KR20160044853A

KR20160044853A - 무선통신 시스템에서 mtc 단말의 데이터 송수신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20160044853A
Application number: KR1020140139848A
Authority: KR
Inventors: 투샤르 브린드; 샤르마 디와카르
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2016-04-26
Also published as: KR102200802B1; US20160112823A1; US9967695B2

Abstract

본 발명은 LTE 프로토콜에 관한 것으로, Layer 2에서의 LTE 프로토콜의 엔티티를 설계하는 기술에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 외부 통신 장치로부터 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정 정보를 포함하는 제어메시지를 수신하고, 수신한 PDCP 설정 정보에 따라서, 통신장치가 수신한 PDCP PDU(Protocol Data Unit)의 데이터가 압축되었는지 여부를 판단하여 판단결과, 데이터가 압축된 경우, 데이터의 압축을 해제하는 데이터 송수신 방법에 관한 것이다.

Description

무선통신 시스템에서 MTC 단말의 데이터 송수신 방법 및 장치 {A method and apparatus for data transmission and reception of Machine Type Communication devices in mobile communication}

본 발명은 LTE 프로토콜에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 Layer 2에서의 LTE 프로토콜의 엔티티를 설계하는 기술에 관한 것이다.

MTC(Machine Type Communication) 또는 M2M(Machine to Machine Communication)은 (이하, 'MTC'라 약칭함) 인간의 개입이 필수적으로 필요치 않은 하나 이상의 요소들(entities)과 연관된 데이터 통신 형태를 의미한다. MTC(Machine Type Communication)는 무선 단말에 대해 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN)과 3G/4G 통신망과 같은 복수의 무선 통신 수단을 구비하고, 무선 통신 수단을 이용하여 서비스 서버로부터 이동 무선 단말기에 대한 정보 서비스를 제공하는 기술이다. MTC는 복수의 무선 통신 장치에 대해 서비스를 제공받는 사용자의 무선 단말기가 이동성(mobility)을 가지므로 서비스 서버와 이동 무선 단말기간의 선택적인 접속과 연속적인 서비스를 해결하기 위한 기술들이 개발되고 있다.

특히, 이동통신을 활용한 MTC 서비스가 현재 이루어지고 있으며, 구체적으로 텔레매틱(Telematic), 보안(Security), 자동 원격검침(AMR: Automatic Meter Reading), 지불(Payment), 원격 보수 및 제어(RMC: Remote Maintenance and Control), 건강(Health)이나 가전제품(Consumer Device) 등에서 점차 서비스가 중가 되고 있는 추세이다. 이며, 점차 등으로 활용범위가 확대되고 있다.

3GPP에서는 MTC 서비스가 기존의 인간 중심 통신 서비스와 다른 특징으로 이동성이 낮고, (Low mobility), 정의된 시간 동안에만 데이터 송수신(Time controlled)을 수행하고, 데이터 전송의 지연 허용(Time tolerant), 우선 경보 메시지 전송(Priority alarm message), 패킷 교환 전용 서비스(Packet switched only) 및 낮은 데이터 통신율(Small data transmission) 등을 들고 있다.

일반적으로 셀룰러 네트워크에서 사용되는 MTC단말들 스마트폰 등의 일반적인 셀룰러 통신단말들에 비해 성능이나 능력이 떨어진다. 단말들의 동작 타입에 따라, 크게 HTC(Human type communication) 와 MTC(Machine type communication)를 위한 단말로 구분할 수 있다. HTC는 Human에 의해서 signal의 transmission이 결정되어 신호를 송수신하는 것을 의미하며, MTC는 human에 의한 개입 없이 각 단말이 자체적으로 event 발생에 의해 혹은 주기적으로 signal을 transmission 하는 것을 의미한다.

MTC단말의 수는 점점 증가하고 있고, 이 경우 MTC통신에서 감당하여야 하는 시그널링 및 트래픽의 오버헤드 문제가 발생할 수 있다. 최근에는 MTC통신 시스템을 위한 최적화된 RAN(Radio Access Network) 레벨에서의 논의가 증가하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 통신장치에 있어 단말 수의 증가에 따른 시그널링 또는 트레픽 오버헤드를 감소하는 방안을 제공한다. 또한 MTC 통신방식에 보다 적합할 수 있는 Layer 2의 디자인을 제안한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 무선 통신 시스템에서 통신장치의 데이터 수신방법은, 외부 통신 장치로부터 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정 정보를 포함하는 제어메시지를 수신하는 단계, 수신한 상기 PDCP 설정 정보에 따라서, 상기 통신장치가 수신한 PDCP PDU(Protocol Data Unit)의 데이터가 압축되었는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 판단결과, 상기 데이터가 압축된 경우, 상기 데이터의 압축을 해제하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템에서 통신장치의 데이터 송신방법은, 송신할 데이터의 PDCP PDU(Packet Data Convergence Protocol Protocol Data Unit)의 데이터 압축을 결정하는 단계, 기 설정된 압축 알고리즘에 따라서 상기 PDCP PDU의 데이터를 압축하는 단계 및 상기 압축한 데이터를 외부 통신 장치로 전송하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른, 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신장치는 데이터 통신을 수행하는 통신부 및 외부 통신 장치로부터 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정 정보를 포함하는 제어메시지를 수신하고, 수신한 상기 PDCP 설정 정보에 따라서, 상기 통신장치가 수신한 PDCP PDU(Protocol Data Unit)의 데이터가 압축되었는지 여부를 판단하고 상기 판단결과, 상기 데이터가 압축된 경우, 상기 데이터의 압축을 해제하는 제어부를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른, 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신장치는 데이터 통신을 수행하는 통신부 및 송신할 데이터의 PDCP PDU(Packet Data Convergence Protocol Protocol Data Unit)의 데이터 압축을 결정하고, 기 설정된 압축 알고리즘에 따라서 상기 PDCP PDU의 데이터를 압축하고, 상기 압축한 데이터를 외부 통신 장치로 전송하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, MTC 통신방식에서 단말의 수가 증가하더라도, 시그널링 및 트래픽의 오버헤드를 해소할 수 있다.

도 1은 MTC(Machine Type Communication) 시스템 구성의 일 예를 나타낸 도면,
도 2는 MTC(Machine Type Communication) 시스템 구성의 다른 일 예를 나타낸 도면,
도 3은 하향링크 LTE 프로토콜의 일부를 나타낸 도면,
도 4는 상향링크 LTE프로토콜의 일부를 나타낸 도면,
도 5는 PDCP계층과 RLC계층간의 데이터의 전달과정을 나타내기 위한 도면,
도 6은 종래 PDCP엔티티에서의 데이터 흐름을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송신방법을 나타낸 순서도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 수신방법을 나타낸 순서도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 송수신 방법이 적용되는 경우의 PDCP엔티티에서의 데이터 흐름을 나타낸 도면,
도 10은 PDCP PDU의 데이터의 압축 알고리즘과 관련된 데이터가 전송되는 방법을 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른, 데이터 송수신 방법에 있어 PDCP PDU의 데이터를 압축할 것인지를 결정하기 위한 메시지 플로우를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송수신 방법에 있어 제어메시지에 포함되는 PDCP 설정정보를 나타낸 도면,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 LTE(Long Term Evolution) 또는 반송파 결합을 지원하는 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 시스템을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널 형태를 가지는 여타의 통신 시스템에서도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위 내에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

본 명세서에서 로컬 엑세스 디바이스는 셀룰러 네트워크에 직접 연결되지 않고, 무선랜, 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth)등의 방식으로 네트워크 게이트웨이에 연결되는 장치를 의미할 수 있다.

본 명세서에서 MTC(Machine Type Communication) 디바이스는 셀룰러 네트워크에 직접 연결될 수 있는 기능을 구비한 장치를 통칭할 수 있다. MTC 디바이스는 셀룰러 네트워크뿐만 아니라 로컬 네트워크에 연결될 수도 있다. 또한 본 발명은 그 효과적인 측면에서 MTC디바이스를 기준으로 설명될 수 있으나, 본 발명이 적용될 수 있는 디바이스는 단지 MTC디바이스에 한정되지 않으며, 통신 기능을 갖춘 통신 장치에 모두 적용될 수 있다.

본 명세서에서 LTE 프로토콜에 있어서, 엔티티(entity) 또는 계층(Layer)라는 용어는 혼용될 수 있다.

도 1은 MTC(Machine Type Communication) 시스템 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 1에 따르면, MTC 시스템(100)은 오퍼레이터 도메인(Operator Domain)에 구비되어 MTC서비스를 제공하는 MTC서버(107)(MTC Server)를 중심으로 구성된다.

즉, 도 1에서는 적어도 하나 이상의 디바이스들이 MTC세부네트워크(MTC Capillary Network)(103)를 구성하고, 이들 MTC세부 네트워크(103)는 MTC 서비스를 제공하는 MTC 서버(107) 중심으로 구성된다. MTC 사용자(User)(109)는 응용 프로그램 인터페이스(API : Application Program Interface)를 이용하여 MTC 서버(107)에 접속할 수 있다.

여기서의 디바이스들은 로컬 엑세스 디바이스(101)일 수 있다. 로컬 엑세스 디바이스(101)는 셀룰러 네트워크 통신기능을 갖추고 있지 않으며, MTC 게이트웨이 디바이스(MTC Gateway Device)(105)들은 각각 로컬 연결 방식 예컨대, IEEE 802.15, 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth)등의 방식으로 로컬 엑세스 디바이스(101)와 연결될 수 있다.

또한 MTC 게이트웨이 디바이스(105)는 셀룰러 네트워크를 통해 오퍼레이터 도메인(107)에 연결될 수 있다. 로컬 엑세스 디바이스(101)들은 접속된 MTC 게이트웨이 디바이스(105)를 중심으로 MTC 세부 네트워크(103)를 구성하며, MTC 세부 네트워크(103)를 통해 로컬 엑세스 디바이스(101) 에 대한 서비스를 수행한다. MTC 세부 네트워크(103)의 예로서는 근거리 무선 네트워크로서 WLAN을 대표적으로 들 수 있고, 로컬 엑세스 디바이스(101)들은 WLAN 엑세스 포인트 디바이스를 들 수 있다. 또한 오퍼레이터 도메인(107)의 대표적인 예로서는 3G/4G 통신망을 들 수 있다.

도 2는 MTC(Machine Type Communication) 시스템 구성의 다른 일 예를 나타낸 도면이다.

도 2의 MTC 시스템에서는 적어도 하나 이상의 디바이스들이 MTC세부 네트워크를 이루는 점은 도 1에서와 동일하나 여기서의 디바이스들은 로컬 엑세스 디바이스뿐만 아니라, 3GPP 무선 통신망 등에 접속할 수 있는 즉 셀룰러 네트워크 기능을 갖춘 MTC디바이스(201) 일 수 있다. 또한 도 1에서의 로컬 엑세스 디바이스와 MTC디바이스(201)가 함께 MTC 세부 네트워크를 이룰 수 있다. 이 경우, 로컬 엑세스 디바이스들은 MTC 게이트웨이 디바이스(203)에 로컬 엑세스 방식을 이용하여 연결될 수 있다. 즉, MTC 게이트웨이 디바이스(203)는 로컬 연결 방식 예컨대, IEEE 802.15, 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth)등의 방식으로 로컬 엑세스 디바이스와 연결될 수 있다.

또한 MTC디바이스(201)들은 셀룰러 네트워크 연결을 이용하여 네트워크와 직접 통신을 수행할 수도 있고, MTC 게이트웨이 디바이스(203)을 통해서 네트워크에 연결될 수도 있다.

또한 도면에는 도시되지 않았으나, 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 MTC 게이트웨이 디바이스에 연결하기 위하여 LTE-DIRECT 또는 D2D 통신 방식을 이용하여 연결될 수도 있다.

도 3은 하향링크 LTE 프로토콜의 일부를 나타낸 도면이다.

도 3에 따르면, 하향링크에서 전송될 데이터는 SAE 베어러(bearer) 위에 IP 패킷의 형태로 프로세싱 과정에 들어간다. 프로세싱 과정에 들어온 IP 패킷들은 무선 인터페이스를 통해 전송되기 이전에 다음의 여러 가지 프로토콜 엔티티를 거치게 된다.

PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(301)는 무선 인터페이스상으로 전송되는 비트 수를 줄이기 위해 IP 헤더 압축을 수행한다. 헤더 압축 방식은 WCDMA 및 몇몇 다른 이동통신 표준에서 사용되는 표준화 된 헤더 압축 알고리즘인 ROHC(Robust Header Compression)에 기반할 수 있다. 또한 PDCP(301)는 전송 데이터에 대한 암호화(Ciphering)와 순결성(Integrity) 보호를 책임지고 있다.

수신단에서의 PDCP(301) 프로토콜은 이에 대응되는 암호 해독(Deciphering) 및 압축을 푸는 과정을 수행한다. PDCP(301) 는 SAE 베어러 별로 하나의 PDCP 엔티티가 있을 수 있다.

RLC(Radio Link Control)(303)는 분할/연접 (Segmentation/concatenation), 재전송 관리 및 데이터를 상위 계층으로 순서에 맞춰 전송하는 역할을 맡고 있다. WCDMA와는 달리 LTE 무선 접속 망 구조에는 단일 노드 밖에 없기 때문에 RLC 프로토콜도 eNodeB 에 위치한다 RLC(303)는 무선베어러 (radio bearer) 의 형태로 PDCP(301)에 대하여 서비스를 제공한다. RLC(303)는 무선베어러 별로 하나의 RLC 엔티티가 있을 수 있다.

구체적으로, RLC(303)계층은 PDCP(301)계층으로부터 전달받은 데이터들을 MAC계층(305)에서 지정한 크기로 재구성하는 역할(Segmentation/concatenation), 하위계층에서 발생한 전송실패를 재전송(Retransmission)을 통해 복구하는 역할, 그리고 MAC(305)계층의 HARQ동작으로 인한 재정렬(Re-ordering)을 하는 역할을 수행할 수 있다.

MAC(Medium Access Control)(305)은 HARQ 재전송 및 상향링크와 하향링크 스케줄링을 다룰 수 있다. 스케줄링 기능은 기지국(eNodeB)에 위치하며， 기지국(eNodeB)에는 상향링크와 하향링크들 위하여 셀 당 하나의 MAC(305) 엔티티가 있을 수 있다. HARQ 프로토콜 부분은 MAC(305) 프로토콜의 송신단 및 수신단 양쪽에 모두 존재할 수 있다. MAC(305)은 논리채널(logical channel)의 형태로 RLC 에 대하여 서비스를 제공할 수 있다.

구체적으로 MAC(305)계층은 Layer 2에서 가장 하위에 위치한 계층으로 PHY계층으로는 Transport Channel로 연결되어 있고, RLC(303)계층으로는 logical channel로 연결되어 있어서, logical channel과 transport channel사이의 멀티플렉싱을 수행한다. 이 과정에서 MAC(305)엔티티는 설정된 logical channel들의 우선순위, 그리고 각 logical channel이 전송할 수 있는 데이터 양을 결정한다. 또한 eNB가 각 단말들에게 무선자원을 적절하게 할당할 수 있도록, 무선자원할당(Schedulng Request)프로시져도 수행한다.

도 4는 상향링크 LTE프로토콜의 일부를 나타낸 도면이다.

도 4에 따르면, LTE프로토콜의 상향링크 프로토콜은 도 3에서 설명한 하향링크와 매우 유사하다. 즉, 비록 전송포맷(transport format) 선택이나 다중 안테나 전송 등에 대해서는 몇 가지 차이가 있으나，상향링크 전송에 관련된 LTE 프로토콜 구조는 하향링크 구조에 대응되며 본 명세서에서는 도 3의 설명에 갈음한다.

도 5는 PDCP계층과 RLC계층간의 데이터의 전달과정을 나타내기 위한 도면이다.

일반적으로 상위 프로토콜 계층으로부터 혹은 계층으로의 데이터 엔티티를 SDU(Service data unit) 라 하며， 하위 프로토콜 계층으로의 혹은 계층으로부터의 데이터 엔티티를 PDU(Protocol data unit)라 한다.

한편, LTE시스템의 RLC(501)은 UMTS시스템에서와 마찬가지로, TM(Transparent Mode), UM(Unacknowledged Mode) 또는 AM(Acknowledged Mode) 중 하나로 동작할 수 있다.

TM RLC엔티티는 단방향 전송으로 설정되며, 송신측 TM엔티티 또는 수신측 TM 엔티티로 설정된다. TM모드에서는 RLC PDU에 헤더가 붙지 않는다.

UM RLC엔티티 역시 단방향 전송으로 설정되어, 송신측 UM엔티티 또는 수신측 UM인티티로 설정된다. 주로 Streaming 또는 Voice 서비스처럼 전달지연에 민감하면서 약간의 데이터 손실에 둔감한 특성을 가진 서비스의 전송에 주로 이용된다. 특히 UM모드에서 RLC PDU는 아주 간략한 헤더를 가지며, 주로 재정렬의 목적으로 이용된다.

AM RLC엔티티는 양방향 전송으로 설정되며, 손실 없는 데이터 전송을 특징으로 한다. 이를 위해 하위 계층에서 발생할 수 있는 데이터 손실에 대처하기 위해서 ARQ메커니즘을 이용한다. 주로 에러없는 전송을 필요로 하는 특성을 가진 서비스, 예를 들어 SRB(signaling Radio Bearer) 또는 TCP 타입의 데이터 전송에 이용된다.

LTE에서의 UM 및 TM RLC엔티티는 UMTS의 UM 및 TM RLC엔티티와 거의 차이가 없지만, AM RLC 엔티티는 재분할(Re-segmentation)기능이 추가되어 약간의 차이가 있다.

PDCP(503)계층은 Header Compression기능, Ciphering, integrity check와 같은 security기능, handover시 무선 및 유선 자원의 효율을 높이는 Selective Transmission기능 등을 수행할 수 있다.

도 6은 종래 PDCP엔티티에서의 데이터 흐름을 나타낸 도면이다.

도 6에서는 편의상 기지국 또는 E-UTRAN으로부터 단말(User Equipment; UE)로 데이터를 전송하는 경우를 가정하여 설명하나, 반대로 UE로부터 기지국 또는 E-UTRAN으로 데이터를 전송하는 경우도 동일한 과정을 거치게 된다.

먼저 PDCP는 전송할 데이터에 대해서 Sequence numbering을 수행한다(601). 그리고 나서 PDCP는 선택적으로 IP 헤더의 압축을 수행할 수 있다(603). 헤더의 압축은 ROHC(Robust Header Compression)에 기반할 수 있다. 헤더가 압축되고 난 뒤 Control Plane에 한해서 Integrity Protection을 수행한다(605). 구체적으로 PDCP SDU와 연관된 패킷은 Integrity Protection을 수행하고, PDCP SDU와 연관되지 않은(not associated) 패킷은 Integrity Protection과정을 거치지 않을 수도 있다.

다음 607단계에서 PDCP는 데이터 패킷을 암호화한다. 609단계에서, 단말이 암호화를 해독하기 위해 필요한 정보를 담은 PDCP 헤더가 추가된 후 PDCP의 출력은 RLC로 입력된다.

도면에 도시되지는 않았으나, 이후의 데이터 플로우를 설명하면 다음과 같다.

RLC 프로토콜은 PDCP SDU에 대한 분할 및/혹은 연접을 수행하고 뒤이어 RLC 헤더를 붙인다. 헤더는 단말에서 순서에 맞는 데이터 전송 및 재전송 시 RLC PDU의 식별을 위해 시용된다. RLC PDU들은 MAC 계층으로 전달되며 여러 개의 RLC PDU들이 하나의 MAC SDU로 합쳐진 뒤에 MAC 헤더 가 첨부되어 전송블록을 형성한다. 전송블록의 크기는 link adaptation에 의해 선택된 순시 데이터 속도에 따라 달라질 수 있다. 마지막으로 물리(PHY)계층은 에러검출의 목적으로 전송블록에 CRC를 붙이고 코딩 및 변조를 수행한 후에 최종 신호를 전파로 송신한다.

전송블록을 수신한 단말에서는 상술한 과정이 역순으로 수행된다. 구체적으로 수신 단말의 RLC의 출력은 PDCP로 입력된다. PDCP는 611단계에서 PDCP헤더를 제거한다. 그리고 암호화를 해독하고, Integrity Verification을 수행할 수 있다(613,615). 송신측 PDCP계층에서와 같이 PDCP SDU와 관련 없는 패킷들은 Integrity Verification단계를 수행하지 않고 바로 헤더 압축 해제 단계를 수행할 수 있다(617). 이후 PDCP는 하위계층 SDU들의 중복 검출(duplicate detection)을 수행할 수도 있다(619).

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송신방법을 나타낸 순서도이다.

701단계에서 먼저 기지국은 PDCP PDU의 데이터를 압축할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어 기지국은 상기 PDCP PDU의 최종 수신단이 MTC 디바이스인 경우에 PDCP PDU의 데이터를 압축할 것으로 결정할 수 있다. 그러나 기지국이 PDCP PDU의 데이터를 압축할 것으로 결정하는 경우가 이에 한정되는 것은 아니다. 기지국은 단말과의 무선통신에 있어서, LTE프로토콜에 따라 데이터를 가공할 수 있고, PDCP PDU에 대해서 헤더가 아닌 데이터를 포함하고 있는 페이로드(Payload)부분에 대해서 압축을 할 수 있다. PDCP PDU의 압축 여부는 수신 단말의 종류에 따라 상이할 수 있다. 만일 PDCP PDU의 압축을 수행하지 않는 경우에는 헤더만을 압축하고, 암호화 및 무결성 보호 단계만을 수행하고 RLC로 전달할 수 있다(702).

만일 PDCP PDU의 데이터를 압축할 것으로 결정된 경우에는 미리 설정된 압축 알고리즘을 이용하여 PDCP PDU의 데이터 부분을 압축할 수 있다(703). 이때 미리 설정된 압축 알고리즘은 데이터 압축 알고리즘이 다양하게 사용될 수 있다.

본 발명에서는 PDCP PDU의 데이터 부분 즉, 헤더를 제외한 페이로드(Payload)부분을 압축하는 방식을 제안한다.

데이터 압축의 원리는 데이터 스트림(stream)의 패턴을 identification하는 것이다. 즉, 데이터압축이란 동일한 정보를 표현하는 보다 더 효과적인 방법을 선택하는 것과 같다. 따라서, 데이터 압축 알고리즘을 데이터에 적용하는 것은 가능한 많은 중복을 제거하기 위한 것이다. 압축 스킴(scheme)의 효율성과 효용성은 압축률 즉, 압축된 부분에 대한 압축되지 않은 부분의 크기 비율로 측정될 수 있다. 보통의 경우 압축률이 2:1이라는 것은 압축된 데이터가 원본데이터의 절반크기임을 의미한다.

데이터를 압축하기 위해 사용 가능한 많은 알고리즘이 있다. 몇몇의 알고리즘들은 알고리즘내에 있는 특정한 미듐(medium)과 중복(redundancies)을 활용하도록 설계되어 있다. 그러나, 특정한 medium과 redundancies가 아닌 다른 종류의 데이터에 적용되는 경우 그 효과가 현저히 떨어질 수 있다.

예컨대, MPEG(Motion Picture Experts Group) 표준은 비디오 데이터 내의 하나의 프레임과 다른 프레임들 간 상대적으로 작은 차이들을 이용하도록 설계되어있다. 따라서, 움직이는 동영상에 적용하는 경우, 높은 성능이 발휘될 수 있으나, 텍스트에 적용되는 경우에는 그렇지 아니하다.

데이터 압축 이론에 있어서 가장 중요한 점 중 하나는 Shannon? Limit으로 알려져 있는 이론적인 한계점이 존재한다는 점이다. Shannon? Limit는 주어진 소스 데이터를 얼마나 압축할 수 있는지를 알려준다. Shannon? Limit을 초과하게 되면, 압축된 데이터를 복원하는 것이 불가능하다. 현대 압축 알고리즘들은 고속의 프로세서를 이용하여 Shannon? Limit에 근접할 수 있었으나, 결코 그 한계를 초과할 수는 없다.

계층 2(Layer 2)의 데이터 압축은 Layer 2의 무선인터넷 프로토콜(WAN protocol)의 페이로드부분을 압축하는 것을 의미할 수 있다. 여기서 무선 인터넷 프로토콜은 PPP, Frame Relay, High-Level Data Link Control (HDLC), X.25, 그리고 Link Access Procedure, Balanced (LAPB) 중 어느 하나를 의미할 수 있다. Layer 2의 헤더부분은 압축의 대상에 포함되지 않는다. 그러나 상위계층 프로토콜의 헤더를 포함하는 전체 페이로드 데이터 부분은 압축될 수 있다. 데이터를 압축하는 데 사용되는 알고리즘에는 제한이 없으나, Stacker알고리즘 또는 Predictor알고리즘 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명에서 제안하는 데이터의 압축은 텍스크 유형의 데이터인 경우에 훨씬 높은 압축률을 보여준다. 특히 MTC Gateway에서 압축된 데이터의 사용은 MTC디바이스의 수가 늘어날수록 보다 높은 Gain을 제공할 수 있다.

704단계에서 압축된 데이터를 RLC로 전달할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 수신방법을 나타낸 순서도이다.

수신 장치에서는 미리 송신 장치로부터 PDCP PDU의 데이터를 압축하는데 이용되는 알고리즘에 대한 정보를 수신한다(801).

그리고 나서, 수신 장치는 PDCP 설정정보를 포함하는 제어메시지를 수신할 수 있다(802). 여기서 수신 장치는 PDCP PDU의 데이터를 압축하는데 이용되는 알고리즘에 관한 정보와 PDCP설정 정보를 모두 포함하는 하나의 제어메시지를 수신할 수도 있고, PDCP PDU의 데이터를 압축하는데 이용되는 알고리즘에 관한 정보를 포함하는 제어메시지와 PDCP설정정보를 포함하는 제어메시지를 각각 수신할 수도 있다.

PDCP의 설정 정보는 PDCP PDU의 데이터가 압축되었는지 여부를 나타내는 적어도 하나 이상의 파라미터들을 포함할 수 있다. 구체적으로 수신 장치가 수신하는 PDCP PDU의 압축여부를 나타내는 정보, 최대 컨텍스트 인덱스(Maximum Context Index ; maxCID)정보, 데이터의 압축 알고리즘을 지원하는 적어도 하나의 프로파일 주소 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한 제어메시지와 PDCP PDU 데이터의 압축 알고리즘에 관한 정보는 RRC시그널링을 통해 전송될 수 있다.

PDCP 설정 정보에 따라서, 803단계에서는 수신한 PDCP PDU가 압축되었는지 여부를 판단한다. 압축되지 않은 경우에는 종래 PDCP PDU의 처리 프로세스에 따라서 처리할 수 있다. 만일 PDCP설정 정보에 의했을 때, PDCP PDU가 압축된 경우에는, 수신한 PDCP PDU의 압축 알고리즘에 관한 정보와 PDCP설정 정보를 이용하여 압축을 해제할 수 있다(804).

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 송수신 방법이 적용되는 경우의 PDCP엔티티에서의 데이터 흐름을 나타낸 도면이다.

도 9에서는 도 6과 같이 편의상 기지국 또는 E-UTRAN으로부터 단말(User Equipment; UE)로 데이터를 전송하는 경우를 가정하여 설명하나, 반대로 UE로부터 기지국 또는 E-UTRAN으로 데이터를 전송하는 경우도 동일한 과정을 거치게 된다.

도 9는 데이터 압축(data compression) 모듈이 추가된 것 말고는, 도 6의 PDCP 엔티티에서의 데이터 흐름과 동일하다. 즉, PDCP는 전송할 데이터에 대해서 Sequence numbering을 수행한다(901). 그리고 나서 PDCP는 선택적으로 IP 헤더의 압축을 수행할 수 있다(902). 헤더의 압축은 ROHC(Robust Header Compression)에 기반할 수 있다. 헤더가 압축되고 난 뒤 본 발명에 의해 PDCP PDU의 데이터 압축을 수행할 수 있다(903). 데이터 압축이 수행되고 난 뒤에, Control Plane에 한해서 Integrity Protection을 수행한다(904). 구체적으로 PDCP SDU와 연관된 패킷은 Integrity Protection을 수행하고, PDCP SDU와 연관되지 않은(not associated) 패킷은 Integrity Protection과정을 거치지 않을 수도 있다.

다음 905단계에서 PDCP는 데이터 패킷을 암호화한다. 906단계에서, 단말이 암호화를 해독하기 위해 필요한 정보를 담은 PDCP 헤더가 추가된 후 PDCP의 출력은 RLC로 입력된다.

전송블록을 수신한 단말에서는 상술한 과정이 역순으로 수행된다. 구체적으로 수신 단말의 RLC의 출력은 PDCP로 입력된다. PDCP는 907단계에서 PDCP헤더를 제거한다. 그리고 암호화를 해독하고, Integrity Verification을 수행할 수 있다(908,909). 송신측 PDCP계층에서와 같이 PDCP SDU와 관련 없는 패킷들은 Integrity Verification단계를 수행하지 않고 바로 데이터 압축 해제 단계를 수행할 수도 있다(910). 데이터의 압축을 해제하고 난 뒤, 헤더 압축 해제 단계를 수행할 수 있다(911). 이후 PDCP는 하위계층 SDU들의 중복 검출(duplicate detection)을 수행할 수도 있다(912).

도 10은 PDCP PDU의 데이터의 압축 알고리즘과 관련된 데이터가 전송되는 방법을 나타낸 도면이다.

도 10에서의 E-UTRAN은 LTE 셀룰러 네트워크를 의미하고 기지국(eNB)를 통해서 단말과 통신할 수 있다. 기지국은 단말에 RRC연결 재설정(RRCConnectionReconfiguration)메시지를 전달할 수 있다(1001). 기지국이 단말에 전달하는 RRCConnectionReconfiguration메시지에는 본 발명의 PDCP PDU의 데이터의 압축에 사용되는 알고리즘에 관한 정보가 포함될 수 있다.

UE는 기지국으로부터 RRC연결 재설정 메시지를 수신하면, 단말은 그에 대한 응답(response)으로 RRC연결재설정완료(RRCConnectionReconfigurationComplete)메시지를 전송할 수 있다(1003).

UE가 기지국 즉, E-UTRAN으로 전송하는 RRC연결재설정완료(RRCConnectionReconfigurationComplete)메시지에는, UE가 기지국으로 전송하는 데이터의 PDCP PDU의 데이터부의 압축 알고리즘에 관한 정보가 포함되어 있을 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른, 데이터 송수신 방법에 있어 PDCP PDU의 데이터를 압축할 것인지를 결정하기 위한 메시지 플로우를 나타낸 도면이다.

도 11에 따르면, RRC는 PDCP계층에 PDCP PDU의 데이터부분을 압축할 것인지를 트리거링(triggering)할 수 있다.

1101단계에서 RRC는 PDCP계층으로 PDCP PDU의 데이터의 압축을 지시하는 메시지를 전송할 수 있다. 여기에 포함되는 파라미터들에는 압축에 사용되는 알고리즘이 포함될 수 있고, 다양한 알고리즘이 사용될 수 있다.

1103단계에서 RRC의 압축 활성화 메시지에 대응하여 PDCP는 그 응답을 전송할 수 있다.

또한 PDCP PDU의 데이터의 압축을 비활성화 하는 경우에는 RRC가 PDCP PDU의 데이터를 압축하지 않도록 압축 비 활성화(Disable Compression)메시지를 전송할 수 있다(1105).

이 경우 이에 대해서 PDCP가 그에 대한 응답(Confirmation)을 전송할 수 있음은 앞선 1103단계와 같다(1107).

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송수신 방법에 있어 제어메시지에 포함되는 PDCP 설정정보를 나타낸 도면이다.

도 12에 따르면, PDCP설정정보는 헤더 압축과 데이터 압축을 나타내는 부분으로 나뉠 수 있으며, 각 부분은 본 발명에 따른 통신장치가 송수신하는 PDCP PDU의 압축여부를 나타내는 정보, 통신장치가 사용할 수 있는 최대 컨텍스트 인덱스(Maximum Context Index ; maxCID)정보, 데이터의 압축 알고리즘을 지원하는 적어도 하나의 프로파일 주소 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 13에 따르면, 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 데이터 송수신 장치(1300)는 통신부(1301) 및 제어부(1303)를 포함할 수 있다. 도 13에는 통신부(1301) 및 제어부(1303)만을 도시하였으나, 구현자의 선택에 따라 별도의 복수개의 구성으로 나누어 설계될 수 있음을 명시한다.

통신부(1301)는 유선 또는 무선 데이터 통신을 수행할 수 있다. 통신부(1301)가 수행할 수 있는 통신 방식은 어느 한가지 방식으로 한정되지 않으며, 셀룰러 네트워크뿐만 아니라, 로컬 엑세스 방식의 연결도 가능하다.

제어부(1303)는 외부 통신 장치로부터 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정 정보를 포함하는 제어메시지를 수신하고, 수신한 PDCP 설정 정보에 따라서, 통신장치가 수신한 PDCP PDU(Protocol Data Unit)의 데이터가 압축되었는지 여부를 판단하고 판단결과, 데이터가 압축된 경우, 상기 데이터의 압축을 해제할 수 있다.

또한 제어부(1303)는 송신할 데이터의 PDCP PDU(Packet Data Convergence Protocol Protocol Data Unit)의 데이터 압축을 결정하고, 기 설정된 압축 알고리즘에 따라서 PDCP PDU의 데이터를 압축하고, 압축한 데이터를 외부 통신 장치로 전송할 수 있다.

또한 제어부(1303)는 송신할 데이터의 PDCP PDU(Packet Data Convergence Protocol Protocol Data Unit)의 데이터 압축을 결정하기 전, 기 설정된 압축 알고리즘에 관한 정보와 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정 정보를 포함하는 제어메시지를 송신할 수 있다.

이상에서 설명된 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한 앞서 설명된 본 발명에 따른 실시 예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1300: 데이터 송수신 장치
1301: 통신부
1303: 제어부

Claims

무선 통신 시스템에서 통신장치의 데이터 수신방법에 있어서,
외부 통신 장치로부터 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정 정보를 포함하는 제어메시지를 수신하는 단계;
수신한 상기 PDCP 설정 정보에 따라서, 상기 통신장치가 수신한 PDCP PDU(Protocol Data Unit)의 데이터가 압축되었는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단결과, 상기 데이터가 압축된 경우, 상기 데이터의 압축을 해제하는 단계;를 포함하는 데이터 수신방법.
제 1항에 있어서, 상기 PDCP 설정정보는,
상기 통신장치가 송수신하는 PDCP PDU의 압축여부를 나타내는 정보, 상기 통신장치가 사용할 수 있는 최대 컨텍스트 인덱스(Maximum Context Index ; maxCID)정보, 상기 데이터의 압축 알고리즘을 지원하는 적어도 하나의 프로파일 주소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 데이터 수신방법.
제 1항에 있어서, 상기 제어메시지는,
무선 자원 설정(Radio Resource Control;RRC) 시그널을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신방법.
제 1항에 있어서, 상기 기지국으로부터 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정정보를 포함하는 제어메시지를 수신하는 단계 이전에,
기지국으로부터 상기 PDCP PDU(Packet Data Convergence Protocol Protocol Data Unit)의 압축 알고리즘에 관한 정보를 수신하는 단계;를 더 포함하는 데이터 수신방법.
제 4항에 있어서, 상기 압축 알고리즘에 관한 정보는,
무선 자원 설정(Radio Resource Control;RRC) 시그널을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신방법.
무선 통신 시스템에서 통신장치의 데이터 송신방법에 있어서,
송신할 데이터의 PDCP PDU(Packet Data Convergence Protocol Protocol Data Unit)의 데이터 압축을 결정하는 단계;
기 설정된 압축 알고리즘에 따라서 상기 PDCP PDU의 데이터를 압축하는 단계; 및
상기 압축한 데이터를 외부 통신 장치로 전송하는 단계;를 포함하는 데이터 송신방법.
제 6항에 있어서, 상기 송신할 데이터의 PDCP PDU(Packet Data Convergence Protocol Protocol Data Unit)의 데이터 압축을 결정하는 단계 이전에,
상기 기 설정된 압축 알고리즘에 관한 정보와 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정 정보를 포함하는 제어메시지를 송신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 7항에 있어서, 상기 PDCP 설정정보는,
상기 통신장치가 송수신하는 PDCP PDU의 압축여부를 나타내는 정보, 상기 통신장치가 사용할 수 있는 최대 컨텍스트 인덱스(Maximum Context Index ; maxCID)정보, 상기 데이터의 압축 알고리즘을 지원하는 적어도 하나의 프로파일 주소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 7항에 있어서, 상기 압축 알고리즘에 관한 정보와 상기 제어메시지는 무선 자원 설정(Radio Resource Control;RRC) 시그널을 통해 상기 외부 통신 장치로 송신하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
무선통신 시스템에서의 데이터 송수신장치에 있어서,
데이터 통신을 수행하는 통신부; 및
외부 통신 장치로부터 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정 정보를 포함하는 제어메시지를 수신하고, 수신한 상기 PDCP 설정 정보에 따라서, 상기 통신장치가 수신한 PDCP PDU(Protocol Data Unit)의 데이터가 압축되었는지 여부를 판단하고 상기 판단결과, 상기 데이터가 압축된 경우, 상기 데이터의 압축을 해제하는 제어부;를 포함하는 데이터 송수신장치.
제 10항에 있어서, 상기 PDCP 설정정보는,
상기 통신장치가 송수신하는 PDCP PDU의 압축여부를 나타내는 정보, 상기 통신장치가 사용할 수 있는 최대 컨텍스트 인덱스(Maximum Context Index ; maxCID)정보, 상기 데이터의 압축 알고리즘을 지원하는 적어도 하나의 프로파일 주소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 데이터 송수신장치.
제 10항에 있어서, 상기 제어메시지는,
무선 자원 설정(Radio Resource Control;RRC) 시그널을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 10항에 있어서, 상기 제어부는,
기지국으로부터 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정정보를 포함하는 제어메시지를 수신하기 전, 기지국으로부터 상기 PDCP PDU(Packet Data Convergence Protocol Protocol Data Unit)의 압축 알고리즘에 관한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 13항에 있어서, 상기 압축 알고리즘에 관한 정보는,
무선 자원 설정(Radio Resource Control;RRC) 시그널을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
무선통신 시스템에서의 데이터 송수신장치에 있어서,
데이터 통신을 수행하는 통신부; 및
송신할 데이터의 PDCP PDU(Packet Data Convergence Protocol Protocol Data Unit)의 데이터 압축을 결정하고, 기 설정된 압축 알고리즘에 따라서 상기 PDCP PDU의 데이터를 압축하고, 상기 압축한 데이터를 외부 통신 장치로 전송하는 제어부;를 포함하는 데이터 송수신장치.
제 15항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 송신할 데이터의 PDCP PDU(Packet Data Convergence Protocol Protocol Data Unit)의 데이터 압축을 결정하기 전, 상기 기 설정된 압축 알고리즘에 관한 정보와 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 설정 정보를 포함하는 제어메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 15항에 있어서, 상기 PDCP 설정정보는,
상기 통신장치가 송수신하는 PDCP PDU의 압축여부를 나타내는 정보, 상기 통신장치가 사용할 수 있는 최대 컨텍스트 인덱스(Maximum Context Index ; maxCID)정보, 상기 데이터의 압축 알고리즘을 지원하는 적어도 하나의 프로파일 주소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.
제 15항에 있어서, 상기 압축 알고리즘에 관한 정보와 상기 제어메시지는,
무선 자원 설정(Radio Resource Control;RRC) 시그널을 통해 상기 외부 통신 장치로 송신하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신장치.