KR19990085210A - 옥외용 기지국 시스템 - Google Patents

Abstract

이동 전화 또는 개인 휴대 통신용 옥외용 기지국 시스템의 옥외용 기지국 시스템에 대하여 개시한다. 본 시스템은, 상기 옥외용 기지국이 실장되어 있는 함체, 상기 함체의 측면 및 지붕에 위치하는 태양열 전지판, 상기 함체 내부의 한 쉘프 내에서 연결되도록 구성되어진 디지털부 및 고주파부, 상기 함체 내부에 차폐되어 있는 업/다운 변환기, 상기 함체 전면과 후면 도어에 장착되어 있는 열 교환기, 상기 함체 내부 환경 감시를 위해 시스템 내부에 장착되어 있는 환경 감시 및 관리기, 상기 기지국의 설치 및 점검 측정을 위해 시스템 옆면에 구성되어 있는 측정 포트, 상기 함체 내부에 부착되어 있는 어레스터 및 상기 함체 내부에 실장되어 있는 HDLC/OR 모듈을 포함하여 이루어진다.

Description

옥외용 기지국 시스템

본 발명은 옥외용 기지국 시스템에 관한 것으로, 코드분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 시스템에서 기지국의 비용 절감 및 고주파(Radio Frequency: RF) 신호의 품질(Quality)을 향상시키기 위한 차세대 CDMA V.III 옥외형 기지국의 설계 방법에 관한 것이다.

종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 도 1 은 종래의 기술에 따른 옥외형 기지국으로서, 도시된 바와 같이 종래의 기술에 따른 옥외형 기지국은, 단열재(14)를 사이에 둔 이중 함체(16)와 상기 함체(16) 내부에 위치하는 시스템(20)과 상기 시스템(20)과 연동되어 동작하며 각 센서(10)들을 포함하는 환경 감시장치(12)와 상기 함체(16) 외부에 부착되어 있는 열 교환장치(18)와 상기 함체(16) 외부 하부에 위치하는 방수용 접속 커넥터(Connector)(22)를 포함하여 구성된다.

종래의 이동 전화 또는 개인 휴대 통신용 기지국은 안테나 등의 옥외 설치 모듈 이외의 모든 장비에 대해 국사를 별도로 임대하여 시스템을 운용하였다. 상기와 같은 국사의 임대는 임대료는 물론 증가하는 기지국 수에 따른 국사 확보를 더욱 어렵게 하고 있다는 문제점이 있다. 또한, 국사 내부의 환경 조건을 제어해야 하고 감시하여야 하는 등 유지보수 면에서의 비용 증가 또한 호 절차계획안(Call Planning)에 의해 정해진 호 사이트(Call site)에 기지국을 실제 설치하는 데에 대한 어려움을 야기 시키고 있다.

종래의 서비스에 이용되는 옥내용 기지국은 설치상의 여러 문제점, 즉 국사 확보, 시스템과 안테나 사이의 국사 위치에 따른 유동적인 케이블링(Cabling), 출하에서 설치까지의 시간 소요 등 장비 제도업체 뿐만 아니라 서비스 업체에게 시간과 경비 측면의 손실을 가져온다. 예로써, 옥내 기지국의 임대료는 옥상과 같은 옥외 지역 임대료의 10배에 육박하지만, 옥외 기지국의 안테나 용도 분배선(Feeder Line)은 상기 옥내 기지국에 비하여 훨씬 단축시킬 수 있고 설치가 용이하다. 그러므로 경제적인 장비의 설치 및 운용이 가능해진다. 이러한 장점 때문에 옥외형 기지국이 개발, 운용되어 왔다.

그러나, 향후 더욱 높은 경쟁력과 신뢰성을 갖기 위해서는 개발, 운용 중 발생하였던 옥외형 기지국의 문제점을 보안하고 기지국의 비용절감 및 RF 신호의 품질을 향상시킬 필요성이 있다. 후술되어지는 각 항목들은 현재까지 옥외형 기지국을 개발, 운용하면서 발생하였던 문제점들을 정리한 것이다.

첫째, 종래의 기술에 따른 리던던트(Redundant) 방식은 주요 모듈을 이중화하는 방식이다. 그러나 일반적으로는 주파수 할당-베이스(FA-Based) 방식의 리던던트 형태를 취하여 1FA/3-섹터(3FA/옴니) 시스템의 경우 실제 실장 모듈의 개수는 4FA 만큼이 실장된다. 또한 고출력 증폭기(High Power Amplifier: HPA)의 경우 평형 증폭기(Balanced Amplifier) 형태를 취하여 실패시 적어도 가져야하는 이득의 반정도는 증폭 기능을 갖는 것을 특징으로 하며, 이에 FA-베이스 이중화를 채택하여 실제 HPA의 경우에 삼중화 되어 있는 형태이다. 상기 이중화된 모듈들은 2:1 리던던시(Redundancy)이며 HPA의 경우 3:1 리던던시이다. 이중화된 모듈을 기능별로 분류하면 기지국 및 링크 제어, 리던던스(기간과 주파수), 주 송수신 경로의 공통 카드, RF 제어부, RF 전위(Front-End)이다. 상기 일반적으로 사용되는 이중화 모듈과 비교하면 주 송수신 경로상의 채널 및 업/다운 변환기(Up/Down Converter)가 이중화 되어 있지 않으며 이는 자칫 이들 중 한 모듈의 실패가 용량을 크게 저하하거나 한 CDMA 채널만큼의 서비스가 중단 될 수 있음을 의미하게 된다.

둘째, 향후 늘어나는 가입자의 수요를 충족시키기 위하여 옥외형 기지국의 확장을 고려해야 한다. 확장은 크게 한 기구물 내부에서의 확장(FA/섹터)과 함체별 증설로 나눌 수 있다. 옥외용 기지국의 경우 상기 두 가지의 확장 중 함체별 증설이 주요한 사안으로 존재하는 이유는 기지국이 갖는 공통된 모듈을 함체간에 공유하여야 하며, 이로 인하여 함체 사이에 케이블링이 이루어져야 한다. 이는 곧 RF 신호의 감쇄를 직접적으로 의미하고 옥외에 노출된 케이블들의 신뢰도를 떨어뜨린다. 상기 기구물 내부의 FA/섹터 증설은 채널, 아날로그/섹터 인터페이스, 업/다운 변환기, RF 전위, 각각 모듈에 대한 제어모듈, 레퍼런스(Reference), 전원부로 구성된다. 상기와 같이 기구물 내부에서의 확장을 FA 별로 증설이 가능하도록, 한 개의 CDMA 채널에 해당되는 주 송수신 모듈을 한 개의 유니트/쉘프(Unit/Shelf)로 구성한 반면, 현재 사용하고 있는 옥외용 기지국은 내부를 기능별로 묶어 한 쉘프를 구성한 후 FA에 맞게 카드를 실/탈장하는 형태를 가지고 있다. 이는 시스템을 처음으로 설치하거나 다시 장비를 설치해야 할 경우 시간이 많이 들고 FA 증설시 또는 랙(Rack) 증설의 경우 상호 연결을 위해 케이블링이 늘어나게 된다.

셋째, 옥외 기지국은 옥외에 설치되는 특징 때문에 설치시 옥내용과는 다른 양상을 빚어낼 수 있다. 일반적으로 옥외 기지국은 생산장소에서 완전히 조립된 후 그대로 셀 사이트로 이동하여 별도의 설치, 즉 안테나, 접지, 그리고 전원 이외에는 시스템 내부의 설치를 위하여 문을 열지 않는다. 상기와 같은 이유 때문에 시스템 설치시에 필요한 테스트 포트를 함체에 별도로 부착하여야 한다. 또한 전면/후면 문을 모두 열고 접근하도록 시스템을 구성하였기 때문에 설치시 반드시 후면 문 방향으로의 여유 공간을 확보해야 한다. 이것은 곧 설치공간 자체를 후면 도어만큼 더 늘려 잡아야 하며 옥외에서 이러한 공간을 항상 찾을 수 있는 것은 아니다.

마이크로(Micro) 기지국(1FA/옴니)의 경우, HPA와 기지국 제어 프로세서(BTS Control Processor: BCP) 만이 이중화 되어 상기 미니(Mini) 기지국에서와 같은 상황이 발생할 확률은 더욱 크지만, 만약 이중화된 모듈들의 평균가동시간(Mean Time Between Failure: MTBF)이 정확한 계산치 혹은 측정치에 근거한다면 문제없이 현재 수용한 이중화 구조를 채택해도 무방하리라 예상된다. 그러나 마이크로 기지국의 경우 주요 송수신 경로를 이중화하지 않아도 2FA를 수용할 수 있도록 설계된다면 그 기지국의 서비스 지역에서의 완전한 서비스 중단을 초래하지는 않을 것이며, 기지국 설계 목적에 맞추어 경제적인 이중화가 가능하게 될 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 함체별 증설의 경우 예상된 확장을 공통부가 수용하는 옥외용 기지국 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

가능한 한도 내에서 공통부 역시 단위별로 증설 가능한 옥외용 기지국 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

기구물 내부 FA/섹터 증설의 경우 한 개의 CDMA 채널에 해당되는 주 송수신 모듈을 한 개의 유니트/쉘프로 구성함으로써, 차폐되어야 할 RF 모듈을 한 쉘프에 실장하지 않음으로써 공기 흐름(Air Flow)을 좋게 하는 옥외용 기지국 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

주 송수신 경로를 한 쉘프로 구성하면 한 개의 후면(Backplane)으로 베이스밴드(Baseband)에서 업/다운 변환기(중간 전력:Medium Power) 까지를 처리하여 쉘프간 또는 모듈간의 인트라 케이블링(Intra Cabling)을 최소화하여 FAO(Front Access Only)가 가능한 옥외용 기지국 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적과 장점은 아래의 발명의 상세한 설명을 읽고 아래의 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 옥외형 기지국.

도 2 는 본 발명에 따른 옥외형 기지국의 정면도.

도 3 은 본 발명에 따른 옥외형 기지국의 측면도.

도 4 는 본 발명에 따른 어레스터 구조도.

도 5 는 본 발명에 따른 열 교환기 구조도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

6 : 시스템 30 : 열 교환기

8 : 방수용 접속 커넥션 32 : 전기 파동 어레스터 캡슐

10 : 센서 34 : 전기 파동

12 : 환경 감시 장치 36 : 시스템 내부 공기

14 : 단열재 38 : 회복기

16 : 이중 함체 40 : EXT 팬

18 : 열 교환 장치 42 : EXT 센서

20 : 태양열 전지판 44,48 : 시스템 내부의 공기 흐름

22 : 디지털부 46 : INT 팬

24 : 고주파부 50 : 제어 보드

26 : 업/다운 컨버터 52 : 시스템 외부 공기

28 : HDLC/OR 모듈

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른, 이동 전화 또는 개인 휴대 통신용 옥외용 기지국 시스템의 바람직한 실시예는, 이동 전화 또는 개인 휴대 통신용 옥외용 기지국 시스템에 있어서,

상기 옥외용 기지국이 실장되어 있는 함체;

상기 함체의 측면 및 지붕에 위치하는 태양열 전지판;

상기 함체 내부의 한 쉘프 내에서 연결되도록 구성되어진 디지털부 및 고주파부;

상기 함체 내부에 차폐되어 있는 업/다운 변환기;

상기 함체 전면과 후면 도어에 장착되어 있는 열 교환기;

상기 함체 내부 환경 감시를 위해 시스템 내부에 장착되어 있는 환경 감시 및 관리기;

상기 기지국의 설치 및 점검 측정을 위해 시스템 옆면에 구성되어 있는 측정 포트;

상기 함체 내부에 부착되어 있는 어레스터; 및

상기 함체 내부에 실장되어 있는 HDLC/OR 모듈을 포함한다.

본 실시예에 있어서, 상기 옥외용 기지국은,

FAO를 위하여 극소화된 후면 케이블링; 및

모듈러-베이스로 설계된 공통 모듈과 주 송수신 경로를 구비하는 것이 바람직하며,

상기 옥외용 기지국은,

상기 기지국 내부에 스파크 오버 전압 이상시 외부 도체에 연결된 접지와 내부 도체간에 전압 평형 상태를 유지하는 전기 파동 보호 회로와 안테나 어레스터를 포함하는 것이 바람직하며,

상기 옥외용 기지국은,

화재의 경우를 제외한 고온/저온 상태의 한계를 설정하여 전원 공급을 제어하기 위해, 상기 기지국 내부의 랙별로 써모스탯과 제어 가능한 릴레이를 구비하는 것이 바람직하며,

상기 옥외용 기지국은 증설이 용이하도록 기능별로 분류된 공통부를 구비하는 것이 바람직하다.

본 실시예에 있어서, 상기 옥외용 기지국이 마이크로 기지국인 경우 이중화 방식을 사용하는 것이 바람직하며,

상기 옥외용 기지국의 용량은 기지국의 종류에 관계없이 3FA를 기본으로 하는 것이 바람직하며,

상기 옥외용 기지국은 공통부의 그룹핑 및 기본 단위설정을 수행하는 것이 바람직하며,

상기 옥외용 기지국은 단위별 1 개의 후면으로 처리/상호 접속하는 것이 바람직하며,

상기 옥외용 기지국은 단위별로 증설하는 것이 바람직하며,

상기 쉘프 구조는 공기의 저항을 감소시키는 형태인 것이 바람직하며,

상기 쉘프 구조는 낮은 전압 소비를 위해 수동 냉각 방식을 사용하는 것이 바람직하며,

상기 냉각 방식은 공통부의 기능 단위 또는 주 송수신 경로 및 FA 단위 구조별 냉각 방식인 것이 바람직하며,

상기 디지털 및 고주파 쉘프는 한 섹터에 대하여 종래 한 쉘프의 1/2 정도의 넓이를 차지하는 것이 바람직하며,

상기 업/다운 변환기를 제외한 상기 기지국 내부의 모듈은 카드타입으로 구성되어 차폐되어 있지 않은 것이 바람직하며,

상기 기지국 내부의 모듈 구성으로 시스템 내부의 열기가 순환이 잘 되는 통풍로를 갖는 것이 바람직하며,

상기 열 교환기를 통하여 쉘프 중앙으로 하부에서 상부로 공기가 통하도록 하는 것이 바람직하며,

상기 모듈과는 달리 HPA는 별도의 팬을 장착하여야 하며 상기 열 교환기와 위치가 맞추어져 있어야 하는 것이 바람직하며,

상기 환경 감시 및 관리기에 상기 함체 내부 환경 감시와 관련된 센서가 부착되어 있는 것이 바람직하며,

상기 환경 감시 및 관리기는 시스템과 연동되어 시스템에 이상이 발생하게 되면 알람을 발생시켜 BTU에서 확인하며 원격으로 감시 및 제어를 수행하는 것이 바람직하며,

상기 측정 포트를 이용함으로써 상기 기지국이 운용 중이라 할지라도 서비스를 끊지 않고도 점검을 위한 정밀 측정을 수행하는 것이 바람직하며,

상기 옥외용 기지국은 원격 셧다운 기능을 갖는 것이 바람직하며,

상기 원격 셧다운 기능은 옥외/원거리에 설치된 기지국이 내부 환경의 변화를 극복할 수 없는 경우 전원을 차단하는 것이 바람직하며,

상기 기지국 내부 환경을 감시함으로써 환경 관리기가 시스템으로의 전원 공급 여부를 결정하는 것이 바람직하며,

상기 전원이 차단도면 경보가 발생한 랙을 포함한 전체 시스템의 전원을 차단하는 것이 바람직하며,

상기 전원 차단시뿐 아니라 증설 랙에서 경보가 발생하면 시스템 전체 전원을 차단하는 것이 바람직하며,

상기 전기 파동 어레스터 캡슐은 사용자가 보호하려는 장비의 송신 RF 전력과 장비의 임피던스 및 허용 전압 정재파비의 최대값에 따라서 적당한 것을 선택하여 사용하는 것이 바람직하며,

상기 어레스터의 잔류 펄스는 보호장비자체의 접지 회로에 의해 상쇄시키는 것이 바람직하며,

상기 기지국의 유선 전송로는 상기 기지국이 설치되는 위치에 따라 BSC와의 전송 방법 등을 수용할 수 있도록 기지국의 부가장비 혹은 선택 사양으로 수용하는 것이 바람직하며,

상기 함체 내의 HDLC/OR 모듈에 의해 라인 급전 및 지역 급전을 수행하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 상세한 동작 원리에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 마이크로 기지국의 경우 리던던트 방식을 사용하여 주요 송수신 경로를 이중화하지 않고 2FA를 수용할 수 있는 구조로 설계한다.

FA 확장 및 랙 확장을 위한 기본 설계 개념으로 다음과 같은 사항이 고려될 수 있다. 먼저, 최대 확장 가능 용량으로서 기지국의 종류(라인업:Lineup, 라인업 확장:Lineup Expansion, 피코/마이크로/표준:Pico/Micro/Standard)에 관계없이 3FA를 기본으로 하며 라인업은 용량/커버리지(Coverage)로, 음영지역 커버리지는 대도시 중심가, 주요도로 핸드오버용으로 고려한다. 두 번째로는, 공통부의 그룹화(Grouping) 및 기본 단위(확장/용량의 단위) 설정과 단위별 1 개의 후면으로 처리/상호연결이 가능성과 단위별 증설의 가능을 고려한다. 세 번째로는, 상기 공통부를 제어, 전원, 기준 신호 발생 및 RF 전위와 같이 기능별로 분류하여 FA 증설시 또는 랙 증설의 경우에 상호연결이 용이하도록 하며, 네 번째로는, 공기 흐름에 대해서도 고려해야 한다. 마지막으로, 상기 공통부 중 RF 전위(HPA)와 같은 고온 발열체의 냉각을 위한 적당한 위치 결정에 대하여도 고려해야 한다.

FAO는 전면 도어에서만 시스템의 접근이 가능하며 후면 도어에서는 설치, 유지의 목적으로 접근할 필요성을 제거한 시스템 설계를 의미한다. 상기 FAO를 위하여 후면에서의 케이블링을 극소화하고, 추후에 시스템 유지, 보수를 위해 점검을 필요로 하는 경우나 장비를 새로 설치해야 하는 경우에 랙 후면에서의 작업을 없애고 랙 앞면과 옆면에서 케이블링 상태를 점검할 수 있도록 설계한다. 상기와 같이 설계하면 랙 뒷면 쪽의 점검을 위해서 여유공간을 확보하지 않아도 되는 장점이 있다. 또한, 공통모듈(제어, 기준신호, RF 전위, 전원), 주 송수신 경로 등을 모듈러-베이스(Modular-base)로 설계하여 각각의 필요한 인트라 케이블링을 전면에서 가능하도록 한다.

쉘프 구조는 공기 저항을 감소(Reduce Air Resistance)시키고, 수동 냉각 사용(Employ Passive Cooling(낮은 전압 소비:Low Power Consumption))을 위해 전면 도어에 열 교환기(Heat Exchanger)를 설치하고, 공통부의 기능 단위 또는 주 송수신 경로/FA 단위 구조 별로 냉각하는 함체별 수동 냉각 방식의 형태로 설계되어야 한다. 도 5 는 본 발명에 따른 열 교환기의 구조를 나타낸다. 상기 도면에 도시된 바와 같이 열 교환기는 교환기 내부에 회복기(Recuperator)(38)와 두 개의 팬(INT/EXT Fan)(40,46)과 EXT 센서(42)와 제어 보드(50)로 구성된다.

유선 전송로(Wireline Transmission)는 데이지 체인(Daisy Chain), 트렁크(Trunk), HDSL/OR, 마이크로웨이브(Microwave:이동 기지국)이어야 하며, 기지국의 상기 유선 전송로가 상기 기지국이 설치되는 위치에 따라 제어국(Base Station Controller: BSC)과의 전송 방법이 상기에서 나열한 바와 같이 기 개발되거나 사용중인 방법을 수용할 수 있도록 기지국의 부가 장비 또는 선택 사양으로 수용한다. 소형 기지국의 경우 각각의 기지국을 중계선으로 연결할 경우 중계선의 용량에 비하여 트래픽(Traffic) 용량이 작으므로 중계선의 대역폭을 다 사용할 수 없다. 그러므로 여러 개의 소용량 기지국을 연결하여 회선 사용을 효율적으로 한다. 또한 함체 내에 HDLC/OR 모듈을 실장하고 라인 급전 및 지역 급전이 가능하도록 설계한다.

상기 기지국은 과거의 고정 구조에서 필요에 따라 다양한 AIF(Air Interface)를 구비할 수 있도록 설계하며, 원격 RF 헤드(Remote RF Head), OA/DA, 설치 공간의 최소화가 가능한 설치가 쉬운 안테나(Easy Installation Antenna(이중화 폴 안테나(Dual Pole Antenna)), 다수의 테스트 포트를 구비한 형태의 선택적 AIF(Optional Air Interface)가 기 개발되어 상용화되고 있다.

상기와 같은 AIF를 구비하려면 주 송수신 경로, 또는 RF 전위를 분리 가능한 구조, 그리고 함체 외부에 이의 외부 접속이 가능하게끔 인터페이스를 구비하여야 한다. 세 번째 항목의 경우 기구적 전기적으로 여러 가지 고려, 특히 안테나의 무게 및 치수를 소형화하며 설치시 전기 파동 검출기(Surge Protector), 전원부를 수용할 수 있게 설계되고, 시설과 관련한 방법에 대한 충분한 고려가 있어야 한다. 개인 휴대 통신(Personal Communication Service) 시스템의 경우 실내 서비스(Indoor Service)가 난점으로 드러나고 있는바 중간전력 선형전력 증폭기(Linear Power Amplifier: LPA) 또는 업 변환기의 출력을 최소 30dBm까지 증가할 수 있도록 개발하여 실내 서비스시에는 HPA를 사용하지 않아도 송신 가능하게끔 처리한다.

옥외 기지국은 설치 지역의 특성 또는 설치시 일기에 많은 영향을 받으므로 설치에서 서비스 시점까지 필요했던 확인절차(시험)를 간소화(Easy Deployment)하기 위하여 다음과 같은 사항을 고려한다.

먼저, 사이트에서의 시험 절차 감소(Reduce Test-Setup items at site)를 위한 높은 자기 진단 기능(Enhanced Self Diagnostic Function)에 대한 고려로, 각 하드웨어 또는 소프트웨어 별로 자기 진단 기능을 강화하고 현재 사용하고 있는 기지국 시험기(Base Station Test Unit: BTU)의 기능을 대폭 늘려 종래의 환경 감시기 및 환경 관리기에서 처리하던 환경알람뿐만 아니라 기지국의 서비스까지 필요한 확인절차를 단독으로 처리가 가능하도록 설계한다.

두 번째로, 작은 프스텝과 가벼운 무게(Small Foostep and Light Weight)에 대한 고려이다. 옥외 기지국용 함체는 방우 국제 규격인 IP-55에 의거 방우되어 있으며 이를 위해 사용되는 실링(Sealing) 방법은 우레탄 폼 실링이다. 외부 환경에 의한 영향을 최소화하기 위해 이중벽 구조를 채택하고 벽 사이를 단열 시킨다. 또한 이중벽 구조로 인한 무게 증가, 옥외 설치로 인한 부식의 가능성은 알루미늄(Aluminum) 소재를 사용하여 해결한다.

세 번째로, 원격 셧다운 기능(Remote Shutdown Function)에 대한 고려로, 시스템 보호 차원에서 옥외/원거리에 설치된 기지국이 내부 환경(고온 및 저온, 침수, 화재)이 변화를 극복할 수 없는 경우 전원 차단을 원칙으로 한다. 내부환경을 환경 관리기가 지속적으로 감시하여 시스템으로의 전원 공급 여부를 결정하게 된다.

네 번째로, 전기 파동 어레스터(Surge Arrestor)를 함체에 부착할 수 있는 구조에 대한 고려로서, 휴버 어레스터와 셔너 어레스터(Huber & Shuner Arrestor)를 함체에 부착하여 내부 컨덕터와 외부 컨덕터 사이에 전기 파동 어레스터 캡슐(가스식, 빠른 교환 시간(Switching time, Broadband application)을 넣어, 스파크 오버 전압(Spark Over Voltage)이 시스템에 인가되는 것을 예방할 수 있도록 설계한다.

마지막으로는, 함체 내에 그라운드 탭(Ground Tap)을 설치한다.

축전지로 태양열 전지판을 이용(Solar Cell Battery utilized for backup for backup battery replacement)한다. 이는 필요에 따라 함체의 측면 및 지붕에 태양열 전지판을 구비하고, 이에 따른 축전지를 확보하여 옥외에 설치되는 이점을 충분히 살릴 수 있도록 설계한다.

콤팩트(Compact) 형 설계를 위하여 전원부 일체형 기지국의 개발을 지향한다. 기능별 카드 및 모듈의 크기(Dimension)를 최소화(1/2) 한다. 이 경우는 공통부 확장이 자유로워질 수 있도록 하며, 결론적으로 전체확장 구조에 영향을 가져온다.

더미 FA 하드 핸드오프(Dummy FA Hard handoff) 용도의 RF 부를 수용할 수 있는 구조로 설계한다. 사업자간의 인트라 로밍(Intra Roaming) 서비스를 위해서 사업자간의 FA 핸드오프를 위한 더미 FA 형상과 사업자 내부의 FA 차이로 인한 호의 절단을 막기 위한 더미 분할기(Splitter)를 수용할 수 있는 구조로 설계한다.

도 2 는 본 발명에 따른 옥외형 기지국의 정면도를, 도 3 은 본 발명에 따른 옥외형 기지국의 측면도가 제시되어 있다. 함체에 실장된 옥외형 기지국은 옥내 기지국과 같은 기능 및 성능을 갖는다. 상기 옥외형 기지국의 전체적인 시스템 형상은 DU(22) 및 RF(24) 쉘프가 한 섹터에 대하여 기존의 한 쉘프의 1/2 정도의 넓이를 차지하도록 하고 송수신 경로의 DU(22) 및 RF(24)가 한 쉘프 내에서 연결되도록 구성한다. 상기 기지국의 내부 하나 하나의 모듈은 카드타입으로 구성하고 업/다운 변환기를 제외한 나머지의 모든 구성요소는 차폐(Shielding)되어 있지 않도록 설계하면, 상기 시스템 내부의 열기가 잘 순환될 수 있는 통풍로(48)를 갖게 된다. 상기 함체 전면과 후면 도어에 장착된 열 교환기(30)를 통하여 상기 쉘프 중앙으로 하부에서 상부로 공기가 순환(36,44,52)되도록 한다. 그렇지만, HPA는 별도의 팬(Fan)(40,46)을 장착하며 상기 열 교환기와 위치가 맞추어져 있어야 한다.

상기 함체 내부 환경의 감시를 위하여 내부 환경 감시/관리기를 시스템 내부에 장착하고 관련된 온도, 습도, 화재 및 침수 등의 센서를 부착한다. 상기 감시 및 관리 장치는 시스템과 연동되어 이상 발생시 알람을 발생시켜 BTU에서 확인하면 원격으로 감시 및 제어가 가능하도록 한다.

상기 함체 후면 케이블링을 최소화하여 사이트에 배치된 후 외부 접속 케이블 덕트 이외에는 시스템 후면 작업을 불필요하게 하고, 시스템 옆면에 측정을 위한 포트를 구성하여 기지국 설치 및 점검시에 시스템 옆면의 측정 포트를 이용하여 상기 기지국을 설치 및 점검한다. 즉, 옥외 기지국의 가장 큰 장점 중 하나인 FAO가 가능하도록 구현한다. 또한 상기와 같이 구현하면 상기 기지국이 운용 중이라 할 지라도 서비스를 끊지 않고도 점검을 위한 정밀한 측정을 할 수 있다.

상기 원격 셧다운 기능은 상기 시스템 보호 차원에서 옥외/원거리에 설치된 기지국이 고온 및 저온, 침수, 화재 등의 내부 환경의 변화를 극복할 수 없는 경우 전원 차단을 원칙으로 한다. 상기 내부 환경 관리기가 지속적으로 감시하여 시스템으로의 전원 공급여부를 결정하게 된다. 상기 전원 차단시에 경보(고온 및 저온, 침수, 화재)가 발생한 랙을 포함한 전체 시스템(BCBR, BCER#)의 전원을 차단한다. 이때, 증설 랙에서 경보가 발생한 경우에도 마찬가지로 시스템 전체 전원을 차단하게 된다. 만약, 굳이 랙별로 전원 차단이 필요한 경우에는 전원부 혹은 주 제어부, 혹은 환경 관리기에서 이러한 정보를 갖고 제어하기에 포괄적이어서 랙별(기본랙 제외)로 서머스탯과 제어가 가능한 릴레이를 이용하여 침수, 화재의 경우를 제외한 고온/저온 상태의 한계를 설정하여 전원 공급이 가능하도록 구성한다.

또한, 허버(Huber)와 셔너(Shuner) 어레스터를 함체에 부착한다. 상기 어레스터의 구조에 대해서는 상기 도 4 에 도시되어 있다. 이것은 내부 컨덕터와 외부 컨덕터 사이에 전기 파동 어레스터 캡슐(가스식, 빠른 교환 시간: Switching time, 브로드밴드 사용: Broadband application)(32)을 넣어, 상기 전기 파동 어레스터 캡슐이 가지는 고유의 특성인 스파크 오버 전압 이상이 되면 방전(결국 전압-종속 스위치:Voltage-Dependent Switch처럼 동작함)되면서, 상기 외부 컨덕터에 연결된 그라운드와 내부 컨덕터간에 전압의 평형상태를 유지하기 위해 전기 파동(34)이 가지는 전류와 에너지가 그라운드로 빠져나가게 되는 동작을 하게된다. 상기 전기 파동 어레스터 캡슐은 사용자가 보호하려는 장비의 송신 RF 전력, 장비의 임피던스(Impedance) 그리고, 허용 전압 정재파비의 최대값(Max, allowable VSWR)에 따라서 적당한 것을 골라서 사용할 수 있도록 되어있다. 상기 허버 & 셔너 어레스터는 잔류 펄스(Residual Pulse:검출기를 통과한 후 보호하고자 하는 장비에 도달하는 에너지)가 약간 크지만, 보호 장비자체의 접지 결선(Grouding Schematic)에 의해 상쇄될 수 있기 때문에 장비에 미치는 영향은 거의 없다.

필요에 따라 상기 함체의 측면 및 지붕에 태양열 전지판을 구비하고, 이에 따른 축전지를 확보할 수 있게 되며, 옥외에 설치되는 이점을 충분히 살릴 수 있다.

상기 기지국의 유선 전송로는 상기 기지국이 설치되는 위치에 따라 BSC와의 전송 방법(데이지 체인, 트렁크, HDSL/OR, 마이크로웨이브: 이동 기지국) 등을 수용할 수 있도록 기지국의 부가장비 또는 선택 사용으로 수용한다.

소형 BTS의 경우 각각의 BTS를 중계선으로 연결 할 경우 중계선의 용량에 비하여 트래픽 용량이 작으므로 상기 중계선의 대역폭을 모두 사용할 수 없다. 그러므로 여러 개의 소용량 BTS를 데이지 체인으로 연결함으로써 회선을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한 상기 함체 내에 HDLC/OR 모듈을 실장하고 라인 급전 및 지역 급전이 가능하도록 설계한다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고, 여러 가지 형태를 취할 수 있지만, 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따라 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만, 본 발명은 명세서에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의된, 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물, 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 전면 도어에서만 시스템에 접근이 가능하며 시스템의 설치와 유지를 위한 후면 도어 접근의 필요성을 제거한 시스템 설계를 의미하는 FAO가 가능하게 되어 시스템을 새로 설치하거나 장비 점검시 상당한 시간 절감과 비용 절감 및 신뢰성을 가져다 줄 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 이동 전화 또는 개인 휴대 통신용 옥외용 기지국 시스템에 있어서,

   상기 옥외용 기지국이 실장되어 있는 함체;

   상기 함체의 측면 및 지붕에 위치하는 태양열 전지판;

   상기 함체 내부의 한 쉘프 내에서 연결되도록 구성되어진 디지털부 및 고주파부;

   상기 함체 내부에 차폐되어 있는 업/다운 변환기;

   상기 함체 전면과 후면 도어에 장착되어 있는 열 교환기;

   상기 함체 내부 환경 감시를 위해 시스템 내부에 장착되어 있는 환경 감시 및 관리기;

   상기 기지국의 설치 및 점검 측정을 위해 시스템 옆면에 구성되어 있는 측정 포트;

   상기 함체 내부에 부착되어 있는 어레스터; 및

   상기 함체 내부에 실장되어 있는 HDLC/OR 모듈을 포함하는, 옥외용 기지국 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 옥외용 기지국은,

   FAO를 위하여 극소화된 후면 케이블링; 및

   모듈러-베이스로 설계된 공통 모듈과 주 송수신 경로를 구비하는, 옥외용 기지국 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 옥외용 기지국은,

   상기 기지국 내부에 스파크 오버 전압 이상시 외부 도체에 연결된 접지와 내부 도체간에 전압 평형 상태를 유지하는 전기 파동 보호 회로와 안테나 어레스터를 포함하는, 옥외용 기지국 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 옥외용 기지국은,

   화재의 경우를 제외한 고온/저온 상태의 한계를 설정하여 전원 공급을 제어하기 위해, 상기 기지국 내부의 랙별로 써모스탯과 제어 가능한 릴레이를 구비하는, 옥외용 기지국 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 옥외용 기지국은 증설이 용이하도록 기능별로 분류된 공통부를 구비하는, 옥외용 기지국 시스템.