KR0128010B1 - Cdma 이동통신 시스템에서의 동적 셀영역 관리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코드분할 다중접속(code division multiple access ; 이하CDMA라 칭한다)방식을 적용한 이동통신 시스템에서 통신서비스를 제공하기 위하여 구분되어 있는 셀(cell)영역의 관리방식에 관한 것으로 특히, 급격한 트래픽이 발생되어진 제 1기지국에서 셀 영역을 감소시키겠다는 요구신호를 관할 기지국 제어부로 송출하는 제 1과정과, 상기 제 1 기지국의 요구신호를 수신하여 상기 요구신호에 대한 요구허가시 서비스 불능 영역이 발생될 가능성을 검사하는 제2과정과, 상기 과정에서 제 1 기지국의 요구신호를 허가하는 허가신호를 상기 제 1 기지국에 송출하는 제 3과정 및 상기 과정에서 발생되어진 허가 신호를 수신한 제 1 기지국에서 셀 영역을 감소하여 잉여분의 트래픽을 인접 셀영역으로 이관하는 제 4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역 관리방법을 제공하여 임의의 기지국에서 급격한 트래픽 발생시 종래의 방식에 따른 각 기지국의 독립적인 셀영역 관리로 인하여 발생할 수 있는 서비스 불능영역(Service Hole Area)을 예방하고, 통화 중 샐 간을 이동하거나 셀 경계지역에서 호접속 시도를 하는 이동가입자에게 지속적인 서비스를 제공할 수 있도록하는 효과가 있다.

Description

CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀영역 관리방법

제1도는 기지국 총괄제어부가 관할하는 셀과 인접 셀의 구성도.

제2도는 CDMA 이동통신 시스템의 기지국 주요장치 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 기지국 총괄 제어부 2f : 기지국 총괄 자원 관리부

2e : 무선링크 관리부 20A~N : 기지국

2b : 기지국 자원 관리부 2c : CDMA 채널 송수신부

본 발명은 코드분할 다중접속(code division multiple access ; 이하CDMA라 칭한다.)방식을 적용한 이동통신 시스템에서 통신서비스를 제공하기 위하여 구분되어 있는 셀(Cell) 영역의 관리방식에 관한 것으로 특히, 각 기지국의 독립적인 셀영역 관리로 인하여 발생할 수 있는 서비스 불능영역(Service Hole Area)을 예방하고, 통화 중 셀 간을 이동하거나 셀 경계지역에서 호접속 시도를 하는 이동가입자에게 지속적인 서비스를 제공할 수 있도록하기 위한 CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역 관리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이동통신 시스템은 이동통신 서비스 구역을 소정의 서비스 영역으로 세분화한 후 각각의 영역마다 이동통신 서비스를 관리하는 기지국을 설치하여 이동국(예를 들어, 카폰, 휴대폰)이동통신서비스를 제공받을 수 있도록하는 시스템을 칭한다.

이때, 상기 이동통신 시스템에서 하나의 기지국이 통신서비스를 제공할 수 있는 영역을 셀(cell)이라 하며, 상기 셀을 소정갯수씩 묶어 하나의 군을 형성시 이를 클러스터(Cluster)라 한다. 그리고 상기 셀들은 다수의 섹터로 구성될 수 있으며, 이때 최소서비스 영역은 섹터로 세분화 될 수 있다.

특히, 클러스터의 구성은 CDMA 방식의 이동통신 시스템일 경우 동일 주파수를 사용하는 셀들이 서로 인접되도록 구성하여 이동통신 서비스를 제공하게 된다.

상기와 같은 이동통신 시스템에서의 무선통신 서비스 제공방식을 간략히 설명하면, 이동통신 시스템에서 상대방이 이동국에 전화를 하면 대개의 경우 기지국은 기지국에 연결된 모든 셀(cell)을 통해 호출된 이동국이 전화번호를 페이지 메시지(Page Message)로 송출하게 되며, 이동국에서 핸드오프하는 경우 상술한 과정의 역순으로 기지국을 통해 공중통신망으로 연결된다.

이때, 기지국은 자기가 관할하는 영역의 모든 이동국들에게 상술한 바와같은 서비스를 제공하기 위하여 필요한 각종 자원들을 관리하는데, 특히, CDMA 이동통신 시스템에서는 이동국에게 통화서비스를 제공하기 위하여 트래픽 채널용 월시부호(walsh code)와 트래픽 채널용 순방향 링크이득(또는 순방향 링크 전력)등을 관리한다.

또한, 각각의 기지국은 자기의 관리영역내에서 발생되는 트래픽(서비스를 원하는 가입자)의 정도에 따라 독자적으로 자신에 할당되어 있는 통신서비스 영역의 범위를 증감할 수 있다.

왜냐하면, 기지국은 자기의 서비스 영역으로 트랙픽이 갑자기 증가되었지만, 여러분의 자원(예를들어, walsh code, 순방향 링크 이득)이 없을 경우, 해당 트래픽에 대하여 호 서비스를 해줄 수 없게되어 통신장애 현상(일반 호일 경우는 호 서비스 불능, 핸드 오프일 경우 통신차단등)이 발생될 수 있기 때문에, 자신의 통신서비스 영역을 감소시켜 해당 트래픽 즉, 이동 가입자들에 대한 서비스 관할영역을 인접한 셀영역으로 이관시켜 호 서비스가 제공될 수 있도록하기 위한 것이다.

그러므로, 임의의 특정 셀 영역에서 트래픽이 증가하여 해당기지국의 처리용량을 초과할 경우, 상기 기지국은 자신의 셀 영역을 줄임으로서 원래 자신의 셀 영역에서 발생되어진 통신 트래픽을 인접 기지국의 셀 영역으로 서비스권을 이관하도록 하는 방식이 종래의 셀 영역 관리 방법이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 셀 영역 관리 방법은 각각의 기지국들은 상기와 같은 셀 영역의 범위조정을 서로 인접한 기지국에서 각각 독립적으로 운용할 경우 즉, 인접되어 있는 제 1, 제2 기지국간의 셀 영역이 서로 오버랩되어 공통 셀영역이 정상적인 상태에서는 존재(제1 (a)도 참조)하나 상기 제1, 제2 기지국에서 각자 해당 셀 영역의 범위를 축소하게 되면 어느 셀 영역에도 속하지 않는 영역 즉, 서비스 불가(Service Hole)영역이 발생될 수 있다.

상기와 같은 서비스 불가영역이 발생되면, 통화중 셀 영역을 이월하는 호 서비스 및 상기 영역에서 시도하는 일반호에 대하여 지속적인 서비스가 불가능 하다는 문제점이 발생되어진다.

상기와 같은 문제점의 해소를 위하여 각 기지국별로 분방향 전력을 관리할 때 셀 영역을 줄일 수 있는 전력(이득)의 한계점을 설정하거나, 셀 영역의 축소 한계점(shrink_threshold) 또는 확대 한계점(unshrink_threshold)등의 셀 영역범위의 한계점을 설정하여 운용하는 방식을 고려할 수 있으나, 전술한 방식을 적용하는 경우 셀 영역 관리의 효율성이 낮아지는 문제점이 발생될 뿐만아니라 근본적인 문제점을 해결하기 어렵다는 한계성을 내재하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 각각의 기지국이 셀 영역의 축소 한계점(shrink_threshold)을 설정하고 임의의 기직국에서 서비스 영역 크기를 조절하고자 할 때 인접 기지국들의 서비스 영역 크기의 정보를 참조할 수 있도록 하여 최적의 크기로 서비스 영역의 크기 조절을 결정할 수 있도록하는 CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역 관리방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 기지국 자원 관리부와 다수의 CDMA 채널 송수신부를 구비하고 있는 다수개의 기지국과 상기 기지국들을 관리하기 위하여 무선 링크 관리부와 기지국 총괄자원 관리부등을 구비하는 기지국 제어부로 구성되는CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역 관리방법에 있어서,급격한 트래픽이 발생되어진 제 1기지국에서 셀 영역을 감소시키겠다는 요구신호를 관할 기지국 제어부로 송출하는 제 1 과정과, 상기 제1기지국의 요구신호를 수신하여 상기 요구신호에 대한 요구허가시 서비스 불능 영역이 발생될 가능성을 검사하는 제 2과정과, 상기 과정에서 서비스 불능 영역의 발생가능성이 없다고 판단되는 경우 상기 제 1 기지국의 요구신호를 허가하는 허가 신호를 상기 제1 기지국에 송출하는 제 3과정 및 상기 과정에서 발생되어진 허가 신호를 수신한 제 1 기지국에서 셀영역을 감소하여 잉여분의 트래픽을 인접 셀영역으로 이관하는 제 4과정을 포함하는데 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 시스템의 구성 블럭도로서, 하나의 셀에 대한 각종 자원(walsh code, CDMA 주파수, 순방향 채널의 이득등)들을 관리하며 이동국과 이동통신망간의가입자 호처리(일반호 및 핸드오프호)를 위한 각종 기능을 수행하는 다수개의 기지국(20A~N)과 상기 기지국의 관리를 담당하는 기지국제어부(10)로 크게 구성된다.

상기 기지국(20A~N)은 크게 기지국 자원 관리부(2b)와 다수 개의 CDMA 채널 송수신부(2c)로 구성되며, 기지국 제어부(10) 역시 기지국 총괄 자원 관리부(2f)와 무선링크 관리부(2e)로 구성된다.

상기와 같은 구성은 종래의 구성과 다르지 않으므로, 이하의 바람직한 동작예에서는 종래와 동일한 사항은 간략히 설명하며, 본 발명에 따른 동작에 대하여 상세히 설명한다.

우선 CDMA방식의 이동통신 시스템에서 셀 영역의 설정 방식을 간략히 설명하면, 순방향 링크(기지국→이동국)의 영역은 기지국에서 송출하는 파일럿 신호(pilot signal)에 의하여 결정되며, 역방향 링크(이동국기지국)의 경우 그 영역이 셀로 로딩되어 있는 이동국 수에 의해 결정된다.

그런데, 이동국이 서비스를 받기 원할 때 최초로 수신하는 신호는 파일럿 신호이며 또한 이동국이 통화중 셀 영역을 이동할때 발생하는 핸드 오프를 결정하는 주요 파라메터도 파일럿 신호의 세기에 달려 있기 때문에 순방향 링크의 크기를 줄이는 경우( shrink), 즉 파일럿 신호의 세기를 줄임으로써 셀 영역을 줄일 수 있다.

상기와 같은 셀 영역 설정 방식을 참조하여 각 구성의 기능및 본 발명을 설명하면, 상기 기지국 자원관리부(2b)는 이동국에서 송신하는 각종 호제어 관련정보를 기지국 제어부(10)내의 기지국 총괄자원 관리부(2e)로 전송하며, 상기 기지국 제어부(10)로 부터 수신되어진 호제어 관련정보를 내부의 CDMA채널 송수신부(2c)의 페이징 채널을 통하여 이동국에게 전달한다.

그리고, 상기 CDMA 채널송수신부(2c)와 연결되어 있는 CDMA 채널들을 관리하며, 트래픽 채널에 대해서는 호가 발생하여 해제할 때 각각 채널자원(walsh code)을 할당 및 해제한다.

특히, 상술한 CDMA 채널들에 대한 순방향 링크 이득( forward link gain)을 관리하는데 이것을 전력뱅크관리(power_bank management)라고 칭하는데, 상기 전력뱅크 하나의 셀에서 사용하는 채널 즉, 파일럿, 동기, 페이징, 트래픽 채널들에 대하여 필요한 순방향 이득을 트래픽 채널에 대해서는 일반호가 발생하여 해제될때마다 이득을 할당 및 해제한다.

그러나, 제어 채널중의 하나이면서 순방향 링크의 서비스 영역 크기를 결정하는 파일럿 채널에 대해서는 항상 일정양의 이득을 할당한다.

왜냐하면 파일럿 채널은 항상 신호를 송출하기 때문이다.

한편, 상기 기지국 자원관리부(2b)는 운용중 자기가 관할하는 셀 영역으로 갑자기 트래픽 밀도가 증가하여 자기의 허용 용량을 초과할 경우, 즉 할당하지 않은 순방향 이득이 특정 임계값 (shrink_threshold)을 초과할 경우, 상기 특정 임계값과 줄이고자 하는 일정양의 파일럿 이득값( shrink_value)을 포함하는 한계요구 신호를 상기 기지국 제어부(10)내의 기지국 총괄자원 관리부(2f)에게 통보한다.

상기 기지국 총괄자원 관리부(2f)에서는 수신되어진 한계요구 신호를 검토하여 셀 영역의 감소한계치를 해당 기지국에 전송한다.

상기 기지국 총괄자원 관리부(2f)의 상세한 동작은 다음에 상세히 설명한다.

이후, 상기 기지국 총괄자원 관리부(2f)로 부터 한계요구 신호에 대한 응답 즉, 셀 영역의 감소한계치를 수신한 상기 기지국 자원관리부(2b)는 수신되어진 셀 영역의 감소한계치에 대응하는 일정양 만큼의 파일럿 이득을 줄여 잉여분의 트래픽에 대한 서비스 영 역권을 인접한 셀로 이관하게 된다.

이때, CDMA 채널 송수신부(2c)는 이동국에게 통신서비스를 제공하기 위하여, 먼저 이동국이 기지국과의 초기동기 및 데이타 복조에 이용할 뿐만 아니라 인접 셀로의 핸드오프를 결정하는데 필수적인 파일럿 신호를 제공하는 파일럿 채널(pilot channel), 이동국이 기지국과 동기를 맞추는 데 필요한 정보를 제공하는 동기채널(sync channel), 이동국이 CDMA이동통신 시스템을 엑세스하는데 필여한 각종 시스템 정보를 이동국에게 제공하는 페이징 채널(paging channel), 이동국과 CDMA 이동통신 망 사이의 음성정보를 전달하는 트래픽 채널등으로 구성된다.

그리고, 이러한 채널들을 기저 대역 신호 처리후 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 아날로그 송신신호를 무선신호(RF)로 변환하는 송신부와, 역으로 안테나로부터 수신한 RF 신호를 해당채널의 기저대역 신호로 변환하는 채널 수신부로 구성된다.

이상으로 기지국의 동작및 구성을 알아보았으며, 이하 본 발명에 따른 기지국 제어부의 동작을 살펴보면, 상기 기지국 총괄제어부(2d)는 소정갯수의 셀(기지국)로 구성되는 셀 클러스터에 대하여 호 관련 정보를 처리할 뿐만 아니라 관련 자원들을 관리하는데, 무선링크 관리부(2e)는 CDMA 채널 송수신부(2c)내의 트래픽 채널을 통하여 송수신되는 이동국(또는 공중망 가입자)의 음성정보를 해당 착신 가입자에게 전달하는 기능을 수행할 뿐만 아니라, 순방향 또 는 역방향 트래픽 채널의 이득값을 링크의 상태에 따라 제어하는 역할을 수행한다.

또한, 기지국 총괄 자원관리부(2f)는 공중 통신망 또는 이동국으로부터 전달되는 각정 호(일반호 및 핸드오프 호)에 대하여 관련 기능들을 수행하며, 예하 셀(셀 클러스터)들에 대한 각종 형상정보들을 관리한다.

또한, 상기 기지국 총괄 자원관리부(2f)는 본 발명에 따라 자신의 관할영역내의 기지국(셀 또는 섹터)들에 대한 유동적인 셀 영역의 증감을 관리한는데, 셀 영역의 관리동작을 살펴보면 다음과 같다.

자신의 관할영역내에 존재하는 다수개의 기지국중 임의의 기지국(이하 제 1 기지국이라 칭함)에서 갑자기 트래픽 밀도가 증가하여 상기 제 1 기지국의 허용 용량을 초과함에 따라 발생시킨 한계요구 신호를 수신하는 경우, 현재 수신되어진 한계요구 신호에 앞서 자신의 관리 영역내의 셀 클러스터 중에서 셀 영역을 감소시킨 기지국(이하 제 2 기지국이라 칭함)이 존재하는 가를 검사한다.

상기 검사과정에서 셀 영역을 감소시킨 제 2 기지국이 없는 경우는 현재 수신되어진 한계요구 신호에 대하여 셀 영역을 감소시켜도 좋다는 응답신호를 상기 제 1 기지국에 송출하게 되나, 앞서 영역을 줄인 제 2 기지국들이 있을 경우(셀 영역을 줄이고 난 뒤 다시 키우지 않은 상태), 상기 제 2 기지국이 상기 제 1 기지국과 인접한 기지국인가를 검사한다.

즉, 자신의 관리 영역내의 셀 클러스터 중 중심셀을 기준으로 제 2 기지국이 첫째 타이어(tier)에 속하는지 또는 둘째 타이어에 속하는지를 판단하고, 상기 제 1 기지국이 상기 제 2 기지국의 위치를 다시 첫째 또는 둘째 타이어에 속하는지를 판단하여 인접성을 검사한다.

상기와 같은 검사과정을 통하여 상기 제 1 기지국과 제 2기지국이 인접되지 않았다고 판단되면 응답신호를 상기 제 1 기지국에 송출하게 되나, 인접하였다고 판단되면 상기 제 1 기지국으로 부터 수신되어진 축소요구(Shrink_request)신호에 실려있는 메시지중 임계값(shrink_threshold)를 추출하여 상기 제 2 기지국의 임계값과 비교하여 감소를 요청한 셀 영역의 크기를 비교 검사한후, 상기 제 1 기지국의 파일럿 이득값(shrink_value)을 검사한다.

한편, 상기기지국 총괄자원 관리부(2f)는 이들 값에 대한 검사과정을 통하여 임계값이 거의 동일하면서 상기 제 1 기지국의 파일럿 이득값이 상기 제 2 기지국의 파일럿 이득값보다 작은 경우에 한하여 상기 제 1 기지국의 셀 영역 감소를 허가하게 되나, 상기 제 1 기지국의 파일럿 이득값이 상기제 2 기지국의 파일럿 이득값보다 클 경우 서비스 영역을 줄이는 것을 불허하는 메시지를 상기 제 1 기지국으로 전송한다.

또한, 연속적인 셀 영역 감소로 인하여 발생될수 있는 서비스 불가영역을 방지하기 위하여 각 기지국의 셀 영역 감소동작시 최소한의 동작 간격시간(minimum required timer)을 준비 할 수 있다.

이렇게 함으로써 인접할 셀간에 연속적으로 셀 영역을 줄임으로 발생할 수 있는 서비스 공백영역을 효과적으로 방지할 수 있다.

상기와 같이 동작하는 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역 관리방법을 제공하여 임의의 기지국에서 급격한 트래픽 발생시 종래의 방식에 따른 각 기지국의 독립적인 셀영역 관리로 인하여 발생할 수 있는 서비스 불능 영역(Service Hold Area)을 예방하고, 통화 중 셀 간을 이동하거나 셀 경계지역에서 호접속 시도를 하는 이동가입자에게 지속적인 서비스를 제공할수 있도록하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 기지국 자원관리부와 다수의 CDMA 채널 송수신부를 구비하고 있는 다수개의 기지국과 상기 기지국들을 관리하기 위하여 무선 링크 관리부와 기지국 총괄자원 관리부등을 구비하는 기지국 제어부로 구성되는 CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역 관리방법에 있어서, 급격한 트래픽이 발생되어진 제 1 기지국에서 셀 영역을 감소시키겠다는 요구신호를 관할 기지국 제어부로 송출하는 제 1과정과;상기 제 1 기지국의 요구신호를 수신하여 상기 요구신호에 대한 요구허가시 서비스 불능 영역이 발생될 가능성을 검사 하는 제 2 과정과; 상기 과정에서 서비스 불능 영역의 발생가능성이 없다고 판단되는 경우 상기 제 1 기지국의 요구신호를 허가하는 허가신호를 상기 제 1 기지국에 송출하는 제 3과정; 및 상기 과정에서 발생되어진 허가 신호를 수신한 제 1 기지국에서 셀영역을 감소하여 잉여분의 트래픽을 인접 셀영역으로 이관하는 제 4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역 관리방법.
2. 제 1항에 있어서,상기 제 1 과정은 순방향 이득이 특정 임계값을 초과하는가를 판단하는 제 1 단계와; 상기 단계에서 초과한다고 판단되는 경우 셀 영역의 축소 범위를 판단하는 제 2 단계; 및 상기 제 2 단계에서 판단되어진 셀 영역의 축소 범위와 상기 제 1 단계의 비교기준인 특정 임계값을 포함하는 요구신호를 송출하는 제 3 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CDMA이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역 관리방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2과정은 상기 제1 기지국이외에 앞서 요구 신호를 발생시킨 제 2 기지국이 존재하는가를 판단하는 제 1 단계와; 상기 단계에서 제 2 기지국이 존재한다고 판단되는 경우 상기 제 1 기지국과 제 2 기지국이 인접되어 있는가를 판단하는 제 2단계와; 상기 단계에서 인접되어 있다고 판단되는 경우 상기 제 1 기지국과 제 2 기지국에서 발생되어진 요구 신호를 비교하는 제 3단계; 및 상기 단계에서 비교되어진 비교치를 기준으로 서비스 불능 영역의 발생가능성을 판단하는 제 4 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역관리 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 3단계는 상기 제 1기지국과 제 2 기지국에서 발생되어진 요구신호에서 셀 영역의 축소 범위와 임계값을 추출하 추출단계와; 상기 단계에서 추출되어진 임계값을 비교하여 제 1기지국과 제 2기지국에서 발생되어진 트래픽의 정도를 비교하는 제 1 비교단계; 및 상기 제 1기지국 과 제 2 기지국의 셀 영역 축소 범위를 비교하는 제 2비교단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역 관리방법.
5. 제1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 4단계는 제 1기지국과 제 2기지국에서 발생되어진 트래픽의 정도가 비슷하고 제 1기지국의 셀 영역 축소 범위가 제 2기지국의 셀 영역 축소 범위보다 작은 경우에 한하여 서비스 불능 영역의 발생가능성이 없다고 판단하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 시스템에서의 동적 셀 영역 관리방법.