KR102489042B1 - 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치 - Google Patents

다기종 프로토콜 게이트웨이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치에 관한 것으로서, 통신 네트워크에서 패킷을 전송하는 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치에 있어서, 무선 송수신부(Radio Unit, RU)로부터 CPRI(common public radio interface) 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 이더넷 프로토콜을 지원하는 eCPRI(evolved CPRI) 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환하여 데이터 처리부(Digital Unit, DU)로 전송하고, 상기 DU로부터 수신되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 CPRI 기반의 무선 신호로 변환하여 상기 RU에 전송하는 제어모듈; 상기 RU에서 수신된 무선 신호에 임베딩된 수신 클럭 신호(recovery clock)을 이용하여 상기 제어 모듈에 기준 클럭 신호를 제공하여 데이터 동기화를 수행하는 위상고정루프 모듈; 및 상기 제어 모듈과 연동하여 상기 RU와 DU간에 송수신되는 무선 신호의 프로토콜 변환 과정을 모니터링하기 위한 모니터링 장치와 유선 또는 무선 통신으로 연결되도록 하는 커넥터 모듈을 포함하는 것이다.

Description

다기종 프로토콜 게이트웨이 장치{Multi-Protocol Gateway Device}
본 발명은 CPRI 또는 이더넷 기반 eCPRI 프로토콜 변환을 수행하여 4G/LTE 및 5G 모두 통합할 수 있도록 하는 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 일 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로, 기지국의 데이터 처리부(Digital Unit, DU)와 무선 송수신부(Radio Unit, RU)는 함께 셀사이트에 설치되는 일체형 기지국이고, 안정적인 전력 공급과 냉방을 위해 주로 중대형 건물의 실내 공간(Indoor)에 설치되는 구조이다.
이로 인해 각 셀 사이트에는 기지국뿐만 아니라 전력시설, 냉방 시설 등이 각 기지국마다 설치되어야 하고, 장비와 시설이 많아지면서 그만큼 넓은 공간이 필요해지며, 설치비(Civil Works)도 많이 소요될 뿐만 아니라 설치시간(망 구축 시간)도 길어지게 되고, 전기료와 같은 유지비용도 많이 소요되었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, RAN 구조가 C-RAN(Centralized/Cloud RAN) 구조로 구축되는데, C-RAN은 기존에 하나의 셀사이트에 있던 DU와 RU를 분리하고, 각 셀사이트에 있던 DU들은 한 곳에 모아 쿨링 및 관리하고, 실제 무선 신호가 송수신되는 셀사이트에 RU만 남겨놓는 구조이다. 옥외형 장비로 개발된 RU는 별도의 냉각 시설이 필요 없고, RU에만 전원이 공급되므로 설치 공간, 설치비 및 유지 비용을 최소화할 수 있다.
이때, 서로 떨어져 다른 장소에 설치되는 DU와 RUB 간은 광케이블(Dedicated Fiber per RU or Dedicated λ per RU)로 연결하고, BBU(DU)와 RRH(RU)간 통신을 위한 인터페이스 규격으로 CPRI(Common Public Radio Interface)를 사용한다.
도 1은 일반적인 4G에서의 C-RAN 구조를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 C-RAN 구조는 PHY와 RF가 분리되어 있고, RRH(Remote Radio Head)와 BBU(BaseBand Unit)간에 CPRI 인터페이스로 연결되어 있다. C-RAN 구조에서 RRH는 BBU로부터 물리적으로 일정 거리(예를 들어, 수십 km)의 간격을 가지는 위치에 설치될 수 있고, 이동통신사 집중국에 다수의 BBU들이 집중적으로 설치된다. 여기서, BBU 및 RRH 간의 CPRI 기반의 통신 인터페이스를 통한 트래픽을 전송하기 위한 프론트홀 네트워크가 존재할 수 있다. 프론트홀 네트워크는 CPRI 기반의 통신 네트워크를 통해 전송되는 트래픽의 용량을 지원하기 위해 광 케이블을 전송 매체로 이용할 수 있다.
예를 들어, 프론트홀 네트워크는 대역폭이 200MHz이고 RRH의 안테나 수가 16개라고 할 경우, BBU와 하나의 RRH(셀) 간에는 19.66Gbps의 용량이 필요하다. 또한, 새로운 RAT로 가게 되면 대역폭(BW)이 4G LTE의 20MHz가 아닌 100MHz, 400MHz, 400MHz 이상으로 확 넓어져 결국 RRH당 수집에서 수백 Gbps의 CPRI 용량이 필요하게 된다. 셀 사이트당 용량을 고려해보면, 셀 사이트는 멀티 섹터일 것이고, CA(Carrier Aggregation)까지 할 것이므로 수 Tbps에 이를 것이다.
이와 같이, 4G에서 사용되고 있는 CPRI 기술은 RRH(RU)와 BBU(DU)를 연결하는데 사용되나, 막대한 5G 프론트홀의 용량 및 비용이 소요될 뿐만 아니라, RRH(RU)에서 4G를 이용하기 위해서는 기존의 CPRI 프로토콜을 사용하면 되지만, 5G를 이용하기 위해서는 eCPRI 프로토콜로 변환이 필요하며, 프론트홀(Front-haul) 규격을 업그레이드하기 위해서 기반 인프라 구축 비용이 발생한다는 문제점이 있다. 여기서, 프론트홀은 기지국의 주파수 대역 처리 기기인 BBU와 필요한 데이터를 수신해 해독하는 장치인 RRH와의 연결을 위한 링크이다.
이러한 프론트홀 용량/비용 문제를 해결하기 위해 기지국의 다양한 기능 분할(Function split) 구조에 관해 검토하고 있고, 2016년 상반기에 3GPP TR38.801에서 8가지 기능 분할 옵션(function split options)이 정의되었으며, 업계에서는 많은 논의가 8가지 옵션들을 기준으로 이루어지고 있다. Option 1-7이 의도하는 바는 option 8(CPRI)처럼 타임 도메인(Time domain) I/Q data가 아닌 중간 신호(Intermediate signal)를 전달하여 프론트홀 비트레이트(또는 페이로드 량)을 줄이고, 통계적 다중화 이득(statistical multiplexing gain)을 얻어 결과적으로 프론트홀의 용량을 줄일 수 있다.
현재 폭증하는 4G 이동 통신이나 IoT 기술은 기지국 당 6개 이상의 섹터를 지원하며 상향 10Gbps이상의 전송 용량이 필요하고, 섹터당 100개 이상의 안테나들과 다수의 IoT 종단장치들은 신호처리와 전송에 대용량이 필요하지만, 현재 C-RAN 구조의 네트워킹 시스템은 신호처리와 전송 용량을 지원하기에 프론트홀 용량이 미약하거나 광장비 사용으로 매우 높은 고가의 시설비가 요구되는 문제점이 있다.
5G 서비스는 초고속 외에도 자동차/홈/웨어러블(Wearable)/팩토리(Factory) 등 IoT영역으로의 다변화가 예상되고, 5G 서비스를 위한 시설 수 증가 및 광대역 운용, 전 분야 가상화 및 기지국 구조 변화가 예상된다. 이와 같이, 폭증하는 이동 통신 안테나 수와 IoT 연결 기기 수에 따른 프론트홀 네트워크의 복잡화가 예상된다.
이와 같이, 기지국 구조 변화 및 이에 따른 프론트홀 프로토콜이 변화되고, 4G/5G/WiFi 등 다양한 무선 접속 네트워크(Radio Access Network)에 대해 다기종, 대용량 트래픽을 수용할 수 있고, 5G 서비스를 위한 eCPRI를 수용할 수 있는 프론트홀 네트워킹 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 3G, 4G, 5G 등의 다양한 무선 액세스 기술들이 공존하는 통신 네트워크 환경에서 RU와 DU를 상호 연결하기 위한 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치는, 통신 네트워크에서 패킷을 전송하는 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치에 있어서, 무선 송수신부(Radio Unit, RU)로부터 CPRI(common public radio interface) 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 이더넷 프로토콜을 지원하는 eCPRI(evolved CPRI) 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환하여 데이터 처리부(Digital Unit, DU)로 전송하고, 상기 DU로부터 수신되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 CPRI 기반의 무선 신호로 변환하여 상기 RU에 전송하는 제어모듈; 상기 RU에서 수신된 무선 신호에 임베딩된 수신 클럭 신호(recovery clock)을 이용하여 상기 제어 모듈에 기준 클럭 신호를 제공하여 데이터 동기화를 수행하는 위상고정루프 모듈; 및 상기 제어 모듈과 연동하여 상기 RU와 DU간에 송수신되는 무선 신호의 프로토콜 변환 과정을 모니터링하기 위한 모니터링 장치와 유선 또는 무선 통신으로 연결되도록 하는 커넥터 모듈을 포함하는 것이다.
이때, 상기 통신 네트워크는, 상기 DU와 RU를 연결하기 위해 4G/LTE(Long Term Evolution, LTE)와 5G 네트워크를 수용하는 프론트홀(fronthaul) 네트워크인 것이다.
상기 제어 모듈은, 상기 CPRI 기반의 무선 신호가 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환된 이후에, 상기 CPRI 기반의 무선 신호에 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 수행하여 IQ(In-phase/Quadrature) 위상 정보를 추출하여 파형 분석을 통해 무선 신호의 모니터링을 수행하는 FFT 블럭을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 모듈은, 상기 RU로부터 CPRI 기반의 무선 신호를 수신하여 패킷 데이터로 변환하고, 상기 DU로부터 전송되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 CPRI 기반의 무선 신호 변환하여 출력하는 제1 신호 변환부; 상기 제1 신호 변환부에서 변환된 CPIR IQ(In-phase/Quadrature) 데이터를 디매핑(Demapping)하는 제1 디매퍼; 상기 디매퍼에서 디매핑된 CPRI IQ 데이터를 이더넷 기반의 IQ(In-phase/Quadrature) 데이터로 매핑하는 제1 매퍼; 상기 이더넷 기반의 IQ 데이터를 베이스밴드 디지털 IQ 스트림(Bseband Digital IQ Stream)의 형태로 변환하여 이더넷 프레임을 생성하고, 상기 이더넷 프레임을 이더넷 기반의 IQ 데이터로 디프레임화하는 프레이머/디프레이머(Framer/Deframer); 상기 이더넷 프레임을 광 신호로 변환하여 상기 DU에 전송하고, 상기 DU로부터 수신된 광 신호를 이더넷 프레임으로 변환하여 상기 프레이머/디프레이머로 전송하는 제2 신호 변환부; 상기 프레이머/디프레이머에서 전송되는 이더넷 기반의 IQ 데이터를 디매핑하는 제2 디매퍼; 및 상기 제2 디매퍼에서 디매핑된 이더넷 기반의 IQ 데이터를 CPRI IQ 데이터 데이터로 매핑하여 상기 제1 신호 변환부로 전송하는 제2 매퍼를 포함하는 것이다.
상기 제1 디매퍼와 제1 매퍼의 사이와 상기 제2 디매퍼와 제2 매퍼 사이에는 데이터들이 순차적으로 저장되고, 상기 저장된 데이터들이 순차적으로 출력되는 메모리를 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명은 3G, 4G, 5G 등의 다양한 무선 액세스 기술들이 공존하는 통신 네트워크 환경에서 RU와 DU를 상호 연결하기 위한 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치를 통해 CPRI 또는 이더넷 기반 eCPRI 프로토콜 변환을 수행하여 4G 및 5G 모두 통합할 수 있고, 기반 인프라 비용을 절감하고, 데이터 전송 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 프론트홀 네트워크에서 대용량 트래픽의 무선신호(CPRI/eCPRI), IoT 데이터에 대한 고신뢰성, 초저지연, 고효율적인 차세대 패킷 네트워킹 기술에 적용될 수 있고, 적은 설치비용으로 폭발적 증가하는 4G, 5G, IoT 의 대량 트래픽을 경제적으로 수용가능할 뿐만 아니라 저비용의 운용 관리가 가능해질 수 있다.
도 1은 일반적인 4G에서의 C-RAN 구조를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DU와 RUB 간의 광케이블(optic cable)을 이용하여 연결된 상태를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치의 구성을 설명하는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모듈의 구성을 설명하는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CPIR 프로토콜 기반의 무선 신호를 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환되는 경로에서의 FFT 블럭의 IQ 데이터 검증 과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원시 IQ 데이터를 설명하는 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
무선 데이터 통신망의 일례에는 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스 통신, 적외선 통신, 초음파 통신, 가시광 통신(VLC: Visible Light Communication), 라이파이(LiFi) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
서로 다른 네트워크는 데이터 전송을 위해 서로 다른 데이터 프로토콜을 사용한다. 데이터 프로토콜은 CPRI(Common Public Radio Interface) 프로토콜과 이더넷(Ethernet, EHT) 프로토콜로 분류할 수 있다. CPRI 프로토콜은 5G 저주파 네트워크, 4G 네트워크, 3G 네트워크 및 2G 네트워크와 같은 네트워크의 데이터를 전달하는 데 사용될 수 있고, 데이터는 총괄적으로 IQ(Inphase/Quadrature) 데이터라고 한다. 이더넷 프로토콜은 5G 고주파 네트워크, LWA 네트워크, LAA 네트워크 및 WiFi 네트워크와 같은 네트워크의 데이터를 전달하는 데 사용될 수 있으며, 데이터는 총괄적으로 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP) 데이터라고 한다. 기존의 통신 시스템에서, IQ 데이터는 IQ 데이터 전송 전용 게이트웨이를 사용해서만 전송될 수 있고, IP 데이터는 IP 데이터 전송 게이트웨이를 사용해서만 전송될 수 있다.
그러나, 본 발명에서는 4G/LTE를 위한 CPRI 프로토콜 뿐만 아니라 5G 네트워크를 위한 이더넷 기반의 eCPRI 프로토콜을 수용할 수 있는 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치를 제공하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DU와 RUB 간의 광케이블(optic cable)을 이용하여 연결된 상태를 설명하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치의 구성을 설명하는 블럭도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, RU(10)는 기지국의 무선 송수신부에 대응되며, DU(20)로부터 수신한 디지털 신호를 주파수 대역에 따라 RF 신호로 변환하며 안테나로 송/수신하는 변환 장치와 RF 증폭기 등을 포함할 수 있다. RU는 'RRU(Remote Radio Unit)' 또는 'RRH(Remote Radio Head)'와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
DU(20)는 기지국의 디지털 신호 처리 부분에 대응되는 데이터 처리부로서, 무선 디지털 신호를 암호화/복호화하는 채널카드로 구성되며, RU(10)와는 광케이블(optic cable)을 이용하여 연결된다. DU는 'BBU(Base Band Processing Unit)' 또는 'BBH(Base Band Processing Head)'와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
본 발명은 3G, 4G, 5G 등의 다양한 무선 액세스 기술들이 공존하는 통신 네트워크 환경에서 RU와 DU를 상호 연결하기 위한 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치(100)로서, 제어 모듈(110), 위상고정루프 모듈(120), 커넥터 모듈(130) 및 전원 모듈(140)을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 이때, 통신 네트워크는 DU(20)와 RU(10)를 연결하기 위해 4G/LTE(Long Term Evolution, LTE)와 5G 네트워크를 수용하는 프론트홀(fronthaul) 네트워크이 될 수 있다.
제어 모듈(110)은 RU(10)로부터 CPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 이더넷 프로토콜을 지원하는 eCPRI(evolved CPRI) 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환하여 DU(20)로 전송하고, DU(20)로부터 수신되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 CPRI 기반의 무선 신호로 변환하여 RU(10)에 전송한다.
이때, 제어 모듈(110)은 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있고, CPU(270)가 고속 처리가 가능한 제어 모듈(110)을 제어할 수 있다.
위상고정루프 모듈(120)은 RU에서 수신된 무선 신호에 임베딩된 수신 클럭 신호(recovery clock)을 이용하여 제어 모듈(110)에 기준 클럭 신호(DSP clock, Ethernet reference clock, CPRI reference clock)를 제공하여 데이터 동기화를 수행한다.
커넥터 모듈(130)은 제어 모듈(110)과 연동하여 RU(10)와 DU(20) 간에 송수신되는 무선 신호의 프로토콜 변환 과정을 모니터링하기 위한 모니터링 장치(100)와 유선 또는 무선 통신으로 연결되도록 한다.
여기서, 모니터링 장치(100)는 일반적인 의미의 서버용 컴퓨터 본체일 수 있고, 그 외에 서버 역할을 수행할 수 있는 다양한 형태의 장치로 구현될 수 있다. 구체적으로, 모니터링 장치는 통신 모듈(미도시), 메모리(미도시), 프로세서(미도시) 및 데이터베이스(미도시)를 포함하는 컴퓨팅 장치에 구현될 수 있는데, 스마트폰이나 TV, PDA, 태블릿 PC, PC, 노트북 PC 및 기타 사용자 단말 장치 등으로 구현될 수 있다.
전원 모듈(140)은 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치(100)의 구동을 위한 구동 전원을 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모듈의 구성을 설명하는 블럭도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CPIR 프로토콜 기반의 무선 신호를 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환되는 경로에서의 FFT 블럭의 IQ 데이터 검증 과정을 설명하는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원시 IQ 데이터를 설명하는 예시도이다.
도 4를 참조하면, 제어 모듈(110)은 제1 신호 변환부(210), 제1 디매퍼(221), 제1 매퍼(222), 프레이머/디프레이머(230), 제2 신호 변환부(240), 제2 디매퍼(251), 제2 매퍼(252) 및 FFT 블럭(260)을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
제1 신호 변환부(210)는 RU(10)로부터 CPRI 기반의 무선 신호를 수신하여 CPRI 패킷 데이터로 변환하고, DU(20)로부터 전송되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 CPRI 기반의 무선 신호 변환하여 출력한다. 제1 신호 변환부(210)는 기지국의 기능 분할 옵션들 중 타임 도메인(Time domain) I/Q data 중심의 옵션 8을 기능 분할 옵션으로 적용할 수 있다.
제1 디매퍼(demapper)(221)는 제1 신호 변환부(210)에서 변환된 CPIR IQ(In-phase/Quadrature) 데이터를 디매핑(Demapping)하고, 제1 매퍼(mapper)(222)는 제1 디매퍼(221)에서 디매핑된 CPRI IQ 데이터를 이더넷 기반의 IQ(In-phase/Quadrature) 데이터로 매핑한다. 이때, 제1 디매퍼(221)와 제1 매퍼(222) 사이에는 CPRI IQ 데이터를 순차적으로 저장하고, 저장된 CPRI IQ 데이터를 순차적으로 출력하는 FIFO 메모리(223)가 배치된다.
프레이머/디프레이머(Framer/Deframer)(230)는 제1 매퍼(222)에서 전송되는 이더넷 기반의 IQ 데이터를 베이스밴드 디지털 IQ 스트림(Bseband Digital IQ Stream)의 형태로 변환하여 이더넷 프레임을 생성하고, 제2 신호 변환부(240)에서 전송되는 이더넷 프레임을 이더넷 기반의 IQ 데이터로 디프레임화하여 제2 디매퍼(251)로 전송한다.
제2 신호 변환부(240)는 이더넷 프레임을 광 신호로 변환하여 DU(20)에 전송하고, DU(20)로부터 수신된 광 신호를 이더넷 프레임으로 변환하여 프레이머/디프레이머(230)로 전송한다.
제2 디매퍼(251)는 프레이머/디프레이머(230)에서 전송되는 이더넷 기반의 IQ 데이터를 디매핑하고, 제2 매퍼(252)는 제2 디매퍼(251)에서 디매핑된 이더넷 기반의 IQ 데이터를 CPRI IQ 데이터 데이터로 매핑하여 제1 신호 변환부(210)로 전송한다. 이때, 제2 디매퍼(251)와 제2 매퍼(252) 사이에는 이더넷 기반의 IQ 데이터를 순차적으로 저장하고, 저장된 이더넷 기반의 IQ 데이터를 순차적으로 출력하는 FIFO 메모리(253)가 배치된다.
한편, 제1 디매퍼(221)와 프레이머/디프레이머(230) 사이에는 FFT 블럭(260)이 배치되고, FFT 블럭(260)은 기지국에서 수신한 CPRI IQ 데이터가 DU(20)에 정상적으로 전송되는지를 확인한다. 이러한 FFT 블럭(260)은 CPRI IQ 데이터에 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 수행하여 IQ(In-phase/Quadrature) 위상 정보를 추출하여 파형 분석을 통해 CPRI IQ 데이터의 모니터링을 수행함으로써 프레이머/디프레이머(230)에서 수신한 CPRT IQ 데이터를 검증할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 신호 변환부(210)에서 변환된 CPRI 패킷 데이터(CPRI IP)는 제1 디매퍼(221)로 전송되고, 제1 디매퍼(221)에서 수신된 수신 IQ 데이터(RX_IQ_DATA)는 테스트 패턴 모니터(262)로 전송된다. 이때, 테스트 패턴 생성기(261)는 도 6에 도시된 바와 같이 IQ 데이터를 검증하기 위한 테스트 패턴, 예를 들어 2개 이상의 IQ 데이터를 포함하는 IQ 데이터 블록을 생성하여 테스트 패턴 모니터(262)에 제공한다. 따라서, 테스트 패턴 모니터(262)는 제1 디매퍼(221)에서 출력되는 수신 IQ 데이터와 제2 매퍼(252)로 입력되는 송신 IQ 데이터(TX_IQ_DATA)를 일정 시간 동안 샘플링하여 주파수 성분으로 나누고, 테스트 패턴의 주파수 및 진폭과 비교하여 크기와 위상 오차를 검출하며, 비정상적인 IQ 데이터 발견시 IQ 에러(IQ Error) 상태를 CPU(270)에 알리게 된다(발명자 확인 필요).
한편, 프레이머/디프레이머(230)와 제2 디매퍼(251) 사이에는 FFT 블럭(260)이 배치되지 않는데, 이는 CO(Central Office)에 위치한 DU에서 채널 코딩(Channel coding), 디모듈레이션(Modulation), IFFT(inverse FFT) 등의 신호처리를 해주기 때문에 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치(100)에서 별도의 신호 처리 과정이 필요하지 않기 때문이다.
한편, 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치(100)는 RU(10) 및 DU(20)와 통신 및 데이터 통신 애플리케이션 모두에 사용되는 소형의 핫 플러그 방식의 광 모듈 트랜시버인 SFP(Small Form-factor Pluggable)(101, 102)로 각각 연결된다.
이와 같이, 본 발명은 RRH(RU)와 BBU(DU) 사이의 기능 분리와 이종 프로토콜을 지원할 수 있도록 프로토콜 변환 기능을 가지는 제어 모듈(110)을 통해 이더넷 기반 eCPRI 또는 CPRI 프로토콜 뿐만 아니라 추후 RoE 프로토콜을 변환할 수 있어 4G 및 5G 모두 통합할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치
110 : 제어 모듈
120 : 위상고정루프 모듈
130 : 커넥터 모듈
140 : 전원 모듈
210 : 제1 신호 변환부
221, 251 : 제1 및 제2 디매퍼
222, 252 : 제1 및 제2 매퍼
223, 253 : FIFO 메모리
230 : 프레이머/디프레이머
240 : 제2 신호 변환부
260 : FFT 블럭
270 : CPU

Claims (5)

  1. 통신 네트워크에서 패킷을 전송하는 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치에 있어서,
    무선 송수신부(Radio Unit, RU)로부터 CPRI(common public radio interface) 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 이더넷 프로토콜을 지원하는 eCPRI(evolved CPRI) 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환하여 데이터 처리부(Digital Unit, DU)로 전송하고, 상기 DU로부터 수신되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 CPRI 기반의 무선 신호로 변환하여 상기 RU에 전송하는 제어모듈;
    상기 RU에서 수신된 무선 신호에 임베딩된 수신 클럭 신호(recovery clock)을 이용하여 상기 제어 모듈에 기준 클럭 신호를 제공하여 데이터 동기화를 수행하는 위상고정루프 모듈; 및
    상기 제어 모듈과 연동하여 상기 RU와 DU간에 송수신되는 무선 신호의 프로토콜 변환 과정을 모니터링하기 위한 모니터링 장치와 유선 또는 무선 통신으로 연결되도록 하는 커넥터 모듈;을 포함하고,
    상기 제어 모듈은,
    상기 RU로부터 CPRI 기반의 무선 신호를 수신하여 패킷 데이터로 변환하고, 상기 DU로부터 전송되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 CPRI 기반의 무선 신호 변환하여 출력하는 제1 신호 변환부; 상기 제1 신호 변환부에서 변환된 CPIR IQ(In-phase/Quadrature) 데이터를 디매핑(Demapping)하는 제1 디매퍼; 상기 디매퍼에서 디매핑된 CPRI IQ 데이터를 이더넷 기반의 IQ 데이터로 매핑하는 제1 매퍼; 상기 이더넷 기반의 IQ 데이터를 베이스밴드 디지털 IQ 스트림(Baseband Digital IQ Stream)의 형태로 변환하여 이더넷 프레임을 생성하고, 상기 이더넷 프레임을 이더넷 기반의 IQ 데이터로 디프레임화하는 프레이머/디프레이머(Framer/Deframer); 상기 이더넷 프레임을 광 신호로 변환하여 상기 DU에 전송하고, 상기 DU로부터 수신된 광 신호를 이더넷 프레임으로 변환하여 상기 프레이머/디프레이머로 전송하는 제2 신호 변환부; 상기 프레이머/디프레이머에서 전송되는 이더넷 기반의 IQ 데이터를 디매핑하는 제2 디매퍼; 상기 제2 디매퍼에서 디매핑된 이더넷 기반의 IQ 데이터를 CPRI IQ 데이터로 매핑하여 상기 제1 신호 변환부로 전송하는 제2 매퍼 및 상기 CPRI 기반의 무선 신호가 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환된 이후에, 상기 CPRI 기반의 무선 신호에 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 수행하여 IQ(In-phase/Quadrature) 위상 정보를 추출하여 파형 분석을 통해 무선 신호의 모니터링을 수행하는 FFT 블럭;을 포함하고,
    상기 FFT 블럭은 상기 프레이머/디프레이머와 상기 제1 디매퍼 사이에 배치되어 상기 RU에서 수신한 CPRI IQ 데이터가 상기 DU에 정상적으로 전송되는지 확인하고,
    상기 프레이머/디프레이머와 상기 제2 디매퍼 사이에는 상기 FFT 블럭이 배치되지 않고, 상기 DU에서 상기 FFT 블럭과 관련된 신호 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는, 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통신 네트워크는,
    상기 DU와 RU를 연결하기 위해 4G/LTE(Long Term Evolution, LTE)와 5G 네트워크를 수용하는 프론트홀(fronthaul) 네트워크인 것인, 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디매퍼와 제1 매퍼의 사이와 상기 제2 디매퍼와 제2 매퍼 사이에는 데이터들이 순차적으로 저장되고, 상기 저장된 데이터들이 순차적으로 출력되는 메모리를 더 포함하는 것인, 다기종 프로토콜 게이트웨이 장치.
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