KR102510531B1 - 5ｇ 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 5G 무선 백홀 시스템에서 데이터 손실 발생시 무선프레임 단위로 재전송을 수행하되 4가지 타입의 서브프레임 별로 버퍼를 할당하여 데이터를 저장해 둔 상태에서 재전송시 사용함으로써 프로세스 비용을 줄일 수 있도록 한 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법에 관한 것이다.
본 발명의 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법은 5G 무선 백홀 시스템의 허브 및 터미널 사이에서 어느 일방이 송신 측이 되고 다른 일방이 수신 측이 되어 수행되되, 송신(Tx) 인터럽트가 발생하면 해당 서브프레임의 손실에 대비하여 해당 타입의 버퍼에 현재 송신하는 서브프레임의 데이터를 저장하는 (a) 단계; 현재 전송되는 데이터가 A-타입, B-타입 또는 C-타입 서브프레임 데이터인지 아니면 D-타입 서브프레임 데이터인지를 판단하는 (b) 단계; 상기 (b) 단계에서 현재 전송되는 데이터가 A-타입, B-타입 또는 C-타입 서브프레임 데이터이면 재전송 데이터인지를 판단하고, 재전송 데이터가 아니면 상위 계층으로부터 전달받은 서브프레임 데이터를 그대로 전송하는 반면에 재전송 데이터이면 해당 타입의 버퍼에 저장된 서브프레임 데이터를 전송하는 (c) 단계 및 상기 (b) 단계에서 현재 전송되는 데이터가 D-타입 서브프레임 데이터이면 재전송 데이터인지를 판단하고, 재전송 데이터가 아니면 상위 계층으로부터 전달받은 서브프레임 데이터를 그대로 전송하는 반면에 재전송 데이터이면 해당 타입 버퍼에 저장되어 있는 재전송 서브프레임 데이터와 재전송 요구 정보를 전송하는 (d)단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 재전송 요구 정보는 수신 측에서 매 수신(Rx) 인터럽트 발생시 수신된 서브프레임 데이터의 CRC의 오류 여부를 판단하여 오류로 판단되면 해당 서브프레임 정보를 갱신 저장하였다가 D-타입 서브프레임에 실어서 전송한다.

Description

5Ｇ 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법{method for improving data reliability for 5G wireless backhaul system}
본 발명은 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법에 관한 것으로, 특히 5G 무선 백홀 시스템에서 데이터 손실 발생시 무선프레임 단위로 재전송을 수행하되 4가지 타입의 서브프레임 별로 버퍼를 할당하여 데이터를 저장해 둔 상태에서 재전송시 사용함으로써 프로세스 비용을 줄일 수 있도록 한 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 통신 산업은 1980년에 1세대 아날로그 이동통신 서비스가 시작된 이래 10년을 주기로 진화를 거듭해오고 있으며, 2019년 4월 국내 최초 상용화를 기점으로 5세대(5G) 이동통신시대 개막되었다. 1G/2G 시대는 사람들 사이의 무선음성 서비스를 제공하고, 3G/4G 시대는 사람들 사이의 무선 데이터 서비스를 제공하는데, 5G 이동통신은 4G 대비 초고속, 저지연, 초연결을 제공하는 통신기술로서 이를 활용하면 스마트 시티, 자율주행차, 지능형 CCTV 등의 다양한 서비스를 제공할 수 있다.
한편, 전술한 내용을 충족할 수 있는 5G 이동통신 시스템을 구현하기 위해 다양한 통신 방식이 논의되고 있는데, 그 중 하나가 무선 백홀(Wireless Backhaul) 방식이다. 이러한 무선 백홀 방식은 개별 단말로부터의 신호를 백본망으로 송신하는 네트워크를 의미하는데, 무선 신호의 주파수 대역 중 E-밴드(71~76㎓, 81~86㎓)의 주파수 상에서 구현되는 것이 일반적이다. 이 경우에 주파수 분할 다중화(FDD; Frequency Division Duplex) 방식을 사용하여 상향링크에 71~76㎓의 주파수 대역을 할당하고, 하향링크에 81~86㎓의 주파수 대역을 할당하고 있다.
무선 백홀 방식은 P2P(Point to Point) 무선 백홀과 P2MP(Point to Multipoint) 무선 백홀 방식으로 나눌 수 있는데, P2P 및 P2MP 방식의 무선 통신을 수행하기 위해 무선 백홀 노드는 E-밴드를 복수의 서브채널들로 나눈 상태에서 각각의 서브채널의 대역에 신호를 할당하여 전송할 수 있다.
도 1은 P2P 방식의 5G 무선 백홀 시스템의 네트워크 구성도이고, 도 2는 5G 무선 백홀 시스템의 주파수 운용 방식을 보인 도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 5G 무선 백홀 시스템은 E-band 대역에서 P2P 또는 P2MP 방식의 무선 통신을 지원하는데, 터미널(Terminal)은 RU(Radio Unit), AU(Access Unit), 기지국 및 가입자 댁내 장비와 정합되고, 허브(Hub)는 DU(Digital Unit), CU(Cloud Unit), 매크로셀 기지국 또는 코어망 등과 정합된다.
한편, 5G 무선 백홀 시스템은 도 2에 도시한 바와 같이, 2㎓의 주파수 대역폭을 4개의 500㎒ 대역폭을 갖는 FA(Frequency Assignment)로 나누어서 사용한다. 이와 같이 E-밴드 대역을 사용하는 고정 P2P 또는 P2MP 방식의 5G 무선 백홀 시스템의 4-FA 구조에서 한 FA의 대역폭(500㎒)에 따른 프레임 구조에 적용되는 시스템 변수는 아래의 표 1과 같이 주어질 수 있다.
변수 변수 값
대역폭[㎒] 500
점유대역폭[㎒] 448.14
샘플링 주파수[㎒] 591.36
FFT 크기[sample] 128
CP 길이[sample] 12
서브캐리어 간격[㎑] 4620
유효 서브캐리어 수(DC 제외) 96
OFDM 심볼 구간[㎱] 236.74
CP 구간[㎱] 20.29
OFDM 심볼수/ 서브프레임 32
서브프레임 길이[㎲] 7.58
서브프레임 수 1320
프레임 길이[㎳] 10
전술한 바와 같이, 5G 무선 백홀 시스템에서는 서브프레임 단위(7.58㎲)의 무선프레임 구조로 데이터를 전송하는데, E-밴드 대역의 장애로 인해 데이터 손실이 발생하거나 터미널이나 허브 장비를 옥외에 설치한 경우에 비, 눈 및 우박 등의 악천후 환경에서 데이터 손실이 발생할 수 있음에 불구하고 고속 데이터 전송을 위해 데이터 손실을 복구하는 시스템이 마련되어 있지 않아서 데이터 전송의 신뢰성에 문제가 있었다.
선행기술 1 : 10-2018-0033017호 공개특허공보(발명의 명칭 : 무선 통신 시스템에서 데이터 재전송 방법 및 장치)
선행기술 2 : 10-2018-0058597호 공개특허공보(발명의 명칭 : 무선 셀룰라 통신 시스템에서 부분 재전송 방법 및 장치)
선행기술 3 : 10-2019-0088861호 공개특허공보(발명의 명칭 : NR과 LTE 기지국간 연동 인터페이스를 이용한 데이터 전송 제어 방법 및 그 장치)
선행기술 4 : 10-2020-0055384호 공개특허공보(발명의 명칭 : 무선 백홀망에서의 신호 전송 방법 및 장치)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 5G 무선 백홀 시스템에서 데이터 손실 발생시 무선프레임 단위로 재전송을 수행하되 4가지 타입의 서브프레임 별로 버퍼를 할당하여 데이터를 저장해 둔 상태에서 재전송시 사용함으로써 프로세스 비용을 줄일 수 있도록 한 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법은 5G 무선 백홀 시스템의 허브 및 터미널 사이에서 어느 일방이 송신 측이 되고 다른 일방이 수신 측이 되어 수행되되, 송신(Tx) 인터럽트가 발생하면 해당 서브프레임의 손실에 대비하여 해당 타입의 버퍼에 현재 송신하는 서브프레임의 데이터를 저장하는 (a) 단계; 현재 전송되는 데이터가 A-타입, B-타입 또는 C-타입 서브프레임 데이터인지 아니면 D-타입 서브프레임 데이터인지를 판단하는 (b) 단계; 상기 (b) 단계에서 현재 전송되는 데이터가 A-타입, B-타입 또는 C-타입 서브프레임 데이터이면 재전송 데이터인지를 판단하고, 재전송 데이터가 아니면 상위 계층으로부터 전달받은 서브프레임 데이터를 그대로 전송하는 반면에 재전송 데이터이면 해당 타입의 버퍼에 저장된 서브프레임 데이터를 전송하는 (c) 단계 및 상기 (b) 단계에서 현재 전송되는 데이터가 D-타입 서브프레임 데이터이면 재전송 데이터인지를 판단하고, 재전송 데이터가 아니면 상위 계층으로부터 전달받은 서브프레임 데이터를 그대로 전송하는 반면에 재전송 데이터이면 해당 타입 버퍼에 저장되어 있는 재전송 서브프레임 데이터와 재전송 요구 정보를 전송하는 (d)단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 재전송 요구 정보는 수신 측에서 매 수신(Rx) 인터럽트 발생시 수신된 서브프레임 데이터의 CRC의 오류 여부를 판단하여 오류로 판단되면 해당 서브프레임 정보를 갱신 저장하였다가 D-타입 서브프레임에 실어서 전송한다.
본 발명의 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법에 따르면, 5G 무선 백홀 시스템에서 데이터 손실 발생시 무선프레임 단위로 재전송을 수행하되 4가지 타입의 서브프레임 별로 버퍼를 할당하여 데이터를 저장해 둔 상태에서 재전송시 사용함으로써 데이터 신뢰성을 향상시키면서도 이에 소요되는 프로세스 비용을 절감할 수가 있다.
도 1은 P2P 방식의 5G 무선 백홀 시스템의 네트워크 구성도.
도 2는 5G 무선 백홀 시스템의 주파수 운용 방식을 보인 도.
도 3은 5G 무선 백홀 시스템에서 각 타입별 서브프레임의 배치에 따른 7가지 형태의 무선프레임 구성도.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법에서 송신 과정 및 수신 과정을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 5G 무선 백홀 시스템에서 데이터 전송/재전송 구간과 데이터 전송/재전송 및 재전송 요구 정보 교환 구간을 설명하기 위한 타이밍 차트.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
5G 무선 백홀 시스템에서는 4가지 타입의 서브프레임이 존재한다. 먼저 A-타입 서브프레임은 DM-RS(demodulation reference signal), 프리앰블 및 제어채널로 구성된 OFDM 심볼들이 앞부분에 위치하고, PE-RS(Phase Estimation Reference Signal) 및 데이터로 나머지 OFDM 심볼을 구성한다.
B-타입 서브프레임은 DM-RS와 PE-RS 및 데이터로 구성되는데, DM-RS는 A-타입과 동일하게 배치된다. C-타입 서브프레임은 PE-RS 및 데이터만으로 구성되어 있다. 마지막으로 D-타입 서브프레임은 C-타입과 동일하게 PE-RS와 데이터로만 구성되나 마지막 4개 심볼은 사용하지 않으며, 한 무선프레임 중 마지막 서브프레임에만 위치한다.
한편, 10㎳동안 1320개의 서브프레임으로 구성된 하나의 무선프레임은 각 타입별 서브프레임의 배치에 따라 도 3과 같이 7가지 형태의 '프레임구성'(Frame Configuration)으로 구분될 수 있다.
여기에서, DM-RS 신호는 채널 추정에 사용되는데, 프레임구성에 따라 2개, 4개, 8개, 15개, 20개 또는 30개의 서브프레임마다 전송되며 주기는 OAM(Operation And Management)에 의해 설정된다.
PE-RS 신호는 매 서브프레임마다 전송되며, 로컬 오실레이터(Local Oscillator)에 의한 공통 위상 오차를 보정하기 위해 전송된다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법에서 송신(Tx) 과정 및 수신(Rx) 과정을 설명하기 위한 흐름도인바, 다운링크 또는 업링크 여부에 따라 허브나 터미널이 송신 주체가 될 수 있고, 이 경우에 다른 상대방이 수신 주체가 될 수 있다.
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이 단계 S110에서는 송신(Tx) 인터럽트가 발생했는지를 판단하는데, 이러한 송신(Tx) 인터럽트는 해당 무선프레임의 서브프레임마다 발생할 수 있다. 단계 S110에서 송신(Tx) 인터럽트가 발생하지 않으면 단계 S110을 반복 수행하는 반면에 발생하면 단계 S120으로 진행하여 향후 있을지 모를 해당 서브프레임의 손실에 대비하여 해당 타입의 버퍼에 현재 송신하는 서브프레임의 데이터를 저장한다.
도 5는 본 발명의 5G 무선 백홀 시스템에서 데이터 전송/재전송 구간과 데이터 전송/재전송 및 재전송 정보 교환 구간을 설명하기 위한 타이밍 차트로서, 0번 프레임구성을 예로 들고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 0번 프레임구성을 갖는 무선프레임은 첫 번째(#0) 서브프레임에 A-타입 서브프레임이 위치하고, 마지막 서브프레임(#1319)에 D-타입 서브프레임이 위치하며, 두 번째(#1) 서브프레임 이후부터는 C-타입 서브프레임과 B-타입 서브프레임이 교호로 위치한다.
한편, 전술한 바와 같이 5G 무선 백홀 시스템의 허브와 터미널 사이의 데이터 전송은 FDD 방식으로 이루어지기 때문에 송신(Tx)과 수신(Rx)이 동시에 이루어질 수 있다. 또한, 해당 무선프레임의 마지막 서브프레임, 즉 D-타입 서브프레임에서는 D-타입 서브프레임 데이터의 최초 전송이나 재전송 및 재전송 요구 정보가 교환될 수 있다.
다시 도 4a로 돌아가서 단계 S130에서는 현재 전송되는 데이터가 D-타입의 서브프레임 데이터인지를 판단하는데, A 내지 C-타입 서브프레임 데이터이면 다시 단계 S140으로 진행하여 재전송 데이터인지를 판단한다. 단계 S140에서 재전송 데이터가 아니면, 즉 최초 전송 데이터이면 단계 S150으로 진행하여 상위 계층으로부터 전달받은 서브프레임 데이터를 그대로 전송하는 반면에 재전송 데이터이면 단계 S160으로 진행하여 해당 타입의 버퍼에 저장된 서브프레임 데이터를 전송(재전송)하는데, 서브프레임 데이터의 식별은 해당 서브프레임 데이터의 시퀀스 번호에 의해 수행될 수 있다.
단계 S130에서 현재 전송되는 데이터가 D-타입 서브프레임 데이터이면 다시 단계 S170으로 진행하여 재전송 데이터인지를 판단한다. 단계 S170에서 재전송 데이터가 아니면 단계 S200으로 진행하여 해당 D-타입 서브프레임 데이터를 최초로(그대로) 전송하는 반면에 재전송 데이터이면 단계 S180으로 진행하여 해당 타입 버퍼에서 재전송 서브프레임 데이터를 로딩하고, 다시 단계 S190으로 진행하여 이렇게 로딩한 데이터와 재전송 요구 정보를 전송한다.
한편, 도 4b에 도시한 바와 같이, 데이터 수신 측에서는 단계 S300에서 수신(Rx) 인터럽트가 발생하였는지를 판단하는데, 이러한 수신(Rx) 인터럽트 역시 서브프레임마다 발생할 수 있다. 단계 S300에서 수신 인터럽트(Rx)가 발생하지 않으면 단계 S300을 반복 수행하는 반면에 발생하면 단계 S310으로 진행하여 수신되는 서브프레임 데이터의 물리계층(PHY) 정보 및 데이터를 읽어들이고, 다시 단계 S320으로 진행하여 CRC(Cyclical Redundancy Check)의 오류 여부, 해당 서브프레임 데이터의 손실 여부를 판단한다.
단계 S320에서 CRC가 정상이면 수신된 서브프레임 데이터가 손실되지 않은 것으로 판단하고 단계 S330으로 진행하여 정상 처리하는 반면에 CRC가 비정상이면 수신된 서브프레임 데이터가 손실된 것으로 판단하여 수신 서브프레임의 시퀀스 정보를 재전송 요구 정보로 갱신하여 저장한다. 그리고 이렇게 갱신 저장된 재전송 요구 정보는 재전송 요구 정보 전송 구간인 D-타입 서브프레임에서 송신 측으로 전송됨으로써 송신 측에서 손실된 서브프레임 데이터를 다음 무선프레임에 재전송할 수 있도록 한다.
이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

  1. A-타입, B-타입, C-타입 및 D-타입 서브프레임 중 적어도 3개의 서브프레임 타입을 혼합하여 구성된 무선프레임의 첫번째 서브프레임에는 A-타입 서브프레임이 배치되고 마지막 서브프레임에는 D-타입 서브프레임이 배치된 데이터를 FDD 방식을 사용하여 송수신하되 5G 무선 백홀 시스템의 허브 및 터미널 사이에서 어느 일방이 송신 측이 되고 다른 일방이 수신 측이 되어 수행되고,
    송신(Tx) 인터럽트가 발생하면 해당 서브프레임의 손실에 대비하여 해당 타입의 버퍼에 현재 송신하는 서브프레임의 데이터를 저장하는 (a) 단계;
    현재 전송되는 데이터가 A-타입, B-타입 또는 C-타입 서브프레임 데이터인지 아니면 D-타입 서브프레임 데이터인지를 판단하는 (b) 단계;
    상기 (b) 단계에서 현재 전송되는 데이터가 A-타입, B-타입 또는 C-타입 서브프레임 데이터이면 재전송 데이터인지를 판단하고, 재전송 데이터가 아니면 상위 계층으로부터 전달받은 서브프레임 데이터를 그대로 전송하는 반면에 재전송 데이터이면 해당 타입의 버퍼에 저장된 서브프레임 데이터를 전송하는 (c) 단계 및
    상기 (b) 단계에서 현재 전송되는 데이터가 D-타입 서브프레임 데이터이면 재전송 데이터인지를 판단하고, 재전송 데이터가 아니면 상위 계층으로부터 전달받은 서브프레임 데이터와 재전송 요구 정보를 전송하는 반면에 재전송 데이터이면 해당 타입 버퍼에 저장되어 있는 재전송 서브프레임 데이터와 재전송 요구 정보를 전송하는 (d) 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 재전송 요구 정보는 수신 측에서 매 수신(Rx) 인터럽트 발생시 수신된 서브프레임 데이터의 CRC의 오류 여부를 판단하여 오류로 판단되면 해당 서브프레임 정보를 갱신 저장하였다가 D-타입 서브프레임에 실어서 전송하는 것을 특징으로 하는 5G 무선 백홀 시스템의 데이터 신뢰성 향상 방법.
  2. 삭제
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