KR101306551B1 - 클러스터들을 이용하는 유기적 토폴로지 네트워크 및 상기 네트워크에서의 통신 방법 - Google Patents

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Abstract

단말을 서빙하는 분산 노드들, 상기 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들 및 상기 거점 노드들에 대한 트래픽을 처리하는 트래픽 집중 노드 및 상기 트래픽 집중 노드를 제어하는 유기적 토폴로지 관리 장치를 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 통신 방법은 상기 단말의 채널 정보를 기초로 상기 단말에 대해 협력 가능한 분산 노드들의 그룹인 물리적 클러스터를 선택하는 단계; 상기 선택된 물리적 클러스터에 포함된 상기 단말의 데이터를 공유하는 분산 노드들의 그룹인 논리적 클러스터를 선택하는 단계; 및 상기 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들이 상기 단말과 통신하도록 상기 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

클러스터들을 이용하는 유기적 토폴로지 네트워크 및 상기 네트워크에서의 통신 방법{ORGANIC TOPOLOGY NETWORK USING CLUSTERS AND COMMUNICATION METHOD IN THE NETWORK}
본 발명은 협력 전송을 기반으로 하는 통신 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로 네트워크에 포함된 노드들이 동적으로 그룹을 형성하거나 이미 형성된 그룹이 소멸될 수 있는 유기적 토폴로지 네트워크에 관한 것이다.
최근 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라 유선 트래픽 또는 무선 트래픽이 급격히 증가하고 있다. 특히, 트래픽이 급격히 증가함에도 불구하고, 무선 자원은 제한되어 있으므로, 새로운 유형의 토폴로지를 갖는 네트워크에 대한 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 유기적 토폴로지 네트워크를 제안하여 무선 자원을 효율적으로 사용하고, 트래픽의 증가를 적절히 수용할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명은 유기적 토폴로지 네트워크에서, 협력 클러스터를 적절히 정의함으로써, 그 네트워크의 성능을 향상시키고, 구조를 간략화하는 기술을 제공한다.
단말을 서빙하는 분산 노드들, 상기 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들 및 상기 거점 노드들에 대한 트래픽을 처리하는 트래픽 집중 노드 및, 상기 트래픽 집중 노드, 거점 노드들과 분산 노드들 간의 토폴로지를 제어하는 유기적 토폴로지 관리 장치를 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 통신 방법은 상기 단말의 채널 정보를 기초로 상기 단말에 대해 협력 가능한 분산 노드들의 그룹인 물리적 클러스터를 선택하는 단계; 상기 선택된 물리적 클러스터에 포함된 상기 단말의 데이터를 공유하는 분산 노드들의 그룹인 논리적 클러스터를 선택하는 단계; 및 상기 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들이 상기 단말과 통신하도록 상기 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계는 상기 논리적 클러스터에 포함된 상기 단말에 대하여 협력 전송을 수행하는 분산 노드들의 그룹인 전송 클러스터를 선택하는 단계; 및 상기 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계는 상기 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들이 멀티 유저 MIMO 또는 간섭 정렬을 이용하여 협력 전송을 수행하도록 상기 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계이다.
상기 선택된 물리적 클러스터에 대한 정보를 상기 단말에 대해 협력 가능한 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들로 전송하는 단계를 더 포함한다.
상기 물리적 클러스터의 사이즈는 상기 물리적 클러스터에 포함된 분산 노드들의 전송 파워에 따라 결정된다.
상기 논리적 클러스터는 지원해야 하는 단말이 있는지 여부 또는 트래픽의 양에 따라 생성되거나 소멸된다.
상기 전송 클러스터는 지원해야 하는 단말에 따라 또는 상기 지원해야 하는 단말의 수신 상태에 따라 생성되거나 소멸된다.
단말을 서빙하는 분산 노드들, 상기 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들 및 상기 거점 노드들에 대한 트래픽을 처리하는 트래픽 집중 노드 및 상기 분산 노드들, 상기 트래픽 집중 노드, 거점 노드들과 분산 노드들 간의 토폴로지를 제어하는 유기적 토폴로지 관리 장치를 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 통신 방법은 상기 단말의 채널 정보를 기초로 상기 단말에 대해 협력 가능한 분산 노드들의 그룹들인 물리적 클러스터들; 상기 물리적 클러스터 각각에 포함된 상기 단말의 데이터를 공유하는 분산 노드들의 그룹들인 논리적 클러스터들; 및 상기 논리적 클러스터들 각각에 포함된 상기 단말에 대하여 협력 전송을 수행하는 분산 노드들의 그룹들인 전송 클러스터들을 포함하는 클러스터 테이블을 저장하는 단계; 및 상기 클러스터 테이블을 이용하여 선택된 물리적 클러스터, 논리적 클러스터 및 전송 클러스터를 지시하는 단계를 포함한다.
상기 물리적 클러스터들, 상기 논리적 클러스터들 또는 상기 전송 클러스터들 중 적어도 하나의 멤버들을 업데이트하는 단계를 더 포함한다.
단말을 서빙하는 분산 노드들, 상기 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들 및 상기 거점 노드들에 대한 트래픽을 처리하는 트래픽 집중 노드 및상기 트래픽 집중 노드, 거점 노드들과 분산 노드들 간의 토폴로지를 제어하는 유기적 토폴로지 관리 장치를 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크에서 거점 노드의 통신 방법은 상기 단말에 대해 협력 가능한 분산 노드들의 그룹인 물리적 클러스터에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 물리적 클러스터에 포함된 분산 노드들로 상기 물리적 클러스터에 관한 정보를 전송하는 단계; 상기 단말의 채널 정보를 기초로 상기 선택된 물리적 클러스터에 포함된 상기 단말의 데이터를 공유하는 분산 노드들의 그룹인 논리적 클러스터를 선택하는 단계; 상기 논리적 클러스터에 포함된 상기 단말에 대하여 협력 전송을 수행하는 분산 노드들의 그룹인 전송 클러스터를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들로 상기 선택된 전송 클러스터에 관한 정보를 전송하는 단계를 포함한다.
상기 선택된 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들에게 무선 자원을 할당하는 단계를 더 포함한다.
상기 물리적 클러스터는 상기 유기적 토폴로지 관리 장치에 의해 선택된다.
상기 선택된 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들은 상기 단말에 대하여 멀티 유저 MIMO 또는 간섭 정렬을 이용하여 협력 전송을 수행한다.
단말을 서빙하는 분산 노드들, 상기 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들 및 상기 거점 노드들에 대한 트래픽을 처리하는 트래픽 집중 노드 및 상기 트래픽 집중 노드, 거점 노드들과 분산 노드들간의 토폴로지를 제어하는 유기적 토폴로지 관리 장치를 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크에서 거점 노드의 통신 방법은 상기 단말의 데이터를 공유하는 분산 노드들의 그룹인 논리적 클러스터에 대한 상기 단말의 요청을 승인하는 단계; 상기 논리적 클러스터에 대한 승인 여부를 상기 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들로 통보하는 단계; 상기 단말의 채널 정보를 기초로 상기 논리적 클러스터에 포함된 상기 단말에 대하여 협력 전송을 수행하는 분산 노드들의 그룹인 전송 클러스터를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들로 상기 선택된 전송 클러스터에 관한 정보를 전송하는 단계를 포함한다.
단말을 서빙하는 분산 노드들, 상기 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들 및 상기 거점 노드들에 대한 트래픽을 처리하는 트래픽 집중 노드 및 상기 트래픽 집중 노드, 거점 노드들과 분산 노드들 간의 토폴로지를 제어하는 유기적 토폴로지 관리 장치를 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크에서 사용되는 통신 장치는 상기 단말의 채널 정보를 기초로 상기 단말에 대해 협력 가능한 분산 노드들의 그룹들인 물리적 클러스터들; 상기 물리적 클러스터 각각에 포함된 상기 단말의 데이터를 공유하는 분산 노드들의 그룹들인 논리적 클러스터들; 및 상기 논리적 클러스터들 각각에 포함된 상기 단말에 대하여 협력 전송을 수행하는 분산 노드들의 그룹들인 전송 클러스터들을 포함하는 클러스터 테이블을 저장하는 메모리; 및 상기 클러스터 테이블을 이용하여 선택된 물리적 클러스터, 논리적 클러스터 및 전송 클러스터를 지시하는 프로세서를 포함한다.
상기 프로세서는 상기 단말에 대해 협력 가능한 분산 노드들의 그룹인 물리적 클러스터를 선택한다.
상기 프로세서는 상기 선택된 물리적 클러스터에 포함된 상기 단말의 데이터를 공유하는 분산 노드들의 그룹인 논리적 클러스터를 선택한다.
상기 프로세서는 상기 논리적 클러스터에 포함된 상기 단말에 대하여 협력 전송을 수행하는 분산 노드들의 그룹인 전송 클러스터를 선택한다.
본 발명은 유기적 토폴로지 네트워크를 제안하여 무선 자원을 효율적으로 사용하고, 트래픽의 증가를 적절히 수용할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
본 발명은 유기적 토폴로지 네트워크에서, 협력 클러스터를 적절히 정의함으로써, 그 네트워크의 성능을 향상시키고, 구조를 간략화하는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 제어 평면 및 사용자 평면 상에서 바라본 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 데이터 흐름을 도시한 도면이다.
도 3은 복수의 협력 클러스터들을 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 4는 제1 유형에 따라 구성된 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 5는 제2 유형에 따라 구성된 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 매크로 클러스터를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 물리적 클러스터를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 논리적 클러스터를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전송 클러스터를 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 물리적 클러스터와 논리적 클러스터 사이의 관계를 설명하는 도면이다.
도 11은 물리적 클러스터, 논리적 클러스터 및 전송 클러스터 사이의 관계를 나타내는 클러스터 테이블의 예이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터에서 서비스 흐름을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터에서 서비스 흐름을 설명하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터에 포함된 각 노드들의 동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터에 포함된 각 노드들의 동작을 나타낸 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 제어 평면 및 사용자 평면 상에서 바라본 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 1을 설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 유기적 토폴로지 네트워크는 복수의 단말들, 단말들을 서빙하는 분산 노드들, 상기 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들 및 상기 거점 노드들에 대한 트래픽을 관리하는 트래픽 집중 노드, 상기 트래픽 집중 노드, 거점 노드들과 분산 노드들 간의 토폴로지를 제어하는 유기적 토폴로지 관리 장치를 포함한다.
여기서, 단말들은 스마트폰, PC, 노트북, 스마트 TV 등일 수 있으며, 분산 노드들은 비교적 좁은 범위의 커버리지를 갖는 마이크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀 등으로서 액세스 포인트의 역할을 수행한다. 특히, 분산 노드들은 L2 계층을 지원할 수 있다.
또한, 거점 노드들은 비교적 넓은 범위의 커버리지를 갖는 노드들(예를 들어, 매크로 셀)로서, L3 계층을 지원할 수 있다. 예를 들어, 분산 노드들이 수 m 에서 수 백 미터의 커버리지를 갖는다면, 거점 노드들은 수 백 m에서 수 km의 커버리지를 가질 수 있다. 또한 거점 노드들은 단말이 직접 적속하여 통신이 가능한 매크로 셀 역할을 수행할 수 있다. 아래에서 설명하겠지만, 거점 노드들은 협력 클러스터를 적응적으로 형성하기 위해 필요한 정보를 유기적 토폴로지 관리 장치로 전달할 수 있다.
트래픽 집중 노드는 거점 노드들로부터 수신되는 트래픽을 수집하여, 코어 네트워크로 전송하거나, 코어 네트워크로부터 수신되는 트래픽을 거점 노드들에게 전송한다.
또한, 유기적 토폴로지 관리 장치는 트래픽 집중 노드, 거점 노드 및 분산 노드 사이의 라우팅을 담당하며, 협력 클러스터들을 관리할 뿐만 아니라, 단말들의 위치들도 관리할 수 있다. 트래픽 집중 노드와 유기적 토폴로지 관리 장치는 물리적으로 하나의 장치로 구현될 수 있고, 별도로 구현될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 유기적 토폴로지 네트워크를 제어 평면 (Control plane) 상에서 바라보면, 유기적 토폴로지 관리 장치(Organic Topology Controller: OTC)과 거점 노드들(Anchor Nodes: ANs)은 제어 채널(AN Control Channel)을 통하여 제어 정보를 송/수신한다. 그리고, 그러한 제어 정보는 분산 노드 제어 채널(DN Control Channel)을 통하여 거점 노드들과 분산 노드들(Distributed Nodes: DNs) 사이에서 송/수신된다. 거점 노드는 단말과 직접 송/수신 할 수도 있다.
유기적 토폴로지 네트워크를 사용자 평면 상에서 바라보면, 트래픽 집중 노드(Traffic Aggregation Node: TAN)는 트래픽을 거점 노드들을 통하여 분산 노드들로 전송하며, 분산 노드들로부터 송신되는 트래픽 역시 거점 노드들을 통하여 트래픽 집중 노드로 집중된다.
도 2는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 데이터 흐름을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 유기적 토폴로지 네트워크는 둘 이상의 트래픽 집중 노드들을 포함할 수 있다. 트래픽 집중 노드들 각각으로부터의 트래픽은 Link-12를 통하여 거점 노드들로 전송되며, 거점 노드들 각각은 해당 협력 클러스터에 속하는 분산 노드들로 Link-23을 통하여 트래픽을 전송한다. 분산 노드들은 Link-34를 통하여 단말로 트래픽을 전송하며, 단말은 분산 노드들뿐만 아니라 거점 노드들로부터 트래픽을 송/수신할 수 있다. 단말과 거점 노드간은 Link-24를 통하여 전송한다.
이러한 링크들은 유선 또는 무선 링크들일 수 있다. 보다 구체적으로, Link-12, 23는 유선 케이블로 구현되거나, 폴라리메트릭 안테나 (Polarimetric antenna) 기반의 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 빔포밍, BDMA(Beam Division Multiple Access: BDMA) 기술을 사용하는 무선 링크로 구현될 수 있다. Link-24와 Link-34는 무선 링크이다. 여기서, MIMO 빔포밍 기술에 따르면, 채널에서 산란(Scattering)이 발생하는 경우, 채널 정보(채널 상수값)는 송신단으로 통지되고, 송신단은 수신단 방향으로 빔포밍을 수행한다. 특히, 폴라리메트릭 안테나 기반의 MIMO 빔포밍 기술에 따르면, 전기적 다이폴(Electric dipole) 또는 자기적 다이폴(Magnetic dipole)을 사용하여 채널의 자유도를 높임으로써, 다수의 스트림들을 전송할 수 있다.
도 3은 복수의 협력 클러스터들을 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 유기적 토폴로지 네트워크는 복수의 협력 클러스터들을 포함한다. 협력 클러스터들 각각은 거점 노드 및 분산 노드들을 포함하고, 적어도 하나의 단말을 위해 협력한다.
분산 노드들 중 일부는 협력 클러스터에 포함될 수도 있고, 포함되지 않을 수 있다. 협력 클러스터에 포함된 분산 노드들은 해당 거점 노드들로부터 데이터 및 제어 정보를 송/수신한다.
이 때, 본 발명의 유기적 토폴로지 네트워크에서, 협력 클러스터는 적응적으로 생성되거나, 소멸되거나, 그것의 사이즈를 변화시킬 수 있다. 특히, 본 발명은 유기적 토폴로지 관리 장치를 이용하여 협력 클러스터를 제어함으로써, 분산 노드들 각각의 지능을 낮춤으로써, 비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라, 단말이 협력 클러스터 내에서 이동하는 경우, 상기 단말을 서빙하는 분산 노드만을 협력 클러스터 내에서 변경함으로써, 핸드오버를 부드럽게 수행할 수 있다. 그리고, 분산 노드들은 서로 협력할 수 있으므로, 셀 에지에서의 성능이 향상될 수 있다.
도 4는 제1 유형에 따라 구성된 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 5는 제2 유형에 따라 구성된 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 유형에 따라 구성된 유기적 토폴로지 네트워크에서 집중 노드와 거점 노드 사이에는 광케이블과 같은 유선 인터페이스를 통하여 연결될 수 있다. 제1 유형은 이미 광케이블 같은 유선 인터페이스가 구축된 경우, 무선 통신에 장애 요소가 존재하는 경우 등에 유리할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 유형에 따라 구성된 유기적 토폴로지 네트워크에서 집중 노드와 거점 노드는 무선으로 통신할 수 있다. 이 때, 위에서 설명된 바와 같이, 집중 노드 및 거점 노드는 폴라리메트릭 안테나 기반의 MIMO 빔포밍 기술을 사용하거나, BDMA 기술을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 유형 및 제2 유형의 조합을 배제하지 않는다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 매크로 클러스터를 설명하는 도면이다.
도 6을 설명하기에 앞서, 본 발명은 협력 클러스터를 여러 종류의 클러스터들로 분류하고 정의할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명은 협력 클러스터를 매크로 클러스터로 분류할 수 있다. 매크로 클러스터는 거점 노드와 분산 노드들 사이의 클러스터로서, 거점 노드가 관리하는 분산 노드들의 그룹일 수 있다. 분산 노드와 거점 노드는 무선 백홀을 통하여 연결될 수 있으며, 물론 유선으로 연결될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 물리적 클러스터를 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명은 협력 전송할 수 있는 최대 크기의 분산 노드들의 그룹을 물리적 클러스터로 정의할 수 있다. 이 때, 물리적 클러스터의 사이즈는 분산 노드들 각각의 전송 파워(빔 너비)에 따라 조절될 수 있다. 이러한 물리적 클러스터는 semi-permanent (반 고정적인 형태의) 클러스터일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 논리적 클러스터를 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명은 협력 송/수신을 위하여 단말의 데이터를 공유하는 분산 노드들의 그룹을 논리적 클러스터로 정의할 수 있다. 이러한 논리적 클러스터는 지원해야 하는 단말이 있는지 여부에 따라 생성하거나 소멸할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전송 클러스터를 설명하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명은 멀티 유저 MIMO, 간섭 정렬 등과 같은 다양한 협력 전송 기법을 이용하여 단말과 통신하는 분산 노드 및 단말의 그룹을 전송 클러스터로 정의할 수 있다. 이러한 전송 클러스터는 단말별, 단말의 송/수신 상태별로 생성하거나, 소멸할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 물리적 클러스터와 논리적 클러스터 사이의 관계를 설명하는 도면이다.
도 11은 물리적 클러스터, 논리적 클러스터 및 전송 클러스터 사이의 관계를 나타내는 클러스터 테이블의 예이다.
본 발명의 동작을 도 10, 도 11을 같이 참조하여 설명한다.
도 10을 참조하면, 유기적 토폴로지 네트워크가 단말 1-10, 분산 노드 1-6을 포함한다고 가정한다.
이 때, 도 11을 참조하면, 본 발명은 네 개의 물리적 클러스터들 P1, P2, P3, P4를 생성할 수 있다. P1에 속하는 분산 노드들은 DN1, DN2, DN3이고, P2에 속하는 분산 노드들은 DN1, DN3, DN4이며, P3에 속하는 분산 노드들은 DN3, DN4, DN5이고, P4에 속하는 분산 노드들은 DN4, DN5, DN6이다.
이 때, 물리적 클러스터들 각각은 복수의 논리적 클러스터들을 포함한다. 예를 들어, P1은 L1, L2, L3, L4의 논리적 클러스터들을 포함한다. L1은 다운링크(DL) 통신에 관한 것으로서, DN1, DN2를 포함하고, L2는 업링크(UL) 통신에 관한 것으로서, DN1, DN2를 포함한다. L3는 다운링크 통신에 관한 것으로서, DN1, DN3를 포함하고, L4는 업링크 통신에 관한 것으로서 DN1, DN3를 포함한다. 참고로 다운링크와 업링크 상의 논리적 클러스터는 다르게 구성이 될 수 있다. 예를 들어, 다운링크 논리적 클러스터는 하나의 DN, 업링크 논리적 클러스터는 두 개의 DN으로 구성될 수 있다.
논리적 클러스터들 각각은 적어도 하나의 전송 클러스터를 포함할 수 있다. 예를 들어, L1의 전송 클러스터는 DN1, DN2, MS1, MS2를 포함하고, MU-MIMO 기술을 사용한다. 또한, L4의 전송 클러스터는 DN1, DN3, MS3를 포함하며, SIMO 기술을 사용할 수 있다.
물리적 클러스터들, 논리적 클러스터들, 전송 클러스터들은 주변 상황, 트래픽의 양 등에 따라 변할 수 있다. 단말이 이동하면, 단말이 속하는 P 클러스터가 변하며, 그 단말에 대한 논리적 클러스터 및 전송 클러스터도 업데이트된다. P 클러스터는 내부에 포함된 L 클러스터들 사이의 간섭을 관리할 수 있으며, 거점 노드와의 백홀 트래픽을 관리한다.
L 클러스터는 단말의 데이터 및 제어 정보를 공유하여 협력 통신이 용이하게 한다. 특히, L 클러스터로 인하여 사용자의 이동에 유연한 사용자 중심을 클러스터를 구성할 수 있다. L 클러스터 내의 분산 노드들 사이에 데이터 공유를 위하여 고속의 채널이 존재할 수 있으며, L 클러스터는 T 클러스터들 사이의 자원을 관리한다.
T 클러스터는 단말과 분산 노드 사이의 채널 상수를 수집하고, 보고한다. T 클러스터에서 MIMO 기술 및 BDMA 기술이 사용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터에서 서비스 흐름을 설명하는 도면이다.
도 12를 설명하기에 앞서, 다음을 설명한다. 거점 노드 또는 유기적 토폴로지 관리 장치는 물리적 클러스터들, 논리적 클러스터들, 전송 클러스터들을 포함하는 클러스터 테이블을 메모리에 저장한다. 이 때, 거점 노드 또는 유기적 토폴로지 관리 장치는 단말들 각각에 대하여 단말의 채널 정보(CQI)를 기초로 적절한 물리적 클러스터를 선택한다. 뿐만 아니라, 거점 노드 또는 유기적 토폴로지 관리 장치는 해당 단말에 대한 논리적 클러스터도 선택한다. 선택된 물리적 클러스터 및 논리적 클러스터에 관한 정보는 해당 분산 노드들에게 전달된다. 논리적 클러스터가 선택되면, 분산 노드들과 단말들 사이의 채널 상수값이 거점 노드로 전송되고, 거점 노드 또는 유기적 토폴로지 관리 장치는 T 클러스터를 선택한다. 선택된 T 클러스터에는 무선 자원이 할당되고, 선택된 T 클러스터에 포함된 분산 노드들 및 단말은 다양한 협력 전송 기법들(멀티 유저 MIMO 또는 간섭 정렬 등)을 이용하여 협력 전송을 수행한다. 여기서, 논리적 클러스터, 전송 클러스터는 지원해야 하는 단말이 있는지 여부 또는 트래픽의 양에 따라 생성되거나 소멸될 수 있다.
도 12를 참조하면, 분산 노드는 단말의 존재를 인지하고, 분산 노드와 단말 사이의 채널 정보(CQI)를 거점 노드로 전송한다. 분산 노드가 채널 정보를 획득 하는 방법은 두 가지이며, 첫번째는 단말이 파일럿 신호를 브로드캐스팅 하여 여러 분산 노드들이 채널 정보를 획득하는 것이고, 두번째는 각 분산 노드가 파일럿 신호를 브로드캐스팅하여 단말이 채널 정보 획득 후에 대표 분산 노드에게 채널 정보를 전송하는 방법이다. 이 때, 거점 노드는 채널 정보를 단말로부터 직접 수신할 수도 있고, 분산 노드로부터 수신할 수도 있다. 이러한 CQI는 유기적 토폴로지 관리 장치로 전달될 수 있다. 유기적 토폴로지 관리 장치는 CQI를 기초로 해당 단말에게 적합한 물리적 클러스터를 선택하고, 선택된 물리적 클러스터에 관한 정보를 거점 노드로 전달할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터에서 서비스 흐름을 설명하는 도면이다.
도 13을 참조하면, 거점 노드 또는 유기적 토폴로지 관리 장치는 선택된 물리적 클러스터에 포함된 논리적 클러스터들 중 어느 하나를 선택한다. 논리적 클러스터를 선택하는 역할은 관리의 효율성을 고려하여, 거점 노드와 유기적 토폴로지 관리 장치가 부분적으로 분담한다. 논리적 클러스터가 선택되면, 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들이 상기 단말과 통신하도록 상기 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어한다. 예를 들어, 거점 노드는 분산 노드들과 단말 사이의 채널 상수값을 획득한다. 뿐만 아니라, 복수의 논리적 클러스터들 사이에서 X2 인터페이스와 같은 링크를 설정할 수 있다. 거점 노드 또는 유기적 토폴로지 관리 장치는 선택된 논리적 클러스터 내에서 전송 클러스터를 선택한다. 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들은 멀티 유저 MIMO 또는 간섭 정렬을 이용하여 협력 전송을 수행한다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터에 포함된 각 노드들의 동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 14를 참조하면, 단말은 주위의 분산 노드들로 업링크 파일럿 신호 등과 같은 신호를 브로드캐스트한다. 이 때, 분산 노드들 각각은 단말과 분산 노드 사이의 채널 정보(SNR과 같은 CQI)를 거점 노드로 전송하고, 클러스터에 관한 정보를 요청한다. 분산 노드가 단말과 분산 노드 사이의 채널 정보를 획득 하는 다른 방안으로, 각 분산 노드들이 다운링크 파일럿 신호 등과 같은 신호를 브로드캐스트 하고, 단말이 채널 정보들을 획득하여, 대표되는 분산 노드로 채널 정보를 전송할 수도 있다. 이 때, 거점 노드는 유기적 토폴로지 관리 장치에게 상기 요청을 전송하며, 유기적 토폴로지 관리 장치는 상기 단말에게 적합한 물리적 클러스터를 선택한다. 이 때, 선택된 물리적 클러스터에 관한 정보는 분산 노드들에게 전송된다.
선택된 물리적 클러스터에 포함된 분산 노드들은 단말에게 채널 정보를 요청하고, 단말은 채널 정보를 분산 노드들로 피드백하거나, 분산 노드들이 채널 정보를 측정할 수 있도록 한다. 분산 노드들은 획득된 채널 정보를 거점 노드로 전송하고, 거점 노드는 적절한 논리적 클러스터를 선택한다. 뿐만 아니라, 거점 노드는 적절한 전송 클러스터를 선택할 수 있다. 여기서, 논리적 클러스터 및 전송 클러스터의 선택 역시 유기적 토폴로지 관리 장치에 의하여 이루어질 수도 있다.
거점 노드는 전송 클러스터에 관한 정보를 해당 분산 노드로 전송하고, 무선 자원을 할당한다. 해당 분산 노드는 할당된 무선 자원을 이용하여 업링크 통신을 수행하고, 업링크 통신으로 인한 업링크 트래픽은 집중 노드로 집중된다.
위에서 업링크 통신에 대해 설명하였지만, 다운링크 통신 역시 이와 유사하게 이루어질 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터에 포함된 각 노드들의 동작을 나타낸 플로우차트이다. 도 15는 특히 사용자 주도의 클러스터 형성 방법을 설명한다.
도 15를 참조하면, 단말은 분산 노드들로부터 브로드캐스트된 신호를 이용하여 채널 정보를 수집할 수 있고, 단말이 원하는 논리적 클러스터를 생성할 수 있다. 단말은 원하는 논리적 클러스터에 대한 요청을 분산 노드를 통하여 거점 노드로 전송할 수 있고, 거점 노드는 그 요청을 유기적 토폴로지 관리 장치로 전달할 수 있다. 유기적 토폴로지 관리 장치는 상기 요청을 승인할 수 있고, 거점 노드는 상기 승인을 분산 노드들로 전달할 수 있다.
분산 노드들은 단말의 채널 상태에 대한 정보를 단말에게 요청할 수 있고, 단말은 채널 정보를 분산 노드들로 피드백한다. 이러한 채널 정보는 거점 노드로 전송되고, 거점 노드는 채널 정보를 기초로 최적의 전송 클러스터를 찾아낸다. 선택된 전송 클러스터에 관한 정보는 분산 노드로 전송되고, 거점 노드는 적절히 무선 자원을 할당한다. 이러한 과정을 통하여 업링크 통신이 이루어진다.
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플로피 디스크(floppy disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 단말, 분산 노드, 거점 노드, 유기적 토폴로지 관리 장치, 집중 노드 등은 메모리 및 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치의 형태로서 구현될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 단말을 서빙하는 분산 노드들, 상기 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들 및 상기 거점 노드들에 대한 트래픽을 처리하는 트래픽 집중 노드 및 상기 트래픽 집중 노드를 제어하는 유기적 토폴로지 관리 장치를 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 통신 방법에 있어서,
    상기 단말의 채널 정보를 기초로 상기 단말에 대해 협력 가능한 분산 노드들의 그룹인 물리적 클러스터를 선택하는 단계-상기 물리적 클러스터의 사이즈는 상기 분산 노드들의 전송 파워에 따라 결정됨-;
    상기 물리적 클러스터에 포함된 분산 노드들 중 적어도 일부를 포함하는 복수의 논리적 클러스터들 중에서 어느 하나로 상기 단말의 데이터를 공유하는 분산 노드들의 그룹인 논리적 클러스터를 선택하는 단계; 및
    상기 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들이 상기 단말과 통신하도록 상기 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 논리적 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계는
    상기 논리적 클러스터에 포함된 상기 단말에 대하여 협력 전송을 수행하는 분산 노드들의 그룹인 전송 클러스터를 선택하는 단계; 및
    상기 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계
    를 포함하며,
    상기 복수의 논리적 클러스터들 각각은
    지원해야 하는 단말이 있는지 여부 또는 트래픽의 양이나 서비스에 따라 생성되거나 소멸되며,
    상기 물리적 클러스터는 복수의 논리적 클러스터들을 포함하며, 상기 복수의 논리적 클러스터들 각각은 복수의 전송 클러스터들을 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 통신 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계는
    상기 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들이 멀티 유저 MIMO 또는 간섭 정렬을 이용하여 협력 전송을 수행하도록 상기 전송 클러스터에 포함된 분산 노드들을 제어하는 단계인 유기적 토폴로지 네트워크에서의 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 물리적 클러스터에 대한 정보를 상기 단말에 대해 협력 가능한 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 통신 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전송 클러스터는
    지원해야 하는 단말에 따라 또는 상기 지원해야 하는 단말의 수신 상태에 따라 생성되거나 소멸되는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 통신 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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