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KR20040016064A - 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법 및 시스템 - Google Patents

비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20040016064A
KR20040016064A KR1020020048261A KR20020048261A KR20040016064A KR 20040016064 A KR20040016064 A KR 20040016064A KR 1020020048261 A KR1020020048261 A KR 1020020048261A KR 20020048261 A KR20020048261 A KR 20020048261A KR 20040016064 A KR20040016064 A KR 20040016064A
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이소영
이승준
이영대
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엘지전자 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법 및 시스템에 관한 것으로 특히, UMTS에서 멀티미디어 통신 서비스를 송수신하는 양방향 통신할 수 있는 시스템에 있어서, 상향링크와 하향링크가 비대칭적으로 동작하도록 하여 메모리 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 함에 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 단말(610) 자신이 지원 가능한 자원 정보를 UTRAN(620)으로 전송하는 단계와, UTRAN(620)이 단말(610)에서 수신된 정보를 바탕으로 헤더압축기술을 사용하는데 필요한 자원을 상향링크와 하향링크를 구분하여 결정하는 단계와, UTRAN(620)이 상기에서 결정한 자원 정보를 단말(610)로 전송하는 단계와, 단말(610)이 UTRAN(620)에서 전송된 자원 정보를 바탕으로 상향링크와 하향링크를 위한 압축기와 복원기를 설정하며 UTRAN(620)이 상기에서 결정한 자원을 바탕으로 상향링크와 하향링크를 위한 복원기와 압축기를 서로 다른 형태로 설정하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR TANSMITTING/RECEIVING ASYMMETRIC TWO-WAY PACKET DATA}
본 발명은 무선 이동 통신 시스템에서 데이터 송 수신 방법에 관한 것으로, 특히 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선 이동 통신은 비약적인 발전을 하여 무선 이동 전화기는 유선 전화기보다 더 많이 사용되게 되었다. 그러나 일반 음성 통화 이상의 대량의 데이터 통신을 무선 접속 망을 통하여 무선 이동 전화기에 제공하는 서비스에 있어서는 무선 이동 통신은 아직 기존의 유선 통신 시스템의 성능을 따라가지 못하고 있다. 이에 이러한 대량의 데이터 통신을 가능하게 하는 통신 시스템을 IMT-2000 이라 칭하고, 세계 각국에서 기술 개발을 추진하고, 그 표준화에 국가간의 협력이 진행되고 있다.
유럽식 IMT-2000 시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)는 유럽식 표준인 GSM(Global System for Mobile Communications)시스템으로부터 진화한 제3세대 이동통신시스템으로, GSM 핵심망(Core Network)과 WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 접속기술을 기반으로 하여 보다 향상된 이동통신서비스의 제공을 목표로 한다.
UMTS의 표준화 작업을 위해 1998년 12월에 유럽의 ETSI, 일본의 ARIB/TTC, 미국의 T1 및 한국의 TTA 등은 제3세대 공동프로젝트(Third Generation Partnership Project : 이하, 3GPP라 약칭함)라는 프로젝트를 구성하였고, 현재까지 UMTS의 세부적인 표준명세서(Specification)를 작성 중에 있다.
3GPP에서는 UMTS의 신속하고 효율적인 기술개발을 위해 망 구성요소들과 이들의 동작에 대한 독립성을 고려하여 UMTS의 표준화 작업을 5개의 기술규격 그룹(Technical Specification Groups; 이하, TSG라 약칭함)으로 나누어 진행하고 있다.
각 TSG는 관련된 영역내에서 표준규격의 개발, 승인, 그리고 그 관리를 담당하는데, 이들 중에서 무선접속망(Radio Access Network : 이하 RAN이라 약칭함) 그룹(TSG RAN)은 UMTS에서 WCDMA 접속기술을 지원하기 위한 새로운 무선접속망인 UMTS 지상무선망(Universal Mobile Telecommunications System Terrestrial Radio Access Network ; 이하, UTRAN이라 약칭함)의 기능, 요구사항 및 인터페이스에 대한 규격을 개발한다
도1은 일반적인 UMTS 망의 구성도이다.
도1에 도시된 바와 같이, UMTS 시스템은 크게 단말과 UTRAN(100) 및 핵심망(200)으로 이루어져 있다.
상기 UTRAN(100)은 하나 이상의 무선망부시스템(Radio Network Sub-systems : RNS)(110)(120)으로 구성된다.
상기 무선망부시스템(110)(120)은 무선망제어기(Radio Network Controller ; 이하 RNC라 약칭함)(111)와, 이 RNC(111)에 의해서 관리되는 하나 이상의 Node B(112)(113)로 구성된다.
상기 RNC(111)는 무선자원의 할당 및 관리를 담당하며 핵심망(200)과의 접속점 역할을 담당한다.
상기 Node B(112)(113)는 상향링크로는 단말의 물리계층에서 보내는 정보를 수신하고 하향링크로는 단말로 데이터를 송신하여 단말에 대한 UTRAN(100)의 접속점(Access Point)역할을 담당한다.
상기 핵심망(200)는 회선교환 서비스를 지원하기 위한 MSC(Mobile Switching Center)(210), GMSC(Gateway Mobile Switching Center)(220)와, 패킷교환 서비스를 지원하기 위한 SGSN(Serving GPRS Support Node)(230), GGSN(Gateway GPRS Support Node)(240)이 구비되어 구성된다.
특정 단말에게 제공되는 서비스는 크게 회선교환 서비스와 패킷교환 서비스로 구분되는데 예를 들어, 일반적인 음성전화 서비스는 회선교환 서비스에 속하고 인터넷 접속을 통한 웹브라우징 서비스는 패킷교환 서비스로 분류된다.
우선, 회선교환 서비스를 지원하는 경우 RNC(111)는 핵심망(200)의 MSC(210)와 연결되고, 이 MSC(210)는 다른 망으로부터 들어오거나 나가는 접속을 관리하는 GMSC(220)와 연결된다.
패킷교환서비스에 대해서는 핵심망(200)의 SGSN(230)과 GGSN(240)에 의해서 서비스가 제공된다. 상기 SGSN(230)은 RNC(111)로 향하는 패킷통신을 지원하고, 상기 GGSN(240)은 인터넷망 등 다른 패킷교환망으로의 연결을 관리한다.
다양한 망 구성요소들 사이에는 서로간의 통신을 위해 정보를 주고 받을 수 있는 인터페이스(Interface)가 존재하는데, RNC(111)와 핵심망(200)과의 인터페이스를 Iu 인터페이스라고 정의한다.
Iu 인터페이스가 패킷교환 영역과 연결된 경우에는 'Iu-PS'라고 정의하고 회선교환영역과 연결된 경우에는 'Iu-CS'라고 정의한다
도2는 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한 단말과 UTRAN(100)사이의 무선접속 인터페이스(Radio Access Interface) 프로토콜의 구조를 나타낸다.
도2의 무선접속인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층, 데이터링크계층 및 네트워크계층으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling)전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.
상기 사용자평면은 음성이나 IP 패킷의 전송등과 같이 사용자의 트래픽정보가 전달되는 영역이고, 상기 제어평면은 망의 인터페이스나 호의 유지 및 관리 등의 제어정보가 전달되는 영역을 나타낸다.
도2의 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interface; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1계층), L2(제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
이하, 상기 도2의 각 계층을 설명한다.
상기 L1계층 즉, 물리(Physical)계층은 다양한 무선전송 기술을 이용하여 상위 계층에 정보전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위계층인 매체접속제어(Medium Access Control)계층과 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널에는 매체접속제어계층과 L1계층인 물리계층 사이의 데이터가 이동한다.
상기 L2계층에는 매체접속제어(Medium Access Control; 이하 MAC이라 약칭함)계층, 무선링크제어(Radio Link Control; 이하 RLC라 약칭함)계층, 패킷데이터수렴프로토콜(Packet Data Convergence Protocol; 이하 PDCP라 약칭함)계층이 있다.
MAC계층은 무선자원의 할당 및 재할당을 위한 MAC 파라미터의 재할당 서비스를 제공하며, 상위계층인 RLC계층과 논리채널(Logical Channel)로 연결되어 있다. 전송되는 정보의 종류에 따라 다양한 논리채널이 제공되는데, 일반적으로 제어평면의 정보를 전송할 경우에는 제어채널(Control Channel)을 이용하고, 사용자 평면의 정보를 전송하는 경우에는 트래픽 채널(Traffic Channel)을 사용한다.
RLC계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원하며, 상위계층으로부터 내려온 RLC 서비스데이터단위(Service Data Unit : 이하, SDU라 약칭함)의 분할 및 연결 (Segmentation and Concatenation) 기능을 수행할 수 있다. 상위로부터 전달된 RLC SDU는 RLC계층에서 처리용량에 맞게 크기가 조절된 후 헤더(Header)정보가 더해져 프로토콜데이터단위(Protocol Data Unit; 이하, PDU라 약칭함)의 형태로 MAC계층에 전달된다. RLC계층에는 상위로부터 내려온 RLC SDU 또는 RLC PDU들을 저장하기 위한 RLC버퍼가 존재한다.
PDCP계층은 RLC계층의 상위에 위치하며, IPv4나 IPv6와 같은 네트워크 프로토콜을 통해 전송되는 데이터가 상대적으로 대역폭이 작은 무선 인터페이스상에서 효율적으로 전송될 수 있도록 한다. 이를 위해 PDCP계층은 유선망에서 사용되는 불필요한 제어정보를 줄여주는 기능을 수행하는데, 이러한 기능을 헤더압축(HeaderCompression)이라 한다. 헤더압축기법은 IETF(Internet Engineering Task Force)라는 인터넷 표준화그룹에서 정의하는 RFC2507과 RFC3095(Robust Header Compression : ROHC)를 사용할 수 있다. 이들 방법은 데이터의 헤더(Header)부분에서 반드시 필요한 정보만을 전송하도록 하여 보다 적은 제어정보를 전송하므로 전송될 데이터량을 줄일 수 있다.
L3계층의 가장 하부에는 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함)계층이 있다.
RRC계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선운반자 (Radio Bearer)들의 설정, 재설정 및 해제와 관련되어 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 상기 무선운반자는 단말과 UTRAN 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미하며, 일반적으로 무선운반자가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 필요한 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정임을 의미한다.
참고로, RLC계층은 상위에 연결된 계층에 따라 사용자평면에 속할 수도 있고 제어평면에 속할 수도 있다. 제어평면에 속하는 경우는 RRC계층으로부터 데이터를 전달 받는 경우에 해당되고, 그 외의 경우는 사용자평면에 해당한다.
또한, 도2에서 알 수 있듯이 RLC계층과 PDCP계층의 경우에는 하나의 계층 내에 여러개의 엔터티(Entity)들이 존재할 수 있다. 이는 일반적으로 하나의 단말이 여러 개의 무선운반자를 갖고 하나의 무선운반자에 대하여 오직 하나의 RLC엔터티 및 PDCP엔터티가 사용되기 때문이다.
이하, PDCP계층에서 헤더압축을 위해 사용되는 IP헤더압축기법에 대해 설명하기로 한다.
우선, IETF문서인 RFC2507 헤더압축기법에 대해서 설명한다.
RFC2507 헤더압축기법은 IP계층 상위에 위치한 프로토콜이 TCP인지 아니면 그 이외의 프로토콜인지에 따라 구분하여 다른 압축기법을 사용할 수 있다. 즉, UDP/IP와 같이 TCP를 사용하지 않는 프로토콜은 "Compressed Non-TCP"라는 방법을 사용하고, TCP를 사용하는 경우에는 가변하는 헤더필드를 전송하는 방법에 따라 "Compressed TCP"와 "Compressed TCP nodelta"로 구분한다.
상기 "Compressed TCP" 기법은 가변하는 헤더필드값의 차이가 연속되는 패킷 사이에서는 그리 크지 않다는 점을 이용하여 필드전체값을 보내지 않고 패킷 사이의 차이만큼을 전송하는 방법이고, 상기 "Compressed TCP nodelta" 기법은 가변하는 필드전체값을 그대로 전송하는 방법이다. 다시 말해서, 헤더압축기법으로 "Compressed TCP" 기법을 사용하는 경우 한 패킷스트림에 대해서 송신측이 먼저 전체헤더패킷을 전송하여 송신측과 수신측에 문맥(Context)을 구성한 후 이후의 패킷에 대해서는 이전 패킷과의 차이만큼만 나타내는 압축헤더를 사용하여 전송한다. 반면 "Comprssed TCP nodelta" 기법은 가변하는 헤더필드값 전체를 전송한다.
상기 "Compressed Non-TCP" 헤더압축기법을 사용하는 경우에도 마찬가지로 한 패킷스트림에 대해서 송신측이 먼저 전체헤더패킷을 전송하여 송신측과 수신측에 문맥(Context)를 구성하고 이후의 패킷에 대해서는 가변필드로 구성된 헤더필드값 전체를 전송한다. 그러나, "Compressed Non-TCP" 헤더압축기법은 단방향 통신에사용가능하며 지수적으로 증가하는 간격으로 전체헤더정보를 전송하는 Compression Slow-Start기법을 사용한다. 상기 Compression Slow-Start기법은 도3에서 알 수 있듯이, 전체헤더정보가 변경되거나 새로운 헤더압축기법이 적용되었을 때 동일한 전체헤더를 초기에는 자주 전송하고 이후에는 점차적으로 전송간격을 늘리는 방법이다. 도3에서 빗금 부분은 전체헤더패킷이고 빗금이 없는 부분은 압축헤더패킷이다.
그런데, 상기 RFC2507 헤더압축기법을 PDCP계층에서 사용하기 위해서는 압축기와 복원기의 형태를 구성하는 파라미터들에 대한 정의가 필요하다.
RFC2507 헤더압축기법에 사용되는 파라미터들을 살펴보면, "Compression Slow-Start" 기법에서 지수 반복적으로 전송되는 전체헤더패킷 사이에 전송 가능한 "compressed Non-TCP" 압축헤더패킷의 개수를 알려주는 F_MAX_PERIOD 파라미터와, 최근 마지막으로 전송한 전체헤더패킷의 전송 후 다음 전체헤더패킷을 전송하기 전까지 압축헤더패킷을 전송하기 가능한 시간을 알려주는 F_MAX_TIME 파라미터는 전체헤더패킷의 반복 주기를 알려주는데 사용된다.
또한, 헤더압축기법에 사용 가능한 헤더의 최대 크기를 알려주는 MAX_HEADER 파라미터와, "Compressed TCP" 기법에서 사용 가능한 문맥(Context)의 최대 개수를 알려주는 TCP_SPACE 파라미터와, "Compressed Non-TCP" 기법에 사용하는 문맥의 최대 개수를 알려주는 NON_TCP_SPACE 파라미터와, 재순차 배열의 지원 여부를 알려주는 EXPECTED_REORDERING 파라미터들이 단말과 UTRAN에서 압축기와 복원기 형태를 구성하는데 사용된다.
우선, 도4에서 알 수 있듯이, PDCP계층에서 헤더압축기법을 사용하기 위한일련의 과정에 대해 설명하기로 한다.
여기서, 헤더압축기법은 헤더압축담당계층에서 사용하는 것이며, 그 헤더압축담당계층은 PDCP계층 내부에 포함되어 있다.
우선, 단말(410)의 RRC계층(411)은 헤더압축기법을 사용하는데 있어서 자신이 지원 가능한 파라미터의 능력(Capacity)을 UTRAN(420)의 RRC계층(421)으로 알리고 상기 UTRAN(420)의 RRC계층(421)은 상기에서 수신된 정보를 바탕으로 헤더압축기법을 사용하는데 있어서 필요한 자원을 결정한다. 예를 들어, F_MAX_PERIOD을 '256', F_MAX_TIME을 '5'로 결정함으로써 전체헤더패킷의 반복주기를 알려주고, 헤더압축기법에서 사용 가능한 최대 패킷의 크기인 MAX_HEADER가 '168'이며 non-TCP패킷의 사용 가능한 문맥의 최대 개수가 '15'라고 정하는 것이다. 이러한 단계가 각 파라미터들의 크기를 결정하는 단계이다.
이후, UTRAN(420)의 RRC계층(421)은 단말(410)의 RRC계층(411)으로 상기 파라미터들에 대해 결정한 값을 전송한다.
따라서, 상기 RRC계층(411)(421)이 각각의 PDCP계층(412)(422)으로 상기 파라미터 값을 전달함으로써 상기 PDCP계층(412)(422) 내에 포함되어 있는 헤더압축담당계층에서 헤더압축기법을 사용하는데 필요한 각각의 압축기와 복원기의 형태를 구성하게 된다
또한, ROHC(Robust Header Compression) 압축기법에 대해 설명하기로 한다.
ROHC 압축기법은 일반적으로 RTP(Real-time Transport Protocol)/UDP(User Datagram Protocol)/IP(Internet Protocol) 패킷의 헤더정보를 줄이는데 사용된다.이때, RTP/UDP/IP 패킷이란 상위로부터 내려온 데이터가 RTP와 UDP 및 IP를 통과하여 관련 헤더들이 첨부된 패킷을 의미하는 것으로, 데이터가 인터넷을 통하여 목적지까지 전달되어 복구되는데 필요한 다양하고 많은 헤더정보를 포함한다.
상기 ROHC 압축기법은 한 패킷스트림(Packet Stream)에 속하는 연속된 패킷에서 패킷 헤더 각각의 필드 값이 거의 일정하다는 사실을 바탕으로 한다. 따라서, ROHC 압축기법은 패킷 헤더 필드 전체를 전송하는 것이 아니라 가변하는 필드를 전송한다.
참고로, 압축하지 않은 RTP/UDP/IP 패킷의 전체헤더크기는 IPv4(IP version 4)의 경우 '40'옥텟(Octet)이고, IPv6(IP version 6)인 경우 '60'옥텟인 반면, 패이로드(Payload)라는 순수 데이터부분의 크기는 일반적으로 '15~20'옥텟이다. 이로부터 실제로 전송할 데이터보다 데이터를 전송할 때 포함되는 제어정보가 훨씬 큰 구조를 가지고 있으므로 전송효율이 매우 낮음을 알 수 있다. 따라서, 헤더압축기법을 이용한다면 제어정보의 양은 크게 줄일 수 있으며 ROHC 헤더압축방법을 이용하는 경우 줄어든 헤더의 크기는 보통 '1'옥텟에서 '3'옥텟 정도에 불과하다.
ROHC 압축기법을 사용하기 위해서도 RFC2507 헤더압축기법과 마찬가지로 압축기와 복원기의 형태를 구성하는 파라미터들에 대한 정의가 필요하다.
파라미터들을 살펴보면, 압축기에서 사용 가능한 문맥(Context)의 최대 개수를 알려주는 Max_CID 파라미터와, 연속된 패킷들의 모임인 한 패킷스트림에서 사용되는 IP 패킷의 종류가 RTP/UDP/IP, RTP/IP, ESP/IP 중에서 어느 것인지를 알려주는 Profile 파라미터와, IP 패킷의 분할(Segmentation) 여부를 알려주며 복원기에서 분할된 세그먼트들이 재조립되었을 때의 최대 크기를 알려주는 MRRU(Maximum Reconstructed Reception Unit) 파라미터와, ROHC 압축기법에서 지원 가능한 압축헤더패킷 크기들의 집합을 알려주는 Packet_Sized_Allowed 파라미터와, 복원기에서 압축패킷의 복원 실패시 복원기에서 복원을 실패한 압축패킷에 대한 복원의 재시도 여부 및 재시도 횟수를 결정하는 Reverse_Decompression_Depth 파라미터가 ROHC 압축기법의 IETF 문서인 RFC3095에 정의되어 있다.
RFC2507 헤더압축기법과 마찬가지로 PDCP계층 내부에 포함되어 있는 헤더압축담당계층에서 ROHC압축기법을 사용하기 위해 단말(410)의 RRC계층(411)은 자신이 ROHC 압축기법의 지원 가능한 능력(Capacity)을 UTRAN(420)의 RRC계층(421)으로 알리고 상기 UTRAN(420)의 RRC계층(421)은 이를 바탕으로 ROHC 압축기법을 사용하는데 필요한 자원을 결정하여 구성한다.
이후, UTRAN(420)의 RRC계층(421)은 단말(410)의 RRC계층(411)으로 상기 파라미터들에 대해 결정한 값을 전송한다. 이에 따라, 단말(410)과 UTRAN(420)의 RRC계층(411)(421)은 상기 파라미터들에 대한 값을 PDCP계층(412)(422)으로 전달하며 상기 PDCP계층 내부에 포함되어 있는 헤더압축담당계층이 헤더압축기법을 사용하는데 필요한 압축기와 복원기의 형태를 구성하게 된다.
상기 압축기와 복원기의 구성에 대해 도5에서 구체적으로 설명하기로 한다.
PDCP계층에서 헤더압축기법을 사용하기 위해서는 상향링크로 통신할 때 단말(410)의 압축기(512)와 UTRAN(420)의 복원기(521)가 동일한 형태를 갖추어야 하고 하향링크로 통신할 때 UTRAN(420)의 압축기(522)와 단말(410)의 복원기(511)가 동일한 형태를 갖추어야 한다. 실제로, 현재 상향링크와 하향링크의 구분없이 상향링크와 하향링크에 사용되는 압축기와 복원기가 모두 동일한 형태를 갖도록 구성되어 있다.
즉, UTRAN(420)의 경우 RRC계층(421)이 PDCP계층(422)으로 헤더압축기법과 관련된 파라미터들을 전달하는데, 이때 전달되는 파라미터는 상향링크와 하향링크의 구분없이 UTRAN압축기(522)와 UTRAN복원기(521)의 형태를 구성한다.
또한, 단말(410)의 경우 UTRAN(420)의 RRC계층(421)에서 헤더압축기법과 관련된 파라미터들이 RRC계층(411)으로 전송되고 상기 RRC계층(411)은 PDCP계층(412)으로 헤더압축기법과 관련된 파라미터들을 전달한다. 이때 전달된 파라미터들은 상향링크와 하향링크의 구분없이 단말압축기(512)와 단말복원기(511)의 형태를 구성한다.
즉, 단말(410)과 UTRAN(420)은 상향링크와 하향링크의 구분없이 압축기와 복원기를 동일한 형태로 구성한다
상기에서 설명했듯이, RFC2507 헤더압축기법과 ROHC 압축기법을 PDCP계층 내부의 헤더압축담당계층에서 사용하기 위해서 단말(410)과 UTRAN(420)은 각각의 압축기와 복원기의 형태를 구성하는 파라미터들에 대한 규정을 정해야만 한다. 실제로, 현재의 RRC계층은 VoIP(Voice over IP)와 같이 상향링크와 하향링크가 대칭적인 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 서비스만을 고려하여 헤더압축기법을 담당하는 PDCP계층을 정의하도록 되어있다. 따라서, 단말(410)과 UTRAN(420)은 상향링크와 하향링크의 구분없이 대칭적으로 설정되므로 압축기와 복원기가 동일한 형태로 구성된다.
한편, UMTS시스템은 상향링크와 하향링크가 대칭적 구조를 갖는 VoIP서비스 뿐 아니라 상향링크와 하향링크가 비대칭적 구조를 갖는 스트리밍(Streaming) 서비스도 제공한다. 또한, UTMS시스템은 VoIP 서비스와 스트리밍(Streaming) 서비스를 효율적으로 제공하기 위해 헤더압축기법을 사용하여 기존의 40Bytes 또는 60Bytes 크기의 패킷헤더를 1~4Bytes로 압축하여 전송함으로써 무선자원을 효율적으로 사용하고자 한다. 특히, 스트리밍(Streaming) 서비스는 하향링크 지향적인 서비스로서 하향링크는 사용자가 받고자 하는 패킷데이터 서비스를 전송하는데 사용되고 상향링크는 전송된 패킷데이터에 대한 수신정보(Feedback)를 알리는데 사용한다.
그러나, 종래의 UMTS는 스트리밍(Streaming) 서비스를 제공하는 경우 헤더압축담당기능이 상향링크와 하향링크의 구분없이 똑같이 적용됨으로 하향링크로 전송되는 패킷데이터의 데이터량이 상향링크로 전송되는 패킷데이터의 데이터량보다 훨씬 크다는 특성상 헤더압축기법에 사용되는 시스템과 단말의 메모리를 불필요하게 낭비하게 되어 메모리 자원의 효율성이 낮다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 UMTS에서 멀티미디어 통신 서비스를 송수신하는 양방향 통신할 수 있는 시스템에 있어서, 상향링크와 하향링크가 비대칭적으로 동작하도록 하여 메모리 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 창안한 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법 및 시스템을 제공함에 목적이 있다.
도1은 일반적인 UMTS 망의 구성도.
도2는 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한 단말과 UTRAN사이의 무선접속 인터페이스 프로토콜의 구조도.
도3은 Compression Slow-Start 기법에서의 패킷전송 방법을 보인 예시도.
도4는 종래 기술의 PDCP계층에서 헤더압축기법을 사용하기 위한 일련의 과정을 보인 신호 흐름도.
도5는 도4에서 헤더압축기법에서 사용되는 압축기와 복원기의 구성도.
도6은 본 발명의 실시예에서 헤더압축기법을 사용하기 위한 일련의 과정을 보인 신호 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *
610 : 단말611,621 : 무선자원제어(RRC)계층
612,622 : 패킷데이터수렴프로토콜(PDCP)계층
620 : UTRAN
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 패킷데이터를 송수신하도록 양방향 통신 기능을 구비한 시스템에 있어서, RRC계층에서 지원 가능한 파라미터의 능력을 바탕으로 상향링크와 하향링크를 구분하여 압축기법에 필요한 파라미터 값을 결정하는 단계와, 상기에서 결정된 파라미터 값을 전송받아 PDCP계층에서 상향링크와 하향링크를 위한 각각의 압축기와 복원기의 형태를 설정하는 단계를 구비하여 상향링크와 하향링크를 통해 비대칭 양방향 통신을 수행하도록 구성함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 패킷데이터의 압축기법에 필요한 파라미터들을 상향링크와 하향링크로 구분하여 그 크기를 결정하고 압축기와 복원기를 설정하는 UTRAN과, 자신이 지원 가능한 파라미터의 능력을 상기 UTRAN으로 전송하고 그 UTRAN으로부터 결정되어 귀환된 상향링크와 하향링크의 파라미터 값들을 바탕으로 압축기와 복원기를 설정하는 단말을 구비하여 비대칭 양방향 통신을 수행하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 UTRAN은 단말 수단에서 전송되어진 파라미터 정보를 바탕으로 패킷데이터의 압축기법에 필요한 파라미터들을 상향링크와 하향링크로 구분하여 그 크기를 결정하고 그 결정된 파라미터 값들을 단말 수단으로 전송하는 RRC(무선자원제어)계층과, 이 RRC계층에서 결정한 파라미터들을 바탕으로 압축기와 복원기를 설정하는 PDCP(패킷데이터수렴프로토콜)계층을 구비하여 구성함을 특징으로 한다.
상기 단말은 자신이 지원 가능한 파라미터의 능력을 UTRAN으로 전송하고 그UTRAN으로부터 결정된 상향링크와 하향링크로 구분된 파라미터 값들을 수신하는 RRC계층과, 이 RRC계층에서 수신한 파라미터 값들을 바탕으로 압축기와 복원기를 설정하는 PDCP계층을 구비하여 구성함을 특징으로 한다.
상기 PDCP계층은 상향링크와 하향링크를 위한 각각의 압축기와 복원기를 설정하도록 헤더압축담당계층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 압축기법은 RFC2507 압축기법 또는 ROHC 압축기법임을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 UTRAN과 단말이 VoIP와 같이 상향링크와 하향링크가 대칭적 구조를 이루는 경우 뿐만 아니라 스트리밍(Streaming) 서비스와 같이 상향링크와 하향링크가 비대칭적 구조를 이루는 경우까지 고려하여 헤더압축기법에 필요한 메모리 자원을 상향링크와 하향링크에 각각 다르게 설정하도록 구성함을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 헤더압축기법에 필요한 메모리 자원을 상향링크와 하향링크에서 다르게 설정한다는 것은 peer-to-peer(P2P)의 압축기와 복원기 형태를 다르게 구성한다는 것이 아니라 단말압축기와 단말복원기의 형태를 서로 다르게 구성하고 UTRAN압축기와 UTRAN복원기의 형태를 서로 다르게 구성하는 것을 의미한다.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도6은 본 발명의 실시예에서 헤더압축기법 관련 파라미터들의 적용 과정을 보인 신호 흐름도로서 이에 도시한 바와 같이, 패킷데이터의 압축기법에 필요한 파라미터들을 상향링크와 하향링크로 구분하여 그 크기를 결정하고 그 결정된 파라미터들을 바탕으로 상향링크를 위한 복원기와 하향링크를 위한 압축기를 설정하는 UTRAN(620)과, 자신이 지원 가능한 파라미터의 능력을 상기 UTRAN(620)으로 전송하고 그 UTRAN(620)으로부터 결정되어 귀환된 상향링크와 하향링크의 파라미터 값들을 바탕으로 상향링크를 위한 압축기와 하향링크를 위한 복원기를 설정하는 단말(610)을 구비하여 비대칭 양방향 통신을 수행하도록 구성한다.
상기 단말(610)은 자신이 지원 가능한 파라미터의 능력을 UTRAN(620)으로 전송하고 그 UTRAN(620)으로부터 결정된 상향링크와 하향링크로 구분된 파라미터 값들을 수신하는 RRC계층(611)과, 이 RRC계층(611)에서 수신한 파라미터 값들을 바탕으로 압축기와 복원기를 설정하는 PDCP계층(612)을 구비하여 구성한다.
상기 UTRAN(620)은 단말(610)의 RRC계층(611)에서 전송되어진 파라미터 정보를 바탕으로 패킷데이터의 압축기법에 필요한 파라미터들을 상향링크와 하향링크로 구분하여 그 크기를 결정하고 그 결정된 파라미터 값들을 상기 RRC계층(611)로 전송하는 RRC계층(621)과, 이 RRC계층(621)에서 결정되어 전송된 파라미터들을 바탕으로 압축기와 복원기를 설정하는 PDCP계층(622)을 구비하여 구성한다.
상기에서 UTRAN(620)과 단말(610) 각각에 설정되는 압축기와 복원기는 서로 다른 형태로 구성하고 아울러 UTRAN(620)의 압축기와 단말(610)의 복원기를 동일한 형태로 구성하고 UTRAN(620)의 복원기와 단말(610)의 압축기를 동일한 형태로 구성한다.
이와 같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에서도 단말(610)과 UTRAN(620)에 적용하기 위한 헤더압축기법에 사용되는 압축기 및 복원기의 구성 형태를 설명하기 위해 도5를 참조한다.
본 발명의 실시예에서의 동작은 도4 및 도5를 참조하여 설명한 종래 기술에서 압축기법 적용 방법, 파라미터 값 결정 방법 등 대부분의 동작이 동일하다.
다만, 본 발명의 실시예는 UTRAN(620)과 단말(610)이 VoIP와 같이 상향링크와 하향링크가 대칭적 구조를 이루는 경우 뿐만 아니라 스트리밍(Streaming) 서비스와 같이 상향링크와 하향링크가 비대칭적 구조를 이루는 경우까지 고려하여 헤더압축기법에 필요한 메모리 자원을 상향링크와 하향링크에 각각 다르게 설정한다.
도6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 단말(610)의 RRC 계층(661)은 헤더압축기법을 사용하는데 있어서 자신이 지원 가능한 파라미터의 능력을 UTRAN(620)의 RRC계층(621)으로 알리고 상기 UTRAN(620)의 RRC계층(621)은 상기에서 수신된 정보를 바탕으로 헤더압축기법을 사용하는데 있어서 필요한 자원을 상향링크와 하향링크를 구분하여 결정하며 이로부터 상향링크와 하향링크를 설정하기 위한 각각의 파라미터들의 크기를 결정한다.
이후, UTRAN(620)의 RRC계층(621)은 단말(610)의 RRC계층(611)으로 상기 파라미터들에 대해 결정한 값을 전송한다.
따라서, 상기 RRC계층(611)(621)이 각각의 PDCP계층(612)(622)으로 상기 파라미터 값을 전달함으로써 상기 PDCP계층(612)(622) 내에 포함되어 있는 헤더압축담당계층에서 헤더압축기법을 사용하는데 필요한 각각의 압축기와 복원기의 형태를 구성하게 된다.
이를 간략하게 단계별로 기술하면, 단말(610) 자신이 지원 가능한 자원 정보를 UTRAN(620)으로 전송하는 단계와, UTRAN(620)이 단말(610)에서 수신된 정보를 바탕으로 헤더압축기술을 사용하는데 필요한 자원을 상향링크와 하향링크를 구분하여 결정하는 단계와, UTRAN(620)이 상기에서 결정한 자원 정보를 단말(610)로 전송하는 단계와, 단말(610)이 UTRAN(620)에서 전송된 자원 정보를 바탕으로 상향링크와 하향링크를 위한 압축기와 복원기를 설정하며 UTRAN(620)이 상기에서 결정한 자원을 바탕으로 상향링크와 하향링크를 위한 복원기와 압축기를 설정하는 단계로 이루어진다.
여기서, 헤더압축기법에 필요한 메모리 자원을 상향링크와 하향링크에서 다르게 설정하는데, 이는 peer-to-peer의 압축기와 복원기(512와 521, 522와 511)의 형태를 다르게 구성한다는 것이 아니라 단말(610) 내의 압축기(512)와 복원기(511)의 형태를 서로 다르게 구성하거나 UTRAN(620) 내의 압축기(522)와 복원기(521)의 형태를 서로 다르게 구성하는 것을 의미한다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 peer-to-peer의 압축기와 복원기(512와 521, 522와 511)의 형태는 서로 같지만 단말(610) 또는 UTRAN(620) 내의 압축기와 복원기(512와 511, 522와 521)는 형태가 서로 다르게 구성하는 것이다.
이때, 도6에서 RFC2507 헤더압축기법과 ROHC 압축기법 각각을 적용함에 있어서, UTRAN(620)의 RRC계층(621)이 단말(610)의 RRC계층(611)으로 헤더압축기법에 필요한 파라미터들을 전송할 때 상향링크에 사용되는 단말압축기(512)와 하향링크에 사용되는 단말복원기(511)의 형태를 구성하는데 필요한 파라미터를 구분하여 각각에 적용시킴으로써 단말(610)이 상향링크에 사용되는 상기 압축기(512)와 하향링크에 사용되는 상기 복원기(511)의 형태를 각각 다르게 구성하도록 하는 것이다
우선, RFC2507 헤더압축기법을 사용하는 경우 상향링크 즉, 단말압축기(512)를 구성하는데 필요한 파라미터들은 "Compression slow-start" 기법과 관련하여 전체헤더패킷을 전송하는 주기를 알려주는 F_MAX_PERIOD 파라미터와, 패킷전송 가능시간을 알려주는 F_MAX_TIME 파라미터와, 압축 가능한 헤더의 최대 크기를 알려주는 MAX_HEADER 파라미터와, TCP패킷 문맥(Context)의 최대 크기를 알려주는 TCP_SPACE 파라미터와, non-TCP패킷 문맥의 최대 크기를 알려주는 NON_TCP_SPACE 파라미터들이 사용된다. 그리고, 하향링크 즉, 단말복원기(511)를 구성하는 파라미터는 TCP패킷 문맥의 최대 크기를 알려주는 TCP_SPACE 파라미터와, non-TCP패킷 문맥(Context)의 최대 크기를 알려주는 NON_TCP_SPACE 파라미터와, 수신 패킷의 재순차배열 여부를 알려주는 EXPECTED_REORDERING 파라미터가 사용된다.
또한, ROHC 압축기법을 사용하는 경우 상향링크 즉, 단말압축기(512)의 형태를 구성하는데 필요한 파라미터들은 헤더압축기법에 사용되는 문맥의 최대 개수를 알려주는 Max_CID 파라미터와, 복원기에서 지원가능한 IP패킷의 종류를 알려주는 Profile 파라미터와, 압축기에서 IP패킷의 분할(Segmentation) 가능 여부를 알려주는 MRRU 파라미터와, 압축기에서 사용 가능한 압축헤더패킷의 크기들을 결정하는 Packet_Sized_Allowed 파라미터가 사용된다. 그리고 하향링크 즉, 단말복원기(511)의 형태를 구성하는데 필요한 파라미터들은 최대 문맥의 개수를 알려주는 Max_CID 파라미터와, 복원기에서 지원하는 IP패킷의 종류를 알려주는 Profile파라미터와,복원기에서 분할된 세그먼트를 합쳤을 경우 그 합쳐진 패킷의 최대크기를 알려주는 MRRU 파라미터와, 압축헤더패킷의 복원 실패시 복원기 자체 내의 복원 재시도 여부를 알려주며 재시도 기법을 사용하여 복원에 실패한 패킷을 버퍼에 저장하는데 이때의 최대 저장 가능한 버퍼의 크기를 알려주는 Reverse_Decompression_Depth 파라미터가 사용된다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 PDCP계층이 RFC2507 또는 ROHC의 헤더압축기법을 사용하여 상향링크와 하향링크가 대칭적 또는 비대칭적 구조를 갖는 IP멀티미디어 패킷데이터의 전송을 지원하는 경우 종래 기술에서 상향링크와 하향링크를 대칭적으로만 설정하는 방법을 개선하여 보다 효율적인 설정방법으로 비대칭적인 방법을 이용함으로써 PDCP계층에서 헤더압축담당기능을 수행할 때 필요한 메모리 자원을 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (21)

  1. 패킷데이터를 양방향으로 송수신하는 방법에 있어서,
    지원 가능한 자원를 바탕으로 상향링크와 하향링크를 구분하여 설정하는 단계를 포함하여 그 상향링크와 하향링크를 통해 비대칭 양방향 통신을 수행하도록 구성함을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상/하향링크 설정 단계는
    지원 가능한 파라미터의 능력을 바탕으로 상향링크와 하향링크를 구분하여 압축기법에 필요한 파라미터 값을 결정하는 단계와,
    상기에서 결정된 파라미터 값을 전송받아 상향링크를 위한 압축기의 형태와 하향링크를 위한 복원기의 형태를 설정하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법.
  3. 제2항에 있어서, 압축기와 복원기의 형태는 서로 다르게 구성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법.
  4. 제2항에 있어서, 압축기법은
    RFC2507 압축기법임을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법.
  5. 제2항에 있어서, 압축기법은
    ROHC 압축기법임을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법.
  6. 패킷데이터를 양방향으로 송수신하는 방법에 있어서,
    단말 자신이 지원 가능한 자원 정보를 상위 시스템으로 전송하는 제1 단계와,
    상위 시스템이 단말로부터 수신된 정보를 바탕으로 헤더압축기술을 사용하는데 필요한 자원을 상향링크와 하향링크를 구분하여 결정하는 제2 단계와,
    상위 시스템이 상기에서 결정한 자원 정보를 단말로 전송하는 제3 단계와,
    단말과 상위 시스템이 상기에서 결정된 자원 정보를 바탕으로 각기 상향링크와 하향링크를 위한 압축기와 복원기를 설정하는 제4 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제2 단계는
    자원을 결정할 때 단말의 상향링크의 능력과 하향링크의 능력을 판별하여 그 상향링크와 하향링크에 대한 파라미터들의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법.
  8. 제6항에 있어서, 제4 단계는
    단말과 상위 시스템 각각에 설정되는 압축기와 복원기의 형태는 서로 다르게 설정하고 상기 단말과 상위 시스템 간에 매칭되는 압축기와 복원기의 형태는 동일하게 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 방법.
  9. 패킷데이터를 송수신하도록 양방향 통신 기능을 구비하는 시스템에 있어서,
    지원 가능한 파라미터의 능력을 바탕으로 상향링크와 하향링크를 구분하여 압축기법에 필요한 파라미터 값을 결정하는 무선자원제어(RRC)계층과,
    상기에서 결정된 파라미터 값을 전송받아 상향링크를 위한 압축기의 형태와 하향링크를 위한 복원기의 형태를 설정하는 패킷데이터수렴프로토콜(PDCP)계층을 구비하여 구성함을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 패킷데이터수렴프로토콜(PDCP)계층은
    무선자원제어(RRC)계층에서 결정된 파라미터값을 바탕으로 상향링크와 하향링크를 구분하여 설정하는 헤더압축담당계층을 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 헤더압축담당계층은
    지원 가능한 자원을 바탕으로 상향링크와 하향링크로 구분하여 RFC2507압축기법에 사용되는 파라미터들을 적용하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 헤더압축담당계층은
    지원 가능한 자원을 바탕으로 상향링크와 하향링크로 구분하여 ROHC(Robust Header Compression)방법에 사용되는 파라미터들을 적용하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  13. 제9항에 있어서, 압축기와 복원기의 형태는 서로 다르게 구성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  14. 패킷데이터를 송수신하도록 양방향 통신 기능을 구비하는 시스템에 있어서,
    패킷데이터의 압축기법에 필요한 파라미터들을 상향링크와 하향링크로 구분하여 그 크기를 결정하고 압축기와 복원기를 설정하는 무선망제어 수단과,
    자신이 지원 가능한 파라미터의 능력을 상기 무선망제어 수단으로 전송하고
    그 무선망제어 수단으로부터 결정되어 귀환된 상향링크와 하향링크의 파라미터 값들을 바탕으로 압축기와 복원기를 설정하는 단말 수단을 구비하여 비대칭 양방향 통신을 수행하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 무선망제어 수단은
    단말 수단에서 전송되어진 파라미터 정보를 바탕으로 패킷데이터의 압축기법에 필요한 파라미터들을 상향링크와 하향링크로 구분하여 그 크기를 결정하고 그 결정된 파라미터 값들을 단말 수단으로 전송하는 무선자원제어(RRC)계층과,
    이 무선자원제어계층에서 결정한 파라미터들을 바탕으로 압축기와 복원기를 설정하는 패킷데이터수렴프로토콜(PDCP)계층을 구비하여 구성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 패킷데이터수렴프로토콜(PDCP)계층은
    헤더압축담당기능 파라미터들을 기반으로 하향링크에 사용되는 압축기와 상향링크에 사용되는 복원기를 형성하기 위한 헤더압축담당계층을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 비대칭양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 단말 수단은
    자신이 지원 가능한 파라미터의 능력을 무선망 제어수단으로 전송하고 그 무선망제어 수단으로부터 상향링크와 하향링크로 구분되어 결정된 파라미터 값들을 수신하는 무선자원제어(RRC)계층과,
    이 무선자원제어계층에서 수신한 파라미터 값들을 바탕으로 압축기와 복원기를 설정하는 패킷데이터수렴프로토콜(PDCP)계층을 구비하여 구성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 패킷데이터수렴프로토콜(PDCP)계층은
    헤더압축담당기능 파라미터들을 기반으로 상향링크에 사용되는 압축기와 하향링크에 사용되는 복원기를 형성하기 위한 헤더압축담당계층을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 비대칭양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  19. 제16항 또는 제18항에 있어서, 헤더압축담당계층은
    지원 가능한 자원을 바탕으로 상향링크와 하향링크로 구분하여 RFC2507압축기법에 사용되는 파라미터들을 적용하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  20. 제16항 또는 제18항에 있어서, 헤더압축담당계층은
    지원 가능한 자원을 바탕으로 상향링크와 하향링크로 구분하여 ROHC(Robust Header Compression)방법에 사용되는 파라미터들을 적용하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
  21. 제14항에 있어서,
    단말 수단과 무선망제어 수단 각각에 설정되는 압축기와 복원기의 형태는 서로 다르게 설정하고 상기 단말 수단과 무선망제어 수단 간에 매칭되는 압축기와 복원기의 형태는 동일하게 설정하여 구성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양방향 패킷데이터 송수신 시스템.
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