KR20180134612A

KR20180134612A - 무선 통신 시스템에서 혼잡을 제어하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20180134612A
Application number: KR1020170072584A
Authority: KR
Inventors: 박세진; 이원일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2018-12-19
Also published as: WO2018225988A1; CN110720200A; CN110720200B; EP3637706A4; KR102384282B1; US11297528B2; EP3637706A1; EP3637706B1; US20200145873A1

Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4^th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5^th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따를 때, 무선 통신 시스템에서 DU(distributed unit)과 프론트홀(fronthaul)로 연결된 CU(central unit)의 장치는, 상기 CU 및 상기 DU 간 시그널링(signaling)을 수행하는 통신 인터페이스와 상기 시그널링에 기반하여 DU의 혼잡 상태의 제어 여부를 결정하고, DU의 혼잡 상태를 제어하는 경우, PDCP(packet data convergence protocol) 처리 전의 적어도 하나의 패킷의 상기 DU로의 전송을 중단하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 혼잡을 제어하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLONG CONGESTION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 혼잡을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

4G(4^th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5^th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.

모바일 데이터의 증가에 따른, 프론트홀(fronthaul)에서의 대역폭 증가를 줄이기 위해, 5G 통신 시스템은, CU(central unit)와 DU(distributed unit) 간 프론트홀 기능 분리(function spilt)가 적용될 수 있다. 이 때, CU와 DU는 다수 대 다수의 관계로 연결될 수 있어, 다수의 CU로부터 트래픽이 제공되는 DU는 혼잡(congestion)이 발생할 수 있다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 간 혼잡을 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 혼잡을 제어함에 따라, CU(central unit)와 DU(distributed unit) 간 트래픽 송수신의 안정성(reliability)을 높이기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 기능 분리(function split) 기능에 따른 CU 및 DU의 다양한 조합에서 혼잡을 제어하고, 신뢰성을 보장하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 DU(distributed unit)와 프론트홀(fronthaul)로 연결된 CU(central unit)의 장치는, 상기 CU 및 상기 DU 간 시그널링(signaling)을 수행하는 통신 인터페이스와 상기 시그널링에 기반하여 DU의 혼잡 상태의 제어 여부를 결정하고, DU의 혼잡 상태를 제어하는 경우, PDCP(packet data convergence protocol) 처리 전의 적어도 하나의 패킷의 상기 DU로의 전송을 중단하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 CU와 프론트홀로 연결된 DU의 장치는, 적어도 하나의 프로세서와, 상기 CU에게 메시지를 전송하고, 상기 CU로부터 패킷을 수신하는 통신 인터페이스를 포함하고, 상기 패킷은, 상기 CU가 버퍼링(buffering)한 패킷이거나 패킷 드롭이 수행된 이후, 코어망으로부터 수신된 패킷이고, 상기 버퍼링 또는 상기 패킷 드롭의 수행 여부는 상기 CU의 PDCP(packet data convergence protocol) 처리 전에 결정될 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, CU(central unit)와 DU(distributed unit)간 인터페이스(interface)를 통해 프론트홀에서 혼잡 제어 및 신뢰성 보장이 가능하게 한다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 CU(central unit)와 DU(distributed unit)간 프로토콜 스택(protocol stack)의 예를 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 CU의 구성을 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 DU의 구성을 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 혼잡 제어(congestion control)의 예를 도시한다.
도 6는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 혼잡 추정(congestion estimation)의 예를 도시한다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 CU의 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 DU의 흐름도를 도시한다.

본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.

이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 트래픽(traffic) 혼잡(congestion)을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 5G 무선 통신 시스템의 프론트홀(fronthaul)에서 기능 분리(function split)에 영향을 받지 않으면서, 프론트홀 구간 내의 혼잡 발생을 예방하거나, 발생하더라도 신뢰성 있는 패킷(packet)을 전달하기 위한 기술을 설명한다.

이하 설명에서 사용되는 데이터 (예: 트래픽(traffic), 패킷(packet))을 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어(예: 기지국, 5GNB, 중앙 유닛(central unit, CU), 분산 유닛(distributed unit, DU)), 시그널링(signaling)을 지칭하는 용어(예: 통지(notification), 메시지(message), 신호(signal)), 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.

또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다. 또한, 본 개시는, 설명의 편의를 위하여 하향링크를 예로 설명하나, 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 상향링크에도 적용 가능하다.

무선 환경과 프론트홀

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 환경 100을 도시한다.

도 1을 참고하면, 무선 통신 환경 100은 코어 네트워크(core network, CN) 110, 중앙 유닛(central unit, CU) 120, 분산 유닛(distributed unit, DU) 130, 단말(terminal) 140을 포함할 수 있다.

CN 110은 CU 120, DU 130을 통해 단말 140의 통신을 보조할 수 있다. 예를 들면, CN 110은 단말 140을 위한 인증(authentication), 과금(charging), 종단 간(end-to-end) 간 연결 관리 등을 수행할 수 있다. 다른 예를 들면, CN 110은 다양한 무선 접속 기술(wireless access technology)들을 연동할 수 있다. CN 110은 데이터와 제어 정보를 분리하여 단말 140의 통신을 보조할 수 있다.

기지국(base station)은 커버리지 내 단말에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 커버리지는, 기지국이 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의될 수 있다. 기지국은 CU 120 및 DU 130을 포함할 수 있다. 기지국은 '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB, NB)'로 지칭될 수 있다.

종래의 통신 방식에서는 C-RAN(centralized/cloud radio access network)로서, 기지국이 디지털 유닛과 무선 유닛으로 구분되어, 디지털 유닛에서는 PDCP(packet data convergence protocol), RLC(radio link control), MAC(media access control), PHY(physical)에 대한 기능들을 수행되고, 무선 유닛은 RF(radio frequency) 기능만을 수행하였다. 그러나, 통신 기술이 발달함에 따라 모바일 데이터 트래픽이 증가하고, 이에 따라 디지털 유닛과 무선 유닛 사이의 프론트홀에서 요구되는 대역폭 요구량이 크게 증가하였다.

이하, 본 개시에서는, 프론트 홀에서의 대역폭 증가를 줄이기 위해, 프론트홀 기능 분리(fronthaul function spilt)이 적용된 상황이 전제된다. 여기서, 프론트홀 기능 분리는 PDCP(packet data convergence protocol), RLC(radio link control), MAC(media access control), PHY(physical), RF(radio frequency)의 기능을 CU과 DU에 나눠서 구성하는 방식이다. 예를 들어, CU 120이 PDCP 기능을 수행하고, DU 120이 RLC, MAC, PHY, 및 RF 기능을 수행할 수 있다. 다른 예를 들어, CU 120이 PDCP 및 RLC 기능을 수행하고, DU 120이 MAC, PHY, 및 RF 기능을 수행할 수 있다.

CU 120은, CU 120과 연결된 분산 유닛들(예: DU 130)이 제공 가능한 커버리지 내 영역의 단말들(예: 단말 140)에게 서비스를 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, CU 120은 가상화(virtualization) 기술에 따라, 소프트웨어로 구현될 수 있다. CU 120은 '클라우드 유닛(cloud unit) ', '기저대역 유닛(baseband unit, BBU) ', '디지털 유닛(digital unit)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

DU 130은 DU 130이 제공 가능한 커버리지 내 영역의 단말들(예: 단말 140)에게 서비스를 제공할 수 있다. DU 130은 단말 140에게 액세스망(access network)을 제공하기 위해, 하드웨어로 구현되어 셀 사이트(cell site)에 설치될 수 있다. 일부 실시 예들에서, DU 130의 일부 기능은, CU 120과 같이 가상화 기술이 적용될 수 있다. DU 130은 '액세스 유닛(access unit, AU) ', '액세스 포인트(access point, AP)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', '원격 무선 장비(remote radio head, RRH) ', '무선 유닛(radio unit, RU)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

단말 140은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, DU 130과 무선 채널(wireless channel)을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말 140은 사용자의 관여 없이 운용될 수 있다. 예를 들어, 단말 140은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말 140은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '고객 댁내 장치'(customer premises equipment, CPE), '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '전자 장치(electronic device)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 단말(예: 단말 140)은, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA(personal data assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 1에서는, CU 120을 포함하는 3개의 CU들에 하나의 DU 130이 연결되어 시그널링이 수행되는 상황이 예시되나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다양한 실시 예들에 따라, n개(n은 1보다 큰 임의의 정수)의 CU 및 m 개(m은 1보다 큰 임의의 정수)의 DU가 상호 연결되어, 시그널링을 수행할 수 있다.

본 개시에서는 프론트홀 기능 분리에 따른 CU와 DU의 다양한 조합들에 모두 적용이 가능한 인터페이스(interface)에 대해 서술한다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 인터페이스는 CU/DU의 담당 기능이 PDCP 기능 및 RLC/MAC/ PHY 기능으로 나뉘거나, PDCP/RLC 기능 및 MAC/PHY 기능으로 나뉘는 경우 등 가능한 모든 경우에서 적용이 가능할 수 있다. 이하, 상기 인터페이스는 프론트홀 인터페이스(fronthaul interface) 또는 F-인터페이스로 지칭될 수 있다. F-인터페이스를 통해, CU 및 DU는 패킷의 처리를 위한 세션(session) 정보를 교환할 수 있다. 또한 CU 및 DU는 인터페이스를 통해, 부하를 줄임으로써, 고 대역폭에 대응하는 대량의 데이터를 송수신할 수 있다.

이하, 본 개시는 혼잡을 제어하기 위한 방안에 대해 서술한다.

CU 120은 상대적으로 다수의 패킷들을 DU 130으로 송신할 수 있다. 예를 들어, CU 120은, CN 110으로부터 수신되는 하향링크 트래픽을 대역폭의 제한 없이 DU 130으로 전송할 수 있다. 다른 예를 들어, 특정 셀의 부하가 높아지는 때, CU 120은 RLC 재전송 기능에 의한 버스트(burst)한 재전송 트래픽을 CN 110에서 받은 하향링크 트래픽과 함께 DU 130으로 전송할 수도 있다. 이처럼, DU 130의 트래픽이 용량(capacity)을 초과하는 경우, 프론트홀 인터페이스 상에서나 DU 130에서 대량의 패킷들이 버려질 수 있기 때문에(이하, 패킷 드롭(packet drop)), CU 120은 DU 130 및 셀의 현재 상황에 맞도록 하향링크 트래픽의 대역폭을 조정할 것이 요구될 수 있다.

한편, 5G 통신 시스템을 지원하는 기지국에서 CU는, 가상화 시스템에서 동작할 수 있기 때문에 복수의 사용자 평면들(user planes, UPs)에 대한 가상화 장치들(virtual machines, VMs)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 가상화 장치들에서 처리된 하향링크 트래픽을 하나의 DU 130에서 처리할 수 도 있기 때문에, CU 130이 개별적으로 흐름 제어를 수행할지라도, DU 130이 수신하는 트래픽 양이 DU 130의 처리 용량을 넘게 되는 상황이 발생할 수 있다. 이런 경우에도 다량의 패킷들이 버려질 수 있기 때문에, DU 130은, DU 130에서 트래픽의 처리 상황과 DU 130으로 유입되는 트래픽 량을 비교해서, 혼잡의 발생이 예상되는 시점, 혼잡의 제어가 필요한 시점에 각 CU(예: CU 130)로 혼잡 상황을 알리기 위한 통지(notification)를 전송할 것이 요구될 수 있다.

이하, 도 2를 참고하여, CU 120과 DU 130 각각의 기능을 수행하거나 CU 120과 DU 130 간의 시그널링을 수행하기 위해 요구되는 프로토콜 스택(protocol stack)이 서술된다.

GTP -U 및 SCTP의 사용

도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 CU와 DU간 프로토콜 스택의 예를 도시한다. 도 2에 도시된 CU 및 DU는 도 1의 CU 120 및 DU 130으로 이해될 수 있다. 도 2의 프로토콜 스택은, 사용자 평면(user plane) 인터페이스의 프로토콜 스택이다.

도 2를 참고하면, CN(예: CN 110) 및 CU 사이, CU 및 DU 사이의 시그널링을 위하여, 제1 계층(layer 1, L1) 계층(예: 이더넷(ethernet)), 제2 계층(layer 2, L2)(예: 이더넷), 및 UDPs(user datagram protocol)/IP(internet protocol) 계층이 이용될 수 있다. CU는, CN과의 시그널링, 트래픽 수신, 제어 정보 수신을 위해 GTP-U(GPRS(general packet radio service) tunneling protocol-user plane) 계층을 이용할 수 있다.

CU는, 기능 분리에 따라, PDCP 계층 210을 처리할 수 있다. DU는 프론트홀 기능 분리에 따라, PDCP 계층 210을 제외한, RLC 계층 220, MAC 계층 230, PHY 계층 240을 처리할 수 있다. CU와 DU 사이의 인터페이스(F-인터페이스)에 대한 프로토콜로서, GTP-U 250이 사용될 수 있다. 즉, CU는 CN으로부터 수신한 하향링크 트래픽에 대해 GTP 처리를 수행할 수 있다. CU는 GTP 처리가 수행된 트래픽에 대해 PDCP 기능을 수행한다. 예를 들어, CU는, 상기 트래픽, 즉 사용자 데이터를 전달하거나 헤더 압축(header compression), 및 암호화 기능(ciphering)을 수행할 수 있다. CU는 기능 분리에 따라 CU의 역할을 완료한 경우(예: PDCP 기능의 수행을 완료), DU의 TEID(tunnel endpoint identifier)를 이용하여, GTP-U 헤더가 추가된 메시지를 생성할 수 있다. 여기서, CU 120은 호(call) 설정 시 DU의 TEID를 획득할 수 있다.

도 2에는 CU와 DU 간 기능 분리에 따라, PDCP 계층의 기능만이 CU에 의해 구현되는 상황을 도시되었으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 일 실시 예에 따라, CU가 RLC 계층 230을 이용할 수도 있다.

도 2에는 도시되지 않았으나, CU와 DU 간 제어 시그널링은 SCTP(stream control transmission protocol) 계층에서 수행될 수 있다. SCTP 계층은, 신뢰성이 보장되는 메시지의 전송을 제공한다. 다시 말해, CU와 DU 간 시그널링을 위하여, 사용자 평면에서 GTP-U 250 계층이 이용되고, 제어 평면(control plane, CP)에서 SCTP 계층이 이용된다.

이하, 도 3 및 도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 혼잡 제어를 수행하기 위한, CU와 DU의 구성을 도시한다.

도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 CU의 구성을 도시한다. 도 3에 예시된 구성은 CU 120의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '...부', '...기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 3을 참고하면, CU는 통신부 310, 저장부 320, 및 제어부 330을 포함할 수 있다.

통신부 310은 정보를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 구체적으로, 통신부 310은 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 즉, 통신부 310은 CN 상에서 다른 노드, CU와 연결되는 다른 CU, 또는 CU와 기능 분리를 통해 연결되는 DU 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 기지국으로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다. 본 개시의 실시 예들에 따라, CU와 DU 사이 프론트홀을 통해 제공되는 통신 인터페이스는 F-인터페이스로, GTP-U 프로토콜이 이용될 수 있다.

통신부 310은, 유선 통신 환경에서, 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 통신부 310은, 전송 매체(transmission medium)(예: 구리선, 광섬유)를 통해 장치와 장치간의 직접적인 연결을 제어하기 위한, 유선 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부 310은 전도성을 가지는 소재(예: 구리)의 선로를 통해 다른 노드에게 전기적 신호를 전달하거나, 전기적 신호와 광신호 간 변환을 수행할 수 있다.

통신부 310은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 310은 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 송신 및 수신은 통신부 310에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.

저장부 320은 CU의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 저장부 320은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 320은 제어부 330의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다. 본 개시의 실시 예들에 따라, 저장부 320은 CN으로부터 수신된 패킷들을 보관하는 버퍼를 제공할 수 있다. 저장부 320은 제어부 330의 요청에 따라 패킷들을 버퍼에 보관하거나 보관된 패킷들을 폐기할 수 있다.

제어부 330은 CU의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 330은 통신부 310을 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 330은 저장부 320에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 330은 적어도 하나의 프로세서(at least one processor)를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시 예들에 따른 기능들은 각각 독립된 프로세서에서 수행되거나, 기능들 중 몇몇은 하나의 프로세서에서 수행될 수 있다.

제어부 330은 패킷 관리부 335를 포함할 수 있다. 패킷 관리부 335는 통신부 310을 통해 CN으로부터 수신되는 패킷들을 관리할 수 있다. 패킷 관리부 335는 DU의 혼잡을 제어할지 여부를 결정할 수 있다. 패킷 관리부 335는 DU의 혼잡을 제어하는 경우, 수신된 패킷들을 버퍼링(패킷 큐잉)하거나 폐기(패킷 드롭)할 수 있다. 또한 예를 들어, 제어부 330은 CU가 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.

도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 DU의 구성을 도시한다. 도 4에 예시된 구성은 DU 130의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '...부', '...기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 4를 참고하면, DU는 통신부 410, 저장부 420, 및 제어부 430을 포함할 수 있다.

통신부 410은 정보를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 통신부 310은 CU와 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 통신부 310은, DU와 연결되는 다수의 CU들과 통신을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 개시의 실시 예들에 따라, CU와 DU 사이 F-인터페이스에는, GTP-U 프로토콜이 이용될 수 있다.

통신부 410은, CU와 통신을 수행하기 위해, 유선 통신 환경에서, 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. CU의 통신부 310에서 DU와의 통신을 위해 제공되는 인터페이스, 프로토콜 및 기능들이 통신부 410에서도 유사하게 적용될 수 있다.

한편, 통신부 410은, 무선 통신 환경에서, 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신부 410은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 410은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 410은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원할 수 있다. 또한, 통신부 410은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환할 수 있다. 이를 위해, 통신부 410은, 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 통신부 410은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 일 예에 따라, 통신부 410은 디지털 통신부와 아날로그 통신부로 구성될 수 있으며, 아날로그 통신부는 동작 전력, 동작 주파수 등에 따라 다수의 서브 유닛(sub-unit)들로 구성될 수 있다.

저장부 420은 DU의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 저장부 420은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 420은 제어부 430의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다. 본 개시의 실시 예들에 따라, 저장부 420은 CU로부터 수신된 패킷들을 보관하는 버퍼를 제공할 수 있다. 저장부 420은 제어부 430의 요청에 따라 버퍼에 보관된 패킷들의 상태를 판단하여, 상태에 대한 정보를 제어부 430에게 제공할 수 있다.

제어부 430은 DU의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 430은 통신부 410을 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 430은 저장부 420에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 430은 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시 예들에 따른 기능들은 각각 독립된 프로세서에서 수행되거나, 기능들 중 몇몇은 하나의 프로세서에서 수행될 수 있다.

제어부 430은 혼잡 관리부 435를 포함할 수 있다. 혼잡 관리부 435는 통신부 410을 통해 DU에서 발생하는 혼잡을 관리할 수 있다. 혼잡 관리부 435는 DU에서 혼잡이 발생하는지 여부를 판단할 수 있다. 이하, 본 개시에서 혼잡이 발생하는지 여부는, 이미 혼잡이 발생했는지 여부와 혼잡이 발생할 것으로 예상되는지 여부를 모두 포함할 수 있다. 는지 여부를 판단할 수 있다. 혼잡 관리부 435는 혼잡 정도를 판단할 수 있다. 혼잡 관리부 435는, 발생 또는 발생이 예측되는 혼잡의 제어를 위해, CU에게 메시지를 전송하도록, 통신부 410을 제어할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제어부 430은 DU가 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.

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이하, 도 5는 DU에서의 혼잡을 제어하기 위한 방안에 대해 서술하고, 도 6은 CU에서 DU에서의 혼잡을 추정하고, 혼잡을 제어하기 위한 방안에 대해 서술한다. 즉, 이하, 혼잡 제어 동작 및 혼잡 추정(congestion estimation) 동작에 대한 다양한 실시 예들이 설명된다.

혼잡 제어

도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 혼잡 제어의 예를 도시한다. 도 5는 혼잡 추정 및 혼잡 제어를 수행하기 위해 필요한 기능적 요소들을 이용하여 CU 및 DU의 구조를 예시하며, 도 5에 도시된 CU 및 DU는 도 1의 CU 120 및 DU 130으로 이해될 수 있다.

CU는 DU에서 혼잡이 발생하였는지, 다시 말해, DU에서의 혼잡을 제어할지 여부를 판단할 수 있다. CU는 DU의 트래픽에 대한 상태(이하, 혼잡 상태)를 확인할 수 있다. 구체적으로, CU는 DU 내 위치한 세션(단말) 별로 혼잡 상태를 결정할 수 있다. 또는, CU는 세션 내 클래스 별로 혼잡 상태를 결정할 수 있다. 일부 실시 예들에서, CU는 DU에서의 혼잡을 추정할 수 있다. 예를 들어, CU는 DU와의 시그널링을 통해 DU에서 처리 시간을 결정하고, DU에서의 혼잡 여부를 판단할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, CU는 DU로부터 DU의 현재 혼잡 상태에 대한 보고(report)를 수신할 수 있다. 예를 들어, DU는, 혼잡이 발생할 것으로 예측되는지 여부 또는 예상되는 혼잡 발생의 예상 정도를 CU에게 전송할 수 있다. 다른 예를 들어, DU는 CU에게 큐 길이의 현재 상태를 보고할 수 있다. CU는, DU의 혼잡 상태에 따라 혼잡 제어를 수행할 지 여부를 결정할 수 있다.

CU는, 혼잡 제어를 수행할 것으로 결정하는 경우, CN으로부터 패킷이 유입(ingress)되는 시점에, 패킷 관리(packet management)를 수행할 수 있다. CU는 CN으로부터 수신된 패킷들을 DU에게 전달하지 않거나, 일부만을 전달할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 상기 패킷 관리는, CU가 패킷의 전송을 중단하는 동작으로 서술한다. 일부 실시 예들에서, CU는 CN으로부터 수신된 패킷을 버퍼에 보관할 수 있다. 이하, CN으로부터 수신된 패킷을 버퍼에 보관하는 동작은, 버퍼링(buffering) 또는 큐잉(queuing)으로 지칭된다. 추후, CU는 보관된 패킷의 크기를 조절하여 DU에게 전송하는, 트래픽 쉐이핑(shaping)을 수행할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, CU는 CN으로부터 수신된 패킷을 폐기(policy)할 수 있다. 이하, CN으로부터 수신된 패킷을 폐기하는 동작은 패킷 드롭(packet drop)으로 지칭된다. 한편, CU는 버퍼링과 패킷 드롭을 모두 수행할 수 있다. 다시 말해, CU는 CN으로부터 수신된 패킷을 버퍼에 보관한 뒤, 일정 시간 경과한 때 또는 버퍼의 용량이 초과되는 때 패킷을 폐기할 수 있다.

도 5를 참고하면, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 혼잡 제어를 위해, CU와 DU에 드롭퍼(dropper) 510, 분류기(classifier) 520, 미터(meter) 530, 및 마커(marker) 540의 기능이 추가될 수 있다. 이하 본 개시는, CU가 드롭퍼 510을 포함하고, DU가 분류기 520, 미터 530, 마커 540을 포함하는 것을 기준으로 설명되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 실시 예에 따라, 분류기 520은 DU 대신 CU에 포함될 수도 있다. 이 경우, CU는 DU로 전달되는 데이터에 대한 분류 결과를 알리는 정보를 제공할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따라, CU는 CN으로부터 수신된 패킷을 DU에게 즉시 전송할지, GTP와 PDCP 사이(예: PDCP 프로세싱 전)에서 패킷 전달의 중단(버퍼링 또는 패킷 드롭)할지 여부를 결정할 수 있다. CU는, PDCP 기능을 수행하기 전 위치한 드롭퍼 510를 통해, 상기 하향링크 패킷을 버퍼링하거나 드롭할 수 있다.

하향링크 경로(downlink path) 상에서, 드롭퍼 510이 후술하는 미터 530 및 마커 540보다 먼저 수행되는, 피드백 구조로 구현됨에 따라, CU는 PDCP 계층의 처리 전(예: CN으로부터의 패킷 유입 시점) 버퍼링 또는 패킷 드롭을 수행할 수 있다. PDCP 처리 전 패킷이 드롭되거나 버퍼링되기 때문에, CU와 DU 간 기능 분리에 의해서 CU와 DU 간 프로토콜이 어떠한 조합으로 구성되더라도, PCDP 계층 및 이하 적어도 하나의 계층에서의 연산을 방해 또는 훼손함 없이, 혼잡 제어는 수행될 수 있다. 예를 들어, 드롭퍼 510이 PDCP 프로세싱 전, 패킷의 전송을 제어함에 따라, CU는 불필요한 PDCP 자원 할당을 방지할 수 있다. CU는 시퀀스 번호(sequence number, SN)의 할당을 방지함으로써, 추후 재설정(Reestablishment) 또는 핸드오버(handover)가 발생하더라도 최소한의 절차로 동작할 수 있다. 한편 RLC가 CU에 있는 경우라도, CU는 드롭퍼 510에 따라, 불필요한 RLC 자원 할당을 막고, RLC 재전송을 최소화할 수 있다.

일부 실시 예들에서, 드롭퍼 510은, 혼잡이 발생 시 혼잡 상황이 바로 해제되기 어렵기 때문에, 드롭퍼 510은, 특정 시간 또는 특정 개수만큼 패킷의 전송이 중단(버퍼링)되면, 가장 오래된 패킷부터 드롭할 수 있다.

일부 실시 예들에서, 드롭퍼 510은 상대적으로 긴급을 요하거나 중요도가 높은 긴급 패킷의 경우에는, DU에서의 트래픽 혼잡과 관계없이 DU로 트래픽을 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 긴급 패킷은 재전송(retransmission) 패킷(예: RLC 재전송 패킷)일 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 긴급 패킷은 SRB(signaling radio bearer) 패킷일 수 있다. 드롭퍼 510은 상술한 바와 같이, 예외 처리 기능을 통해, 적응적으로 패킷을 드롭할 수 있다.

DU로부터 혼잡 발생의 해제를 나타내는 해제 메시지를 수신하거나, 혼잡 발생을 알리는 통지 메시지를 수신한 후 지정된 시간이 경과한 후부터, CU는 트래픽의 처리를 재개할 수 있다. 여기서, 재개는 하향링크 트래픽에 대한 버퍼링을 수행한 경우, 중단된 하향링크 트래픽의 전송을 재개하는 것을 의미하고, 하향링크 트래픽에 대한 패킷 드롭을 수행한 경우, 패킷 드롭을 더이상 수행하지 않음을 의미한다.

분류기 520은 트래픽 혼잡의 모니터링(monitoring) 대상인지 여부 및 각 트래픽의 QoS(quality of service) 값에 따라 단말의 클래스(class)들을 분류할 수 있다. 일 예로, QoS는 QCI(QoS class indicator)일 수 있다. 다른 예로, QoS 값은, ARP(allocation and retention priority)일 수 있다. 또 다른 예로, Qos 값은, GBR(guranted bit rate)일 수 있다. QoS 값은, 사업자(operator)의 설정에 의해 선택될 수 있다. 분류기 520은 WRED(weighted random early drop)과 같은 방식을 이용할 수 있다.

미터 530은, 혼잡 상태를 측정할 수 있다. 구체적으로, 미터 530은, 분류된 클래스 별로 혼잡 상태를 측정할 수 있다. 미터 530은, 특정 클래스의 대역폭을 측정하거나 버스트 정도를 측정할 수 있다. 일 예로, 미터 530은 미리 약속된 트래픽 프로파일(profile)과 실제 유입되는 트래픽의 프로파일을 비교함으로써, 초과 여부를 판단할 수 있다. 미터 530은, 측정 결과를 마커 540에게 전달할 수 있다.

미터 530에서는 혼잡의 발생 및 혼잡 발생의 해제 여부를 판단하는 임계값을 이용할 수 있다. 예를 들어, 미터 530은, 상기 임계값으로, 큐 길이(queue length)의 최대값 또는 최소값을 이용할 수 있다. 여기서 큐 길이는 DU에 접속된 단말로의 하향링크 전송을 위한 버퍼의 트래픽량을 의미할 수 있다. 미터 530은, 큐 길이가 최대값을 초과하는 경우, 혼잡이 발생한다고 결정할 수 있다. 미터 530은, 큐 길이가 최소값 이하인 경우, 혼잡 상황이 해제된다고 결정할 수 있다. 일 실시 에에 따라, 상기 임계값(예: 최대값, 최소값)은 후술하는 통지 메시지의 CU와 DU 간 지연(delay)에 기반하여 결정될 수 있다. 미터 530은 각 우선 순위 별로, 클래스에 적용된 임계값을 이용해서 혼잡 여부를 판단할 수 있다. 미터 530은, 큐 길이가 클래스 별로 설정된 임계값에 접근하면, 이를 마커 540에게 알릴 수 있다.

마커 540은, 미터 530으로부터 획득한 측정 결과에 기반하여 마킹(marking)을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 마커 540은, 혼잡 상태에 따라 DU의 트래픽 상태를 정상 상태, 혼잡이 발생하진 않았으나 혼잡 발생이 예상되는 상태, 혼잡이 이미 발생한 상태와 같이 3가지로 구분하여 마킹할 수 있다.

DU는 혼잡이 발생하는 경우, 제어 시그널링(control signaling)을 통해 CU에게 혼잡 상황을 알리는 통지 메시지를 전송할 수 있다. DU는 마커 540의 마킹 결과를 통지 메시지를 통해 CU에게 전송할 수 있다. 여기서, 상기 메시지의 전달을 위해, SCTP 계층이 이용된다.

DU는 CU에게 통지 메시지를 통해 특정 세션(또는 특정 Qos)에 대해 패킷의 전송을 중단할 것을 요청할 수 있다. 다시 말해, DU는 CU에게 특정 세션의 패킷들에 대해, 패킷 드롭 또는 큐잉을 요청할 수 있다. 예를 들어, DU는 SCTP 메시지 내 이벤트(event)로써, TX(transmit) OFF를 설정함으로써, CU에게 패킷 전송의 중단을 요청할 수 있다.

일부 실시 예들에서, 통지 메시지는 패킷의 전송 중단 외에 추가 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 추가 정보는 DU의 혼잡 상태를 나타내는 정도를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, DU는 SCTP 메시지 내 크레딧(credit)을 추가하여, 혼잡 상태의 정도를 CU에게 알릴 수 있다.

일부 실시 예들에서, 복수의 CU들이 하나의 DU에게 하향링크 트래픽을 전송하는 때, DU는 상기 복수의 CU들 중 일부에 대해서만 상기 통지 메시지를 전송할 수 있다. 예를 들어, DU는 트래픽의 유입량이 많은 상위 N개의 CU(들)에 대해서만 상기 통지 메시지를 전송할 수 있다. N은 DU의 사업자에 의해 설정되거나, DU의 혼잡 상황에 따라, DU에 의해 적응적으로 결정될 수 있다. 다른 예를 들어, DU는 복수의 CU들 중 랜덤(random) 방식으로 선택된 적어도 하나의 CU에 대해서만 통지할 수 있다.

CU에게 통지 메시지를 전송한 뒤, DU의 혼잡 상태가 완화될 수 있다. DU는, 상술한 바와 같이 임계값 이하의 큐의 길이가 검출되는 때, DU의 혼잡 상태가 완화된 것으로 결정할 수 있다. DU는 트래픽 효율을 높이기 위하여, 패킷의 전송 중단을 해제할 것을 CU에게 요청할 수 있다. 예를 들어, DU는 SCTP 메시지 내 이벤트(event)로써, TX ON으로 설정함으로써, CU에게 패킷 전송 중단의 해제를 요청할 수 있다.

DU는, 특정 이벤트가 발생 시 통지 메시지를 전송하는 것과 달리, 주기적으로 CU에게 혼잡 상태를 보고할 수 있다. 다시 말해, DU는 트래픽의 혼잡 상태와 관계없이, 주기적으로(periodically) CU에게 혼잡 상태를 보고할 수 있다. 보고 주기는 DU의 사업자에 따라 고정적으로(statically) 또는 적응적(adaptively)으로 설정될 수 있다.

DU로부터 통지(또는 보고)를 수신한 CU는 DU의 혼잡 상태를 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이, CU는 결정된 혼잡 상태에 따라 혼잡 제어를 수행할지 여부를 결정할 수 있다. DU 세션 내 트래픽이 혼잡하여 혼잡 제어를 수행하는 경우, CU는 CN으로부터 수신되는 하향링크 패킷을 버퍼링하거나 드롭할 수 있다. 예를 들어, DU는, DU에 접속된(accessed) 단말 Y의 클래스 0(560-0), 클래스 1(560-1), ..., 클래스 n(560-n) 중 클래스 n이 혼잡한 것으로 결정할 수 있다. DU는 해당 클래스 n을 마킹하고, 클래스 n 및 혼잡한 정도를 나타내는 메시지를 CU에게 송신할 수 있다. CU는 단말 별로 세션(session) 551 및 세션 552를 관리할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 세션 551은 단말 X, 세션 552는 단말 Y를 위한 세션일 수 있다. 세션은, 베어러(bearer) 또는 QoS 세션으로 지칭될 수 있다. CU는 혼잡 상태를 알리는 메시지를 전송한 DU에 대응하는 세션(예: 세션 522)을 식별할 수 있다. CU는 식별된 세션 내 패킷들에 대해 버퍼링 또는 패킷 드롭을 수행할 수 있다.

한편, 드롭퍼 610, 분류기 620, 미터 630, 및 마커 640은 트래픽을 제어하기 위해 기능적으로 분리된 것으로써, 상기 분리는 반드시 별도의 하드웨어로 구현됨을 한정하지 않는다. 일 예로, 분류기 620, 미터 630, 및 마커 640의 기능은 DU에 위치한 하나의 프로세서에 의해 모두 수행되거나, 각 기능 별로 독립적인 프로세서에 의해 수행될 수 있다.

혼잡 추정

CU는 DU에서의 혼잡을 추정하기 위해, DU와 시그널링을 수행할 수 있다. 도 2에서 언급한 바와 같이, CU와 DU 사이의 시그널링은 GTP-U 프로토콜을 이용할 수 있다. CU는 DU의 용량(capacity)의 상태를 판단하기 위해, CU는 GTP-U의 경로 관리(path management) 기능을 이용할 수 있다. 이하, CU 및 DU 간 시그널링의 구체적인 예가 도 6을 참고하여 설명된다.

도 6는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 혼잡 추정의 예를 도시한다. 도 6에 도시된 CU 및 DU는 도 1의 CU 120 및 DU 130으로 이해될 수 있다.

도 6을 참고하면, 610 단계에서, CU는 DU에게 GTP Echo 요청 메시지를 송신할 수 있다. 일부 실시 예들에서, CU는 DU에게 주기적으로 GTP Echo 요청 메시지를 송신할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, CU는 특정 이벤트(event)가 발생하는 경우에 따라, 별도로 GTP Echo 요청 메시지를 송신할 수 있다.

620 단계에서, DU는 CU에게 GTP Echo 응답 메시지를 송신할 수 있다. CU는 DU로부터 GTP Echo 응답 메시지를 수신함에 따라, 해당 경로의 유효 여부(alive)를 판단할 수 있다.

혼잡 추정을 위해, CU는 DU에게 GTP Echo 요청 메시지에, 추가 필드(Private Extension)를 포함시킬 수 있다. CU는 RTT(round trip time) 측정을 위해, CU에서 GTP Echo 요청 메시지를 송신할 때의 송신 시간과 메시지 구분자를 GTP Echo 요청 메시지 내 Private Extension에 포함시켜, 상기 GTP Echo 요청 메시지를 DU에게 전송할 수 있다. DU는 상기 GTP Echo 요청 메시지 를 수신할 때의 수신 시각(즉, 수신 큐 631에 유입되는 시각)과 GTP Echo 응답 메시지를 송신할 때의 송신 시각(즉, 송신 큐 633에서 출력되는 시각)을 GTP Echo Response 내 Private Extension에 포함시켜, 상기 GTP Echo 응답 메시지를 CU에게 전송할 수 있다. CU는, GTP Echo 요청 메시지 및 GTP Echo 응답 메시지를 이용하여, CU 및 DU 간 RTT 및 DU의 처리 시간(processing Time)을 계산할 수 있다.

Private Extension 내 필드는 하기의 표 1과 같이 정의될 수 있다.

Private Extension 내 필드	내용
Sender Timestamp	송신 측 요청 메시지 송신 시간
Message Id	메시지 식별자
Reflector Rx Timestamp	수신 측 요청 메시지 수신 시간
Reflector TX timestamp	수신 측 응답 메시지 송신 시간

CU는, 측정되는 RTT 및 DU에서의 처리 시간의 변동폭을 통해, 특정 시점의 DU의 혼잡 상태를 예측할 수 있다. 예를 들어, CU가 DU에서 GTP Echo 요청 메시지를 주기적으로 송신할 때, 주기적으로 측정되는 RTT 및 DU의 처리 시간이 증가하면, CU는 DU에서의 혼잡 발생 확률이 증가하는 것으로 결정할 수 있다.

일부 실시 예들에서, 표 1에 정의된 Private Extension 내에 추가적인 필드가 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 분류기가 CU에 위치한 경우, CU는 Private Extension 내에 특정 클래스를 식별 정보를 추가적으로 삽입할 수 있다.

CU는 프로토콜 관리자(protocol manager) 640의 제어를 통해, DU의 혼잡 발생 제어를 예방(prevent)할 수 있다. 여기서, 프로토콜 관리자 640은 도 5의 드롭퍼 510의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 프로토콜 관리자 640은 추정된 DU의 혼잡 상태에 따라, CN으로부터 수신되는 패킷을 큐잉하거나 폐기할 수 있다.

이후, 650 단계에서, DU의 혼잡 상태가 완화되거나 혼잡 제어를 수행한 이후 일정 시간이 경과한 때, 프로토콜 관리자는 DU에게 트래픽의 전송을 재개할 수 있다.

도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 CU의 흐름도를 도시한다. 도 7은 CU 120의 동작 방법을 예시한다.

도 7을 참고하면, 701 단계에서, CU는 CN으로부터 패킷을 수신할 수 있다. CU는 CN으로부터 GTP-U 프로토콜을 통해 패킷을 수신할 수 있다. CU는 CN에 위치한 상위 노드에서 설정한 세션(또는 베어러)을 통해 패킷을 수신할 수 있다.

703 단계에서, CU는 혼잡 제어를 수행할 지 여부를 결정할 수 있다. CU는 DU와의 시그널링을 통해 DU의 혼잡 상태를 추정하거나, DU로부터 직접 DU의 혼잡 상태에 대한 정보를 수신함으로써, DU의 혼잡 상태를 결정할 수 있다.

일부 실시 예들에서, CU는 DU에게 GTP Echo 요청 메시지를 전송하고 GTP Echo로부터 응답 메시지를 수신함에 따라 DU의 혼잡 상태를 추정할 수 있다. 구체적으로, CU는 DU의 RTT 변동 정도, 처리 시간의 증감폭 등이 임계값 이상인 경우, CU는 혼잡 제어를 수행할 것으로 결정할 수 있다. 반면, 상기 변동 정도 또는 증감폭이 임계값 미만인 경우, CU는 혼잡 제어를 수행하지 않을 것으로 결정할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, CU는 DU로부터 DU의 혼잡 상태를 나타내는 정보를 수신함에 따라 DU의 혼잡 상태를 결정할 수 있다. 예를 들어, CU는 DU에서 수행된 마킹 결과를 수신하고, 상기 마킹 결과에 따라 혼잡 상태를 판단할 수 있다. 다른 예를 들어, CU는 DU의 큐 길이 값을 수신하고, 해당 QOS 임계값을 고려하여, DU의 혼잡 상태를 결정할 수 있다.

CU는 DU의 혼잡 상태에 따라 본 개시의 혼잡 제어를 수행할 지 여부를 결정할 수 있다. CU가 혼잡 제어를 수행할 것으로 결정하는 경우, CU는 705 단계로 진행한다. 반면, CU가 혼잡 제어를 수행하지 않는 경우, CU는 707 단계로 진행한다.

CU가 혼잡 제어를 수행할 것으로 결정하면, 705 단계에서, CU는 패킷 드롭 또는 버퍼링을 수행할 수 있다. 즉, 혼잡 제어는, 패킷의 전송을 중단하여 버퍼에 보관하는 버퍼링 또는 패킷을 폐기하는 패킷 드롭을 포함한다. 일 실시 예에 따라, CU는 CN으로부터 수신된 패킷이 PDCP 처리를 거치기 전에, 패킷 드롭 또는 버퍼링을 수행할 수 있다. 예를 들어, CU는 CN으로부터 패킷이 유입된 시점에 패킷 드롭 또는 버퍼링을 수행할 수 있다. CU는 PDCP 처리 전, 즉, PDC 처리를 위한 자원 할당(예: SN 부여) 전에 패킷의 폐기 또는 큐에 보관(폐기가 예측되는 상태)함으로써, 프론트홀에서 불필요한 트래픽을 억제하고, 신뢰성 있는 전송을 보장할 수 있다.

707 단계에서, CU는 DU에게 패킷을 전송할 수 있다. 여기서 패킷은 하향링크 트래픽일 수 있다. 사용자 평면 상에서 CU는 DU에게 GTP-U 프로토콜을 통해 하향링크 트래픽을 전송할 수 있다.

CU가 705 단계를 수행한 경우, CU는 전송이 중단된 패킷, 즉 버퍼에서 보관중인 패킷을 다시 DU에게 전송하거나, 폐기된 패킷을 제외한 잔여 패킷들을 DU에게 전송할 수 있다. CU는 혼잡 제어를 수행한 뒤 일정 시간이 경과하거나 DU로부터 별도의 제어 메시지를 수신한 때, 혼잡 제어의 중단을 결정할 수 있다. CU는 혼잡 제어의 중단에 따라 패킷의 전송을 재개할 수 있다. CU는 CU에 할당된 기능(예: PDCP의 SN 할당, 압축, 암호화, CU가 RLC를 포함한다면, RLC 기능들도 포함), CU-DU 기능 분리에 따른 잔여 기능들이 DU에서 수행되도록, 처리된 패킷을 DU에게 바로 전송할 수 있다.

한편, CU가 705 단계를 수행하지 않은 경우, 즉 혼잡 제어가 수행되지 않은 경우, CU는 CN으로부터 수신한 패킷을 즉시 DU에게 전달할 수 있다. CU는 CU에 할당된 기능을 통해 패킷 처리를 수행하고, CU-DU 기능 분리에 따른 잔여 기능들이 DU에서 수행되도록, 처리된 패킷을 DU에게 바로(instantly) 전송할 수 있다.

도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 DU의 흐름도를 도시한다. 도 8은 DU 130의 동작 방법을 예시한다.

도 8을 참고하면, 801 단계에서, DU는 DU의 혼잡 상태를 알리는 메시지를 CU에게 송신할 수 있다. 상기 메시지는 SCTP 프로토콜을 이용한 제어 시그널링일 수 있다.

DU는 DU의 혼잡 상태를 측정할 수 있다. DU는, 단말 X에 대한 큐 길이가 설정된 최대값을 초과할 때, 단말 X의 세션이 혼잡하다고 결정할 수 있다. DU는 CU에게 단말 X에 대한 트래픽 세션이 혼잡한 바, 단말 X에 대한 혼잡 제어를 요청하기 위한 메시지를 CU에게 송신할 수 있다. 큐 길이가 최대값 미만이나 일정 임계값을 초과하여 향후 트래픽 초과가 예상되는 때, DU는 현재 세션의 상태를 알리는 메시지를 CU에게 송신할 수 있다. 즉, 혼잡을 예방하기 위해, DU는 상기 메시지를 CU에게 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 메시지는 SCTP 메시지 상에서 전송 중단을 요청하는 TX OFF로 값이 설정된 메시지일 수 있다.

한편, 일부 실시 예들에서, CU가 DU에게 전달해야할 패킷을 큐잉 중인 때, 큐 길이가 임계값 이하로 낮아지는 경우, DU는 CU에게 혼잡 상황의 해제를 요청하는 메시지를 CU에게 송신할 수도 있다. 예를 들어, 상기 메시지는 SCTP 메시지 상에서 전송 재개를 요청하기 위해 TX ON으로 값이 설정된 메시지일 수 있다.

상술한 바와 달리, DU는 정기적으로 DU의 혼잡 상태를 알리는 보고 메시지를 송신할 수 있다. 보고 메시지는 DU의 큐 길이에 대한 정보를 포함하거나, 큐 길이에 따른 결정된 혼잡 상태를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.

803 단계에서, DU는 CU로부터 패킷을 수신할 수 있다. DU는 CU의 패킷 드롭 또는 버퍼링의 수행 여부에 따라, CN으로부터 CU로 전달된 패킷을 즉시 수신하거나, CU의 버퍼에 보관된 패킷을 수신하거나, 폐기된 패킷 이후 CN으로부터 전달되는 패킷들을 수신할 수 있다. 801 단계에서 전송한 메시지가 전숭 중단을 요청하는 메시지인 경우, DU는 상당 시간이 경과한 후에 패킷을 수신할 수 있다. 이 때, 패킷은 혼잡 제어의 요청에 따라, CU의 버퍼에 보관된 패킷일 수 있다. 또는, DU는 혼잡 제어 시 폐기되지 않은 잔여 패킷을 수신할 수 있다. 801 단계에서 전송한 메시지가 전송 재개를 요청하는 메시지인 경우, 버퍼에 보관된 패킷을 수신하거나, 전송 재개 이후 CN으로부터 CU로 전달된 패킷을 바로(버퍼링 없이) 수신할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따를 때, 모바일 데이터 트래픽 처리를 위해 최소 비용으로 CU와 DU 간 프론트홀이 구성될 수 있다. 또한, 이러한 프론트홀 구성은, 향후 5G 모바일 시스템 운영에 따라 유연한 CU 및 DU의 배치(deployment)를 제공할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 CU 및 DU는, CU 및 DU 간 기능 분리의 조합에 관계없이 CU와 DU간 세션 별 트래픽 전달이 가능하며, 간단하게 CU 및 DU에서 세션, 단말, 및 클래스를 구분할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 CU(및 DU)는, DU에서 트래픽 혼잡 상황이 발생하는 때에, CU의 PDCP 처리 전에 패킷을 큐잉하거나 드롭함으로써, 각 Protocol에 대한 기능 처리(processing)을 최적화할 수 있다. 또한, RLC가 CU에 있는 경우, RLC 자원 할당 이전에 패킷을 드롭하는 것이 가능하게 함으로써, RLC 재전송에 의한 혼잡 상황의 악화를 방지하여, 보다 효과적으로 DU의 혼잡 상황을 제어할 수 있다. 또한 GTP-U 시그널링(예: GTP Path Management)을 이용하여 DU의 수용치를 사전에 추정함으로써, DU의 혼잡 상황 발생 전에 예방 및 빠른 대응이 도모될 수 있다.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 DU(distributed unit)와 프론트홀(fronthaul)로 연결된 CU(central unit)의 동작 방법에 있어서,
상기 CU 및 상기 DU 간 시그널링(signaling)에 기반하여 DU의 혼잡 상태의 제어 여부를 결정하는 과정과,
DU의 혼잡 상태를 제어하는 경우, PDCP(packet data convergence protocol) 처리 전의 적어도 하나의 패킷의 상기 DU로의 전송을 중단하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 패킷의 전송을 중단하는 과정은,
상기 적어도 하나의 패킷을 버퍼링(buffering)하거나 드롭하는(dropping) 과정을 포함하는 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 패킷의 전송을 중단하는 과정은,
상기 CU의 버퍼(buffer)의 용량이 초과하는 경우, 가장 먼저 상기 버퍼에 보관된 패킷부터 드롭하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 혼잡 상태의 제어 여부를 결정하는 과정은,
상기 DU의 혼잡 상태를 결정하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 DU의 혼잡 상태를 결정하는 과정은,
상기 DU에게 요청 메시지를 송신하는 과정과,
상기 DU로부터 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함하고,
상기 요청 메시지는 상기 요청 메시지가 송신되는 시각을 나타내는 제1 시간 정보를 포함하고,
상기 응답 메시지는, 상기 요청 메시지를 상기 DU가 수신한 시각을 나타내는 제2 시간 정보 및 상기 응답 메시지를 상기 DU가 송신한 시각을 나태는 제3 시간 정보를 포함하는 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 요청 메시지는 GTP(GPRS(general packet radio service) tunneling protocol) echo 요청 메시지이고,
상기 응답 메시지는, GTP echo 응답 메시지인 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 DU의 혼잡 상태를 결정하는 과정은,
상기 DU로부터 상기 DU의 혼잡 상태를 알리기 위한 메시지를 수신하는 과정을 포함하고,
상기 DU의 혼잡 상태는, 상기 DU에 접속된 단말에 대한 큐 길이(queue length)에 기반하여 결정되는 방법.
청구항 1에 있어서,
패킷 전송이 재개되는 경우, 상기 CU의 버퍼에 보관된 패킷 또는 새로운 패킷에 대한 상기 PDCP 처리를 수행하는 과정과,
상기 DU에게 상기 PDCP 처리된 패킷을 전송하는 과정을 더 포함하는 방법.
무선 통신 시스템에서 CU(central unit)와 프론트홀(fronthaul)로 연결된 DU(distributed unit)의 동작 방법에 있어서,
상기 CU에게 메시지를 전송하는 과정과,
상기 CU로부터 패킷을 수신하는 과정을 포함하고,
상기 패킷은, 상기 CU에 의해 버퍼링(buffering)된 패킷이거나 패킷 드롭이 수행된 이후, 코어망으로부터 수신된 패킷이고,
상기 버퍼링 또는 상기 패킷 드롭의 수행 여부는, 상기 CU의 PDCP(packet data convergence protocol) 처리 전에 결정되는 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 메시지를 전송하는 과정은,
상기 DU에 접속된 단말과의 트래픽에 대한 혼잡 상태를 결정하는 과정과,
상기 혼잡 상태를 나타내는 정보를 포함하는 상기 메시지를 상기 CU에게 전송하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 10에 있어서, 상기 메시지는, SCTP(stream control transmission protocol) 메시지인 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 메시지는, 상기 CU로부터 수신된 요청 메시지에 응답하는 메시지이고,
상기 요청 메시지는, 상기 요청 메시지가 상기 CU로부터 송신되는 시각을 나타내는 제1 시간 정보를 포함하고,
상기 메시지는, 상기 요청 메시지를 상기 DU가 수신한 시각을 나타내는 제2 시간 정보 및 상기 메시지를 상기 DU가 송신한 시각을 나태는 제3 시간 정보를 포함하는 방법.
무선 통신 시스템에서 DU(distributed unit)와 프론트홀(fronthaul)로 연결된 CU(central unit)의 장치에 있어서,
상기 CU 및 상기 DU 간 시그널링(signaling)을 수행하는 통신 인터페이스와
상기 시그널링에 기반하여 DU의 혼잡 상태의 제어 여부를 결정하고,
DU의 혼잡 상태를 제어하는 경우, PDCP(packet data convergence protocol) 처리 전의 적어도 하나의 패킷의 상기 DU로의 전송을 중단하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 적어도 하나의 패킷을 버퍼링(buffering)하거나 드롭(drop)하는 장치.
청구항 14에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 CU의 버퍼(buffer)의 용량이 초과하는 경우, 가장 먼저 상기 버퍼에 보관된 패킷부터 드롭하는 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 DU의 혼잡 상태를 결정하는 장치.
청구항 16에 있어서, 상기 통신 인터페이스는, 상기 DU의 혼잡 상태를 결정하기 위해,
상기 DU에게 요청 메시지를 송신하고,
상기 DU로부터 응답 메시지를 수신하고,
상기 요청 메시지는 상기 요청 메시지가 송신되는 시각을 나타내는 제1 시간 정보를 포함하고,
상기 응답 메시지는, 상기 요청 메시지를 상기 DU가 수신한 시각을 나타내는 제2 시간 정보 및 상기 응답 메시지를 상기 DU가 송신한 시각을 나태는 제3 시간 정보를 포함하는 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 요청 메시지는 GTP(GPRS(general packet radio service) tunneling protocol) echo 요청 메시지이고,
상기 응답 메시지는 GTP echo 응답 메시지인 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 통신 인터페이스는, 상기 DU의 혼잡 상태를 결정하기 위해,
상기 DU로부터 상기 DU의 혼잡 상태를 알리기 위한 메시지를 수신하고,
상기 DU의 혼잡 상태는, 상기 DU에 접속된 단말에 대한 큐 길이(queue length)에 기반하여 결정되는 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 패킷 전송이 재개되는 경우, 상기 CU의 버퍼에 보관된 패킷 또는 새로운 패킷에 대한 PDCP 처리를 수행하고,
상기 통신 인터페이스는 상기 DU에게 상기 PDCP 처리된 패킷을 전송하도록 추가적으로 구성되는 장치.
무선 통신 시스템에서 CU(central unit)와 프론트홀(fronthaul)로 연결된 DU(distributed unit)의 장치에 있어서,
적어도 하나의 프로세서와,
상기 CU에게 메시지를 전송하고,
상기 CU로부터 패킷을 수신하는 통신 인터페이스를 포함하고,
상기 패킷은, 상기 CU에 의해 버퍼링(buffering)된 패킷이거나 패킷 드롭이 수행된 이후, 코어망으로부터 수신된 패킷이고,
상기 버퍼링 또는 상기 패킷 드롭의 수행 여부는, 상기 CU의 PDCP(packet data convergence protocol) 처리 전에 결정되는 장치.
청구항 21에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 DU에 접속된 단말과의 트래픽에 대한 혼잡 상태를 결정하고,
상기 통신 인터페이스는, 상기 혼잡 상태를 나타내는 정보를 포함하는 상기 메시지를 상기 CU에게 전송하는 장치.
청구항 21에 있어서, 상기 메시지는, SCTP(stream control transmission protocol) 메시지인 장치.
청구항 21에 있어서, 상기 메시지는, 상기 CU로부터 수신된 요청 메시지에 응답하는 메시지이고,
상기 요청 메시지는, 상기 요청 메시지가 상기 CU로부터 송신되는 시각을 나타내는 제1 시간 정보를 포함하고,
상기 메시지는, 상기 요청 메시지를 상기 DU가 수신한 시각을 나타내는 제2 시간 정보 및 상기 메시지를 상기 DU가 송신한 시각을 나태는 제3 시간 정보를 포함하는 장치.
무선 통신 시스템에서, 프로트홀(fronthaul)로 연결된 DU(distributed unit) 및 CU(central unit)를 포함하는 시스템에 있어서,
코어망을 통해 패킷을 수신하고,
DU의 혼잡 상태를 결정하고,
상기 결정된 혼잡 상태에 따라 혼잡 제어를 수행하는 경우, CU는 상기 수신되는 패킷을 상기 CU의 PDCP(packet data convergence protocol) 처리 전 버퍼링하거나 드롭하고,
상기 혼잡 제어를 수행하지 않는 경우, 기능 분리(function split)에 따라 상기 패킷을 PDCP 처리하는 CU와,
상기 PDCP 처리된 패킷을 는 RLC(radio link control), MAC(media access control), 및 PHY(physical) 처리하는 DU를 포함하는 시스템.