KR20100080740A

KR20100080740A - 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법

Info

Publication number: KR20100080740A
Application number: KR1020090034865A
Authority: KR
Inventors: 박기원; 류기선; 정인욱; 김용호; 육영수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-01-02
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2010-07-12
Also published as: WO2010077002A2; WO2010077002A3; US20110287772A1; US8331948B2

Abstract

무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법은 일정 주기로 전송되는 페이징 메시지(paging message) 또는 브로드캐스트(broadcast) 메시지를 통하여 서비스의 중단을 지시하는 제1 알림 메시지를 전송하는 단계, 및 상기 서비스의 복구를 지시하는 제2 알림 메시지를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제2 알림 메시지는 단말 또는 상기 펨토 기지국보다 넓은 범위의 셀 영역을 가지는 마크로 기지국으로 전송된다. 펨토 기지국의 서비스가 일시적으로 중단되더라도 단말에 대한 통신 서비스의 신뢰성이 유지될 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법{Method of operating femto base station in wireless communication system}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펨토 기지국의 서비스 중단 및 복구에 대한 운영방법에 관한 것이다.

통신의 발달과 멀티미디어 기술의 보급과 더불어 다양한 대용량 전송기술이 무선통신 시스템에 적용되고 있다. 무선용량을 증대시키기 위한 방법으로 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 방법이 있지만, 한정된 주파수 자원을 다수의 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 것은 한계가 있다. 한정된 주파수 자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있는 방법 중 하나로 셀의 크기를 작게 만드는 방법이 있다. 셀의 크기를 작게 만들면 하나의 기지국이 서비스해야 하는 사용자의 수가 줄어들므로, 기지국은 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당할 수 있다. 셀의 크기를 작게 만들면 다수의 사용자에게 보다 좋은 상태의 대용량 서비스를 제공할 수 있다.

최근, 가정이나 사무실에 설치되는 펨토 기지국(femto base station) 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 펨토 기지국은 가정이나 사무실 등 실내에서 사용되는 초소형 이동통신 기지국을 의미한다. 펨토 기지국은 피코셀(pico-cell)과 유사한 의미로 사용되는데, 펨토 기지국은 피코셀보다 더욱 진화된 기능을 가진 의미로 사용되고 있다. 펨토 기지국은 가정이나 사무실에 보급되어 있는 IP 네트워크와 연결되며, IP 네트워크를 통하여 이동통신 시스템의 핵심망(core network)에 접속하여 이동통신 서비스를 제공한다. 즉, 펨토 기지국은 디지털 가입자 회선(digital subscriber line; DSL)을 통하여 이동통신 시스템의 핵심망에 연결된다. 이동통신 시스템의 사용자는 실외에서 기존의 마크로 기지국(macro base station)을 통하여 서비스를 제공받고, 실내에서는 펨토 기지국을 통하여 서비스를 제공받을 수 있다. 펨토 기지국은 기존의 마크로 기지국의 서비스가 건물 내에서 악화되는 점을 보완하여 이동통신 시스템의 실내 커버리지(coverage)를 개선하고, 정해진 특정 사용자만을 대상으로 서비스를 제공할 수 있으므로 높은 품질의 음성 서비스 및 데이터 서비스를 제공할 수 있다. 그리고 펨토 기지국은 마크로 기지국에서 제공되지 않는 새로운 서비스를 제공할 수 있으며, 펨토 기지국의 보급으로 유무선 융합(Fixed-Mobile Convergence; FMC)이 가속화되고 산업기반 비용이 절감될 수 있다.

펨토 기지국의 서비스는 IP 네트워크의 회선상태 불량 또는 소프트웨어적 재부팅 등에 영향을 받는다. 예를 들어, 펨토 기지국의 전원이 일시적으로 꺼지거나 이동통신 시스템의 핵심망과의 연결이 끊길 수 있다. 펨토 기지국의 서비스가 예기 치 못한 상황에서 중단되면 단말에 대한 통신 서비스는 매우 악화될 수 있다.

펨토 기지국의 서비스가 일시적으로 중단되었다가 복구되는 경우에도 단말에 대한 통신 서비스의 신뢰성을 유지할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 통신 서비스의 신뢰성을 유지하면서 펨토 기지국의 서비스 중단 및 복구를 수행할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법은 일정 주기로 전송되는 페이징 메시지(paging message) 또는 브로드캐스트(broadcast) 메시지를 통하여 서비스의 중단을 지시하는 제1 알림 메시지를 전송하는 단계, 및 상기 서비스의 복구를 지시하는 제2 알림 메시지를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제2 알림 메시지는 단말 또는 상기 펨토 기지국보다 넓은 범위의 셀 영역을 가지는 마크로 기지국으로 전송된다.

펨토 기지국의 서비스가 일시적으로 중단되더라도 단말에 대한 통신 서비스의 신뢰성이 유지될 수 있다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, 일반적인 무선통신 시스템은 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS)을 포함한다. 단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(cell)이 존재할 수 있다.

기지국은 셀 커버리지 또는 배치 방식에 따라 펨토 기지국(femto BS; 20) 및 마크로 기지국(macro BS; 60)으로 구분될 수 있다. 펨토 기지국(20)의 셀은 마크로 기지국(60)의 셀보다 작은 크기를 가진다. 펨토 기지국(20)의 셀의 전부 또는 일부는 마크로 기지국(60)의 셀과 겹칠 수 있다. 이와 같이, 넓은 범위의 셀 내에 작은 범위의 셀이 중복되어 배치되는 구조를 계층적(hierarchy) 셀 구조라 한다.

펨토 기지국(20)은 펨토셀(femto-cell), 홈노드-B(home node-B), CSG(closed subscriber group) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 마크로 기지국(60)은 펨토셀과 구분하여 마크로셀(macro-cell)로 불릴 수 있다.

펨토 기지국(20)은 Iuh 인터페이스를 통하여 펨토 게이트웨이(femto gateway; 30)에 연결된다. Iuh 인터페이스는 IP 네트워크를 통한 펨토 기지국(20)과 펨토 게이트웨이(30) 간의 인터페이스를 의미한다. 펨토 게이트웨이(30)는 적어도 하나의 펨토 기지국(20)을 관리하는 개체(entity)이다. 펨토 게이트웨이(30)는 펨토 기지국(20)이 무선통신 시스템의 핵심망(core network; 90)에 접속할 수 있도 록 펨토 기지국(20)의 등록, 인증 및 보안 절차를 수행할 수 있다. 마크로 기지국(60)은 Iub 인터페이스를 통하여 RNC(radio network control; 70)에 연결된다. RNC(70)는 적어도 하나의 마크로 기지국(60)을 관리하는 개체로서, 마크로 기지국(60)을 핵심망(90)에 접속시킨다. 마크로 기지국(60)은 핵심망(90)과 전용선으로 연결되는 반면, 펨토 기지국(20)은 IP 네트워크를 통하여 핵심망(90)에 연결된다.

펨토 기지국(20)에 접속하는 단말을 펨토 단말(femto UE; 10)이라 하고, 마크로 기지국(60)에 접속하는 단말을 마크로 단말(macro UE; 50)이라 한다. 펨토 단말(10)은 마크로 기지국으로의 핸드오버를 통하여 마크로 단말(50)이 될 수 있고, 마크로 단말(50)은 펨토 기지국으로의 핸드오버를 통하여 펨토 단말(10)이 될 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 기지국에서 단말로의 전송을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.

무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single-Carrier FDMA) 및 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.

도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다. 계층적 셀 구조에서 마크로 셀 및 펨토셀 중 적어도 어느 하나의 프레임 구조일 수 있다.

도 2를 참조하면, 슈퍼프레임(Superframe)은 슈퍼프레임 헤더(Superframe Header)와 4개의 프레임(frame, F0, F1, F2, F3)을 포함한다. 각 슈퍼프레임의 크기는 20ms이고, 각 프레임의 크기는 5ms인 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 슈퍼프레임 헤더는 슈퍼프레임에서 가장 앞서 배치될 수 있으며, 슈퍼프레임 헤더에는 공용 제어 채널(Common Control Channel)이 할당된다. 공용 제어채널은 슈퍼프레임을 구성하는 프레임들에 대한 정보 또는 시스템 정보와 같이 셀 내의 모든 단말들이 공통적으로 활용할 수 있는 제어정보를 전송하기 위하여 사용되는 채널이다. 슈퍼프레임 헤더 내 또는 슈퍼 프레임 헤더에 인접하여 동기신호(synchronization signal)를 전송하기 위한 동기채널이 배치될 수 있다. 동기신호는 셀 ID(identifier)와 같은 셀정보를 나타낼 수 있다.

하나의 프레임은 다수의 서브프레임(Subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)을 포함한다. 각 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. 서브프레임은 6 또는 7개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하다. 프레임에는 TDD(Time Division Duplexing) 방식 또는 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식이 적용될 수 있다. TDD 방식에서, 각 서브프레임은 동일한 주파수에서 서로 다른 시간에 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, TDD 방식의 프레임내의 서브프레임들은 시간영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. FDD 방식에서, 각 서브프레임은 동일한 시간의 서로 다른 주파수에서 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, FDD 방식의 프레임내의 서브프레임들은 주파수 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 주파수 대역을 차지하고, 동시에 이루어질 수 있다.

서브프레임은 적어도 하나의 주파수 구획(Frequency Partition)을 포함한다. 주파수 구획은 적어도 하나의 물리적 자원유닛(Physical Resource Unit, PRU)으로 구성된다. 주파수 구획은 국부적(Localized) PRU 및/또는 분산적(Distributed) PRU를 포함할 수 있다. 주파수 구획은 부분적 주파수 재사용(Fractional Frequency Reuse, FFR) 또는 멀티캐스트 및 브로드캐스트 서비스(Multicast and Broadcast Services, MBS)와 같은 다른 목적을 위하여 사용될 수 있다.

PRU는 복수개의 연속적인 OFDM 심볼과 복수개의 연속적인 부반송파를 포함하는 자원할당을 위한 기본적인 물리적 유닛으로 정의된다. PRU에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 하나의 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 갯수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 하나의 서프프레임이 6 OFDM 심볼로 구성될 때, PRU는 18 부반송파 및 6 OFDM 심볼로 정의될 수 있다. 논리적 자원유닛(Logical Resource Unit, LRU)은 분산적(distributed) 자원할당 및 국부적(localized) 자원할당을 위한 기본적인 논리 단위이다. LRU는 복수개의 OFDM 심볼과 복수개의 부반송파로 정의되고, PRU에서 사용되는 파일럿들을 포함한다. 따라서, 하나의 LRU에서의 적절한 부반송파의 개수는 할당된 파일럿의 수에 의존한다.

논리적 분산 자원유닛(Logical Distributed Resource Unit, DRU)은 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. DRU는 하나의 주파수 구획 내에 분산된 부반송파 그룹을 포함한다. DRU의 크기는 PRU의 크기와 같다. DRU를 형성하는 최소 단위는 하나의 부반송파이다.

논리적 연속 자원유닛(Logical Contiguous Resource Unit, CRU)은 주파수 선택적 스케줄링 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. CRU는 국부적 부반송파 그룹을 포함한다. CRU의 크기는 PRU의 크기와 같다.

이제, 통신 서비스의 신뢰성을 유지하면서 펨토 기지국의 서비스 중단 및 복구를 수행하는 방법에 대하여 설명한다. 이하, 펨토 기지국의 서비스가 중단된 상태를 OoS(Out of Service)라 한다. 펨토 기지국의 OoS는 예정된(scheduled) OoS 및 예정되지 않은(unscheduled) OoS로 나뉠 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어(software)의 다운로드(download)/인스톨(install) 등에 의해 재부팅(reboot)할 필요가 있는 경우, 펨토 기지국은 자신의 OoS를 스케줄링하여 동작할 수 있다. 예정된 OoS는 펨토 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말이 아이들 모드(idle mode) 또는 슬립 모드(sleep mode)인 경우에 수행될 수 있다. 예정되지 않은 OoS는 펨토 기지국의 전원이 끊기거나 네트워크가 끊기는 등의 펨토 기지국이 예정하지 못하는 경우에 발생될 수 있다.

<예정된 Out of Service>

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 예정된 OoS(Out of Service)에서 펨토 기지국의 운영방법을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 펨토 기지국은 예정된 OoS를 위해 페이징 컨트롤러(paging controller)로 OoS 알림(notification) 메시지를 전송한다(S110). 페이징 컨트롤러 는 단말에 대한 호(call) 또는 데이터 패킷의 전송을 위한 페이징 신호를 관리한다. OoS 알림 메시지에는 예정된 OoS의 기간, 펨토 기지국 ID(BSID) 등이 포함될 수 있다. 페이징 컨트롤러로 예정된 OoS의 기간을 알려줌으로써, 페이징 컨트롤러는 예정된 OoS 기간 동안 도착하는 하향링크 트래픽(DL traffic)을 버퍼링(buffering)할 수 있다.

펨토 기지국은 예정된 OoS를 위해 단말로 페이징 공고(paging advertisement; PAG-ADV) 메시지 또는 브로드캐스트(broadcast) 메시지를 전송한다(S115). PAG-ADV 메시지 또는 브로드캐스트 메시지에는 펨토 기지국이 예정된 OoS를 수행함을 지시하는 OoS 지시자, 예정된 OoS에 대한 상세정보가 전송되는 자원 정보를 지시하는 OoS 정보 등이 포함될 수 있다. 펨토 기지국 내의 아이들 모드의 단말이 수신할 수 있도록 OoS 지시자 및 OoS 정보가 아이들 모드의 단말이 모니터링하는 PAG-ADV 메시지를 통하여 전송될 수 있다. 또는 아이들 모드의 단말이 모니터링하는 주기에 전송되는 브로드캐스트 메시지를 통하여 OoS 지시자 및 OoS 정보가 전송될 수 있다. 또는 PAG-ADV 메시지에 예정된 OoS에 대한 상세정보가 포함되어 전송될 수도 있다.

펨토 기지국은 변경된 페이징 정보(changed paging information)를 단말로 전송한다(S120). 변경된 페이징 정보의 전송은 PAG-ADV 메시지 또는 브로드캐스트 메시지에서 지시될 수 있다. 변경된 페이징 정보에는 예정된 OoS 기간을 회피하여 페이징 메시지를 전송하기 위한 새로운 페이징 주기, 페이징 오프셋(offset), 페이징 수신 기간(paging listening interval), OoS의 이유 등의 정보가 포함될 수 있 다. OoS의 이유는 PAG-ADV 메시지 또는 브로드캐스트 메시지를 통하여 전송될 수도 있다. 단말은 변경된 페이징 정보에 따라 이후 전송되는 페이징 메시지를 수신할 수 있다.

펨토 기지국은 변경된 페이징 주기 및 페이징 오프셋에서 PAG-ADV 메시지를 전송한다(S130). 이전의 페이징 오프셋(old paging offset)은 예정된 OoS 기간에 포함될 수 있으며, 예정된 OoS 기간에 전송될 PAG-ADV 메시지는 전송되지 않는다. 단말도 이전의 페이징 주기 및 페이징 오프셋에서 페이징 메시지를 모니터링하지 않는다.

예정된 OoS 기간 동안 단말로 하향링크 트래픽이 도착하면, 페이징 컨트롤러는 하향링크 트래픽을 버퍼링한다(S140). 페이징 컨트롤러는 예정된 OoS 기간 이후에 페이징 알림(paging announcement) 메시지를 펨토 기지국으로 전송한다(S145).

펨토 기지국은 예정된 OoS 기간 이후 첫 번째 PAG-ADV 메시지 전송시에 하향링크 트래픽 지시자를 포함하여 전송한다(S150). 첫 번째 PAG-ADV 메시지는 변경된 페이징 주기 및 페이징 오프셋에 따라 전송된다. 하향링크 트래픽 지시자는 단말에게 전송될 하향링크 트래픽이 있음을 지시한다.

단말은 하향링크 트래픽을 수신하기 위하여 아이들 모드에서 펨토 기지국으로 재등록(re-entry) 과정을 수행한다(S160). 단말이 펨토 기지국으로 재등록되어 활성 모드(active mode)가 된 이후, 페이징 컨트롤러에 버퍼링된 하향링크 트래픽이 펨토 기지국을 통하여 단말로 전송된다(S170).

이와 같이, 펨토 기지국이 예정된 OoS를 수행하는 경우에 페이징 메시지가 예정된 OoS 기간을 회피하여 전송될 수 있도록 페이징 주기, 페이징 오프셋 등을 변경하고, 예정된 OoS 기간을 페이징 컨트롤러로 알림으로써 하향링크 트래픽을 손실없이 최소한의 지연으로 단말에게 전송할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예정된 OoS에서 펨토 기지국의 운영방법을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 펨토 기지국은 예정된 OoS를 위해 페이징 컨트롤러로 OoS 알림 메시지를 전송한다(S210). OoS 알림 메시지에는 예정된 OoS의 기간, 펨토 기지국 ID(BSID) 등이 포함될 수 있다. 페이징 컨트롤러로 예정된 OoS의 기간을 알려줌으로써, 페이징 컨트롤러는 예정된 OoS 기간 동안 도착하는 하향링크 트래픽을 버퍼링하거나 펨토 기지국과 셀영역이 겹치는 오버레이 마크로 기지국(overlay macro BS)을 전송할 수 있다.

펨토 기지국은 예정된 OoS를 위해 단말로 PAG-ADV 메시지 또는 브로드캐스트 메시지를 전송한다(S215). PAG-ADV 메시지 또는 브로드캐스트 메시지에는 펨토 기지국이 예정된 OoS를 수행함을 지시하는 OoS 지시자, 예정된 OoS에 대한 상세정보가 전송되는 자원 정보를 지시하는 OoS 정보 등이 포함될 수 있다. PAG-ADV 메시지에는 예정된 OoS에 대한 상세정보가 포함될 수 있다.

펨토 기지국은 오버레이 마크로 기지국의 페이징 정보를 단말에게 전송한다(S220). 오버레이 마크로 기지국의 페이징 정보의 전송은 PAG-ADV 메시지 또는 브로드캐스트 메시지에서 지시될 수 있다. 오버레이 마크로 기지국의 페이징 정보에는 오버레이 마크로 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간 및 펨토 기지국의 OoS의 이유 등의 정보가 포함될 수 있다. OoS의 이유는 PAG-ADV 메시지 또는 브로드캐스트 메시지를 통하여 전송될 수도 있다. 단말은 오버레이 마크로 기지국의 페이징 정보를 이용하여 예정된 OoS 기간 동안 오버레이 마크로 기지국의 페이징 메시지를 수신할 수 있다. 단말은 예정된 OoS 기간 동안 펨토 기지국의 페이징 주기 및 페이징 오프셋에서 페이징 메시지를 모니터링하지 않는다.

예정된 OoS 기간 동안 단말로 하향링크 트래픽이 도착하면, 페이징 컨트롤러는 하향링크 트래픽이 도착할 수 있다(S230). 페이징 컨트롤러는 예정된 OoS 기간 동안 도착하는 단말의 하향링크 트래픽을 버퍼링하거나 오버레이 마크로 기지국을 통하여 단말에게 전송할 수 있다. 페이징 컨트롤러가 하향링크 트래픽을 버퍼링하는 경우는 도 3에서 설명한 바와 같이 펨토 기지국의 예정된 OoS 기간이 이후에 버퍼링된 하향링크 트래픽이 전송될 수 있다.

페이징 컨트롤러는 예정된 OoS 기간 동안 도착하는 단말의 하향링크 트래픽을 오버레이 마크로 기지국을 통하여 단말에게 전송하기 위하여 페이징 알림 메시지를 오버레이 마크로 기지국으로 전송한다(S235). 오버레이 마크로 기지국은 페이징 알림 메시지를 수신하면 단말에게 PAG-ADV 메시지를 전송한다(S240). 오버레이 마크로 기지국의 PAG-ADV 메시지에는 하향링크 트래픽 지시자가 포함될 수 있다. 단말은 펨토 기지국의 예정된 OoS 기간 동안 오버레이 마크로 기지국으로부터 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.

펨토 기지국은 예정된 OoS로부터 복구되면 단말에게 OoS로부터의 복구 지시자(recovery from OoS notification)를 전송할 수 있다(S250). 단말은 이전에 획득 한 펨토 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간 등의 페이징 정보를 예정된 OoS 기간 동안 해제하지 않고 저장한다. 단말은 OoS로부터의 복구 지시자를 수신하면 저장된 펨토 기지국의 페이징 정보를 이용하여 펨토 기지국의 페이징 메시지를 수신할 수 있다.

예정된 OoS 기간 이후, 페이징 컨트롤러로 단말의 하향링크 트래픽이 도착할 수 있다(S260). 페이징 컨트롤러는 예정된 OoS 기간 이후 도착하는 하향링크 트래픽에 대하여 펨토 기지국으로 페이징 알림 메시지를 전송한다(S265). 펨토 기지국은 페이징 알림 메시지를 수신하면 하향링크 트래픽 지시자를 포함하는 PAG-ADV 메시지를 단말에게 전송한다(S270). 단말은 아이들 모드에서 펨토 기지국으로 재등록 과정을 수행하여 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.

펨토 기지국이 예정된 OoS를 수행하는 경우에 예정된 OoS 기간 동안 마크로 기지국으로부터 페이징 메시지 또는 하향링크 트래픽이 전송될 수 있으므로, 단말에 대한 페이징 메시지 또는 하향링크 트래픽이 지속적으로 전송될 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 예정된 OoS에서 펨토 기지국의 운영방법을 나타낸다.

도 5를 참조하면, OoS 알림 메시지의 전송(S310), PAG-ADV 또는 브로드캐스트 메시지의 전송(315) 및 오버레이 마크로 기지국의 페이징 정보의 전송(S320)은 도 4에서 설명한 바와 같이 수행된다. 예정된 OoS 기간 동안 단말의 하향링크 트래픽의 도착(S330), 페이징 알림 메시지의 전송(S335) 및 오버레이 마크로 기지국의 PAG-ADV 메시지의 전송(S340)은 도 4에서 설명한 바와 같이 수행될 수 있다.

펨토 기지국은 예정된 OoS로부터 복구되면 마크로 기지국으로 복구 메시지를 전송한다(S350). 펨토 기지국으로부터 복구 메시지를 수신하면, 마크로 기지국은 단말에게 펨토 기지국의 OoS로부터의 복구 지시자를 단말에게 전송한다(S355). 단말은 이전에 획득한 펨토 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간 등의 페이징 정보를 예정된 OoS 기간 동안 해제하지 않고 저장한다. 단말은 OoS로부터의 복구 지시자를 수신하면 저장된 펨토 기지국의 페이징 정보를 이용하여 펨토 기지국의 페이징 메시지를 수신할 수 있다.

예정된 OoS 기간 이후, 페이징 컨트롤러로 단말의 하향링크 트래픽이 도착할 수 있다(S360). 페이징 컨트롤러는 예정된 OoS 기간 이후 도착하는 하향링크 트래픽에 대하여 펨토 기지국으로 페이징 알림 메시지를 전송한다(S365). 펨토 기지국은 페이징 알림 메시지를 수신하면 하향링크 트래픽 지시자를 포함하는 PAG-ADV 메시지를 단말에게 전송한다(S370). 단말은 아이들 모드에서 펨토 기지국으로 재등록 과정을 수행하여 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.

<예정되지 않은 Out of Service>

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예정되지 않은 OoS에서 펨토 기지국의 운영방법을 나타낸다.

도 6을 참조하면, 펨토 기지국의 전원이 예정되지 않게 끊기는 경우의 운영방법이다. 펨토 기지국이 예상하지 못한 상황에서 펨토 기지국의 전원이 끊길 수 있으며, 이러한 상황을 대비하여 펨토 기지국은 예비 전원(backup power)을 가지고 있을 수 있다. 펨토 기지국은 예비 전원으로 전환한 이후 예비 전원이 임계치에 도 달하게 되면 예정되지 않은 OoS를 수행한다. 펨토 기지국은 단말 상황(UE context)을 미리 저장하고 있거나, 예비 전원이 임계치에 도달하면 단말 상황을 저장할 수 있다. 단말 상황은 단말의 ID, 펨토 기지국의 ID, 오버레이 마크로 기지국의 ID, 현재의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간, 단말을 위한 전용 레인징 코드(dedicated ranging code) 등을 포함한다.

펨토 기지국은 예비 전원이 임계치에 도달하면 단말 상황을 포함하는 OoS 알림 메시지를 마크로 기지국으로 전송한다(S410). 펨토 기지국은 OoS 알림 메시지를 페이징 컨트롤러로 전송할 수 있다. 또는 마크로 기지국이 단말 상황을 포함하는 OoS 알림 메시지를 페이징 컨트롤러로 전송할 수 있다(S415). 페이징 컨트롤러는 단말 상황을 저장하여 이후의 단말에 대한 페이징 메시지 전송시에 활용할 수 있다.

마크로 기지국은 예정되지 않은 OoS의 펨토 기지국으로부터 마크로 기지국으로 단말의 접속을 위한 전용 레인징 코드를 제공한다(S420). 전용 레인징 코드로는 펨토 기지국과의 접속에서 사용되는 레인징 코드가 이용되거나 마크로 기지국이 임의로 선택한 레인징 코드가 이용될 수 있다.

펨토 기지국은 단말이 마크로 기지국으로 접속하도록 지시하는 PAG-ADV 메시지를 단말에게 전송한다(S425). PAG-ADV 메시지에는 마크로 기지국 ID, 마크로 기지국이 제공하는 전용 레인징 코드, OoS의 이유 등의 정보가 포함될 수 있다.

단말은 전용 레인징 코드를 마크로 기지국으로 전송한다(S430). 전용 레인징 코드는 마크로 기지국이 할당한 레인징 코드이므로, 마크로 기지국은 단말의 전용 레인징 코드가 정당한 것임을 알 수 있다. 마크로 기지국은 단말의 전용 레인징 코드를 비경쟁 기반 레인징 방식으로 처리할 수 있다. 마크로 기지국은 전용 레인징 코드에 대한 응답으로 레인징 응답(ranging response; RNG-RSP) 메시지를 단말에게 전송한다(S435). RNG-RSP 메시지에는 단말이 레인징 요청(ranging request; RNG-REQ) 메시지를 전송할 수 있도록 상향링크 무선자원 할당정보가 포함된다.

단말은 할당받은 상향링크 무선자원을 통하여 RNG-REQ 메시지를 전송한다(S440). RNG-REQ 메시지는 펨토 기지국의 OoS에 의한 레인징 및 위치갱신 요청을 지시할 수 있다. 마크로 기지국은 RNG-REQ 메시지에 대한 응답으로 마크로 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간 등의 페이징 정보를 포함하는 RNG-RSP 메시지를 전송한다(S445).

단말은 마크로 기지국의 페이징 정보를 이용하여 마크로 기지국으로부터 PAG-ADV 메시지를 수신할 수 있다(S450). 페이징 컨트롤러는 펨토 기지국가 예정되지 않은 OoS 임을 알고 있으므로, 단말에 대한 하향링크 트래픽이 발생하면 마크로 기지국을 통하여 단말에게 하향링크 트래픽을 전송할 수 있다.

펨토 기지국은 전원이 복구되면 복구 알림(recovery notification) 메시지를 마크로 기지국으로 전송한다(S460). 펨토 기지국은 복구 알림 메시지를 페이징 컨트롤러로 전송할 수 있다. 또는 마크로 기지국이 펨토 기지국의 복구 알림 메시지를 페이징 컨트롤러로 전송할 수 있다(S465).

마크로 기지국은 펨토 기지국의 예정되지 않은 OoS로부터의 복구, 펨토 기지국으로의 핸드오버(handover, HO)를 지시하는 PAG-ADV 메시지를 단말에게 전송한 다(S470). 단말은 PAG-ADV 메시지를 통하여 펨토 기지국이 예정되지 않은 OoS로부터 복구되었음을 알 수 있다.

단말은 저장된 펨토 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간 등의 정보를 이용하여 레인징 코드를 펨토 기지국으로 전송한다(S480). 단말은 마크로 기지국으로부터 펨토 기지국으로의 핸드오버를 수행하는 것이므로 핸드오버를 위한 레인징 코드 중에서 임의의 레인징 코드를 선택하여 사용할 수 있다. 펨토 기지국은 단말의 레인징 코드에 대한 응답으로 상향링크 무선자원 할당정보를 포함하는 RNG-RSP 메시지를 전송한다(S485).

단말은 할당받은 상향링크 무선자원을 통하여 RNG-REQ 메시지를 전송한다(S490). RNG-REQ 메시지는 펨토 기지국의 OoS에 의한 레인징 및 위치갱신 요청을 지시할 수 있다. 펨토 기지국은 RNG-REQ 메시지에 대한 응답으로 단말의 위치갱신 요청에 따라 위치갱신 절차가 수행됨을 의미하는 RNG-RSP 메시지를 전송한다(S495). RNG-RSP 메시지에는 펨토 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간 등에 대한 정보가 포함될 수 있다. 예정되지 않은 OoS로부터 복구된 펨토 기지국은 새로운 주기의 페이징을 사용할 수 있고, 이에 대한 정보가 RNG-RSP 메시지에 포함될 수 있다.

단말은 펨토 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간 등에 대한 정보를 이용하여 펨토 기지국으로부터 PAG-ADV 메시지를 수신할 수 있다(S500).

펨토 기지국이 예정되지 않은 OoS를 수행하는 경우, 마크로 기지국을 통하여 단말에 대한 지속적인 서비스가 제공될 수 있으므로 통신 서비스의 신뢰성을 유지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 예정되지 않은 OoS에서 펨토 기지국의 운영방법을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 펨토 기지국의 백홀(backhaul)이 예정되지 않게 끊기는 경우의 운영방법이다. 펨토 기지국의 백홀은 IP 네트워크를 이용하는 것으로 펨토 기지국이 예상하지 못한 상황에서 백홀이 끊길 수 있다. 펨토 기지국의 백홀이 끊기면 펨토 기지국과 마크로 기지국 및 페이징 컨트롤러와의 통신이 불가능해질 수 있다. 마크로 기지국의 백홀은 전용망을 이용하므로 마크로 기지국과 페이징 컨트롤러와의 통신은 예정되지 않게 불가능해지지 않는다.

펨토 기지국은 백홀이 끊기면 백홀 다운 알림(backhaul down notification)을 포함하는 PAG-ADV 메시지를 단말에게 전송한다(S510). PAG-ADV 메시지는 단말이 오버레이 마크로 기지국으로 레인징을 수행하도록 지시하는 메시지이다.

단말은 백홀 다운 상태인 펨토 기지국 ID, 백홀 다운 알림에 의한 레인징임을 지시하는 RNG-REQ 메시지를 마크로 기지국으로 전송한다(S520). RNG-REQ 메시지는 위치 갱신 요청을 포함할 수 있다. 마크로 기지국은 RNG-REQ 메시지에 대한 응답으로 RNG-RSP 메시지를 전송한다(S525). RNG-RSP 메시지에는 마크로 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간, 페이징 그룹 ID, 페이징 컨트롤러 ID 등의 페이징 정보가 포함될 수 있다. 이때, 페이징 그룹 ID는 해당 단말이 접속할 수 있는 펨토 기지국의 셀 영역과 겹치는 셀 영역을 가진 오버레이 마크로 기지 국의 영역만을 나타낼 수 있다. 즉, 페이징 컨트롤러는 단말의 오버레이 마크로 기지국으로만 페이징 알림 메시지를 전송할 수 있다.

단말은 마크로 기지국의 페이징 정보를 이용하여 마크로 기지국으로부터 PAG-ADV 메시지를 수신할 수 있다(S530).

펨토 기지국의 백홀이 복구되면, 펨토 기지국은 백홀 온(backhaul on)을 지시하는 OoS 알림 메시지를 마크로 기지국으로 전송한다(S540). 펨토 기지국은 OoS 알림 메시지를 페이징 컨트롤러로 전송할 수 있다. 또는 마크로 기지국이 펨토 기지국의 OoS 알림 메시지를 페이징 컨트롤러로 전송할 수 있다(S545).

마크로 기지국은 펨토 기지국의 예정되지 않은 OoS로부터의 복구, 펨토 기지국으로의 레인징의 수행을 지시하는 PAG-ADV 메시지를 단말에게 전송한다(S550). 단말은 PAG-ADV 메시지를 통하여 펨토 기지국이 예정되지 않은 OoS로부터 복구되었음을 알 수 있다.

단말은 저장된 펨토 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간 등의 정보를 이용하여 레인징 코드를 펨토 기지국으로 전송한다(S560). 단말은 마크로 기지국으로부터 펨토 기지국으로의 핸드오버를 수행하는 것이므로 핸드오버를 위한 레인징 코드 중에서 임의의 레인징 코드를 선택하여 사용할 수 있다. 펨토 기지국은 단말의 레인징 코드에 대한 응답으로 상향링크 무선자원 할당정보를 포함하는 RNG-RSP 메시지를 전송한다(S565).

단말은 할당받은 상향링크 무선자원을 통하여 RNG-REQ 메시지를 전송한다(S570). RNG-REQ 메시지는 펨토 기지국의 OoS에 의한 레인징 및 위치갱신 요청을 지시할 수 있다. 펨토 기지국은 RNG-REQ 메시지에 대한 응답으로 단말의 위치갱신 요청에 따라 위치갱신 절차가 수행됨을 의미하는 RNG-RSP 메시지를 전송한다(S575). RNG-RSP 메시지에는 펨토 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간 등에 대한 정보가 포함될 수 있다. 예정되지 않은 OoS로부터 복구된 펨토 기지국은 새로운 주기의 페이징을 사용할 수 있고, 이에 대한 정보가 RNG-RSP 메시지에 포함될 수 있다.

단말은 펨토 기지국의 페이징 주기, 페이징 오프셋, 페이징 수신 기간 등에 대한 정보를 이용하여 펨토 기지국으로부터 PAG-ADV 메시지를 수신할 수 있다(S580).

이상, 펨토 기지국의 셀 영역에 위치하는 단말이 아이들 모드인 것으로 가정하여 설명하였으나, 단말의 모드는 제한되지 않으며 단말의 모드가 활성 모드 또는 슬립 모드인 경우에도 본 발명의 예정된 OoS 또는 예정되지 않은 OoS에서의 펨토 기지국의 운영방법이 적용될 수 있다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.

Claims

무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법에 있어서,

일정 주기로 전송되는 페이징 메시지(paging message) 또는 브로드캐스트(broadcast) 메시지를 통하여 서비스의 중단을 지시하는 제1 알림 메시지를 전송하는 단계; 및

상기 서비스의 복구를 지시하는 제2 알림 메시지를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제2 알림 메시지는 단말 또는 상기 펨토 기지국보다 넓은 범위의 셀 영역을 가지는 마크로 기지국으로 전송되는 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 알림 메시지는 상기 서비스의 중단에 대한 정보의 전송을 위한 무선자원 할당정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법.
제2 항에 있어서, 상기 제1 알림 메시지가 지시하는 무선자원을 통하여 변경되는 페이징 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법.
제2 항에 있어서, 상기 제1 알림 메시지가 지시하는 무선자원을 통하여 상기 마크로 기지국의 페이징 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 알림 메시지가 전송된 후 상기 제2 알림 메시지가 전송되기까지 상기 마크로 기지국으로부터 상기 단말로 페이징 메시지가 전송되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법.
제1 항에 있어서, 상기 서비스의 중단 기간을 상기 페이징 메시지를 관리하는 페이징 컨트롤러(paging controller)로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법.
제6 항에 있어서, 상기 서비스의 중단 기간 동안 상기 페이징 컨트롤러에서 버퍼링(buffering)된 하향링크 트래픽(traffic)을 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 알림 메시지는 상기 마크로 기지국으로의 접속을 위한 전용 레인징 코드(dedicated ranging code)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 알림 메시지는 상기 서비스의 중단 이유를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 운영방법.