KR20030060028A - 고속하향링크패킷접속（ｈｓｄｐａ）시스템을 위한타이머를 이용한 교착상황 회피방법 - Google Patents

고속하향링크패킷접속（ｈｓｄｐａ）시스템을 위한타이머를 이용한 교착상황 회피방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속하향링크패킷접속(HSDPA: High Speed Downlink Packet Access) 시스템의 수신측 매체접속제어계층이 재정리버퍼를 제어함에 있어서, 특히 재정리버퍼 안에 저장되는 데이터블록이 교착상황에 빠지는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다. 이러한 본 발명은 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템의 수신측 매체접속 제어계층이 상위계층으로 데이터블록을 전달함에 있어서, 상기 데이터블록을 수신하고 수신한 데이터블록이 상위계층으로 전달 가능한가를 확인하는 단계; 상기 확인결과 상위계층으로 전달이 가능하지 않은 데이터블록이면 동작중인 교착 타이머의 존재 여부를 확인하고 동작 중이지 않으면 교착 타이머를 구동시킨 후 수신한 데이터블록을 그 일련번호 순서로 재정리 버퍼에 저장하는 단계; 상기 동작중인 교착타이머가 만료되면 교착 타이머가 만료된 데이터블록 이전의 데이터블록들 중 성공적으로 수신된 데이터블록들을 상위계층으로 전달 및, 교착타이머가 만료된 데이터블록을 포함하여 그 이후의 데이터블록들 중 순차전달이 가능한 모든 데이터블록을 상위계층으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고속하향링크패킷접속（ＨＳＤＰＡ）시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법{Timer based Stall Avoidance method in HSDPA system}
본 발명은 이동통신 고속하향링크패킷접속(HSDPA: High Speed Downlink Packet Access) 시스템의 수신측 매체접속제어계층에서 재정리버퍼를 제어함에 있어서, 특히 손실된 데이터블록으로 인해 이후의 데이터블록들이 상위계층으로 전달되지 못하고 재정리버퍼 안에 교착되는 상황을 방지하기 위해, 교착 타이머를 이용하여 교착 상황을 방지하는 교착상황 회피방법에 관한 것이다.
UMTS(Universal Mobile Terrestrial System)는 유럽식 표준인 GSM(Global System for Mobile Communications) 시스템으로부터 진화한 제 3세대 이동통신시스템으로, GSM 핵심망(Core Network)과 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 접속기술을 기반으로 하여 보다 향상된 이동통신 서비스의 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 기술 개발을 위해, 망 구성 요소들과 이들의 동작에 대한 독립성을 고려하여 UMTS의 표준화 작업을 5개의 기술규격그룹(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 UMTS무선망(Universal Mobile Telecommunications Network TerrestrialRadio Access Network;이하, UTRAN이라 약칭함)의 기능, 요구사항 고속 및 인터페이스에 대한 규격을 개발한다.
TSG-RAN그룹은 다시 전체회의(Plenary) 그룹과 4개의 운영그룹(Working Group)으로 구성되어 있다. 제 1운영그룹(WG1:Working Group 1)에서는 물리계층(제1계층)에 대한 규격을 개발하고, 제 2운영그룹(WG2 :Working Group 2)은 데이터링크계층(제2계층) 및 네트워크계층(제3계층)의 역할을 규정한다. 또한, 제 3운영그룹에서는 UTRAN내의 기지국, 무선망제어기(Radio Network Controller; 이하, RNC라 약칭함) 및 핵심망(Core Network)간 인터페이스에 대한 규격을 정하며, 제 4운영그룹에서는 무선링크성능에 관한 요구조건 및 무선자원관리에 대한 요구사항 등을 논의한다.
도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 3GPP UTRAN의 구조를 나타낸 그림이다.
도 1을 참조하면, UTRAN(110)은 한 개 이상의 무선망부시스템(Radio Network Sub-systems; 이하 RNS로 약칭함)(120,130)으로 구성되며, 각 RNS(120,130)는 하나의 RNC(121,131)와 상기 RNC(121,131)에 의해서 관리되는 하나 이상의 기지국(Node B)(122,123)(132,133)으로 구성된다. 그리고 상기 RNC(121,131)는 GSM망과의 회선교환 통신을 위해 단말교환기(MSC - Mobile Switching Center)(141)와 연결되어 있으며, GPRS(General Packet Radio Service)망과의 패킷교환 통신을 위해 SGSN(Serving GPRS Support Node)(142)과 연결된다.
그리고, 기지국(Node B)(122,123)(132,133)은 RNC(121,131)에 의해서 관리되며 상향링크로는 단말(150)의 물리계층에서 보내는 정보를 수신하고, 하향링크로는 데이터를 단말(150)로 송신한다. 따라서, 기지국(Node B)은 단말에 대한 UTRAN의 접속점(Access Point) 역할을 담당한다고 볼 수 있다.
RNC(121,131)는 무선자원의 할당 및 관리를 담당한다. 기지국(Node B)의 직접적인 관리를 담당하는 RNC를 제어 RNC(CRNC: Control RNC)라고 하며, 공용무선자원의 관리를 담당한다. 그리고, 각 단말에 할당된 전용무선자원(Dedicated Radio Resources)을 관리하는 곳은 담당 RNC(SRNC: Serving RNC)라 불린다. 제어 RNC와 담당 RNC는 동일할 수 있으나, 단말이 담당 RNC의 영역을 벗어나 다른 RNC의 영역으로 이동하는 경우에는 제어 RNC와 담당 RNC는 다를 수 있다. UMTS망내의 다양한 구성요소들은 그 물리적인 위치가 다를 수 있기 때문에 이들을 연결시켜주는 인터페이스(Interface)가 필요하다. 기지국(Node B)과 RNC사이는 Iub인터페이스로 연결되고, 두 RNC사이에서는 Iur인터페이스를 통해 연결된다. 그리고, RNC와 핵심망과의 인터페이스를 Iu라고 칭한다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 UTRAN사이의 무선접속인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸다. 도 2의 무선접속인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(PHY), 데이터링크계층 및 네트워크계층으로 이루어지며, 수직적으로는 제어신호(Signaling) 전달을 위한 제어평면(Control Plane)과 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)으로 구분된다. 사용자 평면은 음성이나 IP 패킷의 전송 등과 같이 사용자의 트래픽 정보가 전달되는 영역이고, 제어평면은 망의 인터페이스나 호의 유지 및 관리 등의 제어정보가 전달되는 영역을 나타낸다.
도 2의 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interface; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 제 1계층(L1), 제 2계층(L2), 제 3계층(L3)으로 구분될 수 있다.
제 1계층(L1)은 무선인터페이스에 대한 물리계층(PHY: Physical Layer)의 역할을 수행하고, 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control; 이하 MAC이라 약칭함)계층과는 전송채널(Transport Channel)들을 통해 연결되어 있다. 전송채널(Transport Channel)을 통해 물리계층으로 전달된 데이터는 무선환경에 맞는 다양한 코딩과 변조방식 등이 적용되어 이용하여 수신측에 전달된다. 물리계층과 MAC계층사이에 존재하는 전송채널은 단말이 독점적으로 이용할 수 있는지, 또는 여러 개의 단말이 공유해서 사용하는지에 따라 각각 전용전송채널(Dedicated Transport Channel)과 공용전송채널(Common Transport Channel)로 구분된다.
제 2계층(L2)은 데이터링크계층(Data Link Layer)의 역할을 수행하고, 여러 단말들이 WCDMA망의 무선자원을 공유할 수 있도록 한다. 제 2계층(L2)은 MAC 계층, 무선링크제어(Radio Link Control; 이하 RLC라 약칭함)계층, 패킷데이터수렴프로토콜(Packet Data Convergence Protocol; 이하 PDCP라 약칭함)계층, 그리고 방송/멀티캐스트제어(Broadcast/Multicast Control; 이하 BMC라 약칭함)계층으로 나뉘어진다.
여기서, MAC계층은 논리채널과 전송채널간의 적절한 대응(Mapping) 관계를 통해 데이터를 전달한다. 논리채널들은 상위계층과 MAC계층을 연결시켜주는 채널들로 전송되는 정보의 종류에 따라 다양한 논리채널이 제공된다. 일반적으로 제어평면의 정보를 전송할 경우에는 제어채널(Control Channel)을, 사용자 평면의 정보를전송하는 경우는 트래픽 채널(Traffic Channel)을 사용한다. MAC계층은 다시 수행하는 기능에 따라 두개의 부계층으로 구분된다. 이들은, 전용전송채널의 관리를 담당하면서 SRNC에 위치한 MAC-d부계층과, 공용전송채널의 관리를 담당하면서 CRNC에 위치한 MAC-c/sh부계층이다.
RLC계층은 상위로부터 전송된 RLC SDU의 분할 및 연결 (Segmentation and Concatenation)기능에 의해 전송에 맞는 적절한 RLC PDU를 구성하고, 전송 중 소실된 RLC PDU의 재전송을 담당하는 자동반복요구(Automatic Repeat request; ARQ) 기능을 수행할 수 있다. 상위로부터 내려온 RLC SDU를 처리하는 방식에 따라 투명모드(Transparent Mode), 무응답모드(Unacknowledged Mode), 응답모드(Acknowledged Mode)의 세 가지 방식으로 동작하고, RLC계층에는 상위계층에서 내려온 RLC SDU 또는 RLC PDU들을 저장하기 위한 RLC버퍼가 존재한다.
PDCP계층은 RLC계층의 상위에 위치하며, IPv4나 IPv6와 같은 네트워크 프로토콜을 통해 전송되는 데이터들이 RLC계층에서 전송되기에 적합하도록 만들어준다. 특히, IP패킷의 효율적인 전송을 위해 패킷의 헤더정보를 압축해서 전송하는 헤더압축(Header Compression)기법을 사용할 수 있다.
BMC계층은 CBS(Cell Broadcast Center)로부터 전달된 메시지를 무선 인터페이스를 통해 전송할 수 있도록 한다. BMC의 주된 기능은 단말로 전송되는 셀 방송 메시지(Cell Broadcast Message)를 스케줄링하여 전송하는 것으로, 일반적으로 무응답모드로 동작하는 RLC계층을 통하여 데이터를 전송한다.
참고로, PDCP계층과 BMC계층은 패킷교환방식을 사용하므로 SGSN과 연결되어있고, 사용자 데이터만을 전송하므로 사용자평면에만 위치한다. 이들과는 달리, RLC계층은 상위로 연결된 계층에 따라 사용자평면에 속할 수도 있고 제어평면에 속할 수도 있다. 제어평면에 속하는 경우에는 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함)계층으로부터 데이터를 전달받는 경우에 해당되고, 그 외의 경우는 사용자 평면에 해당한다. 일반적으로, 사용자 평면에서 제 2계층(L2)에 의해 상위계층으로 제공되는 사용자데이터의 전송서비스를 무선운반자(Radio Bearer; RB)라고 정의하며, 제어평면에서 제 2계층(L2)에 의해 상위계층으로 제공되는 제어정보의 전송서비스는 시그널링 무선 운반자(Signaling Radio Bearer; SRB)라고 정의한다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 RLC계층과 PDCP계층의 경우에는, 하나의 계층 내에 여러 개의 엔터티(Entity)들이 존재할 수 있다. 이는 하나의 단말이 여러 개의 무선 운반자를 갖고, 하나의 무선 운반자에 대하여 일반적으로 오직 하나의 RLC엔터티 및 PDCP엔터티가 사용되기 때문이다. RLC계층 및 PDCP계층의 엔터티들은 각 계층내에서 독립적인 기능을 수행할 수 있다.
제 3계층(L3)의 가장 하부에 위치한 RRC계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 운반자들의 설정, 재설정 및 해제와 관련되어 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 이때, 무선운반자가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 필요한 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RRC메시지를 통해 상위계층에서 전달되는 제어 메시지들의 전송도 가능하다.
상기에서 설명한 WCDMA 시스템은 실내 및 피코(Pico-cell)셀 환경에서2Mbps, 일반적인 무선환경에서는 384kbps의 전송속도를 목표로 한다. 하지만, 무선인터넷이 보편화되고 가입자수가 증가함에 따라 보다 다양한 서비스들이 출현하고 있으며, 이들을 지원하기 위해 보다 고속의 전송속도가 필요할 것으로 예상된다. 따라서, 현재 3GPP에서는 WCDMA망을 진화시켜 고속의 전송속도를 제공하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 이 중 대표적인 시스템으로 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)를 들 수 있다.
HSDPA시스템은 WCDMA를 기반으로, 하향링크로 최대 10Mbps의 속도를 지원하고, 보다 짧은 지연시간과 향상된 용량을 제공할 수 있을 것으로 예상된다. 향상된 전송속도와 용량을 제공하기 위해서 HSDPA시스템에서 적용된 기술들은 링크적응기법(Link Adaptation; 이하 LA라 약칭함), 복합자동재송요구(Hybrid Automatic Repeat request; 이하 HARQ라 약칭함), 빠른 셀 선택(Fast Cell Selection;이하 FCS라 약칭함), 다중입력다중출력(Multiple Input Multiple Output;이하 MIMO라 약칭함) 안테나 기법 등을 생각할 수 있다.
링크적응기법(LA)은 채널의 상태에 맞는 변조 및 코딩 방법(Modulation and Coding Scheme; 이하 MCS라 약칭함)을 사용하는 것으로, 채널상태가 좋은 경우에는 16QAM과 64QAM과 같은 고도(高度)의 변조방법을 사용하도록 하고, 채널상태가 좋지 않은 경우에는 QPSK와 같은 저도(低度)의 변조방법을 사용하도록 하는 방법이다.
일반적으로 저도의 변조방법은 고도의 변조방법에 비해 전송량은 적지만, 채널환경이 좋지 않은 경우에는 뛰어난 전송 성공률을 보이므로, 패이딩(Fading)이나 간섭의 영향이 큰 경우에는 유리하다고 생각할 수 있다. 이에 반해, 고도의 변조방법들은 저도의 변조방법들과 비교하여 주파수 이용효율이 훨씬 뛰어나고, WCDMA의 5MHz대역폭을 이용하여 10Mbps의 전송속도를 제공할 수 있도록 한다. 하지만, 잡음이나 간섭의 영향에 매우 민감한 편이다. 따라서, 단말이 기지국과 가까운 곳에 위치한 경우에는 16QAM이나 64QAM등을 사용하여 전송효율을 높일 수 있고, 단말이 셀의 경계에 위치하거나 패이딩의 영향이 큰 경우에는 QPSK와 같은 저도의 변조기법이 유용하다.
HARQ 방법은 RLC 계층에서 수행하는 패킷의 재전송방법과는 다른 개념의 재전송방법이다. 이는 물리계층과 연계되어 사용되고 재 전송된 데이터를 이전에 수신한 데이터와 결합하여 보다 높은 디코딩 성공률을 보장한다. 즉, 전송에 실패한 패킷을 폐기시키지 않고 저장하고 있으면서, 재 전송된 패킷과 디코딩 이전단계에서 결합하여 디코딩하는 방법이다. 따라서, LA기법과 같이 사용하면, 패킷의 전송효율을 크게 높일 수 있다.
FCS방법은 기존의 소프트핸드오버와 비슷한 개념이다. 단말은 여러 개의 셀로부터 데이터를 수신할 수 있지만, 각 셀의 채널상태를 고려하여 가장 채널상태가 좋은 셀로부터 데이터를 전송 받도록 한다. 기존의 소프트핸드오버는 여러 개의 셀로부터 데이터를 전송 받고 다이버시티를 이용하여 전송성공률을 높이는 방법이었지만, FCS방법은 셀들간의 간섭을 줄이기 위해 특정한 셀 하나로부터만 데이터를 전송 받는다.
MIMO안테나 기법은 산란이 많이 일어나는 채널환경에서 여러 개의 독립적인 채널을 이용하여 데이터의 전송속도를 향상시킬 수 있는 방법이다. 보통 여러 개의송신안테나와 여러 개의 수신안테나로 구성되어 안테나별로 수신되는 전파들간의 연관성을 줄여 다이버시티 이득을 얻고자 하는 시스템이다.
한편, HSDPA 시스템은 기존의 WCDMA망을 기반으로 하고, WCDMA망을 최대한 그대로 유지하면서 새로운 기술을 도입하려 한다. 하지만, 새로운 기술들을 접목시키기 위해서는 약간의 수정이 불가피하다. 대표적으로 예는 기존의 기지국(Node B) 기능을 향상시킨 점이다. 즉, WCDMA망에서는 대부분의 제어기능이 RNC에 위치했지만, 보다 빠르게 채널상황에 적응하고 RNC까지의 지연시간을 줄이기 위하여 HSDPA시스템을 위한 새로운 기술들은 대부분 기지국(Node B)에서 관리하도록 한다. 하지만, 기지국(Node B)의 확장된 기능은 RNC를 대체하는 기능이 아니며, RNC 입장에서 보면 고속의 데이터전송을 위한 기능들이 추가된 보조기능을 담당한다고 볼 수 있다.
따라서, 기지국(Node B)은 기존의 WCDMA시스템과는 달리 MAC기능의 일부를 수행할 수 있도록 수정되었고, 이를 수행하는 계층을 MAC-hs 부계층이라고 칭한다.
MAC-hs부계층은 물리계층의 상위에 위치하여 패킷의 스케줄링이나 HARQ 및 LA기능을 수행할 수 있다. 또한, HSDPA를 위한 데이터 전송을 위해 기존의 전송채널과는 다른 HSDPA를 위한 하향링크 공유채널(HS-DSCH, HSDPA-Downlink Shared Channel)라는 전송채널을 사용한다. 이 채널은 기지국(Node B)의 MAC-hs부계층에서 물리계층으로 데이터를 전송할 때 사용된다.
도 3에 HSDPA시스템을 지원하기 위한 무선접속 프로토콜 구조를 보였다. 도시된 바와 같이, MAC계층은 크게 MAC-d부계층, MAC-c/sh부계층 및 MAC-hs부계층의3가지 부계층으로 나뉘어지며, 기지국(Node B)의 물리계층(PHY) 상위로 MAC-hs부계층이 위치하고, MAC-c/sh와 MAC-d 부계층은 종래의 시스템과 같이 각각 CRNC와 SRNC에 위치해 있으며, RNC와 기지국(Node B) 사이 또는 RNC들 사이에서 HSDPA를 위한 데이터의 전송을 위해 HS-DSCH FP(Frame Protocol)라는 전송 프로토콜을 사용한다.
이때, MAC-hs부계층 상위에 위치한 MAC-c/sh부계층이나 MAC-d부계층, 그리고 RLC계층 등은 현재의 시스템과 동일한 기능을 수행한다. 따라서, HSDPA를 지원하기 위한 RNC는 현재의 시스템에서 약간의 소프트웨어만 추가하는 것으로 충분하다.
HSDPA 시스템에서 사용되는 MAC계층의 구조를 도 4에 자세히 나타내었다.
MAC계층은 도 4와 같이 MAC-d부계층(161), MAC-c/sh부계층(162) 및 MAC-hs부계층(163)의 3가지 부계층으로 나뉘어진다. MAC-d부계층(161)은 SRNC에 있으면서 특정 단말에 대한 전용논리채널들을 관리하고, MAC-c/sh부계층(162)은 CRNC에 위치해서 공용전송채널들을 관리하며, MAC-hs부계층(163)은 기지국(Node B)에 위치해 HS-DSCH를 관리한다. 하지만, HSDPA시스템에서 MAC-c/sh부계층(162)이 수행하는 기능이 거의 없다고 할 수 있다. 즉, 지금까지 MAC-c/sh부계층(162)은 기존의 시스템에서 여러 단말이 공유하는 공용자원을 할당하고 이를 처리하는 역할을 담당했지만, HSDPA시스템에서는 단순히 SRNC의 MAC-d부계층(161)으로부터 전달된 데이터를 기지국(Node B)의 MAC-hs부계층(163)으로 전달해주는 흐름제어 역할만을 수행한다.
도 4를 참조하여, RLC계층으로부터 내려온 데이터를 MAC계층에서 어떤 처리과정을 거쳐 HS-DSCH로 전달되는지에 대해서 설명하기로 한다.
RLC계층으로부터 전용논리채널인 DTCH(Dedicated Traffic Channel) 또는 DCCH (Dedicated Control Channel)를 통해 전달된 RLC PDU는 MAC-d계층에서 채널스위칭 기능을 통해 경로가 결정된다. 전용전송채널(DCH: Dedicated Channel)로 전송되는 경우에는 MAC-d부계층(161)에서 관련 헤더가 첨부되어 DCH(Dedicated Channel)를 통해 물리계층으로 전달되고, HSDPA 시스템의 HS-DSCH채널을 이용하게 된다면 채널스위칭 기능에 의해 RLC PDU는 MAC-c/sh부계층(162)으로 전달된다. 만약 여러 개의 논리채널이 하나의 전송채널을 이용하는 경우에는 전송채널 다중화 블록을 거치게 되는데, 이 과정을 통해 각 RLC PDU가 속한 논리채널의 식별정보(C/T(Control/Traffic) field)가 추가된다. 또한, 각 논리채널마다 우선순위(Priority)가 정해져 있는데, 한 논리채널의 데이터는 모두 같은 우선순위를 가지며, MAC-d부계층(161)은 MAC-d PDU를 전달할 때 이들의 우선순위도 함께 전달한다. MAC-d PDU를 전달받은 MAC-c/sh부계층(162)은 단순히 MAC-d부계층(161)으로부터 내려온 데이터를 MAC-hs부계층(163)으로 전달해준다. MAC-hs부계층(163)으로 전달된 MAC-d PDU는 일단 스케줄링 블록에 있는 송신 버퍼에 저장된다. 송신 버퍼는 우선순위(Priority) 당 하나씩 존재하며, 각각의 MAC-hs SDU (MAC-d PDU)는 자신의 우선순위에 해당하는 송신 버퍼에 순서대로 저장된다. 이후 스케줄링 기능에 의해 채널상태에 맞는 적절한 크기의 데이터블록(Data Block)이 선택되며 이에 따라 하나 또는 여러 개의 MAC-hs SDU가 결합하여 하나의 데이터블록을 형성한다. 이때 각각의 데이터블록에는 우선순위식별자(Priority Class Identifier)와 일련번호(Transmission Sequence Number)가 추가되어 HARQ 블록으로 전달된다.HARQ 블록 내에는 최대 8개까지의 HARQ 프로세스가 존재하는데, 스케줄링 블록으로부터 전달된 데이터블록은 적절한 HARQ 프로세스를 거쳐 전송된다. 각각의 HARQ 프로세스는 SAW(Stop And Wait) 방식으로 작동하는데, 이 방식은 한 데이터블록의 전송이 성공할 때까지는 다음 데이터블록의 전송을 하지 않는 방식이다. 앞서 설명한 바와 같이 한 전송시간격(TTI) 내에는 하나의 데이터블록만이 전송되므로, HARQ 프로세스도 한 TTI에 하나의 프로세스만이 활성화되며, 다른 HARQ 프로세스는 자신의 차례가 올 때까지 기다린다. 각각의 HARQ 프로세스에는 HARQ 프로세스 식별자가 있으며, 특정 데이터블록이 송신(UTRAN)측과 수신(단말)측에서 같은 HARQ 프로세스를 거치도록 하기 위해, 해당 HARQ 프로세스 식별자를 하향제어신호를 통해 단말에 알려준다. 데이터블록을 전송한 HARQ 프로세스는 향후에 있을지 모를 재전송을 위해 데이터블록을 계속 저장해 놓고 있다가, 단말로부터 NACK(NonACKnowledge)이 온 경우에는 해당 데이터블록을 재전송하며, ACK이 온 경우에는 해당 데이터블록을 삭제하고 새로운 데이터블록의 전송을 준비한다. 한편, 데이터블록이 전송될 때 TFRC(Transport Format and Resource Combination) 블록은 HS-DSCH의 전송 포맷에 맞는 적절한 TFC를 선택하여 전송한다.
도 5는 HSDPA 시스템에서 사용되는 단말 측의 MAC계층 구조를 보이고 있다.
도 5를 참조하면, 단말측의 MAC계층은 MAC-d부계층(173), MAC-c/sh부계층(172) 및 MAC-hs부계층(171)의 3가지 부계층으로 나뉘어지는데, UTRAN 측과는 달리 이들은 같은 곳에 위치한다. 이들의 기능 역시 UTRAN 측과 같지만 다만 MAC-hs부계층(171)의 경우 UTRAN은 송신만 하고 단말은 수신만 하기 때문에 기능상약간의 차이가 존재한다.
도 5를 참고로 물리계층에서 올라온 데이터가 MAC계층에서 어떤 과정을 거쳐 RLC계층으로 전달되는지 설명하면 다음과 같다. HS-DSCH를 통해 MAC-hs부계층(171)로 전달된 데이터블록은 먼저 HARQ 블록 내의 여러 HARQ 프로세스 중 한 프로세스에 저장된다. 이때 어떤 프로세스에 저장되느냐 하는 것은 하향제어신호에 담긴 HARQ 프로세스 식별자로부터 알 수 있다. 데이터블록을 저장한 HARQ 프로세스는 만약 데이터블록에 에러가 있으면 UTRAN 측으로 NACK 정보를 전송하여 데이터블록의 재전송을 요구하며, 에러가 없으면 이를 재정리(Reordering) 블록으로 전달하고 UTRAN 측으로 ACK 정보를 전송한다. 재정리(Reordering) 블록은 UTRAN 측의 송신 버퍼와 마찬가지로 우선순위(Priority) 별로 존재하며, HARQ 프로세스는 데이터블록에 포함되어 있는 우선순위식별자(Priority Class Identifier)를 통해 데이터블록을 해당 재정리(Reordering) 블록으로 전달한다. 재정리(Reordering) 블록의 큰 특징은 데이터의 순차적인 전달을 지원한다는 점으로써, 데이터블록은 일련번호(TSN: Transmission Sequence Number)를 기준으로 순차적으로 상위로 전달되며, 만약 해당 데이터블록 이전의 데이터블록이 수신되지 않은 경우에는 일단 그 데이터블록은 재정리(Reordering) 버퍼에 저장되었다가 그 이전의 데이터블록이 모두 수신되어 상위로 전달된 후 상위로 전달된다. 일반적으로 여러 개의 HARQ 프로세스가 동작하기 때문에 재정리(Reordering) 블록은 비순차적으로 데이터블록들을 받게 되며, 따라서 재정리(Reordering) 블록에서는 상위로 데이터블록들을 비순차적으로 전달하기 위해 재정리(Reordering) 버퍼는 필수적이다. 단말의재정리(Reordering) 버퍼와 UTRAN의 송신 버퍼와의 차이점은, 재정리 버퍼에는 하나 또는 여러 개의 MAC-hs SDU가 결합된 형태의 데이터블록 단위로 저장되는데 비해, 송신 버퍼는 MAC-hs SDU(=MAC-d PDU) 단위로 저장된다는 점이다. 그런데, MAC-d부계층(173)에서는 MAC-d PDU 단위로 데이터를 처리하기 때문에, 단말 MAC-hs부계층(171)의 재정리(Reordering) 블록이 데이터블록을 MAC-d부계층(173)으로 전달할 때에는 MAC-d PDU 단위로 분할(Segmentation)하여 전달한다. MAC-c/sh부계층(172)은 MAC-hs부계층(171)에서 받은 MAC-d PDU를 그대로 MAC-d부계층으로 전달하며, MAC-d PDU를 받은 MAC-d부계층(173)은 전송채널 다중화 블록에서 각 MAC-d PDU에 포함되어 있는 논리채널 식별자(C/T field)를 보고 MAC-d PDU를 해당 논리채널을 통해 RLC로 전달한다.
도 6은 일반적인 HSDPA 시스템에서 데이터블록의 송수신 과정을 나타낸 예이다. 여기서, 실제로는 송신 버퍼(180)에 MAC-d PDU가 저장되어 있으나 설명의 편의상 데이터블록(=하나 또는 여러 개의 MAC-d PDU)으로 도시하였다. 또한, 각각의 데이터블록의 크기는 서로 다를 수 있으나, 도시된 데이터블록은 개념적으로만 도시한 것이기 때문에 같은 크기로 도시하였다. 그리고, HARQ 프로세스(181~188)는 8개를 가정하였다.
도 6을 참조하면, 송신 버퍼(180)에 데이터블록이 TSN=13 부터 TSN=22 까지 있을 때 수신측으로 전송하는 과정이다. 먼저 TSN이 낮은 데이터블록부터 비어 있는 HARQ 프로세스에 전달된다. 도면에서는 TSN=13인 데이터블록은 1번 HARQ 프로세스(HARQ Process #1)(181)로 전달되고, TSN=14인 데이터블록은 HARQ 프로세스 8번(HARQ Process #8)으로 전달된 예이다. 즉, TSN과 HARQ 프로세스 번호와는 관련이 없으며, 비어 있는 프로세스로 전달되는 것이다. HARQ 프로세스는 임의의 데이터블록을 받으면 이를 특정 TTI에 수신측으로 전송하며 또한 향후에 있을 지 모를 재전송을 위해 저장해 놓는다. 어느 한 TTI에는 반드시 하나의 데이터블록만이 전송될 수 있고, 이에 따라 하나의 HARQ 프로세스만이 활성화된다. 데이터블록을 전송한 HARQ 프로세스는 자신의 프로세스 번호를 하향제어신호를 통하여 수신측에 알려준다. 하향제어신호는 데이터블록과는 다른 채널을 통해 전달된다.
이때, 송신측과 수신측의 HARQ 프로세스를 일치시키는 이유는 각 HARQ 프로세스 별로 Stop-And-Wait ARQ 방식을 사용하기 때문이다. 즉, TSN=13인 데이터블록을 전송한 1번 HARQ 프로세스(HARQ Process #1)(181)는 이 데이터블록의 전송이 성공할 때까지는 다른 데이터블록을 전송하지 않는 것이다. 수신측 1번 HARQ 프로세스(HARQ Process #1)(191)는 하향제어신호를 통하여 자신에게 해당 TTI에 대하여 데이터가 전송되고 있음을 알 수 있으므로, 정해진 TTI내에 데이터블록이 성공적으로 수신되지 못했다면 송신측으로 상향제어신호를 통해 NACK 정보를 전송한다. 반대로 데이터블록이 정상적으로 수신되었다면 ACK 정보를 송신측으로 전송하고 동시에 해당 데이터블록을 그 우선순위(Priority)에 해당하는 재정리(Reordering) 블록으로 전달한다. 재정리 블록은 우선순위(Priority) 별로 존재하며 HARQ 프로세스는 데이터블록의 헤더정보에 포함되어 있는 우선순위를 보고 그에 해당하는 재정리 블록으로 전달하는 것이다. 재정리 블록으로 전달된 데이터블록은 만약 그 이전의 모든 데이터블록들이 상위로 전달되었다면 바로 상위로전달되나, 만약 그 이전의 데이터블록이 상위로 전달되지 않았다면 재정리 버퍼(190)에 저장된다. 즉, 재정리 블록은 데이터블록을 상위로 순차적으로만 전달할 수 있으며, 전달되지 못한 데이터블록은 재정리 버퍼(190)에 저장되는 것이다.
도 6에서 만약 TSN=13인 데이터블록이 수신되지 않은 상태에서 TSN=14인 데이터블록이 수신되었다면, TSN=14인 데이터블록은 TSN=13인 데이터블록이 수신될 때까지 재정리 버퍼(190) 안에 저장된다. 이후 TSN=13인 데이터블록이 수신되면 그때 TSN=13, TSN=14 순으로 상위로 전달된다. 데이터블록이 상위로 전달될 때에는 앞서 설명한 바와 마찬가지로 MAC-d PDU 단위로 분할되어 전달된다.
단말의 재정리 블록은 데이터 블록을 상위로 순차적(In-Sequence)으로 전달하기 때문에, 만약 특정 데이터 블록이 수신되지 않았을 경우 그 이후의 TSN을 갖는 데이터 블록들은 상위로 전달되지 못하고 계속 재정리 버퍼 안에 저장되어 있는다. 그런데, 어떤 경우에는 특정 데이터 블록이 오랜 시간 또는 영구적으로 수신되지 못하는 경우가 발생하는데, 그런 경우 재정리 버퍼 내의 데이터 블록들은 상위로 전달되지 못하며, 버퍼가 가득 차 더 이상의 데이터 블록들도 수신할 수 없는 교착(Stall) 상황에 빠지게 된다. 특정 데이터 블록이 오랜 시간 동안 전송되지 않는 것은 HSDPA 시스템의 전송 효율을 떨어뜨리는 문제를 발생시킨다. 즉, HSDPA 시스템은 고속의 데이터 통신을 위해 개발되었는데, 만약 수신되지 못한 하나의 데이터 블록으로 인하여 이후의 많은 데이터 블록들이 MAC-hs의 버퍼 안에 오랜 시간 동안 남아 있게 된다면 전체적인 데이터 전송 효율은 감소하게 되며, 이는 HSDPA 시스템을 도입하는 취지에 어긋난다. 따라서, 수신측은 어느 정도의 시간 동안 데이터 블록을 성공적으로 수신하지 못하였다면, 해당 데이터 블록의 수신을 중지하고 이후의 데이터 블록들을 상위 계층으로 전달해야 한다.
이보다 더 큰 문제는 특정 데이터 블록이 영구적으로 수신되지 않는 경우이다. 이러한 예는 크게 다음과 같은 두 가지를 들 수 있다.
1) 단말이 보낸 NACK 신호를 UTRAN이 ACK으로 판단하였을 때
2) UTRAN의 HARQ 프로세스가 데이터 블록의 전송이 최대 재전송 횟수에 다다랐거나 정해진 시간동안 전송이 성공하지 못하여 해당 데이터 블록을 폐기하였을 때이다.
1)의 경우는 UTRAN이 단말에서 보낸 상태 정보를 잘못 디코딩한 경우이고, 2)의 경우는 UTRAN은 특정 데이터 블록의 전송을 오랜 시간동안 성공하지 못하여 폐기하였으나, 그 폐기 정보를 단말로 알려주지 못하기 때문에 생긴 경우이다. 이러한 경우에는 해당 데이터 블록은 영구히 전송되지 않으므로 이후의 데이터 블록들은 상위로 전달되지 못한 채 계속 버퍼 안에 저장된 상태로 있게 되고 따라서 프로토콜이 교착상황이 되는 큰 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고속하향링크접속 시스템의 수신측 매체접속제어계층에 수신되는 임의의 데이터블록이 영구히 상위계층으로 전송되지 않는 상태에 빠지는 것을 방지할 수 있도록 한 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 특징은, 수신측 매체접속제어계층의 재정리버퍼 당 하나의 교착 타이머를 두고, 상기 교착 타이머를 이전에 구동중인 타이머가 없는 상태에서 임의의 데이터블록을 수신하였으나 상위계층으로 순차전달되지 못하여 해당 데이터블록을 재정리버퍼에 저장시킬 때 구동하고, 해당 데이터블록을 재정리버퍼에 저장시킨 후, 교착타이머 만료시 상위 계층으로의 상기 데이터블록과 그 이전 및 이후의 데이터 블록이 모두 상위 계층으로 순차 전달 가능 여부에 따라 순차 전달 및 수신에 실패한 특정 데이터블록에 대해 송신측에 알려줄 수 있도록 한 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 3GPP UTRAN의 구조.
도 2는 무선 접속 인터페이스의 프로토콜 구조.
도 3은 고속하향링크패킷접속 시스템을 위한 무선접속프로토콜 구조.
도 4는 고속하향링크패킷접속 시스템의 지원을 위한 송신측 MAC계층의 구조.
도 5는 고속하향링크패킷접속 시스템의 지원을 위한 수신측 MAC계층의 구조.
도 6은 고속하향링크패킷접속 시스템에서 데이터블록의 형성과 전송과정을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명 실시 예에 따른 고속하향링크패킷접속 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법을 나타낸 플로우 챠트.
도 8은 본 발명 실시 예에 따른 교착 타이머를 계산하기 위한 도면.
도 9는 본 발명 실시 예에 따른 교착 타이머에 의한 교착 상태 회피 예를 나타낸 도면.
상기한 목적 달성을 위한, 본 발명에 따른 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법은,
고속 하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템의 수신측 매체접속제어계층이 재정리버퍼에 교착 타이머를 두고, 상기 재정리버퍼 안에 특정 데이터블록의 상태에 의한 상기 교착 타이머의 구동 조건 및 만료 여부를 확인한 후,
상기 확인결과에 따라 재정리버퍼 안에 저장되는 데이터블록이 교착상황에 빠지지 않도록 상위계층으로 전송 또는 수신 실패한 데이터블록 정보를 송신측에 알려주는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 교착 타이머는 재정리버퍼 당 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 교착 타이머의 구동은 한 데이터 블록을 수신하였을 때, 이전에 동작 중인 교착 타이머가 없거나 또는 재정리버퍼 안에 저장되어 있는 데이터 블록이 없는 경우, 수신한 데이터 블록에 대하여 교착 타이머를 구동하며 그 데이터 블록을 재 정리버퍼 안에 저장하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 동작 중인 교착 타이머가 있거나 또는 재정리버퍼 안에 저장되어 있는 데이터 블록이 있는 경우, 상기 수신한 데이터 블록은 교착 타이머의 구동 없이 재정리버퍼 안에 저장하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 동작 중인 교착 타이머의 중단은 교착 타이머를 구동시켰던 데이터 블록이 상위 계층으로 전달될 때 중단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 교착 타이머를 구동시켰던 데이터블록이 상기 교착타이머가 만료될 때까지 상위계층으로 전달되지 않았을 경우, 상기 데이터블록 이전의 데이터블록들 중 수신이 되지 않은 데이터블록에 대해서는 수신 실패로 간주하고, 나머지 수신에 성공한 데이터 블록들을 순차적으로 상위 계층으로 전달하고, 상기 수신 실패로 간주한 데이터 블록들에 대해서 송신측으로 그 수신실패 정보를 알려주는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 교착타이머를 구동시켰던 데이터블록이 상기 교착타이머가 만료될 때까지 상위계층으로 전달되지 않았을 경우, 상기 데이터블록을 포함하여 그 이후의 데이터블록에 대해서는 순차전달이 가능한 데이터블록들을 순차적으로 상위계층으로 전달하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 동작 중인 교착타이머가 중단 또는 만료되었을 때 상기의 과정 수행 후에도 재정리버퍼 안에 데이터블록이 남아있는 경우, 재정리버퍼 안에 남아있는 맨 마지막 데이터블록에 대해 상기 교착타이머를 다시 한 번 구동시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 매 전송시간격(TTI) 마다 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법은,
고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템의 수신측 매체접속 제어계층이 상위계층으로 데이터블록을 전달함에 있어서, 상기 데이터블록을 수신하고 수신한 데이터블록이 상위계층으로 전달 가능하는가를 확인하는 단계; 상기 확인결과 상위계층으로 전달이 가능하지 않은 데이터블록이면 동작중인 교착 타이머의 존재 여부를 확인하고 동작 중이지 않으면 교착 타이머를 구동시킨 후 수신한 데이터블록을 그 일련번호 순서로 재정리 버퍼에 저장하는 단계; 상기 동작중인 교착타이머가 만료되면 교착 타이머가 만료된 데이터블록 이전의 데이터블록들 중 성공적으로 수신된 데이터블록들을 상위계층으로 전달 및, 교착타이머가 만료된 데이터블록을 포함하여 그 이후의 데이터블록들 중 순차전달이 가능한 모든 데이터블록을 상위계층으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 실시 예에 따른 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 교착 상황을 방지하기 위한 교착 타이머(Stall Timer)를 단말의 매체접속제어계층에 존재하는 재정리버퍼(Reordering Buffer) 하나 당 하나씩만 구비시켜 주고, 수신 데이터블록의 상위계층으로의 순차 전달 가능 여부 등의 조건에 따라 교착 타이머의 구동 여부를 결정하여 주어, 데이터블록을 상위계층으로 전달해 줄 수 있도록 한다.
이러한 교착 타이머는 임의의 데이터블록이 정상적으로 수신되고 그 데이터블록 이전의 데이터 블록이 수신되지 않을 경우에는 상위계층으로 전달되지 못하고 재정리버퍼 안에 저장될 때 구동이 시작되고, 해당 데이터 블록이 상위계층으로 전달될 때 동작이 중단된다.
이러한 교착 타이머를 중단시키고 순차적으로 전달 가능한 모든 데이터 블록들을 상위계층으로 전달한 이후에도 재정리버퍼에 상위계층으로 전달되지 못한 데이터블록들이 존재할 경우, 다시 한번 교착타이머를 구동시킨다. 이때 교착타이머는 재정리버퍼 안에 남아 있는 데이터블록들 중 TSN이 가장 큰 데이터블록에 대해서 구동시킨다.
만약, 교착타이머가 만료할 때까지 교착타이머를 구동시켰던 데이터 블록이 상위계층으로 전달되지 못하고 재정리버퍼 안에 계속 남아 있다면, 교착타이머를 구동시켰던 데이터블록 이전의 데이터블록에 대해서, 수신이 되지 않은 데이터 블록은 수신 실패로 간주하고 수신이 된 데이터 블록들만 상위계층으로 전달해 준다.또한, 상기 교착타이머를 구동시켰던 데이터 블록을 포함하여 그 이후의 데이터 블록에 대해서는 상위계층으로 순차적으로 전달이 가능한 데이터 블록들에 대해서만상위계층으로 전달한다.
다시 말하면, 교착타이머가 만료되면 교착타이머를 구동시켰던 데이터블록 이전의 데이터블록 중 수신되지 않은 데이터블록들은 수신 실패로 간주하고, 나머지 데이터블록들은 수신 실패한 데이터블록들을 무시하고 순차적으로 상위계층으로 전달해 준다.
한편 수신 실패한 데이터 블록들에 대해서 수신측은 송신측으로 그 정보를 알려주어, 송신측에서 해당 데이터 블록들을 더 이상 송신하는 것을 방지한다. 이후 위의 과정을 마치고서도 계속하여 재정리버퍼 안에 데이터 블록이 남아 있다면, 다시 한번 교착타이머를 구동시키며, 이때 교착타이머는 재정리버퍼 안에 남아 있는 데이터 블록들 중 TSN이 가장 큰 데이터 블록에 대해서 구동시킨다.
교착타이머는 재정리버퍼 당 하나 밖에 동작하지 않게 되므로, 어떤 데이터 블록이 정상적으로 수신된 후 상위계층으로 전달되지 못할 경우일지라도 반드시 교착타이머가 구동되는 것은 아니다. 만약 이전에 동작중인 교착타이머가 존재하거나 재정리버퍼 안에 저장된 데이터 블록이 있다면 수신한 데이터 블록은 TSN에 맞춰 재정리버퍼 안에 저장될 뿐이다. 만약 이전에 동작중인 교착타이머가 존재하지 않았거나 또는 재정리버퍼 안에 저장된 데이터 블록이 없다면, 상기 데이터 블록을 재정리버퍼 안에 저장할 때 교착타이머를 구동하는 것이다.
위와 같은 과정은 매 전송시간격(TTI) 마다 반복되며, 특히 데이터 블록의 수신 여부와 상관없이 교착타이머의 동작은 항상 관리되어야 된다.
상세하게 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 7은 본 발명에 따른 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법을 나타낸 플로우 챠트이다.
도 7을 참조하면, 수신측 매체접속제어계층이 임의의 데이터블록을 수신하였는가를 확인하고(S101), 데이터블록이 수신되면 수신한 데이터블록이 상위계층으로 전달 가능한가를 판단한다(S103). 상기 판단결과 수신한 데이터블록을 상위계층으로 전달 가능하지 않으면 동작중인 교착타이머 존재 여부를 확인하고(S105), 동작중인 교착타이머가 존재하면 수신한 데이터블록을 데이터블록 일련번호(TSN) 순서로 재정리버퍼에 저장하며(S107), 동작중인 교착타이머가 존재하지 않을 경우에는 수신한 데이터블록에 대해 교착타이머를 시작한 후(S106), 수신한 데이터블록을 데이터블록 일련번호(TSN) 순서로 재정리버퍼에 저장한다(S107).
그리고, 동작중인 교착타이머가 있으며 만료되었는가를 확인하고(S109), 그 교착타이머가 만료되었을 경우에는 확인결과 교착타이머가 만료된 데이터블록 이전의 데이터블록들 중 성공적으로 수신된 데이터블록들을 상위계층으로 전달하고 수신에 실패한 데이터블록들에 대해 그 정보를 송신측으로 알려준다(S111).
또한 교착타이머가 만료된 데이터블록을 포함하여 그 이후의 데이터블록들 중 순차전달이 가능한 모든 데이터블록을 상위계층으로 전달하게 된다(S113).
이후, 상위계층으로 전달되지 못하고 재정리버퍼안에 남아있는 데이터 블록 유무를 검사하며(S115), 검사결과 재정리버퍼 안에 남아있는 데이터 블록이 존재할 경우 재정리버퍼 안에 남아있는 데이터블록들 중 가장 큰 데이터블록의 일련번호(TSN)를 가진 데이터블록에 대해 교착타이머를 시작하고(S117) 다음 전송시간격(TTI)(S119)까지 기다린다.
여기서, 단계 S109의 확인결과 동작중인 타이머가 만료된 경우와, 상기 단계 S115의 검사결과 재정리버퍼안에 남아있는 데이터블록이 존재하지 않을 경우에는 다음 전송시간격(S119)까지 기다린다.
한편, 단계 S103의 확인결과 상위 계층으로 전달 가능한 데이터블록이면 수신한 데이터블록을 포함하여 순차전달 가능한 모든 데이터블록을 상위계층으로 전달하고(S121), 동작중인 교착타이머가 있으며 이를 구동시켰던 데이터블록이 상위계층으로 전달되었는가를 확인한다(S123).
이때, 상기 교착타이머를 구동시켰던 데이터블록이 상위로 전달되었으면 상기 교착 타이머를 중단시킨 후(S125), 상기 단계 S115로 진행하여, 상위계층으로 전달되지 못하고 재정리버퍼 안에 남아있는 데이터블록이 있는가를 확인하고, 있을 경우에는 재정리버퍼 안에 남아있는 데이터블록들 중 가장 큰 TSN을 가진 데이터블록에 대해 교착 타이머를 시작하고, 다음 전송시간격(S119)까지 기다린다.
한편, 상기 데이터 블록 수신 단계(S101)에서 데이터 블록이 수신되지 않았거나 상기 단계 S123의 확인결과 동작중인 교착타이머가 있으며 이를 구동시켰던 데이터블록이 상위계층으로 전달되지 않았을 경우에는, 상기 동작 중인 교착타이머의 만료 여부를 확인하는 단계(S109)로 진행하게 된다.
여기서, 교착 타이머의 만료시간은 상위의 무선자원제어(RRC)계층에서 정해주는데, 이때 무선자원제어계층은 TSN의 최대값을 고려해서 정해야 한다. 즉, TSN의 범위는 0~63이고 한 TTI는 2ms이므로, 교착 타이머의 만료시간은 64ms (=2ms64/2)가 넘지 않아야 한다.
그 이유는 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 8에서 (a)는 일련번호가 SN1인 데이터블록이 수신되어 이에 대해 교착타이머 1을 시작하는 그림이고, (b)는 교착타이머 1이 만료되고 그때의 버퍼 내의 가장 마지막 데이터블록인 일련번호가 SN2인 데이터블록에 대해 교착타이머 2를 시작하는 그림이며, (c)는 교착타이머 2가 만료되었을 때의 그림이다. 도면에서 T1은 교착타이머의 만료시간을 뜻한다. 도 X는 본 발명의 교착상황 회피방법을 사용했을 때 발생할 수 있는 최악의 경우로서, SN4인 데이터블록은 수신이 되지 않은 상태에서 이후의 모든 데이터블록은 정상적으로 수신된 경우이다. 교착타이머 2가 동작하는 데이터블록의 일련번호는 SN2인데, 이론적으로 이의 최대값은 SN2 = SN1 + T1 / 2ms 가 된다. 마찬가지로 교착타이머 2가 만료되기까지 수신할 수 있는 데이터블록 일련번호의 최대값은 SN3 = SN2 + T1 / 2ms = SN1 + T1 이 된다. 따라서, 교착타이머 2가 동작중일 때 수신측이 수신할 수 있는 데이터블록의 범위는 [SN4, SN3] = [SN1+1, SN1+T1]가 된다. 그런데, 앞서 설명한 바와 같이 데이터블록의 일련번호는 0~63의 값을 가지기 때문에, 만약 SN3가 SN4+64보다 같거나 커지게 되면 수신측은 수신한 데이터블록이 SN2 이전의 데이터블록인지 이후의 데이터블록인지를 판가름 할 수 없게 된다. 이를 일련번호 wrap-around 문제라고 하며, 이는 한정된 비트 수의 데이터블록 일련번호를 사용하기 때문에 발생하는 문제이다. 따라서, SN3는 SN4+64 보다 작아야 하며, 이론적으로 SN3의 최대값은 SN3=SN4+64-1=SN1+64가 된다. 즉, SN3=SN1+T1 이기 때문에 이론적으로 T1의 최대값은 64ms가 되어야 하는 것이다. 일반적으로 데이터블록 일련번호의 범위를 N (여기서는 64임)이라고 하고 전송시간격을 TTI (여기서는 2ms임)라고 한다면 교착타이머의 만료시간 T1의 최대값은 N TTI / 2 가 되어야 한다. 만약, 만료시간이 64ms보다 크다면, 최악의 경우 교착 타이머가 만료되기 이전에 재정리버퍼 안에 저장되어 있는 데이터 블록과 같은 TSN을 가지는 새로운 데이터 블록이 수신될 수 있으며, 이 경우 두 데이터 블록 중 하나는 버퍼 안에 저장되지 못하고 삭제되기 때문이다. 따라서, 어떤 경우에도 일련번호 wrap-around 문제가 발생하지 않게 하려면, 일련번호의 범위가 64이고 전송시간격이 2ms일 때, 교착 타이머의 만료시간은 반드시 64ms 이하로 정해야 한다.
송신측의 HARQ 프로세스는 임의의 데이터블록을 전송할 때 해당 데이터블록이 '2 T1(수신측의 교착타이머 만료시간)' 동안 전송에 성공하지 못하면 더 이상의 전송을 중단해야 한다. 그 이유는 수신측이 임의의 데이터블록의 수신을 기다리는 최대 수신대기시간이 2 T1 이기 때문이다. 이 이상의 시간이 지난 후에도 해당 데이터블록을 전송한다면 수신측은 이미 해당 데이터블록을 수신실패로 간주하였기 때문에 수신에 성공하였더라도 상위로 전달하지 않고 폐기시킨다. 따라서, 송신측의 HARQ 프로세스는 각각에 데이터블록 폐기타이머를 두고 그 만료시간은 수신측의 교착타이머 만료시간의 두 배 이하로 하여, 각각의 데이터블록 전송을 관리하는 것이 바람직하다.
실시 예로서, 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명에서 교착 타이머를 이용한 교착 상태 회피 방법을 위해 교착 타이머를 동작시키는 예를 보여주고 있다. 도시된 도면은 교착 타이머의 시작 시점과 만료 시점을 구분한 것이다.
단말의 매체접속제어계층은 TSN=13과 TSN=14인 데이터 블록을 순차적으로 수신하고, 수신한 데이터블록은 즉시 상위계층으로 전달하게 된다. 그러나 이후 TSN=18인 데이터 블록을 수신하였다면 그 이전의 데이터블록들(TSN=15,16,17)은 수신되지 않았기 때문에 이를 재정리버퍼 안에 저장하고 교착 타이머를 구동시킨다. 이 순간에는 Reordering 버퍼에는 TSN=18인 데이터 블록만 저장되어 있다.
이후 교착 타이머가 만료할 때까지 TSN=18인 데이터 블록이 상위로 전달되지 않았다면, 그때까지 수신된 데이터 블록들에 대해 다음과 같은 동작을 한다. 먼저 교착 타이머가 만료할 때까지 수신되지 않은 TSN=15와 TSN=17인 데이터 블록은 수신 실패로 간주하고 그 정보를 송신측에 알려 더 이상의 송신을 방지한다.
그리고, TSN=18 이전의 데이터 블록 중 수신된 데이터블록(여기서는 TSN=16)은 상위계층으로 전달한다. TSN=18을 포함하여 그 이후의 데이터 블록들 중 순차전달(In-Sequence)이 가능한 것들은 모두 상위계층으로 전달한다. 즉, TSN=21인 데이터 블록이 수신되지 않았기 때문에, TSN=18,19,20인 데이터 블록들만 전달 가능하다.
이후 재정리버퍼 안에 저장되어 있는 데이터블록들이 있으면 다시 한번 교착타이머를 구동시킨다. 이때는 버퍼 안에 저장되어 있는 데이터 블록 중 TSN이 가장 큰 TSN=25인 데이터 블록에 대해서 교착타이머를 구동시킨다.
이와 같이 수신측에서 재정리버퍼에 교착타이머를 두어, 특정 데이터블록이 영구적으로 수신되지 않는 경우 즉, 데이터블록이 재정리버퍼내에서 상위계층으로전달되지 못하고 계속 재정리버퍼안에 저장된 상태로 남아있는 되는 것을 방지하여, 프로토콜이 교착되는 문제를 방지해 준다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고속 데이터 통신 시스템인 HSDPA 시스템에서 발생할 수 있는 교착 상황을 방지하기 위해 교착 타이머를 이용한 교착 회피 방법을 제안함으로써, 많은 무선 자원을 사용하는 고속의 데이터 통신 시스템에서 교착 상황 발생으로 인한 무선 자원의 낭비를 방지하면서, 동시에 HSDPA 시스템의 전송 효율을 높일 수 있다는 데 큰 의의가 있다.

Claims (24)

  1. 고속 하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템의 수신측 매체접속제어계층이 재정리버퍼에 교착 타이머를 두고, 상기 재정리버퍼 안에 특정 데이터블록의 상태에 의한 상기 교착 타이머의 구동 조건 및 만료 여부를 확인한 후,
    상기 확인결과에 따라 재정리버퍼 안에 저장되는 데이터블록이 교착상황에 빠지는 것을 방지하기 위해 상위계층으로 전송하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교착 타이머는 재정리버퍼 당 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 교착 타이머의 구동은 한 데이터 블록을 수신하였을 때, 수신한 데이터블록이 상위계층으로 전달 가능하지 않으며, 동작 중인 교착 타이머가 없거나 또는 재정리버퍼 안에 저장되어 있는 데이터 블록이 없는 경우, 수신한 데이터 블록에 대하여 교착 타이머를 구동하며 그 데이터 블록을 재 정리버퍼 안에 저장하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 동작 중인 교착 타이머가 있거나 또는 재정리버퍼 안에 저장되어 있는 데이터 블록이 있는 경우, 상기 수신한 데이터 블록은 교착 타이머의 구동 없이 재정리버퍼 안에 저장하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 동작 중인 교착 타이머의 중단은 교착 타이머를 구동시켰던 데이터 블록이 상위 계층으로 전달될 때 중단하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 교착 타이머를 구동시켰던 데이터 블록이 상위 계층으로 전달될 때는 교착 타이머를 중단시키며, 상기 데이터 블록을 포함하여 그 이후의 데이터 블록에 대해서 순차전달(In-Sequence Delivery)이 가능한 데이터 블록들을 모두 상위 계층으로 전달하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 순차전달이 가능한 모든 데이터 블록들을 상위 계층으로 전달한 이후, 임의의 데이터 블록이 순차전달이 안되고 재정리버퍼에 남아 있는 경우에는, 그 시점에서 재정리버퍼에 남아 있는 데이터블록들 중 가장 큰 일련번호(TSN)를 갖는 데이터 블록에 대해 다시 교착 타이머를 구동시키는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 교착 타이머를 구동시켰던 데이터블록이 상기 교착타이머가 만료될 때까지 상위계층으로 전달되지 않았을 경우, 상기 데이터블록 이전의 데이터블록들 중 수신이 되지 않은 데이터블록에 대해서는 수신 실패로 간주하고, 나머지 수신에 성공한 데이터 블록들을 순차적으로 상위 계층으로 전달하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 수신 실패로 간주한 데이터 블록들에 대해서 송신측으로 그 수신실패 정보를 알려주는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 교착 타이머를 구동시켰던 데이터 블록이 상기 교착 타이머가 만료될 때까지 상위 계층으로 전달되지 않았을 경우에는, 상기 데이터 블록을 포함하여 그 이후의 데이터 블록들에 대해서는 순차전달이 가능한 데이터 블록들을 순차적으로 상위 계층으로 전달하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 순차전달이 가능한 데이터 블록들을 순차적으로 상위 계층으로 전달한 이후에도, 임의의 데이터블록이 순차전달이 안되고 재정리버퍼에 남아 있는 경우에는, 그 시점에서 재정리 버퍼에 남아 있는 데이터 블록들 중 가장 큰 일련번호(TSN)를 갖는 데이터 블록에 대해 다시 교착 타이머를 구동시키는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    매 전송시간격(TTI) 마다 수행하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 교착 타이머의 만료시간은 상위의 무선자원제어 계층에서 정해주는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 교착 타이머의 만료 시간은 데이터블록 일련번호의 범위와 한 전송시간간격을 곱한 값의 반을 넘지 않는 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  15. 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템의 수신측 매체접속 제어계층이 상위계층으로 데이터블록을 전달함에 있어서,
    상기 데이터블록을 수신하고 수신한 데이터블록이 상위계층으로 전달 가능한가를 확인하는 단계;
    상기 확인결과 상위계층으로 전달이 가능하지 않은 데이터블록이면 동작중인 교착 타이머의 존재 여부를 확인하고 동작 중이지 않으면 교착 타이머를 구동시킨 후 수신한 데이터블록을 그 일련번호 순서로 재정리 버퍼에 저장하는 단계;
    상기 동작중인 교착타이머가 만료되면 교착 타이머가 만료된 데이터블록 이전의 데이터블록들 중 성공적으로 수신된 데이터블록들을 상위계층으로 전달 및,
    교착타이머가 만료된 데이터블록을 포함하여 그 이후의 데이터블록들 중 순차전달이 가능한 모든 데이터블록을 상위계층으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 과정을 수행한 이후에 상위계층으로 순차전달이 되지 않고 재정리버퍼에 남아있는 데이터블록이 있을 경우 재 정리버퍼안에 남아있는 데이터블록들 중 가장 큰 데이터블록 일련번호를 갖는 데이터블록에 대해 교착 타이머 구동을 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 수신한 데이터블록이 상위 계층으로 전달 가능한 경우 수신한 데이터블록을 포함하여 순차전달이 가능한 모든 데이터블록을 상위계층으로 전달하는 단계;
    동작중인 교착타이머가 있을 경우 이를 구동시켰던 데이터블록이 상위계층으로 전달되었는가를 확인한 후, 전달되었을 경우 교착 타이머를 중단시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 교착 타이머가 만료되었을 경우 수신에 실패한 데이터 블록들은 그 정보를 송신측으로 알리고, 수신에 실패한 데이터블록의 일련번호를 상위계층으로 전달되지 않은 데이터블록을 상위계층으로 전달해 주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  19. 고속 하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템의 송신측 매체접속제어계층이 일정 시간 동안 특정 데이터 블록의 전송에 성공하지 못한 경우, 해당 데이터블록을 폐기하고 전송을 중단하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  20. 제 19에 있어서,
    고속 하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템의 송신측 매체접속제어계층이 데이터블록의 폐기 여부를 판단하기 위해 데이터블록 폐기타이머를 사용하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  21. 제 20에 있어서,
    상기의 데이터블록 폐기타이머는 각각의 HARQ 프로세스마다 하나씩 사용하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  22. 제 21에 있어서,
    상기의 데이터블록 폐기타이머는 HARQ 프로세스가 임의의 데이터블록을 수신측으로 전송할 때 시작되며, 상기 데이터블록이 전송에 성공했을 때 중단하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  23. 제 22에 있어서,
    상기 데이터블록 폐기타이머가 만료할 때까지 상기 데이터블록의 전송에 성공하지 못한 경우에는, 상기 데이터블록을 폐기하고 더 이상의 전송을 중단하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
  24. 제 23에 있어서,
    상기 데이터블록 폐기타이머의 만료시간은 상기 수신측의 교착타이머 만료시간의 두 배가 넘지 않는 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 고속하향링크패킷접속(HSDPA) 시스템을 위한 타이머를 이용한 교착상황 회피방법.
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