KR20130127262A - 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템 환경에서 펨토셀의 용량 최적화를 고려하여 셀 리다이렉션(Redirection) 처리를 수행하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 펨토셀과 매크로셀이 중첩된 이동통신 환경에서, 펨토셀의 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리를 수행하는 방법으로서, (a) 이동통신 단말이 펨토셀로 접속을 시도하는 단계; (b) 접속하려는 펨토셀의 펨토 AP(Access Point)가 최대 수용 가능 단말수 제한 상태인지 판단하는 단계; (c) 제한 상태일 경우, 상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 줄이는 단계; (d) 상기 접속 시도 중인 이동통신 단말에 셀 리다이렉션(redirection) 지시 메시지를 전송하는 단계; 및 (e) 상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 원상태로 복귀하는 단계;를 포함하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법이 개시된다.

Description

펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법 및 장치{Method and apparatus for processing cell redirection considering optimization femto cell throughput}
본 발명은 펨토셀(Femto Cell) 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동통신 시스템 환경에서 펨토셀의 용량 최적화를 고려하여 셀 리다이렉션(Redirection) 처리를 수행하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
펨토 셀(Femto Cell)은 펨토 기지국(Femto AP)을 통해 기존의 이동통신서비스 반경보다 훨씬 작은 지역을 대상으로 이동통신서비스를 제공하는 기술이다. 펨토 셀은 주로 가정이나 빌딩 내부와 같이 매크로 셀(Macro Cell)의 전파가 열화되는 지역이나 음영 지역에서 이동통신서비스의 품질을 보장하기 위한 목적으로도 사용되며, 펨토존 서비스 등을 통하여 저렴한 요금을 제공하는 수단으로도 사용할 수 있다. 또한, 펨토 셀은 코어망(Core Network)과의 연결을 위해 범용 인터넷 회선을 이용하기 때문에 설치 비용 및 유지 보수 비용이 저렴하고, 인터넷 회선이 설치된 지역은 어디에서나 설치할 수 있기 때문에 이동성이 뛰어난 장점이 있다.
일반적으로 펨토 셀의 펨토 기지국은 작은 커버리지를 갖기 때문에 적은 수의 동시 사용자 수만을 지원한다. 따라서 몇몇의 사용자들이 펨토 셀의 펨토 기지국에 접근하여 동시에 호를 시도하면 용량이 초과되는 일이 많이 발생하게 된다.
이에 따라 단말이 펨토 셀의 펨토 기지국에 접속을 요청할 때 펨토 기지국이 동시에 지원할 수 있는 용량이 초과되면 더 이상 사용자 수를 수용하지 못하기 때문에 새로 접속을 요청하는 단말 사용자의 연결을 해제시키게 된다. 이렇게 펨토 셀로 접속하지 못하고 연결 해제된 단말 사용자는 주변 매크로 셀로 접속하여 통신 서비스를 이용하도록 매크로 셀로의 리다이렉션 처리가 이루어진다.
이와 같이, 현재의 펨토 셀과 매크로 셀이 중첩된 이동통신 환경에서, 펨토 셀 커버리지 영역으로 진입한 이동통신 단말이 수용 용량이 초과된 펨토 셀로 접속을 요청할 경우, 접속 요청 순서에 따라 마지막 요청을 시도한 단말이 매크로 셀로 리다이렉션 처리되는 것이 지금까지의 프로세스이다.
이러한 경우, 펨토 셀 최외곽에 위치하며, 펨토 셀에 접속되어 펨토 셀 서비스를 받고 있는 이동통신 단말이 존재할 경우, 펨토 셀의 전체 용량(Throughput)을 하락시키고 있지만, 접속 시도 순서에 의해서만 매크로 셀로 리다이렉션 처리하는 것은 펨토 셀의 용량 최적화 및 서비스 품질 측면에서 비효율적인 문제가 발생한다.
즉, 기존 방식으로는 펨토 셀 커버리지 영역 최외곽 경계에 위치한 단말이 펨토 셀에 접속하고 있음에도 불구하고, 펨토 셀 커버리지 영역 중심부에 진입한 단말이 Max User 제한이 걸린 펨토 AP에 접속을 시도하면, 순서에 따라 최외곽 단말이 아닌 중심부의 단말이 매크로 셀로 리다이렉션되어 효율 및 서비스 최적화에 효과적이지 못한 프로세스이다.
아울러, 종래에 펨토셀의 신호 세기를 스케일링하여 상대적으로 작은 신호세기의 펨토셀에 공정한 재선택 기회를 제공하도록 하는 방법이, 한국공개특허공보 제10-2008-0111241호에 개시되어 있다. 이 문헌에는, 셀 재선택 방법에 관한 것으로, 셀 재선택시 펨토셀과 매크로셀의 신호 세기를 측정하여 우수한 신호세기의 셀로 재선택하되, 펨토셀의 신호 세기를 스케일링하여 상대적으로 작은 신호세기의 펨토셀에 공정한 재선택 기회를 제공하도록 하는 구성이 기재되어 있다. 그러나, 펨토셀의 펨토 AP에 최대 사용자 접속 용량이 초과되었을 경우, 펨토셀의 용량 최적화를 위한 처리는 고려하지 않고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 펨토 셀 사용자 접속 용량 한계로 인한 접속자 제한시에, 이동통신 단말이 펨토셀로 접속을 시도할 경우, 접속 시도 순서가 아닌 펨토셀 용량 최적화를 고려하여 매크로셀로 리다이렉션할 단말을 선정하여 처리하도록 하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 첨부된 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법은, 펨토셀과 매크로셀이 중첩된 이동통신 환경에서, 펨토셀의 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리를 수행하는 방법으로서, (a) 이동통신 단말이 펨토셀로 접속을 시도하는 단계; (b) 접속하려는 펨토셀의 펨토 AP(Access Point)가 최대 수용 가능 단말수 제한 상태인지 판단하는 단계; (c) 제한 상태일 경우, 상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 줄이는 단계; (d) 상기 접속 시도 중인 이동통신 단말에 셀 리다이렉션(redirection) 지시 메시지를 전송하는 단계; 및 (e) 상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 원상태로 복귀하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 펨토셀과 매크로셀이 중첩된 이동통신 환경에서, 펨토셀의 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리를 수행하는 장치로서, 펨토셀로 영역으로 진입한 이동통신 단말의 접속 시도를 요청받아 접속 처리를 수행하는 단말 접속 처리모듈; 이동통신 단말의 접속 시도 요청시 현재 펨토 AP가 최대 수용 가능 단말수 제한 상태인지를 판단하는 제한 상태 판단 모듈; 제한 상태일 경우 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 줄이는 출력 감소 모듈; 출력 감소후, 상기 접속 시도 중인 이동통신 단말에 셀 리다이렉션(redirection) 지시 메시지를 전송하는 메시지 전송 모듈; 및 메시지 전송 후에, 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 원상태로 복귀하는 출력 복귀 모듈;을 포함하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 펨토셀과 매크로셀이 중첩된 이동통신 환경에서, 펨토셀의 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리를 수행하는 프로그램이 기록된 기록매체로서, 이동통신 단말이 펨토셀로 접속을 시도하는 절차와, 접속하려는 펨토셀의 펨토 AP(Access Point)가 최대 수용 가능 단말수 제한 상태인지 판단하는 절차와, 제한 상태일 경우, 상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 줄이는 절차와, 상기 접속 시도 중인 이동통신 단말에 셀 리다이렉션(redirection) 지시 메시지를 전송하는 절차 및 상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 원상태로 복귀하는 절차를 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 펨토셀의 최대접속 사용자 수를 초과하여 이동통신 단말이 접속을 시도할 경우에, 접속 시도 순서가 아닌 펨토셀의 전체 용량(Throuhput)을 감안하여, 셀 영역 외곽 경계에 위치하는 단말을 구분해내어 매크로셀로 리다이렉션 처리함으로써, 펨토셀의 접속 사용자 수 초과시에도 펨토셀 전체 용량을 최적화할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 펨토셀에 접속한 이동통신 단말 중에, 셀의 경계에 위치하고 있는 단말은 펨토셀 보다 신호 품질이 우수한 매크로셀로 핸드오버됨으로써 경계에 위치한 단말 측면에서도 통신 품질 향상을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술할 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 펨토 셀을 포함하는 이동통신시스템의 네트워크 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법에서, 최적화를 고려하여 펨토셀 외곽의 단말을 매크로셀로 리다이렉션하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법이 수행되는 펨토 AP의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 과정의 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 알고리즘을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 펨토 셀을 포함하는 이동통신시스템의 네트워크 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 이동통신시스템은 펨토 셀(Femto Cell)(110), 매크로 셀(Macro Cell)(130) 및 코어 네트워크(150)를 포함하여 구성된다.
매크로 셀(130)은 이동통신시스템의 통상적인 무선 접속 셀로서 무선 자원을 관리하는 기지국(Node-B) 및 상기 기지국을 제어하는 기지국 제어기(RNC)를 포함하여 구성되어, 이동 단말(110-2)과 무선 통신을 수행하여 이동통신서비스를 제공한다.
펨토 셀(110)은 주로 가정이나 빌딩 내부와 같이 상기 매크로 셀(130)의 전파가 열화되는 지역이나 음영 지역에서 이동통신서비스의 품질을 보장하기 위한 목적으로 또는 펨토존 서비스 등과 같이 저렴한 요금을 제공하기 위한 목적으로 활용되는 무선 접속 셀로서, 범용 인터넷 회선(IP 네트워크)과 연결된 펨토 기지국(113)(Femto AP)이 사용된다. 펨토 셀(110) 내에 진입한 이동 단말(110-1)은 상기 펨토 기지국(113)과 연결되어 상기 펨토 기지국(113)을 통해 범용 인터넷 회선을 통해 코어 네트워크(150)와 연결된다. 일반적으로 펨토 셀(110)은 1개의 주파수를 지원하며, 매크로 셀(130)에 대한 간섭을 줄이기 위해 매크로 셀(130)과 다른 주파수를 사용하고, 펨토 셀(110)의 펨토 기지국(113)은 작은 커버리지를 갖기 때문에 작은 수의 동시 사용자 수를 지원한다.
펨토 셀(110)의 펨토 기지국(113)은 제조 업체 또는 통신 사업자의 정책에 따라 펨토 기지국(113), 피코(pico) 기지국, 유비셀 기지국, 펨토 AP(Access Point) 등으로 불려지기도 한다. 또한 펨토 셀(110)은 피코(pico) 셀, 유비셀(ubicell) 등으로 불려지기도 한다. 본 발명에 있어서의 펨토 셀은 범용 인터넷 회선을 통해 통신시스템의 코어 네트워크(150)에 연결되어 이동 단말에 통신 서비스를 제공하는 것이라면 모두 해당되는 것으로 이해되어야 한다.
펨토 셀(110)의 펨토 기지국(113)은 주변 매크로 셀(130)들의 정보인 네이버 리스트(neighbor list)를 저장하고 또한 펨토 셀 서비스에 가입한 가입자의 정보를 저장 관리한다. 펨토 셀(110)의 펨토 기지국(113)은 일반 사용자가 접속되어 서비스를 받고 있을 때 펨토 셀 서비스에 가입한 가입자가 신규 호를 시도할 경우, 호 수용 용량을 확인하여 호 수용 용량을 초과하는 경우 일반 사용자를 매크로 셀(130)로 강제로 핸드오버 처리하고, 펨토 셀 서비스에 가입한 가입자를 수용한다.
기존의 다른 예로, 상기 펨토 셀(110)의 펨토 기지국(113)은 호 수용 용량을 초과하는 경우, 마지막으로 접속을 시도한 이동 단말을 호 접속을 제한하고, 매크로 셀(130)로 강제 핸드오버 처리한다.
또 다른 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 펨토 셀(110)의 펨토 기지국(113)에 호 수용 용량이 제한 상태일 때, 이동 단말이 호 접속을 시도하는 경우, 접속 중인 이동 단말 중에 펨토 셀(110)의 전체 용량(Throughput)을 저하시키는 이동 단말을 판별하여, 해당 이동 단말을 매크로 셀(130)로 강제 핸드오버 처리하고, 접속을 시도하는 이동 단말에 다시금 상기 펨토 셀(110)로 접속할 수 있도록 리다이렉션 처리한다. 이러한, 본 발명의 실시예는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
코어 네트워크(150)는 데이터 서비스 및 음성 서비스를 제공하기 위한 이동통신시스템의 네트워크로서, 상기 매크로 셀(130)과는 교환기(MSC) 또는 패킷 교환 노드(SGSN)를 통해 연결되고, 상기 펨토 셀(110)과는 IP 네트워크 및 게이트웨이(GW)를 통해 연결되어, 상기 매크로 셀(130) 또는 상기 펨토 셀(110) 내의 이동 단말(110-1)들로 통신 서비스를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법에서, 최적화를 고려하여 펨토셀 외곽의 단말을 매크로셀로 리다이렉션하는 과정을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 매크로셀(130)과 펨토셀(110)이 중첩된 이동통신 환경에서, 수용 용량을 초과한 펨토셀(130)의 펨토 AP(113)에 외부에서 새로이 진입한 이동통신 단말(U1)이 접속을 시도하는 상태가 도시되어 있다.
새로운 이동통신 단말(U1)이 펨토셀(110)에 접속을 시도하면, 펨토셀(110)의 펨토 AP(113)는 펨토셀 용량 최적화를 고려하여, 접속중인 이동통신 단말 중에서 펨토셀 커버리지 영역의 외곽 경계에 위치한 이동통신 단말(U2)을 구분하게 된다. 이렇게 구분된 외곽 경계에 위치한 이동통신 단말(U2)은 매크로셀(130)로 핸드오버(Hand Over) 또는 핸드아웃(Hand Out) 처리된다. 이러한 과정을 통해, 셀 경계에 위치한 이동통신 단말(U2)이 매크로셀(130)로 핸드오버되고, 접속을 시도한 이동통신 단말(U1)에 다시금 상기 펨토셀(110)로 접속을 수행하도록 지시하여, 핸드오버한 이동통신 단말(U2)로 인한 수용 용량의 여유로 상기 이동통신 단말(U1)은 펨토셀(110)로 접속하게 된다. 따라서, 펨토셀(110)의 수용 용량 제한 상태에서도, 셀 경계에 위치한 단말을 매크로셀로 핸드오버시키고, 펨토셀 중심 영역으로 진입한 단말을 새롭게 접속 처리 또는 핸드 인(Hand In) 처리하도록 하여, 한정적인 자원을 갖는 펨토셀(110)의 용량을 최적화하도록 처리할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에서, 셀 경계에 위치한 이동통신 단말(U2)을 구분할 때에는, 펨토셀(110)의 펨토 AP(113)에서 무선 주파수 출력을 줄여, 펨토셀(110)의 커버리지 영역 범위를 축소(S)함으로써, 축소 전 외곽에 위치한 이동통신 단말(U2)이 더 이상 축소된 펨토셀(110) 커버리지(C2)에 위치하지 않도록 한다. 이를 통해, 축소된 범위(C2)에 포함되지 않는 이동통신 단말(U2)은 자연적으로 주변 매크로셀(130)로 핸드오버하게 되어, 셀 경계의 단말을 구분함과 동시에 매크로셀로 핸드오버 시킬 수 있게 된다.
이렇게, 셀 커버리지 영역의 범위를 축소(S)하여, 경계에 위치한 단말(U2)을 구분하여 매크로셀(130)로 핸드오버하도록 한 다음에는, 다시 펨토셀(110)의 펨토 AP(113) 무선 주파수 출력을 원상태로 복귀하여, 펨토셀(110)의 커버리지 영역 범위를 원상태로 복귀(R)함으로써, 정상적인 펨토셀(110)의 커버리지 영역(C1)을 유지하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법이 수행되는 펨토 AP의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 펨토 AP(113)는 단말 접속 처리 모듈(210), 제한 상태 판단 모듈(230), 출력 감소 모듈(250), 메시지 전송 모듈(270), 출력 복귀 모듈(290) 등으로 이루어진다.
상기 단말 접속 처리모듈(210)은 매크로셀(130)의 기지국(Node B) 및 기지국 제이기(RNC)의 기능을 수행하여 펨토셀(110)의 커버리지 내로 진입한 이동통신 단말과 통신하여 무선 자원을 할당하고 이동통신 단말을 이동통신 시스템의 코어 네트워크에 접속시키는 역할을 수행한다. 단말 접속 처리모듈(210)은 IP 네트워크를 통해 코어 네트워크에 접속한다.
또한, 단말 접속 처리모듈(210)은 이동통신 단말의 접속 요청시 후술할 제한 상태 판단 모듈(230), 출력 감소 모듈(250), 메시지 전송 모듈(270), 출력 복귀 모듈(290) 등의 처리 결과에 따라 이동통신 단말의 접속 처리를 최종 처리하도록 한다. 즉, 상기 모듈들의 처리가 이루어질 때까지, 접속을 요청한 이동통신 단말의 펨토셀(110) 접속을 유보하도록 한다.
상기 제한 상태 판단 모듈(230)은 상기 단말 접속 처리모듈(210)에서 단말의 접속 시도시, 현재 펨토 AP가 최대 수용 가능 단말수(Max User) 제한 상태인지를 판단하는 역할을 수행한다. 즉, 펨토 AP에 접속중인 이동통신 단말의 수를 파악하고, 펨토 AP에 설정된 최대 수용 가능 단말수를 확인하여, 현재 펨토 AP가 접속 제한 상태인지 여부를 판단한다.
상기 제한 상태 판단 모듈(230)에서 판단 결과, 접속 제한 상태가 아닐 경우에는 상기 단말 접속 처리 모듈(210)로 접속을 요청한 이동통신 단말의 접속을 허가하여 접속하도록 지시하고, 접속 제한 상태일 경우에는 후술할 출력 감소 모듈(250)로 현재 상태를 알리고 이후 처리를 진행하도록 지시한다.
출력 감소 모듈(250)은 상기 제한 상태 판단 모듈(230)에서 최대 수용 사용자수를 초과하여 이동통신 단말의 접속 시도가 발생하였음이 확인되면, 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 줄이도록 제어하는 처리를 수행한다. 즉, 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 줄이도록 하여, 펨토셀의 커버리지 영역 범위를 축소하도록 유도한다.
이러한 상기 출력 감소 모듈(250)에서의 출력 감소에 따른 셀 커버리지 범위 축소로 인해, 펨토셀 경계에 위치한 이동통신 단말은 셀 커버리지 범위에서 벗어나게 되고, 따라서 해당 범위를 벗어나는 단말은 주변 매크로셀로 핸드오버하게 되는 처리가 이루어진다. 물론, 출력 감소에 따른 범위 축소로 인해 커버리지를 벗어나는 단말이 없을 경우에는 매크로셀로 핸드오버하는 단말이 존재하지 않을 수도 있다.
메시지 전송 모듈(270)은 상기 출력 감소 모듈(250)에서의 출력 감소 처리가 이루어진 후에, 접속을 요청한 이동통신 단말로 셀 리다이렉션 지시 메시지를 전송하는 처리를 수행한다. 상기 셀 리다이렉션 지시 메시지에는 일반적인 매크로셀로의 셀 리다이렉션 지시 내용이 아닌 상기 펨토셀(110)로 다시 접속할 수 있도록 상기 펨토셀 무선 주파수 신호 정보를 포함하는 셀 리다이렉션 지시 메시지를 전송하도록 한다.
즉, 상기 출력 감소 모듈(250)을 통해 셀 경계에 위치한 이동통신 단말이 매크로셀로 핸드오버할 경우, 최대 수용 가능 단말수 제한에 여유가 생기게 되므로, 상기 접속을 요청한 이동통신 단말에 다시금 펨토셀로 접속을 시도하도록 지시하여, 접속할 수 있도록 하기 위함이다. 이를 통해, 단말 접속 제한 상태에서도 경계 영역에 위치한 단말은 매크로셀로 핸드오버 또는 핸드아웃시키고, 중심 영역에 위치한 단말은 다시 펨토셀로 접속하도록 제어하여, 펨토셀 전체 용량을 보다 효율적으로 최적화할 수 있게 된다.
반면에, 출력 감소 후에도 최대 수용 가능 단말수가 제한 상태일 경우 즉, 외곽 경계에서 매크로셀로 핸드아웃한 단말이 존재하지 않을 경우에는, 상기 메시지 전송 모듈(270)은 상기 접속을 요청한 이동통신 단말에 매크로셀로 접속하도록 지시하는 셀 리다이렉션 지시 메시지를 전송하게 된다. 즉, 셀 리다이렉션 지시 메시지에 매크로셀 주파수 신호 정보를 포함하여 전송한다.
상기 출력 복귀 모듈(290)은 상기 메시지 전송 모듈(270)에서의 리다이렉션 지시 메시지 전송 처리 후에, 상기 출력 감소 모듈(250)을 통해서 감소된 무선 주파수 출력을 원상태로 복귀시키도록 제어하는 처리를 수행한다. 즉, 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 증가하도록 하여, 축소된 펨토셀의 커버리지 영역 범위를 원상태로 복귀하도록 유도한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 과정의 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 펨토셀로 진입한 단말이 펨토셀에 접속을 요청한다.(S11) 여기서, 예로 상기 단말이 상기 펨토셀에 접속 요청시에는 규격에 따라 RRC Connection Request 메시지를 전송할 수 있다.
펨토셀은 단말의 접속 요청에 따라 현재 펨토셀의 최대 접속 가능 단말수(Max User)가 제한 상태인지 여부를 판단한다.(S12)
펨토셀의 접속 단말수가 제한 상태일 경우에는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리를 위한 추후 절차를 진행하도록 하고, 제한 상태가 아닐 경우에는 접속을 요청한 단말과 연결 설정 처리를 진행하여, 해당 단말의 펨토셀 접속 처리를 수행하도록 한다.(S21)
상기 단계 S12에서 제한 상태로 판단될 경우에는, 펨토셀에서 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 줄이는 제어 처리가 이루어진다. 즉, 주파수 출력을 다운하여 펨토셀 커버리지를 축소한다.(S13)
주파수 출력 다운의 결과, 셀 주변 경계에 위치한 단말이 존재할 경우 커버리지 범위에서 벗어나게 되어 주변 매크로셀로 핸드오버 또는 핸드아웃 하게 된다.
펨토셀은 주파수 출력을 줄이고 난 후, 접속을 요청한 단말로 펨토셀 주파수 신호 정보를 포함하여 펨토셀로 다시 접속하도록 지시하는 리다이렉션 지시 메시지를 전송한다.(S14)
여기서, 상기 리다이렉션 지시 메시지는, 규격에 따라 상기 펨토셀 주파수 신호 정보가 포함된 RRC Connection Reject 메시지를 예로 들 수 있다.
펨토셀은 단말로 리다이렉션 메시지를 전송한 다음, 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 증가하여, 줄어든 주파수 출력을 원래의 상태로 복귀시키도록 제어한다.
이와 함께, 접속을 요청한 단말은 셀 리다이렉션 지시 메시지를 수신하고, 지시 메시지에 따라 다시 펨토셀로 접속을 시도한다.(S16)
이때, 펨토셀 커버리지 축소에 따라 매크로셀로 핸드오버 또는 핸드아웃한 단말이 발생할 경우, 최대 접속 가능 단말수에 여유가 생기게 되어, 다시 접속을 시도하는 단말이 원활하게 펨토셀로 접속할 수 있게 되고, 반면에 핸드오버하거나 핸드아웃한 단말이 존재하지 않을 경우에는 여전히 펨토셀은 제한 상태가 되므로, 다시접속을 시호다는 단말은 여전히 펨토셀로 접속할 수 없게 된다.
펨토셀은 셀 리다이렉션 지시에 따라 다시 접속을 시도하는 단말의 접속 성공 여부를 판단한다.(S17)
펨토셀에 접속 성공한 것으로 판단될 경우에는, 해당 단말과 펨토셀 연결 설정 처리를 수행하여, 해당 단말의 펨토셀 접속 처리를 진행하도록 한다.(S18)
반면, 펨토셀에 접속 실패한 것으로 판단될 경우에는, 해당 단말에 매크로셀로 접속할 수 있도록 매크로 셀 주파수 신호 정보를 포함한 리다이렉션 지시 메시지를 전송한다.(S31)
매크로셀로 접속하도록 지시된 셀 리다이렉션 지시 메시지를 수신한 단말은, 메시지에 포함된 주변 매크로셀 주파수 신호에 따라 해당 매크로셀로 접속을 시도한다.(S32)
매크로셀에서는 단말의 접속 요청에 따라 매크로셀로의 연결 설정 처리를 수행하고, 해당 단말의 접속 처리를 진행한다.(S33)
이러한 절차를 통해, 펨토셀은 최대 수용 가능 단말수 제한 상태일 경우에도, 단말의 접속 시도시 용량 최적화를 고려하여 효율적인 단말들의 리다이렉션 처리를 수행할 수 있게 된다. 즉, 펨토셀 용량을 저하시키는 단말(셀 경계에 위치한 단말)은 매크로셀로 접속 유도하고, 셀 중심부로 새로 진입한 단말은 다시 펨토셀로 접속하도록 유도하여 Redundancy 처리로 인한 용량 최적화를 수행하게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저 펨토셀의 펨토 AP에서는 단말의 접속 시도가 있을 경우, 단말 접속 카운트를 증가시킨다.(S51)
다음 단말별 MAC 어드레스 정보를 저장한다.(S52)
그 후, 현재 단말 접속 카운트 정보와 최대 수용 가능 단말수(Max UE)를 비교하여, 최대 수용 가능 단말수를 초과하는지 여부를 판단한다.(S53) 이때, 최대 수용 가능 단말수를 초과하지 않을 경우에는 접속 시도한 단말을 펨토셀에 접속시키고 서비스를 지속하게 된다.
반면, 초과할 경우, 주파수 출력 다운 카운트를 증가시키고, 현재 주파수 출력 다운 회수가 2회를 초과하는지 판단한다. 이때, 출력 다운 회수 체크는 2회로 한정하였는데 이는 일 실시예이므로 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 운용 현황과 처리 부하 및 주변 환경에 따라 출력 다운 회수를 조절하여 설정할 수 있음은 물론이다.(S54,S55)
출력 다운 회수가 2회를 초과하지 않을 경우에는, 펨토 AP의 주파수 출력 다운 처리를 실시한다.(S70) 이를 통해, 펨토셀 외곽 커버리지 경계에 위치하는 단말이 존재할 경우, 해당 단말들은 매크로셀로 접속하도록 유도된다.
주파수 출력 다운 처리 실시 후 또는, 상기 단계 S54에서 출력 다운 회수가 2회를 초과할 경우에는, 접속 시도 단말에 펨토셀 주파수 신호를 포함하여 RRC Reject 메시지를 전송한다.(S56) 이를 통해, 해당 단말은 다시금 펨토셀로 접속을 시도하게 된다.
이후, 단말별로(MAC 기준) RRC Reject 메시지 카운트를 증가시키고, 카운트된 회수가 소정의 회수(Threshold)를 초과하는지 판단한다.(S57,S58)
소정의 회수를 초과하지 않을 경우, 즉 최초 또는 1~2 회의 적은 회수만 메시지를 전송한 경우에는 상기 단계 S51부터의 절차를 반복하도록 한다.
반면, 소정의 회수를 초과할 경우, 즉 소정 회수 반복하여 RRC Reject 메시지를 처리하였음에도 불구하고, 펨토셀로 접속되지 않을 경우에는 상기 접속 시도한 단말에 매크로셀 주파수 신호를 포함하여 RRC Reject 메시지 전송한다.(S59) 이를 통해, 해당 단말은 펨토셀로의 접속이 거부되고 매크로셀로 접속 접속을 시도하게 된다.
이후, 펨토셀의 펨토 AP는 다운되었던 출력을 증가시켜 원래의 무선 출력으로 복귀시키는 제어 처리를 진행한다.(S60)
마지막으로 출력 다운 카운트 및 RRC Reject 메시지 전송 회수 카운트를 '0'으로 초기화하는 절차를 수행한 후에(S61), 서비스를 지속한다.(S62)
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 아니된다. 어떤 환경에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
210 : 단말접속 처리모듈 230 : 제한상태 판단모듈
250 : 출력 감소모듈 270 : 메시지 전송모듈
290 : 출력 복귀모듈

Claims (12)

  1. 펨토셀과 매크로셀이 중첩된 이동통신 환경에서, 펨토셀의 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리를 수행하는 방법으로서,
    (a) 이동통신 단말이 펨토셀로 접속을 시도하는 단계;
    (b) 접속하려는 펨토셀의 펨토 AP(Access Point)가 최대 수용 가능 단말수 제한 상태인지 판단하는 단계;
    (c) 제한 상태일 경우, 상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 줄이는 단계;
    (d) 상기 접속 시도 중인 이동통신 단말에 셀 리다이렉션(redirection) 지시 메시지를 전송하는 단계; 및
    (e) 상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 원상태로 복귀하는 단계;를 포함하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (c) 이후에,
    상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력 감소에 따른 상기 펨토셀 영역 감소로, 상기 펨토셀 영역의 외곽 경계에 위치한 이동통신 단말은 매크로셀로 접속(Hand Out) 유도되는 것을 특징으로 하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 (d)에서,
    상기 리다이렉션 지시 메시지에는,
    리다이렉션시 상기 이동통신 단말이 상기 펨토셀로 다시 접속할 수 있도록 상기 펨토셀의 주파수가 포함되는 것을 특징으로 하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리다이렉션 지시 메시지는,
    상기 펨토셀의 주파수가 포함된 RRC Connection Reject 메시지인 것을 특징으로 하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서,
    상기 이동통신 단말이 상기 펨토셀로 접속 시도시에, RRC Connection Request 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 단계 (d) 이후에,
    상기 리다이렉션 처리를 통해서도, 상기 이동통신 단말이 상기 펨토셀로 접속(Hand In)하지 못할 경우, 상기 이동통신 단말을 매크로셀로 접속 유도하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이동통신 단말을 매크로셀로 접속 유도시에는, 접속 유도할 매크로셀의 주파수가 포함된 셀 리다이렉션 지시 메시지 전송하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 방법.
  8. 펨토셀과 매크로셀이 중첩된 이동통신 환경에서, 펨토셀의 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리를 수행하는 장치로서,
    펨토셀로 영역으로 진입한 이동통신 단말의 접속 시도를 요청받아 접속 처리를 수행하는 단말 접속 처리모듈;
    이동통신 단말의 접속 시도 요청시 현재 펨토 AP가 최대 수용 가능 단말수 제한 상태인지를 판단하는 제한 상태 판단 모듈;
    제한 상태일 경우 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 줄이는 출력 감소 모듈;
    출력 감소후, 상기 접속 시도 중인 이동통신 단말에 셀 리다이렉션(redirection) 지시 메시지를 전송하는 메시지 전송 모듈; 및
    메시지 전송 후에, 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 원상태로 복귀하는 출력 복귀 모듈;을 포함하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력 감소 모듈에서의, 무선 주파수 출력 감소에 따른 펨토셀 영역 감소로, 상기 펨토셀 영역의 외곽 경계에 위치한 이동통신 단말은 매크로셀로 접속(Hand Out) 유도되는 것을 특징으로 하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 메시지 전송 모듈의 상기 리다이렉션 지시 메시지에는,
    리다이렉션시 상기 이동통신 단말이 상기 펨토셀로 다시 접속할 수 있도록 상기 펨토셀의 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 리다이렉션 메시지 전송에 따른 리다이렉션 처리에도, 상기 이동통신 단말이 상기 펨토셀로 접속(Hand In)하지 못할 경우, 상기 이동통신 단말을 매크로셀로 접속 유도하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리 장치.
  12. 펨토셀과 매크로셀이 중첩된 이동통신 환경에서, 펨토셀의 용량 최적화를 고려한 셀 리다이렉션 처리를 수행하는 프로그램이 기록된 기록매체로서,
    이동통신 단말이 펨토셀로 접속을 시도하는 절차와,
    접속하려는 펨토셀의 펨토 AP(Access Point)가 최대 수용 가능 단말수 제한 상태인지 판단하는 절차와,
    제한 상태일 경우, 상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 줄이는 절차와,
    상기 접속 시도 중인 이동통신 단말에 셀 리다이렉션(redirection) 지시 메시지를 전송하는 절차 및
    상기 펨토 AP의 무선 주파수 출력을 원상태로 복귀하는 절차를 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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