KR20140039991A

KR20140039991A - 분리형 기지국

Info

Publication number: KR20140039991A
Application number: KR1020130106509A
Authority: KR
Inventors: 김준우; 문영진; 방승재; 최정필; 문장원; 박윤옥; 권동승
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-04-02
Also published as: KR101697749B1

Abstract

분리형 기지국 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따른 분리형 기지국 시스템은 국사측에 설치된 특정 무선통신 방식에 따른 복수의 디지털 유닛(Digital Unit, DU), 가입자측에 설치된 특정 무선통신 방식에 따른 복수의 라디오 유닛(Radio Unit, RU), 및 이 복수의 디지털 유닛(DU)과 이 복수의 라디오 유닛(RU) 사이의 연결 관계가 동적으로 변경될 수 있는 클라우드 기지국 스위치(cloud base station switch)를 포함한다.

Description

분리형 기지국{Separate base station}

본 발명은 무선 통신 기지국에 관한 것으로, 보다 구체적으로 복수의 디지털 유닛(Digital Unit, DU)과 복수의 라디오 유닛(Radio Unit, RU)을 포함하는 분리형 기지국 시스템에 관한 것이다.

분리형 기지국 시스템은 디지털 신호 처리를 위한 하나 이상의 디지털 유닛(DU)과 무선 신호의 처리를 위한 하나 이상의 라디오 유닛(RU)이 분리되어서 설치되는 형태의 기지국을 가리킨다. 분리형 기지국 시스템은 디지털 유닛(DU)과 라디오 유닛(RU)이 같이 설치되는 종래의 기지국 시스템과 다르다. 통상적으로, 분리형 기지국 시스템에서는 디지털 유닛(DU)이 국사에 집중하여 운용되며 라디오 유닛(RU)만 원격지에 설치되고 또한 디지털 유닛(DU)과 라디오 유닛(RU)은 광케이블 등과 같은 유선으로 서로 연결된다. 이러한 분리형 기지국 시스템은 RRH(Remote Radio Head)라고도 불린다. 분리형 기지국 시스템은 종래의 기지국 시스템에 비하여 기지국 설치 비용을 절감할 수 있고, 관리가 용이하며 친환경적이라는 장점이 있다.

최근에는 분리형 기지국 시스템에서 집중화된 디지털 유닛(DU)들을 활용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 일례로, 다수의 기지국의 디지털 유닛(DU)들을 네트워크 사업자의 국사에 함께 배치하여 운영하고자 하는 클라우드 통신 센터(Cloud Communication Center, CCC) 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 의하면, 국사에 집중화된 복수의 디지털 유닛(DU)들을 활용하여 협력 통신이 효율적으로 이루어지도록 하거나 또는 이종 통신 시스템간의 협력(HetNet) 등이 이루어질 수 있다.

이와 같이, 클라우드 통신 센터(CCC) 기술에 의하여 협력 통신, 이기종간 협력 등을 수행하는 것을 지원하는 분리형 기지국 시스템을 클라우드 기지국(cloud base station)이라고 한다. 클라우드 기지국의 예로는 에스케이텔레콤의 SCAN(Smart Cloud Access Network), 케이티의 와프(warp), 엘지유플러스의 뱅크 기지국, NSN(Nokia Siemens Networks)의 리퀴드 라디오(liquid radio), 제이티이(ZTE)의 C-RAN 등이 있다.

이러한 분리형 기지국 시스템들은 통상적으로 협력 통신, 이기종간 협력 등의 설정된 목적을 달성할 수 있도록 디지털 유닛(DU)과 라디오 유닛(RU) 사이의 연결 관계가 다양한 유선 네트워크를 활용하여 고안된다. 예를 들어, 디지털 유닛(DU)과 라디오 유닛(RU) 사이의 연결은 공지된 수동형 광 네트워크(Passive Optical Network, PON) 시스템, 예컨대 마스터(master)-슬레이브(slave) 구조를 갖는 PON 시스템이 그대로 적용되거나 또는 일부 변형이 되어 적용되기도 한다. 또는, 디지털 유닛(DU)과 라디오 유닛(RU)은 이더넷(Ethernet) 선로를 이용하여 연결되기도 한다. 이와 같이, 기존의 분리형 기지국 시스템들에서는 설정된 목적을 효율적으로 달성할 수 있도록 복수의 디지털 유닛(DU)과 복수의 라디오 유닛(RU)들 사이의 특정한 연결 관계가 제시되어 있을 뿐이다.

본 발명은 해결하고자 하는 하나의 과제는 여러 가지 종류의 통신 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 분리형 기지국 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 다양한 유형의 통신 모드로 활용될 수 있는 분리형 기지국 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 분리형 기지국 시스템은 국사측에 설치된 특정 무선통신 방식에 따른 복수의 디지털 유닛(Digital Unit, DU), 가입자측에 설치된 특정 무선통신 방식에 따른 복수의 라디오 유닛(Radio Unit, RU), 및 상기 복수의 디지털 유닛(DU)과 상기 복수의 라디오 유닛(RU) 사이의 연결 관계가 동적으로 변경될 수 있는 클라우드 기지국 스위치(cloud base station switch)를 포함한다.

전술한 본 발명의 실시예에 의하면, 분리형 기지국에서 지원하는 통신 서비스의 종류에 따라서 복수의 디지털 유닛(DU)과 복수의 라디오 유닛(RU) 사이의 연결을 다양하게 구현할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 분리형 기지국 시스템은 특정 통신망을 위한 용도로 사용되는 것에 한정되지 않으며, 다양한 유형의 통신망을 구축하는데 활용할 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 분리형 기지국 시스템을 이용하면, 분산 안테나 시스템, 협력 통신, 다중 모드 기지국 등의 서비스를 편리하고 효율적으로 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 기지국 시스템의 구성을 보여 주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 분리형 기지국 시스템의 일 구현예를 보여 주는 도면이다.
도 3은 도 1의 분리형 기지국 시스템의 다른 구현예를 보여 주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 기지국 시스템의 구성을 보여 주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 분리형 기지국 시스템(10)은 복수의 디지털 유닛(DU, 12), 클라우드 기지국 스위치(cloud base station switch, 14), 및 복수의 무선 유닛(16)을 포함한다. 복수의 무선 유닛(16) 각각에는 하나 또는 그 이상의 안테나(18)가 구비되어 있을 수 있다.

전술한 바와 같이, 분리형 기지국 시스템(100)이란 디지털 신호를 처리하는 디지털 유닛(12)과 무선 전파를 처리하고 송수신하는 라디오 유닛(16)을 분리하여 구성된 기지국 시스템이다. 이러한 분리형 기지국 시스템(100)은 휴대용 단말, 특히 스마트 폰과 테블릿 컴퓨터의 광범위한 보급에 따른 트래픽 증가와 통신 시설의 녹색(green)화를 뒷받침할 수 있도록 네트워크 구조가 클라우드 통신 센터(Cloud Communication Center, CCC) 형태로 변경되면서 새로운 통신 네트워크의 핵심적인 구성 요소가 되고 있다.

분리형 기지국 시스템(10)에서 통상적으로 디지털 유닛(12)은 국사 측에 위치하며 라디오 유닛(16)은 가입자(단말) 측에 위치한다. 즉, 기존의 기지국 위치인 옥외에는 라디오 유닛(16)만을 설치하는 대신 디지털 유닛(12)은 국사 내에 위치시킴으로써, 옥외에 설치되는 통신 시설을 줄이고 경량화할 수 있다. 그리고 경량화된 라디오 유닛(16)은 확대 설치가 용이하여 무선 데이터의 폭증에 효과적으로 대응할 수 있다. 뿐만 아니라, 통신망의 진화에 능동적으로 대처할 수 있고, 후술하는 바와 같이 복수의 무선 통신 기술, 예컨대 와이브로(Wibro), 3세대 이동통신(WCDMA), 4세대 이동통신(LTE 등), 와이파이(WiFi) 등의 서비스를 통합적으로 제공할 수 있다.

복수의 디지털 유닛(DU, 12)은 각각 디지털 신호를 처리한다. 복수의 디지털 유닛(DU, 12)은 총 N개로서, N은 2 이상의 정수이다. 복수의 디지털 유닛(DU, 12)은 모두 동일한 무선 통신 기술을 위한 기지국의 디지털 유닛이거나 또는 둘 이상의 무선 통신 기술을 위한 기지국의 디지털 유닛일 수 있다. 예를 들어, 복수의 디지털 유닛(DU, 12)은 각각 LTE 기지국 디지털 유닛, 와이브로 기지국 디지털 유닛, WCDMA 기지국 디지털 유닛 중에서 어느 하나일 수 있는데, 여기에만 한정되는 것은 아니다.

복수의 라디오 유닛(RU, 16)은 각각 무선 신호를 처리한다. 복수의 라디오 유닛(RU, 16)은 총 M개로서, M도 2이상의 정수이다. M과 N이 동일할 필요가 없다는 것은 당업자에게 자명하다. 복수의 라디오 유닛(DU, 16)은 모두 동일한 무선 통신 기술을 위한 기지국의 라디오 유닛이거나 또는 둘 이상의 무선 통신 기술을 위한 기지국의 라디오 유닛일 수 있다. 예를 들어, 복수의 라디오 유닛(DU, 12)은 각각 LTE 기지국 라디오 유닛, 와이브로 기지국 라디오 유닛, WCDMA 기지국 라디오 유닛 중에서 어느 하나일 수 있는데, 여기에만 한정되는 것은 아니다.

복수의 라디오 유닛(RU, 16)은 각각 하나 이상의 안테나(18)를 구비한다. 본 실시예에서 안테나(18)의 종류 및/또는 특성에는 특별한 제한이 없는데, 각 라디오 유닛(RU, 16)에서 지원하는 무선 통신 기술에 따른 무선 신호의 송수신에 적합하도록 설계될 수 있다. 실시예에 따라서는 안테나(18)는 하나 이상의 통신 기술에 따른 무선 신호의 송수신도 지원할 수 있다.

클라우드 기지국 스위치(14)는 복수의 디지털 유닛(DU, 12)과 복수의 라디오 유닛(16, RU)을 동적으로 연결한다. 여기서, '동적으로 연결한다'는 것은 복수의 디지털 유닛(DU, 12) 각각과 복수의 라디오 유닛(16, RU) 각각 사이의 연결 관계가 설정되는 네트워크의 목적에 따라서 다양하게 만들어질 수 있다는 것을 의미한다. 예컨대, 둘 이상의 라디오 유닛(16, RU)이 집합적으로 하나 또는 그 이상의 디지털 유닛(12, DU)과 연결되거나 또는 서로 다른 통신 기술을 지원하는 이종의 디지털 유닛(12, DU)들이 서로 유기적으로 협력하면서 집합적으로 하나의 디지털 유닛으로서 기능하도록 복수의 라디오 유닛(16, RU)과 연결될 수 있다.

복수의 디지털 유닛(DU, 12)과 복수의 라디오 유닛(16, RU) 사이에 동적인 연결이 이루어질 수 있도록, 클라우드 기지국 스위치(14)는 다양한 연결 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 디지털 유닛(DU, 12)과 복수의 라디오 유닛(16, RU) 사이의 연결 형태는 스타형(star type)이 될 수 있다. 이외에도, 복수의 디지털 유닛(DU, 12)에 대한 복수의 라디오 유닛(16, RU) 사이의 연결 형태는 링형(ring type), 나무형(tree type), 메쉬형(mesh type), 케스케이드형(cascade type) 등이 될 수 있다.

도 2는 도 1의 클라우드 기지국 스위치를 이용하여 동적으로 복수의 디지털 유닛(DU)과 복수의 라디오 유닛(RU)을 연결하는 일례를 보여 주는 도면이다. 다만, 도 2에서는 도시의 편의를 위하여 동작 제어부(142, 도 1 참조)에 대한 도시는 생략하였다. 도 2에 도시된 예는 클라우드 기지국 스위치를 이용하여 분산 안테나 시스템(Distributed Antenna System, DAS)을 구축하는 경우이거나 또는 협력 통신(Coordinated Multi-Point, CoMP) 시스템을 구축하는 경우일 수 있으나, 이것은 단지 예시적인 것이다. 분산 안테나 시스템(DAS)은 흩어져 있는 여러 개의 기지국 안테나가 하나의 셀(cell)을 형성하는 시스템을 가리키며, 협력 통신은 복수의 디지털 유닛(DU) 및/또는 복수의 라디오 유닛(RU) 사이의 유기적인 협력을 통해 통신을 지원하는 시스템을 가리킨다.

이러한 분산 안테나 시스템(DAS) 또는 협력 통신은 하나의 디지털 유닛(DU)에 복수의 라디오 유닛(RU)을 연결하여 구현될 수 있다. 도 2를 참조하면, 소정의 연결 형태를 갖는 클라우드 기지국 스위치(14a)에 의하여 어느 하나의 디지털 유닛(예컨대, 참조 번호 12-1의 DU)은 복수의 라디오 유닛(예컨대, 참조 번호 16-1, 16-2, 16-3의 RU)과 연결되어 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 도 2에서는 나머지 디지털 유닛(12-2, … ,12-N)과 복수의 라디오 유닛(16) 사이의 연결 관계는 도시되어 있지 않은데, 이것은 단지 설명의 편의를 방지하기 위한 것이며, 통신 시스템의 목적에 따라서 다양하게 구현될 수 있다.

도 3은 도 1의 클라우드 기지국 스위치를 이용하여 동적으로 복수의 디지털 유닛(DU)과 복수의 라디오 유닛(RU)을 연결하는 다른 예를 보여 주는 도면이다. 다만, 도 3에서도 도시의 편의를 위하여 동작 제어부(142, 도 1 참조)에 대한 도시는 생략하였다. 도 3에 도시된 예는 클라우드 기지국 스위치를 이용하여 다중 모드 기지국(multi-RAT base station)을 구축하거나 또는 협력 통신(Coordinated Multi-Point, CoMP) 시스템을 구축하는 경우일 수 있으나, 이것은 단지 예시적인 것이다. 전술한 바와 같이, 협력 통신은 복수의 디지털 유닛(DU) 및/또는 복수의 라디오 유닛(RU) 사이의 유기적인 협력을 통해 통신을 지원하는 시스템을 가리킨다. 그리고 다중 모드 기지국은 하나의 라디오 유닛(RU)이 복수의 통신 기술에 따른 기지국의 역할, 예컨대 와이브로(wibro), 와이파이(WiFi), LTE, WCDMA 등의 통신 표준에 따른 기지국의 역할을 수행하는 시스템을 가리킨다. 그리고 이 라디오 유닛(RU)에는 담당하고 있는 셀의 사용자가 요구하는 서비스의 종류에 따라서 필요한 디지털 유닛(DU)이 동적으로 할당된다.

이러한 다중 모드 기지국 또는 협력 통신은 하나의 라디오 유닛(RU)에 서로 다른 통신 표준에 따른 복수의 디지털 유닛(RU)을 연결하여 구현될 수 있다. 도 3을 참조하면, 소정의 연결 형태를 갖는 클라우드 기지국 스위치(14b)에 의하여 서로 다른 통신 표준에 따른 복수의 디지털 유닛(예컨대, 참조 번호 12-1, 12-2, 12-3의 DU)은 특정 라디오 유닛(예컨대, 참조 번호 16-1의 RU)과 연결되어 있다는 것을 알 수 있다. 여기서, 예를 들어 참조 번호 12-1의 DU는 와이브로 통신 기술에 따른 디지털 유닛이고, 참조 번호 12-2의 DU는 WCDMA 통신 기술에 따른 디지털 유닛이고, 참조 번호 12-3은 LTE 통신 기술에 따른 디지털 유닛일 수 있다. 그리고 도 3에서는 나머지 복수의 디지털 유닛(12)과 나머지 라디오 유닛(16-2, … ,16-M) 사이의 연결 관계는 도시되어 있지 않은데, 이것은 단지 설명의 편의를 방지하기 위한 것이며, 통신 시스템의 목적에 따라서 다양하게 구현될 수 있다.

계속해서 도 1을 참조하면, 클라우드 기지국 스위치(14)는 분리형 기지국 시스템(10)에 포함되는 디지털 유닛(DU, 12)들 및/또는 라디오 유닛(RU, 16)들의 동작을 제어하기 위한 동작 제어부(142)를 포함할 수 있다. 동작 제어부(142)는 클라우드 기지국 스위치(14)가 디지털 유닛(12) 및/또는 라디오 유닛(16)들의 동작을 제어함으로써 협력 통신, 다중 모드 기지국 시스템 등이 원활하게 이루어지도록 하고 또한 디지털 유닛(12)과 라디오 유닛(16)의 유지/관리 비용을 절감될 수 있도록 한다.

일례로, 동작 제어부(142)는 복수의 라디오 유닛(RU, 16)의 동작이 시간적으로 동기화(synchronization)가 되도록 제어할 수 있다. 협력 통신 등을 위해서는 서로 떨어져 있는 복수의 라디오 유닛(RU)의 유기적인 협력이 필수적인데, 동작 제어부(142)에 의하여 복수의 라디오 유닛(RU, 16)의 동작이 동기화됨으로써, 협력 통신 등이 원활하게 달성될 수 있다. 본 실시예에 의하면, 동기화를 위하여 동작 제어부(142)가 참조하는 시간 정보의 원천에 대해서는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 동작 제어부(142)는 지피에스(GPS) 동기 신호를 이용하여 시간 정보를 획득할 수 있다.

그리고 동작 제어부(142)는 디지털 유닛(DU, 12) 및/또는 라디오 유닛(RU, 16)들 각각의 온/오프 상태가 전환되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 클라우드 기지국 스위치(14)에 의하여 특정 시간에 사용자 서비스가 할당되지 않은 디지털 유닛(DU)이나 라디오 유닛(RU)들은 저전력 모드인 휴지 상태(idle state)가 되도록 할 수 있다. 그리고 다른 시간에 휴지 상태에 있는 디지털 유닛(DU) 및/또는 라디오 유닛(RU)에 의한 서비스가 필요한 경우에는 해당 디지털 유닛(DU) 및/또는 라디오 유닛(RU)이 활동 상태(active state)가 되도록 할 수도 있다.

또한, 동작 제어부(142)는 디지털 유닛(DU)과 라디오 유닛(RU) 사이의 연결 관계가 변경되는 경우, 예컨대 연결 모드 등의 변경을 위하여 특정 라디오 유닛(RU)에 연결되는 디지털 유닛(DU)이 변경되거나 또는 반대의 경우에, 서비스 연속성을 보장하기 위한 정보들을 라디오 유닛(RU)들 사이 및/또는 디지털 유닛(DU)들 사이에 신속하게 주고 받을 수 있도록 제어할 수 도 있다. 이것은, 예를 들어 특정 사용자가 연결된 라디오 유닛(RU)에 연결된 디지털 유닛(DU)이 변경되는 경우 등에도, 변경 전의 디지털 유닛(DU)이 가지고 있는 해당 사용자에 대한 정보를 변경 후의 디지털 유닛(DU)이 전달 받음으로써, 단말이 변경 후의 디지털 유닛(DU)으로부터 신속하게 서비스를 받을 수 있도록 하기 위한 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 실시예에 불과할 뿐, 이 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 기술 사상은 특허청구범위에 기재된 발명에 의해서만 특정되어야 한다. 따라서 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예는 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

12-1, 12-2, 12-3, 12-N : 디지털 유닛
14, 14a, 14b : 클라우드 기지국 스위치
16-1, 16-2, 16-3, 16-M : 라디오 유닛
142 : 동작 제어부

Claims

국사측에 설치된 특정 무선통신 방식에 따른 복수의 디지털 유닛(Digital Unit, DU);
가입자측에 설치된 특정 무선통신 방식에 따른 복수의 라디오 유닛(Radio Unit, RU); 및
상기 복수의 디지털 유닛(DU)과 상기 복수의 라디오 유닛(RU) 사이의 연결 관계가 동적으로 변경될 수 있는 클라우드 기지국 스위치(cloud base station switch)를 포함하는 분리형 기지국 시스템.