KR20060040672A - 유니버설 이동 전화 시스템 네트워크를 위한 오버레이마이크로 셀 구조 - Google Patents

유니버설 이동 전화 시스템 네트워크를 위한 오버레이마이크로 셀 구조 Download PDF

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Abstract

무선 전화 통신 시스템은 제1 무선 링크를 통해 음성 및 데이터 모두를 이동 통신 장치(16)와 통신하기 위한 적어도 하나의 매크로 셀(14) 및 제2 무선 통신 링크(33)를 통해 이동 통신 장치와 데이터를 통신하기 위한 적어도 하나의 마이크로 셀(301-302)을 포함한다. 각 마이크로 셀은 마이크로 셀을 관리하는 제어부(22)에 무선 링크(50)를 통해 매크로 셀을 거쳐 시그널링 정보를 통신한다. UMTS 시스템에서 각 마이크로 셀과 제어부 사이에서 시그널링을 통신하기 위해 무선 링크(50)를 사용하여 유선 백홀 링크가 필요 없어지고 따라서 액세스 비용이 감소한다.
무선 장치, 무선 링크, UMTS 시스템, 마이크로 셀, 매크로 셀, 시그널링 정보, 음성, 데이터

Description

유니버설 이동 전화 시스템 네트워크를 위한 오버레이 마이크로 셀 구조{OVERLAY MICRO CELL STRUCTURE FOR UNIVERSAL MOBILE TELEPHONE SYSTEM NETWORK}
본 발명은 상대적으로 낮은 비용으로 개선된 액세스를 부담할 수 있는 무선 전화 네트워크에 관한 것이다.
무선 전화 기술은 시간이 가면서 계속 발전하고 있다. 가장 최근에 유럽 전자통신 표준국(ETSI)은 2Mbs의 높은 속도로 음성, 텍스트, 비디오, 멀티미디어 정보의 광대역 패킷 기반 전송을 제공하는 "유니버설 이동 전자통신 서비스" 또는 UMTS로 공지된 이동 전화 서비스를 위한 새로운 표준을 공표하였다. 제안된 UMTS 표준은 각각이 통상 "노드 B"로 지칭되는 하나 이상의 라디오 액세스 노드를 포함하는 무선 네트워크를 기술한다. 라디오 액세스 노드를 관리하기 위해 하나 이상의 라디오 네트워크 제어기(RNC)가 UMTS 네트워크 안에 존재한다. 각 RNC는 인가, 인증, 계정관리(AAA) 기능을 제공하는 UMTS 코어 네트워크와 통상 비동기 전송 모드(ATM) 링크의 형태인 광대역 연결을 가진다.
무선 LAN 기술 분야의 발전은 휴게실, 카페, 도서관, 유사 공공시설에서 공중용으로 액세스 가능한 무선 LAN[예, "핫스팟(hot spots)"]의 출현을 가져왔다. 현재, 무선 LAN은 회사 인트라넷과 같은 개인 데이터 네트워크, 또는 인터넷과 같 은 공중 데이터 네트워크에 이동 단말 사용자 액세스를 제공한다. 사용 가능한 높은 대역폭(통상 10 메가비트/초가 넘는 대역폭)은 물론 무선 LAN을 구현하고 운용하는데 드는 상대적으로 낮은 비용은 무선 LAN을 이동 단말 사용자가 외부 주체와 패킷을 교환할 수 있는 이상적인 액세스 메커니즘으로 만든다.
무선 LAN에 의해 제공된 유리함이 주어지면서, 다양한 표준 형태가 무료 서비스를 제공하기 위해 UMTS와 무선 LAN 네트워크를 느슨하게 결합시키기 위한 고려 중인 제안들을 가지고 있다. 느슨한 결합이란 두 개의 네트워크 내에서 네트워크 층 및/또는 아래에 시스템 관련이 없다는 것을 의미한다. 일반적으로, UMTS 네트워크와 무선 LAN 사이에 상당한 비용이 드는 방법인 단단한 결합이 없이는, UMTS 네트워크 운용자는 무선 LAN으로의 가입자 액세스를 효과적으로 제어할 수 없다. 그러므로, 무선 LAN 액세스로부터 발생된 수입은 무선 LAN 운용자에게 남는 것이다.
무선 LAN 기술과 경쟁하기 위해서, UMTS 네트워크 운용자는 더 많은 액세스를 감당하기 위해 마이크로 셀 방법을 제공할 수 있는데, 즉 라디오 액세스 노드의 수를 증가시킬 수 있다. 그러나, 액세스 노드의 수를 증가시키는 것은 장비 및 개발 비용을 상당히 증가시킨다.
그러므로, 상대적으로 낮은 비용으로 UMTS 네트워크의 용량을 증가시킬 수 있는 기술이 필요하다.
간략하면, 제1 무선 링크를 통해 이동 통신 장치와 음성 및 데이터를 교환할 수 있는 적어도 하나의 매크로 셀 및 제2 무선 링크를 통해 이동 통신 장치와 상대적으로 높은 대역폭에서 데이터를 통신할 수 있는 적어도 하나의 마이크로 셀을 포함하는 무선 네트워크에서 정보를 통신하는 방법이 제공된다. 통상, 마이크로 셀은 매크로 셀보다 작은 커버 영역 및 더 높은 사용자 당 용량을 가진다. 제2 무선 링크를 통한 이동 단말로부터의 액세스 요청의 마이크로 셀에서의 수신에 응답하여, 마이크로 셀은 무선 네트워크에서 제어부로 전송하기 위해 매크로 셀로 제3 무선 채널을 통해 시그널링 정보를 통신한다. 무선 네트워크는 시그널링 정보에 응답하여 마이크로 셀을 제어한다. 무선 채널을 통한 마이크로 셀에서 매크로 셀로 시그널링 정보를 통신함에 따라 이러한 시그널링 정보를 통신하기 위한 유선 백홀 회로가 필요없게 되는 이점이 있으며, 이에 따라 보다 낮은 비용으로 마이크로 셀이 배치되게 한다.
도 1은 본 발명의 원리의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신 네트워크의 개략적인 블럭도이다.
도 1은 본 발명의 원리의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)의 개략적인 블럭도이다. 시스템(10)은 바람직하게는 공지된 유니버설 이동 전화 시스템(UMTS) 표준에 기술된 것에 해당하는 구조를 갖는 무선 네트워크(12)를 포함한다. 따라서, 네트워크(12)는 명칭 "UMTS 네트워크"를 가진다. UMTS 네트워크(12) 내에, 각각이 때때로 "노드 B"로 지칭되는 라디오 액세스 노드(14)를 포함하는 적 어도 하나의 매크로 셀, 바람직하게는, 복수의 매크로 셀이 존재한다. 각 라디오 액세스 노드(14)는 음성 및 데이터 트래픽을 무선 링크(17)를 통해 이동 통신 장치(16)와 교환할 수 있는 라디오 트랜시버(미도시)를 포함한다. 이동 통신 장치(16)는 무선 전화 핸드세트, 무선 개인 휴대 정보 단말기기(PDA), 또는 무선 모뎀을 구비한 개인용 컴퓨터를 포함할 수 있다.
UMTS 네트워크(12) 내에서, 각 라디오 액세스 노드(14)는 RNC(18)로 예시된 라디오 네트워크 제어기(RNC)의 제어 아래에서 동작한다. 각 RNC(18)는 통신 중인 각 이동 통신 장치에 의해 요구되는 적절한 라디오 자원을 각 노드가 제공함을 보장하기 위해 적어도 하나의, 바람직하게는, 복수의 라디오 액세스 노드(14)를 관리한다. 이동 교환국(MSC)(20)은 이동 통신 장치(16)가 공중 교환 전화망(PSTN)에 의해 서비스 받는 하나 이상의 전화 가입자와 음성 트래픽을 교환할 수 있도록 PSTN(21)에 각 RNC(18)를 결합한다.
각 RNC(18)는 서빙 일반 패킷 라디오 서비스 노드(Serving General Packet Radio Service Node; SGSN)(22)의 형태인 연관 된 제어부와 인터페이스한다. 도 1이 단일 SGSN(22)를 도시하고 있지만, 무선 전화 네트워크(12)는 각각이 하나 이상의 RNC(18)와 연관된 복수의 SGSN을 포함할 수 있다. 각 SGSN(22)은 연관된 RNC(20)에 의해 관리된 해당하는 액세스 라디오 노드(14)를 통해 액세스를 추구하는 각 이동 통신 장치(16)를 식별하고 인증한다. 인가 및 인증을 수행하는데 추가하여, 각 SGSN(22)은 네트워크(12)와 통신 중에 이동 통신 장치(16)에 주어진 서비스에 대한 계정관리도 한다.
UMTS 네트워크(12) 내에서, 게이트웨이 GPRS 지원 노드(Gateway General Packet Radio Service Serving Node; GGSN)(24)는 SGSN(22)과 개인 데이터 네트워크 또는 인터넷과 같은 공중 데이터 네트워크 또는 그 조합을 포함할 수 있는 원거리 통신망(WAN)으로 명시된 IP 네트워크(26) 사이에 인터페이스를 제공한다. SGSN(22)과 WAN(26) 사이의 인터페이스로서의 역할에서, GGSN(24)은 WAN(26)으로의 액세스를 추구하는 장치(16)와 같은 각 이동 통신 장치에 IP 주소를 할당한다. 이 방법으로, 이동 통신 장치(16)는 서버(28)와 같은 WAN(26)의 하나 이상의 서버에 저장된 정보에 액세스를 얻을 수 있다.
실제로, 무선 링크(17)는 한정된 대역폭을 제공한다. 그러므로, 특히 텍스트, 오디오, 비디오 또는 그 조합을 포함하는 것인 큰 파일을 이동 통신 장치(16)와 라디오 액세스 노드(14) 사이에 교환하는 것은 실용성이 없게 된다. 결국, UMTS 서비스의 가입자는 종종 UMTS 네트워크를 통하기 보다 무선 LAN(미도시)을 통해 광대역을 추구한다. 이러한 가입자 이탈은 UMTS 네트워크 운용자에게 수익의 손실을 일으킨다.
UMTS 네트워크(12)의 대역폭 제약은 마이크로 셀(301-302)로 예시된 적어도 하나의, 바람직하게는, 복수의 마이크로 셀의 추가에 의해 극복된다. 각 마이크로 셀은 그 구조가 무선 LAN에서 찾아지는 형태의 액세스 포인트(미도시)를 닮은 라디오 액세스 노드(32)(즉, "노드 B")를 포함한다. 이러한 구조를 사용하여, 각 마이크로 셀을 포함하는 라디오 액세스 노드(32)는 이동 통신 장치(16)와 데이터 패킷 을 교환하기 위한 높은 대역폭(즉, 광대역) 무선 채널(33)을 제공할 수 있다.
근거리 통신망(36)의 일부를 포함하는 이더넷 스위치(34)는 IP 라우터(38)와 마이크로 셀(301-302) 각각 사이에 연결을 제공한다. IP 라우터(38)는 이더넷 스위치(34)와 WAN(26) 사이에서 IP 패킷을 라우팅한다. WAN(26) 내의 제1 IP 터널(40)은 UMTS 네트워크(12)의 GGSN(24)과 IP 라우터(38) 사이에서 패킷을 운송한다. 이 방법으로, 장치(16)와 같은 이동 통신 장치는, WAN의 서버(28)가 링크(42)를 통해 정보를 다운로드할 수 있게 하기 위해, 마이크로 셀(30)과 같은 마이크로 셀로의 액세스를 얻은 후, LAN(36)을 통해 WAN(26)에 고속 데이터 연결을 설정할 수 있다.
각 마이크로 셀을 포함하는 라디오 액세스 노드(32)는 이동 통신 장치(16)와의 무선 패킷 통신을 용이하게 하기 위해 필요한 다양한 프로토콜을 가진 프로토콜 스택(44)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 프로토콜 스택(44)은 연관된 이더넷 인터페이스(etherItf)(47)를 가진 업링크 인터페이스(UU-UEside)(46)를 포함한다. 업링크 인터페이스(46)에 추가하여, 프로토콜 스택(44)은 다운링크 인터페이스(UU-NBside)(48)도 포함한다.
라디오 액세스 노드(14)와 라디오 액세스 노드(32) 사이의 데이터 통신의 끊김없는 전송이 용이하도록, 시그널링 정보의 교환은 일반적으로 이동 통신 장치(16)에 의해 마이크로 셀의 액세스 후 라디오 액세스 노드(32)와 SGSN(22) 사이에 일어나야 한다. 시그널링 정보의 교환은 SGSN(22)이 라디오 액세스 노드(32)를 제어할 수 있게 하고, 구체적으로, 라디오 액세스 노드로의 액세스를 추구하는 이동 통신 장치(16)의 인가 및 인증을 제어할 수 있게 한다. 마이크로 셀(라디오 액세스 노드)(32) 및 매크로 셀(라디오 액세스 노드)(14)을 제어하는 것과 연계하여, SGSN(22)는 이동 통신 장치(16)가 매크로 셀 및 마이크로 셀을 동시에 통신할 수 있게 하는 코드 및 전력 설정을 할당할 것이다. 과거에는 유선 ATM 백홀 링크(back haul link)(미도시)가 각 라디오 액세스 노드(32)와 SGSN(22) 사이의 시그널링 경로를 제공하였다. 이러한 백홀 링크는 효과적이기는 하지만, 배치하고 관리하는데 비용이 많이 들며, 궁극적으로 마이크로 셀(301, 302)을 무선 LAN의 액세스 포인트(미도시)와 비교하면 운영 비용 면에서 불리하다.
본 발명의 원리에 따르면, 라디오 액세스 노드(32)와 SGSN(22) 사이의 시그널링 정보의 교환은 라디오 액세스 노드들(32, 14) 사이에 이어진 UMTS 라디오 터널(채널)(50)을 통해 된다. UMTS 라디오 채널(50)은, 라디오 액세스 노드(32)가 SGSN(22)와 시그널링 정보를 교환할 수 있게 하는 가상 연결을 제공하여, 유선 링크에 대한 필요 및 그와 관련된 부수적 비용 불리함을 방지한다. 개별 마이크로 셀을 위한 시그널링 정보를 운송하기 위해 별도의 라디오 채널을 사용하기보다는, 단일 UMTS 라디오 터널이 마이크로 셀과 라디오 액세스 노드(14) 사이에 통과하는 모든 UMTS 시그널링 메시지를 캡슐화(encapsulate)할 수 있다. 실제로, 각 라디오 액세스 노드(32)는, 상대적으로 낮은 속도로 시그널링 정보를 전송하여, 라디오 액세스 노드(14)에서 적은 간섭을 일으키게 된다.
각 라디오 액세스 노드(14)에서는 물론 각 이동 장치(16)에서 간섭을 감소 또는 거의 제거하기 위해, 이동 통신 장치(16)와 같은 단일 소스 또는 라디오 액세스 노드들(14, 32)은 스크램블 코드는 같지만 채널화 코드는 다른 음성/데이터/시그널링을 위한 다른 채널을 사용할 것이다. 다른 소스는 다른 스크램블 코드를 사용할 것이다. 통상, 장치(16)와 같은 각 이동 통신 장치는 업링크되는 음성 및 데이터를 위한 다른 라디오 채널(즉, CDMA용 다른 직교 채널화 코드)을 사용하고, 이에 따라 라디오 액세스 노드들(14, 32)에서 간섭의 확률을 거의 제거한다. 장치(16)와 같은 각 이동 통신 장치는 다른 스크램블 코드를 사용하여 다운 링크 모드 동안 라디오 액세스 노드들(14, 32)로부터 신호를 수신하여, 장치(16)에서의 신호 전력이 서로 가까우면 두 신호 사이의 교차 간섭이 작게 된다.
그 마이크로 셀(301,302)을 가지고 통신 시스템(10)은 마이크로 셀과 RNC(18) 사이의 시그널링 정보를 통신하기 위해 무선 터널(50)을 사용하고 매크로 셀(라디오 액세스 노드)(14)와 마이크로 셀 사이와 같이 음성 트래픽과 데이터 트래픽을 각각 분리하여 저비용 액세스를 할 수 있다.
그러므로, 상술한 설명은 저비용으로 개선된 액세스를 제공하는 통신 시스템을 기술한다.

Claims (12)

  1. 제1 무선 링크를 통해 이동 통신 장치와 음성 및 데이터를 통신하기 위한 적어도 하나의 매크로 셀, 및 제2 무선 통신 링크를 통해 상기 이동 통신 장치와 데이터를 통신하도록 상기 매크로 셀보다 작은 커버 영역과 사용자 당 더 큰 용량을 가진 적어도 하나의 마이크로 셀을 구비한 네트워크에서 무선 통신을 달성하는 방법으로서,
    상기 이동 통신 장치에 의한 상기 마이크로 셀의 응답 액세스로서 제3 무선 채널을 통해 상기 마이크로 셀과 상기 매크로 셀 사이에 시그널링 정보를 통신하는 단계와,
    상기 시그널링 정보에 응답하여 상기 마이크로 셀의 동작을 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 셀을 제어하는 단계는 상기 이동 통신 장치에 의한 상기 마이크로 셀로의 액세스를 관리하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 무선 채널을 통해 시그널링 정보를 통신하는 단계는 각 이동 통신 장치로부터 시그널링 정보를 개별적으로 통신하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 무선 채널을 통해 시그널링 정보를 통신하는 단계는 복수의 이동 통신 장치로부터의 시그널링 정보를 공통 패킷에 캡슐화하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동 통신 장치에 코드 및 전력 설정을 할당하여 상기 이동 통신 장치가 매크로 셀 및 마이크로 셀을 동시에 통신할 수 있게 하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 무선 통신 시스템으로서,
    제1 무선 링크를 통해 이동 통신 장치와 음성 및 데이터를 통신하기 위한 적어도 하나의 매크로 셀과,
    제2 무선 통신 링크를 통해 상기 이동 통신 장치와 데이터를 통신하기 위한 상기 매크로 셀보다 커버 영역이 작고 사용자 당 용량이 더 큰 적어도 하나의 마이크로 셀과,
    적어도 상기 매크로 셀의 동작을 제어하는 제어 수단과,
    상기 제어 수단이 상기 매크로 셀의 동작도 제어할 수 있도록 상기 이동 통신 장치에 의한 상기 마이크로 셀의 응답 액세스를 통해 상기 마이크로 셀과 상기 매크로 셀 사이에 시그널링 정보를 통신하기 위한 제3 무선 채널
    을 포함하는 무선 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어 수단은 서빙 일반 패킷 라디오 서비스 노드(SGSN)를 포함하는 무선 통신 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 이동 통신 장치에 의한 상기 마이크로 셀로의 액세스를 관리하는 무선 통신 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    각 마이크로 셀은 상기 제3 무선 채널을 통해 각 이동 통신 장치로부터의 시그널링 정보를 개별적으로 통신하는 무선 통신 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    복수의 마이크로 셀 각각의 시그널링 정보는 상기 제3 무선 통신 채널을 통한 통신용으로 공통 패킷내로 캡슐화되는 무선 통신 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 이동 통신 장치에 코드 및 전력 설정을 할당하여 상기 이동 통신 장치가 매크로 셀 및 마이크로 셀과 동시에 통신할 수 있게 하는 무선 통신 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    게이트웨이 일반 패킷 라디오 서비스 서빙 노드(GGSN)와,
    상기 GGSN을 인터넷 프로토콜 게이트웨이에 링크하기 위한 인터넷 프로토콜 터널을 더 포함하는 무선 통신 시스템.
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