KR100365794B1 - 사설 이동통신 서비스 시스템의 위성클럭 동기유지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사설 이동통신서비스 시스템을 구현함에 있어 1개의 GPSR(GPS receiver)만을 이용하여 기지국 제어기와 기지국간의 동기를 유지하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 사설 이동통신서비스 시스템의 위성클럭 동기유지 장치에 있어서, 사설 기지국과, GPS 안테나와 연결되는 위성클럭수신기(GPSR)를 포함하며, 상기 사설 기지국과 연결되어 상기 사설 기지국을 제어하는 사설 기지국 제어기를 구비하며, 상기 위성클럭수신기로부터 상기 GPS 안테나를 통해 수신되는 신호를 별도의 케이블을 통해 상기 사설 기지국으로 전송하여 상기 사설 기지국 제어기와 상기 사설 기지국의 위성클럭 동기를 유지한다.

Description

사설 이동통신서비스 시스템의 위성클럭 동기유지 장치{APPARATUS FOR SATELLITE CLOCK SYNCHRONIZATION MAINTENANCE OF PRIVATE MOBILE COMMUNICATION SERVICE SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 사설 이동통신서비스 시스템을 구현함에 있어 1개의 GPSR(GPS receiver)만을 이용하여 기지국 제어기와 기지국간의 동기를 유지하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 구내의 음성에 대한 사설 유선통신서비스는 사설교환기(또는 키폰시스템)로 서비스를 하였고, 데이터에 대한 통신서비스는 서버를 이용한 LAN스위치와 라우터등으로 서비스를 하였다. 그리고, 무선 이동통신은 구내등 한정된 영역과는 상관없이 어디든지 서비스가 가능하나 이는 공중 이동통신서비스 시스템을 이용하는 것이다.

즉, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 유선 사설 교환기(16)의 단말기(18)와 무선 가입자의 단말기(10)가 통화하기 위해서는 각각의 교환기에서 공중망으로 연결한 다음 상대 단말기로 콜을 연결하는 방식이었다. 여기서 공중망은 공중무선망(12)과 공중전화교환망(14)을 포함한다.

위와 같이 일반적인 공중무선망(12)에서 사용되는 공중 이동통신서비스 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 기지국 제어기(BSC)와 기지국(BTS)이 서로 근거리에 위치하지 않으며, 기지국 제어기(BSC)와 기지국(BTS)간의 거리는 시스템구성에 따라 다르지만 수백미터에서 수킬로미터까지 떨어져 위치된다. 따라서, 기지국 제어기(BSC)와 기지국(BTS)이 각각 GPSR을 따로 사용하여 상호간의 동기를 유지하였다. 참고적으로, 공중 이동통신서비스 시스템(CDMA 시스템)의 구성에서 GPSR은 GPS위성으로부터 GPS안테나를 통해 위치정보 및 기준시간을 받아서 기지국 제어기(BSC)와 기지국(BTS)에 19.6608MHz, Even Second, TOD등을 공급한다. 이러한 이유로 GPSR용안테나를 기지국 제어기와 기지국에 각각 설치해야 하므로 시스템구성에 소요되는 원가가 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 빌딩이나 제한된 지역에서 사용되는 1개의 랙구조안에 기지국 제어기와 기지국이 모두 위치하는 사설 이동통신서비스 시스템에서 1개의 GPSR(GPS receiver)만을 이용하여 기지국 제어기와 기지국간의 동기를 유지할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적에 따라, 본 발명은 사설 이동통신서비스 시스템의 위성클럭 동기유지 장치에 있어서, 사설 기지국과, GPS 안테나와 연결되는 위성클럭수신기(GPSR)를 포함하며, 상기 사설 기지국과 연결되어 상기 사설 기지국을 제어하는 사설 기지국 제어기를 구비하며, 상기 위성클럭수신기로부터 상기 GPS 안테나를 통해 수신되는 신호를 별도의 케이블을 통해 상기 사설 기지국으로 전송하여 상기 사설 기지국 제어기와 상기 사설 기지국의 위성클럭 동기를 유지함을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 공중 이동통신서비스 시스템의 개념을 설명한 구성도.

도 2는 도 1의 공중무선망을 구성하는 기지국 제어기와 기지국에 각각 설치되는 GPS안테나와 GPSR의 구성을 도시한 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사설 이동통신서비스 시스템의 개념을 설명한 구성도.

도 4는 도 3에 도시된 사설 이동통신서비스 시스템의 상세 블록 구성도.

도 5는 도 4의 사설 이동통신서비스 시스템을 구성하는 사설 기지국 제어기에 설치되는 GPS안테나와 GPSR의 구성을 도시한 블록도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 참조번호 내지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사설 이동통신서비스 시스템의 개념을 설명한 구성도이다. 도 2를 참조하면 본 발명의 구성은 사설 이동통신서비스 지역내에 구비되는 사설 교환기(28), 사설 기지국 제어기(26), 사설 기지국(24), 호 관리부(50)를 포함하여 구성한다.

사설 교환기(28)는 호 관리부(50)의 제어에 의해 설정된 이동 단말기들의 구내사설 무선 호(PBX Mobile Switching Call)에 따른 스위칭 제어명령신호를 발생하여 그에 따른 스위칭을 하며, 기존의 음성통신을 위하여 PSTN/PSDN(Public Switched Telephone Network/Public Switched Data Network) 및 SLC, DLI와 연결되어 국선 착, 발신 및 내선 통신을 가능하도록 함은 물론 MAP를 이용한 데이터를 관리하고, 인포링크 메시지(Info link Message)를 이용한 호 메시지와의 메시지통신을 하며, LAN케이블(LAN)을 통한 ITU-T권고안 H.323인터페이스에 의하여 VoIP(VoiceoverIP)를 이용한 게이트웨이(Gateway), 게이트키퍼(GateKeeper)기능으로 IP단말간의 서비스를 제공하는 기능을 한다.

사설 기지국 제어기(26)는 상기 사설 교환기(28)에 연결되어 이동국에서 시작한 발신호의 요구에 대해 보코더를 할당하여 이동가입자에게 완전한 통로를 제공하고, 착신호의 요구에 대해 보코더를 할당하여 착신호를 처리하며, 운영자의 요구에 대해 시험호를 처리하고 상기 음성호외에 G3 FAX 모뎀과 같은 회선모드 데이터 호와 인터넷 서비스와 같은 패킷모드 데이터 호를 처리하는 기능을 한다.

사설 기지국(24)는 상기 사설 기지국 제어기(26)와 연결되고 메인 BTS(PMU)와 무선 BTS(PRU)로 구분되어 IS-95-B Air I/F규격에 의한 고속 데이터 서비스, 각종 핸드오프 PUF(Power Up Function), 3개로 세분화된 역링크 폐쇄루프파워제어, 우선억세스채널지정, CDMA V.2시스템과 연동된 서비스를 위한 호처리제어와 상기 호처리제어기능을 지원하기 위한 운용제어와 상기 CDMA V.2시스템의 상태관리, 시험, 경보 등의 유지보수를 위한 사설 BTS 메인부(PMU)와 상기 사설 BTS 메인부(PMU)와 연결되고 구내의 각부의 안테나들을 연결한 중계기(22)에 연결되어 송신신호의 업 변환과 수신신호의 다운 변환하며 송신신호의 출력을 증폭하는 기능을 한다.

호 관리부(50)는 상기 무선 호에 대한 제어 및 무선 자원에 대한 운영, 유지, 보수와 상기 사설 기지국 제어기 자원을 제어하는 프로세서의 PRM, PLD 로딩기능을 하며 유무선 복합기능을 제어하고, 사내 무선 단문 서비스를 지원하며, 이를 위한 SMS(Short Message Service)웹 서버와 사설 이동통신서비스 시스템간 이동 단말기 ROAMING 기능을 위한 VLR(Visitor Location Register)관리기능과 구내 무선가입자 등록 및 기능 설정을 위한 기능을 한다.

도 4는 도 3에 도시된 사설 이동통신서비스 시스템의 상세 블록 구성도이다. 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 사설 이동통신서비스 시스템의 내선통화 시스템의 구성을 상세히 설명한다.

먼저, 상기 사설 교환기(28)에서 일반전화기(18)는 가입자 라인 인터페이스부(SLI)(43)에 연결되며, 키폰 단말기(45)는 디지털 라인 인터페이스부(DLI)(44)에 연결되어 타임스위치(T-SW)(41)에서 제어부(42)의 제어에 의해 스위칭하여 유선 단말기인 일반전화기(18) 또는 키폰 단말기(45)와의 음성통화를 수행하도록 구성되어 있다. 한편 상기 제어부(45)는 등록된 구내 이동 단말기들에 대하여 호가 있을시스위칭 제어명령에 따라 스위칭을 하여 기존의 공중 무선망의 MSC(Mobile Switch Center)기능을 대신한다. 따라서 호의 주체는 각 유무선 IP단말에서 실시하며, 유무선 복합기능을 위한 호의 스위칭은 사설 교환기(28)의 타임 스위치(41)에서 일어나며, 상기 유무선 복합기능의 제어주체는 무선호를 제어하는 호 관리부(50)가 실시한다. 한편, 상기 사설 교환기(28)의 타임 스위치(41)에 E1접속부(40)를 통하여 상기 사설 기지국 제어기(26)의 TSB(Transcoder Selector Bank) 인터페이스 E1부(TIEA;Transcoder Selector Bank Interface E1)(38)에 연결된다.

상기 사설 기지국 제어기(26)는 사설 CDMA 내부연결망을 구성시키는 것으로 상기 TSB 인터페이스 E1부(TIEA)(38)가 사설 교환기(28)의 E1 인터페이스부(40)와 연결되며, 여기에 TSB부(TASA;Transcoder Selector Bank Assembly)(39)가 연결된다. 상기 TSB부(TASA)(39)는 2.048Mbps 비다중 전송채널의 정합을 위한 보코더(Vocoder)기능을 가진다. 이는 TSB당 E1인터페이스시 60 Vocoder를 수용하고, 호설정시 호 관리부(50)에 의해 할당된 보코더에 채널 요소의 번지를 제공하고 호처리과정에서는 이동국에 의한 부호 천이 및 등록에 관한 정보를 호 관리부(50)로 통보한다. 상기 TSB 인터페이스 E1부(TIEA)(38)는 TSB부(TASA)(39)의 탈장, 실장 및 동작상태를 파악하여 호 처리부(50)에 제공한다. 상기 TSB 인터페이스 E1부(TIEA)(38)와 TSB부(TASA)(39)는 호 관리부(50)에 모든 상태정보를 직접 제공하는 것이 아니라 고기능 IPC처리부(HINA;High Capacity IPC Node Board Assembly)(36)와 인터넷망 인터페이스부(INIA;IP Network Interface Assembly)에서 처리하여 LAN케이블(LAN)을 통하여 받게된다.

상기 고기능 IPC처리부(HINA)(36)는 위성클럭수신기(GPSR)(60)에서 클럭을 받으며 HDLC 패킷인식 및 처리가 가능하고, 프로세서기능을 보유하고 있으면서 노드어드레스의 다운로드와 고장관리 및 노드블럭킹과 리셋기능을 가지며, 고기능 IPC처리부(HIPA; High Capacity IPC Processor Assembly)(37)와의 유지보수를 위한 M(Maintenance)-버스 정합기능을 가진다. 본 발명은 단일 GPSR을 이용하여 사설 이동통신서비스 시스템을 구현하기 위해 일단에 GPSR(60)을 갖는 사설 기지국 제어기(26)와, GPSR(60)에서 신호로 받아들이는 19.6608MHz, Even Second, TOD(Time Of Day), 10MHz등의 신호를 사설 기지국(24)으로 보내기 위한 케이블을 포함하여 구성한다. GPSR(60)은 GPS위성으로부터 위치정보 및 기준시간을 GPS안테나를 통해 받아서 사설 기지국 제어기(26)와 사설 기지국(24)에 19.6608MHz, Even Second, TOD등을 공급한다.

상기 고기능 IPC처리부(HIPA)(37)는 프로세서간 통신을 위한 IPC채널기능을 제공하고, 노드의 블럭킹, 리셋, 노드 및 링크의 유지보수를 위하여 M-버스정합과 D-버스의 정합기능을 제공한다. 로컬 인터페이스 E1(LIEA;Local Interface E1 Assembly)부(35)는 사설 기지국(24)과 무선공중망과 E1선로 방식으로 연결되어 비-채널화된 형태로 패킷데이터를 송수신하되, 대국으로부터 수신되는 2.048Kbps의 PCM데이터로부터 클럭, 데이터, 알람을 생성하여 E1 중계선로로 인터페이스에 필요한 데이터를 제거하여 1920Kbps IPC데이터로 만들고, 여기서 발생된 IPC데이터를 U-링크를 통하여 고기능 IPC처리부(HINA)(36)로 송신하고 반대로 고기능 IPC처리부(HINA)(36)로부터 U-링크를 통하여 수신되는 IPC데이터를 PCM에 실어2048Kbps로 대국으로 송신한다. 상기 로컬 인터페이스 E1(LIEA)부(35)는 사설 기지국(24)의 사설 기지국 메인 제어부(PMCC;pBTS Main Controller)(34)와 연결된다.

상기 사설 기지국 메인 제어부(PMCC)(34)는 호설정 및 시스템 성능에 관련된 시그날링 메시지처리, 이동 단말기(MS;Mobile Station)(10)의 호시도에 대해 송신출력을 결정하고, 전체의 하드웨어 및 소프트웨어 형상과 관리 및 필요 자원할당을 하며, 기지국 전체에 대한 제어 및 감시, 관리, 내부 패킷 라우팅, 사설 기지국 제어기(26)와 인터페이싱한다. 상기 할당이란 무선자원(주파수, CDMA 프레임 오프셋, 채널 요소, 코드채널)의 할당과 채널카드에 오버헤드채널(파일럿, 동기, 페이징, 억세스)할당을 뜻한다. 상기 내부 패킷 라우팅은 상기 사설 기지국 제어기(26)와 피코 BTS 채널카드(33)사이의 패킷 데이터를 인터페이싱한다. 상기 피코 BTS 채널카드(PCC;Pico BTS Channel Card)(33)는 CDMA규격에 할당된 채널처리를 수행하는 것으로 본 발명의 시스템에서는 최대 4장의 PCC보드를 내장할 수 있으며, 이는 섹터운용시 리던던시(Redundancy)로 동작하여 하나의 PCC보드에 장애가 발생하여도 전체 용량에 미치는 영향을 최소화 할 수 있도록 되어 있다. 상기 무선규격에 합당된 기저대역의 신호처리는 각각의 PCC보드는 16개의 채널구성요소를 가지며, 2개의 CDSP(Control Digital Signal Processor)가 8개씩 채널을 관리한다. 상기 각각의 피코 BTS 채널카드(PCC;Pico BTS Channel Card)(33)는 파일럿 채널, 싱크채널, 페이징 채널, 순방향 트래픽채널을 송신하며, IS-95A CAI 규격에 따라 사설 기지국 제어기(26)로부터 전송되는 순방향 트래픽 채널에 대하여 인터리빙, 엔코딩, CDMA 다이렉트 순차 확산(DSS;Direct Sequence Spreading), 기저대역 필터링, 위상 균등화기능을 수행하고, 이동 단말기(MS;Mobile Station)(10)로부터 수신되는 역방향 트래픽 채널에 대해서 CDMA 복조, 역인터리빙등의 기능을 수행한다. 그리고 채널카드의 사용효율을 높이기 위하여 섹터간 폴링기능을 지원한다. 즉, 채널카드는 PMCC(34)와의 인터페이스를 통하여 어떤 섹터에 할당되어 사용될 수 있으며, 오버헤드채널에 장애가 발생한 경우가 해당 채널 엘리먼트와 다른 CDSP의 제어하에 있어 여유 채널엘리먼트를 오버헤드채널로 할당하여 운용한다. 상기 피코 BTS 채널카드(PCC)(33)에 송수신 인터페이스부(32)가 연결된다. 상기 송/수신 인터페이스부(TRIC; Transmit and Receive Interface card)(32)는 사설 BTS 무선부(PRU)와 피코 BTS 채널카드(PCC)(33)의 사이에서 송수신 인터페이스를 담당하는 것으로 송수신 패스상에서 CDMA 기저대역신호에 대한 디지털변환과 아날로그처리를 하며, 섹터운용시 상기 피코BTS채널카드(PCC)(33)와 사설 BTS 무선부(PRU) 사이의 CDMA채널분배 매트릭스를 제공하고, 또 사설 BTS 무선부(PRU)의 송신경로상의 I, Q 신호의 레벨과 벨런스를 모니터링하여 정해진 범위를 벗어나는 경우 사설 BTS 메인제어부(PMCC)(34)로 알람, 성능모니터, 장애보고에 따른 기능을 수행한다. 상기 섹터단위로 송/수신신호의 사설 BTS 무선부(PRU)와의 인터페이스는 순방향 링크의 I, Q기저대역신호를 결합한다. 그리고 69.99 MHZ인 수신 IF를 기저대역신호로 다운 컨버전한다. 상기 인터페이싱에 있어 피코 BTS 채널카드(PCC)(33)와의 인터페이스는 각 피코 BTS 채널카드(PCC)(33)로부터 입력데이터 수신 및 각 피코 BTS 채널카드(PCC)(33)로부터 출력데이터를 송신한다. 상기 사설 BTS 메인제어부(PMCC)(34)와의 인터페이스는 알람 및 장애보고를 위하여 사설 BTS 메인제어부(PMCC)(34)와 RS-232를 통하여 접속하고, 상기 혼합된 I와 Q 기저대역신호의 레벨과 밸런스를 모니터링하여 장애발생시 보고한다. 상기 사설 BTS무선부(PRU)와의 인터페이스는 전송 CDMA I신호와 메인 수신 인터페이스신호가 하나의 동축 케이블에서 듀플렉싱되고, 전송 CDMA Q신호와 다이버시티(Diversity) 수신 인터페이스신호가 하나의 동축케이블에서 듀플렉싱된다. 상기 사설 BTS 메인부(PMU)의 송/수신 인터페이스부(TRIC)(32)는 사설 BTS 무선부(PRU)의 전송부(XCVU;Transceiver Unit)(31)가 연결된다. 상기 사설 BTS 무선부(PRU)는 전송부(XCVU)(31)와 케이블 전단부(Cable Front-end Unit)(30)로 구성되어 있다. 상기 사설 BTS 무선부(PRU)는 안테나(ANT1-ANTn)와 결합된 중계기(22)에 접속된다.

도 5는 도 4의 사설 이동통신서비스 시스템을 구성하는 사설 기지국 제어기(26)에 설치되는 GPS안테나와 위성클럭수신기(GPSR)(60)의 구성을 도시한 블록도이다. 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 사설 이동통신서비스 시스템의 위성클럭 동기유지 장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명과 같은 사설 이동통신서비스 시스템(CDMA 무선 사설 교환 시스템)에서 단일 GPSR을 이용하여 사설 이동통신서비스 시스템을 구현하기 위해 사설 기지국 제어기(26)의 일단에만 GPSR(60)을 구비한다. 상기 GPSR(60)에서 신호로 받아들이는 19.6608MHz, Even Second, TOD(Time Of Day), 10MHz등의 신호는 별도의 케이블을 통해 사설 기지국(24)으로 보내진다. 즉, 상기 GPSR(60)은 GPS위성으로부터 위치정보 및 기준시간을 GPS안테나를 통해 받아서 사설 기지국 제어기(26)와 사설 기지국(24)에 19.6608MHz, Even Second, TOD등을 공급한다. 본 발명은 종래의기술에서 기지국 제어기와, 기지국에 각각 사용되던 GPSR을 사설 기지국 제어기(26)단의 GPSR(60)만을 사용하여 시스템을 구현하는 것으로서 이를 위하여 기지국단의 GPSR을 제거하고 사설 기지국 제어기(26)단의 출력신호를 케이블을 이용하여 사설 기지국(24)단으로 연결시켜준 것이다. 일반적으로 공중망 사업자용 시스템에서 GPSR을 1개만 사용하여 기지국단에 신호를 공급하여 주는 것은 신호의 지연이나 위상변화등의 문제가 있어서 곤란하다. 그러나, 본 발명의 실시예와 같이 사설 이동통신서비스 시스템을 구현함에 있어서, 사설 기지국 제어기(26)와 사설 기지국(24)은 1개의 랙(rack)안에 같이 실장된다. 이러한 이유로 사설 기지국 제어기(26)의 일단에 구비되는 GPSR(60)에서 사설 기지국(24)으로 신호가 전송되는 거리가 지연되거나 위상변화등을 고려치 않아도 되므로 사설 이동통신서비스 시스템의 구조를 보다 용이하게 설계할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 사설 이동통신서비스 시스템의 위성클럭 동기 유지를 위해 1개의 GPSR을 사용하여 사설 기지국 제어기와 사설 기지국간의 동기를 유지하므로써 GPS 안테나의 수를 감소시켜 시스템 구축에 소요되는 경비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 사설 이동통신서비스 시스템의 위성클럭 동기유지 장치에 있어서,

   사설 기지국과,

   GPS(Global Positioning System) 안테나와 위성클럭수신기(GPSR)와 상기 사설 기지국과 연결되는 케이블을 구비하고, 상기 GPS 안테나를 통해 수신되는 신호를 상기 케이블을 통해 상기 사설 기지국으로 전송하여 상기 사설 기지국과 동일한 위성 동기 클럭을 유지하는 사설 기지국 제어기를 구비함을 특징으로 하는 사설 이동통신서비스 시스템의 위성클럭 동기유지 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 위성클럭수신기로부터 상기 GPS 안테나를 통해 수신되는 신호는 19.6608MHz, Even Second, TOD(Time Of Day), 10MHz등의 신호임을 특징으로 하는 사설 이동통신서비스 시스템의 위성클럭 동기유지 장치.