KR101939372B1 - 지향성 통신 네트워크에서 네트워크 접속 제어 방법 및 장치 - Google Patents

지향성 통신 네트워크에서 네트워크 접속 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

지향성 통신 네트워크에서 RU(radio unit)는 서빙 구간에 최초로 진입한 제1 이동체 내부의 제1 TE(terminal equipment)로부터의 네트워크 접속 요청에 따라 상기 하나의 안테나와 연결을 설정한 후에, 상기 서빙 구간에 진입한 제2 이동체 내부의 제2 TE의 두 안테나 중 하나의 안테나로부터 네트워크 접속 요청을 수신하면, 상기 제2 TE의 상기 하나의 안테나의 네트워크 접속 우선 순위와 상기 연결이 설정된 상기 제1 TE의 상기 하나의 안테나의 네트워크 접속 우선 순위를 토대로 상기 제2 TE로부터의 네트워크 접속 요청을 처리한다.

Description

지향성 통신 네트워크에서 네트워크 접속 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING NETWORK ACCESS IN DIRECTIONAL COMMUNICATION NETWORKS}
본 발명은 지향성 통신 네트워크에서 네트워크 접속 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 상세하게는 지향성 통신 네트워크에서 두 이동체가 RU 사이의 동일한 서비스 구간을 이동할 때의 네트워크 접속 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
철도 통신을 위한 지향성 통신 네트워크는 선로를 따라 원격 무선 헤드(remote radio head, RRH)와 같은 무선 유닛(radio unit, RU)이 설치되어 있고, 이동체에 해당하는 교통수단 내부의 단말장치(terminal equipment, TE)가 RU를 통해서 기지국의 디지털 유닛(digital unit)과 교통수단 내부의 사용자 단말간의 통신을 연결한다. 이러한 지향성 통신 네트워크는 무 지향성 통신 네트워크와 비교하여 다음과 같은 장점을 가진다. 지향성 통신 네트워크는 빔이 선로 방향을 정확하게 가리키며, 동일한 주파수 대역을 사용하는 다른 시스템에 간섭을 줄일 수 있고, 전력 제한으로 보다 넓은 커버리지를 허용하며, 밀리미터파(mmWave) 대역과 같은 비인가 주파수 대역을 자유롭게 사용하여 훨씬 높은 시스템 처리량을 지원할 수 있다.
이러한 지향성 통신 네트워크에서 이동체는 일반적으로 상대적으로 높은 이동성을 가지기 때문에 이동체 내부의 TE는 접속하는 RU가 빈번하게 바뀌게 되므로, 빈번한 핸드오버가 발생한다. 이 경우 네트워크 랜덤 접속 성공률과 네트워크 랜덤 접속 지연이 시스템의 성능을 평가하는 핵심 지표가 된다. 대부분의 경우, 이동체가 철로 상에 드물게 분포되기 때문에 이동체에 탑재된 TE는 전체 시스템 자원을 사용할 수 있다. 그러나 두 이동체가 서로 교차하는 경우 주파수 및 시간과 같은 무선 자원을 두 TE에 할당해야 하므로 RRM(Radio Resources Management) 및 스케줄링이 필요할 수 있다. 이 경우, RRM 및 스케줄링을 처리하기 위해 네트워크 랜덤 접속 지연이 증가하게 된다.
본 발명이 해결하려는 과제는 두 이동체가 두 RU 사이의 동일한 서비스 구간을 이동하는 경우에 RRM 및 스케줄링에 따른 두 이동체에 탑재된 TE들의 네트워크 랜덤 접속 지연을 줄일 수 있는 네트워크 접속 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 지향성 통신 네트워크에서 RU(radio unit)가 이동체 내부의 TE(terminal equipment)로부터의 네트워크 접속을 제어하는 방법이 제공된다. 네트워크 접속 제어 방법은 상기 RU의 서빙 구간에 최초로 진입한 제1 이동체 내부의 제1 TE의 두 안테나 중 제1 안테나로부터의 네트워크 접속 요청에 따라 상기 제1 안테나와 연결을 설정하는 단계, 상기 서빙 구간에 차후에 진입한 제2 이동체 내부의 제2 TE의 두 안테나 중 제2 안테나로부터 네트워크 접속 요청을 수신하는 단계, 그리고 상기 제2 안테나의 네트워크 접속 우선 순위와 상기 연결이 설정된 상기 제1 안테나의 네트워크 접속 우선 순위를 토대로 상기 제2 안테나로부터의 네트워크 접속 요청을 처리하는 단계를 포함한다.
상기 처리하는 단계는 상기 제2 안테나의 네트워크 접속 우선 순위가 상기 제1 안테나의 네트워크 접속 우선 순위보다 높은 경우, 상기 제1 안테나와 연결된 연결을 해제하는 단계, 그리고 상기 제2 안테나와 새로운 연결을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 처리하는 단계는 상기 연결이 해제된 상기 제1 안테나로부터 네트워크 재접속 요청을 수신하면, 상기 제1 TE 또는 상기 제2 TE가 상기 서빙 구간을 벗어날 때까지 상기 네트워크 재접속 요청을 거절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 처리하는 단계는 상기 제2 안테나의 네트워크 접속 우선 순위가 상기 제1 안테나의 네트워크 접속 우선 순위보다 낮은 경우, 상기 제1 안테나와 연결을 유지하고, 상기 제2 안테나로부터의 네트워크 접속 요청을 거절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 거절하는 단계는 상기 제1 TE 또는 상기 제2 TE가 상기 서빙 구간을 벗어날 때까지 상기 네트워크 접속 요청을 거절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 네트워크 접속 요청은 해당 TE의 식별 정보와 상기 네트워크 접속 요청을 전송한 안테나가 상기 이동체의 진행 방향을 기준으로 앞에 위치한 헤드 안테나인지 뒤에 위치한 꼬리 안테나인지를 나타내는 안테나 플래그를 포함할 수 있다.
상기 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선 순위는 상기 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위보다 높게 설정될 수 있다.
상기 제2 TE의 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선 순위가 상기 제1 TE의 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선순위보다 높게 설정되는 경우, 상기 제2 TE의 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위는 상기 제1 TE의 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선순위보다 낮게 설정될 수 있다.
상기 네트워크 접속 제어 방법은 상기 서빙 구간에 상기 제2 이동체에 이후에 진입한 제3 이동체 내부의 제3 TE의 두 안테나 중 제3 안테나로부터 네트워크 접속 요청을 수신하는 단계, 상기 제3 안테나와 연결을 설정하는 단계, 그리고 상기 제1 TE 또는 상기 제2 TE와 다른 무선자원을 사용하여 상기 제3 TE와 통신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 무선자원은 시간, 주파수 및 코드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제3 안테나와 연결을 설정하는 단계는 상기 제1 안테나 또는 상기 제2 안테나와 연결이 설정된 상태에서, 상기 제3 안테나로부터 수신한 네트워크 접속 요청으로부터 상기 서빙 구간에 상기 제1 TE 및 상기 제2 TE와 다른 상기 제3 TE가 존재함을 인식하는 단계, 그리고 상기 제3 TE에게 상기 제1 TE 및 상기 제2 TE와 다른 새로운 무선 자원을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 지향성 통신 네트워크에서 RU(radio unit)의 네트워크 접속 제어 장치가 제공된다. 네트워크 접속 제어 장치는 상기 RU의 서빙 구간에 진입한 적어도 하나의 이동체 내부의 각 TE(terminal equipment)와 통신하는 송수신기, 그리고 상기 각 TE의 안테나의 네트워크 접속 우선 순위에 따라 어느 하나의 TE의 안테나와 연결을 설정하는 프로세서를 포함한다.
상기 프로세서는 현재 연결이 설정된 제1 TE의 안테나보다 네트워크 접속 우선 순위가 높은 제2 TE의 안테나로부터 네트워크 접속 요청을 수신하면, 상기 제1 TE의 안테나와 연결을 해제하고 상기 제2 TE의 안테나와 새로운 연결을 설정할 수 있다.
상기 프로세서는 현재 연결이 설정된 제1 TE의 안테나보다 네트워크 접속 우선 순위가 낮은 제2 TE의 안테나로부터 네트워크 접속 요청을 수신하면, 상기 제1 TE의 안테나와 연결을 유지하고 상기 제2 TE의 안테나로부터의 네트워크 접속 요청을 거절할 수 있다.
상기 네트워크 접속 요청은 해당 TE의 식별 정보와 상기 네트워크 접속 요청을 전송한 안테나가 이동체의 진행 방향을 기준으로 앞에 위치한 헤드 안테나인지 뒤에 위치한 꼬리 안테나인지를 나타내는 안테나 플래그를 포함할 수 있다.
상기 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선 순위는 상기 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위보다 높게 설정될 수 있다.
상기 제2 TE의 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선 순위가 상기 제1 TE의 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선순위보다 높게 설정되는 경우, 상기 제2 TE의 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위는 상기 제1 TE의 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선순위보다 낮게 설정될 수 있다.
상기 프로세서는 상기 서빙 구간에 상기 제2 이동체에 이후에 제3 이동체가 진입한 경우, 상기 제3 이동체 내부의 제3 TE의 안테나와 연결을 설정하고, 상기 제2 TE와 다른 무선 자원을 사용할 수 있다.
상기 무선자원은 시간, 주파수 및 코드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 두 이동체가 두 RU 사이의 동일한 서비스 구간을 교차하는 경우에 RRM 및 스케줄링을 회피할 수 있도록 함으로써, RRM 및 스케줄링을 처리하는 기지국의 디지털 유닛의 부하를 줄일 수 있고, 네트워크 랜덤 접속 지연을 줄일 수 있다. 또한 기존 랜덤 접속 절차와 비교하여 더 단순화된 랜덤 접속 절차를 가능하게 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 랜덤 접속 방법은 LTE 및 3GPP NR(new radio) 시스템과 같은 기존 이동 통신 시스템에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크에서 두 열차가 같은 방향으로 이동하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크에서 두 열차가 반대 방향으로 이동하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크에서 TE의 네트워크 접속 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크에서 세 열차가 두 RU 사이의 구간에 존재하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 접속 제어 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크에서 네트워크 접속 제어 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 지향성 통신 네트워크에서 사용자 단말(도시하지 않음)은 이동체 예를 들면, 열차 내부의 단말장치(terminal equipment, TE)에 와이파이(Wi-Fi) 등과 같은 무선 신호를 사용하여 연결하고, TE는 적어도 하나의 무선 유닛(radio unit, RU)(110, 120)를 통해서 디지털 유닛(digital unit, DU)(도시하지 않음)과 통신한다.
RU(110, 120)는 기지국의 무선 신호를 처리하는 부분으로, 일반적으로 DU와 안테나 사이에서 무선 주파수(radio frequency) 신호를 송수신한다. RU(110, 120)는 광케이블을 통해 DU와 연결될 수 있다. DU는 기지국의 디지털 신호를 처리하는 부분으로, 게이트웨이를 통해서 인터넷 망과 연결된다.
RU(110, 120)는 고유의 셀 영역을 가지며, 셀 영역 내의 TE와 통신 링크를 형성한다. RU(110, 120)는 철도를 따라서 설치되며, 각각 2개의 지향성 안테나를 가질 수 있다. 2개의 지향성 안테나는 서로 반대 방향을 향하도록 설치되어 있을 수 있다. 열차가 왼쪽에서 오른쪽으로 v(t)의 속도로 이동한다고 가정한다. 지향성 빔은 지향성 안테나에 의해 생성될 수 있다. 지향성 빔은 RU(110, 120)와 TE 모두에 의해 사용된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 열차 내부에 설치된 TE에 2개의 지향성 안테나(210, 220)가 설치되어 있다고 가정하면, 지향성 안테나(210, 220)는 각각 지향성 빔을 형성할 수 있다. 이때 열차의 앞쪽에 위치한 지향성 안테나(210)를 헤드 안테나(210)라 칭하고, 열차의 뒤쪽에 위치한 지향성 안테나(220)를 꼬리 안테나(220)라 한다. 헤드 안테나(210)는 지향성 빔을 통해 전방의 RU(110)와 원하는 통신 링크(D1)를 형성하고, 꼬리 안테나(220)는 지향성 빔을 통해 후방의 RU(120)와 원하는 통신 링크(D2)를 형성한다. 헤드 안테나(210)와 꼬리 안테나(220)는 각각 서로 다른 링크를 통해 전방의 RU(110)와 후방의 RU(120)와 동시에 통신한다. 이때 지향성 빔을 사용함으로써, 크로스링크(cross-link) 간섭, 즉 전방의 RU(110)로부터 꼬리 안테나(220)로 형성되는 간섭 링크(I1) 및 후방의 RU(120)로부터 헤드 안테나(210)로 형성되는 간섭 링크(I2)를 회피할 수 있다.
이와 같이, 전방의 RU(110)와 후방의 RU(120) 사이에 하나의 열차가 존재하는 경우, 하나의 TE의 헤드 안테나(210)와 꼬리 안테나(220)는 비경쟁 기반의 랜덤 접속을 통해 각각 전방의 RU(110)와 후방의 RU(120)에 접속할 수 있다. 그러나 전방의 RU(110)와 후방의 RU(120) 사이에 두 열차가 존재하면 두 TE는 RU(110, 120)에 접속하기 위해 경쟁 기반 랜덤 접속을 수행해야 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크에서 두 열차가 같은 방향으로 이동하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, RU(110, 120) 사이에 열차 1 및 열차 2가 존재할 수 있다. 열차 1과 열차 2가 각각 속도[v1(t), v2(t)]로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하고 있다. 속도[v1(t), v2(t)]는 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
열차 1이 RU(110)와 RU(120) 사이의 구간에 먼저 진입하여 TE1의 헤드 안테나(2101)와 꼬리 안테나(2201)는 각각 도 1에 도시한 바와 같이 전방의 RU(110)와 후방의 RU(120)에 연결되어 있다고 가정한다. 즉, 도 1은 열차 1만 RU(110)와 RU(120) 사이의 구간에 진입한 상태의 열차 1의 헤드 안테나(2101)와 꼬리 안테나(2201)의 네트워크 접속 상태라 할 수 있다.
열차 2가 후방에서 주행하고 있고, RU(110)와 RU(120) 사이의 구간에 진입하게 되면, TE2의 헤드 안테나(2102)가 먼저 네트워크에 접속하려고 시도한다. RU(110)는 심한 간섭으로 인해 동일한 무선 자원을 이용하여 열차 1의 TE와 열차 2의 TE와 동시에 서비스를 제공할 수 없으므로, RU(110)는 서로 다른 무선 자원을 사용하여 열차 1의 TE와 열차 2의 TE를 동시에 서비스하거나(serve), 열차 1의 TE와 열차 2의 TE 중 하나의 TE만을 서비스하고 다른 TE의 접속 요청을 무시할 수 있다. 이때 하나의 TE만을 서비스하고 다른 TE의 접속 요청을 무시하는 방법은 분명 랜덤 접속 지연을 줄이는 데 효과적일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 RU(110)가 열차 1의 TE와 열차 2의 TE 중 하나의 TE만을 서비스하고 다른 TE의 접속 요청을 무시하는 방법을 사용한다. 이러한 방법을 사용하기 위해 본 발명의 실시 예에서는 미리 정의된 각 TE의 헤드 안테나와 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위를 이용한다.
열차 1의 TE을 TE1이라 하고, 열차 2의 TE를 TE2라 한다. 수학식 1과 같이 TE2의 헤드 안테나(2102)의 네트워크 접속 우선 순위가 TE1의 헤드 안테나(2101)의 네트워크 접속 우선 순위보다 높고, TE2의 꼬리 안테나(2202)의 네트워크 접속 우선 순위가 TE1의 꼬리 안테나(2201)의 네트워크 접속 우선 순위보다 낮은 것으로 것으로 정의된다.
Figure 112017040102762-pat00001
여기서, PHeadTE2는 TE2의 헤드 안테나(2102)의 네트워크 접속 우선 순위를 나타내고, PHeadTE1는 TE1의 헤드 안테나(2101)의 네트워크 접속 우선 순위를 나타낸다. PTailTE2는 TE2의 꼬리 안테나(2202)의 네트워크 접속 우선 순위를 나타내고, PTailTE1는 TE1의 의 꼬리 안테나(2201)의 네트워크 접속 우선 순위를 나타낸다.
이 경우, 열차 2가 열차 1이 있는 RU(110)와 RU(120) 사이의 구간으로 진입하면, TE2의 헤드 안테나(2102)가 네트워크에 접속을 요청한다. 네트워크 접속 요청은 TE의 식별 정보 및 요청을 전송한 안테나가 헤드 안테나 또는 꼬리 안테나임을 나타내는 안테나 플래그를 포함할 수 있다. 헤드 안테나 또는 꼬리 안테나임을 나타내는 안테나 플래그는 1비트로 설정될 수 있다. 예를 들어, 1은 헤드 안테나를 나타내고, 0은 꼬리 안테나를 나타낼 수 있으며, 이와 반대로 0이 헤드 안테나를 나타내고, 1이 꼬리 안테나를 나타낼 수 있다. 네트워크 접속 요청은 예를 들면, LTE의 랜덤 접속 프리앰블에 해당될 수 있다.
RU(110)는 네트워크 접속 요청을 수신하면, TE2의 헤드 안테나(2102)의 네트워크 접속 우선 순위가 현재 접속된 TE1의 헤드 안테나(2101)보다 높기 때문에 TE1의 헤드 안테나(2101)와 연결을 해제하고, TE2의 헤드 안테나(2102)와 연결을 설정한다.
RU(110)와 연결이 해제된 TE1의 헤드 안테나(2101)는 네트워크에 재접속 요청을 시도할 수 있다. 이 경우, RU(110)은 TE1 또는 TE2가 RU(110)를 통과하여 현재 구간을 벗어날 때까지 TE1의 헤드 안테나(2101)로부터의 재접속 요청을 거부한다. RU(110)은 TE1의 식별 정보를 알고 있기 때문에 TE1의 헤드 안테나(2101)로부터의 재접속 요청을 거부할 수 있다.
이와 유사하게, RU(120)는 TE1의 꼬리 안테나(2201)와 접속되어 있는 상태에서 TE2의 꼬리 안테나(2202)로부터 네트워크 접속 요청을 수신하게 된다. 이때 수학식 1에 따라 TE1의 꼬리 안테나(2201)의 네트워크 접속 우선 순위가 TE2의 꼬리 안테나(2202)보다 높으므로, RU(120)는 TE1의 꼬리 안테나(2201)와 접속을 유지하고 TE2의 꼬리 안테나(2202)로부터의 네트워크 접속 요청을 거부한다. RU(120)는 TE1 또는 TE2가 RU(120)를 통과하여 현재 구간을 벗어날 때까지 TE2의 꼬리 안테나(2202)로부터의 네트워크 접속 요청을 거부한다.
이와 같이, RU(110, 120)는 각각 RU(110, 120)의 서비스 구간에 둘 이상의 TE가 진입하면, 미리 정의된 각 TE의 헤드 안테나와 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위를 토대로 네트워크 접속 우선 순위가 높은 안테나와 연결을 설정하도록 함으로써, RRM 및 스케줄링 처리를 피할 수 있게 된다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크에서 두 열차가 반대 방향으로 이동하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 열차 1이 RU(110, 120) 사이의 구간에 먼저 진입하여 TE1의 헤드 안테나(2101)와 꼬리 안테나(2201)는 각각 도 1에 도시한 바와 같이 전방의 RU(110)와 후방의 RU(120)에 연결되어 있다고 가정한다.
이후, 열차 2가 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 속도[v2(t)]로 RU(110, 120) 사이의 구간에 진입하면, TE2의 헤드 안테나(2102)가 먼저 네트워크에 접속하려고 시도한다.
수학식 2와 같이 헤드 안테나(2101, 2102)의 네트워크 접속 우선 순위가 꼬리 안테나(2201, 2202)의 네트워크 접속 우선 순위보다 높은 것으로 정의된다.
Figure 112017040102762-pat00002
도 2에 설명한 바와 유사하게, RU(120)는 TE2의 헤드 안테나(2102)로부터 네트워크 접속 요청을 수신하면, TE2의 헤드 안테나(2102)의 네트워크 접속 우선 순위가 현재 접속된 TE1의 꼬리 안테나(2201)보다 높기 때문에 TE1의 꼬리 안테나(2201)와 연결을 해제하고, TE2의 헤드 안테나(2102)와 새로운 연결을 설정한다.
RU(120)와 연결이 해제된 TE1의 꼬리 안테나(2201)는 네트워크에 재접속 요청을 시도할 수 있으며, RU(120)는 TE1 또는 TE2가 RU(120)를 통과하여 현재 구간을 벗어날 때까지 TE1의 꼬리 안테나(2201)로부터의 재접속 요청을 거부한다. RU(120)은 TE1의 식별 정보를 알고 있기 때문에 TE1의 꼬리 안테나(2201)로부터의 재접속 요청을 거부할 수 있다.
이와 유사하게, RU(110)는 TE1의 헤드 안테나(2101)와 접속되어 있는 상태에서 TE2의 꼬리 안테나(2202)로부터 네트워크 접속 요청을 수신하게 된다. RU(110)는 TE1의 헤드 안테나(2101)의 네트워크 접속 우선 순위가 TE2의 꼬리 안테나(2202)보다 높으므로, TE1의 헤드 안테나(2101)와 접속을 유지하고 TE2의 꼬리 안테나(2202)로부터의 네트워크 접속 요청을 거부한다. RU(110)는 TE1 또는 TE2가 RU(110)를 통과하여 현재 구간을 벗어날 때까지 TE2의 꼬리 안테나(2202)로부터의 네트워크 접속 요청을 거부한다.
이와 같이, RU(110, 120)의 서비스 구간에 2개의 TE가 진입하는 경우, RU(110, 120) 중 하나의 RU(예를 들면, 110)는 2개의 TE 중 하나의 TE의 헤드 안테나 또는 꼬리 안테나와 연결이 되고, 다른 RU(예를 들면, 120)는 다른 하나의 TE의 꼬리 안테나 또는 헤드 안테나와 연결이 되도록 각 TE의 헤드 안테나와 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위가 설정되어 있을 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크에서 TE의 네트워크 접속 제어 방법을 나타낸 도면이다.
RU(110, 120) 사이의 구간을 서빙 구간이라 하고, 서빙 구간을 먼저 진입한 열차의 TE를 레거시 TE라 하며, 서빙 구간을 나중에 진입한 열차의 TE를 신규 TE라 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 상황과 수학식 1 및 수학식 2를 요약하면, 신규 TE의 헤드 안테나는 항상 네트워크 접속 권한을 획득한다. 네트워크 접속 요청을 수신한 RU의 네트워크 상태가 비지 상태인 경우, 신규 TE의 꼬리 안테나로부터의 네트워크 접속 요청은 항상 거부된다.
수학식 3과 같은 네트워크 접속 우선 순위를 가지는 것으로 정의되면, 도 4에 도시한 바와 같이 TE의 네트워크 접속이 제어될 수 있다.
Figure 112017040102762-pat00003
도 4를 참고하면, RU(예를 들면, 110)가 새로운 네트워크 접속 요청을 수신하면(S402), 현재 네트워크 접속 상태가 비지(busy) 상태인지 확인한다(S404). 비지 상태는 RU(110)가 어느 TE의 안테나와 연결된 상태를 의미한다.
RU(110)는 네트워크 접속 상태가 비지 상태이면, 새로운 네트워크 접속 요청이 신규 TE로부터 전송된 요청인지 확인한다(S406).
RU(110)는 새로운 네트워크 접속 요청이 신규 TE로부터 전송된 요청이면, 새로운 네트워크 접속 요청이 신규 TE의 헤드 안테나로부터 전송된 요청인지 확인한다(S408).
RU(110)는 새로운 네트워크 접속 요청이 신규 TE의 헤드 안테나에 의해 전송된 요청인 경우, 레거시 TE와 설정된 연결을 해제하고(S410), 신규 TE의 헤드 안테나와 새로운 연결을 설정한다(S412).
한편, RU(110)는 새로운 네트워크 접속 요청이 신규 TE로부터 전송된 요청이 아니거나 새로운 네트워크 접속 요청이 신규 TE의 헤드 안테나로부터 전송된 요청이 아닌 경우, 수신한 새로운 네트워크 접속 요청을 거부한다(S414).
또한 RU(110)는 네트워크 접속 상태가 비지 상태가 아니라면, 새로운 네트워크 접속 요청을 전송한 TE의 해당 안테나와 새로운 연결을 설정한다.
한편, 네트워크 접속 우선 순위가 수학식 4와 같이 정의될 수도 있다.
Figure 112017040102762-pat00004
수학식 4와 같이 네트워크 접속 우선 순위가 정의되면, 수학식 3과 같이 정의된 경우에 비해 네트워크 접속 성공률은 감소될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 상황에서 TE2의 헤드 안테나(2102)가 네트워크에 접속하려고 하면, TE2의 꼬리 안테나(2202)는 RU(120) 이전의 RU와 계속 연결되고, TE2의 꼬리 안테나(2202)와 RU(120) 이전의 RU간 연결된 링크는 TE2의 꼬리 안테나(2202)가 새로운 구간으로 진입할 때까지 활성화된다. 이 경우, TE2의 헤드 안테나(2102)의 성공적인 네트워크 재 접속 전에 짧은 시간의 허용 오차가 있다. 그러나 수학식 4와 같이 네트워크 접속 우선 순위가 정의되면, 이러한 시간 허용 오차가 지원될 수 없다.
한편, 때때로 셋 이상의 열차가 서로 교차할 수도 있다. 이런 상황의 발생 확률은 매우 낮지만, 동일 채널 간섭을 피하기 위해 셋 이상의 TE에 대해 시간, 주파수 및 코드 분할이 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 통신 네트워크에서 세 열차가 두 RU 사이의 구간에 존재하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, RU(110, 120) 사이의 구간에 열차 1, 열차 2 및 열차 3의 순서로 진입한 경우에, RU(110, 120)는 열차 1 및 열차 2에 각각 탑재된 TE1 및 TE2에 대해서는 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이 네트워크 접속 제어를 수행하고, 열차 3에 탑재된 TE3의 헤드 안테나(2103)와 꼬리 안테나(2203) 각각과 네트워크 접속 요청을 허용하되, TE1 및 TE2과 다른 무선 자원을 사용할 수 있다. 여기서, 무선자원은 시간, 주파수 및 코드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, RU(110, 120)는 TE1 및 TE2에 대해서는 무선자원 1을 사용하고, TE3에 대해서는 무선자원 2를 사용한다. 이때, TE별 무선자원의 점유 비율은 TE별 서비스 품질(Quality of Service, QoS) 요구 사항과 TE간의 트래픽 부하 균형을 토대로 최적화될 수 있다.
예를 들어 좀 더 구체적으로 설명하면, RU(110, 120) 사이의 구간에 TE1이 처음 진입하게 되면, TE1의 헤드 안테나(2101)는 RU(110)와 연결되고 꼬리 안테나 (2201)는 RU(120)와 연결된다. 다음, RU(110, 120) 사이의 구간에 TE2가 진입하면, TE2의 헤드 안테나(2102)는 RU(120)에 네트워크 접속 요청을 전송한다. 이때 TE2의 헤드 안테나(2102)는 TE1의 꼬리 안테나(2201)와 경쟁하기 때문에 TE2의 헤드 안테나(2102)의 네트워크 접속 요청은 성공하게 된다. 반면, TE2의 꼬리 안테나(2202)는 RU(110)로 네트워크 접속 요청을 전송한다. TE2의 꼬리 안테나(2202)는 TE1의 헤드 안테나(2101)와 경쟁하기 때문에 TE2의 꼬리 안테나(2202)의 네트워크 접속 요청은 실패하게 된다. 따라서 TE3이 RU(110, 120) 사이의 구간에 진입하기 이전에 RU(110)는 TE1의 헤드 안테나(2101)와 연결되고 RU(120)는 TE2의 헤드 안테나(2102)와 연결된다. 이러한 상태에서, TE3이 이 구간에 진입하면, TE3의 헤드 안테나(2103)는 RU(110)에게 네트워크 접속 요청을 전송한다. RU(110)는 TE3의 헤드 안테나(2103)로부터의 네트워크 접속 요청이 새로운 TE의 요청인 것을 인식하고 새로운 무선 자원을 할당한다. 즉, RU(110, 120)는 식별 정보를 사용하여 TE를 인식한다. RU(110)는 TE3가 해당 구간에 진입하기 전에, TE1의 식별 정보에 기초하여 TE1을 서비스하고 TE2 의 식별 정보에 기초하여 TE2로부터의 요청을 거절한다. TE3가 해당 구간에 진입하면, RU(110)는 TE3의 헤드 안테나(2103)로부터의 네트워크 접속 요청으로부터 TE3의 식별 정보를 확인할 수 있고, TE3의 식별 정보가 TE1 및 TE2와 다른 것을 통해서 TE3이 해당 구간에 존재한다는 것을 알게 된다. 이 경우, RU(110)는 TE3의 헤드 안테나(2103)에 대해 새로운 무선 자원을 할당한다.
유사하게, RU(120)는 TE3의 꼬리 안테나(2203)로부터의 네트워크 접속 요청을 수신하면, 새로운 무선 자원을 할당하게 된다.
한편, RU(110, 120) 사이의 구간에 열차 3이 진입하기 전에 열차 1 및 열차 2가 해당 구간을 진출하게 되면, 도 2 및 도 3을 토대로 설명한 바와 같은 네트워크 접속 제어가 수행된다.
이와 유사하게, RU(110, 120) 사이의 구간에 열차 1, 열차 2, 열차 3 및 열차 4의 순서로 진입한 경우에, RU(110, 120)는 열차 1 및 열차 2에 각각 탑재된 TE1 및 TE2의 쌍에 대해 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이 네트워크 접속 제어를 수행하고, 열차 3 및 열차 4에 각각 탑재된 TE3 및 TE4의 쌍에 대해서도 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이 네트워크 접속 제어를 수행한다. 다음, RU(110, 120)는 TE1 및 TE2의 쌍과 TE3 및 TE4의 쌍에 대해 서로 다른 무선 자원을 사용할 수 있다.
이와 같이, RU(110, 120) 사이의 구간에 셋 이상의 TE가 존재하는 경우, RU(110, 120)에서 RRM 및 스케줄링 절차를 피할 수는 없지만, RU(110, 120) 사이의 구간에 셋 이상의 TE가 존재하는 경우는 매우 드물게 나타나며, 이러한 경우에는 랜덤 접속 지연보다는 TE의 접속을 더 우선시 할 수 있다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 접속 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 네트워크 접속 제어 장치(600)는 적어도 하나의 프로세서(610), 송수신기(620) 및 메모리(630)를 포함한다. 네트워크 접속 제어 장치(600)는 기지국의 DU에 구현될 수 있다.
적어도 하나의 프로세서(610)는 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있다.
송수신기(620)는 프로세서(610)와 연결되어, 이동체 내부의 TE와 무선신호를 송수신한다.
메모리(630)는 프로세서(610)와 연결되어, 프로세서(610)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(630)는 프로세서(610)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다. 메모리(630)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.
프로세서(610)는 도 2 내지 도 5에서 설명한 바와 같이 RU의 서빙 구간 내 둘 이상의 TE가 존재하는 경우에 각 TE의 헤드 안테나와 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위에 따라 네트워크 접속을 제어하는 기능을 수행한다. 또한 프로세서(610)는 도 5에 도시한 바와 같이 둘 이상의 TE와 연결을 설정하는 경우에는 연결이 설정된 TE들에게 서로 다른 무선 자원을 사용하여 동일 채널 간섭을 피할 수 있도록 한다. 프로세서(610)는 RU의 서빙 구간 내 둘 이상의 TE가 존재하는 경우에 각 TE의 헤드 안테나와 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위에 따라 네트워크 접속을 제어하기 위한 프로그램 명령을 메모리(630)에 로드시켜, 도 2 내지 도 5를 참고로 하여 설명한 동작이 수행되도록 제어할 수 있다. 그리고 이러한 프로그램 명령은 저장 장치(630)에 저장되어 있을 수 있으며, 또는 네트워크로 연결되어 있는 다른 시스템에 저장되어 있을 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (19)

  1. 지향성 통신 네트워크에서 RU(radio unit)가 이동체 내부의 TE(terminal equipment)의 네트워크 접속을 제어하는 방법으로서,
    상기 RU의 서빙 구간에 최초로 진입한 제1 이동체 내부의 제1 TE의 두 안테나 중 제1 안테나로부터의 네트워크 접속 요청에 따라 상기 제1 안테나와 연결을 설정하는 단계,
    상기 서빙 구간에 차후에 진입한 제2 이동체 내부의 제2 TE의 두 안테나 중 제2 안테나로부터 네트워크 접속 요청을 수신하는 단계,
    상기 제2 안테나의 네트워크 접속 우선 순위가 상기 제1 안테나의 네트워크 접속 우선 순위보다 높은 경우, 상기 제1 안테나와의 연결을 해제하고 상기 제2 안테나와 연결을 설정하는 단계, 그리고
    상기 제2 안테나의 네트워크 접속 우선 순위가 상기 제1 안테나의 네트워크 접속 우선 순위보다 낮은 경우, 상기 제1 안테나와 연결을 유지하고, 상기 제2 안테나로부터의 네트워크 접속 요청을 거절하는 단계
    를 포함하는 네트워크 접속 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제2 안테나와 연결을 설정하는 단계는 상기 연결이 해제된 상기 제1 안테나로부터 네트워크 재접속 요청을 수신하면, 상기 제1 TE 또는 상기 제2 TE가 상기 서빙 구간을 벗어날 때까지 상기 네트워크 재접속 요청을 거절하는 단계를 더 포함하는 네트워크 접속 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 거절하는 단계는 상기 제1 TE 또는 상기 제2 TE가 상기 서빙 구간을 벗어날 때까지 상기 네트워크 접속 요청을 거절하는 단계를 포함하는 네트워크 접속 제어 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 네트워크 접속 요청은 해당 TE의 식별 정보와 상기 네트워크 접속 요청을 전송한 안테나가 상기 이동체의 진행 방향을 기준으로 앞에 위치한 헤드 안테나인지 뒤에 위치한 꼬리 안테나인지를 나타내는 안테나 플래그를 포함하는 네트워크 접속 제어 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선 순위는 상기 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위보다 높게 설정되는 네트워크 접속 제어 방법.
  8. 제6항에서,
    상기 제2 TE의 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선 순위가 상기 제1 TE의 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선순위보다 높게 설정되는 경우, 상기 제2 TE의 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위는 상기 제1 TE의 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선순위보다 낮게 설정되는 네트워크 접속 제어 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 서빙 구간에 상기 제2 이동체 이후에 진입한 제3 이동체 내부의 제3 TE의 두 안테나 중 제3 안테나로부터 네트워크 접속 요청을 수신하는 단계,
    상기 제3 안테나와 연결을 설정하는 단계, 그리고
    상기 제1 TE 또는 상기 제2 TE와 다른 무선자원을 사용하여 상기 제3 TE와 통신하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 접속 제어 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 무선자원은 시간, 주파수 및 코드 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크 접속 제어 방법.
  11. 제9항에서,
    상기 제3 안테나와 연결을 설정하는 단계는
    상기 제1 안테나 또는 상기 제2 안테나와 연결이 설정된 상태에서, 상기 제3 안테나로부터 수신한 네트워크 접속 요청으로부터 상기 서빙 구간에 상기 제1 TE 및 상기 제2 TE와 다른 상기 제3 TE가 존재함을 인식하는 단계, 그리고
    상기 제3 TE에게 상기 제1 TE 및 상기 제2 TE와 다른 새로운 무선 자원을 할당하는 단계를 포함하는 네트워크 접속 제어 방법.
  12. 지향성 통신 네트워크에서 RU(radio unit)의 네트워크 접속 제어 장치로서,
    상기 RU의 서빙 구간에 진입한 이동체들의 각 TE(terminal equipment)와 통신하는 송수신기, 그리고
    상기 각 TE의 안테나들의 네트워크 접속 요청을 수신하면, 상기 각 TE의 안테나들의 네트워크 접속 우선 순위에 따라 어느 하나의 TE의 안테나와 연결을 설정하고, 다른 TE의 안테나로부터의 네트워크 접속 요청을 거절하는 프로세서
    를 포함하는 네트워크 접속 제어 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 프로세서는 현재 연결 설정된 제1 이동체의 제1 TE의 안테나보다 네트워크 접속 우선 순위가 높은 제2 이동체의 제2 TE의 안테나로부터 네트워크 접속 요청을 수신하면, 상기 제1 TE의 안테나와 연결을 해제하고 상기 제2 TE의 안테나와 새로운 연결을 설정하는 네트워크 접속 제어 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 프로세서는 상기 제2 TE의 안테나가 상기 제1 TE의 안테나보다 네트워크 접속 우선 순위가 낮은 경우, 상기 제1 TE의 안테나와 연결을 유지하고 상기 제2 TE의 안테나로부터의 네트워크 접속 요청을 거절하는 네트워크 접속 제어 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 네트워크 접속 요청은 해당 TE의 식별 정보와 상기 네트워크 접속 요청을 전송한 안테나가 이동체의 진행 방향을 기준으로 앞에 위치한 헤드 안테나인지 뒤에 위치한 꼬리 안테나인지를 나타내는 안테나 플래그를 포함하는 네트워크 접속 제어 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선 순위는 상기 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위보다 높게 설정되는 네트워크 접속 제어 장치.
  17. 제15항에서,
    상기 제2 TE의 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선 순위가 상기 제1 TE의 헤드 안테나의 네트워크 접속 우선순위보다 높게 설정되는 경우, 상기 제2 TE의 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선 순위는 상기 제1 TE의 꼬리 안테나의 네트워크 접속 우선순위보다 낮게 설정되는 네트워크 접속 제어 장치.
  18. 제13항에서,
    상기 프로세서는 상기 서빙 구간에 상기 제2 이동체에 이후에 제3 이동체가 진입한 경우, 상기 제3 이동체 내부의 제3 TE의 안테나와 연결을 설정하고, 상기 제2 TE와 다른 무선 자원을 사용하는 네트워크 접속 제어 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 무선자원은 시간, 주파수 및 코드 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크 접속 제어 장치.
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