통신 시스템에서 슬립모드 동작 제어 방법 및 장치 document_id A220623110924

일반적으로, 통신 시스템은 사용자들에게 고속의 대용량 데이터 송수신이 가능한 서비스를 제공하기 위한 형태로 발전해 나가고 있다. 통신 시스템의 대표적인 예로 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템이 있다. IEEE 802.16e 통신 시스템에서 정상모드(Normal Mode)란 이동 단말기(Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)와 기지국(Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)간 통신을 항상 유지하는 상태를 의미한다. IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS는 BS로부터의 데이터 수신 여부를 확인하기 위해 다운링크(Downlink: DL)를 감시한다. 이때 BS가 MS로 송신할 데이터가 없는 경우에도 MS가 다운링크(Downlink)를 감시하므로 MS의 전력 소모가 발생된다. 한편 IEEE 802.16e 통신 시스템은 MS의 이동성을 고려하므로, MS의 전력 소모는 시스템 전체 성능에 중요한 요인으로 작용하게 되며, MS의 이동성에도 영향을 미친다. 따라서 MS의 전력 소모를 최소화 시키기 위한 방안으로서, MS와 BS간 슬립모드(SLEEP MODE) 및 슬립모드에 대응되는 어웨이크 모드(AWAKE MODE)가 제안되었다. 도 1은 통신 시스템의 슬립모드에 대한 동작을 수행하는 동작을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, MS(100)는 어웨이크 모드에 존재하다가 슬립모드로 천이하기 위해 BS(110)로 MOB_SLP-REQ(MOBile SLeeP REQuest) 메시지를 송신한다(101 단계). 상기 MOB_SLP-REQ 메시지를 수신한 BS(110)은 BS(100) 및 MS(100)의 상황을 고려하여 MS(100)의 슬립모드로의 모드 천이를 허락할지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 상응하게 MS(100)로 MOB_SLP-RSP(MOBile SLeeP ReSPonse) 메시지를 송신한다(103 단계). 상기 MOB_SLP-RSP 메시지는 리스닝 구간(Listening Window)을 나타내는 리스닝 구간 파라미터를 포함한다. 슬립모드의 리스닝 구간에서 BS(110)가 MS(100)로 송신할 데이터가 있는 경우에, BS(110)는 상기 리스닝 구간 동안에 MS(100)로, MS(100)의 식별자를 포함한 MOB_TRF-IND(MOBile TRaFfic INDication) 메시지를 전송한다. 한편, BS(110)가 MS(100)의 슬립모드 요청(슬립모드로 천이 및 해제)에 대해 응답하는 것이 아니라, 비요구 방식(Unsolicited manner)으로, 즉 BS(110)가 먼저 MS(100)에게 슬립모드를 요청할 수 있다 즉, BS(110)는, MS(100)의 MOB_SLP-REQ 메시지를 수신하지 않고 MOB_SLP-RSP 메시지를 먼저 보냄으로써 MS(100)에게 슬립모드를 요청한다. BS(110)로부터 상기 MOB_SLP-RSP 메시지를 수신한 MS(100)는 상기 MOB_SLP-RSP 메시지에 상응하게 슬립모드 동작을 시작한다. 이때 MS(100)는 상기 MOB_SLP-RSP 메시지에 포함되어 있는 리스닝 구간 파라미터에 상응하게 상기 슬립모드 동작을 수행한다. MS(100)가 슬립 모드로 동작 중에 MS(100)가 BS(110)로 전송할 데이터가 있는 경우, MS(100)는 슬립모드에서 바로 어웨이크 모드로 천이할 수 있다. MS(100)로 전송할 데이터가 존재하지 않는 경우, BS(110)가 상기 슬립모드의 리스닝 구간에서 MS(100)의 식별자를 포함하지 않는 MOB_TRF-IND 메시지를 송신한다(105 단계). 상기 MOB_TRF-IND 메시지는 MS(100)에 해당하지 않으므로 MS(100)에 대한 부정적 지시(Negative Indication)를 포함한다. MS(100)는 상기 MOB_TRF-IND 메시지를 디코딩 한 후, MS(100)의 식별자가 포함되어 있지 않음을 확인하고, 슬립모드를 계속해서 유지한다. BS(110)가 MS(100)로 전송할 데이터가 있는 경우, 즉 네트워크로부터 MS(100)를 위한 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit: PDU)이 제공된 경우, BS(110)는 MS(100)의 식별자를 포함한 MOB_TRF-IND 메시지를 송신한다(107 단계). 상기 MOB_TRF-IND 메시지는 MS(100)에 해당하므로, MS(100)에 대한 긍정적 지시(Positive Indication)가 된다. MS(100)는 상기 MOB_TRF-IND 메시지를 디코딩 한 후, MS(100)의 식별자가 포함되어 있음을 확인하고, 어웨이크 모드로 천이하여 BS(110)로부터 데이터를 수신하게 된다. MS(100)와 BS(110) 간의 데이터 송수신이 끝난 후, MS(100)와 BS(110)는 다시 슬립모드로 모드 천이를 하기 위하여 부가적인 MOB_SLP-REQ 메시지 및 MOB_SLP-RSP 메시지를 주고 받게 된다. 이때, 슬립모드로의 모드 천이를 위해 부가적인 MOB_SLP-REQ 메시지와 MOB_SLP-RSP 메시지를 주고 받음으로 인하여 불필요한 메시지들의 전송이 수행된다. 이로 인해 업링크(Uplink: UL) 및 다운링크(Downlink)의 자원을 낭비하게 되고 전력 소모가 일어난다. 또한 MS(100)는 BS(110)로 부가적인 MOB_SLP-REQ 메시지를 송신하기 위한 대역폭을 할당받기 위해 BW-REQ(BandWidth REQuest) 메시지를 전송하여 대역폭 레인징을 수행해야 하므로, MS(100)가 슬립모드로 모드 천이를 하기 위한 시간이 지연되는 문제가 발행한다. 한편 MOB_SLP-REQ 메시지는 전력 절약 클래스 타입(Power_Saving_Class_Type) 필드 및 트래픽 트리거 발생 플래그(Traffic_Triggered_Wakening_Flag, 이하 'TTWF'라 칭함) 필드를 포함한다. 상기 전력 절약 클래스 타입 필드는 하기와 같은 타입들 중 하나를 정의하기 위해 사용된다. 1) 타입 1 : 종래 슬립모드 동작을 따르는 클래스. 즉 MS는 리스닝 구간에서 데이터 송수신이 일어나거나, 긍정적 지시를 포함한 MOB_TRF-IND 메시지의 수신 때 어웨이크 모드로 천이한다. 2) 타입 2 : 고정된 슬립 구간을 가지며, 리스닝 구간에서 데이터 송수신을 수행하고, 고정된 슬립 구간 후에 다음번 리스닝 구간에서 데이터 송수신을 수행한다. 3) 타입 3 : Type 1 과 Type 2에서 MS는 모드 천이 요구 메시지를 수신하지 않으면 계속해서 슬립 모드를 유지하는 것에 반해, Type 3은 한번의 슬립모드 동작, 즉 한번의 슬립 구간 후에 자동적으로 슬립 모드를 종료하는 클래스를 의미한다. 주로 관리 메시지(Management message) 또는 멀티캐스트 트래픽에 사용된다. TTWF 필드는 타입 1의 전력 절약 클래스에만 적용된다. 좀 더 자세히 설명하면, TTWF는 리스닝 구간에 데이터가 발생하더라도 MS가 슬립 모드를 유지하고자 할 경우 사용된다. 일 예로서 'TTWF=0'인 경우, MS는 리스닝 구간 동안 데이터를 송수신하고, 리스닝 구간이 끝나는 시점, 즉 슬립 구간이 시작되는 시점에 다시 슬립 모드로 천이한다. 리스닝 구간 동안 BS가 해당 전력 절약 클래스용 MAC(Medium Access Control) SDU(Service Data Unit)를 송신하고자 할 경우, 또는 MS가 해당 전력 절약 클래스용 연결에 대해 BW-REQ 메시지를 송신하는 경우, 또는 MS가 BS로부터 긍정적 지시, 즉 MS의 식별자를 포함하고 있는 MOB_TRF-IND 메시지를 수신한 경우에, MS는 슬립 모드를 종료하고 어웨이크 모드로 천이한다. 다른 경우, MS는 MOB_SLP-REQ 메시지와 MOB_SLP-RSP 메시지의 교환(transaction)을 통해 슬립 모드를 종료할 수도 있다. 반면, 'TTWF=1'인 경우, MS가 리스닝 구간 동안 BS로부터 PDU(Packet Data Unit)를 수신하거나, 또는 슬립 모드의 종료를 지시하는 관리 메시지, 일 예로 MOB_SLP-RSP 메시지 또는 다운링크 슬립 제어 확장 부헤더(DL Sleep Control Extended Subheader)를 수신하게 되면, MS는 슬립 모드를 종료하고 어웨이크 모드로 천이한다. 또한, MS 내에서 전송할 데이터가 발생하거나, 또는 슬립 모드의 종료를 지시하는 관리 메시지, 즉 MOB_SLP-REQ 메시지, 대역폭 요구 메시지, 또는 업링크 슬립 컨트롤 헤더를 BS로 전송하는 경우에도, MS는 슬립 모드를 종료하고 어웨이크 모드로 천이한다. 다시 말해, 'TTWF=1'일 때 리스닝 구간 동안 트래픽 데이터 또는 해당 관리 메시지가 발생할 경우 MS는 어웨이크 모드로 천이하게 된다. 상술한 바와 같이, IEEE 802.16e 통신 시스템의 슬립모드 동작에서 전력 절약 클래스 Type 1은 MS가 TTWF에 상응하여 BS로부터 리스닝 구간에 MAC SDU 를 수신하게 될 경우, 슬립모드를 유지하거나 또는 비활성화시키기 위하여 사용된다. 그러나, 종래 기술에서는, MS가 슬립모드를 유지하고자 할 경우, 리스닝 구간이 종료된 후 다시 슬립모드로 모드 천이를 하고자 하는 시점이 명확하게 정의되어 있지 않았다. 또한 TTWF는 초기에 MS와 BS가 송수신하는 MOB_SLP-REQ 메시지와 MOB_SLP-RSP 메시지에 설정되어 있다. 그러나 슬립모드 동작을 수행하는 중에 TTWF의 값을 변경해야 할 상황이 발생할 수 있으며, 이 경우 TTWF의 값을 변경하기 위한 구체적인 동작이 필요하다. 다른 문제점으로, 단말과 기지국이 서로에게 동시에 슬립모드를 요청시, 즉, 단말이 MOB_SLP-REQ 메시지를 전송하는 동시에 기지국이 상기 MOB_SLP-REQ를 인지하기 이전에 MOB_SLP-RSP 메시지를 비요구 방식으로 보낸 경우, 단말은 기지국으로부터 받은 MOB_SLP-RSP 메시지가 MOB_SLP-REQ 메시지에 대한 응답인지 비요구 방식으로 전송된 것인지를 알 수 없다. 이로 인해, 단말과 기지국 사이에 슬립모드 관련 파라미터의 불일치를 초래할 수 있으며, 이는 슬립모드의 오동작으로 이어질 수 있다. 종래 IEEE802.16e의 슬립모드 동작은 전혀 이런 상황을 언급하고 있지 않기 때문에, MOB_SLP-RSP 메시지에 포함되어, 해당 전력 절약 클래스의 활성화 또는 비활성화 요구의 승인 여부를 나타내는 'Sleep_Approved' 필드만으로, 단말은 단말이 요청한 내용을 기지국이 그대로 승인하는 것으로 오해할 수도 있다. 이를 방지하기 위해서는 단말은 MOB_SLP-RSP 메시지 내에 포함된 모든 파라미터들을 자신이 요청한 값들과 일치하는지 일일이 비교해야 한다. 또 다른 문제점으로, 단말과 기지국 사이에 MOB_TRF-IND 메시지를 통해 다운링크 트래픽(DL traffic)의 존재유무를 알려주기로 협상된 경우, 즉, MOB_SLP-REQ/RSP 메시지에 포함되어, 전력 절약 클래스 Type 1에서 기지국이 매 리스닝 구간 마다 적어도 하나의 MOB_TRF-IND 메시지를 단말로 송신함을 나타내는 'TRF-IND_required' 필드가 1로 세팅된 경우, 기지국은 단말의 리스닝 구간 동안, MOB_TRF-IND 메시지를 전송해야 한다. 따라서 기지국은 리스닝 구간 동안 깨어 있을 단말들에게 전송할 다운링크 트래픽이 전혀 없는 경우에도, MOB_TRF-IND 메시지를 전송함으로써 리소스 낭비가 발생한다. 또한, 기지국이 MOB_TRF-IND 메시지를 보내지 않았을 때, 단말은 기지국이 MOB_TRF-IND 메시지를 송신하지 않은 것인지, 기지국이 MOB_TRF-IND 메시지를 전송했음에도 불구하고 단말이 수신하지 못한 것인지 구별할 수 없으며, 이 경우, 단말은 MOB_TRF-IND 메시지를 수신하지 못한 것으로 판단하여 슬립모드에서 깨어나게 된다.