KR20110025049A - 압축 ｍａｃ 헤더를 이용한 ｍａｃ ｐｄｕ 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

압축 ｍａｃ 헤더를 이용한 ｍａｃ ｐｄｕ 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수신단에서 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Medium Access Control Protocol Data Unit: MAC PDU)을 수신하는 방법에 관한 것으로, 송신단으로부터 소정의 고정된 크기 및 소정 주기에 따라 생성되는 패킷 전송에 사용되는 압축 MAC 헤더(Compact MAC Header)를 포함하는 MAC PDU를 수신하는 단계 및 상기 수신한 MAC PDU에 대해 신호 처리 과정을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU 에 포함된 페이로드(payload)의 시퀀스 넘버(sequence number)를 나타내는 시퀀스 넘버 필드를 포함하는 MAC PDU 수신 방법에 관한 것이다.

Description

압축 ＭＡＣ 헤더를 이용한 ＭＡＣ ＰＤＵ 송수신 방법 및 장치{Method and Apparatus of transmitting and receiving MAC PDU using a MAC header}
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 압축 MAC 헤더를 이용한 MAC PDU(Medium Access Control Protocol Data Unit)의 송수신 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
인터넷을 기반으로 하는 통신 시스템은 일반적으로 5계층으로 이루어진 프로토콜 스택(Protocol Stack)으로 구성되며, 각 프로토콜 계층의 구성은 도 1과 같다.
도 1은 일반적으로 사용되는 인터넷 프로토콜 스택의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 인터넷 프로토콜 스택은 최상위 계층으로 응용계층, 전송 계층, 네트워크 계층, 링크계층 및 물리계층 순서로 구성된다. 응용계층은 FTP(File Transfer Protocol)/HTTP(Hypertext Transfer Protocol) / TCP(Transmission Control Protocol)/UDP(User Datagram Protocol)등의 네트워크 애플리케이션을 지원하기 위한 계층이다. 전송계층은 TCP/UDP 프로토콜을 사용하여 호스트 간의 데이터 전송 기능을 담당하는 계층이고, 네트워크 계층은 전송계층과 IP 프로토콜을 통한 소스(Source)에서 목적지(Destination)로의 데이터 전송 경로 설정을 수행하는 계층이다. 링크계층은 PPP/이더넷 프로토콜 등을 통해 주변 네트워크 개체간의 데이터 전송 및 매체접속제어(MAC: Medium Access Control)를 담당하는 계층이고, 물리계층은 유선 또는 무선 매체를 이용한 데이터의 비트 단위의 전송을 수행하는 최하위 계층이다.
도 2는 일반적으로 사용되는 데이터 전송을 위한 각 계층의 동작을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 송신측의 전송계층에서는 상위계층인 응용계층으로부터 수신한 메시지 페이로드(Payload, M)에 헤더 정보(H+)를 추가하여 새로운 데이터 유닛을 생성한다. 전송계층은 이를 다시 하위계층인 네트워크 계층으로 전송한다. 네트워크 계층에서는 전송계층으로부터 수신한 데이터에 네트워크 계층에서 사용되는 헤더 정보(Hn)를 추가하여 새로운 데이터 유닛을 생성하고, 이를 다시 하위계층인 링크계층으로 전송한다. 링크계층에서는 상위계층으로부터 수신한 데이터에 링크계층에서 사용하는 헤더 정보(Hl)를 추가하여 새로운 데이터 유닛을 생성하고, 이를 다시 하위계층인 물리계층으로 전송한다. 물리계층은 링크계층으로부터 수신한 데이터 유닛을 수신측으로 전송한다.
수신측의 물리계층은 송신측으로부터 데이터 유닛을 수신하여 자신의 상위 계층인 링크계층으로 데이터 유닛을 송신한다. 수신측에서는 각 계층별로 추가된 헤더를 처리하고, 헤더를 제거한 메시지 페이로드(M)를 상위계층으로 전송한다. 이와 같은 과정을 통해 전송측과 수신측간의 데이터 송수신이 수행된다.
도 2와 같이 송신측과 수신측간에 데이터 송수신을 위해 각 계층에서는 프로토콜 헤더를 추가하여 데이터 어드레싱(data addressing), 라우팅(routing), 포워딩(forwarding) 및 데이터 재전송 등의 제어 기능을 수행한다.
도 3은 일반적으로 사용되는 IEEE 802.16 시스템 기반의 무선 이동통신 시스템에서 정의하는 프로토콜 계층 모델을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 링크 계층에 속하는 MAC 계층은 3개의 부계층으로 구성될 수 있다. 먼저, 서비스 지정 수렴 부계층(Service-Specific Convergence Sublayer: Service-Specific CS)은 CS SAP(Service Access Point)를 통하여 수신된 외부 네트워크의 데이터를 MAC 부계층(Common Part Sublayer: CPS)의 MAC SDU(Service Data Unit)들로 변형시키거나 맵핑시킬 수 있다. 이 계층에서는 외부 네트워크의 SDU들을 구분한 후, 해당되는 MAC 서비스 플로우 식별자(SFID: Service Flow IDentifier)와 CID(Connection IDentifier)를 연관시키는 기능이 포함될 수 있다.
다음으로 MAC CPS는 시스템 엑세스, 대역폭 할당, 연결(connection) 설정 및 관리와 같은 MAC의 핵심적인 기능을 제공하는 계층으로, MAC SAP를 통해 다양한 CS들로부터 특정 MAC 연결에 의해서 분류된 데이터를 수신한다. 이때 물리 계층을 통한 데이터 전송과 스케쥴링에 서비스품질(QoS: Quality of Service)가 적용될 수 있다. 또한, 암호화 부계층(Security Sublayer)은 인증(Authentication), 보안키 교환(security key exchange)과 암호화 기능을 제공할 수 있다.
MAC 계층은 연결 지향형(connection-oriented) 서비스로, 전송 연결(transport connection)의 개념으로 구현된다. 시스템에 단말이 등록될 때 서비스 플로우(Service Flow)가 단말과 시스템간의 협상에 의하여 규정될 수 있다.
만약 서비스 요구가 변경되면 새로운 연결이 설정될 수 있다. 여기에서, 송 연결은 MAC 및 서비스 플로우를 이용하는 동위 수렴(peer convergence) 프로세스들 간의 매핑을 정의하며, 서비스 플로우는 해당 연결에서 교환되는 MAC PDU의 QoS 파라미터들을 정의한다.
전송 연결상의 서비스 플로우는 MAC 프로토콜의 운영에 있어서 핵심적 역할을 수행하며, 상향링크 및 하향링크의 QoS 관리를 위한 매커니즘을 제공한다. 특히, 서비스 플로우들은 대역폭 할당 과정과 결합될 수 있다.
일반적인 IEEE 802.16 시스템에서 단말은 무선 인터페이스마다 48비트 이의 범용(universal) MAC 주소(address)를 가질 수 있다. 이 주소는 단말의 무선 인터페이스를 유일하게 정의하며, 초기 레인징 과정 동안 단말의 접속을 설정하기 위하여 사용될 수 있다. 그리고 기지국은 단말들을 단말 각각의 서로 다른 식별자(ID)로 검증하기 때문에 범용 MAC 주소는 인증 프로세스의 일부로도 사용될 수 있다.
각각의 연결(connection)은 16비트 길이의 연결 식별자(CID: onnection
IDentifier)에 의하여 식별될 수 있다. 단말의 초기화가 진행되는 동안 리 연결(management connection) 2개의 쌍(상향링크 및 하향링크)이 단말과 기지국간에 설정되며, 관리 연결까지 포함하여 3개의 쌍이 선택적으로 사용될 수 있다.
상술한 계층구조 하에서 송신단과 수신단이 데이터를 교환하기 위하여, 매체접속제어 서비스 데이터 유닛(MAC SDU: Medium Access Control Service data unit)들을 전송하는 경우를 가정한다. 이때 MAC SDU는 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(MAC PDU: Medium Access Control Packet Data Unit)으로 가공된다. 이러한 MAC PDU를 생성하기 위하여 기지국이나 단말은 MAC PDU에 MAC 헤더를 포함시킬 수 있다.
일반적으로 전송하려는 패킷에 대해 단편화, 패킹 또는 자동재전송요청(Automatic Retransmit reQuest: ARQ)를 적용하는 경우, 해당 MAC PDU에 그와 관련된 정보를 포함하기 위하여 확장헤더들 중에서도 단편화 패킹 확장헤더(Fragmentation and Packing Extended Header: FPEH)를 사용할 수 있다.
이때, 음성패킷(Voice over Internet Protool: VoIP)과 같은 일정 주기로 생성되며 고정된 작은 크기를 갖는 데이터에 대해서는 압축 MAC 헤더(Compact MAC header: CMH)를 사용하고, 단편화 또는 패킹을 적용하지 않고 전송하는 경우가 일반적이다. 또한, 오류 검사를 수행하는 경우에는, MAC SDU 단위에 적용하는 ARQ 리오더링이 아닌 MAC PDU 단위에 적용하는 하이브리드 자동재전송요청(Hybrid-ARQ: HARQ) 리오더링(reordering)을 이용하게 된다. 따라서, 실질적으로 VoIP와 같은 패킷에 HARQ 리오더링을 수행하는 경우, MAC PDU는 재전송하는 데이터를 다음에 전송되는 새로운 데이터와 구분하기 위해 필요한 해당 데이터에 대한 시퀀스 넘버를 포함하기 위해 FPEH를 수반하게 된다.
이 경우, 압축 MAC 헤더(최소 1바이트 크기)를 포함하는 VoIP 패킷에 최소 2 바이트 크기의 FPEH 를 부가하더라도, MAC 헤더의 크기는 3 바이트 이상이 되어 VoIP 패킷 전송시 불필요한 자원 낭비가 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 시퀀스 넘버를 포함하는 효율적인 압축 MAC 헤더 구조 및 이를 사용하여 서비스를 제공하는 방법을 제안하고자 한다.
또한, MAC PDU 전송을 위해 기지국과 단말이 수행하는 서비스 연결 과정에서 이후 전송하려는 MAC PDU에서 사용하려는 MAC 헤더의 타입에 대한 정보 공유를 통해, 보다 효율적인 서비스를 제공하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 실시예들에서 언급된 압축 MAC 헤더 (Compact MAC header: CMH)는 다른 명칭으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 단 패킷 MAC 헤더(Short Packet MAC Headr: SPMH)로 언급되며 동일한 의미로 사용될 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 송신단에서 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Medium Access Control Protocol Data Unit: MAC PDU)을 전송하는 방법은, 송신단으로부터 소정의 고정된 크기 및 소정 주기에 따라 생성되는 패킷 전송에 사용되는 압축 MAC 헤더(Compact MAC Header)를 포함하는 MAC PDU를 수신하는 단계 및 상기 수신한 MAC PDU에 대해 신호 처리 과정을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 압축 MAC 헤더는, 상기 MAC PDU에 포함되는 페이로드(payload)의 시퀀스 넘버(sequence number)를 나타내는 시퀀스 넘버 필드를 포함한다.
상기 시퀀스 넘버 필드는, 상기 압축 MAC 헤더를 포함하는 MAC PDU에 하이브리드 자동재전송요청(Hybrid-Automatic Retransmission reQuest: HARQ)이 적용될 때, 재전송되는 MAC PDU에 포함되는 페이로드에 대응하는 시퀀스 넘버를 나타낼 수 있다.
바람직하게는, 상기 시퀀스 넘버 필드는 4비트가 할당될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 수신한 MAC PDU에 대해 신호 처리 과정을 수행하는 단계는, 상기 시퀀스 넘버 필드에서 나타내는 상기 MAC PDU 페이로드의 시퀀스 넘버를 토대로 상기 수신한 MAC PDU가 재전송된 MAC PDU인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU 전송에 사용되는 서비스 플로우를 식별하기 위한 플로우 식별자(Flow ID)를 포함하는 플로우 식별자 필드를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 플로우 식별자 필드는 4비트가 할당될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 MAC PDU 수신 방법은, 상기 송신단으로부터 상기 MAC PDU 전송을 위한 동적 서비스 연결 요청 메시지를 수신하는 단계 및 상기 동적 서비스 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 MAC PDU 전송에 이용되는 서비스 플로우 식별자 및 상기 MAC PDU에 포함되는 MAC 헤더 타입 파라미터를 포함하는 동적 서비스 연결 응답 메시지를 상기 송신단으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 MAC 헤더 타입 파라미터는, 발전된 일반 MAC 헤더(Advernced Generic MAC Header) 및 상기 압축 MAC 헤더 중 어느 하나를 지시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 MAC PDU 수신 방법은 상기 수신한 동적 서비스 연결 응답 메시지에 포함된 상기 서비스 플로우 식별자와 상기 압축 MAC 헤더에 포함된 상기 서비스 플로우 식별자를 비교하여 상기 MAC PDU에 포함된 MAC 헤더가 상기 MAC 헤더 타입 파라미터에 대응되는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 수신한 MAC PDU에 대해 신호 처리 과정을 수행하는 단계는, 상기 판단 결과에 따라 상기 MAC PDU에 포함된 상기 MAC 헤더 타입에 대응되는 신호 처리 과정으로 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 동적 서비스 연결 요청 메시지는 동적 서비스 추가 요청(AAI_DSA-REQ) 메시지 또는 동적 서비스 변경 요청(AAI_DSC-REQ) 메시지이고, 상기 동적 서비스 연결 응답 메시지는 동적 서비스 추가 응답(AAI_DSA-RSP) 메시지 또는 동적 서비스 변경 응답(AAI_DSC-RSP) 메시지일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU에 수반되는 확장헤더(extended header)의 존재 여부를 지시하는 확장헤더 수반 지시자 필드 및 상기 MAC PDU의 길이(length) 정보를 나타내는 길이 필드 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 확장헤더 수반 지시자 필드는 1비트가 할당되고, 상기 길이 필드는 7비트가 할당될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 압축 MAC 헤더의 크기는 2바이트일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신단에서 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Medium Access Control Protocol Data Unit: MAC PDU)을 전송하는 방법은, 소정의 고정된 크기 및 소정 주기에 따라 생성되는 패킷 전송에 사용되는 압축 MAC 헤더(Compact MAC Header)를 포함하는 MAC PDU를 생성하는 단계 및 상기 생성된 MAC PDU를 수신단으로 전송하는 단계를 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Medium Access Control Protocol Data Unit: MAC PDU)을 수신하는 수신 장치는, 상기 MAC PDU를 수신하기 위한 수신 모듈 및 상기 수신한 MAC PDU에 대한 신호 처리 과정을 수행하기 위한 프로세서를 포함하되, 상기 수신 모듈을 통해 송신 장치로부터 소정의 고정된 크기 및 소정 주기에 따라 생성되는 패킷 전송에 사용되는 압축 MAC 헤더(Compact MAC Header)를 포함하는 MAC PDU를 수신한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수신 장치의 상기 프로세서는, 상기 시퀀스 넘버 필드에서 나타내는 상기 수신한 MAC PDU에 포함되는 페이로드의 시퀀스 넘버를 토대로 상기 수신한 MAC PDU가 재전송된 MAC PDU인지 여부를 판단할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Medium Access Control Protocol Data Unit: MAC PDU)을 전송하는 송신 장치는, 소정의 고정된 크기 및 소정 주기에 따라 생성되는 패킷 전송에 사용되는 압축 MAC 헤더(Compact MAC Header)를 포함하는 MAC PDU 를 생성하는 MAC PDU 생성부 및 상기 생성된 MAC PDU를 수신 장치로 전송하기 위한 송신 모듈을 포함한다.
상술한 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 MAC PDU는 MPDU로 변경되어 사용될 수 있다.
상기 실시형태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기지국과 단말의 서비스 연결 과정에서 MAC 헤더 타입에 관한 정보를 공유함으로써, 보다 효율적인 통신의 수행이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, VoIP와 같이 작은 패킷을 HARQ 리오더링하는 경우 필요한 시퀀스 넘버 정보를 포함하는 압축 MAC 헤더를 사용함으로써, 확장헤더 수반에 따른 MAC 헤더 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 압축 MAC 헤더에 해당 서비스 플로우를 식별하기 위한 플로우 식별자(Flow ID)를 포함시킴으로써, 이를 수신하는 수신단에서는 플로우 맵핑 과정에서 발생하는 프로세싱 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 일반적으로 사용되는 인터넷 프로토콜 스택의 일례를 나타내는 면이다.
도 2는 일반적으로 사용되는 데이터 전송을 위한 각 계층의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3은 일반적인 IEEE 802.16 시스템의 계층 구조를 나타낸다.
도 4는 IEEE 802.16 시스템에서 사용되는 연결(Connection)과 서비스 흐름(SF: Service Flow)을 나타내는 도면이다.
도 5는 일반적으로 사용되는 IEEE 802.16 시스템 기반의 무선 MAN 이동통신 시스템에서 정의하는 MAC PDU(MAC Protocol Data Unit) 형태의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더의 또 다른 실시예들을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단말이 기지국에 MAC PDU 전송을 위해 서비스 연결 과정을 수행하는 과정의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신 장치에서 MAC PDU 생성부 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상술한 본 발명의 실시예들이 수행될 수 있는 단말 및 기지국을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 효율적인 데이터 전송을 위한 MAC 헤더들을 개시한다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 단말 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(MS: Mobile Station)'은 UE(User Equipment), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal) 또는 단말(Terminal) 등의 용어로 대체될 수 있다.
또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 단말이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 단말이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들은 IEEE 802.16 시스템의 표준 문서인 P802.16-2004, P802,16e-2005 및 P802.16m-2010 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 4는 IEEE 802.16 시스템에서 사용되는 연결(Connection)과 서비스 플로우(SF: Service Flow)을 나타내는 도면이다.
도 4와 같이 MAC 계층의 논리적 연결(logical connection)은 상위 서비스 플로우(SF)에 대한 QoS를 제공하기 위하여, SF를 QoS 파라미터가 정의된 논리연결과 매핑(mapping)시킨다. 또한, 논리적 연결은 해당 연결에 대한 데이터 전송을 위하여 적절한 스케줄링을 통해 MAC 계층에서의 QoS를 제공하기 위하여 정의된다. MAC 계층에서 정의되는 연결의 종류는 MAC 계층에서 단말의 관리를 위하여 단말 별로 할당하는 관리연결(Management Connection)과 상위 서비스 데이터 전송을 위해 서비스 플로우과 매핑되는 전송연결(Transport Connection)이 있다.
도 5는 IEEE 802.16 시스템 기반의 무선 MAN 이동통신 시스템에서 정의하는 MAC PDU(MAC Protocol Data Unit) 형태의 일례를 나타내는 도면이다.
일반적으로 제 2 계층 이하의 링크 계층(즉 Link layer 또는 MAC layer)과 물리 계층(Physical layer)은 LAN, Wireless LAN, 3GPP/3GPP2 또는 Wireless MAN 등의 각 시스템에 따른 프로토콜과 그에 따른 MAC PDU의 헤더 포맷이 다르게 정의된다. MAC 헤더는 링크 계층에서의 각 노드들 간의 데이터 전달 위해 노드의 MAC 주소 또는 링크 주소를 포함하며, 헤더 오류 검사(header error check) 및 링크 계층 제어 정보를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 각각의 MAC PDU는 일정한 길이의 MAC 헤더로 시작된다. 헤더는 MAC PDU의 페이로드(payload) 앞에 위치한다. MAC PDU는 하나 이상의 확장헤더(extended header)를 포함할 수 있고, 확장헤더는 MAC 헤더 뒤에 위치하며, 확장헤더가 포함되는 경우 페이로드는 확장헤더 뒤에 위치한다. MAC PDU의 페이로드는 서브헤더, MAC SDU 및 단편(Fragment)을 포함할 수 있는데, 가변적인 바이트 수량을 표현할 수 있도록 페이로드 정보의 길이는 변경될 수도 있다. 이에 따라, MAC 부계층은 메시지의 포맷이나 비트 패턴을 인식하지 않고도 상위계층의 다양한 트래픽 타입을 전송할 수 있다. 도 5에 도시되어 있지는 않지만, MAC PDU에는 오류 검출을 위한 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 포함될 수 있다.
MAC 헤더는 크게 세 가지 타입으로, 헤더 뒤에 페이로드를 포함하는 발전된 일반 MAC 헤더(Advenced-Generic MAC Header: AGMH), VoIP와 같은 애플리케이션을 지원하기 위한 압축 MAC 헤더(Compact MAC Header: CMH) 및 대역폭 요청 등의 제어를 위한 MAC 시그널링 헤더(MAC signaling header)로 구분될 수 있다. 헤더 뒤에 페이로드를 동반하는 AGMH는 MAC 제어 메시지 및 수렴계층(CS)의 데이터를 포함하는 DL/UL MAC PDU의 시작 부분에 위치하며, IEEE 802.16e이하에서는 일반 MAC 헤더(GMH)로 지칭된다.
표 1은 IEEE 802.16 시스템을 기반으로 하는 무선 통신 시스템에서 사용되는 발전된 일반 MAC 헤더(Advanced Generic MAC header) 포멧의 일 예를 나타내는 것이다.
Syntax Size( bit ) Notes
Advanced Generic MAC header(){ 　
Flow ID 4 Flow Identifer
EH 1 Extended header presence indicator; When set to '1', this field indicates that an　 Extended Header is present following this GMH.
Length 11 This field indicates the length in bytes of MAC PDU including the GMH and extended header if present.
} 　 　
표 1을 참조하면, 발전된 일반 MAC 헤더는 해당 발전된 일반 MAC 헤더를 사용하는 MAC PDU가 전송되는 서비스 플로우를 다른 서비스 플로우로부터 식별하기 위한 식별자를 포함하는 플로우 식별자 필드(Flow ID), 해당 MAC PDU의 확장헤더 수반 여부를 지시하는 확장헤더 수반 지시자 (EH presence indicator) 및 해당 MAC PDU의 길이 정보를 포함하는 길이 필드(Length)를 포함한다.
확장헤더 수반 지시자 필드에 1 비트가 할당되는 경우, 해당 필드에 '1'이 설정되면 확장헤더의 수반을 나타내고, 해당 필드에 '0'이 설정되면 확장헤더가 수반되지 않는 것을 나타낸다. 길이 필드(Length)는 확장헤더가 수반되는 경우 확장헤더를 포함하는 MAC PDU의 길이 정보를 나타내고, 바이트 단위로 표시되고, 11비트가 할당된다.
다음으로, VoIP와 같이 고정된 작은 크기의 데이터로 소정 주기로 생성되며 ARQ를 적용하지 않는 애플리케이션을 지원할 때 압축 MAC 헤더를 이용할 수 있다.
표 2는 IEEE 802.16 시스템을 기반으로 하는 무선 통신 시스템에서 사용되는 압축 MAC 헤더 포멧(Compact MAC Header)의 일 예를 나타내는 것이다.
Syntax Size( bit ) Notes
Compact MAC header(){ 　 　
EH 1 Extended header presence indicator; When set to '1', this field indicates that an Extended Header is present following this CMH.
Length 7 This field indicates the length in bytes of MAC PDU including the CMH and extended header if present.
} 　 　
표 2를 참조하면, 압축 MAC 헤더는 확장헤더 포함 여부 지시자를 포함하는 확장헤더 수반 지시자 필드(EH presence indicator) 및 압축 MAC 헤더를 포함하는 MAC PDU의 길이를 지시하는 길이 필드(Length)를 포함한다.
압축 MAC 헤더는 자원 할당시 지속 할당(persistent allocation)이나 그룹 할당(group allocation)과 같이 기지국과 단말이 이미 협상한 자원 할당 위치에서 사용되는 헤더이므로, 플로우 식별자를 포함하지 않아도 수신측에서는 해당 위치에서 압축 MAC 헤더임을 식별할 수 있다. 따라서, 압축 MAC 헤더는 발전된 일반 MAC 헤더와 달리 플로우 식별자를 포함하는 필드(Flow ID)를 포함하지 않는다. 또한, 지속 할당이나 그룹 할당은 VoIP와 같은 주기적이고 단-패킷(short packet)에 대한 자원할당방식으로 사용되므로, 압축 MAC 헤더의 길이는 VoIP 패킷 크기에 따라 7비트 범위내에서 구현될 수 있다. 그러므로, 표 2에 예시된 것처럼, 압축 MAC 헤더는 확장헤더 수반 지시 필드에는 1비트를 할당하고, 길이 필드에는 7비트를 할당함으로써, 1byte 크기를 갖을 수 있다.
한편, MAC PDU는 해당 MAC PDU를 통해 전송하려는 정보의 특성 또는 해당 MAC PDU에 적용하는 전송 방법 등에 따라 해당하는 확장헤더를 하나 이상 더 수반할 수 있다. 확장헤더는 MAC 헤더 뒤에 바로 삽입되며 페이로드가 수반되는 경우에는 페이로드 앞에 삽입된다.
확장헤더는 MAC PDU에서 MAC 헤더 뒤에 삽입되는 서브 헤더로서, MAC PDU에 포함되는지 여부는 발전된 일반 MAC 헤더 또는 압축 MAC 헤더의 확장헤더 포함 여부 지시 필드를 통해 알릴 수 있다. 다만, MAC 시그널링 헤더의 경우 확장헤더를 수반하지 않는다.
표 3은 IEEE 802.16 시스템을 기반으로 하는 무선 통신 시스템에서 사되는 일반적인 확장헤더 포멧의 일 예를 나타내는 것이다.
Syntax Size( bit ) Notes
Extended Header(){ 　 　
LAST 1 Last Extended Header indicator:
0 = one or more extended header floows the current extended header unless specified otherwise;
1 = this extended header is the last exteded header unless specified otherwise
Type TBD Type of extended header
Body Contents Variable Type dependent content
} 　 　
표 3을 참조하면, 확장헤더는 해당 확장헤더 뒤에 다른 확장 헤더가 하나 이상 더 수반되는지 여부를 지시하는 확장 헤더 수반 지시 필드(Last), 해당 확장헤더의 타입을 지시하는 확장헤더 타입 필드(Type) 및 확장헤더 타입 필드에서 지시되는 확장헤더에 관련된 정보들을 포함하는 하나 이상의 필드로 구성되는 확장헤더 바디 필드(Body Contents)로 구성된다.
상기 다른 확장헤더 수반 지시 필드(Last)에 1비트가 할당되는 경우, 예를 들어, 해당 필드에 '0'이 설정되면 해당 MAC PDU에서 현재 확장헤더 뒤에 하나 이상의 확장헤더가 더 수반되는 것을 지시한다. 반면, 해당 필드에 '1'이 설정되면 해당 MAC PDU에서 현재 확장헤더가 마지막으로 포함된 확장헤더임을 나타낼 수 있다.
확장헤더 바디 필드(Body Contents)는 확장헤더 타입 필드(Type)에서 지시하는 확장헤더 타입에 따라 포함하는 정보 및 바디 필드의 길이가 결정된다. 확장헤더 타입에 대해서는 표 4를 참조하여 설명하도록 한다.
Extended header type Description
Fragmentation and Packing Extended Header
(단편화 패킹 확장헤더)		 단일 전송 연결에 관한 페이로드를 수반하는 MAC PDU에 대해 단편화, 패킹 또는 시퀀스 넘버를 적용할 때 사용하는 확장헤더
MAC Control Extended Header
(MAC 제어 확장헤더)		 MAC PDU가 제어 연결에 관한 페이로드를 포함할 때 사용하는 확장헤더
Multiplexing Extended Header
(멀티플렉싱 확장헤더)		 동일한 MAC PDU에서 멀리플렉싱된 동일한 SA(security association)에 관련된 멀리플렉싱 연관에 관한 페이로드를 포함할 때 사용하는 확장헤더
Message ACK Extended Header
(메시지 수신확인 확장헤더)		 기지국 및 단말에서 MAC 제어 메시지의 수신 확인을 지시하기 위해 사용하는 확장헤더
Sleep Control Extended Header
(수면 제어 확장헤더) 		기지국 또는 단말에서 수면 사이클 동작과 관련된 제어 시그널링을 전달하기 위해 사용하는 확장헤더
Correlation Matrix Feedback Extended Header
(상관관계 행렬 피드백 확장헤더) 		기지국이 2 또는 4개의 전송 안테나를 사용할 때 양자화된 전송 상관관계 행렬을 요청하는 Feedback polling A-MAP IE에 대한 응답으로 단말에서 사용하는 확장헤더
MIMO Feedback Extended Header
(MIMO 피드백 확장헤더)		 광대역 또는 서브대역 정보의 피드백을 요청하는 Feedback polling A-MAP IE에 대한 응답으로 단말에서 사용하는 확장헤더
Piggybacked Bandwidth Request Extended Header
(피지백된 대역폭 요청 확장헤더) 		단말이 하나 이상의 플로우에 대한 피비백된 대역폭을 요청할때 사용하는 확장헤더
MAC PDU Length Extended Header
(MAC PDU 길이 확장헤더)		 MAC PDU 길이가 2047 바이트 이상일 때 해당 MAC PDU에 부가되는 확장헤더
ARQ Feedback Extended Header
(ARQ 피드백 확장헤더)		 ARQ 수신부에서 피드백 정보를 전송할 때 사용하는 확장헤더
표 4에서 설명된 다수의 확장헤더 중, FPEH는 단일 전송 연결에 관한 페이로드를 수반하는 MAC PDU가 단편화 또는 패킹되거나 또는 ARQ를 적용하고자 할 때, 해당 MAC PDU에 수반된다. 이때, MAC 헤더로는 발전된 일반 MAC 헤더를 사용하게 된다. 또는, 단편화, 패킹 또는 ARQ 등이 적용되지 않더라도 VoIP와 같이 작은 크기의 데이터 패킷에 대해 HARQ 리오더링을 적용하는 경우, 재전송되는 패킷에 대한 시퀀스 넘버 정보를 포함하기 위해 FPEH를 수반할 수 있다. 이때, MAC 헤더로는 압축 MAC 헤더를 사용한다.
표 5는 IEEE 802.16 시스템을 기반으로 하는 무선 통신 시스템에서 사용되는 단편화 패킹 확장헤더(FPEH) 포멧의 일 예를 나타내는 것으로, 이에 포함된 필드들에 대한 설명은 표 5와 같다.
Syntax Size( bit ) Notes
FPEH(){ 　
RI(Re-arrangement header Indicator) 1 Re-arrangement header indicator 포함
-'0'비트 설정 : ARQ 재배열을 지시하지 않을 경우
-'1'비트 설정: ARQ 재배열 지시
SN(Sequence Number) 10 SN은 연결(connection) 단위로 유지된다.
-non-ARQ 연결에 대해, 'SN'은 페이로드를 포함하는 MAC PDU의 시퀀스 넘버를 나타내고, 'SN' 값은 MAC PDU별로 1씩 증가한다.
-ARQ 연결에 대해, 'SN'은 ARQ 블럭 시퀀스 넘버를 나타낸다.
FC(Fragment Control) 2 단편화 제어에 관한 정보 포함
AFI(ARQ Feedback IE) 1 ARQ feedback IE indicator 포함
-'0'비트 설정: ARQ feedback IE가 MAC PDU에 포함되지 않는 경우
-'1'비트 설정: ARQ feedback IE가 FPEH 이후에 수반되는 경우
AFP(ARQ Feedback Poll) 1 ARQ feedback poll indicator 포함
-'0'비트 설정: ARQ feedback poll을 포함하지 않는 경우
-'1'비트 설정: 일반 MAC 헤더(GMH)에서 지시되는 연결에 관한 ARQ feedback poll을 포함하는 경우
If(RI=1){ 　
LSI(Last ARQ Sub-block Indicator)
 1 Last ARQ sub-block indicator
-'0'비트 설정: 해당 MAC PDU에 포함되지 않은 단일 ARQ 블럭에서 마지막 ARQ 서브 블럭을 지시하는 경우
-'1'비트 설정: 해당 MAC PDU에 포함된 단일
SSN(Sub-SN) TBD Sub-SN of the first ARQ sub-block
첫번째 ARQ 서브블록의 서브-시퀀스 넘버
} 　
Do{ 　
End 1 Indication of more information
-'0'비트 설정: 'Length'필드 및 다른 'End'필드가 더 포함되는 경우
-'1'비트 설정: 더 포함되는 'Length'필드 및 다른 'End'필드가 없는 경우
If(End=0){ 　
Length 11 This field indicates the length of SDU or SDU fragment.
} 　
}while(!End) 　
Reserved variable }
} 　
표 5를 참조하면, FPEH에 포함되는 시퀀스 넘버 필드(SN)는 ARQ 연결을 위해 사용되는 경우가 아닌 경우에는, 페이로드를 수반하는 MAC PDU의 시퀀스 넘버를 나타내며, 각 MAC PDU에 대해 1씩 증가하게 된다. 만약, FPEH를 ARQ 연결에 대해 사용하는 경우, 시퀀스 넘버 필드에 설정되는 값은 ARQ 블록의 시퀀스 넘버를 나타낸다.
FPEH에서 재배열 헤더 식별자(RI)가 '0'으로 설정되고, 더 많은 정보가 포함되는지를 나타내는 종료 필드(End)가 '0'으로 설정되는 경우 최소 2 바이트의 길이를 갖게 된다. 만약, 데이터를 전송하려는 경우, VoIP 패킷의 HARQ 리오더링을 위해 MAC PDU는 일반 MAC 헤더 및 압축 MAC 헤더를 포함하는 MAC PDU에 FPEH를 수반할 수 있다.
여기서, 압축 MAC 헤더를 포함하는 SDU는 주기적으로 전송되는 작은 패킷인 VoIP와 같은 패킷에 사용된다. 이때, VoIP와 같은 패킷에 대해서 단편화, 패킹, ARQ 등이 발생하지 않게 되며, HARQ 리오더링을 위해 FPEH에서는 SN 필드만을 사용하게 된다. 또한, VoIP 패킷은 소정의 주기로 다른 데이터에 비하여 작은 패킷으로 생성되므로, SN 필드에 많은 비트량을 할당할 필요가 없다. 압축 MAC 헤더를 포함하는 VoIP 패킷에 최소 크기(예를 들어, 2 바이트)의 FPEH를 부가하더라도, 헤더의 크기는 3 바이트가 되며, VoIP 패킷 전송시 불필요한 자원 낭비가 발생하게 된다.
또한, 상술한 것처럼 압축 MAC 헤더는 기지국과 단말이 미리 약속한 자원 할당 위치에서 사용되고, 전송 오버헤드를 줄이기 위해 Flow ID 필드를 포함하지 않는데, 경우에 따라서는 기지국과 단말이 압축 MAC 헤더를 포함한 MAC PDU를 수신할 때 플로우 맵핑 과정을 수행할 필요가 있다. 예를 들어, 다중 지속 할당(multiple PA) 또는 그룹 자원 할당을 이용하는 경우, 기지국과 단말이 각각의 다른 자원 할당이 어떤 서비스에 맵핑되는지 알기 위해서 각 자원 할당시 해당 플로우를 맵핑해야 한다. 따라서, 매 해당 위치에서 'Flow ID' 필드를 포함하지 않는 압축 MAC 헤더를 수신하는 경우, 기지국 및 단말은 플로우 맵핑 과정을 수행하여야 하고, 이는 프로세싱 오버헤드를 증가시키게 된다.
따라서, 본 발명은 VoIP 패킷과 같은 소정 주기로 전송되는 작은 크기의 패킷 전송시 이용할 수 있는 효율적인 압축 MAC 헤더 구조를 이용하여 신호를 전송하는 방법을 제안하고자 한다. 또한, 기지국과 단말이 MAC 헤더 타입에 관하여 협상하는 단계를 통해 서비스를 제공하는 방법을 제안하고자 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더 구조의 일 예를 나타내는 도면이다. 이하, 본 명세서에서 도 6을 포함한 MAC 헤더 구조를 나타내는 블럭의 한 눈금은 1비트, 가로열은 1바이트를 각각 나타내며, 아래로 갈수록 최상위 비트(MSB)에서 최하위 비트(LSB)로 순서대로 배치됨을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더는 서비스 플로우의 식별자를 포함하는 플로우 식별 필드(Flow ID, 601), 압축 MAC 헤더 뒤에 하나 이상의 확장헤더가 수반되는지 여부를 지시하는 확장헤더 수반 지시 필드(EH presence indicator, 602), 압축 MAC 헤더를 포함하는 해당 MAC PDU의 길이 정보를 포함하는 길이 필드(Length, 603) 및 시퀀스 넘버를 포함하는 시퀀스 넘버 필드(SN, 604)를 포함하여 구성될 수 있다. 각 필드에 대한 설명은 표 6을 참조하여 간략하게 설명하도록 한다.
표 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더 포멧의 일 예를 나타내는 것이다.
Syntax Size( bit ) Notes
Compact MAC Header(){ 　
Flow ID 4 플로우 식별자
EH 1 확장헤더 수반 여부 지시자
Length 7 CMH를 포함하는 MAC PDU의 길이에 관한 정보를 bytes 단위로 나타냄. 확장헤더가 수반되는 경우 확장헤더까지 포함한 길이 정보 수반
SN 4 각 MAC PDU에 대해 1씩 증가하는 MAC PDU 페이로드 시퀀스 넘버를 포함.
}
도 6 및 표 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더는 4비트의 플로우 식별자 필드(Flow ID), 1비트의 확장헤더 수반 지시 필드(EH presence indicator), 127 바이트 길이의 MAC PDU를 지원할 수 있는 7비트의 길이 필드(Length) 및 4비트의 시퀀스 넘버 필드(SN)로 구성될 수 있다. 이 경우, 압축 MAC 헤더의 크기는 2바이트로 구현될 수 있다.
플로우 식별자 필드(601)는 해당 압축 MAC 헤더가 사용되는 서비스 플로우의 식별정보를 포함한다.
시퀀스 넘버 필드(604)는 해당 MAC PDU의 페이로드에 대응하는 시퀀스 넘버 정보를 포함한다. 특히, 압축 MAC 헤더는 VoIP와 같이 작은 크기의 소정 주기로 생성되는 패킷 전송시 사용하므로, 오류 검사시 ARQ를 적용하지 않고 HARQ를 적용할 수 있다. 따라서, 표 5에서 상술한 FPEH에 포함되는 시퀀스 넘버 필드와 달리, 압축 MAC 헤더의 시퀀스 넘버 필드는 ARQ를 적용하지 않은 경우의 페이로드를 수반하는 MAC PDU에서 포함된 페이로드에 대한 시퀀스 넘버를 포함한다. 이때, 상기 시퀀스 넘버 필드에 설정되는 비트값은 각 MAC PDU에 대해 1씩 증가하게 된다.
압축 MAC 헤더는 HRAQ 리오더링을 위해 사용되며, IEEE 802.16m 시스템에서 최대 HARQ 재전송 횟수가 기본적으로 4회이고, 재전송되는 HARQ 간의 최대 간격을 2 프레임이라 한다면, HARQ 재전송에 걸리는 최대 시간은 보통 8프레임 정도이다. VoIP 패킷의 생성 주기가 최소 2 프레임이라고 가정하더라도, 4비트 시퀀스 넘버를 이용할 때 HARQ 재전송이 32 프레임 내 완료되지 않을 가능성은 적다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더에서는 시퀀스 넘버 필드에 4비트를 할당하여 FPEH의 시퀀스 넘버 필드에 10비트를 할당하는 것보다 적은 비트할당을 통해 시퀀스 넘버 필드를 포함하는 압축 MAC 헤더의 크기를 간소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더는 해당 MAC PDU에 대해 HARQ를 적용하는 경우에도 FPEH를 수반하지 않을 수 있으므로, 도 7에 도시된 것처럼 최소 2 바이트의 크기로 MAC 헤더의 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 이때, 상기 확장헤더 수반 지시 필드(602)를 통해 확장헤더가 수반되지 않음을 나타낼 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더를 구성하는 필드의 종류는 도 7에서 상술한 것과 동일하며, 다만 길이 필드(703)에는 63 바이트 크기까지 MAC PDU를 지원하도록 6비트가 할당되고, 시퀀스 넘버 필드(704)에는 5비트가 할당될 수 있다.. 5비트 시퀀스 넘버를 사용함에 따라, HARQ 재전송시 32개의 패킷을 커버할 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7에 도시된 압축 MAC 헤더와 달리, 압축 MAC 헤더에서 피기백 대역폭 요청 확장헤더(piggyback Bandwidth Request Extended header: PBREH)의 사용을 제한할 수 있다. 피기백 대역폭 요청 확장헤더는 단말이 하나 이상의 플로우에 대한 피기백된 대역폭 요청을 수행할 때 MAC PDU에 수반하는 확장헤더다. 피기백 대역폭 요청 확장헤더의 사용을 제한하는 압축 MAC 헤더의 실시예들은 도 8 내지 도 13을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더의 또 다른 실시예들을 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더는 상기 압축 MAC 헤더를 포함하는 해당 MAC PDU가 전송되는 서비스 플로우를 식별하기 위한 플로우 식별자를 포함하는 플로우 식별자 필드(Flow ID, 801, 901, 1001, 1101), 압축 MAC 헤더를 포함하는 해당 MAC PDU의 길이 정보를 포함하는 길이 필드(Length, 802, 902, 1002, 1102) 및 해당 MAC PDU에 포함되는 페이로드의 시퀀스 넘버를 포함하는 시퀀스 넘버 필드(SN, 803, 903, 1003, 1103)만으로 구성될 수 있다. 즉, 확장헤더 포함 여부를 지시하는 확장헤더 수반 지시자 필드(EH presence indicator)를 포함하지 않고 다른 필드들에 할당되는 비트 수를 조정하거나 유보 영역(Reserved, 1004, 1104)으로 구성될 수 있다.
이때, 도 8 내지 도 11에 도시된 본 발명의 실시예들에 따른 압축 MAC헤더 포멧에서 플로우 식별자 필드(Flow ID) 에 할당되는 4비트는 유지할 수 있다.
확장헤더 수반 지시자 필드를 포함하지 않는 압축 MAC 헤더의 일 예는 도 8에 도시된 것처럼 7비트의 길이 필드(802) 및 5비트의 시퀀스 넘버 필드(803)를 포함할 수 있다. 또는, 압축 MAC 헤더의 다른 예는 도 9에 도시된 것처럼 6비트의 길이 필드(902) 및 6비트의 시퀀스 넘버 필드(903)를 포함할 수 있다. 또는, 압축 MAC 헤더의 또 다른 예는 도 10에 도시된 것처럼 7비트의 길이 필드(1002), 4 비트의 시퀀스 넘버 필드(1003) 및 1비트의 유보영역(1004)을 포함할 수 있다. 또는, 압축 MAC 헤더의 또 다른 예는 도 11에 도시된 것처럼, 6비트의 길이 필드(1102), 4비트의 시퀀스 넘버 필드(1103) 및 2비트의 유보영역(1104)을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더의 실시예들과 달리, 플로우 식별자가 아닌 플로우 인덱스(flow index)를 사용하는 압축 MAC 헤더를 구성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더는 플로우의 인덱스 정보를 포함하는 플로우 인덱스 필드(Flow Index, 1201), 해당 MAC PDU에 확장 헤더가 더 수반되는지 여부를 지시하는 확장헤더 수반 지시 필드(EH, 1202), 해당 MAC PDU의 길이 정보를 포함하는 길이 필드(Length, 1203) 및 해당 MAC PDU에 포함되는 페이로드에 대한 시퀀스 넘버를 포함하는 시퀀스 넘버 필드(SN, 1204)로 구성될 수 있다. 플로우 인덱스는 기지국이 단말에게 할당한 플로우를 특정하는 정보로, 각 플로우 인덱스는 플로우 식별자에 맵핑된다. 플로우 인덱스는 플로우 식별자보다 작은 크기의 정보로, 플로우 인덱스 필드(1201)에는 2비트를 할당할 수 있다. 따라서, 플로우 인덱스에 할당되는 비트수가 2비트 감소되는 만큼 시퀀스 넘버 필드(1204)에 할당되는 비트수를 6비트로 증가시킬 수 있고, HARQ 재전송시 64개의 패킷까지 커버할 수 있다. 2비트 플로우 인덱스를 사용하기 때문에, 하나의 단말에서 압축 MAC 헤더를 사용할 수 있는 플로우 또는 플로우 식별자의 개수는 최대 4개가 된다.
이와 같이 플로우 인덱스를 사용하는 경우, 지속 자원 할당을 위한 맵(예를 들어, UL/DL Individual Persistent A-MAP IE, UL/DL Composite Persistent A-MAP IE, Group configuration A-MAP IE 등)에 해당 자원이 사용하는 MAC 헤더 타입이 일반 MAC 헤더인지 또는 압축 MAC 헤더인지를 지시하는 별도의 필드를 추가할 수 있다. 또는, 그룹 자원 할당을 위해 해당 단말을 특정 그룹에 추가하는 경우, 그룹 설정 메시지(UL/DL Group configuration A-MAP IE) 등에 MAC 헤더 타입 필드를 추가할 수 있다.
플로우 인덱스 필드를 포함하는 압축 MAC 헤더의 형태는 본 발명에 따른 압축 MAC 헤더를 설명하기 위한 것으로, 마찬가지로 확장헤더 수반 여부를 지시하는 필드(EH)를 포함하는 형태 또는 포함하지 않는 형태로 구성할 수 있다.
표 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더 형태의 실시예들을 나열하는 것으로, 구체적으로는 다양하게 구성되는 플로우 인덱스 필드를 포함하는 2바이트의 압축 MAC 헤더 형태의 실시예들을 나열한 것이다.
Flow Index bits EH field Compact MAC header(2 bytes )
1 포함 1. Flow Index(1)+EH(1)+Length(7)+SN(7)
2. Flow Index(1)+EH(1)+Length(7)+SN(6)+Reserved(1)
3. Flow Index(1)+EH(1)+Length(7)+SN(5)+Reserved(2)
4. Flow Index(1)+EH(1)+Length(7)+SN(4)+Reserved(3)
5. Flow Index(1)+EH(1)+Length(6)+SN(8)
6. Flow Index(1)+EH(1)+Length(6)+SN(7)+Reserved(1)
7. Flow Index(1)+EH(1)+Length(6)+SN(6)+Reserved(2)
8. Flow Index(1)+EH(1)+Length(6)+SN(5)+Reserved(3)
9. Flow Index(1)+EH(1)+Length(6)+SN(4)+Reserved(4)
불포함 1. Flow Index(1)+Length(7)+SN(8)
2. Flow Index(1)+Length(7)+SN(7)+Reserved(1)
3. Flow Index(1)+Length(7)+SN(6)+Reserved(2)
4. Flow Index(1)+Length(7)+SN(5)+Reserved(3)
5. Flow Index(1)+Length(7)+SN(4)+Reserved(4)
6. Flow Index(1)+Length(6)+SN(9)
7. Flow Index(1)+Length(6)+SN(8)+Reserved(1)
8. Flow Index(1)+Length(6)+SN(7)+Reserved(2)
9. Flow Index(1)+Length(6)+SN(6)+Reserved(3)
10. Flow Index(1)+Length(6)+SN(5)+Reserved(4)
11. Flow Index(1)+Length(6)+SN(4)+Reserved(5)
2 포함 1. Flow Index(2)+EH(1)+Length(7)+SN(6)
2. Flow Index(2)+EH(1)+Length(7)+SN(5)+Reserved(1)
3. Flow Index(2)+EH(1)+Length(7)+SN(4)+Reserved(2)
4. Flow Index(2)+EH(1)+Length(6)+SN(7)
5. Flow Index(2)+EH(1)+Length(6)+SN(6)+Reserved(1)
6. Flow Index(2)+EH(1)+Length(6)+SN(5)+Reserved(2)
7. Flow Index(2)+EH(1)+Length(6)+SN(4)+Reserved(3)
불포함 1. Flow Index(2)+Length(7)+SN(7)
2. Flow Index(2)+Length(7)+SN(6)+Reserved(1)
3. Flow Index(2)+Length(7)+SN(5)+Reserved(2)
4. Flow Index(2)+Length(7)+SN(4)+Reserved(3)
5. Flow Index(2)+Length(6)+SN(8)
6. Flow Index(2)+Length(6)+SN(7)+Reserved(1)
7. Flow Index(2)+Length(6)+SN(6)+Reserved(2)
8. Flow Index(2)+Length(6)+SN(5)+Reserved(3)
9. Flow Index(2)+Length(6)+SN(4)+Reserved(4)
3 포함 1. Flow Index(3)+EH(1)+Length(7)+SN(5)
2. Flow Index(3)+EH(1)+Length(7)+SN(4)+Reserved(1)
3. Flow Index(3)+EH(1)+Length(6)+SN(6)
4. Flow Index(3)+EH(1)+Length(6)+SN(5)+Reserved(1)
5. Flow Index(3)+EH(1)+Length(6)+SN(4)+Reserved(2)
불포함 1. Flow Index(3)+Length(7)+SN(6)
2. Flow Index(3)+Length(7)+SN(5)+Reserved(1)
3. Flow Index(3)+Length(7)+SN(4)+Reserved(2)
4. Flow Index(3)+Length(6)+SN(7)
5. Flow Index(3)+Length(6)+SN(6)+Reserved(1)
6. Flow Index(3)+Length(6)+SN(5)+Reserved(2)
7. Flow Index(3)+Length(6)+SN(4)+Reserved(3)
표 7을 참조하면, 플로우 인덱스 필드에 1비트 또는 3비트를 할당할 수 있다. 플로우 인덱스 필드에 1비트를 할당하게 되면, 하나의 단말에서 압축 MAC 헤더를 사용할 수 있는 플로우 또는 플로우 ID는 최대 2개가 되고, 3비트가 할당되는 경우에는 하나의 단말에서 사용할 수 있는 플로우 EH는 플로우 ID는 최대 8개가 될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 MAC 헤더의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축 MAC 헤더는, 확장 헤더 수반 지시자 필드(EH, 1301), 해당 MAC PDU의 길이 정보를 포함하는 필드(Length, 1302) 및 해당 MAC PDU에 포함되는 페이로드의 시퀀스 넘버를 포함하는 시퀀스 넘버 필드(SN, 1303)으로 구성될 수 있다.
즉, IEEE 802.16 시스템에서 정의되는 1 바이트 크기의 압축 MAC 헤더 포멧에 따라, 플로우 식별자를 포함하는 필드를 구성하지 않고 8비트의 시퀀스 넘버 필드(1303)를 추가하는 형태이다. 도 13에 도시된 압축 MAC 헤더도 2 바이트의 크기로 구성하며, HARQ 재전송을 위해 단편화 패킹 확장헤더를 더 수반하지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 압축 MAC 헤더를 사용하는 경우, VoIP와 같은 고정된 작은 크기의 소정 주기마다 생성되는 패킷에 대하여 HARQ 리오더링을 적용하는 경우, 압축 MAC 헤더 내 시퀀스 넘버 필드를 통해 필요한 시퀀스 넘버를 전송할 수 있다. 따라서, 별도의 FPEH를 수반하지 않을 수 있어, MAC 헤더 오버헤드를 줄일 수 있다. 상술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 실시예로서, 시퀀스 넘버 필드를 포함하는 압축 MAC 헤더는 2 바이트와 같은 소정 길이 내에서 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이와 같이, 패킷 종류나 전송방식에 따라 사용하는 MAC 헤더 타입이 결정되는데, 결정된 MAC 헤더 타입에 관한 협상과정이 서비스 연결 과정에서 수행될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 압축 MAC 헤더나 또는 표 1에서 상술한 발전된 일반 MAC 헤더를 사용하여 MAC PDU를 전송하는 경우, MAC PDU 전송 이전에 기지국과 단말은 헤더 타입에 관한 협상을 먼저 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기지국과 단말은 전송하고자 하는 패킷의 종류나 특성, 전송하고자 하는 정보 및 패킷 전송시 이용하는 전송 방식에 따라 발전된 일반 MAC 헤더 및 압축 MAC 헤더 중 어느 것을 사용할 것인지를 미리 협상할 수 있다. 이러한 협상과정은 기지국과 단말간에 MAC 제어 메시지를 통해 수행될 수 있으며, 이때 이용할 수 있는 MAC 제어 메시지로는 동적 서비스 부가 요청/응답 메시지(Advanced Air Interface_Dynarmic Service Addition-Request/Response: AAI_DSA-REQ/RSP), 동적 서비스 변경 요청/응답 메시지(Advanced Air Interface _Dynarmic Service Change-Request/Response: AAI_DSC-REQ/RSP) 등을 예로 들 수 있다. 이하, 본 발명의 다른 실시예에 관한 설명에서는 기지국과 단말간에 동적 서비스 부가 요청/응답 메시지를 이용하여 MAC 헤더 타입에 관한 정보를 공유하는 경우를 가정하여 설명하도록 한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단말이 기지국에 MAC PDU 전송을 위해 서비스 연결 과정을 수행하는 과정을 나타낸다.
도 14를 참조하면, 상향링크 데이터 전송을 수행하려는 단말은 기지국으로 새로운 서비스 플로우 생성을 요청하기 위하여, AAI_DSA-REQ를 전송한다(S1401). 동적 서비스 플로우 생성을 요청하기 위해 전송하는 AAI_DSA-REQ는 표 8에 예시된 파라미터들을 포함할 수 있다.
Parameters in AAI _ DSA - REQ Notes
Control Message Type AAI_DSA-REQ 메시지의 타입 정보
Service Flow parameters 서비스 플로우의 트래픽 특징 및 스케쥴링 요구사항을 특정하는 서비스 플로우 파라미터
CS parameter encodings 해당 서비스 플로우에서 수렴서브계층에 특정되는 파라미터 포함
SCID 수면 사이클 설정 변경(기지국이 전송하는 AAI_DSA-REQ 또는 단말의 요청에 대한 기지국이 전송하는 AAI_DSA-RSP에 포함)
Predefined BR Index 기 설정된 대역폭 요청과정에서 사용되는 인덱스 정보(기지국이 전송하는 AAI_DSA-REQ 또는 단말의 요청에 대한 기지국이 전송하는 AAI_DSA-RSP에 포함)
E-MBS service 멀티캐스트 브로드캐스트 서비스의 지원 여부를 요청하는 파라미터(다만, 단말이 전송하는 AAI_DSA-REQ에만 포함된다)
표 8에서 설명된 것처럼, AAI_DSA-REQ에는 동적 서비스 추가 요청을위한 다양한 파라미터가 포함되며, 이중 서비스 플로우 파라미터에는 본 발명의 일실시예와 관련된 MAC 헤더 타입 정보가 포함될 수 있다.
표 9는 서비스 플로우 파라미터에 포함되는 다양한 파라미터를 설명하기 위한 것이다. 다만, 표 9에서는 다양한 서비스 플로우 파라미터들 중에서 본 발명과 관련된 파라미터에 대해서만 나타내었고, 서비스 추가 요청/응답 메시지는 생략된 다양한 서비스 플로우 파라미터를 더 포함할 수 있다.
Fields Size( bits ) Description
Flow ID 4 서비스 플로우 식별정보
UL/DL Indicator 1 해당 파라미터들이 관련된 링크가 상향링크 또는 하향링크인지를 지시하는 지시자 포함
... ... ...
MAC Header Type 1 해당 서비스 플로우의 MAC PDU에 포함되는 MAC 헤더 타입에 관한 지시자 포함
표 9에 나타난 것과 같이, 서비스 플로우 파라미터에는 앞으로 사용하는 서비스 플로우에 대한 플로우 식별자(Flow ID), 해당 서비스 플로우가 상향링크 및 하향링크 중 어떤 링크에서 사용되는지를 지시하는 상향/하향 링크 지시자(UL/DL Indicator), 해당 서비스 플로우의 MAC PDU에서 사용하는 MAC 헤더 타입 정보(MAC Header Type) 등을 포함할 수 있다.
플로우 식별자는 기지국에 의해 할당되는 서비스 플로우를 특정하는 것으로, 기지국이 AAI_DSA-REQ를 전송하는 경우에 AAI_DSA-REQ에 포함될 수 있다. 도 7에서와 같이, 단말이 AAI_DSA-REQ를 전송하는 경우에는, 이에 대한 응답으로 기지국이 전송하는 AAI_DSA-RSP에 플로우 식별자가 포함될 수 있다.
MAC 헤더 타입 파라미터는 부가되는 서비스 플로우에서 MAC PDU 전송시 해당 MAC PDU에 대해 발전된 일반 MAC 헤더 및 압축 MAC 헤더 중 어느 것을 사용하는지를 지시한다. 예를 들어, MAC 헤더 타입에 관한 파라미터를 포함하는 필드(MAC Header Type)에 1비트를 할당하는 경우, '0'이 설정되면 일반 MAC 헤더를 사용한다는 것을 나타내고, '1'이 설정되면 압축 MAC 헤더를 사용한다는 것을 나타낼 수 있다. 다만, 이는 본 발명을 설명하기 위한 일 예를 나타낸 것으로, MAC 헤더 타입 필드에 해당하는 비값 설정에 따른 타입 정보는 '0'비트와 '1'비트가 나타내는 의미가 서로 바뀔 수 있다.
다시 도 14를 참조하면, 단말은 VoIP와 같은 작은 크기의 소정 주기로 생성되는 패킷을 전송하기 위해, 압축 MAC 헤더 사용을 특정하는 MAC 헤더 타입에 관한 파라미터(MAC Header Type=1)를 포함하는 AAI_DSA-REQ를 기지국으로 전송할 수 있다. 이때, AAI_DSA-REQ에는 상향링크에서의 동적 서비스 플로우 생성 요청을 나타내기 위해 상향/하향 링크 지시자 필드에 상향링크를 지시하는 링크 지정 파라미터(UL)를 더 포함할 수 있다.
상기 AAI_DSA-REQ를 수신한 기지국은 그에 대한 응답으로 AAI_DSA-RSP를 단말에 전송한다(S1402). AAI_DSA-RSP에 포함되는 파라미터들은 표 10을 참조하여 설명하도록 한다.
Parameters in AAI _ DSA - RSP Notes
Control Message Type AAI_DSA- RSP 메시지의 타입 정보
Confirmation Code(CC) 대응하는 AAI_DSA- REQ에 대한 확인 코드
Service Flow parameters 서비스 플로우의 트래픽 특징 및 스케쥴링 요구사항을 특정하는 서비스 플로우 파라미터
CS parameter encodings 해당 서비스 플로우에서 수렴서브계층에 특정되는 파라미터 포함
SCID 수면 사이클 설정 변경(단말의 요청에 대한 기지국이 전송하는 AAI_DSA-RSP 또는 기지국의 AAI_DSA-REQ에 포함)
Predefined BR Index 기 설정된 대역폭 요청과정에서 사용되는 인덱스 정보(단말의 요청에 대한 기지국이 전송하는 AAI_DSA-RSP 또는 기지국의 AAI_DSA-REQ에 포함)
FID(Flow ID) 서비스 플로우가 성공적으로 부가되는 경우에 포함되는 전송 연결에 대한 플로우 식별정보
QoS parameters 서비스 븐류로 명칭되는 것과 관련된 서비스 품질 파라미터
E-MBS service/E-MBS Zone ID/E-MBS service Flow parameters E-MBS가 지원되는 경우 E-MBS존의 식별정보, E-MBS에 관한 서비스 플로우 파라미터
표 10을 참조하면, AAI_DSA-RSP는 소정의 파라미터를 포함하며, 전송하는 주체에 따라 포함하는 파라미터의 종류가 결정된다. 기지국 또는 단말이 전송하는 AAI_DSA-RSP에는 AAI_DSA-RSP 타입 정보, AAI_DSA-REQ에 대한 확인 코드, 서비스 플로우 파라미터, 해당 서비스 플로우에서 CS에 특정되는 파라미터를 포함한다.
그리고, 전송된 AAI_DSA-REQ에 따라 서비스 플로우 생성이 성공적으로 수행되는 경우에는 SCID, Predefined BR Index, FID, E-MBS service에 관한 파라미터 등을 더 포함할 수 있다.
AAI_DSA-RSP에서도 서비스 플로우 파라미터가 더 포함되는데, 이는 표 8에서 상술한 것과 동일한 정보들을 포함하므로, 동일한 설명은 생략하돌고 한다. 다만, MAC 헤더 타입에 관한 정보와 관련하여, 단말의 요청에 따라 기지국이 전송하는 AAI_DSA-RSP에는 AAI_DSA-REQ에 포함된 MAC 헤더 타입 파라미터와 동일하거나 또는 기지국에서 임의적으로 결정한 MAC 헤더 타입 정보가 포함될 수 있다. 만약, 기지국으로부터 전송된 AAI_DSA-REQ에 대하여 단말이 AAI_DSA-RSP를 전송하는 경우에는, AAI_DSA-REQ에 포함된 것과 동일한 MAC 헤더 타입 파라미터를 포함하게 된다.
도 14에서는, 기지국은 단계 S1402에서 AAI_DSA-RSP를 통해 압축 MAC 헤더의 사용을 지시하는 MAC 헤더 타입 파라미터를 전송하므로, 압축 MAC 헤더 사용에 대해 기지국과 단말간에 협상이 수행이 된 것으로 볼수 있다.
이후, AAI_DSA-RSP를 수신한 단말은 상기 응답 메시지에 대한 수신 확인을 나타내는 AAI_DSA-ACK를 기지국으로 전송한다(S1403). 이로써, 상향링크에서 압축 MAC 헤더를 사용하기 위한 서비스 생성 요청 과정이 완료되고, 상향링크 서비스 연결이 성립된다.
이후, 단말은 압축 MAC 헤더를 사용하여 생성된 상향링크 서비스 플로어에 대한 MAC PDU를 수 회에 걸쳐 기지국으로 전송할 수 있다(S1404). 이때, 단말이 사용하는 압축 MAC 헤더는 표 2에서 상술한 일반적인 압축 MAC 헤더이거나 또는 본 발명의 일 실시예에 따라 구성되는 압축 MAC 헤더를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 압축 MAC 헤더 또는 발전된 일반 MAC 헤더를 사용하는 경우, 이를 포함하는 MAC PDU를 수신한 단말은 AAI_DSA-REQ에 포함되는 'Flow ID'를 통해 해당 MAC PDU가 전송되는 플로우를 식별할 수 있고, 해당 플로우에서 사용되는 MAC 헤더 정보를 획득할 수 있다. 따라서, 이후 전송되는 MAC PDU에 포함된 MAC 헤더의 'Flow ID'를 통해 해당 플로우에서 사용되는 MAC 헤더를 확인하고, 그에 따른 MAC PDU에 대한 처리과정을 수행할 수 있다.
도 14에서 상술한 본 발명의 일 실시예에서 AAI_DSA-REQ/RSP를 통해 수행된 MAC 헤더 타입에 관한 협상 과정은 동적 서비스 플로우를 변경하는 경우 수행되는 과정에서도 동일하게 적용될 수 있다. 이 경우, 기지국과 단말은 AAI_DSC-REQ/RSP를 송수신하면서 서비스 플로우 파라미터로 MAC 헤더 타입에 관한 지시정보를 포함시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에서 상술한 구조의 압축 MAC 헤더는 무선 통신 시스템의 송신단에서 MAC PDU에 포함되어 수신단으로 전송될 수 있다. 이러한 MAC PDU를 생성하는 송신 장치의 일례를 도 15를 참조하여 설명하도록 한다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신 장치에서 MAC PDU 생성부 구조의 일 예를 나타내는 도면이다. 구체적으로는, ARQ 연결, non-ARQ 연결 및 제어 연결시 사용하는 MAC PDU를 생성하는 과정을 나타낸다.
도 15를 참조하면, 송신 장치에서 MAC PDU 생성부는 MAC 제어모듈(1501), 수렴 부계층 (1502) 및 MAC PDU 생성모듈 (1503)을 포함할 수 있다.
MAC 제어모듈(1501)에서 생성된 MAC 제어 메시지들은 페이로드를 수반한 MAC PDU로 단편화되어 MAC PDU 생성모듈(1503)로 전달될 수 있다. 또한, 시그널링 헤더를 생성하는데 필요한 제어 정보들을 MAC PDU 생성모듈(1503)로 전송할 수 있다.
수렴 부계층(1502)은 전송할 데이터를 MAC SDU로 변환 또는 매핑 기능을 수행한다. 즉, 전송하려는 MAC SDU 또는 전송된 MAC SDU를 분류(classification)한다. 일단 특정 MAC 연결과 관련되면, 하나 이상의 상위 계층 PDU는 MAC SDU 형태로 압축되어야한다. 이때, 형성되어 네트워크로 진입하려는 MAC SDU는 수렴 부계층(1502)에서 소정의 매핑 기준에 따라 하나 이상의 세트로 분류될 수 있다. 또한, 수렴 부계층에서는 생성된 MAC SDU에 포함된 하나 이상의 헤더에 대한 헤더 압축(header suppression)을 수행할 수 있다. 또한, 수렴 부계층(1502)에서는 전송할 MAC SDU를 MAC PDU 생성모듈(1503)로 전달하면서, 상기 전송할 MAC PDU의 헤더 생성에 요구되는 정보(e.g. 길이 정보 등)를 같이 제공할 수 있다.
수렴 부계층(1502)에서 생성된 하나 이상의 MAC SDU는 단편화 또는 패킹을 통해 MAC PDU 페이로드로 변환되고, 변환된 하나 이상의 MAC PDU 페이로드는 MAC PDU 생성모듈로 전달된다. 이때, MAC PDU 페이로드는 ARQ를 적용하는 경우와 적용하지 않는 경우로 구분될 수 있다.
MAC PDU 생성모듈(1503)은 MAC 제어모듈(1501) 또는 수렴 부계층(1502)로부터 전달된 MAC PDU 페이로드를 포함하는 MAC PDU를 생성하며, MAC 헤더 생성부 및 다중화기를 포함할 수 있다. 이때, MAC 헤더 생성부에서 생성되는 MAC 헤더는 표 1 및 표 2에서 설명한 일반적으로 사용하는 일반 MAC 헤더 또는 압축 MAC 헤더이거나 도 6 내지 도 13에서 설명된 본 발명의 실시예들에 따른 압축 MAC 헤더 중 어느 하나를 따를 수 있다.
다중화기는 헤더 생성부의 제어에 따른 순서로 수신하는 MAC 헤더 및 MAC SDU들을 다중화하여 MAC PDU를 생성하고 출력할 수 있다.
이때, MAC PDU 생성모듈(1503)은 MAC PDU에 대한 암호화 작업을 수행할 수 있는데, 생성되는 MAC PDU에 PN 및 ICV를 더 부착할하거나 또는 생성되는 MAC PDU에 CRC를 부착할 수도 있다.
이렇게 생성된 MAC PDU는 연속하는 하나 이상의 MAC PDU로 생성되어 물리계층으로 전달되어 외부로 전송될 수 있다.
다음으로, 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상술한 본 발명의 실시예들이 수행될 수 있는 단말 및 기지국을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
단말은 상향링크에서는 송신 장치로 동작하고, 하향링크에서는 수신 장치로 동작할 수 있다. 또한, 기지국은 상향링크에서는 수신 장치로 동작하고, 하향링크에서는 송신 장치로 동작할 수 있다. 즉, 단말 및 기지국은 정보 또는 데이터의 전송을 위해 송신 장치 및 수신 장치를 포함할 수 있다.
송신 장치 및 수신 장치는 본 발명의 실시예들이 수행되기 위한 프로세서, 모듈, 부분 및/또는 수단 등을 포함할 수 있다. 특히, 송신 장치 및 수신 장치는 메시지를 암호화하기 위한 모듈(수단), 암호화된 메시지를 해석하기 위한 모듈, 메시지를 송수신하기 위한 안테나 등을 포함할 수 있다.
도 16을 참조하면, 좌측은 송신 장치의 구조를 나타내고, 우측은 수신 장치의 구조를 나타낸다. 송신 장치와 수신 장치 각각은 안테나, 수신 모듈(1610, 1620), 프로세서(1630, 1640), 송신 모듈(1650, 1660) 및 메모리(1670, 1680)를 포함할 수 있다.
안테나는 외부로부터 무선 신호를 수신하여 수신 모듈(1610, 1620)로 전달하는 기능을 수행하는 수신 안테나 및 송신 모듈(1650, 1660)에서 생성된 신호를 외부로 전송하는 송신 안테나로 구성된다. 안테나는 다중 안테나(MIMO) 기능이 지원되는 경우에는 2개 이상이 구비될 수 있다.
수신 모듈(1610, 1620)은 외부에서 안테나를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)을 수행하여 원본 데이터의 형태로 복원하여 프로세서(1630, 1640)로 전달할 수 있다. 또한, 수신 모듈과 안테나는 도 16에 도시된 것처럼 분리하지 않고 무선 신호를 수신하기 위한 수신부로 나타낼 수도 있다.
프로세서(1630, 1640)는 통상적으로 송신 장치 또는 수신 장치의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 콘트롤러 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC(Medium Access Control) 프레임 가변 제어 기능, 핸드오버(Hand Over) 기능, 인증 및 암호화 기능 등이 수행될 수 있다.
송신 모듈(1650, 1660)은 프로세서(1630, 1640)로부터 스케쥴링되어 외부로 전송될 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 안테나에 전달할 수 있다. 또한, 송신 모듈과 안테나는 도 16에 도시된 것처럼 분리하지 않고 무선 신호를 전송하기 위한 송신부로 나타낼 수 있다.
메모리(1670, 1680)는 프로세서(1630, 1640)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(이동 단말의 경우, 기지국으로부터 할당받은 상향링크 그랜트(UL grant), 시스템 정보, STID(station identifier), FID(flow identifier), 동작 시간 등의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 메모리(1670, 1680)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(harddisk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
송신 장치의 프로세서(1630)는 송신 장치에 대한 전반적인 제어 동작을 수행하며, 수신 장치와의 서비스 연결 등과 같이 MAC 계층을 제어하기 위한 MAC 제어모듈(1631) 및 MAC PDU를 생성하기 위한 MAC 생성모듈(1632)을 포함할 수 있다.
MAC 제어모듈(1631)은 MAC 계층을 관리하기 위한 MAC 제어 메시지를 생성하며 수신 장치와 이에 관련된 메시지 교환을 통해 MAC 계층을 제어한다. 이때, MAC 제어모듈(1631)은 도 14에서 상술한 것처럼 서비스 연결 성립시 해당 서비스 플로우에서 사용하려는 MAC 헤더 타입에 관한 파라미터를 포함하는 서비스 연결 요청 메시지를 생성할 수 있다. 이때, MAC 헤더 타입에 관한 파라미터는 MAC 제어모듈(1631)에서 결정하거나 MAC PDU 생성모듈(1632)로부터 전송받은 정보를 토대로 결정할 수 있다.
MAC PDU 생성모듈(1632)은 도 15에서 상술한 MAC PDU 생성부에 대응하므로, 동일한 설명은 생략하도록 한다.
수신 장치는 수신모듈(1620)을 통해 송신 장치로부터 전송되는 서비스 연결 요청 메시지를 수신하고, 이를 프로세서(1640)로 전송한다.
수신 장치의 프로세서(1640) 역시 수신 장치의 전반적인 제어 동작을 수행하며, 수신한 서비스 연결 요청 메시지에 대하여 송신 장치와의 서비스 연결 여부를 결정하고, 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 생성한다. 마찬가지로, 도 14에서 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 과정을 수행할 수 있다.
또한, 프로세서(1640)는 송신 장치로부터 수신한 MAC PDU에 대한 처리를 수행하는 신호 처리 모듈(1641)을 포함할 수 있다. 이때, 신호 처리 모듈(1641)은 본 발명의 실시예들에 따라 MAC 헤더 타입에 따라 수신한 MAC PDU를 처리할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 단말은 상술한 MAC PDU 생성부 외에도 저전력 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 단말은 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 콘트롤러 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC(Medium Access Control) 프레임 가변 제어 기능, 핸드오버(Hand Over) 기능, 인증 및 암호화 기능, 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능 및 실시간 모뎀 제어 기능 등을 수행하는 수단, 모듈 또는 부분 등을 포함할 수 있다.
기지국은 상위 계층으로부터 수신한 데이터를 무선 또는 유선으로 단말에 전송할 수 있다. 기지국은 저전력 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 기지국은 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 콘트롤러 기능, 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 패킷 스케줄링, 시분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 패킷 스케줄링 및 채널 다중화 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC 프레임 가변 제어 기능, 고속 트래픽 실시간 제어 기능, 핸드 오버(Hand Over) 기능, 인증 및 암호화 기능, 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능 및 실시간 모뎀 제어 기능 등을 수행하는 수단, 모듈 또는 부분 등을 포함할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (24)

  1. 수신단에서 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Medium Access Control Protocol Data Unit: MAC PDU)을 수신하는 방법에 있어서,
    송신단으로부터 소정의 고정된 크기 및 소정 주기에 따라 생성되는 패킷 전송에 사용되는 압축 MAC 헤더(Compact MAC Header)를 포함하는 MAC PDU를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 MAC PDU에 대해 신호 처리 과정을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU에 포함된 페이로드(payload)의 시퀀스 넘버(sequence number)를 나타내는 시퀀스 넘버 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는, MAC PDU 수신 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시퀀스 넘버 필드는,
    상기 압축 MAC 헤더를 포함하는 MAC PDU가 하이브리드 자동재전송요청(Hybrid-Automatic Retransmission reQuest: HARQ) 방식으로 전송될 때, 상기 MAC PDU에 포함된 상기 페이로드의 시퀀스 넘버를 나타내는 것을 특징으로 하는, MAC PDU 수신 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 시퀀스 넘버 필드는 4비트인 것을 특징으로 하는, MAC PDU 수신 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU에 수반되는 확장헤더(extended header)의 존재 여부를 지시하는 확장헤더 수반 지시자 필드 및 상기 MAC PDU의 길이(length) 정보를 나타내는 길이 필드 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, MAC PDU 수신 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 확장헤더 수반 지시자 필드는 1비트이고, 상기 길이 필드는 7비트인 것을 특징으로 하는, MAC PDU 수신 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 압축 MAC 헤더의 크기는 2바이트인 것을 특징으로 하는, MAC PDU 수신 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 수신한 MAC PDU에 대해 신호 처리 과정을 수행하는 단계는,
    상기 시퀀스 넘버 필드를 기반으로 상기 MAC PDU를 재정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, MAC PDU 수신 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU 전송에 사용되는 서비스 플로우를 식별하기 위한 제 1 플로우 식별자 필드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, MAC PDU 수신 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 플로우 식별자 필드는 4비트인 것을 특징으로 하는, MAC PDU 수신 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 송신단으로부터 상기 MAC PDU 전송을 위한 동적 서비스 연결 요청 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 동적 서비스 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 MAC PDU 전송에 이용되는 제 2 서비스 플로우 식별자 필드 및 상기 MAC PDU에 포함되는 MAC 헤더의 타입을 나타내는 MAC 헤더 타입 필드를 포함하는 동적 서비스 연결 응답 메시지를 상기 송신단으로 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 MAC 헤더 타입 파라미터는 상기 MAC 헤더가 일반 MAC 헤더(Advernced Generic MAC Header) 및 상기 압축 MAC 헤더 중 어느 하나임을 지시하는, MAC PDU 수신 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 동적 서비스 연결 요청 메시지는 동적 서비스 추가 요청(AAI_DSA-REQ) 메시지 또는 동적 서비스 변경 요청(AAI_DSC-REQ) 메시지이고,
    상기 동적 서비스 연결 응답 메시지는 동적 서비스 추가 응답(AAI_DSA-RSP) 메시지 또는 동적 서비스 변경 응답(AAI_DSC-RSP) 메시지인 것을 특징으로 하는, MAC PDU 수신 방법.
  12. 송신단에서 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Medium Access Control Protocol Data Unit: MAC PDU)을 전송하는 방법에 있어서,
    송신단으로부터 소정의 고정된 크기 및 소정 주기에 따라 생성되는 패킷 전송에 사용되는 압축 MAC 헤더(Compact MAC Header)를 포함하는 MAC PDU를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 MAC PDU를 수신단으로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU에 포함된 페이로드(payload)의 시퀀스 넘버(sequence number)를 나타내는 시퀀스 넘버 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는, MAC PDU 전송 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 시퀀스 넘버 필드는,
    상기 압축 MAC 헤더를 포함하는 MAC PDU가 하이브리드 자동재전송요청(Hybrid-Automatic Retransmission reQuest: HARQ) 방식으로 전송될 때, 상기 MAC PDU에 포함된 상기 페이로드의 시퀀스 넘버를 나타내는 것을 특징으로 하는, MAC PDU 전송 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 시퀀스 넘버 필드는 4비트인 것을 특징으로 하는, MAC PDU 전송 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU에 수반되는 확장헤더(extended header)의 존재 여부를 지시하는 확장헤더 수반 지시자 필드 및 상기 MAC PDU의 길이(length) 정보를 나타내는 길이 필드 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, MAC PDU 전송 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 확장헤더 수반 지시자 필드는 1비트이고, 상기 길이 필드는 7비트인 것을 특징으로 하는, MAC PDU 전송 방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 압축 MAC 헤더의 크기는 2바이트인 것을 특징으로 하는, MAC PDU 전송 방법.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU 전송에 사용되는 서비스 플로우를 식별하기 위한 제 1 플로우 식별자 필드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, MAC PDU 전송 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 플로우 식별자 필드는 4비트인 것을 특징으로 하는, MAC PDU 전송 방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 MAC PDU 전송을 위한 동적 서비스 연결 요청 메시지를 수신단으로 전송하는 단계; 및
    상기 수신단으로부터 상기 동적 서비스 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 MAC PDU 전송에 이용되는 제 2 서비스 플로우 식별자 필드 및 상기 MAC PDU에 포함되는 MAC 헤더의 타입을 나타내는 MAC 헤더 타입 필드를 포함하는 동적 서비스 연결 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 MAC 헤더 타입 파라미터는 상기 MAC 헤더가 일반 MAC 헤더(Advernced Generic MAC Header) 및 상기 압축 MAC 헤더 중 어느 하나임을 지시하는, MAC PDU 전송 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 동적 서비스 연결 요청 메시지는 동적 서비스 추가 요청(AAI_DSA-REQ) 메시지 또는 동적 서비스 변경 요청(AAI_DSC-REQ) 메시지이고,
    상기 동적 서비스 연결 응답 메시지는 동적 서비스 추가 응답(AAI_DSA-RSP) 메시지 또는 동적 서비스 변경 응답(AAI_DSC-RSP) 메시지인 것을 특징으로 하는, MAC PDU 전송 방법.
  22. 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Medium Access Control Protocol Data Unit: MAC PDU)을 수신하는 수신 장치는,
    상기 MAC PDU를 수신하기 위한 수신 모듈; 및
    상기 수신한 MAC PDU에 대한 신호 처리 과정을 수행하기 위한 프로세서를 포함하되,
    상기 수신 모듈을 통해 송신 장치로부터 소정의 고정된 크기 및 소정 주기에 따라 생성되는 패킷 전송에 사용되는 압축 MAC 헤더(Compact MAC Header)를 포함하는 MAC PDU를 수신하고,
    상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU가 전송되는 플로우의 식별자(Flow ID)를 포함하는 플로우 식별자 필드 및 상기 MAC PDU에 포함된 페이로드(payload)의 시퀀스 넘버(sequence number)를 나타내는 시퀀스 넘버 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신 장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 시퀀스 넘버 필드에서 나타내는 상기 MAC PDU 페이로드의 시퀀스 넘버를 토대로 상기 수신한 MAC PDU가 재전송된 MAC PDU인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 수신 장치.
  24. 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Medium Access Control Protocol Data Unit: MAC PDU)을 전송하는 송신 장치에 있어서,
    소정의 고정된 크기 및 소정 주기에 따라 생성되는 패킷 전송에 사용되는 압축 MAC 헤더(Compact MAC Header)를 포함하는 MAC PDU 를 생성하는 MAC PDU 생성부; 및
    상기 생성된 MAC PDU를 수신 장치로 전송하기 위한 송신 모듈을 포함하되,
    상기 압축 MAC 헤더는 상기 MAC PDU가 전송되는 플로우의 식별자(Flow ID)를 포함하는 플로우 식별자 필드 및 상기 MAC PDU에 포함된 페이로드(payload)의 시퀀스 넘버(sequence number)를 나타내는 정보를 포함하는 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 송신 장치.
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