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1. (WO2019031739) METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENTLY PERFORMING CONGESTION CONTROL IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM NETWORK
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2  

배경기술

3   4   5  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

6  

과제 해결 수단

7   8  

발명의 효과

9  

도면의 간단한 설명

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발명의 실시를 위한 형태

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청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

도면

1a   1b   2a   2b   3   4   5   6   7   8a   8b   8c   9   10   11   12  

명세서

발명의 명칭 : 이동 통신 시스템 망에서 혼잡 제어를 효율적으로 수행하는 방법 및 장치

기술분야

[1]
본 발명은 이동 통신 시스템 기지국, 라우터, 게이트 웨이, 단말 동작에 대한 것이다.
[2]
본 발명은 이동 통신 시스템 망에서 혼잡 제어를 효율적으로 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

배경기술

[3]
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
[4]
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
[5]
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술인 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[6]
이동 통신 시스템 망에서 혼잡이 발생하면 네트워크의 라우터, 게이트웨이 등 패킷 전달을 담당하는 네트워크 장치들은 패킷을 저장할 수 있는 버퍼의 한계 용량까지 모두 사용할 수도 있으며, 이 한계 용량에 도달하기 전에 패킷을 랜덤하게 폐기 처분함으로써, 혼잡을 제어할 수 있다. 또 다른 방법으로는 혼잡 발생을 수신단에 지시자를 사용하여 알리고 수신단이 혼잡 발생을 탐지하면 또 다시 수신단이 지시자를 이용하여 송신단에 다시 알려서 송신단의 패킷 전송율을 낮출 수 있다. 하지만 혼잡이 발생한 네트워크에서 상기처럼 랜덤하게 패킷을 폐기 처분하면 추후 재전송으로 인한 트래픽이 다시 발생하기 때문에 근원적인 해결책이 될 수 없으며, 지시자를 이용하여 혼잡 발생을 알리는 방식은 혼잡한 네트워크에서 지시자의 전달을 지연시킬 수 있다. 따라서 이동 통신 시스템 망에서 혼잡 제어를 효율적으로 수행하는 개선된 방법 및 장치를 제공하는 것이 필요하다.

과제 해결 수단

[7]
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시 예는 네트워크 장치의 동작 방법에 있어서, 혼잡이 발생하였는지 판단하는 단계, 상기 혼잡이 발생하였으면, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷에 기반하여 혼잡 제어 지원 여부를 판단하는 단계, 상기 혼잡 제어를 지원하면, 상기 혼잡과 관련된 상향링크 패킷을 식별하는 단계 및 상기 식별된 상향링크 패킷의 헤더의 혼잡 관련 필드를 업데이트하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
[8]
또한, 본 발명의 실시 예는 네트워크 장치에 있어서, 신호를 송신 및 수신하는 송수신부 및 혼잡이 발생하였는지 판단하고, 상기 혼잡이 발생하였으면, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷에 기반하여 혼잡 제어 지원 여부를 판단하며, 상기 혼잡 제어를 지원하면, 상기 혼잡과 관련된 상향링크 패킷을 식별하고, 상기 식별된 상향링크 패킷의 헤더의 혼잡 관련 필드를 업데이트하도록 제어하는 제어부를 포함하는 네트워크 장치를 제공한다.

발명의 효과

[9]
본 발명의 실시 예에 따르면 이동 통신 시스템 망의 혼잡 제어를 효율적으로 수행하는 방법으로써, 기지국 혹은 라우터 혹은 네트워크 패킷 전달 장치가 혼잡 발생을 감지하면 지시자를 이용하여 수신단과 송신단에 모두 알리는 방법을 제안하고 구체화하여 혼잡 제어를 더 빠르고 효율적으로 수행할 수 있도록 한다.

도면의 간단한 설명

[10]
도 1A 및 1B는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 망의 예시를 나타낸 도면이다.
[11]
도 2A 및 2B는 본 발명의 실시 예에 따른 LTE 기지국(eNB)과 LTE 시스템에서 데이터 흐름을 나타낸 도면이다.
[12]
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차세대 이동 통신 시스템 기지국(gNB)과 차세대 이동 통신 시스템에서 데이터 흐름을 나타낸 도면이다.
[13]
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템 네트워크에서 네트워크 장치(예를 들면 기지국, 라우터, 게이트웨이(P-GW) 등)들이 패킷들을 구분할 수 있는 단위를 나타내는 도면이다.
[14]
도 5는 본 발명에서 이동 통신 네트워크의 혼잡을 제어하는 제 1 실시 예를 나타낸다.
[15]
도 6은 본 발명에서 이동 통신 네트워크의 혼잡을 제어하는 제 2 실시 예를 나타낸다.
[16]
도 7은 본 발명에서 이동 통신 네트워크의 혼잡을 제어하는 제 2-1 실시 예를 나타낸다.
[17]
도 8A, 8B 및 8C는 본 발명에서 이동 통신 네트워크의 혼잡을 제어하는 제 2-2 실시 예를 나타낸다.
[18]
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 장치의 동작을 나타낸다.
[19]
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸다.
[20]
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 나타낸다.도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 장치를 나타낸다.

발명의 실시를 위한 형태

[21]
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
[22]
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.
[23]
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
[24]
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명의 실시 예들이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 본 발명에서 eNB는 설명의 편의를 위하여 gNB와 혼용되어 사용될 수 있다. 즉 eNB로 설명한 기지국은 gNB를 나타낼 수 있다.
[25]
[26]
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 망의 예시를 나타낸 도면이다. 이하 도 1a 및 도 1b를 도 1이라 칭한다.
[27]
도 1의 이동 통신망에서 단말(105)는 LTE-Uu 무선 인터페이스를 통하여 기지국(eNB 혹은 gNB, 110)과 접속할 수 있다. 상기에서 LTE-Uu 무선 인터페이스는 단말(105)과 기지국(110) 간의 무선 인터페이스로 제어 평면(Control plane) 및 사용자 평면(User plane)을 정의하고 이에 해당하는 데이터 송수신 및 서비스를 제공한다. 기지국(110)은 사용자에게 무선 인터페이스를 제공하고, 무선 베어러 제어, 무선 접속 수락 제어, 동적 무선 자원 할당, 부하 분산(load balancing) 및 셀 간 간섭제어와 같은 무선 자원 관리(RRM, Radio Resource Management) 기능을 제공한다. MME(mobility management entity, 115)는 E-UTRAN(evolved-UMTS terrestrial radio access network) 제어 평면 장치로, 사용자 인증과 사용자 프로파일 다운로드를 위하여 HSS(home subscriber server, 120)와 통신하고, NAS(Non Access Stratum) 시그널링을 통해 단말(105)에게 EPS(evolved packet system) 이동성 관리(EMM, EPS mobility management) 및 EPS session 관리(ESM, EPS session management) 기능을 제공한다. S-GW(serving gateway, 125)는 E-UTRAN과 EPC(Evolved Packet Core)의 종단점이 된다. 즉, 기지국 간 핸드오버 및 3GPP 시스템 간 핸드오버 시 anchoring point가 된다. P-GW(PDN-gateway, 130)은 단말을 외부 PDN(packet data network) 망과 연결해주며 패킷 필터링을 제공한다. 상기 P-GW(130)는 단말(105)에게 IP 주소를 할당하고, 3GPP와 non-3GPP 간 핸드오버 시 mobility anchoring point 로 동작한다. HSS(120)는 사용자 프로파일을 갖는 중앙 데이터 베이스로 MME에게 사용자 인증 정보와 사용자 프로파일을 제공한다.
[28]
[29]
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LTE 기지국(eNB)과 LTE 시스템에서 데이터 흐름을 나타낸 도면이다. 이하 도 2a 및 도 2b를 도 2라 칭한다.
[30]
도 2에서 LTE 서비스를 제공하는 사업자는 서로 다른 서비스 품질(QoS, quality of service)을 요구하는 서비스들을 서로 다른 서비스 등급을 갖는 가입자들에게 제공할 수 있어야 한다. 이를 위하여 사업자는 가입자의 서비스 등급과 서비스 종류를 인지하고 사용자 IP 트래픽(IP traffic or IP flow, 210)에 대해 무선 자원을 차별적으로 할당하고 관리할 수 있어야 한다. 따라서 네트워크는 QoS 요구사항에 따라 사용자 트래픽 전송 경로를 설정하거나 서비스 별 IP flow(210)를 제어하게 된다. EPS(Evolved Packet System)에서 사용자 트래픽 전송 경로는 EPS 베어러(206)로 QoS에 따라 다른 EPS 베어러가 생성 된다. 같은 QoS를 가진 IP flow들은 SDF(Service Data Flow, 215)로 맵핑이 되고, 이 SDF(215)는 사업자 정책을 반영한 QoS 규칙을 적용하는 단위가 된다.
[31]
도 2는 EPS 베어러(206)와 SDF(215)의 구체적 관계를 나타낸다. IP flow (210)에 대해 SDF(215)는 서비스에 대응하는 QoS를 제공하고, EPS 베어러(206)는 EPS 전달 망에서 단말(201)과 P-GW (204) 간에 QoS를 제공한다. SDF(215)가 EPS을 거쳐 사용자에게 전송될 때에는 P-GW(204)에 인스톨되어 있는 QoS 규칙에 따라 적합한 QoS를 제공해 줄 수 있는 EPS 베어러로 맵핑되어 전달된다. IP flow들은 어떤 서비스(또는 어플리케이션)를 이용하는가에 따라 다른 QoS 특성을 갖는다. SDF(215)는 사용자 트래픽을 서비스 별로 filtering(분류, classification)한 IP flow 또는 IP flow들의 모임에 대하여, 단말(201)의 가입자 등급 및 이용하는 어플리케이션에 따라 특정 QoS 정책이 적용한다. 도 2에서 사용자로 향하는 IP flow들은 서비스 특성에 따라 SDF template(classifier) (220)을 통해 SDF로 filtering(분류)되고 SDF별로 QoS 정책(예, 대역폭 제어)이 적용되어 사용자에게 전달된다. EPS 전달망에서 QoS는 EPS 베어러(206)에 의해 제공되므로 각 SDF는 자신의 QoS 요구사항을 만족해 줄 수 있는 EPS 베어러로 맵핑되어 전송된다.
[32]
EPS 베어러 종류는 default 베어러(225)와 dedicated 베어러(230)가 있다. 단말(201)이 LTE 망에 접속하면 IP 주소를 할당받고 PDN(Packet Data Network) 연결(207)을 생성하면서 동시에 default EPS 베어러(225)가 생성된다. 사용자가 default 베어러(225)를 통해 서비스(예, Internet)를 이용하다가 default 베어러로는 QoS를 제대로 제공받을 수 없는 서비스(예, VoD)를 이용하게 되면 on-demand로 dedicated 베어러(230)가 생성될 수 있다. 즉 dedicated 베어러(230)는 이미 설정되어 있는 베어러와는 다른 QoS로 설정된다. 단말(201)은 여러 개의 APN(Access Point Name, 204)에 접속할 수 있고 APN 당 하나의 default EPS 베어러(225)와 여러 개의 dedicated EPS 베어러(230)들을 설정할 수 있다. Default 베어러(225)는 사용자가 망에 초기 접속할 때 생성된 후 중간에 서비스를 이용하지 않을 때에도 계속 유지되다가 망에서 떠날 때에 비로소 없어진다. Default 베어러(225)는 APN 당 하나씩 생성되는데 망에 초기 접속 시에 어느 APN으로 어떤 QoS를 적용해서 생성할 것인가는 사용자의 가입 정보로 HSS에 provisioning 되어있다. 단말(201)이 망에 초기 접속하면 MME는 HSS로부터 사용자 가입 정보(default APN, EPS subscribed QoS profile)를 다운로드 받아서 가입자 QoS Profile을 이용하여 해당 PDN으(205)로 default 베어러(225)를 생성한다.
[33]
도 2에서 하향 IP flow들은 EPS를 거쳐 사용자에게 전달될 때 EPS 베어러(206)와 SDF(215)를 통해 전달된다. PDN(205)을 거쳐 P-GW(204)에 도착한 사용자 IP flow들(210)은 SDF template을 통해 SDF(215)로 filtering 된다. IP flow 1은 SDF1으로, IP flow 2는 SDF 2로, IP flow 3과 IP flow 4는 SDF 3으로 IP flow 5는 SDF 4로 분류되어 각 SDF 별로 QoS 규칙이 적용된 후 TFT(Traffic Flow Template) filtering 규칙에 따라 EPS 베어러로 맵핑된다. SDF 1과 SDF 2는 default 베어러(225)로 SDF 3과 SDF 4는 dedicated 베어러(230)로 맵핑되고 해당 EPS 베어러를 통해 단말(201)에게 전달된다. 단말(201)에 도착한 IP flow들은 해당 어플리케이션으로 전송된다.
[34]
LTE 망에서 QoS 파라미터는 베어러를 기반으로 정의된다. EPS 베어러 QoS 파라미터는 베어러 레벨 QoS 파라미터이다. 베어러 레벨은 다른 말로 SDF aggregate 레벨로 불린다. SDF aggregate는 동일한 EPS 세션에 속하는 동일한 QCI(QoS Class Identifier)와 ARP(Allocation and Retention Priority) 값을 갖는 SDF들의 모임을 말한다. QCI와 ARP는 모든 EPS 베어러에 적용되는 기본 QoS 파라미터이다. QCI는 서로 다른 QoS 특성을 표준화하여 정수 값(1 ~ 9)으로 표현한 것으로 표준화된 QoS 특성은 자원 형태(Resource Type), 우선 순위(Priority), 패킷 지연(Packet Delay Budget), 패킷 에러 손실률(Packet Error Loss Rate)로 표현된다. EPS 베어러는 QCI 자원 형태에 따라 GBR(guaranteed bit rate)형 베어러와 non-GBR형 베어러로 구분된다. Default 베어러(225)는 항상 non-GBR형 베어러이고 dedicated 베어러(230)는 GBR형과 non-GBR형 베어러로 설정될 수 있다. GBR형 베어러는 QoS 파라미터로 QCI, ARP, GBR(UL/DL), MBR(UL/DL)를 가지며 Non-GBR형 베어러는 QoS 파라미터로 QCI, ARP, APN-AMBR(UL/DL), UE-AMBR(UL/DL)을 갖는다. QCI와 ARP 이외에 GBR형 베어러는 QoS 파라미터로 GBR과 MBR를 가지며 이는 베어러 별로 고정된 자원을 할당 받음(대역폭 보장)을 의미한다. 반면에 non-GBR형 베어러는 QoS 파라미터로 AMBR(Aggregated Maximum Bit Rate)을 가지며 이는 자원을 베어러 별로 할당 받지 못하는 대신에 다른 non-GBR형 베어러들과 같이 사용할 수 있는 최대 대역폭을 할당 받음을 의미한다. APN-AMBR은 동일 PDN 안에서 non-GBR형 베어러들이 공유할 수 있는 최대 대역폭이고 UE-AMBR은 동일 단말 안에서 공유할 수 있는 최대 대역폭이다. 단말이 여러 PDN 연결을 갖는 경우 각 PDN의 APN-AMBR의 합은 UE-AMBR을 초과할 수 없다.
[35]
[36]
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차세대 이동 통신 시스템 기지국(gNB)과 차세대 이동 통신 시스템에서 데이터 흐름을 나타낸 도면이다.
[37]
본 발명의 실시 예에서 flow는 IP flow를 지칭할 수도 있고, SDF(Service Data flow)를 지칭할 수도 있다. 상기 SDF는 IP flow 들의 그룹으로 나타낼 수 있다.
[38]
도 3에서 E-UTRAN에서는 베어러(320, 325)라는 개념이 도 2에서와 같이 존재하지만 NGCN(next generation core network)에서는 베어러(335)라는 개념이 존재하지 않는다. NGCN는 LTE 시스템의 EPC의 진화된 CN 혹은 새로운 CN일 수 있다. PDN에서 하향 링크 데이터가 발생하면 IP flow들(310)은 PDN(305), P-GW(304), S-GW(303)을 통해서 기지국(gNB, 302)로 전달된다. 상기 기지국(gNB)는 차세대 무선 통신 시스템을 위한 LTE 기지국의 진화된 기지국 혹은 새로운 기지국일 수 있다. 상기 Flow(310)들의 패킷에는 QoS 정보를 나타내는 패킷 마킹(packet marking)이 되어 있을 수 있다. 혹은 각 Flow는 특정한 QoS 정보와 맵핑되어 있을 수 있다. 상기 QoS는 응용프로그램 (applications), 사용자(users), 혹은 데이터 흐름(data flows)에 우선 순위를 부여해서 데이터 전송에 특정 수준의 성능을 보장하는 능력이나 척도를 말한다. QoS는 최저 전송 비트 레이트(bit rate), 지연(delay), 패킷 손실율(packet loss rate) 등을 나타낼 수 있다. Flow들(310)을 수신한 기지국(302)은 Flow들의 패킷에 있는 패킷 마킹을 해석하여 QoS 정보를 알 수 있다. 혹은 사전에 정의된 Flow들(310)과 QoS 정보의 맵핑 정보를 토대로 각 Flow들의 QoS 정보를 알 수 있다. 기지국은 SDAP(Service Data Association Protocol, 315)이라는 계층 혹은 장치를 통하여 상기 Flow들을(310) QoS 정보에 따라서 그에 상응하는 베어러로 할당한다. 만약 어떤 Flow의 QoS에 상응하는 베어러가 존재하지 않는다면 기지국은 상기 QoS에 상응하는 베어러를 단말과 새로 설정할 수 있다.
[39]
도 3에서 만약 상향 링크 데이터가 발생하면 단말(301)은 상기 데이터에 상응하는 하향링크 Flow가 이전에 수신되었는지 확인한다. 상기 확인 과정은 소스 IP 주소와 목적지 IP 주소와 같은 IP 패킷의 헤더 정보를 이용하여 이루어질 수 있다. 만약 이전에 수신한 하향 링크 Flow들 중에 상기 상향 링크 데이터에 상응하는 Flow가 있다면 상기 Flow에 상기 상향 링크 데이터를 맵핑하고 상응하는 베어러를 통해서 기지국(302)에 상향 링크 데이터를 전송한다. 만약 이전에 수신한 하향 링크 Flow들 중에 상기 상향 링크 데이터에 상응하는 Flow가 없다면 단말(301)은 SDAP(330)이라는 계층 혹은 장치를 통하여 상기 데이터 패킷에 QoS 정보를 마킹할 수 있다. 상기 QoS는 응용프로그램 (applications), 사용자(users), 혹은 데이터 흐름(data flows)에 우선 순위를 부여해서 데이터 전송에 특정 수준의 성능을 보장하는 능력이나 척도를 말한다. QoS는 최저 전송 비트 레이트(bit rate), 지연(delay), 패킷 손실율(packet loss rate) 등을 나타낼 수 있다. 단말의 SDAP 계층 혹은 장치는 마킹된 QoS 정보를 토대로 현재 설정되어 있는 베어러들(320, 325) 중에 상기 마킹된 QoS 정보에 적합한 베어러가 있는 지 확인한다. 만약에 적합한 베어러가 있다면 상기 베어러를 통해 상기 상향 링크 Flow를 맵핑하여 전송한다. 만약 적합한 베어러가 없다면 단말의 SDAP 계층 혹은 장치(315)는 상기 상향 링크 Flow를 디폴트 베어러(320)에 맵핑하여 전송한다. 상기 디폴트 베어러(320)로 이를 수신한 기지국(302)의 SDAP 계층 혹은 장치(315)는 상기 상향 링크 Flow의 패킷 마킹을 확인하여 QoS 정보를 알아낼 수 있고, 상기 Flow의 QoS가 디폴트 베어러의 QoS에 적합하지 않다고 판단하면 상기 Flow의 QoS에 적합한 새로운 베어러를 단말(301)과 설정할 수 있다. 상기 새로운 베어러가 설정되면 단말(301)은 추후에 발생하는 상기 상향 링크 Flow는 디폴트 베어러가 아닌 새로 설정된 베어러를 통해 전송한다.
[40]
[41]
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템 네트워크에서 네트워크 장치(예를 들면 기지국, 라우터, 게이트웨이(P-GW) 등)들이 패킷들을 구분할 수 있는 단위를 나타내는 도면이다.
[42]
도 4에서 나타낸 것처럼 패킷들은 단말이 가지는 소스 IP 주소 혹은 기지국이 할당해준 단말 식별자 혹은 베어러 식별자 혹은 QoS flow 식별자 혹은 IP 식별자들로 단말 단위로 패킷들의 흐름을 구분할 수 있다. 예를 들면 단말 1번으로 송수신되는 데이터 패킷들, 단말 2번으로 송수신되는 데이터 패킷들처럼 단말(사용자) 단위로 패킷들을 구별할 수 있다.
[43]
그 다음으로 더 세분화된 구분 단위는 베어러 별로 패킷들을 구분하는 것이다. 한 단말은 여러 개의 베어러가 설정될 수 있기 때문에 각 베어러에서 송수신되는 패킷들을 베어러 단위로 구분할 수 있다. 예를 들면 단말 1번의 베어러 1번, 단말 1번의 베어러 2번, 단말 2번의 베어러 1번, 단말 2번의 베어러 2번과 같이 각 단말의 베어러 단위로 패킷들을 구분할 수 있다.
[44]
그 다음으로 더 세분화된 구분 단위는 QoS flow 혹은 IP flow 단위로 데이터를 구분할 수 있다. 한 단말의 한 베어러는 여러 개의 IP flow들과 맵핑될 수 있기 때문에 IP flow 단위(혹은 QoS flow)로 구분할 수 있다. 예를 들면 단말 1번의 베어러 1번의 IP flow 1번, 단말 1번의 베어러 1번의 IP flow 2번, 단말 1번의 베어러 2번의 IP flow 1번, 단말 2번의 베어러 1번의 IP flow 1번, 단말 2번의 베어러 1번의 IP flow 2번 등으로 구분될 수 있다.
[45]
상기에서 설명한 데이터 패킷 처리 단위는 혼잡 발생을 판단하거나 혼잡 제어를 위해 데이터를 처리하는 단위로 적용될 수 있다.
[46]
[47]
도 5는 본 발명에서 이동 통신 네트워크의 혼잡을 제어하는 제 1 실시 예를 나타낸다.
[48]
도 5에서 복수개의 단말들(사용자들)(505)은 기지국(515)에 접속하여 무선 네트워크로 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고 상기 기지국(515)들은 복수 개의 라우터(520)들 및/또는 게이트 웨이들(S-GW, P-GW, 520)과 연결되어 유선 네트워크로 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고 상기 단말(505)들은 복수 개의 다른 단말들 혹은 컴퓨터들 혹은 서버들(510)과 데이터를 주고 받을 수 있다.
[49]
상기에서 데이터를 주고 받을 때 만약 무선 네트워크 혹은 유선 네트워크에서 혼잡이 발생할 수 있다. 상기에서 혼잡을 발생했다고 판단하는 기준은 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치)의 버퍼에 전송을 위해서 대기하고 있는 데이터의 양이 일정 기준에 도달한 경우일 수 있다(525, 530). 즉, 통신의 과부하(혼잡, 지연)으로 인해 상기 네트워크 장치의 수용 가능 패킷 양을 초과하는 경우를 말할 수 있다.
[50]
본 발명의 제 1 실시 예에서는 네트워크 통신의 폭주가 발생하기 전에 이를 감지하여 원활한 통신을 가능하게 하는 방법으로 혼잡 검출 시, 상기 혼잡을 검출한 네트워크 장치가 패킷을 폐기함으로써 버퍼의 오버플로우(overflow)를 방지한다. 즉, 상기 네트워크 장치는 관리자가 설정한 임계치 값에 근접하면 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 flow를 선택하여 그에 해당하는 패킷들을 폐기함으로써 송신측에서 송신 속도를 늦출 수 있도록 한다. 이렇게 네트워크 장치가 패킷을 폐기하면 수신측은 일정시간 대기하다 송신측에서 재전송을 요구하므로, 수신측 대기시간과 송신 측의 재전송 시간차를 이용하여 그동안 버퍼의 데이터를 낮출 수 있다.
[51]
상기 제 1 실시 예에서 네트워크 장치가 혼잡을 탐지하고 패킷을 폐기할 때 어떤 패킷을 폐기할 지를 결정할 때 다음과 같은 3가지 방법을 적용할 수 있다.
[52]
1. 임의의(randomly) 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)을 선택하여 그에 해당하는 데이터 패킷들을 폐기한다.
[53]
2. 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 카운터를 설정하여 각 단말 혹은 각 베어러 혹은 각 IP flow 별로 송수신되는 패킷의 개수 혹은 패킷의 크기를 계산할 수 있고, 이 카운터 값을 기준으로 혼잡을 일으키는 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow 별 데이터를 탐지할 수 있다. 따라서 혼잡을 일으키는 원인을 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow 별로 탐지하여 그에 해당하는 데이터 패킷들을 폐기한다(예를 들면 카운터 값이 제일 큰 순서대로 혼잡을 일으키는 원인이 될 수 있다). 상기에서 카운터는 정해진 일정 기간마다 주기적으로 0으로 설정하여 다시 계산을 시작할 수 있다.
[54]
3. 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 설정된 QoS 정책(policy)에 따라서 이를 반영하여 어떤 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 데이터 패킷을 폐기할 지 결정할 수 있다.
[55]
[56]
도 6은 본 발명에서 이동 통신 네트워크의 혼잡을 제어하는 제 2 실시 예를 나타낸다.
[57]
도 6에서 복수개의 단말들(사용자들)(605)은 기지국(615)에 접속하여 무선 네트워크로 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고 상기 기지국들(615)은 복수 개의 라우터들 및/또는 게이트 웨이들(S-GW, P-GW, 620)과 연결되어 유선 네트워크로 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고 상기 단말(605)들은 복수 개의 다른 단말들 혹은 컴퓨터들 혹은 서버(610)들과 데이터를 주고 받을 수 있다.
[58]
상기에서 데이터를 주고 받을 때 만약 무선 네트워크 혹은 유선 네트워크에서 혼잡이 발생할 수 있다. 상기에서 혼잡을 발생했다고 판단하는 기준은 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치)의 버퍼에 전송을 위해서 대기하고 있는 데이터의 양이 일정 기준에 도달한 경우일 수 있다. 즉, 통신의 과부하(혼잡, 지연)으로 인해 상기 네트워크 장치의 수용 가능 패킷 양을 초과하는 경우를 말할 수 있다.
[59]
본 발명의 제 2 실시 예에서는 혼잡이 탐지되지 않았을 때도 항상 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치)가 IP헤더 혹은 TCP(transmission control protocol) 헤더를 읽고 해석할 수 있다. 그리고 하기와 같은 절차를 수행할 수 있다. 네트워크 통신의 폭주가 발생하기 전에 이를 감지하여 원활한 통신을 가능하게 하는 방법으로 혼잡 검출 시, 혼잡을 검출한 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치, 615, 620)는 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 그에 해당하는 패킷의 IP 헤더의 ECN(Explicit Congestion Notification) 필드를 확인하고, 만약 ECN 필드가 01 혹은 10의 값을 가졌다면 본 발명의 제 2실시 예인 혼잡 제어 공지(ECN) 방법을 지원한다는 것으로 판단하고, ECT(ECN-Capable Transport) flag와 CE(Congestion Experience) flag를 11로 설정하여 수신자에게 혼잡이 발생하였다는 것을 알린다(617, 630, 635). 수신단(605)은 상기 패킷을 수신하면 상기 패킷에 상응하는 상향 링크 패킷(예를 들면 TCP ACK)의 TCP 헤더의 ECE(ECN-Echo) flag를 설정하고(640, 645, 650) 송신단(610)에 전송하여 송신단(610)에게 혼잡이 발생하였음을 알리게 된다. 그러면 송신단(610)은 혼잡이 발생하였음을 인지하고, 윈도우 크기를 줄여 송신하는 데이터 전송율을 낮춘다. 그리고 송신단(610)은 데이터 전송율을 낮추었고, ECE flag를 잘 받았다는 것을 수신단(605)에 알리기 위해서 수신단(605)으로 전송하는 패킷의 TCP 헤더의 CWR(Congestion Window Reduced) flag를 설정하여 전송한다(660, 665). 상기에서 수신단(605)은 TCP 헤더의 CWR flag가 설정된 패킷을 받게 되면 혼잡 제어가 수행되었음을 알 수 있다.
[60]
상기에서 수신단(605)은 IP 헤더의 ECN 필드의 ECT flag와 CE flag가 11로 설정된 패킷을 받으면, 그에 상응하는 TCP 헤더의 CWR 필드가 1로 설정된 패킷을 송신단(610)으로부터 받을 때까지 계속해서 상기 패킷에 상응하는 상향 링크 패킷(예를 들면 TCP ACK)의 TCP 헤더의 ECE(ECN-Echo) flag를 설정하고 송신단에 전송하여 송신단(610)에게 혼잡이 발생하였음을 알릴 수 있다. 상기 내용의 더 자세한 내용은 다음과 같다.
[61]
혼잡을 탐지한 네트워크 장치는 IP 헤더의 ECT flag와 CE flag를 11로 설정하고 수신단(605)에게 전달한다. 상기 CE 비트는 2비트 ECN 필드의 마지막 비트이며, ECN 필드는 00, 01, 10, 11로 설정이 가능한데 00은 ECN 방법을 사용하지 않는 다는 의미이며(일반적인 상황 혹은 ECN을 송수신단이 지원하지 않는 경우), 01 또는 10은 ECT(ECN-Capable Transport)를 나타내어 ECN을 송신단(610)에서 지원하므로 사용 가능하다는 것을 지시한다. 네트워크 장치는 01 또는 10을 동일하게 취급하며 01 과 10 중에 임의로 선택하여 설정할 수 있다. 마지막으로 11은 혼잡 제어가 발생했다는 것을 지시한다. 따라서 네트워크 장치는 상기에서 혼잡을 탐지하면 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하고 그에 해당하는 패킷의 IP 헤더의 ECN 필드를 확인하여 만약 01 혹은 10로 설정되어 있어서 ECN 방법을 수행할 수 있다면 11로 설정하여 수신단(605)으로 전송한다. 만약 ECN 필드가 00으로 설정되어 있어서 사용할 수 없다면 다른 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow에 해당하는 패킷을 선택하여 같은 절차를 반복할 수 있다.
[62]
[표 1] ECN 필드
[63]
[64]
상기에서 ECN 필드는 IP 헤더의 ToS(Type of Service)필드에 존재하는 마지막 2비트를 사용된다(630, 635).
[65]
[66]
상기 제 2 실시 예에서 네트워크 장치가 혼잡을 탐지하고 IP 패킷의 IP 헤더에서 ECN 필드를 11로 설정할 때 어떤 패킷을 결정할지는 다음과 같은 3가지 방법을 적용할 수 있다.
[67]
1. 임의의(randomly) 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)을 선택하여 그에 해당하는 데이터 패킷들을 선택하고 ECN 필드 11로 설정.
[68]
2. 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 카운터를 설정하여 각 단말 혹은 각 베어러 혹은 각 IP flow 별로 송수신되는 패킷의 개수 혹은 패킷의 크기를 계산할 수 있고, 이 카운터 값을 기준으로 혼잡을 일으키는 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow 별 데이터를 탐지할 수 있다. 따라서 혼잡을 일으키는 원인을 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow 별로 탐지하여 그에 해당하는 데이터 패킷들을 선택하고 ECN 필드 11로 설정. (예를 들면 카운터 값이 제일 큰 순서대로 혼잡을 일으키는 원인이 될 수 있다). 상기에서 카운터는 정해진 일정 기간마다 주기적으로 0으로 설정하여 다시 계산을 시작할 수 있다.
[69]
3. 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 설정된 QoS 정책(policy)에 따라서 이를 반영하여 어떤 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 데이터 선택하고 ECN 필드 11로 설정.
[70]
상기 절차에서 만약 어떤 패킷을 선택하고 ECN 필드 11로 설정하려고 할 때 만약 ECN 필드가 00으로 설정되어 있어서 ECN 방법을 지원하지 않는다면 상기 3가지 방법 중에 하나의 방법을 사용하여 다른 패킷을 다시 선택하고 ECN 필드를 11로 설정할 수 있다.
[71]
[72]
도 7은 본 발명에서 이동 통신 네트워크의 혼잡을 제어하는 제 2-1 실시 예를 나타낸다.
[73]
도 7에서 복수개의 단말들(사용자들)(705)은 기지국(715)에 접속하여 무선 네트워크로 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고 상기 기지국(715)들은 복수 개의 라우터들 및/또는 게이트 웨이들(S-GW, P-GW, 720)과 연결되어 유선 네트워크로 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고 상기 단말(705)들은 복수 개의 다른 단말들 혹은 컴퓨터들 혹은 서버(710)들과 데이터를 주고 받을 수 있다.
[74]
상기에서 데이터를 주고 받을 때 만약 무선 네트워크 혹은 유선 네트워크에서 혼잡이 발생할 수 있다. 상기에서 혼잡을 발생했다고 판단하는 기준은 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치)의 버퍼에 전송을 위해서 대기하고 있는 데이터의 양이 일정 기준에 도달한 경우일 수 있다. 즉, 통신의 과부하(혼잡, 지연)으로 인해 상기 네트워크 장치의 수용 가능 패킷 양을 초과하는 경우를 말할 수 있다.
[75]
본 발명의 제 2-1 실시 예에서는 혼잡이 탐지되지 않았을 때는 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치)가 IP헤더 혹은 TCP 헤더를 읽고 해석할 필요가 없는 경우, IP 헤더와 TCP 헤더를 해석하지 않는 것을 특징으로 한다. 예를 들면 기지국은 IP 헤더와 TCP 헤더를 읽을 필요가 없다. 따라서 혼잡을 탐지했을 때에만 혼잡을 제어하기 위해 상기 IP 헤더와 TCP 헤더를 읽고 하기와 같은 절차를 수행할 수 있다.
[76]
상기 네트워크 장치는 네트워크 통신의 폭주가 발생하기 전에 이를 감지하여 원활한 통신을 가능하게 하는 방법으로 혼잡 검출 시, 혼잡을 검출한 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치, 615, 620)는 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 그에 해당하는 패킷의 IP 헤더의 ECN(Explicit Congestion Notification) 필드를 확인하고, 만약 01 혹은 10의 값을 가졌다면 본 발명의 제 2실시 예인 혼잡 제어 공지(ECN) 방법을 지원한다는 것으로 판단하고 ECT(ECN-Capable Transport) flag와 CE(Congestion Experience) flag를 11로 설정하여 수신자에게 혼잡이 발생하였다는 것을 알린다(625). 수신단은 상기 패킷을 수신하면 상기 패킷에 상응하는 상향 링크 패킷(예를 들면 TCP ACK)의 TCP 헤더의 ECE(ECN-Echo) flag를 설정하고(640) 송신단에 전송하여 송신단에게 혼잡이 발생하였음을 알리게 된다. 그러면 송신단은 혼잡이 발생하였음을 인지하고, 윈도우 크기를 줄여 송신하는 데이터 전송율을 낮춘다. 그리고 송신단은 데이터 전송율을 낮추었고, ECE flag를 잘 받았다는 것을 수신단에 알리기 위해서 수신단으로 전송하는 패킷의 TCP 헤더의 CWR(Congestion Window Reduced) flag를 설정하여 전송한다(645). 상기에서 수신단은 TCP 헤더의 CWR flag가 설정된 패킷을 받게 되면 혼잡 제어가 수행되었음을 알 수 있다.
[77]
상기에서 수신단은 IP 헤더의 ECN 필드의 ECT flag와 CE flag가 11로 설정된 패킷을 받으면 그에 상응하는 TCP 헤더의 CWR 필드가 1로 설정된 패킷을 송신단으로부터 받을 때까지 계속해서 상기 패킷에 상응하는 상향 링크 패킷(예를 들면 TCP ACK)의 TCP 헤더의 ECE(ECN-Echo) flag를 설정하고 송신단에 전송하여 송신단에게 혼잡이 발생하였음을 알릴 수 있다.
[78]
혼잡을 탐지한 네트워크 장치는 IP 헤더의 ECT flag와 CE flag를 11로 설정하고 수신단에게 전달한다. 상기 CE 비트는 2비트 ECN 필드의 마지막 비트이며, ECN 필드는 00, 01, 10, 11로 설정이 가능한데 00은 ECN 방법을 사용하지 않는 다는 의미이며(일반적인 상황 혹은 ECN을 송수신단이 지원하지 않는 경우), 01 또는 10은 ECT(ECN-Capable Transport)를 나타내어 ECN을 송신단에서 지원하므로 사용 가능하다는 것을 지시한다. 네트워크 장치는 01 또는 10을 동일하게 취급하며 01 과 10 중에 임의로 선택하여 설정할 수 있다. 마지막으로 11은 혼잡 제어가 발생했다는 것을 지시한다. 따라서 네트워크 장치는 상기에서 혼잡을 탐지하면 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하고 그에 해당하는 패킷의 IP 헤더의 ECN 필드를 확인하여 만약 01 혹은 10로 설정되어 있어서 ECN 방법을 수행할 수 있다면 11로 설정하여 수신단으로 전송한다. 만약 ECN 필드가 00으로 설정되어 있어서 사용할 수 없다면 다른 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow에 해당하는 패킷을 선택하여 같은 절차를 반복할 수 있다. ECN 필드의 구조는 표 1을 참조한다.
[79]
상기에서 ECN 필드는 IP 헤더의 ToS(Type of Service)필드에 존재하는 마지막 2비트를 사용된다(730, 735).
[80]
[81]
상기 제 2-1 실시 예에서 네트워크 장치가 혼잡을 탐지하고 IP 패킷의 IP 헤더에서 ECN 필드를 11로 설정할 때 어떤 패킷을 결정할지는 다음과 같은 3가지 방법을 적용할 수 있다.
[82]
1. 임의의(randomly) 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)을 선택하여 그에 해당하는 데이터 패킷들을 선택하고 ECN 필드 11로 설정.
[83]
2. 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 카운터를 설정하여 각 단말 혹은 각 베어러 혹은 각 IP flow 별로 송수신되는 패킷의 개수 혹은 패킷의 크기를 계산할 수 있고, 이 카운터 값을 기준으로 혼잡을 일으키는 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow 별 데이터를 탐지할 수 있다. 따라서 혼잡을 일으키는 원인을 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow 별로 탐지하여 그에 해당하는 데이터 패킷들을 선택하고 ECN 필드 11로 설정. (예를 들면 카운터 값이 제일 큰 순서대로 혼잡을 일으키는 원인이 될 수 있다). 상기에서 카운터는 정해진 일정 기간마다 주기적으로 0으로 설정하여 다시 계산을 시작할 수 있다.
[84]
3. 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 설정된 QoS 정책(policy)에 따라서 이를 반영하여 어떤 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 데이터 선택하고 ECN 필드 11로 설정.
[85]
상기 절차에서 만약 어떤 패킷을 선택하고 ECN 필드 11로 설정하려고 할 때 만약 ECN 필드가 00으로 설정되어 있어서 ECN 방법을 지원하지 않는다면 상기 3가지 방법 중에 하나의 방법을 사용하여 다른 패킷을 다시 선택하고 ECN 필드를 11로 설정할 수 있다.
[86]
[87]
도 8a, 8b 및 8c는 본 발명에서 이동 통신 네트워크의 혼잡을 제어하는 제 2-2 실시 예를 나타낸다. 이하 도 8a, 8b 및 8c를 도 8이라 칭한다.
[88]
도 8에서 복수개의 단말들(사용자들)(805)은 기지국(815)에 접속하여 무선 네트워크로 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고 상기 기지국(815)들은 복수 개의 라우터들 및/또는 게이트 웨이들(S-GW, P-GW, 820)과 연결되어 유선 네트워크로 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고 상기 단말(805)들은 복수 개의 다른 단말들 혹은 컴퓨터들 혹은 서버(810)들과 데이터를 주고 받을 수 있다.
[89]
상기에서 데이터를 주고 받을 때 만약 무선 네트워크 혹은 유선 네트워크에서 혼잡이 발생할 수 있다. 상기에서 혼잡을 발생했다고 판단하는 기준은 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치)의 버퍼에 전송을 위해서 대기하고 있는 데이터의 양이 일정 기준에 도달한 경우일 수 있다. 즉, 통신의 과부하(혼잡, 지연)으로 인해 상기 네트워크 장치의 수용 가능 패킷 양을 초과하는 경우를 말할 수 있다.
[90]
본 발명의 제 2-2 실시 예에서는 혼잡이 탐지되지 않았을 때에도 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치)가 IP헤더 혹은 TCP 헤더를 지속적으로 읽고 해석하는 것을 수행할 수 있다.
[91]
상기 네트워크 장치는 네트워크 통신의 폭주가 발생하기 전에 이를 감지하여 원활한 통신을 가능하게 하는 방법으로 혼잡 검출 시, 혼잡을 검출한 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치, 815, 820)는 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 그에 해당하는 패킷의 IP 헤더의 ECN(Explicit Congestion Notification) 필드를 확인하고, 만약 01 혹은 10의 값을 가졌다면 본 발명의 제 2실시 예인 혼잡 제어 공지(ECN) 방법을 지원한다는 것으로 판단하고 ECT(ECN-Capable Transport) flag와 CE(Congestion Experience) flag를 11로 설정하여 수신자에게 혼잡이 발생하였다는 것을 알린다(825, 845, 865). 상기에서 네트워크 장치는 수신단 방향뿐만 아니라 반대 방향인 송신단 방향으로 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow에 해당하는 패킷의 TCP 헤더의 ECE(ECN-Echo) flag를 설정하고(830, 855, 870) 송신단에 전송할 수 있다. 수신단은 상기 패킷을 수신하면 상기 패킷에 상응하는 상향 링크 패킷(예를 들면 TCP ACK)의 TCP 헤더의 ECE(ECN-Echo) flag를 설정하고 송신단에 전송하여 송신단에게 혼잡이 발생하였음을 알리게 된다. 그러면 송신단은 혼잡이 발생하였음을 인지하고, 윈도우 크기를 줄여 송신하는 데이터 전송율을 낮춘다. 그리고 송신단은 데이터 전송율을 낮추었고, ECE flag를 잘 받았다는 것을 수신단에 알리기 위해서 수신단으로 전송하는 패킷의 TCP 헤더의 CWR(Congestion Window Reduced) flag를 설정하여 전송한다. 상기에서 수신단은 TCP 헤더의 CWR flag가 설정된 패킷을 받게 되면 혼잡 제어가 수행되었음을 알 수 있다.
[92]
상기에서 수신단은 IP 헤더의 ECN 필드의 ECT flag와 CE flag가 11로 설정된 패킷을 받으면 그에 상응하는 TCP 헤더의 CWR 필드가 1로 설정된 패킷을 송신단으로부터 받을 때까지 계속해서 상기 패킷에 상응하는 상향 링크 패킷(예를 들면 TCP ACK)의 TCP 헤더의 ECE(ECN-Echo) flag를 설정하고 송신단에 전송하여 송신단에게 혼잡이 발생하였음을 알릴 수 있다. 상기 내용의 더 자세한 내용은 다음과 같다.
[93]
도 8의 예제 1(801)을 보자.
[94]
만약 820의 네트워크 장치(라우터 or S-GW or P-GW)가 혼잡을 탐지했다면 네트워크 장치는 다음의 동작 중 한 가지를 수행할 수 있다.
[95]
1. 네트워크 장치는 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 IP 헤더의 ECT flag와 CE flag를 11로 설정하고 수신단에게 전달하며, 동시에 상기에서 선택한 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow에 상응하는 상향 링크로 전송되고 있는 패킷을 체크하고 찾아서(IP헤더와 TCP 헤더를 확인하는 것으로 수행 가능) TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송한다.
[96]
2. 네트워크 장치는 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 IP 헤더의 ECT flag와 CE flag를 11로 설정하고 수신단에게 전달하며, 동시에 상기에서 선택한 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow와 상관없이 상향링크로 전송되고 있는 데이터에 대해서 새로 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 상향 링크로 전송되고 있는 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송한다.
[97]
3. 네트워크 장치는 상향 링크로 전송되고 있는 데이터 중에서 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송하고 동시에 상기에서 선택한 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow에 상응하는 하향 링크로 전송되고 있는 패킷을 체크하고 찾아서(IP헤더와 TCP 헤더를 확인하는 것으로 수행 가능) IP 헤더의 ECT flag와 CE flag를 11로 설정하고 수신단에게 전달한다.
[98]
4. 네트워크 장치는 상향 링크로 전송되고 있는 데이터 중에서 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송하고 동시에 상기에서 선택한 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow와 상관없이 하향링크로 전송되고 있는 데이터에 대해서 새로 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 IP 헤더의 ECT flag와 CE flag를 11로 설정하고 수신단에게 전달한다.
[99]
5. 네트워크 장치는 상향 링크로 전송되고 있는 데이터 중에서 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송한다. 즉, 송신단으로만 전송한다.
[100]
[101]
도 8의 예제 2(802)을 보자.
[102]
예제 2에서 850의 네트워크 장치(예를 들어, 기지국)는 지속적으로 IP헤더를 읽어 들이면서 만약 IP 헤더에 ECN field가 11로 설정되어 있는 것을 확인하면 다음의 동작 중에 하나를 수행할 수 있다.
[103]
1. 상기에서 읽어 들인 패킷에 상응하는 상향 링크로 전송되고 있는 패킷을 체크하고 찾아서(IP헤더와 TCP 헤더를 확인하는 것으로 수행 가능) TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송한다.
[104]
2. 상기에서 읽어들인 IP 헤더에 상응하는 데이터인지와 상관없이 상향링크로 전송되고 있는 데이터에 대해서 새로 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 상향 링크로 전송되고 있는 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송한다.
[105]
[106]
도 8의 예제 3(803)을 보자.
[107]
만약 860의 네트워크 장치(예를 들어, 기지국)가 혼잡을 탐지했다면 네트워크 장치는 다음의 동작 중 한 가지를 수행할 수 있다.
[108]
1. 네트워크 장치는 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 IP 헤더의 ECT flag와 CE flag를 11로 설정하고 수신단에게 전달하며, 동시에 상기에서 선택한 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow에 상응하는 상향 링크로 전송되고 있는 패킷을 체크하고 찾아서(IP헤더와 TCP 헤더를 확인하는 것으로 수행 가능) TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송한다.
[109]
2. 네트워크 장치는 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 IP 헤더의 ECT flag와 CE flag를 11로 설정하고 수신단에게 전달하며, 동시에 상기에서 선택한 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow와 상관없이 상향링크로 전송되고 있는 데이터에 대해서 새로 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 상향 링크로 전송되고 있는 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송한다.
[110]
3. 네트워크 장치는 상향 링크로 전송되고 있는 데이터 중에서 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송하고 동시에 상기에서 선택한 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow에 상응하는 하향 링크로 전송되고 있는 패킷을 체크하고 찾아서(IP헤더와 TCP 헤더를 확인하는 것으로 수행 가능) IP 헤더의 ECT flag와 CE flag를 11로 설정하고 수신단에게 전달한다.
[111]
4. 네트워크 장치는 상향 링크로 전송되고 있는 데이터 중에서 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송하고 동시에 상기에서 선택한 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow와 상관없이 하향링크로 전송되고 있는 데이터에 대해서 새로 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 IP 헤더의 ECT flag와 CE flag를 11로 설정하고 수신단에게 전달한다.
[112]
5. 네트워크 장치는 상향 링크로 전송되고 있는 데이터 중에서 소정의 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow를 선택하여 TCP 헤더의 ECE flag를 설정하여 송신단으로 전송한다. 즉, 송신단으로만 전송한다.
[113]
[114]
상기 제 2-2 실시 예에서 네트워크 장치가 혼잡을 탐지하고 IP 패킷의 IP 헤더에서 ECN 필드를 11로 설정할 때 혹은 IP 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정할 때 어떤 패킷을 결정할지는 다음과 같은 3가지 방법을 적용할 수 있다.
[115]
1. 임의의(randomly) 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)을 선택하여 그에 해당하는 데이터 패킷들을 선택하고 ECN 필드 11로 설정 혹은 IP 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정.
[116]
2. 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 카운터를 설정하여 각 단말 혹은 각 베어러 혹은 각 IP flow 별로 송수신되는 패킷의 개수 혹은 패킷의 크기를 계산할 수 있고, 이 카운터 값을 기준으로 혼잡을 일으키는 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow 별 데이터를 탐지할 수 있다. 따라서 혼잡을 일으키는 원인을 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow 별로 탐지하여 그에 해당하는 데이터 패킷들을 선택하고 ECN 필드 11로 설정 혹은 IP 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정. (예를 들면 카운터 값이 제일 큰 순서대로 혼잡을 일으키는 원인이 될 수 있다). 상기에서 카운터는 정해진 일정 기간마다 주기적으로 0으로 설정하여 다시 계산을 시작할 수 있다.
[117]
3. 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 설정된 QoS 정책(policy)에 따라서 이를 반영하여 어떤 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 데이터 선택하고 ECN 필드 11로 설정 혹은 IP 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정.
[118]
[119]
본 발명의 실시 예에서 이동 통신 네트워크의 혼잡을 제어하는 제 2-3 실시 예는 제 2-2 실시 예와 대부분 동일하지만 제 2-2 실시 예에서는 혼잡이 탐지되지 않았을 때는 네트워크 장치(예를 들면 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트 웨이 혹은 기타 네트워크 장치)가 IP헤더 혹은 TCP 헤더를 읽고 해석할 필요가 없는 경우, IP 헤더와 TCP 헤더를 해석하지 않는 것을 특징으로 한다. 예를 들면 기지국은 IP 헤더와 TCP 헤더를 읽을 필요가 없다. 따라서 제 2-2 실시 예의 예제 2(802)의 절차를 수행할 수 없다. 대신에 불필요한 IP 헤더와 TCP 헤더를 읽어 들이는 프로세싱 부담을 줄일 수 있다.
[120]
상기 본 발명에서 제안된 실시 예들은 복수 개의 실시 예들을 한꺼번에 적용하여 사용할 수도 있다. 즉, 동시에 기지국 혹은 라우터 혹은 게이트웨이에 상기 복 수개의 실시 예들을 적용할 수 있다.
[121]
[122]
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
[123]
도 9에서 네트워크 장치는 혼잡이 발생하는 지 탐지를 수행할 수 있다. 상기에서 혼잡이 발생하는 지 여부는 네트워크 장치의 버퍼 상태를 보고 판단할 수도 있으며, 혹은 수신되는 패킷의 IP 헤더 필드의 ECN 필드가 11로 설정되어 있는 것을 확인하면 혼잡이 발생했다고 판단할 수도 있다(905).
[124]
만약 혼잡이 발생했다고 판단한다면 네트워크 장치는 하기 3가지 방법 중에 한 가지 방법에 따라서 IP 헤더의 ECN 필드를 설정하거나 혹은 TCP 헤더의 ECE flag를 설정할 대상 패킷을 결정한다(910).
[125]
1. 임의의(randomly) 단말 혹은 베어러 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)을 선택하여 그에 해당하는 데이터 패킷들을 선택하고 ECN 필드 11로 설정 혹은 IP 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정.
[126]
2. 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 카운터를 설정하여 각 단말 혹은 각 베어러 혹은 각 IP flow 별로 송수신되는 패킷의 개수 혹은 패킷의 크기를 계산할 수 있고, 이 카운터 값을 기준으로 혼잡을 일으키는 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow 별 데이터를 탐지할 수 있다. 따라서 혼잡을 일으키는 원인을 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow 별로 탐지하여 그에 해당하는 데이터 패킷들을 선택하고 ECN 필드 11로 설정 혹은 IP 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정. (예를 들면 카운터 값이 제일 큰 순서대로 혼잡을 일으키는 원인이 될 수 있다). 상기에서 카운터는 정해진 일정 기간마다 주기적으로 0으로 설정하여 다시 계산을 시작할 수 있다.
[127]
3. 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 설정된 QoS 정책(policy)에 따라서 이를 반영하여 어떤 단말 별 혹은 베어러 별 혹은 IP flow(혹은 QoS flow)별로 데이터 선택하고 ECN 필드 11로 설정 혹은 IP 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정.
[128]
[129]
네트워크 장치는 상기에서 제안한 제 2-1 실시 예 혹은 제 2-2 실시 예 혹은 제 2-3 실시 예들 중에서 어떤 실시 예를 적용하느냐에 따라서 그에 맞게 패킷을 선택하고, ECN 필드 11로 설정 혹은 IP 패킷의 TCP 헤더의 ECE flag를 설정하고 IP 주소에 맞게 패킷을 전달할 수 있다(915). 만약 혼잡이 발생하지 않았다면 IP 주소에 맞게 패킷을 전달한다(920).
[130]
[131]
도 10에 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸다.
[132]
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(1010), 기저대역(baseband)처리부(1020), 저장부(1030), 제어부(1040)를 포함한다. 상기 제어부(1040)는 다중연결 처리부(1042)를 더 포함할 수 있다.
[133]
상기 RF처리부(1010)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1010)는 상기 기저대역처리부(1020)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1010)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1010)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(1010)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(1010)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다. 상기 RF처리부(1010)는 제어부의 제어에 따라 다수의 안테나 또는 안테나 요소들을 적절하게 설정하여 수신 빔 스위핑을 수행하거나, 수신 빔이 송신 빔과 공조되도록 수신 빔의 방향과 빔 너비를 조정할 수 있다.
[134]
상기 기저대역처리부(1020)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1020)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1020)은 상기 RF처리부(1010)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1020)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1020)은 상기 RF처리부(1010)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
[135]
상기 기저대역처리부(1020) 및 상기 RF처리부(1010)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1020) 및 상기 RF처리부(1010)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(1020) 및 상기 RF처리부(1010) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(1020) 및 상기 RF처리부(1010) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 LTE 망, NR 망 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
[136]
상기 저장부(1030)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 상기 저장부(1030)는 상기 제어부(1040)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
[137]
상기 제어부(1040)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1040)는 상기 기저대역처리부(1020) 및 상기 RF처리부(1010)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1040)는 상기 저장부(1040)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(1040)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(1040)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
[138]
[139]
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 나타낸다.
[140]
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(1110), 기저대역처리부(1120), 백홀통신부(1130), 저장부(1140), 제어부(1150)를 포함하여 구성된다.
[141]
상기 RF처리부(1110)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1110)는 상기 기저대역처리부(1120)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1110)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1110)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(1110)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(1110)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
[142]
상기 기저대역처리부(1120)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1k-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1120)은 상기 RF처리부(1110)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1120)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1120)은 상기 RF처리부(1110)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
[143]
상기 통신부(1130)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다.
[144]
상기 저장부(1140)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(1140)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(1140)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(1140)는 상기 제어부(1150)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
[145]
상기 제어부(1150)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1150)는 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)을 통해 또는 상기 백홀통신부(1130)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1150)는 상기 저장부(1140)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(1150)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
[146]
[147]
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 개체의 구성을 나타낸다. 네트워크 개체는 S-GW, P-GW, 라우터 또는 기지국 중 적어도 하나일 수 있따.
[148]
도 12를 참조하면, 네트워크 개체는 송수신부(1210) 및 제어부(1230)를 포함할 수 있다. 송수신부(1210)는 송수신기 또는 통신부로 지칭될 수 있따. 네트워크 개체는 송수신부(1210)를 통해 신호, 패킷, 데이터 등을 송신 및 수신할 수 있다. 제어부(1230)는 네트워크 개체의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(1230)는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 네트워크 개체의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(1230)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 네트워크 개체의 구체적인 동작은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 네트워크 개체의 동작을 참조한다.
[149]
또한, 상기 제어부(1230)는 혼잡이 발생하였는지 판단하고, 상기 혼잡이 발생하였으면, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷에 기반하여 혼잡 제어 지원 여부를 판단하며, 상기 혼잡 제어를 지원하면, 상기 혼잡과 관련된 상향링크 패킷을 식별하고, 상기 식별된 상향링크 패킷의 헤더의 혼잡 관련 필드를 업데이트하도록 제어할 수 있다. 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷의 IP(internet protocol) 헤더의 ECN (explicit congestion notification) 필드가 01 또는 10 이면 상기 혼자 제어를 지원하는 것으로 판단할 수 있다. 상기 혼잡 관련 필드는 상기 TCP(transmission control protocol) 헤더의 ECE(ECN-Echo) 필드를 포함하고, 상기 네트워크 장치는 상기 ECE 필드에 ECE flag를 설정하여 상기 혼잡이 발생하였음을 지시할 수 있다.
[150]
또한, 상기 제어부(1230)는 상기 혼잡 제어를 지원하면, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷의 ECN 필드를 01 또는 10에서 11으로 업데이트 하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(1230)는 상위 노드로부터 수신한 하향링크 패킷의 ECN 필드가 11이면, 상위 노드에서 혼잡이 발생한 것으로 판단하고, 상기 상위 노드에서의 혼잡 발생에 기반하여 상기 혼잡 관련 필드를 업데이트 하도록 제어할 수 있다.
[151]
상기 제어부(1230)는 상기 혼잡이 발생한 경우에만 상기 하향링크 패킷의 ECN 필드를 확인하도록 제어할 수 있다. 상기 제어부(1230)는 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷의 송신단 및 수신단 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 혼잡과 관련된 상향링크 패킷을 식별할 수 있다.
[152]
[153]
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

청구범위

[청구항 1]
네트워크 장치의 동작 방법에 있어서, 혼잡이 발생하였는지 판단하는 단계; 상기 혼잡이 발생하였으면, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷에 기반하여 혼잡 제어 지원 여부를 판단하는 단계; 상기 혼잡 제어를 지원하면, 상기 혼잡과 관련된 상향링크 패킷을 식별하는 단계; 및 상기 식별된 상향링크 패킷의 헤더의 혼잡 관련 필드를 업데이트하는 단계를 포함하는 방법.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷의 IP(internet protocol) 헤더의 ECN (explicit congestion notification) 필드가 01 또는 10 이면 상기 혼자 제어를 지원하는 것으로 판단하는 방법.
[청구항 3]
제1항에 있어서, 상기 혼잡 제어를 지원하면, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷의 ECN 필드를 01 또는 10에서 11으로 업데이트 하는 단계를 더 포함하는 방법.
[청구항 4]
제1항에 있어서, 상기 혼잡 관련 필드는 상기 TCP(transmission control protocol) 헤더의 ECE(ECN-Echo) 필드를 포함하고, 상기 ECE 필드에 ECE flag를 설정하여 상기 혼잡이 발생하였음을 지시하는 방법.
[청구항 5]
제2항에 있어서, 상위 노드로부터 수신한 하향링크 패킷의 ECN 필드가 11이면, 상위 노드에서 혼잡이 발생한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 상위 노드에서의 혼잡 발생에 기반하여 상기 혼잡 관련 필드를 업데이트 하는 방법.
[청구항 6]
제1항에 있어서, 상기 혼잡이 발생한 경우에만 상기 하향링크 패킷의 ECN 필드를 확인하는 방법.
[청구항 7]
제1항에 있어서, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷의 송신단 및 수신단 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 혼잡과 관련된 상향링크 패킷을 식별하는 방법.
[청구항 8]
제1항에 있어서, 상기 네트워크 장치는 기지국, 또는 라우터 또는 게이트웨이 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
[청구항 9]
네트워크 장치에 있어서, 신호를 송신 및 수신하는 송수신부; 및 혼잡이 발생하였는지 판단하고, 상기 혼잡이 발생하였으면, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷에 기반하여 혼잡 제어 지원 여부를 판단하며, 상기 혼잡 제어를 지원하면, 상기 혼잡과 관련된 상향링크 패킷을 식별하고, 상기 식별된 상향링크 패킷의 헤더의 혼잡 관련 필드를 업데이트하도록 제어하는 제어부를 포함하는 네트워크 장치.
[청구항 10]
제9항에 있어서, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷의 IP(internet protocol) 헤더의 ECN (explicit congestion notification) 필드가 01 또는 10 이면 상기 혼자 제어를 지원하는 것으로 판단하는 네트워크 장치.
[청구항 11]
제9항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 혼잡 제어를 지원하면, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷의 ECN 필드를 01 또는 10에서 11으로 업데이트 하도록 제어하는 네트워크 장치.
[청구항 12]
제9항에 있어서, 상기 혼잡 관련 필드는 상기 TCP(transmission control protocol) 헤더의 ECE(ECN-Echo) 필드를 포함하고, 상기 ECE 필드에 ECE flag를 설정하여 상기 혼잡이 발생하였음을 지시하는 네트워크 장치.
[청구항 13]
제10항에 있어서, 상기 제어부는, 상위 노드로부터 수신한 하향링크 패킷의 ECN 필드가 11이면, 상위 노드에서 혼잡이 발생한 것으로 판단하고, 상기 상위 노드에서의 혼잡 발생에 기반하여 상기 혼잡 관련 필드를 업데이트 하도록 제어하는 네트워크 장치.
[청구항 14]
제9항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 혼잡이 발생한 경우에만 상기 하향링크 패킷의 ECN 필드를 확인하도록 제어하는 네트워크 장치.
[청구항 15]
제9항에 있어서, 상기 혼잡과 관련된 하향링크 패킷의 송신단 및 수신단 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 혼잡과 관련된 상향링크 패킷을 식별하고, 상기 네트워크 장치는 기지국, 또는 라우터 또는 게이트웨이 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크 장치.

도면

[도1a]

[도1b]

[도2a]

[도2b]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8a]

[도8b]

[도8c]

[도9]

[도10]

[도11]

[도12]