KR101857057B1 - Lte 기지국 커버리지 확장 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LTE 시스템에서 기지국 커버리지 확장 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 LTE 단말을 사용하여 LTE 시스템에서 기지국 커버리지를 확장할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
개시된 기지국의 커버리지를 확장하기 위한 커버리지 확장 시스템은 LTE 통신방식을 이용하여 단말에 데이터 통신 서비스를 제공하는 기지국, 상기 LTE 기지국과 LTE 통신방식을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 커버리지 확장용 단말, 및 LTE 통신방식을 이용하여 단말에 데이터 통신 서비스를 제공하고, 상기 커버리지 확장용 단말과 LTE 통신방식 이외의 방식을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 커버리지 확장용 제 2 기지국을 포함하되, 상기 기지국, 상기 커버리지 확장용 단말, 및 상기 커버리지 확장용 제2 기지국 중 적어도 어느 하나는 상기 커버리지 확장용 단말의 상기 기지국으로부터 상기 커버리지 확장용 제2 기지국으로의 핸드오버를 방지하도록 설정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 쉽게 이동성을 제공할 수 있는 기지국의 커버리지 확장 방안을 제시함으로써 능동적으로 트래픽(traffic) 상황에 맞게 기지국의 커버리지를 확장할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

LTE 기지국 커버리지 확장 시스템 및 방법{System for extending eNodeB coverage of LTE system}
본 발명은 LTE 시스템에서 기지국 커버리지 확장 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 LTE 단말을 사용하여 LTE 시스템에서 기지국 커버리지를 확장할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 LTE(Long Term Evolution) 시스템과 같은 셀(cell) 구조의 통신 시스템에서는, 기지국(eNodeB)이 단말(UE)과 통신하여 데이터를 송, 수신할 수 있는 영역인 셀이라고 불리는 커버리지(coverage)를 규정할 수 있다. 기지국의 커버리지는 단말의 전송 전력, 기지국의 전송 전력, 주변 환경, 노이즈(noise) 상태 등 다양한 요소에 의하여 정해질 수 있지만 하나의 기지국이 지원할 수 있는 커버리지의 크기는 일정한 한계를 가진다. 따라서 기지국의 커버리지가 작다면 많은 기지국을 세워야만 어디에서도 통신이 가능하게 된다.
하지만, 많은 기지국을 세우는 것은 큰 비용을 쓰는 것이기 때문에 비용을 줄이기 위하여 기지국 대신 다른 것을 사용하여 커버리지를 확장하려는 방법들이 제시되었다. 몇 가지 예를 들면 RRH(Remote Radio Head)를 사용하여 기지국의 커버리지를 확장할 수 있는데, 이는 기지국을 디지털 유닛(Digital Unit)과 라디오 유닛(Radio Unit)으로 분리하고, 디지털 유닛에서 복수 개의 라디오 유닛과의 인터페이스(예를 들면 CPRI(Common Public Radio Interface))를 지원하거나 하나의 디지털 유닛과 복수 개의 라디오 유닛을 데이지 체인(daisy chain)으로 연결하여 하나의 기지국에 무선 신호를 송, 수신할 수 있는 복수 개의 라디오 유닛을 둠으로써 커버리지를 확장할 수 있다. 또한, 광케이블로 리피터(Repeater)를 연결해 커버리지를 확장하는 광 리피터, 기지국 및 단말에서 오는 신호를 받아 증폭시켜서 전달하는 방법으로 커버리지를 확장하는 ICS(Interference Cancellation System) 리피터, 또는 Demodulation/Modulation 및 Decoding/Encoding과 같은 베이스밴드(baseband) 신호 처리를 수행하면서 단말 및 기지국에서 오는 신호를 중계하는 중계기 등이 있을 수 있다.
그런데 RRH, 광 리피터 같은 유선을 이용한 커버리지 확장은 이동성을 지원할 수 없다는 단점이 있고, ICS 리피터나 중계기와 같은 무선을 이용한 방법도 이동 환경에서는 적용이 어렵다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 쉽게 이동성을 제공할 수 있는 커버리지 확장 시스템 및 방법을 제시하고, 특히 본 시스템에서 제시하는 커버리지 확장 방법에서 문제될 수 있는 핸드오버를 방지하는 방법을 제시하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기지국의 커버리지를 확장하기 위한 커버리지 확장 시스템은 LTE 통신방식을 이용하여 단말에 데이터 통신 서비스를 제공하는 기지국, 상기 LTE 기지국과 LTE 통신방식을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 커버리지 확장용 단말, 및 LTE 통신방식을 이용하여 단말에 데이터 통신 서비스를 제공하고, 상기 커버리지 확장용 단말과 LTE 통신방식 이외의 방식을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 커버리지 확장용 제2 기지국을 포함하되, 상기 기지국, 상기 커버리지 확장용 단말, 및 상기 커버리지 확장용 제2 기지국 중 적어도 어느 하나는 상기 커버리지 확장용 단말의 상기 기지국으로부터 상기 커버리지 확장용 제2 기지국으로의 핸드오버를 방지하도록 설정될 수 있다. 여기서 상기 LTE 통신방식 이외의 방식은 USB 통신, 시리얼(serial) 통신, 이더넷 통신 또는 무선 WiFi 통신 중의 어느 하나일 수 있다.
상기 커버리지 확장용 단말의 상기 기지국으로부터 상기 커버리지 확장용 제2 기지국으로의 핸드오버를 방지하기 위하여,
상기 기지국과 상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 서로 다른 주파수를 이용하여 단말에 데이터 통신 서비스를 제공하고, 상기 기지국과 상기 커버리지 확장용 제2 기지국 각각은 상대방의 사용 주파수를 이웃 주파수(neighbor frequency)로 등록하지 않도록 설정할 수 있고,
또는, 상기 기지국과 상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 서로 다른 주파수를 이용하여 단말에 데이터 통신 서비스를 제공하고, 상기 기지국은 상기 커버리지 확장용 제2 기지국을 핸드오버 또는 셀 재선택의 대상으로 고려하지 않는 블랙리스트(blacklist)로 등록할 수 있고,
또는, 상기 커버리지 확장용 단말에는 일반 단말과 상이한 PLMN(Public Land Mobile Network) ID(Identifier)가 설정되고, 상기 기지국은 상기 PLMN ID를 관리자 사용을 위한 PLMN ID가 아님으로 설정하고, 상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 상기 PLMN ID를 관리자 사용을 위한 PLMN ID로 설정할 수 있고,
또는, 상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 상기 커버리지 확장용 단말이 아닌 일반 단말들만 접속할 수 있도록 CSG(Closed Subscriber Group)을 설정할 수 있고,
또는, 상기 커버리지 확장용 단말은 접속할 CSG(Closed Subscriber Group)를 선택할 수 있고, 상기 커버리지 확장용 단말은 접속하고자 하는 CSG로 미리 설정된 이름을 설정하고, 상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 상기 커버리지 확장용 단말이 접속하고자 하는 CSG로 상기 미리 설정된 이름을 사용하여 핸드오버 하는 경우 핸드오버를 허용하지 않도록 설정할 수 있고,
또는, 상기 커버리지 확장용 단말의 단말 종류(UE Category)를 설정하고, 상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 핸드오버를 시도하는 단말의 단말 종류가 상기 커버리지 확장용 단말의 단말 종류와 동일하면 핸드오버를 허용하지 않도록 설정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 쉽게 이동성을 제공할 수 있는 기지국의 커버리지 확장 방안을 제시함으로써 능동적으로 트래픽(traffic) 상황에 맞게 기지국의 커버리지를 확장할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 방법에 의한 기지국 커버리지 확장 시 문제가 될 수 있는 핸드오버를 방지하는 방안을 제시함으로써 커버리지 확장의 안정화를 기하는 효과가 있다.
도 1는 LTE 기지국(eNodeB)에서의 커버리지 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말을 이용한 커버리지 확장 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이웃주파수 설정에 의한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙리스트 설정에 의한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버리지 확장용 단말(320)과 일반 단말(300, 310)에 상이한 PLMN ID를 설정함에 의한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CSG 설정에 의한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말이 선택한 CSG 이름을 바탕으로 한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 카테고리에 기반한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1는 LTE 기지국(eNodeB)에서의 커버리지 개념을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 기지국(100)에 대하여 단말(300)과 데이터를 송, 수신할 수 있는 영역인 커버리지(200)가 설정될 수 있다. 커버리지(200)는 다양한 요소에 의해서 그 크기가 변할 수 있다. 도 1에서는 기지국(100)을 중심으로 원형으로 단순하게 도시되어 있으나 주변 환경에 의하여 임의의 형태로 커버리지를 가질 수 있다. 개념상 기지국(100)은 커버리지(200) 내에 있는 단말에 한하여 통신할 수 있다. 즉 도 1의 경우에는 커버리지(200) 내에 있는 단말(300)과는 통신이 가능하나 커버리지(200) 바깥에 있는 단말(310)과는 통신이 불가능할 수 있다.
이러한 상황에서 단말(310)에 데이터 통신 서비스를 제공하기 위하여 다른 기지국을 세울 수도 있지만 또 다른 방법으로 기지국(100)의 커버리지를 확장함으로써 단말(310)이 기지국(100)과 통신하게 할 수 있다.
이를 위하여 본 발명은 LTE 단말 자체를 이용한 커버리지 확장 시스템 및 방법을 제시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말을 이용한 커버리지 확장 시스템을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LTE 단말을 이용한 커버리지 확장 시스템은 커버리지 확장용 단말(320) 및 커버리지 확장용 단말(320)과 접속하여 커버리지 확장용 단말(320)을 코어망과 접속하기 위한 백홀로 사용하는 커버리지 확장용 제2 기지국(110)을 포함할 수 있다. 즉, 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 커버리지 확장용 단말(320)을 이용하여 기지국(100)을 거쳐 코어망과 연결될 수 있다. 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 일반적인 마크로셀(macro cell) 기지국이라기 보다는 마크로셀 기지국보다 커버리지가 작은 스몰셀(small cell), 피코셀(pico cell), 또는 마이크로셀(micro cell) 기지국일 수 있다. 커버리지 확장용 단말(320)은 기지국(100)의 커버리지(200) 내에 위치하여 기지국(100)이 제공하는 LTE 통신방식을 이용한 데이터 통신 서비스를 받아 데이터 통신을 수행할 수 있다. 그리고 커버리지 확장용 제2 기지국(110)과는 LTE 통신방식을 제외한 USB 통신, 시리얼(serial) 통신, 이더넷 통신 또는 무선 WiFi 통신방식 등을 이용한 데이터 통신을 수행할 수 있다.
이처럼 커버리지 확장용 단말(320) 및 커버리지 확장용 제2 기지국(110)을 사용하면 기존 도 1에서 기지국(100)의 데이터 통신 서비스를 받을 수 없었던 단말(310)도 커버리지 확장용 제2 기지국(110)의 커버리지 내에 있게 되면 커버리지 확장용 제2 기지국(110), 커버리지 확장용 단말(320), 및 기지국(100)을 이용하여 데이터 통신 서비스를 받을 수 있게 된다. 즉, 기지국(100)의 커버리지가 확장되었다고 볼 수 있다.
이때 커버리지 확장용 단말(320)은 일반 핸드폰일 수도 있으나, 이와 다르게 USB 통신, 이더넷 통신 또는 WiFi 통신 기능을 가진 CPE(Customer Premises Equipment)일 수도 있다. 커버리지 확장용 제2 기지국(110) 또한 그 크기가 작을 수 있으므로, 커버리지 확장용 단말(320) 및 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 쉽게 이동할 수 있고, 트래픽 상황에 맞추어서 쉽게 이동하여 설치함으로써 커버리지를 쉽게 확장 변경할 수 있다.
본 발명에서 제시하는 LTE 단말을 이용한 커버리지 확장에서의 문제는 도 2에서 도시된 것과 같이 커버리지 확장용으로 사용되는 단말(320)의 위치는 기지국(100) 커버리지(200)의 외각(edge)일 가능성이 크다. 그러면 기지국(100)으로부터 온 상대적인 수신 신호의 세기(Reference Signal Received Power 또는 Received Signal Received Quality)가 커버리지 확장용 제2 기지국(110)에서 온 수신 신호의 세기보다 작을 수 있어 커버리지 확장용 단말(320)이 LTE 통신방식에 의한 핸드오버(handover)를 시도할 수 있다는 점이다. 즉, 일반적인 LTE 단말의 경우 여러 기지국에서 오는 신호의 수신 신호의 세기를 측정하여 수신 신호의 세기가 가장 큰 기지국으로 접속 또는 핸드오버를 시도한다. 그러므로 본 발명에서 제시하는 커버리지 확장 시스템의 경우에도 커버리지 확장용 단말(320)이 기지국(100)보다 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로부터 오는 수신 신호의 세기가 큰 경우, 처음에는 기지국(100)과 연결되어 있었다 하더라도 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로 핸드오버를 시도할 수 있다. 그렇게 되면 커버리지 확장이라는 목적을 달성할 수 없기 때문에 문제가 될 수 있고 이에 대한 해결 방안이 필요하다.
전술한 문제를 해결하기 위하여 몇 가지 방법이 제시될 수 있다.
<제 1 실시 예>
제 1 실시 예로서 기지국(100)과 커버리지 확장용 제2 기지국(110) 사이에서 핸드오버가 필요가 없는 경우이다. 즉, 커버리지 확장용 단말(320)을 제외한 다른 단말(300, 310)이 이동하더라도 기지국(100)과 커버리지 확장용 제2 기지국(110) 사이에는 핸드오버가 실행되지 않아도 되는 경우이다.
기지국(100)과 커버리지 확장용 제2 기지국(110)이 서로 다른 주파수 밴드(band)를 사용하는 경우(예를 들어 기지국(100)은 2.1GHz대 주파수 밴드를 사용하고 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 1.8GHz대 주파수 밴드를 사용)이거나 또는 같은 주파수 밴드를 사용하는 경우라도 서로 다른 주파수를 사용(예를 들어 2.1GHz 밴드 내에서 다운링크(Down Link) 통신을 위하여 기지국(100)은 2.125GHz 주파수 사용하고 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 2.145GHz 주파수 사용)하는 경우에는 핸드오버가 필요 없을 수 있다. 즉, LTE에서는 서비스를 제공하는 주파수 대역을 나타내기 위해 밴드와 각 밴드를 구별하는 번호인 EARFCN(EUTRA Absolute Radio Frequency Channel Number)를 사용한다. LTE 단말은 초기 접속을 위한 셀 탐색(cell search; 초기 접속을 위하여 주변의 기지국을 찾는 과정)을 설정된 밴드에서만 수행할 수 있고, 이러한 설정은 기본적으로 단말에 내장되어 있다. 그러므로 기지국(100)과 커버리지 확장용 제2 기지국(110)이 서로 다른 주파수를 사용하는 경우에는 서로 간의 핸드오버가 실행될 필요가 없을 수 있다.
이러한 경우에 기지국(100)과 커버리지 확장용 제2 기지국(110) 각각이 서로 상대방의 사용 주파수를 이웃 주파수(neighbor frequency)로 등록하지 않으면 핸드오버가 발생하지 않게 된다. 따라서, 기지국(100)에 접속되어 있는 커버리지 확장용 단말(320)이 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로 핸드오버가 발생하지 않게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이웃주파수 설정에 의한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 기지국(100)은 1번으로 식별되는 주파수 대역(101)을 사용하고 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 2번으로 식별되는 주파수 대역(111)을 사용할 수 있다. 그리고 기지국(100)은 이웃주파수로 3, 5, 6번으로 식별되는 주파수 대역만이 등록(101)되어 있고 커버리지 확장용 제2 기지국(110)이 사용하는 2번으로 식별되는 주파수 대역은 이웃주파수로 등록되어 있지 않다. 그러면 기지국(100)은 이웃주파수로 등록되어 있지 않은 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로의 핸드오버를 수행하도록 할 수 없으며, 따라서 커버리지 확장용 단말(320)의 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로의 핸드오버를 방지할 수 있다.
또 다른 방법으로 기지국(100)에서 커버리지 확장용 제2 기지국(110)을 블랙리스트(blacklist)로 등록할 수 있다. 블랙리스트로 등록된 해당 기지국에 대하여 기지국(100) 또는 단말은 핸드오버 또는 셀 재선택의 대상으로 고려하지 않게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙리스트 설정에 의한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 기지국(100)은 커버리지 확장용 제2 기지국(110)이 사용하는 2번으로 식별되는 주파수 대역을 블랙리스트로 등재(102)할 수 있다. 그러면 기지국(100)은 2번으로 식별되는 주파수 대역으로의 핸드오버를 실행하지 않기 때문에 커버리지 확장용 단말(320)의 커버리지 확장용 제2 기지국(320)으로의 핸드오버를 방지할 수 있다.
하지만, 전술한 2가지 방법으로 기지국(100) 및/또는 커버리지 확장용 제2 기지국(110)에 설정하는 것은 커버리지 확장용 단말(320)뿐만 아니라 일반적인 단말(300, 310)에 대한 핸드오버도 발생하지 않도록 막게 된다.
<제2 실시 예>
제2 실시 예로서 기지국(100)과 커버리지 확장용 제2 기지국(110) 사이에서 일반 단말(300, 310)에 의한 핸드오버가 필요한 경우이다. 즉 일반 단말(300, 310)의 경우에는 기지국(100)과 커버리지 확장용 제2 기지국(110) 사이에 핸드오버가 수행될 수 있다. 하지만, 커버리지 확장용 단말(320)은 핸드오버가 수행되면 안되고 항상 기지국(100)에 접속되어 있어야 한다.
이를 위하여 커버리지 확장용 단말(320)과 일반 단말(300, 310)이 서로 다른 PLMN(Public Land Mobile Network) ID를 설정할 수 있다. LTE망이 가입자(단말)를 식별할 수 있는 식별자로 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)가 있다. IMSI는 전 세계적으로 이동통신 가입자를 식별할 수 있는 식별자로 PLMN ID와 MSIN(Mobile Subscription Identification Number)으로 구성된다. 여기서 PLMN ID는 전 세계적으로 통신 사업자를 식별할 수 있는 식별자(일 예로서 대한민국 SKT는 MCC=450, MNC=05로 구성)이고, MSIN은 해당 통신사업자 내에서 가입자를 식별할 수 있는 식별자이다.
그리고 기지국(100, 110)은 특정 PLMN ID가 관리자 사용을 위한 것인지 가입자의 통신을 위한 것인지를 설정할 수 있다. 즉, 관리자 사용을 위한 PLMN ID의 경우에는 단말(300, 310, 320)이 접속을 위하여 사용할 수 없다.
이러한 점을 바탕으로 일반 단말(300, 310)에는 제1 PLMN ID를 가지는 IMSI를 부여하고, 커버리지 확장용 단말(320)에는 제2 PLMN ID를 가지는 IMSI를 부여할 수 있다. 그리고 기지국(100)은 제1 및 제2 PLMN ID에 대하여 관리자 사용을 위한 PLMN ID가 아님으로 설정하고, 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 제1 PLMN ID에 대하여는 관리자 사용을 위한 PLMN ID가 아님으로 설정하지만 제2 PLMN ID에 대하여는 관리자 사용을 위한 PLMN ID로 설정할 수 있다.
그러면 일반 단말(300, 310)의 경우에는 제1 PLMN ID를 가지고 접속을 시도하므로 기지국(100) 및 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로 접속할 수 있고, 핸드오버도 가능하다. 반면에 커버리지 확장용 단말(320)은 제2 PLMN ID를 가지고 접속함으로 기지국(100)은 접속을 허용하나 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 제2 PLMN ID가 관리자 사용을 위한 것으로 설정되어 있어 접속을 허용하지 않는다. 그러므로 커버리지 확장용 단말(320)은 기지국(100)에만 접속할 수 있고, 커버리지 확장용 제2 기지국(110)에는 LTE 통신방식을 이용하여 접속할 수 없다. 또한, 기지국(100)에서 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로의 핸드오버를 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버리지 확장용 단말(320)과 일반 단말(300, 310)에 상이한 PLMN ID를 설정함에 의한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일반 단말(300, 310)의 PLMN ID(303, 313)는 2로 설정되고, 커버리지 확장용 단말(320)의 PLMN ID(323)는 3으로 설정될 수 있다. 그리고 기지국(100)은 PLMN ID 2 및 3을 모두 단말용 PLMN ID로 설정(103)하고, 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 PLMN ID 2는 단말용으로 설정하고, PLMN ID 3은 관리자용으로 설정(113)할 수 있다. 그러면 커버리지 확장용 단말(320)은 기지국(100)으로만 접속할 수 있고, 접속한 후에도 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로의 핸드오버도 불가능하다.
또 다른 방법으로 CSG(Closed Subscriber Group)을 이용하는 방안이다. LTE 시스템에서 CSG는 접근 가능한 가입자(단말) 목록을 관리하는 개념이다. CSG를 사용하는 기지국은 사업자 서비스에 가입한 모든 가입자를 접속하도록 허용하지 않고 CSG에 포함되어 있는 가입자(단말)만을 접속 가능하도록 제어할 수 있다.
이를 바탕으로 기지국(100)은 모든 단말(300, 310, 320)이 접속 가능하도록 설정하고, 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 커버리지 확장용 단말(320)을 제외한 일반 단말(300, 310)들만 접속할 수 있도록 CSG를 설정할 수 있다. 그러면 일반 단말(300, 310)들은 기지국(100) 및 커버리지 확장용 제2 기지국(110)에 접속할 수 있지만, 커버리지 확장용 단말(320)은 기지국(100)에만 접속할 수 있다. 또한, 일반 단말(300, 310)의 경우에는 기지국(100) 및 커버리지 확장용 제2 기지국(110)에 모두 접속할 수 있으므로 핸드오버도 가능하다. 하지만, 커버리지 확장용 단말(320)은 기지국(100)에만 접속할 수 있기 때문에 기지국(100)에서 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로의 핸드오버를 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CSG 설정에 의한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일반 단말(300, 310)은 각각 2X 및 2Y의 IMSI를 가지고, 커버리지 확장용 단말(320)은 1Z의 IMSI를 가지고 있다. 그리고 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 CSG를 2X, 2Y를 포함하고, 1Z는 포함하지 않게 설정(114)할 수 있다. 그러면 CSG에 포함되지 않는 커버리지 확장용 단말(320)은 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로 접속할 수 없을 뿐만 아니라 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로 핸드오버할 수도 없다.
또 다른 방법으로서 단말이 어느 CSG에 접속할 것인지를 선택할 수 있는 경우에 hnb-Name 필드를 이용할 수 있다. hnb-Name은 단말을 사용하는 사용자가 자신이 원하는 CSG를 선택할 수 있도록 하기 위하여 사용자가 인식할 수 있는 문자로 된 이름을 의미한다. 그러므로 커버리지 확장용 단말(320)이 hnb-Name 필드에 미리 설정된 이름을 포함하여 접속 또는 핸드오버를 시도하면, 기지국(100)은 hnb-Name 필드의 내용에 상관없이 접속을 허용하고, 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 hnb-Name 필드에 미리 설정된 이름이 포함되어 있다면 접속 또는 핸드오버를 허용하지 않도록 설정함으로써 커버리지 확장용 단말(320)이 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로 접속 또는 핸드오버 하는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말이 선택한 CSG 이름을 바탕으로 한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 커버리지 확장용 단말(320)은 선택한 CSG를 나타내기 위하여 미리 설정된 이름인 'Extend'를 hnb-Name 필드에 가지고 있다. 그러면 접속시도나 핸드오버 시도 시에 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 hnb-Name 필드를 확인하고, hnb-Name 필드가 'Extend'이면 접속 또는 핸드오버를 허용하지 않는다. 이에 의해 커버리지 확장용 단말(320)의 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로의 핸드오버를 방지할 수 있다.
또 다른 방법으로서 단말 카테고리(UE Categories)를 이용할 수 있다. LTE 시스템은 단말의 카테고리를 최대 지원 가능한 데이터 전송량(Peak Data Rate)을 바탕으로 하기 표 1과 같이 8개로 분류하고 있다.
단말 종류 1 2 3 4 5 6 7 8
Peak Data Rates (Mbps) DL 10 50 100 150 300 300 300 3,000
UL 5 25 50 50 75 50 100 1,500
Bandwidth (MHz) 20 40 100
DL MIMO 지원 2x2 4x4 2x2 or 4x4 8x8
UL MIMO 지원 아니오 예
64QAM 지원 DL 예 예
UL 아니오 예 아니오 예
그런데 커버리지 확장용 단말(320)은 일반 단말들이 전송하는 데이터를 모아서 기지국(100)으로 전달하는 백홀(backhaul) 기능을 수행하여야 하기 때문에 일반 단말(300, 310)에 비해 더 높은 다운링크 및 업링크 데이터 전송 속도가 요구될 수 있다. 그래서, 커버리지 확장용 단말(320)은 표 1의 단말의 정류에서 5, 6, 7, 및 8에 해당하는 단말일 수 있다. 그러므로 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 단말의 종류가 5, 6, 7, 및 8에 해당하는 경우에는 접속을 불허하도록 설정함으로써 커버리지 확장용 단말(320)의 접속을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 카테고리에 기반한 핸드오버 방지 방법을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 일반 단말(300, 310)의 카테고리는 4 또는 5일 수 있다. 커버리지 확장용 단말(320)의 카테고리는 8일 수 있다. 커버리지 확장용 제2 기지국(110)은 단말의 카테고리가 8인 경우에 커버리지 확장용 단말로 판단하고 접속 또는 핸드오버를 허용하지 않는다. 그러면 카테고리가 8인 커버리지 확장용 단말(320)은 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로 접속 또는 핸드오버할 수 없다.
지금까지, LTE 시스템에서 커버리지 확장용 단말(320)과 커버리지 확장용 제2 기지국(110)의 연결을 이용한 기지국(100)의 커버리지 확장 방법을 제시하였다. 또한, 전술한 방법에서 문제될 수 있는 커버리지 확장용 단말(320)의 기지국(100)에서 커버리지 확장용 제2 기지국(110)으로의 접속 및 핸드오버를 방지하기 위한 다양한 방법을 제시하였다.
이러한 커버리지 확장 방법을 통해 쉽게 이동성을 제공할 수 있는 기지국의 커버리지 확장 방안을 제시함으로써 능동적으로 트래픽(traffic) 상황에 맞게 기지국의 커버리지를 확장할 수 있도록 하였다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 기지국
110: 커버리지 확장용 제2 기지국
200: 기지국(100)의 커버리지
210: 커버리지 확장용 제2 기지국(110)의 커버리지
300, 310: 일반 단말
320: 커버리지 확장용 단말

Claims (8)

  1. 기지국의 커버리지를 확장하기 위한 커버리지 확장 시스템으로서,
    LTE 통신방식을 이용하여 단말에 데이터 통신 서비스를 제공하는 기지국;
    상기 기지국과 LTE 통신방식을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 커버리지 확장용 단말; 및
    LTE 통신방식을 이용하여 단말에 데이터 통신 서비스를 제공하고, 상기 커버리지 확장용 단말과 LTE 통신방식 이외의 방식을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 커버리지 확장용 제2 기지국;을 포함하되,
    상기 기지국, 상기 커버리지 확장용 단말, 및 상기 커버리지 확장용 제2 기지국 중 적어도 어느 하나는 상기 커버리지 확장용 단말의 상기 기지국으로부터 상기 커버리지 확장용 제2 기지국으로의 핸드오버를 방지하도록 설정되는,
    기지국 커버리지 확장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LTE 통신방식 이외의 방식은 USB 통신, 시리얼(serial) 통신, 이더넷 통신 또는 무선 WiFi 통신 중의 어느 하나인,
    기지국 커버리지 확장 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국과 상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 서로 다른 주파수를 이용하여 단말에 데이터 통신 서비스를 제공하고, 상기 기지국과 상기 커버리지 확장용 제2 기지국 각각은 상대방의 사용 주파수를 이웃 주파수(neighbor frequency)로 등록하지 않도록 설정하여 상기 커버리지 확장용 단말의 상기 기지국으로부터 상기 커버리지 확장용 제2 기지국으로의 핸드오버를 방지하는,
    기지국 커버리지 확장 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기지국과 상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 서로 다른 주파수를 이용하여 단말에 데이터 통신 서비스를 제공하고, 상기 기지국은 상기 커버리지 확장용 제2 기지국을 핸드오버 또는 셀 재선택의 대상으로 고려하지 않는 블랙리스트(blacklist)로 등록하여 상기 커버리지 확장용 단말의 상기 기지국으로부터 상기 커버리지 확장용 제2 기지국으로의 핸드오버를 방지하는,
    기지국 커버리지 확장 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커버리지 확장용 단말에는 일반 단말과 상이한 PLMN(Public Land Mobile Network) ID(Identifier)가 설정되고,
    상기 기지국은 상기 PLMN ID를 관리자 사용을 위한 PLMN ID가 아님으로 설정하고,
    상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 상기 PLMN ID를 관리자 사용을 위한 PLMN ID로 설정하여,
    상기 커버리지 확장용 단말의 상기 기지국으로부터 상기 커버리지 확장용 제2 기지국으로의 핸드오버를 방지하는,
    기지국 커버리지 확장 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 상기 커버리지 확장용 단말이 아닌 일반 단말들만 접속할 수 있도록 CSG(Closed Subscriber Group)을 설정하여 상기 커버리지 확장용 단말의 상기 기지국으로부터 상기 커버리지 확장용 제2 기지국으로의 핸드오버를 방지하는,
    기지국 커버리지 확장 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커버리지 확장용 단말은 접속할 CSG(Closed Subscriber Group)를 선택할 수 있고,
    상기 커버리지 확장용 단말은 접속하고자 하는 CSG로 미리 설정된 이름을 설정하고,
    상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 상기 커버리지 확장용 단말이 접속하고자 하는 CSG로 상기 미리 설정된 이름을 사용하여 핸드오버 하는 경우 핸드오버를 허용하지 않도록 설정하여 상기 커버리지 확장용 단말의 상기 기지국으로부터 상기 커버리지 확장용 제2 기지국으로의 핸드오버를 방지하는,
    기지국 커버리지 확장 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 커버리지 확장용 단말의 단말 종류(UE Category)를 설정하고,
    상기 커버리지 확장용 제2 기지국은 핸드오버를 시도하는 단말의 단말 종류가 상기 커버리지 확장용 단말의 단말 종류와 동일하면 핸드오버를 허용하지 않도록 설정하여 상기 커버리지 확장용 단말의 상기 기지국으로부터 상기 커버리지 확장용 제2 기지국으로의 핸드오버를 방지하는,
    기지국 커버리지 확장 시스템.
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