KR102150323B1

KR102150323B1 - 통합 기지국 및 단말

Info

Publication number: KR102150323B1
Application number: KR1020140041481A
Authority: KR
Inventors: 이승규; 유병한; 박용직
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2020-09-02
Also published as: US20150289177A1; US9426723B2; KR20150116552A

Abstract

소형셀 기지국 및 무선랜 접속장치가 통합된 통합 기지국은 소형셀 방송 신호를 송수신하는 소형셀 안테나, 무선랜 신호를 송수신하는 무선랜 안테나, 상기 소형셀 안테나를 통해 무선랜 접속장치 정보를 포함하는 소형셀 방송 정보를 브로드캐스팅하는 소형셀 통신부, 그리고 상기 무선랜 안테나를 통해 상기 소형셀 방송 정보를 수신한 단말로부터 소형셀 진입 보고를 포함하는 무선랜 리포트를 수신하고, 상기 소형셀 진입 보고를 상기 소형셀 통신부로 전달하는 무선랜 통신부를 포함한다.

Description

통합 기지국 및 단말{INTEGRATED BASE STATION AND TERMINAL UNIT}

본 발명은 통합 기지국 및 단말에 관한 것이다.

와이파이(WiFi)는 유선랜 환경을 무선으로 사용할 수 있도록 하는 시스템이다. 와이파이(WiFi)는 인터넷이 연결되어진 라인에 무선 접속장치(Access Point, AP)를 달아서 사용자 단말로 하여금 무선으로 인터넷을 사용할 수 있도록 한다. 단순한 구조와 저렴한 통신 비용으로 인하여 스마트폰의 보급과 함께 시작된 모바일 트래픽 증가에 대비하는 효율적인 방법으로 자리 잡고 있다.

소형셀(Small Cell)이란 이동통신 시스템에서 하나의 기지국이 운영하는 셀의 크기가 10-20m 정도인 환경으로, 가정이나 빌딩 내에 설치되어 운영된다. 이동통신 사용자의 사용 사례를 분석해 보면, 전체의 70%정도가 옥내에서 통신하고 있음을 고려할 때, 소형 셀 환경은 벽 손실(wall-loss)에 의한 무선 자원 스팩트럼 효율 감소를 최소화 할 수 있는 차세대 이동통신 인프라의 한 방식이라 할 수 있다.

소형셀의 대표적인 예는 펨토셀(Femtocell) 혹은 피코셀(Picocell)이다. 이는 이동통신 기지국을 소형화 시키고 셀의 출력을 낮추어 가정에서 운영할 수 있도록 하는 이동통신 시스템이다. 고정형 펨토셀의 백홀(Backhaul)은 일반적으로 브로드밴드 인터넷 망 혹은 전용선으로 구성되며, 이를 통하여 이동통신 시스템의 코어망(Core Network)에 접속된다.

와이파이(WiFi)는 단순하고 저렴한 통신비용의 장점이 있으나, 사용자 단위의 세션관리가 부재함으로 인하여 과금, QoS(Quality Of Service) 제어가 불가능 하고 핸드오버가 불가능 하다는 단점을 가지고 있다. 반면, 소형셀은 사용자 단위의 세션관리, 핸드오버 등이 가능하나, 복잡한 망구조, 와이파이(WiFi) 대비 고가의 통신 비용 등이 단점으로 대두된다.

두 개의 기술은 모바일 트래픽 빅뱅을 해결하기 위한 무선망 오프로딩을 지원하는 커다란 공통점을 지니고 있다. 그러므로 과거에는 두 기술이 경쟁 기술로 취급 되었지만, 현재는 상호 결합하여 각자의 특성을 최대한 활용하고 부족한 점을 상호 보완하는 협력 기술로 취급되고 있다.

소형셀은 이전 매크로셀과 달리, 셀의 크기가 작기 때문에 셀이 개인화되는 특성을 지닌다. 즉, 매크로셀에서는 셀에 진입(Camp-on)하는 사용자가 공공의 지역 내 불특정 다수인 반면, 소형셀에서는 진입하는 사용자가 가족 구성원, 회사의 직원, 상점의 고객 등 셀의 소유자 혹은 소유자와 관계가 있는 사용자가 될 수 있다. 따라서, 소형셀에서 사용자의 셀 진입 사건은 매우 의미가 있는 정보가 되어 소형셀 기반 서비스 등에 활용이 가능하다.

이러한 소형셀 기반 서비스의 예를 들자면, 가상 메모(Virtual Memo) 서비스를 들 수 있다. 이 서비스는 외출하여 있는 가족 구성원에게 메모를 남기면, 이후에 그 구성원이 집에 들어오면, 이를 감지하고 구성원의 휴대폰에 메모를 전달하는 서비스이다. 이는 실제 전달 시점이 메모를 남기는 시점이 아니라 집안에 진입하는 시점으로 조정되기 때문에 냉장고에 자석으로 메모를 남기는 것과 같이 현실감 있는 메모 서비스가 제공이 가능하다. 이러한 소형셀 기반 서비스를 제공하기 위해서는 사용자가 소형셀에 진입(Camp-on)하는 사건을 기지국이 감지해야 한다.

종래의 표준 기술은 셀 진입 사건을 단말기가 방송 정보를 기반으로 셀 선택 혹은 재선택을 수행하는 과정에서 단말만이 인식하게 된다. 이후, 단말의 세션 설정 과정에서 기지국에 알려질 수는 있으나, 이 사건은 세션 설정을 필요로 하는 단말 만을 대상으로 한다는 점에서 모든 진입 단말에게 해당되는 사건은 아니다. 특히, 단말이 세션 설정 후, 데이터의 사용이 없어서 유휴(Idle) 상태로 바뀐 상태에서 셀이 변경된다면, 명시적인 세션 재설정이 없이는 기지국이 단말의 진입 사건을 감지할 수 없다.

단말의 진입을 기지국에게 알리는 일반적인 방법은 셀 선택 혹은 재선택사항을 별도의 메시지로 정하여 기지국에게 무선으로 송신하는 방법이다. 이는 기존 표준규격의 커다란 수정을 요하는 부분으로 상당한 시일과 노력이 필요할 것이다.

또한, 기지국에 무선으로 메시지를 보고하기 위해서 랜덤 액세스 절차를 거쳐야 할 것이기 때문에 랜덤 액세스에 소요되는 무선 자원의 비용이 증가하리라 예상된다. 따라서, 종래의 표준 규격의 커다란 수정을 요하지 않으면서, 랜덤 엑세스 비용이 증가하지 않는 이동단말의 셀 진입 감지 기술이 필요하다.

소형 셀 환경에서 단말의 셀 진입을 기지국이 감지하는 방법에 있어서 종래의 방법은 소형셀 기술과 관련 인프라 내에서 해결함으로 인하여 표준 규격의 큰 수정, 랜덤 엑세스 비용 증가 등의 단점이 존재한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 와이파이(WiFi)와 소형셀이 통합 운용되는 통신 환경하에서 단말의 소형셀 진입을 감지하는 통합 기지국 및 단말을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 통합 기지국은 소형셀 기지국 및 무선랜 접속장치가 통합된 통합 기지국으로서, 소형셀 방송 신호를 송수신하는 소형셀 안테나, 무선랜 신호를 송수신하는 무선랜 안테나, 상기 소형셀 안테나를 통해 무선랜 접속장치 정보를 포함하는 소형셀 방송 정보를 브로드캐스팅하는 소형셀 통신부, 그리고 상기 무선랜 안테나를 통해 상기 소형셀 방송 정보를 수신한 단말로부터 소형셀 진입 보고를 포함하는 무선랜 리포트를 수신하고, 상기 소형셀 진입 보고를 상기 소형셀 통신부로 전달하는 무선랜 통신부를 포함한다.

상기 소형셀 통신부는,

셀 선택 파라미터, 셀 식별자, 기지국 식별자를 포함하는 소형셀 방송 정보에 무선랜 장치 식별자 및 무선랜 장치 주소 정보를 추가할 수 있다.

상기 소형셀 통신부와 상기 무선랜 통신부는 신호 전달 링크를 형성하고,

상기 무선랜 통신부는,

상기 신호 전달 링크를 통해 상기 소형셀 진입 보고를 상기 소형셀 통신부로 전달할 수 있다.

상기 무선랜 통신부는,

상기 소형셀 진입 보고를 통해 수집한 단말 또는 사용자 정보를 상기 신호 전달 링크를 통해 전달할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단말은 소형셀 방송 신호를 송수신하는 소형셀 안테나, 무선랜 신호를 송수신하는 무선랜 안테나, 상기 소형셀 안테나를 통해 무선랜 접속장치 정보를 포함하는 소형셀 방송 정보를 수신하고, 소형셀 선택 절차를 수행하는 소형셀 통신부, 그리고 상기 소형셀 통신부가 선택한 소형셀로 진입을 알리는 소형셀 진입 보고를 포함하는 무선랜 리포트를 생성하여 상기 무선랜 접속장치 정보를 이용하여 확인한 기지국으로 상기 무선랜 안테나를 통해 송출하는 무선랜 통신부를 포함한다.

상기 소형셀 통신부는,

셀 선택 정보 및 상기 무선랜 접속장치 정보를 상기 신호 전달 링크를 통해 상기 무선랜 통신부로 전달할 수 있다.

상기 소형셀 통신부는,

셀 선택 정보, 무선랜 장치 식별자 및 무선랜 장치 주소 정보를 상기 신호 전달 링크를 통해 상기 무선랜 통신부로 전달할 수 있다.

상기 무선랜 통신부는,

단말 또는 사용자 정보를 포함하는 상기 소형셀 진입 보고를 상기 무선랜 리포트에 포함시킬 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 와이파이(WiFi)와 소형셀이 한 기지국에서 동시에 운용되는 이른바 와이파이(WiFi) 통합 소형셀 환경에서 와이파이(WiFi)-소형셀 간 협력에 의하여 소형셀의 이동국의 진입 사건을 와이파이(WiFi) 신호에 포함하여 보고한다. 따라서, 상호 다른 무선 기술간 협력에 의하여 간단하고 저렴하게 간섭제어가 가능다. 그리고 많은 표준 수정을 요하지 않고, 랜덤 액세스 절차가 필요 없는 간단한 이동국 진입 감지 방법을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 와이파이(WiFi)와 소형 셀(Small Cell)이 통합 운용되는 통신 환경에서 단말의 소형 셀(Small Cell) 진입을 감지하는 통신 환경 및 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합 기지국 및 단말 각각의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은, 사용자 장비(user equipment, UE), 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, UE, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNB), 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS) 등을 지칭할 수도 있고, 노드B, eNB, BS, ABS, HR-BS AP, RAS, BTS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 통합 기지국 및 단말에 대해서 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 와이파이(WiFi)와 소형 셀(Small Cell)이 통합 운용되는 통신 환경에서 단말의 소형 셀 진입을 감지하는 통신 환경 및 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 통합 기지국(100)은 소형 셀 서비스 및 와이파이 서비스를 동시에 지원하며, 와이파이가 통합된 소형셀 기지국이다.

통합 기지국(100)은 소형 셀 신호 송수신을 위한 소형 셀 안테나(ANT B1)(101) 및 와이파이 신호 송수신을 위한 와이파이 안테나(ANT B2)(103)를 구비한다. 그리고 통합 기지국(100)이 형성하는 셀은 소형 셀(S1)(200)이다.

단말(300)은 소형 셀 서비스 및 와이파이 서비스를 동시에 지원하는 와이파이가 통합된 단말이다. 단말(300)은 통합 기지국과 마찬가지로 소형 셀 신호 송수신을 위한 소형 셀 안테나(ANT M1)(301) 및 와이파이 신호 송수신을 위한 와이파이 안테나(ANT M2)(303)를 구비한다.

소형 셀 서비스의 방송 신호는 소형 셀 안테나(ANT B1)(101) 및 소형 셀 안테나(ANT M1)(301)를 통하여 소형 셀 방송 신호(Small Cell Broadcast Signal)로 송수신된다.

이때, 통합 기지국(100)이 소형 셀 안테나(ANT B1)(101)를 통해 송신하는 방송 신호에는 표준에서 정의된 각종 셀 선택 파라미터들, 셀 식별자, 기지국 식별자 외에 추가로 와이파이 무선 접속장치(AP, Access Point) 관련 정보를 포함한다. 여기서, 와이파이 무선 접속장치(AP, Access Point) 관련 정보는 AP 식별자 및 AP 주소를 포함할 수 있다.

단말(300)은 통합 기지국(100)으로부터 방송 신호를 수신하여 수신 강도 및 셀 선택 파라미터를 참고하고 내부의 정책 사항을 고려하여 최적의 셀 선택 혹은 재선택을 수행한다. 그리고 이러한 셀 선택 또는 재선택 사건(event)은 와이파이 리포트 신호(WiFi Report Signal)를 통해 통합 기지국(100)으로 보고된다. 또한, 와이파이 리포트 신호(WiFi Report Signal)는 와이파이 안테나(ANT B2)(103) 및 와이파이 안테나(ANT M2)(303)를 통해 송수신된다.

이때, 와이파이 리포트 신호(WiFi Report Signal)에는 단말 혹은 사용자 관련 정보 등이 포함된다. 이러한 정보를 통해 통합 기지국(100)은 소형 셀(S1)(200)에 진입한 단말(300)을 인식할 수 있다.

이와 같이, 소형 셀(S1)(200)로의 단말(300)의 진입 사건이 랜덤 액세스를 동반하는 별도의 메시지 신설 없이도 와이파이를 통하여 간단하게 보고될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합 기지국 및 단말 각각의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 통합 기지국(100)은 소형셀 안테나(101), 와이파이 안테나(103), 소형셀 통신부(105) 및 와이파이 통신부(107)를 포함한다. 그리고 단말(300)은 소형셀 안테나(301), 와이파이 안테나(303), 소형셀 통신부(305) 및 와이파이 통신부(307)를 포함한다.

기본적으로 소형셀 안테나(101, 301) 및 소형셀 통신부(105, 305)에 의하여 소형셀 신호의 송수신이 이루어진다. 그리고 와이파이 안테나(103, 303) 및 와이파이 통신부(105, 305)에 의하여 와이파이 신호의 송수신이 이루어진다.

통합 기지국(100)의 소형셀 통신부(105)에서 송출된 소형셀 방송 정보는 단말(300)의 소형셀 통신부(305)에 수신된다. 이때, 방송 정보에는 표준에서 정의된 방송 정보 이외에 와이파이 무선 접속장치(WiFi AP) 관련 정보가 포함되어 있다.

단말(300) 내부 알고리즘에 따라 셀 선택 혹은 재선택이 이루어지게 되는데, 이러한 사건은 신호전달 링크를 통하여 단말(300)의 와이파이 통신부(307)로 전달된다. 이때, 전달 사항에는 방송 정보에서 획득한 와이파이 무선 접속장치(WiFi AP) 관련 정보가 포함된다.

단말(300)의 와이파이 통신부(307)는 와이파이 무선접속장치 관련 정보를 참고하여 지정된 통합 기지국(100)의 와이파이 통신부(9107)에게 셀 진입 보고를 송출한다. 이때, 셀 진입 보고 내에는 단말 혹은 사용자 관련 정보가 포함된다.

통합 기지국(100)의 와이파이 통신부(107)는 셀 진입 보고를 수신하면 이는 신호전달 링크를 통해 소형셀 통신부(105)로 전달된다. 이때, 전달 사항에는 셀 진입 보고에서 수집된 단말 혹은 사용자 관련 정보가 포함된다.

이와 같이, 소형셀 관련 기능들(101, 105, 301, 305)에서 발생한 통합 단말의 셀 진입 사건이 와이파이 관련 기능들(103, 107, 303, 307)의 도움과 소형셀 - 와이파이 간 협력을 위한 신호전달 링크를 통하여 보고될 수 있다.

여기서, 신호전달 링크는 통합 기지국(100) 또는 단말(300)내의 와이파이구성과 소형셀 구성간 신호를 전달하기 위한 내부 인터페이스이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 통합 기지국(100)의 소형셀 통신부(103)가 방송 정보를 송출하기 전에 통합되어 있는 와이파이 무선 접속장치(WiFi AP) 관련 정보를 획득하는 절차를 수행한다(S101). 여기서, 와이파이 무선 접속장치(WiFi AP) 관련 정보는 와이파이(WiFi) 식별자, 무선 접속장치(AP) 주소를 포함하는 다양한 정보가 될 수 있다. 이때, 통합 기지국(100)은 내부 인터페이스에 의해 통합된 와이파이 무선 접속장치(WiFi AP) 관련 정보를 획득할 수 있다.

소형셀 통신부(103)는 표준에서 정한 정보를 포함하는 소형셀 방송 정보를 송출한다(S103). 이때, 소형셀 방송 정보에는 와이파이 무선 접속장치(WiFi AP) 관련 정보가 선택적으로 포함될 수 있다.

이후, 통합 기지국(100)의 와이파이 통신부(107)는 단말(300)로부터 셀 진입 보고를 수신한다(S105). 그리고 셀 진입사건 및 셀 진입 보고를 통해 수신된 단말ㅇ사용자 관련 정보를 신호 전달 링크를 통해 소형셀 통신부(105)에게 전달(S107)하고 동작을 종료한다.

이로써, 통합 기지국(100)은 소형셀(200)에 진입한 단말(300)의 셀 진입 사건을 감지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 단말(300)의 소형셀 통신부(305)가 통합 기지국(100)에서 방송한 소형셀 방송 정보를 수신한다(S201). 그리고 와이파이 무선 접속장치(WiFi AP) 관련 정보를 획득한다(S203). 이때, 와이파이 무선 접속장치(WiFi AP) 관련 정보는 소형셀 방송 정보로부터 획득되거나 다른 방법을 통해 획득될 수 있다.

소형셀 통신부(305)는 단말 내부의 셀 선택ㅇ재선택 알고리즘에 의하여 셀의 선택ㅇ재선택 절차가 완료되면(S205), 셀 진입 사건 및 와이파이 무선 접속장치(WiFi AP) 관련 정보를 신호 전달 링크를 통해 와이파이 통신부(307)에게 전달한다(S207).

와이파이 통신부(307)는 단말, 사용자 관련 정보를 획득하는 절차를 수행한다(S209). 여기서, 단말, 사용자 관련 정보는 단말 또는 사용자 식별자 정보를 포함하여 다양한 정보가 될 수 있다. 단말, 사용자 관련 정보는 단말(300)의 내부에 저장되는 공간에 포함되어 있다.

와이파이 통신부(307)는 S209 단계에서 획득한 단말/사용자의 식별자 정보를 포함하는 셀 진입 보고를 통합 기지국(100)에게 송출(S211)하고 동작을 종료한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

소형셀 기지국 및 무선랜 접속장치가 통합된 통합 기지국으로서,
소형셀 방송 신호를 송수신하는 소형셀 안테나,
무선랜 신호를 송수신하는 무선랜 안테나,
상기 소형셀 안테나를 통해 무선랜 접속장치 정보를 선택적으로 포함하는 소형셀 방송 정보를 브로드캐스팅하는 소형셀 통신부, 그리고
상기 무선랜 안테나를 통해 단말로부터 무선랜 리포트를 수신하고, 상기 무선랜 리포트로부터 획득한 소형셀 진입 보고를 상기 소형셀 통신부로 전달하는 무선랜 통신부를 포함하고,
상기 소형셀 진입 보고는,
단말 또는 사용자의 식별 정보를 포함하고, 상기 단말이 상기 소형셀 방송 정보를 기초로 선택한 소형셀로의 진입을 알리는 것인, 통합 기지국.
제1항에 있어서,
상기 소형셀 통신부는,
셀 선택 파라미터, 셀 식별자, 기지국 식별자를 포함하는 소형셀 방송 정보에 무선랜 장치 식별자 및 무선랜 장치 주소 정보를 추가하는 통합 기지국.
제1항에 있어서,
상기 소형셀 통신부와 상기 무선랜 통신부는 신호 전달 링크를 형성하고,
상기 무선랜 통신부는,
상기 신호 전달 링크를 통해 상기 소형셀 진입 보고를 상기 소형셀 통신부로 전달하는 통합 기지국.
제3항에 있어서,
상기 무선랜 통신부는,
상기 소형셀 진입 보고를 통해 수집한 단말 또는 사용자 정보를 상기 신호 전달 링크를 통해 전달하는 통합 기지국.
소형셀 방송 신호를 송수신하는 소형셀 안테나,
무선랜 신호를 송수신하는 무선랜 안테나,
상기 소형셀 안테나를 통해 무선랜 접속장치 정보를 선택적으로 포함하는 소형셀 방송 정보를 수신하고, 소형셀 선택 절차를 수행하는 소형셀 통신부, 그리고
상기 소형셀 통신부가 선택한 소형셀로 진입을 알리는 소형셀 진입 보고를 포함하는 무선랜 리포트를 생성하여 상기 무선랜 접속장치 정보를 이용하여 확인한 기지국으로 상기 무선랜 안테나를 통해 송출하는 무선랜 통신부를 포함하고,
상기 소형셀 진입 보고는,
단말 또는 사용자의 식별 정보를 포함하는 단말.
제5항에 있어서,
상기 소형셀 통신부와 상기 무선랜 통신부는 신호 전달 링크를 형성하고,
상기 소형셀 통신부는,
셀 선택 정보 및 상기 무선랜 접속장치 정보를 상기 신호 전달 링크를 통해 상기 무선랜 통신부로 전달하는 단말.
제6항에 있어서,
상기 소형셀 통신부는,
셀 선택 정보, 무선랜 장치 식별자 및 무선랜 장치 주소 정보를 상기 신호 전달 링크를 통해 상기 무선랜 통신부로 전달하는 단말.
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