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WO2014058277A1 - 무선 통신 시스템에서 청크 기반 스케줄링 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 청크 기반 스케줄링 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
WO2014058277A1
WO2014058277A1 PCT/KR2013/009117 KR2013009117W WO2014058277A1 WO 2014058277 A1 WO2014058277 A1 WO 2014058277A1 KR 2013009117 W KR2013009117 W KR 2013009117W WO 2014058277 A1 WO2014058277 A1 WO 2014058277A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chunk
terminal
base station
receiving
information
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/009117
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이지철
이형호
최성호
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to US14/435,073 priority Critical patent/US10244423B2/en
Priority to EP13844599.4A priority patent/EP2908591B1/en
Publication of WO2014058277A1 publication Critical patent/WO2014058277A1/ko

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    • H04W28/0252—Traffic management, e.g. flow control or congestion control per individual bearer or channel
    • H04W28/0263—Traffic management, e.g. flow control or congestion control per individual bearer or channel involving mapping traffic to individual bearers or channels, e.g. traffic flow template [TFT]
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    • H04W28/0252—Traffic management, e.g. flow control or congestion control per individual bearer or channel
    • H04W28/0257—Traffic management, e.g. flow control or congestion control per individual bearer or channel the individual bearer or channel having a maximum bit rate or a bit rate guarantee

Definitions

  • the present invention relates to a scheduling method and apparatus in a wireless communication system, and more particularly, to a scheduling method and apparatus in consideration of a quality of service (QoS) when network congestion occurs.
  • QoS quality of service
  • a large amount of traffic such as video data is known to account for about 70% of the total traffic.
  • the explosion of traffic in a wireless communication system causes users to experience network congestion.
  • Various adaptive streaming techniques have been proposed for efficient transmission of traffic considering the network congestion.
  • the adaptive streaming technique is, for example, Design and Architecture Senior High (DASH) of 3rd Generation Partnership Project (3GPP), Hypertext Transfer Protocol (HTTP) Live Streaming proposed by Apple, Smooth Streaming proposed by Microsoft Smooth Streaming) technique.
  • DASH Design and Architecture Senior High
  • HTTP Hypertext Transfer Protocol
  • Live Streaming proposed by Apple
  • Smooth Streaming proposed by Microsoft Smooth Streaming
  • the adaptive streaming technique provides an uninterrupted streaming service to the user by adjusting the bitrates of the streaming according to the change in network throughput, and provides the best possible reception quality.
  • a guaranteed bit rate (GBR) bearer and a non-guaranteed bit rate (N-GBR) bearer according to traffic characteristics are provided, but most of the traffic is a non-guaranteed bit rate bearer. Is sent using.
  • the GBR bearer In 3GPP EPS, there are two types of bearers, the GBR bearer and the non-GBR bearer. And the bearers are associated with QoS parameters such as Quality Class Identifer (QCI), Allocation and Retention Priority (ARP). The GBR bearer is additionally associated with bit rate parameters such as Guaranteed Bit Rate (GBR) and Maximum Bit Rate (MBR).
  • QCI Quality Class Identifer
  • ARP Allocation and Retention Priority
  • the GBR bearer is additionally associated with bit rate parameters such as Guaranteed Bit Rate (GBR) and Maximum Bit Rate (MBR).
  • Non-GBR bearers in 3GPP EPS do not have bearer level bit rate parameters. Instead, it uses Aggregate Maximum Bit Rates (AMBR) and two different AMBR parameters (e.g., defined per subscriber and access point name (APN-AMBR) and UE-AMBR). Use a method of running all non-GBR bearers.
  • AMBR Aggregate Maximum Bit Rates
  • APN-AMBR defined per subscriber and access point name
  • UE-AMBR User Equipment-AMBR
  • QCI quality class identifier
  • the node specific parameters include, for example, scheduling weights, admission thresholds, queue management thresholds, link layer protocol configuration, and the like.
  • the specific meaning may refer to the related standard of known 3GPP EPS.
  • the user terminal may be configured to control the traffic of video data according to the use of the non-GBR bearer. It does not distinguish traffic of general download data.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • retransmission of lost packets is performed, and if the user terminal receives video traffic, it is lost within a limited time for uninterrupted service. The packet may not be received. Furthermore, if low bandwidth is allocated, retransmission packets are difficult to transmit within this limited time.
  • the present invention proposes a chunk-based scheduling method and apparatus that can improve QoS when congestion occurs in a wireless communication system.
  • a scheduling method performed in a wireless communication system includes: requesting a base station for chunk-based scheduling using an available bit rate bearer to receive a chunk constituting traffic; and limiting time of the chunk from the base station. Receiving at least one chunk scheduled based on the information.
  • a terminal requests a base station for chunk-based scheduling using an available bit rate bearer to receive and transmit data to and from a base station through a wireless network, and to receive a chunk constituting traffic.
  • a control unit controlling an operation of receiving the at least one chunk scheduled from the base station based on time limit information of the chunk.
  • the scheduling method performed in the wireless communication system the process of receiving a chunk-based scheduling request using the available bit rate bearer for the transmission of the chunks constituting the traffic from the terminal, the time limit information of the chunk And scheduling transmission of at least one chunk to be transmitted to the terminal based on.
  • a base station for scheduling in a wireless communication system a chunk using a transmission and reception unit for transmitting and receiving data to and from the terminal through a wireless network, and an available bit rate bearer for transmitting the chunks constituting traffic.
  • a control unit configured to receive the base scheduling request from the terminal and to schedule transmission of at least one chunk to be transmitted to the terminal based on the timeout information of the chunk.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless communication system for performing chunked scheduling according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure of setting up an ABR bearer supporting chunk-based scheduling according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a chunk-based scheduling procedure using an ABR bearer configured according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view for explaining an operation example of the chunk-based scheduling according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of a terminal for chunk-based scheduling according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of a base station for chunk-based scheduling according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a block diagram showing a device configuration of a terminal or a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the scheduling method when a congestion situation occurs in a network, packets that may affect a user's QoS (or quality of experience (QoE)) and packets that are not may affect QoS.
  • the packet that can be delivered to the user terminal is proposed to provide a service without interruption by guaranteeing QoS in a wireless communication system using limited resources.
  • the present invention can be more efficiently applied to a real-time service of a large amount of traffic, such as when providing a streaming service of video traffic.
  • traffic in the present specification shall be understood to mean video traffic provided through a streaming service unless otherwise specified.
  • the base station schedules on a deadline so that chunks of traffic can be transmitted within a limited time for uninterrupted real-time service.
  • the deadline means the reproduction time of the chunk. That is, the deadline may be defined as the reproduction time of the chunk so that the next chunk may be received by the terminal while one chunk is reproduced.
  • various time limits may be set as the deadline in addition to the playback time of the chunks.
  • the terminal may provide the base station with at least one scheduling parameter required for the base station to perform chunk-based scheduling.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless communication system for performing chunked scheduling according to an embodiment of the present invention.
  • An embodiment to be described below has been described with reference to 3GPP EPS for convenience, but it should be noted that the scheduling method of the present invention is not limited to 3GPP EPS.
  • a user equipment (UE) 10 receives traffic divided in chunks from a server 60 that provides a streaming service such as a video under chunk-based scheduling of an eNB 20. do.
  • the terminal 10 includes a client player 11 which is an application for playing a video or the like provided through a streaming service, and a platform (not shown) of the client player 11 and the terminal 10.
  • Middleware 13 e.g., a Network Media Adapter, etc.
  • a modem 15 which handles modulation / demodulation of data transmitted and received from the wireless network
  • Transmitter and receiver (not shown) for transmitting and receiving data with the wireless network.
  • the rest of the configuration except for the transmitter and the receiver in the terminal may be implemented in the controller.
  • the base station 20 configures a Radio Access Network (RAN) in a wireless communication system, schedulers 21 for scheduling traffic delivered to the terminal 10 based on a chunk, and the terminal (s) as a streaming service.
  • a buffer (eg, streaming cache) 23 that buffers the traffic data provided to 10).
  • the base station 20 includes a transmitter and a receiver for transmitting and receiving data through the wireless network and the terminal 10, and a communication interface for communicating with other network entities in the system of FIG. 1.
  • the scheduler 21 may be implemented in a controller (not shown) that controls the overall operation of the base station 10, and the rest of the configuration except for the transmitter and the receiver may be implemented in the controller.
  • the scheduler 21 separates the chunk of traffic that may affect the QoS of the streaming service from the chunk of the traffic that is not, and delivers the chunk that may affect the QoS within the deadline to the terminal 10. Scheduling allocation of resources so that they can be
  • the mobility management entity (MME) 30 is a network entity for managing mobility and location registration of the terminal 20, and the MME 30 controls for exchanging control information between the terminal 10 and the system.
  • a plane (control plane), S-GW (Serving Gateway) 40, P-GW (PDN Gateway) 50 is responsible for the user plane (user plane) for user data transmission.
  • the S-GW 40 is involved in setting up a bearer for data transmission, and sets or releases a bearer under the control of the MME 30.
  • PCRF Policy Control and Charging Rules Function
  • the P-GW 50 sets parameters required for setting an available bit rate bearer (hereinafter referred to as ABR bearer) that supports chunk-based scheduling according to the embodiment of the present invention according to the PCRF policy. Forward to 40.
  • the server 60 is a streaming server of a provider that provides a streaming service such as a video to the terminal 10.
  • the server 60 may use, for example, an HTTP server that receives an HTTP request from a client player 11 of the terminal 10 and transmits a chunk to the terminal 10.
  • traffic data divided into chunk units of a media file of a streaming service is illustrated as being directly transmitted to the terminal 10, but is only conceptually illustrated for convenience of understanding, and actual traffic data. Is transmitted to the terminal 10 via the wireless network via the base station 20.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure of setting up an ABR bearer supporting chunk-based scheduling according to an embodiment of the present invention.
  • Steps 201 to 223 of FIG. 2 except for step 203 are the same as the setting operation of the non-GBR default bearer defined in the existing 3GPP EPS.
  • the ABR bearers are proposed QoS parameters as shown in Table 1 below.
  • the ABR bearers are transferred from the P-GW 50 to the S-GW 40 in step 203. It may be configured by being included in a bearer request message.
  • the S-GW 40 receiving the bearer creation request message further including the ABR parameters delivers the bearer creation request message to the MME 205 in step 205.
  • the ABR parameters are transmitted to the terminal 10 via the base station 20.
  • the ABR parameters may include an ABR capability indicator indicating whether a bearer to be set supports chunk-based scheduling, a characteristic of a traffic (eg, ABR-traffic-type) transmitted through the ABR bearer, and the like. At least one of a dedicated QCI index, an ABR lifetime of an ABR bearer, and an ABR quota (eg, number of bytes, number of transport blocks, etc.) to which transmission is scheduled via the ABR bearer.
  • ABR capability indicator indicating whether a bearer to be set supports chunk-based scheduling
  • a characteristic of a traffic eg, ABR-traffic-type
  • At least one of a dedicated QCI index, an ABR lifetime of an ABR bearer, and an ABR quota eg, number of bytes, number of transport blocks, etc.
  • a bearer creation response message (Create Dedicate Bearer Response) message is received from the MME 30 in step 219.
  • S-GW 40 sets up the ABR bearer using the ABR parameters.
  • the operation of steps not described in FIG. 2 is the same as the setting operation of the dedicated bearer in the existing 3GPP EPS, and the activation procedure of the dedicated bearer may refer to 3GPP TS23.401 Section 5.4.1 Dedicate Bearer activation. have. Therefore, detailed description thereof will be omitted.
  • ABR parameter unit Explanation ABR quota Octets Remaining number of bytes to be transmitted via ABR bearer ABR lifetime miliseconds Remaining lifetime of the ABR bearer activation Dedicated QCI QCI index Newly allocated index for indicating available bit rate traffic characteristics ABR Capability Indicator 1 bit indicator Indicates whether the current bearer supports chunk based scheduling
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a chunk-based scheduling procedure using an ABR bearer configured according to an embodiment of the present invention. The procedure of FIG. 3 is performed assuming that the terminal 10 previously received the ABR parameters from the network according to the procedure of FIG. 2.
  • the terminal 10 receives the server ( 60) receive the metadata file for the chunk.
  • the metadata file may be understood as a concept similar to, for example, a multimedia presentation descriptor in DASH.
  • the terminal 10 receives the control information indicating that a congestion situation occurs in the network from the base station 20, and executes the ABR mode for receiving traffic through chunking-based scheduling.
  • the terminal 10 in which the ABR mode is executed transmits information (for example, chunk identifier, chunk size, and deadline) about the next chunk to be received after the currently received chunk to the base station 20 and the base station 20. Requests chunk-based scheduling.
  • the base station 20 performs scheduling so that the chunks to be transmitted to the terminal 10 are transmitted to the terminal 10 on a deadline basis.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a chunk-based scheduling procedure according to an embodiment of the present invention.
  • a portion indicated in bold type represents a feature proposed in an embodiment of the present invention.
  • the terminal 10 includes a media chunk (Uniform Resource Locator) for downloading a chunk from the server 60, and a media description including a chunk duration (ie, a deadline). Receives and stores a metadata file containing media description) information.
  • the terminal 10 transmits an ABR Activation Request message to the base station 20 for activating the ABR bearer.
  • the ABR activation request message is a message for the terminal 10 requesting the base station 20 to start chunking-based scheduling, an ABR bearer identifier (ABR RB (Radio Bearer) ID), and the maximum size of the chunk (MAX SIZE).
  • ABR RB Radio Bearer
  • MAX SIZE maximum size of the chunk
  • a media ID and traffic filter information eg, an IP 5 tuple or a traffic filter template.
  • the media identifier may be used as a chunk identifier.
  • the base station 20 determines whether channel bandwidth and buffer allocation for the ABR bearer are possible, and if possible, in step 305, confirms the ABR activation indicating the activation of the ABR bearer ( ABR Activation Ack) message is transmitted to the terminal 10.
  • the ABR activation confirmation message controls the ABR switch to indicate a congestion mode to an off state when the congestion state is not in a congestion state.
  • ABR switch control mode information may be included.
  • the congestion mode is off, the ABR bearer is activated, but the ABR mode that receives traffic through the chunk-based scheduling is off.
  • the terminal 10 After receiving the ABR activation confirmation message in which the congestion mode is set to off in step 307, the terminal 10 receives a request message (eg, HTTP GET Media Chunk) for receiving a chunk of a streaming service from the server 60. In step 309, the server 60 starts the transmission of the chunk to the terminal 10.
  • a request message eg, HTTP GET Media Chunk
  • the base station 60 determines whether the network is in a congested state in step 311. If it is determined in step 311 that the network state is congested, in step 313, the base station 60 transmits control information for instructing the terminal 10 to switch the ABR mode to the on state.
  • the control information may include information indicating that the current network is in a congestion state (eg, a congestion indication).
  • the congestion indication may be transmitted to the terminal 10 through a separate signaling message or to the terminal 10 using an unspecified message.
  • the non-explicit message may use, for example, a broadcast in SIB message, a unicast radio resource control (RRC) message, or in-band signaling.
  • RRC radio resource control
  • the broadcast message and the maintaincast RRC message may include, for example, a congestion indication bit of 1 bit as the congestion indication
  • the in-band signaling may be an IP (Internet Protocol) as the congestion indication.
  • An ECN (Explicit Congestion Notification) field may include an IP ECN bit indicating a congestion state.
  • the congestion indication may further include an ABR schedule request message including parameters (eg, chunk size, deadline, etc.) necessary for the terminal 10 to perform chunked scheduling to the base station 20. Instruct to send.
  • the terminal 10 switches the ABR mode for chunk-based scheduling to an on state in step 315, and in step 317, the metadata file received from the server 60 and / or FIG. 2.
  • Obtaining (generating) ABR scheduling parameters including, for example, a chunk identifier, a chunk size (e.g., size of a transport block transmitting the chunk), a deadline, etc. from the ABR parameters received in step 209 of FIG. do. Therefore, this process can be understood as a process of generating a descriptor (ABR descriptor) for the ABR bearer.
  • the terminal 10 transmits an ABR schedule request message for requesting chunk-based scheduling using the ABR bearer to the base station 20, wherein the ABR schedule request message includes at least one of the ABR scheduling parameters. Is sent.
  • various additional information related to the reception of the chunk packets may be additionally included in the ABR schedule request message in the chunk-based scheduling.
  • the base station 20 that has received the ABR schedule request message can schedule a download packet (ie, a chunk packet) of the chunk size requested by the terminal 10 in the deadline, available bandwidth, and transfer. It is determined whether chunk-based scheduling is possible based on the scheduling information and the channel state of the terminal 10. In step 323, the base station 20 transmits an ABR schedule confirmation message including information (grant or fail) indicating whether the chunk-based scheduling is possible, to the terminal 10.
  • a download packet ie, a chunk packet
  • the base station 20 transmits an ABR schedule confirmation message including information (grant or fail) indicating whether the chunk-based scheduling is possible, to the terminal 10.
  • the base station 20 includes a failure code in the ABR schedule confirmation message and proposes a transmission block size or transmission rate for chunk transmission. can do.
  • the terminal 10 receiving the ABR schedule confirmation message including the failure code may retransmit the ABR schedule request message by (re) selecting another chunk or adjusting a transmission rate or chunk size necessary for the chunk transmission.
  • the ABR schedule confirmation message including the failure code may indicate, for example, no resource available, available transmission size is exceeding, or available transmission rate as the cause of the failure. May contain information that indicates. In the embodiment of FIG. 3, it is assumed that the chunk-based scheduling is possible.
  • the terminal 10 After receiving the ABR schedule confirmation message indicating that scheduling is possible, the terminal 10 sends a request message (eg, HTTP GET Media Chunk) to the server 60 to receive a chunk of a streaming service from the server 60 in step 325.
  • a request message eg, HTTP GET Media Chunk
  • the server 60 starts transmitting the chunk.
  • the base station 20 determines whether the chunk is the scheduling request from the terminal 10, and if the scheduling is the requested chunk, Chunk-based scheduling is performed such that the chunk is transmitted within a time limit (eg, the reproduction time of the chunk) based on the deadline of the chunk.
  • the base station 20 provides each terminal within an available bandwidth (ie, Available BW for Non-GBR) range based on the amount of traffic to be transmitted to each terminal and a deadline in a situation where there are a plurality of terminals to be scheduled.
  • the bandwidth allocated will be adjusted over time.
  • the scheduled chunks are transmitted to the terminal 10. Therefore, since the chunk may be transmitted to the terminal 10 within a predetermined deadline, the terminal 10 may be provided with an uninterrupted screening service, and the QoS of the chunk-based streaming service may be guaranteed. Thereafter, in step 333, the terminal 10 wants to terminate the chunk-based streaming service or receives all the chunks, and the terminal 10 transmits an ABR deactivation request message to the base station 20 requesting deactivation of the ABR bearer. In step 335, the base station 20 performs an operation for deactivating the ABR bearer and transmits an ABR deactivation response message to the terminal 10.
  • steps 311 to 315 may be omitted.
  • FIG. 4 is a diagram for describing an operation example of chunk-based scheduling according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • two UEs UE1 and UE2 simultaneously request a base station to transmit 10 MByte of traffic, and UE1 needs to perform transmission within 10 seconds, and UE2 needs to perform transmission within 20 seconds. It is assumed.
  • UE1 can be allocated more bandwidth than UE2, so that UE1 can be scheduled within a limited deadline, and UE2 has relatively less bandwidth than UE1 during the first 10 seconds scheduled for UE1. Even if it is allocated, since there is a 10 second margin in the 20 second deadline of UE2, the UE2 can be scheduled so that no buffering occurs.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of a terminal for chunk-based scheduling according to an embodiment of the present invention, which is based on the embodiment of FIG. 3.
  • the terminal 10 using a traffic service requests the base station 20 for chunk-based scheduling using an available bit rate bearer to receive a chunk constituting traffic in step 501.
  • the terminal 10 receives at least one chunk scheduled from the base station 20 based on the deadline of the chunk (eg, timeout information of the chunk).
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of a base station for chunk-based scheduling according to an embodiment of the present invention, which is based on the embodiment of FIG. 3.
  • the base station 20 receives a chunk-based scheduling request using an available bit rate bearer for transmitting chunks constituting traffic from a terminal 10 using a traffic service, such as a streaming service. .
  • the base station 20 schedules transmission of at least one chunk to be transmitted to the terminal 10 based on the deadline of the chunk (for example, time limit information of the chunk).
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an apparatus configuration of a terminal or a base station according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the apparatus of FIG. 7 includes a transmitter 710 and a receiver 730 for transmitting and receiving data through a wireless network, and a controller 730 for controlling the operation for chunk-based scheduling described with reference to FIGS. 3 to 6.
  • the transmitter 710 and the receiver 730 may be implemented as a transceiver.
  • the terminal 10 uses an available bit rate bearer for the base station 20 to receive and transmit data to and from the base station 20 through a wireless network, and to receive chunks constituting traffic. And a controller for controlling chunk-based scheduling request and receiving at least one chunk scheduled based on timeout information of the chunk from the base station 20.
  • the base station 20 is a terminal for transmitting and receiving data to and from the terminal 10 via a wireless network, and the chunk-based scheduling request using an available bit rate bearer for the transmission of the chunks constituting traffic. And a controller for controlling an operation of scheduling transmission of at least one chunk to be transmitted from the terminal 10 to the terminal 10 based on time limit information of the chunk.
  • the scheduling method and apparatus of the present invention it is possible to provide scheduling that satisfies QoS in a congestion occurrence situation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 혼잡 상황 발생 시 QoS를 향상시킬 수 있는 청크 기반 스케쥴링 방법 및 장치에 대한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따라 단말에서 수행되는 방법은, 트래픽을 구성하는 청크의 수신을 위해 기지국에게 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링을 요청하는 과정과, 상기 기지국으로부터 상기 청크의 제한 시간 정보를 근거로 스케쥴링된 적어도 하나의 청크를 수신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 청크 기반 스케줄링 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에서 스케쥴링 방법 및 장치에 대한 것으로서, 특히 네트워크 혼잡 상황 발생 시 QoS(Quality of Service)를 고려한 스케쥴링 방법 및 장치에 대한 것이다.
무선 통신 시스템에서 비디오 데이터와 같은 대용량의 트래픽은 통계적으로 전체 트래픽의 70% 정도를 차지하는 것으로 알려져 있다. 무선 통신 시스템에서 트래픽의 폭증으로 사용자는 네트워크 혼잡을 경험하게 된다. 상기 네트워크 혼잡을 고려한 트래픽의 효율적인 전송을 위해 다양한 적응적인 스트리밍(Adaptive Streaming) 기법이 제안 되고 있다.
상기 적응적인 스트리밍 기법은 예를 들어 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 DASH(Design and Architecture Senior High), Apple 사에서 제안한 HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 라이브 스트리밍(Live Streaming), MS 사에서 제안한 부드러운 스트리밍(Smooth Streaming) 기법 등이 있다.
상기 적응적인 스트리밍(Adaptive Streaming) 기법은 네트워크 처리량의 변화에 따라 스트리밍의 비트 레이트(bitrates)를 조정하여 사용자에게 중단 없는 스트리밍 서비스를 제공하고, 가능한 최상의 수신 품질을 제공할 수 있는 장점이 있다. 상기 적응적인 스트리밍 기법을 이용하는 무선 통신 시스템에서는 트래픽 특성에 따른 보장 비트율(Guaranteed Bit Rate : GBR) 베어러(bearer) 및 비보장 비트율(Non-GBR) 베어러를 제공하지만, 대부분의 트래픽은 비보장 비트율 베어러를 이용하여 전송된다.
그러나 기존의 적응적인 스트리밍 기법에서는 네트워크 사업자와 컨텐츠 사업자간의 연동이 어려우며, 미디어 스트림의 시작과 끝은 물론 트래픽의 종류를 구분하기 어렵다. 특히 미디어 파일을 컨텐츠 전송 네트워크(Contents Delivery Network : CDN)을 사용하여 전송하는 경우, 변경되는 IP(Internet Protocol) 주소로 인하여 트래픽 식별에 어려움이 있다.
3GPP EPS(Evolved Packet System)에서 비디오 트래픽을 전달하는 베어러의 개념(concept)에 대해 간략히 설명하면, 다음과 같다.
3GPP EPS에서는 상기한 GBR 베어러와 Non-GBR 베어러의 두 가지 타입의 베어러들이 존재한다. 그리고 그 베어러들은 품질 클래스 식별자(Quality Class Identifer : QCI), 할당 및 유지 우선순위(Allocation and Retention Priority : ARP) 등과 같은 QoS 파라미터들과 관련된다. 그리고 GBR 베어러는 부가적으로 보장 비트율(Guaranteed Bit Rate : GBR)과 최대 비트율(Maximum Bit Rate : MBR) 등과 같은 비트율 파라미터와 관련된다.
3GPP EPS에서 Non-GBR 베어러는 베어러 레벨의 비트율 파라미터들을 가지고 있지 않다. 대신에 합계 최대 비트율(Aggregate Maximum Bit Rates : AMBR)과 두 개의 서로 다른 AMBR 파라미터들(예를 들어, 가입자 당 정의된 APN-AMBR(defined per subscriber and Access Point Name) and UE-AMBR)을 이용하여 모든 Non-GBR 베어러들을 실행하는 방법을 이용한다.
그리고 상기 베어러들의 품질 클래스 식별자(QCI)에 대해 설명하면, QCI는 베어러 레벨 패킷 전송 처리를 제어하는 노드 특정 파라미터들을 억세스하기 위해 네트워크 노드에 의해 매핑된다. 상기 노드 특정 파라미터들은 예를 들어 스케쥴링 가중치(scheduling weights), 승인 임계값(admission thresholds), 큐 관리 임계값 (queue management thresholds), 링크 계층 프로토콜 구성(link layer protocol configuration) 등이 있으며, 각 파라미터의 구체적인 의미는 공지된 3GPP EPS의 관련 표준을 참조할 수 있다.
한편 3GPP EPS에서는 예컨대, 9 개의 QCI들을 표준으로 만들었으며, 서비스 공급자들은 부가적인 QCI들을 정의할 수 있다.
한편 상기와 같이 Non-GBR 베어러를 이용하는 무선 통신 시스템의 RAN(Radio Access Network)에서 네트워크 혼잡에 의해 패킷의 유실이 발생하는 경우, 사용자 단말은 상기 Non-GBR 베어러의 사용에 따라 비디오 데이터의 트래픽과 일반적인 다운로드 데이터의 트래픽을 구분하지 못한다.
상기와 같이 네트워크 혼잡에 의해 패킷 유실이 발생되는 경우, 유실된 패킷의 TCP(Transmission Control Protocol) 재전송이 수행되며, 사용자 단말은 동영상 트래픽을 수신하는 경우라면, 중단 없는 서비스를 위한 제한된 시간 내에 유실된 패킷을 수신하지 못할 수 있다. 또한 더욱이 낮은 대역폭이 할당된 경우, 재전송 패킷은 상기 제한된 시간 내에 전송되기 어렵다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 혼잡 상황 발생 시 QoS를 향상시킬 수 있는 청크 기반 스케쥴링 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명의 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 수행되는 스케쥴링 방법은, 트래픽을 구성하는 청크의 수신을 위해 기지국에게 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링을 요청하는 과정과, 상기 기지국으로부터 상기 청크의 제한 시간 정보를 근거로 스케쥴링된 적어도 하나의 청크를 수신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말은, 무선망을 통해 기지국과 데이터를 송수신하는 송수신부와, 트래픽을 구성하는 청크의 수신을 위해 기지국에게 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링을 요청하고, 상기 기지국으로부터 상기 청크의 제한 시간 정보를 근거로 스케쥴링된 상기 적어도 하나의 청크를 수신하는 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 수행되는 스케쥴링 방법은, 트래픽을 구성하는 청크의 전송을 위한 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링 요청을 단말로부터 수신하는 과정과, 상기 청크의 제한 시간 정보를 근거로 상기 단말에게 전송될 적어도 하나의 청크의 전송을 스케쥴링하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 스케쥴링을 수행하는 기지국은, 단말과 무선망을 통해 단말과 데이터를 송수신하는 송수신부와, 트래픽을 구성하는 청크의 전송을 위한 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링 요청을 단말로부터 수신하고, 상기 청크의 제한 시간 정보를 근거로 상기 단말에게 전송될 적어도 하나의 청크의 전송을 스케쥴링하는 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 청크 기반 스케쥴링을 수행하는 무선 통신 시스템의 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 청크 기반 스케쥴링을 지원하는 ABR 베어러의 설정 절차를 나타낸 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 설정된 ABR 베어러를 이용하는 청크 기반의 스케쥴링 절차를 나타낸 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 청크 기반의 스케쥴링의 동작 예를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 청크 기반의 스케쥴링을 위한 단말의 동작을 나타낸 순서도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 청크 기반의 스케쥴링을 위한 기지국의 동작을 나타낸 순서도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 또는 기지국의 장치 구성을 나타낸 블록도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 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. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서 이는 사용자 및 운용자의의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 설명될 본 발명의 실시 예에 따른 스케쥴링 방법은 네트워크에서 혼잡 상황 발생시에, 사용자 QoS(or QoE(Quality of experience))에 영향을 줄 수 있는 패킷과 그렇지 않은 패킷을 구분하여 QoS에 영향을 줄 수 있는 패킷은 사용자 단말에게 먼저 전달함으로써 한정된 자원을 이용하는 무선 통신 시스템에서 QoS를 보장하여 사용자에게 중단 없는 서비스를 제공할 수 있도록 제안된 것이다.
이러한 본 발명은 동영상 트래픽의 스트리밍 서비스를 제공하는 경우와 같이 대용량 트래픽의 실시간 서비스에 보다 효율적으로 적용될 수 있다. 이하 본 명세서에서 트래픽이라 함은 특별한 언급이 없는 한 스트리밍 서비스로 제공되는 동영상 트래픽 등을 의미하는 것으로 이해하기로 한다.
HTTP Adaptive Streaming 기법과 같은 적응적인 스트리밍 기법에서 트래픽은 짧은 시간 단위의 청크(chunk)로 분할되어 네트워트에서 전달된다.
본 발명의 실시 예에서 기지국은 트래픽의 청크들이 중단 없는 실시간 서비스를 위한 한정된 시간 내에 전송될 수 있도록 데드라인(deadline) 기반으로 스케줄링한다. 여기서 상기 데드라인은 청크의 재생 시간을 의미한다. 즉 하나의 청크가 재생되는 동안 다음 청크가 단말에서 수신될 수 있도록 상기 데드라인을 청크의 재생 시간으로 정의할 수 있다. 또한 연이은 청크들의 재생 시 중단이 발생되지 않는다면, 청크의 재생 시간 이외에도 다양한 제한 시간을 상기 데드라인으로 설정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 단말은 기지국이 청크 기반 스케쥴링을 수행하는데 필요한 적어도 하나의 스케쥴링 파라미터를 기지국에 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 청크 기반 스케쥴링을 수행하는 무선 통신 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다. 이하 설명될 실시 예는 편의상 3GPP EPS의 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 스케쥴링 방법이 3GPP EPS에 한정되는 것은 아님에 유의하여야 할 것이디다.
도 1을 참조하면, 단말(User Equipment : UE)(10)은 기지국(eNB)(20)의 청크 기반 스케쥴링 하에 동영상 등의 스트리밍 서비스를 제공하는 서버(60)로부터 청크 단위로 분할된 트래픽을 수신한다. 상기 단말(10)은 스트리밍 서비스로 제공되는 동영상 등의 재생을 위한 애플리케이션(application)인 클라이언트 재생기(Client Player)(11)와, 상기 클라이언트 재생기(11)와 단말(10)의 도시되지 않은 플랫폼과 연결을 담당하는 미들웨어(middleware)(13)(예를 들어 네트워크 미디어 어댑터(Network Media Adaptor) 등을 이용할 수 있다.), 무선망과 송수신되는 데이터의 변조/복조를 처리하는 모뎀(15), 그리고 무선망과 데이터 송수신을 위한 송신부 및 수신부(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 단말에서 상기 송신부와 수신부를 제외한 나머지 구성은 제어부에 구현될 수 있다.
도 1에서 기지국(20)은 무선 통신 시스템에서 RAN(Radio Access Network)을 구성하며, 청크 기반으로 단말(10)에게 전달되는 트래픽의 스케쥴링을 수행하는 스케쥴러(21)와, 스트리밍 서비스로 상기 단말(10)에게 제공되는 트래픽 데이터를 버퍼링하는 버퍼(예컨대, streaming cache)(23)를 포함한다. 또한 도시되지는 않았으나, 상기 기지국(20)은 단말(10)과 무선망을 통해 데이터를 송수신하기 위한 송신부 및 수신부와, 도 1의 시스템에서 다른 네트워크 엔터티들과 통신을 위한 통신 인터페이스를 포함한다. 상기 스케쥴러(21)은 기지국(10)의 동작을 전반적으로 제어하는 제어부(도시되지 않음)에 구현될 수 있으며, 상기 단말에서 상기 송신부와 수신부를 제외한 나머지 구성은 제어부에 구현될 수 있다. 그리고 상기 스케쥴러(21)는 스트리밍 서비스의 QoS에 영향을 줄 수 있는 트래픽의 청크와 그렇지 않은 트래픽의 청크를 구분하여 QoS에 영향을 줄 수 있는 청크는 단말(10)에게 제한된 시간(deadline) 내에 전달될 수 있도록 자원의 할당을 스케쥴링한다.
또한 도 1에서 MME(Mobility Management Entity)(30)는 단말(20)의 이동성 및 위치 등록 등을 관리하기 위한 네트워크 엔터티로서, MME(30)는 단말(10)과 시스템간의 제어 정보 교환을 위한 제어 평면(control plane)을 담당하며, S-GW(Serving Gateway)(40), P-GW(PDN Gateway)(50)는 사용자 데이터 전송을 위한 사용자 평면(user plane)을 담당한다. 여기서 상기 S-GW(40)는 데이터 전송을 위한 베어러를 설정에 관여하며, MME(30)의 제어에 따라 베어러를 설정하거나 해제한다. 그리고 도시되지는 않았으나 PCRF(Policy Control and Charging Rules Function)는 QoS 및 과금과 관련된 정책(policy)를 제어한다. 상기 P-GW(50)은 상기 PCRF의 정책에 따라 본 발명의 실시 예 따라 청크 기반 스케쥴링을 지원하는 가용 비트율 베어러(Available Bit Rate Bearer : 이하 ABR 베어러)의 설정 시 요구되는 파라미터들을 상기 S-GW(40)로 전달한다.
그리고 도 1에서 서버(60)은 단말(10)에게 동영상 등의 스트리밍 서비스를 제공하는 사업자의 스트리밍 서버(streaming server)이다. 상기 서버(60)는 예를 들어 단말(10)의 클라이언트 재생기(Client Player)(11)로부터 HTTP 요청을 수신하여 청크를 단말(10)에게 전송하는 HTTP 서버 등을 이용할 수 있다. 그리고 도 1을 참조하면, 스트리밍 서비스의 미디어 파일 즉, 청크 단위로 구분된 트래픽 데이터가 단말(10)에게 직접 전송되는 것으로 도시되어 있으나, 이해의 편의를 위해 개념적으로 도시한 것일 뿐, 실제 트래픽 데이터는 기지국(20)을 경유 하여 무선망을 통해 단말(10)에게 전송된다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 ABR 베어러를 설정하는 절차를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 청크 기반 스케쥴링을 지원하는 ABR 베어러의 설정 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 2의 201 단계 내지 223 단계에서 203 단계를 제외한 나머지 단계들은 기존 3GPP EPS에서 규정하는 Non-GBR 디폴트 베어러의 설정 동작과 동일하다.
상기 ABR 베어러는 상기 Non-GBR 디폴트 베어러 설정 시에 아래 <표 1>과 같이 제안된 QoS 파라미터들로서 본 실시 예에 따른 ABR 파라미터들을 203 단계에서 P-GW(50)로부터 S-GW(40)로 전달되는 베어러 생성 요청(Create Bearer Request) 메시지에 포함하여 설정될 수 있다. 상기 ABR 파라미터들을 추가로 포함하는 베어러 생성 요청 메시지를 전달받은 S-GW(40)는 205 단계에서 MME(205)에게 베어러 생성 요청 메시지를 전달한다. 그리고 207 단계에서 상기 ABR 파라미터들은 기지국(20)을 경유하여 단말(10)에게 전달된다.
상기 ABR 파라미터들은 설정될 베어러가 청크 기반 스케쥴링을 지원하는 지 여부를 나타내는 ABR 능력 지시자, ABR 베어러를 통해 전송되는 트래픽의 특성(예컨대, ABR-traffic-type)을 지시하기 위해 새로이 할당된 ABR 베어러의 전용 QCI 인덱스, ABR 베어러의 유지 시간(ABR lifetime), ABR 베어러를 통해 전송이 스케쥴될 데이터량(ABR quota)(예컨대, 바이트 수, 또는 전송 블록 수 등) 중 적어도 하나를 포함한다.
이후 209 단계 및 211 단계에서 단말(10)과 기지국(20) 간의 RRC(Radio Resource Control) 설정 절차가 완료된 후, 219 단계에서 MME(30)로부터 베어러 생성 응답(Create Dedicate Bearer Response) 메시지를 수신한 S-GW(40)는 상기 ABR 파라미터들을 이용하여 상기 ABR 베어러를 설정한다. 도 2에서 설명되지 않은 단계들의 동작은 기존의 3GPP EPS에서 전용 베어러(Dedicate Bearer)의 설정 동작과 동일하며, 상기 전용 베어러의 활성화 절차는 3GPP TS23.401 Section 5.4.1 Dedicate Bearer activation을 참조할 수 있다. 따라서 관련 상세한 설명은 생략하기로 한다.
표 1
ABR 파라미터 단위 설명
ABR 할당(ABR quota) Octets ABR 베어러를 통해 전송될 잔여 바이트 수(Remaining number of bytes to be transmitted via ABR bearer)
ABR 유지시간(ABR lifetime) miliseconds ABR 베어러 활성화의 잔여 유지시간(Remaining lifetime of the ABR bearer activation)
전용 QCI(Dedicated QCI) QCI index ABR 트래픽 특성을 지시하기 위해 새로이 할당된 인덱스(Newly allocated index for indicating available bit rate traffic characteristics)
ABR 능력 지시자(ABR Capability Indicator) 1 bit indicator 현재 베어러가 청크 기반 스케쥴링을 지원하는 지 여부를 나타냄(Indicate whether the current bearer supports chunk based scheduling)
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 설정된 ABR 베어러를 이용하는 청크 기반의 스케쥴링 절차를 나타낸 흐름도이다. 도 3의 절차는 도 2의 절차에 따라 단말(10)이 네트워크로부터 상기한 ABR 파라미터들을 미리 수신하였음을 가정하여 수행된다.
먼저 도 3의 실시 예에 따라 ABR 베어러를 이용하는 청크 기반의 스케쥴링 절차에 따라 단말(10)이 서버(60)로부터 스트리밍 서비스에 의한 트래픽 데이터를 수신하는 동작을 정리하면, 단말(10)은 서버(60)로부터 청크에 대한 메타데이터 파일을 수신한다. 여기서 상기 메타데이터 파일은 예컨대, DASH에서 멀티미디어 프리젠테이션 디스크립터(Multimedia Presentation Descriptor)와 유사한 개념으로 이해할 수 있다. 상기 메타데이터 파일을 수신한 단말(10)은 기지국(20)으로부터 네트워크에서 혼잡 상황이 발생됨을 나타내는 제어 정보를 수신하면, 청크 기반의 스케쥴링을 통해 트래픽을 수신하기 위한 ABR 모드를 실행한다. 이후 상기 ABR 모드가 실행된 단말(10)은 현재 수신된 청크에 이어서 수신될 다음 청크에 대한 정보(예를 들어, 청크 식별자, 청크 사이즈, 데드라인)를 기지국(20)으로 전송하여 기지국(20)에게 청크 기반의 스케쥴링을 요청한다. 그러면 기지국(20)은 해당 단말(10)에게 전송될 청크들에 대해 데드라인 기반으로 단말(10)에게 전송되도록 스케쥴링을 수행한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 청크 기반의 스케쥴링 절차를 나타낸 흐름도로서, 도 3에서 볼드체로 표시된 부분은 본 발명의 실시 예에서 제안된 특징을 나타낸 것이다.
도 3의 301 단계에서 단말(10)은 서버(60)로부터 청크를 다운로드하기 위한 미디어 청크 URL(Uniform Resource Locator), 청크의 재생 시간(chunk period)(즉, 데드라인)를 포함하는 미디어 디스크립션(media description) 정보를 포함하는 메타데이터 파일을 수신하여 저장한다. 303 단계에서 단말(10)은 ABR 베어러의 활성화를 위한 ABR 활성화 요청(ABR Activation Request) 메시지를 기지국(20)으로 전송한다. 상기 ABR 활성화 요청 메시지는 단말(10)이 기지국(20)에게 청크 기반의 스케쥴링 수행의 시작을 요청하는 메시지이며, ABR 베어러 식별자(ABR RB(Radio Bearer) ID), 청크의 최대 사이즈(MAX SIZE), 미디어 식별자(Media ID), 트래픽 필터(Traffic Filter) 정보(예를 들면, IP 5 tuple 혹은 Traffic Filter Template) 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 상기 미디어 식별자는 청크 식별자로 이용될 수 있다.
도 3의 303 단계에서 기지국(20)은 상기 ABR 활성 요청 메시지를 수신하면, ABR 베어러에 대한 채널 대역폭과 버퍼 할당이 가능한 지 판단하고, 가능한 경우 305 단계에서 ABR 베어러의 활성화를 알리는 ABR 활성화 확인(ABR Activation Ack) 메시지를 단말(10)에게 전송한다. 상기 ABR 활성화 확인 메시지에는 네트워크의 혼잡 상태 여부에 따라 혼잡 상태가 아닌 경우 예컨대, 혼잡 모드를 오프(off) 상태로 지시하며, 혼잡 상태인 경우 혼잡 모드를 온(on) 상태로 지시하는 ABR 스위치 제어 모드 정보(ABR switch control mode information)가 포함될 수 있다. 여기서 상기 혼잡 모드가 오프 상태인 경우에도 ABR 베어러는 활성화되지만 상기 청크 기반의 스케쥴링을 통해 트래픽을 수신하는 ABR 모드는 오프 상태이다.
이후 307 단계에서 상기 혼잡 모드가 오프로 설정된 ABR 활성화 확인 메시지를 수신한 단말(10)은 서버(60)로부터 스트리밍 서비스의 청크를 수신하기 위한 요청 메시지(예컨대, HTTP GET Media Chunk)를 서버(60)에게 전송하고, 309 단계에서 서버(60)는 단말(10)에게 청크의 전송을 시작한다.
이후 단말(10)이 서버(60)로부터 청크를 다운로드하여 수신하는 동안, 311 단계에서 기지국(60)은 네트워크의 상태가 혼잡 상태로 되는 지 여부를 판단한다. 만약 상기 311 단계에서 네트워크 상태가 혼잡 상태로 판단된 경우, 313 단계에서 기지국(60)은 해당 단말(10)에게 ABR 모드를 온 상태로 전환(switch)하도록 지시하는 제어 정보를 전송한다. 여기서 상기 제어 정보는 현재 네트워크가 혼잡 상태임을 지시하는 정보(예컨대, 혼잡 지시(congestion Indication))를 포함할 수 있다.
313 단계에서 상기 혼잡 지시(congestion Indication)는 별도의 시그널링 메시지를 통해 단말(10)에게 전송되거나 또는 비명시적인 메시지를 이용하여 단말(10)에게 전송될 수 있다. 여기서 상기 비명시적인 메시지는 예컨대, 시스템 정보를 전달하는 방송 메시지(Broadcast in SIB message), 유니캐스트 RRC(Radio Resource Control) 메시지, 또는 인-밴드 시그널링을 이용할 수 있다. 여기서 상기 방송 메시지와 유지캐스트 RRC 메시지는 상기 혼잡 지시로서 예를 들어 1 비트의 혼잡 지시 비트(Congestion Indication 1 bit)를 포함할 수 있으며, 상기 인-밴드 시그널링은 상기 혼잡 지시로서 IP(Internet Protocol) ECN(Explicit Congestion Notification) 필드에 혼잡 상태를 지시하는 IP ECN 비트를 포함할 수 있다.
그리고 상기 313 단계에서 상기 혼잡 지시는 또한 단말(10)이 기지국(20)으로 청크 기반의 스케쥴링에 필요한 파라미터들(예컨대, 청크 사이즈, 데드라인 등)을 포함하는 ABR 스케쥴 요구(ABR Schedule Request) 메시지를 전송할 것을 지시한다. 상기 혼잡 지시를 수신한 단말(10)은 315 단계에서 청크 기반 스케쥴링을 위한 ABR 모드를 온 상태로 스위치하고, 317 단계에서는 상기 301 단계에서 서버(60)로부터 수신된 메타데이터 파일 및/또는 도 2의 209 단계에서 수신된 ABR 파라미터들로부터 예컨대, 청크 식별자, 청크 사이즈(예컨대, 청크를 전송하는 전송 블록의 사이즈), 데드라인 등을 포함하는 ABR 스케쥴링 파라미터들(ABR scheduling parameters)을 획득(생성)한다. 따라서 이 과정은 ABR 베어러에 대한 디스크립터(ABR descriptor)를 생성하는 과정으로 이해될 수 있다.
이후 319 단계에서 단말(10)은 기지국(20)에게 ABR 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링을 요청하는 ABR 스케쥴 요구 메시지를 전송하며, 이때 상기 ABR 스케쥴 요구 메시지는 상기한 ABR 스케쥴링 파라미터들 중 적어도 하나를 포함하여 전송된다. 또한 청크 기반 스케쥴링에서 청크 패킷들의 수신과 관련한 각종 부가 정보들이 상기 ABR 스케쥴 요구 메시지에 추가로 포함될 수 있다.
그리고 321 단계에서 상기 ABR 스케쥴 요구 메시지를 수신한 기지국(20)은 단말(10)이 요청한 청크 사이즈의 다운로드 패킷(즉, 청크 패킷)을 데드라인내에 스케쥴링할 수 있는 지 여부, 가용한 대역, 이전 스케쥴링 정보, 단말(10)의 채널 상태 등을 토대로 청크 기반 스케쥴링이 가능한 지 판단한다. 이후 323 단계에서 기지국(20)은 상기 청크 기반 스케쥴링의 가능 여부를 나타내는 정보(grant or fail)를 포함하는 ABR 스케쥴 확인 메시지를 단말(10)에게 전송한다.
도 3에는 도시되지 않았으나, 만약 스케줄링 가능하지 않으면, 기지국(20)은 상기 ABR 스케쥴 확인 메시지에 실패 코드(Failure Code)를 포함하고, 청크 전송에 가능한 전송 블록 사이즈(Transmission block size) 혹은 전송율을 제안할 수 있다. 또한 상기 실패 코드가 포함된 ABR 스케쥴 확인 메시지를 수신한 단말(10)은 다른 청크를 (재)선택하거나 또는 청크 전송에 필요한 필요한 전송율 또는 청크 사이즈를 조정하여 상기 ABR 스케쥴 요구 메시지를 재전송할 수 있다. 또한 상기 실패 코드가 포함된 ABR 스케쥴 확인 메시지는 실패의 원인으로 예컨대, 가용 자원 없음(No resource available), 가용 전송 사이즈가 초과됨(Available transmission size is exceeding), 또는 가용 전송률(Available transmission rate)을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 도 3의 실시 예에서는 상기 청크 기반 스케쥴링이 가능한 경우를 가정한다.
이후 스케쥴링이 가능함을 나타내는 ABR 스케쥴 확인 메시지를 수신한 단말(10)은 325 단계에서 서버(60)로부터 스트리밍 서비스의 청크를 수신하기 위한 요청 메시지(예컨대, HTTP GET Media Chunk)를 서버(60)에게 전송하고, 327 단계에서 서버(60)는 청크의 전송을 시작한다. 이때 329 단계에서 기지국(20)은 청크 기반 스케줄링을 지원하는 ABR 베어러를 통하여 청크의 패킷이 도착하면, 그 청크가 단말(10)이 스케쥴링을 요청한 것인지를 판단하여, 스케쥴링이 요청된 청크라면, 해당 청크의 데드라인을 근거로 제한 시간(예컨대, 청크의 재생 시간) 내에 청크가 전송되도록 청크 기반 스케쥴링을 수행한다. 이때 기지국(20)은 스케쥴링을 수행할 다수의 단말들이 존재하는 상황에서 각 단말에게 전송될 트래픽의 양과, 데드라인 등을 토대로 가용 대역폭(즉, Available BW for Non-GBR) 범위 내에서 각 단말에게 할당되는 대역폭을 시간에 따라 조정하게 된다.
331 단계에서 스케쥴링된 청크들이 단말(10)에게 전송된다. 따라서 청크가 정해진 데드라인 내에 단말(10)에게 전송될 수 있으므로 단말(10)은 중단 없는 스크리밍 서비스를 제공받을 수 있으며, 청크 기반의 스트리밍 서비스의 QoS는 보장될 수 있다. 이후 333 단계에서 단말(10)이 청크 기반의 스트리밍 서비스의 종료를 원하거나 또는 모든 청크들을 수신한 단말(10)은 ABR 베어러의 비활성화를 요청하는 ABR 비활성화 요청 메시지를 기지국(20)으로 전송하고, 335 단계에서 기지국(20)은 ABR 베어러의 비활성화를 위한 동작을 수행하고, ABR 비활성화 응답 메시지를 단말(10)에게 전송한다.
그리고 도 3의 실시 예에서 청크 기반 스케쥴링이 항시 수행되는 경우, 상기 311 단계 내지 315 단계의 동작은 생략될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 청크 기반의 스케쥴링의 동작 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 동작 예는 두 단말(UE1, UE2)이 기지국에게 10MByte 용량의 트래픽의 전송을 동시에 요청하고, UE1은 10초 이내에 전송이 수행되어야 하고, UE2는 20 초 이내에 전송이 수행되어야 하는 상황을 가정한 것이다.
이 경우 기존의 스케줄링 방식을 사용하면, 두 단말(UE1, UE2)을 공평하게 스케줄링하여, 전체 가용한 대역폭(401)을 할당하지 못하게 되면, UE1은 10초 이내에 10MByte 트래픽을 다 수신하지 못하게 되어 UE1의 동영상 재생 시 버퍼링 현상이 발생한다. 그러나 본 발명의 청크 기반 스케쥴링을 적용하게 되면, UE1에 UE2 보다 더 많은 대역폭을 할당하여, 제한된 데드라인 내에 UE1을 스케줄링할 수 있고, UE2 에게는 UE1에 스케쥴링된 처음 10 초 동안에는 UE1 보다 상대적으로 적은 대역폭을 할당하여도, UE2의 20초 데드라인에서 10초의 여유가 있으므로 UE2에게도 버퍼링이 생기지 않도록 스케줄링 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 청크 기반의 스케쥴링을 위한 단말의 동작을 나타낸 순서도로서, 이는 도 3의 실시 예를 근거로 한 것이다.
도 5를 참조하면, 예컨대, 스트리밍 서비스와 같은 트래픽 서비스를 이용하는 단말(10)은 501 단계에서 트래픽을 구성하는 청크의 수신을 위해 기지국(20)에게 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링을 요청한다. 이후 503 단계에서 단말(10)은 기지국(20)으로부터 상기 청크의 데드라인(예컨대, 청크의 제한 시간 정보)를 근거로 스케쥴링된 적어도 하나의 청크를 수신한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 청크 기반의 스케쥴링을 위한 기지국의 동작을 나타낸 순서도로서, 이는 도 3의 실시 예를 근거로 한 것이다.
도 6을 참조하면, 601 단계에서 기지국(20)은 예컨대, 스트리밍 서비스와 같은 트래픽 서비스를 이용하는 단말(10)로부터 트래픽을 구성하는 청크의 전송을 위한 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링 요청을 수신한다. 이후 603 단계에서 기지국(20)은 상기 청크의 데드라인(예컨대, 청크의 제한 시간 정보)를 근거로 단말(10)에게 전송될 적어도 하나의 청크의 전송을 스케쥴링한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 또는 기지국의 장치 구성을 나타낸 블록도이다. 도 7의 장치는 무선망을 통해 데이터를 송수신하기 위한 송신부(710) 및 수신부(730)와, 도 3 내지 도 6에서 설명한 청크 기반의 스케쥴링을 위한 동작을 제어하는 제어부(730)를 포함한다. 여기서 상기 송신부(710)와 수신부(730)는 송수신부(transceiver)로 구현될 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 단말(10)은 무선망을 통해 기지국(20)과 데이터를 송수신하는 송수신부와, 트래픽을 구성하는 청크의 수신을 위해 상기 기지국(20)에게 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링을 요청하고, 상기 기지국(20)으로부터 청크의 제한 시간 정보를 근거로 스케쥴링된 적어도 하나의 청크를 수신하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구현될 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(20)은 무선망을 통해 단말(10)과 데이터를 송수신하는 송수신부와, 트래픽을 구성하는 청크의 전송을 위한 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링 요청을 단말(10)로부터 수신하고, 청크의 제한 시간 정보를 근거로 상기 단말(10)에게 전송될 적어도 하나의 청크의 전송을 스케쥴링하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구현될 수 있다.
따라서 상기한 본 발명의 스케쥴링 방법 및 장치에 의하면, 혼잡 발생 상황에서 QoS를 만족하는 스케줄링을 제공할 수 있다.

Claims (22)

  1. 무선 통신 시스템에서 수행되는 스케쥴링 방법에 있어서,
    트래픽을 구성하는 청크의 수신을 위해 기지국에게 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링을 요청하는 과정; 및
    상기 기지국으로부터 상기 청크의 제한 시간 정보를 근거로 스케쥴링된 적어도 하나의 청크를 수신하는 과정을 포함하는 스케쥴링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    스트리밍 서비스를 제공하는 서버로부터 상기 트래픽을 구성하는 청크를 다운로드 하기 위한 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 스케쥴링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 청크를 다운로드 하기 위한 정보는, 상기 다운로드를 위해 제공되는 메타 데이터 관련 정보를 포함하는 스케쥴링 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 청크를 다운로드 하기 위한 정보는, 상기 트래픽으로 전송되는 동영상 파일에 포함되는 스케쥴링 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    혼잡 상황 발생 시 상기 기지국으로부터 상기 혼잡 상황 발생을 지시하는 제어 정보를 수신하는 과정; 및
    상기 제어 정보를 수신한 경우, 상기 청크 기반 스케쥴링을 이용하는 동작 모드로 천이하는 과정을 더 포함하는 스케쥴링 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 청크 기반 스케쥴링을 요청하는 과정은,
    청크 식별자, 청크 사이즈, 상기 제한 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 스케쥴링 방법.
  7. 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
    무선망을 통해 기지국과 데이터를 송수신하는 송수신부; 및
    트래픽을 구성하는 청크의 수신을 위해 상기 기지국에게 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링을 요청하고, 상기 기지국으로부터 상기 청크의 제한 시간 정보를 근거로 스케쥴링된 적어도 하나의 청크를 수신하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 단말.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 스트리밍 서비스를 제공하는 서버로부터 상기 트래픽을 구성하는 청크를 다운로드 하기 위한 정보를 수신하는 동작을 더 제어하는 단말.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 청크를 다운로드 하기 위한 정보는, 상기 다운로드를 위해 제공되는 메타 데이터 관련 정보를 포함하는 단말.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 청크를 다운로드 하기 위한 정보는, 상기 트래픽으로 전송되는 동영상 파일에 포함되는 단말.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 혼잡 상황 발생 시 상기 기지국으로부터 상기 혼잡 상황 발생을 지시하는 제어 정보를 수신하고, 상기 제어 정보를 수신한 경우, 상기 청크 기반 스케쥴링을 이용하는 동작 모드로 천이하는 동작을 더 제어하는 단말.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 청크 기반 스케쥴링을 요청할 시 청크 식별자, 청크 사이즈, 상기 제한 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 동작을 제어하는 포함하는 단말.
  13. 무선 통신 시스템에서 수행되는 스케쥴링 방법에 있어서,
    트래픽을 구성하는 청크의 전송을 위한 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링 요청을 단말로부터 수신하는 과정; 및
    상기 청크의 제한 시간 정보를 근거로 상기 단말에게 전송될 적어도 하나의 청크의 전송을 스케쥴링하는 과정을 포함하는 스케쥴링 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 단말로부터 상기 청크 기반 스케쥴링을 지원하는 상기 가용 비트율 베어러의 활성화 요청을 수신하면, 상기 가용 비트율 베어러의 활성화를 위한 처리를 수행하는 과정을 더 포함하는 스케쥴링 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    혼잡 상황 발생 시 상기 단말에게 혼잡 상황 발생을 지시하는 제어 정보를 전송하는 과정; 및
    상기 제어 정보를 수신한 단말로부터 상기 청크 기반 스케쥴링을 요청을 수신하는 과정을 더 포함하는 스케쥴링 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 청크 기반 스케쥴링 요청 시 상기 단말로부터 수신되는 메시지는 청크 식별자, 청크 사이즈, 상기 청크의 제한 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 요청 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 스케쥴링 방법.
  17. 무선 통신 시스템에서 스케쥴링을 수행하는 기지국에 있어서,
    무선망을 통해 단말과 데이터를 송수신하는 송수신부; 및
    트래픽을 구성하는 청크의 전송을 위한 가용 비트율 베어러를 이용하는 청크 기반 스케쥴링 요청을 단말로부터 수신하고, 상기 청크의 제한 시간 정보를 근거로 상기 단말에게 전송될 적어도 하나의 청크의 전송을 스케쥴링하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 기지국.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단말로부터 상기 청크 기반 스케쥴링을 지원하는 상기 가용 비트율 베어러의 활성화 요청을 수신하면, 상기 가용 비트율 베어러의 활성화를 위한 처리를 더 수행하는 기지국.
  19. 상기 청크의 제한 시간 정보는 상기 청크의 재생 시간을 의미하는 데드라인 정보를 포함하는 제 1 항의 방법, 제 7 항의 단말, 제 13 항의 방법, 또는 제 17 항의 기지국.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부는 혼잡 상황 발생 시 상기 단말에게 상기 혼잡 상황 발생을 지시하는 제어 정보를 전송하고, 상기 제어 정보를 수신한 단말로부터 상기 청크 기반 스케쥴링을 요청을 수신하는 동작을 더 제어하는 기지국.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 청크 기반 스케쥴링 요청 시 상기 단말로부터 수신되는 메시지는 청크 식별자, 청크 사이즈, 상기 청크의 제한 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 요청 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 기지국.
  22. 상기 청크 기반 스케쥴링은 상기 제한 시간 정보를 근거로 상기 단말에게 할당되는 대역폭을 조정하는 것인 제 1 항의 방법, 제 7 항의 단말, 제 13 항의 방법, 또는 제 17 항의 기지국.
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