KR20120032552A

KR20120032552A - 펨토셀 네트워크 관리의 최적화를 위한 방법들 및 장치

Info

Publication number: KR20120032552A
Application number: KR1020127002848A
Authority: KR
Inventors: 형-남 최; 마이크 비에나스; 아킴 루프트
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2012-04-05
Also published as: JP5588509B2; US20140148143A1; WO2011003008A2; MX2012000070A; US8644273B2; JP2012532531A; CN102484888B; WO2011003008A3; HK1171145A1; CA2766896C; JP6066966B2; CN105338556B; AU2010266222B2; EP3054740A1; KR101445008B1; US10136394B2; CN102573081B; EP2449848B1; BRPI1015911A2; CN102484888A

Abstract

무선 펨토셀들의 동작을 위해 요구되는 네트워크 관리 오버헤드를 감소시키는 방법들 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 양상에서, 중심 네트워크 엔티티는 펨토셀들 중 하나 이상에 대한 동작 모드 및 동작 파라미터들을 특정함으로써 몇몇 펨토셀들의 동시 동작을 통제한다. 일 실시예에서, 특정된 동작 모드들 중 적어도 하나는 네트워크-정의 동작 파라미터들 내에서 실질적으로 자율적 방식으로 동작하도록 펨토셀에 지시한다. 네트워크-정의 제약들은, 예를 들어, 성공적 등록 시도에 응답하여 펨토셀에 제공된다.

Description

펨토셀 네트워크 관리의 최적화를 위한 방법들 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR OPTIMIZATION OF FEMTOCELL NETWORK MANAGEMENT}

우선권 및 관련 출원들

이 출원은, 동일 명칭으로 2009년 7월 1일에 출원되었으며 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된 미국 특허출원 일련 제12/496,550호의 우선권을 청구한다. 이 출원은 또한 "Methods and Apparatus for Configuration of Femtocells In a Wireless Network"라는 명칭으로 2009년 4월 28일에 출원되었으며 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된, 공동 소유된 미국 특허출원 일련 제12/431,588호에 관련된다.

저작권

본 특허 문헌의 개시내용의 일부분은 저작권 보호를 받는 자료를 포함한다. 저작권 소유자는 특허 문헌 또는 특허 개시내용에 대한 누군가의 복사(facsimile reproduction)에 대한 반대의견을 가지지 않는데, 왜냐하면, 이는 특허 및 상표청 특허 파일들 또는 기록에 나타나기 때문이며, 그렇지 않더라도 모든 저작권들을 소유한다.

발명 분야

본 발명은 일반적으로는 무선 통신 및 데이터 네트워크 분야에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 일 예시적인 양상에서, 본 발명은 무선 펨토셀(femtocell) 설정 및 자가-조정(self-coordination)을 위한 향상된 방법들 및 장치에 관한 것이다.

유니버설 모바일 통신 시스템(UMTS)은 "제3 세대" 또는 "3G" 셀룰러 전화 기술의 예시적인 구현예이다. UMTS 표준은 제3 세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)라고 지칭되는 공동 기구에 의해 특정된다. 3GPP는 국제 전기통신 연합(ITU)에 의해 설명되는 요건들에 응답하여, 특히 유럽 시장을 타겟으로 하는 3G 셀룰러 무선 시스템으로서 UMTS를 채택하였다. ITU는 국제 무선 및 통신을 표준화하고 규제한다. UMTS에 대한 향상들이 제4 세대(4G) 기술에 대한 향후 발전(evolution)을 지원할 것이다.

관심 있는 현재 토픽은 개선된 시스템 용량 및 스펙트럼 효율성을 통해 패킷 데이터 전송을 위해 최적화된 모바일 무선 통신 시스템에 대한 UMTS의 추가 개발이다. 3GPP 상황에서, 이에 관한 활동들은 일반적인 용어 "LTE"(Long Term Evolution) 하에서 요약된다. 그 목적은 특히, 소위 업링크 전송 방향에서 75 Mbps 및 다운링크 전송 방향에서 300 Mbps 정도의 속도로, 향후에 최대 전체 전송 레이트를 현저하게 증가시키는 것이다.

LTE 규격의 초기 버전(릴리즈 8)에서, 3GPP 표준 기구는 "HeNB(Home enhanced-NodeB)"라고 참조되는 네트워크 엘리먼트에 대한 요건들을 공식화할 것이다. Home eNodeB(HeNB)는 LTE 기반 무선 액세스 기술(RAT) 네트워크들에 대해 배치(deploy)될 것이다; HeNB는 자신의 UMTS RAT 이전 것인 Home NodeB(HNB)의 진보물(evolution)이다. HeNB들 및 HNB들 모두는 주거, 회사 또는 유사 환경들(예를 들어, 개인 가정, 공중 레스토랑, 소형 오피스, 기업, 병원 등, 그리고 따라서 용어 "Home NodeB"의 "홈(home)"은 주거 애플리케이션들에만 제한되도록 의도되지 않음)에서의 사용을 위해 최적화되는 펨토셀들이다. 본 상황에서, 용어 "홈 기지국(Home Base Station)", (UMTS에 대한) "Home NodeB", (LTE에 대한) "Home eNodeB", 및 "펨토셀"은 동일한 논리 엔티티를 참조하며, 달리 구체적으로 명기되지 않는 한 상호교환가능하게 사용된다.

펨토셀 동작

일반적으로, 펨토셀은 적은 수의 사용자들(예를 들어, 소형 비즈니스 및 홈 환경들)을 서비스하기 위해, 제한된 커버리지들의 영역들에 대해 구체적으로 설계된 기지국이다. 펨토셀은 광대역 인터페이스(예를 들어, DSL, FiOS, T1, ISDN, 또는 DOCSIS 케이블 모뎀)를 통해 서비스 제공자 네트워크에 접속함으로써, 기지국들의 서비스 제공자의 기존 네트워크를 증대시킨다. 펨토셀의 더 작은 사이즈 및 더 낮은 가격으로 인해, 이들은 표준 기지국 배치들을 통해(예를 들어, 옥내 서비스 커버리지 또는 임시 서비스 커버리지의 확장에 의해) 실제로 달리 서비스되지 않는 영역들에서 이용될 수 있다. 이들은 또한, 속성상 휴대가능하며, 따라서, 원하는 경우, 다소 최소의 노력으로 재위치지정될 수 있다. 펨토셀들의 다양한 양상들이 여기서 후속적으로 훨씬 더 상세하게 기술된다.

펨토셀 배치들의 랜덤 속성은 네트워크 운용자(network operator)들에 대한 일부 고유한 과제들을 생성한다. 펨토셀들의 배치 이전에, 기지국 네트워크들은 네트워크 운용자에 의해 완전히 계획되고 제어되었다. 물리적 스펙트럼은 고정된 기지국 할당들을 가지고 네트워크 운용자에 의해 용이하게 제어되었다. 규칙적인 고정된 기지국들에 비해, 펨토셀들은 계획되지 않으며, 실제로 사용에 있어서 널리 변경될 수 있다. 다수의 펨토셀들은 밀집 영역에서(예를 들어, 아파트 단지에서) 또는 상대적인 고립영역에서(예를 들어, 농장 등에서) 동시에 동작될 수 있다. 또한, 각각의 펨토셀에 의해 지원되는 단말 디바이스들의 수는 매우 예측불가능하며, 단일 사용자(개인적 사용)에서 (예를 들어, 커피 가게 또는 더 큰 사업체와 같은 기업 애플리케이션에 대한) 다수의 사용자들까지를 범위로 한다.

스펙트럼 할당을 위한 기존의 방법들은 무선 자원들을 할당/풀어주기 위해 펨토셀과 네트워크 운용자 사이의 빈번한 통신을 요구한다. 펨토셀과 펨토셀의 이웃 셀들 사이의 간섭을 감소시키는 것은 무선 자원 설정과 관리 및 간섭 조정을 요구한다. 그러나 펨토셀들의 중앙집중 조정은, (예를 들어, 네트워크 운용자와 펨토셀 사이의 전력 제어 커맨드들의 전송으로 인한) 펨토셀 인터페이스들의 시그널링을 포함하는, 네트워크 운용자에 대한 상당한 프로세싱 부담을 초래한다. LTE 네트워크에서의 HeNB들의 대형 스케일의 배치 시나리오에서, 수백(또는 그 이상)의 HeNB들은 매크로셀의 커버리지 내에 배치될 수 있으며, 모든 HeNB들은 동일한 라이센싱된 스펙트럼을 공유한다.

네트워크 운용자는 구상적으로(figuratively) 다수의 방향들로 풀링된다: 너무 과도한 통제(supervision)는 프로세싱 전력 및 네트워크 오버헤드 모두에 있어서 고비용인 반면, 너무 적은 통제는 스펙트럼 자원들의 비효율적 사용(및 가능하게는 서비스 지연들 또는 정전과 같은 훨씬 더 심각한 지원 관련 결과들)을 초래한다.

따라서, 펨토셀들의 랜덤 분산들에 대한 스펙트럼 할당을 효율적으로 관리하기 위한 개선된 방법들 및 장치가 요구된다. 이러한 개선된 방법들 및 장치는 상대적으로 효율적인 스펙트럼 자원들의 사용을 제공한다. 이상적으로는, 이들 방법들 및 장치를 구현하는 펨토셀들은 적시(timely) 방식으로 스펙트럼 자원들을 획득, 사용 및 릴리즈할 수 있다: 미사용된 할당된 자원들이 실제로 낭비되며, 이는 특히 비용 효율성 및 네트워크 운용자에 대한 이득을 감소시킨다.

마지막으로, 개선된 방법들 및 장치는 바람직하게는 펨토셀과 코어 네트워크 사이의 대화(dialogue)를 최소화해야 한다. 효율적인 네트워크 간 디바이스 통신은 광범위한 펨토셀 배치들을 지원하기 위한 코어 네트워크의 프로세싱 부담을 크게 감소시킨다.

본 발명은 특히 무선 네트워크 내의 펨토셀 동작 및 자원 관리를 위한 방법들 및 장치를 제공함으로써 전술된 요구들을 만족시킨다.

본 발명의 일 양상에서, 무선 네트워크의 펨토셀을 자가-조정 동작 모드(self-coordinated mode of operation)로 배치시키는 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 방법은 복수의 파라미터들을 펨토셀에 시그널링하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 파라미터들은: 사용될 주파수 스펙트럼의 하나 이상의 허용된 부분들; 주파수 스펙트럼의 허용된 부분들 내의 하나 이상의 대역폭 사이즈들; 시간 파라미터; 및 펨토셀에 대한 최대 허용된 전송 전력을 포함한다. 펨토셀에 대한 자가-조정 동작 모드는 복수의 파라미터들에 의해 적어도 부분적으로 제한된다.

일 변형예에서, 시간 파라미터는 최대 허용된 동작 듀레이션(duration)을 포함한다.

또다른 변형예에서, 복수의 파라미터들은 펨토셀에 의해 사용될 캐리어 주파수를 더 포함한다.

또다른 변형예에서, 무선 네트워크는 LTE(Long Term Evolution) 순응형 셀룰러 네트워크이고, 펨토셀은 HeNB(Home NodeB)이다. 시그널링은 실질적으로 LTE-순응형 네트워크의 EPC(Evolved Packet Core) 엔티티에 의해 야기된다.

추가적인 변형예에서, 방법은 (i) 펨토셀에 근접한 잠재적 RF 간섭자들(potential RF interferers)의 존재; 및/또는 (ii) 네트워크 내의 오버헤드 또는 로딩 조건들의 존재 중 적어도 하나를 결정하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 수행된다.

본 발명의 제2 양상에서, 하나 이상의 펨토셀들에 대한 동작 모드에 대한 복수의 파라미터들을 결정하는 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 모드는 자가-조정 모드(self-coordinated mode)이고, 방법은 제1 무선 네트워크 운용자와 연관된 새롭게 배치된 펨토셀의 근처에 있는 활성 펨토셀들의 수를 결정하는 단계; 네트워크 로드 파라미터를 결정하는 단계; 주어진 주파수 스펙트럼이 다른 무선 네트워크 운용자들에 의해 공유되는지의 여부를 결정하는 단계; 및 복수의 파라미터들을 정의하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 파라미터들은 하나 이상의 펨토셀들의 각각의 펨토셀에 대한 동작을 가능하게 한다.

일 변형예에서, 활성 펨토셀들의 수는 1보다 더 크고, 제1 무선 네트워크 운용자와 연관된 적어도 하나의 펨토셀, 및 다른 네트워크 운용자들 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 펨토셀을 포함한다.

또다른 변형예에서, 활성 펨토셀들의 수를 결정하는 동작은 수신된 RF 신호들에 관련된 하나 이상의 펨토셀들로부터 수신된 정보를 평가하는 단계를 포함한다.

또다른 변형예에서, 주어진 주파수 스펙트럼이 공유되는지의 여부를 결정하는 동작은 수신된 RF 신호들에 관련된 하나 이상의 펨토셀들로부터 수신된 정보를 평가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제3 양상에서, 펨토셀 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 장치는 자가-조정 동작 모드에서 동작할 수 있고, 메모리와 데이터 통신하는 프로세싱 디바이스; 무선 서브시스템; 무선 네트워크의 코어 네트워크와 통신할 수 있는 네트워크 인터페이스 서브시스템; 및 메모리 내에 상주하는 복수의 실행가능한 명령어를 포함한다. 프로세싱 디바이스에 의해 실행될 때 상기 명령어는: 네트워크 인터페이스 서브시스템을 통해 코어 네트워크로부터 복수의 파라미터들을 수신하고; 수신된 복수의 파라미터들에 적어도 부분적으로 기초하여 펨토셀 장치의 동작에 대한 사이즈 및 주파수 부분을 자율적으로(autonomously) 선택하고; 그리고 펨토셀 장치에 대한 선택된 주파수 부분 및 사이즈에 기초하여 자가-조정 동작 모드를 가능하게 한다.

일 변형예에서, 코어 네트워크로부터 수신된 복수의 파라미터들은 사용될 캐리어 주파수 및 주파수 스펙트럼; 주파수 스펙트럼의 하나 이상의 허용된 부분들; 주파수 스펙트럼 내의 하나 이상의 대역폭 사이즈들; 최대 허용된 동작 시간; 및 펨토셀 장치에 대한 최대 허용된 전송 전력을 포함한다.

또다른 변형예에서, 장치는 복수의 사용자 장비(UE)와 통신하고, 적어도 하나의 기준(예를 들어, 비즈니스- 또는 이득-관련 기준들)에 기초하여 복수의 UE들 사이의 자원들의 할당을 중재한다.

본 발명의 제4 양상에서, 펨토셀들을 가지는 셀룰러 네트워크를 동작시키는 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 방법은 펨토셀들 중 적어도 하나로부터 등록 요청을 수신하는 단계; 적어도 (i) 적어도 하나의 펨토셀의 동작 환경; 및 (ii) 코어 네트워크의 현재 동작 상태에 관련된 정보를 획득하는 단계; 및 상기 정보에 적어도 부분적으로 기초하여, 펨토셀로 하여금 복수의 동작 모드들 중 하나를 선택적으로 가정하게(assume) 하는 단계를 포함한다.

일 변형예에서, 복수의 동작 모드들은 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 네트워크를 실질적으로 자율적으로 동작시키도록 허용하는 제1 모드; 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 네트워크를 적어도 부분적으로 자율적으로 동작하도록 허용하는 제2 모드 - 상기 적어도 부분적으로 자율적인 동작은 적어도 하나의 펨토셀에 의해 액세스가능한 자원들에 대한 적어도 하나의 제약을 포함함 -; 및 실질적으로 네트워크의 제어하에서 동작하도록 적어도 하나의 펨토셀에 요구하는 제3 모드를 포함한다.

또다른 변형예에서, 상기 선택적으로 가정하게 하는 동작은: 하나 이상의 근처 펨토셀들 또는 다른 이미터들의 존재를 식별하기 위해 적어도 하나의 펨토셀의 동작 환경에 관한 정보를 평가하는 단계; 하나 이상의 근처 펨토셀들 또는 다른 이미터들의 존재가 표시되는 경우, 하나 이상의 근처 펨토셀들 또는 다른 이미터들이 동일한 네트워크에 속하는지의 여부를 결정하는 단계; 및 하나 이상의 근처 펨토셀들 또는 다른 이미터들이 동일한 네트워크에 속하는 경우, 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 네트워크 제어 동작 모드를 가정하게 하는 단계 - 네트워크 제어 동작 모드는 적어도 하나의 펨토셀 및 하나 이상의 근처 펨토셀들 또는 다른 이미터들 사이의 선택적 자원 할당을 허용함 - 를 포함한다.

또다른 변형예에서, 상기 선택적으로 가정하게 하는 동작은: 코어 네트워크 내의 로딩 또는 혼잡의 레벨을 결정하기 위해 코어 네트워크의 현재 동작 상태에 관련된 상태를 평가하는 단계; 및 코어 네트워크 내의 로딩 또는 혼잡이 충분히 높은 것으로 결정되는 경우, 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 부분적으로 자율적인 동작 모드를 가정하게 하는 단계를 포함하고, 상기 부분적인 동작 모드는 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 오직 코어 네트워크와의 간헐적(intermittent) 통신만을 이용하여 동작하도록 허용한다.

본 발명의 제5 양상에서, 통신시 펨토셀에 대한 복수의 동작 모드들 사이에서 중재할 수 있는 네트워크 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 장치는 메모리와 데이터 통신하는 프로세싱 디바이스; 펨토셀과 데이터 통신할 수 있는 인터페이스 서브시스템; 및 메모리 내에 상주하는 복수의 실행가능한 명령어를 포함한다. 프로세싱 디바이스에 의해 실행되는 경우, 명령어는 인터페이스 서브시스템을 통해 펨토셀로부터 복수의 정보를 수신하고; 하나 이상의 내부 동작 조건들을 결정하고; 수신된 정보 및 하나 이상의 내부 조건들에 적어도 부분적으로 기초하여 펨토셀에 대한 동작 모드를 선택하고; 그리고, 선택된 동작 모드에 따라 펨토셀에 복수의 파라미터들을 시그널링한다.

일 변형예에서, 동작 모드들의 선택은: 펨토셀로 하여금 네트워크를 실질적으로 자율적으로 동작시키도록 허용하는 제1 모드; 펨토셀로 하여금 네트워크를 적어도 부분적으로 자율적으로 동작시키도록 허용하는 제2 모드 - 상기 적어도 부분적으로 자율적인 동작은 펨토셀에 의해 액세스가능한 자원들에 대한 적어도 하나의 제약을 포함함 -; 및 실질적으로 네트워크의 제어 하에서 동작하도록 펨토셀에 요구하는 제3 모드로 구성된 그룹으로부터의 모드의 선택을 포함한다.

또다른 변형예에서, 네트워크는 LTE(Long Term Evolution) 순응형 셀룰러 네트워크이고, 펨토셀은 HeNB(Home NodeB)이다. 장치는 예를 들어, LTE 순응형 네트워크의 EPC(Evolved Packet Core) 엔티티를 포함한다.

또다른 변형예에서, 복수의 정보는 펨토셀에 근접한 하나 이상의 RF 이미터들의 존재에 관련된 정보를 포함한다.

본 발명의 제6 양상에서, 네트워크 오버헤드를 감소시키기 위해 펨토셀들을 가지는 셀룰러 네트워크를 동작시키는 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 방법은 펨토셀들 중 적어도 하나로부터 등록 요청을 수신하는 단계; 적어도 (i) 적어도 하나의 펨토셀의 동작 환경; 및 (ii) 코어 네트워크의 현재 동작 상태에 관련된 정보를 획득하는 단계; 및 정보에 적어도 부분적으로 기초하여, 펨토셀로 하여금 복수의 동작 모드들 중 하나를 선택적으로 가정하게 하는 단계를 포함하고, 상기 하나의 가정된 모드는 네트워크 제어 동작 모드와 연관된 동작을 통해 펨토셀의 동작을 지원하기 위해 필요한 통신 및/또는 네트워크 프로세싱 오버헤드 중 적어도 하나를 감소시키는 모드를 포함한다.

본 발명의 제7 양상에서, 자가-조정 모드에서 펨토셀을 동작시키는 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 방법은 무선 네트워크의 중심 네트워크 엔티티로부터 복수의 파라미터들을 수신하는 단계; 수신된 복수의 파라미터들에 적어도 부분적으로 기초하여 펨토셀 동작에 대한 하나 이상의 무선 자원들을 선택하는 단계; 및 제1 트리거 조건에 응답하여, 수신된 복수의 파라미터들에 적어도 부분적으로 기초하는 펨토셀 동작에 대한 하나 이상의 무선 자원들을 재선택하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 아래에 주어진 바와 같은 예시적인 실시예들의 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조하여 당업자에 의해 즉시 인지될 것이다.

도 1은 EPC(Evolved Packet Core) 및 E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)를 포함하는 본 발명에 따른 LTE 네트워크의 일 실시예의 그래픽 예시도이다.
도 2는 전이중(full-duplex) FDD(frequency division duplexing), 반이중(half-duplex) FDD 및 TDD를 포함한 다양한 종래 기술의 듀플렉스 방법들의 그래픽 도면이다.
도 3은 직교 주파수 분할 다중 액세스/시분할 다중 액세스(OFDMA/TDMA) 방식들에서의 시간 및 주파수 자원들로 표현된 바와 같은 종래 기술의 자원 블록의 그래픽 도면이다.
도4 는 LTE HeNB들의 일 예시적인 랜덤화된 배치를 도시하는 그래픽 예시도이다.
도 5는 본 발명의 원리들에 따라, 동작 모드들이 네트워크 오버헤드를 감소시킬 수 있게 하기 위한 일반화된 프로세스의 예시적인 실시예의 논리 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 유용한 펨토셀 등록 프로세스의 일 실시예의 그래픽 도면이다.
도 7은 본 발명에 따라, Home eNodeB에 대한 동작 파라미터들 및 동작 모드를 수신하고 사용하기 위한 방법의 일 예시적인 실시예의 논리 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 LTE 무선 액세스 네트워크의 일 실시예의 그래픽 예시도이며, 상기 네트워크는 EPC(Evolved Packet Core), eNodeB들, 및 Home eNodeB들을 포함한다.
도 9는 본 발명에 따라 EPC에서의 동작 모드 및 동작 파라미터들을 결정 및 할당하기 위한 방법의 일 예시적인 실시예의 논리 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따라 구성된 펨토셀 장치의 일 실시예의 블록도이다.
도 11은 4개의 LTE HeNB들의 일 예시적인 배치를 도시하는 그래픽 예시도이다.
도 12는 비-인접한 스펙트럼에서 업링크 및 다운링크 모두를 제공하는, 스펙트럼 자원들의 예시적인 단편화(fragmentation)를 도시하는 그래픽 예시도이다.
도 13은 본 발명에 유용한, 4개의 자원 블록 그룹들로 더 세그먼트화되는, 다운링크 스펙트럼 자원들의 예시적인 집계(aggregation)를 도시하는 그래픽 예시도이다.
도 14는 본 발명에 유용한, 3개의 자원 블록 그룹들로 더 세그먼트화되는, 업링크 스펙트럼 자원들의 예시적인 집계를 도시하는 그래픽 예시도이다.

이제 도면들에 대한 참조가 이루어지며, 여기서 동일한 부호들은 명세서 전반에 걸쳐 동일한 부분들을 참조한다.

개요

본 발명은, 특히, 무선 펨토셀들의 동시 동작을 위해 요구되는 네트워크 관리 오버헤드를 감소시키는 방법들 및 장치를 제공한다. 본 발명의 일 양상에서, 중심 네트워크 엔티티는 펨토셀들 중 하나 이상에 대한 동작 모드 및 동작 파라미터들을 특정함으로써, 몇몇 펨토셀의 동시 동작을 통제한다. 다수의 동작 모드들이 기술되며, 각각은 펨토셀과 중심 네트워크 엔티티 사이의 상호작용의 다양한 레벨들에 대한 상이한 요건들/특징들을 가진다. 펨토셀에 대한 동작 모드의 선택은 일 변형예에서 펨토셀에 의해 중심 네트워크 엔티티에 제공된 정보 및, 이에 대한 고려사항들에 기초한다. 이러한 고려사항들은 예를 들어, 임의의 검출된 이웃 셀들, 지리적 위치, 상이한 네트워크로부터의 셀들의 존재 등을 포함할 수 있다. 추가로, 동작 모드의 선택은 또한, 프로세싱 부담, 메시징 오버헤드, 예상되는 네트워크 사용 등과 같은 내부적으로 검출된 또는 예상된 조건들에 기초할 수 있다.

또다른 예시적인 양상에서, 동작 모드가 개시되며, 이에 의해 펨토셀은 (예를 들어, 기지국 또는 또다른 펨토셀로부터 릴레이된) 중심 네트워크 엔티티 또는 프록시 엔티티로부터 동작 파라미터들의 하나 이상의 범위들을 수신한다. 펨토셀은 수신된 범위들로부터 하나 이상의 동작 파라미터들을 선택한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 동작 파라미터들의 선택은 셀룰러 대역폭, 현재 셀 사용 등과 같은 외부적으로 검출된 조건들에 기초한다. 또다른 실시예에서, 하나 이상의 동작 파라미터들의 선택은 디바이스 성능, 현재 사용(current usage), 예상된 사용 들과 같은 내부 펨토셀 조건들에 기초한다. 전술 내용의 조합들 및/또는 다른 선택 기준이 또한 본 발명에 부합하여 사용될 수 있다.

일 예시적인 구현예에서, 펨토셀은 적어도 3개의 다른 모드들 중 하나에서 동작하도록 구성된다. 제1 모드는 펨토셀이 중심 네트워크 엔티티와의 동작 대화를 가지는 네트워크 조정 모드이다. 제2 모드는 "독립형" 또는 애드 혹 모드이며, 상기 모드에 대해 펨토셀이 중심 네트워크 엔티티로부터 어떠한 추가적인 동작 파라미터들도 수신하지 않는다. 제3 모드는 자가-조정 모드이고, 여기서 펨토셀에는, 위에서 참조된 바와 같이, 동작 파라미터들에 대한 하나 이상의 범위들이 제공된다. 자가-조정 동작 동안, 펨토셀은 중심 네트워크 엔티티로부터의 실질적(substantial) 입력 없이 그 내부 동작을 조절하도록 허용된다. 중심 네트워크 엔티티가 자가-조정 펨토셀에 대한 동작들의 세부내용을 관리하지 않지만, 중심 네트워크 엔티티는 동작 파라미터들에 대한 제어를 보유하고, 필요한 경우 중재한다.

예시적 실시예들의 상세한 설명

본 발명이 예시적인 실시예들이 이제 상세히 설명된다. 이들 실시예들은 HeNB(Home enhanced-NodeB)가 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 내에서 동작하는 상황에서 주로 논의되지만, 본 발명이 그렇게 제한되지 않으며 다른 타입들 및 구성들의 네트워크들, 셀룰러 등에 적용될 수 있다는 점이 당업자에 의해 인지될 것이다. 또한, 네트워크 운용자에 상주하는 EPC(Evolved Packet Core)와 HeNB 사이의 통신의 상황에서 주로 논의되지만, 모바일 기지국(예를 들어, 펨토셀, 피코셀, 액세스 포인트(AP) 등) 기능성 또는 모바일 디바이스 관리 기능성의 다른 구현예들이 본 발명에 따른 네트워크 내의 다른 포인트들에서 구현될 수 있다는 점이 인지된다.

후속하는 논의에서, 예시적인 셀룰러 무선 시스템은 셀 사이트 또는 기지국으로서 알려진 전송국에 의해 각각 서빙되는 무선 셀들의 네트워크를 포함한다. 무선 네트워크는 (대부분의 경우 모바일에서) 복수의 트랜시버들에 대한 무선 통신 서비스를 제공한다. 협력하여 동작하는 기지국들의 네트워크는 단일 서빙 기지국에 의해 제공되는 무선 커버리지보다 더 큰 무선 서비스들을 허용한다. 개별 기지국들은, 자원 관리에 대한 추가적인 제어기들을 포함하며, 일부 경우들에서는 다른 네트워크 시스템들(예를 들어, 인터넷) 또는 도시 지역 네트워크(MAN)들에 액세스하는 또다른 네트워크(많은 경우들에서, 유선 네트워크)에 의해 접속된다.

LTE 네트워크들

도 1은 E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)(102) 및 코어 네트워크 EPC(Evolved Packet Core)(104)를 포함하는 일 예시적인 하이 레벨 LTE 셀룰러 무선 시스템(100)을 예시한다. E-UTRAN은 다수의 기지국들(예를 들어, eNodeB(eNB)들)(106)로 구성된다. 각각의 기지국은 E-UTRAN 내의 하나 이상의 모바일 무선 셀들(108)에 대한 무선 커버리지를 제공한다. LTE에서, 각각의 eNB는 S1 인터페이스를 통해 EPC에 접속된다. eNB들은 2개의 EPC 엔티티들인 MME(Mobility Management Entity) 및 S-GW(Serving Gateway)(110)에 직접 접속한다. MME는 E-UTRAN의 커버리지 영역에 위치되는 UE들(112)의 이동도를 제어하는 역할을 한다. S-GW는 UE와 네트워크 사이의 사용자 데이터의 전송을 핸들링한다.

LTE에서, 2개의 다른 타입들의 기지국들: eNodeB(eNB)들(106) 및 Home eNodeB(HeNB)들이 존재한다. 본 발명의 상황에서, 용어 (UMTS에 대한) "홈 기지국","Home NodeB", (LTE에 대한) "Home eNodeB"은 일반적으로 펨토셀 타입 장비를 참조하고, 용어 (LTE에 대한) "NodeB" 및 "eNodeB"는 일반적으로 매크로셀 타입 장비를 참조한다.

일반적으로, HeNB는 적은 수의 사용자들(예를 들어, 작은 비즈니스 및 홈 환경들)을 서비스하기 위해, 제한된 커버리지의 영역들에 대해 구체적으로 설계된 기지국들의 축소된 또는 감소된 특징 버전들이다. eNB들(106)과는 달리, HeNB들은 고정된 광대역 액세스 네트워크(예를 들어, DSL, 케이블 모뎀 등)를 통해 EPC(104)에 접속된다. 또한, HeNB(또한 "호스팅 담당(hosting party)"이라고 참조됨)의 운용자들 및 소유자들은 통상적으로 HeNB에 의해 제공되는 무선 자원들에 대한 액세스를 제어할 수 있다. 그러나 HeNB와 eNB가 모두 라이센싱된 스펙트럼 내에서 동작하고 EPC에 의해 조정된다는 점에 있어서, HeNB는 eNB와 유사하다. 또한, 적용가능한 경우, 서비스 연속성을 포함하여, HeNB의 커버리지로의 그리고 HeNB의 커버리지를 벗어나는 풀 이동도가 지원된다.

기지국들(매크로셀들 및 펨토셀들 모두)은 무선(air) 인터페이스(즉, 무선(radio) 인터페이스)를 통해 UE(사용자 장비)(112)에 제어 및 사용자 데이터를 전송한다. LTE 무선 액세스 기술(RAT)은 TDMA(시분할 다중 액세스)와 결합하여 OFDMA(직교 주파수 분할 다중 액세스)에 기초하여 다운링크 무선 전송들(즉, 기지국에서 UE로)을 특정한다. OFDMA/TDMA는, 정의된 전송 시간 동안 주파수 도메인에서 각각의 서브캐리어, 다수의 서브캐리어들을 제공하는 멀티캐리어, 다중 사용자 액세스 방법이다. 업링크 방향(즉, UE에서 기지국으로)은 SC-FDMA(단일 캐리어 주파수 분할 다중 액세스)/TDMA에 기초한다.

LTE RAT는 추가로 다양한 듀플렉싱 모드들을 지원한다. 도 2에 도시된 바와 같이, LTE는 전이중 FDD(Frequency Division Duplex), 반이중 FDD 및 TDD(Time Division Duplex)를 지원한다. 전이중 FDD는 업링크(204) 및 다운링크(202) 전송들을 위해 2개의 별도의 주파수 대역들을 사용하고, 두 전송들 모두 동시에 발생할 수 있다. 또한, 반이중 FDD는 업링크(204) 및 다운링크(202) 전송들에 대해 2개의 별도의 주파수 대역들을 사용하며, 두 전송들 모두는 시간상으로 오버랩되지 않는다. TDD는 업링크(204) 및 다운링크(202) 모두에서의 전송을 위해 동일한 주파수 대역을 사용한다. TDD에 대해, 전송 방향은 주어진 시간 프레임 내에서 업링크 및 다운링크 사이에서 스위칭된다.

도 3은 LTE 무선 액세스 기술(RAT)(300)의 일 예시적인 시간-주파수 표현을 예시한다. 주파수 도메인에서, 가용 스펙트럼은 소위 "자원 블록들"(RB)(302)로 분리된다. 이러한 구현예에서 RB는 180 kHz이고, 12개의 서브캐리어들로 구성된다. 시간 도메인은 길이 10ms의 무선 프레임들로 분리된다. 각각의 무선 프레임은 0에서 19까지 넘버링된, 길이 0.5ms의 20개의 시간 슬롯들로 구성된다. 서브프레임은 2개의 연속하는 시간 슬롯들이다. 따라서, 예를 들어, 전이중 FDD에 대해, 10개의 서브프레임들은 다운링크 전송을 위해 사용가능하고, 10개의 서브프레임들은 각각 10 ms 구간에서 업링크 전송을 위해 사용가능하다. 물리적 채널(304)은 정보를 전달하는 자원 엘리먼트들의 세트(예를 들어, 시간 슬롯(6-7) 동안 RB 5)에 대응한다.

OFDMA/TDMA의 유연성은 LTE가 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, 및 20MHz의 가변 대역폭들을 지원하게 할 수 있다. 대역폭의 다수의 이산 섹션들이 또한 더 큰 대역폭을 형성하기 위해 집계될 수 있다. 예를 들어, 25개의 RB들은 5MHz 대역을 지원할 수 있고, 110개의 RB들은 20MHz 대역을 지원할 수 있다. 이들 2개의 대역들은 25MHz의 집계 대역폭을 형성하기 위해 함께 사용될 수 있다.

LTE - 어드밴스드 네트워크들

ITU-R(국제 전기통신 연합 - 무선 통신 부문)은 "IMT-어드밴스드(IMT-Advanced)"라고 널리 참조되는, 일련의 무선 인터페이스 기술 요건들을 특정하였다. IMT-어드밴스드의 한가지 중요한 목적은 UMTS 및 CDMA2000와 같은 IMT-2000 시스템들의 성능들을 초과하는 모바일 무선 통신 시스템들의 개발이다. 일반적으로, IMT-어드밴스드는 주로 사용자 트렌드, 및 기술 개선들의 진보(evolution)에 관련된다. 후보 IMT-어드밴스드 시스템들에 의해 지원될 중요 특징들은 고품질 모바일 서비스들, 월드와이드 로밍 성능들, 및 높은 이동도 환경들에서 100Mbps, 및 낮은 이동도 환경들에서 1 Gbps의 피크 데이터 레이트들을 포함해야 한다.

3GPP의 현재 개발 노력들은 새로운 IMT-어드밴스드 무선 인터페이스 기술 요건들을 만족시키기 위한 기존의 LTE 표준들에 대한 개선들에 중점을 둔다. 이들 개발 노력들은 일반적으로 "LTE-어드밴스드"라고 참조된다(예를 들어, 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함되는, "Further advancements for E-UTRA (LTE-Advanced)"라는 명칭의 NTT DoCoMo 등의 RP-080137를 참조하라). LTE 어드밴스드에 대한 제안들은 스펙트럼 효율성, 셀 에지 스루풋, 커버리지 및 레이턴시를 개선하는 것(예를 들어, 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함되는 "Requirements for further advancements for E-UTRA (LTE-Advanced)"라는 명칭의 3GPP TS 36.913를 참조하라)에 관련된다. LTE-어드밴스드 제안들에 포함하기 위한 고려사항들에서의 일부 후보 기술들은 멀티-홉 릴레이, MIMO(다중 입력 다중 출력) 안테나 기술들, 스펙트럼 집계, 플렉시블 스펙트럼 사용 및/또는 스펙트럼 공유, 및 셀-간 간섭(ICI) 관리를 포함한다.

이전에 언급된 바와 같이, LTE 규격의 초기 버전은 홈 및 비즈니스 환경들에서(예를 들어, 다가구 또는 사용자 빌딩들에서) 주로 사용하기 위해 설계된 작은 저전력 기지국들인 HeNB(Home enhanced-NodeB)들에 대한 요건들을 공식화할 것이다. HeNB들은 셀룰러 및 고정된 네트워크들의 커버리지 및 용량을 개선시킬 것이며, 또한, 감소한 비용으로 소비자들에게 매력적인 서비스들을 제공할 수 있다. 초기 LTE 규격은: 고정된 광대역 액세스 네트워크(예를 들어, DSL, 케이블 모뎀 등)을 통한 EPC(Evolved Packet Core)에의 보안 접속, 라이센싱된 스펙트럼들 내에서의 EPC 조정된 동작, (적용가능한 경우 서비스 연속성을 포함하는) 풀 이동도 성능, 및 HeNB에 의해 제공되는 무선 자원들에 대한 호스팅 담당 액세스 제어(호스팅 담당은 HeNB의 소유자들 및 운용자들을 포함할 수 있음)를 포함하는 HeNB들의 몇몇 중요 특성들을 식별하지만, 이들 특징들이 본 발명의 다양한 양상들을 구현하는 요건이 아니라는 점이 이해될 것이다.

펨토셀 밀집( crowding )

일 예시적인 사용의 경우에서, 모바일 폰 또는 다른 사용자 장비(UE)의 사용자는 구내(예를 들어, 아파트, 작은 상가, 법인 기업, 병원 등) 내에 HeNB를 배치함으로써 자신의 무선 커버리지를 증대시키기를 원할 수 있다. 일 시나리오에서, 사용자는 DSL, T1, ISDN, DOCSIS, 마이크로파 링크, 또는 HeNB를 운용자의 코어 네트워크에 접속시키기 위한 다른 이러한 접속을 사용한다. HeNB들 및 다른 펨토셀 타입 디바이스들은 운용자 및 사용자 모두에게 이익을 준다. 사용자는 개선된 옥내 네트워크 커버리지 및 증가한 트래픽 스루풋 성능들로부터 이익을 얻는다. 또한, 개선된 라디오 링크 품질(즉, 개선된 신호 대 잡음 비(SNR))로 인해 전력 소모가 감소할 수 있으므로, 사용자의 UE는 더 긴 스탠바이 배터리 수명을 가질 것이다. 네트워크 운용자는 추가적인 네트워크 커버리지 영역을 획득한다(예를 들어, 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함되며 RAN3#61bis 및 RAN3#62 - Chapter 4.6. 3GPP 문헌 번호: R3-083577에서 합의된 기술 표준 TS 36.300로 변경되는, 전체가 여기에 참조로 포함되는 3GPP 기술 보고서 TR 25.820, "3G Home Node B Study Item Technical Report" v100(릴리즈 8)를 참조하라). 마지막으로, 홈 사용자 및 네트워크 운용자 모두, 인프라구조 업그레이드를 위한 더 큰 네트워크 성능들 및 요건들과는 무관하게, 셀룰러 장비 기술 개선들을 완전히 이용할 수 있다.

불행히도, 앞서 주지된 바와 같이, 네트워크 관리 이슈들은 사용자 제어 펨토셀 동작의 예측불가능성으로 더욱 복잡해진다. 펨토셀들은 지리적으로 랜덤하게 분산될 수 있다. 또한, HeNB들은 휴대가능하며, "노마딕(nomadic)" 사용을 위해 적응될 수 있는데, 예를 들어, 사용자는 HeNB를 하루는 자신의 아파트에서, 그 다음날에는 출장시 호텔에서 동작시킬 수 있다. 추가적으로, 펨토셀들은 항상 동작하고 있지는 않다. HeNB는 사용자 재량으로 예측불가능하게 파워 온 또는 오프될 수 있다(예를 들어, 밤에 또는 사용자가 존재하지 않을 때 스위치 온 및 오프된다). 또한, 펨토셀들은 인구 밀도에서 광범위하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 HeNB들은 아파트 또는 호텔에서 동시에 동작할 수 있는 반면, 홈 사용자는 별개로 단일 HeNB를 사용할 수 있다.

도 4는 일 예시적인 "랜덤화된" HeNB 배치(400), 및 HeNB들의 랜덤 분포가 야기할 수 있는 잠재적 "밀집" 문제들을 예시한다. 아파트 빌딩은 가변적인 수의 접속된 사용자 장비(UE)들(112)을 가지고 전체에 걸쳐 위치되는 몇몇 HeNB들(402)을 가진다. 각각의 HeNB(402)는 다른 HeNB들과 간섭할 수 있는 잠재적 커버리지 영역을 가진다. 이러한 예시적인 경우에서, 제1 HeNB(402A)는 사용자들을 서빙하지 않으며, 따라서, 동작할 매우 적은 스펙트럼을 요구하는 반면, 제2 HeNB(402B)는 다수의 사용자들을 서빙하며, 상당량의 스펙트럼을 요구할 수 있다. 이상적으로, 제2 HeNB(402B)에는 제1 HeNB(402A)보다, 전체 스펙트럼 자원들의 더 큰 부분들이 할당되어야 한다.

현재 LTE 규격들은 스펙트럼 할당을 위한 어떠한 방법들도 사전-가정하지 않는다: 그러나 결과적으로, 네트워크 운용자는, 자신이 선택한 스펙트럼 할당을 자유롭게 관리할 수 있다. 예를 들어, 제1 네트워크 운용자는 동일한 주파수 대역을 모든 eNodeB들(106)(또는 HeNB들(402))에 할당할 것을 선택할 수 있는 반면, 제2 네트워크 운용자는 각각의 eNodeB(또는 HeNB)에 별개의 주파수 대역을 할당할 수 있다. HeNB들은 주위 네트워크의 스펙트럼 할당에 순응하도록 유연하게 적응해야 한다.

따라서, HeNB들(402)의 성공적 배치를 위한 주요 이슈들 중 하나는 HeNB에 의해 생성되는, 이웃 매크로셀들(예를 들어, NB들, eNB들(106)) 및 이웃 펨토셀들(예를 들어, HNB들, HeNB들 등)에 대한 간섭의 회피(스펙트럼 관리)이다. 임의의 상당 수의 HeNB들(402)에 대한 스펙트럼 관리는 여러 이유들로 인해 네트워크 운용자의 관점에서는 비용이 많이 든다. 먼저, 큰 영역들 상의 많은 사용자들에게 서비스를 제공하는 표준 eNB들과는 달리, HeNB들(402)은 (심지어, 아파트 빌딩과 같은 "밀집" 애플리케이션에서도) 상대적으로 작은 수의 사용자들에 대해 효과적인 매우 포커싱되고 로컬화된 영역들을 가진다. 실제로, HeNB들에 대한 스펙트럼의 할당은, HeNB들이 일반적으로 대부분의 시간에서 미사용됨에 따라, 종종 드물게(sparingly) 이루어져야 한다. 둘째, 정적 환경을 가지는 고정된 구조들인 eNB들과는 달리, HeNB들은 지속적으로 또는 주기적으로 변경하는 물리적 및 사용 환경들을 가질 수 있다; 따라서, HeNB들에 대한 스펙트럼 관리는 네트워크 운용자의 오버헤드에 더하여 일정하고 중요할 수 있다.

HeNB들(402)의 큰 스케일의 배치 시나리오들에서, 수백 개의 HeNB들은 단일 매크로셀의 커버리지 내에 배치될 수 있다. EPC(104)는 HeNB들(예를 들어, 무선 자원 설정, 관리, 간섭 조정 등)을 제어한다; 그러나, 중앙 프로세싱 요건들은 EPC에 대한 상당한 부담을 제시한다. 또한, 엄청난 양의 시그널링은 EPC와 복수의 HeNB들 사이의 인터페이스를 채우거나 막을 수 있다. 상대적으로 빈번한 전송들(심지어, 매우 단순하거나 낮은 대역폭일 때, 예를 들어, 전력 제어 커맨드들의 전송)은 다수 번 통제하기 힘들게 될 수 있다.

심지어 HeNB/EPC 통신들의 작은 최적화들이 엄청난 효율성 영향들을 가질 수 있다. 이러한 목적들을 위해, 특히, HeNB들(402)의 자가-조정 동작을 가능하게 하기 위한 개선된 방법들 및 장치가 여기에 개시된다. HeNB들의 자가-조정 동작은 EPC(104)의 요구된 프로세싱(실제로, 프로세싱을 HeNB들 또는 다른 프록시 엔티티들에 분배하는 것)을 감소시키고, EPC와 HeNB 사이의 시그널링을 최소화한다.

또한, 독립형 또는 애드 혹 모드가 여기에 개시된다. 유리하게는, 이러한 독립형 동작은 EPC와의 어떠한 통신(또는 구성에 따라 적어도 매우 드문 통신)도 요구하지 않으며, 이에 의해, 전체 네트워크 오버헤드를 추가로 감소시킨다.

HeNB들(402)의 이러한 감소된 통제 동작은 매우 다양한 배치 시나리오들에서, EPC(104) 및 HeNB들 모두에 대해 유리할 수 있다. 예를 들어, 자가-조정 동작은 HeNB들의 노마딕 사용(예를 들어, 일시적으로 또는 지리적으로 상이한 영역들에서 동작됨)에 의해 야기되는 설정 이슈들을 감소시킬 수 있다; 노마딕 HeNB는 설정 이슈들을 해결하기 위해 "홈에 호출"하도록 요구되지 않을 것이며, 오히려, 상기 설정 이슈들을 실질적으로 자체적으로 해결할 수 있다. 또다른 예에서, 자가-조정 동작은 HeNB들의 라이센싱된 또는 라이센싱되지 않은 스펙트럼이 많은 운용자들 사이에서 공유될 때(즉, 단일 담당이 전체 스펙트럼을 제어하지 않음) 스펙트럼 효율성을 개선할 수 있다. 또다른 예에서, 애드 혹 네트워크들은 운용자의 코어 네트워크에 대한 상호 접속이 전혀 없이 자유롭게 동작할 수 있다.

자가-조정 및 애드 혹 펨토셀들

후속 내용은 여기서 개시된 본 발명의 하나 이상의 유용한 양상들을 예시하는 2가지 예시적인 시나리오들을 기술한다.

제1 예시적인 시나리오에서, 적어도 제1 네트워크 제어 동작 모드와 자가-조정 동작 모드 사이에서 스위칭할 수 있는 자가-조정 펨토셀이 개시된다. 동작 모드의 스위칭은 예를 들어, (i) 근처(예를 들어, 규정된) 인근에 있는 활성 펨토셀들의 수, (ii) 실제 또는 예견된 네트워크 로드, (iii) 사용에 관한 통계치들, 및/또는 (iv) 스펙트럼 고려사항들(예를 들어, 다른 운용자들과 공유된 RF 스펙트럼, 할당/사용에 대한 제약들 등)과 같은, 하나 이상의 상이한 인자들에 기초한다.

자가-조정 동작 동안, 펨토셀은 더 큰 셀룰러 네트워크 내에서의 순응을 유지하기 위해 하나 또는 다수의 제한들을 수신할 수 있다. 이들 파라미터들은 등록 프로시져 동안, 또는 다른 시간들에서(그리고 심지어 프록시 노드와 같은 다른 엔티티들을 통해) 코어 네트워크로부터 펨토셀로 시그널링될 수 있다. 예시적인 파라미터들은 예를 들어, 캐리어 주파수들, 허용된 대역폭 사이즈들, 최대 허용된 동작 시간, 최대 허용된 전송 전력 등을 포함할 수 있다. 펨토셀은, 코어 네트워크와의 추가적인 교환들 없이, 순응적 동작(예를 들어, 주파수 범위들, 대역폭들, 동작 길이 등)을 위해 자신의 무선을 자율적으로 설정한다. 또한, 동작 동안, 펨토셀은, 코어 네트워크와의 추가적인 교환들 없이 순응적 범위들 내에서, 자신의 무선 동작을 동적으로 변경할 수 있다. 이러한 자율적 재구성은, 펨토셀과 모바일 가입자 사이의 설정된 호출의 서비스 품질이 예상외로 저하될 때, 유용할 수 있다. 일부 경우들에서, 펨토셀은 업데이트된 파라미터들(예를 들어, 타이머의 만료 이후, 또는 주기적으로 트리거링된 리프레시들, 이벤트 관련 트리거들 등)에 대해 코어 네트워크에 재등록할 수 있다.

제2 예시적인 시나리오에서, 펨토셀은 제3 애드 혹 네트워킹 모드로 추가로 스위칭될 수 있는데, 즉, 코어 네트워크로부터 완전히 분리되어 동작할 수 있다. 애드 혹 네트워크 동작에서, 펨토셀의 동작은 호스팅 담당에 의해 수동으로 구성되거나 또는 일부 경우들에서, 운용자에 의해 미리 정의된다. 예시적인 파라미터들은 전술된 항목들: 캐리어 주파수들, 허용된 주파수 사이즈들, 최대 허용된 동작 시간, 최대 허용된 전송 전력 등을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 예시적인 시나리오들에서, 코어 네트워크와 펨토셀 사이의 통신이 크게 감소한다. 따라서, 코어 네트워크는 자신의 전체 프로세싱 오버헤드를 최소화시킨다. 코어 네트워크는 각각의 펨토셀을 추적, 관리 또는 제어할 필요가 없다(또는 특정 구현예들에서, 이러한 추적, 관리 및 제어는 종래 기술의 방식들에 비해 실질적으로 감소한다). 이러한 감소한 통제 동작은 펨토셀들의 크게 개선된 노마딕 사용 및/또는 공유된 스펙트럼 배치들에 대한 원동력을 제공하는데, 즉, 본 발명에서 가능해지는 펨토셀은 코어 액세스 통제를 지속적으로 요구하지 않고, 간헐적인 또는 불안정한 환경들에서(예를 들어, 노마딕하게, 또는 공유된 스펙트럼 배치들에서) 동작할 수 있다.

여기서 개시된 다양한 실시예들이 네트워크 제어 및 완전한 자가-조정 동작의 상황 내에서 기술되지만, 펨토셀을 배치하는 네트워크 운용자에 의해 요구되는 경우, 본 발명에 부합하는 다양한 등급들 또는 레벨들의 자율성(예를 들어, 완전히 자율적인, 특징 "A"에 대해서는 부분적으로 자율적이지만 특징 "B"에 대해서는 자율적이지 않은 등)이 참작된다.

방법들

이제 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 펨토셀들의 감소한 통제 설정 및 동작에 대한 일반화된 방법(500)의 일 예시적인 실시예가 기술된다.

방법(500)의 단계(502)에서, 동작 모드를 결정하기 위해 유용한 하나 이상의 표시들이 식별된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 표시들은 펨토셀로부터 패치(fetch)된다. 예를 들어, 이러한 표시들은, 예를 들어(그리고 제한 없이): (i) 활성인 이웃 매크로셀들 및/또는 펨토셀들의 존재 또는 계획된 사용, (ii) 검출된 또는 예상된 네트워크 로드, (iii) 이웃 셀들의 동작 시간에 관련된 검출된 또는 예상된 통계치들, (iv) 검출된 또는 예상된 RF 스펙트럼의 하나 이상의 특성들(예를 들어, 로컬 제한들, 다른 네트워크 운용자들로부터의 근처 셀들, 라이센싱된/라이센싱되지 않은 사용, 레일리(Rayleigh) 또는 다른 페이딩 특성들 또는 변형들(예를 들어, 주파수의 함수로서) 등), 및/또는 (v) 펨토셀 특정 정보(예를 들어, 고려하에서의 셀의 예상된 동작 시간, 펨토셀의 하나 이상의 성능들, 운용자 계정(account) 정보, 현재 위치, 펨토셀 ID 등)를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 이러한 표시들은 펨토셀 초기화 동안 송신 또는 수신될 수 있다. 예를 들어, 도 6은 네트워크에의 초기 등록 이벤트 동안 HeNB(402) 및 EPC(106) 사이의 일 예시적인 간략화된 메시지 교환(600)을 예시한다. HeNB 등록 프로시져는 HeNB가 특정 IP 어드레스에서 사용가능함을 EPC에 통지한다. 단계(602)에서, HeNB는 EPC에 등록 요청(RR) 메시지를 송신한다. RR 메시지는 위치 정보(예를 들어, 검출된 매크로셀 신원들, GPS의 사용을 통한 지리적 좌표들, IP 어드레스), 및 HeNB의 신원을 포함한다. 그러나 엔티티들 사이에서 전술된 표시들을 송신하기 위한 다른 메커니즘들은, 예를 들어, 다른 설정된 시그널링 프로토콜들을 통해, 제3 담당(예를 들어, 펨토셀-대-프록시-대-EPC)을 통해, 등의 식으로 본 발명에 부합하도록 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다.

다시 도 5를 참조하면, 단계(504)에서, 복수의 모드들로부터 동작 모드가 선택되며, 여기서, 펨토셀에 대한 선택된 동작 모드는 단계(502)에서 식별된 하나 이상의 표시들에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다. 일 실시예에서, 복수의 모드들은 적어도 제1 모드 및 제2 모드를 포함하고, 여기서, 제1 모드 및 제2 모드는 요구되는 능동 네트워크 통제의 레벨 또는 타입과는 상이하다. 일 예시적인 변형예에서, 동작 모드는 3개의 사용가능한 모드들: (i) 네트워크-조정, (ii) 자가-조정, 및 (iii) 애드 혹 동작 중에서 선택될 수 있다.

애드 혹 동작은 가입자들에게 셀룰러 액세스를 제공하며, 여기서 셀은 네트워크에 "커플링"되지 않는다; 예를 들어, 셀은 내부적으로 자신의 고유한(its own) 주파수를 선택하고, 자신의 고유한 타이밍을 가질 수 있는 등의 식이다.

자가-조정 동작은 유리하게는 펨토셀로 하여금 상당한 네트워크 통제를 요구하지 않고 하나 이상의 셀룰러 가입자들에 대한 서비스 제공(provision)을 가능하게 한다; 자가-조정 셀은 네트워크로부터 하나 이상의 자가-조정 파라미터들을 수신한다. 이들 자가-조정 파라미터들은 동작을 자체 통제하기 위해 펨토셀에 의해 자율적으로 사용된다. 자가-조정 파라미터들은 코어 네트워크로부터 유래하여, 코어 네트워크로 하여금 동작 계획에 따라 펨토 셀의 동작을 제한 또는 "형성(shape)"(소정 정도로)하거나, 또는 최대 스펙트럼 액세스 등과 같은 다른 목적들을 달성할 수 있게 한다.

네트워크-조정 동작은 펨토셀로 하여금 기존 셀룰러 네트워크의 확장에 따라 하나 이상의 셀룰러 가입자들에 서비스를 제공할 수 있게 한다. 펨토셀들의 네트워크 조정은 코어 네트워크에 의해 통제되며, 상당한 관리 오버헤드를 초래할 수 있다. 코어 네트워크는 펨토셀의 동작에 대한 풀 제어를 가진다.

일 실시예에서, 동작 모드들은 식별된 펨토셀 표시들에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 일 예시적인 변형예에서, 중심 네트워크 엔티티(예를 들어, EPC의 일부분)는 단계(502)에 대해 전술된 항목들(i) - (v)과 같은, 하나 이상의 식별된 표시들에 기초하여 펨토셀에 대한 동작 모드를 선택한다.

또다른 변형예에서, 중심 네트워크 엔티티는 (a) 하나 이상의 식별된 표시들, 및 (b) 자신의 고유한 "내부" 고려사항들 중 하나 이상 모두에 기초하여 펨토셀에 대한 동작 모드를 선택한다. 이들 내부 고려사항들은 예를 들어, 네트워크 혼잡, 내부 프로세싱 로드, 예상된 네트워크 부담들 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같은 용어 "내부"가, 오직 펨토셀과 관련된 고려사항들과는 대조적으로, 펨토셀의 외부에 있는 네트워크 또는 그 일부분들과 관련된 고려사항들을 제한 없이 참조한다는 점이 인지될 것이다.

예를 들어, 새로운 펨토셀이 자신의 고유한 캐리어 네트워크에 의해 동작되는 매우 많은 수의 이웃하는 활성 셀들을 식별하는 경우, 중심 네트워크 엔티티는 네트워크 조정 동작을 개시하는 것을 선택할 수 있다. 코어 네트워크는 새로운 펨토셀을 맞추기 위해 네트워크 무선 자원들을 용이하게 조율(juggle)할 수 있다. 그러나 새로운 펨토셀이 이웃 셀들의 혼합된 (즉, 자신의 고유한 캐리어 네트워크 및 또다른 캐리어 네트워크 모두로부터의) 네트워크를 식별하는 경우, 중심 네트워크 엔티티는 펨토셀에 대한 자가-조정 동작을 할당하는 것을 선택할 수 있다. 이러한 모드에서, 펨토셀의 코어 네트워크는 펨토셀의 환경에 대한 부분적인 제어를 가지지만, 펨토셀은 자신의 코어 네트워크 제어 외부의 근처 간섭에 의해 또한 영향받는다. 따라서, 펨토셀에는 자신의 요건들을 만족시키기 위해 소정량의 재량(leeway)이 승인될 수 있다. 펨토셀이 (예를 들어, 원격 위치에서 동작하는, 또는 또다른 캐리어 네트워크의 중심에서 독점적으로 동작하는 등) 자신의 고유한 캐리어의 근처 셀들을 식별하지 못하는 경우, 펨토셀 또는 중심 네트워크 엔티티는 애드 혹 동작 모드를 선택할 수 있다. 이러한 "분리" 경우들에서, 펨토셀은, 만약 존재하는 경우, 코어 네트워크에 접속하는 것으로부터 무선 자원 관리를 위한 이득을 거의 유도하지 않는다. 일반적으로, 펨토셀이 자신의 고유한 네트워크에서 분리되는 경우, 펨토셀의 고유한 네트워크는 펨토셀을 위해 사용가능한 무선 자원들에 대한 (만약 존재하는 경우) 결정권(say)을 거의 가지지 않는다. 실제로, 일부 실시예들에서, 펨토셀은 심지어 코어 네트워크에의 초기 등록을 시도하지 않을 수 있다.

또다른 예에서, 새로운 펨토셀은 기존의 캐리어 무선 액세스 네트워크 중심에서 초기화되고, 펨토셀은 (예를 들어, 설치된 트랜시버를 통해) 코어 네트워크에 무선 액세스 네트워크 로드에 대한 스캔을 제공한다. 무선 액세스 네트워크 로드가 높은 경우, 코어 네트워크는 펨토셀이 사용가능한 무선 자원들에 대해 빈번하게 중재하고 잠재적 충돌들을 관리하기 위해 네트워크 조정 모드에서 동작해야 한다는 것을 결정할 수 있다. 코어 네트워크가 검출된 무선 액세스 네트워크 로드가 적절하다고 결정하는 경우, 코어 네트워크는 불필요한 네트워크 관리 트래픽을 최소화하면서 동시에 일부 제한된 정도의 제어를 유지하기 위해 펨토셀을 자가-조정 동작에 할당할 수 있다. 코어 네트워크가 검출된 무선 액세스 네트워크 로드가 낮다고(또는 이용되지 않는다고) 결정하는 경우, 코어 네트워크는 펨토셀이 애드 혹 모드에서 동작하는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 코어 네트워크가 검출된 RF 스펙트럼 로딩에서의 변경들에 기초하여 일(day)(또는 시각(time of day))의 함수로서 펨토셀의 동작 모드를 변경하는 경우, 또는 코어 네트워크가 바람직한 동작 모드에 대한 현재 결정을 수행하기 위해 소정 시간 기간 동안 검출된 로딩을 평균 내는 경우, 전술된 선택 프로세스가 또한, 동적으로 그리고/또는 규정된 시간 기간 동안 적용될 수 있다는 점이 이해될 것이다.

또다른 예에서, 새로운 펨토셀이 초기화되지만, 코어 네트워크는 이미 내부 동작들로 과도한 부담을 받는다(overburden). 이러한 경우, 코어 네트워크는 단순히 펨토셀을 감소한 통제 설정(예를 들어, 애드 혹 또는 자가-조정 모드)으로 설정하고, 추후에(예를 들어, 내부 동작들이 결정(settle)되는 경우) 펨토셀에 대한 동작 모드의 선택을 재방문할 수 있다.

추가적인 예에서, 펨토셀 및 코어 네트워크는 각각 최적 모드의 결정에 필요한 프로세싱 데이터를 가지고 작업할 수 있는데, 즉, 각각은 결정-수행 프로세스에 기여할 수 있다. 이러한 방식은 (예를 들어, 모드를 협상하기 위해) 2개의 노드들 사이에서의 시그널링의 일시적 증가를 야기할 수 있지만, 이러한 시그널링의 증가는 모드가 선택된 경우 신속하게 감소(subside)할 것이며, 이에 의해, 이전에 기술된 바와 같은 본 발명에 의해 가능한 이득들을 더할 것이다.

전술된 예들이 예시하는 바와 같이, 다양한 실시예들에서, 동작 모드의 결정은 펨토셀, 코어 네트워크, 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다. 또한, 전술된 시나리오들 각각이 상대적으로 적은 표시들을 사용하여 수행되지만, 일부 실시예들에서, 다수의 상이한 표시들이 가중 방식 또는 펨토셀의 동작 모드를 결정하기 위한 다른 방식에서 사용될 수 있다는 점이 이해된다.

이러한 목적으로, 본 발명은 일 변형예에서, 특히, 적절한 동작 모드들 및 파라미터들의 선택에서 사용되는 표시들에 대한 적절한 가중을 결정하고 할당할 수 있는 계층적 또는 다른 가중 알고리즘의 사용을 참작한다. 수신된 표시들의 분석은 임의의 개수의 패러다임들에 기초할 수 있다; 예를 들어, 실제 집계 네트워크 활동의 실행 분석, 패턴 매칭 동작들(예를 들어, 수신된 측정들의 전형 프로파일들에의 매칭), 시간에 대한 값들의 수학적 평균 등.

펨토셀이 예를 들어, 위에서 규칙적(예를 들어, 주기적) 또는 불규칙적으로 참조된 또는 특정 이벤트들의 발생과 상호관련된 업데이트들과 같은, (새로운 측정들, 조건들의 변경 등에 기초한) 업데이트를 제공할 수 있다는 점이 추가로 이해될 것이다.

도 6의 예시된 실시예를 다시 참조하면, 단계(604)에서, EPC(104)는 HeNB(402)에 대한 액세스 제어 정책들(예를 들어, 주어진 위치에서 특정 HeNB가 동작하도록 허용되는지의 여부)을 결정하기 위해 등록 요청 메시지로부터의 정보를 사용한다. EPC가 등록 시도를 수락하는 경우, 상기 EPC는 등록 수락 메시지로 응답한다. EPC가 (예를 들어, 네트워크 혼잡, 인증되지 않은 HeNB 위치, 인증 실패 등으로 인해) 등록 요청을 거절하는 경우, 상기 EPC는 등록 거절 메시지로 응답한다(단계 606). 예시된 실시예에서, 등록 수락 메시지는 동작 모드에 대한 할당을 포함한다. 다른 실시예들에서, EPC로부터인지 또는 지정된 프록시로부터인지 또는 제3 담당 엔티티로부터인지에 대한 동작 모드를 지정하는 별개의 메시지가 송신될 수 있다는 점이 이해된다.

도 5의 방법(500)의 단계(506)에서, 펨토셀은 결정된 동작 모드에 기초하여 자신의 가입자들에게 서비스들을 제공한다. 본 발명의 일 양상에서, 서비스의 제공은 동작 모드와 함께 사용하기 위한 하나 이상의 동작 파라미터들을 이용하여 수행된다. 동작 파라미터들은, 예를 들어, 중앙 네트워킹 엔티티의 통제 동작들을 실질적으로 감소시키도록 적응된다. 일 변형예에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 플렉시블한 또는 단일 값 설정들을 포함할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, "단일 값" 파라미터들은: 부울 값(Boolean values)(예를 들어, 참/거짓), 퍼지 로직(fuzzy logic) 또는 다른 특정된 값(예를 들어, "인에이블됨", "디스에이블됨", "향상됨", "공중", "높음", "중간" 등), 수치 값들(예를 들어, 0 내지 10) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 유사하게, 여기서 사용된 바와 같이, "플렉시블한" 파라미터들은: 수치 범위들, 임계치들(예를 들어, 최대 데이터 레이트, 최소 데이터 레이트 등), 시간 특정 값들(예를 들어, 카운트 업, 카운트 다운 등), 특정된 값들(예를 들어, "데이터", "오디오", "비디오", "컨퍼런스" 등) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

예를 들어, 애드 혹 동작 모드에서, 펨토셀은 정적 최소 대역폭(예를 들어, LTE 네트워크들에서 1.4MHz)으로 제한될 수 있다. 또다른 예에서, 자가-조정 동작 동안, 펨토셀은 전체 동적 대역폭 범위(예를 들어, LTE에서 1.4MHz 내지 20MHz)를 가질 수 있다. 이러한 값들은 펨토셀이 (예를 들어, 기능성을 상당히 제한함으로써) 그 무선 액세스 네트워크 내에서 용이하게 동작하거나, 또는 (예를 들어, 펨토셀이 자율적으로 선택할 수 있는 수락가능한 값들의 범위를 제공함으로써) 그 무선 액세스 네트워크 내에서 유연하게 동작할 수 있도록 제공된다.

전술된 동작 파라미터들은 중심 네트워크 엔티티에 의해 능동적으로(actively) 할당될 수 있으며, 중심 네트워크 엔티티와는 무관하게 펨토셀에 의해, 또는 이들의 조합에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 자가-조정 동작에서, 중심 네트워크 엔티티는 적절한 값들의 하나 이상의 범위들을 제공할 수 있다. 반면, 애드 혹 동작에서, 펨토셀은 하나 이상의 디폴트 동작 파라미터들을 내부적으로 검색할 수 있다. 또다른 애드 혹 구현예에서, 펨토셀은 즉각적인 무선 액세스 네트워크 환경들을 관측함으로써(즉, 자신의 고유한 코어 네트워크로부터의 보조 없이) 하나 이상의 수락가능한 동작 파라미터들을 식별할 수 있다. 또다른 애드 혹 구현예에서, 동작 파라미터들은 펨토셀의 호스팅 담당에 의해(예를 들어, 사용자 인터페이스 또는 다른 입력을 통해) 설정될 수 있다. 적절한 동작 파라미터들을 식별하는 수많은 다른 방법들이 본 개시물이 주어지는 분야에서의 당업자에 의해 용이하게 인지된다.

일 실시예에서, 펨토셀은 하나 이상의 식별된 동작 파라미터들에 기초하여 자신의 가입자들에게 서비스를 자율적으로 제공한다. 이러한 자율적 관리는 하나 이상의 가입자 목적들(예를 들어, 데이터 레이트들, 레이턴시, 스루풋 등)의 분석 및 하나 이상의 플렉시블한 파라미터들로부터 최적의 값을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 대역폭 사이즈는 다수의 가능한 값들, 예를 들어, 1.4MHz 내지 20MHz를 가지는 플렉시블한 파라미터들일 수 있다. 대역폭 사이즈 파라미터는 오직 가능한 값들의 서브세트, 예를 들어, 1.4MHz 내지 10MHz가 허용된다는 것을 특정할 수 있다. 펨토셀은 가입자 사용의 플렉시블한 파라미터 범위 내에서 값을 독립적으로 선택한다.

선택적으로, 펨토셀은 추가로 자신의 설정을 동적으로 변경하기 위해 즉각적인 무선 환경들을 연속적으로 모니터링하거나, 동작 파라미터들을 재요청할 수 있다(단계(508). 예를 들어, 독립형 또는 자가-조정된 모드에서 동작하는 펨토셀은 추후에 적어도 자신이 네트워크 조정을 원한다고 결정할 수 있거나 또는 그 역이 성립한다. 또다른 예에서, HeNB(402)와 그것의 UE들(112) 중 하나 이상 사이에 설정된 호출의 서비스 품질이 저하되는 경우, HeNB는 품질저하를 보정하기 위해 하나 이상의 파라미터들(예를 들어, 주파수 및 대역폭)을 자율적으로 재선택할 수 있다.

이러한 모니터링은 예를 들어, 이웃 활성 매크로셀들 및/또는 펨토셀들에 대한 활동 변경들의 검출, 검출된 네트워크 로드에 대한 변경들, 이웃 셀들의 동작 시간에 관련된 통계치들 및/또는 검출된 스펙트럼의 하나 이상의 특성들에 대한 변경들, 고려 중인 셀의 예상 동작 시간, 펨토셀의 하나 이상의 성능들에 대한 변경, 운용자 계정 정보에 대한 변경들, 현재 위치에 대한 변경들, 펨토셀 ID 등을 포함할 수 있다.

예시적인 LTE Home eNodeB ( HeNB ) 방법들

도 7은 LTE 무선 액세스 네트워크(RAN) 내에서 동작하는 HeNB(402)에 대한 일 예시적인 동작 모드 선택 프로세스(700)를 예시한다. 이러한 실시예에서, EPC(104)는 HeNB 동작에 대한 후속하는 구성 모드들:(1) 네트워크 조정 모드, (2) 자가-조정 모드, 및 (3) 애드 혹 모드를 선택할 수 있다. 그러나 더 많거나 더 적은 모드들이 본 발명에 부합하여 사용될 수 있으며, 전술 내용은 단지 더 넓은 원리들을 예시할 뿐이라는 점이 인지될 것이다. 또한, 각각의 모드는 하나 이상의 "서브 모드들" 또는 이들에서의 옵션들을 가질 수 있으며, 이는 하나 이상의 선택 기준들 또는 고려사항들에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 일 변형예에서, 적절한 서브-모드는, 수신되거나 검출된 다양한 파라미터들에 기초하는 계층적 선택 로직에 따라 선택된다.

도 7의 실시예에서, HeNB(Home eNodeB)(402)는 네트워크 운용자에 상주하는 EPC(Evolved Packet Core)(104)에 등록 요청 메시지에 포함된 무선 측정들의 제1 세트를 제공한다. 측정치들은 검출된 이웃 셀 ID들, 지리적 위치(예를 들어, GPS 좌표들), 다른 운용자들의 근처 무선 네트워크들 등 중 하나 이상을 포함한다. 또한, HeNB는 또한 자신의 고유한 IP 어드레스, 성능 정보, 사용 통계치 등을 제공할 수 있다.

수신된 표시들에 기초하여, EPC(104)는 HeNB의 등록 요청을 수락하거나 거절한다. EPC가 HeNB의 요청을 수락하는 경우, EPC는 추가로 동작 모드(예를 들어, "네트워크 조정", "자가-조정", "애드 혹"), 및 하나 이상의 동작 파라미터들의 지정을 제공한다. 동작 파라미터들은 펨토셀에 의해 사용될 하나 이상의 캐리어 주파수들에 대한 지정 및/또는 이에 대한 제한의 지정, 하나 이상의 대역폭 사이즈들에 대한 지정 및/또는 이들에 대한 제한의 지정, 시간 제한들 및 무선 전력 제한 등을 포함할 수 있다.

전술된 표시들, 파라미터들 및 구성 모드들의 설정이 LTE 구현예들에 특정되지만, 전술 내용 중 임의의 것이 다른 구현예들에서 또는 다른 기술들과의 사용을 위해 증대되거나 배제될 수 있다는 점이 용이하게 이해된다.

제1 단계(702)에서, HeNB(402)가 먼저 파워 온되고, 펨토 셀 내의 내부 설정들이 초기화된다. 내부 설정들의 초기화는 일반적으로, 소프트웨어의 부팅 및 펨토셀 자체 내의 하드웨어 설정의 임의의 재설정을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 초기화 단계(702)는 완전히 불필요할 수 있다는 점이 이해된다. 예를 들어, 일부 경우들에서, 펨토셀이 이미 (예를 들어, 주기적 스캔, 사용자 개시 리프레시 스캔 동안 등) 초기화되었을 수 있다는 점이 이해된다.

단계(704)에서, HeNB(402)는 동작 모드 선택에 대한 관련 정보를 수집한다. 일 예시적인 실시예에서, HeNB는 현재 무선 자원 이용의 스캔을 수행한다. HeNB는 오직 모든 자원들의 서브세트만(예를 들어, 오직 바람직한 네트워크 운용자에 의해 사용되는 자원들, 네트워크의 일부분, 주파수 스펙트럼의 일부와 같은 자원 "공간"의 일부분, 특정 확산 코드를 가지는 특정 시간 인스턴스에서의 특정 주파수 범위 등)을 스캔할 수 있거나, 또는 HeNB 동작 동안 사용될 수 있는 모든 자원들의 전체 스캔을 수행할 수 있다.

일 구현예에서, HeNB(402)는 자신의 이웃 셀들을 식별한다. HeNB는 셀 ID들에 대한 스캔을 실행한다. LTE 시스템에서, 브로드캐스트 제어 채널(BCCH)은 HeNB들 및 eNB들(106) 모두로부터 일정하게 브로드캐스트된다. BCCH는 통신 채널을 식별 및 개시하기 위해 필요한 정보를 셀에 전달하는 단방향(unidirectional) 채널이다. BCCH 전송 전력은 일정하지만, 환경 인자들(RF 간섭, 지형, 날씨-유도 또는 레일리 페이딩 등)이 신호 수신에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, BCCH의 수신된 신호 강도(예를 들어, RSSI)는 근접도의 개략적인 추정으로서 사용될 수 있다. BCCH 상에서 전송되는 파라미터들은 주파수들, 셀 ID, 전력 제어, 및 불연속적 전송(DTX) 정보의 리스팅을 포함할 수 있다. 또한, 셀이 속하는 공중 지상 모바일 네트워크 식별(PLMN ID)은 BCCH 상에서 전송되는 시스템 정보 내에 캡슐화된다. PLMN ID는 모바일 네트워크 코드(MNC) 및 위치 영역 신원(LAI)을 가지는 모바일 국가 코드(MCC)의 연접(concatenation)이지만, 이들 프로토콜들이 속성상 단지 예시적이며, 다른 프로토콜들이 본 발명에 부합하여 전술 내용과 함께 또는 전술 내용을 대체하여 사용될 수 있다는 점이 인지될 것이다.

또한, 일부 실시예들에서, HeNB는 자신의 현재 위치에 관한 특정 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, HeNB는 글로벌 위치탐색 시스템(GPS) (또는 유사한 위치 기반 시스템) 신호를 복조할 수 있다.

단계(706)에서, HeNB(402)는 네트워크 운용자의 EPC(104)에 등록을 위한 요청을 전송한다. HeNB는 초기 인증, 허가 및 어카운팅(accounting)을 위한 코어 네트워크 엔티티와의 네트워크 접속을 설정한다. 이는 선택적인 액세스 매체를 통한 접속, 예를 들어, 구리 배선, 광 섬유(예를 들어, FiOS), 케이블 모뎀 등을 통한 DSL을 통한 접속의 협상 및 설정을 포함할 수 있다. 네트워크 접속이 설정되면, 펨토셀은 EPC에 자신의 존재 및 선택적으로는 자신의 동작 상태를 통지한다. 이러한 단계를 수행하기 위해, HeNB의 일 실시예는 컴퓨터-판독가능 매체(예를 들어, HDD, ROM 또는 플래시 메모리)로부터 코어 네트워크 엔티티에 접속하기 위한 어드레스 및 프로토콜을 검색한다. 일 변형예에서, 이는 전술된 액세스 매체를 통한 TCP/IP 전송의 사용을 포함하지만, 다른 전송들 및 프로토콜들이 (예를 들어, WiMAX 또는 심지어 밀리미터 파 링크를 통해) 동일하게 성공적으로(with equal success) 사용될 수 있다.

일 예시적인 실시예에서, 보안 프로시져는 HeNB(402)가 코어 네트워크에 안전하게 접속하도록 자동으로 실행된다. 인터넷 프로토콜(IP) 보안, 인증, 및 허가를 포함하는, 일부 최소 요건들이 부과된다. 신뢰되지 않은 또는 공중 네트워크, 예를 들어, 인터넷을 통해 전달될 베어러 트래픽에 대한 IP 보안이 설정되어야 한다. 코어 네트워크에의 인증 및 등록은, 펨토셀이 유효한 디바이스이며, 자신의 신원에 대해 "위장(spoofing)"하거나 그렇지 않은 경우 코어를 속이려고 시도하지 않는다는 점을 보장한다. 펨토셀은 서비스 제공자를 통해 서비스를 제공하도록 허가되어야 한다. 예를 들어, 데이터 기밀성을 보호하도록 전송되는 데이터의 일부 또는 전부의 암호화, 및 무결성 보호를 제공하기 위한 암호화 레지듀(해시) 생성을 포함하는, 당업자들에게 공지된 다른 보안 수단들이 역시 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다.

일 예시적인 실시예에서, 수집된 관련 정보는 추가로 등록 요청 메시지와 함께 포함된다. 대안적인 실시예에서, 관련 정보는 등록과는 다른 프로세스로서(예를 들어, 또다른 현존(extant) 또는 전용 메시징 프로토콜을 통해) EPC(104)에 전송될 수 있다. 또다른 실시예에서, 정보는 추후 검색을 위해 저장될 수 있다(예를 들어, EPC는 주기적 네트워크 최적화를 위해 HeNB(402)로부터 관련 정보를 요청한다).

대안적인 실시예들에서, 수집된 관련 정보는 등록 요청을 발행하기에 앞서 평가될 수 있다. 예를 들어, HeNB(402)는, 애드 혹, 자가-조정 또는 네트워크 조정 펨토셀로서 등록해야 하는지의 여부를 우선적으로 결정하기 위해 현재 네트워크 조건들을 평가하기 위한 로직(예를 들어, 컴퓨터 프로그램 또는 알고리즘)을 포함할 수 있다. 이러한 결정(또는 추천)은 요구되는 경우, 최대 EPC까지(up to the EPC) 전달될 수 있다. 애드 혹 동작의 일부 구현예들(예를 들어, Wi-Fi 핫스폿 등)에서, HeNB는 코어 네트워크에 전혀 등록하지 않는다.

또한, 예시적인 등록 요청 메시지는 단계(704)에서 식별되는 이웃 셀들(예를 들어, eNB들(106), 및/또는 HeNB들(402))의 셀 ID들의 리스팅을 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 다른 시스템들과의 호환성을 유지하기 위해, 등록 요청 메시지는 다수의 별개의 메시지들, 예를 들어, 자원 요청을 위한 하나의 메시지, 및 검출된 셀 ID들의 리스트를 상세화하는 또다른 메시지로 분리될 수 있다. 다른 프로토콜들이 또한 본 발명에 부합하여 사용될 수 있다.

단계(708)에서, EPC(104)는 HeNB(402)에 대한 적절한 모드를 결정하고, 선택적으로는 하나 이상의 동작 제한들을 제공한다. 일 실시예에서, EPC는 전술된 3개의 사용가능한 모드들, 즉, 네트워크 조정 모드(단계(710)에서 시작함), 독립형 또는 애드 혹 모드(단계(720)에서 시작함) 및 자가-조정 모드(단계(730)에서 시작함) 중에서 선택되는 모드를 지정한다. 이들 모드들이 이제 각각 더욱 상세하게 기술된다.

네트워크 조정 동작

일 예시적인 구현예에서, EPC(104)가 네트워크 조정 동작을 지정하는 경우(단계 710), 단계 712에서, EPC는 HeNB의 이웃 셀들의 명백한 식별을 요구한다. 일 실시예에서, HeNB(402)는, 아직 그렇게 완료되지 않은 경우 이웃 eNB들(106)에 대한 스캔을 실행하도록 명령받는다(단계 714). HeNB가 자신의 이웃셀들을 식별하였고 정보를 EPC에 제공했다면, EPC는 전체 네트워크 동작을 최적화하기 위해 이웃 셀들 각각과 협력함으로써, 자원 할당 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, EPC는 HeNB에 대한 RF 스펙트럼의 미사용된 그리고 사용가능한 부분을 식별하고, 따라서 이를 할당할 수 있다. 대안적으로, EPC는 자원들을 풀거나 또는 다른 동작상의 목적들 또는 제약들을 달성하도록 동작을 조정하기 위해, 임의의 개수의 HeNB, 이웃 HeNB들, 및/또는 eNB들 또는 이들의 조합을 요구할 수 있다.

단계 716에서, EPC(104)는 HeNB(402)(및 또한 잠재적으로 식별된 이웃 셀들 중 하나 이상)에 대한 자원들을 할당한다. 단계 718에서, 셀들의 커뮤니티(community)는 EPC 할당의 이득을 가지는 동작을 재개한다. 일부 실시예들에서, EPC는 모니터링을 계속할 수 있거나(단계 750) 또는 셀 이웃 동작의 통지들을 수신할 수 있다. 다른 실시예들에서, EPC는 자신을 추가의 셀 이웃 동작으로부터 연관해제할 수 있다.

독립형 또는 애드 혹 동작

EPC(104)가 독립형 동작을 지정하는 경우(단계 720), 단계 722에서, EPC는 자신을 HeNB(402)로부터 연관해제하고, HeNB는 자신이 독립형 모드에서 동작할 수 있음을, 즉, 자신이 다른 네트워크 관리 엔티티들과는 별개로 자율적으로 동작해야 함을 상정한다.

단계 724에서, HeNB(402)는 자신이 어떤 식으로든 동작할 수 있는지의 여부를 결정한다. 예를 들어, 규제 기관에 의해 부과되는 제한들로 인해, HeNB는, 가용 자원들(스펙트럼 등)의 부족, 지리적 제한들, 및 근처 네트워크 운용자들에 의해 부과되는 제한들 등을 포함하는, 매우 다양한 이유들로 인해 동작이 금지될 수 있다. HeNB가 동작이 금지되지 않는 경우, HeNB는 동작에 대한 디폴트 설정들을 검색한다(단계 726). 이러한 디폴트 설정들은 HeNB 내에 미리 설정될 수 있거나, 또는 EPC(104) 또는 또다른 엔티티로부터 HeNB로 메시징될 수 있다. 특정 실시예들에서, HeNB는 방문 네트워크의 eNB(106)와 같은 또다른 근처 엔티티로부터 디폴트 설정들을 수신할 수 있다. 이러한 "로밍" 동작에서, HeNB는 방문 네트워크로부터 적절한 디폴트 설정들을 획득할 수 있다. 또다른 실시예들에서, HeNB는 적절한 동작 파라미터들에 대해 호스팅 담당에게 질의할 수 있거나, 또는 서버(예를 들어, 광대역 접속을 통한 웹사이트)를 통해 이들을 획득할 수 있다.

단계 728에서, HeNB(402)는 독립형 동작을 개시한다. 독립형 동작 동안, HeNB는 자신의 디폴트 설정들(예를 들어, 캐리어 주파수, 주파수 대역폭, 전송 전력 등) 내에서 서비스를 제공한다. HeNB가 일반적으로 자신의 동작 파라미터들을 변경시키려고 하지 않을 것이지만, 환경 조건들의 변경으로 인해 이들을 동적으로 수정하도록 강제될 수 있다. 방법(700)의 일 실시예에서, HeNB는 서비스 레벨이 상대적으로 안정하게 유지될 수 있도록 적어도 최소 서비스 레벨을 제공하도록 시도한다. 일반적으로, 스펙트럼의 더 작은 섹션들이 쉽게 발견되어, 너무 많은 문제점 또는 간섭 위험 없이 그 사이에서 스위칭될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, HeNB가 더 양호한 서비스를 공급하기 위해 스펙트럼의 더 큰 섹션들을 찾을 수 있지만, 이는 또한, 스펙트럼의 더 큰 인접한 섹션들이 다른 HeNB들, 또는 고정 이미터들과 같은 다른 소스들로부터 더욱 간섭을 받기 쉽다는 점에 있어서, 인지된 서비스 강건성을 감소시킬 수 있다는 점이 이해된다.

선택적으로, 단계(750)에서, HeNB(402)는 추가로 자신의 설정들을 동적으로 변경시키기 위해 자신의 성능을 모니터링하거나, 또는 EPC(104)에 대한 새로운 접속을 통해 동작 모드들 또는 파라미터들을 재요청한다.

자가-조정 동작

자가-조정 모드(단계 730)에서, EPC(104)가 자가-조정 동작을 지정하는 경우, 단계 732에서, EPC는 HeNB(402)에 동작 파라미터들을 제공하고, HeNB는 자신의 동작을 자율적으로 조정하도록 허용된다. 완전히 자율적인 독립형 동작과는 달리, 자가-조정 동작은, 업데이트된 네트워크 관리 명령어들 또는 필요한 경우 다른 유용한 데이터를 수신하고, 또한, 선택적으로 HeNB가 EPC에 다시 정보를 전송하는 것을 허용하기 위해, EPC에의 접속을 유지한다. 자가-조정 동작은 EPC 전체 네트워크 관리 부담을 감소시키면서 동시에 여전히 네트워크 동작들에 대한 상당한 제어를 제공한다.

여기서 전술된 바와 같이, EPC(104)는 플렉시블한 또는 단일 값 설정들인 동작 파라미터들을 제공할 수 있다. 따라서, 예시된 실시예의 단계 734에서, HeNB(402)는 내부적으로 동작에 대한 자신의 적절한 요건들을 결정한다. 이러한 결정은 하나 이상의 가입자 목적들(예를 들어, 데이터 레이트들, 레이턴시, 스루풋 등), 근처 환경적 관심사들, 내부 성능들 등의 분석을 포함할 수 있다. 예를 들어, EPC가 대응하는 대역폭들(1.4MHz, 5MHz, 10MHz)을 가지는 사용가능한 캐리어 범위들(f1, f3, f4) 중 한 범위를 지정하는 경우, HeNB는 범위들 각각을 독립적으로 스캔하고, 현재 네트워크 조건들(예를 들어, 밀집) 및 예상되는 사용에 기초하여 자신의 바람직한 캐리어를 식별할 수 있다.

단계 736에서, HeNB(402)는 단계 734에서 결정된 자신의 바람직한 동작 파라미터들을 사용하여 자가-조정 동작을 개시한다. 일 예시적인 실시예에서, 동작 파라미터들은 주어진 만료 날짜들/시간들이다. 동작 파라미터의 만료는 EPC(104)로부터 업데이트를 재요청하기 위해 HeNB를 트리거링한다. 다른 기준들은 예를 들어, 카운터를 포함하여, 또한 만료를 트리거링하기 위해 사용될 수 있다(예를 들어, 시간 프레임과는 무관하게 발생하는 특정 수의 이벤트들, 단일 이벤트의 발생 등).

선택적으로, 단계(750)에서, HeNB(402)는 추가로, 또한 자신의 설정들을 동적으로 변경하거나, 또는 EPC(104)에 대한 기존의 접속을 통해 동작 모드들 또는 파라미터들을 재요청하기 위해 자신의 성능을 모니터링한다.

예시적인 LTE EPC ( Evolved Packet Core ) 방법들

이제 도 8을 참조하면, 본 발명에 따라 구성된 LTE 네트워크(800)의 일 실시예가 예시되며, 상기 네트워크는 여기서 전술된 바와 같이 네트워크의 스펙트럼 자원들을 관리하기 위한 EPC(104)를 가진다. 도 8의 네트워크는 네트워크 운용자(또는 그것의 프록시)에 의해 직접적으로 제어되는 제1 중심 결정-수행 EPC(104)을 포함한다. 예시된 시스템은 또한, LTE RAN의 eNB들(106) 및 많은 HeNB들(402)을 포함한다.

일 실시예에서, 중심 EPC(104)는 매우 많은 수의 HeNB들(402), 예를 들어, 시, 구 또는 국가 내의 네트워크 운용자에 대한 대다수의 HeNB들에 대한 액세스 권한들을 제어한다. 한가지 이러한 실시예에서, 중심 EPC는 임의의 상충되는(contradictory) 자원 할당들을 해결하기 위한 최우선권(overriding authority)을 가진다.

예시적인 네트워크 내에 도시된 HeNB들(402)의 적어도 일부분은 가변적인 정도의 자율성을 가지고 동작한다. 독립형 HeNB들은 완전히 자율적이며, 기능하기 위해 네트워크 운용자로부터의 어떠한 입력도 요구하지 않는다. 자가-조정 HeNB들은 반-자율적이며, 동작 전반에 걸쳐 네트워크 운용자로부터 제한된 입력을 요구한다. 네트워크 조정 HeNB들은 EPC(104)에 완전히 커플링되며, 상당한 통제를 요구한다. 따라서, 본 발명은 완전히 균일한 것(즉, 전술된 카테고리들 중 하나의 오직 한가지 타입)에서부터 이질적인 것(전술 내용들 중 둘 이상의 혼합들)까지를 범위로 하는 네트워크들을 참작한다.

이제 도 9를 참조하면, 도 8을 참조하여 이전에 기술된 EPC 아키텍쳐의 일반화된 동작 방법(900)의 일 실시예가 이제 훨씬 더 상세하게 논의된다.

단계(902)에서, EPC(104)는 새로 도달하는 HeNB(402)로부터의 요청을 수신한다. 일 예시적인 실시예에서, 상기 요청은, HeNB에 의해 검출되는 바와 같은 근처 셀 ID들의 리스팅을 포함하는, 등록 요청을 포함할 수 있다. 디코딩된 셀 ID의 리스팅은 2개의 그룹들:(i) eNB들의 셀 ID들, 및 (ii) HeNB들의 셀 ID들로 분리된다. 매크로셀들의 셀 ID들은 요청하는 HeNB의 환경의 영구 고정물인 것으로 가정되며, 변경되지 않을 것이다. 이웃 HeNB들의 셀 ID들은 HeNB의 환경의 임시 고정물인 것으로 가정되며, 노마딕하게, 일정치 않게, 주기적으로 변경할 수 있거나, 또는 전혀 변경하지 않을 수 있다.

단계 904에서, EPC(104)는 표시된 셀 ID들에 기초하여 이전에 할당된 자원들을 식별한다. 일 예시적인 실시예에서, EPC는 각각의 eNB(106)의 스펙트럼 수신 범위(footprint) 및 HeNB들(402)의 적어도 일부분의 현재 리스팅을 보유한다. 여기서 사용되는 바와 같이, 셀의 "수신 범위"는 셀에 의해 소모되는 스펙트럼 자원들의 매핑이다. 이웃 셀들의 수신 범위들의 집계는 HeNB의 즉각적인 무선 환경들에 의해 이미 소모된 전체 자원들 중 일부분을 표시한다. EPC는, 예를 들어, 적어도 하나의 자원이 명백하게 사용가능함(예를 들어, 하나 이상의 스펙트럼 자원들이 미사용됨)을 식별할 수 있고, 하나 이상의 자원들은 잠재적으로 사용가능할 수 있고(예를 들어, 모든 자원들이 점유되지만, 하나 이상은 협상을 위해 개방됨 등), 또는 어떤 정보도 사용가능하지 않다(예를 들어, HeNB가 로밍 중임 등).

단계 906에서, EPC(104)는 구성 또는 재구성을 위한 무선 자원들을 평가한다. 일 실시예에서, 무선 자원 선택을 위한 일부 기준들은 네트워크 운용자에 의해 평가될 수 있다. 이러한 기준들은, 예를 들어, 데이터 레이트, 대역폭 소모를 최대화하거나 최소화하는 것, 다양한 HeNB들(402)에 대한 가변적인 레벨들의 서비스 품질(QoS)을 지원하는 것, 특정 보안 요건들을 유지하는 것, 수익 또는 이득을 최대화하는 것 등을 포함할 수 있다. 추가로, 이러한 기준들은 HeNB 운용자/소유자 및 셀룰러 네트워크의 운용자 사이의 계약에 의존할 수 있다. 예를 들어, 저예산 요금(예를 들어, 주거)을 가지는 HeNB는 예를 들어, 오피스 빌딩에 대한 비즈니스 요금을 가지는 HeNB에 비해 더 작은 대역폭을 획득한다. 일 구현예에서, 한 영역 내에서 eNB들(106) 및 HeNB들 사이에 공유되는 제한된 데이터 파이프는 우선적으로 eNB들에 서빙될 수 있으며, 따라서, HeNB들에는, 다르게는 오직 낮은 네트워크 사용기간 동안만 높은 데이터 레이트들을 지원하기 위한 자원들이 할당될 수 있다.

또다른 예에서, EPC(104)는 특정 eNB(106)가 자신의 근처에 너무 많은 HeNB들(402)을 가질 수 있음을 결정할 수 있고, EPC는 해당 eNB의 일반적인 근처에서의 주파수를 요청하는 추가의 HeNB들을 서비스하는 것을 거절할 것을 선택할 수 있다.

또다른 예에서, EPC(104)는 이웃 HeNB들(402) 중 하나 이상이 새로운 HeNB에 대한 공간을 만들도록 재구성될 수 있음을 결정할 수 있다. EPC는 HeNB들에 새로운 동작 파라미터들을 전송할 수 있거나, 이웃 HeNB의 모드들 중 하나 이상을 리셋할 수 있다(예를 들어, 자가-조정 HeNB를 네트워크 조정 HeNB로 변경함)

또다른 예에서, EPC(104)는 요청 HeNB에 대한 근처 셀들 중 어느 것도 자신의 제어하에 있지 않으며, 따라서, HeNB(402)가 로밍 중이라고 결정할 수 있다. EPC는 독립형 또는 애드 혹 동작을 위해 HeNB를 즉시 구성할 수 있다.

추가적인 예에서, EPC(104)는 사용을 위해 잠재적으로 개방되는 파라미터들의 범위를 식별할 수 있다. 예를 들어, EPC는 제1 자가-조정 HeNB(402)에 대한 이전에 예약된 자원들의 범위를 가질 수 있다. EPC는 제1 자가-조정 HeNB에 의해 어느 자원들이 점유되는지를 명백하게 알지 못할 수 있지만, 자원들이 제1 및 제2 HeNB들 모두를 적절하게 유지할 수 있다는 점은 (미리 결정된 파라미터들 또는 알고리즘들에 기초하여) 상당히 확신적일 수 있다.

방법(900)의 단계 908에서, EPC(104)는 HeNB(402)에 대한 응답을 생성한다. 일 실시예에서, 이러한 응답은 모드 할당, 및 하나 이상의 동작 파라미터들을 포함한다. 예를 들어, EPC는 네트워크 조정 모드에서 동작하기 위한 HeNB에 대한 할당, 및 동작 파라미터들의 세트를 가지고 응답할 수 있다. 또다른 예에서, HeNB는 독립형 동작에서 동작하도록 할당될 수 있다; EPC는 선택적으로 디폴트 파라미터들을 제공할 수 있거나, 또는 이들 디폴트들이 HeNB 상에 상주할 수 있거나, 심지어 전술된 바와 같이, 제3 담당으로부터 획득될 수 있다. 또다른 예에서, HeNB는 하나 이상의 동작 파라미터들을 가지는, 자가-조정 동작에 할당될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 전술된 동작 파라미터들은, 속성상 이산적인지(예를 들어, {1.4MHz, 5MHz, 10MHz...}와 같은 오직 특정하게 규정된 값들), 연속적인지(1.4MHz 내지 50 MHz, 및 그 사이의 임의의 값들), 또는 심지어 퍼지(fuzzy)인지("저", "중" 또는 "고")의 여부인, 허용가능한 파라미터들의 범위를 기술한다. 범위로부터 동작 파라미터를 선택하는 것에 응답하여, HeNB(402)는 선택된 파라미터(예를 들어, 선택된 캐리어 주파수 등)를 표시하는 메시지를 리턴시킨다. 이러한 응답은 또한 향후 네트워크 계획을 위해 사용될 수 있으며, "명백한" 수신 범위로 간주될 수 있다. 대안적인 변형예에서, HeNB는 선택된 파라미터들을 표시하는 응답을 제공하지 않고, EPC(104)는 "소프트" 수신 범위(즉, 명백하게 존재하지만, 동작 파라미터들에 기초하여 변경될 수 있는 것)를 유지한다. 또다른 실시예에서, 동작 파라미터들은 수신측 HeNB에 대한 직접적 할당들(예를 들어, 또한 "명백한" 수신 범위)을 포함할 수 있다.

일부 경우들에서, EPC(104)는 하나의 HeNB(402)를 또다른 HeNB보다 우선적으로 서빙하기 위해 자원들을 비대칭적으로 할당할 것을 선택할 수 있는데, 예를 들어, 비즈니스 목적들 또는 수익/이득 최적화를 달성하기 위해 유용할 수 있다. 이러한 비대칭 할당에 대한 요구는 또한 다양한 HeNB들에 의해 제공되는 정보 또는 관측된 데이터에 기초하여 EPC에 의해 추론될 수 있다. 예를 들어, 2개의 HeNB들이 동일한 듀레이션 동안 모두 동작하지만, 하나가 특성상 또는 이력상 다른 하나보다 훨씬 더 적은 로딩을 전달하는 경우, 과거 사용 패턴이 미래 주기들 동안 반복될 것이라는 가정 하에, 더 많이 로딩된 HeNB에 추측 방식으로 더 많은 자원들이 할당될 수 있다. 추론이 부정확한 경우 이러한 할당들은 동적으로 변경될 수 있다; 예를 들어, "적게 로딩된" HeNB에 대한 로딩은 지속적 방식으로 급격히 증가한다.

단계 910에서, EPC(104)는 내부 테이블 또는 새로운 HeNB 셀 ID를 가지는 다른 데이터 구조, 및 자신의 구성 정보를 업데이트한다. 일부 경우들에서, EPC는 또한 다른 영향받은 셀들을 업데이트할 수 있다. 서비스가 거절되었던 HeNB(402)에 대해, EPC는 자신의 엔트리를 기록하지 않을 것을 선택할 수 있다. EPC는 또한, 타임 스탬프, 또는 (공정한 HeNB 서비스를 보장하거나 하드웨어 또는 소프트웨어 고장들 또는 "버그"들을 식별하는 알고리즘에서 사용하기 위한) 거절 횟수를 표시하는 숫자와 함께 거절된 HeNB를 기록할 수 있다. EPC는 또한 거절된 HeNB 및 임의의 이웃 HeNB 셀 ID들을 기록할 수 있고, 따라서, 이웃 HeNB가 파워 다운되는 경우, 거절된 HeNB에는 서비스가 공급될 수 있다.

일 변형예에서, 여러 정도들의 구성 정보가 사용될 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 자원들은 할당시 "명백"할 수 있거나, 할당시 "소프트"할 수 있다. "소프트" 할당은 HeNB들(402)로 오버로드될 수 있는 반면, "명백한" 할당은 EPC(104)를 이용하여 시그널링 오버헤드가 재할당되는 것을 요구한다. 소프트 할당을 가지는 다수의 HeNB들은 충돌할 수 있지만, 충돌하는 HeNB들 간의 협상 및/또는 보상 메커니즘들이 EPC에 의한 추가적인 중재 없이 대부분의 충돌들을 해결할 수 있다.

펨토셀 장치

이제 도 10을 참조하면, 전술된 기능성을 구현하는데 있어서 유용한 예시적인 펨토셀 장치(1000)가 예시되고 기술된다. 예시된 실시예의 펨토셀 장치(1000)가 일반적으로, 구내에서 사용하기 위한 독립형 디바이스의 폼 팩터를 취하지만, 다른 폼 팩터들(예를 들어, 서버 "블레이드(blade)" 또는 카드, 동글(dongle), 루프 장착 유닛 등) 역시 예상된다. 도 10의 장치는 디지털 신호 프로세서(DSP), 마이크로프로세서, PLD 또는 게이트 어레이와 같은 프로세싱 서브시스템(1004)을 포함하는 복수의 집적 회로들, 또는 복수의 프로세싱 컴포넌트들, RF 트랜시버(들), 및 펨토셀(1000)에 전력을 제공하는 전력 관리 서브시스템(1006)을 더 포함하는 하나 이상의 기판(들)(1002)을 포함한다.

프로세싱 서브시스템(1004)은 일 실시예에서, 내부 캐시 메모리, 또는 복수의 프로세서들(또는 멀티-코어 프로세서)을 포함한다. 프로세싱 서브시스템(1004)은 바람직하게는 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 비휘발성 메모리(1008), 및 SRAM, 플래시, SDRAM 등을 포함할 수 있는 메모리 서브시스템에 접속된다. 메모리 서브시스템은 신속한 데이터 액세스를 용이하게 하기 위해, DMA 타입 하드웨어 중 하나 이상을 구현할 수 있다.

예시적인 장치(1000)는, 일부 실시예들에서, 일부 형태의 광대역 액세스를 구현할 것이다. 예시된 실시예에서, 광대역 액세스는 DSL 접속에 의해(즉, DSL 서브시스템(1010)을 통해) 제공되지만, 유선이든 무선이든 간에 다른 인터페이스들이 도시된 DSL 서브시스템(1010) 대신 또는 도시된 DSL 서브시스템(1010)과 함께 사용될 수 있다. DSL 프로세싱의 디지털 부분은 프로세서(1004)에서, 또는 대안적으로 별개의 DSL 프로세서(미도시)에서 수행될 수 있다. 또한, DSL 광대역 접속이 예시되었지만, 다른 광대역 액세스 방식들, 예를 들어, DOCSIS 케이블 모뎀, T1 라인, WiMAX (즉, IEEE 표준. 802.16), ISDN, FiOS, 마이크로파 링크, 위성 링크 등이 전술된 DSL 인터페이스를 대체할 수 있거나 심지어 전술된 DSL 인터페이스와 동시에 사용될 수 있다는 점이 당업자에 의해 인지된다. DSL은 저비용이고 일반적으로 흔하며, 인구 전반에 걸쳐 현재 널리 분포된 구리-기반 텔레포니 인프라 구조를 통해 전달된다는 장점을 가진다.

일 예시적인 실시예에서, 펨토셀 장치(1000)는 2개의 RF 모뎀 서브시스템들을 포함한다. 제1 무선 서브시스템(1012)은 펨토셀이 이웃 셀 RF 전송들(예를 들어, 매크로셀, 또는 펨토셀)을 탐색하는 것을 가능하게 한다. 제2 모뎀 서브시스템(1014)은 펨토셀이 가입자 UE에 서비스를 제공하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 2개의 서브시스템들이 요구되지 않는다는 점이 쉽게 이해된다. 예를 들어, 오직 독립형, 또는 네트워크 기반 구성만을 수행하는 펨토셀 장치는 제1 무선 서브시스템(1012)을 요구하지 않을 것이다. 또한, 일부 실시예들에서, 펨토셀이, 특히 다수의 다른 무선(air) 인터페이스들을 통해 멀티-모드 동작(예를 들어, GSM, GPRS, UMTS, 및 LTE)을 제공하기 위한 다수의 RF 모뎀 서브시스템들을 제공할 수 있다는 점이 이해된다.

제1 모뎀 서브시스템(1012)은 디지털 모뎀, RF 프론트엔드 및 하나 이상의 안테나들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 현재 예시된 컴포넌트들 중 일부(예를 들어, RF 프론트엔드)를 생략하는 것이 바람직할 수 있거나, 또는 대안적으로, 예시된 이산 컴포넌트들이 서로 병합되어 단일 컴포넌트를 형성할 수 있다. 일 예시적인 구현예에서, 제1 무선 서브시스템(1012)은 표준 LTE UE 모뎀으로서 동작한다.

제2 모뎀 서브시스템(1014)은 디지털 모뎀, RF 프론트엔드, 및 하나 이상의 안테나들을 포함한다. 다시, 일부 실시예들에서, 현재 예시된 컴포넌트들 중 일부(예를 들어, RF 프론트엔드)를 생략하는 것이 바람직할 수 있거나, 또는 대안적으로, 예시된 이산 컴포넌트들이 서로 병합되어 단일 컴포넌트를 형성할 수 있다. 단일 RF 프론트엔드가 예시적인 펨토셀 장치(1000)와 UE(112) 사이에서 예시되지만, 다수의 RF 프론트 엔드들이 다수의 동시적인 UE들 및 무선(air) 인터페이스들을 지원하거나, 대안적으로 MIMO 동작 양상들을 구현하기 위해 존재할 수 있다는 점이 이해된다.

도 10의 펨토셀 장치(1000)는 점유된 무선 자원들에서 브로드캐스트되는 셀 ID들을 스캐닝하기 위한 장치를 더 포함한다. 따라서, 무선 자원들을 스캐닝하는 역할을 하는 장치는 무선 주파수 신호를 수신하고, 이웃 셀 메시지들(예를 들어, 브로드캐스트 제어 채널(BCCH) 상에서 송신된 메시지들)을 적어도 부분적으로 복조해야 한다. 펨토셀은 셀룰러 네트워크로부터 다운링크 전력 신호를 완전히 복조하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 셀 ID를 추출하기 위해 전체 복조를 요구하지 않는 무선 시스템에 대해, 신호들은 오직 수신된 셀 ID를 추출하도록 요구되는 경우에만 복조될 수 있다.

일부 무선 네트워크들에서, 복조 프로세스를 완료하기 위해 사전-구성 데이터가 요구된다. 한가지 이러한 예시적인 실시예에서, 이러한 복조 데이터는 위치 식별에 대해 참조된다. 예를 들어, 펨토 셀은 스캔된 모바일 통신 시스템이 무선 인터페이스를 통해 실행 중인 국가의 ID(예를 들어, 모바일 국가 코드 또는 MCC)를 획득할 수 있다. 대안적으로, 펨토셀은 저장된 테이블로부터의 파라미터들의 세트 또는 하드-코딩된 파라미터들의 세트를 선택할 수 있다. 또다른 대안으로서, 펨토셀은 광대역 서브시스템을 통해 외부 엔티티(예를 들어, 네트워크 제공자, 웹 사이트, 제3 담당 서버 등)로부터 자신의 위치를 활발히(actively) 질의할 수 있다.

또한, 펨토셀은 네트워크 운용자에 상주하는 EPC(104)와 끊김없이 동작할 수 있어야 한다. 한 가지 이러한 실시예에서, 펨토셀 및 EPC는 광대역 타입 액세스 네트워크(유선 또는 무선)를 통해 접속된다. 또다른 실시예에서, 펨토셀 및 EPC는 제1 또는 제2 무선 모뎀 서브시스템(예를 들어, 셀룰러 인터페이스)을 통해 접속된다.

EPC ( Evolved Packet Core ) 장치

EPC(104)의 구현은 하드웨어 및/또는 소프트웨어에서 달성될 수 있다. 여기서 후속하여 기술되는 예시적인 실시예에서, EPC 엔티티는 컴퓨터 판독가능 매체(예를 들어, HDD, 메모리 등)에 구현되고 프로세싱 디바이스(예를 들어, 디지털 프로세서/DSP, 마이크로프로세서 등)에 의해 실행가능한 소프트웨어 내에서 구현되지만, 이는 본 발명을 실시하는 요건이 아니다.

EPC(104)는 스펙트럼 자원들의 테이블, 및 하나 이상의 셀들(예를 들어, 펨토셀들 및/또는 매크로셀들)의 그룹에 대한 이들의 사용을 관리 및/또는 저장한다. 이러한 데이터베이스는 셀 ID들을 하나 이상의 자원들에 관련시켜야 한다. 추가로, 이러한 데이터베이스는 각각의 셀에 대한 현재 동작 모드를 제공할 수 있다. 예를 들어, HeNB(402)의 초기화 동안, EPC는 셀 ID들의 리스팅을 수신하고, 소모된 스펙트럼 자원들을 표로 작성하고(tabulate), 스펙트럼의 미사용된(또는 상대적으로 미사용된) 부분들에 기초하여 새로운 HeNB에 하나 이상의 스펙트럼 자원들을 할당할 것이다.

본 발명의 실시예가 EPC 기능에 대해 로컬인 데이터의 저장을 제안하지만, 데이터의 원격 저장 역시 이용될 수 있다는 점이 이해된다. 예를 들어, 네트워크 운용자 EPC(104)는 매우 많은 수의 펨토셀들에 대한 엔트리들을 유지할 수 있다. 이러한 데이터베이스의 사이즈는 통상적으로 원격 저장 설비들에서 핸들링될 것이지만, 이는 요건은 아니며, 실제로 데이터는, 로컬이든 또는 원격이든 간에, 요구되는 경우, 2개 이상의 저장 엔티티들에 대해 분배될 수 있다.

또한, 현재 사용되는 자원들을 획득하기 위한 다수의 방법들이 이용될 수 있다는 점이 이해된다. 이러한 방법들은 예를 들어, 주기적 또는 이벤트-유도 리프레시 및 교정(reclamation) 프로시져들을 포함할 수 있다. 중요한 스펙트럼의 교정은, 특히, 이전에 할당된 펨토셀이 예상되지 않거나 "더티(dirty)"한 파워 오프 시퀀싱을 경험하는 경우(즉, 할당된 자원들의 네트워크로의 긍정적 양도가 존재하지 않는 경우), 노마딕 펨토셀 동작을 위해 중요할 수 있다. 정상 동작 동안, 네트워크 운용자는 각각의 펨토셀을 지속적으로 모니터링하지 않는다. 따라서, 펨토셀이 예상치 못하게(예를 들어, 셧다운 커맨드를 사용하는 것 대신 플러그를 뽑음으로써) 파워 오프되는 경우, 네트워크 운용자는 여전히 펨토셀이 동작 중이라고 간주할 것이다. 따라서, 일 실시예에서, 펨토셀은 열악하게 소진된 자원들을 교정하기 위해 교정 프로시져를 개시할 수 있다.

동작 동안, EPC(104)는, 수신된 자원 요청으로부터의 정보(예를 들어, 요청된 대역폭)에 기초하여, 요청 펨토셀들에 스펙트럼 자원들을 할당한다. 예시적인 실시예에서, 자원 할당에 대한 주요 입력이 펨토셀로부터 오지만, 다른 입력들이 필요할 수 있으며, 추가로 펨토셀 자원 요청을 최우선화할 수 있다는 점이 이해된다. 특정 환경들에서, EPC는 펨토셀 자원 요청이 무시될 것임을 결정할 수 있고, 이러한 자원들이 펨토셀에 할당되지 않는다. 이러한 환경은, 네트워크 부담, 비즈니스 어카운팅(예를 들어, 월별 요금청구서의 미지불), 부적절한/지원되지 않는 하드웨어, 보안, 요청 셀을 "능가하는" 더 높은 우선순위의 펨토셀들 등으로 인해 발생할 수 있다. 또한, EPC에 의해 선택된 자원 풀이 포괄적인 자원 풀이 아닐 수 있다는 점이 이해될 수 있다(이러한 제한들은 하드웨어/소프트웨어 호환성 이슈들, 보안 이슈들, 비즈니스 이슈들 등에 부과될 수 있다).

예시적인 시나리오들

이제 도 11을 참조하면, 후속하는 배치 시나리오(1100)가 본 발명의 하나 이상의 양상들을 예시하기 위해 제공된다. 매크로셀 커버리지는 LTE-어드밴스드 eNB(106)에 의해 제공된다. 4개의 Home eNodeB들(HeNB1, HeNB2, HeNB3, 및 HeNB4)(402)가 eNB의 커버리지 영역(108)에 현재 위치되며, 가입자 UE들(112)에 서비스를 동시에 제공한다. eNB는 캐리어 주파수들 f2 및 f4를 이용하여 동작하는 반면, HeNB들은 캐리어 주파수들 f1 및 f3에서 동작한다.

도 12는 추가로 LTE-어드밴스드 시스템 스펙트럼 자원 할당(1200)을 표시한다. 전체 업링크 채널들은, 공동으로 30MHz의 대역폭을 제공하는 2개의 인접하지 않은 주파수 대역들 f1 및 f2를 포함한다. 다운링크 채널들은, 공동으로 40MHz의 대역폭을 제공하는 2개의 인접하지 않은 주파수 대역들 f3 및 f4를 포함한다.

펨토셀 운용자는, 역시 매크로셀에 의해 커버리지가 제공되는 호텔 룸에 위치되는 자신의 HeNB(402)를 동작시키기를 원한다. 스위치 온 및 초기화 시에, HeNB는 DSL 접속을 통해 EPC(104)에 등록 요청 메시지를 송신한다. 상기 메시지는 HeNB의 현재 검출된 위치 정보(검출된 매크로 셀 신원, GPS의 사용을 통한 지리적 좌표, IP 어드레스) 및 HeNB의 신원을 포함한다. EPC는 HeNB의 액세스 제어를 수행하기 위해 등록 요청 메시지로부터의 정보를 사용한다. 등록 시도는 EPC에 의해 수락되고, HeNB는 등록 수락 메시지를 수신한다.

제1 시나리오(낮은 사용)

제1 예시적인 시나리오에서, EPC(104)는 새로운 HeNB의 바로 근처에 적은 개수의 활성 HeNB들(402)이 존재하며, 근처 네트워크 로드가 상대적으로 낮고, 내부 통계치들에 따라, 새로운 HeNB가 일반적으로 한 시간 미만 동안 동작함을 식별한다. 또한, EPC는 이웃 펨토셀들(즉, HeNB1 내지 HeNB4)이 자가-조정 모드에서 동작 중이며, 캐리어 주파수들 f1 및 f3이 이미 다른 운용자들과 공유됨을 식별한다. EPC가 전술된 데이터 각각을 평가한 후, 상기 EPC는 자신의 프로세싱 노력을 최소화하고, 새로운 HeNB로 하여금 자가-조정 동작에서 스스로를 통제하게 하도록 결정한다.

EPC(104)는 새로운 HeNB들(402) 등록을 수락하고, 자가-조정 모드 플래그, 캐리어 주파수들 및 대역폭들의 지정(즉, 10 MHz에서 f1 및/또는 20 MHz에서 f3), 허용된 스펙트럼(즉, "모두"), 허용된 대역폭들(즉, 1.4MHz, 3MHz, 5MHz), 최대 허용된 동작 시간(즉, 1시간), 및 최대 허용된 전송 전력(즉, 24 dBm)을 포함하는 동작 파라미터들을 전송한다.

HeNB(402)가 등록 수락을 수신하면, 새로운 HeNB는 자율적으로 자신의 동작에 대한 적절한 설정들을 선택한다. 때때로, HeNB는 또다른 HeNB(예를 들어, HeNB1)에 의해 사용되는 주파수 부분과 (완전히 또는 부분적으로) 오버랩하는 물리적 자원을 우연히 선택할 수 있다.

제1 및 새로운 HeNB들(402)이 서로 (즉, 이들의 거리 및 최대 허용된 전송 전력으로 인해) 충분히 격리되는 경우, 두 HeNB들 모두 상대방의 존재를 의식하지 않고 동작을 계속한다. 그러나 대응하는 HeNB들에 대해 설정된 호출들의 서비스 품질이 임계 레벨 미만으로 저하되는 경우(또는 관심 있는 주파수 대역들에 대한 HeNB들 중 하나 또는 둘 모두에서의 검출된 RSSI와 같은 다른 기준들이 만족되는 경우), 두 HeNB들 모두 자신의 대역폭을, 예를 들어, 5 MHz에서 3 MHz로 감소시킨다. 두 HeNB들 모두에 대한 성능이 계속 악화되는 경우, 이들은 동작을 위한 캐리어 주파수들 및 대역폭들을 자율적으로 재선택할 것이다. 이러한 재선택은 규정된 순서 또는 계층에 따르거나, 랜덤하거나, 또는 심지어 캐리어-감지/충돌 검출 타입 방식에 기초할 수 있다.

제2 시나리오(로밍 HeNB )

도 11 및 12의 네트워크를 다시 참조하면, 제2 예시적인 시나리오에서, EPC(104)는, HeNB1 및 HeNB2 모두가 네트워크 조정 동작에서 동작되며, 영구적으로 사용되는 반면, HeNB3 및 HeNB4는 자가-조정 모드에서 동작된다는 것을 결정한다. 또한, 네트워크 로드는 적정한 또는 중간 로드에서 동작한다. 새로운 HeNB(402)는 "외래" HeNB로서 식별되는데, 즉, 이것은 상이한 운용자의 네트워크에 가입 및 등록된다. 통계치들에 따라, HeNB들 각각의 평균 동작 시간은 1시간 미만이다. 마지막으로, 제1 시나리오와 유사하게, 캐리어 주파수들 f1 및 f3을 특징으로 하는 할당된 스펙트럼은 다른 운용자들(예를 들어, 셀 경계)과 공유된다.

따라서, EPC(104)는 새로운 HeNB(402)와의 상호작용을 최소화하는 것을 선호하며, 새로운 HeNB를 자가-조정 동작으로 설정한다. EPC는 새로운 HeNB 등록을 수락하고, 동작 파라미터들을 전송한다. 그러나 위의 제1 시나리오와는 달리, EPC는 추가로, 새로운 HeNB로 하여금 다른 기존의 셀들에게 악영향을 미치지 않고 동작할 수 있게 하는 일련의 동작 제한들을 설정한다.

이제 도 13 및 14를 참조하면, HeNB1 및 2에 대한 스펙트럼 할당들이 다운링크(도 13 참조) 및 업링크(도 14 참조) 방향들 모두에서 도시된다. 다운링크 방향(1300)에서, 20 MHz 스펙트럼이 각각 5MHz인 4개의 자원 블록 그룹(RBG)들로 분할되며, 여기서 RBG1 및 RBG3은 각각 HeNB1 및 HeNB2에 할당된다. 유사하게, 업링크 방향(1400)에서, 10MHz 스펙트럼은 각각 3MHz인 3개의 RBG들로 분할된다. RBG1 및 RBG2는 각각 HeNB1 및 HeNB2에 할당된다.

제1 시나리오에서와 같이, HeNB(402)는 자가-조정 모드 플래그, 캐리어 주파수들 및 대역폭들의 지정(즉, 10MHz 에서 f1 및/또는 20MHz에서 f3)을 이용하여 시그널링된다. 또한, HeNB는 다운링크 수신에 대한 RBG2 및 RBG4, 및 업링크 전송에 대한 RBG3 내에서의 동작에 제한된다. 시그널링된 주파수 스펙트럼 내에서의 사용을 위해 HeNB가 허용되는 대역폭 사이즈들은 1.4 MHz, 3 MHz, 및 5 MHz에 제한된다. 또한, HeNB는 겨우 1시간의, 그리고 20 dBm의 최대 전송 전력의 동작에 제한된다.

HeNB(402)가 이들 파라미터들을 수신하면, HeNB는 자신의 동작에 대한 적절한 설정들을 자율적으로 선택한다. 제1 시나리오와 유사하게, HeNB는 자신의 이웃셀들로부터의 분리를 자율적으로 모니터링할 것이다. 성능이 악화되면, 새로운 HeNB는 동작을 위한 캐리어 주파수들 및 대역폭들을 자율적으로 재선택할 것이다.

비즈니스 방법들 및 규칙들 엔진

전술된 네트워크 장치 및 방법들이 다양한 비즈니스 모델들에 용이하게 적응될 수 있다는 점이 인지될 것이다. 예를 들어, 한가지 이러한 모델에서, 서비스 제공자/네트워크 운용자는 프리미엄 또는 더 높은 계층 소비자들을 위한 인센티브를 지불하려는 소비자들에게 (예를 들어, 여기서 전술된) 향상된-성능 펨토셀(enhanced-capability femtocell)을 제공할 수 있다.

또다른 패러다임에서, 특히, 자신의 가입 레벨, 사용 레이트, 지리적 위치 등에 기초하여, 또는 심지어 네트워크 운용자로부터의 고려사항들 대신(예를 들어, 이들이 네트워크 제공자 정책들에 따라 펨토셀을 동작시키는 경우 월별 서비스 요금의 감소 또는 환불), 이러한 향상된-성능 펨토셀들을 수신하도록 특정한 제휴(strategic) 사용자들이 선택될 수 있다.

또한, 전술된 네트워크 장치 및 방법들은 기본 비즈니스 규칙 "엔진"에 따른 동작에 용이하게 적응될 수 있다. 이 비즈니스 규칙 엔진은, 예를 들어, 소프트웨어 애플리케이션 및/또는 하드웨어를 포함할 수 있고, 일 실시예에서, 코어 네트워크에서의 별개의 엔티티로서, 또는 대안적으로, 코어 네트워크 또는 (EPC(들)를 포함하는) 다른 네트워크 관리 프로세스에 상주하는 기존의 엔티티 내에서 구현된다. 일 구현예에서, 비즈니스 규칙 엔진은 펨토셀로의 자원 할당이 네트워크 사용자 경험에 부정적으로 영향을 미치지 않도록(예를 들어, 다운로드 둔화, 호출 또는 세션 설정에서의 레이턴시 등), 하나 이상의 사용자 동작 펨토셀에 자원들을 제공하는 것과 연관된 수익 및/또는 이득 내포(implication)들, 또는 지리적으로 고정된 기지국들을 통해 네트워크 상의 사용자들에게 제공될 수 있는 서비스들을 고려한다. 따라서, 예시적인 비즈니스 규칙 엔진은, 네트워크 운용자에 대한 하나 이상의 경제적 또는 동작상의 목적들을 달성하기 위해, 위의 방법들에서 기술된 특정 단계들에서, 시스템의 동작을 수정할 수 있다.

예를 들어, 자원들(예를 들어, 주파수 스펙트럼)에 대한 펨토셀로부터의 요청의 평가는 증가한 비용, 수익, 및/또는 다양한 할당 옵션들(요청 펨토셀로의 할당, 또는 요청의 거절 및 또다른 펨토셀, 또는 고정적 기지국으로의 할당)과 연관된 이득의 분석을 포함할 수 있다. 이들 "비즈니스 규칙들"은 예를 들어, 자원 요청 시간에서 부과되고, 이후, 소정 시간 기간 동안(또는 이벤트 트리거링 및 재평가가 발생할 때까지), 또는 대안적으로, 주기적이거나 심지어 랜덤화되거나 통계적인 모델에 따라 유지될 수 있다. 또다른 변형예에서, 자원들을 소유하는 담당은 비즈니스-관련 결정들을 수행하는 작업을 부여받는다.

또다른 대안으로서, 펨토셀에는, 클라이언트 디바이스(예를 들어, UE)와 펨토셀 사이의 비즈니스 모델에 관련된 비즈니스 또는 동작 결정들을 분석하고 수행하도록 구성되는 로직(예를 들어, 배포된 소프트웨어 애플리케이션의 클라이언트 부분과 같은, 비즈니스 규칙 엔진 또는 이들의 컴포넌트)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 펨토셀은 (예를 들어, 코어 네트워크와 연관된 서비스 제공자의 기존 가입자들, 요청된 서비스 타입 및 이와 연관된 수익/이득 내포들 등으로서) 자신의 상태에 기초하여 특정 요청 사용자들에게 자원들을 우선적으로 프로세싱 또는 할당할 수 있다.

자원들의 동적 할당을 구현하기 위한 다수의 상이한 방식들이 본 개시물에서 주어지는 당업자에 의해 인지될 것이다.

본 발명의 특정 양상들이 방법의 특정 순서의 단계들의 견지에서 기술되지만, 이러한 기재들은 단지 본 발명의 더 넓은 방법들을 예시할 뿐이며, 특정 애플리케이션에 의해 요구되는 경우 수정될 수 있다는 점이 인지될 것이다. 특정 단계들은 특정 환경 하에서 불필요하거나 선택적인 것으로 주어질 수 있다(render). 추가로, 특정 단계들 또는 기능성이 개시된 실시예들에 추가될 수 있거나, 또는 둘 이상의 단계들의 수행 순서가 치환될 수 있다. 모든 이러한 변형예들은 여기서 개시되고 청구되는 본 발명 내에 포함되는 것으로 간주된다.

위의 상세한 설명이 도시되고, 기술되고, 다양한 실시예들에 대해 적용되는 것으로서 본 발명의 신규한 특징들을 지정하지만, 예시된 디바이스 또는 프로세스의 상세 내용들 및 형태에서의 다양한 생략, 대체, 및 변경들이 본 발명에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 수행될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 전술된 기재는 본 발명을 수행하는 현재 참작되는 최상의 모드의 것이다. 이러한 설명은 결코 제한적인 것으로 의도되지 않으며, 오히려, 본 발명의 일반적인 원리들을 예시하는 것으로서 취해져야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims

펨토셀(femtocell)들을 가지는 셀룰러 네트워크를 동작시키는 방법으로서,
상기 펨토셀들 중 적어도 하나의 펨토셀로부터 등록 요청을 수신하는 단계;
적어도 (i) 상기 적어도 하나의 펨토셀의 동작 환경; 및 (ii) 상기 네트워크의 현재 동작 상태에 관한 정보를 획득하는 단계; 및
상기 정보에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 복수의 동작 모드 중 하나를 선택적으로 가정하게(assume) 하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 동작 모드는:
상기 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 상기 네트워크를 실질적으로 자율적으로 동작시키게 하는 제1 모드;
상기 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 상기 네트워크를 적어도 부분적으로 자율적으로(autonomously) 동작시키게 하는 제2 모드 - 상기 적어도 부분적으로 자율적인 동작은 상기 적어도 하나의 펨토셀에 의해 액세스가능한 자원들에 대한 적어도 하나의 제약을 포함함 -; 및
실질적으로 상기 네트워크의 제어 하에서 동작하도록 상기 적어도 하나의 펨토셀에 요구하는 제3 모드
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 선택적으로 가정하게 하는 단계는 하나 이상의 근처(nearby) 펨토셀 또는 다른 이미터들의 존재를 식별하기 위해 상기 적어도 하나의 펨토셀의 동작 환경에 관한 정보를 평가하는 단계를 포함하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 하나 이상의 근처 펨토셀 또는 다른 이미터들의 존재가 표시되는 경우, 상기 하나 이상의 근처 펨토셀 또는 다른 이미터들이 동일한 네트워크에 속하는지의 여부를 결정하는 단계; 및
상기 하나 이상의 근처 펨토셀 또는 다른 이미터들이 동일한 네트워크에 속하는 경우, 상기 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 네트워크-제어 동작 모드를 가정하게 하는 단계
를 더 포함하고, 상기 네트워크 제어 동작 모드는 상기 적어도 하나의 펨토셀과 상기 하나 이상의 근처 펨토셀 또는 다른 이미터들 사이에서 자원들의 선택적 할당을 허용하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 선택적으로 가정하게 하는 단계는:
상기 네트워크 내의 로딩 또는 혼잡의 레벨을 결정하기 위해 상기 네트워크의 현재 동작 상태에 관한 정보를 평가하는 단계; 및
상기 네트워크 내의 로딩 또는 혼잡이 충분히 높은 것으로 결정되는 경우, 상기 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 부분적으로 자율적인 동작 모드를 가정하게 하는 단계
를 포함하고, 상기 부분적인 동작 모드는 상기 적어도 하나의 펨토셀로 하여금 오직 상기 네트워크와의 간헐적(intermittent) 통신만을 이용하여 동작하게 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 (i) 상기 적어도 하나의 펨토셀의 동작 환경; 및 (ii) 상기 네트워크의 현재 동작 상태에 관한 정보를 획득하는 단계는 상기 적어도 하나의 펨토셀의 동작 환경 및 상기 네트워크의 상기 현재 동작 상태 모두에 관한 정보를 획득하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 펨토셀에 의해 사용될 최대 허용된 동작 듀레이션(duration)을 상기 적어도 하나의 펨토셀에 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 펨토셀에 의해 사용될 캐리어 주파수를 상기 적어도 하나의 펨토셀에 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
복수의 파라미터를 상기 적어도 하나의 펨토셀에 전송하는 단계
를 더 포함하고, 상기 복수의 파라미터는 (i) 상기 펨토셀 장치 중 적어도 하나에 근접한 잠재적 RF 간섭자들(potential RF interferers)의 존재 및/또는 (ii) 상기 셀룰러 네트워크 내의 오버헤드 또는 로드 조건들의 존재 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하는 방법.
자가-조정 동작 모드(self-coordinated mode of operation)에서 동작할 수 있는 펨토셀 장치로서,
메모리와 데이터 통신하는 프로세싱 디바이스;
무선 서브시스템;
무선 네트워크의 네트워크 관리 엔티티와 통신할 수 있는 네트워크 인터페이스 서브시스템; 및
상기 메모리 내에 상주하는 복수의 실행가능한 명령어
를 포함하고, 상기 복수의 실행가능한 명령어는 상기 프로세싱 디바이스에 의해 실행될 때:
상기 네트워크 관리 엔티티에 등록 요청을 전송하고;
적어도 상기 장치의 동작 환경에 관한 정보를 전송하고;
상기 네트워크 인터페이스 서브시스템을 통해 상기 네트워크 관리 엔티티로부터 복수의 파라미터를 수신하고;
상기 수신된 복수의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 펨토셀 장치의 동작에 대한 주파수 부분 및 사이즈를 자율적으로 선택하고;
상기 펨토셀 장치에 대한 상기 선택된 주파수 부분 및 사이즈에 기초하여 상기 자가-조정 동작 모드를 가능하게 하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 파라미터 중 적어도 하나는 최대 허용된 동작 듀레이션을 포함하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 파라미터 중 적어도 하나는 상기 펨토셀에 의해 사용될 캐리어 주파수를 포함하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 자율적 선택은 (i) 상기 펨토셀 장치에 근접한 잠재적 RF 간섭자들의 존재; 및/또는 (ii) 상기 네트워크 내의 오버헤드 또는 로드 조건들의 존재 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 실행가능한 명령어는:
상기 네트워크를 실질적으로 자율적으로 동작시키기 위한 제1 명령어 세트;
상기 네트워크를 적어도 부분적으로 자율적으로 동작시키기 위한 제2 명령어 세트 - 상기 적어도 부분적으로 자율적인 동작은 상기 펨토셀 장치에 의해 액세스가능한 자원들에 대한 적어도 하나의 제약을 포함함 -; 및
실질적으로 상기 네트워크 관리 엔티티의 제어 하에 동작시키기 위한 제3 명령어 세트
를 더 포함하는 장치.
자가-조정 동작 모드에서 동작할 수 있는 펨토셀 장치로서,
네트워크 관리 엔티티에 등록 요청을 전송하기 위한 수단;
적어도 상기 장치의 동작 환경에 관한 정보를 전송하기 위한 수단;
상기 네트워크 인터페이스 서브시스템을 통해 상기 네트워크 관리 엔티티로부터 복수의 파라미터를 수신하기 위한 수단; 및
상기 수신된 파라미터들에 적어도 부분적으로 기초하여, 복수의 동작 모드 중 하나를 가정하기 위한 수단
을 포함하는 장치.
제15항에 있어서,
상기 장치는 LTE(Long Term Evolution) 순응형 셀룰러 네트워크에서 동작하도록 더 구성되고, 상기 펨토셀은 HeNB(Home NodeB)를 포함하는 장치.
제15항에 있어서,
상기 네트워크 관리 엔티티는 상기 LTE 순응형 네트워크의 EPC(Evolved Packet Core) 엔티티인 장치.
제15항에 있어서,
상기 동작 환경은 복수의 다른 활성 펨토셀을 포함하고, 상기 네트워크 관리 엔티티와 연관된 적어도 하나의 펨토셀 및 상기 네트워크 관리 엔티티와 연관되지 않은 적어도 하나의 펨토셀을 포함하는 장치.
제18항에 있어서,
상기 전송된 정보는 상기 네트워크 관리 엔티티와 연관된 적어도 하나의 펨토셀로부터 수신된 간섭을 포함하는 장치.
자가-조정 모드(self-coordinated mode)에서 동작하도록 구성된 펨토셀로서,
무선 네트워크의 중심 네트워크 엔티티로부터 복수의 파라미터를 수신하기 위한 수단;
상기 수신된 복수의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 펨토셀 동작을 위한 하나 이상의 무선 자원을 선택하기 위한 수단; 및
제1 트리거 조건에 응답하여:
(i) 상기 중심 네트워크 엔티티로부터의 상기 복수의 파라미터에 대한 업데이트를 요청하고;
(ii) 상기 복수의 파라미터에 대한 업데이트에 적어도 부분적으로 기초하여 펨토셀 동작에 대한 하나 이상의 무선 자원을 재선택하기 위한 수단
을 포함하는 펨토셀.
제20항에 있어서,
상기 트리거 조건은 타이머의 만료를 포함하는 펨토셀.
제20항에 있어서,
상기 트리거 조건은 동작 이벤트의 발생을 포함하는 펨토셀.
제20항에 있어서,
상기 무선 자원들은 주파수 스펙트럼의 적어도 일부분을 포함하는 펨토셀.
제20항에 있어서,
상기 무선 자원들은 특정 확산 코드를 가지는 특정 시간 인스턴스에서의 적어도 특정 주파수 범위를 포함하는 펨토셀.
제20항에 있어서,
상기 펨토셀은 LTE(Long Term Evolution) 순응형 셀룰러 네트워크에서 동작하도록 더 구성되고, HeNB(Home NodeB)를 포함하는 펨토셀.