KR102191368B1 - 무선 프론트홀 지원을 위한 ccc 기반 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템 및 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
무선 액세스 네트워크 제어부가 무선 신호 처리부로부터 무선 프론트홀 연결 요청 신호를 수신하면, 무선 액세스 네트워크 제어부가 무선 프론트홀 연결 요청 신호에 포함된 채널 상태 정보를 토대로 채널 연결 파라미터를 결정한다. 클라우드 디지털 신호 처리부가 결정된 채널 연결 파라미터를 토대로 무선 프론트홀을 위한 자원을 할당하고, 무선 신호 처리부와 무선 프런트홀 채널을 연결한다.
Description
본 발명은 무선 프론트홀 지원을 위한 CCC 기반 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
종래의 통신 기지국은 크게 디지털 신호 처리부(Digital Unit, 이하 'DU'라 지칭함)와 무선 신호 처리부(Radio Unit, 이하 'RU'라 지칭함)가 하나의 물리적 시스템 내에 함께 포함한다. 이러한 종래 시스템은 모든 처리부를 포함하는 기지국을 셀에 다 설치하여야 하므로, 셀 설계의 최적화에 한계점이 있다.
이를 개선하기 위해 하나의 기지국에 복수의 안테나를 연결하여 필요한 방식대로 셀을 형성하여 커버리지 홀(coverage hole)을 줄일 수 있도록 하는 방법이 연구되었다. 하지만 이러한 방식은 효율적인 셀 설계는 가능하지만, 시스템 용량을 극대화 하기는 어려웠다.
따라서, 무선 용량을 극대화하기 위한 기지국의 새로운 구조 및 전송 방법이 요구되었고, 이에 따라 제안된 것이 CCC(Cloud Communication Center)이다. CCC는 기존 기지국 시스템과는 달리 기지국의 DU와 무선 신호를 송/수신하는 RU를 분리해, DU는 전화국에 집중 배치하고 RU는 서비스 지역에 설치하는 무선망 기술이다.
CCC 구조 하에서 RU로 사용되는 장비로는, 2세대 통신(2G)에서 사용하던 중계기를 이용할 수 있다. 또한 매크로 셀 배치(macro cell deployment)와 다양한 스몰 셀 배치(small cell deployment)를 고려하는 헤테로지니어스 네트워크(heterogeneous network) 상황에서, 다양한 트래픽 환경과 2세대 통신보다 증가된 통신 커버리지를 얻기 위해 더 많은 수의 RU들이 요구된다. 이에 따라 기존에 사용하던 2G 중계기 이외의 추가적인 4세대 통신(LTE: Long Term Evolution)에 적합한 RU로서의 중계기가 도입될 수 있다.
그런데, 종래의 기술에 따른 무선 액세스 네트워크에는 네트워크 기능 가상화(NFV: Network Function Virtualization) 적용이 미흡하여 시스템 자원의 활용 정도가 낮아지고, 설비 투자 비용(CAPEX: Capital Expenditure)과 운영 비용(OPEX: Operating Expenditures) 절감이 어렵다는 단점이 있다. 또한, 유선 프론트홀(fronthaul) 기반의 기지국 DU와 RU 연결 제어에 의해, 향후 무선 프론트홀 도입으로 인한 고려가 이루어지고 있지 않다.
따라서, 본 발명은 무선 프론트홀의 수용도 가능한 무선 CCC 네트워크 기반의 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템 및 제어 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템은,
디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리부; 및 상기 디지털 신호 처리부와 유선 프론트홀 또는 무선 프론트홀 중 어느 하나를 통해 연동하며, 무선 신호를 처리하는 무선 신호 처리부를 포함하고,
상기 디지털 신호 처리부는, 상기 무선 신호를 제어하거나 디지털 신호를 처리하기 위해 제어 신호를 생성하는 무선 액세스 네트워크 제어부; 및 상기 무선 액세스 네트워크 제어부가 생성한 제어 신호를 토대로 디지털 신호를 처리하거나, 상기 무선 신호 처리부로부터 전송되는 디지털 신호를 처리하는 클라우드 디지털 신호 처리부를 포함한다.
상기 무선 액세스 네트워크 제어부는, 인터페이스를 통해 상기 클라우드 디지털 신호 처리부와의 연동을 수행하는 인터페이스부; 및 상기 무선 신호 처리부와의 연동을 위한 무선 프론트홀, 유선 프론트홀 또는 백홀을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 인터페이스부를 통해 연동한 상기 클라우드 디지털 신호 처리부로 상기 제어 신호를 전송하며, 상기 무선 신호 처리부와의 무선 프론트홀 채널 연결을 위한 파라미터를 결정하는 네트워킹부를 포함할 수 있다.
상기 무선 액세스 네트워크 제어부는, 무선 자원을 스케줄링하고 할당하는 스케줄러; 복수의 무선 기술을 통해 사용자에게 서비스를 지원하는 상기 클라우드 디지털 신호 처리부에 프로세싱 자원을 할당하고, 프로세싱 자원 할당을 위한 제어 신호를 생성하며, 상기 인터페이스부를 통해 전송하는 제1 프로세서; 및 상기 무선 신호 처리부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 인터페이스부를 통해 전송하는 제2 프로세서를 더 포함할 수 있다.
상기 클라우드 디지털 신호 처리부는, 인터페이스를 통해 상기 무선 액세스 네트워크 제어부와의 연동을 수행하는 인터페이스부; 상기 인터페이스부를 통해 상기 무선 액세스 네트워크 제어부로부터 수신한 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호 내에 포함된 제어 대상 정보를 토대로 제어 대상으로 제어 신호가 전달하는 오케스트레이터부; 상기 오케스트레이터부로부터 전달되는 제어 신호의 제어 대상에 대한 자원을 할당하는 가상 머신; 상기 가상 머신에서 자원이 할당되면, 상기 무선 신호 처리부와 유선 프론트홀을 통해 연동하거나, 유선 통신을 통해 발생하는 신호를 무선 신호 처리부와 송수신하는 유선 네트워킹부; 및 상기 가상 머신에서 상기 무선 신호 처리부와의 무선 연동이나 무선 네트워크를 위한 자원이 할당되면 상기 무선 신호 처리부와 무선 프론트홀을 통해 연동하거나 무선 통신을 통해 발생하는 신호를 무선 신호 처리부와 송수신하며, 상기 네트워킹부에서 결정한 파라미터를 토대로 상기 무선 신호 처리부와의 무선 프론트홀 채널 연결을 수행하는 무선 네트워킹부를 포함할 수 있다.
상기 클라우드 디지털 신호 처리부는, 상기 가상 머신에서 자원이 할당되면, 자원을 스케줄링하거나 부하 조절을 위해 용량을 계산하는 계산부; 및 상기 가상 머신에서 자원이 할당되면, 송수신되는 정보를 저장하거나 저장된 정보를 중앙 제어 장치로 전달하기 위해 상기 무선 액세스 네트워크 제어부로 전달하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
유선 백홀로 연결되어 있는 하나 이상의 디지털 신호 처리부를 제어하는 중앙 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템이 제어하는 방법은,
상기 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템은 클라우드 디지털 신호 처리부 및 무선 액세스 네트워크 제어부를 포함하는 디지털 신호 처리부와 무선 신호 처리부를 포함하며, 상기 무선 액세스 네트워크 제어부가 상기 무선 신호 처리부로부터 무선 프론트홀 연결 요청 신호를 수신하는 단계; 상기 무선 액세스 네트워크 제어부가 상기 무선 프론트홀 연결 요청 신호에 포함된 채널 상태 정보를 토대로 채널 연결 파라미터를 결정하는 단계;
상기 클라우드 디지털 신호 처리부가 결정된 채널 연결 파라미터를 토대로 무선 프론트홀을 위한 자원을 할당하고, 상기 무선 신호 처리부와 무선 프런트홀 채널을 연결하는 단계를 포함한다.
상기 수신하는 단계는, 상기 무선 신호 처리부는 무선 프론트홀 채널 연결을 위한 채널 상태 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 연결 파라미터를 결정하는 단계는, 상기 무선 액세스 네트워크 제어부는 상기 채널 상태 정보를 토대로 채널 상태가 열화되었는지 확인하는 단계; 채널 상태가 열화되었다면, 대역폭을 확장 가능한지 판단하는 단계; 대역폭을 확장할 수 없다면, 주파수 변경이 가능한지 판단하는 단계; 및 주파수 변경이 가능하지 않다면 데이터를 압축하고, 채널 연결 파라미터를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
대역폭 확장이 가능하거나 주파수 변경이 가능하면, 확장된 대역폭 또는 변경된 주파수에 따른 채널 연결 파라미터를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 CCC 환경에서 DU와 RU간 무선 프론트홀 지원이 가능하여, 유선 대비 공사/설치가 용이하고 비용 절감이 가능하다.
또한, 무선 액세스 네트워크에 네트워크 기능 가능화를 적용하여, 시스템 자원의 활용을 극대화할 수 있고, 이에 따라 시스템 용량의 증감이 유연하고 CAPEX/OPEX 절감이 가능하다.
또한, 무선 프론트홀 채널의 제어를 통해 최적화된 무선 송수신 지원이 가능하여, 안정된 링크 품질을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 기능 가상화가 적용된 환경의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 액세스 네트워크 제어부의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 디지털 신호 처리부의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파라미터 결정에 대한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 액세스 네트워크 제어부의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 디지털 신호 처리부의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파라미터 결정에 대한 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 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.
본 명세서에서 단말(terminal)은, 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이하 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 프론트홀 지원을 위한 CCC 기반 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템 및 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 기능 가상화가 적용된 환경의 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 네트워크 기능 가상화가 적용된 네트워크 환경은 중앙 제어 장치(100), 중앙 제어 장치(100)와 유선 백홀(backhaul)로 연결되어 있는 디지털 신호 처리부(200), 디지털 신호 처리부(200)와 유선 백홀 또는 무선 백홀로 연결되어 있는 하나 이상의 무선 신호 처리부(300)를 포함한다. 여기서 백홀은 유선 또는 무선에 흐르는 데이터를 네트워크 백본으로 모아 전달하여 주는 것으로, 백홀에 대한 사항은 이미 알려진 것으로 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
중앙 제어 장치(100)는 유선 백홀 방식으로 연결되어 있는 복수의 디지털 신호 처리부(200)를 제어한다. 또한, 중앙 제어 장치(100)는 외부망(도면 미도시)과의 접속에 응답하기 위한 요소들로 구성되며, 중앙 제어 장치(100)의 외부망과의 접속을 위한 기능은 이미 알려진 사항으로 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
디지털 신호 처리부(200)는 일반적인 통신 기지국에서 디지털 신호를 처리하는 구성 요소만을 분리하여 구현한다. 이때 디지털 신호 처리부(200)는 무선 신호 처리부(300)를 제어하거나 디지털 신호를 처리하기 위해 제어 신호를 생성하고 전송하는 무선 액세스 네트워크 제어부(210)와, 무선 액세스 네트워크 제어부(210)의 제어에 따라 신호를 단순히 처리하거나 무선 신호 처리부(300)로부터 전송되는 디지털 신호를 처리하는 클라우드 디지털 신호 처리부(220)로 분리되어 구현된다.
무선 액세스 네트워크 제어부(210)와 클라우드 디지털 신호 처리부(220)는 인터페이스를 통해 서로 연동한다. 그리고, 클라우드 디지털 신호 처리부(220)와 무선 신호 처리부(300)간에는 유선 프론트홀의 지원을 통해 신호를 송수신할 뿐만 아니라 무선 프론트홀의 지원을 통한 연동을 제공한다. 이때, 무선 신호 처리부(300)는 무선 액세스 네트워크 제어부(210)와의 무선 프론트홀의 지원을 통한 연결도 가능하다. 여기서 프론트홀은 이미 알려진 용어로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
무선 신호 처리부(300)는 디지털 신호 처리부(200)와 유선 또는 무선 프론트홀의 지원을 통해 연결되어 있으며, 일반적인 통신 기지국에서 무선 신호를 처리하는 구성 요소만을 분리하여 구현된다. 무선 신호 처리부(300)는 디지털 신호 처리부(200)로 무선 신호를 전달하거나 디지털 신호 처리부(200)의 영역에 있는 사용자의 단말로 무선 신호를 제공한다. 그리고 무선 채널 상태를 수집하고 수집한 채널 상태 정보를 디지털 신호 처리부(200)로 전달하여, 무선 신호 처리부(300)와 디지털 신호 처리부(200) 사이의 무선 프론트홀 채널 연결을 요청한다.
일반적으로는 무선 신호 처리부(300)와 디지털 신호 처리부(200)는 동축 케이블 또는 광섬유를 사용하여 유선 프로트홀의 지원을 통해 연결되어 있으나, 본 발명의 실시예에서는 유선 프론트홀 뿐만 아니라 무선 프론트홀을 지원하여 디지털 신호 처리부(200)와 무선 신호 처리부(300)가 연결되도록 한다.
무선 신호 처리부(300)는 구현된 형태에 따라, 무선 신호 처리부와 안테나가 따로 구현된 형태(300-1), 무선 신호 처리부와 안테나가 합쳐진 형태(300-2) 및 AAS(Active Antenna System)가 무선 신호 처리부와 함께 구현되는 형태(300-3) 등으로 구분할 수 있으며, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 여기서 무선 프론트홀을 지원하여 디지털 신호 처리부(200)에 연결되는 경우에는, 무선 신호 처리부의 안테나를 통해 연결되는 것을 예로 하여 설명한다.
이와 같은 가상화된 무선 액세스 네트워크 환경에서, 디지털 신호 처리부(200)와 무선 신호 처리부(300)간 무선 프론트홀을 지원할 수 있는 디지털 신호 처리부(200) 내의 무선 액세스 네트워크 제어부(210)와 무선 액세스 네트워크 제어부(210)의 구조에 대해 도 2 및 도 3을 참조로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 액세스 네트워크 제어부의 구조도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 디지털 신호 처리부의 구조도이다.
여기서 무선 액세스 네트워크 제어부(210)는 클라우드 디지털 신호 처리부(220)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고 전달하기 때문에 무선 신호 처리부(300)가 수집한 정보를 무선 신호 처리부(300)로부터 바로 수신할 수 있다. 반면, 클라우드 디지털 신호 처리부(220)는 제어 기능이 아닌 처리 기능만을 수행하기 때문에 무선 신호 처리부(300)로부터 전달되는 디지털 신호만을 수신하거나, 무선 신호 처리부(300)로부터 제어 신호 생성을 위해 필요한 정보가 전달되더라도 바로 무선 액세스 네트워크 제어부(210)로 전달하기만 한다. 본 발명의 실시예에서는 무선 액세스 네트워크 제어부(210)가 무선 신호 처리부(300)로부터 정보를 직접 수신하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 액세스 네트워크 제어부(210)는 스케줄러(211), 제1 프로세서(212), 제2 프로세서(213), 네트워킹부(214) 및 인터페이스부(215)를 포함한다.
스케줄러(211)는 클라우드 디지털 신호 처리부(220)에 대한 무선 자원을 스케줄링하고 할당한다. 자원을 스케줄링하거나 할당하는 방법은 여러 방법을 통해 수행될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하여 설명하지 않는다.
제1 프로세서(212)는 다양한 무선 기술(예를 들어, LTE, TD-LTE, 3G 등)을 통해 사용자에게 서비스를 지원하는 클라우드 디지털 신호 처리부(220)에 프로세싱 자원을 할당하고, 프로세싱 자원 할당을 위한 제어 신호를 생성한다.
제2 프로세서(213)는 무선 신호 처리부(300) 또는 무선 신호 처리부(300)에 구비되어 있는 다중 모드 RF/안테나를 제어하고, 이를 위해 제어 신호를 생성한다.
네트워킹부(214)는 다음과 같은 세 가지의 기능을 수행한다. 첫 번째 기능은 무선 신호 처리부(300)로부터 전달되는 채널 품질 정보를 토대로 무선 프론트홀 채널을 제어한다.
일반적으로 무선 프론트홀을 위한 무선 채널은 극초단파(microwave) 이상의 고대역 주파수가 사용된다. 극초단파는 고대역 주파수 특성상 날씨나 주변 환경 등에 영향을 많이 받게 된다. 따라서 유선과 달리 안정된 스루풋(throughput)과 응답 속도(latency)를 보장하기 어렵고 채널 변화가 발생하기 때문에, 접속 제어가 필요하다.
즉, 네트워킹부(214)는 디지털 신호 처리부(200)에 연결되어 있는 복수의 무선 신호 처리부(300) 중 무선 프론트홀을 지원하는 무선 신호 처리부(300)로부터 채널 품질 정보를 주기적으로 수신하고 모니터링한다. 그리고 모니터링을 통해 무선 채널에서 사용되는 주파수나 대역폭, 또는 무선 채널을 통해 송수신되는 데이터의 압축률 등을 실시간 제어하여 최적화된 무선 신호의 송수신을 제공한다.
이때, 네트워킹부(214)는 채널 정보를 토대로 채널 품질이 열화되었는지 확인하고, 열화된 것으로 판단하면 채널 송수신 성능을 개선하기 위하여 대역폭 확장 가능 여부, 주파수 변동 여부 또는 데이터 압축률 변경 등을 검토한다. 품질 열화 여부 확인은 여러 방법을 통해 수행될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명은 생략한다.
그리고 대역폭 확장이 가능한지 여부를 확인하고 대역폭을 확장하는 방법, 하나 이상의 가용 주파수 중 어느 하나의 주파수를 선택하는 방법 및 데이터 압축률을 변경하는 방법 역시 여러 방법을 통해 수행될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다. 네트워킹부(214)는 품질 열화 여부 확인을 수행한 뒤에 무선 신호 처리부(300)와 디지털 신호 처리부(200) 사이의 무선 프론트홀 채널 연결을 위한 채널 연결 파라미터를 결정한다. 여기서 채널 연결 파라미터에는 대역폭 정보, 주파수 정보, 데이터 압축 정보 등을 포함한다.
네트워킹부(214)의 두 번째 기능으로는, 유선 프론트홀을 제어하는 것이다. 즉, 네트워킹부(214)는 광 또는 동축 케이블을 통해 연결된 무선 신호 처리부(300)와 디지털 신호 처리부(200) 사이의 프론트홀을 통해 송수신되는 신호를 위하여, 유선 프론트홀의 신호 송수신을 제어한다. 유선 프론트홀의 제어는 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
또한 네트워킹부(214)는 백홀을 제어하는 기능을 수행한다. 즉, 중앙 제어 장치(100)와 디지털 신호 처리부(200) 사이의 백홀 송수신, 또는 디지털 신호 처리부(200)와 다른 디지털 신호 처리부(200)와의 백홀을 통한 신호 송수신을 제어한다.
인터페이스부(215)는 클라우드 디지털 신호 처리부(220)와의 연동을 수행한다. 본 발명의 실시예에서는 무선 액세스 네트워크 제어부(210)에서 생성된 제어 신호를, 클라우드 디지털 신호 처리부(220)의 각 구성 요소에 맞게 변환하는 사우스바운드(southbound) API를 이용하여 연동한 클라우드 디지털 신호 처리부(220)로 전송하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 여기서 사우스바운드 API는 이미 알려진 인터페이스로 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
무선 액세스 네트워크 제어부(210) 각각의 구성에서 생성된 제어 신호에는, 제어 대상인 제어 대상 정보가 포함되어 있다. 예를 들어, 무선 액세스 네트워크 제어부(210)의 네트워킹부(214)에서 제어 신호가 생성된 경우, 클라우드 디지털 신호 처리부(220)의 무선 네트워킹부(226)에 대한 제어 신호임을 나타내는 정보를 포함하여 생성된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 무선 액세스 네트워크 제어부(210)에서 생성된 제어 신호를 토대로 신호를 처리하는 클라우드 디지털 신호 처리부(220)는 인터페이스부(221), 오케스트레이터(orchestrator)(222), 가상 머신(227), 계산부(223), 저장부(224), 유선 네트워킹부(225) 및 무선 네트워킹부(226)를 포함한다.
인터페이스부(221)는 무선 액세스 네트워크 제어부(210)와 사우스바운드 API를 통해 연동하여 제어 신호를 수신하거나, 무선 신호 처리부(300)로부터 전송되는 디지털 신호를 무선 액세스 네트워크 제어부(210)로 전달한다.
오케스트레이터(222)는 인터페이스부(221)를 통해 무선 액세스 네트워크 제어부(210)로부터 수신한 제어 신호를 수신한다. 그리고, 제어 신호 내에 포함된 제어 대상 정보 확인하고, 제어 대상으로 제어 신호가 전달되어 기능을 수행할 수 있도록 자원 할당을 요청하기 위해 가상 머신(227)으로 전달한다.
가상 머신(227)은 계산부(223), 저장부(224), 유선 네트워킹부(225) 및 무선 네트워킹부(226) 각각의 물리적인 장치에 대해 가상화를 제공하기 위하여 복수의 가상 머신이 구비된다. 각각의 가상 머신들은 각각 자신에 할당된 가상 스토리지에서 각각의 구성 요소에서 처리하는 기능이 실행되도록 자원을 할당한다. 그리고 할당한 자원을 각각의 구성 요소로 전달한다.
계산부(223)는 무선 액세스 네트워크 제어부(210)로부터 전송된 제어 신호를 토대로 가상 머신(227)에서 계산을 위한 자원이 할당되면, 자원을 스케줄링하거나 부하 조절을 위해 용량을 계산하는 등을 수행한다.
저장부(224)는 무선 액세스 네트워크 제어부(210)로부터 전송된 제어 신호를 토대로 가상 머신(227)에서 저장을 위한 자원이 할당되면, 이동통신 네트워크 환경에서 송수신되는 정보를 저장하거나, 저장된 정보를 중앙 제어 장치(100)로 전달하기 위해 무선 액세스 네트워크 제어부(210)로 전달한다.
유선 네트워킹부(225)는 무선 액세스 네트워크 제어부(210)로부터 전송된 제어 신호를 토대로 가상 머신(227)에서 무선 신호 처리부(300)와의 유선 연동이나 유선 네트워크를 위한 자원이 할당되면, 무선 신호 처리부(300)와 유선 프론트홀을 통해 연동하거나, 유선 통신을 통해 발생하는 신호를 무선 신호 처리부(300)와 송수신한다.
여기서 유선 네트워킹부(225)는 스위치나 라우터 등과 같은 하드웨어로 구현되는 것을 예로 하여 설명하며, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 그리고 무선 신호 처리부(300)와의 유선 프로트홀을 통한 연동은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명은 생략한다.
무선 네트워킹부(226)는 무선 액세스 네트워크 제어부(210)로부터 전송된 제어 신호를 토대로 가상 머신(227)에서 무선 신호 처리부(300)와의 무선 연동이나 무선 네트워크를 위한 자원이 할당되면. 무선 신호 처리부(300)와 무선 프론트홀을 통해 연동하거나 무선 통신을 통해 발생하는 신호를 무선 신호 처리부(300)와 송수신한다. 그리고 무선 네트워킹부(226)는 네트워킹부(214)에서 결정한 채널 연결 파라미터를 토대로 무선 신호 처리부(300)와의 무선 프론트홀 채널 연결을 수행한다.
여기서 무선 네트워킹부(226)는 이동통신 네트워크에서 필요한 송수신기 등과 같은 하드웨어로 구현되는 것을 예로 하여 설명하며, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 그리고 무선 네트워킹부(226)와 무선 신호 처리부(300)의 연결을 위한 인터페이스는 CPRI(Common Public Radio Interface) 또는 OBSAI(Open Base Station Architecture Initiative) 인터페이스를 사용하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 이때의 인터페이스는 이미 알려진 것으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 환경에서 CCC 기반의 무선 액세스 네트워크를 가상화할 경우의 제어 방법에 대해 도 4를 참조로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 중앙 제어 장치(100)에서 디지털 신호 처리부(200)와 무선 신호 처리부(300)를 통해 무선 신호 처리부(300)의 영역 내에 있는 임의의 단말(도면 미도시)로 신호를 전송하고자 하고, 디지털 신호 처리부(200)와 무선 신호 처리부(300) 사이에 무선 프론트홀 지원에 따라 연동한다고 가정한다.
무선 신호 처리부(300)는 무선 프론트홀의 채널 상태 정보를 수집하고(S100), 수집한 채널 상태 정보를 포함하여 무선 액세스 네트워크 제어부(210)로 무선 프론트홀 연결을 요청한다(S110). 채널 상태 정보에는 무선 프론트홀 연결을 위해 사용할 주파수, 사용 주파수 대역폭, 사용 채널, 데이터 압축율, PER(Packet Error Rate), 수신 신호 세기, 신호 간섭 세기, 데이터 스루풋(throughput), 지연 정보 등이 포함되어 있다.
무선 액세스 네트워크 제어부(210)의 네트워킹부(214)는 S110 단계에서 수신한 요청 정보에서 채널 상태 정보를 토대로 최적의 채널 연결 파라미터를 결정한다(S120). 여기서 채널 연결 파라미터 결정 단계에 대하여 도 5를 참조로 먼저 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파라미터 결정에 대한 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 네트워킹부(214)는 S110 단계로부터 수신한 요청 정보에서 채널 상태 정보만을 추출하여 수집한다(S121). 그리고 수집한 채널 상태 정보를 토대로 연결하고자 하는 무선 프론트홀 채널의 상태가 열화되었는지 판단한다(S122). 만약 채널 상태가 열화되지 않은 것으로 판단되면, 무선 신호 처리부(300)로부터 요청된 채널에 대한 연결 파라미터를 결정한다(S126).
그러나, 채널 상태가 열화된 것으로 확인하면, 네트워킹부(214)는 무선 프론트홀 채널에서 사용하고자 하는 대역폭을 확장 가능한지 확인한다(S123). 만약 100Hz의 대역폭으로 무선 프론트홀 채널을 연결하고자 한 경우라면, 200MHz의 대역폭으로 무선 프론트홀 채널을 연결할 수 있는지 확인한다. 만약 대역폭 확장이 가능한 것으로 확인하면, 네트워킹부(214)는 대역폭이 확장된 상태에서 채널 연결 파라미터를 결정한다(S126).
그러나, 대역폭 확장이 불가능한 것으로 확인하면, 네트워킹부(214)는 무선 신호 처리부(300)에서 요청한 무선 프론트홀 연결을 위해 사용할 주파수를 다른 주파수로 변경 가능한지 확인한다(S124). 예를 들어 무선 신호 처리부(300)에서 29GHz를 요청하였으나 채널 상태가 열화된 경우, 네트워킹부(214)는 29GHz와 인접한 28GHz를 사용할 수 있는지 확인한다. 만약 28GHz를 사용할 수 있는 것으로 확인하면, 네트워킹부(214)는 주파수가 변경된 상태에서 채널 연결 파라미터를 결정한다(S126).
그러나 20GHz의 주파수를 사용하는 인접한 단말 또는 기지국이 많아 사용할 수 없는 경우, 네트워킹부(214)는 CPRI(Common Public Radio Interface)의 데이터 압축률을 크게 변경하여 데이터를 압축하여 송수신하는 것으로 결정한다(S125). 여기서 데이터 압축은 응답 속도가 미리 설정한 기준치 이하인 경우에 압축률을 변경한다. 그리고 네트워킹부(214)는 데이터 압축률을 결정한 뒤에 채널 연결 파라미터를 결정한다(S126).
이상에서 설명한 바와 같이 네트워킹부(214)가 채널 연결을 위한 파라미터를 결정하면, 도 4에 도시된 바와 같이 네트워킹부(214)는 클라우드 디지털 신호 처리부(220)로 무선 프론트홀 연결을 위한 자원 할당을 요청하는 제어 신호를 전송한다(S130). 오케스트레이터(222)는 S130 단계에서 네트워킹부(214)로부터 수신한 제어 신호를 확인하고, 제어 신호가 무선 네트워킹부(226)를 제어하기 위한 제어 신호임을 확인한다.
그러면 오케스트레이터(222)는 무선 네트워킹부(226)가 연결되어 있는 가상 머신(227)으로 제어 신호를 전달하고, 가상 머신(227)에서 무선 프론트홀 연결을 위한 자원이 할당되면(S140), 무선 네트워킹부(226)는 무선 신호 처리부(300)와의 무선 프론트홀을 위한 채널 연결을 수행한다(S150).
이와 같이 CCC 환경에서 디지털 신호 처리부(200)와 무선 신호 처리부(300)간 무선 프론트홀 지원으로, 유선 프론트홀 지원을 위한 작업 대비 공사/설치가 용이하고 비용 절감이 가능하다. 그리고 무선 프론트홀 채널의 제어를 통해 최적화된 무선 송수신을 지원하여, 시스템 자원 활용을 극대화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (10)
- 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템에 있어서,
외부망과 접속하는 중앙 제어 장치와 유선 백홀로 연동하며, 상기 중앙 제어 장치의 제어를 토대로 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리부; 및
상기 디지털 신호 처리부와 유선 프론트홀 또는 무선 프론트홀 중 어느 하나를 통해 연동하여 서비스 지역에 설치되며, 상기 디지털 신호 처리부에서 생성한 제어 신호를 기초로 무선 신호를 처리하여 디지털 신호로 생성하는 무선 신호 처리부
를 포함하고,
상기 디지털 신호 처리부는,
상기 무선 신호를 제어하거나 디지털 신호를 처리하기 위해 상기 제어 신호를 생성하는 무선 액세스 네트워크 제어부; 및
상기 무선 액세스 네트워크 제어부가 생성한 제어 신호를 토대로 디지털 신호를 처리하고, 상기 무선 신호 처리부에서 생성된 디지털 신호를 처리하는 클라우드 디지털 신호 처리부
를 포함하는 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 무선 액세스 네트워크 제어부는,
사우스바운드(southbound) 인터페이스를 통해 상기 클라우드 디지털 신호 처리부와 연동하는 인터페이스부; 및
상기 무선 신호 처리부와의 연동을 위한 무선 프론트홀, 유선 프론트홀 또는 백홀을 제어하는 제어 신호를 생성하고, 상기 인터페이스부를 통해 연동한 상기 클라우드 디지털 신호 처리부로 상기 제어 신호를 전송하며, 상기 무선 신호 처리부와의 무선 프론트홀 채널 연결을 위한 파라미터를 결정하는 네트워킹부;
를 포함하는 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 무선 액세스 네트워크 제어부는,
무선 자원을 스케줄링하고 할당하는 스케줄러;
복수의 무선 기술을 이용하여 사용자에게 서비스를 지원하는 상기 클라우드 디지털 신호 처리부에 프로세싱 자원을 할당하고, 프로세싱 자원 할당을 위한 제어 신호를 생성하며, 상기 인터페이스부를 통해 상기 생성한 제어 신호를 상기 디지털 신호 처리부로 전송하는 제1 프로세서; 및
상기 무선 신호 처리부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 인터페이스부를 통해 상기 생성한 제어 신호를 상기 디지털 신호 처리부로 전송하는 제2 프로세서
를 더 포함하는 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 클라우드 디지털 신호 처리부는,
인터페이스를 통해 상기 무선 액세스 네트워크 제어부와의 연동을 수행하는 인터페이스부;
상기 인터페이스부를 통해 상기 무선 액세스 네트워크 제어부에서 전송된 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호 내에 포함된 제어 대상 정보를 토대로 제어 대상으로 상기 제어 신호를 전달하는 오케스트레이터부;
상기 제어 대상에 자원을 할당하는 가상 머신;
상기 가상 머신에서 자원이 할당되면, 유선 프론트홀을 통해 상기 무선 신호 처리부와 연동하거나, 유선 통신을 통해 발생하는 신호를 상기 무선 신호 처리부와 송수신하는 유선 네트워킹부; 및
상기 가상 머신에서 자원이 할당되면 상기 무선 신호 처리부와 무선 프론트홀을 통해 연동하거나, 무선 통신을 통해 발생하는 신호를 상기 무선 신호 처리부와 송수신하며, 상기 네트워킹부에서 결정한 파라미터를 토대로 상기 무선 신호 처리부와의 무선 프론트홀 채널 연결을 수행하는 무선 네트워킹부
를 포함하는 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 클라우드 디지털 신호 처리부는,
상기 가상 머신에서 자원이 할당되면, 자원을 스케줄링하거나 부하 조절을 위해 용량을 계산하는 계산부; 및
상기 가상 머신에서 자원이 할당되면, 송수신되는 정보를 저장하거나 저장된 정보를 중앙 제어 장치로 전달하기 위해 상기 무선 액세스 네트워크 제어부로 전달하는 저장부
를 더 포함하는 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템. - 제1항에 있어서,
유선 백홀로 연결되어 있는 하나 이상의 디지털 신호 처리부를 제어하는 중앙 제어 장치
를 더 포함하는 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템. - 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템이 제어하는 방법에 있어서,
상기 무선 액세스 네트워크 가상화 시스템은 클라우드 디지털 신호 처리부 및 무선 액세스 네트워크 제어부를 포함하는 디지털 신호 처리부, 그리고 상기 디지털 신호 처리부와 유선 프론트홀 또는 무선 프론트홀 중 어느 하나를 통해 연동하며 서비스 지역에 설치되는 무선 신호 처리부를 포함하며,
상기 무선 액세스 네트워크 제어부가 상기 무선 신호 처리부로부터 무선 프론트홀 연결 요청 신호를 수신하는 단계;
상기 무선 액세스 네트워크 제어부가 상기 무선 프론트홀 연결 요청 신호에 포함된 채널 상태 정보를 토대로 채널 연결 파라미터를 결정하는 단계; 및
상기 클라우드 디지털 신호 처리부가 결정된 채널 연결 파라미터를 토대로 무선 프론트홀을 위한 자원을 할당하고, 상기 무선 신호 처리부와 무선 프런트홀 채널을 연결하는 단계
를 포함하는 제어 방법. - 제7항에 있어서,
상기 수신하는 단계는,
상기 무선 신호 처리부는 무선 프론트홀 채널 연결을 위한 채널 상태 정보를 생성하는 단계
를 포함하는 제어 방법. - 제8항에 있어서,
상기 채널 연결 파라미터를 결정하는 단계는,
상기 무선 액세스 네트워크 제어부는 상기 채널 상태 정보를 토대로 채널 상태가 열화되었는지 확인하는 단계;
채널 상태가 열화되었다면, 대역폭을 확장 가능한지 판단하는 단계;
대역폭을 확장할 수 없다면, 주파수 변경이 가능한지 판단하는 단계; 및
주파수 변경이 가능하지 않다면 데이터를 압축하고, 채널 연결 파라미터를 결정하는 단계
를 포함하는 제어 방법. - 제9항에 있어서,
상기 채널 연결 파라미터를 결정하는 단계는,
대역폭 확장이 가능하거나 주파수 변경이 가능하면, 확장된 대역폭 또는 변경된 주파수에 따른 채널 연결 파라미터를 결정하는, 제어 방법.
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