KR102293213B1 - Energy High Efficient Call Admission Control Method in 5G Network - Google Patents

Energy High Efficient Call Admission Control Method in 5G Network Download PDF

Info

Publication number
KR102293213B1
KR102293213B1 KR1020200092531A KR20200092531A KR102293213B1 KR 102293213 B1 KR102293213 B1 KR 102293213B1 KR 1020200092531 A KR1020200092531 A KR 1020200092531A KR 20200092531 A KR20200092531 A KR 20200092531A KR 102293213 B1 KR102293213 B1 KR 102293213B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
base station
power
user terminal
power consumption
service
Prior art date
Application number
KR1020200092531A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
전광길
Original Assignee
인천대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인천대학교 산학협력단 filed Critical 인천대학교 산학협력단
Priority to KR1020200092531A priority Critical patent/KR102293213B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102293213B1 publication Critical patent/KR102293213B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02Power saving arrangements
    • H04W52/0203Power saving arrangements in the radio access network or backbone network of wireless communication networks
    • H04W52/0206Power saving arrangements in the radio access network or backbone network of wireless communication networks in access points, e.g. base stations
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02Arrangements for optimising operational condition
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00Connection management
    • H04W76/20Manipulation of established connections
    • H04W76/28Discontinuous transmission [DTX]; Discontinuous reception [DRX]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

The present invention relates to a call admission control method for IoT in a 5G network for reducing energy consumption. The call admission control method in a base station of a mobile communication network of the present invention includes the steps of: receiving a service request from a novel user terminal; calculating the minimum power required for an additional service to the novel user terminal; and approving the service to the novel user terminal when surplus power held by the base station is greater than the minimum required power.

Description

5G 네트워크 에너지 고효율 콜 승인 제어 방법{Energy High Efficient Call Admission Control Method in 5G Network}5G Network Energy High Efficient Call Admission Control Method in 5G Network

본 발명은 콜 승인 제어 방법에 관한 것으로서, 특히, 5G 네트워크에서 사물 인터넷(IoT, Internet of Things) 등을 위해 에너지 소비를 줄이기 위한 효율적인 콜 승인 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a call admission control method, and more particularly, to an efficient call admission control method for reducing energy consumption for the Internet of Things (IoT) in a 5G network.

사물 인터넷(IoT, Internet of Things)은 가정, 사무실 또는 어디에서나 볼 수 있는 인터넷 네트워크에 무선 및 유선 센서를 모두 연결한다는 아이디어로 시작되었다. 여기에는 RFID (Radio Frequency Identification) 및 전자 태그를 통해 많은 기여가 이루어졌다. IoT를 통해 다양한 물체에서 "스마트 더스트(Smart Dust)"에 이르기까지 연결 가능한 모든 것을 연결할 수 있다. 개념은 간단하다. 그러나 "사물(Things)"은 일반적으로 응용 프로그램 관련 통신 및 처리를 수행하기에 충분히 정교하지 않기 때문에 많은 문제가 있다. 여기에는 3GPP에 의해 표준화된 LPWA (Low Power Wide Area) 기술인 LTE-M (LTE for Machine Type Communication) 및 NB-IoT (Narrowband IoT)와 같은 일부 모바일 네트워크 (4G LTE)가 사용된다. LoRa, Sigfox와 같은 다른 이미 사용된 LPWA 기술도 있다. 요즘에는 비트 전송률과 에너지 소비뿐만 아니라 연결된 객체의 수가 매우 빠르게 증가하고 있다. 이를 위해 5 세대 셀룰러 네트워크 (5G)는, 많은 에너지를 필요로 하는 UDN (Ultra-Dense Network)를 관리하지만, 이 문제에 대한 솔루션을 제공할 것이다. The Internet of Things (IoT) started with the idea of connecting both wireless and wired sensors to an internet network that can be seen in the home, office, or anywhere. Many contributions have been made to this through Radio Frequency Identification (RFID) and electronic tags. The IoT makes it possible to connect anything connectable, from a variety of objects to “smart dust”. The concept is simple. However, there are many problems because "Things" are not usually sophisticated enough to perform application-related communication and processing. Some mobile networks (4G LTE) are used here, such as LTE-M (LTE for Machine Type Communication) and NB-IoT (Narrowband IoT), which are Low Power Wide Area (LPWA) technologies standardized by 3GPP. There are also other already used LPWA technologies such as LoRa and Sigfox. These days, the bitrate and energy consumption as well as the number of connected objects are increasing very rapidly. To this end, the 5th generation cellular network (5G) manages the UDN (Ultra-Dense Network), which requires a lot of energy, but will provide a solution to this problem.

5G 기술은, 서비스 품질 (QoS) 및 경험 품질 (QoE), 특히 에너지 절약 등을 보장하면서, 기본적으로 실외 커버리지, 비용 절감, 스펙트럼 효율 증가, 비트 전송률뿐만 아니라 소형 셀을 포함하여 대기 시간 단축, 실내 커버리지 증가를 목표로 한다. Cisco와 Ericsson에 따르면 5G 기술은 2020년까지 거의 오백억에 이를 것으로 예상되는 수많은 연결된 장치에 대처해야 한다. 5G에 대한 NGMN(Next Generation Mobile Networks) 문서에 정의된 것처럼, 에너지는 줄(Joule) 당 전송 될 수 있는 비트 수로 정의되며, 에너지는 레거시 셀룰러 기술, 무선 액세스 및 핵심 네트워크 및 데이터 센터를 포함하는 전체 네트워크에 걸쳐서 계산되며, 이를 개선하는 것은 중요한 이슈이다. 5G technology is fundamentally for outdoor coverage, cost reduction, increased spectral efficiency, bit rate as well as small cell, lower latency, indoor, while ensuring quality of service (QoS) and quality of experience (QoE), especially energy saving, etc. Aim to increase coverage. According to Cisco and Ericsson, 5G technology will have to deal with the number of connected devices projected to reach nearly 50 billion by 2020. As defined in the Next Generation Mobile Networks (NGMN) document for 5G, energy is defined as the number of bits that can be transmitted per joule, and energy is defined as the It is computed across the network, and improving it is an important issue.

따라서, 본 발명의 목적은, 최소한의 에너지 소비를 기반으로 하는 5G NR (New Radio Access)에서 IoT 등을 위한 효율적인 콜 승인 제어(CAC, Call Admission Control) 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an efficient call admission control (CAC) method for IoT in 5G New Radio Access (NR) based on minimum energy consumption.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 이동통신 네트워크의 기지국에서의 콜 승인 제어 방법은, 새로운 사용자 단말의 서비스 요청을 수신하는 단계; 상기 새로운 사용자 단말로의 추가 서비스에 소요되는 최소 요구 전력을 산출하는 단계; 및 상기 기지국에서 보유하는 잉여전력이 상기 최소 요구 전력 보다 크면 상기 새로운 사용자 단말로의 서비스를 승인하는 단계를 포함한다.First, to summarize the features of the present invention, a call admission control method in a base station of a mobile communication network according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the method comprising: receiving a service request from a new user terminal; calculating a minimum required power required for an additional service to the new user terminal; and approving the service to the new user terminal when the surplus power held by the base station is greater than the minimum required power.

상기 최소 요구 전력 (PTX)min을 산출하는 단계에서, 수학식

Figure 112020077784920-pat00001
에 기초하여 (PTX)min이 산출되며, 여기서, Di와 Bi는 각각 상기 새로운 사용자 단말의 비트 전송률 및 대역폭, I는 기지국이 서비스하는 다른 모든 사용자 단말들에 의한 총 간섭, N0은 잡음 전력 스펙트럼 밀도, PLij는 상기 새로운 사용자 단말과 상기 기지국 사이의 경로 손실이다.In the step of calculating the minimum required power (P TX )min, Equation
Figure 112020077784920-pat00001
On the basis of the (P TX) min this is calculated, wherein, D i and B i is the total interference, N 0 due to the new user terminal of bit rate and bandwidth, I is any other user terminal that the base station service each The noise power spectral density, PL ij, is the path loss between the new user terminal and the base station.

상기 새로운 사용자 단말로의 서비스를 승인하는 단계에서, 상기 기지국에서 보유하는 전력이, 수학식

Figure 112020077784920-pat00002
을 기초로 상기 승인 후 접속 사용자 단말들에 서비스를 위한 총 소비전력 (PT BS)new 보다 큰지 여부를 계산하되, 상기 승인 전 상기 기지국의 총 소비 전력 (PT BS)은, 활성 모드에서의 소비 전력(PBS)에 대한 수학식
Figure 112020077784920-pat00003
을 기초로 계산하며, 여기서, NTX는 안테나가 적용된 트랜시버들의 개수, NSect는 섹터들의 개수, NC는 캐리어들의 개수, P0는 쿨링 및 신호 처리에 의한 정적 소비 전력, PTX는 전송 소비 전력, PfL 은 피더의 손실로 인한 소비전력, PPA은 전력 증폭기의 손실로 인한 소비전력, GTDX는 불연속 전송메커니즘으로 인한 이득이다.In the step of approving the service to the new user terminal, the power held by the base station is,
Figure 112020077784920-pat00002
On the basis of but calculate is greater than the total power consumption (P T BS) new for the service to the connected user terminal after the approval, the approval total power consumption of all the base station (P T BS) is in the active mode, Equation for Power Consumption (P BS )
Figure 112020077784920-pat00003
, where N TX is the number of transceivers to which the antenna is applied, N Sect is the number of sectors, N C is the number of carriers, P 0 is static power consumption by cooling and signal processing, and P TX is transmission consumption Power, P fL is the power consumption due to the loss of the feeder, P PA is the power consumption due to the loss of the power amplifier, and G TDX is the gain due to the discontinuous transmission mechanism.

상기 사용자 단말은, 5G 이동통신 서비스를 받는 모바일 기기 또는 M2M 통신에 기초한 IOT용 사물을 포함할 수 있다.The user terminal may include a mobile device receiving 5G mobile communication service or an IOT object based on M2M communication.

상기 이동통신 네트워크는, 커버리지와 데이터 전송률의 용량에 따라 상기 기지국에서 구분된 3가지 주파수 대역을 적용하는 5G 네트워크로서, 상기 3가지 주파수 대역은, 2GHz 이하의 대역의 저주파 대역, 2GHz 및 6GHz 사이 대역의 중간 주파수 대역, 및 6GHz 이상의 고주파 대역을 포함할 수 있다.The mobile communication network is a 5G network that applies three frequency bands divided by the base station according to coverage and data rate capacity, and the three frequency bands are a low frequency band of 2 GHz or less, and a band between 2 GHz and 6 GHz. may include an intermediate frequency band of , and a high frequency band of 6 GHz or higher.

상기 기지국은 활성 모드, 슬립 모드, 또는 딥-슬립 모드를 포함하는 DTX 메커니즘을 적용할 수 있다.The base station may apply a DTX mechanism including an active mode, a sleep mode, or a deep-sleep mode.

본 발명에 따른 콜 승인 제어 방법에 따르면, QoS를 저하시키지 않고 소비되는 총 전력에 대한 제약 조건에 따라 대규모 장치의 네트워크 액세스를 제한함으로써 에너지 낭비를 피할 수 있는, 5G 네트워크에서의 IoT 등을 위한 효율적인 콜 승인 제어 방법을 제공할 수 있다.According to the call admission control method according to the present invention, energy waste can be avoided by restricting network access of large-scale devices according to constraints on the total power consumed without degrading QoS, efficient for IoT in 5G networks, etc. A call admission control method may be provided.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 5G NR 에서의 RRC 연결/대기, 설정, 해제, 재설정 등에 대한 개략적인 설명을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 H-CRAN(Heterogeneous-Cloud Radio Access network) 5G 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국(매크로셀 MRRH/ 스몰셀 RRHk 장비)의 주요 구성에 대한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 5G 네트워크 기지국에서의 콜 승인 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 NOMA와 OFDMA에서의 주파수 할당을 비교하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 5G 네트워크 기지국에서의 콜 승인 제어 방법을 처리하는 셀 자원 관리 시스템의 구현 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included as a part of the detailed description to help the understanding of the present invention, provide embodiments of the present invention and, together with the detailed description, explain the technical spirit of the present invention.
1 is a diagram illustrating a schematic description of RRC connection/standby, setup, release, and reconfiguration in 5G NR of the present invention.
2 is a diagram for explaining a Heterogeneous-Cloud Radio Access network (H-CRAN) 5G network according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a main configuration of a base station (macrocell MRRH/small cell RRH k equipment) according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a call admission control method in a 5G network base station according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph for comparing frequency allocation in NOMA and OFDMA.
6 is a diagram for explaining an example of an implementation method of a cell resource management system for processing a call admission control method in a 5G network base station according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, the same components in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of already known functions and/or configurations will be omitted. The content disclosed below will focus on parts necessary for understanding operations according to various embodiments, and descriptions of elements that may obscure the gist of the description will be omitted. Also, some components in the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically illustrated. The size of each component does not fully reflect the actual size, so the contents described herein are not limited by the relative size or spacing of the components drawn in each drawing.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 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. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification. The terminology used in the detailed description is for the purpose of describing embodiments of the present invention only, and should not be limiting in any way. Unless explicitly used otherwise, expressions in the singular include the meaning of the plural. In this description, expressions such as “comprising” or “comprising” are intended to indicate certain features, numbers, steps, acts, elements, some or a combination thereof, one or more other than those described. It should not be construed to exclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, acts, elements, or any part or combination thereof.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are for the purpose of distinguishing one component from other components. used only as

<이동통신 네트워크에서 CAC(Call Admission Control)의 진화><Evolution of CAC (Call Admission Control) in Mobile Communication Networks>

콜 승인 제어(CAC, Call Admission Control)는, 사용자에게 허용되지 않는 서비스 품질의 손실을 초래하지 않으면서 새로운 콜 요청을 수락할 수 있는지 여부를 결정하는 것을 목표로 한다. 사용자 관점에서 진행 중인 통신 중단(통화 끊기)은 통화를 차단하는 것보다 더 불쾌하다. 일반적으로 모바일 셀룰러 네트워크에는 두 가지 범주의 CAC 시스템, 즉 결정적 CAC와 확률적 CAC이 있다.Call Admission Control (CAC) aims to determine whether a new call request can be accepted without causing an unacceptable loss of quality of service to the user. From the user's point of view, an ongoing communication interruption (hanging up a call) is more unpleasant than blocking a call. In general, there are two categories of CAC systems in mobile cellular networks: deterministic CAC and probabilistic CAC.

3 세대 네트워크 (3G, WCDMA)에서, 전력 제어는 UE 및 BS (NodeB)의 송신 전력을 필요한 QoS 내의 최소 레벨로 조정하고 다른 사용자에 대한 최소 간섭으로 만들도록 사용된다. 또한 시스템의 용량을 늘리고 무선 채널의 페이딩을 보정하며 근거리 효과를 제거하거나 줄이며 배터리 소비를 줄이려면 전원 제어가 필요하다. 승인 결정은 주로 두 가지 조건, 즉 승인이 통제할 수 없는 전력의 네트워크로 연결되는 모바일 콜은 거부해야 하고, 그리고 승인이 항상 제어될 수 있는 전력의 네트워크로 연결되는 모바일 콜은 거부되어서는 안된다. In 3G networks (3G, WCDMA), power control is used to adjust the transmit power of the UE and BS (NodeB) to a minimum level within the required QoS and to make it with minimal interference to other users. Power control is also required to increase the system's capacity, compensate for fading of radio channels, eliminate or reduce short-range effects, and reduce battery consumption. The decision to grant is primarily based on two conditions: mobile calls to networks with power over which the grant cannot control must be rejected, and mobile calls to networks with power over which grants can always be controlled must not be rejected.

4G LTE 기술과 관련하여 사용자는 웹 브라우징, 실시간 게임 및 스트리밍 비디오와 같은 다른 서비스를 동시에 요구하고 실행할 수 있다. 서비스마다 품질 요구 사항이 다르다. 이 기술의 주요 기준은 신규 사용자 (또는 핸드 오버 사용자)와 진화된 NodeB (eNodeB)의 활성 사용자가 필요로하는 TTI (Transmission Time Interval) 당 총 PRB (Physical Resource Block) 수는 시스템의 PRB 수를 초과해서는 안된다. 5G 기술의 경우 ITU (International Telecommunications Union)는 다음과 같은 세 가지 주요 사용 범주를 식별한다. With regards to 4G LTE technology, users can simultaneously request and run other services such as web browsing, real-time gaming and streaming video. Different services have different quality requirements. The main criterion for this technology is that the total number of Physical Resource Blocks (PRBs) per Transmission Time Interval (TTI) required by new users (or handover users) and active users of the evolved NodeB (eNodeB) exceeds the number of PRBs in the system. shouldn't For 5G technology, the International Telecommunications Union (ITU) identifies three main categories of use:

1) mMTC (massive Machine Type Communications): 대규모 머신 유형 통신으로서, 다양한 서비스 품질 요구를 가진 다수의 객체 (장치) 간 통신. 이 범주의 목표는 연결된 객체의 밀도가 기하 급수적으로 증가하는 데 대응하는 것이다. 휴대용 물체, 심장 모니터, 및 스마트 홈/스마트 도시에 연결된 장치와 같은 연결된 개체는 물론 자동차와 인프라 간의 통신을 포함한다. 1) mMTC (massive Machine Type Communications): As a large-scale machine type communication, communication between multiple objects (devices) with different quality of service requirements. The goal of this category is to counter the exponential increase in the density of connected objects. connected objects such as portable objects, heart monitors, and devices connected to smart homes/smart cities, as well as communications between vehicles and infrastructure.

2) eMBB (Enhanced Mobile Broadband): 강화된 모바일 광대역으로서, 셀 에지에서도 균일한 서비스 품질로 실외 및 실내에서 초고속 연결함. 가상 및 증강 현실과 관련된 기능뿐만 아니라 화상 통화와 관련된 기능도 이러한 기술 발전의 이점을 누릴 수 있다.2) eMBB (Enhanced Mobile Broadband): Enhanced mobile broadband, providing high-speed connectivity outdoors and indoors with uniform quality of service even at the cell edge. Functions related to virtual and augmented reality as well as functions related to video calls can benefit from these technological advances.

3) uRLLC (Ultra-reliable and Low Latency Communications) : 초신뢰 저지연 통신으로서, 응답 속도를 높이기 위해 매우 낮은 대기 시간으로 크리티컬한 요구에 대한 매우 안정적인 통신함. 자율 주행차와 같은 5G 네트워크의 신뢰성과 응답성 덕분에 많은 상황에서 실시간으로 신속하게 대응해야 하는 자율 주행 자동차가 사용될 수 있다. 의학 (e-health) 및 산업 (연결된 장치의 전문적인 응용)도 영향을 받는다.3) uRLLC (Ultra-reliable and Low Latency Communications): Ultra-reliable, low-latency communication, very stable communication for critical requests with very low latency to increase response speed. The reliability and responsiveness of 5G networks, such as autonomous vehicles, could enable autonomous vehicles to respond quickly in real time in many situations. Medicine (e-health) and industry (professional applications of connected devices) are also affected.

<본 발명의 5G에서의 RRC 상태><RRC state in 5G of the present invention>

무선 자원 제어(RRC, Radio Resource Control)는 gNB(next Generation NodeB)와 UE(User Equipment) 간의 시그널링 메시지의 주요 관리를 담당한다. 5G RRC의 주요 기능은, 1) 연결 설정, 재설정 및 RRC 연결 해제, 2) UE가 필요할 때마다 주문형 SIB 전송, 3) RRC 연결 중단/재개, 4) 측정, 핸드 오버 명령을 포함한 핸드 오버 관련 시그널링 등이다.Radio Resource Control (RRC) is in charge of main management of signaling messages between a next generation NodeB (gNB) and a user equipment (UE). The main functions of 5G RRC are: 1) connection establishment, re-establishment and RRC connection release, 2) on-demand SIB transmission whenever the UE needs it, 3) RRC connection interruption/resume, 4) measurement, handover related signaling including handover commands etc.

도 1은 본 발명의 5G NR 에서의 RRC 연결/대기, 설정, 해제, 재설정 등에 대한 개략적인 설명을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a schematic description of RRC connection/standby, setup, release, and reconfiguration in 5G NR of the present invention.

도 1과 같이, 3GPP 38.331 표준에는 LTE에 비해 새로운 상태 "RRC 비활성(INACTIVE)"이 NR RRC에 추가된다. RRC 상태는 시스템 액세스, 에너지 절약 및 이동성 최적화를 위한 솔루션이다. 5G 기술은 일일 및 영역 당 동일한 비용 및 에너지 소비로 eMBB, mMTC, 및 uRLLC 서비스를 지원해야 한다. 향후 서비스를 위한 5G의 연결 제어는 유연하고 프로그래밍 가능해야 한다. 이러한 서비스의 특성을 충족시키려면 다음과 같은 주요 이유로 새로운 RRC 서비스 상태가 도입되어야 한다. 1 , in the 3GPP 38.331 standard, a new state “RRC INACTIVE” is added to NR RRC compared to LTE. RRC status is a solution for optimizing system access, energy saving and mobility. 5G technology should support eMBB, mMTC, and uRLLC services at the same cost and energy consumption per day and per area. Connectivity control of 5G for future services should be flexible and programmable. In order to satisfy the characteristics of these services, a new RRC service state should be introduced for the following main reasons.

1) uRLLC 서비스를 지원하기 위해 대기 시간이 매우 짧은 작은 패킷을 높은 신뢰성으로 전송한다.1) In order to support the uRLLC service, small packets with very short latency are transmitted with high reliability.

2) 대규모 IoT 장치는 절전 모드에서 깨어나 적은 페이로드를 전송 및 수신하는 경우가 거의 없다.2) Large-scale IoT devices rarely wake up from sleep and send and receive small payloads.

3) 장비는 활성이 적은 상태에 있어야 하며 네트워크에서 적은 페이로드로 업 링크 데이터 및 상태 보고서를 산발적으로 전송해야 한다.3) The equipment should be in a low-active state and send uplink data and status reports sporadically on the network with a small payload.

4) 장비는 주기적이고 산발적인 다운 링크 패킷 전송이 필요하다.4) Equipment needs periodic and sporadic transmission of downlink packets.

모바일 네트워크의 에너지 소비는 현재 총 전력의 약 80 %를 소비하는 기지국 (BS)에 의해 좌우된다. 각 기지국의 전력 소비는 해당 유형 (예: 매크로, 마이크로, 피코 또는 펨토)에 따라 다르다. 5G에서 CRAN (BBU(Base Band Unit) 사이에서 기지국 분리)을 구현하면 에너지 효율성과 비용 절감 효과가 크게 향상된다. The energy consumption of mobile networks is dominated by base stations (BSs), which currently consume about 80% of their total power. The power consumption of each base station depends on its type (eg macro, micro, pico or femto). The implementation of CRAN (separation of base stations between base band units (BBUs)) in 5G will significantly improve energy efficiency and cost savings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 H-CRAN(Heterogeneous-Cloud Radio Access network) 5G 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a Heterogeneous-Cloud Radio Access network (H-CRAN) 5G network according to an embodiment of the present invention.

도 2와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 H-CRAN 5G 네트워크는, MRRH(Macro Remote Radio Head) 장비에 의해 제어되는 매크로셀이, 프론트홀(Fronthaul)/백홀(Backhaul) 링크시키는 BBU(Base Band Unit) 풀의 장비들을 통해 이동통신 코어 네트워크와 연동하는 구성을 갖는다. 매크로셀은, 스몰셀을 커버하는 RRHk(Remote Radio Head)(예, k는 1~M)들, 모바일 기지국(MBS, Mobile Base Station) 등 무선 접속 기지국들을 포함한다. 프론트홀(Fronthaul)/백홀(Backhaul)은 OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) 기술을 mmW(millimeter wave)에 적용한 경우를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , in the H-CRAN 5G network according to an embodiment of the present invention, a macro cell controlled by MRRH (Macro Remote Radio Head) equipment links a BBU (Fronthaul)/Backhaul (BBU). Base Band Unit) has a configuration that interworks with the mobile communication core network through the devices of the pool. The macro cell includes radio access base stations such as Remote Radio Heads ( RRH k ) (eg, k is 1 to M) that cover the small cell and mobile base stations (MBS). Fronthaul/backhaul may include a case in which orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) technology is applied to millimeter wave (mmW).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국(매크로셀 MRRH/ 스몰셀 RRHk 장비)의 주요 구성에 대한 개략도이다. 3 is a schematic diagram of a main configuration of a base station (macrocell MRRH/small cell RRH k equipment) according to an embodiment of the present invention.

도 3과 같이, 기지국 구성 요소는 두 개의 블록으로 나누어진다. 첫 번째 블록은 냉각 및 마이크로파 링크(백홀)로 구성되며, 이 블록은 셀의 모든 섹터에 공통적이다. 두 번째 블록은 각 섹터 전용 블록으로서, 이것은 직류 (DC)의 전력을 무선 주파수 신호 (RF)로 변환하는 전력 증폭기 (PA), 송신기 (TX), 및 신호를 일련의 비트 (또는 심볼)로 변환하는 디지털 신호 처리기 (DSP)를 포함한다.3, the base station component is divided into two blocks. The first block consists of cooling and microwave links (backhaul), which are common to all sectors of the cell. The second block is dedicated to each sector, which is a power amplifier (PA) that converts power from direct current (DC) to a radio frequency signal (RF), a transmitter (TX), and a series of bits (or symbols) that convert the signal. digital signal processor (DSP).

기지국 BS(매크로셀 MRRH/ 스몰셀 RRHk 장비)에 의한 소비 전력(PBS)는 [수학식1]과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, NTX는 안테나가 적용된 트랜시버들의 개수, NSect는 섹터들의 개수, NC는 캐리어들의 개수, P0는 쿨링 및 신호 처리에 의한 정적 소비 전력, PTX는 전송 소비 전력, PfL 은 기지국 설비와 안테나를 연결하는 피더(feeder)의 손실로 인한 소비전력, PPA은 전력 증폭기(PA)의 손실로 인한 소비전력, GTDX는 불연속 전송(DTX, discontinuous transmission) 메커니즘으로 인한 이득이다.Power consumption (P BS ) by the base station BS (macrocell MRRH/small cell RRH k equipment) can be expressed as [Equation 1]. Here, N TX is the number of transceivers to which the antenna is applied, N Sect is the number of sectors, N C is the number of carriers, P 0 is static power consumption by cooling and signal processing, P TX is transmission power consumption, and P fL is the base station Power consumption due to loss of feeder connecting equipment and antenna, P PA is power consumption due to loss of power amplifier (PA), and G TDX is gain due to discontinuous transmission (DTX) mechanism.

[수학식1][Equation 1]

Figure 112020077784920-pat00004
Figure 112020077784920-pat00004

DTX 메커니즘은, 각 프레임에서 짧은 기간 동안 슬립 모드로 전환하여 기지국의 에너지 소비를 줄이기 위해 사용된다. 이와 관련하여, 기지국은 필요할 때만 송신하고, 그렇지 않으면 슬립모드에서 송신기를 저전력 상태에 놓는다. 이 모드로 인해 이득을 얻을 수 있다. 물리 및 매체 액세스 계층에서 전송 관련 에너지는 전력 증폭기, 저잡음 증폭기, 코딩 및 디코딩 알고리즘, 신호 처리, 채널 코딩 및 디코딩을 포함한 RF 트랜시버 체인 등에서 소비된다.The DTX mechanism is used to reduce the energy consumption of the base station by entering the sleep mode for a short period in each frame. In this regard, the base station transmits only when needed, otherwise it places the transmitter in a low power state in sleep mode. You can benefit from this mode. At the physical and medium access layers, transmit-related energy is consumed in power amplifiers, low noise amplifiers, coding and decoding algorithms, signal processing, and RF transceiver chains including channel coding and decoding.

[수학식1]은 활성 모드에서의 소비 전력(PBS)을 나타내고, DTX 메커니즘에 따라, 기지국(매크로셀 MRRH/ 스몰셀 RRHk 장비)에서의 총 소비 전력 PT BS는 [수학식1-1]과 같이 나타낼 수 있다. [Equation 1] represents the power consumption (P BS ) in the active mode, and according to the DTX mechanism, the total power consumption P T BS in the base station (macro cell MRRH / small cell RRH k equipment) is [Equation 1- 1] can be expressed as

[수학식1-1][Equation 1-1]

Figure 112020077784920-pat00005
Figure 112020077784920-pat00005

Figure 112020077784920-pat00006
Figure 112020077784920-pat00006

Figure 112020077784920-pat00007
Figure 112020077784920-pat00007

Figure 112020077784920-pat00008
Figure 112020077784920-pat00008

Figure 112020077784920-pat00009
Figure 112020077784920-pat00009

여기서, α1, α2, α3는 각각 바이너리 값을 가지며, 활성 모드(active mode), 슬립모드, 딥-슬립모드에서 각각 1의 값을 가지며, 해당 모드가 아닐 때에는 0의 값을 가진다. 또한, Pmax는 활성 모드에서 최대 전송 소비 전력, PSM는 슬립 모드에서의 소비 전력이며, 딥-슬립 모드에서 PSM의 일부(0<μ<1)만 소비되는 모드이다. 예를 들어 슬립 모드에서는 전력 증폭기, 저잡음 증폭기, 코딩 및 디코딩 알고리즘, 신호 처리, RF 트랜시버 등을 위한 프로세서들의 동작 차단이 이루어지고, 딥-슬립 모드에서는 슬립 모드에서 동작 차단이 이루어지는 프로세서들 이외에도 파워 장치 등 주변 장치들까지 모두 동작 차단이 이루어질 수 있다. Here, α 1 , α 2 , and α 3 have binary values, respectively, and have a value of 1 in active mode, sleep mode, and deep-sleep mode, respectively, and have a value of 0 when not in the corresponding mode. In addition, P max is the maximum transmission power in active mode, P SM is power consumption in the sleep mode, a deep-sleep mode in a mode that consumes only a part (0 <μ <1) of P SM. For example, in sleep mode, processors for power amplifiers, low noise amplifiers, coding and decoding algorithms, signal processing, RF transceivers, etc. are blocked from operation, and in deep-sleep mode, power devices in addition to processors whose operation is blocked in sleep mode The operation of all peripheral devices, such as the like, may be blocked.

결국 매크로셀 내에 MRRH(Macro Remote Radio Head) 장비와 함께 스몰셀을 위한 M-1개의 RRHk(Remote Radio Head)가 존재하는 경우, 매크로셀에서의 총 소비전력 PT은, [수학식1-2]와 같이, MRRH에서의 소비 전력 PT MRRH 및 RRHk에 의하 소비전력 PT RRHk의 합으로 나타낼 수 있다. PT MRRH 및 PT RRHk는 [수학식1-1]을 기초로 산출될 수 있다. After all, when there are M-1 RRH k (Remote Radio Heads) for the small cell together with the MRRH (Macro Remote Radio Head) equipment in the macro cell, the total power consumption P T in the macro cell is [Equation 1 - 2], it can be expressed as the sum of power consumption P T MRRH in MRRH and power consumption P T RRHk by RRH k. P T MRRH and P T RRHk may be calculated based on [Equation 1-1].

[수학식1-2] [Equation 1-2]

Figure 112020077784920-pat00010
Figure 112020077784920-pat00010

<본 발명의 5G 기술에서 더 낮은 에너지로 콜 승인 제어 방법><Call admission control method with lower energy in 5G technology of the present invention>

본 발명은 H-CRAN(Heterogeneous-Cloud Radio Access network) 환경에서 매크로셀에 속하는 RRH 수준에서 콜 승인 제어 (CAC)에 관한 것이다. The present invention relates to call admission control (CAC) at the RRH level belonging to a macrocell in a Heterogeneous-Cloud Radio Access network (H-CRAN) environment.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 5G 네트워크 기지국에서의 콜 승인 제어 방법을 자세히 설명한다. Hereinafter, a call admission control method in a 5G network base station according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 5G 네트워크에서의 콜 승인 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method for controlling call admission in a 5G network according to an embodiment of the present invention.

먼저, K 개의 사용자 단말 UE를 서빙하는 RRH를 고려한다. 각 UE는 서로 다른 서비스 및 허용 가능한 QoS로 다른 비트 전송률을 갖는다. 셀의 총 최대 전력(Pmax RRH)과 K개 UE들을 위해 소비된 총 전력(Pr RRH)을 고려하자. 본 발명은 새로운 사용자에 대한 주요 요구 사항으로 에너지 소비 제약을 고려하면서 새로운 콜 요구를 처리하기 위한 알고리즘을 제안한다. 이에 따라 QoS를 저하시키지 않고 소비되는 총 전력에 대한 제약 조건에 따라 대규모 장치의 네트워크 액세스를 제한함으로써 에너지 낭비를 피할 수 있는, 5G 네트워크에서의 IoT를 위한 효율적인 콜 승인 제어 방법을 제공할 수 있다.First, consider an RRH serving K user terminals UEs. Each UE has a different bit rate with different services and acceptable QoS. Consider the total maximum power of the cell (P max RRH ) and the total power consumed for K UEs (P r RRH ). The present invention proposes an algorithm for handling new call requests while considering energy consumption constraints as a major requirement for new users. Accordingly, it is possible to provide an efficient call admission control method for IoT in a 5G network that can avoid wasting energy by restricting network access of large-scale devices according to constraints on the total power consumed without degrading QoS.

현재 1~k 번째의 UE가 RRH를 통해 서비스를 받고 있는 동안, (k+1) 번째 UE에 대한 새로운 서비스 요청이 발생하면(S101), 기지국의 셀 자원 관리 시스템은 해당 추가 서비스의 속도 및 요청된 QoS에 따라 셀에서 이를 승인할 가능성을 계산한다. 따라서 셀이 새로운 UE를 가입하도록 허용하기 위하여, 상기 시스템은 추가 서비스에 소요되는 최소요구전력 PK+1을 산출할 수 있다(S102). 즉, RRH와 UE 사이의 무선 부분에 있어서, 보장된 비트 전송률을 사용자에게 허용하기 위하여, RRH가 보유하는 잉여 전력이 추가 서비스에 소요되는 최소요구전력 보다 큰지 여부를 추정한다(S103). 총 전력에 추가된 이 최소요구전력으로 인해 RRH의 총 전력을 초과하지 않으면, 이 새로운 UE에 서비스가 승인되고(S104) 그렇지 않으면 거부된다(S105).If a new service request for the (k+1)-th UE occurs while the 1-k-th UE is currently receiving the service through the RRH (S101), the cell resource management system of the base station determines the rate and request for the additional service. Calculate the probability of granting it in the cell according to the established QoS. Therefore, in order to allow the cell to join a new UE, the system may calculate the minimum power required for the additional service P K+1 ( S102 ). That is, in the radio part between the RRH and the UE, in order to allow the guaranteed bit rate to the user, it is estimated whether the surplus power retained by the RRH is greater than the minimum power required for the additional service (S103). If the total power of the RRH is not exceeded due to this minimum required power added to the total power, the service is granted to this new UE (S104), otherwise it is denied (S105).

위와 같이 S102에서 새로운 UE에 추가 서비스에 소요되는 추가 최소요구전력은, 기지국의 셀 자원 관리 시스템에 의하여 다음과 같이 산출될 수 있다. Shannon의 공식을 사용하면 셀의 새로운 사용자 단말인 UEi (0 < i < K+1)에 필요한 비트 전송률 Di를 [수학식2]와 같이 계산한다. 여기서, Bi는 UEi의 대역폭이다. As described above, the minimum additional power required for the additional service to the new UE in S102 may be calculated as follows by the cell resource management system of the base station. Using Shannon's formula, the bit rate D i required for UE i (0 < i < K+1), which is a new user terminal of the cell, is calculated as in [Equation 2]. Here, B i is the bandwidth of UE i.

[수학식2][Equation 2]

Figure 112020077784920-pat00011
Figure 112020077784920-pat00011

여기서, 수신기 UEi와 기지국 송신기j 간의 신호대 간섭/잡음 비율(Signal-to-interference-plus-noise ratio) SINRij는 [수학식3]와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, k는 각각의 간섭 링크 인덱스, PTX는 전송된 전력, PLij는 수신기 UEi와 기지국 송신기j 사이의 경로 손실 (dB), Gij는 수신기 UEi와 기지국 송신기j 사이의 빔포밍 이득, Bi는 UEi에 대한 대역폭, N0은 잡음 전력 스펙트럼 밀도(noise power spectral density)이다. Here, the signal-to-interference-plus-noise ratio SINR ij between the receiver UE i and the base station transmitter j may be expressed as [Equation 3]. where k is each interference link index, P TX is the transmitted power, PL ij is the path loss (dB) between the receiver UE i and the base station transmitter j, G ij is the beamforming gain between the receiver UE i and the base station transmitter j , B i is the bandwidth for UE i , and N 0 is the noise power spectral density.

[수학식3] [Equation 3]

Figure 112020077784920-pat00012
Figure 112020077784920-pat00012

Figure 112020077784920-pat00013
Figure 112020077784920-pat00013

Figure 112020077784920-pat00014
Figure 112020077784920-pat00014

여기서, I는 기지국이 서비스하는 셀 내의 다른 모든 UE들에 의한 총 간섭 (전력)이다. [수학식2]를 이용하면, [수학식3]으로부터 [수학식4]와 같이 PTX가 계산된다. where I is the total interference (power) by all other UEs in the cell served by the base station. Using [Equation 2], P TX is calculated from [Equation 3] to [Equation 4].

[수학식4][Equation 4]

Figure 112020077784920-pat00015
Figure 112020077784920-pat00015

따라서, 필요한 QoS와 최소 비트 전송률 (Di)min을 요구하는 UE에 서빙하기 위하여, 셀은 [수학식5]와 같이 최소 요구 전력 (PTX)min을 소비한다. Therefore, in order to serve the UE requiring the required QoS and the minimum bit rate (D i )min, the cell consumes the minimum required power (P TX )min as shown in Equation 5.

[수학식5][Equation 5]

Figure 112020077784920-pat00016
Figure 112020077784920-pat00016

PLij는 주로 셀에서 사용된 주파수와 전송 모델에 따라 결정된다. 그래서, 새로운 UE가 위와 같이 승인될 때, 기지국(MRRH/RRHk)에서 승인 후 접속 사용자 단말들에 서비스를 위한 총 소비 전력 (PT BS)new는 [수학식6]과 같이, 승인 전 기지국에서의 총 소비 전력 (PT BS)와 [수학식5]의 최소 전송 전력 (PTX)min의 합이 된다. 즉, 셀 자원 관리 시스템은 새로운 사용자 단말인 UEi 에 서비스 승인 여부를 결정하기 위하여, 기지국(RRH)에서 보유하는 전력이, [수학식6]을 기초로 (PT BS)new 보다 큰지 여부를 계산한다. PL ij is mainly determined by the frequency and transmission model used in the cell. So, when the new UE is approved as above , the total power consumption (P T BS )new for service to the access user terminals after approval in the base station (MRRH/RRH k ) is as in [Equation 6], the base station before approval It is the sum of the total power consumption (P T BS ) in [Equation 5] and the minimum transmission power (P TX )min of [Equation 5]. That is, the cell resource management system determines whether or not to grant service to UE i , which is a new user terminal, whether the power held by the base station (RRH) is greater than (P T BS )new based on [Equation 6]. Calculate.

[수학식6][Equation 6]

Figure 112020077784920-pat00017
Figure 112020077784920-pat00017

이와 같이 새로 접속하는 UE는, (PT BS)new가 관련 기지국에 의해 소비된 최대 전력을 초과하지 않는 경우에만 있을 것이다. 그렇지 않으면 이 새로운 UE는 셀에 대한 액세스가 거부된다. 예를 들어, MRRH의 최대 전력은 20W이고 스몰셀 RRH는 200mW이다. 이 값은 셀에 배치된 BS의 유형에 따라 다르다. 5G 스몰셀 기지국에서 계산(컴퓨팅)에 소비되는 전력이 에너지의 거의 50 %를 소비한다고 생각할 수 있다. 5G 스몰셀 기지국 (RRH)의 이 계산 능력은 대용량 MIMO (예 : 128 안테나)를 배치하여 대량의 트래픽을 전송하는 경우 800W에 도달할 수 있다. 신호의 페이딩을 계산하는 데 일반적으로 사용되는 식은 [수학식7]과 같다. 여기서, L은 전력 손실(dB), d는 송신기와 수신기 간의 거리(km), f는 사용 주파수(MHz)이다.This newly connecting UE will only be if (P T BS )new does not exceed the maximum power consumed by the associated base station. Otherwise this new UE is denied access to the cell. For example, the maximum power of the MRRH is 20W and the small cell RRH is 200mW. This value depends on the type of BS deployed in the cell. It can be considered that the power consumed for calculation (computing) in the 5G small cell base station consumes almost 50% of the energy. This computational power of 5G small cell base station (RRH) can reach 800W when transmitting large amounts of traffic by deploying large-capacity MIMO (eg 128 antennas). An equation generally used to calculate the fading of a signal is [Equation 7]. Here, L is the power loss (dB), d is the distance between the transmitter and the receiver (km), and f is the frequency of use (MHz).

[수학식7][Equation 7]

Figure 112020077784920-pat00018
Figure 112020077784920-pat00018

[수학식7]에서, 예를 들어, 기준 주파수 f0는 1MHz이고, 기준 거리 d0는 1km일 수 있으며, 이들 기준값들은 임의로 선택될 수 있다. 다만, 기준값들이 위 값과 다른 값이면, 상수 32.45는 다른 값으로 바뀐다. [수학식7]을 이용하여 주파수 및 거리에 대한 경로 전력 손실(L)을 계산한 결과 아래 Table1과 같다.In [Equation 7], for example, the reference frequency f 0 may be 1 MHz, the reference distance d 0 may be 1 km, and these reference values may be arbitrarily selected. However, if the reference values are different from the above values, the constant 32.45 is changed to a different value. The result of calculating the path power loss (L) with respect to frequency and distance using [Equation 7] is shown in Table 1 below.

Figure 112020077784920-pat00019
Figure 112020077784920-pat00019

스마트 폰 배터리에 비교하여 기지국의 전력 소비량은 3 배가 된다. 운영자 모바일 네트워크의 첫 배포에 사용될 핵심 4G 네트워크를 갖춘 3GPP의 릴리스 15 (3GPP의 첫 5G 표준)는 다음과 같이 구성된 OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing, 직교 주파수 분할 다중화)이라는 신호 코딩 방법으로 작동한다. 이는 할당된 주파수 대역 내에서 다수의 채널을 통해 정보 흐름의 전송을 분배하는 것을 포함한다. 캐리어들은 그들 사이의 갭을 감소시키고 또한 신호들이 서로 간섭하는 것을 방지하고 서로 상쇄하도록 직교한다. 이것은 특히 스펙트럼을 최대로 사용하면서 전송 시의 비트 전송률을 증가시킬 수 있게 한다.Compared to a smartphone battery, the power consumption of the base station is tripled. Release 15 of 3GPP (the first 5G standard of 3GPP) with core 4G networks to be used for the first deployments of operator mobile networks operates with a signal coding method called orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) consisting of: This involves distributing the transmission of information flows over a number of channels within an assigned frequency band. Carriers are orthogonal to reduce the gap between them and also to prevent signals from interfering with and cancel each other out. This makes it possible, in particular, to increase the bit rate during transmission while maximizing the spectrum.

결론은 각 수신기와 송신기가 동시에 많은 에너지를 수신하고 생산할 수 있어야 한다. 5G가 데이터 소비를 추진하고 모든 물체를 연결하기 위해 많은 소형 안테나를 필요로 하지만, 밀리미터파의 전파를 보장한다는 사실을 걱정할 필요가 있다. 다행히 5G는 매우 점진적으로 배포될 것이다. 우선 소비자의 스마트 폰 등 UE에만 관심을 가져야 하며 반드시 높은 주파수에 있는 것은 아니다. 따라서 2021 년까지 3GPP의 릴리스 16에서보다 에너지 효율적인 새로운 방법을 찾을 수 있게 될 것이다. 이 릴리스에서는, 도 5와 같이 동일한 스펙트럼에서 UE들이 중첩된 주파수의 캐리어들을 사용하는, 비 직교 다중 액세스 (NOMA, non-orthogonal multiple access)를 사용하는 것이 좋다. 도 5는 NOMA와 OFDMA에서의 주파수 할당을 비교하기 위한 그래프이다. The bottom line is that each receiver and transmitter must be able to receive and produce a lot of energy at the same time. While 5G will drive data consumption and require many small antennas to connect all objects, we need to be concerned about the fact that it guarantees the propagation of millimeter waves. Fortunately, 5G will be deployed very gradually. First of all, you should pay attention only to the UE, such as a consumer's smartphone, and not necessarily in a high frequency. Thus, by 2021, we will find new, more energy-efficient methods in Release 16 of 3GPP. In this release, it is recommended to use non-orthogonal multiple access (NOMA), in which UEs use carriers of overlapping frequencies in the same spectrum as in FIG. 5 . 5 is a graph for comparing frequency allocation in NOMA and OFDMA.

3GPP 컨소시엄의 실무 그룹이 이와 같은 주제를 논의하고 있다. 그러나, 이를 위해서는 운영자가 자신의 기지국 소프트웨어를 업데이트하고 수신기를 변경해야 할 수도 있다. 따라서 기지국은 NOMA를 처리하기 위해 소프트웨어 업데이트가 필요하고 고급 수신기, 더 많은 처리 성능 및 기타 하드웨어 업그레이드가 필요하기 때문에 모바일 네트워크 사업자는 새로운 비용을 추가로 부담해야 할 수도 있다.A working group of the 3GPP Consortium is discussing this topic. However, this may require the operator to update their base station software and change the receiver. Therefore, mobile network operators may incur additional new costs, as base stations require software updates to handle NOMA and require advanced receivers, more processing power, and other hardware upgrades.

<본 발명의 5G 주파수 스펙트럼 및 전송 모델><5G frequency spectrum and transmission model of the present invention>

본 발명에서의 5G 네트워크 상의 기지국은 커버리지와 데이터 전송률의 용량에 따라 다음과 같은 3가지 주파수 대역을 구분하여 적용한다. The base station on the 5G network in the present invention divides and applies the following three frequency bands according to the capacity of coverage and data rate.

커버리지 및 용량 계층에서는, 2GHz 및 6GHz 사이 대역(예: 3400-3800MHz)의 중간 주파수 대역으로서, 큰 커버리지와 고용량의 데이터 전송률 사이에서 최상의 절충안을 제공한다.At the coverage and capacity layer, it is an intermediate frequency band in the band between 2 GHz and 6 GHz (eg 3400-3800 MHz), providing the best compromise between large coverage and high data rates.

1) 수퍼 데이터 계층에서는, 6GHz 이상의 대역(예: 24.25-29.5GHz 및 37-43.5GHz 사이)의 주파수를 사용하는 고주파 대역으로서, 매우 높은 데이터 전송률이 필요한 데이터 처리를 위한 것이다. 이는 밀리미터 주파수 (mmWave)에 해당한다.1) In the super data layer, it is a high-frequency band using a frequency of 6 GHz or more (eg, between 24.25-29.5 GHz and 37-43.5 GHz), and is for data processing that requires a very high data rate. This corresponds to millimeter frequency (mmWave).

2) 커버리지 계층에서는, 2GHz 이하의 대역 (예: 700MHz 및 1400MHz)의 주파수를 사용하는 저주파 대역으로서, 아주 큰 커버리지를 제공한다.2) In the coverage layer, it is a low frequency band using a frequency of 2 GHz or less (eg, 700 MHz and 1400 MHz), and provides very large coverage.

5G 전송 모델에서, 기저 대역 신호는 물리적 연결 또는 와이어없이 기지국의 안테나에서 UE의 안테나로 전송된다. 전송된 신호는 일반적으로 송신기와 수신기 사이의 채널에서 감쇠 문제를 충족시킨다. 전송된 신호의 강도는 지형의 특성 (예 : 산, 건물, 나무 등)과 관련된 요인으로 인해 거리의 함수로 크게 감소 될 수 있다. 신호 강도의 예측 (즉, 경로 손실의 계산) 및 측정은 모바일 무선 성능 추정에 매우 중요하다. 따라서, 무선 경로 손실의 정확한 추정은 기지국의 커버리지 영역(커버리지 반경으로 계산) 및 네트워크 용량(서빙된 UE의 수 또는 커버된 지역의 표면적 등)을 예측하는 데 필수적이다.In the 5G transmission model, the baseband signal is transmitted from the antenna of the base station to the antenna of the UE without physical connections or wires. The transmitted signal typically meets the attenuation problem in the channel between the transmitter and receiver. The strength of the transmitted signal can be greatly reduced as a function of distance due to factors related to the characteristics of the terrain (eg mountains, buildings, trees, etc.). Prediction of signal strength (ie, calculation of path loss) and measurement is very important for mobile radio performance estimation. Therefore, accurate estimation of radio path loss is essential to predict the coverage area (calculated by the coverage radius) and network capacity (number of UEs served or surface area of the covered area, etc.) of a base station.

따라서 전송 경로 손실을 추정하고 예측하기 위해 일부 수학적 알고리즘이 사용된다. 다양한 모델이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 경험적 모델, 반 결정적 모델 및 결정적 모델 등이 사용될 수 있다. 각 모델은 사용되는 주파수, 지형 유형, 높은 장애물 등의 측면에서 특정한 조건에 적용될 수 있다. 이러한 모델들은 고려 된 영역에 맞게 조정하기 위해 적절한 보정 후에 사용될 수 있다.Therefore, some mathematical algorithms are used to estimate and predict the transmission path loss. Various models may be used, for example, empirical models, semi-deterministic models, and deterministic models may be used. Each model can be adapted to specific conditions in terms of frequency used, type of terrain, high obstacles, etc. These models can be used after appropriate calibration to adjust to the area considered.

일반적으로 5G 전송 모델에 사용된 모형에는 지수 모델이 포함되고, 감쇠 모델은 감쇠가 dn에 비례한다는 것을 나타내며, 여기서 d는 거리를 나타내고 n은 관련 영역의 형상에 따라 변하는 매개 변수이다. 무선 전파에 의한 무선 통신의 경우, n은 2와 6 사이이며 일반적으로 실외에서는 2에 가깝다.In general, the models used for 5G transmission models include exponential models, and the attenuation model indicates that the attenuation is proportional to dn, where d is the distance and n is a parameter that varies with the shape of the area concerned. In the case of wireless communication by radio waves, n is between 2 and 6, and is generally close to 2 outdoors.

<본 발명의 5G 주파수 기술의 IOT에의 응용><Application of 5G frequency technology of the present invention to IOT>

상기한 UE들은 스마트 폰, 테블릿 PC, 게임기, PDA 등 5G 이동통신 서비스를 받는 모바일 기기일 수 있지만, 이에 한정되지 않으며, M2M(Machine to Machine) 통신을 사용하여 연결되는 IOT용 사물들을 포함할 수 있다. ITU 권고 (Rec.ITU-T Y.2060)은 사물 인터넷 (IoT)에 대한 개요를 제공한다. ITU에 따르면, 사물은 물리적 세계 (물리적 사물) 또는 정보 세계 (가상 사물)의 객체로 정의되며, 통신 네트워크에서 식별되고 통합될 수 있다. IoT의 개념과 범위를 설명하고, IoT의 기본 특성과 높은 수준의 요구 사항을 식별하며, IoT 참조 모델을 설명한다. IoT를 "정보 사회의 글로벌 인프라로 정의하고, 기존 및 진화하는 상호 운용 가능한 정보 및 통신 기술을 기반으로 (물리적 및 가상) 사물을 상호 연결함으로써 고급 서비스를 가능하게 한다".The above-mentioned UEs may be mobile devices receiving 5G mobile communication services such as smart phones, tablet PCs, game machines, and PDA, but are not limited thereto, and may include things for IOT connected using M2M (Machine to Machine) communication. can The ITU Recommendation (Rec.ITU-T Y.2060) provides an overview of the Internet of Things (IoT). According to the ITU, a thing is defined as an object in the physical world (physical thing) or information world (virtual thing), which can be identified and integrated in a communication network. Describes the concept and scope of the IoT, identifies the basic characteristics and high-level requirements of the IoT, and describes the IoT reference model. It defines IoT as “the global infrastructure of the information society, enabling advanced services by interconnecting (physical and virtual) things based on existing and evolving interoperable information and communication technologies”.

IoT는 식별, 데이터 캡처, 처리 및 통신 기능을 활용하여 모든 종류의 응용들에 서비스를 제공하기 위해 사물을 최대한 활용하면서 보안 및 개인 정보 보호 요구 사항을 충족시킨다. 보다 넓은 관점에서 IoT는 기술적, 사회적 의미를 지닌 비전으로 인식될 수 있다.IoT meets security and privacy requirements while making the most of things to serve all kinds of applications by leveraging identification, data capture, processing and communication capabilities. From a broader perspective, IoT can be perceived as a vision with technological and social implications.

IoT는 인터넷 프로토콜(IP) 주소를 사용하는 센서 기반 사물에 대한 새로운 개념이다. 인터넷에 연결하여 센서 데이터를 수집 및 분석한 다음 자동으로 결정을 내릴 수 있다.IoT is a new concept for sensor-based things that use Internet Protocol (IP) addresses. It can connect to the internet to collect and analyze sensor data and then make decisions automatically.

IoT는 일상 생활의 성능을 향상시키기 위해 연결된 장치 및 사물 네트워크이며, 이식형(예: RFID 태그), 웨어러블 (예: 스마트 워치) 및 외부 장치(예: 스마트 폰, 온도 조절기, 스마트 냉장고) 등 다양한 종류의 한정된 리소스를 갖는 장치들을 결합시킨다. 의료 연구 조사에 따르면 65 세 이상의 사람들 중 약 80 %가 적어도 하나의 만성 질환으로 고통 받고 있다. ITU에 따르면, 장치는 필수 통신 기능과 선택적 감지 기능, 작동, 데이터 캡처, 데이터 저장 및 데이터 처리 기능 등을 갖춘 장비로 정의된다.IoT is a network of connected devices and things to improve the performance of our daily life, and it is a diverse It combines devices with limited resources of a kind. According to medical research studies, about 80% of people over the age of 65 suffer from at least one chronic disease. According to the ITU, a device is defined as equipment with essential communication functions and optional sensing functions, operation, data capture, data storage and data processing functions, etc.

3GPP에 의해 표준화된 LPWA 기술 (Low Power Wide Area) 인 LTE-M (MTE for Machine Type Communication) 및 NB-IoT (Narrowband IoT)와 같은 일부 모바일 네트워크 (4G LTE)가 사용될 수 있다. LoRa, Sigfox와 같은 다른 이미 사용된 LPWA 기술도 있다. LPWAN에서, Sigfox와 LoraAlliance에 의해 기지국은 이미 전세계에 설치되어 있다. 그러므로 하드웨어 변경은 비쌀 것이다. Some mobile networks (4G LTE), such as LPWA technology (Low Power Wide Area) standardized by 3GPP, LTE-M (MTE for Machine Type Communication) and NB-IoT (Narrowband IoT), may be used. There are also other already used LPWA technologies such as LoRa and Sigfox. In LPWAN, base stations are already installed worldwide by Sigfox and LoraAlliance. Therefore, hardware changes will be expensive.

LTE-M 및 NB-IoT는 다음과 같은 목표로 개발되었다. 즉, 개선된 실내 커버리지, 초저가 장치, 장치 저전력 소비, 최적화된 네트워크 아키텍처를 목표로 개발되었다. NB-IoT 장치로서 수많은 장치 (예: 센서 또는 액추에이터 등)가 이에 해당되어 응용될 것이다. LTE-M and NB-IoT were developed with the following goals: In other words, it was developed with the goal of improved indoor coverage, ultra-low cost devices, low device power consumption, and optimized network architecture. As an NB-IoT device, numerous devices (eg, sensors or actuators) will be applied accordingly.

LTE-M 및 NB-IoT 기술은, 다른 LPWA 솔루션과 구별하기 위해 CIoT (Cellular IoT)라고 한다. 3GPP 릴리스 14에서 LTE-M은 업 링크 (UL)에서 7Mbps, 다운 링크 (DL)에서 4Mbps의 이론적 최대 처리량을 허용하며 5MHz의 주파수 대역을 고려한 Cat-M2 모듈을 사용하는 반면, NB-IoT는 Cat-N2 모듈을 사용하여 UL에서 158.5Kbps 및 DL에서 127Kbps의 이론적 최대 처리량을 허용한다. 5G 기술은 기존 셀룰러 사용 케이스를 향상시킬뿐만 아니라 새로운 사용 케이스 및 시나리오 영역으로 확장된다. 즉, 확장 영역으로서, 대규모 IoT, 스마트 홈, 스마트 도시, 스마트 교통, 스마트 그리드, 스마트 자율 주행 및 자율 주행 차량, 물체 추적, 모바일 가상 현실, 항공 및 로봇 공학을 위한 원격 제어 및 프로세스 자동화, 미션 크리티컬 제어 등이 있다. LTE-M and NB-IoT technologies are called Cellular IoT (CIoT) to distinguish them from other LPWA solutions. In 3GPP Release 14, LTE-M allows a theoretical maximum throughput of 7Mbps on the uplink (UL) and 4Mbps on the downlink (DL) and uses Cat-M2 modules considering the frequency band of 5MHz, whereas NB-IoT uses Cat Using the -N2 module allows a theoretical maximum throughput of 158.5 Kbps on the UL and 127 Kbps on the DL. 5G technology will not only enhance existing cellular use cases, but also expand into new areas of use cases and scenarios. That is, as an extension area, remote control and process automation for large-scale IoT, smart home, smart city, smart transportation, smart grid, smart autonomous and autonomous vehicles, object tracking, mobile virtual reality, aviation and robotics, mission critical control, etc.

본 발명의 5G 이동통신 서비스를 받는 IoT에는 M2M(Machine to Machine) 통신을 사용하여 연결되는 수많은 장치가 포함될 것으로 예상된다. 이러한 장치는 스마트 그리드 및 산업 응용 분야의 고급 계측 인프라에 사용되는 스마트 계량기와 같은 짧은 양의 데이터를 전송하기 위해 네트워크에서 다양한 요구 사항과 다양한 유형의 동작을 자주 그리고 주기적으로 가질 것이다. 환경 모니터링을 위한 센서 네트워크와 같은 경고 상황이 없으면 다른 장치는 데이터 측정을 저장하고 대량으로 전송할 수 있다. 증가하는 수요를 충족시키기 위한 기존 솔루션으로는 실내 통신을 위한 매크로 셀 및 스몰셀 (피코 셀, 펨토셀 등) 분산 안테나 시스템 (DAS) 또는 중계국을 포함하는 이기종 네트워크의 배치를 포함한다.The IoT receiving the 5G mobile communication service of the present invention is expected to include numerous devices connected using Machine to Machine (M2M) communication. These devices will frequently and periodically have different requirements and different types of operation in networks to transmit short amounts of data, such as smart meters used in smart grids and advanced instrumentation infrastructures in industrial applications. In the absence of an alert situation, such as a sensor network for environmental monitoring, other devices can store and transmit data measurements in bulk. Existing solutions to meet the increasing demand include deployment of heterogeneous networks including macro cells and small cells (pico cells, femtocells, etc.) distributed antenna systems (DAS) or relay stations for indoor communication.

많은 IoT 시나리오의 요구 사항 중 하나는, 매우 적은 양의 데이터 만 교환 (전송 및 수신)하고 장치가 교환하지 않는 시간 간격이 많아 장치의 전력 소비가 매우 적다는 것이다. 장치가 전송된 데이터에 즉시 응답할 필요가 없으면 무선통신 모듈을 항상 계속 작동시킬 필요가 없다. 예를 들어 30 분마다 IP 패킷의 도착을 확인하는 것으로 충분하면 무선통신 모듈을 대부분 시간 꺼서 에너지를 절약할 수 있다. 단점으로는 장치가 확인 시간 사이에서는 가능한 요청에 응답할 수 없다는 것이다.One of the requirements of many IoT scenarios is that only very small amounts of data are exchanged (transmitted and received) and there are many time intervals during which the devices are not exchanging, so the power consumption of the devices is very low. If the device does not need to immediately respond to the transmitted data, there is no need to keep the radio module running all the time. For example, if it is enough to check for the arrival of IP packets every 30 minutes, you can save energy by turning off most of the time the radio module. The downside is that the device cannot respond to possible requests between confirmation times.

3GPP 사양은 LTE-M 및 NB-IoT에 적용되는 확장 유휴 모드 불연속 수신 (eDRX, Extended Idle Mode Discontinuous Reception) 및 절전 모드 (PSM, Power Save Mode)를 포함하여 "고 지연 통신(High Latency Communication)"과 관련된 기능으로 확장되었다.The 3GPP specification covers "High Latency Communication", including Extended Idle Mode Discontinuous Reception (eDRX) and Power Save Mode (PSM) applied to LTE-M and NB-IoT. extended to related functions.

서비스, 애플리케이션 및 요구 사항과 관련하여 IoT 시장은 mMTC (Massive Machine Type Communication)와 uRLLC (Ultra-Reliable 및 Low Latency Communication)의 두 가지 범주로 나누어진다. 스마트 웨어러블 및 센서 네트워크는 mMTC 범주에 속하는 산업 영역의 두 가지 예이다. 스마트 웨어러블에는 연결된 시계뿐만 아니라 의류에 내장된 센서도 포함된다. 일반적인 사용 사례는 체온 및 심장 박동과 같은 건강 관련 매개 변수를 측정하는 것이다.Regarding services, applications and requirements, the IoT market is divided into two categories: mMTC (Massive Machine Type Communication) and uRLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication). Smart wearables and sensor networks are two examples of industrial areas that fall into the mMTC category. Smart wearables include connected watches as well as sensors embedded in clothing. A common use case is to measure health-related parameters such as body temperature and heart rate.

가까운 미래에, 1 인당 장치 수는 IoT 서비스를 제공하는 셀룰러 네트워크를 통해 이러한 장치를 지원하는 데 필요한 용량에 대한 새로운 요구 사항을 만들 것이다. 또한 많은 소비자를 유치하기 위해 웨어러블을 연결하는 데 드는 추가 비용이 매우 낮아야 한다. 센서 네트워크는 예를 들어 가스, 수도 및 전기 계량기와 관련이 있다. 잠재적으로 각 가정에는 통신 시스템의 연결 기능을 높이는 데 필요한 많은 센서와 미터기가 장착되어 있다. 에너지 미터기는 무선 자원을 소비하는 엄격한 커버리지 요구 사항과 관련되어 있기 때문에 충분한 용량을 제공하기가 훨씬 어렵다.In the near future, the number of devices per capita will create new requirements for the capacity needed to support these devices over cellular networks providing IoT services. Additionally, the additional cost of connecting wearables should be very low to attract a large number of consumers. Sensor networks relate, for example, to gas, water and electricity meters. Potentially, each home is equipped with many sensors and meters necessary to increase the connectivity of the communication system. Energy meters are much more difficult to provide sufficient capacity because they are associated with stringent coverage requirements that consume radio resources.

미터기는 배터리가 제공하는 에너지에만 의존할 수 있으며, 이는 비싸지않은 소형 배터리로 수년간 작동하기 위해 장치의 높은 에너지 효율 요구 사항을 부과한다. 또한 uRLLC는 자율 주행, 산업 자동화 및 건강과 같은 여러 응용 분야에서 설명될 수 있다. 자율 주행에는 셀룰러 통신 네트워크에 연결된 차량이 필요하다. 네트워크는 매우 낮은 대기 시간과 결합된 초고 신뢰도를 제공해야 한다.The meter can only rely on the energy provided by the battery, which imposes high energy-efficiency requirements for the device to operate for years with a small, inexpensive battery. In addition, uRLLC can be demonstrated in several applications such as autonomous driving, industrial automation and health. Autonomous driving requires a vehicle connected to a cellular communication network. The network must provide ultra-high reliability combined with very low latency.

RFID와 센서 덕분에 사물 인터넷이 현실화되고 있다. 그러나 이러한 소형 장치의 통합은 프로토콜 TCP/IP를 지원할 만큼 강력하지 않고 에너지가 많이 소비되기 때문에 달성되기 어렵다. 이를 위해서는 예를 들어, 연결된 게이트웨이와 인터넷을 포함할 수 있는 특정 게이트웨이를 사용해야 한다. 5G는 이 분야에서 중요한 역할을 할 수 있다. 늘어나는 모바일 데이터 트래픽에 대응하는 비용 효율적인 무선 액세스 네트워크 솔루션은 일련의 요구 사항을 충족한다. 또한 더 많은 용량과 네트워크 범위를 제공하면서 더 적은 에너지를 소비해야 한다. 5G와 같은 초 고밀도 네트워크에서 경이로운 수의 객체와 모바일 장치를 연결해야 하는 경우, QoE의 합리적인 에너지로 비트 전송률 증가에 대응하기 위해 많은 수의 셀 (RRH)을 배치해야 한다. 소비 또한 크게 증가할 것이다. Thanks to RFID and sensors, the Internet of Things is becoming a reality. However, the integration of these small devices is difficult to achieve because they are not powerful enough to support the protocol TCP/IP and are very energy consuming. This requires the use of a specific gateway, which may include, for example, a connected gateway and the Internet. 5G could play an important role in this area. A cost-effective radio access network solution for increasing mobile data traffic meets a set of requirements. It should also consume less energy while providing more capacity and network coverage. When it is necessary to connect a phenomenal number of objects and mobile devices in an ultra-dense network such as 5G, large numbers of cells (RRH) must be deployed to counteract the bitrate increase with reasonable energy of QoE. Consumption will also increase significantly.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 5G 네트워크 기지국에서의 콜 승인 제어 방법을 처리하는 셀 자원 관리 시스템의 구현 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining an example of an implementation method of a cell resource management system for processing a call admission control method in a 5G network base station according to an embodiment of the present invention.

위와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국에서의 콜 승인 제어 방법을 처리하는 시스템은, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 셀 자원 관리 시스템은 위와 같은 기능/단계/과정들을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 갖는 도 6과 같은 컴퓨팅 시스템(1000) 또는 인터넷 상의 서버 형태로 구현될 수 있다. The system for processing the call admission control method in the base station according to an embodiment of the present invention as described above may be made of hardware, software, or a combination thereof. For example, the cell resource management system of the present invention may be implemented in the form of a computing system 1000 as shown in FIG. 6 having at least one processor for performing the above functions/steps/processes or a server on the Internet.

컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다. 프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory)(1310) 및 RAM(Random Access Memory)(1320)을 포함할 수 있다. The computing system 1000 includes at least one processor 1100 , a memory 1300 , a user interface input device 1400 , a user interface output device 1500 , a storage 1600 connected through a bus 1200 , and a network An interface 1700 may be included. The processor 1100 may be a central processing unit (CPU) or a semiconductor device that processes instructions stored in the memory 1300 and/or the storage 1600 . The memory 1300 and the storage 1600 may include various types of volatile or nonvolatile storage media. For example, the memory 1300 may include a read only memory (ROM) 1310 and a random access memory (RAM) 1320 .

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같이 컴퓨터 등 장치로 판독 가능한 저장/기록 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보(코드)를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보(코드)를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.Accordingly, the steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments disclosed herein may be directly implemented in hardware, a software module, or a combination of the two executed by the processor 1100 . A software module may be a storage/recording medium (i.e., memory 1300 and/or memory 1300) readable by a device, such as a computer, such as RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disk, removable disk, CD-ROM. Alternatively, it may reside in storage 1600 . An exemplary storage medium is coupled to the processor 1100 , the processor 1100 capable of reading information (code) from, and writing information (code) to, the storage medium. Alternatively, the storage medium may be integrated with the processor 1100 . The processor and storage medium may reside within an application specific integrated circuit (ASIC). The ASIC may reside within the user terminal. Alternatively, the processor and storage medium may reside as separate components within the user terminal.

상술한 바와 같이,본 발명에서는 QoS를 저하시키지 않고 소비되는 총 전력에 대한 제약 조건에 따라 대규모 장치의 네트워크 액세스를 제한함으로써 이러한 에너지 낭비를 피할 수 있게 하였다.As described above, in the present invention, such energy waste can be avoided by restricting network access of large-scale devices according to constraints on the total power consumed without degrading QoS.

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 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with specific matters such as specific components and limited embodiments and drawings, but these are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all technical ideas with equivalent or equivalent modifications to the claims as well as the claims to be described later are included in the scope of the present invention. should be interpreted as

Claims (6)

이동통신 네트워크의 기지국에서의 콜 승인 제어 방법에 있어서,
새로운 사용자 단말의 서비스 요청을 수신하는 단계;
상기 새로운 사용자 단말로의 추가 서비스에 소요되는 최소 요구 전력을 산출하는 단계; 및
상기 기지국에서 보유하는 잉여전력이 상기 최소 요구 전력 보다 크면 상기 새로운 사용자 단말로의 서비스를 승인하는 단계를 포함하고,
상기 기지국은 활성 모드, 슬립 모드, 또는 딥-슬립 모드를 포함하는 DTX 메커니즘을 적용하되,
상기 새로운 사용자 단말로의 서비스를 승인하는 단계에서,
상기 기지국에서 보유하는 전력이, 수학식
Figure 112021034111096-pat00029
을 기초로 상기 승인 후 접속 사용자 단말들에 서비스를 위한 총 소비전력 (PT BS)new 보다 큰지 여부를 계산하되,
상기 승인 전 상기 기지국의 총 소비 전력 (PT BS)은, 수학식들
Figure 112021034111096-pat00030

Figure 112021034111096-pat00031

Figure 112021034111096-pat00032

Figure 112021034111096-pat00033

Figure 112021034111096-pat00034

을 기초로 계산하며,
여기서, α1, α2, α3는 각각 바이너리 값을 가지며, 활성 모드, 슬립모드, 딥-슬립모드에서 각각 1의 값을 가지며, 해당 모드가 아닐 때에는 0의 값을 가지고,
Pmax는 활성 모드에서 최대 전송 소비 전력, PSM는 슬립 모드에서의 소비 전력이며, 딥-슬립 모드는 PSM의 일부(0<μ<1)만 소비되는 모드이며,
NTX는 안테나가 적용된 트랜시버들의 개수, NSect는 섹터들의 개수, NC는 캐리어들의 개수, P0는 쿨링 및 신호 처리에 의한 정적 소비 전력, PTX는 전송 소비 전력, PfL 은 피더의 손실로 인한 소비전력, PPA은 전력 증폭기의 손실로 인한 소비전력, GTDX는 DTX 전송메커니즘으로 인한 이득인, 기지국에서의 콜 승인 제어 방법.
In a call admission control method in a base station of a mobile communication network,
receiving a service request from a new user terminal;
calculating a minimum required power required for an additional service to the new user terminal; and
Approving the service to the new user terminal if the surplus power held by the base station is greater than the minimum required power,
The base station applies a DTX mechanism including an active mode, a sleep mode, or a deep-sleep mode,
In the step of approving the service to the new user terminal,
The power possessed by the base station is,
Figure 112021034111096-pat00029
Calculate whether or not it is greater than the total power consumption (P T BS )new for the service to the access user terminals after the approval based on the
The total power consumption of the base station before the grant (P T BS ) is the equation
Figure 112021034111096-pat00030

Figure 112021034111096-pat00031

Figure 112021034111096-pat00032

Figure 112021034111096-pat00033

Figure 112021034111096-pat00034

is calculated based on
Here, α 1 , α 2 , and α 3 each have a binary value, have a value of 1 in active mode, sleep mode, and deep-sleep mode, respectively, and have a value of 0 when not in the corresponding mode,
P max is the maximum transmission power consumption in active mode, P SM is the power consumption in sleep mode, and deep-sleep mode is a mode in which only a part of P SM (0<μ<1) is consumed,
N TX is the number of transceivers to which the antenna is applied, N Sect is the number of sectors, N C is the number of carriers, P 0 is the static power consumption by cooling and signal processing, P TX is the transmission power consumption, P fL is the loss of the feeder The power consumption due to , P PA is the power consumption due to the loss of the power amplifier, G TDX is the gain due to the DTX transmission mechanism, call admission control method at the base station.
제1항에 있어서,
상기 최소 요구 전력 (PTX)min을 산출하는 단계에서, 수학식
Figure 112020077784920-pat00020
에 기초하여 (PTX)min이 산출되며,
여기서, Di와 Bi는 각각 상기 새로운 사용자 단말의 비트 전송률 및 대역폭, I는 기지국이 서비스하는 다른 모든 사용자 단말들에 의한 총 간섭, N0은 잡음 전력 스펙트럼 밀도, PLij는 상기 새로운 사용자 단말과 상기 기지국 사이의 경로 손실인 기지국에서의 콜 승인 제어 방법.
According to claim 1,
In the step of calculating the minimum required power (P TX )min, Equation
Figure 112020077784920-pat00020
Based on (P TX )min is calculated,
Here, D i and B i are the bit rate and bandwidth of the new user terminal, I is the total interference by all other user terminals serviced by the base station, N 0 is the noise power spectral density, and PL ij is the new user terminal and a method for controlling call admission in a base station that is a path loss between the base station and the base station.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 사용자 단말은, 5G 이동통신 서비스를 받는 모바일 기기 또는 M2M 통신에 기초한 IOT용 사물을 포함하는 기지국에서의 콜 승인 제어 방법.
According to claim 1,
The user terminal, a mobile device receiving a 5G mobile communication service or a call admission control method in a base station including a thing for IOT based on M2M communication.
제1항에 있어서,
상기 이동통신 네트워크는, 커버리지와 데이터 전송률의 용량에 따라 상기 기지국에서 구분된 3가지 주파수 대역을 적용하는 5G 네트워크로서, 상기 3가지 주파수 대역은, 2GHz 이하의 대역의 저주파 대역, 2GHz 및 6GHz 사이 대역의 중간 주파수 대역, 및 6GHz 이상의 고주파 대역을 포함하는 기지국에서의 콜 승인 제어 방법.
According to claim 1,
The mobile communication network is a 5G network that applies three frequency bands divided by the base station according to coverage and data rate capacity, and the three frequency bands are a low frequency band of 2 GHz or less, and a band between 2 GHz and 6 GHz. A method for controlling call admission in a base station including an intermediate frequency band of , and a high frequency band of 6 GHz or higher.
삭제delete
KR1020200092531A 2020-07-24 2020-07-24 Energy High Efficient Call Admission Control Method in 5G Network KR102293213B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200092531A KR102293213B1 (en) 2020-07-24 2020-07-24 Energy High Efficient Call Admission Control Method in 5G Network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200092531A KR102293213B1 (en) 2020-07-24 2020-07-24 Energy High Efficient Call Admission Control Method in 5G Network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102293213B1 true KR102293213B1 (en) 2021-08-25

Family

ID=77495020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200092531A KR102293213B1 (en) 2020-07-24 2020-07-24 Energy High Efficient Call Admission Control Method in 5G Network

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102293213B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090110344A (en) * 2007-01-19 2009-10-21 가부시키가이샤 엔티티 도코모 Base station device and communication control method
KR20120034321A (en) * 2010-10-01 2012-04-12 삼성전자주식회사 Apparatus and mehod of adjusting transmission power level of femto cell

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090110344A (en) * 2007-01-19 2009-10-21 가부시키가이샤 엔티티 도코모 Base station device and communication control method
KR20120034321A (en) * 2010-10-01 2012-04-12 삼성전자주식회사 Apparatus and mehod of adjusting transmission power level of femto cell

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Improving call admission control in 5G for smart cities applications, SCA '19: Proceedings of the 4th International Conference on Smart City Applications(2019.10.) 1부.* *
SIGNAL PROCESSING FOR 5G ALGORITHMS AND IMPLEMENTATIONS, Fa-Long Luo, Ph.D., IEEE Fellow Charlie (Jianzhong) Zhang, Ph.D., IEEE Fellow (2016.08.08.) 1부.* *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2021202983B2 (en) Inter-cell fractional frequency reuse scheduler
Alnoman et al. Towards the fulfillment of 5G network requirements: technologies and challenges
NL2010876B1 (en) Adaptive UL-DL configurations in a TDD heterogeneous network.
Slalmi et al. Energy efficiency proposal for IoT call admission control in 5G network
US8913575B2 (en) Releasing a radio resource (e.g. primary component carrier) based on capacities of base stations
US11871439B2 (en) Inter-cell fractional frequency reuse scheduler
US20190364514A1 (en) Communication control method, communication system, and management server
US20140094186A1 (en) Power consumption management in a radio access network
Abdulkafi et al. Energy efficiency improvements in heterogeneous network through traffic load balancing and sleep mode mechanisms
Slalmi et al. 5G NB‐IoT: Efficient network call admission control in cellular networks
US20200107265A1 (en) UE Power Consumption Characteristics and Adaptation to Traffic
Alsedairy et al. Self organising cloud cells: a resource efficient network densification strategy
CN104333896B (en) Microcell base station and its method of adjustment and adjustment system for sending power
CN112154691A (en) Method and apparatus for user equipment assisted coverage enhancement in mobile communications
TW202021395A (en) Method for power profile adaptation methodand user equipments thereof
CN105900494B (en) Energy-saving method for mobile terminal in wireless network
KR102293213B1 (en) Energy High Efficient Call Admission Control Method in 5G Network
US11317421B2 (en) Cellular communications network
US11711704B1 (en) Method and system for optimizing network resources
WO2011144251A1 (en) Dynamic adaptation of radio traffic handling by means of a base station, which can be operated in a listening mode
Slalmi et al. Call admission control in 5G for IoT Energy Efficiency
US20230362810A1 (en) Power consumption calculation and reporting
US20240098639A1 (en) Systems and methods for connected mode discontinuous reception on/off determinations
US20240098838A1 (en) Systems and methods for connected mode discontinuous reception on/off determinations
Slalmi et al. 5G energy efficiency for smart cities: A call admission control proposition

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant