KR101863705B1 - 이동 통신 회사의 설비투자비용과 영업비용을 감소시킬 수 있는 최적의 무선 백홀망 설계 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 무선 백홀망 설계 장치 및 이의 동작 방법은 스몰 셀 기지국들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 후보 영역에서 M개의 후보 위치들을 선택한 후 상기 M개의 후보 위치들 각각과 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하고, 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들을 선택한 후 선택된 후보 위치들 중에서 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정함으로써, 지역에서의 최적의 매크로 셀 기지국 건설 위치를 결정하고, 이에 따라, 결정된 위치에 매크로 셀 기지국을 건설함으로써 이동 통신 회사의 설비투자비용과 영업비용을 감소시키고, 도서 및 산간지역 등 인구 희소 지역에 위치한 음영 지역에도 보편적인 이동 통신 서비스를 제공하는 것을 가능하게 할 수 있다.

Description

이동 통신 회사의 설비투자비용과 영업비용을 감소시킬 수 있는 최적의 무선 백홀망 설계 장치 및 이의 동작 방법{APPARATUS FOR DESIGNING OPTIMAL WIRELESS BACKHAUL NETWORK TO REDUCE CAPITAL INVESTMENT COST AND OPERATING COST OF MOBILE COMMUNICATION COMPANY AND OPERATION METHOD THEREROF}
본 발명은 음영 지역에서 최적의 매크로 셀 기지국 건설 위치를 결정함으로써 이동 통신 회사의 설비투자비용과 영업비용을 감소시킬 수 있는 최적의 무선 백홀망 설계 장치 및 이의 동작 방법에 대한 것이다.
무선 통신(Radio Communication)이 음성 트래픽 위주의 통신에서 멀티미디어 트래픽을 포함하는 통신으로 급속하게 발전함에 따라, 수백 Mbps(Megabytes per second) 이상을 전송하기 위한 백홀 링크가 점차 늘어났다. 최근, 5G 이동 통신 등 차세대 이동 통신이 등장함에 따라 수 Gbps(Gigabytes per second) 이상의 무선 전송 필요성이 증대되어 수백MHz 이상의 대역폭 확보가 용이한 밀리미터파 대역의 주파수가 주목을 받고 있고, 이 대역을 활용한 무선 백홀 형성에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 여기서 밀리미터파는 주파수가 30GHz 이상인 전자기파를 의미하며 (30~300GHz), 현재 28GHz, 38GHz, 60GHz, 70GHz 등의 주파수를 5G 이동 통신망에 이용할 주파수로 고려하고 있다.
이러한 밀리미터파 대역은 기존의 4G 주파수 대역에 비해 대기 중 전송 손실이 높고 회절성이 떨어져, 일반적으로 다수의 안테나를 이용하여 전파를 원하는 방향으로 집중하는 빔포밍(Beamforming) 기술을 무선 전송에 활용하고 있다.
이에 따라, 이러한 밀리미터파를 활용한 5G 이동통신에서는, 높은 전송 송신 비율과 떨어지는 회절성으로 인해 발생하는 많은 음영 지역을 메우기 위하여 많은 수의 스몰 셀(Small-cell)을 요구하게 되므로, 설비투자비용과 영업비용이 증가할 가능성이 있다.
이의 대안으로, 밀리미터파 대역에 기반한 빔포밍 기술을 이용하는 매크로 셀(Macro-cell) 기지국과 스몰 셀 기지국 사이의 무선 백홀 기술이 주목을 받고 있다.
다만, 밀리미터파 대역에 기반한 빔포밍 기술을 이용하여 매크로 셀 기지국과 스몰 셀 기지국 사이에 무선 백홀망을 구현하더라도, 매크로 셀 기지국의 건설 위치에 따라 매크로 셀 기지국과 스몰 셀 기지국 사이에 간섭 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 밀리미터파 대역에 기반한 빔포밍 기술을 이용하는 매크로 셀 기지국과 스몰 셀 기지국 사이의 무선 백홀 기술을 활용하기 위해서는, 음영 지역에서 최적의 매크로 셀 기지국 건설 위치를 결정하는 것이 중요하다.
본 발명에 따른 무선 백홀망 설계 장치 및 이의 동작 방법은 스몰 셀 기지국들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 후보 영역에서 M개의 후보 위치들을 선택한 후 상기 M개의 후보 위치들 각각과 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하고, 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들을 선택한 후 선택된 후보 위치들 중에서 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정함으로써, 지역에서의 최적의 매크로 셀 기지국 건설 위치를 결정하고, 이에 따라, 결정된 위치에 매크로 셀 기지국을 건설함으로써 이동 통신 회사의 설비투자비용과 영업비용을 감소시키고, 도서 및 산간지역 등 인구 희소 지역에 위치한 음영 지역에도 보편적인 이동 통신 서비스를 제공하는 것을 가능하게 하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치는 N - 상기 N은 1 이상의 정수 - 개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 다수의 스몰 셀 기지국들의 개수 및 위치 정보를 저장하고 있는 정보 저장부, 상기 스몰 셀 기지국들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 후보 영역에서 M - 상기 M은 1 이상의 정수 - 개의 후보 위치들을 선택하는 후보 위치 선택부, 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하는 무선 통신 연결 확률 연산부 및 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들을 선택한 후 선택된 후보 위치들 중에서 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정하는 건설 위치 결정부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법은 N - 상기 N은 1 이상의 정수 - 개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 다수의 스몰 셀 기지국들의 개수 및 위치 정보를 저장하고 있는 정보 저장부를 유지하는 단계, 상기 스몰 셀 기지국들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 후보 영역에서 M - 상기 M은 1 이상의 정수 - 개의 후보 위치들을 선택하는 단계, 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하는 단계 및 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들을 선택한 후 선택된 후보 위치들 중에서 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 무선 백홀망 설계 장치 및 이의 동작 방법은 스몰 셀 기지국들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 후보 영역에서 M개의 후보 위치들을 선택한 후 상기 M개의 후보 위치들 각각과 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하고, 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들을 선택한 후 선택된 후보 위치들 중에서 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정함으로써, 지역에서의 최적의 매크로 셀 기지국 건설 위치를 결정하고, 이에 따라, 결정된 위치에 매크로 셀 기지국을 건설함으로써 이동 통신 회사의 설비투자비용과 영업비용을 감소시키고, 도서 및 산간지역 등 인구 희소 지역에 위치한 음영 지역에도 보편적인 이동 통신 서비스를 제공하는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 스몰 셀 기지국들을 포함하는 스몰 셀 기지국 클러스터 및 후보 영역을 예시한 도면이다.
도 3은 스몰 셀 기지국 클러스터가 모델링된 원형 클러스터와 후보 위치를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 이러한 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였으며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서 상에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치(100)의 구조를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 백홀망 설계 장치(100)는 정보 저장부(110), 후보 위치 선택부(120), 무선 통신 연결 확률 연산부(130), 건설 위치 결정부(140) 및 건설 위치 송신부(150)를 포함한다.
먼저, 정보 저장부(110)는 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 다수의 스몰 셀 기지국(SBS: Small-cell Base Station)들의 개수 및 위치 정보를 저장한다. 여기에서, N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 다수의 스몰 셀 기지국(SBS)들은 서로 연결되어 유선 통신을 수행할 수 있다. 상기 N은 1 이상의 정수이다.
예를 들어, 정보 저장부(110)는 하기 표 1과 같이 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 다수의 스몰 셀 기지국(SBS: Small-cell Base Station)들의 개수 및 위치 정보를 저장할 수 있다.
클러스터 번호 개수 스몰 셀 기지국 위치
SBS 1 SBS 2 SBS 3 SBS 4 …
클러스터 1 6 a11, b11 a12, b12 a13, b13 a14, b14 …
클러스터 2 7 a21, b21 a22, b22 a23, b23 a24, b24 …
클러스터 3 8 a31, b31 a32, b32 a33, b33 a34, b34 …
클러스터 4 9 a41, b41 a42, b42 a43, b43 a44, b44 …
… … … … … … …
표 1에 예시된 바와 같이, 정보 저장부(110)에는 클러스터 1의 경우 스몰 셀 기지국의 개수가 6개이고, 이들 각각의 위치가 (a11, b11), (a12, b12), (a13, b13) 및 (a14, b14)로 저장되어 있고, 클러스터 2의 경우 스몰 셀 기지국의 개수가 7개이고, 이들 각각의 위치가 (a21, b21), (a22, b22), (a23, b23) 및 (a24, b24)로 저장되어 있고, 클러스터 3의 경우 스몰 셀 기지국의 개수가 8개이고, 이들 각각의 위치가 (a31, b31), (a32, b32), (a33, b33) 및 (a34, b34)로 저장되어 있고, 클러스터 4의 경우 스몰 셀 기지국의 개수가 9개이고, 이들 각각의 위치가 (a41, b41), (a42, b42), (a43, b43) 및 (a44, b44)로 저장되어 있음을 알 수 있다.
또한, 정보 저장부(110)는 지도 데이터를 저장한다. 여기서, 지도 데이터는 행정 구역별로 구획되어 있고, 각 행정 구역별로 장애물 밀도 확률(β)이 매칭되어 있다. 즉, 정보 저장부(110)는 사전 설정된 구역별로 장애물 밀도 확률(β)이 매칭되어 있는 지도 데이터를 저장한다.
예를 들어, 정보 저장부(110)는 사전 설정된 구역 1에 0.01의 장애물 밀도 확률(β)이 매칭되어 있고, 사전 설정된 구역 2에 0.005의 장애물 밀도 확률(β)이 매칭되어 있고, 사전 설정된 구역 3에 0.0025의 장애물 밀도 확률(β)이 매칭되어 있고, 사전 설정된 구역 4에 0.001의 장애물 밀도 확률(β)이 매칭되어 있는 지도 데이터를 저장할 수 있다. 여기에서, 예를 들어, 사전 설정된 구역 1은 서울, 사전 설정된 구역 2는 경기도, 사전 설정된 구역 3은 강원도 사전 설정된 구역 4는 충청도일 수 있다. 즉, 정보 저장부(110)에는 고층 빌딩과 같은 장애물이 존재할 가능성이 높은 곳의 장애물 밀도 확률(β)은 장애물이 존재할 가능성이 낮은 곳의 장애물 밀도 확률(β) 보다 높게 매칭되어 있을 수 있다.
후보 위치 선택부(120)는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 후보 영역에서 M개의 후보 위치들을 선택한다. 여기서, 사전 설정된 거리는 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들 각각의 커버 반경일 수 있다. 이에 따라, 후보 영역은 음영 지역일 수 있다. 상기 M은 1 이상의 정수이다.
도 2에 예시된 바와 같이, 후보 위치 선택부(120)는 클러스터 1(210)에 스몰 셀 기지국 1(211), 스몰 셀 기지국 2(213), 스몰 셀 기지국 3(215) 및 스몰 셀 기지국 4(217)이 포함되어 있고, 클러스터 2(220)에 스몰 셀 기지국 5(221), 스몰 셀 기지국 6(223), 스몰 셀 기지국 7(225) 및 스몰 셀 기지국 8(227)이 포함되어 있고, 클러스터 3(230)에 스몰 셀 기지국 9(231), 스몰 셀 기지국 10(233), 스몰 셀 기지국 11(235) 및 스몰 셀 기지국 12(237)이 포함되어 있고, 클러스터 4(240)에 스몰 셀 기지국 13(241), 스몰 셀 기지국 14(243), 스몰 셀 기지국 15(245) 및 스몰 셀 기지국 16(247)이 포함되어 있는 경우, 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역(250)을 검색한 후 상기 후보 영역(250)에서 M개의 후보 위치들을 선택할 수 있다. 여기에서, 도 2는 간명한 설명을 위해 각 클러스터들(210, 220, 230 및 240)로 둘러싸인 영역을 후보 영역(250)으로 예시하였으나, 이는 예시일 뿐, 후보 영역은 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 영역, 즉, 음영 지역이다.
구체적으로, 후보 위치 선택부(120)는 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 격자 형태의 M개의 서브 후보 영역들로 분할하고, 상기 M개의 서브 후보 영역들의 중심 위치들을 M개의 후보 위치들로 선택할 수 있다. 여기에서, 후보 위치 선택부(120)는 후보 영역을 가로 괘선들 간의 간격과 세로 괘선들 간의 간격이 서로 동일한 정방형의 M개의 서브 후보 영역들로 분할할 수 있으며, 가로 괘선들 간의 간격과 세로 괘선들 간의 간격은 매크로 셀 기지국(MBS: Macro-cell Base Station)의 커버 반경보다 작을 수 있다.
도 2에 예시된 바와 같이, 후보 위치 선택부(120)는 상기 후보 영역(250)을 격자 형태의 M개의 서브 후보 영역들로 분할하고, 상기 M개의 서브 후보 영역들의 중심 위치들을 M개의 후보 위치들로 선택할 수 있다.
무선 통신 연결 확률 연산부(130)는 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산한다.
이때, 무선 통신 연결 확률 연산부(130)는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들의 개수 및 위치 정보를 이용하여, 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들을 중심 위치, 반경 및 스몰 셀 기지국 밀도를 가지는 N개의 원형 클러스터들로 모델링한 후 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 원형 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산할 수 있다. 여기에서, 상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 중심 위치는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들의 중심 지점이고, 상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 반경은 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들 중 상기 중심 위치로부터 가장 멀리 떨어진 스몰 셀 기지국까지의 거리이고, 상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 스몰 셀 기지국 밀도는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 스몰 셀 기지국들의 상기 개수를 상기 반경을 가지는 원의 면적으로 나눈 값이다.
도 3에 예시된 바와 같이, 무선 통신 연결 확률 연산부(130)는 클러스터 1(210)에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들(211 내지 217)의 개수 및 위치 정보를 이용하여, 상기 클러스터 1(210)을 중심 위치(320), 반경(330) 및 스몰 셀 기지국 밀도(λ)를 가지는 원형 클러스터 1(310)로 모델링한다. 여기에서, 거리(340)는 중심 위치(320)로부터 j번째 후보 위치(350) 간의 거리일 수 있다. 여기서, j는 1 이상 M 이하의 정수이다.
이때, 무선 통신 연결 확률 연산부(130)는 하기 수학식 1을 이용하여 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 원형 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산할 수 있다.
Figure 112017072539176-pat00001
여기서, Pj,k는 상기 M개의 후보 위치들 중 j번째 후보 위치와 상기 N개의 원형 클러스터들 중 k번째 원형 클러스터 간의 무선 통신 연결 확률이고, λk는 상기 k번째 원형 클러스터의 스몰 셀 기지국 밀도이고, Rk는 상기 k번째 원형 클러스터의 반경이고, βj,k는 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 장애물 밀도 확률이고, Lj,k는 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 거리이다.
여기서, 무선 통신 연결 확률 연산부(130)는 상기 정보 저장부(110)에 저장되어 있는 상기 지도 데이터에서 상기 k번째 원형 클러스터의 중심 위치 및 상기 j번째 후보 위치에 대응하는 장애물 밀도 확률(βj,k)을 결정한 후 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 무선 통신 연결 확률(Pj,k)을 연산할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 연결 확률 연산부(130)는 k번째 원형 클러스터의 중심 위치 및 상기 j번째 후보 위치가 사전 설정된 구역 1에 위치하는 경우, 0.01을 장애물 밀도 확률(βj,k)로 결정한 후 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 무선 통신 연결 확률(Pj,k)을 연산하며, 상기 k번째 원형 클러스터의 중심 위치가 사전 설정된 구역 1에 위치하고, 상기 j번째 후보 위치가 사전 설정된 구역 2에 위치하는 경우, 0.01과 0.005의 중간 값인 0.075를 장애물 밀도 확률(βj,k)로 결정한 후 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 무선 통신 연결 확률(Pj,k)을 연산할 수 있다.
건설 위치 결정부(140)는 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들을 선택한 후 선택된 후보 위치들 중에서 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정할 수 있다. 여기에서, 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률은 1 - 10-3 이상일 수 있다.
또한, 건설 위치 결정부(140)는 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들이 다수인 경우, 선택된 후보 위치들 중에서 상기 후보 영역의 중심 지점에 가장 인접한 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국(MBS)의 건설 위치로 결정할 수 있다.
건설 위치 송신부(150)는 상기 결정된 매크로 셀 기지국(MBS)의 건설 위치를 사용자의 단말(160)에 송신할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치(100)는 스몰 셀 기지국(SBS)들의 위치 정보에 기초하여 M개의 후보 위치들을 선택한 후 상기 M개의 후보 위치들 각각과 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하고, 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들을 선택한 후 선택된 후보 위치들 중에서 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국(BBS)의 건설 위치로 결정함으로써, 후보 영역에서의 최적의 매크로 셀 기지국 건설 위치를 결정하고, 이에 따라, 결정된 위치에 매크로 셀 기지국(MBS)을 건설함으로써 이동 통신 회사의 설비투자비용과 영업비용을 감소시키고, 도서 및 산간지역 등 인구 희소 지역에 위치한 음영 지역에도 보편적인 이동 통신 서비스를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치(100)의 후보 위치 선택부(120)는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 검색된 후보 영역의 넓이가 사전 설정된 기준 넓이 이하인 경우, 상기 후보 영역에서 1개의 후보 위치를 선택한다. 여기서, 사전 설정된 기준 넓이는 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들의 사전 설정된 커버 반경에 따라 형성되는 원형 영역의 넓이일 수 있다. 그리고, 상기 1개의 후보 위치는 상기 검색된 후보 영역의 중심 위치일 수 있다.
이후, 건설 위치 결정부(140)는 상기 1개의 후보 위치를 스몰 셀 기지국(SBS)의 건설 위치로 결정하며, 건설 위치 송신부(150)는 상기 결정된 스몰 셀 기지국(SBS)의 건설 위치를 사용자의 단말(160)에 송신할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치(100)는 후보 영역의 넓이가 사전 결정된 기준 넓이보다 작을 경우, 상기 후보 영역에 매크로 셀 기지국(BBS)이 아닌 스몰 셀 기지국(SBS)을 건설한 것을 사용자에게 제안하고, 이에 따라, 결정된 위치에 스몰 셀 기지국(SBS)을 건설함으로써 이동 통신 회사가 설비투자비용과 영업비용이 감소된 이동 통신 서비스를 제공하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 단계(S410)에서는 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 다수의 스몰 셀 기지국들의 개수 및 위치 정보를 저장하고 있는 정보 저장부를 유지한다. 여기에서, 상기 N은 1 이상의 정수이다.
또한, 단계(S410)에서는 사전 설정된 구역별로 장애물 밀도 확률이 매칭되어 있는 지도 데이터를 저장하고 있는 상기 정보 저장부를 유지한다.
단계(S420)에서는 상기 스몰 셀 기지국들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 후보 영역에서 M개의 후보 위치들을 선택한다. 여기에서, 상기 M은 1 이상의 정수이다.
또한, 단계(S420)에서는 상기 후보 영역을 격자 형태의 M개의 서브 후보 영역들로 분할하고, 상기 M개의 서브 후보 영역들의 중심 위치들을 M개의 후보 위치들로 선택할 수 있다.
단계(S430)에서는 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산한다.
또한, 단계(S430)에서는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들의 개수 및 위치 정보를 이용하여, 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들을 중심 위치, 반경 및 스몰 셀 기지국 밀도를 가지는 N개의 원형 클러스터들로 모델링한 후 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 원형 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산할 수 있다. 여기에서, 상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 중심 위치는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들의 중심 지점이고, 상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 반경은 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들 중 상기 중심 위치로부터 가장 멀리 떨어진 스몰 셀 기지국까지의 거리이고, 상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 스몰 셀 기지국 밀도는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 스몰 셀 기지국들의 상기 개수를 상기 반경을 가지는 원의 면적으로 나눈 값일 수 있다.
또한, 단계(S430)에서는 상기 수학식 1을 이용하여 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 원형 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산할 수 있다.
또한, 단계(S430)에서는 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 상기 지도 데이터에서 상기 k번째 원형 클러스터의 중심 위치 및 상기 j번째 후보 위치에 대응하는 장애물 밀도 확률을 결정한 후 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 무선 통신 연결 확률을 연산할 수 있다.
단계(S440)에서는 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들을 선택한 후 선택된 후보 위치들 중에서 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정한다.
또한, 단계(S440)에서는 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들이 다수인 경우, 선택된 후보 위치들 중에서 상기 후보 영역의 중심 지점에 가장 인접한 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정한다.
단계(S440) 이후, 상기 결정된 매크로 셀 기지국(MBS)의 건설 위치를 사용자의 단말에 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법에 있어서, 단계(S420)에서는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 검색된 후보 영역의 넓이가 사전 설정된 기준 넓이 이하인 경우, 상기 후보 영역에서 1개의 후보 위치를 선택할 수 있다. 여기서, 사전 설정된 기준 넓이는 상기 스몰 셀 기지국(SBS)들의 사전 설정된 커버 반경에 따라 형성되는 원형 영역의 넓이일 수 있다. 그리고, 상기 1개의 후보 위치는 상기 검색된 후보 영역의 중심 위치일 수 있다.
단계(S420) 이후, 상기 1개의 후보 위치를 스몰 셀 기지국(SBS)의 건설 위치로 결정하는 단계 및 상기 결정된 스몰 셀 기지국(SBS)의 건설 위치를 사용자의 단말에 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상, 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법에 대해 설명하였다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법은 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치의 동작에 대한 구성과 대응될 수 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법은 컴퓨터와의 결합을 통해 실행시키기 위한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법은 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), 플롭티컬 디스크(floptical 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.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. N - 상기 N은 1 이상의 정수 - 개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 다수의 스몰 셀 기지국들의 개수 및 위치 정보를 저장하고 있는 정보 저장부;
    상기 스몰 셀 기지국들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 후보 영역에서 M - 상기 M은 1 이상의 정수 - 개의 후보 위치들을 선택하는 후보 위치 선택부;
    상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하되, 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들의 개수 및 위치 정보를 이용하여, 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들을 중심 위치, 반경 및 스몰 셀 기지국 밀도를 가지는 N개의 원형 클러스터들로 모델링한 후 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 원형 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하는 무선 통신 연결 확률 연산부; 및
    상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들을 선택한 후 선택된 후보 위치들 중에서 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정하는 건설 위치 결정부
    를 포함하고,
    상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 중심 위치는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들의 중심 지점이고,
    상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 반경은 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들 중 상기 중심 위치로부터 가장 멀리 떨어진 스몰 셀 기지국까지의 거리이고,
    상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 스몰 셀 기지국 밀도는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 스몰 셀 기지국들의 상기 개수를 상기 반경을 가지는 원의 면적으로 나눈 값인
    무선 백홀망 설계 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 연결 확률 연산부는 하기 수학식 1을 이용하여 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 원형 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하는
    무선 백홀망 설계 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112017121803085-pat00002

    여기서, Pj,k는 상기 M개의 후보 위치들 중 j번째 후보 위치와 상기 N개의 원형 클러스터들 중 k번째 원형 클러스터 간의 무선 통신 연결 확률이고, λk는 상기 k번째 원형 클러스터의 스몰 셀 기지국 밀도이고, Rk는 상기 k번째 원형 클러스터의 반경이고, βj,k는 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 장애물 밀도 확률이고, Lj,k는 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 거리임.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정보 저장부는 사전 설정된 구역별로 장애물 밀도 확률이 매칭되어 있는 지도 데이터를 저장하고 있고,
    상기 무선 통신 연결 확률 연산부는 상기 지도 데이터에서 상기 k번째 원형 클러스터의 중심 위치 및 상기 j번째 후보 위치에 대응하는 장애물 밀도 확률을 결정한 후 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 무선 통신 연결 확률을 연산하는
    무선 백홀망 설계 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 후보 위치 선택부는 상기 후보 영역을 격자 형태의 M개의 서브 후보 영역들로 분할하고, 상기 M개의 서브 후보 영역들의 중심 위치들을 M개의 후보 위치들로 선택하는
    무선 백홀망 설계 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 건설 위치 결정부는 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들이 다수인 경우, 선택된 후보 위치들 중에서 상기 후보 영역의 중심 지점에 가장 인접한 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정하는
    무선 백홀망 설계 장치.
  7. N - 상기 N은 1 이상의 정수 - 개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 다수의 스몰 셀 기지국들의 개수 및 위치 정보를 저장하고 있는 정보 저장부를 유지하는 단계;
    상기 스몰 셀 기지국들의 위치 정보에 기초하여 상기 스몰 셀 기지국들로부터 사전 설정된 거리 이상 떨어진 후보 영역을 검색한 후 상기 후보 영역에서 M - 상기 M은 1 이상의 정수 - 개의 후보 위치들을 선택하는 단계;
    상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하되, 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들의 개수 및 위치 정보를 이용하여, 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들을 중심 위치, 반경 및 스몰 셀 기지국 밀도를 가지는 N개의 원형 클러스터들로 모델링한 후 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 원형 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하는 단계; 및
    상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들을 선택한 후 선택된 후보 위치들 중에서 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 중심 위치는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들의 중심 지점이고,
    상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 반경은 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 다수의 스몰 셀 기지국들 중 상기 중심 위치로부터 가장 멀리 떨어진 스몰 셀 기지국까지의 거리이고,
    상기 N개의 원형 클러스터들 각각의 상기 스몰 셀 기지국 밀도는 상기 N개의 스몰 셀 기지국 클러스터들 각각에 포함된 상기 스몰 셀 기지국들의 상기 개수를 상기 반경을 가지는 원의 면적으로 나눈 값인
    무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 무선 통신 연결 확률들을 연산하는 단계는 하기 수학식 1을 이용하여 상기 M개의 후보 위치들 각각과 상기 N개의 원형 클러스터들 각각 간의 무선 통신 연결 확률들을 연산하는
    무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112017121803085-pat00003

    여기서, Pj,k는 상기 M개의 후보 위치들 중 j번째 후보 위치와 상기 N개의 원형 클러스터들 중 k번째 원형 클러스터 간의 무선 통신 연결 확률이고, λk는 상기 k번째 원형 클러스터의 스몰 셀 기지국 밀도이고, Rk는 상기 k번째 원형 클러스터의 반경이고, βj,k는 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 장애물 밀도 확률이고, Lj,k는 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 거리임.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정보 저장부를 유지하는 단계는 사전 설정된 구역별로 장애물 밀도 확률이 매칭되어 있는 지도 데이터를 저장하고 있는 상기 정보 저장부를 유지하고 있고,
    상기 무선 통신 연결 확률들을 연산하는 단계는 상기 지도 데이터에서 상기 k번째 원형 클러스터의 중심 위치 및 상기 j번째 후보 위치에 대응하는 장애물 밀도 확률을 결정한 후 상기 k번째 원형 클러스터와 상기 j번째 후보 위치 간의 무선 통신 연결 확률을 연산하는
    무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 후보 위치들을 선택하는 단계는 상기 후보 영역을 격자 형태의 M개의 서브 후보 영역들로 분할하고, 상기 M개의 서브 후보 영역들의 중심 위치들을 M개의 후보 위치들로 선택하는
    무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 건설 위치를 결정하는 단계는 상기 M개의 후보 위치들 중 사전 설정된 기준 무선 통신 연결 확률을 초과하는 무선 통신 연결 확률을 가지는 후보 위치들이 다수인 경우, 선택된 후보 위치들 중에서 상기 후보 영역의 중심 지점에 가장 인접한 하나의 후보 위치를 매크로 셀 기지국의 건설 위치로 결정하는
    무선 백홀망 설계 장치의 동작 방법.
  13. 제7항, 제9항, 제10항, 제11항 또는 제12항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터로 하여금 수행하도록 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  14. 제7항, 제9항, 제10항, 제11항 또는 제12항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터와의 결합을 통해 실행시키기 위한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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