KR102193580B1

KR102193580B1 - Sdr 기반 가상화 기지국 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102193580B1
Application number: KR1020150151847A
Authority: KR
Inventors: 최창순; 박해성
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2020-12-21
Also published as: KR20170050378A

Abstract

본 발명에 따르면, SDR 기반 가상화 기지국 장치 및 방법에 있어서, 통신 시스템의 기지국 장비 구성 중 단말장치와의 통신을 담당하는 통신장치(SDRU)와 단말장치로부터의 통신 데이터를 처리하는 디지털장치(DU)에 대해 SDR 기반의 가상화를 구현하고, 셀내에 존재하는 단말장치의 통신모드별 개수에 따라 통신장치와 디지털 장치의 동작 모드를 동적으로 변경함으로써, MIMO 안테나 오더를 증가시킬 수 있고 셀용량 및 트래픽 처리량을 증대시킬 수 있다.

Description

SDR 기반 가상화 기지국 장치 및 방법{A VIRTUALIZED BASE STATION BASED ON SDR AND METHOD THEREOF}

본 발명은 SDR(software defined radio) 시스템에 관한 것으로, 특히 통신 시스템의 기지국 장비 구성 중 단말장치와의 통신을 담당하는 통신장치(SDRU)와 단말장치로부터의 통신 데이터를 처리하는 디지털장치(DU)에 대해 SDR 기반의 가상화를 구현하고, 셀내에 존재하는 단말장치의 통신모드별 개수에 따라 통신장치와 디지털 장치의 동작 모드를 동적으로 변경하여 MIMO 안테나 오더(order)를 증가시키고 셀용량 및 트래픽 처리량을 증대시킬 수 있도록 하는 SDR 기반 가상화 기지국 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, SDR 기술은 디지털 신호처리 소자를 이용하여 하드웨어 수정 없이 모듈화된 소프트웨어 변경만으로 단일의 송수신 시스템을 통해 다수의 무선 통신 규격을 통합 수용하기 위한 무선 접속 기반 기술을 말할 수 있다.

한편, 셀룰러를 기반으로 한 무선통신에서, 하나의 기지국은 하나의 셀(cell) 혹은 섹터의 영역에 위치해 있는 단말들과의 통신을 담당하며, 각 기지국은 해당 단말들의 통신 데이터를 처리하기 위한 통신장치와 이와 연결된 디지털 장치를 포함하고 있다.

이때, 이러한 디지털 장치는 위와 같은 SDR 기술을 이용하여 기존의 폐쇄형 하드웨어 구조를 PC(Personal Computer)와 같은 개방형 하드웨어 플랫폼으로 변경하고 무선 기능을 소프트웨어적으로 구현한 것이다.

위와 같은 디지털 장치는 일반적으로 크게 디지털 장치와 통신장치간 제어(control)을 담당하는 시스템(system) 부분과, 통신장치로부터 전달된 신호를 변환(conversion)하고, 이를 코아망(core network)로 보내기 위해서 디코딩(decoding) 하고 반대로 코아망에서 전달된 IP 신호를 통신장치로 전송하기 위한 신호로 변환하는 전송(transmission)을 담당하는 부분으로 구분 할 수 있다.

한편, 기지국에서는 현재 다양한 단말장치가 셀내에 존재함에 따라 통신장치 또한 다양한 무선 규격의 통신모드로 동작하는 단말장치를 서비스하기 위한 다양한 통신모드의 통신장치가 구비되어 운영되고 있다.

따라서, 다양한 무선규격의 통신모드를 지원하는 통신장치를 구비하여야 함에 따른 자원 손실이 큰 상태이며, 더욱이 5G의 상용화시 다양한 요구 사항을 갖는 다양한 서비스를 충족시키기 위해서는 플랙시블 라디오 기술에 대한 요구가 증대되고 있다.

대한민국 공개특허번호 10-2006-0058836호(공개일자 2006년 06월 01일)

따라서, 본 발명에서는 통신 시스템의 기지국 장비 구성 중 단말장치와의 통신을 담당하는 통신장치(SDRU)와 단말장치로부터의 통신 데이터를 처리하는 디지털장치(DU)에 대해 SDR 기반의 가상화를 구현하고, 셀내에 존재하는 단말장치의 통신모드별 개수에 따라 통신장치와 디지털 장치의 동작 모드를 동적으로 변경하여 MIMO 안테나 오더를 증가시키고 셀용량 및 트래픽 처리량을 증대시킬 수 있도록 하는 SDR 기반 가상화 기지국 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

상술한 본 발명은 SDR 기반 가상화 기지국 장치로서, 특정 무선 규격의 통신모드에 할당되어 셀내의 단말장치로부터 송신 또는 수신되는 통신 데이터를 처리하며, 특정 통신모드와 다른 통신모드로의 선택적 변경이 가능한 복수의 통신장치와, 각 통신장치와 연동되며, 상기 통신 데이터에 대한 신호 처리를 수행하고, 상기 연동되는 통신장치의 통신모드가 변경되는 경우 상기 변경된 통신모드로 변경되는 복수의 디지털 장치와, 상기 각 통신장치에 접속된 단말장치의 개수를 모니터링하고, 상기 단말장치의 개수의 기반하여 상기 각 통신장치에 할당된 상기 특정 통신모드를 상기 다른 통신모드로 선택적으로 변경시키는 자원 관리부를 포함한다.

또한, 상기 자원 관리부는, 상기 각 통신장치에 할당된 상기 특정 통신모드를 상기 다른 통신모드로 변경시키는 경우, 이전에 상기 다른 통신모드로 할당된 다른 통신장치에 접속된 단말장치 중 일부를 상기 통신모드가 변경된 통신장치에 할당하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자원 관리부는, 상기 단말장치의 개수가 기설정된 기준개수 이하로 감소하는지 여부를 검사하여 상기 기준개수 이하로 감소하는 경우 상기 단말장치가 접속된 통신장치의 상기 할당된 특정 통신모드를 상기 다른 통신모드로 변경시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자원 관리부는, 상기 단말장치의 개수가 0보다 크고 상기 기준개수 보다 작은 경우 상기 단말장치가 접속된 통신장치의 일부는 상기 특정 통신모드로 유지하고, 다른 일부는 상기 다른 통신모드로 변경시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자원 관리부는, 상기 각 통신장치에 할당된 상기 특정 통신모드를 상기 다른 통신모드로 변경시키는 경우, 상기 통신모드 변경된 통신장치와 연동되는 상기 각 디지털 장치의 통신모드도 동일하게 변경시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 통신장치는, 소프트웨어 정의 라디오(SDR) 기반의 가상화를 통해 하드웨어의 변경없이 상기 다른 통신모드로의 변경이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 SDR 기반 기지국 가상화 방법으로서, 복수의 통신장치에 대해 셀내의 위치한 단말장치의 통신모드별 대응되는 특정 무선 규격의 통신모드로 초기 할당하는 단계와, 각 통신장치에 접속된 단말장치의 개수를 모니터링하여 상기 단말장치의 개수가 기설정된 기준 개수 이하로 감소하는지 검사하는 단계와, 상기 단말장치의 개수가 기준개수 이하로 감소한 통신장치에 대해 선택적으로 상기 특정 통신모드에서 다른 통신모드로 변경시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, SDR 기반 가상화 기지국 장치 및 방법에 있어서, 통신 시스템의 기지국 장비 구성 중 단말장치와의 통신을 담당하는 통신장치(SDRU)와 단말장치로부터의 통신 데이터를 처리하는 디지털장치(DU)에 대해 SDR 기반의 가상화를 구현하고, 셀내에 존재하는 단말장치의 통신모드별 개수에 따라 통신장치와 디지털 장치의 동작 모드를 동적으로 변경함으로써, MIMO 안테나 오더를 증가시킬 수 있고 셀용량 및 트래픽 처리량을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SDR 기반의 기지국 장치 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SDR 기반의 기지국 장치에서 복수의 통신장치에 대한 통신모드의 동적 변경 제어 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SDR 기반의 기지국 장치에서 복수의 통신장치에 대한 초기 통신모드 할당 예시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 SDR 기반의 기지국 장치에서 단말장치의 개수에 기반한 통신모드 변경 예시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 SDR 기반의 기지국 장치에서 단말장치의 개수에 기반한 통신모드 부분 변경 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소프트웨어 정의 라디오(Software Defined Radio : SDR) 기반의 기지국 장치 구성을 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 설명에서는 디지털 장치(Digital Unit : DU)(114, 116)와 통신장치(Software Defined Radio Unit : SDRU)(110, 112)가 구분되어 동작되는 동작을 예를 들어 설명하기로 한다. 즉, 본 발명의 적용은 디지털 장치(114, 116)와 통신장치(110, 112)가 공간적인 분리 여부와 상관없이 적용이 가능하나, 설명의 편리성을 위해서 디지털 장치(114, 116)와 통신장치(110, 112)가 분리되어 있는 형태를 예를 들어 설명하기로 한다. 코아망(core network)을 통해서 내려온 데이터는 디지털 장치(114, 116)를 통해서 대응되는 통신장치(110, 112)로 전달되도록 처리될 수 있으며, 반대로 통신장치(110, 112)에서 수신된 데이터는 DU-RU 인터페이스(interface)(Fronthaul)를 통해서 디지털 장치(114, 116)로 전달되어 처리되고 코아망으로 전달될 수 있다.

제1, 제2 통신장치(SDRU)(110, 112)는 셀내에 존재하는 단말장치(120, 130)와 통신 데이터의 송수신을 수행하는 장치로, 종래 하나의 특정 통신모드로 고정되어 셀내에 존재하는 통신모드가 일치하는 단말장치(120, 130)와의 통신만이 가능하던 것과는 달리, 하드웨어(hardware)의 변경 없이 SDR에 기반하여 모듈화된 소프트웨어를 필요에 따라 변경하는 것을 통해 선택적으로 다른 통신모드로 변경이 가능하고, 이에 따라 다양한 통신모드의 단말장치와 통신 데이터의 송수신이 가능하도록 구현한 장치를 말한다.

즉, 제1, 제2 통신장치(110, 112)는 다양한 통신모드로의 변경을 위해 폐쇄형 하드웨어 구조를 PC와 같은 GPP(General Purpose Processor)기반 개방향 하드웨어 플랫폼(platform)으로 변경하고, 이러한 개향 하드웨어 플랫폼에서 모듈화된 소프트웨어를 필요에 따라 적절히 변경함으로써 여러 가지 통신모드에 따른 무선 규격(3G:WCDMA, 4G:LTE, 5G 등)을 수용할 수 있도록 구현될 수 있다.

이때, 통신모드 변경에 따라 제1, 제2 통신장치(110, 112)에서 변경하는 정보 또는 자원은 단말장치(120, 130)와의 무선 통신을 위한 주파수(frequency), 밴드 대역폭(bandwidth) 등의 정보가 될 수 있으며, 이러한 주파수, 밴드 대역폭 등의 변경은 제1, 제2 통신장치(110, 112)의 제어를 수행하는 일반적인 프로세서(processor)의 상위에 가상화 기술을 통해 변경하고자 하는 통신모드의 애플리케이션(application) 등과 같은 소프트웨어를 실행시키는 것을 통해 가능하게 된다.

또한, 제1, 제2 통신장치(110, 112)는 예를 들어 논리계층 중 제1 계층(L1)의 소프트웨어 프로토콜을 SDR 기반으로 변경 가능하도록 설계될 수 있으며, 소프트웨어 정의를 통한 가상화를 통해 하드웨어의 변경없이 통신모드의 변경을 수행할 수 있다.

단말장치(User Equipment, UE)(120, 130)는 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, 3G(WCDMA), 4G(LTE), 5G 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함할 수 있다. 또한, 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 NodeB, LTE에서의 eNB 또는 섹터(sector) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석될 수 있으며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node) 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미일 수 있다.

제1, 제2 디지털 장치(114, 116))는 제1, 제2 통신장치(110, 112)와 연결되어 단말장치(120, 130)로부터 송수신되는 통신 데이터에 대한 신호 처리를 수행한다.

또한, 제1, 제2 디지털 장치(114, 116)는 PC 등과 같은 개방형 하드웨어 플랫폼으로 구현되어 위와 같은 통신 데이터에 대한 신호 처리를 소프트웨어적으로 처리하도록 구현될 수 있다. 이때, 제1, 제2 디지털 장치(114, 116)는 위와 같은 개방향 하드웨어 플랫폼 기반에서 모듈화된 소프트웨어를 필요에 따라 적절히 변경함으로써 여러 가지 무선 규격(3G(WCDMA), 4G(LTE), 5G 등)을 수용할 수 있는 다중 모드, 다중 표준, 다중 대역, 다중 기능 서비스 제공이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 이러한 제1, 제2 디지털 장치(114, 116)는 예를 들어 무선 기지국의 논리계층 중 제2계층(L2), 제3계층(L3)의 소프트웨어 프로토콜을 SDR 형태로 지원할 수 있으며, 무선 기지국의 논리계층 소프트웨어 프로토콜과 개방형 하드웨어 플랫폼의 물리적 프로세서간 프로세서 자원을 활용할 수 있도록 가상화 기능을 지원할 수 있다.

자원 관리부(resource management)(118)는 제1, 제2 디지털 장치(114, 116)와 연결되어 셀내에 위치한 단말장치(120, 130)에 대한 기지국 장치(100)의 무선 주파수 자원을 관리하고, 트래픽 제어(traffic control)를 수행할 수 있다.

또한, 자원 관리부(118)는 셀내의 서로 다른 통신모드로 동작하는 복수의 제1, 제2 통신장치(110, 112)에 접속한 단말장치(120, 130)의 수를 파악하고, 기설정된 통신장치 운영 정책에 따라 통신장치별 접속된 단말장치의 수에 기반하여 특정 통신모드로 운영되고 있는 통신장치에 대해 다른 통신모드로 변경시키는 등의 방식으로 무선 주파수 자원을 조절하거나 트래픽 제어를 수행할 수 있다.

즉, 자원 관리부(118)는 예를 들어 셀내에 제1 통신모드 또는 제2 통신모드로 동작되는 단말장치(120, 130)가 존재하는 경우, 셀내에 존재하는 복수의 제1, 제2 통신장치(110, 112)를 제1 통신모드에 하나 또는 제2 통신모드에 하나를 우선 할당하여 통신장치를 운영할 수 있다.

이때, 이러한 제1, 제2 통신장치(110, 112)는 하드웨어의 변경 없이 SDR에 기반하여 모듈화된 소프트웨어를 필요에 따라 변경하는 것을 통해 선택적으로 다른 통신모드로 변경이 가능한 장치임은 전술한 바와 같다. 따라서, 자원 관리부(118)는 제1, 제2 통신장치(110, 112)에 대해 변경하고자 하는 통신모드에 대응하는 소프트웨어를 가상화하여 실행시킴으로써 제1, 제2 통신장치(110, 112)를 제1 통신모드 또는 제2 통신모드로 소프트웨어적으로 변경시킬 수 있다.

이어, 자원 관리부(118)는 위와 같이 셀내에 존재하는 복수의 제1, 제2 통신장치(110, 112)에 대해 제1 통신모드 또는 제2 통신모드로 변경시킨 상태에서 통신장치별 접속된 단말장치(120, 130)의 개수를 모니터링하여, 제1 통신장치(110)에 접속된 제1 통신모드의 단말장치(120) 또는 제2 통신장치(112)에 접속된 제2 통신모드의 단말장치(130)가 기설정된 기준 개수 이하로 감소하는지 여부를 모니터링한다.

위와 같은 모니터링 결과, 예를 들어 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 기설정된 기준 개수 이하로 감소하는 경우, 단말장치(120)의 개수가 기준 개수 이하로 감소한 제1 통신모드에 할당된 제1 통신장치(110)에 대해서는 제2 통신모드로 변경시켜 셀내에서 활용할 수 있는 MIMO 안테나 오더(order)를 증가시킴으로써 셀용량을 증가시키고 트래픽 처리량(throughput)을 증대시키도록 한다.

이때, 자원 관리부(118)는 위와 같이 제1 통신장치(110)의 통신모드를 제2 통신모드로 변경시킴에 따라 셀내에 존재하는 복수의 제1, 제2 통신장치(110, 112)가 모두 제2 통신모드로 변경되는 경우 이전 제2 통신장치(112)와 접속하고 있는 단말장치(130)의 일부를 제1 통신장치(110)에 접속하도록 함으로써 제2 통신장치(112)의 부하가 경감되도록 하여 전체적인 트래픽 처리량이 증대되도록 하는 트래픽 제어를 수행할 수도 있다.

또한, 자원 관리부(118)는 위와 같이 제1 통신장치(110)에 대해 통신모드를 제2 통신모드로 변경시킨 후, 셀내의 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 다시 기준 개수 이상으로 증가하는 것을 모니터링하는 경우에는 통신모드를 변경시켰던 제1 통신장치(110)에 대해 초기에 할당하었던 제1 통신모드로 다시 복귀시켜 기준 개수 이상으로 증가한 제1 통신모드의 단말장치(120)와 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.

이때, 자원 관리부(118)는 제1 통신장치(110)에 대한 초기 할당된 제1 통신모드로의 복귀 제어에 있어서 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 기준 개수 이상으로 증가하는 경우를 예를 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 예를 들어 자원 관리부(118)는 셀내의 기준 개수 이하로 줄어든 제1 통신모드의 단말장치(120)에 대해서는 다수의 기지국을 관리하는 SON(Self Organized Network)(150) 등으로 인접 기지국의 전송 파워를 높여 셀커버리지(cell coverage) 영역을 넓혀달라는 요구를 전송하여 인접 기지국을 통해 제1 통신모드의 단말장치(120)에 대한 서비스가 지속되도록 요구한 상태일 수 있다. 이와 같은 경우 자원 관리부(118)는 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 기준 개수 이하로 유지되고 있는 상태라 하더라도 인접 기지국의 셀커버리지 능력 및 수용 용량이 부족하여 해당 단말장치(120)에 대한 서비스가 더 이상 유지되기 어려운 경우 등에는 제2 통신모드로 통신모드를 변경시켰던 제1 통신장치(110)에 대해 초기 할당된 제1 통신모드로 복귀시켜 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 서비스가 유지되도록 할 수도 있다.

한편, 위와 같은 자원 관리부(118)의 동작 설명에 있어서, 제1 통신모드는 예를 들어 4G를 의미할 수 있고, 제2 통신모드는 5G를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 위 설명에서는 통신모드가 서로 다른 두 개의 제1 통신장치(110)와 제2 통신장치(112)가 셀내에 존재하는 것을 예를 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 위 설명에서는 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 기설정된 기준 개수 이하로 줄었을 경우를 가정하여 설명하였으나, 제2 통신모드로 동작하는 단말장치(130)의 개수가 기설정된 개수 이하로 줄었을 경우에도 동일하게 적용 가능하다.

또한, 위 도 1의 설명에서는 통신장치에 대해서는 제1 통신장치(110)와 제2 통신장치(112)의 두 개의 서로 다른 통신모드로 할당되는 통신장치를 예를 들었으나, 이러한 통신장치의 개수는 2 개 이상이 포함될 수도 있다. 마찬가지로, 제1 디지털 장치(114)와 제2 디지털 장치(116) 또한 2 개 이상이 포함될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SDR 기반의 기지국 장치에서 복수의 통신장치에 대해 셀내에 위치한 통신모드별 단말장치의 개수에 기반하여 동적으로 통신모드를 변경시키는 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 자원 관리부(118)는 셀내의 제1 통신모드(4G) 또는 제2 통신모드(5G)로 동작되는 단말장치(120, 130)가 존재하는 경우, 단말장치(120, 130)와 통신을 수행하는 복수의 제1, 제2 통신장치(110, 112)에 대해 각각 제1 통신모드 또는 제2 통신모드를 우선 할당하여 통신장치를 운영할 수 있다(S200).

이때, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 이러한 제1, 제2 통신장치(110, 112)가 셀내에 위치하는 통신모드가 제1 통신모드, 제2 통신모드 등의 2개의 통신모드가 존재하는 것을 예를 들어 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, 즉, 제3 통신모드가 존재하는 경우에도 동일하게 적용 가능하다. 또한, 이러한 제1, 제2 통신장치(110, 112)가 통신모드별 하나씩 대응되게 구비되는 것을 예를 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이러한 제1 통신모드는 예를 들어 4G를 의미할 수 있고, 제2 통신모드는 5G를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 이때, 이러한 제1, 제2 통신장치(110, 112)는 하드웨어의 변경 없이 SDR에 기반하여 모듈화된 소프트웨어를 필요에 따라 변경하는 것을 통해 선택적으로 다른 통신모드로 변경이 가능한 장치임은 전술한 바와 같다. 따라서, 자원 관리부(118)는 제1, 제2 통신장치(110, 112)에 대해 변경하고자 하는 통신모드에 대응하는 소프트웨어를 가상화하여 실행시킴으로써 제1, 제2 통신장치(110, 112)를 제1 통신모드 또는 제2 통신모드로 소프트웨어적으로 변경시킬 수 있다.

도 3은 자원 관리부(118)가 제1 통신장치(110)와 제2 통신장치(112)에 대해 각각 제1 통신모드와 제2 통신모드로 동작하도록 할당하여 각각의 통신모드로 동작하는 단말장치(120, 130)와 통신을 수행하도록 한 것을 예시한 도면이다.

위 도 3에서 보여지는 바와 같이, 셀내에 예를 들어 4G 단말장치(120)와 5G 단말장치(130)가 비슷한 개수로 존재하는 경우 복수의 제1, 제2 통신장치(110, 112)는 각각 제1 통신모드와 제2 통신모드에 하나씩 우선 할당되어 각각의 통신모드로 동작하는 단말장치(120, 130)와 통신을 수행하게 된다.

또한, 제1 통신장치(110)와 연결되는 제1 디지털 장치(114) 또한 제1 통신장치(110)가 제1 통신모드로 설정된 경우에는 4G 베이스밴드(Baseband) 대역의 신호를 처리하기 위한 VNF(Virtualized Network Function)를 가상화 기반으로 탑재하여 제1 통신모드에서 송수신되는 신호를 처리할 수 있도록 변경될 수 있다. 이때, 이러한 VNF는 IT 서버(server)로부터 제공될 수 있다.

또한, 제2 통신장치(112)와 연결되는 제2 디지털 장치(116) 또한 제2 통신장치(112)가 제2 통신모드로 설정된 경우에는 5G 베이스밴드(Baseband) 대역의 신호를 처리하기 위한 VNF를 가상화 기반으로 탑재하여 제2 통신모드에서 송수신되는 신호를 처리할 수 있도록 변경될 수 있다. 이때, 위와 같은 제1, 제2 통신장치(110, 112)와 연동되는 제1, 제2 디지털 장치(114, 116)의 통신모드 변경 또한 자원 관리부(118)에 의해 이루어질 수 있다.

이어, 자원 관리부(118)는 위와 같이 셀내에 존재하는 복수의 제1, 제2 통신장치(110, 112)에 대해 제1 통신모드 또는 제2 통신모드로 할당한 상태에서 통신장치별 접속된 단말장치(120, 130)의 개수를 검사하여, 제1 통신장치(110)에 접속된 제1 통신모드의 단말장치(120) 또는 제2 통신장치(112)에 접속된 제2 통신모드의 단말장치(130)가 기설정된 기준 개수 이하로 감소하는지 여부를 모니터링한다(S202).

위와 같은 모니터링 결과, 예를 들어 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 기준 개수 이하로 감소한 경우(S204), 자원 관리부(118)는 단말장치(120)의 개수가 기준 개수 이하로 감소한 제1 통신모드에 할당된 제1 통신장치(110)에 대해 도 4에서 보여지는 바와 같이 제2 통신모드로 변경시킨다(S206).

이어, 자원 관리부(118)는 위와 같이 제1 통신장치(110)의 통신모드를 제2 통신모드로 변경시킴에 따라, 제1 통신장치(110)와 연결되는 제1 디지털 장치(114)에 대해서도 5G 베이스밴드(Baseband) 대역의 신호를 처리하기 위한 VNF를 가상화 기반으로 탑재하여 제2 통신모드에서 송수신되는 신호를 처리할 수 있도록 변경시키게 된다(S208).

그런 후, 자원 관리부(118)는 제1 통신장치(110)의 통신모드를 제2 통신모드로 변경시킴에 따라 셀내에 존재하는 복수의 제1, 제2 통신장치(110, 112)가 모두 제2 통신모드로 변경되는 경우 이전 제2 통신장치(112)와 접속하고 있는 5G 단말장치(130)의 일부를 위 도 4에서 보여지는 바와 같이 제1 통신장치(110)에 접속하도록 하는 등의 자원 재분배를 수행한다(S210).

이에 따라, 이전 제2 통신장치(112)와 접속하고 있는 5G 단말장치(130)의 일부를 제1 통신장치에 접속하도록 함으로써 제2 통신장치(112)의 부하가 경감되어 전체적인 트래픽 처리량이 증대될 수 있으며, 제1 통신장치(110) 또한 5G 단말장치(130)와 통신을 수행함에 따라 제1 통신장치(110)의 안테나가 5G 단말장치(130)와의 통신에 사용될 수 있어, MIMO 안테나 오더(order)가 증가되어 셀용량이 증가될 수 있다.

한편, 위와 같은 제1 통신장치(110)에 대한 통신모드 변경에 있어서, 위 설명에서는 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 기설정된 개수 이하로 감소하는 경우, 자원 관리부(118)에서 제1 통신장치(110)를 위 도 4에서 보여지는 바와 같이 제2 통신모드로 변경시키는 것을 설명한 바 있다.

그러나, 위와 같이 기준 개수를 기반으로 제1 통신장치(110)를 제2 통신모드로 변경시키는 경우에는 셀내에 남아 있는 기준 개수 이하에 해당되는 제1 통신모드의 단말장치(120)는 현재 셀내에서 서비스가 불가하게 될 수 있다.

이와 같은 경우를 대비하기 위해 자원 관리부(118)는 제1 통신모드의 단말장치(120)가 기준 개수 이하로 줄어 들었으나, 여전히 셀내에 일정수의 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)가 존재하는 경우, 도 5에서 보여지는 바와 같이 제1 통신장치(110)의 제1 부분(110-1)은 제1 통신모드를 유지하도록 하고, 제2 부분(110-2)은 제2 통신모드로 변경되도록 제어할 수도 있다.

이러한 경우, 자원 관리부(118)는 제1 통신장치(110)와 연결되는 제1 디지털 장치(114)에 대해서도 제1 부분(114-1)에 대해서는 4G 베이스밴드(Baseband) 대역의 신호를 처리하기 위한 VNF를 가상화 기반으로 탑재하여 제1 통신모드에서 송수신되는 신호를 처리할 수 있도록 유지시키고, 제2 부분(114-2)에 대해서는 5G 베이스밴드(Baseband) 대역의 신호를 처리하기 위한 VNF를 가상화 기반으로 탑재하여 제2 통신모드에서 송수신되는 신호를 처리할 수 있도록 변경시키게 된다.

또한, 다른 실시예로서, 자원 관리부(118)는 셀내에 기준 개수 이하로 줄어든 제1 통신모드의 단말장치(120)에 대해서 다수의 기지국을 관리하는 SON(Self Organized Network)(150) 등으로 인접 기지국의 셀커버리지 영역을 넓혀달라는 요구를 전송하고, 위와 같은 요구에 대응하여 셀커버리지 영역이 확장된 인접 기지국을 통해 제1 통신모드의 단말장치(120)에 대한 서비스가 지속되도록 할 수도 있다. 이에 따라, 복수의 통신장치에 대해 통신모드를 변경함에 따라 발생할 수 있는 서비스 공백을 방지할 수 있게 된다.

또한, 한편, 위와 같이 제1 통신장치(110)에 대해 통신모드를 제2 통신모드로 변경시킨 상태에서, 셀내의 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 다시 기준 개수 이상으로 증가하는 경우가 발생할 수 있다.

이와 같은 경우에 대비하기 위해 자원 관리부(118)는 위와 같이 제1 통신장치(110)에 대해 통신모드를 제2 통신모드로 변경시킨 후, 셀내의 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 다시 기준 개수 이상으로 증가하는지를 모니터링할 수 있다.

이어, 자원 관리부(118)는 셀내에 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 다시 기준 개수 이상으로 증가하는 것을 모니터링하는 경우, 통신모드를 변경시켰던 제1 통신장치(110)에 대해 초기에 할당하었던 제1 통신모드로 다시 복귀시켜 기준 개수 이상으로 증가한 제1 통신모드의 단말장치(120)와 통신을 수행하도록 제어할 수 있다. 이때, 위와 같이 셀내에 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 증가 여부에 대한 정보는 SON(150)으로부터 모니터링되어 자원 관리부(118)로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 자원 관리부(118)는 제1 통신장치(110)에 대한 초기 할당된 제1 통신모드로의 복귀 제어에 있어서 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 다시 기준 개수 이상으로 증가하는 경우를 예를 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 예를 들어 자원 관리부(118)는 셀내의 기준 개수 이하로 줄어든 제1 통신모드의 단말장치(120)에 대해서는 다수의 기지국을 관리하는 SON(150) 등으로 인접 기지국의 셀커버리지 영역을 넓혀달라는 요구를 전송하여 인접 기지국을 통해 제1 통신모드의 단말장치(120)에 대한 서비스가 지속되도록 요구한 상태일 수 있다. 이와 같은 경우 자원 관리부(118)는 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 개수가 기준 개수 이하로 유지되고 있는 상태라 하더라도 인접 기지국의 셀커버리지 능력이 저하되어 해당 단말장치(120)에 대한 서비스가 더 이상 유지되기 어려운 경우 등에는 제2 통신모드로 통신모드를 변경시켰던 제1 통신장치(110)에 대해 초기 할당된 제1 통신모드로 복귀시켜 제1 통신모드로 동작하는 단말장치(120)의 서비스가 유지되도록 할 수도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, SDR 기반 가상화 기지국 장치 및 방법에 있어서, 통신 시스템의 기지국 장비 구성 중 단말장치와의 RF대역에서의 무선 송수신을 담당하는 통신장치(SDRU)와 단말장치로부터의 통신 데이터를 처리하는 디지털장치(DU)에 대해 SDR 기반의 가상화를 구현하고, 셀내에 존재하는 단말장치의 통신모드별 개수에 따라 통신장치와 디지털 장치의 동작 모드를 동적으로 변경함으로써, MIMO 안테나 오더를 증가시킬 수 있고 셀용량 및 트래픽 처리량을 증대시킬 수 있다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 SDR 기반 가상화 기술을 적용하는 경우, 셀내에 존재하는 단말장치의 통신모드별 개수에 따라 통신장치와 디지털 장치의 동작 모드를 동적으로 변경하여 MIMO 안테나 오더(order)를 증가시키고 셀용량 및 트래픽 처리량을 증대시킬 수 있다.

100 : 기지국 장치 110 : 제1 통신장치
112 : 제2 통신장치 114 : 제1 디지털 장치
116 : 제2 디지털 장치 118 : 자원 관리부
120, 130 : 단말장치 150 : SON

Claims

특정 무선 규격의 통신모드에 할당되어 셀내의 단말장치로부터 송신 또는 수신되는 통신 데이터를 처리하며, 특정 통신모드와 다른 통신모드로의 선택적 변경이 가능한 복수의 통신장치와,
각 통신장치와 연동되며, 상기 통신 데이터에 대한 신호 처리를 수행하고, 상기 연동되는 통신장치의 통신모드가 변경되는 경우 상기 변경된 통신모드로 변경되는 복수의 디지털 장치와,
상기 각 통신장치에 접속된 단말장치의 개수를 모니터링하고, 상기 단말장치의 개수의 기반하여 상기 각 통신장치에 할당된 상기 특정 통신모드를 상기 다른 통신모드로 선택적으로 변경시키는 자원 관리부를 포함하고,
상기 자원 관리부는 상기 복수의 통신장치 중 적어도 어느 하나의 통신장치의 제1 부분에 특정 통신모드의 단말장치가 연결되며, 상기 적어도 어느 하나의 통신장치의 제2 부분에 다른 통신모드의 단말장치가 연결되도록 상기 통신장치의 제1 부분과 상기 통신장치의 제2 부분의 통신모드를 제어하는 SDR 기반 가상화 기지국 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자원 관리부는,
상기 각 통신장치에 할당된 상기 특정 통신모드를 상기 다른 통신모드로 변경시키는 경우, 이전에 상기 다른 통신모드로 할당된 다른 통신장치에 접속된 단말장치 중 일부를 상기 통신모드가 변경된 통신장치에 할당하는 것을 특징으로 하는 SDR 기반 가상화 기지국 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자원 관리부는,
상기 단말장치의 개수가 기준개수 이하로 감소하는지 여부를 검사하여 상기 기준개수 이하로 감소하는 경우 상기 단말장치가 접속된 통신장치의 상기 할당된 특정 통신모드를 상기 다른 통신모드로 변경시키는 SDR 기반 가상화 기지국 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 자원 관리부는,
상기 단말장치의 개수가 0보다 크고 상기 기준개수 보다 작은 경우 상기 단말장치가 접속된 통신장치의 일부는 상기 특정 통신모드로 유지하고, 다른 일부는 상기 다른 통신모드로 변경시키는 SDR 기반 가상화 기지국 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 각 통신장치는,
소프트웨어 정의 라디오(SDR) 기반의 가상화를 통해 하드웨어의 변경없이 상기 다른 통신모드로의 변경이 가능한 SDR 기반 가상화 기지국 장치.
복수의 통신장치에 대해 셀내의 위치한 단말장치의 통신모드별 대응되는 특정 무선 규격의 통신모드로 초기 할당하는 단계와,
각 통신장치에 접속된 단말장치의 개수를 모니터링하여 상기 단말장치의 개수가 기설정된 기준 개수 이하로 감소하는지 검사하는 단계와,
상기 단말장치의 개수가 기준개수 이하로 감소한 통신장치에 대해 선택적으로 상기 특정 통신모드에서 다른 통신모드로 변경시키는 단계를 포함하고,
상기 특정 통신모드에서 다른 통신모드로 변경시키는 단계는 상기 복수의 통신 장치 중 적어도 어느 하나의 통신장치의 제1 부분에 특정 통신모드의 단말장치가 연결되며, 상기 적어도 어느 하나의 통신장치의 제2 부분에 다른 통신모드의 단말장치가 연결되도록 상기 통신장치의 제1 부분과 상기 통신장치의 제2 부분의 통신모드를 제어하는 SDR 기반 기지국 가상화 방법.