무선 셀룰러 통신에서의 업링크 설정 방법 및 시스템 document_id A220623068213

다수의 사용자가 공통 자원을 멀티플렉싱하는 것이 종래 기술에 널리 공지되었다. FDM(주파수 분할 멀티플렉스), TDM(시분할 멀티플렉스) 및 CDM(코드 분할 멀티플렉스)가 멀티플렉싱 원리의 예로 널리 공지되었다. 또한, 다수의 큐잉(queuing) 질서가 멀티플렉싱된 자원 상에서 트래픽을 스케줄링하기 위해 공지된다. [Linkoping 2003, LiTH-ISY-EX-3369-2003, ''Implementing an application for communication and quality measurements over UMTS networks'', Kristian Nilsson, Kenth Fredholm]은 UMTS(범용 이동 통신 시스템)에서 IP(인터넷 프로토콜)을 통한 음성 시뮬레이션을 설명한다. 석사 논문은 QoS(서비스 품질), AMR(적응형 멀티 전송률), RTP(실시간 트랜스포트 프로토콜), RTCP(실시간 트랜스포트 제어 프로토콜) 및 SIP(세션 개시 프로토콜)과 같은 개념을 포함한다. AMR은 예컨대, 12.2kbit/s 및 4.75kbit/s를 포함하는 여러 비트 전송률로 동작할 수 있다. 백그라운드 잡음은 1.8kbit/s로 생성된다. AMR 프레임은 AMR 헤더, AMR 보조 정보 및 AMR 코어 프레임을 포함한다. - AMR 헤더는 * 프레임 유형 및 * 프레임 품질 표시자를 포함한다. - AMR 보조 정보는 * 모드 표시, * 모드 요청 및 * CRC 패리티 비트를 포함한다. - AMR 코어 프레임은 세 개의 등급의 데이터 비트인 * 클래스 A, * 클래스 B 및 * 클래스 C로 나뉘는 미세음(comfort noise) 데이터 또는 음성 데이터를 포함한다. 미세 잡음은 클래스 A 비트 필드에서 전송된다. 클래스 A 비트에서 등급화된 음성 데이터는 가장 중요하게 여겨지는 비트이고, 클래스 C 비트에서 등급화된 음성데이터는 결과적인 (디코딩된) 음성 품질에 대해 하위이다. UMTS에서, SCR(소스 제어 레이트) 동작은 AMR에 필수적이고, 전송 데이터 전송률을 제어한다. RTP는 여러 저레벨 프로토콜들을 지원하지만, 전형적으로 도1에서 도시된 바와 같이 UDP(사용자 데이터그램 프로토콜)를 통해 동작한다. RTP 및 UDP 둘 다는 일반적으로 도1에서와 같이 프로토콜 스택에서 전송 계층 프로토콜이라 칭해진다. 애플리케이션 계층에서, 멀티미디어 애플리케이션의 AMR 프레임들은 RTP 패킷들로 전송된다. 석사 논문에서 도3.2는 UMTS 네트워크를 통해 두 개의 AMR 사이에서 전화가 가능하게 되는 종단간 통신 세션의 개시의 개요도를 도시한다. 2002년 6월, IEEE Wireless Communications, pp. 76-83, Hossam Fattah, Cyril Leung에 의한 ''An Overview of Scheduling Algorithms in Wireless Multimedia Networks''는 다수의 스케줄링 알고리즘 및 그 중에서도 CDMA 네트워크에서의 스케줄링을 설명한다. 하나의 알고리즘인 스케줄링된 CDMA는 하나 이상의 패킷을 포함하는, 캡슐이라 칭해지는 고정-크기 유닛에서 BS 및 MS 간에 데이터 교환을 나타낸다. 업링크 스케줄링을 위해, MS가 전송하기 위한 새로운 패킷들을 가질 때마다 캡슐 전달 요청이 이동국에 의해 기지국으로 전송된다. 매시간 슬롯마다, 스케줄러는 우선순위 또는 지연 민감성에 따라 순서가 정해진 공통 큐로부터 캡슐 전달 요청을 선택한다. 기지국은 전달 허용 캡슐을 선택된 이동국으로 전송하여 그들의 캡슐 전달 시간 및 전력 레벨을 그들에게 알린다. U.S. 특허 출원 US2004/018446호는 VSS(음성 스트리밍 서비스)를 제공하는 GPRS 네트워크와 같은, 스트리밍 모드 서비스를 제공하는 패킷-교환 데이터 네트워크를 나타내고, VSS를 지원하는 서버 및 VSS 서버를 포함한다. VSS 서버는 패킷-교환 네트워크의 기능에 대한 정보 및 네트워크의 다양한 부분에서 통신 조건을 모은다. 네트워크에 연결된 단말기(A)가 제2 단말기(B)와의 음성 접속을 설정하기를 원할 때, 이는 접속 설정 동안, 기지국 및 단말기(A) 간의 링크를 고려하는 그의 기지국으로부터 정보를 수신한다. 정보는 적합한 동작 모드, 저장-및-재생 모드 또는 스트리밍 모드를 선택하는데 사용된다. 3rd Generation Partnership Project(3GPP): Technical Specification Group Core Network, Mobile radio interface layer 3 specification, (Release 1998), 3GPP TS 04.08 v7.21.0, France, December 2003은 무선 링크 제어(RLC)를 위한 절차를 규정하고 호출 제어(CC), 이동성 관리(MM), 무선 자원(RR), 관리 및 세션 관리(SM)를 위한 무선 인터페이스에서 사용되는 절차를 규정한다. 문단 3.5.2.1.2는 패킷 액세스 절차의 개시 및 채널 요청을 설명한다. 이동국은 RACH 상에서 CHANNEL REQUEST 메시지의 전송을 스케줄링하고 패킷 유휴 모드를 떠나는 것을 스케줄링함으로써 패킷 액세스 절차를 개시한다. 이동국의 RR 엔티티는 RACH 상에서 CHANNEL REQUEST 메시지를 스케줄링한다. 3rd Generation Partnership Project(3GPP): Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network, General Packet Radio Service(GPRS), Mobile Station(MS)-Base Station System(BSS) interface, Radio Link Control/Medium Access Control(RLC/MAC) protocol, (Release 1999), 3GPP TS 04.60 v8.25.0, France, September 2004는 범용 패킷 무선 서비스(GPRS), 매체 액세스 제어/무선 링크 제어(MAC/RLC) 계층을 위한 무선 인터페이스(기준 지점 Um)에서 사용되는 절차를 규정한다. 현재 문서는 GPRS 및 EGPRS(범용 패킷 무선 서비스 및 강화 범용 패킷 무선 서비스) 무선 인터페이스(Um)의 RLC/MAC 계층 기능에 대한 모든 설명을 제공한다. 이러한 TS내에서, GPRS라는 용어는 명백하게 다른 방법으로 서술되지 않는 한 GPRS 및 EGPRS라 칭해진다. 문단 7.1.2.1.1은 PRACH 상에서 액세스 지속성 제어에 관한 것이다. PRACH 제어 파라미터(IE)는 액세스 지속성 제어를 포함하고, PBCCH(패킷 브로드캐스트 제어 채널) 및 PCCCH(패킷 공통 제어 채널) 상에서의 브로드캐스트일 것이다. PRACH 제어 파라미터(IE)에 포함된 파라미터는: - 각 무선 우선 순위(i)(i=1,2,3,4)에 대한, MAX_RETRANS; - 각 무선 우선 순위(i)(i=1,2,3,4)에 대한 PERSISTENCE_LEVEL(P(i))로 구성된, PERSISTENCE_LEVEL(여기서 P(i)∈0,1,…,14,16. PRACH 제어 파라미터들(IE)이 PERSISTENCE_LEVEL 파라미터를 포함하지 않는다면, 이는 모든 무선 우선순위들에 대해 P(i)=0이라 해석될 것이다; - 다음 TDMA 프레임을 결정하도록 사용되는 S; 및 - 다음 TDMA 프레임을 결정하도록 사용되는 값 TX_INT(T)을 포함한다. 이동국은 최대 M+1을 만들 것이고, M은 특정한 우선순위에 대한 파라미터(MAX_RETRANS)의 값을 수신받고, PACKET CHANNEL REQUEST(또는 EGPRS PACKET CHANNEL REQUEST) 메시지를 전송하도록 시도한다. 각각의 PACKET CHANNEL REQUEST(또는 EGPRS PACKET CHANNEL REQUEST) 메시지를 전송한 후에, 이동국은 그의 PCCCH_GROUP에 상응하는 완전한 PCCCH을 청취할 것이다. 이동국은 패킷 액세스 절차의 개시에서 타이머(T3186)를 시작할 것이다. 타이머(T3186)의 종료시, 패킷 액세스 절차가 중단될 것이고, 패킷 액세스 실패가 상위 계층에 표시될 것이며, 이동국은 패킷 유휴 모드로 되돌아갈 것이다. PACKET CHANNEL REQUEST(또는 EGPRS PACKET CHANNEL REQUEST) 메시지를 전송하기 위한 제1 시도가 이동국에 대한 PCCCH_GROUP 에 의해 규정된 PDCH 상의 제1 사용 가능한 PRACH 블록에서 개시될 수 있다. 이동국은 랜덤으로 일정한 확률 분포를 갖는 선택된 PRACH 블록 내에서 네 개의 TDMA 프레임들 중 하나를 선택할 것이다. 각각의 시도 동안, 이동국은 세트0,1,…,15에서 일정한 확률 분포를 갖는 랜덤 값(R)을 가져온다. 이동국은 P(i)(여기서, i는 설정된 TBF 무선 우선순위)가 R보다 작거나 같다면 PACKET CHANNEL REQUEST 메시지를 전송하도록 허용된다. 각각의 시도 후에, S 및 T 파라미터는 연속적인 시도를 행하도록 허용될 수 있는 다음 TDMA 프레임을 결정하는데 사용된다. 잠재적으로 메시지를 포함하는 TDMA 프레임들을 제외한 PACKET CHANNEL REQUEST(또는 EGPRS PACKET CHANNEL REQUEST) 메시지를 전송하기 위한 두 개의 연속적인 시도들 간에 이동국에 대한 PCCCH_GROUP에 의해 규정된 PDCH 상의 PRACH에 속하는 TDMA 프레임의 수는 세트 S, S+1, …, S+T-1에서 일정한 확률 분포를 갖는 각각의 전송을 위해 도출된 랜덤값이다. 문단 8.1.2.5는 다운링크 RLC 데이터 블록 전송 동안에 업링크 TBF 설정을 설명한다. 이동국은 PACKET DOWNLINK ACK/NACK 메시지에 채널 요청 설명 정보 요소를 포함함으로써 다운링크 TBF 동안 업링크 전송 설정을 요청할 수 있다. 개시는 LLC PDU의 전송을 위해 상위 계층으로부터 요청에 의해 트리거된다. 상위계층으로부터 요청은 패킷 전송에 관련될 무선 우선 순위를 규정한다. 이런 요청시, -네트워크로의 액세스가 허용되면, 이동국은 패킷 액세스 절차를 개시한다. -그렇지 않으면, 이동국에서 RR-서브 계층이 요청을 거절한다. 이동국은 PACCH상의 PACKET DOWNLINK ACK/NACK 메시지에 채널 요청 설명 정보 요소를 전송하고 타이머를 시작함으로써 패킷 액세스 절차를 개시한다. 국제 특허 출원 WO2004102997호는 푸쉬-투-토크 서비스와 같은 지연 민감성 서비스에서 사용자가 경험하는 지연을 감소시키고, 지연 민감성 데이터가 전송될 것에 대한 것이라는 것을 예측함으로써 사용자 단말기로부터 업링크 메시지에 대한 설정 지연을 감소시키고, 이전 업링크 무선 통신을 설정하기 위해서, 상기 예측에 대한 응답으로써, 단말기로부터 기지국 서브 시스템으로 접속 설정 신호를 전송하며, 이전 업링크 접속을 통해 지연 민감성 데이터를 전송하는 방법을 나타낸다. 3GPP TS 44.060은 사양 3GPP TS 04.08 및 3GPP TS 04.60에서 대안적인 절차를 설명한다. 3rd Generation Partnership Project(3GPP): Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network, General Packet Radio Service(GPRS), Mobile Station(MS)-Base Station System(BSS) interface, Radio Link Control/Medium Access Control(RLC/MAC) protocol (Release 5), 3GPP TS 44.060 v5.13.0, France, September 2004는 GSM/EDGE 무선 액세스 네트워크(GERAN) 및 이동국(MS) 간의 무선 인터페이스의 물리 링크 제어 함수를 포함하는, 무선 링크 제어(RLC) 계층 및 매체 액세스 제어(MAC) 계층을 위한 절차를 규정한다. 업링크 상태 플래그(USF)는 여러 이동국으로부터 업링크 무선 블록을 멀티플렉싱하는 것을 허용하도록 패킷 데이터 채널(들)(PDCH)(들) 상에서 사용된다. RR(무선 자원) 접속은 정보 플로우의 교환을 지원하기 위한 네트워크 및 이동국 간에 설정된 물리 접속이다. TBF(일시적인 블록 플로우)는 A/Gb 모드에서, 패킷 데이터 물리 채널들 상의 LLC(논리 링크 제어) PDS들의 방향지어지지 않은 전송을 지원하기 위해서 두 개의 RR 피어 엔티티에 의해 사용되는 물리 접속이다. (A/Gb 모드는 GERAN 및 A 및/또는 Gb 인터페이스를 통해 코어 네트워크(CN)에 접속될 때 MS의 동작 모드이다; A 인터페이스는 BBS(기지국 서브 시스템) 및 2G MSC(이동 교환국) 사이의 인터페이스이고, Gb 인터페이스는 BBS 및 2G SGSN(서비스 GPRS 지원 노드) 사이의 인터페이스이다.) Iu 모드에서, TBF는 기본적인 물리 서브-채널 상의 RLC PDU의 방향지어지지 않은 전송을 지원하기 위해 두 개의 MAC 엔티티에 의해 제공되는 논리적인 접속이다. (Iu 모드는 GERAN 또는 UTRAN 및 Iu 인터페이스를 통해 CN에 접속될 때 MS의 동작 모드이다; Iu 인터페이스는 BSS 또는 RNC(무선 네트워크 제어기 및 3G MSC 또는 3G SGSN 사이의 인터페이스이다.) 확장된 업링크 TBF 모드에서, 업링크 TBF는 일시적인 비활성 기간 동안 유지될 수 있는데, 여기서 이동국은 전송하기 위한 어떠한 RLC 정보도 가지고 있지 않다. 이동국은 그의 PCCCH_GROUP(패킷 공통 제어 채널 그룹)에 상응하는 PRACH(패킷 랜덤 액세스 채널) 상의 PACKET CHANNEL REQUEST 메시지의 전송을 스케줄링하고 동시에 패킷 유휴 모드를 떠남으로써 패킷 액세스 절차를 개시한다. PACKET CHANNEL REQUEST 메시지에 대한 응답을 기다리는 동안, 이동국은 그의 PCCCH_GROUP에 상응하는 완전한 PCCCH(패킷 공통 제어 채널)을 모니터링할 것이다. 완전한 PCCCH를 모니터링하는 동안, 이동국은 PCCCH 상에서 수신된 메시지에 포함된 PERSISTENCE_LEVEL 파라미터의 어떤 사건을 디코딩할 것이다. 이동국은 PERSISTENCE_LEVEL 파라미터를 수신할 때, PERSISTENCE_LEVEL 파라미터의 값이 이어지는 다음 PACKET CHANNEL REQUEST 시도에 고려될 것이다. 파라미터 PERSISTENCE_LEVEL은 각각의 무선 우선순위(i)(i=1,2,3,4)에 대한 감지 레벨(P(i); 여기서 P(i)∈0,1,…, 14,16)을 포함한다. PACKET CHANNEL REQUEST (또는 EGPRS PACKET CHANNEL REQUEST) 메시지를 전송하기 위한 제1 시도는 이동국에 대한 PCCCH_GROUP에 의해 규정된 PDCH(패킷 데이터 채널) 상의 제 사용 가능한 PRACH 블록에서 개시될 수 있다. 이동국은 랜덤으로 일정한 확률 분포를 갖는 선택된 PRACH 블록 내에서 네 개의 TDMA 프레임들 중 하나를 선택할 것이다. 각각의 시도를 위해서, 이동국은 세트0,1,…,15에서 일정한 확률 분포를 갖는 랜덤 값(R)을 도출할 것이다. 이동국은 P(i)가 R보다 작거나 동일하게 제공되는 PACKET CHANNEL REQUEST 메시지를 전송하도록 허용된다. 결과적으로, P(i)가 작을수록, 감지도가 크다. 이동국은 일반적으로 RLC 데이터 PDU들의 슬라이딩 전송 윈도우와 함께 동작한다. 기술 사양 3GPP TS 44.060의 확장된 업링크 TBF 모드에서, 윈도우 내에서 사용 가능한 어떠한 RLC 데이터 블록도 없다면, 이동국은 RLC 데이터 블록을 전송하는 것을 멈출 것이다. 이동국은 RLC 데이터 블록이 윈도우에서 사용 가능하게 될 때, RLC 데이터 블록을 계속 전송할 것이다. GSM/GPRS 및 GSM/EGPRS에서 UMTS 상응의 TBS들은 RAB들(무선 액세스 베리어)이다. 3rd Generation Partnership Project(3GPP): Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network, Multiplexing and multiple access on the radio path (Release 5), 3GPP TS 45.002 v5.12.0, France, April 2004는 논리 채널들을 지원하기 위해 필요로 되는 무선 서브 시스템의 물리 채널을 규정한다. 이는 논리 채널의 설명 및 주파수 호핑, TDMA (시분할 다중 액세스) 프레임들, 시간-슬롯 및 버스트의 정의를 포함한다. PRACH(패킷 랜덤 액세스 채널) 또는 CPRACH(소형 패킷 랜덤 액세스 채널) 상의 액세스 버스트로써 전송되는 PACCH(패킷 관련 제어 채널)과 다른 채널을 위한 업링크 파트에서, 논리 채널 유형은 블록 헤더 파트에 포함된 메시지 유형으로써 나타내질 것이다. 액세스 버스트로써 전송된 PACCH에 대해서, 논리 채널 유형은 다운링크 상에서 상응하는 폴링 메시지로써 나타내진다. PRACH 또는 CPRACH 유형에 대해서, 논리 채널 유형은 블록-바이-블록 기반 상에서 다운링크를 하는, USF로써 나타내진다. MAC 계층은 할당 전략에 따른 데이터 및 음성 사용자에 공통인 통신 자원(공중 인터페이스)의 공유에 책임이 있다. 예컨대, GSM/GPRS에서, BSS(기지국 서브시스템)의 MAC은 사용 가능한 시간 슬롯을 통해 여러 TBF들에 속하는 RLC 블록을 스케줄링하고, 예컨대, 요청 충돌로 인한 갈등을 해결하고, 사용 가능한 시간 슬롯이 존재한다면, 업링크 TBF들이 MT(이동 단말기)들을 요청하도록 할당하고, MT가 소정의 시간 동안에 비활성이라면 TBF 비할당을 업링크하는 것을 알리고, 시간 슬롯 쌍에 개별적인 음성 호출을 할당하며, 음성 통신 동안 사용 시간 슬롯 쌍이 사용 가능하도록 TBF의 비할당 동안 필요로 되는 만큼 시그널링하는 업링크 및 다운링크의 관리에 책임이 있다. 업링크 방향으로, MT의 MAC은 어떠한 TBF도 아직 설정되지 않은 데이터의 전송을 위해 BSS로의 업링크 TBF들의 요청 전송을 개시하는데 책임이 있다. 일단 TBF 설정이 확인되면, 하나 이상의 조각화된 LLC PDU들을 반송하는 MT의 MAC는 BSS에 의해 할당된 시간-슬롯을 통해 RLC PDU들을 보낸다. MT는 전송하기 위한 부가적이 데이터가 없을 때까지 전송을 계속하거나 허용된 가장 많은 수의 RLC 블록을 전송한다. TBF는 그 후에 릴리스된다. 각각의 TBF는 양방향으로 유일한 일시적인 플로우 아이덴티티(TFI)를 네트워크에 의해 할당받는다. 도2는 LLC PDU들 및 RLC PDU들의 조각/재조합을 개략적으로 도시한다. LLC PDU는 프레임 헤더인 003c#003c#FH003e#003e#, LLC 데이터 또는 제어 정보인 003c#003c#Information field003e#003e# 및 프레임 확인 순서인 003c#003c#FCS003e#003e#를 포함한다. 무선 블록은 16-비트 블록 확인 순서인 003c#003c#BCS003e#003e#에 의해 완성되는 RLC 데이터인 003c#003c#Inro field003e#003e#, 또는 RLC/MAC 제어 블록인 003c#003c#Info field003e#003e#으로 구성된다. 무선 블록은 네 개의 일반적인 버스트에 의해 물리 채널 상에서 반송된다. 어떠한 상기 문서도 이동국이 PS 접속의 설정 개시시 즉시 채널 요청을 전송하도록 허용한다는 것을 개시하지 않는다.