KR20170004598A - 헤더 압축을 이용한 패킷 통신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

헤더 압축을 이용한 패킷 통신 방법 및 장치를 개시한다. 상기 방법은, 헤더 압축 프로토콜을 사용하여 전송될 패킷을 생성하는 과정과, 전송 계층에서 상기 패킷이 손실되었는지를 판단하는 과정과, 상기 패킷이 손실된 경우 압축되지 않은 헤더를 가지는 풀 패킷을 전송하는 과정을 포함한다. 송신 장치는 전송 계층에서의 패킷 손실을 감지하였을 때 ROHC 계층을 IR 상태로 천이시켜 IR 패킷이 전송되도록 한다.

Description

헤더 압축을 이용한 패킷 통신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COMMUNICATING PACKETS USING HEADER COMPRESSION}

본 발명은 헤더 압축 통신에서 패킷 누락(packet drop)을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

인터넷 프로토콜(Internet Protocol: IP) 프로토콜 기술을 무선 통신 환경에 적용하게 되는 경우 패킷 헤더에 의한 오버헤드가 과도하게 되여 무선 링크 상의 낮은 전송율 및 높은 비트 에러율과 같은 문제가 발생하게 될 수 있다. 일 예로 IPv6(IP version 6) 음성 통신 패킷의 경우 패킷 페이로드는 일반적으로 전체 패킷의 22% 만을 점유하게 되며, 이에 따라 대역폭의 낭비가 발생하고 패킷 에러로 인하여 패킷이 폐기되는 확률이 높아지는 문제점들이 발생할 수 있다.

헤더 압축은 상기한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위하여 개발된 것으로서, 대표적인 헤더 압축 메커니즘으로 ROHC(Robust Header Compression)가 있다. 네트워크 상에서의 데이터 전송시 동일 스트림 내 패킷들의 대부분의 헤더 필드들은 동일한 필드 값을 가진다. ROHC 메커니즘은 하나의 패킷을 기준 패킷으로 사용하고, 다른 패킷들에 대해서는 기준 패킷 대비 변경된 정보 만을 헤더 필드 내에 포함시킴으로써 패킷 헤더를 압축하여, 패킷 헤더 오버헤드를 절약하고 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.

3G(3rd Generation) 기반의 LTE(Long Term Evolution)와 같은 이동 통신 시스템에서 ROHC는 무선 트래픽 스택의 계층 중 하나인 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층 내의 압축기(compressor) 및 압축복원기(decompressor)에 의해 처리될 수 있다. 그런데 헤더 압축된 패킷들 중 하나가 하위 계층에서 드롭(drop) 혹은 손실(miss)된 경우, PDCP 계층 내의 압축기는 상기한 드롭 혹은 손실을 즉시 인식할 수 없다. 특히 ROHC의 동작 모드들 중 U(Unidirectional) 모드에서 패킷들은 압축기로부터 압축복원기로 향하는 단지 한 방향으로만 송신되며, 압축복원기는 압축기로 피드백을 전송하지 않는다. 따라서 패킷의 드롭이 발생한 경우 새로운 기준 패킷이 전송되기 이전까지 모든 패킷들이 삭제되며 이로 인해 통화 중단(call drop)이 발생하게 될 수 있다.

본 발명은 헤더 압축을 이용한 패킷 통신 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 하위 계층에서의 패킷 드롭시 패킷을 신속하게 복원하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 하위 계층에서의 패킷 드롭을 헤더 압축을 담당하는 상위 계층으로 보고하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 패킷 드롭의 발생시 기준 패킷을 신속하게 재전송하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법은; 헤더 압축을 이용한 패킷 통신 방법에 있어서, 헤더 압축 프로토콜을 사용하여 전송될 패킷을 생성하는 과정과, 전송 계층에서 상기 패킷이 손실되었는지를 판단하는 과정과, 상기 패킷이 손실된 경우 압축되지 않은 헤더를 가지는 풀 패킷을 전송하는 과정을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 장치는; 헤더 압축을 이용한 패킷 통신 장치에 있어서, 헤더 압축 프로토콜을 사용하여 전송될 패킷을 생성하고, 상기 패킷이 전송 계층에서 손실되었는지를 판단하며, 상기 패킷이 손실된 경우 압축되지 않은 헤더를 가지는 풀 패킷을 전송할 것으로 결정하는 프로세서와, 상기 풀 패킷을 수신 장치로 전송하는 송신부를 포함한다.

본 발명의 특정한 바람직한 실시예들의 상기에서 설명한 바와 같은 또한 다른 측면들과, 특징들 및 이득들은 첨부 도면들과 함께 처리되는 하기의 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템의 간략화된 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 헤더 압축을 사용하는 송수신 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 패킷 손실로 인한 RTP 타임아웃이 발생하는 절차를 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 손실 시 IR 패킷의 전송을 위한 절차를 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 패킷 손실을 보상하기 위한 통신 절차를 나타낸 흐름도이다.
상기 도면들을 통해, 유사 참조 번호들은 동일한 혹은 유사한 엘리먼트들과, 특징들 및 구조들을 도시하기 위해 사용된다는 것에 유의해야만 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시예를 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.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

본 개시의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, OFDM 기반의 무선통신 시스템을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 명세서에서 청구하고자 하는 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템 및 서비스에도 본 명세서에 개시된 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 적용 가능하며, 이는 당해 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템의 간략화된 구조를 도시한 것이다. 도시한 시스템은 일 예로서, 3G, LTE, 4G, pre-5G, 5G와 같은 통신 시스템이 될 수 있다.

도 1을 참조하면, 단말(User Equipment: UE or Mobile Station: MS)(110)은 네트워크(120)와 무선 링크를 통해 통신을 수행할 수 있다. 상기 무선 링크는 제어 정보나 시그널링, 데이터 트래픽 등을 담은 패킷들을 운반할 수 있다. 네트워크(120)는 기지국(Node B: NB or Evolved Node B: ENB or Base Station: BS) 및 적어도 하나의 코어 네트워크 노드들로 구성되어, 단말(110)로부터의 패킷들을 IP 네트워크로 전달하거나 IP 네트워크로터의 패킷들을 단말(110)로 전송할 수 있다. 단말(110)과 네트워크(120) 사이의 무선 링크에서는 요구되는 서비스 품질(Quality of Service: QoS)을 만족시키기 위하여 HARQ(Hybrid Automatic Retransmission request)가 지원된다.

LTE와 같은 이동통신 시스템에서는 IP를 통한 음성통화(Voice over IP: VoIP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스되며, 기지국은 셀 내 단말들의 상황 정보를 취합해서 스케줄링을 수행할 수 있다. 이와 같이 LTE를 기반으로 하는 VoIP를 VoLTE라고 칭한다. VoLTE는 기존 회선 교환(Circuit Switched: CS)의 음성 통화를 대체하기 위해 제안된 IMS(IP Multimedia Subsystem) 기반의 VoIP 서비스, 즉 멀티미디어 통화(multimedia telephony: MMTel) 서비스이다.

VoIP 패킷은 IP 네트워크를 통한 실시간 음성 트래픽의 전송을 지원하기 위하여 IP/UDP(User Datagram Protocol)/RTP(Real Time Protocol) 헤더와 VoIP 프레임으로 구성되는데, IP/UDP/RTP헤더는 ROHC를 통해 일 예로 1 내지 15 바이트 정도로 압축될 수 있다. ROHC는 음성 통화 동안 교환되는 IP, UDP/TCP 및 RTP 패킷들의 헤더를 압축하기 위한 기술로서 패킷 페이로드가 아닌 패킷 헤더들만을 압축한다. RTP 압축 프로토콜은 음성 및 비디오 RTP 트래픽의 IP/UDP/RTP 헤더들을 일 예로 40 바이트에서 4 바이트 미만으로 압축할 수 있다. ROHC는 또한 IP/UDP, IP/TCP, IP 헤더에 대한 압축을 지원할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 헤더 압축을 사용하는 송수신 구조를 도시한 것이다. 여기에서 송신 장치(200)와 수신 장치(220)의 각각은 단말(110) 혹은 네트워크 노드, 일 예로 기지국이 될 수 있다. 상향링크(Uplink: UL) 통신의 경우 송신 장치(200)는 단말(110)이 되고 수신 장치(220)는 기지국이 된다. 반면 하향링크(Downlink: DL) 통신의 경우 송신 장치(200)는 기지국이 되고 수신 장치는 단말(110)이 된다.

도 2를 참조하면, 송신 장치(200)는 패킷 생성부(205)와 헤더 압축부(210) 및 송신부(215)로 구성된다. 패킷 생성부(205), 헤더 압축부(210) 및 송신부(215)의 적어도 일부는 하나 혹은 그 이상의 프로세서로서 구현될 수 있다. 패킷 생성부(205)는 어플리케이션 계층을 담당하는 어플리케이션 프로세서가 될 수 있으며, 사용자 트래픽을 담은 IP 패킷을 생성한다. 일 예로 VoLTE의 경우 패킷 생성부(205)는 VoIP 패킷들을 생성하여 헤더 압축부(210)로 전달할 수 있다.

헤더 압축부(210)는 ROHC 방식에 따른 압축기(compressor)를 포함하며, 패킷 생성부(205)로부터 전달되는 VoIP 패킷들의 헤더를 압축할 수 있다. 일 실시예로서 헤더 압축부(210)는 LTE 무선 프로토콜 스택의 한 계층인 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층에 대응할 수 있다. 송신부(215)는 헤더 압축부(210)로부터 전달된 헤더 압축된 패킷 혹은 기준 패킷을 정해진 통신 프로토콜에 따라 무선 신호에 실어 무선 링크(240)를 통해 전송하는 전송 계층에 해당한다. 송신부(215)는 이를 위해 HARQ 프로세싱과 무선 링크 제어(Radio Link Control) 계층 및 물리 계층의 동작을 담당할 수 있다.

VoIP 패킷이 담긴 무선 신호는 무선 링크(240)를 통해 수신 장치(220)로 도달한다.

수신 장치(220)는 수신부(235)와 헤더 복원부(230) 및 패킷 분석부(225)로 구성된다. 수신부(235)는 무선 링크(240)를 통해 수신된 무선 신호를 처리하여 데이터 패킷들을 추출한 후 헤더 복원부(230)로 전달한다. 헤더 복원부(230)는 ROHC 방식에 따른 압축복원기(decompressor)를 포함하며, 입력된 데이터 패킷의 포맷을 검사하여 압축된 헤더가 포함된 경우 원래의 전체 헤더를 복원한 후 입력된 데이터 패킷의 페이로드에 복원된 헤더의 컨텍스트를 첨부함으로써 원래의 VoIP 패킷을 복구한다. 복구된 VoIP 패킷은 패킷 분석부(225)로 전달된다. 패킷 분석부(225)는 송신 장치(200)의 패킷 생성부(205)에 대응하여 동작하며, 입력된 VoIP 패킷에서 사용자 트래픽을 추출하고 처리(processing)한다.

VoIP 패킷은 IP 헤더와 UDP 헤더 및 RTP 헤더를 포함하며, 이들을 IP/UDP/RTP 헤더라 칭한다. IP 헤더는 일반적으로 여분의 정적 정보(static information)를 포함한다. 4비트의 프로토콜 버전(Protocol Version)은 인터넷 헤더의 포맷을 나타낸다.

이하 IP 헤더에 포함될 수 있는 정보 필드들을 설명한다.

헤더 길이(Header Length)는 인터넷 헤더의 길이이며 데이터의 시작을 지시한다. 서비스 유형(Type Of Service)은 지연(Delay)과 신뢰성(Reliability) 및 효율성(Throughput)의 측면에서 원하는 서비스의 품질을 나타내는 정보이다. 전체 길이(Total Length)는 옥텟 단위로 측정된 패킷(헤더 및 데이터)의 길이이다. 패킷 식별자(Packet Identifier)는 데이터그램의 조각들(fragments)을 조립하기 위해 송신 노드에서 할당한 식별값이다. 각각 1비트인 3개의 플래그들 중 첫번째 예비된 비트는 0으로 설정되며, 두 번째 비트인 DF는 조각(Fragment)인지의 여부를 나타내는 플래그이고, 세 번째 비트인 MF는 마지막 조각인지의 여부를 나타내는 플래스이다. 조각 옵셋(Fragment Offset)은 해당 조각이 데이터그램의 어느 위치에 속하는지를 나타낸다. 유효시간(Time To Live: TTL)은 해당 데이터그램이 잔류할 수 있는 최대 시간을 나타낸다. 프로토콜 식별자(Protocol Identifier)는 데이터그램의 데이터 부분에서 사용되는 프로토콜(여기서는 TCP)을 나타낸다. 헤더 체크섬(Header Checksum)은 헤더 만의 오류정정 정보이다. 근원지 주소(Source Address)와 목적지 주소(Destination Address)는 각각 근원지와 목적지의 IP 주소를 나타낸다. 이들 중 변화하는 정보, 즉 동적 정보(Dynamic information)는 전체 길이와 패킷 식별자와 헤더 체크섬이다.

이하 TCP 헤더에 포함될 수 있는 정보 필드들에 대해 설명한다.

근원지 포트(Source Port)와 목적지 포트(Destination Port)는 각각 근원지와 목적지의 포트번호를 나타낸다. 시퀀스 번호(Sequence Number)는 첫 번째 데이터 옥텟의 시퀀스 번호를 나타낸다. 응답 번호(Acknowledge Number)는 송신 노드에서 수신하기를 기대하는 다음 시퀀스 번호이다. 데이터 옵셋은 헤더의 길이를 나타낸다. 표준화된 TCP 응답(Acknowledge: ACK)의 경우에 응답(Acknowledge)의 유형을 결정하는데 사용되는 제어 비트들이 더 포함될 수 있다. 상기 제어 비트들의 의미는 하기에 나타낸 바와 같다.

URG(Urgent Pointer) : 긴급 지시자(Urgent Pointer) 필드의 유효 여부를 나타냄.

ACK(Acknowledge) : 패킷이 응답을 구성하는지의 여부를 나타냄.

PSH(Push) : "푸쉬(Push)" 기능이 요구되었는지를 나타냄.

RST(Reset) : 접속 리셋이 요구되었는지를 나타냄.

SYN(Synchronization) : 시퀀스 번호들을 동기화함.

FIN(Final) : 송신 노드에서 더 이상 전송할 데이터가 없음을 나타냄.

윈도우 크기(Window Size)는 송신 노드에서 수용할 수 있는 시퀀스 번호의 최대 크기를 나타낸다. TCP 체크섬은 헤더와 데이터의 체크섬이다. 긴급 지시자(Urgent Pointer)는 이어지는 긴급 데이터의 시퀀스 번호를 나타낸다. 상기한 TCP 헤더의 필드들 중에서 동적 정보는 근원지 및 목적지 포트와 데이터 옵셋 및 제어 비트들 중 일부를 제외한 나머지이다.

헤더 압축부(210)와 헤더 복원부(230)는 ROHC 방식에 따른 패킷들의 처리를 담당한다. ROHC 방식에 따르면, 헤더 압축부(210)는 3개의 상태들(states), 즉 IR(Initial and Refresh) 상태, FO(First Order) 상태, 및 SO(Second Order) 상태를 가질 수 있다. IR 상태는 압축기가 방금 생성(creat)되거나 재설정(reset)된 상태로서, IR 상태에서는 압축되지 않은 헤더, 즉 전체 헤더(full header)가 전송된다. IR 상태에서 전송되는 패킷들을 IR 패킷들이라 칭한다. 다시 말해서 IR 패킷들은 압축기가 IR 상태로 동작할 때 헤더 컨텍스트의 정적 부분(static part)을 통신하기 위하여 사용된다.

FO 상태에서는 압축기가 IP 주소, 포트 번호와 같은 정적 필드들을 인식하고 저장한다. 또한 FO 상태에서 압축기는 동적 필드들의 차이값들을 전송한다. 즉, FO 상태는 정적 필드들을 압축하면서 부분적으로 동적 필드들을 압축되는 상태이다. IR-DYN(initialization and refresh-dynamic part: IR-DYN) 패킷들은 FO 상태에서 동적 부분(dynamic part)을 통신하기 위하여 사용된다. SO 상태에서 압축기는 RTP 시퀀스 번호와 같은 모든 동적 필드들을 압축하며, 단지 논리 시퀀스 번호(logical sequence number)와 다음 패킷을 검증하기 위한 일부 체크섬(partial checksum)만을 전송한다. 일반적으로 FO 상태에서는 모든 정적 필드들과 대부분의 동적 필드들이 압축되고, SO 상태에서는 시퀀스 번호와 체크섬을 사용하여 모든 동적 필드들을 예측 가능하게(predictively) 압축한다.

ROHC 방식은 U 모드(Unidirectional mode), O 모드(Bidirectional Optimistic mode), R 모드(Bidirectional Reliable mode) 라는 3가지의 동작 모드들을 제공한다. 압축기와 압축복원기 모두는 U 모드로 시작한다. U 모드에서 패킷들은 압축기로부터 압축복원기로 향하는 단지 한 방향으로만 송신되며, 압축복원기는 압축기로 피드백을 전송하지 않는다. 복원 에러를 처리하기 위하여 압축기는 압축복원기로 향하는 패킷들을 주기적으로 리프레쉬(refresh)하기 위해 IR-DYN 패킷을 전송할 수 있다.

피드백 채널을 사용할 수 있고 압축복원기가 압축기로 애크(acknowledgement)를 전송하였을 때, 압축기와 압축복원기는 O 모드로 천이한다. O 모드에서는 에러 복구 요청을 전송하기 위해 피드백 채널이 사용될 수 있다. O 모드는 압축 효율을 최대화하면서 간헐적으로 피드백 채널을 사용하는 특징을 가진다. R 모드는 압축기와 압축복원기 간에 컨텍스트 동기화(context synchronization)를 유지하기 위하여 사용될 수 있다. R 모드는 신뢰도 있는 압축(reliable compressing)을 보장하기 위하여 보다 빈번한 피드백 전송을 지원한다.

U 모드나 O 모드에서는 피드백이 존재하지 않거나 혹은 피드백이 수신되기까지의 지연이 존재한다. 압축기는 하위 계층에서의 패킷 드롭을 알 수 없으며 ROHC의 낙관적 접근 방식(optimistic approach)에 따라 상태를 변경하게 된다. VoIP 통신 도중 하위 계층의 패킷 드롭이 발생하거나 무선 링크의 블록 에러율(Block Error Rate: BLER)이 높은 경우에, 압축복원에 실패한 패킷은 손실될 수 밖에 없다. 이 경우 압축복원기가 ROHC의 U 모드로 동작중이라면, 압축복원기는 압축기로 상기 손실된 패킷에 대한 피드백을 보내지 않는다. 또한 압축복원기가 송신 장치에서의 패킷 드롭으로 인해 사용자 트래픽을 담은 컨텍스트를 잃은 경우, 이후의 모든 패킷들이 삭제된다. 압축복원기에서 상기 손실된 패킷의 컨텍스트를 복원할 수 있는 유일한 방법은 압축기가 IR 패킷 혹은 IR-DYN 패킷을 전송하는 것이다.

U 모드에서 압축기는 IR 혹은 FO 타이머가 만기된 이후에 IR 상태 혹은 FO 상태로 이동할 수 있다. IR 혹은 FO 타이머의 값은 구현에 따라 RTP 타임아웃 값보다 클 수 있기 때문에, 상기 타이머가 만기되기 이전에 RTP 타임아웃이 발생할 수 있으며, 상기 RTP 타임아웃으로 인해 RTP 기반의 통화가 종료될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 패킷 손실로 인한 RTP 타임아웃이 발생하는 절차를 도시한 흐름도이다. 여기서 헤더 압축부 및 송신부는 송신 장치에 포함되는 것이며, 수신 장치는 헤더 복원부(도시하지 않음)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 과정 305에서 헤더 압축부는 상위 계층(즉 패킷 생성부)로부터 입력된 VoIP 패킷에 대해 헤더 압축 프로토콜을 적용한다. 그 결과로 IR 패킷 혹은 헤더 압축된 패킷들이 생성될 수 있다. 여기에서는 IR 패킷이 생성되는 예를 도시하였다. 상기 IR 패킷은 송신부에서 여러 가지 이유로 손실될 수 있다.

일 예로서 상기 IR 패킷을 전송할 자원이 할당되지 않았을 때, 다시 말해서 상향링크 그랜트가 존재하지 않을 때, 송신부는 상기 IR 패킷을 폐기하고 전송하지 않는다. 다른 예로서 상기 IR 패킷이 송신부에서 HARQ 전송의 최대 재전송 횟수만큼 재전송되었음에도 불구하고 수신 장치로부터 HARQ ACK가 수신되지 않았을 때, 상기 IR 패킷은 폐기된다. 또 다른 예로서 무선 링크가 매우 열악할 때, 즉 BLER이 높을 때 상기 IR 패킷은 전송에 성공하지 못하고 손실될 수 있다.

헤더 압축부와 헤더 복원부가 U 모드로 동작하는 경우 상기 IR 패킷이 손실되었더라도, 헤더 복원부는 어떠한 피드백도 전송하지 않는다. 따라서 헤더 압축부는 상기 IR 패킷이 송신부에서 손실되었음을 인식하지 못한 채, 과정 310에서 IR-DYN 패킷을 전송할 수 있다.

헤더 압축부와 헤더 복원부가 O 모드로 동작하는 경우 헤더 복원부는 상기 IR 패킷에 대해 NACK 피드백을 전송하게 되지만, 무선 링크의 불량 혹은 높은 BLER과 같은 이유로 인해 상기 NACK 피드백이 지연될 수 있다. 이 경우 헤더 압축부는 헤더 복원부로부터의 피드백이 수신되기 이전에 상기 IR-DYN 패킷을 전송하게 될 수 있다. IR-DYN 패킷은 IP 패킷의 모든 헤더 필드들을 포함하지 않고, 상기 IR 패킷 대비 차이값들 만을 포함한다. 따라서 과정 315에서 상기 IR-DYN 패킷이 손실 없이 수신 장치에 성공적으로 수신되었다 할지라도, 수신 장치의 압축복원부는 상기 IR-DYN 패킷의 헤더를 복원할 수 없다. 이는 압축복원부가 상기 IR-DYN 패킷의 복원에 사용될 기준 패킷인 상기 IR 패킷의 헤더 필드들을 가지고 있지 않기 때문이다.

과정 320에서 헤더 압축부는 여전히 상기 IR 패킷의 손실을 알지 못한 채 이후의 패킷, 일 예로 UO-0 패킷을 전송한다. UO-0 패킷은 IP/UDP/RTP 헤더를 압축한 것으로서, U 모드 혹은 O 모드에서 전송될 수 있다. 그러나 과정 325에서 압축복원부는 상기 UO-0 패킷의 헤더 또한 복원할 수 없으며, 따라서 상기 IR-DYN 패킷 및 UO-0 패킷은 수신 장치에서 폐기된다. 과정 330에서 상기 IR 패킷 이후의 모든 패킷들이 수신 장치에서 폐기되며 수신 장치가 U 모드로 동작하는 경우 어떤 피드백도 전송되지 않을 것이므로, 수신 장치에서 RTP 타임아웃이 발생하여 결국 통화가 종료된다.

RTP 타임아웃으로 인한 통화의 종료를 방지하기 위해 IR 혹은 FO 타이머의 값을 줄이게 된다면, 압축기는 빈번하게 IR 혹은 FO 상태로 이동하게 되며 이로 인해 압축율이 감소되는 결과가 발생한다. 따라서 압축율의 감소라는 문제를 일으키지 않으면서 헤더 압축부를 IR 상태로 이동시켜 IR 패킷을 전송하도록 하기 위한 방안이 필요하게 되었다.

ROHC의 O 모드에서는 압축기로의 피드백이 제공되지만, 높은 BLER로 인해 피드백이 손실되거나 지연된다면 U 모드에서와 유사한 문제점이 발생할 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로, 압축기는 압축복원기로부터의 피드백 전송을 기다리는 대신 피드백의 수신 여부와 관계없이 IR 상태로 천이할 필요가 있다.

일 실시예로서 압축기는 하기와 같은 조건들 중 적어도 하나가 만족됨을 감지하였을 때, IR 상태로 천이할 수 있다.

a. ROHC의 하위 계층에서 미리 정해지는 개수(n) 이상의 패킷들이 손실되었을 때, 혹은 n개 이상의 패킷들이 연속적으로 손실되었을 때.

b. BLER이 미리 정해지는 값(m)보다 높을 때.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 손실 시 IR 패킷의 전송을 위한 절차를 도시한 흐름도이다. 여기서 헤더 압축부 및 송신부는 송신 장치에 포함되는 것이며, 수신 장치는 헤더 복원부(도시하지 않음)를 포함한다.

도 4를 참조하면, 과정 405에서 헤더 압축부는 U 모드 혹은 O 모드에서 상위 계층(즉 패킷 생성부)로부터 입력된 VoIP 패킷에 대해 헤더 압축 프로토콜을 적용한다. 그 결과로 상기 VoIP 패킷과 동일한 컨텍스트를 가지는 IR 패킷 혹은 헤더 압축된 패킷들이 생성될 수 있다. 여기에서는 압축되지 않는 전체 헤더를 가지는 IR 패킷이 생성되는 예를 도시하였다. 상기 IR 패킷은 송신부에서 여러 가지 이유로 손실될 수 있다.

일 예로서 상기 IR 패킷을 전송할 자원이 할당되지 않았을 때, 다시 말해서 상향링크 그랜트가 존재하지 않을 때, 송신부는 상기 IR 패킷의 손실을 결정한다. 다른 예로서 상기 IR 패킷이 송신부에서 HARQ 전송의 최대 재전송 횟수만큼 재전송되었음에도 불구하고 수신 장치로부터 HARQ ACK가 수신되지 않았을 때, 상기 IR 패킷은 손실로 처리된다. 또 다른 예로서 무선 링크가 매우 열악할 때, 즉 BLER이 미리 정해지는 값(m)보다 높을 때 상기 IR 패킷은 손실로 처리된다. 손실된 IR 패킷은 송신부에 의해 폐기 혹은 삭제된다. 따라서 송신부는 헤더 압축부로부터 전달된 패킷(IR 패킷이 될 수 있음)이 손실되었을 때, 과정 410에서 패킷 손실 지시자(PKT_DROP_IND)를 헤더 압축부로 전달한다. 일 실시예로서 상기 패킷 손실 지시자는 프로세스들 간의 프리미티브(primitive)의 형태로 전달될 수 있다.

과정 415에서 헤더 압축부는 상기 패킷 손실 지시자에 응답하여 IR 상태로 복귀하고 IR 패킷을 다시 생성하여 송신부로 전달한다. 상기 IR 패킷은 압축되지 않은 헤더와 실시간 트래픽을 포함할 수 있다. 과정 420에서 상기 IR 패킷이 수신 장치에 성공적으로 수신되면, 수신 장치는 상기 IR 패킷으로부터 헤더 복원에 필요한 헤더 필드 값들을 획득하여 저장할 수 있다.

과정 425에서 압축부는 이후의 패킷들, 일 예로 IR-DYN 패킷 혹은 UO-0 패킷을 생성하여 송신부로 전달한다. 과정 430에서 상기 IR-DYN 패킷 혹은 UO-0 패킷은 무선 링크를 통해 수신 장치에 도달한다. 수신 장치 내의 헤더 복원부는 기 저장된 헤더 필드 값들을 참조하여 상기 수신된 IR-DYN 패킷 혹은 UO-0 패킷을 비롯한 이후 패킷들의 헤더 필드들을 복원할 수 있다.

상기 과정 405에서 헤더 압축부와 헤더 복원부가 U 모드로 동작하는 경우 상기 IR 패킷이 손실되었더라도, 헤더 복원부는 어떠한 피드백도 전송하지 않는다. 헤더 압축부는 ROHC의 낙관적인 접근 방식에 따라 상위 상태(FO 상태 혹은 SO 상태)로 천이할 수 있다. 헤더 압축부와 헤더 복원부가 O 모드로 동작하는 경우 헤더 복원부는 상기 IR 패킷에 대해 NACK 피드백을 전송하게 되지만, 무선 링크의 불량 혹은 높은 BLER과 같은 이유로 인해 상기 NACK 피드백이 지연될 수 있다. 이 경우 헤더 압축부는 헤더 복원부로부터의 피드백을 대기하는 대신 IR 상태로 천이할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 패킷 손실을 보상하기 위한 통신 절차를 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 과정 505에서 송신 장치는 헤더 압축 프로토콜을 적용하여 송신될 패킷을 생성한다. 상기 패킷은 일 예로서 IP/UDP/RTP 헤더를 가지는 VoIP 패킷이 될 수 있다. 과정 510에서 송신 장치는 상기 VoIP 패킷이 헤더 압축 이후에 손실되었음을 감지한다. 일 예로서 상기 VoIP 패킷을 위한 전송 자원이 할당되지 않았거나, 무선 링크의 품질이 매우 열악한 경우에 상기 VoIP 패킷이 손실된 것으로 간주될 수 있다. 패킷 손실이 발생하지 않은 경우 과정 525에서 상기 VoIP 패킷은 무선 링크를 통해 수신 장치로 전송된다.

패킷 손실이 발생한 경우, 과정 515에서 송신 장치는 패킷 손실로 인해 헤더 압축의 상태를 초기화할 필요가 있는지를 판단한다. 일 예로서 HARQ 계층 혹은 물리 계층에서 미리 정해지는 개수(n) 이상의 패킷들이 손실되었거나, BLER이 미리 정해지는 값(m)보다 높음이 감지되었을 때, 송신 장치는 헤더 압축의 상태를 초기화할 필요가 있다고 판단한다.

헤더 압축의 상태를 초기화할 필요가 없다고 판단된 경우, 일 예로 손실된 패킷들의 개수가 n에 도달하지 않았거나, BLER이 m보다 작거나 같다면, 송신 장치는 과정 505로 복귀하여 이후의 패킷들을 계속하여 처리할 수 있다. 반면 헤더 압축의 상태를 초기화할 필요가 있는 경우, 과정 520에서 송신 장치 내의 RLC 계층이나 HARQ 계층 혹은 물리 계층으로부터 ROHC를 담당하는 계층으로 패킷 손실을 지시하는 프리미티브가 전달되며, ROHC를 담당하는 계층은 초기 상태로 천이하여 압축되지 않은 헤더를 가지는 패킷을 전송한다. 즉 과정 520에서 ROHC 압축기는 IR 상태로 천이하여 IR 패킷을 전송할 수 있다. IR 패킷을 전송한 이후에 주어진 조건이 만족되는 경우 압축기는 FO 상태 혹은 SO 상태로 천이하여 IR-DYN 패킷 혹은 UO-0 패킷을 전송할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들은 특정 관점에서 컴퓨터 리드 가능 기록 매체(computer readable recording medium)에서 컴퓨터 리드 가능 코드(computer readable code)로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 리드될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체의 예들은 읽기 전용 메모리(read only memory: ROM: ROM)와, 랜덤-접속 메모리(random access memory: RAM: 'RAM)와, 컴팩트 디스크- 리드 온니 메모리(compact disk-read only memory: CD-ROM)들과, 마그네틱 테이프(magnetic tape)들과, 플로피 디스크(floppy disk)들과, 광 데이터 저장 디바이스들, 및 캐리어 웨이브(carrier wave)들(인터넷을 통한 데이터 송신 등)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 또한 네트워크 연결된 컴퓨터 시스템들을 통해 분산될 수 있고, 따라서 컴퓨터 리드 가능 코드는 분산 방식으로 저장 및 실행된다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 성취하기 위한 기능적 프로그램들, 코드, 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 발명이 적용되는 분야에서 숙련된 프로그래머들에 의해 쉽게 해석될 수 있다.

또한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 장치 및 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 콤팩트 디스크(compact disk: CD), DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법은 제어부 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대 단말에 의해 구현될 수 있고, 이러한 메모리는 본 발명의 실시예들을 구현하는 명령들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명은 본 명세서의 청구항에 기재된 장치 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계(컴퓨터 등)로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통해 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통해 전자적으로 이송될 수 있고, 본 발명은 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다

또한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 장치는 유선 또는 무선으로 연결되는 프로그램 제공 장치로부터 프로그램을 수신하여 저장할 수 있다. 프로그램 제공 장치는 프로그램 처리 장치가 기 설정된 컨텐츠 보호 방법을 수행하도록 하는 지시들을 포함하는 프로그램, 컨텐츠 보호 방법에 필요한 정보 등을 저장하기 위한 메모리와, 그래픽 처리 장치와의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신부와, 그래픽 처리 장치의 요청 또는 자동으로 해당 프로그램을 송수신 장치로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.

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 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (14)

1. 헤더 압축을 이용한 패킷 통신 방법에 있어서,
   헤더 압축 프로토콜을 사용하여 전송될 패킷을 생성하는 과정과,
   전송 계층에서 상기 패킷이 손실되었는지를 판단하는 과정과,
   상기 패킷이 손실된 경우 압축되지 않은 헤더를 가지는 풀 패킷을 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 통신 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 패킷이 손실된 경우, 상기 헤더 압축 프로토콜의 동작 상태를 IR(Initial and Refresh) 상태로 천이하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 통신 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 판단하는 과정은,
   상기 전송 계층에서 미리 정해지는 개수 이상의 패킷들이 손실된 경우 상기 풀 패킷을 전송할 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 판단하는 과정은,
   상기 전송 계층에서 측정된 블록 에러율(BLER)이 미리 정해지는 값보다 높은 경우, 상기 풀 패킷을 전송할 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 판단하는 과정은,
   상기 패킷을 전송하는데 사용될 할당된 자원이 존재하지 않는 경우, 상기 풀 패킷을 전송할 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 패킷 통신 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 전송 계층에서 상기 패킷이 손실되었음을 감지하고 상기 헤더 압축 프로토콜을 담당하는 압축기로 패킷 손실 지시자를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 통신 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 압축기에서 U 모드(Unidirectional mode) 혹은 O 모드(Bidirectional Optimistic mode)로 동작하고 있을 때 상기 패킷 손실 지시자를 수신한 경우, 상기 압축기를 IR 상태로 천이하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 통신 방법.
8. 헤더 압축을 이용한 패킷 통신 장치에 있어서,
   헤더 압축 프로토콜을 사용하여 전송될 패킷을 생성하고, 상기 패킷이 전송 계층에서 손실되었는지를 판단하며, 상기 패킷이 손실된 경우 압축되지 않은 헤더를 가지는 풀 패킷을 전송할 것으로 결정하는 프로세서와,
   상기 풀 패킷을 수신 장치로 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 통신 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 프로세서는,
   상기 패킷이 손실된 경우, 상기 헤더 압축 프로토콜의 동작 상태를 IR(Initial and Refresh) 상태로 천이하는 것을 특징으로 하는 패킷 통신 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 전송 계층에서 미리 정해지는 개수 이상의 패킷들이 손실된 경우 상기 풀 패킷을 전송할 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 장치.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 전송 계층에서 측정된 블록 에러율(BLER)이 미리 정해지는 값보다 높은 경우, 상기 풀 패킷을 전송할 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 장치.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 패킷을 전송하는데 사용될 할당된 자원이 존재하지 않는 경우, 상기 풀 패킷을 전송할 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 패킷 통신 장치.
13. 제 8 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 패킷이 손실되었음을 감지하고 패킷 손실 지시자를 발생하는 전송 계층과,
    상기 헤더 압축 프로토콜을 담당하며 상기 패킷 손실 지시자에 응답하여 초기화되는 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 통신 장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 압축기는,
    U 모드(Unidirectional mode) 혹은 O 모드(Bidirectional Optimistic mode)로 동작하고 있을 때 상기 패킷 손실 지시자를 수신한 경우, IR 상태로 천이하는 것을 특징으로 하는 패킷 통신 장치.

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