KR100407935B1 - 기지국 시스템의 불량 검출 장치 및 불량 검출 방법 - Google Patents

기지국 시스템의 불량 검출 장치 및 불량 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기지국 시스템에 관한 것으로 특히 리던던시 경로를 가지고 있는 기지국 시스템에 기지국 테스트 장치를 적용하여 기지국 운용중에 발생할 수 있는 불량을 검출할 수 있는 기지국 시스템의 불량 검출 장치 및 불량 검출 방법에 관한 것이다. 이와 같은 기지국 시스템의 불량 검출 장치는 주구성 요소와 부구성 요소로 이중화된 적어도 하나의 구성 요소를 갖는 기지국 시스템에 있어서, 상기 기지국 시스템의 상기 이중화된 주구성 요소로 시험 호를 발생시키는 기지국 테스트부와, 상기 기지국 테스트부에서 상기 주구성 요소로 발생시킨 시험 호가 상기 이중화된 구성 요소에서 이중화경로인 부구성 요소로 절체되는 경우 상기 절체된 구성 요소를 상기 기지국 시스템의 운영자에게 보고하는 중앙처리부로 구성된다.

Description

기지국 시스템의 불량 검출 장치 및 불량 검출 방법{Fail detecting device in Base Transceiver Subsystem and fail detecting method}
본 발명은 기지국 시스템에 관한 것으로, 특히 기지국 시스템을 구성하는 구성 요소들이 이중화(Redundancy) 경로를 가지고 있는 기지국 시스템에서 발생할 수 있는 불량을 검출하기에 적당하도록 한 기지국 시스템의 불량 검출 장치 및 불량 검출 방법에 관한 것이다.
CDMA 시스템은 이동국, 기지국, 제어국 및 이동 교환국으로 구성된다. 그 중에서 기지국은 이동국과 무선구간으로 연결되어 이동국을 제어하고 통화채널을 연결시켜주는 시스템이다.
기지국 시스템에서 이동 단말기 사용자에게 양질의 서비스를 제공하기 위해서는 항상 시스템의 상태가 최상의 상태를 유지하도록 검증하고 이상 발생시 신속한 대응이 이루어지도록 해야 한다. 그러므로 시스템의 이상유무를 운용자가 감시할 수 있도록 기지국 시스템의 각각의 구성 요소들은 장치의 이상 발생시 운용자에게 알람신호를 발생시켜 시스템의 이상 상태를 보고해야 한다. 현재 운용되는 기지국 시스템에서는 기지국의 구성 요소에서 발생하는 알람신호에 근거하여 운용 및 유지보수를 하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기지국 시스템을 설명하기로 한다.
도 1은 종래 일 예에 따른 기지국 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
종래 일 예에 따른 기지국 시스템은 도 1에 나타낸 바와 같이 채널카드(6)에서 발생된 2진 위상 편이 변조(Binary Phase Shift Keying : BPSK)(이하, BPSK라 약칭 함)된 신호를 변조기(5)에서 직교 위상 편이 변조(Quadrature Phase Shift Keying : QPSK)(이하, QPSK라 약칭 함)하고, QPSK된 신호를 제 1 주파수 변환기(Up_convertor)(4)를 통하여 송신 주파수로 변환한 후, 제 1 증폭기(3)를 통하여 원하는 전력으로 증폭하고, 송신 필터(2)를 통하여 원하지 않는 대역의 신호를 제거한다. 이어서, 송신 안테나(1)를 통하여 사용자(이동 단말기(Mobile Terminal))에게 전송한다.
또한, 수신 안테나를 통해 사용자(MT)가 송신한 신호를 수신하여 수신 필터(8)를 통해 대역외 신호를 제거한 후, 제 2 증폭기(9)를 통하여 원하는 크기로 전력을 증폭하고, 제 2 주파수 변환기(Down_convertor)(10)를 통하여 중간 주파수(IF) 및 기저대역(Baseband)으로 변환하여 복조기(11)로 전송한다. 복조기(11)에서는 전송된 기저대역 신호를 기저대역의 I위상과 Q 위상의 BPSK 신호로 변환하여 이를 채널카드(6)로 전송한다. 여기서, 상기 I 및 Q 신호는 서로 신호의 크기(Amplitude)는 같고, 위상차는 90°를 유지해야 한다.
이와 같은 종래 일 예에 따른 기지국 시스템에 있어서는 채널카드(6)를 제외한 제 1, 제 2 증폭기(3,9), 주파수 변환기(4,10) 및 I,Q 변복조기(5,11)가 아날로그 회로로 구현되며, 장치의 이상유무를 자체의 알람(Alarm)신호로 완벽하게 감지할 수 없어 시스템 운용중 에러가 발생할 가능성이 높아 아날로그 회로로 구성되는 블록중 능동장치(Active Component)에 대하여 이중화(Redundancy) 경로를 구비하게 되었다.
도 2는 종래 다른 예에 따른 CDMA 기지국 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
종래 다른 예에 따른 CDMA 기지국 시스템은 기지국 시스템을 구성하는 구성 요소중 능동장치에 대하여 이중화 경로를 구비한 것으로 도 2에 나타낸 바와 같이, 채널카드(30)에서 발생된 BPSK 신호를 1:2 스위치(29)를 통해 제 1 변조기(28a)로 전송하면 제 1 변조기(28a)에서는 BPSK 신호를 QPSK 신호로 변환한다. 이때, 제 1 변조기(28a)에 알람(Alarm)이 발생하면 1:2 스위치(29)에서 이중화 경로인 제 2 변조기(28b)로 BPSK신호를 전송하고 제 2 변조기(28b)에서 BPSK 신호를 QPSK 신호로 변환한 후 2:2 스위치(27)를 통해 제 1 송신 주파수 변환기(26a)로 전송한다.
제 1 송신 주파수 변환기(26a)에서는 QPSK신호를 송신 주파수로 바꾼다. 이때, 제 1 송신 주파수 변환기(26a)의 알람 발생시에는 이중화 경로인 제 2 송신 주파수 변환기(26b)가 이 기능을 대신한다.
그 다음 송신 주파수로 변환된 신호는 2:2 스위치(25)를 통해 제 1 송신 증폭기(24a)에 의해 필요한 세기로 증폭되며, 제 1 송신 증폭기(24a)의 알람발생시에는 이중화경로인 제 2 송신 증폭기(24b)로 2:2 스위치(25)를 통해 송신 주파수로 변환된 신호를 전송하고, 제 2 송신 증폭기(24b)에서 원하는 세기로 증폭하여 2:1 스위치(23)를 통해 송신 필터(22)로 전송한다.
송신 필터(22)에서는 대역(Band)외 신호를 제거한 후 송신 안테나(21)를 통해 사용자(이동 단말기)에게 전송한다.
기지국 시스템에서 이동 단말기로부터 전송되는 신호를 수신하는 경우는 우선, 수신 안테나(39)가 단말기로부터 전송된 신호를 수신하여 수신 필터(38)로 전송하고, 수신 필터(38)는 전송된 신호중 대역외 신호를 제거한 후 1:2 스위치(37)로 전송한다.
1:2 스위치(37)에서는 제 1 수신 증폭기(36a)로 이동 단말기에서 전송된 신호를 전송하고, 제 1 수신 증폭기(36a)에서는 원하는 세기로 신호를 증폭시킨다. 이때, 제 1 수신 증폭기(36a)에 알람이 발생하면 1:2 스위치(37)에서는 이중화 경로인 제 2 수신 증폭기(36b)로 신호를 전송하고, 제 2 수신 증폭기(36b)가 전송된 신호를 원하는 세기로 증폭시킨다.
증폭기(36a, 36b)에서 증폭된 신호는 2:2 스위치(35)를 통해 제 1 수신 주파수 변환기(34a)에서 중간 주파수로 변환된다. 이때, 제 1 수신 주파수 변환기(34a)에서 알람이 발생하면 이중화된 경로인 제 2 수신 주파수 변환기(34b)로 증폭된 신호를 전송하고, 제 2 수신 주파수 변환기(34a)에서 수신된 주파수를 중간 주파수 및 기저대역 주파수로 변환시킨다.
이어서, 기저대역 주파수로 변환된 신호는 제 1 수신 복조기(32a)에서 기저대역의 I와 Q 위상의 QPSK 신호로 변환하며 1:2 스위치(31)를 통해 채널카드(30)로 전송된다. 이때, 제 1 수신 복조기(32a)에서 알람이 발생되면 수신 주파수 변환기(34a,34b)에서 전송된 신호는 이중화된 경로인 제 2 수신 복조기(32b)에서 I와 Q 위상의 QPSK 신호로 변환되어 채널카드(30)로 전송된다.
이와 같은 종래 기지국 시스템에 있어서는 기지국 구성장치에서 발생하는 알람신호에 근거하여 운용 및 유지보수를 하고 있으며, 알람이 발생하는 경우에 대비하여 기지국 구성 장치를 이중화(redundancy)하여 운용한다.
그러나, 일반적으로 디지털 회로가 아닌 아날로그회로로 만드는 무선 주파수(RF) 장치들은 가시화되는 고장에 대하여는 검출이 가능하나 모든 현상에 대하여는 검출이 불가능한데 그와 같은 이상 현상을 검증하기 위하여 시스템의 호 통계 등을 보조적인 판단자료로 이용하였다. 하지만 대부분의 CDMA 이동통신 기지국은 공간 다이버시티 수신을 위해 일반적으로 두개의 수신 안테나가 이용되므로 어느 하나의 안테나 경로에 알람으로 확인할 수 없는 에러가 발생할 경우 호 통계상으로 이를 검출하기가 매우 어려운 문제점이 있었고, 특히 증폭기, 주파수 변환기, 변복조기와 같은 이중화 경로를 갖는 아날로그 구성 요소의 경우 하나의 구성 장치에 이상이 발생한 경우에도 동작에는 이상이 없는 상태에서 운용자가 알람을 검출하지 못하는 경우 이상 상태를 계속 유지한 상태에서 통신 서비스를 하는데 그와 같은 문제를 확인하기 위해서는 운용자가 수시로 장비의 이상유무를 확인하거나, 사용자가 특정 지역에서의 통신 품질에 대한 불만을 운용자에게 제기하는 경우에 장비의 이상 유무를 확인하기 위한 시도를 하게 된다. 따라서, 막대한 인적, 물적 자원의 낭비가 발생하고 장비의 노후와 검출하지 못한 고장의 발생으로 인해 통신 서비스가 더욱 나빠질 수 있는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 이중화 경로를 가지고 있는 기지국 시스템 내에 기지국 시스템 구성장치의 이상을 테스트할 수 있는 테스트 장치를 구성하여 기지국 시스템의 이상을 검출할 수 있는 기지국 시스템의 불량 검출 장치 및 불량 검출 방법을 제공하기 위한것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 주구성 요소와 부구성 요소로 이중화된 적어도 하나의 구성 요소를 갖는 기지국 시스템에 있어서, 상기 기지국 시스템의 상기 이중화된 주구성 요소로 시험 호를 발생시키는 기지국 테스트부와, 상기 기지국 테스트부에서 상기 주구성 요소로 발생시킨 시험 호가 상기 이중화된 구성 요소에서 이중화경로인 부구성 요소로 절체되는 경우 상기 절체된 구성 요소를 상기 기지국 시스템의 운영자에게 보고하는 중앙처리부로 구성된다.
바람직하게 상기 기지국 테스트부는 상기 구성 요소로 시험 호를 발생시키기 위한 모빌 시뮬레이터와, 상기 모빌 시뮬레이터에서 발생된 시험 호나 상기 모빌 시뮬레이터로 입력되는 신호중 불필요한 신호를 제거하여 송수신하는 대역 분리부로 구성된다.
이상과 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 주구성 요소와 부구성 요소로 이중화된 적어도 하나의 구성 요소와 상기 구성 요소로 시험 호를 발생시키는 기지국 테스트부를 갖는 기지국 시스템에서, 상기 기지국 테스트부에서 상기 주구성 요소로 시험 호를 발생시키는 단계, 상기 시험 호가 정상인가를 판단하는 단계, 상기 판단결과 상기 시험 호가 정상이 아닌 경우 상기 이중화된 부구성 요소로 상기 시험 호를 절체시키는 단계, 상기 절체된 시험 호가 정상인가를 판단하는 단계, 상기 절체된 시험 호가 정상이면 상기 절체된 시험 호가 절체된 상기 주구성 요소를 상기 기지국 시스템 운영자에게 보고하는 단계, 상기 절체된 시험 호가 정상이 아니면 다음 구성 요소의 이중화 경로로 절체후 상기 절체된 시험 호를 시험하여 상기 다음 구성 요소의 이중화 경로에서의 상기 절체된 시험 호가 정상인가를 판단하는 단계로 이루어진다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 기지국 시스템의 이중화된 구성 요소에서 알람을 검출하지 못한 구성 요소에 대하여도 이상이 발생한 것을 검출할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 일 예에 따른 CDMA 기지국 시스템을 나타낸 블록 구성도
도 2는 종래 다른 예에 따른 CDMA 기지국 시스템을 나타낸 블록 구성도
도 3은 본 발명에 따른 CDMA 기지국 시스템을 나타낸 블록 구성도
도 4는 도 3에 나타낸 CDMA 기지국 시스템의 불량 검출 방법을 설명하기 위한 플로우차트
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
41 : 송신 안테나 42 : 제 1 방향성 결합기
43 : 송신 필터 45 : 송신 증폭기
47 : 송신 주파수 변환부 49 : 변조부
51 : 채널카드 53 : 복조부
55 : 수신 주파수 변환부 57 : 수신 증폭부
59 : 수신 필터 60 : 제 2 방향성 결합기
61 : 수신 안테나 62 : 기지국 테스트부
63 : 대역 분리부 64 : 모빌 시뮬레이터
44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58 : 스위치
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 CDMA 기지국 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명에 따른 CDMA 기지국 시스템은 도 3에 나타낸 바와 같이, 채널카드(51)에서 발생된 BPSK 신호를 QPSK 신호로 변조하는 이중화된 주 구성요소와 부 구성요소인 제 1, 제 2 변조부(49a, 49b)와, 상기 제 1, 제 2 변조부(49a, 49b)중 어느 하나의 변조부에서 변조된 신호를 송신 주파수(고주파)로 변환하는 이중화된 주구성 요소와 부구성 요소인 제 1, 제 2 송신 주파수 변환부(47a, 47b)와, 상기 변환된 송신 주파수를 원하는 세기로 증폭하는 이중화된 주구성 요소와 부구성 요소인 제 1, 제 2 송신 증폭부(45a, 45b)와, 상기 증폭된 송신 주파수중 대역외 신호를 제거하는 송신 필터(43)와, 상기 대역외 신호가 제거된 신호를 이동 단말기로 송신하는 송신 안테나(41)와, 이동 단말기로부터 송신된 신호를 수신하는 수신 안테나(61)와, 수신된 신호중 대역외 신호를 제거하는 수신필터(59a)와 상기 신호를 원하는 세기로 증폭시키는 이중화된 주구성 요소와 부구성 요소인 제 1, 제 2 수신 증폭부(57a, 57b)와, 상기 제 1, 제 2 수신 증폭부(57a, 57b)에서 증폭된 신호를 원하는 세기의 중간 주파수 및 기저대역 주파수로 변환시키는 이중화된 주구성 요소와 부구성 요소인 제 1, 제 2 수신 주파수 변환부(55a,55b)와, 상기 이중화된 제 1, 제 2 주파수 변환부(55a,55b)에서 변환된 신호를 I와 Q 위상의 QPSK 신호로 변환하여 채널카드(51)로 전송하는 이중화된 주구성 요소와 부구성 요소인 제 1, 제 2 복조부(53a, 53b)로 구성된다.
이때, 송신 안테나(41)와 송신 필터(43) 및 수신 안테나(61)와 수신 필터(59)사이에는 제 1, 제 2 방향성 결합기(42, 60)가 구성되며, 상기 기지국 시스템들로 시험 호를 발생시키기 위한 기지국 테스트부(Base station Test Unit : BTU)(62)가 더 구성된다. 이때, 상기 기지국 테스트부(62)는 시험 호를 발생시키는 모빌 시뮬레이터(mobile simulator)(64)와, 상기 제 1 방향성 결합기(42)에서 수신된 신호중 원하지 않는 신호를 제거하여 모빌 시뮬레이터(64)로 전송하거나, 상기 모빌 시뮬레이터(64)에서 발생한 시험 호를 제 2 방향성 결합기(60)측으로 발생시키는 대역 분리(duplexer)부(63)로 구성된다.
이때, 미설명 부호 44, 50, 52 및 58은 1:2 스위치이고, 46, 48, 54 및 56은 2:2 스위치이다.
도 4는 도 3에 나타낸 CDMA 기지국 시스템의 불량 검출 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
여기서 N은 도 3에 나타낸 바와 같은 이중화 경로를 갖는 구성 요소의 제 2송신 증폭부(45b), 제 2 송신 주파수 변환부(47b), 제 2 변조부(49b), 제 2 복조부(53b), 제 2 수신 주파수 변환부(55b) 및 제 2 수신 증폭부(57b)의 이중화 경로를 수치로 나타낸 것으로 시작과 함께 초기화 루틴(S1)을 구동시켜 현재 시스템에 알람이 발생하였는가를 판단한다(S3).
판단결과(S3) 이중화된 임의의 구성 요소(N)에서 알람이 발생하였으면 이중화 경로로 시험 호를 절체하고 운용자에게 알람을 보고한다(S4).
그러나, 판단결과(S3) 알람이 발생하지 않을 경우 알람으로 확인할 수 없는 고장을 검출하기 위한 절차를 시행하기 위하여 기지국 테스트부(도 3의 62)의 모빌 시뮬레이터(64)에서 기지국 시스템의 구성 요소(수신 증폭부, 수신 주파수 변환부, 복조부, 변조부, 송신 주파수 변환부 및 송신 증폭부)과의 시험 호 시험을 수행한다(S5).
계속해서 시험 호가 정상인가를 판단한다(S6).
판단결과(S6) 시험 호가 정상적으로 설정되면, 일정시간(Delay Time)을 기다린 다음(S7), 알람이 발생하였는지(S3)를 판단하고, 알람이 발생하지 않았으면 시험호 시험을 다시 수행하고(S5), 시험 호가 정상인가를 판단한다(S6).
그러나, 판단결과(S6) 시험 호에 문제가 발생하면 첫 번째 이중화 경로(N)(예를 들면, 제 2 수신 증폭부(57b))로 절체하여 시험 호를 시험한다(S10). 즉, 모빌 시뮬레이터(64)에서 시험 호를 발생시키면 대역 분리부(63)에서 제 2 방향성 결합기(60)로 시험 호를 전송하고, 1:2 스위치(58)를 거쳐 제 1 수신 증폭부(57a)로 시험 호를 전송하게 되는데, 이때 제 1 수신 증폭부(57a)에 불량이 발생한 경우에는 1:2 스위치(58)에서 제 2 수신 증폭부(57b)로 시험 호를 전송하는 것이다.
계속해서 시험 호가 정상인가를 판단한다(S11).
판단결과(S11) 시험 호가 정상인 것으로 판단되면 기지국 시스템의 중앙처리부(이동국 모뎀(MSM))는 기지국 시스템 운용자에게 불량(fail) 발생 신호와 불량이 발생한 구성 요소 즉, 제 1 수신 증폭부(57a)에 대한 정보를 제공한다.
그러나, 판단결과(S11) 시험 호가 정상이 아니면 첫 번째 이중화 경로(N)(예를 들면, 제 2 수신 증폭부(57b))로 절체한 1:2 스위치(58)를 원래의 경로 즉, 제 1 수신 증폭부(57a)로 다시 절체시키고 다음 이중화 경로를 표시하는 N을 증가(N=N+1)시킨다(S13).
이어서, 이중화 경로가 기지국 시스템의 마지막 구성 요소인가를 판단한다(S14).
판단결과(S14) 마지막 구성 요소가 아니면 증가시킨 이중화 경로(예를 들면 제 2 수신 주파수 변환부(55b))로 절체후 시험 호를 시험한다(S10). 즉, 기지국 시스템의 모든 이중화 경로를 절체 하면서 시스템의 불량 부분을 찾는다.
그러나, 판단결과(S14) 이중화 경로가 시스템의 마지막 구성 요소(예를 들면 제 2 송신 증폭부(45b))이면 기지국 시스템 운용자에게 에러 검출 실패를 보고한다(S15).
그리고, 이와 같은 시험 절차를 주기적으로 실시한다.
이상의 설명에서와 같은 본 발명은 이중화 경로가 제공되는 기지국 시스템에서 알람 신호로 검출할 수 없는 고장을 기지국 테스트 장치를 이용한 주기적인 호 실험을 통해 검출할 수 있으므로 기지국 운용시 발생할 수 있는 호 불량이나 호 통계시험으로 검출할 수 없는 수신 경로가 다이버시티(Diversity) 구조로 되어 있는 시스템에서 특정 경로의 고장 블록을 자세히 검출하여 이중화 경로로 절체와 동시에 기지국 시스템 운용자에게 알려줌으로서 시스템의 서비스 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 불의의 고장을 주기적으로 확인할 수 있어 유지 보수에 따른 인력과 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 송신 안테나와 채널카드 사이에 각각 이중화 구성된 변조부와, 송신 주파수 변환부 및 송신 증폭부와, 상기 채널카드와 수신안테나 사이에 각각 이중화 구성된 수신 증폭부와, 수신 주파수 변환부 및 복조부를 포함하여 구성된 기지국 시스템에 있어서,
    상기 기지국 시스템에 시험 호를 발생시키기 위한 모빌 시뮬레이터와, 상기 모빌 시뮬레이터에서 발생된 시험 호나 상기 모빌 시뮬레이터로 입력되는 신호 중 불필요한 신호를 제거하여 송수신하는 대역 분리부로 구성된 기지국 테스트부와;
    상기 기지국 테스트부에서 발생시킨 상기 시험 호에 따라 상기 이중화 구성된 변조부, 송신 주파수 변환부와, 송신 증폭부와, 수신 증폭부와, 수신 주파수 변환부 및 복조부의 불량을 검출하여 상기 기지국 시스템의 운영자에게 보고하는 중앙처리부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 기지국 시스템의 불량 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 송신 안테나와 채널카드 사이에 각각 이중화 구성된 변조부와, 송신 주파수 변환부 및 송신 증폭부로 구성된 송신측 이중화 경로와, 상기 채널카드와 수신안테나 사이에 각각 이중화 구성된 수신 증폭부와, 수신 주파수 변환부 및 복조부로 구성된 수신측 이중화 경로를 포함하여 구성된 기지국 시스템의 불량 검출 방법에 있어서,
    상기 송신측과 수신측 이중화 경로의 각각의 구성요소에 대하여 주경로와 보조경로를 설정하는 단계와;
    기지국 테스트부에서 상기 이중화 구성된 기지국 시스템으로 시험 호를 발생시키는 단계와;
    상기 시험호에 대하여 상기 변조부와, 송신 주파수 변환부 및 송신 증폭부의 송신측 이중화 경로와, 상기 수신 증폭부, 수신 주파수 변환부 및 복조부의 수신측 이중화 경로의 각각에서 이중화 경로 중 주경로로 상기 시험호를 전송하면서 상기 기지국 시스템의 에러 발생을 검출하여 상기 에러 검출을 보고하고, 상기 에러가 발생된 부분에서는 상기 경로를 보조경로 절체시켜 가면서 상기 시험호를 이용한 에러 검출을 실시하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템의 불량 검출 방법.
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