로부터 패킷 데이터 유닛(PDU: Packet Data Unit, 이하 'PDU'라 칭함)을 수신하거나 슬립 모드를 종료 시키는 관리 메시지, 일례로 MOB_SLP-RSP 메시지 또는 하향링크 슬립 컨트롤 확장 서브헤더(DL Sleep Control Extended Subheader)를 수신하게 되면, 상기 이동국은 슬립 모드를 무조건 종료하고 어웨이크 스테이트로 천이해야만 한다. 또한, 상기 이동국 자체에서 데이터가 발생하거나 슬립 모드를 종료시키는 관리 메시지, 즉 MOB_SLP-REQ 메시지 또는 대역폭 요구 메시지와 상향링크 슬립 컨트롤 헤더를 상기 기지국으로 전송하는 경우에도 상기 슬립 모드를 무조건 종료하고 어웨이크 스테이트로 천이해야만 한다. 다시 말해, 'TTWF=1'일 때 리스닝 구간 동안 트래픽 발생 또는 관리 메시지가 발생할 경우 이동국은 어웨이크 스테이트로 천이한다. 상술한 바와 같이, 상기 TTWF는 상기 이동국이 해당 전력 절약 클래스의 종류 중 Type 1을 Type 2처럼 슬립 스테이트를 유지하고, 리스닝 구간 동안 데이터 송수신을 하고자 할 경우 사용된다.
초기 슬립 윈도우(Initial Sleep Window)는 상기 슬립 구간을 시작하는 시작 값을 나타내며, 리스닝 윈도우(Listening Window)는 요구된 리스닝 구간을 나타낸다. 상기 슬립 구간의 최대 값은 최종 슬립 구간 베이스(Final Sleep Window Base)와 최종 슬립 구간 지수(final-sleep window exponent), 즉 두개의 파라미터를 통해 결정되는데, 상기 최대 슬립 구간 값은 (final-sleep window base)*2^(final-sleep window exponent)로 결정된다. 또한 슬립 연결 식별자의 개수(Number_of_Sleep_Connection IDs)는 해당 전력 절약 클래스에 해당하는 유니캐스트 연결 식별자(CID: Connection ID, 이하 'CID'라 칭함)의 수를 나타낸다.
(2)MOB_SLP-RSP 메시지
MOB_SLP-RSP 메시지는 기지국이 자신의 상황 및 이동국의 상황을 고려하여 상기 이동국의 슬립 스테이트로의 천이를 허락할지 여부를 포함하여 상기 이동국으로 송신하거나 비요구 지시(unsolicited instruction)를 나타내어 상기 이동국으로 송신하는 메시지이다. 상기 MOB_SLP-RSP 메시지에는 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하기 위해 필요로 하는 파라미터들, 즉 IE 들이 포함되며, 상기 MOB_SLP-RSP 메시지 포맷은 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008016227190-PAT00002
Figure 112008016227190-PAT00003
표 2에 나타낸 바와 같이, 상기 MOB_SLP-RSP 메시지는 다수의 IE들을 포함한다. 상기 MOB_SLP-RSP 메시지 역시 이동국의 베이직 CID(Basic CID)를 기준으로 송신되는 메시지이다.
상기 관리 메시지 타입이 51일 경우는 해당 메시지가 MOB_SLP-RSP 메시지임을 의미한다. 데이터의 길이(Length_of_Data)는 전력 절약 클래스의 바이트 수를 나타낸다. 슬립 승인(Sleep_Approved)은 이동국의 해당 전력 절약 클래스의 활성화 요구 또는 비활성화 요구의 승인여부를 나타낸다. 여기서 상기 슬립 승인의 값이 '1'이고, 오퍼레이션(Operation) 값이 '1'(활성화)이면, 상기 MOB_SLP-RSP 메시지는 시작 프레임 개수(Start_frame_number)를 포함한다. 그리고 상기 슬립 승인의 값이 '1'이고, 정의 값이 '1'이면, 전력 절약 클래스 타입, 정의, 초기 슬립 윈도우, 리스닝 윈도우, 최종 슬립 구간 베이스, 최종 슬립 구간 지수, MOB_TRF-IND 요구(required), TTWF 등을 포함한다. 여기서 상기 MOB_TRF-IND 요구는 전력 절약 클래스 종류가 Type 1일 경우에만 적용되며, 상기 기지국은 매 리스닝 구간 마다 적어도 하나의 MOB_TRF-IND 메시지를 상기 이동국으로 송신해야만 한다는 것을 나타낸다.
(3)MOB_TRF-IND 메시지
MOB_TRF-IND 메시지는 기지국이 리스닝 구간 동안 이동국으로 송신하는 메시지이며, 상기 기지국이 상기 이동국으로 송신할 데이터의 존재여부를 나타내는 메시지이다. 상기 MOB_TRF-IND 메시지는 상기 MOB_SLP-REQ 메시지 또는 MOB_SLP-RSP 메시지와는 달리 브로드 캐스팅(broadcasting) 또는 멀티캐스팅(multicasting) 방식으로 송신되는 메시지이다. 상기 MOB_TRF-IND 메시지 포맷은 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008016227190-PAT00004
표 3에 나타낸 바와 같이, 상기 MOB_TRF-IND 메시지는 기지국이 이동국으로 송신할 데이터의 존재 여부를 나타내는 메시지로서, 상기 이동국은 상기 MOB_TRF-IND 메시지를 상기 리스닝 구간 동안 수신하여 상기 이동국 자신이 슬립 스테이트에서 어웨이크 스테이트로 천이할 것인지 아니면 상기 슬립 스테이트를 계속 유지할 것인지를 결정하게 된다.
만일, 상기 이동국이 어웨이크 스테이트로 천이할 경우, 상기 이동국은 프레임 동기에 따른 프레임 시퀀스 번호를 확인한다. 이 때, 상기 이동국은 자신이 예상했던 프레임 시퀀스 번호가 상기 확인한 프레임 시퀀스 번호와 일치하지 않을 경우, 상기 이동국은 상기 어웨이크 스테이트에서 손실된 데이터의 재전송을 요구할 수도 있다. 한편, 상기 이동국이 상기 리스닝 구간동안 상기 MOB_TRF-IND 메시지를 수신하지 못하거나 상기 MOB_TRF-IND 메시지를 수신하였을지라도 상기 MOB_TRF-IND 메시지에 상기 이동국의 식별자가 포함되어 있지 않을 경우, 상기 이동국은 상기 슬립 모드를 계속 유지할 수 있다.
한편, 상기 MOB_TRF-IND 메시지 역시 다수개의 IE들을 포함한다. 상기 관리 메시지 타입이 52일 경우는 해당 메시지가 MOB_TRF-IND 메시지임을 의미한다. FMT는 상기 MOB_TRF-IND 메시지의 형식이 슬립 식별자(SLPID : SLeeP IDentifier) 비트맵 형식을 사용할 것인지 또는 SLPID 형식을 사용할 것인지 여부를 나타낸다.
한편, 앞서 설명한 전력 절약 클래스를 활성화 또는 비활성화 시키기 위해 하향링크 슬립 제어 확장 서브헤더(Downlink Sleep Control Extended Subheader)를 사용한다. 상기 하향링크 슬립 제어 확장 서브헤더의 포맷은 하기 표 4에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008016227190-PAT00005
표 4에 나타낸 바와 같이, 상기 하향링크 슬립 제어 확장 서브헤더의 IE는 상기 MOB_SLP-RSP 메시지에서 설명하였으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
그러나 앞서 설명한 일반적인 통신 시스템에서의 슬립모드 동작 제어 방안은 다음과 같은 두 가지 문제점을 야기시킬 수 있다.
첫번째 문제점은 불필요한 전력 절약 클래스로 인해 발생된다. 이동국은 상기 전력 절약 클래스가 비활성화 되는 한 정상 모드로 동작해야만 한다. 이로 인해 이동국은 비효율적인 스케쥴링을 수행하게 되고, 상기 이동국의 전력 소모 또한 증가하게 된다. 상기 전력 절약 클래스 종류가 Type 1일 때, 슬립 모드로 동작하는 이동국이 기지국으로부터 리스닝 구간에서 데이터를 수신하게 되면, 상기 이동국은 슬립 모드를 유지하거나 또는 정상 모드로 동작할 수 있다. 그러나 상기 이동국이 상기 슬립 모드를 유지하고자 할 경우, 상기 리스닝 구간이 종료된 후 다시 슬립 모드로 천이하고자 하는 시점이 명확하게 제안되지 않았다.
두번째 문제점은 이동국의 동작모드 변경에 따른 오버헤드가 증가하여 발생된다. 즉 정상 모드로 동작하는 이동국이 슬립 모드로 동작모드를 천이하기 위해서는 기지국과 관리 메시지를 송수신해야만 한다.
한편, 정상 모드로 동작하는 이동국이 슬립 모드로 동작모드를 천이했다 하더라고 도 3에 도시한 바와 같이 TTWF가 0일 경우에는, 상기 이동국은 기지국으로 송신할 트래픽(300)을 리스닝 구간(320) 동안 송신한 후, 상기 리스닝 구간(320) 동안 송신하지 못한 트래픽을 다음 리스닝 구간(330)에 송신하기 위해 상기 다음 리스닝 구간(330)을 기다려야만 한다. 즉, 상기 이동국은 상기 리스닝 구간(320) 동안에는 트래픽(305)만을 송신할 수 있으며, 트래픽(310)은 상기 다음 리스닝 구간(330) 동안 송신해야 한다. 또는 상기 이동국과 상기 기지국이 트래픽(300)을 송신하기 위해 상기 이동국의 동작모드를 상기 슬립 모드에서 정상모드로 변경하는 방법도 있으나 이러한 방법을 사용하기 위해서는 앞서 설명한 바와 같은 추가적인 오버헤드가 발생하게 된다.
따라서 본 발명은 통신 시스템에서 슬립 모드 동작을 제어하는 시스템 및 이를 지원하기 위한 방법을 제안한다.
또한 본 발명은 통신 시스템에서 이동국의 전력 소모를 최소화하기 위한 슬립 모드 동작을 제어하는 시스템 및 이를 위한 방법을 제안한다.
이를 위한 본 발명의 시스템은; 미리 설정한 개수의 프레임을 각각 포함하는 리스닝 구간 및 슬립 구간으로 구성된 복수개의 사이클들을 이용하여 슬립 모드를 운용하는 통신 시스템에서 슬립 모드 동작 제어 시스템에 있어서, 이동국이 현재 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국의 식별자가 포함된 메시지를 수신한 후 기지국과 데이터를 송수신하고, 상기 기지국과의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제1타이머를 구동하고, 상기 제1타이머가 종료되면 슬립 스테이트로 천이하고, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 미리 정해지는 사이클 임계값을 비교하여 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국이 어웨이크 스테이트로 천이할지 여부를 결정하는 제어기를 포함한다.
본 발명의 다른 시스템은; 미리 설정한 개수의 프레임을 각각 포함하는 리스닝 구간 및 슬립 구간으로 구성된 복수개의 사이클들을 이용하여 슬립 모드를 운용하는 통신 시스템에서 슬립 모드 동작 제어 시스템에 있어서, 이동국이 현재 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국의 식별자가 포함된 메시지를 수신한 후 기지국과 데이터를 송수신하고, 상기 기지국과의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제1타이머를 구동하고, 상기 제1타이머가 종료되면 슬립 스테이트로 천이하고, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 미리 정해진 사이클 임계값을 비교하여 다음 사이클에서 리스닝 구간의 위치를 결정하는 제어기를 포함한다.
본 발명의 방법은; 미리 설정한 개수의 프레임을 각각 포함하는 리스닝 구간 및 슬립 구간으로 구성된 복수개의 사이클들을 이용하여 슬립 모드를 운용하는 통신 시스템에서 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법에 있어서, 상기 이동국이 현재 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국의 식별자가 포함된 메시지를 수신하고, 기지국과 데이터를 송수신하는 과정과, 상기 기지국과의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제1타이머를 구동하는 과정과, 상기 제1타이머가 종료되면 슬립 스테이트로 천이하는 과정과, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 미리 정해지는 사이클 임계값을 비교하여 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국이 어웨이크 스테이트로 천이할지 여부를 결정하는 과정을 포함한다.
본 발명의 다른 방법은; 미리 설정한 개수의 프레임을 각각 포함하는 리스닝 구간 및 슬립 구간으로 구성된 복수개의 사이클들을 이용하여 슬립 모드를 운용하는 통신 시스템에서 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법에 있어서, 상기 이동국이 현재 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국의 식별자가 포함된 메시지를 수신하고, 기지국과 데이터를 송수신하는 과정과, 상기 기지국과의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제1타이머를 구동하는 과정과, 상기 제1타이머가 종료되면 슬립 스테이트로 천이하는 과정과, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 미리 정해진 사이클 임계값을 비교하여 다음 사이클에서 리스닝 구간의 위치를 결정하는 과정을 포함한다.
본 발명은 본 발명에서 제안하는 타이머를 사용하여 이동국과 기지국간의 슬립 모드 동작을 제어하고, 상기 타이머와 본 발명에서 제안하는 임계값을 사용하여 기 설정된 리스닝 구간에서의 슬립 여부를 결정함으로써 이동국의 전력소모를 최소화 할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작원리를 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. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능 을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 통신 시스템에서 슬립 모드 동작을 제어하는 시스템 및 방법에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다. 특히, 본 발명에서는 설명의 편의상 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준을 사용하는 통신 시스템(이하 'IEEE 802.16 통신 시스템'이라 칭함)을 일례로 하여 슬립 모드 동작 제어 시스템 및 방법에 대해서 설명할 것이다. 하지만, 본 발명에서 제안하는 슬립 모드 동작 제어 시스템 및 방법은 슬립 모드를 사용하는 모든 통신 시스템에 공통적으로 적용될 수 있다. 즉 본 발명에서 제안하는 슬립 모드 동작 제어 방안은 상기 IEEE 802.16 통신 시스템 뿐만 아니라 다른 모든 통신 시스템들에도 적용될 수 있음은 물론이다.
후술할 본 발명의 실시예에서는 이동국이 정상 모드(Normal Mode) 및 슬립 모드(Sleep Mode)로 동작하면서 발생될 수 있는 스테이트를 어웨이크 스테이트(Awake State)와 슬립 스테이트(Sleep State) 두 가지로 정의한다. 상기 어웨이크 스테이트는 이동국이 기지국과의 트래픽 송수신 또는 상기 트래픽 송수신 대기 등으로 전력을 소모하는 스테이트를 의미하며, 상기 어웨이크 스테이트는 트래픽 송수신 구간 및 리스닝 구간(Listening Interval)을 포함한다. 그리고 상기 슬립 스테이트는 이동국이 전력 소모를 최소화하기 위해 기지국과 트래픽을 송수신하지 않는 스테이트를 의미하며, 상기 슬립 스테이트는 슬립 구간(Sleep Interval)을 포 함한다.
상기 어웨이크 스테이트에 존재하는 이동국이 상기 슬립 스테이트로 천이하기 위해서는 상기 이동국과 기지국간의 관리 메시지, 일례로 슬립 요구(MOB_SLP-REQ: MOBile_SLeeP-REQuest, 이하 'MOB_SLP-REQ'라 칭함) 메시지, 슬립 응답(MOB_SLP-RSP: MOBile-SLeeP-ReSPonse, 이하 'MOB_SLP-RSP'라 칭함) 메시지 송수신 과정이 선행되어야 한다. 또한 상기 관리 메시지 송수신 과정에서 상기 이동국이 슬립 스테이트에 진입할 시점, 슬립 구간 길이, 리스닝 구간 길이 등이 결정된다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국이 데이터를 송수신하는 동작을 도시한 도면이다.
도 4에는 N개의 연속적인 프레임들이 도시되어 있으며, 슬립 구간 길이는 8프레임이고, 리스닝 구간 길이는 2프레임이고, 기지국과 이동국간에 송수신될 데이터 길이는 4프레임이라고 가정한다.
도 4를 참조하면, 프레임 #0 내지 프레임 #7에서 슬립 구간에 존재하였던 이동국이 프레임 #8(401)에서 리스닝 구간에 진입하면, 기지국은 상기 이동국으로 MOB_TRF-IND 메시지를 송신한다.(410단계) 이때, 상기 MOB_TRF-IND 메시지는 상기 이동국 식별자를 포함하므로 상기 이동국과 데이터를 송수신한다.(420단계) 이때, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제1타이머(이하 'T1'이라 칭함)는 0으로 리셋(reset)된다.
상기 프레임 #8(401) 내지 프레임 #11(402) 동안 데이터 송수신을 완료한 상 기 기지국은 프레임 #12(403)에서 상기 T1을 구동한다.(430단계) 여기서 상기 T1 값은 상기 기지국이 매 프레임에서 상기 이동국과 송수신할 데이터가 없음을 검출할 시 1씩 증가되며, 상기 T1 값이 미리 설정한 값에 도달되면 상기 기지국은 상기 T1을 종료한다. 이때 상기 미리 설정한 값을 4라고 가정하면, 상기 프레임 #12(403)에서 구동한 상기 T1은 프레임 #15(405)에서 종료된다.(440단계) 상기 T1이 종료됨과 동시에 상기 이동국은 슬립 스테이트로 천이한다.
그런 다음, 상기 이동국이 프레임 #18(407)에서 리스닝 구간에 진입하면, 상기 기지국은 상기 이동국으로 MOB_TRF-IND 메시지를 송신한다.(450단계) 이때 상기 기지국은 상기 이동국으로 상기 이동국 식별자가 포함되지 않은 MOB_TRF-IND 메시지를 송신하고, 상기 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한 이동국은 프레임 #19(409)에서 슬립 스테이트로 천이한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 통신 시스템에서 이동국이 데이터를 송수신하는 동작을 도시한 도면이다.
도 5에는 N개의 연속적인 프레임들이 도시되어 있으며, 슬립 구간 길이는 8프레임이고, 리스닝 구간 길이는 2프레임이고, 기지국과 이동국간에 송수신될 데이터 길이는 4프레임이라고 가정한다.
도 5를 참조하면, 프레임 #0 내지 프레임 #7 동안 슬립 구간에 존재하였던 이동국은 프레임 #8(501)에서 리스닝 구간에 진입하면, 기지국으로 대역폭 요청(UL_BW-REQ: UpLink BandWidth REQuest, 이하 'UL_BW-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다.(510단계) 여기서, 상기 UL_BW-REQ 메시지는 상기 이동국이 상기 기지국으로 데이터를 송신하기 위해 필요한 대역폭 할당을 요청한다. 상기 UL_BW-REQ 메시지에 대한 응답으로 대역폭을 할당 받은 상기 이동국은 상기 기지국과 데이터를 송수신한다.(520단계) 이때, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제2타이머(이하 'T2'라 칭함)는 0으로 리셋된다.
상기 프레임 #8(501) 내지 프레임 #11(502) 동안 데이터 송수신을 완료한 상기 이동국은 프레임 #12(503)에서 상기 T2를 구동한다.(530단계) 여기서 상기 T2 값은 상기 이동국이 매 프레임에서 상기 기지국과 송수신할 데이터가 없음을 검출할 시 1씩 증가되며, 상기 T2 값이 미리 설정한 값에 도달되면 상기 이동국은 상기 T2를 종료한다. 이때 상기 미리 설정한 값을 4라고 가정하면, 상기 프레임 #12(503)에서 구동한 상기 T2는 프레임 #15(505)에서 종료된다.(540단계) 상기 T2가 종료됨과 동시에 상기 이동국은 슬립 스테이트로 천이한다.
그런 다음, 상기 이동국은 프레임 #18(507)에서 리스닝 구간에 진입하고, 상기 기지국으로부터 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한다.(550단계) 이때 상기 수신한 MOB_TRF-IND 메시지에는 상기 이동국 자신의 식별자가 포함되어 있지 않으므로 프레임 #19(509)에서 상기 이동국은 슬립 스테이트로 천이한다.
도 4 및 도 5에서는 슬립 모드로 동작하는 이동국이 데이터 송수신이 완료된 후에 슬립 모드로 천이할 수 있도록 하는 방안에 대해서 설명하였다. 그러나 슬립 모드로 동작하는 이동국은 주기적으로 발생되는 리스닝 구간마다 일시적으로 어웨이크 스테이트로 천이해야만 한다.
도 6에 도시한 바와 같이 3개의 사이클(cycle)이 존재하고, 각각의 사이클은 10개의 프레임을 포함하며, 각각의 사이클의 처음 2 프레임은 리스닝 구간, 나머지 8프레임은 슬립 구간에 해당된다고 가정하자. (i+1)번째 사이클(600)에서 이동국은 이동국 식별자를 포함한 MOB_TRF-IND 메시지를 수신하였으므로 프레임 #11(601) 내지 프레임 #17(603)동안 기지국과 데이터를 송수신하고,(610단계) 미리 설정한 타이머에 상응하여 프레임 #20(605)에서 슬립 스테이트로 천이한다. 프레임 #21(607)에서 리스닝 구간에 진입한 이동국은 상기 슬립 스테이트에서 어웨이크 스테이트로 천이하고, 프레임 #22(609)에서 기지국과 송수신할 데이터가 없음을 검출한 이동국은 다시 슬립 스테이트로 천이한다.
이와 같이 이동국은 기지국과 송수신할 데이터가 없음에도 불구하고 리스닝 구간마다 어웨이크 스테이트로 천이하므로 상기 어웨이크 스테이트로 천이한 이동국은 불필요한 전력을 소모하게 된다. 특히 도6과 같이 복수개의 프레임에 걸쳐 데이터를 송수신한 이동국은 한동안 송수신할 데이터가 발생하지 않을 확률이 높다. 그럼에도 불구하고 상기 이동국은 상기 기지국과 송수신할 데이터가 발생하였는지 확인하기 위해 상기 리스닝 구간에서도 어웨이크 스테이트로 천이하는 동작을 수행한다.
다음으로 도 7 내지 도 10을 참조하여 앞서 설명한 도 6과 같은 상황에서 불필요한 전력 소모를 없앨 수 있는 방안에 대해서 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 통신 시스템에서 슬립 모드로 동작하는 이동국이 데이터를 송수신하는 동작을 도시한 도면이다.
도 7에는 60개의 연속적인 프레임들이 도시되어 있으며, 상기 프레임들은 6 개의 사이클로 구분된다고 가정한다. 또한 각 사이클에서 슬립 구간 길이는 8프레임이고, 리스닝 구간 길이는 2프레임이라고 가정한다.
도 7을 참조하면, i번째 사이클(700)에 포함되는 프레임 #1(701)에서 리스닝 구간에 진입한 이동국은 기지국으로부터 상기 이동국 자신의 식별자가 포함된 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한다.(710단계) 상기 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한 상기 이동국은 상기 기지국과 데이터를 송수신한다.(720단계) 이때, 상기 이동국은 자신이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제3타이머(이하 'T3'이라 칭함)를 0으로 리셋한다.
상기 프레임 #1(701) 내지 프레임 #3(702) 동안 데이터 송수신을 완료한 상기 이동국은 프레임 #4(703)에서 상기 T3을 구동한다.(730단계) 여기서 상기 T3 값은 상기 이동국이 상기 기지국과 송수신할 데이터가 없음을 검출할 시 1씩 증가되며, 상기 T3 값이 미리 설정한 값에 도달되면 상기 이동국은 상기 730단계에서 구동한 T3을 종료한다. 이때 상기 미리 설정한 값을 2라고 가정하면, 상기 프레임 #4(703)에서 구동한 상기 T3은 프레임 #5(705)에서 종료된다.(740단계) 상기 T3이 종료됨과 동시에 상기 이동국은 슬립 스테이트로 천이한다.
한편, 상기 이동국은 상기 T3가 종료된 시점과 미리 정해진 사이클 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하여 다음 사이클의 리스닝 구간에서의 상기 이동국 스테이트를 결정할 수 있다. 즉, 상기 T3가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 미만이면, 다음 사이클의 리스닝 구간에서의 이동국 스테이트는 어웨이크 스테이트로 결정된다. 반면에, 상기 T3가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 이상이면, 다 음 사이클의 리스닝 구간에서의 이동국 스테이트는 슬립 스테이트로 결정된다. 여기서 상기 사이클 임계값은 일례로 프레임의 개수 또는 상기 사이클 내에서의 프레임 비율 등이 될 수 있다.
따라서 상기 사이클 임계값을 6프레임이라 가정했을 때, 상기 i번째 사이클(700)에서 T3가 종료된 시점은 사이클 임계값인 프레임 #6(707) 미만이므로 상기 이동국은 (i+1)번째 사이클(745)의 리스닝 구간에서 어웨이크 스테이트로 천이한다.
한편, (i+3)번째 사이클(750)에 포함되는 프레임 #31(751)에서 리스닝 구간에 진입한 이동국은 기지국으로부터 상기 이동국 자신의 식별자가 포함된 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한다.(760단계) 상기 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한 상기 이동국은 상기 기지국과 데이터를 송수신한다.(765단계) 이때, 상기 이동국은 T3을 0으로 리셋한다.
상기 프레임 #31(751) 내지 프레임 #37(753) 동안 데이터 송수신을 완료한 상기 기지국은 프레임 #38(755)에서 상기 T3을 구동하고,(770단계) 상기 T3은 프레임 #39(757)에서 종료된다.(780단계) 상기 T3가 종료됨과 동시에 상기 이동국은 슬립 스테이트로 천이한다. 상기 (i+3)번째 사이클(750)에서 T3가 종료된 시점은 사이클 임계값인 프레임 #36(752) 이상에 해당되므로 상기 이동국은 (i+4)번째 사이클(790)의 리스닝 구간에서 현재의 슬립 스테이트를 유지한다.
도 7에서는 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 T3와 사이클 임계값에 상응하여 상기 이동국의 전력 소모를 최소화 할 수 있는 방안에 대해 서 설명하였다. 그러나 앞서 설명한 도 7의 동작에서 상기 T3이 종료되는 시점이 상기 사이클 임계값이 해당되는 시점과 정확하게 일치될 경우, 다음 사이클의 리스닝 구간에서의 이동국과 기지국의 스테이트가 일치하지 않는 경우가 발생될 수 있다. 이하에서는 상기 이동국과 기지국의 스테이트가 일치하지 않는 경우와 그 해결 방안에 대해서 설명하도록 한다.
첫번째로, 이동국이 사이클 임계값이 해당되는 프레임에서 상향링크 데이터를 송신하였으나 상향링크 무선 채널 상황이 열악하여 기지국에서 상기 상향링크 데이터를 수신하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 이때, 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국은 슬립 스테이트를 유지하지만 상기 기지국은 어웨이크 스테이트로 천이하여 스테이트 불일치가 발생한다.
따라서 상기 이동국과 기지국의 스테이트를 일치시키기 위해 상기 이동국은 상기 상향링크 데이터를 송신함과 동시에 상기 상향링크 데이터에 대한 응답을 대기하는 타이머를 구동한다. 그런 다음 상기 타이머가 종료되기 이전에 상기 기지국으로부터 상기 상향링크 데이터에 대한 응답, 일례로 수령(ACK: Acknowledge, 이하 'ACK'이라 칭함) 메시지를 수신하지 못하면, 상기 이동국은 상기 기지국이 상기 상향링크 데이터를 수신하지 못하였다고 판단한다. 그러므로 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국과 상기 기지국은 모두 어웨이크 스테이트로 천이한다.
두번째로, 기지국이 사이클 임계값이 해당되는 프레임에서 다운링크 데이터를 송신하였으나 다운링크 무선 채널 상황이 열악하여 이동국에서 상기 다운링크 데이터를 수신하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 이때, 다음 사이클의 리스닝 구 간에서 상기 이동국은 어웨이크 상태로 천이하고, 상기 기지국은 슬립 스테이트를 유지하여 스테이트 불일치가 발생한다.
따라서 상기 이동국과 기지국의 스테이트를 일치시키기 위해 상기 기지국은 다운링크 데이터를 송신함과 동시에 상기 다운링크 데이터에 대한 응답을 대기하는 타이머를 구동한다. 그런 다음 상기 타이머가 종료되기 이전에 상기 이동국으로부터 ACK 메시지를 수신하지 못하면, 상기 기지국은 상기 이동국이 상기 다운링크 데이터를 수신하지 못하였다고 판단한다. 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국과 상기 기지국은 모두 어웨이크 스테이트로 천이한다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 통신 시스템에서 슬립 모드로 동작하는 이동국이 데이터를 송수신하는 동작을 도시한 도면이다.
도 8에는 60개의 연속적인 프레임들을이 도시되어 있으며, 상기 프레임들은 6개의 사이클로 구분한다고 가정한다. 또한 각 사이클에서 슬립 구간 길이는 8프레임이고, 리스닝 구간 길이는 2프레임이라고 가정한다.
도 8을 참조하면, i번째 사이클(800)에 포함되는 프레임 #1(801)에서 리스닝 구간에 진입한 이동국은 기지국으로부터 상기 이동국 자신의 식별자가 포함된 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한다.(810단계) 상기 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한 상기 이동국은 상기 기지국과 데이터를 송수신한다.(820단계) 이때, 상기 이동국은 자신이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제4타이머(이하 'T4'이라 칭함)를 0으로 리셋한다.
상기 프레임 #1(801) 내지 프레임 #6(803) 동안 데이터 송수신을 완료한 상 기 이동국은 프레임 #7(805)에서 상기 T4를 구동한다.(830단계) 여기서 상기 T4 값은 상기 이동국이 상기 기지국과 송수신할 데이터가 없음을 검출할 시 1씩 증가되며, 상기 T4 값이 미리 설정한 값에 도달되면 상기 이동국은 상기 830단계에서 구동한 T4를 종료한다. 이때 상기 미리 설정한 값을 2라고 가정하면, 상기 프레임 #7(805)에서 구동한 상기 T4는 프레임 #8(807)에서 종료된다.(840단계) 상기 T4가 종료됨과 동시에 상기 이동국은 슬립 스테이트로 천이한다.
한편, 상기 이동국은 상기 T4가 종료된 시점과 사이클 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하여 다음 사이클의 리스닝 구간과 슬립 구간의 위치를 결정할 수 있다. 즉, 상기 T4가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 미만이면, 다음 사이클에서도 현재 사이클의 리스닝 구간 및 슬립 구간 위치를 유지하도록 설정된다. 반면에, 상기 T4가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값을 이상이면, 다음 사이클에서 리스닝 구간과 슬립 구간의 위치가 뒤바뀌어 결정된다. 즉, 리스닝 구간의 위치가 다음 사이클 내에서 충분히 뒤에, 예를 들어 마지막 2프레임으로 이동된다. 여기서 상기 사이클 임계값은 일례로 프레임의 개수 또는 상기 사이클 내에서의 프레임 비율 등이 될 수 있다.
따라서 상기 사이클 임계값을 6프레임이라 가정했을 때, 상기 i번째 사이클(800)에서 T4가 종료된 시점은 프레임 #6(803) 이상이므로 (i+1)번째 사이클(840)의 리스닝 구간과 슬립 구간의 위치가 뒤바뀌어 설정된다. 즉, i번째 사이클(800)에서 처음 2프레임은 리스닝 구간으로 설정되고, 상기 리스닝 구간에 연이은 8프레임은 슬립 구간으로 설정되었으나, (i+1)번째 사이클(850)에서는 처음 8프 레임은 슬립 구간으로 설정되고, 상기 슬립 구간에 연이은 2프레임은 리스닝 구간으로 설정된다.
한편, (i+3)번째 사이클(845)에 포함되는 프레임 #39(811)에서 리스닝 구간에 진입한 이동국은 기지국으로부터 상기 이동국의 식별자가 포함된 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한다.(850단계) 상기 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한 상기 이동국은 상기 기지국과 데이터를 송수신한다.(860단계) 이때, 상기 이동국은 T4를 0으로 리셋하며, (i+4)번째 사이클(875)에서 처음 2프레임은 리스닝 구간으로 설정되고, 상기 리스닝 구간에 연이은 8프레임은 슬립 구간으로 설정된다. 상기 프레임 #39(811) 내지 프레임 #42(813) 동안 데이터 송수신을 완료한 상기 기지국은 프레임 #43(815)에서 상기 T4를 구동하고,(865단계) 상기 T4는 프레임 #44(870)에서 종료된다.(870단계) 상기 T4가 종료됨과 동시에 상기 이동국은 슬립 스테이트로 천이한다.
도 8에서는 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 T4와 상기 사이클 임계값에 상응하여 상기 이동국의 전력 소모를 최소화 할 수 있는 방안에 대해서 설명하였다. 그러나 앞서 설명한 도 8의 동작에서 상기 T4가 종료되는 시점이 상기 사이클 임계값 시점과 정확하게 일치될 경우, 다음 사이클에서의 이동국과 기지국의 리스닝 구간 및 슬립 구간 위치가 일치하지 않는 경우가 발생된다. 이하에서는 상기 이동국과 기지국의 리스닝 구간 및 슬립 구간 위치가 일치하지 않는 경우와 그 해결 방안에 대해서 설명하도록 한다.
첫번째로, 이동국이 사이클 임계값이 해당되는 프레임에서 상향링크 데이터 를 송신하였으나 상향링크 무선 채널 상황이 열악하여 기지국에서 상기 상향링크 데이터를 수신하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 이때, 다음 사이클 구간에서 상기 이동국은 리스닝 구간과 슬립 구간 위치가 서로 뒤바뀌어 설정된다. 그러나 상기 다음 사이클 구간에서 상기 기지국은 현재 사이클에서 설정된 리스닝 구간 및 슬립 구간 위치를 유지한다.
따라서 상기 이동국과 기지국에서 설정된 리스닝 구간 및 슬립 구간의 위치를 일치시키기 위해 상기 이동국은 상기 상향링크 데이터를 송신함과 동시에 상기 상향링크 데이터에 대한 응답을 대기하는 타이머를 구동한다. 그런 다음 상기 타이머가 종료되기 이전에 상기 기지국으로부터 ACK 메시지를 수신하지 못하면, 상기 이동국은 상기 기지국이 상기 상향링크 데이터를 수신하지 못하였다고 판단한다. 다음 사이클의 구간에서 상기 이동국과 상기 기지국은 모두 현재 사이클에서 설정된 리스닝 구간 및 슬립 구간 위치를 유지한다.
두번째로, 기지국이 사이클 임계값이 해당되는 프레임에서 다운링크 데이터를 송신하였으나 다운링크 무선 채널 상황이 열악하여 이동국에서 상기 다운링크 데이터를 수신하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 이때, 다음 사이클의 구간에서 상기 기지국은 리스닝 구간과 슬립 구간 위치가 서로 뒤바뀌어 설정된다. 그러나 상기 다음 사이클의 구간에서 상기 이동국은 현재 사이클에서 설정된 리스닝 구간 및 슬립 구간 위치를 유지한다.
따라서 상기 기지국과 이동국에서 설정된 리스닝 구간 및 슬립 구간 위치를 일치시키기 위해 상기 기지국은 다운링크 데이터를 송신함과 동시에 상기 다운링크 데이터에 대한 응답을 대기하는 타이머를 구동한다. 그런 다음 상기 타이머가 종료되기 이전에 상기 이동국으로부터 ACK 메시지를 수신하지 못하면, 상기 기지국은 상기 이동국이 상향링크 데이터를 수신하지 못하였다고 판단한다. 다음 사이클의 구간에서 상기 이동국과 상기 기지국은 모두 현재 사이클에서 설정된 리스닝 구간 및 슬립 구간 위치를 유지한다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 통신 시스템에서 슬립 모드로 동작하는 이동국이 데이터를 송수신하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 900단계에서 이동국은 리스닝 구간에서 기지국과 데이터를 송수신하고 910단계로 진행한다. 상기 910단계에서 이동국은 데이터 송수신이 완료되었는지 여부를 검사하고, 상기 데이터 송수신이 완료되면 920단계로 진행한다. 상기 920단계에서 이동국은 T3을 구동하고 930단계로 진행한다. 상기 930단계에서 이동국은 상기 구동한 T3이 종료되었는지 여부를 검사하고, 상기 T3이 종료되면 940단계로 진행한다.
상기 940단계에서 이동국은 슬립 스테이트로 천이하고 950단계로 진행한다. 상기 950단계에서 이동국은 상기 T3이 종료된 시점을 사이클 임계값과 비교한다. 상기 950단계 비교 결과 상기 T3이 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 미만이면, 상기 이동국은 960단계로 진행하여 다음 사이클의 리스닝 구간에서 어웨이크 스테이트로 천이한다. 한편, 상기 950단계 비교 결과 상기 T3이 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 이상이면, 상기 이동국은 970단계로 진행하여 다음 사이클의 리스닝 구간에서 현재의 슬립 스테이트를 유지한다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 통신 시스템에서 슬립 모드로 동작하는 이동국이 데이터를 송수신하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 1000단계에서 이동국은 리스닝 구간에서 기지국과 데이터를 송수신하고 1010단계로 진행한다. 상기 1010단계에서 이동국은 데이터 송수신이 완료되었는지 여부를 검사하고, 상기 데이터 송수신이 완료되면 1020단계로 진행한다. 상기 1020단계에서 이동국은 T4를 구동하고 1030단계로 진행한다. 상기 1030단계에서 이동국은 상기 구동한 T4가 종료되었는지 여부를 검사하고, 상기 T4가 종료되면 1040단계로 진행한다.
상기 1040단계에서 이동국은 슬립 스테이트로 천이하고 1050단계로 진행한다. 상기 1050단계에서 이동국은 상기 T4가 종료된 시점을 사이클 임계값과 비교한다. 상기 1050단계 비교 결과 상기 T4가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 미만이면, 상기 이동국은 1060단계로 진행하여 다음 사이클 구간에서 현재 사이클에서 설정된 리스닝 구간 및 슬립 구간 위치를 유지한다. 한편, 상기 1050단계 비교 결과 상기 T4가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 이상이면, 상기 이동국은 1070단계로 진행하여 다음 사이클 구간에서 리스닝 구간과 슬립 구간의 위치가 뒤바뀌어 설정된다.
앞서 설명한 도 9 및 도10은 슬립 모드로 동작하는 이동국이 데이터를 송수신 하는 과정을 일례로 설명하였으나, 이러한 데이터 송수신 과정은 기지국이 데이터를 송수신할 시에도 적용될 수 있다. 또한 상기 이동국과 상기 기지국은 내부에 제어기를 포함하고 있으며 상기 제어기는 상기 이동국과 상기 기지국의 슬립 모드 동작을 제어한다.
도 1은 일반적인 통신 시스템에서 이동국의 동작모드를 도시한 도면
도 2는 일반적인 통신 시스템에서 이동국의 스테이트 천이에 따라 기지국과 메시지를 송수신하는 절차를 도시한 시스템도
도 3은 일반적인 통신 시스템에서 슬립 모드 동작시 발생되는 문제점을 도시한 도면
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국이 데이터를 송수신하는 동작을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 통신 시스템에서 이동국이 데이터를 송수신하는 동작을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 슬립 모드로 동작하는 이동국이 복수개의 시이클 동안 데이터를 송수신하는 동작을 도시한 도면
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 통신 시스템에서 슬립 모드로 동작하는 이동국이 데이터를 송수신하는 동작을 도시한 도면
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 통신 시스템에서 슬립 모드로 동작하는 이동국이 데이터를 송수신하는 동작을 도시한 도면
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 통신 시스템에서 슬립 모드로 동작하는 이동국이 데이터를 송수신하는 과정을 도시한 순서도
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 통신 시스템에서 슬립 모드로 동작하는 이동국이 데이터를 송수신하는 과정을 도시한 순서도

Claims (20)

  1. 미리 설정한 개수의 프레임을 각각 포함하는 리스닝 구간 및 슬립 구간으로 구성된 복수개의 사이클들을 이용하여 슬립 모드를 운용하는 통신 시스템에서 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법에 있어서,
    상기 이동국이 현재 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국의 식별자가 포함된 메시지를 수신하고, 기지국과 데이터를 송수신하는 과정과,
    상기 기지국과의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제1타이머를 구동하는 과정과,
    상기 제1타이머가 종료되면 슬립 스테이트로 천이하는 과정과,
    상기 제1타이머가 종료된 시점과 미리 정해지는 사이클 임계값을 비교하여 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국이 어웨이크 스테이트로 천이할지 여부를 결정하는 과정을 포함하는 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정하는 과정은;
    상기 제1타이머가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 미만인 경우, 상기 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국이 어웨이크 스테이트로 천이할 것으로 결정하는 과정을 포함하는 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결정하는 과정은;
    상기 제1타이머가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 이상인 경우, 상기 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국이 슬립 스테이트를 유지할 것으로 결정하는 과정을 포함하는 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1타이머는 상기 이동국이 상기 기지국과 데이터 송수신이 완료될 시구동되며, 매 프레임마다 상기 이동국이 상기 기지국과 송수신할 데이터가 없음을 검출할 시 1씩 증가되고, 상기 제1타이머의 값이 미리 설정한 값에 도달되면 종료됨을 특징으로 하는 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 결정하는 과정은;
    상기 기지국으로 데이터를 송신할 때 구동된 제2타이머가 종료되기 이전에 상기 기지국으로부터 상기 데이터에 대한 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 상기 사이클 임계값이 동일하더라도 상기 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국과 상기 기지국이 어웨이크 스테이트로 천이할 것으로 결정하는 과정을 포함하는 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법.
  6. 미리 설정한 개수의 프레임을 각각 포함하는 리스닝 구간 및 슬립 구간으로 구성된 복수개의 사이클들을 이용하여 슬립 모드를 운용하는 통신 시스템에서 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법에 있어서,
    상기 이동국이 현재 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국의 식별자가 포함된 메시지를 수신하고, 기지국과 데이터를 송수신하는 과정과,
    상기 기지국과의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제1타이머를 구동하는 과정과,
    상기 제1타이머가 종료되면 슬립 스테이트로 천이하는 과정과,
    상기 제1타이머가 종료된 시점과 미리 정해진 사이클 임계값을 비교하여 다음 사이클에서 리스닝 구간의 위치를 결정하는 과정을 포함하는 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결정하는 과정은;
    상기 제1타이머가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 미만인 경우, 상기 다음 사이클에서 상기 리스닝 구간의 위치를 현재 사이클과 동일하게 유지할 것으로 결정하는 과정을 포함하는 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 결정하는 과정은;
    상기 제1타이머가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 이상인 경우, 상기 다음 사이클에서 상기 리스닝 구간 위치를 현재 사이클의 슬립 구간 위치로 이동시킬 것으로 결정하는 과정을 포함하는 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1타이머는 상기 이동국이 상기 기지국과 데이터 송수신이 완료될 시구동되며, 매 프레임마다 상기 이동국이 상기 기지국과 송수신할 데이터가 없음을 검출할 시 1씩 증가되고, 상기 제1타이머의 값이 미리 설정한 값에 도달되면 종료됨을 특징으로 하는 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 결정하는 과정은;
    상기 기지국으로 데이터를 송신할 때 구동된 제2타이머가 종료되기 이전에 상기 기지국으로부터 상기 데이터에 대한 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 상기 사이클 임계값이 동일하더라도 상기 다음 사이클에서 상기 리스닝 구간의 위치를 현재 사이클과 동일하게 유지할 것으로 결정하는 과정을 포함하는 이동국의 슬립 모드 동작 제어 방법.
  11. 미리 설정한 개수의 프레임을 각각 포함하는 리스닝 구간 및 슬립 구간으로 구성된 복수개의 사이클들을 이용하여 슬립 모드를 운용하는 통신 시스템에서 슬립 모드 동작 제어 시스템에 있어서,
    이동국이 현재 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국의 식별자가 포함된 메시지를 수신한 후 기지국과 데이터를 송수신하고, 상기 기지국과의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제1타이머를 구동하고, 상기 제1타이머가 종료되면 슬립 스테이트로 천이하고, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 미리 정해지는 사이클 임계값을 비교하여 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국이 어웨이크 스테이트로 천이할지 여부를 결정하는 제어기를 포함하는 슬립 모드 동작 제어 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1타이머가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 미만인 경우, 상기 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국이 어웨이크 스테이트로 천이할 것으로 결정함을 특징으로 하는 슬립 모드 동작 제어 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1타이머가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 이상인 경우, 상기 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국이 슬립 스테이트를 유지할 것으로 결정함을 특징으로 하는 슬립 모드 동작 제어 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1타이머는 상기 이동국이 상기 기지국과 데이터 송수신이 완료될 시구동되며, 매 프레임마다 상기 이동국이 상기 기지국과 송수신할 데이터가 없음을 검출할 시 1씩 증가되고, 상기 제1타이머의 값이 미리 설정한 값에 도달되면 종료됨을 특징으로 하는 슬립 모드 동작 제어 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기지국으로 데이터를 송신할 때 구동된 제2타이머가 종료되기 이전에 상기 기지국으로부터 상기 데이터에 대한 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 상기 사이클 임계값이 동일하더라도 상기 다음 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국과 상기 기지국이 어웨이크 스테이트로 천이할 것으로 결정함을 특징으로 하는 슬립 모드 동작 제어 시스템.
  16. 미리 설정한 개수의 프레임을 각각 포함하는 리스닝 구간 및 슬립 구간으로 구성된 복수개의 사이클들을 이용하여 슬립 모드를 운용하는 통신 시스템에서 슬립 모드 동작 제어 시스템에 있어서,
    이동국이 현재 사이클의 리스닝 구간에서 상기 이동국의 식별자가 포함된 메시지를 수신한 후 기지국과 데이터를 송수신하고, 상기 기지국과의 데이터 송수신이 완료되면, 상기 이동국이 슬립 스테이트로 천이하는 시점을 검출하는 제1타이머를 구동하고, 상기 제1타이머가 종료되면 슬립 스테이트로 천이하고, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 미리 정해진 사이클 임계값을 비교하여 다음 사이클에서 리스 닝 구간의 위치를 결정하는 제어기를 포함하는 슬립 모드 동작 제어 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1타이머가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 미만인 경우, 상기 다음 사이클에서 상기 리스닝 구간의 위치를 현재 사이클과 동일하게 유지할 것으로 결정함을 특징으로 하는 슬립 모드 동작 제어 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1타이머가 종료된 시점이 상기 사이클 임계값 이상인 경우, 상기 다음 사이클에서 상기 리스닝 구간 위치를 현재 사이클의 슬립 구간 위치로 이동시킬 것으로 결정함을 특징으로 하는 슬립 모드 동작 제어 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1타이머는 상기 이동국이 상기 기지국과 데이터 송수신이 완료될 시구동되며, 매 프레임마다 상기 이동국이 상기 기지국과 송수신할 데이터가 없음을 검출할 시 1씩 증가되고, 상기 제1타이머의 값이 미리 설정한 값에 도달되면 종료됨을 특징으로 하는 슬립 모드 동작 제어 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기지국으로 데이터를 송신할 때 구동된 제2타이머가 종 료되기 이전에 상기 기지국으로부터 상기 데이터에 대한 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 제1타이머가 종료된 시점과 상기 사이클 임계값이 동일하더라도 상기 다음 사이클에서 상기 리스닝 구간의 위치를 현재 사이클과 동일하게 유지할 것으로 결정함을 특징으로 하는 슬립 모드 동작 제어 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101105693B1 (ko) * 2010-03-03 2012-01-17 서강대학교산학협력단 무선 접속 통신 시스템에서 단말기의 동적 슬립 구간 결정 방법

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