KR101658599B1 - 기지국 트래픽 감시 장치 및 방법 - Google Patents

기지국 트래픽 감시 장치 및 방법 Download PDF

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KR101658599B1 KR1020150053944A KR20150053944A KR101658599B1 KR 101658599 B1 KR101658599 B1 KR 101658599B1 KR 1020150053944 A KR1020150053944 A KR 1020150053944A KR 20150053944 A KR20150053944 A KR 20150053944A KR 101658599 B1 KR101658599 B1 KR 101658599B1
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Abstract

디지털 유닛과 라디오 유닛으로 분리된 직교 주파수 분할 다중 액세스(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기지국의 하향 링크 트래픽을 감시하는 기지국 트래픽 감시 장치가 개시된다. 이 기지국 트래픽 감시 장치는 기지국의 하향 링크 송신 스펙트럼 파형을 분석하여 라디오 유닛의 자원 블록 사용률을 실시간으로 파악한다.

Description

기지국 트래픽 감시 장치 및 방법{Apparatus for monitoring down link traffic of OFDMA base station and method thereof}
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 액세스 시스템의 기지국(중계기)에 관련된 것으로, 특히 기지국의 하향 링크 트래픽을 감시하는 기술에 관한 것이다.
4세대 이동통신인 LTE(long term evolution)는 고속의 데이터 전송을 위해 기존 3세대 이동통신에서 사용하던 광대역 코드 분할 다중 액세스(wideband code division multiple access, WCDMA)/고속 패킷 액세스(high speed packet access, HSPA) 방식을 사용하지 않고, 직교 주파수 분할 다중 접속(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA) 방식을 채택하였다. OFDMA 방식에 따르면, 여러 개의 부반송파(subcarrier)는 특정 시간과 구간에서 서로 직교하게 되어 부반송파들 간에 어떠한 간섭도 주지 않는 특징이 있다. 이에 시간 영역에서와 주파수 영역에서 스케줄링을 하여 매 순간마다 공유되는 자원이 누구에게 할당되어야 하는지를 조절하여 데이터 속도를 조절한다.
국내공개특허공보 제10-2008-0111342호 (2008년 12월 23일 공개)
본 발명은 이동통신 기지국의 RF 스펙트럼 분석으로 각 기지국 하향 링크 트래픽을 실시간으로 감시할 수 있는 기지국 트래픽 감시 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
일 양상에 따른 디지털 유닛과 라디오 유닛으로 분리된 직교 주파수 분할 다중 액세스(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기지국의 하향 링크 트래픽을 감시하는 기지국 트래픽 감시 장치는 기지국의 하향 링크 송신 스펙트럼 파형을 분석하여 라디오 유닛의 자원 블록 사용률을 실시간으로 파악한다.
일 양상에 따르면, 기지국 트래픽 감시 장치는 기지국의 하향 링크 송신 스펙트럼을 측정하는 스펙트럼 측정부, 송신 스펙트럼의 점유 대역폭 중에서 피크 값을 기준으로 소정 이내의 값을 가지는 모든 유효 데이터의 합을 유효 데이터 구간으로 추출하는 유효 데이터 구간 추출부, 및 점유 대역폭과 유효 데이터 구간을 이용하여 자원 블록 사용률을 계산하는 자원 블록 사용률 산출부를 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 스펙트럼 측정부는 스윕(sweep) 모드로 송신 스펙트럼을 측정할 수 있다.
일 양상에 따르면, 스윕 스텝은 자원 블록의 대역폭 이내이며, 스텝 간 스윕 속도는 한 심볼의 시간상 길이보다는 길 수 있다.
일 양상에 따르면, 기지국 트래픽 감시 장치는 송신 스펙트럼의 점유 대역폭을 측정하는 점유 대역폭 측정부를 더 포함할 수 있다.
한편, 일 양상에 따른 디지털 유닛과 라디오 유닛으로 분리된 직교 주파수 분할 다중 액세스(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기지국에 대한 라디오 유닛 감시 방법은 기지국의 하향 링크 송신 스펙트럼을 측정하는 단계, 송신 스펙트럼의 점유 대역폭 중에서 피크 값을 기준으로 소정 이내의 값을 가지는 모든 데이터 구간의 합을 유효 데이터 구간으로 추출하는 단계, 및 점유 대역폭과 유효 데이터 구간을 이용하여 자원 블록 사용률을 구하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 4세대 이동통신 기지국이 사용자들에게 전송하는 자원 블록 사용률을 현장에서 실시간으로 추출하고 이를 지속적으로 수집하여 데이터 폭주 등과 같은 자원의 비효율적 운용을 개선하는 효과가 창출되며, 이를 통해 라디오 유닛 장비의 과출력을 방지하여 수명 관리가 가능해진다.
또한 기지국의 변조 전후에서의 자원 블록 사용률에 대한 데이터 비교를 할 수 있어, LTE 이동통신 시스템의 이상 유무도 판단할 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 기지국 트래픽 감시 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기지국 트래픽 감시 장치의 블록도이다.
도 3은 점유 대역폭을 예시한 도면이다.
도 4는 유효 데이터 구간을 예시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 기지국 트래픽 감시 방법의 흐름도이다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 기지국 트래픽 감시 시스템의 블록도이다. 우선, 기지국은 중계기를 포괄하는 의미이다. 기지국(100)은 4세대 이동통신인 LTE 망에 구성되는 기지국으로서, OFDMA 방식을 사용하는 OFDMA 기지국이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국(100)은 디지털 유닛(110)과 라디오 유닛(120)을 포함한다. 디지털 유닛(110)과 라디오 유닛(120)은 분리 운용되며, 광케이블로 연결된다. 그리고 기지국 트래픽 감시 장치(200)는 라디오 유닛(120)의 부하를 판단하기 위해 기지국(100)의 하향 링크 트래픽을 실시간 감시한다. 일 양상에 따르면, 기지국 트래픽 감시 장치(200)는 하향 링크에서의 송신 스펙트럼을 분석하여 라디오 유닛(120)의 자원 블록(resource block, RB) 사용률을 실시간으로 파악한다.
OFDM은 상당히 많은 수의 협대역 부반송파를 사용한다. 주파수 영역(frequency domain)에서 부반송파의 기본 간격은 송신 및 수신 모두 15kHz 간격이다. 시간 영역(time domain)에서 한 프레임(frame)의 시간은 10ms로 되어 있고, 하나의 프레임에는 1ms 간격으로 10개의 서브프레임(sub-frame)이 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있으며, 한 슬롯의 시간은 0.5ms이다. 각 슬롯은 CP(cyclic prefix)를 포함한 7개(normal) 또는 6개(extended)의 OFDM 심벌들로 구성되어 있다. LTE에서 가장 작은 물리적 자원인 자원 엘리먼트(resource element)는 하나의 OFDM 심벌 및 하나의 부반송파로 이루어진다. 자원 엘리먼트들은 주파수축 상 12개의 연속된 부반송파와 시간 영역에서 하나의 슬롯인 0.5ms로 이루어진 RB를 만든다. 하나의 RB 대역폭은 180kHz(12×15kHz)이다. LTE에서 실제로 동적 스케줄링을 위한 기본 시간 영역 단위는 두 개의 연속된 슬롯(2개의 RB)으로 구성된 서브프레임이다. 물리계층 및 프로토콜을 포함하는 기본적인 무선 접속 규격은 하나의 LTE RF 반송파 위에 6개부터 100개까지의 RB들을 보낼 수 있도록 전송 대역폭을 설정할 수 있다. 이를 통해 채널 대역폭을 1.4MHz부터 20MHz까지 지원할 수 있도록 주파수의 유연성을 기본으로 가진다. 아래 표 1은 채널 대역폭에 따른 전송 대역폭 구성(RB 개수)을 나타낸다.
채널 대역폭(MHz) 1.4 3 5 10 15 20
전송 대역폭 구성(RB 개수) 6 15 25 50 75 100
전송 대역폭(MHz) 1.08 2.7 4.5 9 13.5 18
표 1에서 전송 대역폭을 주파수 대역으로 변환하여 표기하면 실제 RB가 전송되는 대역을 알 수 있다. LTE 표준에서는 하향링크 시 DC 부반송파가 존재하므로 1개의 부반송파 대역인 15kHz가 전송 대역폭에 더해진다.
도 2는 도 1에 도시된 기지국 트래픽 감시 장치의 블록도이고, 도 3은 점유 대역폭을 예시한 도면이며, 도 4는 유효 데이터 구간을 예시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기지국 트래픽 감시 장치(200)는 스펙트럼 측정부(210)와 점유 대역폭 측정부(220)와 유효 데이터 구간 추출부(230) 및 자원 블록 사용률 산출부(240)를 포함한다. 각각의 구성은 프로그램 코드로 구현되어 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 스펙트럼 측정부(210)는 기지국(100)의 라디오 유닛(120)에서의 하향 링크 송신 출력에 대한 커플링 신호를 입력받아 송신 스펙트럼을 측정한다. 일 실시예에 있어서, 스펙트럼 측정부(210)는 측정 모드로 스윕(sweep) 모드를 이용하여 송신 스펙트럼을 측정한다. 이때 스윕 스텝은 RB 대역폭인 180kHz 이내이다. 그리고 스윕 속도는 0.1ms/step 이상일 수 있다. 예를 들어, 스팬(SPAN)은 50MHz, 포인트(point)의 수는 500, 스윕 속도는 50ms/span으로 정해질 수 있다. 물리 채널에서 한 심볼의 길이는 normal CP인 경우 약 71us이고 extended CP인 경우 약 83us(Δf=15kHz)이므로, 포인트 간 스윕 속도는 한 심볼의 길이보다는 길어야 바람직하다. 짧으면, 한 심볼 내에서 포인트 수가 많아지기 때문에 불필요한 측정 및 시간 지연이 발생한다.
점유 대역폭 측정부(220)는 송신 스펙트럼의 점유 대역폭(occupied bandwidth)을 측정한다. 송신 스펙트럼을 분석하여 점유 대역폭을 측정하는 기술 자체는 잘 알려진 바와 같다. 그리고 점유 대역폭을 미리 알고 있는 경우에는 사용자가 직접 설정할 수 있다. 따라서, 점유 대역폭 측정부(220)는 구성에서 제외될 수 있다. 참고로, 도 3에 점유 대역폭을 예시하였다. 도 3에서 점유 대역폭 X는 9.0MHz이다.
유효 데이터 구간 추출부(230)는 송신 스펙트럼의 점유 대역폭 중에서 유효 데이터 구간을 추출한다. 일 실시예에 있어서, 유효 데이터 구간 추출부(230)는 점유 대역폭 중에서 피크 값(P)을 기준으로 (P-N)dB 이내의 값을 가지는 유효 데이터를 식별하고, 유효 데이터가 여러 개 있을 경우에는 이를 모두 합하여 유효 데이터 구간을 추출한다. 일 실시예에 있어서, 유효 데이터는 (P-N)dB 이내의 값을 가지는 360kHz 이상의 데이터, 즉 2개 이상의 연속된 RB이다. 그리고 N은 사용자에 의해 적절한 값으로 정해질 수 있다. 참고로, 도 4에 유효 데이터 구간을 예시하였다. 도 4에서 유효 데이터 구간 Y는 4.5MHz이다.
자원 블록 사용률 산출부(240)는 점유 대역폭(X)과 유효 데이터 구간(Y)을 이용하여 RB 사용률을 계산한다. 즉, 점유 대역폭에서 유효 데이터 구간이 차지하는 비율이 RB 사용률이 된다. 아래 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112015037261605-pat00001
도 5는 일 실시예에 따른 기지국 트래픽 감시 방법의 흐름도이다. 기지국 트래픽 감시 장치(200)는 라디오 유닛(120)의 하향 링크 송신 출력에 대한 커플링 신호를 입력받아 송신 스펙트럼을 측정한다(S100). 일 실시예에 있어서, 스윕 방식으로 송신 스펙트럼을 측정할 수 있다. 기지국 트래픽 감시 장치(200)는 송신 스펙트럼의 점유 대역폭을 측정한다(S200). 만일 점유 대역폭을 미리 알고 있는 경우에는 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 사용자에 의해 설정되는 경우에는 S200은 생략된다. 기지국 트래픽 감시 장치(200)는 송신 스펙트럼의 점유 대역폭 중에서 유효 데이터 구간을 추출한다(S300). 일 실시예에 있어서, 유효 데이터 구간 추출부(230)는 점유 대역폭 중에서 피크 값을 기준으로 소정 이내의 값을 가지는 데이터를 유효 데이터로 식별한다. 여기서 유효 데이터는 2개 이상의 연속된 RB일 수 있다. 다음으로, 기지국 트래픽 감시 장치(200)는 점유 대역폭과 유효 데이터 구간을 이용하여 RB 사용률을 계산한다(S400). 나아가, 기지국 트래픽 감시 장치(200)는 RB 사용률 데이터를 원격의 서버로 무선 전송할 수 있다. 이에 서버에서는 데이터를 지속적으로 수집하며, RU(120)의 데이터 트래픽, 즉 부하를 실시간으로 파악할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 기지국 110 : 디지털 유닛
120 : 라디오 유닛 200 : 기지국 트래픽 감시 장치
210 : 스펙트럼 측정부 220 : 점유 대역폭 측정부
230 : 유효 데이터 구간 추출부 240 : 자원 블록 사용률 산출부

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 디지털 유닛과 라디오 유닛으로 분리된 직교 주파수 분할 다중 액세스(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기지국의 하향 링크 트래픽을 감시하는 기지국 트래픽 감시 장치에 있어서,
    스윕(sweep) 모드로 기지국의 하향 링크 송신 스펙트럼을 측정하는 스펙트럼 측정부;
    송신 스펙트럼의 점유 대역폭 중에서 피크 값을 기준으로 소정 이내의 값을 가지는 모든 유효 데이터의 합을 유효 데이터 구간으로 추출하는 유효 데이터 구간 추출부; 및
    점유 대역폭과 유효 데이터 구간을 이용하여 자원 블록 사용률을 계산하는 자원 블록 사용률 산출부;를 포함하되,
    스윕 스텝은 자원 블록의 대역폭 이내이며, 스텝 간 스윕 속도는 한 심볼의 시간상 길이보다는 긴 기지국 트래픽 감시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    송신 스펙트럼의 점유 대역폭을 측정하는 점유 대역폭 측정부;
    를 더 포함하는 기지국 트래픽 감시 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 디지털 유닛과 라디오 유닛으로 분리된 직교 주파수 분할 다중 액세스(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기지국에 대한 라디오 유닛 감시 방법에 있어서,
    스윕(sweep) 모드로 기지국의 하향 링크 송신 스펙트럼을 측정하는 단계;
    송신 스펙트럼의 점유 대역폭 중에서 피크 값을 기준으로 소정 이내의 값을 가지는 모든 데이터 구간의 합을 유효 데이터 구간으로 추출하는 단계; 및
    점유 대역폭과 유효 데이터 구간을 이용하여 자원 블록 사용률을 구하는 단계;를 포함하되,
    스윕 스텝은 자원 블록의 대역폭 이내이며, 스윕 속도는 한 심볼의 시간상 길이보다는 긴 기지국 트래픽 감시 방법.
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