KR101674209B1 - 디지털 장치와 rf 장치간에 이더넷 데이터를 송수신하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

디지털 장치와 rf 장치간에 이더넷 데이터를 송수신하는 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기지국에서 디지털 장치와 적어도 하나 이상의 RF 장치 간의 통신 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 기저대역을 처리하며 적어도 두 개의 RF(Radio Frequency) 장치와 인터페이스하는 디지털 장치의 이더넷 데이터 송신 방법에 있어서, 무선 프레임을 구성하는 제1 서브 채널에 2 이상의 이더넷 채널의 위치 정보들을 설정하는 과정, 상기 위치 정보들을 이용하여, 상기 무선 프레임을 구성하는 제2 서브 채널들에서 상기 2 이상의 이더넷 채널을 할당하는 과정, 및 상기 적어도 두 개의 RF 장치에 상기 무선 프레임을 송신하는 과정을 포함하는 이더넷 데이터 송신 방법에 관한 것이다.

Description

디지털 장치와 RF 장치간에 이더넷 데이터를 송수신하는 방법 및 그 장치{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING ETHERNET DATA BETWEEN DIGITAL UNIT AND RF UNIT}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 기지국을 구성하는 디지털 장치와 RF 장치 간의 이더넷 데이터의 송수신 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
현재 무선 통신 시스템은 고속의 다양한 서비스 품질(Quality of Service: 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 무선 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network, 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network, 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
한편, 무선 통신 시스템을 지원하는 기지국은 크게 기저대역(Baseband)을 처리하는 디지털 장치(Digital Unit, 이하 'DU'라 칭함)와 RF의 아날로그 무선 신호를 처리하는 RF 장치(RF Unit, 이하 'RU'라 칭함)를 포함한다. 이처럼, 상기 기지국은 하나의 DU와 적어도 하나 이상의 RU로 구성되며, 상기 DU와 상기 적어도 하나 이상의 RU는 하나의 장치로 구성되거나 또는 일정 거리에서 분리하여 구성될 수 있다. 상기 DU와 분리되고 상기 DU의 제어를 받는 RU를 원격 RF 장치(Remote Radio Frequency Unit, 이하 'RRU'라 칭함)하며, 하나의 DU에 다수의 RRU를 연결하여 구성할 수 있다. 이때, 상기 하나의 DU와 상기 다수의 RRU는 스타(star) 구조 또는 캐스케이드(cascade) 구조로 결합될 수 있고, 광케이블에 의해 연결되어 기지국을 구성한다.
상기 DU 및 RRU에 대해서 다양한 통신 시스템들 간의 호환 및 연결(또는 인터페이스)을 위한 표준화가 진행되고 있으며, 이와 같은 표준화의 일 예로 공통 공중 무선 인터페이스(CPRI:Common Public Radio Interface, 이하 'CPRI'라 칭함)가 있다.
상기 CPRI 규격에 따른 CPRI 링크(link)는 실제 안테나를 통해 송수신 되는 I/Q(In-phase/Quadrature) 데이터, 제어 및 관리(Control & Management: 이하, C&M이라 칭함)를 위한 제어 데이터 및 동기 획득을 위한 동기(synchronous) 데이터를 포함하며, 상기 데이터들이 시간 영역(time domain)에서 다중화(multiplexing) 되어 송수신 된다.
하나의 DU와 다수의 RRU는 적어도 하나 이상의 CPRI 링크를 통해 연결(또는 인터페이스)되고, 하나의 CPRI 링크에는 하나의 C&M 채널이 존재한다. 상기 C&M 채널은 DU가 다수의 RRU의 동작을 제어 및 관리하기 위한 데이터를 전송하기 위해 할당된 채널이다. 현재, 상기 C&M 채널에는 이더넷, HDLC(High-level Data Link Control), UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)등이 사용될 수 있으나 주로 이더넷 채널이 사용된다.
한편, 하나의 DU에 캐스케이드 형상으로 연결된 다수의 RRU는 CPRI 링크의 이더넷 경로를 통해 제어 및 관리되기 때문에, 상기 다수의 RRU 각각은 이더넷 경로의 흐름 제어를 위해 이더넷 스위치를 구비한다.
현재, 하나의 CPRI 링크에는 하나의 이더넷 채널이 할당되어 있으며, 상기 이더넷 채널의 처리 용량은 하기 표 1과 같이 물리 계층 스펙에 정의된 CPRI 라인 비트율에 따라 정해져 있다.
CPRI 라인
비트율[ Mbit /s] 		제어 워드의
길이[ bit ] 		인덱스를 가진 바이트들을 구성하는 제어워드 최소 이더넷
전송률[ Mbit /s] 		최대 이더넷
전송률[ Mbit /s]
614.4 8 Z.X.0 0.48 21.12
1228.8 16 Z.X.0, Z.X.1 0.96 42.24
2457.6 32 Z.X.0, Z.X.1, Z.X.2, Z.X.3 1.92 84.48
3072.0 40 Z.X.0, Z.X.1, Z.X.2
Z.X.3, Z.X.4		 2.4 105.6
4915.2 64 Z.X.0, Z.X.1, Z.X.2
Z.X.3, Z.X.4, Z.X.5,
Z.X.6, Z.X.7		 3.84 168.96
6144.0 80 Z.X.0, Z.X.1, Z.X.2
Z.X.3, Z.X.4, Z.X.5,
Z.X.6, Z.X.7, Z.X.8
Z.X.9		 4.8 211.2
그런데, 현재 대부분의 상용 시스템에서 사용되는 이더넷 전송률은 10Mbps 이하이다. 즉, 상기 C&M 채널의 용도는 주로 RRU에 대한 제어 및 관리와 Remote Downloading 정도이며, 이와 관련하여 요구되는 용량은 10Mbps 이하이다.
하지만, 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 이더넷에 할당된 데이터 처리 용량은 CPRI 라인 비트율에 따라 최소 21.12Mbps에서 최대 211.2Mbps까지 할당된다. 즉, 초기 614.4Mbps의 CPRI 라인 비트율에서 지원하는 최대 이더넷 전송률(21.12Mbps)로 충분히 C&M 채널의 동작을 수행할 수 있으나, 6144.0Mbps의 CPRI 라인 비트율에서는 무려 211.2Mbps의 이더넷 채널이 할당되어 있음을 확인할 수 있다.
현재 사용하고 있는 이더넷 전송률의 기준을 10Mbps라 하면, 614.4 Mbps의 CPRI 라인 비트율을 갖는 이더넷 경로에서는 최대 이더넷 전송률이 21.2Mbps이므로 2개의 RRU를 연결할 수 있고, 2457.6 Mbps의 CPRI 라인 비트율 갖는 이더넷 경로에서는 최대 이더넷 전송률이 84.48Mbps이므로 8개의 RRU를 연결할 수 있다.
이처럼, 현재 이더넷 채널을 통한 데이터 송수신은 통신 인프라 사용 측면에서 큰 낭비 요소이다. 따라서, CPRI 링크에서 지원하는 이더넷 채널의 자원 낭비를 해결하기 위한 방안이 요구된다.
본 발명은 디지털 장치와 적어도 하나의 원격 RF 장치를 구비하는 기지국에서 다수의 이더넷 포인터를 사용하여 이더넷 데이터를 송수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 디지털 장치와 적어도 하나의 원격 RF 장치를 구비하는 기지국에서 다수의 이더넷 포인터를 설정하여 하나의 이더넷 채널을 다수의 이더넷 채널로 분할하고, 상기 분할된 다수의 이더넷 채널을 이용하여 이더넷 데이터를 송수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 기저대역을 처리하며 적어도 두 개의 RF(Radio Frequency) 장치와 인터페이스하는 디지털 장치의 이더넷 데이터 송신 방법에 있어서, 무선 프레임을 구성하는 제1 서브 채널에 2 이상의 이더넷 채널의 위치 정보들을 설정하는 과정; 상기 위치 정보들을 이용하여, 상기 무선 프레임을 구성하는 제2 서브 채널들에서 상기 2 이상의 이더넷 채널을 할당하는 과정; 및 상기 적어도 두 개의 RF 장치에 상기 무선 프레임을 송신하는 과정을 포함하는 이더넷 데이터 송신 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 기저대역을 처리하며 적어도 두 개의 RF(Radio Frequency) 장치와 인터페이스하여 이더넷 데이터 송신하는 디지털 장치에 있어서, 무선 프레임을 구성하는 제1 서브 채널에 2 이상의 이더넷 채널의 위치 정보들을 설정하는 제어부; 및 상기 위치 정보들을 이용하여, 상기 무선 프레임을 구성하는 제2 서브 채널들에서 상기 2 이상의 이더넷 채널을 할당하고, 상기 적어도 두 개의 RF 장치에 상기 무선 프레임을 송신하는 이더넷 인터페이스부를 포함하는 디지털 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 무선 신호를 처리하며 디지털 장치와 인터페이스하는 RF(Radio Frequency) 장치의 이더넷 데이터 수신 방법에 있어서, 상기 디지털 장치로부터 무선 프레임을 수신하는 과정; 상기 무선 프레임을 구성하는 서브 채널에 설정된 2 이상의 이더넷 채널의 위치 정보들로부터 상기 RF 장치에 할당된 이더넷 채널의 위치 정보를 검출하는 과정; 및 상기 검출된 위치 정보가 지시하는 이더넷 채널을 이용하여 이더넷 데이터를 검출하는 과정을 포함하는 이더넷 데이터 수신 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 무선 신호를 처리하며 디지털 장치와 인터페이스하여 이더넷 데이터를 수신하는 RF(Radio Frequency) 장치에 있어서, 상기 디지털 장치로부터 무선 프레임을 수신하고, 상기 무선 프레임을 구성하는 서브 채널에 설정된 2 이상의 이더넷 채널의 위치 정보들로부터 상기 RF 장치에 할당된 이더넷 채널의 위치 정보를 검출하고, 상기 검출된 위치 정보가 지시하는 이더넷 채널을 이용하여 이더넷 데이터를 검출하는 이더넷 인터페이스부를 포함하는 RF 장치를 제공한다.
본 발명은 CPRI에 할당된 하나의 이더넷 채널을 RRU의 형상에 따라 다수의 이더넷 채널로 분할하여 사용함으로써 이더넷 채널의 사용률을 향상시킬 수 있고, 하나의 이더넷 채널로 다수의 RRU를 위한 이더넷 경로를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 이더넷 흐름 제어용으로 RRU 각 단에서 사용하는 이더넷 스위치를 제거함으로써 시스템의 경제적 비용뿐만 아니라 시스템의 신뢰도를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성도;
도 2는 기지국에서 일반적인 C&M 채널의 인터페이스 구조를 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CPRI 무선 프레임의 구성도;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이퍼프레임(hyperframe)의 서브채널 구성도;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 C&M 채널의 인터페이스 구조를 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다수의 이더넷 포인터 설정을 도시한 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 DU에서 이더넷 채널을 할당하는 절차를 도시한 도면.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에서 DU는 BBU(BaseBand Unit) 또는 REC(Radio Equipment Control)으로 호칭될 수 있으며, 이에 대응하여 본 발명의 RRU는 RRH(Remote Radio Head) 또는 RE(Radio Equipment)로 호칭될 수도 있다.
본 발명은 기지국에서 다수의 이더넷 포인터를 이용하여 이더넷 데이터를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시 예에서는 다수의 이더넷 포인터를 설정하여 하나의 이더넷 채널을 다수의 이더넷 채널로 분할하고, 상기 분할된 다수의 이더넷 채널을 이용하여 이더넷 데이터를 송수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 기지국(100)은 디지털 장치(101)와 원격 RF 장치(121)를 포함한다. 상기 디지털 장치(DU, 101)는 모뎀부(100)와, 네트웍 IF(Intermediate Frequency) & 프로세서부(102)와, 시스템 클럭을 생성하는 GPS 클럭(Clock)부 (104)와, CPRI 처리부(106)를 포함하고, 상기 원격 RF 장치(RRU, 121)는 CPRI 처리부(120) 및 송수신 장치(122)를 포함한다. 선택적으로, 상기 디지털 장치(101)와 상기 원격 RF 장치(121)은 광 케이블(optic cable)에 의해 연결될 수 있다. 이하, 본 발명의 내용과 관련 없는 상기 DU(101) 및 RRU(121)의 다른 구성 요소들에 대해서는 생략하도록 한다.
상기 GPS 클럭부(104)는 시스템 클럭을 생성하여 모뎀부(100) 및 CPRI 처리부(106)로 입력한다. 상기 모뎀부(100)는 상기 GPS 클럭부(106)에서 입력되는 시스템 클럭 및 기준 클럭에 동기화된 IQ 샘플 데이터를 생성하여 상기 CPRI 처리부(106)로 전송한다.
상기 네트웍 IF & 프로세서 부(102)는 RRU(121)를 제어 및 관리하기 위한 데이터를 CPRI 처리부(106)로 전송한다.
상기 DU의 CPRI 처리부(106)는 상기 GPS 클럭부(104)로부터 입력되는 시스템 클럭에 동기를 맞추고, IQ(In-phase/Quadrature) 데이터와 제어 및 관리 데이터를 CPRI 무선 프레임에 매핑(Mapping)한다. 그리고, 상기 CPRI 무선 프레임을 소정의 비트로 부호화하고, 상기 부호화한 무선 프레임을 직렬화(Serialize)하여 RRU(121)로 전송한다.
상기 RRU의 CPRI 처리부(120)는 상기 DU(101)로부터 수신한 직렬화된 데이터를 병렬화(De-Serialize)하고, 상기 병렬화한 데이터를 소정의 비트로 복호화하여 상기 데이터를 재구성한다. 상기 CPRI 처리부(120)는 상기 데이터가 프레임 형태로 재구성되면, 상기 프레임에서 IQ 데이터와 제어 및 관리 데이터를 추출하여 상기 송수신 장치(122)로 전송한다.
여기서, 시스템 클럭은 프레임 형태의 데이터를 재구성할 때, 클럭 앤 데이터 복구(CDR: Clock and Data Recovery) 기능을 통해 추출하며, 기준 클럭은 상기 프레임의 동기화 및 타이밍 정보에서 추출한다.
도 2는 기지국에서 일반적인 C&M 채널의 인터페이스 구조를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 상기 기지국(200)은 하나의 DU(201)와 다수의 RRU(211_1 ~ 211_3)를 포함한다. 상기 하나의 DU(201)와 상기 다수의 RRU(211_1 ~ 211_3)는 캐스케이드 형상으로 결합되어 있으며, 상기 장치들 사이는 광 케이블에 의해 연결된다.
또한, 상기 하나의 DU와 상기 다수의 RRU는 적어도 하나 이상의 CPRI 링크를 통해 연결(또는 인터페이스)되고, 하나의 CPRI 링크에는 하나의 C&M 채널이 존재한다. 상기 CPRI 링크에서 C&M 채널을 지원하기 위해 이더넷 또는 HDLC 등이 사용될 수 있으나, 이하에서는 이더넷 채널이 사용됨을 가정하여 설명하도록 한다.
상기 DU(201)의 CPRI 처리부(203)는 이더넷 인터페이스부(205)와 직렬화 및 병렬화부(SERDES, 207)를 포함하고, 상기 RRU(211)의 CPRI 처리부(213) 역시 이더넷 인터페이스부(215)와 직렬화/병렬화부(SERDES, 217)를 포함한다. 이하, 설명의 편의상, 상기 CPRI 처리부(203, 213)의 다른 구성 요소들(상기 C&M 채널의 인터페이스와 관련이 없는)에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.
상기 이더넷 인터페이스부(205)는 다수의 RRU(211)를 제어하고 관리하기 위한 이더넷 데이터의 처리(processing)를 지원한다. 상기 이더넷 인터페이스부(205)는 이더넷 프로토콜 형태로 데이터 스트림을 다중화하며, CPRI 라인 비트율에 따라 최대 211.2 Mbps까지의 이더넷 전송률을 지원할 수 있다. 그리고, 상기 직렬화 및 병렬화부(207)는 상기 이더넷 인터페이스부(205)에서 입력되는 데이터와 다른 인터페이스부(미도시)에서 입력되는 데이터를 직렬화하고, 상기 직렬화된 데이터 스트림을 다수의 RRU(211_1~211_3)로 전송한다.
다수의 RRU(211_1~211_3)의 직렬화 및 병렬화부(217_1~217_3)는 상기 DU(201)로부터 전송된 데이터 스트림을 병렬화하여 이더넷 인터페이스부(215_1~215_3)로 제공하는 역할을 수행한다.
다수의 RRU(211_1~211_3)는 하나의 CPRI 링크의 이더넷 경로를 통해 제어 및 관리되기 때문에, 도 2에 의해 도시되는 일반적인 기지국에서의 다수의 RRU(211_1~211_3)의 이더넷 인터페이스부(215_1~215_3)는 이더넷 경로의 흐름 제어를 위해 이더넷 스위치(미도시)를 필요로 하며, 상기 다수의 RRU(211_1~211_3)는 상기 이더넷 스위치를 이용하여 자신에게 할당된 이더넷 데이터를 수신할 수 있었다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 CPRI 무선 프레임의 구조를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, CPRI 무선 프레임의 단위는 10ms이고, 상기 무선 프레임은 150개의 하이퍼프레임으로 구성된다. 그리고, 상기 하나의 하이퍼프레임은 256개의 기본 프레임(basic frame)들로 구성된다.
"W"는 기본 프레임 내의 워드의 인덱스를 나타내고, "Y"는 각 워드 내 바이트의 인덱스를 나타낸다. 그리고, 상기 기본 프레임의 인덱스는 "X"로 나타내며, 상기 기본 프레임은 시스템 내의 단일 칩 주기에 대응한다.
그리고, 각 하이퍼프레임의 인덱스는 "Z"로 나타내고, 하나의 하이퍼프레임은 66.67㎲에 대응한다. 상기 하이퍼프레임의 구조는 서로 다른 제어 흐름을 제어 시간 슬롯 상으로 다중화하는데 이용된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이퍼프레임의 서브채널 구조를 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 상기 하이퍼프레임의 서브채널은 CPRI 규격에 따라 여러 가지 프로토콜이 사용될 수 있도록 정의되어 있다. 상기 서브채널에 대한 인덱스 "Ns"는 0부터 63까지의 범위에 있고, 상기 서브채널 내의 제어 워드(Control Word: CW)의 인덱스 "Xs"는 4개의 가능한 값 0,1,2 및 3을 갖는다. 그리고, 하이퍼프레임 내의 각 제어 워드의 인덱스 "X"는 수학식 X = Ns+64*Xs로 표현된다.
도 4에 도시된 바와 같이, sync 바이트로 지칭되는 동기화 시간 마크
는 Xs=0 및 Ns=0에서 제 1 제어 워드/서브채널 CW0에 명백히 대응한다. 그리고, DU와 RRU 간의 동기화 및 타이밍은 상기 제어 워드 내에 포함된 sync 시간 마크를 검출하는 RRU에 의해 달성된다. 여기서, 매 하이퍼프레임의 시점에서의 시간 마크는 고유(unique)하지만 공지된 심볼일 수 있다.
서브채널 0은 하이퍼프레임 수(CW 1에서 HFN(Hyper Frame Number)) 및 무선 프레임 수(CW 2 및 CW3에서 BFN(NodeB Frame Number))를 실어 전송하고, 상기 BFN은 무선 인터페이스를 통해 송신되면 무선 신호에서 무선 프레임을 식별하는데 이용된다.
서브채널 1은 저속 C&M 링크를 포함하며, 여기서, 저속 C&M 링크는 HDLC에 기초하고, 1228.8 라인 비트율에서 0.24, 0.48 또는 0.96 Mbps의 대역폭을 갖는다. 그리고, 상기 저속 C&M 링크는 프로토콜 계층 L2+ 메시지를 반송하는 HDLC 프레임을 포함한다.
서브채널 2는 인터페이스 버전, 저속 C&M 링크 비트율, L1 제어, L1 상태를 포함하는 계층 1의 대역 내 프로토콜 정보를 포함한다. 그리고, 상기 서브채널 2의 최종 제어 워드는 18과 61 사이의 범위에 속하는 서브채널 수인 고속(fast) C&M 링크의 개시에 대한 지시자(이더넷 포인터) "p"를 포함한다. 여기서, 상기 이더넷 포인터는 상기 L1 대역 내 프로토콜 내의 정해진 위치에서 정의될 수 있다.
서브채널 3 내지 서브채널 15는 프레임 또는 다른 사용을 위해 예약되고, 서브채널 16 이상은 벤더 특정 정보를 포함한다.
벤더 특정 서브채널(Vendor specific subchannel)은 이더넷 포인터의 위치 정보(즉, 상기 이더넷 포인터가 지시하는 서브채널의 정보)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 이더넷 포인터가 지시하는 서브채널 이하의 모든 서브채널은 빠른(fast) C&M 채널을 위한 이더넷 채널을 위해 할당된다. 따라서, 상기 이더넷 포인터가 지시하는 서브채널 영역의 기본 프레임들에 이더넷 데이터를 할당할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 표1에 정의된 최대 이더넷 전송률은 CPRI 라인 비트율에 따라 이더넷 포인터의 위치를 최대로 두었을 때의 전송률을 정의한 것이다.
CPRI를 구성하는 64개의 서브채널들 중 이더넷 데이터를 전송하기 위해서 20번부터 63번까지의 서브채널을, 선택적으로는 아래에 위치한 서브채널부터(즉, 서브채널 인덱스의 내림차순으로), 사용할 수 있다. 즉, 상기 이더넷 데이터를 최대로 전송할 경우 상기 20번부터 63번까지의 서브채널들을 모두 사용하고, 최소한으로 전송할 경우 1개의 서브채널만 사용한다.
하지만, 전술한 바와 같이, 하나의 이더넷 포인터가 지시하는 이더넷 채널을 통한 데이터 송수신은 통신 인프라 사용 측면에서 큰 낭비 요소이다. 따라서, 이하 설명에서는 다수의 이더넷 포인터를 설정하여 하나의 이더넷 채널을 다수의 이더넷 채널로 분할하고, 상기 분할된 다수의 이더넷 채널을 이용하여 데이터를 송수신하는 기지국에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 C&M 채널의 인터페이스 구조를 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, 상기 기지국(500)은 하나의 DU(501)와 다수의 RRU(521_1 ~ 521_3)를 포함한다. 하나의 DU(501)와 다수의 RRU(521_1 ~ 521_3)는 캐스케이드 형상으로 결합되어 있으며, 상기 장치들 사이는 광 케이블에 의해 연결된다. 또한, 상기 하나의 DU와 다수의 RRU는 적어도 하나의 CPRI 링크를 통해 연결(또는 인터페이스)되고, 하나의 CPRI 링크에는 하나의 C&M 채널이 존재한다. 상기 CPRI 링크에서 상기 C&M 채널을 지원하기 위해 이더넷 또는 HDLC 등이 사용될 수 있으나, 이하에서는 이더넷 채널이 사용됨을 가정하여 설명하도록 한다.
상기 DU(501)의 CPRI 처리부(503)는 이더넷 인터페이스부(505), 제어부(507), 직렬화 및 병렬화부(SERDES, 507)를 포함하고, 상기 이더넷 인터페이스부(505)는 채널 포맷부(509)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 채널 포맷부(509)는 상기 이더넷 인터페이스부(505)의 내부뿐만 아니라 외부에 설치될 수 있음은 자명하다.
상기 제어부(507)는 C&M 채널을 지원하기 위해 이더넷 채널을 할당하고, 다수의 RRU와 관련된 프로토콜의 설정 정보를 상기 다수의 RRU에게 전파하는 역할을 수행한다.
구체적으로, 상기 제어부(507)는 DU에 연결된(즉, DU와 인터페이스하는) RRU의 개수에 따라 몇 개의 이더넷 채널을 사용할지 여부를 결정하고, 상기 결정된 정보를 상기 이더넷 인터페이스부(505)로 제공한다. 또한, 상기 제어부(507)는, 상기 서브 채널 2의 최종 제어 워드("P")에 또는 상기 벤더 특정 서브채널의 상응 영역에, 각각의 RRU 위치에 따라 적용되어야 할 이더넷 시작 포인터 값 및/또는 이더넷 종료 포인터 값을 설정(또는 기록)함으로써, 상기 이더넷 시작 포인터 및/또는 이더넷 종료 포인터의 정보가 다수의 RRU에게 전파되도록 한다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시에 따른 DU는, 상기 제어부(507)가 상기 설명한 바와 같이 임의의 서브채널에 다수의 이더넷 채널에 관련된 정보를 설정한 무선 프레임을 다수의 RRU에게 송신함으로써, 다수의 이더넷 채널을 이용한 C&M 채널의 송신을 가능케 한다..
이와 관련하여, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 이더넷 포인터 설정을 도시하고 있다. 도 6을 참조하면, 상기 제어부(507)는 하나의 이더넷 채널을 RRU의 형상(예를 들어, RRU의 개수, 배치 방식(star or cascade 등)에 따라 다수의 이더넷 채널로 분할하기 위해 다수의 이더넷 포인터를 설정한다. 즉, 상기 제어부(507)는 하이퍼프레임의 서브채널에 다수의 이더넷 시작 포인터와 이더넷 종료 포인터를 사용하여 다수의 이더넷 채널로 분할할 수 있고, 상기 분할된 다수의 이더넷 채널을 상기 DU와 연결된 RRU들에 할당할 수 있다.
상기 이더넷 인터페이스부(505)는 다수의 RRU(521_1~521_3)를 제어하고 관리하기 위한 이더넷 데이터의 처리(processing)를 지원한다. 상기 이더넷 인터페이스부(505)는 이더넷 프로토콜 형태로 각 RRU(521_1~521_3)의 이더넷 데이터 스트림을 다중화하여 전송하며, 최대 211.2 Mbps의 전송율까지 지원 가능하다.
상기 이더넷 인터페이스부(505)의 채널 포맷부(509)는 CPRI 무선 프레임의 특정 위치에 각각의 이더넷 데이터를 할당하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 상기 채널 포맷부(509)는 상기 제어부(507)로부터 제공된 다수의 이더넷 포인터에 관한 정보를 이용하여 하나의 이더넷 채널을 다수의 이더넷 채널로 분할하고, 상기 분할된 이더넷 채널에 대해 이더넷 데이터를 다중화 및 역 다중화하는 역할을 수행한다.
종래에는 CPRI 라인 비트율에 따라 20Mbps/40Mbps/80Mbps ~ 211Mbps까지 하나의 이더넷 채널로 설정하였지만, 본 발명의 실시 예에서는 DU에 연결된 RRU의 캐스케이드 형상에 따라 다수의 이더넷 채널을 설정하고, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제어부(507)에서 설정한 각 이더넷 채널의 시작 포인터와 종료 포인터에 따라 채널 포맷팅을 수행한다.
상기 직렬화 및 병렬화부(511)는 상기 이더넷 인터페이스부(505)에서 입력되는 데이터와 다른 인터페이스부(미도시)에서 입력되는 데이터를 직렬화하고, 상기 직렬화된 데이터 스트림을 다수의 RRU(521_1~521_3)로 전송한다.
다수의 RRU(521_1~521_3)의 직렬화 및 병렬화부(527_1~527_3)는 상기 DU(501)로부터 전송된 데이터 스트림을 병렬화하여 이더넷 인터페이스부(525_1~525_3)로 제공하는 역할을 수행한다.
기존의 일반적인 이더넷 인터페이스부는 이더넷 경로 흐름 제어를 위한 이더넷 스위치를 구비하지만, 본 발명의 실시 예에서 DU(501)와 다수의 RRU(521_1~521_3)가 미리 설정된 경로를 통해 직접적으로 인터페이스되기 때문에, 상기 이더넷 인터페이스부(525_1~525_3)는 이더넷 스위치가 없더라도 각각 자신의 이더넷 채널을 통하여 자신의 이더넷 데이터를 수신할 수 있게 된다.
즉, 상기 다수의 RRU(521_1~521_3)와 상기 DU(501)는 각각의 RRU에 할당된 이더넷 채널 정보를 공유한다. 상기 다수의 RRU(521_1~521_3) 각각은 상기 DU(501)로부터 전달받은 무선 프레임에서 자신에 할당된 이더넷 채널의 위치 정보를 검출하고, 상기 검출된 위치 정보를 이용하여 자신에게 할당된 이더넷 채널을 통해 이더넷 데이터를 수신한다. 따라서, 상기 다수의 RRU(521_1~521_3) 각각은 상기 DU(501)로부터 수신된 이더넷 데이터 중 자신에게 할당된 부분의 이더넷 데이터를 수신할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 CPRI에 할당된 하나의 이더넷 채널을 RRU의 형상에 따라 다수의 이더넷 채널로 분할하여 사용함으로써 이더넷 채널의 사용률을 향상시키고, 하나의 이더넷 채널로 다수의 RRU 경로를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 이더넷 흐름 제어용으로 RRU 각 단에서 사용하는 이더넷 스위치를 제거함으로써 시스템의 가격 및 설계 측면에서 경쟁력을 높일 수 있다. 한편, 시스템의 안정화 측면에서도, 기존의 이더넷 스위치를 사용할 경우 첫 번째 단의 프로세서나 스위치가 오작동할 경우 캐스케이드 방식으로 연결된 모든 C&M 채널의 경로가 단절될 수 있으나, 본 발명에서는 전단의 프로세서의 동작 유무와 관계없이 후단의 프로세서를 제어할 수 있어 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국에서 이더넷 채널을 할당하는 절차의 흐름을 도시하고 있다.
도 7을 참조하면, 702 단계에서, DU는 자신과 연결된 RRU의 형상(예를 들어, RRU의 개수, 배치 방식(star or cascade) 등)을 기초로 이더넷 데이터 전송을 위해 사용될 이더넷 채널의 개수를 결정한다. 즉, 상기 DU는 상기 RRU의 개수에 따라 몇 개의 이더넷 채널을 사용할지 여부를 결정한다.
상기 이더넷 채널의 개수가 결정되면, 704 단계에서 상기 DU는 다수의 RRU에 할당할 이더넷 채널을 구분하기 위한 다수의 이더넷 포인터를 설정하고, 상기 설정된 이더넷 포인터에 관한 정보를 상기 다수의 RRU로 전송한다. 따라서, 상기 DU와 다수의 RRU는 상기 다수의 이더넷 포인터에 관한 정보를 공유할 수 있고, 상기 다수의 RRU는 상기 DU로부터 수신된 이더넷 데이터 중 자신에게 할당된 부분의 이더넷 데이터를 검출할 수 있다. 여기서, 상기 다수의 이더넷 포인터 설정은 하이퍼프레임의 서브채널 영역에서 서브채널의 시작 포인터 값과 종료 포인터 값으로 정의될 수 있다.
706 단계에서, 상기 DU는 상기 다수의 이더넷 포인터를 사용하여 하나의 이더넷 채널을 다수의 이더넷 채널로 분할한다. 그리고, 708 단계에서, 상기 DU는 상기 분할된 다수의 이더넷 채널을 각각의 RRU에 할당한다.
이후, 710 단계에서, 상기 DU는 분할된 다수의 이더넷 채널을 이용하여 다수의 RRU에 이더넷 데이터를 전송한다. 즉, 상기 DU는 다수의 이더넷 채널을 이용하는 무선 프레임을 상기 다수의 RRU에 전송한다.
그러면 여기서 본 발명의 일 실시 예에 따른 DU에서 이더넷 데이터를 송신하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, DU의 제어부는 무선 프레임 내의 임의의 서브 채널에 2 이상의 이더넷 채널을 위한 위치 정보를 설정(또는 기록)한다. 선택적으로, 상기 임의의 서브 채널은, CPRI 무선 프레임을 구성하는 하이퍼 프레임의 두 번째 서브 채널에서 이더넷 포인터("P")를 위해 예약된 최종 제어 워드일 수 있다. 선택적으로, 상기 임의의 서브 채널은, CPRI 무선 프레임을 구성하는 하이퍼 프레임의 벤더 특정 서브채널일 수도 있다.
상기 DU의 이더넷 인터페이스부는 상기 설정된 위치 정보를 이용하여 2 이상의 RRU 각각에게 2 이상의 이더넷 채널을 각각 할당하고, 상기 할당된 이더넷 채널의 각 RRU의 이더넷 데이터를 담아 무선 프레임을 송신한다.
상기에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DU에서 이더넷 데이터를 송신하는 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 RRU에서 이더넷 데이터를 수신하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, RRU의 이더넷 인터페이스부는 RRU의 직렬화 및 병렬화부를 통하여 DU부터 무선 프레임를 수신한다.
상기 RRU의 이더넷 인터페이스부는, 상기 수신한 무선 프레임의 특정 서브 채널에 설정(또는 기록)된 다수의 이더넷 채널의 위치 정보로부터 자신(즉, 상기 RRU)에 할당된 이더넷 채널의 위치 정보를 검출한다. 선택적으로, 상기 특정 서브 채널은, CPRI 무선 프레임을 구성하는 하이퍼 프레임의 2번째 서브 채널에서 이더넷 포인터("P")를 위해 예약된 최종 제어 워드일 수 있다. 선택적으로, 상기 특정 서브 채널은, CPRI 무선 프레임을 구성하는 하이퍼 프레임의 벤더 특정 서브 채널일 수도 있다.
상기 RRU의 이더넷 인터페이스부는 상기 검출된 위치 정보가 지시하는 이더넷 채널을 통하여 자신을 위한 이더넷 데이터를 수신한다.
이상 전술한 과정을 통해, 본 발명은 다수의 이더넷 포인터를 설정하여 하나의 이더넷 채널을 다수의 이더넷 채널로 분할하고, 상기 분할된 다수의 이더넷 채널을 통해 이더넷 데이터를 전송함으로써 이더넷 채널의 사용률을 향상시킬 수 있다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술한 발명의 상세한 설명에서는 CPRI 정합 시스템에서 C&M 채널의 효율적 사용을 위한 구현 예를 보이고 있다. 하지만, 본 발명은 상기 CPRI 뿐만 아니라 모든 이더넷 경로 관련 기술에 대해서도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

Claims (26)

  1. 기저대역을 처리하며 적어도 두 개의 무선 주파수(RF: radio frequency) 장치들과 인터페이스하는 디지털 장치의 이더넷 데이터 송신 방법에 있어서,
    다수 개의 이더넷 포인터들을 기반으로 무선 프레임의 서브 채널에 제어 및 관리 데이터를 위한, 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들의 위치 정보를 설정하는 과정;
    상기 위치 정보를 기반으로, 상기 무선 프레임의 다음 서브 채널들에서 각각 상기 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들을 할당하는 과정; 및
    상기 적어도 두 개의 RF 장치들 각각으로 상기 무선 프레임을 송신하는 과정을 포함하는 이더넷 데이터 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 프레임은 공통 공중 무선 인터페이스(CPRI: common public radio interface) 무선 프레임을 포함함을 특징으로 하는 이더넷 데이터 송신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    위치 정보를 포함하는 상기 서브 채널은 벤더 특정 서브 채널을 포함함을 특징으로 하는 이더넷 데이터 송신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수 개의 이더넷 포인터들은 상기 무선 프레임의 다음 서브 채널들을 상기 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들로 구분하기 위한 이더넷 시작 포인터 및 이더넷 종료 포인터를 포함함을 특징으로 하는 이더넷 데이터 송신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이더넷 채널들을 할당하는 과정은,
    상기 다음 서브 채널들에서 상기 적어도 두 개의 RF 장치들에 대해 상기 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들을 할당하는 과정; 및
    상기 할당된 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들을 다중화하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이더넷 데이터 송신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 RF 장치는 원격 RF 장치(RRU: remote RF unit)를 포함함을 특징으로 하는 이더넷 데이터 송신 방법.
  7. 기저대역을 처리하고, 적어도 두 개의 무선 주파수(RF: radio frequency) 장치들과 인터페이스하며, 이더넷 데이터를 송신하는 디지털 장치에 있어서,
    다수 개의 이더넷 포인터들을 기반으로 무선 프레임의 서브 채널에 제어 및 관리 데이터를 위한, 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들의 위치 정보를 설정하는 제어부; 및
    상기 위치 정보를 기반으로, 상기 무선 프레임의 다음 서브 채널들에서 각각 상기 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들을 할당하고, 상기 적어도 두 개의 RF 장치들 각각으로 상기 무선 프레임을 송신하는 이더넷 인터페이스부를 포함하는 디지털 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무선 프레임은 공통 공중 무선 인터페이스(CPRI: common public radio interface) 무선 프레임을 포함함을 특징으로 하는 디지털 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    위치 정보를 포함하는 상기 서브 채널은 벤더 특정 서브 채널을 포함함을 특징으로 하는 디지털 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 다수 개의 이더넷 포인터들은 상기 무선 프레임의 다음 서브 채널들을 상기 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들로 구분하기 위한 이더넷 시작 포인터 및 이더넷 종료 포인터를 포함함을 특징으로 하는 디지털 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 이더넷 인터페이스부는:
    상기 다음 서브 채널들에서 상기 적어도 두 개의 RF 장치들에 대해 상기 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들을 할당하고, 상기 할당된 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들을 다중화하여, 상기 이더넷 채널들을 할당함을 특징으로 하는 디지털 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 RF 장치는 원격 RF 장치(RRU: remote RF unit)를 포함함을 특징으로 하는 디지털 장치.
  13. 무선 신호를 처리하며 디지털 장치와 인터페이스하는 무선 주파수(RF: radio frequency) 장치의 이더넷 데이터 수신 방법에 있어서,
    상기 디지털 장치로부터 무선 프레임을 수신하는 과정;
    상기 무선 프레임의 서브 채널에서 다수 개의 이더넷 포인트들을 기반으로 설정된, 제어 및 관리 데이터를 위한 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들 각각의 위치 정보로부터 상기 RF 장치에 할당된 이더넷 채널의 위치 정보를 검출하는 과정; 및
    상기 검출된 위치 정보에 의해 지시되는 이더넷 채널을 기반으로 이더넷 데이터를 검출하는 과정을 포함하는 이더넷 데이터 수신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 무선 프레임은 공통 공중 무선 인터페이스(CPRI: common public radio interface) 무선 프레임을 포함함을 특징으로 하는 이더넷 데이터 수신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    위치 정보를 포함하는 상기 서브 채널은 벤더 특정 서브 채널을 포함함을 특징으로 하는 이더넷 데이터 수신 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 다수 개의 이더넷 포인터들은 상기 무선 프레임에서 상기 RF 장치에 할당된 이더넷 채널의 위치를 지시하는 이더넷 시작 포인터 및 이더넷 종료 포인터를 포함함을 특징으로 하는 이더넷 데이터 수신 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 디지털 장치로부터 무선 프레임을 수신하는 과정은,
    상기 디지털 장치로부터 데이터 스트림을 수신하는 과정; 및
    상기 수신된 데이터 스트림을 역 다중화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 데이터 수신 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 RF 장치는 원격 RF 장치(RRU: remote RF unit)를 포함함을 특징으로 하는 이더넷 데이터 수신 방법.
  19. 무선 신호를 처리하고, 디지털 장치와 인터페이스하며, 이더넷 데이터를 수신하는 무선 주파수(RF: radio frequency) 장치에 있어서,
    상기 디지털 장치로부터 무선 프레임을 수신하고, 상기 무선 프레임의 서브 채널에서 다수 개의 이더넷 포인트들을 기반으로 설정된, 제어 및 관리 데이터를 위한 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들 각각의 위치 정보로부터 상기 RF 장치에 할당된 이더넷 채널의 위치 정보를 검출하고, 상기 검출된 위치 정보에 의해 지시되는 이더넷 채널을 기반으로 이더넷 데이터를 검출하는 이더넷 인터페이스부를 포함하는 RF 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 무선 프레임은 공통 공중 무선 인터페이스(CPRI: common public radio interface) 무선 프레임을 포함함을 특징으로 하는 RF 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    위치 정보를 포함하는 상기 서브 채널은 벤더 특정 서브 채널을 포함함을 특징으로 하는 RF 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 다수 개의 이더넷 포인터들은 상기 무선 프레임에서 상기 RF 장치에 할당된 이더넷 채널의 위치를 지시하는 이더넷 시작 포인터 및 이더넷 종료 포인터를 포함함을 특징으로 하는 RF 장치.
  23. 제19항에 있어서, 상기 이더넷 인터페이스부는,
    상기 디지털 장치로부터 데이터 스트림을 수신하고 역 다중화함으로써 상기 무선 프레임을 수신함을 특징으로 하는 RF 장치.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 RF 장치는 원격 RF 장치(RRU: remote RF unit)를 포함함을 특징으로 하는 RF 장치.
  25. 기지국에 있어서,
    다수 개의 이더넷 포인터들을 기반으로 무선 프레임의 서브 채널에 제어 및 관리 데이터를 위한, 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들의 위치 정보를 설정하는 제어부와, 상기 위치 정보를 기반으로, 상기 무선 프레임의 다음 서브 채널들에서 각각 상기 두 개 혹은 그 이상의 이더넷 채널들을 할당하고, 상기 무선 프레임을 송신하는 이더넷 인터페이스부를 포함하는 디지털 장치와;
    적어도 두 개의 무선 주파수(radio frequency: RF) 장치들을 포함하며,
    상기 적어도 두 개의 RF 장치들 각각은 상기 디지털 장치로부터 상기 무선 프레임을 수신하고, 상기 위치 정보를 검출하고, 상기 위치 정보에 의해 지시되는 이더넷 채널을 기반으로 이더넷 데이터를 검출하는 이더넷 인터페이스부를 포함함을 특징으로 하는 기지국.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 다수 개의 이더넷 포인터들은 상기 무선 프레임에서 상기 RF 장치에게 할당된 이더넷 채널의 위치를 지시하는 이더넷 시작 포인터 및 이더넷 종료 포인터를 포함함을 특징으로 하는 기지국.
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