KR20040059570A - 시디엠에이-2000 기지국 시스템과 무선 랜 시스템간의연동 장치 - Google Patents

시디엠에이-2000 기지국 시스템과 무선 랜 시스템간의연동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선랜(WLAN : Wireless LAN) 시스템을 코드분할 다중접속(CDMA) 시스템의 기지국에 링크(link)하여 각각의 무선 서비스 영역에 있는 사용자에게 서로 다른 시스템 영역에서도 끊기지 않고 필요한 서비스를 제공해 주도록 한 시디엠에이-2000 기지국 시스템과 무선 랜(WLAN)시스템간의 연동 장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 무선랜을 CDMA2000-1x망의 기지국에 인터페이스하여 기존의 CDMA 계열의 고속 이동성을 가지며, 음성과 데이터를 지원하는 이동통신망이 갖는 장점에 저속의 이동성을 가지면서 고속 데이터율(11Mbps)을 제공하는 무선랜이 활성화되고있는 상황에서 사용자 관점으로 보았을 때 seamless한 서비스를 제공받도록하고, 무선랜의 기지국 역할을 하는 액세스 포인트를 CDMA-2000 1x망의 기지국에 수용하도록 인터페이스하여 전력 트래픽 컨트롤(Power Traffic Control), 호 제어(Call Control), 핸드오프(Hand-off) 등을 제공 가능하도록 연동 장치를 구현한다.

Description

시디엠에이-2000 기지국 시스템과 무선 랜 시스템간의 연동 장치{Coupling apparatus between CDMA-2000 BTS system and wireless LAN system}
본 발명은 시디엠에이-2000 기지국 시스템(BTS)과 무선 랜(WLAN)시스템간의 연동 장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 무선랜(WLAN : Wireless LAN) 시스템을 코드분할 다중접속(CDMA) 시스템의 기지국에 링크(link)하여 각각의 무선 서비스 영역에 있는 사용자에게 서로 다른 시스템 영역에서도 끊기지 않고 필요한 서비스를 제공해 주도록 한 시디엠에이-2000 기지국 시스템과 무선 랜(WLAN)시스템간의 연동 장치에 관한 것이다.
현재의 무선망 서비스 형태를 살펴보면 각각의 서비스 영역에서만 지원하는 형태의 서비스가 이루어지고 있다. 즉, 셀룰러망 영역에서 이용자는 셀룰러 전용 단말기로 접속하여 음성 및 데이터를 제공받고, 무선 랜 서비스 영역에서는 무선 랜 카드가 실장된 노트북이나 개인정보단말기(PDA 단말기) 등으로 액세스 포인트(AP : Access Point)에 접속하여 음성과 데이터를 송수신하고 있는 형태이다.
도 1은 일반적인 무선랜(WLAN) 시스템의 기본적인 네트워크 토폴리지(Topology) 구성도이다.
일종의 기지국 장치인 AP를 이용하여 단말을 유선 랜(LAN)에 연결하여 데이터를 전송하는 중앙집중 제어방식 형태인 인프라스트럭쳐(infrastructure) 구조와 독립적으로 무선 NIC(Network Interface Card)을 장착한 복수의 단말들간 단독으로 직접 데이터를 전송하는 ad-hoc 구조를 모두 지원한다. ad-hoc망은 일시적으로 형성되는 작업 그룹 등에서 주로 이용되며, 인프라스트럭쳐망내에서 서버에 의해 설정될 수도 있고, 단독으로 peer-to-peer 모드로 동작할 수도 있다. 인프라스트럭쳐 망은 유무선 연결장치인 액세스 포인트를 통해서 무선 단말을 기존 유선 LAN에 연결한다. 이때 액세스 포인트를 중심으로 무선셀 BSS(Basic Service Set)가 형성되는데, 액세스 포인트는 BSS내에 있는 모든 단말들을 랜에 연결하는 셀룰러 폰 기지국과 동일한 역할을 수행한다. 그리고 인프라스트럭쳐 모드에서는 자동으로 채널을 찾게되므로 특별히 지정할 필요가 없게 된다.
랜상을 흘러 다니는 데이터 통신량, 트래픽이 증가하면 네트워크가 혼잡해지며 무선 랜 1대의 액세스 포인트에 접속이 집중되면 트래픽이 증대하여 데이터 전송시 시간이 걸리게 되는데, 이 경우 액세스 포인트를 여러 대 설치하고 ESSID를 분리하여 트래픽을 분산시킬 수가 있다. 서로 중첩하지 않는 채널을 사용하는 여러 BSS를 모아 하나의 ESS(Extended Service Set)를 구성할 수도 있는데, 동일 ESS내의 서로 다른 BSS간에는 로밍에 의해 단말의 이동이 가능하다.
기존의 802.11 표준에 덧붙여 새로운 고속 물리 계층 규격으로 개발된 IEEE 802.11b는 CCK 변조 방식을 사용해 2.4GHzISM(Industrial, Scientific, and Medical) 대역에서 물리 계층에서 최대 11Mbps까지 전송할 수 있도록 설계되었다.
IEEE 802.11b는 802.11 표준의 매체접근제어 계층과 DSSS 물리 계층 규격을그대로 사용하면서 5.5/11Mbps의 고속 데이터 전송 시 확산 대역 방식으로 CCK 변조 방식을 사용하므로 기존의 DSSS 방식 장비와 하위 호환성을 유지할 수 있다.
802.11b표준은 물리 계층에서 11Mbps의 속도를 얻기 위해 802.11에서 사용한 11Chip Barker Code 대신에 Complementary Sequence를 사용한다. Complementary Sequence는 8chip 크기의 64개 코드 워드들로 구성되며, 이들은 고속 전송시 자주 발생하는 다중경로 및 페이딩 등에 강한 수학적 특성을 지닌다. 802.11b는 802.11과 동일한 11Mchip/s수준을 유지하기 위해서는 심벌 레이트(Symbol Rate)를 1.375Msymbol/s으로 늘려야 한다. 11Mbps 전송 속도 방식에서는 심벌 당 8비트를 변조하여 총 11Mbps(8bit*1.375Msymbol/s)를 5.5Mbps 전송 속도 방식에서는 심벌 당 4비트를 변조하여 총 5.5Mbps(4bit*1.375Msymbol/s)의 물리 계층 전송 속도를 얻게 된다.
즉, 주지한 바와 같이 기존의 무선망 시스템(무선랜 시스템, CDMA-2000 셀룰러 시스템)들은 별도의 망으로 분리되어 있어 사용자는 별도로 해당 영역의 망을 접속하기 위해서는 현재 사용하고 있던 망을 끊고 타망으로 접속해야하는 불편함이 따랐다.
이에 본 발명은 상기와 같은 기존 무선망 시스템에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,
본 발명의 목적은, 무선랜(WLAN : Wireless LAN) 시스템을 코드분할 다중접속(CDMA) 시스템의 기지국에 링크(link)하여 각각의 무선 서비스 영역에 있는 사용자에게 서로 다른 시스템 영역에서도 끊기지 않고 필요한 서비스를 제공해 주도록 한 시디엠에이-2000 기지국 시스템과 무선 랜(WLAN)시스템간의 연동 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
무선랜을 CDMA2000-1x망의 기지국에 인터페이스하여 기존의 CDMA 계열의 고속 이동성을 가지며, 음성과 데이터를 지원하는 이동통신망이 갖는 장점에 저속의 이동성을 가지면서 고속 데이터율(11Mbps)을 제공하는 무선랜이 활성화되고있는 상황에서 사용자 관점으로 보았을 때 seamless한 서비스를 제공받기 위한 시디엠에이-2000 기지국 시스템과 무선 랜(WLAN)시스템간의 연동 장치를 제공한다.
이를 위해서 본 발명은, 무선랜의 기지국 역할을 하는 액세스 포인트를 CDMA-2000 1x망의 기지국에 수용하도록 인터페이스하여 전력 트래픽 컨트롤(Power Traffic Control), 호 제어(Call Control), 핸드오프(Hand-off) 등을 제공 가능하도록 연동 장치를 구현한다.
이렇게 함으로써 CDMA2000-1x 기지국 마지막 단에서 WLAN 데이터까지 모두를 모아 제어국에 넘겨주어 기존의 백본(back-bone)망을 공유하여 컨트롤 신호와 IP 패킷 데이터들을 처리하게 된다.
도 1은 일반적인 무선랜(WLAN) 시스템의 기본적인 네트워크 토폴리지(Topology) 구성도이고,
도 2는 본 발명에 의한 CDMA-2000 기지국 시스템과 무선 랜 시스템간의 연동 장치의 전체 구성도이고,
도 3은 본 발명에 의한 CDMA-2000 기지국 시스템과 무선 랜 시스템간의 연동 장치의 일 실시예 상세 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 ..... 인프라스트럭쳐 베이직 서비스(IBS : Infrastructure Basic Service) 컨트롤러
120 ..... 라우터
130 ..... 액세스 포인트
111 ..... 리어 카드
112 ..... 프로세서 어셈블리
113 ..... ATM 인터페이스부
114 ..... 채널카드(CCPA)
이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 시디엠에이-2000 기지국 시스템과 무선 랜(WLAN)시스템간의 연동 장치의 전체 구성도이다.
무선랜의 액세스 포인트(AP)들을 제어하는 인프라스트럭쳐 베이직 서비스(IBS : Infrastructure Basic Service) 컨트롤러(110), 여러 AP들 사이의 패킷 경로를 결정하고 전달해주는 라우터(120), 무선 구간에서 클라이언트(141 ~ 144)들에 대한 트래픽 흐름과 액세스를 제어하는 액세스 포인트(AP)(130), 그리고 단말기(270), 기지국(210), 제어국(220), 제어국 관리부(230), 교환기(240) 등을 포함하는 통상의 CDMA 이동통신 시스템(200)으로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 CDMA-2000 기지국 시스템과 무선랜시스템간의 연동 장치는, QoS, Security, Hand Over, Cell Coverage등을 지원할 수 있는 무선 액세스 시스템으로써, IEEE 802.11b(11Mbps) 규격을 적용한 AP로 시험용 망을 구성한 형태이다.
64Kbps PCM 음성 데이터는 클라이언트에서 액세스 포인트로 전달된 후 제어국(BSC)과 이동통신교환기(MSC)를 경유하여 처리된다.
고속 패킷 데이터(11Mbps)는 클라이언트에서 AP를 통하여 기지국(210)의 디지털 유니트 인터페이스 어셈블리(DUIA)(214)보드에 전달된 후 기지국 컨트롤 프로세서 어셈블리(BCPA)(212)를 거쳐 제어국(220)으로 E1 또는 OC-3로 인터페이스 통로를 통해 HDSB(High Speed Data Selector Block)에서 패킷 데이터 호에 대한 SDU(Selection/Distribution Unit)기능을 수행한 후 패킷 제어 기능부(PacketControl Function Part)를 경유하여 PDSN(Packet Data Serving Node)(250)에 연결되어 인터넷망(260) 혹은 다른 망으로 접속되어 처리된다.
도 3은 본 발명에 의한 CDMA-2000 기지국 시스템과 무선랜 시스템간의 연동 장치의 일 실시예 상세 구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 물리적인 구조는 1개의 BTS(210)에 1개의 IBS가 25M ATM으로 연결되고, IBS에 10개의 AP가 100 Base-T로 접속되며, 1개 AP에 20 ~ 50개 클라이언트가 무선 링크된다. BSS(Basic Service Set)간의 통신을 위해서는 상위 레벨인 제어국내 IBS 컨트롤러를 거쳐야 하고, AP간 핸드오프와 전력 컨트롤 기능을 수행하며, IBS 시스템 사이에서 발생하는 호처리, 핸드오프, 운용 및 자원관리를 제어국내의 IBS 셀렉터에서 처리한다.
상기 IBS 시스템은 여러 액세스 포인트들 간의 음성호와 패킷 데이터 호에 대한 핸드오프 기능과 무선 링크의 전력 제어 등을 수행하고, 이들에 대한 자원 운용 및 관리 기능, 시스템 데이터 로딩 기능을 담당한다. 각 AP들로부터 수신한 고속 패킷 데이터가 라우터(120)를 통과하여 100Base-T로 링크되어 있는 리어 카드 VLIA1(111)을 통해서 이서넷으로 프로세서 어셈블리(112)와 접속한다.
아울러 상기 IBS 시스템은 기지국(210)내의 DUIA(214)와 ATM 데이터를 인터페이스 하기 위한 ATM 인터페이스부(113)가 구비되고, 채널카드 어셈블리(CCPA)(114)를 구비한다.
이 시스템은 CDMA2000-1x 시스템 기지국의 DUIA(214)보드와 4개의 25M ATM으로 링크되어 데이터를 송수신할 수 있으며, BCP블록내 BAIA(BTS ATM InterfaceAssembly)(213)와 T1/E1으로 제어국(220)내 ATB(ATM Trunk Block)과 연결된 시스템으로서, 외부의 공중통신망(PSTN)과도 연결되어 일반 유/무선 가입자와 통화 서비스를 제공하게 된다.
이 시스템은 가입자가 몰려 있는 작은 지역에 활용할 수 있어, 사업자가 다양한 형태의 무선 WLAN 시스템 요구시 적합한 솔루션(Solution)을 제공할 수 있다. 그리고 음성 서비스뿐만 아니라 인터넷 서비스를 위한 고속 패킷 데이터를 처리할 수 있다.
무선 구간을 통해 클라이언트에서 액세스 포인트로 도달한 64Kbps 음성 데이터는 IBS 컨트롤러(110)가 ATM 셀 포맷으로 바꿔 제어국(220)과 이동통신교환기(240)를 경유하여 처리된다. 그리고 고속 패킷 데이터 서비스를 클라이언트로부터 IBS 컨트롤러(110)가 ATM셀 포맷으로 바꿔 기지국(210)을 통해 제어국(220)에 전달되고, 제어국(220)에 전송된 패킷 데이터는 PDSN(250)을 경유하여 인터넷 네트웍(260)으로 접속되어 처리된다.
다음으로 무선 랜 네트워크는, 다른 무선 단말이나 유선 랜으로 연결하기 위해 각 단말내에 설치되는 무선 네트웍 인터페이스 카드(NIC), 각 단말과 유선 랜간의 게이트웨이 역할을 담당하는 액세스 포인트, 그리고 건물과 건물 또는 분산된 네트워크 세그먼트 사이를 점-대-점 방식으로 연결하는 데, 사용되는 무선 브리지장비로 구성된다.
그 중 액세스 포인트(130)는 랜 허브와 비슷한 역할을 수행하며, 한 개의 액세스 포인트 당 반경 20 ~ 150m 정도의 영역에서 동시에 205 ~ 50개의 단말을 접속하여 사용할 수 있다. 액세스 포인트가 지원할 수 있는 채널 수는 보통 1 ~ 14채널이며 각 클라이언트(액세스 포인트에 접속된 퍼스널 컴퓨터)에서 동시에 액세스 포인트에 접속하는 경우를 고려하면 1대의 액세스 포인트에 클라이언트 퍼스널 컴퓨터는 15 ~ 20대가 적당하며 많은 클라이언트가 접속하는 경우 트래픽이 증가하게 되므로 여러 채널을 사용하여 클라이언트를 분산시킬 수 있다. 액세스 포인트는 13개 채널 주파수를 사용하는데 각 채널은 조금씩 다른 채널과 중첩으로 인해 간섭을 받게 되므로 인접한 채널을 같이 사용하면 안 된다. 예로서 채널1번을 사용하는 경우 같이 사용할 수 있는 채널은 4번, 8번, 12번 채널이 되어, 4간격 이상을 띄어줘야 한다. 액세스 포인트 설치수가 많은 경우에는 최소한 3간격을 유지한다.
그리고 단말 기능을 근본적으로 갖고 있으며, 분산시스템에 접근을 가능하게 해주는 객체로서 하나의 셀내에서 각 단말간의 또는 각 셀간의 프레임 연계를 제공한다. 또한 AP는 단말과 유선 랜간의 연계를 제공한다. 즉, 단말과 유선 랜간의 IPX/IP라우팅 기능과 브리징 기능을 수행하는 것이다. 이 밖에도 액세스 포인트는 다양한 네트웍 운영 시스템(NOS : Network Operating System)을 지원하게 되며 라우팅과 브리징 외에도 SNMP 지원, 프레임 여과 기능과 같은 다양한 기능을 제공한다.
각각의 액세스 포인트들은 64Kbps의 PCM 음성신호와 고속 패킷 데이터를 RF 모듈을 통해 단말기와 송수신하게 되며, 단말기가 사용중이지 않을 때 전력 소모를 최소화하는 절전 모드(Power saving mode)가 고려되어야 하며, 정보의 보안을 위하여 WEP(Wired Equivalent Privacy)알고리즘이 사용된다. 그리고 유선과 무선의 브리지 역할을 하는 기능으로 최근에는 라우터, IP주소 배분 및 클라이언트의 이동관리 및 망 관리 기능 등이 내장되어 가고 있다.
한편 무선 네트웍 인터페이스 카드(NIC)(142)는 전력증폭기와 송수신 전환 스위칭 블록, 중간주파수/고주파수 변환기, I/Q 모뎀 프로세서, 기저대역 프로세서, 무선 랜 맥(MAC : Medium Access Controller)칩 등의 크게 5개 기능 블록으로 구성되어 있으며, 이 구성으로 클라이언트 역할을 한다. 맥 칩에 메모리가 인터페이스되어 데이터를 고속 처리할 수 있는 펌웨어 등이 내장되어 있다. 맥 칩 단에 중앙처리장치를 인터페이스해 802.11b로부터 802.3으로의 모든 프레임 변환이 액세스 포인트에서 이루어지도록 두 프로토콜의 구현에 필요한 펌웨어와 소프트웨어가 이 장치 안에 포함되어 있다.
이상에서 상술한 본 발명은, 서로 다른 기술적인 features(모뎀, 주파수, 접속 방법 등)로 인하여 하나의 이동통신 시스템에 제한된 서비스 영역을 서로 공유할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 랜 시스템을 현재 제공하고 있거나 제공 준비중인 CDMA 시스템(CDMA2000-1x, W-CDMA등)의 기지국에 링크하여 각각의 무선 서비스 영역에 있는 사용자에게 서로 다른 시스템 영역에서도 호단절 없이 필요한 서비스를 제공해주는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. CDMA-2000 기지국 시스템과 무선랜 시스템간의 연동 장치에 있어서,
    이동국(단말기), 기지국, 제어국, 제어국 관리부, 교환기 등을 포함하는 CDMA 이동통신 시스템내의 상기 기지국과 연결되어 무선랜의 액세스 포인트(AP)들을 제어하는 인프라스트럭쳐 베이직 서비스(IBS : Infrastructure Basic Service) 컨트롤러와;
    상기 액세스 포인트들 사이의 패킷 경로를 결정하고 전달해주는 라우터와;
    무선 구간에서 클라이언트들에 대한 트래픽 흐름과 액세스를 제어하는 액세스 포인트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 시디엠에이-2000 기지국 시스템과 무선랜 시스템간의 연동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인프라스트럭쳐 베이직 서비스 컨트롤러는,
    여러 액세스 포인트들 간의 음성호와 패킷 데이터 호에 대한 핸드오프 기능과 무선 링크의 전력 제어 등을 수행하고, 이들에 대한 자원 운용 및 관리 기능, 시스템 데이터 로딩 기능을 담당하는 프로세서 어셈블리와;
    각 AP들로부터 수신한 고속 패킷 데이터가 라우터를 통과하여 100Base-T로 링크되어 있는 리어 카드와;
    상기 기지국내의 DUIA와 ATM 데이터를 인터페이스하기 위한 ATM 인터페이스부와;
    상기 프로세서 어셈블리와 셀 버스로 연결되어 채널 신호를 처리하는 채널카드(CCPA)로 구성된 것을 특징으로 하는 시디엠에이-2000 기지국 시스템과 무선 랜(WLAN)시스템간의 연동 장치.
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