KR20150019217A - 통신 시스템에서의 에너지 절감 방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR20150019217A
KR20150019217A KR20130095795A KR20130095795A KR20150019217A KR 20150019217 A KR20150019217 A KR 20150019217A KR 20130095795 A KR20130095795 A KR 20130095795A KR 20130095795 A KR20130095795 A KR 20130095795A KR 20150019217 A KR20150019217 A KR 20150019217A
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energy saving
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한기영
이승도
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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 기지국으로부터 셀의 부하 정보 및 SRS(Sounding Reference Signal) 정보를 수신하는 단계, 상기 수신한 부하 정보를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단하는 단계, 에너지 절감 트리거 조건을 만족하면, 상기 수신한 SRS 정보를 이용하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단하는 단계 및 에너지 절감 조건을 만족하면, 상기 기지국으로 송신 전력 관리 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감 방법 및 중앙집중식 제어장치를 포함한다. 또한, 상기 중앙집중식 제어장치로부터 수신한 송신 전력 관리 요청 메시지에 대응하여 셀의 송신 전력을 관리하는 기지국 및 기지국의 송신 전력 관리 방법을 제공한다.

Description

통신 시스템에서의 에너지 절감 방법 및 그 장치{Method for saving energy in communication system and apparatus thereof}
본 발명은 통신 시스템에서의 에너지 절감 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명은 부하정보 및 전파 환경 정보를 이용하여 셀의 송신 전력을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서 기지국의 송신 전력을 관리하는 기술은 통신 시스템에서 효율적으로 에너지를 절감하기 위하여 필요한 기술이다. 송신 전력 절감과 관련하여 3GPP TR 36.927에서는 EMS(Element Management System)로부터 기지국(eNB : evolved Node B)의 송신 전력을 관리하는 기술이 논의되고 있다.
1) No assistance : 사용자 트래픽 부하가 증가하여 현재 송신 전력이 감소되어 있는 셀(cell)의 송신 전력을 증가시키고자 할 때, 어떤 셀(cell)의 송신 전력을 증가시킬지 알 수가 없으므로 트래픽 부하가 증가한 셀(cell)의 이웃 셀(cell) 중에서 임의의 셀(cell)을 선정하여 송신 전력을 증가시키는 방법이 논의되고 있다.
2) OAM predefined ‘low-load periods’ policies : 사용자 트래픽 부하가 증가하여 현재 송신 전력이 감소되어 있는 셀(cell)의 송신 전력을 증가시키고자 할 때, EMS로부터 송신 전력이 감소되어 있는 셀(cell)들의 "low-load period" 카운터(counter) 값을 제공받는다. 각 셀(cell)의 "low-load period" 카운터(counter) 값을 참조하여 가장 적절한 셀(cell의 송신 전력을 증가시키는 방법이 논의되고 있다.
3) IoT measurements : 사용자 트래픽 부하가 증가하여 현재 송신 전력이 감소되어 있는 셀(cell)의 송신 전력을 증가시키고자 할 때, 이웃 셀(cell)들에게 IoT 측정을 요청한다. 이웃 셀(cell)들이 측정한 IoT값을 이용하여 가장 적절한 셀(cell)의 송신 전력을 증가시키는 방법이 논의되고 있다.
4) UEs measurements : 사용자 트래픽 부하가 증가하여 현재 송신 전력이 감소되어 있는 셀(cell)의 송신 전력을 증가시키고자 할 때, 이웃 셀(cell)들에게 잠시 동안 송신 전력을 증가시키고 기준 신호(reference signal)을 전송하기를 요청한다. 단말(UE)이 이를 수신하여 측정 리포트(measurement report)를 보고하면, measurement report 상 가장 적절한 cell의 송신 전력을 증가시키는 방법이 논의되고 있다.
5) Positioning information : 사용자 트래픽 부하가 증가하여 현재 송신 전력이 감소되어 있는 셀(cell)의 송신 전력을 증가시키고자 할 때, 단말(UE)의 위치, 셀(cell)의 위치 그리고 셀(cell)의 송신전력 정보를 조합하여 가장 적절한 셀(cell)의 송신 전력을 증가시키는 방법이 논의되고 있다.
하지만 3GPP TR 36.927에서 정의된 송신 전력 방법들은 다음과 같은 한계를 가지고 있다. No assistance 방법은 송신 전력을 증가시킬 임의의 셀을 선정하므로 최적의 결과를 기대할 수 없다. OAM predefined ‘low-load periods’ policies 방법은 EMS로부터 제공받는 "low-load period" counter은 통계 값을 이용하기 때문에, 현재의 전파 상황을 적절히 반영하기 어렵다. 또한, IoT measurements 방법은 송신 전력이 감소되어 있는 이웃 cell들은 요청을 받은 순간에만 IoT를 측정하고 보고하기 때문에 순시 값에 의해 적절하지 않은 셀이 선정될 수 있다. 또한, UEs measurements 방법은 셀의 트래픽 부하가 높은 상태에서 추가적으로 단말(UE)에 측정 리포트(measurement report)를 설정하고 수신하므로 오버헤드(overhead)가 발생할 수 있다. 따라서 최적의 셀을 선정하기에 충분한 측정 리포트(measurement report)를 수집하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, Positioning information 방법은 전파의 송수신 위치와 전력 정보로 모델링 된 전파 환경과 실제 전파 환경에는 큰 차이가 있으므로 적절하지 않은 셀이 선정될 수 있다.
　추가적으로 통계 데이터 기반으로 송신 전력 증가/ 감소 여부를 판단하는 방식은 다음과 같은 문제가 있다. 장기적인 사용자 트래픽 증감으로 인해 셀(cell)이 증설 혹은 감설 될 때마다 통계적 특성이 변하므로 통계 데이터는 새로 수집되어야 한다. 신뢰성 있는 통계적 데이터를 수집하기 위해서는 많은 시간과 비용이 필요하므로 종래 기술은 장기적인 사용자 트래픽 변화에 따른 비용이 발생한다.
또한, 건물이 신축되거나 토목 공사 등으로 셀(cell) 주위 지형 지물이 변경으로 인해 전파 환경이 변화되면 통계 데이터가 새로 수집되어야 하므로 비용이 발생한다. 그리고　단기적으로 사용자 트래픽 증감이 크게 발생할 경우, 통계 데이터 기반의 방식은 트래픽의 변화를 제대로 반영하기 힘들 수 있다. 급격한 사용자 트래픽 증가가 발생했을 때, 빠른 시간 내에 송신 전력을 증가시키지 못하면 이동 통신 사용자의 통화 품질 저하를 야기할 수 있다. 또한 통계 데이터라는 과거의 정보에 기반하기 때문에 현재 상황에 최적화된 송신 전력을 제공할 수 없다는 문제점이 있다.
핸드 오버의 가능성 예측과 관련하여 셀의 송신 전력을 감소시켰을 경우, 해당 셀에서 서비스를 받고 있던 사용자는 인근의 이웃 셀로 핸드오버(handover)하게 된다. 하지만 이웃 셀이 사용자에게 핸드오버가 가능한 수준의 전파 강도을 제공하지 못하면 사용자는 핸드오버에 실패하게 된다. 현재 3GPP TR 36.927에서 정의하고 있는 기술로는 사용자의 핸드오버 성공 여부를 예측하여 셀(cell)의 송신 전력을 감소시키는 동작이 불가능하다.
또한, 통신망의 용량과 관련하여, 셀의 송신 전력을 증가시켰을 경우, 해당 셀의 송신 전력은 이웃 셀에게 간섭으로 작용하게 된다. 따라서 셀의 송신 전력 증가로 인해 통신망 전체의 용량이 증가하지 않는 경우가 발생할 수도 있다. 현재 3GPP TR 36.927에서 정의하고 있는 기술로는 통신망의 용량 개선 효과를 예측하여 셀 송신 전력을 증가시키는 동작이 불가능하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 논의되고 있는 통신 시스템에서의 송신 전력 관리 방법 보다 개선된 송신 전력 관리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서는 중앙 집중식 제어 장치(Resource Coordinator)가 존재하며, 각 기지국(eNB)과 중앙 집중식 제어 장치의 상호 동작에 의해 셀의 송신 전력 소비를 관리하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 중앙집중식 제어장치의 에너지 절감 방법은 기지국으로부터 셀의 부하 정보 및 SRS(Sounding Reference Signal) 정보를 수신하는 단계, 상기 수신한 부하 정보를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단하는 단계, 에너지 절감 트리거 조건을 만족하면, 상기 수신한 SRS 정보를 이용하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단하는 단계 및 에너지 절감 조건을 만족하면, 상기 기지국으로 송신 전력 관리 요청 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실시 예에 따른 중앙집중식 제어장치는 기지국 및 OAM 서버와 데이터 통신을 수행하는 송수신부 및 기지국으로부터 셀의 부하 정보 및 SRS(Sounding Reference Signal) 정보를 수신하고, 상기 수신한 부하 정보를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단하며, 에너지 절감 트리거 조건을 만족하면, 상기 수신한 SRS 정보를 이용하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단하고, 에너지 절감 조건을 만족하면, 상기 기지국으로 송신 전력 관리 요청 메시지를 전송하도록 제어하는 에너지 관리 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실시 예에 따른 기지국의 송신 전력 관리 방법은 셀의 부하 정보 및 SRS 정보를 중앙집중식 제어장치로 전송하는 단계, 상기 중앙집중식 제어장치로부터 상기 전송 정보에 대응하는 송신 전력 관리 요청을 수신하는 단계 및 상기 관리 요청에 대응하여 송신 전력을 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 실시 예에 따른 기지국은 데이터 통신을 수행하는 송수신부 및 셀의 부하 정보 및 SRS 정보를 중앙집중식 제어장치로 전송하고, 상기 중앙집중식 제어장치로부터 상기 전송 정보에 대응하는 송신 전력 관리 요청을 수신하며, 상기 관리 요청에 대응하여 송신 전력을 증가 또는 감소시키도록 제어하는 전력 관리 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 중앙집중식 제어장치를 이용한 새로운 송신 전력 관리 방법을 제공할 수 있다.
또한, 부하 정보 및 전파 환경 정보를 이용한 개선된 전력 관리 방법을 제공할 수 있다.
또한, 누적된 데이터뿐만 아니라 현재 상황을 동시에 반영한 최적화된 송신 전력을 위한 방법을 제공할 수 있다.
또한, 사용자의 핸드오버 성공 여부를 예측하여 셀의 송신 전력을 관리할 수 있다.
또한, 통신망의 용량 개선 효과를 예측하여 셀의 송신 전력을 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예인 통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예인 중앙 집중식 제어장치를 설명하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예인 기지국을 설명하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예인 통신 시스템에서 송신 전력 감소 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예인 중앙 집중식 제어장치의 송신 전력 감소 요청 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예인 기지국의 송신 전력 감소 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예인 통신 시스템에서 송신 전력 증가 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예인 중앙 집중식 제어장치의 송신 전력 증가 요청 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예인 기지국의 송신 전력 감소 동작을 설명하는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템은 OAM 서버(101, Operation and Administration and Maintenance Server)와 리소스 코디네이터(103, Resource Corordinator) 및 기지국(104, 105, eNB)을 포함할 수 있다.
OAM 서버(101)는 통신 시스템 운용자의 입력을 받고 송신 전력 증가/감소 결과를 운용자에게 보고하는 동작을 수행할 수 있다. 운용자는 상기 OAM 서버(101)를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건 및 에너지 절감 조건에 대한 정보를 입력할 수 있다. OAM 서버(101)는 운용자로부터 입력받은 에너지 절감 트리거 조건 및 에너지 절감 조건에 대한 정보를 리소스 코디네이터(103)에 전달하거나 설정할 수 있다.
리소스 코디네이터(103)는 중앙 집중식 제어장치로 명명될 수 있다. 중앙 집중식 제어장치(103)는 기지국(104, 105)에 송신 전력을 증가 또는 감소 할 것을 명하는 메시지를 전송하여, 각 셀의 송신 전력을 제어하도록 할 수 있다. 중앙 집중식 제어 장치(103)는 OAM 서버(101)로부터 에너지 절감 트리거 조건 및 에너지 절감 조건에 대한 대한 정보를 수신하고 저장할 수 있다. 중앙 집중식 제어 장치(103)는 기지국으로부터 이동 통신 사용자의 전파 환경 정보와 각 셀의 부하(load) 정보를 수집할 수 있다. 중앙 집중식 제어 장치(103)는 기지국(104, 105)으로부터 수신한 정보와 OAM 서버(101)로부터 수신한 정보를 이용하여 각 셀의 송신 전력 증가 또는 감소를 판단할 수 있다. 판단 결과에 따라 중앙 집중식 제어 장치(103)는 셀을 제어하는 기지국에 송신 전력을 증가 또는 감소 시킬 것을 명하는 메시지를 전송할 수 있다.
기지국(eNB, 105)는 중앙 집중식 제어장치(103)와 통신하며, 자신이 관할하는 셀을 제어할 수 있다. 또한, 기지국(105)은 인접 기지국(104)이 관할하는 인접 셀에 대한 송신 전력 관리 정보를 인접 기지국(105)으로 전송할 수 있다. 즉, 기지국(105)은 중앙 집중식 제어장치(103)와 정보를 교환할 수 있다. 기지국(105)은 중앙 집중식 제어장치(103)로 셀의 부하 정보 및 전파 환경 정보를 전송하고, 중앙 집중식 제어장치(103)로부터 송신 정보에 상응하는 송신 전력 관리 정보를 수신할 수 있다.
기지국(105)은 중앙 집중식 제어장치(103)로부터 셀 송신 전력 증가 요청을 받으면 해당 셀이 자신의 관할인지 판단하고, 자신의 관할인 경우 해당 셀의 전력을 증가시킬 수 있다. 기지국(105)은 판단 결과 자신의 관할이 아닌 경우, X2 통신(X2 Cell Activation)을 이용하여, 해당 셀에 상응하는 인접 기지국(204)에 셀의 송신 전력을 증가시킬 것을 명하는 메시지를 전송할 수 있다.
기지국(105)은 중앙 집중식 제어장치(103)로부터 셀 송신 전력 감소 요청을 받으면 해당 셀이 자신의 관할인지 판단하고, 자신의 관할인 경우 해당 셀의 전력을 감소시킬 수 있다. 기지국(105)은 판단 결과 자신의 관할이 아닌 경우, 중앙 집중식 제어장치(103)로부터 수신한 해당 요청을 거부할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예인 중앙 집중식 제어장치를 설명하는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 중앙 집중식 제어장치(200)는 송수신부(210), 저장부(220) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다.
송수신부(210)는 기지국 및 OAM 서버와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 송수신부(210)는 OAM 서버(101)로부터 에너지 절감 트리거 조건 및 에너지 절감 조건에 대한 대한 정보를 수신할 수 있다. 또한, 송수신부(210)는 기지국으로부터 이동 통신 사용자의 전파 환경 정보와 각 셀의 부하(load) 정보를 수집할 수 있다. 이를 바탕으로 송수신부(210)는 기지국에 각 셀의 송신 전력을 제어하도록 명하는 메시지를 전송할 수 있다.
저장부(220)는 중앙 집중식 제어장치(200)를 동작시키기 위한 프로그램 또는 명령들이 저장될 수 있다. 제어부(230)는 저장부(220)에 저장되어 있는 프로그램 또는 명령들을 이용하여 에너지 절감 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 또한, 저장부(220)는 상기 송수신부(210)에서 수신하는 정보 및 이를 가공한 정보를 저장할 수 있다.
제어부(230)는 중앙 집중식 제어장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(230)는 에너지 관리 제어부(231)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 에너지 관리 제어부(231)는 기지국으로부터 셀의 부하 정보 및 SRS(Sounding Reference Signal) 정보를 수신하고, 상기 수신한 부하 정보를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단하며, 에너지 절감 트리거 조건을 만족하면, 상기 수신한 SRS 정보를 이용하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단하고, 에너지 절감 조건을 만족하면, 상기 기지국으로 송신 전력 관리 요청 메시지를 전송하도록 제어할 수 있다.
또한, 에너지 관리 제어부(231)는 상기 수신한 셀 부하 정보를 이용한 누적 셀 부하 값과 기 설정된 제1 임계 값을 비교하여, 상기 누적 셀 부하 값이 상기 제1 임계 값 보다 작고, 해당 셀의 송신 전력을 감소시킬 수 있으면 송신 전력 감소 트리거 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 에너지 관리 제어부(231)는 송신 전력을 감소시킨 후 새로운 셀에 대한 SINR 값이 이동통신 사용자가 제공받아야 하는 최소 SINR 조건을 만족하는지 판단하여, 에너지 절감 조건을 판단할 수 있다.
또한, 에너지 관리 제어부(231)는 송신 전력을 감소시킨 후 새로운 셀의 용량 총합이 기 설정된 용량 총합 조건을 만족하는지 판단하여, 에너지 절감 조건을 판단할 수 있다.
또한, 에너지 관리 제어부(231)는 상기 수신한 셀 부하 정보를 이용한 누적 셀 부하 값과 기 설정된 제2 임계 값을 비교하여, 상기 누적 셀 부하 값이 상기 제2 임계 값 보다 크고, 해당 셀의 송신 전력을 증가시킬 수 있거나, 이웃 셀의 송신 전력을 증가시킬 수 있으면 송신 전력 증가 트리거 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 에너지 관리 제어부(231)는 송신 전력을 증가시킨 후 새로운 셀에 대한 SINR 값이 이동통신 사용자가 제공받아야 하는 최소 SINR 조건을 만족하는지 판단하여, 에너지 절감 조건을 판단할 수 있다.
또한, 에너지 관리 제어부(231)는 송신 전력을 증가시킨 후 새로운 셀의 용량 총합이 기 설정된 용량 총합 조건을 만족하는지 판단하여, 에너지 절감 조건을 판단할 수 있다.
한편, 상기에서 제어부(230)와 에너지 관리 제어부(231)가 별도의 블록으로 구성되고, 각 블록이 수행하는 기술에 대하여 기술하였지만, 이는 기술상의 편의를 위한 것일 뿐, 반드시 이와 같이 각 기능이 구분되어야 하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예인 기지국을 설명하는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 기지국(300)은 송수신부(310), 저장부(320) 및 제어부(330)를 포함한다.
상기 송수신부(310)는 중앙 집중식 제어장치 및 단말과 데이터 통신을 수행할 수 있다. 송수신부(310)는 단말로부터 수집한 전파 환경 정보와 각 셀의 로드 정보를 중앙 집중식 제어장치로 전송할 수 있다. 송수신부(310)는 중앙 집중식 제어장치로부터 자신의 셀 또는 인접 기지국의 셀 송신 신호를 제어할 것을 명하는 정보를 수신할 수 있다. 송수신부(310)는 인접 기지국에 상기 중앙 집중식 제어장치로부터 수신한 신호를 전달할 수 있다.
저장부(320)는 기지국(300)을 동작시키기 위한 프로그램 또는 명령들이 저장될 수 있다. 제어부(330)는 저장부(320)에 저장되어 있는 프로그램 또는 명령들을 이용하여 송신 전력 관리 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 또한, 저장부(320)는 상기 송수신부(310)을 통해 수신하는 정보 및 이를 강공한 정보를 저장할 수 있다.
제어부(330)는 기지국(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(330)는 전력 관리 제어부(331)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전력 관리 제어부(331)는 셀의 부하 정보 및 SRS 정보를 중앙집중식 제어장치로 전송하고, 상기 중앙집중식 제어장치로부터 상기 전송 정보에 대응하는 송신 전력 관리 요청을 수신하며, 상기 관리 요청에 대응하여 송신 전력을 증가 또는 감소시키도록 제어할 수 있다.
또한, 전력 관리 제어부(331)는 상기 송신 전력 관리 요청이 송신 전력 증가 요청인지 송신 전력 감소 요청인지 판단하고, 송신 전력 증가 요청이면, 자신의 기지국 셀에 대한 전송 전력 증가 요청인지 인접 기지국 셀에 대한 전송 전력 증가 요청인지 판단하도록 제어할 수 있다.
또한, 전력 관리 제어부(331)는 인접 기지국 셀에 대한 전송 전력 증가 요청이면, 상기 수신한 송신 전력 관리 요청을 상기 인접 기지국으로 전달하도록 제어할 수 있다.
한편, 상기에서 제어부(330)와 전력 관리 제어부(331)가 별도의 블록으로 구성되고, 각 블록이 수행하는 기술에 대하여 기술하였지만, 이는 기술상의 편의를 위한 것일 뿐, 반드시 이와 같이 각 기능이 구분되어야 하는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예인 통신 시스템에서 송신 전력 감소 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템은 중앙 집중식 제어장치(420) 및 기지국(430)을 포함한다. 또한, OAM 서버(410) 및 인접 기지국(440)을 더 포함할 수 있다.
OAM 서버(410)는 통신 시스템 운용자의 입력을 받고 송신 전력 증가/감소 결과를 운용자에게 보고하는 동작을 수행할 수 있다. 운용자는 상기 OAM 서버(410)를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건 및 에너지 절감 조건에 대한 정보를 입력할 수 있다. S401 단계에서, OAM 서버(410)는 운용자로부터 입력받은 에너지 절감 트리거 조건 및 에너지 절감 조건에 대한 정보를 중앙 집중식 제어장치(420)에 전송하거나 설정할 수 있다.
S403 단계에서 중앙 집중식 제어 장치(420, 또는 리소스 코디네이터)는 각 셀의 부하(load) 정보를 수집할 수 있다. 상기 부하 정보는 기지국(430)으로부터 수집할 수 있다. 기지국(420)은 상기 부하 정보를 기 설정된 주기 마다 보고 받을 수 있다. 상기 주기는 기지국(420)의 셀 부하 정보 보고 주기(t1)일 수 있다.
S405 단계에서 중앙 집중식 제어 장치(420)는 기지국(430)으로부터 전파 환경 정보를 수신할 수 있다. 또한, S407 단계에서 인접 기지국(440)으로부터 전파 환경 정보를 수신할 수 있다. 상기 전파 환경 정보는 각 기지국의 셀에서 서비스 받고 있는 단말의 정보와 각 기지국의 셀에서 수신한 사운딩 기준 신호(SRS : Sounding Reference Signal) 정보를 포함할 수 있다. 또한, 중앙 집중식 제어 장치(420)는 각 기지국의 모든 셀에서 서비스 받고 있는 단말의 정보와 사운딩 기준 신호(SRS) 정보를 수신할 수 있다. 중앙 집중식 제어 장치(420)는 각 기지국(430, 440)으로부터 기 설정된 주기 마다 상기 전파 환경 정보를 수신할 수 있다.
상기 셀 부하 정보 및 전파 환경 정보의 수신은 기 설정된 주기 마다 수신될 수 있다. 따라서 도 4의 다른 단계의 순서와 관계 없이 주기 마다 상기 부하 정보 및 전파 환경 정보를 수신할 수 있다. 뿐만 아니라 셀(cell)이 송신 전력을 송신하지 않을 때에도 사운딩 기준 신호(SRS)를 계속 수신하여, 에너지 절감 조건을 확인할 수 있다.
S409 단계에서 중앙 집중식 제어장치(420)는 설정된 에너지 절감 트리거 조건에 기반하여 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. 중앙 집중식 제어장치(420)는 기지국(430)으로부터 수신한 셀 부하 정보에 기반하여 에너지 절감 트리거 조건을 판단할 수 있다. 에너지 절감 트리거 조건 판단 방법에 대해서는 이후 더욱 자세히 설명한다.
판단 결과 에너지 절감 트리거 조건을 만족하면, S411 단계에서 중앙 집중식 제어 장치(420)는 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. 중앙 집중식 제어장치(420)는 사운딩 기준 신호(SRS)에 기초하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. 에너지 절감 조건 판단 방법에 대해서는 이후 더욱 자세히 설명한다.
에너지 절감 조건을 만족하면, S413 단계에서 중앙 집중식 제어 장치(420)는 기지국(430)으로 송신 전력 관리 요청 메시지를 전송할 수 있다. 상기 송신 전력 관리 요청 메시지에는 셀의 송신 전력을 증가 또는 감소 시킬 것을 명하는 식별자 및 송신 전력을 증가 또는 감소 시킬 셀의 식별자를 전송할 수 있다. 상기 셀의 식별자는 세계적으로 유일한 식별자(global identifier)일 수 있다.
S415 단계에서, 중앙 집중식 제어장치(420)로부터 송신 전력 감소를 명하는 식별자와 셀의 전력을 증가 또는 감소 시킬 셀의 식별자를 수신한 기지국(430)은 해당 셀의 송신 전력 관리 동작을 수행할 수 있다.
기지국(430)은 해당 셀의 송신 전력 관리 동작 실행 후 상기 S413 단계의 요청에 대한 응답을 중앙 집중식 제어장치(420)로 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예인 중앙 집중식 제어장치의 송신 전력 감소 요청 동작을 설명하는 흐름도이다.
S501 단계에서, 중앙 집중식 제어장치는 OAM 서버로부터 에너지 관리 조건을 설정 받을 수 있다. 에너지 관리 조건으로 아래와 같은 조건 및 변수를 설정할 수 있다.
-
Figure pat00001
: 에너지 절감 트리거 조건 계산을 위한 부하 가중치 변수,
Figure pat00002
-
Figure pat00003
: 에너지 절감 조건 계산을 위한 가중치 변수,
Figure pat00004
-
Figure pat00005
: 에너지 절감 조건 계산을 위한 가중치 변수,
Figure pat00006
- minRequiredSinr : 이동통신 사용자가 제공받아야 하는 최소 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)
- loadThreshold 1 : 셀(cell) 송신전력 감소 판단을 하기 위한 임계 값(threshold)
- loadThreshold 2 : 셀(cell) 송신전력 증가 판단을 하기 위한 임계 값(threshold)
S503 단계에서, 중앙 집중식 제어장치는 셀 부하 정보 및 전파 환경 정보를 수신할 수 있다. 셀 부하 정보 및 전파 환경 정보는 상기 S403 단계, S405 단계, S407 단계에서 설명한 바와 유사하다.
S505 단계에서, 중앙 집중식 제어장치는 주기적으로 수신한 셀 부하 정보 및 수식을 이용하여, 해당 셀이 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
- t1 : 기지국의 셀 부하 정보 보고 주기
- j : 셀의 인덱스(cell index), j ∈ J
- cellLoad(j,t) : 기지국이 시각 t에서 보고한 셀 j의 부하 값
[수학식1]
cumCellLoad(j,t)=α×cumCellLoad(j,t-t1)+(1-α)×cellLoad(j,t)
수학식 1에서 cumCellload(j,t)는 시각 t에서 셀 j의 누적 셀 부하 값이다. 중앙 집중식 제어장치는 주기적(t2)으로 현재 셀 j의 누적 셀 부하 값인 cumCellload(j,t)와 loadThreshold 1, loadThreshold 2를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. 중앙 집중식 제어장치에서 트리거 조건을 판단하는 주기(t2)는 기지국이 각 셀의 부하 정보를 보고하는 주기(t1)보다 더 길 수 있다.
하기에서는 에너지 절감 트리거 조건을 판단하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 셀의 전송 전력을 절감하기 위한 트리거 조건을 판단하는 조건을 설명한다.
1) cumCellLoad(j,t)가 loadThreshold 1 보다 더 작고, cell j의 송신 전력을 감소시킬 수 있는 경우, cell j에 대해 S507 단계로 진행하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
2) cumCellLoad(j,t)가 loadThreshold 1 보다 더 작고, cell j의 송신 전력을 감소시킬 수 없을 경우 t2 시간 동안 대기하여 다음 주기를 기다릴 수 있다.
3) cumcellLoad(j,t)가 loadThreshold 1과 같거나 더 크고, loadThreshold 2 보다 더 작은 경우 t2 시간 동안 대기하여 다음 판단 주기를 기다릴 수 있다.
한편, cell j의 송신 전력을 감소 시킬 수 있는 경우는 cell j의 송신 전력이 최소 송신 전력 값 보다 더 크거나 cell j에 송신 전력이 온(on)되어 있는 경우일 수 있다. 반대로 cell j의 송신 전력을 감소 시킬 수 없는 경우는 cell j의 송신 전력이 이미 최소 송신 전력 값 이거나 cell j에 송신 전력이 오프(off)로 설정되어 있는 경우일 수 있다.
다음으로, 셀의 전송 전력을 증가시키기 위한 트리거 조건을 판단하는 조건을 설명한다.
1) cumCellLoad(j,t)가 loadThreshold 2와 같거나 더 크고, cell j의 송신 전력을 증가시킬 수 있는 경우, cell j에 대해 에너지 절감 조건 판단 동작을 수행할 수 있다.
2) cumCellLoad(j,t)가 loadThreshold 2와 같거나 더 크고, cell j의 송신 전력을 증가시킬 수 없지만 cell j의 이웃 셀(cell) 중에서 대신 송신 전력을 증가시킬 수 있는 cell이 있을 경우 cell j의 이웃 셀(cell)에 대해 에너지 절감 조건 판단 동작을 수행할 수 있다.
3) cumCellLoad(j,t)가 loadThreshold 2와 같거나 더 크고, cell j와 그 이웃 셀(cell) 모두의 송신 전력을 증가시킬 수 없는 경우 t2 시간 동안 대기하여 다음 판단 주기를 기다릴 수 있다.
한편, cell j의 송신 전력을 증가 시킬 수 있는 경우는 cell j의 송신 전력이 최대 송신 전력 값 보다 더 작거나 cell j에 송신 전력이 오프(off)되어 있는 경우일 수 있다. 반대로 cell j의 송신 전력을 증가 시킬 수 없는 경우는 cell j의 송신 전력이 이미 최대 송신 전력 값 이거나 cell j에 송신 전력이 온(on)로 설정되어 있는 경우일 수 있다.
S505 단계에서 cumCellLoad(j,t)가 loadThreshold 1 보다 더 작고, cell j의 송신 전력을 감소시킬 수 있는 경우, 중앙 집중식 제어장치는 cell j에 대해 S507 단계로 진행하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
중앙 집중식 제어장치는 기지국으로부터 수신한 전파 환경 정보를 이용하여 에너지 절감 조건을 판단할 수 있다. 상기 전파 환경 정보는,
i : 단말(UE)의 인덱스(index), i∈I
SRS(j,i) ; cell j가 수신한 UE i의 SRS 상대 수신 전력
TxP(j) : cell j의 송신 전력,
을 포함할 수 있다.
중앙 집중식 제어장치는 하기 조건을 이용하여 에너지 절감 조건을 판단할 수 있다.
si : cell j의 송신 전력 TxP(j)을 감소시키기 전 UE i의 서빙 셀(serving cell)
SINRi : cell j의 송신 전력 TxP(j)을 감소시키기 전 UE i의 수신 SINR
Figure pat00007
: cell j의 송신 전력 TxP(j)을 감소시킨 후 UE i의 새로운 서빙 셀
Figure pat00008
: cell j의 송신 전력 TxP(j)을 감소시킨 후 UE i의 수신 SINR
먼저 수학식 2를 통하여 cell j의 송신 전력 TxP(j)을 감소시키기 이전 각 UE SINRi를 다음과 같이 계산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00009

다음으로 수학식 3을 통하여 cell j의 송신전력 TxP(j)을 감소시킨 후 각 UE의
Figure pat00010
을 다음과 같이 계산할 수 있다. 송신 전력은 단계적으로 감소시키거나 최소 값으로 감소시킬 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00011

이때,
Figure pat00012
은 다음 수학식 4와 같은 기준으로 선택될 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00013

송신 전력을 최소 값으로 감소시키는 경우, 수학식 2 및 수학식 3의 값이 다음 수학식 5 및/또는 수학식 6을 만족하면 cell j의 송신전력 TxP(j)을 최소 값으로 결정할 수 있다.(운영자의 설정에 따라 수학식 5 및 수학식 6중 두 수학식 또는 적어도 하나의 수학식을 만족하는 조건을 이용할 수 있다.) 수학식 5는 송신 전력을 감소 시킨 후 단말의 새로운 서빙셀에서 단말의 SINR이 이동통신 사용자가 제공받아야 하는 최소 SINR 조건을 만족하는지 판단하는 수학식이다. 또한, 수학식 6은 이동통신 사용자가 제공받는 용량(through put)의 총합 조건을 만족하는지 판단하는 수학식이다.
[수학식 5]
Figure pat00014

[수학식 6]
Figure pat00015

셀의 송신 전력을 감소시키는 경우 해당 셀에서 서비스를 받고 있던 사용자는 인근의 이웃 셀로 핸드오버(handover) 할 수 있다. 하지만 이웃 셀이 사용자에게 핸드오버가 가능한 수준의 전파 강도를 제공하지 못하면 사용자는 핸드오버에 실패하게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 수학식 5를 이용하여 핸드오버 성공 여부를 예측하여 셀의 송신 전력을 관리할 수 있다.
또한, 셀의 송신 전력을 증가시키는 경우, 해당 셀의 송신 전력은 이웃 셀에 간섭으로 작용할 수 있다. 따라서 셀의 송신 전력 증가로 인해 통신망 전체의 용량이 증가하지 않는 경우가 발생할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 수학식 6을 통하여 통신망의 용량 개선 효과를 예측하여 셀의 송신 전력을 관리할 수 있다.
셀 송신 전력을 감소 시키는 방법으로는 해당 셀의 송신 전력을 오프(off)하거나 해당 셀의 송신 전력을 최적화된 최소 값으로 감소시키거나, 송신 전력을 단계적으로 감소 시켜 최소 값에 이르는 방법을 이용할 수 있다.
셀 송신 전력을 단계적으로 감소시키는 경우, 수학식 2의 SINRi 의 값과 수학식 3의
Figure pat00016
값을 이용하여 수학식 5 및/또는 수학식 6을 만족하면 송신 전력을 한 단계 낮춘다. 낮추어진 송신 전력을 이용하여 다시 수학식 5 및/또는 수학식 6을 만족하는지 판단하여 수학식 5 및/또는 수학식 6을 만족하면 송신 전력을 한 단계 더 낮출 수 있다. 만약, 수학식을 만족하지 않는다면 송신 전력을 낮출 수 없고, 이전 단계에서 낮춘 송신 전력을 조건을 만족하는 cell j의 최소 송신 전력으로 설정할 수 있다.
S507 단계에서 에너지 절감 조건을 만족하는 새로운 셀 및 송신 전력에 대한 요건이 만족되면, S509 단계에서 중앙 집중식 제어장치는 송신 전력 관리 요청을 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 송신 전력 관리 요청은 해당 셀을 오프하거나, 해당 셀의 송신 전력을 감소시키고, 단말이 핸드오버할 새로운 셀을 선정하는 요청을 포함할 수 있다. 기지국은 수신한 관리 요청에 대한 정보를 이용하여 해당 셀의 송신 전력을 관리할 수 있다.
S511 단계에서 중앙 집중식 제어장치는 송신 전력 관리 요청을 전송한 기지국으로부터 송신 전력 관리 요청에 대한 응답을 수신할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예인 기지국의 송신 전력 감소 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, S601 단계에서 기지국은 중앙 집중식 제어장치로 전파 환경 정보 및 셀 부하 정보를 전송할 수 있다. 셀 부하 정보 및 전파 환경 정보는 상기 S403 단계, S405 단계, S407 단계에서 설명한 바와 유사하다.
S603 단계에서 기지국은 중앙 집중식 제어장치로부터 송신 전력 감소 요청을 수신할 수 있다. 상기 송신 전력 관리 요청은 해당 셀을 오프하거나, 해당 셀의 송신 전력을 감소시키고, 단말이 핸드오버할 새로운 셀을 선정하는 요청을 포함할 수 있다.
S605 단계에서 기지국은 수신한 관리 요청에 대한 정보를 이용하여 해당 셀의 송신 전력을 관리할 수 있다. 기지국은 해당 셀의 송신 전력을 오프(off)하거나, 수신한 관리 요청에 대응하여 해당 셀의 송신 전력 값을 낮출 수 있다.
S607 단계에서 기지국은 중앙 집중식 제어장치로 송신 전력 감소 동작 수행에 대한 응답을 전송할 수 있다. 기지국은 해당 셀의 송신 전력을 오프(off)하였는지 또는 해당 셀의 송신 전력 값을 최소 값으로 조정하였는지 등 자신이 수행한 송신 전력 감소 동작에 대한 정보를 중앙 집중식 제어장치로 보고할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예인 통신 시스템에서 송신 전력 증가 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템은 중앙 집중식 제어장치(720) 및 기지국(730)을 포함한다. 또한, OAM 서버(710) 및 인접 기지국(740)을 더 포함할 수 있다.
OAM 서버(710)는 통신 시스템 운용자의 입력을 받고 송신 전력 증가/감소 결과를 운용자에게 보고하는 동작을 수행할 수 있다. 운용자는 상기 OAM 서버(710)를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건 및 에너지 절감 조건에 대한 정보를 입력할 수 있다. S701 단계에서, OAM 서버(710)는 운용자로부터 입력받은 에너지 절감 트리거 조건 및 에너지 절감 조건에 대한 정보를 중앙 집중식 제어장치(720)에 전송하거나 설정할 수 있다.
S403 단계에서 중앙 집중식 제어 장치(720, 또는 리소스 코디네이터)는 각 셀의 부하(load) 정보를 수집할 수 있다. 상기 부하 정보는 기지국(730)으로부터 수집할 수 있다. 기지국(720)은 상기 부하 정보를 기 설정된 주기 마다 보고 받을 수 있다. 상기 주기는 기지국(720)의 셀 부하 정보 보고 주기(t1)일 수 있다.
S405 단계에서 중앙 집중식 제어 장치(720)는 기지국(730)으로부터 전파 환경 정보를 수신할 수 있다. 또한, S407 단계에서 인접 기지국(740)으로부터 전파 환경 정보를 수신할 수 있다. 상기 전파 환경 정보는 각 기지국의 셀에서 서비스 받고 있는 단말의 정보와 각 기지국의 셀에서 수신한 사운딩 기준 신호(SRS : Sounding Reference Signal) 정보를 포함할 수 있다. 또한, 중앙 집중식 제어 장치(720)는 각 기지국의 모든 셀에서 서비스 받고 있는 단말의 정보와 사운딩 기준 신호(SRS) 정보를 수신할 수 있다. 중앙 집중식 제어 장치(720)는 각 기지국(730, 740)으로부터 기 설정된 주기 마다 상기 전파 환경 정보를 수신할 수 있다.
상기 셀 부하 정보 및 전파 환경 정보의 수신은 기 설정된 주기 마다 수신될 수 있다. 따라서 도 7의 다른 단계의 순서와 관계 없이 주기 마다 상기 부하 정보 및 전파 환경 정보를 수신할 수 있다.
S709 단계에서 중앙 집중식 제어장치(720)는 설정된 에너지 절감 트리거 조건에 기반하여 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. 중앙 집중식 제어장치(720)는 기지국(730)으로부터 수신한 셀 부하 정보에 기반하여 에너지 절감 트리거 조건을 판단할 수 있다. 에너지 절감 트리거 조건 판단 방법에 대해서는 이후 더욱 자세히 설명한다.
판단 결과 에너지 절감 트리거 조건을 만족하면, S711 단계에서 중앙 집중식 제어 장치(720)는 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. 중앙 집중식 제어장치(720)는 사운딩 기준 신호(SRS)에 기초하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. 에너지 절감 조건 판단 방법에 대해서는 이후 더욱 자세히 설명한다.
에너지 절감 조건을 만족하면, S713 단계에서 중앙 집중식 제어 장치(720)는 기지국(730)으로 송신 전력 관리 요청 메시지를 전송할 수 있다. 상기 송신 전력 관리 요청 메시지에는 셀의 송신 전력을 증가 또는 감소 시킬 것을 명하는 식별자 및 송신 전력을 증가 또는 감소 시킬 셀의 식별자를 전송할 수 있다. 상기 셀의 식별자는 세계적으로 유일한 식별자(global identifier)일 수 있다.
S715 단계에서, 중앙 집중식 제어장치(720)로부터 송신 전력 감소를 명하는 식별자와 셀의 전력을 증가 또는 감소 시킬 셀의 식별자를 수신한 기지국(430)은 해당 셀의 송신 전력 관리 동작을 수행할 수 있다.
S717 단계에서, 기지국(730)은 해당 셀의 송신 전력 관리 동작 실행 후 상기 S713 단계의 요청에 대한 응답을 중앙 집중식 제어장치(720)로 전송할 수 있다.
한편, 상기 S713 단계에서 기지국(730)이 수신하는 송신 전력 관리 요청은 인접 기지국(740) 셀의 송신 전력 관리 요청을 포함하는 메시지일 수 있다. 이 경우 기지국(730)은 중앙 집중식 제어장치(720)로부터 수신한 전력 관리 요청을 인접 기지국(740)으로 전달해 줄 수 있다(S719). 이를 수신한 인접 기지국(740)은 해당 셀의 송신 전력 관리 동작을 수행할 수 있다(S721).
S723 단계에서 인접 기지국(740)은 해당 셀의 송신 전력 관리 동작 실행 후 상기 S713 단계 또는 S719 단계의 요청에 대한 응답을 전송할 수 있다. 상기 응답 전송은 중앙 집중식 제어장치(720)로 직접할 수 있고, 기지국(730)으로 할 수도 있다.
인접 기지국(740)이 기지국(730)으로 응답을 전송하는 경우, 이를 수신한 기지국(730)은 수신한 응답을 중앙 집중식 제어장치(720)로 전달해 줄 수 있다(S725).
도 8은 본 발명의 일 실시 예인 중앙 집중식 제어장치의 송신 전력 증가 요청 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, S801 단계에서, 중앙 집중식 제어장치는 OAM 서버로부터 에너지 관리 조건을 설정 받을 수 있다. 에너지 관리 조건으로 아래와 같은 조건 및 변수를 설정할 수 있다.
-
Figure pat00017
: 에너지 절감 트리거 조건 계산을 위한 부하 가중치 변수,
Figure pat00018
-
Figure pat00019
: 에너지 절감 조건 계산을 위한 가중치 변수,
Figure pat00020
-
Figure pat00021
: 에너지 절감 조건 계산을 위한 가중치 변수,
Figure pat00022
- minRequiredSinr : 이동통신 사용자가 제공받아야 하는 최소 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)
- loadThreshold 1 : 셀(cell) 송신전력 감소 판단을 하기 위한 임계 값(threshold)
- loadThreshold 2 : 셀(cell) 송신전력 증가 판단을 하기 위한 임계 값(threshold)
S803 단계에서, 중앙 집중식 제어장치는 셀 부하 정보 및 전파 환경 정보를 수신할 수 있다. 셀 부하 정보 및 전파 환경 정보는 상기 S403 단계, S405 단계, S407 단계에서 설명한 바와 유사하다.
S805 단계에서, 중앙 집중식 제어장치는 주기적으로 수신한 셀 부하 정보 및 수식을 이용하여, 해당 셀이 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. 에너지 절감 트리거 조건을 판단하는 방법은 상기 도 5의 S505 단계에서 에너지 절감 트리거 조건을 판단하는 단계와 유사하다.(상기 수학식 1을 이용하여 판단.)
중앙 집중식 제어장치는 주기적(t2)으로 현재 셀 j의 누적 셀 부하 값인 cumCellload(j,t)와 loadThreshold 1, loadThreshold 2를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
이하에서 셀의 전송 전력을 증가시키기 위한 트리거 조건을 판단하는 조건을 설명한다.
1) cumCellLoad(j,t)가 loadThreshold 2와 같거나 더 크고, cell j의 송신 전력을 증가시킬 수 있는 경우, cell j에 대해 에너지 절감 조건 판단 동작을 수행할 수 있다.
2) cumCellLoad(j,t)가 loadThreshold 2와 같거나 더 크고, cell j의 송신 전력을 증가시킬 수 없지만 cell j의 이웃 셀(cell) 중에서 대신 송신 전력을 증가시킬 수 있는 cell이 있을 경우 cell j의 이웃 셀(cell)에 대해 에너지 절감 조건 판단 동작을 수행할 수 있다.
3) cumCellLoad(j,t)가 loadThreshold 2와 같거나 더 크고, cell j와 그 이웃 셀(cell) 모두의 송신 전력을 증가시킬 수 없는 경우 t2 시간 동안 대기하여 다음 판단 주기를 기다릴 수 있다.
한편, cell j의 송신 전력을 증가 시킬 수 있는 경우는 cell j의 송신 전력이 최대 송신 전력 값 보다 더 작거나 cell j에 송신 전력이 오프(off)되어 있는 경우일 수 있다. 반대로 cell j의 송신 전력을 증가 시킬 수 없는 경우는 cell j의 송신 전력이 이미 최대 송신 전력 값 이거나 cell j에 송신 전력이 온(on)로 설정되어 있는 경우일 수 있다.
S805 단계에서 cumCellLoad(j,t)가 loadThreshold 2 값 이상이고, cell j의 송신 전력을 증가시킬 수 있는 경우, 중앙 집중식 제어장치는 cell j에 대해 S807 단계로 진행하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
중앙 집중식 제어장치는 하기 조건을 이용하여 에너지 절감 조건을 판단할 수 있다.
- si : 타겟 셀(target cell)의 송신 전력을 증가시키기 전 UE i의 서빙 셀(serving cell)
- SINRi : 타겟 셀(target cell)의 송신 전력을 증가시키기 전 UE i의 수신 SINR
-
Figure pat00023
: 타겟 셀(target cell)의 송신 전력을 감소시킨 후 UE i의 새로운 서빙 셀
-
Figure pat00024
: 타겟 셀(target cell)의 송신 전력 TxP(j)을 감소시킨 후 UE i의 수신 SINR
- 타겟 셀은 cell j의 이웃 셀.
Figure pat00025
와
Figure pat00026
는 하기 수학식을 이용하여 계산할 수 있다.
먼저 타겟 셀의 송신 전력을 증가시키기 이전 각 단말(UE)의
Figure pat00027
을 다음과 같이 계산할 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00028

다음으로 수학식 8을 통하여 타겟 셀의 송신 전력을 증가시킨 후 각 단말(UE)의
Figure pat00029
을 다음과 같이 계산할 수 있다. 송신 전력은 단계적으로 증가시키거나 최대 값으로 증가시킬 수 있다.
[수학식 8]
Figure pat00030

이때,
Figure pat00031
은 다음 수학식 9와 같은 기준으로 선택될 수 있다.
[수학식 9]
Figure pat00032

송신 전력을 최대 값으로 증가시키는 경우, 수학식 7 및 수학식 8의 값이 다음 수학식 10 및/또는 수학식 11을 만족하면 타겟 셀(targer cell)의 송신전력을 최대 값으로 결정할 수 있다.(운영자의 설정에 따라 수학식 10 및 수학식 11 중 두 수학식 또는 적어도 하나의 수학식을 만족하는 조건을 이용할 수 있다.) 수학식 10는 송신 전력을 증가시킨 후 단말의 새로운 서빙셀에서 단말의 SINR이 이동통신 사용자가 제공받아야 하는 최소 SINR 조건을 만족하는지 판단하는 수학식이다. 또한, 수학식 11은 이동통신 사용자가 제공받는 용량(through put)의 총합 조건을 만족하는지 판단하는 수학식이다. 수학식 12는 송신 전력 최대 값을 확인하는 수식이다.
[수학식 10]
Figure pat00033

[수학식 11]
Figure pat00034

[수학식 12]
Figure pat00035

셀의 송신 전력을 감소시키는 경우 해당 셀에서 서비스를 받고 있던 사용자는 인근의 이웃 셀로 핸드오버(handover) 할 수 있다. 하지만 이웃 셀이 사용자에게 핸드오버가 가능한 수준의 전파 강도를 제공하지 못하면 사용자는 핸드오버에 실패하게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 수학식 5를 이용하여 핸드오버 성공 여부를 예측하여 셀의 송신 전력을 관리할 수 있다.
또한, 셀의 송신 전력을 증가시키는 경우, 해당 셀의 송신 전력은 이웃 셀에 간섭으로 작용할 수 있다. 따라서 셀의 송신 전력 증가로 인해 통신망 전체의 용량이 증가하지 않는 경우가 발생할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 수학식 6을 통하여 통신망의 용량 개선 효과를 예측하여 셀의 송신 전력을 관리할 수 있다.
셀 송신 전력을 증가시키는 방법으로는 해당 셀의 송신 전력을 온(on)하거나 해당 셀의 송신 전력을 최적화된 최대 값으로 증가시키거나, 송신 전력을 단계적으로 증가 시켜 최대 값에 이르는 방법을 이용할 수 있다.
셀 송신 전력을 단계적으로 증가시키는 경우, 수학식 7의 SINRi 의 값과 수학식 8의
Figure pat00036
값을 이용하여 수학식 10 및/또는 수학식 11을 만족하면, 수학식 12의 값을 계산한다. 송신 전력을 한 단계 증가시켜 다시 수학식 10 및/또는 수학식 11을 만족하는지 판단하여 수학식 10 및/또는 수학식 11을 만족하면 송신 전력을 한 단계 더 증가시킬 수 있다. 만약, 수학식을 만족하지 않는다면 송신 전력을 더 증가시킬 수 없고, 이전 단계에서 증가시킨 송신 전력을 조건을 만족하는 타겟 셀(target cell)의 최대 송신 전력으로 설정할 수 있다. 즉, 단계적으로 송신 전력의 값을 증가시키면서 수학식 10 및/또는 수학식 11을 만족하는지 확인을 하고, 이를 만족하면서 수학식 12의 값이 최대인 경우 타겟 셀의 최대 송신 전력으로 설정할 수 있다.
S807 단계에서 에너지 절감 조건을 만족하는 새로운 셀 및 송신 전력에 대한 요건이 만족되면, S809 단계에서 중앙 집중식 제어장치는 송신 전력 관리 요청을 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 송신 전력 관리 요청은 해당 셀을 온(on)하거나, 해당 셀의 송신 전력을 증가시키고, 단말이 핸드오버할 새로운 셀을 선정하는 요청을 포함할 수 있다. 기지국은 수신한 관리 요청에 대한 정보를 이용하여 해당 셀의 송신 전력을 관리할 수 있다. 이때 송신 전력을 증가 시킬 타겟 셀의 식별자가 전달될 수 있다.
S811 단계에서 중앙 집중식 제어장치는 송신 전력 관리 요청을 전송한 기지국으로부터 송신 전력 관리 요청에 대한 응답을 수신할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예인 기지국의 송신 전력 증가 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, S901 단계에서 기지국은 중앙 집중식 제어장치로 전파 환경 정보 및 셀 부하 정보를 전송할 수 있다. 셀 부하 정보 및 전파 환경 정보는 상기 S403 단계, S405 단계, S407 단계에서 설명한 바와 유사하다.
S903 단계에서 기지국은 중앙 집중식 제어장치로부터 송신 전력 증가 요청을 수신할 수 있다. 상기 송신 전력 증가 요청은 해당 셀을 온하거나, 해당 셀의 송신 전력을 증가시키고, 단말이 핸드오버할 새로운 셀을 선정하는 요청을 포함할 수 있다.
S905 단계에서 기지국은 중앙 집중식 제어장치로부터 송신 전력 증가를 요청 받은 타겟 셀이 자신이 제어할 수 있는 셀인지 판단할 수 있다. 즉, 자신의 커버리지 내에 있는 셀인지 판단할 수 있다.
판단 결과 자신이 제어할 수 있는 셀이면 S907 단계로 진행한다. 기지국은 수신한 관리 요청에 대한 정보를 이용하여 해당 타겟 셀의 송신 전력을 증가시킬 수 있다. 기지국은 해당 셀의 송신 전력을 온(on)하거나, 수신한 관리 요청에 대응하여 해당 셀의 송신 전력 값을 증가시킬 수 있다.
판단결과 자신이 제어할 수 없는 셀이면(예를 들어 인접 기지국의 제어하에 있는 인접 셀일 수 있음), S911 단계로 진행할 수 있다. 기지국은 수신한 관리 요청에 대한 정보를 인접 기지국으로 전달할 수 있다. 이를 수신한 인접 기지국은 해당 타겟 셀의 송신 전력을 증가시킬 수 있다. 기지국과 인접 기지국은 X2 cell Activation Request를 통하여 통신할 수 있다.
인접 기지국은 송신 전력 증가 동작 이후 응답 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다. S913 단계에서 기지국은 응답 메시지를 수신할 수 있다.
S913 단계에서 기지국은 중앙 집중식 제어장치로 송신 전력 증가 동작 수행에 대한 응답을 전송할 수 있다. 기지국은 해당 셀의 송신 전력을 온(on)하였는지 또는 해당 셀의 송신 전력 값을 최대 값으로 조정하였는지 등 자신이 수행한 송신 전력 증가 동작에 대한 정보를 중앙 집중식 제어장치로 보고할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 중앙집중식 제어장치를 이용한 에너지 절감 방법에 있어서,
    기지국으로부터 셀의 부하 정보 및 SRS(Sounding Reference Signal) 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신한 부하 정보를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단하는 단계;
    에너지 절감 트리거 조건을 만족하면, 상기 수신한 SRS 정보를 이용하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    에너지 절감 조건을 만족하면, 상기 기지국으로 송신 전력 관리 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에너지 절감 트리거 조건을 판단하는 단계는,
    상기 수신한 셀 부하 정보를 이용한 누적 셀 부하 값과 기 설정된 제1 임계 값을 비교하여,
    상기 누적 셀 부하 값이 상기 제1 임계 값 보다 작고, 해당 셀의 송신 전력을 감소시킬 수 있으면 송신 전력 감소 트리거 조건으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 에너지 절감 조건을 판단하는 단계는,
    송신 전력을 감소시킨 후 새로운 셀에 대한 SINR 값이 이동통신 사용자가 제공받아야 하는 최소 SINR 조건을 만족하는지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 에너지 절감 조건을 판단하는 단계는
    송신 전력을 감소시킨 후 새로운 셀의 용량 총합이 기 설정된 용량 총합 조건을 만족하는지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 에너지 절감 트리거 조건을 판단하는 단계는,
    상기 수신한 셀 부하 정보를 이용한 누적 셀 부하 값과 기 설정된 제2 임계 값을 비교하여,
    상기 누적 셀 부하 값이 상기 제2 임계 값 보다 크고,
    해당 셀의 송신 전력을 증가시킬 수 있거나, 이웃 셀의 송신 전력을 증가시킬 수 있으면 송신 전력 증가 트리거 조건으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 에너지 절감 조건을 판단하는 단계는,
    송신 전력을 증가시킨 후 새로운 셀에 대한 SINR 값이 이동통신 사용자가 제공받아야 하는 최소 SINR 조건을 만족하는지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 에너지 절감 조건을 판단하는 단계는
    송신 전력을 증가시킨 후 새로운 셀의 용량 총합이 기 설정된 용량 총합 조건을 만족하는지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감 방법.
  8. 기지국 및 OAM 서버와 데이터 통신을 수행하는 송수신부; 및
    기지국으로부터 셀의 부하 정보 및 SRS(Sounding Reference Signal) 정보를 수신하고, 상기 수신한 부하 정보를 이용하여 에너지 절감 트리거 조건을 만족하는지 판단하며, 에너지 절감 트리거 조건을 만족하면, 상기 수신한 SRS 정보를 이용하여 에너지 절감 조건을 만족하는지 판단하고, 에너지 절감 조건을 만족하면, 상기 기지국으로 송신 전력 관리 요청 메시지를 전송하도록 제어하는 에너지 관리 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 제어장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 에너지 관리 제어부는,
    상기 수신한 셀 부하 정보를 이용한 누적 셀 부하 값과 기 설정된 제1 임계 값을 비교하여, 상기 누적 셀 부하 값이 상기 제1 임계 값 보다 작고, 해당 셀의 송신 전력을 감소시킬 수 있으면 송신 전력 감소 트리거 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 제어장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 에너지 관리 제어부는,
    송신 전력을 감소시킨 후 새로운 셀에 대한 SINR 값이 이동통신 사용자가 제공받아야 하는 최소 SINR 조건을 만족하는지 판단하여, 에너지 절감 조건을 판단하는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 제어장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 에너지 관리 제어부는,
    송신 전력을 감소시킨 후 새로운 셀의 용량 총합이 기 설정된 용량 총합 조건을 만족하는지 판단하여, 에너지 절감 조건을 판단하는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 제어장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 에너지 관리 제어부는,
    상기 수신한 셀 부하 정보를 이용한 누적 셀 부하 값과 기 설정된 제2 임계 값을 비교하여, 상기 누적 셀 부하 값이 상기 제2 임계 값 보다 크고, 해당 셀의 송신 전력을 증가시킬 수 있거나, 이웃 셀의 송신 전력을 증가시킬 수 있으면 송신 전력 증가 트리거 조건을 만족하는 것으로 판단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 제어장치.
  13. 제12항에있어서, 상기 에너지 관리 제어부는,
    송신 전력을 증가시킨 후 새로운 셀에 대한 SINR 값이 이동통신 사용자가 제공받아야 하는 최소 SINR 조건을 만족하는지 판단하여, 에너지 절감 조건을 판단하는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 제어장치.
  14. 제12항에있어서, 상기 에너지 관리 제어부는,
    송신 전력을 증가시킨 후 새로운 셀의 용량 총합이 기 설정된 용량 총합 조건을 만족하는지 판단하여, 에너지 절감 조건을 판단하는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 제어장치.
  15. 기지국의 송신 전력 관리 방법에 있어서,
    셀의 부하 정보 및 SRS 정보를 중앙집중식 제어장치로 전송하는 단계;
    상기 중앙집중식 제어장치로부터 상기 전송 정보에 대응하는 송신 전력 관리 요청을 수신하는 단계; 및
    상기 관리 요청에 대응하여 송신 전력을 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는 송신 전력 관리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 송신 전력 관리 요청이 송신 전력 증가 요청인지 송신 전력 감소 요청인지 판단하는 단계; 및
    송신 전력 증가 요청이면, 자신의 기지국 셀에 대한 전송 전력 증가 요청인지 인접 기지국 셀에 대한 전송 전력 증가 요청인지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 관리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    인접 기지국 셀에 대한 전송 전력 증가 요청이면, 상기 수신한 송신 전력 관리 요청을 상기 인접 기지국으로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 관리 방법.
  18. 송신 전력을 관리하는 기지국에 있어서,
    데이터 통신을 수행하는 송수신부; 및
    셀의 부하 정보 및 SRS 정보를 중앙집중식 제어장치로 전송하고, 상기 중앙집중식 제어장치로부터 상기 전송 정보에 대응하는 송신 전력 관리 요청을 수신하며, 상기 관리 요청에 대응하여 송신 전력을 증가 또는 감소시키도록 제어하는 전력 관리 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전력 관리 제어부는,
    상기 송신 전력 관리 요청이 송신 전력 증가 요청인지 송신 전력 감소 요청인지 판단하고, 송신 전력 증가 요청이면, 자신의 기지국 셀에 대한 전송 전력 증가 요청인지 인접 기지국 셀에 대한 전송 전력 증가 요청인지 판단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  20. 제19항에 있어서, 상기 전력 관리 제어부는,
    인접 기지국 셀에 대한 전송 전력 증가 요청이면, 상기 수신한 송신 전력 관리 요청을 상기 인접 기지국으로 전달하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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