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KR100889866B1 - 무선 프로토콜 계층의 데이터 송수신 시스템에서 전송데이터 유닛 처리 방법 - Google Patents

무선 프로토콜 계층의 데이터 송수신 시스템에서 전송데이터 유닛 처리 방법 Download PDF

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KR100889866B1
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Abstract

본 발명은 MAC-e PDU 구성 시에 한 논리채널에 속하는 데이터들에 대해 하나의 논리채널 식별자만을 추가하도록 하여, MAC-e PDU의 오버헤드를 줄일 수 있게 되었다. 이러한 PDU 오버헤드의 감소는 throughput를 증가시키므로, HSUPA와 같은 고속데이터통신 시스템에서 커다란 장점으로 작용하게 된다. 본 발명은 이동통신 시스템에 있어서, 하나의 논리채널에 속하면서 동일한 크기를 갖는 하나 이상의 데이터들에 대해, 하나의 논리채널 식별자를 부가하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020040043757
MAC-e PDU, HSUPA, 오버헤드

Description

무선 프로토콜 계층의 데이터 송수신 시스템에서 전송 데이터 유닛 처리 방법{METHOD FOR PROCESSING DATA UNIT IN TRANSMISSION SYSTEM OF RADIO PROTOCOL LAYER}
도1은 종래 및 본 발명이 적용되는 UMTS의 망구조를 나타낸 도면.
도2는 UMTS에서 사용하는 무선 프로토콜의 구조도.
도3은 HSUPA의 MAC계층을 나타낸 도면.
도4는 단말의 MAC-d부계층 구조도.
도5는 논리채널 다중화시, MAC-d PDU의 포맷을 나타낸 도면.
도6은 송신측 MAC-e 부계층의 구조도.
도7은 종래기술에 따른, MAC-e PDU의 포맷을 나타낸 도면.
도8은 수신측 MAC-e 부계층의 구조도.
도9는 UTRAN의 MAC-d부계층 구조도.
도10a 와 도10b는 본 발명에 따른, MAC-e PDU의 포맷을 나타낸 도면.
본 발명은 이동통신 시스템의 Medium Access Control(MAC)계층에 관한 것으 로, 특히 MAC계층의 데이터를 구성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근, 이동 통신 시스템이 비약적인 발전을 하여 왔으나, 대용량의 데이터 통신 서비스에 있어서, 아직 기존의 유선 통신 시스템의 성능을 따라가지 못하고 있다. 이에 세계 각국은 대량의 데이터 통신을 가능하게 하는 통신 시스템, IMT-2000의 기술 개발을 추진하고 있으며, 그 기술의 표준화를 위해, 국가 상호간의 협력이 활발히 진행되고 있다.
유럽식 IMT-2000 시스템인 Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)는 유럽식 이동통신 표준인 Global System for Mobile Communications (GSM)시스템으로부터 진화한 제3세대 이동통신 시스템으로, GSM 핵심망(Core Network)과 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)접속기술을 기반으로 보다 향상된 통신 서비스의 제공을 목표로 한다.
UMTS의 표준화 작업을 위해 1998년 12월에 유럽의 ETSI, 일본의 ARIB/TTC, 미국의 T1 및 한국의 TTA 등은 제3세대 공동 프로젝트(Third Generation Partnership Project : 이하, 3GPP라 한다)라는 프로젝트를 구성하였고, 현재까지 UMTS의 세부적인 표준명세서(Specification)를 작성 중에 있다.
3GPP에서는 UMTS의 신속하고 효율적인 기술개발을 위해, 망 구성 요소들과 이들의 동작에 대한 독립성을 고려하여 UMTS의 표준화 작업을 5개의 Technical Specification Groups(TSG)으로 나누어 진행하고 있다.
각 TSG는 관련된 영역 내에서 표준규격의 개발, 승인, 그리고 그 관리를 담당하는데, 이들 중에서 Radio Access Network(RAN) 그룹(이하, TSG RAN이라 한다) 은 UMTS에서 WCDMA 접속기술을 지원하기 위한 새로운 무선 접속망인 UMTS Terrestrial Radio Access Network(이하, UTRAN이라 한다)의 기능, 요구사항, 그리고 인터페이스에 대한 규격을 개발한다
도1은 종래 및 본 발명이 적용되는 UMTS의 망구조를 나타낸 도면이다.
도1에 도시된 바와 같이, UMTS시스템은 크게 단말(혹은 User Equipment(UE))과 UTRAN 및 핵심망(Core Network; 이하 CN이라 한다)으로 이루어져 있다.
상기 UTRAN은 한 개 이상의 무선망부시스템(Radio Network Sub-systems; 이하 RNS라 한다)으로 구성된다. 그리고 각 RNS는 하나의 무선망제어기(Radio Network Controller;이하 RNC라 약칭함)와 이 RNC에 의해서 관리되는 다수의 기지국(이하, Node B라 한다)으로 구성된다. 각 Node B에는 하나 이상의 셀(Cell)이 존재한다.
도2는 UMTS에서 사용하는 무선 프로토콜의 구조를 보이고 있다. 이러한 무선 프로토콜 계층들은 단말과 UTRAN에 쌍(pair)으로 존재하여, 무선 구간의 데이터 전송을 담당한다. 도2의 프로토콜 계층들은 Open System Interconnection(OSI) 기준모델의 하위 3개 계층에 바탕을 둔 것으로, 제1계층(L1), 제2계층(L2), 제3계층(L3)으로 나뉜다.
이하, 도2의 각 무선 프로토콜 계층들에 대해 설명한다.
먼저, 제1계층 즉, 물리계층은 다양한 무선전송기술을 이용해 데이터를 무선 구간에 전송하는 역할을 한다. 물리계층은 상위계층인 Medium Access Control(MAC)계층과 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 전송채널은 크게 채 널의 공유 여부에 따라 전용(Dedicated)전송채널과 공용(Common)전송채널로 나뉜다.
제2계층에는 Medium Access Control(MAC)계층, Radio Link Control(RLC) 계층, Broadcast/Multicast Control(BMC)계층, 그리고 Packet Data Convergence Protocol(PDCP)계층이 존재한다.
먼저, MAC계층은 다양한 논리채널(Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화(Multiplexing)의 역할도 수행한다. MAC계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널(Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면(Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널(Control Channel)과 사용자평면(User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽 채널(Traffic Channel)로 나뉜다.
MAC계층은 세부적으로 관리하는 전송채널의 종류에 따라 MAC-b 부계층(Sublayer), MAC-d 부계층, MAC-c/sh 부계층, MAC-hs 부계층, 및 MAC-e 부계층으로 구분된다. MAC-b 부계층은 시스템 정보(System Information)의 방송을 담당하는 전송채널인 BCH(Broadcast Channel)의 관리를 담당하고, MAC-c/sh 부계층은 다른 단말들과 공유되는 FACH(Forward Access Channel)나 DSCH (Downlink Shared Channel) 등의 공용전송채널을 관리하며, MAC-d 부계층은 특정 단말에 대한 전용전송채널인 DCH(Dedicated Channel)의 관리를 담당한다. 또한, 하향 및 상향으로 고속 데이터 전송을 지원하기 위해 MAC-hs 부계층은 고속 하향 데이터 전송을 위한 전송채널인 HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel)를 관리하며, MAC-e 부계층은 고속 상향 데이터 전송을 위한 전송채널인 E-DCH (Enhanced Dedicated Channel)를 관리한다.
RLC계층은 각 무선베어러(Radio Bearer; RB)의 QoS에 대한 보장과 이에 따른 데이터의 전송을 담당한다. RLC계층은 RB 고유의 QoS를 보장하기 위해 RB 마다 한 개 또는 두 개의 독립된 RLC 개체(Entity)를 두고 있으며, 다양한 QoS를 지원하기 위해 TM (Transparent Mode, 투명모드), UM (Unacknowledged Mode, 무응답모드) 및 AM (Acknowledged Mode, 응답모드)의 세가지 RLC 모드를 제공하고 있다. 또한, RLC는 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할도 하고 있으며, 이를 위해 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 및 연결하는 기능도 수행한다.
PDCP계층은 RLC계층의 상위에 위치하며, IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 이용하여 전송되는 데이터가 상대적으로 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송될 수 있도록 한다. 이를 위해, PDCP계층은 헤더압축(Header Compression) 기능을 수행하는데, 이는 데이터의 헤더(Header) 부분에서 반드시 필요한 정보만을 전송하도록 하여, 무선 구간의 전송효율을 증가시키는 역할을 한다. PDCP계층은 헤더압축이 기본 기능이기 때문에 PS domain에만 존재하며, 각 PS 서비스에 대해 효과적인 헤더압축 기능을 제공하기 위해 RB 당 한 개의 PDCP entity가 존재한다.
그 외에도 제2계층에는 BMC(Broadcast/Multicast Control) 계층이 RLC계층의 상위에 존재하여, 셀 방송 메시지(Cell Broadcast Message)를 스케쥴링하고, 특정 셀에 위치한 단말들에게 방송하는 기능을 수행한다.
제3계층의 가장 하부에 위치한 RRC(Radio Resource Control, 무선자원제어) 계층은 제어평면에서만 정의되며, RB들의 설정, 재설정 및 해제와 관련되어 제1 및 제2계층의 파라미터들을 제어하고, 또한 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 UTRAN간의 데이터 전달을 위해 무선 프로토콜의 제1및 제2계층에 의해 제공되는 논리적 path를 의미하고, 일반적으로 RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 필요한 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다.
이하, HSUPA (High Speed Uplink Packet Access)에 대해 상술한다.
HSUPA란 단말(User Equipment; UE)이 UTRAN에게 상향링크(Uplink)로 데이터를 고속 전송하는 시스템으로서, 종래의 전용채널 (Dedicated Channel; DCH) 대신 향상된 전용채널 (Enhanced Dedicated Channel; E-DCH)을 사용하며, 그 외에 고속 전송에 필요한 HARQ (Hybrid ARQ)와 AMC (Adaptive Modulation and Coding), 그리고 Node B Controlled Scheduling 등의 기술을 사용한다.
HSUPA를 위해, Node B는 단말에게 단말의 E-DCH 전송을 제어하는 하향제어정보를 전송한다. 하향제어정보는 HARQ를 위한 응답정보(ACK/NACK)와 AMC를 위한 채널상태정보(Channel Quality Information), Node B Controlled Scheduling을 위한 E-DCH 전송속도 할당정보, E-DCH 전송시작시간 및 전송시간구간 할당정보, 전송블록크기정보(Transport Block Size Information) 등을 포함한다. 한편, 단말은 Node B에게 상향제어정보를 전송한다. 상향제어정보는 Node B Controlled Scheduling을 위한 E-DCH 전송속도 요청정보(Rate Request Information), 단말버퍼상태정보(UE Buffer Status Information), 단말전력상태정보 (UE Power Status Information) 등을 포함한다. HSUPA를 위한 상향제어정보와 하향제어정보는 E-DPCCH(Enhanced Dedicated Physical Control Channel)와 같은 물리제어채널 (Physical Control Channel)을 통해 전송된다.
HSUPA를 위해 MAC-d와 MAC-e 사이에는 MAC-d flow가 정의된다. 이때, DCCH(Dedicated Control Channel)와 DTCH(Dedicated Traffic Channel) 같은 전용논리채널 (Dedicated Logical Channel)은 MAC-d flow에 매핑되고, MAC-d flow는 전송채널 E-DCH에 매핑되며, 전송채널 E-DCH는 다시 물리채널 E-DPDCH (Enhanced Dedicated Physical Data Channel)에 매핑된다. 반면, 전용논리채널은 바로 전송채널 DCH에 매핑될 수도 있다. 이때, 전송채널 DCH는 물리채널 DPDCH(Dedicated Physical Data Channel)에 매핑된다. 이와 같은 채널 간의 매핑 관계는 도3에 나타나 있다.
MAC-d 부계층을 좀 더 자세히 살펴보면, 송신측 MAC-d 부계층은 상위계층, 즉 RLC계층으로부터 전달받은 MAC-d SDU(Service Data Unit)로부터 MAC-d PDU(Protocol Data Unit)을 구성하며, 수신측 MAC-d 부계층은 하위계층으로부터 수신한 MAC-d PDU로부터 MAC-d SDU를 복원하여 상위계층인 RLC계층으로 전달하는 역할을 수행한다. 이때, MAC-d는 MAC-d flow를 통해 MAC-e 부계층과 서로 MAC-d PDU를 교환하거나, 또는 DCH를 통해 물리계층과 서로 MAC-d PDU를 교환한다. MAC-d 부 계층이 수행하는 기능으로는 데이터 량에 따라 전송채널을 선택적으로 스위칭하는 Transport Channel Type Switching, MAC-d PDU에 암호화 및 복호화를 하는 Ciphering/Deciphering, 채널 상황에 적합한 전송포맷조합 (Transport Format Combination; TFC)을 선택하는 TFC selection, 그리고 여러 전용논리채널이 다중화되어 하나의 DCH에 매핑되거나 아니면 하나의 MAC-d flow에 매핑될 때 각각의 전용논리채널을 식별하기 위한 논리채널 식별자 (C/T)를 관리하는 C/T Mux 등이 있다. 특히, 논리채널 식별자인 C/T field는 논리채널이 다중화되었을 때만 사용되며, 각각의 MAC-d SDU 마다 C/T field를 헤더에 추가하여 MAC-d PDU를 구성한다. 현재 C/T field는 4bit로 정의되어 있으며, 따라서 하나의 DCH 또는 하나의 MAC-d flow에 다중화될 수 있는 논리채널의 수는 최대 16개이다. 이와 같은 HSUPA에 있어서 MAC-d 부계층의 송신측인 단말측 구조가 도 4에 나타나 있으며, 논리채널이 다중화되었을 때의 MAC-d PDU format을 도 5에 나타내고 있다.
송신측 MAC-e 부계층은 상위계층, 즉 MAC-d 부계층으로부터 MAC-d flow를 통해 전달받은 MAC-d PDU, 즉 MAC-e SDU로부터 MAC-e PDU를 구성하며, 수신측 MAC-e 부계층은 하위계층, 즉 물리계층으로부터 수신한 MAC-e PDU로부터 MAC-e SDU를 복원하여 상위계층으로 전달하는 역할을 수행한다. 이때, MAC-e는 전송채널인 E-DCH를 통해 물리계층과 서로 MAC-e PDU를 교환한다.
MAC-e 부계층의 수행 기능은 송신측인가 수신측인가에 따라 서로 다르다. 먼저 송신측 MAC-e 부계층의 기능을 살펴보면, 상하향 제어 정보에 따라 데이터 전송을 스케쥴링하고 데이터의 우선순위 (Priority)에 따라 이를 처리하는 Scheduling/Priority handling, 데이터를 고속으로 신뢰성있게 전송하기 위한 Hybrid ARQ, 그리고 채널 상황에 적합한 전송포맷 및 자원 조합 선택을 위한 TFRC (Transport Format and Resource Combination) selection의 기능이 있다. 특히 Scheduling/Priority handling 블록은 물리채널로 전송될 MAC-e PDU를 구성하는 역할도 하는데, 구체적으로는 먼저 MAC-d로부터 하나의 MAC-d flow를 통해 한 전송시간격 (Transmission Time Interval; TTI) 동안 전달받은 MAC-d PDU, 즉 MAC-e SDU들을 그 길이에 따라 결합(Concatenation)하고 그 길이 정보를 MAC-e 헤더에 추가하며, 전송할 전송블럭(Transport Block)의 전송일련번호 (Transmission Sequence Number; TSN) 6bit를 헤더에 추가하고, 또한 MAC-d flow와 logical channel의 우선순위를 식별할 수 있도록 하는 3bit의 PID (Priority ID)를 헤더에 추가한다. 마지막으로 향후 또 다른 MAC-e PDU format을 지원할 수 있도록 1bit의 버전 정보 (Version Flag; VF)를 헤더에 추가하여 MAC-e PDU를 구성한다. 이와 같은 송신측 MAC-e 부계층의 구조와 MAC-e PDU format을 각각 도 6과 도 7에 나타내고 있다.
일반적으로 일정한 형태의 PDU format을 사용하는 이유는, 수신측에서는 데이터를 0,1,0,1과 같은 일련의 비트스트림(bit stream)으로 수신하기 때문에, 만약 format을 정해놓지 않으면 수신측은 각각의 bit가 어떤 의미인지 해석할 수 없기 때문이다. HSUPA에서는 도 7과 같은 형태의 MAC-e PDU format을 사용하는데, 여기에는 다음과 같은 몇 가지 제약조건이 있다.
첫째, 한 TTI에는 하나의 MAC-e PDU만 전송한다. --> 따라서, MAC-e PDU 마다 TSN을 추가한다.
둘째, 하나의 MAC-e PDU는 동일한 MAC-d flow에 속하며 동일한 우선순위를 갖는 논리채널의 데이터로만 구성한다. --> 따라서, PID는 MAC-d flow ID + Logical channel priority로 해석된다.
셋째, 다중화 이득(Multiplexing gaing)을 얻기 위해 여러 논리채널의 데이터는 하나의 MAC-e PDU에 다중화된다. --> 일반적으로 각 논리채널마다 SDU의 길이는 다를 수 있으므로, 각 SDU의 길이를 나타내는 정보가 헤더에 추가된다.
위의 조건 중 세번째 조건으로 인해 MAC-e PDU의 헤더 길이는 가변한다. SDU의 길이 정보는 모두 3가지 field로 구성되는데, 이들은 각각 SDU 길이를 표시하는 3bit의 SID (Size Index) field와, 상기 SID의 길이를 가진 SDU의 개수를 알려주는 7bit의 N field, 그리고 다음의 field가 SID 길이 정보인지 아니면 MAC-e SDU인지를 알려주는 1bit의 F (Flag) field 이다. 즉, SDU의 길이 정보는 SID, N, F의 세가지 field로 구성되며, 그 크기는 SDU의 길이 종류의 수만큼 증가한다.
어떤 PDU를 물리채널을 통해 무선 상으로 전송하기 위해서는 정해진 길이를 가져야 한다. 이는 물리채널에서 수행하는 코딩, 변조, 및 스프레딩에서 요구하기 때문이다. 따라서, MAC-e는 PDU의 마지막 부분에 Padding을 하여 물리채널이 요구하는 크기에 맞는 PDU를 생성한다. 이러한 Padding은 아무런 정보가 없이 단지 PDU 크기를 맞춰주기 위한 부분이므로, 수신측은 PDU를 수신하면 상기 Padding 부분은 폐기한다.
수신측에서는 수신되는 일련의 비트스트림을 도 7의 format대로 해석한다. 즉, 수신되는 비트스트림을 앞에서부터 VF (1bit), PID (3bit), TSN (6bit), SID (3bit), N (7bit), F (1bit), .... 으로 해석하며, F field가 다음이 SDU임을 알려줄 때까지 헤더를 해석한다. F field가 다음이 SDU임을 알려주면, 그 다음 비트부터는 SDU의 길이 정보, 즉 SID, N, F 조합으로부터 SDU의 길이와 개수에 맞게 SDU를 분해한다. 그리고, SDU를 추출하고 남는 부분은 Padding이므로 폐기한다.
한가지 주목할 점은 MAC-e SDU의 길이가 같기만 하다면 여러 논리채널의 데이터라도 하나의 SDU 길이 정보로 이를 알려줄 수 있다는 점이다. 도 7의 예에서는 첫번째 SDU 길이 정보, 즉 SID1, N1, F1의 조합은 첫번째 논리채널 (C/T=1)과 두번째 논리채널 (C/T=2)의 데이터 길이를 모두 알려주며, K번째 SDU 길이 정보, 즉 SIDk, Nk, Fk의 조합은 네번째 논리채널 (C/T=4)부터 k번째 논리채널 (C/T=k)의 데이터 길이를 모두 알려준다. 즉, MAC-e에서는 데이터를 논리채널 별로 처리하는 것이 아니라 MAC-e SDU의 크기 별로 처리하는 것이다.
수신측의 MAC-e 부계층의 구조는 도 8과 같다. 수신측의 HARQ 블록은 송신측의 HARQ 블록에 대응되는 것으로, HARQ 내의 각각의 HARQ process는 송신측과 SAW (Stop And Wait) ARQ 기능을 수행한다. HARQ process를 통해 하나의 MAC-e PDU를 수신하면, 수신측은 MAC-e PDU의 헤더에 있는 VF를 읽어 버전을 확인한 후, 다음의 PID field를 보고, 수신한 PDU가 어떤 MAC-d flow와 어떤 Priority에 해당하는지를 파악한다. 이 동작은 Re-ordering queue distribution 블록에서 수행하며, 이후 PID가 가리키는 Reordering 블록으로 PDU를 전달한다. 수신측에서 송신측과 크게 대별되는 기능은 Reordering 기능인데, 이는 MAC-e에서는 HARQ를 통해 MAC-e PDU를 비순차적(out-of-sequence)으로 수신하는데 반해 MAC-d 이후의 상위계층인 RLC 계층에서는 순차전달 (In-sequence delivery)을 요구하므로, MAC-e에서는 비순차적으로 수신되는 PDU를 상위계층으로 순차적으로 전달하기 위해 재정리 (Reordering)를 수행하는 것이다. 이러한 Reordering을 수행하기 위해 각 PID마다 Reordering buffer를 두고 있으며, 어떤 PDU가 성공적으로 수신되었다 하더라도 TSN이 순차적이지 않으면 잠시 동안 버퍼 안에 저장시켜두고 있다가 순서가 되었을 때 비로소 상위로 전달하는 것이다. Reordering buffer에는 PDU가 헤더의 VF와 PID를 제외한 TSN부터의 부분이 저장되며, 이후 PDU가 Disassembly 블록으로 전달되면, 여기서 SID, N, F의 SDU 길이 정보를 보고 SDU를 분해하여 상위의 MAC-d 부계층으로 전달한다. 즉, MAC-d flow를 통해서는 MAC-e SDU 즉 MAC-d PDU만 전달되는 것이다.
HSUPA에 있어서 수신측인 UTRAN의 MAC-d 부계층 구조는 송신측인 단말의 MAC-d 부계층 구조와 거의 흡사하다. 특히 HSUPA와 관련되는 부분은 송신측의 기능을 역으로 수행하는 것뿐이며, 그 외의 DCH 관련되는 부분에 있어서도 단말측이 TFC selection을 하는 대신 UTRAN측은 scheduling/priority handling을 한다는 점만 다르다. HSUPA와 관련되서 설명하자면, MAC-e로부터 MAC-d flow를 통해 수신한 MAC-d PDU들은 C/T Mux 블록에서 C/T field를 읽어 어떤 논리채널의 데이터인지를 파악한 후 C/T field를 제거하고 MAC-d SDU를 추출하여 상위의 RLC 계층으로 C/T field가 가리키는 채널을 통해 전달한다. 앞에서 설명한 바와 같이 C/T field는 항상 존재하는 것은 아니며 논리채널이 다중화되었을 때만 존재하는데, 논리채널이 다중화되지 않았을 때는 C/T Mux 블록은 수신한 MAC-d PDU는 바로 MAC-d SDU이므로 이를 그대로 RLC 계층으로 전달한다. 도 9에는 HSUPA에 있어서 수신측인 UTRAN의 MAC-d 부계층 구조를 나타내고 있다.
종래기술에서는 MAC-e PDU를 구성하는데 있어서 매우 많은 오버헤드가 추가된다. 특히, 논리채널이 다중화될 때, 논리채널 식별자인 4bit의 C/T field는 각 MAC-e SDU 마다 추가되기 때문에, 많은 MAC-e SDU가 MAC-e PDU에 포함될 경우 MAC계층의 오버헤드는 크게 증가하게 된다. 이러한 오버헤드의 증가는 곧 throughput의 감소로 이어지게 되어, 고속 데이터 통신에서 요구하는 만큼의 전송속도를 기대할 수 없게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은,
논리채널 식별자를 포함하는 프로토콜 데이터의 구조를 변형하여 MAC계층의 오버헤드를 줄이는 무선 프로토콜 계층의 데이터 구성 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 데이터 유닛 처리 방법은,
이동통신 시스템에서 데이터 유닛 처리 방법에 있어서, 제1계층으로부터 복수 개의 서비스 데이터 유닛들을 수신하는 단계; 상기 수신한 복수 개의 서비스 데이터 유닛들을 결합시키는 단계; 프로토콜 데이터 유닛을 생성하기 위하여 상기 결합시킨 서비스 데이터 유닛들에 헤더를 추가하는 단계; 및
상기 프로토콜 데이터 유닛에는, 하나의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들을 식별하는 논리 채널 식별자, 및 상기 논리 채널 식별자를 제외한 상기 하나의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들의 크기를 나타내는 크기 정보를 포함하며, 상기 프로토콜 데이터 유닛을 제2계층으로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 데이터 유닛 처리 방법은,
이동통신 시스템에서 데이터 유닛 처리 방법에 있어서,
헤더와 복수 개의 결합시킨 서비스 데이터 유닛들을 포함하는 프로토콜 데이터 유닛을 수신하는 단계-여기서, 상기 프로토콜 데이터 유닛은 하나의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들을 식별하는 논리 채널 식별자, 및
상기 논리 채널 식별자를 제외한 상기 하나의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들을 크기를 나타내는 크기 정보를 포함한다-와;
상기 수신한 프로토콜 데이터 유닛의 헤더를 해석하는 단계와;
상기 복수 개의 결합시킨 서비스 데이터 유닛들을 분해하는 단계와;
상기 분해된 서비스 데이터 유닛들을 상위 계층으로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 착안점은 불필요하게 각 MAC-d SDU 마다 추가되는 논리채널 식별자(C/T field)를 효율적으로 처리하여 MAC-e PDU의 오버헤드를 줄이는데 있으며, 본 발명의 기본적인 개념은 MAC-e가 데이터를 SDU 크기 별로 처리하는 것이 아니라 논리채널 별로 처리하는데 있다. MAC-e가 데이터를 논리채널 별로 처리하게 되면, 논리채널 식별자 (C/T field)를 각각의 MAC-d SDU 마다 추가할 필요 없이 하나의 논리채널을 통해 전송되는 모든 MAC-d SDU들에 대해 하나의 공통된 논리채널 식별자만을 추가하면 되므로, 논리채널 식별자로 인한 오버헤드를 대폭 줄일 수 있는 것이다.
도10a와 10b는 본 발명에 따른, MAC-e PDU의 포맷을 나타낸 도면이다.
이하, 도10a와 10b를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
MAC-e PDU format은 공통된 논리채널 식별자를 어디에 추가할 것인가에 따라 조금씩 달라질 수 있다. 즉, 도 10a와 같이 공통된 논리채널 식별자를 MAC-e PDU의 payload 부분에 추가할 수도 있으며, 도 10b와 같이 헤더에 추가할 수도 있다. 또한, 도10에는 두 가지 format만 도시되었는데, 실제로는 논리채널 식별자의 위치를 정의하기에 따라 format이 달라질 수 있다. 즉, 논리채널 식별자를 payload에 추가할 경우 하나의 논리채널 데이터들 이전이 아닌 이후에 추가하는 방법도 있으며, 논리채널 식별자를 헤더에 추가할 경우 SID, N, F 이전이 아닌 SID와 N 사이 또는 N과 F 사이 또는 F 이후에 추가하는 방법도 있다. 어떠한 경우건 논리채널 식별자는 하나의 논리채널 데이터들에 대해 한번만 추가되며, 그 위치는 미리 정의가 되어 수신측이 제대로 디코딩할 수 있도록 해야 한다.
본 발명에 따른 MAC-e PDU format을 사용하는 경우, 종래와는 몇 가지 달라지는 점이 있다.
첫째, SDU 길이 정보 (SID, N, F)는 SDU의 크기와 상관 없이 각각의 논리채널마다 헤더에 추가된다는 점이다. 종래에는 여러 개의 논리채널 데이터가 서로 같은 크기를 가질 경우 하나의 SDU 길이 정보만 추가하면 되었으나, 본 발명에서는 서로 같은 크기를 가질지라도 각 논리채널마다 SDU 길이 정보를 추가해야 한다. 이는 총 11bit의 SDU 길이 정보가 SDU 크기는 같더라도 논리채널의 개수만큼 추가되어야 하므로 본 발명이 종래기술보다 덜 효과적인 것으로 보일 수도 있는데, 실제로는 각 MAC-e SDU 마다 4bit의 C/T field가 줄어들기 때문에 하나의 논리채널에 속하는 MAC-e SDU 개수가 4개 이상일 때에는 본 발명의 오버헤드는 종래기술의 오버헤드보다 더 적어진다.
둘째, SID가 가리키는 SDU 크기는 C/T field를 제외한 MAC-d SDU의 크기이 다. 종래에는 SID가 C/T field + MAC-d SDU 크기를 가리켰으나, 본 발명에서는 MAC-d SDU 크기만을 가리키므로, 송신측과 수신측에서 SID를 추가하거나 해석할 때 C/T field를 제외한 값을 사용해야 한다.
셋째, C/T field를 합치거나 분리해야 하므로 MAC-d 부계층에서는 C/T Mux 블록의 기능이 달라지고, MAC-e 부계층에서는 Scheduling/Priority handling 블록 또는 Disassembly 블록이 기능이 달라진다. 구체적으로 살펴보면, 송신측 MAC-d 부계층의 C/T Mux는 종래에는 매 MAC-d SDU 마다 C/T field를 추가하였으나, 본 발명에서는 하나의 논리채널에 속하며 MAC-d flow를 통해 한번에 전송되는 모든 MAC-d SDU들에 대해 하나의 C/T field를 추가한다. 송신측 MAC-e 부계층의 Scheduling/Priority handling 블록은 이렇게 전송되어온 MAC-d SDU들을 논리채널 별로 결합하고 그 논리채널 식별 정보를 정해진 위치에 추가하여 MAC-e PDU를 구성한다. 수신측 MAC-e 부계층의 Disassembly 블록은 MAC-d flow를 통해 MAC-d로 데이터를 전달할 때, 종래와 같이 MAC-d PDU 단위로 전달하는 것이 아니라 MAC-d SDU 단위로 전달하며, 이들 MAC-d SDU들의 논리채널 식별을 위해 한번에 전달되는 MAC-d SDU들에 대해 하나의 C/T field를 전달한다. 이를 수신한 수신측 MAC-d의 C/T Mux는 한번에 전달된 MAC-d SDU들을 같이 전달된 C/T field가 가리키는 논리채널로 전달한다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명은 MAC-e PDU 구성 시에 한 논리채널에 속하는 데이터들에 대해 하나의 논리채널 식별자만을 추가하도록 하여, MAC-e PDU의 오 버헤드를 줄일 수 있게 되었다. 그리고 이러한 PDU 오버헤드의 감소는 throughput를 증가시키므로, HSUPA와 같은 고속데이터통신 시스템에서 커다란 장점으로 작용하게 된다.

Claims (26)

  1. 이동통신 시스템에서 데이터 유닛 처리 방법에 있어서,
    제1계층으로부터 복수 개의 서비스 데이터 유닛들을 수신하는 단계;
    상기 수신한 복수 개의 서비스 데이터 유닛들을 결합시키는 단계;
    프로토콜 데이터 유닛을 생성하기 위하여 상기 결합시킨 서비스 데이터 유닛들에 헤더를 추가하는 단계; 및
    상기 프로토콜 데이터 유닛에는,
    하나의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들을 식별하는 논리 채널 식별자, 및
    상기 논리 채널 식별자를 제외한 상기 하나의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들의 크기를 나타내는 크기 정보를 포함하며,
    상기 프로토콜 데이터 유닛을 제2계층으로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 서비스 데이터 유닛들은 그룹별로 결합되며, 각각의 그룹은 각각의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들을 가지며,
    상기 각각의 그룹을 위해 각각의 논리 채널 식별자가 포함되고 상기 각각의 그룹을 위해 상기 각각의 논리채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들의 각각의 크기 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계들은 고속 상향 패킷 접근(HSUPA: High-Speed Uplink Packet Access) 기술을 지원하기 위해 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 HSUPA 기술은 HARQ (Hybrid ARQ), AMC (Adaptive Modulation and Coding), 및 노드B제어 스케쥴링 중에서 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 HSUPA 기술은 e-DCH (enhanced dedicated channel)라 불리는 전송 채널을 사용하는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전달하는 단계는 상기 e-DCH를 통해서 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단계들은 매체 접근 제어(MAC: medium access control) 계층에서 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 논리 채널 식별자 및 상기 크기 정보는 상기 생성된 프로토콜 데이터 유닛의 헤더에 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 논리 채널 식별자 및 상기 크기 정보는 상기 생성된 프로토콜 데이터 유닛의 페이로드(payload)에 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 크기 정보는 상기 하나의 논리채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들의 크기와 상관없이 상기 헤더에 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1계층은 MAC-d 계층이고, 상기 제2계층은 물리계층인 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 하나의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들은 서로 같은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  13. 제2항에 있어서, 상기 각각의 논리채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들은 서로 같은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  14. 이동통신 시스템에서 데이터 유닛 처리 방법에 있어서,
    헤더와 복수 개의 결합시킨 서비스 데이터 유닛들을 포함하는 프로토콜 데이터 유닛을 수신하는 단계, 여기서 상기 프로토콜 데이터 유닛은,
    하나의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들을 식별하는 논리 채널 식별자, 및
    상기 논리 채널 식별자를 제외한 상기 하나의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들의 크기를 나타내는 크기 정보를 포함하며;
    상기 수신한 프로토콜 데이터 유닛의 헤더를 해석하는 단계;
    상기 복수 개의 결합시킨 서비스 데이터 유닛들을 분해하는 단계; 및
    상기 분해된 서비스 데이터 유닛들을 상위 계층으로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수 개의 서비스 데이터 유닛들은 그룹별로 결합되며, 각각의 그룹은 각각의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들을 가지며,
    상기 각각의 그룹을 위해 각각의 논리 채널 식별자가 포함되고 상기 각각의 그룹을 위해 상기 각각의 논리채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들의 각각의 크기 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 단계들은 고속 상향 패킷 접근(HSUPA: High-Speed Uplink Packet Access) 기술을 지원하기 위해 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 HSUPA 기술은 HARQ (Hybrid ARQ), AMC (Adaptive Modulation and Coding), 및 노드B제어 스케쥴링 중에서 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 HSUPA 기술은 e-DCH (enhanced dedicated channel)라 불리는 전송 채널을 사용하는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 수신하는 단계는 상기 e-DCH를 통해서 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 단계들은 매체 접근 제어(MAC: medium access control) 계층에서 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  21. 제14항에 있어서, 상기 논리 채널 식별자 및 상기 크기 정보는 상기 프로토콜 데이터 유닛의 헤더에 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  22. 제14항에 있어서, 상기 논리 채널 식별자 및 상기 크기 정보는 상기 프로토콜 데이터 유닛의 페이로드(payload)에 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 크기 정보는 상기 하나의 논리채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들의 크기와 상관없이 상기 헤더에 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  24. 제14항에 있어서, 상기 상위 계층은 MAC-d 계층인 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  25. 제14항에 있어서, 상기 하나의 논리 채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들은 서로 같은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
  26. 제15항에 있어서, 상기 각각의 논리채널에 속하는 서비스 데이터 유닛들은 서로 같은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 처리 방법.
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