KR20140037138A - 다중 백홀에 걸쳐 트래픽을 분배하기 위한 결정 기능을 갖는 통신 기지국 - Google Patents

다중 백홀에 걸쳐 트래픽을 분배하기 위한 결정 기능을 갖는 통신 기지국 Download PDF

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KR20140037138A
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Abstract

기지국 또는 액세스 포인트와 같은 통신국은 다중 백홀 옵션을 갖고 가용 백홀 옵션 간 백홀 데이터를 분배한다. 통신국은 사용자 장비와 데이터를 송신 및 수신하기 위한 트랜시버, 다중 백홀 인터페이스 모듈, 및 백홀 대역폭에 대한 수요를 모니터링하고 백홀 대역폭에 대한 수요에 기초하여 백홀을 통해 데이터를 분배하도록 마련된 백홀 분배 모듈을 포함한다. 사용자 데이터 및 제어 플레인 프로세싱을 위한 부가적 모듈은 백홀을 통해 데이터를 분배하는데 사용되는 사용자/제어 구분으로 포함될 수 있다. 백홀 옵션은 선호되는 백홀 및 대체 백홀을 포함할 수 있다. 백홀을 통해 데이터를 분배하는 것은, 예컨대, 특정 백홀을 사용하는 것과 연관된 부가적 보안, 계산 자원, 강건성, 지연, 금융 비용 및/또는 데이터와 연관된 애플리케이션에 기초할 수 있다.

Description

다중 백홀에 걸쳐 트래픽을 분배하기 위한 결정 기능을 갖는 통신 기지국{COMMUNICATIONS BASE STATION WITH DECISION FUNCTION FOR DISTRIBUTING TRAFFIC ACROSS MULTIPLE BACKHAULS}
본 발명은 연관된 결정 기준을 사용하여 다중 백홀(multiple backhauls)에 걸쳐 트래픽을 분배하기 위한 방법 및 시스템과 통신 시스템 분야에 관한 것이다.
광대역 무선 네트워크와 같은 통신 네트워크에 있어서, 각각의 기지국 또는 유사한 노드는 백홀 커넥션을 통해 코어 네트워크에 접속되어 있다. 백홀 커넥션은 면허 및 무면허 둘 다의 다양한 주파수에서의 점 대 점(point-to-point: PtP) 무선, 다양한 주파수에서의 점 대 다점(point-to-multipoint: PmP) 무선, 구리 케이블 또는 광섬유 케이블을 통한 이더넷, 케이블 모뎀 등과 같은 다양한 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 이들 백홀 기술은 다양한 용량을 가질 수 있고, 예컨대 10의 초당 메가비트(Mbps), 100Mbps 및 1의 초당 기가비트가 이더넷 기술에 대해서는 흔한 용량이다. 부가적으로, 백홀 선택은 차이 성능 또는 운용 비용을 가질 수 있다. 예컨대, 하나의 백홀 선택은 기지국의 오퍼레이터에 의해 소유될 수 있는 한편 또 다른 하나는 임대될 수 있다. 하나의 백홀 선택은 다른 선택보다는 설치 또는 유지하는데 비용이 더 들거나 덜 들 수 있다. 서로 다른 백홀 선택은 무면허 스펙트럼 무선 대 면허 스펙트럼 무선과 같이 서로 다른 강건성을 가질 수 있다. 서로 다른 백홀 선택은 기지국의 오퍼레이터에 의해 소유되지 않은 백홀과 같은 무신뢰 백홀을 통해 IP-SEC 또는 TR-0069 터널링을 구현할 필요와 같이 기지국에서 사용되는 부가적 계산 자원의 결과에 이를 수 있다.
기지국으로 그리고 기지국으로부터(즉, 기지국에 대해) 다중 백홀 커넥션에 걸쳐 트래픽을 분배하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 일 태양에 있어서, 본 발명은 가입자국(subscriber station)과 데이터를 송신 및 수신하도록 마련된 트랜시버; 복수의 백홀 인터페이스 모듈(backhaul interface module)로서, 각각의 백홀 인터페이스 모듈이 복수의 백홀 커넥션(backhaul connection) 중 대응하는 하나를 통해 백홀 통신을 제공하도록 마련된 것인, 상기 복수의 백홀 인터페이스 모듈; 트랜시버에 의해 송신 및 수신되는 데이터와 연관된 애플리케이션에 대한 정보를 검출하기 위한 데이터 프로세싱 모듈; 및 백홀 대역폭에 대한 수요를 모니터링하고 데이터와 연관된 애플리케이션에 대한 검출된 정보 및 백홀 대역폭에 대한 수요에 기초하여 복수의 백홀 커넥션을 통해 데이터를 분배하도록 마련되고 복수의 백홀 인터페이스 모듈에 결합되는 백홀 분배 모듈을 포함하는 통신국(communication station)을 제공한다.
또 다른 태양에 있어서, 본 발명은 트랜시버를 통해 사용자 장비와 통신하고 복수의 백홀 커넥션을 통해 네트워크와 통신하도록 동작가능한 통신국과 사용하기 위한 방법을 제공한다. 그 방법은: 백홀 대역폭에 대한 수요를 모니터링하는 단계; 복수의 백홀 커넥션 중 선호되는 하나에 백홀 데이터를 분배하는 단계; 백홀 데이터와 연관된 애플리케이션에 대한 정보를 검출하는 단계; 백홀 대역폭에 대한 수요가 복수의 백홀 커넥션 백홀 중 선호되는 하나의 용량을 초과하는지를 결정하는 단계; 및 백홀 대역폭에 대한 수요가 복수의 백홀 커넥션 중 선호되는 하나의 용량을 초과할 때 복수의 백홀 커넥션 중 대체 커넥션에 백홀 데이터 중 적어도 일부를 분배하는 단계를 포함하고, 복수의 백홀 커넥션 중 대체 커넥션에 분배되는 백홀 데이터는 백홀 데이터와 연관된 애플리케이션에 대한 검출된 정보를 이용하여 선택된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 예에 의해 본 발명의 태양을 예시하는 이하의 설명으로부터 명백해져야 한다.
본 발명의 상세는, 그 구조에 대해서도 그 동작에 대해서도, 유사한 참조 숫자가 유사한 부분을 가리키는 수반 도면의 검토에 의해 부분적으로 얻어질 수 있다.
도 1은 본 명세서에서 개시된 시스템 및 방법이 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 무선 통신 네트워크의 블록 선도;
도 2는 본 명세서에서 개시된 시스템 및 방법이 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 또 다른 무선 통신 네트워크의 블록 선도;
도 3은 기지국이 가용 다중 백홀 옵션을 갖는 도 1의 무선 통신 시스템의 서브세트의 블록 선도;
도 4는 일 실시예에 따른 국(station)의 기능적 블록 선도;
도 5는 다중 백홀을 갖는 LTE 피코셀의 기능적 블록 선도;
도 6은 대체 백홀을 사용할 때를 결정하는 방법을 위한 흐름도.
다중 백홀 선택에 걸쳐 백홀 트래픽을 분배하기 위해 비용 함수와 같은 결정 기능을 갖는 방법을 사용하는 다중 백홀 선택을 갖는 기지국이 제공된다. 본 명세서에서 개시되는 기지국은 사용자 플레인 데이터이든 제어 플레인 데이터이든 또는 둘 다이든 전송할 목적으로 기지국을 코어 네트워크에 접속하는 백홀 기술과 사용될 수 있다. 실시예들은 그것들에 이용가능한 2개 이상의 백홀 선택을 갖는다. 일부 실시예는 주요 또는 선호되는 백홀 선택 및 하나 이상의 대안 백홀 선택을 갖는다. 일부 실시예는 다른 것에 우선적으로 하나의 백홀 선택을 사용할 때 또는 선호되는 백홀 선택에 부가하여 대체 백홀 선택을 사용할 때를 결정하기 위해 결정 기능을 사용한다. 일부 실시예는 선호되는 백홀 선택 및 대체 백홀 선택을 통해 전송할 데이터량을 결정하기 위해 결정 기능을 사용한다. 일부 실시예는 선호되는 또는 대안의 백홀을 통해 전송되는데 더 적합한 그룹화로 데이터 트래픽을 분류한다. 일부 실시예는 데이터 트래픽과 연관된 애플리케이션에 대한 정보를 검출하고 백홀 결정 기능에서 애플리케이션 정보를 사용한다. 기지국은, 또한, 패킷과 연관된 특정 애플리케이션 및/또는 애플리케이션 등급을 결정하기 위해 패킷을 검사할 수 있다.
결정 기능은, 예컨대, 가용 백홀 선택에 의존하는 다수의 실시예를 가질 수 있다. 서로 다른 백홀 옵션은 서로 다른 용량을 가질 수 있다. 서로 다른 백홀 옵션은 하나의 옵션이 에러 없이 데이터를 전송할 가능성이 더 높게 하는 강건성의 서로 다른 레벨을 가질 수 있다. 서로 다른 백홀 옵션은 서로 다른 계산 비용을 가질 수 있다. 예컨대, 하나의 백홀 선택은 신뢰되지 않아 보안 틈을 회피하기 위해 IP-SEC과 같은 부가적 보안 절차를 요구할 수 있다. 이러한 부가적 보안은 부가적 계산 자원을 요구할 수 있다. 기지국은 강화된 보안을 피크 데이터 레이트에 적용하기에 충분한 계산 자원이 없을 수 있고, 그래서 가외 보안을 요구하는 백홀을 사용하는 자원 비용을 분석해야 한다. 서로 다른 백홀 선택은 서로 다른 양의 다른 자원, 예컨대, 전기를 사용할 수 있다. 서로 다른 백홀 선택은 예컨대 2개의 서로 다른 백홀 선택이 서로 다른 오퍼레이터에 의해 소유되면 서로 다른 레이트 요율을 가질 수 있다. 서로 다른 백홀 선택은 비용 함수에서 사용될 수 있는 서로 다른 지연 특성 또는 다른 서로 달리 되는 성능 특성을 가질 수 있다.
결정 기능으로의 전술한 입력은 정적, 동적 또는 2개의 일부 조합일 수 있다. 백홀 옵션의 강건성은 백홀 송신 채널의 컨디션에 기인하여 시간에 따라 달리 될 수 있다. 용량 및 지연과 같은 백홀 옵션의 성능 특성은, 예컨대, 다른 시스템에 의한 이 백홀 옵션의 현재 사용량에 기인하여 시간에 따라 달리 될 수 있다. 레이트 요율 또한 백홀 서비스 제공자에 의해 구현된 특정 레이트 테이블에 기인하여 시간에 따라 달리 될 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 시스템 및 방법은, 한정되는 것은 아니지만 유선 및 무선 기술을 포함하는 다양한 통신 시스템에 있어서, 케이블 헤드 엔드와 같이 기지국 또는 유사한 노드에 적용될 수 있다. 예컨대, 본 명세서에서 개시된 시스템 및 방법은 (롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: "LTE"), LTE 어드밴스트, 와이맥스를 포함하는) 셀룰러 2G, 3G, 4G, 와이파이, 울트라 모바일 브로드밴드(Ultra Mobile Broadband: "UMB"), 케이블 모뎀 및 다른 유선 또는 무선 기술과 사용될 수 있다. 특정 실시예를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용되는 문구 및 용어가 특정 기술 또는 표준에 적용될 수 있기는 하지만, 본 명세서에서 설명되는 시스템 및 방법은 이들 특정 표준에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 명세서에서 개시되는 시스템 및 방법이 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 무선 통신 네트워크의 블록 선도이다. 도 1은 매크로셀, 피코셀 및 기업용 펨토셀을 포함하는 통신 시스템의 전형적 기본 배치를 예시하고 있다. 전형적 배치에 있어서, 매크로셀은 (피코셀 및 기업용 또는 주거용 펨토셀을 포함하는) 소형 인수(SFF) 기지국에 의해 사용되는 하나 또는 다수의 주파수 채널과는 별개의 하나 또는 다수의 주파수 채널을 송신 및 수신할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 매크로셀 및 SFF 기지국은 동일한 주파수 채널을 공유할 수 있다. 지형 및 채널 가용성의 다양한 조합은 통신 시스템의 스루풋에 충격을 줄 수 있는 다양한 간섭 시나리오를 만들어낼 수 있다.
도 1은 통신 네트워크(100)에 있어서 전형적 피코셀 및 기업용 펨토셀 배치의 일례를 도시하고 있다. 매크로 기지국(110)은 백홀 커넥션(170)을 통해 코어 네트워크(102)에 접속된다. LTE 술어를 사용하는 가입자국(150(1), 150(4)) 또는 사용자 장비(UE)는 매크로 기지국(110)을 통해 네트워크에 접속할 수 있다. 도 1에 예시된 네트워크 구성에 있어서, 사무소 빌딩(120(1))은 커버리지 음영(104)을 야기한다. 백홀 커넥션(170)을 통해 코어 네트워크(102)에 접속되는 피코국(Pico station)(130)은 커버리지 음영(104)에서 가입자국(150(2), 150(5))에 커버리지를 제공할 수 있다.
사무소 빌딩(120(2))에 있어서, 기업용 펨토셀(140)은 가입자국(150(3), 150(6))에 빌딩-내 커버리지를 제공한다. 기업용 펨토셀(140)은 기업용 게이트웨이(103)에 의해 제공된 광대역 커넥션(160)을 이용함으로써 ISP 네트워크(101)를 통해 코어 네트워크(102)에 접속할 수 있다.
도 2는 본 명세서에서 개시되는 시스템 및 방법이 일 실시예에 따라 구현되는 또 다른 무선 통신 네트워크의 블록 선도이다. 도 2는 주거용 환경에 배치되는 매크로셀 및 주거용 펨토셀을 포함하는 통신 네트워크(200)에서의 전형적 기본 배치를 예시하고 있다. 매크로셀 기지국(110)은 백홀 커넥션(170)을 통해 코어 네트워크(102)에 접속되어 있다. 가입자국(150(1), 150(4))은 매크로 기지국(110)을 통해 네트워크에 접속할 수 있다. 주택(220) 내부에서, 주거용 펨토셀(240)은 가입자국(150(7), 150(8))에 가정-내 커버리지를 제공할 수 있다. 주거용 펨토셀(240)은 케이블 모뎀 또는 DSL 모뎀(203)에 의해 제공된 광대역 커넥션(260)을 이용함으로써 ISP 네트워크(101)를 통해 코어 네트워크(102)에 접속할 수 있다.
백홀(170, 160, 260)은, 유선 형태로도 무선 형태로도, 특정 기지국(110, 130, 140 또는 240)에 대해 트래픽을 백홀링하기 위한 최대 및 때로는 가변 용량을 갖고, 그래서 백홀 자원에 대한 수요는 용량을 초과할 수 있다. 이러한 혼잡은 유선 및 무선 네트워크 기지국 둘 다에 대해 그리고 유선이든 무선이든 백홀 기술을 사용할 때 일어날 수 있다.
도 3은 기지국이 가용 다중 백홀 옵션을 갖는 도 1의 무선 통신 시스템의 서브세트(100')의 블록 선도이다. 이러한 실시예에 있어서, 기지국은 이제 백홀 커넥션(170) 및 대안 백홀 옵션(170')을 갖는 피코국(130)이다. 양 백홀 옵션은 피코국을 코어 네트워크(102)에 접속한다. 도 3이 피코국(130) 및 백홀 커넥션(170)에 관해 다중 백홀의 개념을 묘사하고 있지만, 당업자는 본 명세서에서의 발명이 매크로 기지국(110)에 대해서도 또한 적용될 것임을 이해할 것이다. 유사하게, 기업용 펨토셀(140)은 기업용 게이트웨이(103)에 의해 제공된 광대역 커넥션(160)에 대한 대안으로 다이얼업 회선과 같은 다중 백홀 옵션을 가질 수 있거나 또는 대체 게이트웨이에 의해 제공된 대체 광대역 커넥션을 가질 수 있다. 또한 주거용 펨토셀(240)은 케이블 모뎀 또는 DSL 모뎀(203)에 의해 제공된 광대역 커넥션(260)에 대한 대안으로 다이얼업 회선과 같은 다중 백홀 옵션을 가질 수 있거나 또는 대체 모뎀에 의해 제공된 대체 광대역 커넥션을 가질 수 있고, 예컨대, 그것은 케이블 모뎀과 DSL 모뎀 둘 다에 의해 제공된 광대역 커넥션 사이에서 선택할 수 있다. 단일 PtP 커넥션으로 묘사되어 있기는 하지만, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "백홀"은, 직렬 방식으로 단 대 단 접속되어 서로 다른 기술을 각각 사용하는 다중 홉을 관련시키는 통신 경로를 가리킬 수도 있다. 예컨대, 백홀 커넥션은 면허 대역 무선 링크 더하기 광 이더넷 링크로 이루어질 수 있다. 부가적으로, 기지국은 동일 유형의 다중 백홀 커넥션을 가질 수 있다. 도 3이 2개의 백홀 커넥션을 갖는 기지국을 묘사하고 있지만, 다중 백홀을 갖는 다른 국이 둘보다 많은 백홀 커넥션을 가질 수 있다.
도 4는 국(300)의 기능적 블록 선도이다. 일부 실시예에 있어서, 국(300)은 기지국, LTE eNB, 케이블 헤드 엔드 또는 다른 네트워크 노드와 같은 무선 또는 유선 네트워크 노드이다(예컨대, 도 1, 2 및 3에 도시된 매크로 기지국(110), 피코국(130), 기업용 펨토셀(140), 기업용 게이트웨이(103) 또는 주거용 펨토셀(240)). 국(300)은 사용자 데이터 플레인 프로세싱 모듈(user data plane processing module)(320) 및 제어 플레인 프로세싱 모듈(330)을 포함하고 둘 다 액세스 네트워크 송신기 수신기 모듈(또는 트랜시버)(310)에 그리고 백홀 분배 모듈(340)에 통신 결합된다. 백홀 분배 모듈(340)은 더욱 백홀 A(351) 및 백홀 B(352)에 통신 결합된다. 일 실시예에 있어서, 국(300)에서의 모듈들은 제어 로직을 통해 결합된다.
송신기 수신기 모듈(310)은 가입자국(150)과 같은 다른 디바이스와 통신을 송신 및 수신하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 통신은 무선으로 송신 및 수신된다. 또 다른 실시예에 있어서, 통신은 유선을 통해 송신 및 수신된다. 일 실시예에 있어서, 송신기 수신기 모듈은 모뎀, 안테나 및 라디오를 포함한다.
사용자 데이터 플레인 프로세싱 모듈(320)은 국(300)에 의해 수신 및 송신되고 있는 사용자 데이터 통신을 프로세싱하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 사용자 데이터 플레인 프로세싱 모듈(320)은 국(300)에 의해 수신 및 송신되고 있는 데이터 통신의 특정 애플리케이션 및/또는 애플리케이션 등급을 분석한다.
사용자 데이터 플레인 프로세싱 모듈(320)은 애플리케이션 등급 및 특정 애플리케이션을 포함하는 애플리케이션 정보를 검출하도록 각각의 패킷을 검사할 수 있다. 일부 예의 애플리케이션 등급은 2-방향 비디오 컨퍼런싱, 단방향 스트리밍 비디오, 온라인 게이밍 및 음성이다. 특정 애플리케이션은 데이터 스트림을 발생시키는데 사용된 특정 소프트웨어를 가리킨다. 일부 예의 특정 애플리케이션은 유튜브(Youtube), 넷플릭스(Netflix), 스카이프(Skype) 및 아이챗(iChat)이다. 각각의 애플리케이션 등급은 수많은 특정 애플리케이션을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 사용된 비디오 코덱, 프레임 레이트 및 프레임 사이즈와 같은 부가적 애플리케이션 정보가 또한 일부 애플리케이션 유형에 대해 검출된다. 더욱, 애플리케이션 정보는, 예컨대, 백홀 분배 모듈(340)이 UDP를 사용하여 전송된 비디오와 TCP를 사용하여 전송된 비디오에 대한 데이터를 구분할 수 있게 하는 전송 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 애플리케이션 등급 및 특정 애플리케이션은 IP 소스 및 수신지 어드레스를 검사함으로써 검출될 수 있다. 사용자 데이터 플레인 프로세싱 모듈(320)은 IP 어드레스에 대한 도메인 네임 및/또는 등록된 양수인을 확립하기 위해 역방향 도메인 네임 시스템(DNS) 룩업 또는 인터넷 WHOIS 질의를 수행할 수 있다. 도메인 네임 및/또는 등록된 양수인 정보는 도메인 또는 양수인의 목적의 선험적 지식에 기초하여 데이터 스트림에 대해 애플리케이션 등급 및 특정 애플리케이션 둘 다를 확립하도록 사용될 수 있다. 예컨대, 특정 IP 어드레스를 갖는 트래픽은 네임 '유튜브'를 포함한 역방향 DNS 룩업 또는 WHOIS 질의를 내놓고 그 후 이러한 트래픽 스트림은 유튜브 서비스(특정 애플리케이션)를 사용하는 단방향 비디오 스트림(애플리케이션 등급)으로 생각될 수 있다.
애플리케이션 등급 및 특정 애플리케이션은 또한 HTTP 헤더를 검사함으로써 검출될 수 있다. 예컨대, 전형적으로는 HTTP 헤더 내 '호스트' 필드에는, 위 실시예에서 설명된 바와 같이, 특정 애플리케이션 등급 또는 특정 애플리케이션에 스트림을 매핑하도록 사용되는 도메인 또는 양수인 정보가 들어있다. 또 다른 예에 대해, HTTP 패킷 내 '컨텐트 유형' 필드는 페이로드의 유형에 관한 정보를 위해 검사될 수 있다.
애플리케이션 등급 및 특정 애플리케이션은 다른 패킷을 검사함으로써 일부 패킷에 대해 검출될 수 있다. 예컨대, 사용자 데이터 플레인 프로세싱 모듈(320)은 데이터 스트림에 앞서 보내진 프로토콜을 검사할 수 있다. 애플리케이션 등급 또는 특정 애플리케이션은 데이터 스트림을 전송하는데 사용된 프로토콜을 사용하여 이러한 정보를 식별하는 대신에 데이터 스트림을 셋업 또는 확립하는데 사용된 프로토콜에 기초하여 검출될 수 있다. 예컨대, 실시간 스트리밍 프로토콜(RTSP) 패킷은 멀티미디어 스트리밍 세션을 확립하는데 사용될 수 있다. 멀티미디어 스트리밍 세션을 셋업하기 위해 클라이언트로부터 서버로 보내진 정보는 서버로부터 클라이언트로 보내진 스트리밍 데이터를 프로세싱할 때 사용될 수 있다. 부가적으로, 현재 재생 시각 및 요청된 재생 시간 범위와 같이 RTSP 스트리밍 세션에 대한 정보는 현재 대역폭 수요 및 예측된 장래의 대역폭 수요를 결정하는데 사용될 수 있다.
도 4에 예시된 실시예는 구별되는 사용자 데이터 플레인 프로세싱 모듈(320) 및 제어 플레인 프로세싱 모듈(330)을 갖고 있기는 하지만, 또 다른 실시예는 조합된 데이터 프로세싱 모듈을 가질 수 있다. 부가적으로, 애플리케이션 정보의 검출은 사용자 데이터 플레인 프로세싱 모듈(320)과는 다른 모듈, 예컨대, 패킷 검사 모듈로 수행될 수 있다. 애플리케이션 정보를 검출하기 위한 예의 장치 및 방법은 참조에 의해 여기에 편입되는 것인 2011년 9월 19일자로 제출된 미국 특허 출원 제13/236,308호에 설명되어 있다.
제어 플레인 프로세싱 모듈(330)은 국(300)에 의해 수신 및 송신되고 있는 제어 통신을 프로세싱하도록 구성된다. 이들은 국(300)의 액션을 제어하는 것에 향해져 있는 LTE 이동성 관리 엔티티(MME) 또는 엘리먼트 관리 시스템(EMS)으로부터와 같은 제어 통신일 수 있거나 또는, 가입자국(150)과 같이, 기지국이 액세스 네트워크 송신기 수신기 모듈(310)을 통해 통신하는 디바이스의 액션을 제어하는 것에 향해져 있는 MME 또는 EMS와 같은 엔티티로부터의 제어 통신일 수 있다.
백홀 분배 모듈(340)은 어느 데이터 플레인 및 제어 플레인 통신이, 있다면, 백홀 A(351)를 통해 또는 백홀 B(352)를 통해 코어 네트워크(102)에 전송될지를 결정한다. 국(300)은 백홀 A 및 백홀 B를 통해 통신을 제공하도록 백홀 인터페이스 모듈을 포함한다. 간결한 설명을 위해, 백홀 인터페이스 모듈 중 하나 및 연관된 백홀 커넥션을 통해 데이터를 전송하는 것은 단순하게 백홀 A 또는 백홀 B를 사용하는 것으로 지칭될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 국(300)은 150 Mbps의 피크 레이트로 사용자 국을 향해 무선으로 송신하고 70 Mbps의 피크 레이트로 사용자 국으로부터 수신할 수 있는 LTE 피코셀일 수 있다. 업링크는 70 Mbps의 내구 레이트를 초과할 수 없고 가변 채널 컨디션은 아마도 100 Mbps 아래의 평균 내구 다운링크 데이터 레이트를 유지할 것이므로, 100 Mbps 풀 듀플렉스 이더넷 링크로 그러한 국을 백홀링하는 것이 합리적이다. 그렇지만, 사용자 장비(150)를 수신지로 하는 제어 데이터 및 사용자 데이터에 부가하여, LTE 피코셀로 향한 방향으로의 백홀에는 150 Mbps의 무선 제한에 의해 통제되지 않고 피코셀 자체를 수신지로 하는 제어 데이터가 들어있을 수 있다. 일반적으로 이러한 데이터는 작지만, 그것은, 예컨대, 추후 사용을 위해 EMS 엔티티에 의해 신규 소프트웨어가 피코셀에 다운로드될 때에는 클 수 있다. 부가적으로, 코어 네트워크에서의 데이터 레이트는 LTE 에어 링크를 통해 그것들을 초과할 수 있으므로, 데이터를 피코셀에 보내기 위한 대역폭에 대한 피크 수요는 150 Mbps 에어 링크 레이트보다 더 클 수 있다. 그래서, 100 Mbps는 피코셀을 향하는 백홀 용량에 대한 평균 수요에는 충분할 수 있지만, 그것은 백홀 대역폭에 대한 피크 수요를 취급하기에는 불충분할 수 있다.
위의 실시예에 있어서, 백홀 용량에 대한 피크 수요가 백홀의 용량을 초과하면 3개의 솔루션이 있을 수 있다. 첫째로, 백홀 대역폭에 대한 평균 수요가 백홀의 용량 미만이라고 상정하면, 데이터는 수요가 가라앉을 때까지 지연될 수 있다. 그렇지만, 이러한 지연은 특히 음성 및 비디오와 같은 서비스에 대해 사용자 경험의 품질을 보존하기에는 너무 길 수 있고, 평균 백홀 수요가 보통 링크 용량에 가까우면 수요가 링크 용량 미만으로 줄어드는 것은 매우 긴 시간이 걸릴 수 있다. 둘째로, 원래의 100 Mbps 이더넷 링크가 (설계에 의해 설치시에든 또는 필요에 의해 사후에든) 기가비트 이더넷 링크로 교체될 수 있다. 그렇지만, 기가비트 이더넷 링크는 설치 및 운영하기가 더 많이 비쌀 수 있고 필요 피크 용량의 6배보다 더 많이 제공한다. 세 번째 옵션은 초과 백홀 용량 수요 중 일부 또는 전부를 어드레싱하도록 사이즈가 정해지는 제2 백홀, 백홀 B(352)를 제공하는 것이다.
다중 백홀이 들어있는 일 실시예에 있어서, 백홀 분배 모듈(340)은 언제 백홀 A를 사용할지 및 언제 백홀 B를 사용할지를 결정하고 어느 데이터가 백홀 A를 통해 전송되어야 하는지 및 어느 데이터가 백홀 B를 통해 전송되어야 하는지를 결정한다. 결합하여, 이들 결정은 또한 백홀 A를 통해 얼마나 많은 데이터가 전송되는지 및 백홀 B를 통해 얼마나 많은 데이터가 전송되는지를 결정한다. 이들 결정은 백홀 혼잡, 즉, 백홀 용량을 초과하는 백홀 수요에 응답해서일 수 있거나, 예견된 백홀 혼잡에 응답해서일 수 있거나, 또는 특정 데이터를 항상 백홀 A 상에 놓는 한편 특정 다른 데이터를 항상 백홀 B 상에 놓는 진행 정책에 기초할 수 있다. 데이터가 하나의 백홀 또는 또 다른 백홀 상에 향해지게 되는 방법은 기지국이 백홀 상에서 데이터를 수신하고 있는지 또는 백홀 상에서 데이터를 송신하고 있는지에 의존하여 달라질 수 있다.
일부, 전부 또는 특정 데이터에 대해 하나의 백홀, 백홀 A(351)가 다른 하나의 백홀, 백홀 B(352)보다 더 또는 덜 매력적이게 할 수 있는 인자는 많이 있다. 일 실시예에 있어서, 백홀 A는 백홀 B와는 특정 데이터량의 전송과 연관된 다른 금융 비용을 가질 수 있다. 예컨대, 백홀 A는 국(300)의 소유자에 의해 소유 및 운용될 수 있는 한편 백홀 B는 사용량, 예컨대, 전송된 바이트 수에 기초하여 비용청구하는 또 다른 엔티티에 의해 소유 및 운용될 수 있다. 하나의 백홀이 사용과 연관된 더 높은 금융 비용을 가질 때, 더 높은 비용 백홀의 사용을 최소화하는 것이 바람직할 것이다.
또 다른 실시예에 있어서, 백홀 A는 백홀 B와는 다른 지연을 가질 수 있다. 예컨대, 백홀 B이 위성 링크이고 백홀 A가 그렇지 아니하면, 백홀 B는 실질적으로 더 많은 지연을 가질 수 있고 덜 바람직할 것이다. 유사하게, 백홀 B가 공유된 링크이고 백홀 A가 전용 링크인 일 실시예에 있어서, 백홀 B는 더 많은 지연도 그리고 덜 결정적 스루풋도 가질 수 있어서 그것이 백홀 A보다 덜 바람직하게 만든다. 부가적으로, 검출된 애플리케이션 정보는 어떤 데이터가 백홀 A 상에서 통신할지 및 어떤 데이터가 백홀 B 상에서 통신할지를 결정하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 비디오 스트리밍 애플리케이션에 대한 데이터는 우선적으로는 더 낮은 지연을 갖는 백홀을 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 백홀 B가 802.11a 와이파이와 같은 무면허 스펙트럼 점 대 다점 또는 메시 기술 또는 무면허 스펙트럼 점 대 점 링크와 같이 무면허 스펙트럼을 사용한 기술을 사용하여 구현되고, 백홀 A가 유선 또는 면허 스펙트럼 기술을 사용하면, 백홀 B는 백홀 A보다 간섭 및 에러에 덜 강건하고 그래서 덜 바람직할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 백홀 A는 백홀 B와는 다른 계산 자원을 요구할 수 있다. 예컨대, 백홀 A는 국(300)의 소유자에 의해 소유 및 운용될 수 있는 한편 백홀 B는 또 다른 엔티티에 의해 소유 및 운용될 수 있다. 이러한 시나리오에 있어서, 백홀 B는 신뢰되지 않을 수 있고 IP-SEC과 같이 부가적 보안의 애플리케이션을 요구할 수 있다. 그러한 부가적 보안은 실질적 자원을 요구할 수 있다. 국(300)은 백홀을 통해 전송되는 데이터의 일부에 부가적 보안을 적용하기에 충분한 자원만을 가질 수 있다. 부가적으로, 부가적 계산 자원에 대한 필요성은 국(300)이 더 많은 전력을 소비하게 야기하여, 운용 비용을 증가시키고 디바이스의 고장까지의 평균 시간을 줄인다.
도 5는 도 4의 국(300)의 일 실시예인 LTE 피코셀(500)의 기능적 블록 선도이다. 피코셀(500)은 케이블 스트랜드(501) 상에 장착된다. 케이블 스트랜드(501)는 LTE 피코셀에 물리적 지지를 제공하고 또한 전력을 제공할 수 있다. 대안으로, 전력은 태양력 또는 태양전지와 같은 또 다른 소스로부터 제공될 수 있다. 케이블 스트랜드(501)는 또한 케이블 모뎀 기술을 통해 액세스가능한 통신 경로(561)를 제공한다. 피코셀(500)에는 2개의 백홀 옵션이 들어있다. 케이블 모뎀 백홀(551)은 주지의 케이블 데이터 서비스 인터페이스 규격(DOCSIS) 표준과 같은 케이블 모뎀 기술을 사용하여 통신 경로(561)를 통해 그리고 궁극적으로는 케이블 스트랜드(501)를 통해 백홀을 제공한다. 802.11a 백홀(552)은 미국 전기 전자 학회(IEEE) 무선 랜(LAN) 규격에 기초하는 기술을 사용하여 무선 백홀을 제공하고 IEEE 802 기술의 점 대 점, 점 대 다점 또는 메시 변형을 사용할 수 있다. 802.11a 백홀(552)은 백홀 데이터를 송신 및 수신하기 위해 하나 이상의 안테나(562)를 사용한다.
백홀 분배 모듈(340)은 어느 서비스 또는 데이터가 케이블 모뎀 백홀 또는 802.11a 백홀을 통해 전송되는지를 결정한다. 케이블 모뎀 백홀(551)은 LTE 피코셀(500)에 선호되는 백홀일 수 있다. 케이블 모뎀 백홀은, 무면허 스펙트럼을 사용하여 동작하고 일반적으로 데이터 충돌을 감안하는 LBT(listen-before-talk) 프로토콜을 따르는 802.11a 백홀(552)보다, 더 강건하고 신뢰할만한 데이터 전송을 제공할 수 있다. 부가적으로, 피코셀이 케이블 스트랜드(501)를 제어하고 있는 케이블 오퍼레이터에 의해 운용되고 있으면, 케이블 모뎀 백홀을 사용하는 데이터 전송은 802.11a 백홀보다 더 신뢰될 수 있고, 그래서, 더 적은 보안이 구현되도록 요구한다. 대안으로, 802.11a 백홀은 피코셀 오퍼레이터가 케이블 스트랜드 오퍼레이터가 아니면 선호될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 신뢰 레벨은 동일할 수 있고 케이블 모뎀 백홀에 비해 802.11a 백홀 상에서 데이터를 전송하는 것과 연관된 금융 비용이 더 낮을 수 있다.
도 6은 항상 백홀 A가 백홀 B보다 선호될 수 있는 일 실시예에 있어서 대체 백홀을 사용할 때를 결정하는 방법에 대한 흐름도이다. 도 6의 흐름도가 그러한 일 실시예를 도시하고 있다 하더라도, 특정 데이터에 대해 백홀 A가 선호될 수 있는 한편 다른 데이터에 대해 백홀 B가 선호될 수 있는 대체 실시예가 존재한다. 도 6의 흐름도의 로직은, 예컨대, 국(300)의 백홀 분배 모듈(340)에서 구현될 수 있다. 흐름은 단계(410)에서 시작하는데, 국은 백홀 상의 대역폭에 대한 수요를 모니터링하고 있다. 모니터링은 수많은 방법에 의해 구현될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 모니터링은 현재 활성인 서비스의 최대 비트 레이트 또는 보증된 비트 레이트 또는 이들 비트 레이트의 소정 함수를 합산함으로써 구현된다. 대안의 실시예에 있어서, 모니터링은 백홀 상의 트래픽을 계측하고 이전의 대역폭 수요에 기초해서 장래의 대역폭 수요를 예측함으로써 수행된다. 모니터링은 패킷당 단위로 실시간으로 행해질 수 있다. 또한 그것은 고정 또는 가변 시간 간격 단위로 수행될 수 있다. 백홀이 적응적 변조 및 코딩을 구현하는 무선 링크와 같이 가변 대역폭을 제공할 수 있는 기술을 사용하면, 모니터링 단계(410)는 백홀 대역폭에 대한 수요에 부가하여 백홀의 용량도 모니터링하도록 강화될 수 있다. 주지의 전송 제어 프로토콜(TCP)과 같은 전송 프로토콜에서 찾아볼 수 있는 바와 같은 자동 재시도 요청(ARQ) 메커니즘에 의해 야기되는 것과 같이 백홀을 통한 서비스 관련 재송신에 의해 생성되는 가외 대역폭 수요가 감안될 수 있다. 또한 백홀 송신 기술 ARQ 또는 하이브리드-ARQ(HARQ)에 기인하는 백홀 대역폭 가용성 축소가 감안될 수 있다.
결정 블록(420)에서, 백홀 대역폭에 대한 수요가 백홀 A(351)의 용량을 초과하는지를 결정이 이루어진다. 일 실시예에 있어서, 백홀을 통해 송신되기를 기다리는 데이터에 기인하는 어떠한 지연이라도 회피하기 위해, 어떤 그렇지만 짧은 시간량 동안 수요가 용량을 초과하면 수요는 용량을 초과한다고 결정된다. 대안의 실시예에 있어서, 소정량의 지연이 용인될 수 있고, 그 경우 백홀 대역폭에 대한 수요는 적어도 특정 시간량 동안 특정 양의 대역폭만큼 수요가 용량을 초과하면 백홀 용량을 초과한다고 여겨진다. 단계(420)에서 수요가 용량을 초과하지 않는다고 결정되면, 흐름은 모니터링이 계속되는 단계(410)로 되돌아간다. 그렇지만, 단계(420)에서 수요가 백홀 A의 용량을 초과한다고 결정되면, 흐름은 일부 데이터가 백홀 B(352) 상으로 분배되는 단계(440)로 진행한다.
단계(440)로부터, 흐름은 단계(450)로 계속하고 거기서 국은 백홀 대역폭에 대한 수요를 모니터링하고, 백홀 기술에 의존하여, 백홀 용량을 모니터링한다. 단계(450)는, 일부 실시예에 있어서는 데이터 또는 서비스가 백홀 B에 분담되어야 하는 상황에 대해 모니터링하는 것뿐만 아니라 데이터 또는 서비스가 백홀 A로 되돌아갈 수 있는 상황에 대해서 또한 모니터링하는 것이 바람직하다는 것을 제외하고는, 단계(410)와 유사하다.
결정 포인트(460)에서는, 백홀 A 상에 여분의 용량이 있는지를 결정이 이루어진다. 백홀 A 상에 여분의 용량이 있으면, 흐름은 데이터 또는 서비스가 백홀 A로 되돌려지는 단계(480)로 진행한다. 단계(480)로부터, 흐름은 다시 백홀 수요를 모니터링하는 단계(410)로 되돌아간다. 대안으로, 전부는 아니지만 일부 데이터 또는 서비스가 백홀 A로 되돌려지면, 흐름은 단계(410) 대신에 단계(450)로 다시 진행할 수 있다. 단계(460)에서 백홀 A 상에 여분의 용량이 없었으면, 흐름은 결정 포인트(470)로 진행하는데 거기서는 백홀 A를 통해 여전히 전송되는 서비스 및 데이터에 의한 대역폭에 대한 수요가 백홀 A의 용량을 여전히 초과하게 되도록 백홀 A에 여전히 과하게 몰려 있는지를 결정이 이루어진다. 단계(470)에서 백홀 A에 여전히 과하게 몰려 있다고 결정되면, 흐름은 단계(440)로 되돌아가서 더 많은 데이터 또는 서비스를 백홀 B 상에 분배한다. 단계(470)에서 백홀 A에 과하게 몰려 있지 않다고 결정되면, 흐름은 대역폭 수요 및 백홀 용량이 모니터링되는 단계(450)로 되돌아간다.
도 6의 단계(440)에서와 같이, 데이터가 대체 백홀 상으로 분배될 때, 대체 백홀을 통해 어떤 데이터를 전송할지의 결정은 많은 인자를 가질 수 있다. 하나의 인자는 데이터 유형일 수 있다. 데이터 유형은 데이터와 연관된 애플리케이션에 대한 정보를 검출하는 것에 기초할 수 있다. 예컨대, 음성 또는 비디오와 같은 실시간 데이터는 더 낮은 레이턴시 백홀 옵션을 통해 우선적으로 전송될 수 있고, 레이턴시에 덜 민감한 이메일, 파일 전송 및 다른 서비스는 더 높은 레이턴시 백홀 옵션을 통해 운반되도록 할 수 있다. 유사하게, ARQ 기능을 편입하고 있는 TCP와 같은 전송 프로토콜로 송신되는 데이터와 같이 에러를 용인하는 데이터는 덜 신뢰할만한 무면허 스펙트럼 무선 백홀을 통해 송신될 수 있는 한편 에러를 용인할 수 없거나 재송신에 의해 야기되는 지연을 용인할 수 없는 데이터는 유선 이더넷 또는 면허 스펙트럼 무선 백홀과 같이 에러가 덜 나는 백홀 대안 상에서 전송될 수 있다.
대체 백홀 상으로 어느 데이터를 분배할지의 선택은 또한 국(300)에 의해 배치되는 기술에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 국(300)이 LTE 기술을 구현하는 피코국이면, 사용자 장비의 특정 부분에 대한 데이터는 사용자 장비와 데이터 게이트웨이 간 하나 이상의 논리적 베어러(logical bearer) 상으로 분리된다. 피코국은 베어러 내 데이터 내로의 가시성은 거의 가질 수 없지만 보증된 또는 최대 비트 레이트와 같은 정보를 알고 있을 수는 있다. 이러한 실시예에 있어서, 피코국은 베어러가 동일 백홀 옵션 상에서 전송되는 개개의 베어러에서 전송되는 모든 데이터로 베어러 대 베어러 단위로 대안 백홀에 걸쳐 분배되어 셋업되게 야기할 수 있다. 대체 실시예에 있어서, 대체 백홀 옵션에 걸쳐 데이터 트래픽을 분배하는 결정은 동일 백홀 옵션 상에서 전송되는 개개의 사용자 장비 인스턴스에 대한 모든 데이터로 사용자 장비 단위로 일어날 수 있다.
예컨대, 각각의 최종 사용자 디바이스에는 고유의 인터넷 프로토콜(IP) 어드레스가 할당될 수 있다. 게이트웨이 디바이스 및 (예컨대, 백홀 분배 모듈(340)로 구현된) 피코국 내 IP 라우팅 기능은 사용자 IP 어드레스 기준에 기초하여 대체 백홀 옵션에 걸쳐 업링크 트래픽 스트림을 분배하는데 사용될 수 있다. 라우팅 결정은 가용 용량, 요율, 전송 신뢰도 또는 다른 척도와 같이 본 명세서에서 설명되는 환경 파라미터를 계속 모으는 비용 함수의 최소화에 기초할 수 있다. 이들 환경 파라미터는 백홀의 다른 사이드 상의 디바이스에 의해 보내진 신호 메시지를 수신함으로써 또는 디바이스 자체에 의해 로컬 수집될 수 있다. 예컨대, 코어 네트워크 게이트웨이(102)는 피코국(130)으로부터 신호되는 혼잡 정보를 수집할 뿐만 아니라 내부 방법을 사용하여 링크(170, 170')에 걸쳐 현재 혼잡 상태에 관한 정보를 수집할 수 있다. 당업자는 IP 어드레스에 기초하는 분배에 부가하여 분배는 IP 소켓, 포트 번호 또는 이더넷 맥(MAC) 어드레스에 기초할 수 있음을 인지할 것이다.
다른 실시예는 대체 백홀 상에 데이터의 패킷 대 패킷 분배를 가능하게 할 기술을 사용할 수 있다. 이것은 데이터가 서비스 유형 또는 애플리케이션 유형에 기초하여 백홀 옵션에 걸쳐 분배될 수 있게 하는 패킷 검사를 수반할 수 있다.
분배 선택이 이루어지고 나면, 여러 다른 실시예는 데이터를 재분배할 능력을 더 또는 덜 가질 수 있다. 예컨대, 하나의 백홀로부터 다른 하나로 LTE 베어러를 이동시키는 것은 어려울 수 있기 때문에, 그래서 베어러 생성시 대안의 백홀 상에 베어러를 분배하고 피코국에서 베어러의 수명 동안 그것을 이동시키지 않도록 결정하는 것이 바람직할 수 있다. 그렇지만, 게이트웨이가 허용하면, 베어러가 게이트웨이와 피코국 간 취하는 경로는 베어러 및 그 데이터를 여러 다른 백홀을 통해 라우팅하도록 바뀔 수 있다. 유사하게, 일부 실시예에 있어서, 개개의 사용자 장비 인스턴스를 지원하는 백홀 옵션의 선택은 사용자 장비가 네트워크에 들어가거나 피코국과 접속하는 시점에 이루어질 수 있다.
기지국의 네트워크 아키텍처에 의존하여 데이터의 전부 또는 일부를 여러 다른 백홀에 재분배하는 방법은 많이 있다. 백홀 데이터가 여러 다른 백홀 IP 네트워크에 걸쳐 IP 패킷 페이로드로서 전송되는 가장 흔한 경우에 대해, 백홀 데이터 IP 패킷이 의도된 백홀 수신지(예컨대, LTE 네트워크 내 MME/SGW)에 도달하는 한, 기지국에 의해 여러 다른 백홀 네트워크로의 데이터 재분배는 백홀 수신지에 투명하다.
다중 백홀 네트워크를 갖는 기지국은 다중 컴퓨터 네트워크에 부착되는 멀티-홈 노드이다. 표준 및 전유 라우팅 프로토콜은 LTE 다운링크행 패킷이 기지국에 어떻게 배달되어야 하는지 접속된 백홀 네트워크 상의 라우터에 통지하도록 멀티-홈 기지국에 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 백홀 분배 모듈(340)은 코어 네트워크(102) 내 하나 이상의 라우터에 그들 정적 라우팅 테이블에 대한 업데이트로 신호함으로써 최종-사용자 IP 어드레스에 기초하여 다운링크 패킷의 흐름을 조절할 수 있다. 업데이트는 간이 망 관리 프로토콜(Simple Network Management Protocol: SNMP), 하이퍼-텍스트 전송 프로토콜(Hyper-Text Transport Protocol: HTTP), 텔넷 또는 시큐어 쉘(Secure Shell: SSH)과 같은 표준 프로토콜을 사용하여 통신될 수 있다. 대안으로, 업데이트는 전유 프로토콜을 통해 통신될 수 있다. 대안의 실시예에 있어서, 백홀 분배 모듈(340)은 코어 네트워크(102) 내 라우터에 보더 게이트웨이 프로토콜(Border Gateway Protocol: BGP) 루트 업데이트 메시지를 보낼 수 있다. 루트 업데이트 메시지에는 기지국의 선호도에 따라 서로 다른 백홀 네트워크에 대한 서로 다른 LOCAL_PREF 속성이 들어있을 수 있다. 백홀 네트워크 상의 이웃하는 라우터는 가장 높은 LOCAL_PREF 값을 갖는 백홀 네트워크로 패킷을 라우팅할 것이다. 또한 기지국은 서로 다른 백홀 네트워크에 대한 서로 다른 AS_PATH 속성을 갖는 루트 업데이트 메시지를 보낼 수 있고, 백홀 네트워크 상의 이웃하는 라우터는 가장 짧은 AS_PATH를 갖는 백홀 네트워크로 패킷을 라우팅할 것이다. 또한 기지국은 여러 다른 백홀 네트워크에 대한 MED(Multi-Exit Discriminator) 값이 들어있는 루트 업데이트 메시지를 보낼 수 있고, 백홀 네트워크 상의 이웃하는 라우터는 더 낮은 MED 값을 갖는 백홀 네트워크로 패킷을 라우팅할 것이다.
또한 다중 백홀 네트워크 상의 라우터와 기지국 간 전유 라우팅 프로토콜이 사용될 수 있다. 예컨대, 전유 프로토콜은 BGP에 유사하지만 UE당 터널 라우팅을 지원하는 프로토콜일 수 있다. 기지국은 서로 다른 백홀 네트워크 상의 서로 다른 터널에 대한 서로 다른 가중치가 들어있는 루트 업데이트 메시지를 이웃하는 라우터에 보낼 수 있다. 대안으로, 기지국은 서로 다른 터널에 대한 정적 루트 정보가 들어있는 루트 업데이트 메시지를 이웃하는 라우터에 보낼 수 있다. 전유 프로토콜을 구현하는 라우터는 서로 다른 UE 터널에 대한 패킷을 서로 다른 백홀 네트워크로 라우팅할 수 있다.
데이터 IP 패킷의 전부 또는 일부를 서로 다른 백홀 네트워크에 분배하도록 기지국 업링크 라우팅 엔진을 구성하는 방법은 다수 있다. 다중 백홀 IP 네트워크를 갖는 기지국에 대해, 가장 단순한 접근법은, 기지국 라우팅 엔진의 디폴트 루트를 소망의 백홀 네트워크로 예컨대 가장 낮은 비용을 갖는 것으로 바꾸고, 효과적으로는 선택된 백홀 네트워크만을 디폴트 루트로서 사용하는 것이다. 이러한 단순한 접근법은 서로 다른 가입자국에 서로 다른 IP 어드레스가 할당되고 와이맥스 기지국이 가입자의 IP 네트워크와 백홀 IP 네트워크 간 라우터로서 역할하는 고정 점 대 다점 와이맥스 네트워크에 대해 매우 효과적이다. 조금 더 고급 접근법은 서로 다른 백홀 네트워크에 서로 다른 가중치를 할당하는 것일 수 있고, 기지국에서의 라우팅 엔진은 다른 것들 대비 일부 백홀 네트워크의 가중치 및 우위에 따라 모든 백홀 네트워크에 걸쳐 데이터를 분배할 수 있다.
서로 다른 사용자 및 서로 다른 유형의 트래픽에 서로 다른 QoS를 제공할 수 있는 기지국에 대해, 패킷당 기준으로 동적 라우팅을 지원하는 더 고급의 라우팅 엔진이 서로 다른 사용자 또는 서로 다른 유형의 서비스로부터의 트래픽을 서로 다른 백홀 네트워크에 분배하는데 사용될 수 있다. 예컨대, LTE 피코국에 있어서, 서로 다른 베어러로부터의 IP 패킷은 검사되고 코어 네트워크 상의 MME/SGW와 서로 다른 UE 간 eGTP-U 터널의 터널 ID에 따라 서로 다른 태그로 마크될 수 있다. 와이맥스 기지국에 있어서, 서로 다른 가입자 및 서비스 흐름으로부터의 IP 패킷은 검사되고 서비스 흐름 식별자에 따라 서로 다른 태그로 마크될 수 있다. 패킷이 서로 다른 태그로 마크되고 나면, 라우팅 엔진은 패킷당 기준으로 IP 패킷과 연관된 태그에 따라 서로 다른 백홀 네트워크로 IP 패킷을 라우팅할 수 있다.
당업자는 본 명세서에서 개시되는 실시예와 연관하여 설명된 다양한 예시적 논리적 블록, 모듈, 컨트롤러 및 알고리즘 단계가 전자적 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 그들 조합으로 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 교환가능성을 명확히 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트, 컨트롤러, 블록, 모듈 및 단계가 일반적으로 그 기능성의 관점에서 위에 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 구현될지 또는 소프트웨어로 구현될지는 전반적 시스템에 부과된 특정 시스템 및 설계 제약에 의존한다. 당업자는 설명된 기능성을 각각의 특정 애플리케이션에 대해 다양한 방식으로 구현할 수 있지만, 그러한 구현 결정은 본 발명의 범위로부터의 벗어남을 야기하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 부가적으로, 모듈, 블록 또는 단계 내 기능의 그룹화는 설명의 용이함을 위한 것이다. 특정 기능 또는 단계는 본 발명으로부터 벗어남이 없이 하나의 유닛, 모듈 또는 블록으로부터 이동될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예와 연관하여 설명된 다양한 예시적 논리적 블록, 컨트롤러 및 모듈은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 반도체(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램가능 논리 디바이스, 개별 게이트 또는 트랜지스터 로직, 개별 하드웨어 컴포넌트 또는 본 명세서에서 설명된 기능을 수행하도록 설계된 그 어떠한 조합으로라도 구현 또는 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안으로, 프로세서는 어떠한 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러 또는 상태 머신일 수 있다. 또한 프로세서는 컴퓨팅 디바이스의 조합으로, 예컨대, DSP 및 DSP 코어와 결합하여 마이크로프로세서, 복수의 마이크로프로세서, 하나 이상의 마이크로프로세서의 조합, 또는 어떠한 다른 그러한 구성으로라도 구현될 수 있다.
본 명세서에서 개시된 실시예와 연관하여 설명된 블록 또는 모듈의 프로세스 및 알고리즘 또는 방법의 단계는 하드웨어로 직접, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 둘의 조합으로 구체화될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈식 디스크, CD-ROM 또는 어떠한 다른 형태의 머신 또는 컴퓨터 읽기가능한 저장 매체에라도 거주할 수 있다. 예시적 저장 매체는 프로세서에 결합되어 프로세서가 저장 매체에 정보를 쓰고 그로부터 정보를 읽게 되어 있을 수 있다. 대안에 있어서, 저장 매체는 프로세서에 일체일 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC에 거주할 수 있다.
개시된 실시예의 위 설명은 당업자가 본 발명을 이루거나 사용할 수 있게 하도록 제공된다. 이들 실시예에 대한 다양한 수정이 당업자에게는 쉽게 명백할 것이고 본 명세서에서 설명되는 포괄적 원리는 본 발명의 취지 또는 범위로부터 벗어남이 없이 다른 실시예에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 명세서에 제시된 설명 및 도면은 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 표현하여 본 발명에 의해 넓게 고려되는 주제를 나타내는 것으로 이해되려는 것이다. 더욱, 본 발명의 범위는 당업자에게 자명하게 될 수 있는 다른 실시예를 전적으로 아우르고 따라서 본 발명은 첨부 청구범위 이외의 어떠한 것에 의해서도 한정되지 않는 것으로 이해된다.

Claims (19)

  1. 통신국(communication station)으로서,
    가입자국(subscriber station)과 데이터를 송신 및 수신하도록 마련된 트랜시버;
    복수의 백홀 인터페이스 모듈(backhaul interface module)로서, 각각의 백홀 인터페이스 모듈이 복수의 백홀 커넥션(backhaul connection) 중 대응하는 하나를 통해 백홀 통신을 제공하도록 마련된 것인, 상기 복수의 백홀 인터페이스 모듈;
    상기 트랜시버에 의해 송신 및 수신되는 상기 데이터와 연관된 애플리케이션에 대한 정보를 검출하기 위한 데이터 프로세싱 모듈; 및
    백홀 대역폭에 대한 수요를 모니터링하고 상기 데이터와 연관된 상기 애플리케이션에 대한 검출된 정보 및 상기 백홀 대역폭에 대한 수요에 기초하여 상기 복수의 백홀 커넥션을 통해 데이터를 분배하도록 마련되고 상기 복수의 백홀 인터페이스 모듈에 결합되는 백홀 분배 모듈을 포함하는 통신국.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터 프로세싱 모듈은,
    상기 통신국에 의해 수신 및 송신되고 있는 사용자 데이터 통신을 프로세싱하도록 마련되고 상기 백홀 분배 모듈 및 상기 트랜시버에 결합되는 사용자 데이터 플레인 프로세싱 모듈(user data plane processing module); 및
    상기 통신국에 의해 수신 및 송신되는 제어 통신을 프로세싱하도록 마련되고 상기 백홀 분배 모듈 및 상기 트랜시버에 결합되는 제어 플레인 프로세싱 모듈을 포함하되,
    상기 백홀 분배 모듈에 의해 상기 복수의 백홀 커넥션을 통해 데이터를 분배하는 것은 상기 데이터가 상기 사용자 데이터 플레인과 연관되는지 또는 상기 제어 플레인과 연관되는지를 포함하는 것인 통신국.
  3. 제1항에 있어서, 상기 백홀 분배 모듈은 더욱 상기 복수의 백홀 커넥션의 용량을 모니터링하도록 마련되고, 상기 백홀 분배 모듈에 의해 상기 복수의 백홀 커넥션을 통해 데이터를 분배하는 것은 상기 복수의 백홀 커넥션의 용량을 포함하는 것인 통신국.
  4. 제1항에 있어서, 상기 데이터와 연관된 상기 애플리케이션에 대한 검출된 정보는 애플리케이션 등급 및 특정 애플리케이션을 포함하는 것인 통신국.
  5. 제1항에 있어서, 상기 백홀 대역폭에 대한 수요는 상기 데이터와 연관된 상기 애플리케이션에 대한 검출된 정보에 기초하는 것인 통신국.
  6. 제1항에 있어서, 상기 백홀 분배 모듈에 의해 모니터링되는 상기 백홀 대역폭에 대한 수요는 상기 가입자국과 데이터를 송신 및 수신하는 것과 연관된 보증된 비트 레이트에 기초하는 것인 통신국.
  7. 제1항에 있어서, 상기 백홀 분배 모듈에 의해 모니터링되는 상기 백홀 대역폭에 대한 수요는 상기 가입자국에 대해 데이터를 송신 및 수신하는 것과 연관된 최대 비트 레이트에 기초하는 것인 통신국.
  8. 제1항에 있어서, 상기 백홀 분배 모듈은,
    최초에는 상기 복수의 백홀 인터페이스 모듈 중 선호되는 하나에 데이터를 분배하고;
    상기 백홀 대역폭에 대한 수요가 상기 백홀 인터페이스 모듈 중 상기 선호되는 하나와 연관된 상기 백홀 커넥션의 용량을 초과하는지를 결정하며; 그리고
    상기 백홀 대역폭에 대한 수요가 상기 백홀 인터페이스 모듈 중 상기 선호되는 하나와 연관된 상기 백홀 커넥션의 상기 용량을 초과할 때 상기 복수의 백홀 인터페이스 모듈 중 대체 모듈에 데이터를 분배함으로써,
    상기 복수의 백홀 커넥션을 통해 데이터를 분배하는 것인 통신국.
  9. 제8항에 있어서, 상기 백홀 분배 모듈은, 더욱,
    상기 복수의 백홀 인터페이스 모듈 중 상기 대체 모듈에 데이터를 분배한 후에, 상기 백홀 인터페이스 모듈 중 상기 선호되는 하나와 연관된 상기 백홀 커넥션 상에 여분의 백홀 대역폭이 존재하는지를 결정하고; 그리고
    상기 백홀 인터페이스 모듈 중 상기 선호되는 하나와 연관된 상기 백홀 커넥션 상에 여분의 백홀 대역폭이 존재할 때 상기 복수의 백홀 인터페이스 모듈 중 상기 대체 모듈로부터 상기 백홀 인터페이스 모듈 중 상기 선호되는 하나로 데이터를 재분배함으로써,
    상기 복수의 백홀 커넥션을 통해 데이터를 분배하는 것인 통신국.
  10. 트랜시버를 통해 사용자 장비와 통신하고 복수의 백홀 커넥션을 통해 네트워크와 통신하도록 동작가능한 통신국과 사용하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    백홀 대역폭에 대한 수요를 모니터링하는 단계;
    상기 복수의 백홀 커넥션 중 선호되는 하나에 백홀 데이터를 분배하는 단계;
    상기 백홀 데이터와 연관된 애플리케이션에 대한 정보를 검출하는 단계;
    상기 백홀 대역폭에 대한 수요가 상기 복수의 백홀 커넥션 백홀 중 상기 선호되는 하나의 용량을 초과하는지를 결정하는 단계; 및
    상기 백홀 대역폭에 대한 수요가 상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 선호되는 하나의 상기 용량을 초과할 때 상기 복수의 백홀 커넥션 중 대체 커넥션에 상기 백홀 데이터 중 적어도 일부를 분배하는 단계를 포함하되,
    상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 대체 커넥션에 분배되는 상기 백홀 데이터는 상기 백홀 데이터와 연관된 상기 애플리케이션에 대한 검출된 정보를 이용하여 선택되는 것인, 통신국과 사용하기 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 대체 커넥션에 상기 백홀 데이터 중 적어도 일부를 분배한 후에, 상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 선호되는 하나 상에 여분의 백홀 대역폭이 존재하는지를 결정하는 단계; 및
    상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 선호되는 하나 상에 여분의 백홀 대역폭이 존재할 때 상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 대체 커넥션으로부터 상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 선호되는 하나로 상기 백홀 데이터 중 적어도 일부를 재분배하는 단계를 더 포함하는, 통신국과 사용하기 위한 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 백홀 데이터와 연관된 상기 애플리케이션에 대한 검출된 정보는 애플리케이션 등급 및 특정 애플리케이션을 포함하는 것인, 통신국과 사용하기 위한 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 대체 커넥션에 분배되는 상기 백홀 데이터 중 상기 적어도 일부는 상기 복수의 백홀 커넥션 상의 통신과 연관된 비용 함수를 최소화하도록 선택되는 것인, 통신국과 사용하기 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 비용 함수는 상기 백홀 커넥션을 통해 데이터를 통신하는 것과 연관된 상기 통신국의 계산 자원, 통신 강건성, 통신 지연 및 금융 비용으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 상기 백홀 커넥션의 속성에 적어도 일부 기초하는 것인, 통신국과 사용하기 위한 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 백홀 대역폭에 대한 수요가 상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 선호되는 하나와 연관된 상기 백홀 커넥션의 상기 용량을 초과하는지를 결정하는 단계는 상기 백홀 대역폭에 대한 수요가 상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 선호되는 하나의 상기 용량을 임계 시간 동안 임계 양만큼 초과하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 통신국과 사용하기 위한 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 대체 커넥션에 상기 백홀 데이터 중 적어도 일부를 분배하는 단계는 베어러(bearer)와 연관된 백홀 데이터를 분배하는 단계를 포함하는 것인, 통신국과 사용하기 위한 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 복수의 백홀 커넥션 중 상기 대체 커넥션에 상기 백홀 데이터 중 적어도 일부를 분배하는 단계는 상기 사용자 장비 중 하나와 연관된 백홀 데이터를 분배하는 단계를 포함하는 것인, 통신국과 사용하기 위한 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 백홀 대역폭에 대한 수요를 모니터링하는 단계는 상기 사용자 장비와 통신하는 것과 연관된 보증된 비트 레이트를 이용하는 단계를 포함하는 것인, 통신국과 사용하기 위한 방법.
  19. 제10항에 있어서, 상기 백홀 대역폭에 대한 수요를 모니터링하는 단계는 상기 사용자 장비와 통신하는 것과 연관된 최대 비트 레이트를 이용하는 단계를 포함하는 것인, 통신국과 사용하기 위한 방법.
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