KR20050092606A - 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은, 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 무선통신단말기 등에서 최상위(상향링크 데이터 전송시) 또는 최하위(하향링크 데이터 전송시) 태스크가 데이터의 전송을 위한 메모리를 최초로 할당받아 데이터를 버퍼링한 후, 다음 계층의 태스크에게는 데이터가 저장되어 있는 메모리의 포인터를 전달함으로써 제한된 메모리를 효과적으로 사용하도록 하기 위한, 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은, 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법에 있어서, 메모리 관리 태스크가 타 태스크로부터 데이터 전송 요청 신호를 수신하여, 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 데이터 사이즈 이하임을 확인하는 데이터 사이즈 확인 단계; 상기 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 데이터 사이즈 이하임에 따라 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값에 오프셋 영역을 더 포함시킨 크기로 데이터 메모리 할당이 가능함을 확인하는 메모리 할당 가능성 확인 단계; 상기 데이터 메모리의 할당이 가능함에 따라 데이터 메모리 영역을 할당하는 데이터 메모리 할당 단계; 및 상기 메모리 관리 태스크가 상기 할당한 데이터 메모리 영역의 시작 포인터를 상기 타 태스크로 반환하여, 다음 계층의 태스크로 전달될 수 있도록 하는 메모리 포인터 전달 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선통신단말기 등에 이용됨.
Description
본 발명은, 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신단말기 등에서 최상위(상향링크 데이터 전송시) 또는 최하위(하향링크 데이터 전송시) 태스크가 데이터의 전송을 위한 메모리를 최초로 할당받아 데이터를 버퍼링한 후, 다음 계층의 태스크에게는 데이터가 저장되어 있는 메모리의 포인터를 전달함으로써 제한된 메모리를 효과적으로 사용하도록 하기 위한, 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 무선통신단말기란 이동통신단말기, 개인휴대통신단말기(PCS), 개인용디지털단말기(PDA), 스마트폰, 차세대이동통신단말기(IMT-2000), 무선랜 단말기 등과 같이 개인이 휴대하면서 무선통신이 가능한 단말기를 말한다. 이하에서는 유럽형 2.5세대 이동통신단말기인 GPRS(General Packet Radio Service ; 이하, "GPRS"라 한다.) 이동통신단말기를 일예로 들어 설명하기로 한다.
회선 데이터 전송방식(Circuit data transmission)의 네트워크에서 패킷 데이터(Packet data)의 전송을 지원하기 위한 연구가 진행되면서, 이미 2 세대(generation) 통신망에서 패킷 교환 방식(PSPDN : Public Switched Public Data Network)으로 패킷 데이터를 전송할 수 있게 되었다.
그러나, 이 방식은 패킷 데이터의 흐름과 상관없이 계속 하나의 회선을 점유하고 있기 때문에 공정하지 못한 과금체계와 낮은 효율을 갖고 있는 단점이 있었다. 즉, PSPDN 방식은 호 시작 시점부터 호가 종료될 때까지 전송을 위한 무선 채널이 무선 인터페이스(air interface) 단계에서 할당되기 때문에 인터넷과 같이 단속적(burst)으로 데이터가 발생하는 트래픽의 경우에는 자원 이용의 비효율성이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 GPRS가 유럽식 이동통신망(GSM)을 이용하여 정의되었다. GPRS는 패킷 스위칭 기본 서비스(packet switched bearer service)를 유선망은 물론 무선망(air interface)에서도 제공한다.
또한, GPRS 방식에서 트래픽이 발생했을 때만 채널이 할당되고 전송이 끝나면 바로 되돌려지기 때문에 자원 이용의 비효율성이 크게 줄어들게 된다. 이 원리에 따라 다수의 사용자는 하나의 물리적 채널을 공유할 수 있다. 흔히 이를 통계적 다중화(statistical multiplexing)라 부른다.
즉, GPRS 방식은 통계적 다중화(statistical multiplexing)에 의하여 라디오 자원 사용 효율을 높이고, 데이터 양에 기준한 과금을 가능하게 하며, 높은 데이터 전송률, 짧은 접속 설정 시간 등의 장점을 제공한다. 그리고, 패킷 데이터 네트워크에 대한 접속을 단순화시킨다.
도 1은 본 발명이 적용되는 GPRS 시스템의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 GPRS 시스템은, SGSN(Serving GPRS Support Node)(11), GGSN(Gateway GPRS Support Node)(13), 이동통신단말기(12), 홈 위치 레지스터(HLR)(14), 단말 식별 레지스터(EIR), 기지국(BTS), 기지국 제어기(BSC), 교환국(MSC), SMS 게이트웨이 교환국(SMS-GMSC) 등을 포함한다.
상기 GPRS 시스템은 종래의 유럽식 이동통신망(GSM)의 구조에 이동통신단말기(12)와 패킷 데이터 네트워크(PDN) 사이에서 데이터를 전달하고 라우팅하는 GPRS 지원 노드(GSN : GPRS Support Node)를 추가한 형태를 가진다.
먼저, 상기 SGSN(Serving GPRS Support Node)(11)은 관리 영역 안에 들어있는 이동통신단말기(12)가 전송하는 또는 이동통신단말기(12)로 향하는 패킷을 전달하는 역할을 담당한다. 즉, SGSN(11)은 패킷 라우팅 및 전달, 이동성 관리(부가(attach), 분리(detach), 위치 관리(location management)), 논리적 링크 관리, 그리고 인증 및 과금 등의 기능을 수행한다.
이 때, 관리 영역 안에 들어있는 가입자들에 대한 위치정보(현재 셀, 현재 방문자 위치 레지스터(VLR : Visitor Location Register)), 사용자 프로파일(이동통신단말기 고유번호(IMSI), 패킷 데이터 네트워크(PDN)에서 사용하는 주소) 등은 SGSN(11)이 보유한 데이터베이스에 저장된다.
상기 SGSN(11)이 이동통신단말기(12)의 이동성을 관리하는 기능에 대하여서 좀 더 상세히 살펴보기로 한다. 먼저, 상기 SGSN(11)은 사용자가 올바른 권한을 가졌는지를 확인한 후, 홈 위치 레지스터(HLR)(14)로부터 사용자 프로파일 정보를 가져와 복사한다. 그리고, 임시적으로 사용자를 구별하기 위하여 패킷임시이동식별자(PTMSI : Packet Temporary Mobile Subscriber Identity)를 할당한다. GPRS 서비스를 이용하기 위한 이동통신단말기(12)는 초기화(Power On)시에 이러한 과정(attach)을 반드시 수행하여야 한다. 이와 반대로 이동통신단말기(12) 또는 SGSN(11)의 요청에 따라 GPRS 네트워크와 연결을 끊는 절차를 분리(detach)라고 한다.
상기 GGSN(Gateway GPRS Support Node)(13)은 GPRS 백본(backbone) 네트워크와 외부의 패킷 데이터 네트워크(PDN) 사이에 위치한다. 즉, 상기 GGSN(13)은 SGSN(11)로부터 전달받은 패킷을 적절한 패킷 데이터 프로토콜(PDP : Packet Data Protocol)로 변환하여 상대방 패킷 데이터 네트워크(PDN)로 전송한다.
역으로, 상기 GGSN(13)은 외부의 패킷 데이터 네트워크(PDN)로부터 전달받은 패킷을 그 반대의 과정을 거쳐 SGSN(11)으로 전달한다. 여기서, 주된 작업은 외부 패킷 데이터 네트워크(PDN)에서 유효한 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 주소와 유럽식 이동통신망(GSM) 네트워크에서 유효한 이동통신단말기(12)의 주소 사이의 변환 작업이다.
상기 GGSN(13)은 외부 패킷 데이터 네트워크(PDN)로부터 전달받은 패킷을 이동통신단말기(12)로 전달하기 위하여 현재 이동통신단말기(12)를 관리하는 SGSN(11)을 알아야 한다. 따라서, GGSN(13)은 사용자 프로파일과 함께 사용자의 현재 SGSN 정보를 데이터베이스로 관리한다. 또한, GGSN(13)은 SGSN(11)과 유사하게 인증과 과금 기능을 수행한다.
즉, GPRS 부착(attach) 절차를 성공적으로 마친 이동통신단말기(12)는 패킷 데이터 네트워크(PDN)에서 사용할 적어도 한개 이상의 주소를 부여받아야 한다. 예를 들어, 외부의 패킷 데이터 네트워크(PDN)가 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크라면 인터넷 프로토콜(IP) 주소를 부여받아야 한다. 이 주소를 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 주소라고 부른다.
또한, 상기 GGSN(13)은 PDP 주소와 이동통신단말기 식별(IMSI : International Mobile Subscriber Identity) 주소 사이의 매핑 정보를 이용하여 이동통신단말기(12)와 패킷 데이터 네트워크(PDN) 간에 패킷 데이터를 전달하며, PDP 주소가 동적으로 할당되는 경우에는 PDP 주소의 할당 및 활성/비활성작업을 수행한다.
한편, 상기 이동통신단말기(12)는 기존의 회선교환 서비스(음성, 데이터, SMS)와 GPRS 서비스를 병행적으로 이용할 수 있다. 이를 고려하여 GPRS 이동통신단말기(12)는 크게 3가지 종류로 구분될 수 있다. 먼저, 클래스 A는 GPRS서비스와 GSM 서비스를 동시에 사용 가능한 단말기이고, 클래스 B는 GPRS 서비스와 GSM 서비스에 동시에 등록(attach)은 가능하지만, 한 순간에는 어느 한 쪽만 서비스를 받을 수 있는 단말기이며, 클래스 C는 GPRS 서비스와 GSM 서비스에 모두 등록은 가능하지만, 동시에 등록하는 것은 지원되지 않는 단말기이다.
또한, 이동통신단말기(12)는 패킷 데이터 네트워크(PDN)에 연결하기 위한 개체인 세션을 생성한다. 이 때, 각 통신 세션마다 패킷 데이터 프로토콜(PDP : Packet Data Protocol) 컨텍스트(context)가 생성되며, 세션의 속성을 나타내는 여러가지 정보가 저장된다.
패킷 데이터 프로토콜(PDP) 컨텍스트(context)에 포함되는 정보로는 PDP 타입(예를 들어, IPv4), 이동통신단말기(12)에 부여된 PDP 주소(예를 들어, IP 주소), 서비스 품질(QoS) 프로파일, 패킷 데이터 네트워크(PDN)에 대한 접속 지점 역할을 하는 GGSN 주소 등이 포함된다. 이러한 PDP 컨텍스트(context)는 이동통신단말기(12), SGSN(11), GGSN(13)에 저장된다. 일단, PDP 컨텍스트(context)가 활성화(activation)되면 이 때부터 이동통신단말기(12)는 외부 패킷 데이터 네트워크(PDN)에 접근이 가능해지며, 패킷 데이터를 주고받는 것이 가능해진다.
이 때, 이동통신단말기(12), SGSN(11), GGSN(13) 간의 PDP 컨텍스트(context) 활성화(activation)는 다음과 같은 과정에 의하여 이루어진다.
먼저, 이동통신단말기(12)가 자신의 패킷 데이터 프로토콜(PDP) 컨텍스트(context)가 포함된 PDP 컨텍스트 활성화 요청 메시지(active PDP context request)를 SGSN(11)으로 전송한다. 이 때, PDP 주소를 동적으로 할당받는다면 PDP 주소 필드는 비워둔다.
그러면, SGSN(11)은 이동통신단말기(12)에 대한 사용자 인증을 수행한 후, 인증에 성공하면 PDP 컨텍스트 생성 요청 메시지(create PDP context request)를 GGSN(13)로 전송한다.
그러면, GGSN(13)은 PDP 컨텍스트 테이블에 새로운 엔트리(entry)를 추가한 후, PDP 컨텍스트 생성 응답 메시지(create PDP context response)를 SGSN(11)으로 반환한다. 이 때, PDP 컨텍스트 테이블에 추가된 엔트리(entry) 정보는 GGSN(13)이 SGSN(11)과 외부의 패킷 데이터 네트워크(PDN) 사이에 패킷 데이터를 라우팅할 때 참조된다. 또한, PDP 컨텍스트 생성 응답 메시지(create PDP context response)에는 동적으로 할당받은 PDP 주소가 포함된다.
그러면, SGSN(11)은 GGSN(13)으로부터 전달받은 PDP 컨텍스트 생성 응답 메시지(create PDP context response)에 따라 자신의 PDP 컨텍스트 테이블 정보를 갱신하고, PDP 컨텍스트 활성화 성공 메시지(activate PDP context accept)를 이동통신단말기(12)로 전달하여 새로운 PDP 컨텍스트가 활성화되었음을 알린다.
일반적으로, SGSN(11)과 GGSN(13) 사이에는 다-대-다(many-to-many) 관계가 성립된다. 즉, 하나의 GGSN(13)은 다수의 SGSN(11)과 하나의 패킷 데이터 네트워크(PDN) 사이의 인터페이스 지점으로 사용될 수 있다. 반대로 하나의 SGSN(11)은 서로 다른 패킷 데이터 네트워크(PDN)로 패킷을 전송하기 위하여 다수의 GGSN(13)을 이용할 수 있다.
한편, GPRS 망에서의 패킷 데이터 프로토콜을 GSM 망에서의 패킷 데이터 프로토콜로 변환하기 위하여 고안된 프로토콜 계층이 SNDCP(Sub-network Dependent Convergence Protocol) 계층이다. 즉, GPRS 망에서는 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 계층 또는 애플리케이션 계층에서 발생한 패킷 데이터를 GSM 망의 타임 슬롯(Time slot)에 담아 보낼 수 있도록 데이터를 나누어 주어야 한다. 또한, SNDCP 계층은 SGSN(11)과 이동통신단말기(12) 사이에서 패킷 데이터를 전달하기 위하여 네트워크 계층에서 만들어진 다수의 연결을 하위 계층인 논리적 링크 제어(LLC : logical link control) 계층에서 제공하는 하나의 가상 논리적인 링크 단위로 다중화시킨다. 그리고, 사용자 데이터 및 중복된 헤더 정보를 압축하고 복원한다.
SNDCP 계층이 제공하는 기능을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
첫째, SNDCP 계층은 네트워크 계층 프로토콜 데이터 유닛(N-PDU : Network Layer Protocol Data Unit)의 다중화를 수행한다.
둘째, SNDCP 계층은 응답 방식의 논리적 링크 제어(LLC : logical link control) 단대단 설정을 수행한다.
셋째, SNDCP 계층은 네트워크 계층 프로토콜 데이터 유닛(N-PDU : Network Layer Protocol Data Unit)의 버퍼링을 수행한다. 즉, SNDCP 계층에서 압축 및 분할된 네트워크 계층 프로토콜 데이터 유닛(SN-PDU)은 LLC 계층으로 전송하기 전까지 버퍼링되어야 한다.
넷째, SNDCP 계층은 상위 계층으로부터 전달받은 데이터 헤더 및 데이터를 압축 파라미터에 따라 압축한다. 이 때, 데이터의 압축은 응답/무응답 방식 모두를 지원하며 선택적인 항목이다. 또한, 압축 파라미터는 데이터 전송 전에 단대단 간의 협상에 의하여 결정된다.
다섯째, SNDCP 계층은 상위 계층으로부터 전달받은 네트워크 계층 프로토콜 데이터 유닛(N-PDU)을 GSM 망에서 전송 가능한 크기의 SN-PDU로 분할하고, GSM 망으로부터 수신한 SN-PDU를 재조합하여 네트워크 계층 프로토콜 데이터 유닛(N-PDU)으로 변환하는 기능을 수행한다.
여섯째, SNDCP 계층은 압축 및 분할된 네트워크 계층 프로토콜 데이터 유닛(SN-PDU)을 미리 설정된 서비스 품질(QoS) 파라미터에 따라 LLC 계층으로 전송하는 기능을 수행한다.
일곱째, SNDCP 계층은 SGSN(11)이 변경되거나 서비스 품질(QoS) 프로파일이 변경된 경우에 단대단 간의 압축 파라미터를 재협상하는 기능을 수행한다.
한편, 종래의 GSM 이동통신단말기는 각 기능을 태스크로 구현하고, 실시간 운영체제(RTOS : Real Time Operating System)의 제어에 따라 서로 인터페이싱하였다. 이 때, 실시간 운영체제(RTOS)는 커널 인터페이스(Kernel Interface)라는 함수를 이용하여 각 태스크를 제어하며, 각 태스크들이 요청하는 메모리를 할당/반환(Memory Allocation/Free)하는 역할을 수행하였다.
이동통신단말기(12)에서 태스크를 구성할 때에는 다음과 같은 조건을 염두에 두어야 한다.
- 태스크는 초기화된 후 무한 루프를 빠져나오지 못한다.
- 각 태스크는 대기(Waiting), 준비(Ready), 실행(Running)의 3가지 상태(state)가 될 수 있다.
- 이동통신단말기에는 오직 하나의 중앙처리장치(CPU)만 있으므로 한 순간에 구동되는 태스크는 오직 한 개이다. 물론 2개 이상의 중앙처리장치(CPU)로 구성되어질 수도 있지만 이럴 경우에는 실시간 운영체제(RTOS)의 구성이 달라지게 된다.
- 각 태스크는 실시간 운영체제(RTOS) 커널(Kernel)에서 제공하는 진입점(Entry point), 스택 사이즈(Stack size), 우선순위 형태로 정의되어져야 한다.
이러한 GSM 이동통신단말기에 GPRS 기능을 부가하기 위해서는 기존의 태스크들을 수정하고, 추가적으로 요구되는 기능들을 태스크로 구현하여 추가하여야 한다. 특히, SNDCP 태스크는 GPRS를 이용하여 데이터를 전송하려는 사용자 인터페이스(UI : User Interface) 태스크, GPRS 네트워크와 단대단으로 통신하는 LLC 태스크, GPRS 세션을 설정하기 위한 세션 관리(SM : Session Management) 태스크와 시그널링하게 된다.
SNDCP 태스크는 여러 개의 PDP 컨텍스트(context) 데이터들을 여러 개의 SAPI에 할당하여 LLC 태스크로 전송하는 기능, 응답/무응답(Acknowledged/Unacknowledged) 데이터 모드의 전송, 하향링크/상항링크(Downlink/Uplink)를 위한 메모리의 할당, 데이터의 분할/병합, 데이터 및 프로토콜 헤더의 압축/해제, 압축 알고리즘과 압축 파라미터의 협상, 및 상향링크(Uplink)의 데이터 전송이 해지되었을 때 메모리의 반환 등의 기능을 수행한다. SNDCP 태스크가 수행해야 할 기능을 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.
- SN-DATA 메시지를 LL-DATA 메시지로 매핑시키는 기능.
- SN-UNIDATA 메시지를 LL-UNIDATA 메시지로 매핑시키는 기능.
- 하나 또는 여러 네트워크 계층으로부터의 N-PDU 들을 적절하기 LLC 연결하기 위한 멀티플렉싱(multiplexing) 기능.
- 응답(acknowledged) 형태의 LLC 단대단 동작의 설립, 재설립, 해지하는 기능.
- LLC 단대단 동작을 위한 N-PDU 및 재전송을 위한 데이터를 버퍼링하는 기능.
- 각각의 독립적인 NSAPI의 전송 작업을 관리하는 기능.
- N-PDU 버퍼링과 재전송을 이용하여 응답(acknowledged) 방식의 LLC 단대단 데이터 전송 기능.
- 각 NSAPI의 독립적인 운용 기능.
- TCP/IP 헤더와 데이터의 압축 및 수신한 데이터를 SAPI별 PDP 컨텍스트 별로 압축을 복원하는 기능(이 때, 압축방식 파라미터는 협상(negotiation)에 의하여 결정된 것이다).
- LL-PDU의 최대 크기로 분할하고 병합하는 기능.
- XID 파라미터를 협상하고 결정하는 기능.
한편, GPRS 스택(stack)을 통과하는 데이터의 흐름을 트래픽 데이터(Traffic Data)라고 한다. 응답 모드(Acknowleged mode)의 데이터인 경우에는 단대단의 확인(confirm) 시그널이 있는 경우에만 릴리즈될 수 있다. 즉, 전송 실패나 데이터의 손상(corruption)에 의하여 데이터가 유실된 경우에는 단대단 태스크들은 해당 데이터의 재전송을 수행하여야 한다. 이를 위하여 각 단대단 태스크들은 데이터를 버퍼에 저장해 두어야 한다.
예를 들어, N-PDU는 SNDCP 계층에서 압축 및 분할하고, LLC 계층으로 전송하기 위하여 버퍼링되어야 한다. 이 때, 응답 타입(acknowleged type)의 데이터 전송시에는 N-PDU의 분할 형태인 SN-PDU가 전송완료될 때까지 버퍼링되어야 하고, 무응답 타입(unacknowledged type)의 데이터 전송시에는 N-PDU의 분할 형태인 SN-PDU가 LLC 계층으로 모두 전송될 때까지 버퍼링되어야 한다. 이를 위하여 이동통신단말기(12)는 데이터 전송시마다 트래픽 메모리를 할당하고 반환하는 과정을 관리하여야만 한다.
종래의 GPRS 이동통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법을 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 2는 종래의 GPRS 이동통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 애플리케이션 태스크 및 SNDCP 프로토콜(IP) 태스크 간에 응답 모드의 패킷을 전송하는 과정을 나타낸다.
먼저, 실시간 운영체제(RTOS)가 애플리케이션 태스크로부터 데이터 전송 요청 신호를 수신하면(201) 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 NPDU 사이즈 이하인지를 확인하여(202), 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 NPDU 사이즈를 초과하면 에러 메시지를 반환한다(205).
한편, 상기 확인 결과(202), 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 NPDU 사이즈 이하이면 전체 데이터를 해당 메모리 영역에 복사한 후(203), SNDCP 태스크로 데이터를 전송한다(204).
이와 마찬가지로, 시그널링 베이스의 태스크 간의 시그널링의 경우에는 최상위(상향링크 데이터 전송시) 또는 최하위(하향링크 데이터 전송시) 태스크가 데이터의 전송을 위한 메모리를 최초로 할당받은 후에 다음 태스크에게 시그널링할 때에는 각 데이터 흐름에 따라 데이터를 복사해서 원본은 전송한 태스크에서 버퍼링하고, 데이터 복사본은 전송받은 태스크에서 복사하여 다음 태스크로 전송하여야 한다.
즉, 실시간 운영체제(RTOS)에서 각각의 독립적인 태스크들은 다른 태스크의 메모리를 침범할 수 없으므로 데이터 전송을 위해서는 GPRS 스택에 포함된 태스크 또는 활성화되어 있는 애플리케이션의 수만큼 메모리를 할당하여야만 하므로, 메모리 사용의 비효율성이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 하나의 PDU(Protocol Data Unit)가 가질 수 있는 데이터의 크기(이는 서비스의 종류에 따라 다르다)에 따라 최대 7개의 PDP 컨텍스트(Context)가 활성화될 수 있음을 고려할 때, 메모리 사용의 비효율성은 더욱 커지는 문제점이 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 무선통신단말기 등에서 최상위(상향링크 데이터 전송시) 또는 최하위(하향링크 데이터 전송시) 태스크가 데이터의 전송을 위한 메모리를 최초로 할당받아 데이터를 버퍼링한 후, 다음 계층의 태스크에게는 데이터가 저장되어 있는 메모리의 포인터를 전달함으로써 제한된 메모리를 효과적으로 사용하도록 하기 위한, 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법에 있어서, 메모리 관리 태스크가 타 태스크로부터 데이터 전송 요청 신호를 수신하여, 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 데이터 사이즈 이하임을 확인하는 데이터 사이즈 확인 단계; 상기 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 데이터 사이즈 이하임에 따라 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값에 오프셋 영역을 더 포함시킨 크기로 데이터 메모리 할당이 가능함을 확인하는 메모리 할당 가능성 확인 단계; 상기 데이터 메모리의 할당이 가능함에 따라 데이터 메모리 영역을 할당하는 데이터 메모리 할당 단계; 및 상기 메모리 관리 태스크가 상기 할당한 데이터 메모리 영역의 시작 포인터를 상기 타 태스크로 반환하여, 다음 계층의 태스크로 전달될 수 있도록 하는 메모리 포인터 전달 단계를 포함한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에서는 GPRS 이동통신단말기에서 제한된 메모리를 효율적으로 사용하여 데이터의 파손시에 재전송할 수 있는 방법을 제안한다. 즉, 본 발명의 일실시예에서 각 GPRS 스택(Stack)은 트래픽 데이터(Traffic data)를 위한 일정 영역의 메모리를 할당받아 시그널링 데이터 파라미터를 이용하여 데이터 포인터를 넘겨주게 된다.
이를 위한 데이터 메모리는 실시간 운영체제(RTOS)가 관장하는 시그널링을 위한 커널 인터페이스(Kernel interface)의 메모리 할당과는 다르다. 즉, 본 발명에서 데이터 메모리는 태스크간에 정보를 교환하기 위한 시그널링에 사용되는 것이 아니라, 상향링크 데이터 전송(Uplink data transfer) 및 하향링크 데이터 전송(Downlink data transfer)의 데이터 전달(data flow)을 위해서 할당되는 메모리이다.
데이터 메모리의 할당은 데이터 전달(data flow)을 원하는 어느 태스크에서도 가능하다. 이 때, 데이터 메모리를 할당하기 위한 함수는 아래와 같다.
DtmuMem_Alloc(Int32 Data length, Int8 **DtmuMem, DtmuDirection);
첫번째 인자인 "Data length"는 함수를 호출하는 태스크에서 요구하는 메모리 사이즈를 바이트(byte)로 나타낸다. 태스크에서 할당을 요구할 수 있는 메모리 사이즈는 최대 32 Kbyte 까지 될 수 있으므로 부호없는 정수형(Int32 : Unsigned long)을 사용한다.
그런데, GPRS 스택(Stack)에서는 데이터가 하위 계층으로 내려갈 때마다 각 계층의 헤더가 덧붙여지게(Pading) 된다. 또한, 최상위 혹은 최하위 태스크는 얼마만큼의 계층을 거쳐 데이터가 전송될지 알 수가 없다. 그렇기 때문에 이 "Data length"는 전송시 거치게 될 계층(Layer)들의 헤더 사이즈를 고려하여 실제 사이즈보다 크게 결정되어야 한다.
즉, 최상위 혹은 최하위 태스크는 SNDCP 프레임에 데이터를 실어보낼 때 임의의 오프셋(offset) 이후에 데이터를 싣는다. 그리고, 시그널링 과정에서는 오프셋(offset)의 제일 앞부분인 시작 포인터를 넘겨주게 된다. 왜냐하면, 계층들간의 시그널 전송시마다 실제 데이터를 가리키는 포인터 값을 수정하여 전달하는 것은 프로세싱에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 또한, 오프셋(offset) 값은 메모리의 낭비를 줄이고, 오버플로우를 방지할 수 있도록 적절한 값으로 정해져야 한다.
두번째 인자인 "DtmuMem"은 할당받을 메모리의 시작 어드레스를 받아오기 위하여 이중포인터 형태를 사용한다. 만약, 리턴 주소로 널(NULL)이 반환된다면 데이터 메모리에 여유 메모리가 없어서 할당할 수 없다는 것을 나타내므로 전송하려고 하는 패킷은 모두 폐기되어야 한다.
세번째 인자인 "DtmuDirection"은 상향링크/하향링크(Uplink/Downlink)의 방향을 나타낸다. 예를 들어, 사용자 인터페이스 태스크(UI task)나 논리적연결제어 태스크(LLC Task)는 상향링크(Uplink)로 설정하고 매체접근제어 태스크(RLC-MAC Task)는 하향링크(Downlink)로 설정한다. SNDCP 태스크는 양방향 모두 설정할 수 있다. 도 3을 참조하여 데이터 메모리의 구조를 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명에 이용되는 데이터 메모리의 일실시예 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 이용되는 데이터 메모리는, 상향링크 예약 영역(Uplink Reserved Memory area), 하향링크 예약 영역(Downlink Reserved Memory area), 및 양방향 예약 영역(Cetral Memory Pool)을 포함한다.
상기 상향링크 예약 영역(Uplink Reserved Memory area)은 상기 하향링크 예약 영역(Downlink Reserved Memory area)의 두배(예를 들어, 20Kbyte) 정도를 차지하며, 이는 상항링크 데이터 전달시에 분할/압축(Segmentation / compression) 등으로 인하여 하향링크(Downlink)에 비해 태스크의 처리량이 많아지므로 메모리를 많이 사용하기 때문이다.
이에 비해, 상기 하향링크 예약 영역(Downlink Reserved Memory area)은 상기 상향링크 예약 영역의 절반(예를 들어, 10Kbyte) 정도를 차지한다.
각 태스크는 각 방향에 해당하는 메모리 영역을 할당받을 수 있다. 만약, 어느 한쪽 방향의 메모리가 모두 할당되었다면 양방향 예약 영역(Center Memory Pool)을 사용할 수 있다.
이 때, "UP_RSVD_SIZE_BYTE"는 상향링크 방향의 데이터 전송시에 메모리 할당 공간을 나타내며, "DN_RSVD_SIZE_BYTE"는 하향링크 방향의 데이터 전송시에 메모리 할당 공간을 나타낸다. 그리고, "UP_BUFF_SIZE_BYTES" 및 "DN_BUFF_SIZE_BYTES"는 실제로 할당할 수 있는 한계 사이즈를 나타내며, "UP_HYST_SIZE_BYTES" 및 "DN_HYST_SIZE_BITES"는 메모리 반환시에 다시 할당할 수 있는 임계값을 나타낸다.
이와 같이, 데이터 메모리 할당시에 무조건 상향링크/하향링크(Uplink/Downlink) 용으로 지정된 메모리 영역의 전체를 할당할 수 있는 것은 아니다. 왜냐하면, 중앙처리장치(CPU)의 처리속도에 비해 많은 데이터의 전송 또는 수신이 이루어지게 되면 예상했던 것보다 더 많은 메모리를 필요로 할 수도 있다. 이를 위하여 "UP_BUFF_SIZE_BYTES" 또는 "DN_BUFF_SIZE_BYTES" 까지의 여유 메모리를 선점할 수 있는 경우에 메모리를 할당한다.
만약, 전송 또는 수신되어야 할 시그널들이 모두 처리가 완료되어서 여유 메모리가 "UP_BUFF_SIZE_BYTES" 또는 "DN_BUFF_SIZE_BYTES" 이하로 떨어졌다 하더라도 "UP_HYST_SIZE_BYTES" 또는 "DN_HYST_SIZE_BYTES" 이하까지 여유 메모리가 생겨야지만 다시 데이터 메모리를 할당할 수 있도록 하여야 한다.
한편, 모든 태스크에서 빈번하게 메모리 할당을 요구할 수 있는 트래픽 데이터 전달(Traffic data flow)과 달리 대용량의 데이터 처리가 필요하거나 메모리 할당이 빈번하게 필요하지 않은 경우에는 도 4에 도시된 바와 같은 정적 데이터 블록 메모리(SDBM : Static Data Block Memory)를 사용한다. GPRS 스택(Stack) 내에서 이와 같이 큰 데이터 메모리를 요구하는 태스크는 오직 SNDCP 태스크뿐이다. 왜냐하면, SNDCP 태스크는 상위 계층으로부터 전달받은 큰 크기의 데이터를 쪼개어 압축한 후, 하위 계층으로 전송하여야 하기 때문이다.
즉, SNDCP 태스크는 데이터의 압축을 위해 약 100Kbyte의 메모리와 헤더의 압축을 위해 최대 20Kbyte를 필요로 한다. 따라서, 트래픽 데이터 전달(Traffic data flow)시 이용되는 데이터 메모리의 총 사이즈가 32Kbyte 이었던 것에 비하여 정적 데이터 블록 메모리(SDBM : Static Data Block Memory)의 총 사이즈는 128Kbyte로 설정한다.
정적 데이터 블록 메모리(SDBM : Static Data Block Memory)는 데이터 메모리와 마찬가지로 시그널링을 위한 커널(Kernel) 메모리와 별개의 독립적인 메모리 영역으로 구성되어 있다.
도 4는 본 발명에 이용되는 정적 데이터 블록 메모리(SDBM : Static Data Block Memory)의 일실시예 구조도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, "NextFreeBlock"은 현재 할당되어 있는 메모리 영역의 다음에 할당될 수 있는 메모리 포인터를 나타낸다. 이 때, 각 메모리는 블록(block) 단위로 할당되므로 다음에 할당되어야 하는 메모리를 블록(block) 수로 나타낸다.
또한, 할당되어 있는 메모리 블록의 시작 부분에는 할당되어 있는 메모리 블록수를 나타내는 할당 블록 수(numberOfAllocBlocks)와 메모리 할당을 요구한 태스크 아이디(Task Id)가 포함된 할당 블록 그룹 헤더(AllocBlockGroupHeader)가 포함되어 있다. 그리고, 할당 블록 그룹 헤더 이후에 데이터 처리를 위한 메모리 영역이 존재한다.
한편, 본 발명에 따른 메모리 관리 태스크는 데이터를 수신하는 RLC/매체접근제어 태스크, 데이터 전송을 요청하는 애플리케이션 태스크, 및 데이터 압축/해제를 수행하는 SNDCP 태스크 등과 같이 어느 태스크나 호출 가능하다. 그러므로, 본 발명에 따른 메모리 관리 태스크는 실제 할당할 수 있는 메모리를 제한하는 방식으로 메모리 오버플로어를 예방한다.
즉, 메모리 할당 중에 "UP_BUFF_SIZE_BYTES" 또는 "DN_BUFF_SIZE_BYTES" 이상의 메모리가 사용되고 있으면 메모리 할당 불가능 시그널(MemAboveBuffSizeInd)을 데이터 전송을 요청한 태스크(Task)에게 전송한다. 반대로, 여유 메모리가 "UP_HYST_SIZE_BYTES" 또는 "DN_HYST_SIZE_BYTES" 이하로 되는 경우에는 메모리 할당 시그널(MemBelowHystSizeInd)을 데이터 전송을 요청한 태스크(task)로 전송한다.
그러면, 데이터 전송을 요청한 태스크는 메모리 할당 불가능 시그널(MemAboveBuffSizeInd)을 받으면 더 이상 데이터를 상향링크/하향링크(Uplink/Downlink)로 전송하지 못하도록 "SendOff"로 설정하여 메모리 용량이 생길 때까지 기다리고, 반대로 메모리 할당 가능 시그널(MemBelowHystSizeInd)을 받으면 "SendOn"으로 설정하여 대기하고 있던 데이터를 다시 전송한다. 도 5를 참조하여 본 발명의 전체적인 동작 과정을 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 GPRS 이동통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 사용자 인터페이스 태스크(UI Task)의 요청에 의해 할당된 PDP 컨텍스트(Context)가 활성화(Activation)되면, 사용자 인터페이스 태스크(UI Task)는 GPRS 스택(Stack)을 이용하여 데이터를 GPRS 네트워크로 전송한다. 이를 상향링크 데이터 전송(Uplink Data Transfer)이라 한다. 상향링크 데이터 전송(Uplink Data Transfer)을 위하여 사용자 인터페이스(UI Task)는 무응답 타입의 패킷 데이터(Unacknowledged type packet data)를 전송하기 위하여 SNDCP 태스크로 "SnUnackDataReq"를 시그널링하고, 응답 타입의 패킷 데이터(Acknowledged type packet data)를 전송하기 위하여 "SnAckDataReq"를 시그널링한다.
그러면, 전송하려는 데이터의 메모리 할당은 메모리 관리 태스크에 의하여 이루어진다. 이 때, 메모리 관리 태스크는 최초 전송자가 사용자 인터페이스 태스크(UI Task)이므로 데이터(NPDU)에 대한 메모리 할당을 한 후, 그 포인터를 사용자 인터페이스 태스크(UI Tast)로 전송해준다.
하기의 [표 1]은 "SnAckDataReq" 시그널에 포함되는 데이터의 구조를 나타낸다.
NSAPI | 매핑되어 있는 NPAPI 정보 |
HeaderCompressType | 헤더가 압축된 방식 |
DataComplressType | 데이터가 압축된 방식 |
Npdu | SNDCP에 전송될 N-PDU |
즉, 메모리 관리 태스크가 애플리케이션 태스크(최초 데이터 전송을 요청한 태스크)로부터 데이터 전송 요청 신호를 수신하면(501), 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 NPDU 사이즈 이하인지를 확인하여(502), 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 NPDU 사이즈를 초과하면 에러 메시지를 반환한다(506).
한편, 상기 확인 결과(502), 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 NPDU 사이즈 이하이면 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값에 오프셋 영역(다음 계층의 헤더 및 테일을 더한 크기)을 더 포함시킨 크기로 데이터 메모리 할당이 가능한지를 판단한다(503).
상기 판단 결과(503), 할당이 가능하면 데이터 메모리 영역을 할당한 후(504), 할당한 메모리 영역의 시작 포인터를 반환하여, 다음 계층의 태스크로 전달될 수 있도록 한다(505).
상기 판단 결과(503), 할당이 가능하지 않으면 에러 메시지(널값)를 반환하여 다음에 메로리 할당이 가능해지면 전달되도록 한다(506).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같이 본 발명은, 무선통신단말기 등에서 최상위(상향링크 데이터 전송시) 또는 최하위(하향링크 데이터 전송시) 태스크가 데이터의 전송을 위한 메모리를 최초로 할당받아 데이터를 버퍼링한 후, 다음 계층의 태스크에게는 데이터가 저장되어 있는 메모리의 포인터를 전달함으로써, 제한된 메모리를 효과적으로 사용하고, 메모리의 낭비를 막을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 GPRS 시스템의 일실시예 구성도.
도 2는 종래의 GPRS 이동통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 3은 본 발명에 이용되는 데이터 메모리의 일실시예 구조도.
도 4는 본 발명에 이용되는 정적 데이터 블록 메모리(SDBM : Static Data Block Memory)의 일실시예 구조도.
도 5는 본 발명에 따른 GPRS 이동통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
11 : SGSN(Serving GPRS Support Node)
12 : 이동통신단말기
13 : GGSN(Gateway GPRS Support Node)
14 : 홈 위치 레지스터(HLR)
Claims (5)
- 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법에 있어서,메모리 관리 태스크가 타 태스크로부터 데이터 전송 요청 신호를 수신하여, 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 데이터 사이즈 이하임을 확인하는 데이터 사이즈 확인 단계;상기 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값이 최대 데이터 사이즈 이하임에 따라 패킷 헤더에 포함된 길이 필드의 값에 오프셋 영역을 더 포함시킨 크기로 데이터 메모리 할당이 가능함을 확인하는 메모리 할당 가능성 확인 단계;상기 데이터 메모리의 할당이 가능함에 따라 데이터 메모리 영역을 할당하는 데이터 메모리 할당 단계; 및상기 메모리 관리 태스크가 상기 할당한 데이터 메모리 영역의 시작 포인터를 상기 타 태스크로 반환하여, 다음 계층의 태스크로 전달될 수 있도록 하는 메모리 포인터 전달 단계를 포함하는 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 오프셋 영역은,전송시 거치게 될 계층(Layer)들의 헤더 및 테일의 사이즈를 고려하여 다음 계층들의 헤더 및 테일의 크기를 더한 것을 특징으로 하는 무선통신단말기에서의 트래픽 관리 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 데이터 메모리 할당 단계는,상기 메모리 할당 가능성 확인 결과, 기설정된 할당 가능 임계치 이상의 데이터 메모리가 사용되고 있으면 메모리 할당 불가능 시그널(MemAboveBuffSizeInd)을 상기 데이터 전송을 요청한 타 태스크(Task)로 전송하고, 여유 데이터 메모리가 기설정된 재할당 가능 이상이면 메모리 할당 시그널(MemBelowHystSizeInd)을 데이터 전송을 요청한 태스크(task)로 전송하는 것을 특징으로 하는 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 데이터 메모리는,실시간 운영체제(RTOS)가 관장하는 시그널링을 위한 커널 인터페이스(Kernel interface)의 메모리 할당과는 구분되는 영역으로 상향링크 데이터 전송(Uplink data transfer) 및 하향링크 데이터 전송(Downlink data transfer)의 데이터 전달(data flow)을 위해서 할당되는 메모리인 것을 특징으로 하는 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 데이터 메모리는,상항링크 데이터 전달시에 사용하기 위한 상향링크 예약 영역(Uplink Reserved Memory area), 하향링크 데이터 전달시에 사용하기 위한 하향링크 예약 영역(Uplink Reserved Memory area), 및 상향링크 예약 영역 및 하향링크 예약 영역이 모두 할당되었을 경우에 사용하기 위한 양방향 예약 영역(Center Memory Pool)을 포함하는 무선통신단말기에서의 트래픽 메모리 관리 방법.
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KR100851584B1 (ko) | 2007-02-06 | 2008-08-12 | 주식회사 케이티프리텔 | 문자 메시지를 이용한 응용 소프트웨어 제어 방법 및 장치 |
WO2014003327A1 (en) * | 2012-06-26 | 2014-01-03 | Lg Electronics Inc. | Method and apparatus for cancelling buffer status report in wireless communication system |
CN114651407A (zh) * | 2019-11-15 | 2022-06-21 | 高通股份有限公司 | ***存储器流管理 |
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2004
- 2004-03-16 KR KR1020040017708A patent/KR20050092606A/ko not_active Application Discontinuation
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