KR20020065189A - 기지국 시스템의 증폭기 자동절체 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기지국 시스템에서 장애가 발생된 증폭기를 자동으로 절체하는 방법에 관한 것으로서, 기지국 시스템은 채널소자와 디지털/아날로그 변환기와 송신기를 복수개의 메인 증폭기들 및 예비 증폭기로 연결함에 있어서 이중화된 제1경로와 제2경로를 구성하여 연결하고 제1경로는 메인 증폭기들로 연결하고 제2경로는 예비증폭기로 연결한다. 본 발명은 메인 증폭기들 중 하나에서 장애가 발생하면 예비 증폭기를 이네이블하고 증폭기 스위치를 이용하여 장애가 발생된 메인 증폭기를 예비 증폭기로 대체성 절체를 수행하는 제1단계와, 대체성 절체가 완료되면 제1경로를 디세이블하고 제2경로를 이네이블하여 경로를 절체하는 제2단계, 장애가 발생된 메인 증폭기가 탈장되고 새로운 메인 증폭기가 실장되면 새로운 메인 증폭기가 정상적으로 동작하는지를 확인하는 제3단계, 새로운 메인 증폭기가 정상적으로 동작하면 예비 증폭기를 디세이블하고 증폭기 스위치를 이용하여 예비 증폭기를 새로운 메인 증폭기로 복구성 절체를 수행하는 제4단계, 복구성 절체가 완료되면 제2경로를 디세이블하고 제1경로를 이네이블하여 경로를 절체하는 제5단계를 포함한다.

Description

기지국 시스템의 증폭기 자동절체 방법{AUTOMATIC SWITCHING METHOD OF AMPLIFIER IN BASE STATION SYSTEM}

본 발명은 기지국 시스템에 관한 것으로서, 특히 장애가 발생된 증폭기를 자동으로 절체하는 방법에 관한 것이다.

셀룰러 이동통신 시스템은 일정한 서비스영역(셀) 내의 이동통신 단말기에게서비스를 제공하는 다수의 기지국 시스템들(Base Systems: BSs)과, 다수의 기지국들을 다른 가입자 시스템으로 연결하는 이동 교환국(Mobile Switching Center: MSC)을 포함한다.

이때 기지국 시스템은 이동통신 단말기와 무선주파수(Radio Frequency: RF) 신호를 교환하는데 무선환경에서 신호의 감쇠에 대비하기 위해 송신 또는 수신경로에서 무선주파수 신호를 증폭시키는 증폭기는 기지국 시스템의 매우 중요한 구성요소의 하나이다. 주파수 용량을 증가시키기 위하여 기지국의 서비스영역을 복수개의 섹터들로 분할하는 경우 섹터들 각각의 신호경로를 위한 증폭기들이 필요하게 된다. 도 1은 통상적인 기지국의 증폭기 구성을 나타낸 도면으로서, 도 1을 참조하면 3개의 섹터구조를 가지는 기지국은 3개의 송신경로(섹터α,β,γ)를 위한 3개의 증폭기들(11 내지 13)을 필요로 한다. 특히 신호전송의 신뢰도를 높이기 위하여 송신 다이버시티를 지원하게 되는 경우 보다 많은 증폭기들이 필요하게 된다. 도 2는 통상적인 송신 다이버시티를 지원하는 기지국의 송신기 구성을 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 3개의 섹터구조를 가지는 기지국에서는 송신 다이버시티를 지원하는 경우 결과적으로 6개의 증폭기들(21 내지 26)이 필요하며 뱅크A를 구성하는 증폭기들(21 내지 23)은 주경로를 서비스하고 뱅크B를 구성하는 증폭기들(24 내지 26)은 다이버시티 경로를 서비스한다. 이와 같이 송신 다이버시티를 지원하는 기지국에서는 채널소자로부터 증폭기에 이르는 송신경로 전체가 이중화된다.

상기와 같이 구성되는 기지국에 있어서, 일반적으로 복수개의 주파수채널을 서비스할 수 있는 대용량 기지국은 각각의 주파수채널을 위한 복수개의 증폭기들을실장하기 때문에 그 중 일부 증폭기에 장애가 발생한다 하여도 기지국의 용량이 줄어들 뿐 서비스가 중단되지는 않는다. 그런데 통상 하나 또는 두 개의 주파수채널만을 서비스하는 소용량 기지국은 상대적으로 적은 개수의 증폭기들을 실장한다. 따라서 그 중 하나 또는 두개 이상의 증폭기에 장애가 발생하게 된다면 해당하는 경로의 서비스가 중단되기 때문에 기지국의 서비스에 치명적인 손상이 발생하게 된다. 게다가 송신 다이버시티를 위하여 경로별로 2개의 증폭기를 구성한다 하여도 각각의 증폭기는 별도의 경로에서 동작하며 서로 보완해줄 수 없다. 따라서 기지국에서 증폭기의 장애로 인한 서비스 중단을 방지하기 위한 기술을 필요로 하게 되었다.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 사용자에 의하여 설정 가능한 동작 모드에 따라 송신 다이버시티를 위해 구비된 증폭기를 예비 증폭기로 사용할 수 있도록 하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예는, 채널소자와 디지털/아날로그 변환기와 송신기를 복수개의 메인 증폭기들 및 예비 증폭기로 연결함에 있어서 이중화된 제1경로와 제2경로를 구성하여 연결하며 여기서 상기 제1경로는 상기 메인 증폭기들로 연결되고 상기 제2경로는 상기 예비증폭기로 연결되는 기지국 시스템에서 증폭기 자동절체 방법에 있어서,

상기 메인 증폭기들 중 하나에서 장애가 발생하면 상기 예비 증폭기를 이네이블하고 증폭기 스위치를 이용하여 상기 장애가 발생된 메인 증폭기를 상기 예비 증폭기로 대체성 절체를 수행하는 제1단계;

상기 대체성 절체가 완료되면 상기 채널소자와 디지털/아날로그 변환기와 송신기에게 상기 제1경로를 디세이블하고 상기 제2경로를 이네이블하여 경로를 절체할 것을 명령하는 제2단계;

상기 장애가 발생된 메인 증폭기가 탈장되고 새로운 메인 증폭기가 실장되면 상기 새로운 메인 증폭기가 정상적으로 동작하는지를 확인하는 제3단계;

상기 새로운 메인 증폭기가 정상적으로 동작하면 상기 예비 증폭기를 디세이블하고 상기 증폭기 스위치를 이용하여 상기 예비 증폭기를 상기 새로운 메인 증폭기로 복구성 절체를 수행하는 제4단계;

상기 복구성 절체가 완료되면 상기 채널소자와 디지털/아날로그 변환기와 송신기에게 상기 제2경로를 디세이블하고 상기 제1경로를 이네이블하여 경로를 절체할 것을 명령하는 제5단계를 포함한다.

도 1은 통상적인 기지국의 증폭기 구성을 나타낸 도면.

도 2는 통상적인 송신 다이버시티를 지원하는 기지국의 송신기 구성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 기지국의 송신기 구성을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 의한 증폭기 자동절체를 위한 기지국 구성을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 의한 증폭기의 대체성 절체동작을 나타낸 흐름도.

도 6은 본 발명에 의한 증폭기의 복구성 절체동작을 나타낸 흐름도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호로 나타내었으며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 기지국의 송신기 구성을 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 3개의 섹터구조를 가지는 기지국에서 메인 증폭기들(31 내지 33)은 각각 섹터α,β,γ를 서비스하고 이외에 예비 증폭기(34)가 추가적으로 구비된다. 이때 예비 증폭기(34)는 메인 증폭기α,β,γ(31 내지 33) 모두에 대해서 예비(Redundancy) 기능을 갖게 되며 메인 증폭기들(31 내지 33) 중 먼저 장애가 발생된 증폭기에 대해서 백업 기능을 수행하며, 장애가 발생된 메인 증폭기가 교체되면 자동으로 복구된다.

이러한 자동 절체/복귀 기능을 구현하기 위해서는 증폭기 절체와 경로 절체가 수행되어야 한다. 여기서 경로 절체란 송신 다이버시티를 위해 구성된 두 개의 경로간의 절체를 말한다. 즉 본 발명은 다이버시티를 위한 경로를 예비 경로로서 이용한다.

도 4는 본 발명에 의한 증폭기 자동절체를 위한 기지국 구성을 나타낸 도면으로서 여기서는 설명의 편이를 위하여 메인 증폭기α(31)만을 도시하였으나 메인 증폭기β,γ(32)(33)의 절체를 위한 동작도 이와 동일하다.

도 4를 참조하면, 채널소자(41)와 디지털/아날로그 변환기(Digital to Analog Converter: DAC)(43)와 송신기(45)로부터 메인 증폭기α(31)와 예비증폭기(34)로 이르는 송신 신호경로는 주경로A와 다이버시티경로B로 이중화되어 있다. 여기서 채널소자(41)와 디지털/아날로그 변환기(43)와 송신기(45)의 동작은 통상적으로 알려져 있으며 본 발명의 주된 요지가 아니므로 설명을 생략하기로 한다.

종래기술의 경우 주경로A와 다이버시티경로B를 모두 사용함으로써 송신 다이버시티 효과를 얻는다. 그런데 본 발명의 경우 정상적인 상황에서는 주경로A만이 이네이블되어 있으며 다이버시티경로B는 사용되지 않는다. 다이버시티경로B는 주경로A의 메인 증폭기들(31 내지 33) 중 하나에 장애가 발생한 경우에만 사용된다.

증폭기들(31)(34)간의 절체를 제어하는 증폭기 절체/제어기(47)에는 통상적인 증폭기 제어 기능 이외에 본 발명에 의한 증폭기 절체 기능이 부가된한다. 증폭기 절체/제어기(47)는 4:4 스위치를 이용하여 3개의 메인 증폭기들(31 내지 33)과 예비 증폭기들 간의 절체를 수행할 수 있다. 이때 절체는 기지국 주제어 프로세서(40)의 명령 없이 자체적으로 수행되지만 절체 결과는 기지국 주제어 프로세서(40)로 보고되어야 한다.

증폭기 절체/제어기(47)는 메인 증폭기(31)(및 메인 증폭기 32,33)에 장애가 발생하면 자동적으로 예비 증폭기로 절체를 수행하는데 이를 대체성 절체라 정의한다. 또한 장애가 해결되면 절체를 복구하는데 이를 복구성 절체라 정의한다. 본 발명에서 예비 증폭기(34)는 메인 증폭기들(31)(32)(33)에 의하여 공유되기 때문에 절체시 충돌을 방지하기 위하여 증폭기 절체/제어기(47)는 하기의 표 1에 나타낸 바와 같은 동작모드들을 가진다.

구 분	종 류	상 태	값	절체
예비모드	예비 증폭기사용모드	예비 증폭기와 다이버시티경로B 사용중	00	불가능
	복구성 절체	복구성 절체 대기중	01	프로세서
	대체성 절체	대체성 절체 대기중	10	증폭기 스위치
다이버시티 모드	절체 불가능	11	불가능

표 1에서 예비모드와 다이버시티 모드의 구분은 기지국이 동작하기 전에 운영자의 입력 명령어에 의하여 결정된다. 즉 운영자가 사전에 기지국 증폭기의 동작 모드를 예비모드로 설정하면 자동적으로 절체동작이 수행된다. 예비모드는 본 발명에 의하여 4개의 증폭기를 이용하여 절체를 수행하는 모드이며 다이버시티 모드는 6개의 증폭기를 이용하여 송신 다이버시티를 지원하는 모드이다. 상기의 예비모드에 대한 보다 상세한 설명은 후술되는 바와 같다.

도 5는 본 발명에 의한 증폭기의 대체성 절체동작을 나타낸 흐름도로서 이하 도 5에 대하여 상세히 설명한다.

정상적인 상황에서 채널소자(41)로부터 송신기(45)에 이르는 경로A의 신호가 메인 증폭기(31)로 전달되고 있으며 예비 증폭기(34)는 디세이블된 상태이고, 증폭기 절체/제어기(47)에 의한 절체를 허용할 수 있도록 그 동작모드는 '10'으로 설정된 상태이다.

단계(S110)에서 증폭기 절체/제어기(47)는 메인 증폭기들(31 내지 33)이 정상적으로 동작하고 있는지를 항상 확인한다. 메인 증폭기들(31 내지 33) 중 어느 하나, 도 4의 경우 메인 증폭기(31)에서 장애가 발생하면 해당하는 메인 증폭기(31)는 증폭기 절체/제어기(47)에게 장애발생 신호를 전송하며 증폭기 절체/제어기(47)는 이를 이용하여 메인 증폭기의 장애를 감지할 수 있다. 메인증폭기(31)의 장애가 감지되면 단계(S120)로 진행한다.

단계(S120)에서 증폭기 절체/제어기(47)는 예비 증폭기(34)를 이네이블하고 증폭기 스위치를 이용하여 증폭기 절체를 수행한다. 그리고 나서 단계(S130)에서 증폭기 절체/제어기(47)는 절체 수행결과를 기지국 주제어 프로세서(40)에게 보고한다.

단계(S140)에서 기지국 주제어 프로세서(40)는 절체 수행결과에 응답하여 경로절체를 수행한다. 즉 기지국 주제어 프로세서(40)는 채널소자(41)와 DAC(43)와 송신기(45)에게 경로절체 명령을 전송하여 경로A를 디세이블하고 경로B를 이네이블할 것을 명령한다. 경로절체가 수행되고 나면 단계(S150)로 진행한다.

단계(S150)에서 기지국 주제어 프로세서(40)는 증폭기 절체/제어기(47)의 동작모드를 '00'으로 변경하여 더 이상 절체가 수행되지 않도록 한다. 이는 다른 메인 증폭기들(32)(33)에서 장애가 발생한 경우에도 예비 증폭기(34)가 사용되는 것을 방지하기 위한 것으로서 동작모드 '00'에서는 다른 메인 증폭기들(32)(33)에 장애가 발생하더라도 이를 무시한다.

상기된 바와 같이 대체성 절체가 수행되면 채널소자(41)로부터 송신기(45)에 이르는 경로B의 신호가 예비 증폭기(34)로 전달되며 장애가 발생된 메인 증폭기(31)는 디세이블된 상태이다.

기지국의 증폭기에서 발생된 장애는 기지국 주제어 프로세서(40)에 의하여 상위 시스템으로 보고된다. 운영자는 상위 시스템의 메시지 윈도우를 통해 장애를 확인하고 해당하는 기지국을 방문하여 장애를 가지는 메인 증폭기를 정상적인 부품으로 교체한다. 장애를 가지는 메인 증폭기가 정상적인 부품으로 교체되면 증폭기 절체/제어기(47)는 이를 감지하고 복구성 절체를 수행한다.

도 6은 본 발명에 의한 증폭기의 복구성 절체동작을 나타낸 흐름도로서 이하 도 6에 대하여 설명한다.

단계(S210)에서 증폭기가 탈장되면 해당하는 슬롯에서 기지국 주제어 프로세서(40)로 증폭기 탈장신호가 전달된다. 따라서 기지국 주제어 프로세서(40)는 탈장신호가 수신되는지를 확인하여 장애를 가지는 메인 증폭기(31)가 탈장되는지를 감지할 수 있다. 만일 메인 증폭기(31)의 탈장이 감지되면 단계(S220)로 진행한다.

단계(S220)에서 기지국 주제어 프로세서(40)는 증폭기 절체/제어기(47)의 동작모드를 '01'로 변경하여 증폭기 절체/제어기(47)에 의한 절체를 방지하고 단계(S230)로 진행한다.

단계(S230)에서 운영자에 의하여 정상적인 증폭기가 장애를 가지는 증폭기 대신 실장되면 새로 실장된 메인 증폭기는 기지국 주제어 프로세서(40)에게 자신의 상태정보를 전송하여 정상적으로 동작하고 있음을 알린다. 기지국 주제어 프로세서(40)는 미리 정해진 횟수, 예를 들어 5회 반복하여 메인 증폭기의 상태를 보고받은 후에야 정상이라고 판단하고 단계(S240)로 진행한다.

단계(S240)에서 기지국 주제어 프로세서(40)는 현재 동작중인 예비 증폭기(34)를 강제로 디세이블하고 증폭기 스위치를 이용하여 증폭기 절체를 수행한 다음 단계(S250)로 진행한다.

단계(S250)에서 기지국 주제어 프로세서(40)는 증폭기 절체/제어기(47)로부터 절체 수행결과를 수신한 후 그에 응답하여 경로절체를 수행한다. 즉 기지국 주제어 프로세서(40)는 채널소자(41)와 DAC(43)와 송신기(45)에게 경로절체 명령을 전송하여 경로B를 디세이블하고 경로A를 이네이블할 것을 명령한다. 경로절체가 수행되고 나면 단계(S260)로 진행한다.

단계(S260)에서 기지국 주제어 프로세서(40)는 증폭기 절체/제어기(47)의 동작모드를 '10'으로 변경한다. 이는 메인 증폭기들(31 내지 33)에서 장애가 발생한 경우 증폭기 절체/제어기(47)가 자체적으로 대체성 절체를 수행할 수 있도록 하기 위한 것이다. 정상적인 상황에서 증폭기 절체/제어기(47)의 동작모드는 '10'으로 유지된다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다이버시티를 위하여 이중화된 송신경로를 가지는 기지국에서 이중화된 송신경로를 증폭기 절체를 위하여 사용할 수 있도록 하기 위한 방법으로 이해되어야 한다. 한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어 본 발명은 이중화된 수신경로와 복수개의 저잡음 증폭기들(Low Noise Amplifiers: LNAs)을 가지는 기지국의 수신경로에 적용될 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 예비 증폭기를 구비함으로써 증폭기 동작의 신뢰성을 확보할 수 있으며 메인 증폭기에 장애 발생시 운영자의 조작없이 자동으로 대체 및 복귀를 수행하므로 서비스의 중단없이 기지국을 운용할 수 있다. 또한 본 발명은 다이버시티 모드를 제공함으로써 간단한 동작모드의 변경만으로 송신 다이버시티를 제공할 수 있도록 한다. 따라서 본 발명은 송신 다이버시티 구조와 비 다이버시티 구조를 동시에 수용할 수 있으며 3개의 섹터가 단지 하나의 예비 증폭기를 공유하기 때문에 증폭기 가격의 절감 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 채널소자와 디지털/아날로그 변환기와 송신기를 복수개의 메인 증폭기들 및 예비 증폭기로 연결함에 있어서 이중화된 제1경로와 제2경로를 구성하여 연결하며 여기서 상기 제1경로는 상기 메인 증폭기들로 연결되고 상기 제2경로는 상기 예비증폭기로 연결되는 기지국 시스템에서 증폭기 자동절체 방법에 있어서,

   상기 메인 증폭기들 중 하나에서 장애가 발생하면 상기 예비 증폭기를 이네이블하고 증폭기 스위치를 이용하여 상기 장애가 발생된 메인 증폭기를 상기 예비 증폭기로 대체성 절체를 수행하는 제1단계;

   상기 대체성 절체가 완료되면 상기 채널소자와 디지털/아날로그 변환기와 송신기에게 상기 제1경로를 디세이블하고 상기 제2경로를 이네이블하여 경로를 절체할 것을 명령하는 제2단계;

   상기 장애가 발생된 메인 증폭기가 탈장되고 새로운 메인 증폭기가 실장되면 상기 새로운 메인 증폭기가 정상적으로 동작하는지를 확인하는 제3단계;

   상기 새로운 메인 증폭기가 정상적으로 동작하면 상기 예비 증폭기를 디세이블하고 상기 증폭기 스위치를 이용하여 상기 예비 증폭기를 상기 새로운 메인 증폭기로 복구성 절체를 수행하는 제4단계;

   상기 복구성 절체가 완료되면 상기 채널소자와 디지털/아날로그 변환기와 송신기에게 상기 제2경로를 디세이블하고 상기 제1경로를 이네이블하여 경로를 절체할 것을 명령하는 제5단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 대체성 절체가 완료되면 증폭기 절체를 방지하기 위하여 상기 증폭기 스위치의 동작모드를 예비 증폭기 사용모드로 변경하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 장애가 발생된 메인 증폭기가 탈장되고 새로운 메인 증폭기가 실장되면 기지국 주제어 프로세서에 의한 증폭기 절체를 허용하기 위하여 상기 증폭기 스위치의 동작모드를 복구성 절체모드로 변경하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 복구성 절체가 완료되면 상기 증폭기 스위치에 의한 증폭기 절체를 허용하기 위하여 상기 증폭기 스위치의 동작모드를 대체성 절체모드로 변경하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.