KR20160111829A - 기지국 장비, 자원 관리 방법 및 데이터 처리 방법 - Google Patents

기지국 장비, 자원 관리 방법 및 데이터 처리 방법 Download PDF

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Abstract

기지국 장비, 자원 관리 방법 및 데이터 처리 방법이 개시된다. 여기서, 기지국 장비는 단말과의 무선 신호 송수신을 수행하는 원격 유닛, 그리고 상기 원격 유닛과 연결되고, 상기 단말로부터 수신한 신호 또는 상기 단말에게 송신할 신호의 처리를 수행하며, 상기 원격 유닛으로 자원 할당 정보를 송신하는 집중 유닛을 포함하고, 상기 원격 유닛은, 상기 집중 유닛으로부터 수신한 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말과의 데이터 및 자원을 스케줄한다.

Description

기지국 장비, 자원 관리 방법 및 데이터 처리 방법{BASE STATION APPARATUS AND SIGNAL PROCESSING METHOD IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 기지국 장비, 자원 관리 방법 및 데이터 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클라우드 통신 센터를 지원하는 무선 통신 시스템에서 기지국 장비, 자원 관리 방법 및 데이터 처리 방법에 관한 것이다.
네트워크 자원의 효율을 개선하기 위하여 클라우드 통신 센터(Cloud Communication Center, CCC) 기술이 주목되고 있다. 클라우트 통신 센터 기술에 따르면, 기존에 비하여 무선 데이터 용량을 크게 늘릴 수 있을 뿐만 아니라, 운용 비용 및 전력을 줄일 수 있다.
클라우드 통신 센터 기술은 기존 기지국에서 하나의 장비 내에 있던 디지털 신호 처리부(Digital Unit, DU)와 무선 신호 처리부(Radio Unit, RU)를 분리하여 디지털 신호 처리부(DU)를 국사 내에 별도로 마련된 DU 센터에 집중하고, 무선 신호 처리부(RU)를 서비스 대상 지역, 즉 셀에 원격으로 설치한다.
이때, 디지털 신호 처리부(DU)는 무선 자원 매니지먼트(RRC, Radio Resource Management), 로컬 게이트웨이(LGW), 캐쉬 기능을 수행한다. 그리고 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC) 계층, 무선 링크 제어(Radio Link Control, RLC) 계층, 패킷 데이터 수렴 프로토콜(Packet Data Convergence Protocol, PDCP) 계층, 무선 자원 제어(Radio Resource Control, RRC) 계층을 포함하는 무선 프로토콜 계층을 사용한다.
무선 신호 처리부(RU)는 RF 기능만 포함하고, 무선 프로토콜 계층으로 물리계층(PHY)을 사용한다. 이러한 기지국 장비의 구조에서는 디지털 신호 처리부(DU)가 무선 신호 처리부(RU)의 스케줄링을 관리한다.
이 경우 디지털 신호 처리부(DU)와 무선 신호 처리부(RU) 간의 지연이 수백 us가 존재하며, 디지털 신호 처리부(DU)에서 기존과 같이 스케줄링을 처리할 경우 채널 에러 발생으로 재전송 등이 필요할 경우 디지털 신호 처리부(DU)에서 재전송 스케줄링을 다시 해야 하므로 곧바로 재전송이 어렵게 된다. 이러한 문제는 5G 등 차세대 시스템에서 종단 대 종단(End to End) 지연 기준 1ms를 만족시키기는 것이 어렵게 된다. 또한, 기존의 기지국 분리 구조인 디지털 신호 처리부(DU)-무선 신호 처리부(RU)와 같이 CPRI(Common Public Radio Interface)를 이용할 경우 Massive MIMO 등의 차세대 기술 적용 시에 이를 지원하기 위한 매우 높은 데이터 전송률이 필요하게 되며, 이를 위해서 광인프라 등의 추가 구축이 필요한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 분리형 기지국 장비에서 새로운 분리형 구조를 제안하여 무선 접점 구간에서 빠른 스케줄링이 가능하여 종단 대 종단(End to End) 지연을 단축 시키고, Massive MIMO 등 차세대 핵심 기술 적용시 분리된 기지국 인터페이스 사이에 필요한 대역폭을 줄일 수 있는 차세대 기지국 구조 및 데이터 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 기지국 장비는 단말과의 무선 신호 송수신을 수행하는 원격 유닛, 그리고 상기 원격 유닛과 연결되고, 상기 단말로부터 수신한 신호 또는 상기 단말에게 송신할 신호의 처리를 수행하며, 상기 원격 유닛으로 자원 할당 정보를 송신하는 집중 유닛을 포함하고,
상기 원격 유닛은, 상기 집중 유닛으로부터 수신한 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말과의 데이터 및 자원을 스케줄링한다.
상기 원격 유닛은,
상기 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말에게 무선 자원을 할당하기 위한 스케줄링을 수행하는 분배-무선 자원 관리부를 포함하고,
상기 집중 유닛은,상기 분배-무선 자원 관리부으로부터 무선 자원 할당 요구 및 상기 단말의 채널 상태 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초한 상기 자원 할당 정보를 상기 분배- 무선 자원 관리부로 전송하는 집중-무선 자원 관리부를 포함하며, 상기 분배-무선 자원 관리부와 상기 집중-무선 자원 관리부는 무선 자원 관리 인터페이스에 의해 연결될 수 있다.
하나의 집중 유닛은 복수의 원격 유닛과 연결되고, 하나의 집중-무선 자원 관리부는 복수의 분배-무선 자원 관리부와 연결될 수 있다.
상기 분배-무선 자원 관리부는,
상기 집중-무선 자원 관리부로부터 수신되는 무선 자원 관리 정보에 기초하여 Tx 포인트(TP) 간의 전송 패킷 동기화, 재전송 제어 및 스케줄링 제어 및 상기 Tx 포인트(TP)의 최적 프리코딩 중 중 적어도 하나 이상을 포함하는 협력적 멀티포인트 동작을 수행할 수 있다.
상기 원격 유닛은,
SDR(Software Defined Radio) 기술에 기반하여 외부 장치로부터 수신되는 소프트웨어 데이터를 이용하여 상기 분배-무선 자원 관리부를 업그레이드할 수 있다.
복수의 프로토콜 계층은,
상기 원격 유닛과 상기 집중 유닛에 분산되어 있으며, 상기 원격 유닛과 상기 집중 유닛은 프로토콜 계층 간 사용자 평면 인터페이스 및 제어 평면 인터페이스에 의하여 연결될 수 있다.
상기 원격 유닛은 무선링크제어계층을 포함하고,
상기 집중 유닛은 패킷데이터컨버전스프로토콜계층을 포함하며,
상기 무선링크제어계층과 상기 패킷데이터컨버전스프로토콜계층 간에 사용자 평면 인터페이스 및 제어 평면 인터페이스에 의하여 연결될 수 있다.
상기 원격 유닛은,
능동 안테나 시스템, 물리계층, 매체접속제어계층 및 무선링크제어계층을 포함할 수 있다.
상기 원격 유닛은,
SDR(Software Defined Radio) 기술에 기반하여 외부 장치로부터 수신되는 소프트웨어 데이터를 이용하여 상기 능동 안테나 시스템, 상기 물리계층, 상기 매체접속제어계층 및 상기 무선링크제어계층을 설치 및 업그레이드할 수 있다.
상기 집중 유닛은,
패킷데이터컨버전스프로토콜계층 및 무선자원제어계층을 포함하고,
상기 패킷데이터컨버전스프로토콜계층을 이용하여 상기 원격 유닛과 송수신하는 제어 평면 데이터를 상기 무선자원제어계층을 이용하여 코어 시스템과 송수신할 수 있다.
상기 집중 유닛은,
패킷데이터컨버전스프로토콜계층, 무선자원제어계층, S1AP(S1 Application Part) 계층, 제너럴터널링프로토콜계층을 포함하는 무선 프로토콜 계층을 사용하고,
상기 패킷데이터컨버전스프로토콜계층을 이용하여 상기 원격 유닛과 송수신하는 사용자 평면 데이터를 S1AP 인터페이스로 연결된 코어 시스템으로 상기 제너럴터널링프로토콜계층을 이용하여 송수신할 수 있다.
상기 집중 유닛은 가상화 플랫폼 상에서 동작하고 ,
로컬 브레이크 아웃 서비스를 제공하는 로컬 게이트웨이부, 그리고 상기 단말로 전송할 데이터를 저장하는 캐쉬부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 기지국 장비는 단말과의 무선 신호 송수신을 수행하는 원격 유닛, 그리고 상기 원격 유닛과 연결되고, 상기 원격 유닛으로 자원 할당 정보를 송신하는 집중 유닛을 포함하고,
상기 원격 유닛은,
상기 집중 유닛으로부터 수신한 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말과의 데이터 및 자원을 스케줄링하고, 코어 시스템과 연결되는 복수의 프로토콜 계층을 포함한다.
상기 원격 유닛은,
무선자원제어계층, S1AP(S1 Application Part) 계층 및 제너럴터널링프로토콜계층을 포함하고, 상기 무선자원제어계층 및 상기 S1AP 계층은 상기 코어 시스템과 제어 평면 인터페이스에 의하여 연결되며, 상기 제너럴터널링프로토콜계층은 상기 코어 시스템과 사용자 평면 인터페이스에 의해 연결될 수 있다.
상기 원격 유닛은,
상기 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말에게 무선 자원을 할당하기 위한 스케줄링을 수행하는 분배-무선 자원 관리부를 포함하고,
상기 집중 유닛은,
상기 분배-무선 자원 관리부으로부터 무선 자원 할당 요구 및 상기 단말의 채널 상태 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초한 상기 자원 할당 정보를 상기 분배- 무선 자원 관리부로 전송하는 집중-무선 자원 관리부를 포함하며.상기 분배-무선 자원 관리부와 상기 집중-무선 자원 관리부는 무선 자원 관리 인터페이스에 의해 연결될 수 있다.
하나의 집중 유닛은 복수의 원격 유닛과 연결되고,
하나의 집중-무선 자원 관리부는 복수의 분배-무선 자원 관리부와 연결될 수 있다.
상기 분배-무선 자원 관리부는,
상기 집중-무선 자원 관리부로부터 수신되는 무선 자원 관리 정보에 기초하여 Tx 포인트(TP) 간의 전송 패킷 동기화, 재전송 제어 및 스케줄링 제어 및 상기 Tx 포인트(TP)의 최적 프리코딩 중 중 적어도 하나 이상을 포함하는 협력적 멀티포인트 동작을 수행할 수 있다.
상기 원격 유닛은,
능동 안테나 시스템, 물리계층, 매체접속제어계층, 무선링크제어계층, 패킷데이터컨버전스프로토콜계층, 무선자원제어계층, S1AP(S1 Application Part) 계층 및 제너럴터널링프로토콜계층을 포함하는 프로토콜 계층을 사용할 수 있다.
SDR(Software Defined Radio) 기술에 기반하여 외부 장치로부터 수신되는 소프트웨어 데이터를 이용하여 상기 프로토콜 계층 및 상기 분배-무선 자원 관리부를 업그레이드할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 자원 관리 방법은 원격 유닛과 집중 유닛을 포함하는 기지국 장비의 자원 관리 방법에 있어서, 상기 집중 유닛이 상기 원격 유닛으로부터 무선 자원 할당 요구 및 단말의 채널 상태 정보를 수신하는 단계, 상기 무선 자원 할당 요구 및 상기 채널 상태 정보에 기초한 자원 할당 정보를 상기 원격 유닛으로 전송하는 단계, 그리고 상기 원격 유닛이 상기 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말과의 데이터 및 자원을 스케줄링하는 단계를 포함한다.
상기 스케줄링하는 단계는,
상기 자원 할당 정보에 기초하여 Tx 포인트(TP) 간의 전송 패킷 동기화, 재전송 제어 및 스케줄링 제어 및 상기 Tx 포인트(TP)의 최적 프리코딩 중 중 적어도 하나 이상을 포함하는 협력적 멀티포인트 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 데이터 처리 방법은 원격 유닛과 집중 유닛을 포함하는 기지국 장비의 데이터 처리 방법에 있어서, 상기 집중 유닛이 코어 시스템으로부터 수신한 제어 평면 데이터 및 사용자 평면 데이터를 처리하는 단계, 상기 집중 유닛이 상기 원격 유닛과 상기 집중 유닛에 분산되어 있는 프로토콜 계층 간의 인터페이스를 통하여 상기 원격 유닛에게 상기 제어 평면 데이터 및 상기 사용자 평면 데이터를 송신하는 단계, 그리고 상기 원격 유닛이 상기 집중 유닛으로부터 수신한 상기 제어 평면 데이터 및 상기 사용자 평면 데이터를 단말에게 송신하는 단계를 포함한다.
상기 프로토콜 계층 간의 인터페이스는 상기 집중 유닛으로 분산된 패킷데이터컨버전스프로토콜계층, 무선자원제어계층, S1AP(S1 Application Part) 계층 및 제너럴터널링프로토콜계층과, 상기 원격 유닛으로 분산된 무선링크제어계층, 매체접속제어계층 및 물리계층 간의 인터페이스일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 데이터 처리 방법은 원격 유닛과 집중 유닛을 포함하는 기지국 장비의 데이터 처리 방법에 있어서, 상기 집중 유닛과 무선 자원 관리 인터페이스로 연결된 상기 원격 유닛이 코어 시스템으로부터 제어 평면 데이터 및 사용자 평면 데이터를 수신하는 단계, 그리고 상기 제어 평면 데이터 및 상기 사용자 평면 데이터를 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 수신하는 단계는,
상기 코어 시스템과 연결된 무선자원제어계층 및 S1AP(S1 Application Part) 계층을 이용하여 상기 제어 평면 데이터를 수신하는 단계, 그리고 상기 코어 시스템과 연결된 제너럴터널링프로토콜계층을 이용하여 상기 사용자 평면 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래에는 디지털 신호 처리부(DU)에 포함되던 MAC 계층, RLC 계층, RRM 기능을 원격 유닛으로 분산시킴으로써, 스케줄링을 단말 접점 지역에서 직접하므로 스케쥴링 지연(Scheduling Latency)을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 계층 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 기지국 장비의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 장비의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기지국 장비의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 집중 유닛(CU)의 가상화 플랫폼 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 기지국 장비의 자원 관리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시에에 따른 기지국 장비의 데이터 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 장비의 데이터 처리 방법을 나타낸 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 단말(terminal)은 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접속 노드(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 고도화 노드B(evolved NodeB, eNodeB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 접속 노드, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 발명은 클라우드 통신 센터(Cloud Communication Center, CCC) 기술을 지원하는 어떤 무선 통신 시스템(예, IEEE)에도 사용될 수 있다.
이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장비, 자원 관리 방법 및 데이터 처리 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 1을 참고하면, 무선 통신 시스템(1)은 단말(100), 기지국 장비(200) 및 코어 시스템(EPC, Evolved Packet Core)(300)을 포함한다.
기지국 장비(200)는 다수의 단말(100)에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크(Downlink, DL) 데이터에 대해 기지국 장비(200)는 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말(100)에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다.
또한, 상향링크(Uplink, UL) 데이터에 대해 기지국 장비(200)는 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말(100)에게 전송하여 해당 단말(100)이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다.
기지국 장비(200)는 원격 유닛(RAU, Remote Active Antenna Unit)(210) 및 집중 유닛(CU, Central Unit)(230)을 포함한다. 원격 유닛(RAU)(210)은 국사 외부에 위치하고, 집중 유닛(CU)(230)은 국사에 위치할 수 있다.
원격 유닛(RAU)(210)은 서비스 지역 즉 셀 사이트(cell site)에 설치되고, 단말(100)과의 무선 신호 송수신을 위한 무선 신호 처리부(RU)와 능동 안테나 시스템(Active Antenna System, 이하, 'AAS'라 통칭함)이 통합된 장치이다. 여기서, 무선 신호 처리부(RU)는 주파수 상향 변환 모듈, 주파수 하향 변환 모듈, 파워 증폭기 및 필터를 포함할 수 있다.
집중 유닛(CU)(230)은 원격 유닛(RAU)(210)을 제어하는 장치로서, 원격 유닛(RAU)(210)과 연결되고, 단말(100)로부터 수신한 신호 또는 단말(100)에게 송신할 신호의 처리를 수행하며, 원격 유닛(RAU)(210)으로 자원 할당 정보를 송신한다. 원격 유닛(RAU)(210)은 집중 유닛(CU)(230)으로부터 수신한 자원 할당 정보를 토대로 단말(100)과의 데이터 및 자원을 스케줄링한다.
도 2는 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 계층 구조의 일 예를 나타낸다.
도 2를 참고하면, 계층 구조는 물리계층(Physical Layer, 이하, 'PHY'로 통칭함), 데이터링크 계층(Data Link Layer) 및 네트워크 계층(Network Layer)을 포함한다. 이러한 프로토콜 계층은 통신 시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호 접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1계층), L2(제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
PHY 계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. PHY 계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control, 이하, 'MAC'로 통칭함) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.
MAC 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control, 이하, 'RLC'로 통칭함) 계층에 서비스를 제공한다.
RLC 계층의 기능은 MAC 계층 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 이러한 경우에 RLC 계층은 존재하지 않을 수 있다.
패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(Packet Data Convergence Protocol, 이하, 'PDCP'로 통칭함) 계층은 IPv4(Internet Protocol version 4)나 IPv6(Internet Protocol version 6)와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.
무선 자원 제어(Radio Resource Control, 이하, 'RRC'로 통칭함) 계층은 제어평면(Control Plane)에서만 정의되며, 무선베어러(Radio Bearer, 이하, 'RB'로 통칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, RRC 계층은 단말과 네트워크 간에 RRC 메시지를 서로 교환한다. 단말의 RRC 계층과 무선 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다.
여기서, PHY 계층은 L1 계층이고, MAC 계층, RLC 계층 및 PDCP 계층은 L2 계층이며, RRC 계층은 L3 계층이다.
기지국 장비(200)의 신호 처리는 도 2의 무선 통신 시스템에 정의된 프로토콜 계층(기능 또는 모듈)에 따라 수행된다. 신호 처리에 필요한 프로토콜 계층은 원격 유닛(RAU)(210)과 집중 유닛(CU)(230)에 분산되거나 또는 전부 원격 유닛(RAU)(210)에만 포함될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장비의 구조를 나타내는 도면으로서, 신호 처리에 필요한 프로토콜 계층이 원격 유닛(RAU)(210)과 집중 유닛(CU)(230)에 분산된 실시예에 해당된다.
도 3을 참고하면, 원격 유닛(RAU)(210)은 분배-무선 자원 관리부(Distributed Radio Resource Manager, 이하, 'D-RRM' 으로 통칭함), PHY 계층, AAS, MAC 계층 및 RLC 계층을 포함한다.
집중 유닛(CU)(230)은 원격 유닛(RAU)(210)과 연결되며, 단말(100)로부터 수신한 신호 또는 단말(100)에게 송신할 신호의 처리를 위한 데이터 처리부를 포함한다. 또한, 집중 유닛(CU)(230)은 코어 시스템(EPC)(300)과 연결되며, 단말(100)로부터 수신한 신호를 코어 시스템(EPC)(300)으로 전달하며, 코어 시스템(EPC)(300)으로부터 수신한 신호를 단말(100)로 전달할 수 있다.
집중 유닛(CU)(230)은 집중-무선 자원 관리부(Central Radio Resource Manager, 이하, 'C-RRM' 으로 통칭함), PDCP 계층, RRC 계층, S1AP(S1 Application Part) 계층, GTP(General Tunelling Protocol) 계층, 로컬 게이트웨이부(Local Gateway, LGW) 및 캐쉬부(Cache)를 포함한다. 이러한 기지국 장비 구조는 RRC 공유를 통한 기지국당 셀(RU) 수 개선 및 호 처리 기능 가상화를 통한 사용자 수를 개선시킬 수 있다.
집중 유닛(CU)(230)은 S1AP 인터페이스를 통해 코어 시스템(EPC)(300)과 연결된다.
C-RRM과 D-RRM은 무선 자원 관리(Radio Resource Management, 이하, 'RRM' 으로 통칭함) 인터페이스에 의하여 연결된다. 이러한 RRM 인터페이스는 X2-AP 프로토콜에 새로운 정보 요소(Information Element)를 추가 정의하여 사용할 수 있다.
C-RRM은 D-RRM로부터 무선 자원 할당 요구 및 단말(100)의 채널 상태 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초한 자원 할당 정보를 D-RRM로 전송한다.
D-RRM은 C-RRM으로부터 수신한 자원 관리 정보를 기반으로 PHY 계층, MAC 계층 및 RLC 계층을 제어하여 협력적 멀티포인트 동작, 즉, 조인트 트랜스미션(Joint transmission), 협력적 스케쥴링(Coordinated Scheduling)의 콤프(CoMP) 기능을 수행한다. 즉, 단말(100)에 하향링크 신호를 전송하는 Tx 포인트(TP) 간의 전송 패킷 동기화, 재전송 제어 및 스케줄링 제어 및 Tx 포인트(TP)의 최적 프리코딩 중 중 적어도 하나 이상을 포함하는 콤프 기능을 수행한다.
MAC 및 RLC는 데이터 전송을 위한 자원을 할당하는 기능을 수행한다.
이처럼, D-RRM, PHY 계층, MAC 계층 및 RLC 계층을 원격 유닛(RAU)(210)에 구현함으로써, 스케쥴링을 단말 접점 지역에서 직접 할 수 있어 스케쥴링 지연(Scheduling Latency)이 최소화된다.
또한, 원격 유닛(RAU)(210)과 집중 유닛(CU)(230)은 프로토콜 계층간 인터페이스에 의해 서로 연결된다. 원격 유닛(RAU)(210)의 RLC 계층과 집중 유닛(CU)(230)의 PDCP 계층 간에는 제어 평면 인터페이스 및 사용자 평면 인터페이스에 의해 연결된다.
집중 유닛(CU)(230)은 원격 유닛(RAU)(210)과 송수신하는 제어 평면 데이터를 RRC 계층을 이용하여 코어 시스템(EPC)(300)과 송수신한다. 원격 유닛(RAU)(210)과 집중 유닛(CU)(230) 간의 제어 평면 데이터는 RLC로서 규정되어 있는 프로토콜을 사용하여 송수신된다.
집중 유닛(CU)(230)은 원격 유닛(RAU)(210)과 송수신하는 사용자 평면 데이터를 S1AP 인터페이스로 연결된 코어 시스템(EPC)(300)으로 GTP 계층을 이용하여 송수신한다. 원격 유닛(RAU)(210)과 집중 유닛(CU)(230) 간의 사용자 평면 데이터는 GTP로 규정되어 있는 프로토콜을 사용하여 송수신된다.
집중 유닛(CU)(230)은 로컬 브레이크 아웃 서비스를 제공하는 로컬 게이트웨이부(LGW) 및 단말로 전송할 데이터를 저장하는 캐쉬부(Cache)를 포함하여 지연 문제를 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 장비의 구조를 나타내는 도면으로서, 신호 처리에 필요한 프로토콜 계층은 전부 원격 유닛(RAU)(210)에 구현한 실시예에 해당된다.
여기서, 도 3에서 설명한 구성과 중복되는 구성의 설명은 생략한다.
도 4를 참고하면, 집중 유닛(CU)(230)은 원격 유닛(RAU)(210)의 D-RRM과 무선 자원 관리 인터페이스로 연결되는 C-RRM을 포함한다.
원격 유닛(RAU)(210)은 집중 유닛(CU)(230)으로부터 수신한 자원 할당 정보를 토대로 단말(100)과의 데이터 및 자원을 스케줄링하고, 코어 시스템(EPC)(300)과 연결되는 복수의 프로토콜 계층을 포함한다.
원격 유닛(RAU)(210)은 D-RRM, AAS, PHUY 계층, RLC 계층, MAC 계층, PDCP 계층, RRC 계층, S1AP 계층, GTP 계층을 포함한다.
원격 유닛(RAU)(210)은 코어 시스템(EPC)(300)과 제어 평면 인터페이스 및 사용자 평면 인터페이스에 의해 연결된다.
원격 유닛(RAU)(210)은 RRC로서 규정되어 있는 프로토콜을 사용하여 제어 평면 데이터를 코어 시스템(EPC)(300)과 송수신한다.
원격 유닛(RAU)(210)은 S1AP 인터페이스로 코어 시스템(EPC)(300)과 연결되고, GTP로서 규정되어 있는 프로토콜을 사용하여 사용자 평면 데이터를 코어 시스템(EPC)(300)과 송수신한다.
여기서, 원격 유닛(RAU)(210)은 SDR 기술에 기반하여 외부 장치로부터 수신되는 소프트웨어 데이터를 이용하여 D-RRM, AAS, PHUY 계층, RLC 계층, MAC 계층, PDCP 계층, RRC 계층, S1AP 계층, GTP 계층을 설치 및 업그레이드한다.
또한, D-RRM, AAS, PHUY 계층, RLC 계층, MAC 계층, PDCP 계층, RRC 계층, S1AP 계층, GTP 계층은 하드웨어 모듈로 각각 구현되어 교체가 용이한 구조일 수 있다.
이처럼, 주요 eNodeB 기능을 원격 유닛(RAU)(210)에 구현하여 펨토셀(Femto Cell) 개발 및 MVI가 용이하도록 할 수 있다.
한편, 하나의 무선 통신 시스템에는 도 3에서 설명한 기지국 장비 구조와 도 4에서 설명한 기지국 장비 구조가 혼재할 수 있다. 이때, 집중 유닛(CU)(230)은 원격 유닛(RAU)(210)의 구조가 도 3과 같을 경우, 도 3에서 설명한 동작을 수행하지만, 원격 유닛(RAU)(210)의 구조가 도 4와 같을 경우, 무선 자원 관리만 수행한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기지국 장비의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 집중 유닛(CU)이 복수의 원격 유닛(RAU)과 연결되는 예를 나타낸다. 도 5를 참고하면, 하나의 집중 유닛(CU)(230)은 복수의 원격 유닛(RAU)(210-1, 210-3, 210-5)과 연결된다. 이때, 집중 유닛(CU)(230)의 C-RRM은 무선 자원 관리 인터페이스를 통해 복수의 원격 유닛(RAU)(210-1, 210-3, 210-5) 각각의 D-RRM과 연결된다.
C-RRM은 복수의 D-RRM으로부터 수신한 정보를 토대로 각 셀(RAU)들에 대한 자원 할당 정보를 송신한다. 그러면, 각 D-RRM은 수신된 자원 할당 정보를 기반으로 데이터 및 자원을 스케줄링하여 단말(100)로 전송한다.
이처럼, 하나의 C-RRM은 복수의 D-RRM에 대한 무선 자원 관리를 제어하여셀(RAU)간 콤프(CoMP) 기능을 수행한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 집중 유닛(CU)의 가상화 플랫폼 구조를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 집중 유닛(CU)은 GPP(General Purpose Prcessor) 기반 범용 H/W 플랫폼위에 가상화 플랫폼을 RRC, RRM, S1AP, GTP, X2-AP, LGW(Local Gateway) 등의 기능을 지원하게 된다. 또한, 집중 유닛(CU)은 RRC, GTP, S1AP, X2AP 기반 사용자들의 정보를 획득하여 이에 기반한 API를 제공하여 다양한 어플리케이션 서비스를 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 기지국 장비의 자원 관리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참고하면, 하나 이상의 원격 유닛(RAU)의 D-RRM이 각각 집중 유닛(CU)의 C-RRM으로 무선 자원 할당 요구 및 단말의 채널 상태 정보를 전송한다(S101).
집중 유닛(CU)의 C-RRM은 무선 자원 할당 요구 및 채널 상태 정보에 기초한 자원 할당 정보를 하나 이상의 원격 유닛(RAU)의 D-RRM으로 전송한다(S103).
하나 이상의 원격 유닛(RAU)의 D-RRM은 수신된 자원 할당 정보를 토대로 단말과의 데이터 및 자원을 스케줄링한다(S105).
도 8은 본 발명의 한 실시에에 따른 기지국 장비의 데이터 처리 방법을 나타낸 흐름도로서, 도 3의 기지국 장비의 데이터 처리 방법을 나타낸다.
도 8을 참고하면, 집중 유닛(CU)은 코어 시스템(EPC)로부터 수신한 제어 평면 데이터를 처리(S201)한 후, 집중 유닛(CU)과 원격 유닛(RAU)에 분산되어 있는 무선 프로토콜을 사용하여 하나 이상의 원격 유닛(RAU)으로 제어 평면 데이터를 전송한다(S203). 그러면, 하나 이상의 원격 유닛(RAU)은 제어 평면 데이터를 단말로 전송한다(S205).
집중 유닛(CU)은 코어 시스템(EPC)로부터 수신한 사용자 평면 데이터를 처리(S207)한 후, 집중 유닛(CU)과 원격 유닛(RAU)에 분산되어 있는 무선 프로토콜을 사용하여 하나 이상의 원격 유닛(RAU)으로 사용자 평면 데이터를 전송한다(S209). 그러면, 하나 이상의 원격 유닛(RAU)은 사용자 평면 데이터를 단말로 전송한다(S21).
여기서, 단말이 전송한 제어 평면 데이터 및 사용자 평면 데이터는 각각 원격 유닛(RAU)와 집중 유닛(CU)에 분산되어 있는 무선 프로토콜을 사용하여 원격 유닛(RAU)으로부터 집중 유닛(CU)으로 전달되고, 집중 유닛(CU)을 통해 코어 시스템(EPC)으로 전달된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 장비의 데이터 처리 방법을 나타낸 흐름도로서, 도 4의 기지국 장비의 데이터 처리 방법을 나타낸다.
도 9를 참고하면, 하나 이상의 원격 유닛(RAU)은 코어 시스템(EPC)으로부터 무선 프로토콜을 사용하여 제어 평면 데이터를 수신(S301) 및 처리(S303)한 후, 단말(100)로 전송한다(S305).
하나 이상의 원격 유닛(RAU)은 코어 시스템(EPC)으로부터 무선 프로토콜을 사용하여 사용자 평면 데이터를 수신(S307) 및 처리(S309)한 후, 단말(100)로 전송한다(S311).
여기서, 단말이 전송한 제어 평면 데이터 및 사용자 평면 데이터는 각각 원격 유닛(RAU)에 있는 무선 프로토콜을 사용하여 원격 유닛(RAU)으로부터 코어 시스템(EPC)으로 전달된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 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 (25)

  1. 단말과의 무선 신호 송수신을 수행하는 원격 유닛, 그리고
    상기 원격 유닛과 연결되고, 상기 단말로부터 수신한 신호 또는 상기 단말에게 송신할 신호의 처리를 수행하며, 상기 원격 유닛으로 자원 할당 정보를 송신하는 집중 유닛을 포함하고,
    상기 원격 유닛은,
    상기 집중 유닛으로부터 수신한 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말과의 데이터 및 자원을 스케줄링하는 기지국 장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원격 유닛은,
    상기 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말에게 무선 자원을 할당하기 위한 스케줄링을 수행하는 분배-무선 자원 관리부를 포함하고,
    상기 집중 유닛은,
    상기 분배-무선 자원 관리부으로부터 무선 자원 할당 요구 및 상기 단말의 채널 상태 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초한 상기 자원 할당 정보를 상기 분배- 무선 자원 관리부로 전송하는 집중-무선 자원 관리부를 포함하며
    상기 분배-무선 자원 관리부와 상기 집중-무선 자원 관리부는 무선 자원 관리 인터페이스에 의해 연결되는 기지국 장비.
  3. 제2항에 있어서,
    하나의 집중 유닛은 복수의 원격 유닛과 연결되고,
    하나의 집중-무선 자원 관리부는 복수의 분배-무선 자원 관리부와 연결되는 기지국 장비.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 분배-무선 자원 관리부는,
    상기 집중-무선 자원 관리부로부터 수신되는 무선 자원 관리 정보에 기초하여 Tx 포인트(TP) 간의 전송 패킷 동기화, 재전송 제어 및 스케줄링 제어 및 상기 Tx 포인트(TP)의 최적 프리코딩 중 중 적어도 하나 이상을 포함하는 협력적 멀티포인트 동작을 수행하는 기지국 장비.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 원격 유닛은,
    SDR(Software Defined Radio) 기술에 기반하여 외부 장치로부터 수신되는 소프트웨어 데이터를 이용하여 상기 분배-무선 자원 관리부를 업그레이드하는 기지국 장비.
  6. 제1항에 있어서,
    복수의 프로토콜 계층은,
    상기 원격 유닛과 상기 집중 유닛에 분산되어 있으며, 상기 원격 유닛과 상기 집중 유닛은 프로토콜 계층 간 사용자 평면 인터페이스 및 제어 평면 인터페이스에 의하여 연결되는 기지국 장비.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원격 유닛은 무선링크제어계층을 포함하고,
    상기 집중 유닛은 패킷데이터컨버전스프로토콜계층을 포함하며,
    상기 무선링크제어계층과 상기 패킷데이터컨버전스프로토콜계층 간에 사용자 평면 인터페이스 및 제어 평면 인터페이스에 의하여 연결되는 기지국 장비.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 원격 유닛은,
    능동 안테나 시스템, 물리계층, 매체접속제어계층 및 무선링크제어계층을 포함하는 기지국 장비.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 원격 유닛은,
    SDR(Software Defined Radio) 기술에 기반하여 외부 장치로부터 수신되는 소프트웨어 데이터를 이용하여 상기 능동 안테나 시스템, 상기 물리계층, 상기 매체접속제어계층 및 상기 무선링크제어계층을 설치 및 업그레이드하는 기지국 장비.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 집중 유닛은,
    패킷데이터컨버전스프로토콜계층 및 무선자원제어계층을 포함하고,
    상기 패킷데이터컨버전스프로토콜계층을 이용하여 상기 원격 유닛과 송수신하는 제어 평면 데이터를 상기 무선자원제어계층을 이용하여 코어 시스템과 송수신하는 기지국 장비.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 집중 유닛은,
    패킷데이터컨버전스프로토콜계층, 무선자원제어계층, S1AP(S1 Application Part) 계층, 제너럴터널링프로토콜계층을 포함하는 무선 프로토콜 계층을 사용하고,
    상기 패킷데이터컨버전스프로토콜계층을 이용하여 상기 원격 유닛과 송수신하는 사용자 평면 데이터를 S1AP 인터페이스로 연결된 코어 시스템으로 상기 제너럴터널링프로토콜계층을 이용하여 송수신하는기지국 장비.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 집중 유닛은 가상화 플랫폼 상에서 동작하고 ,
    로컬 브레이크 아웃 서비스를 제공하는 로컬 게이트웨이부, 그리고
    상기 단말로 전송할 데이터를 저장하는 캐쉬부
    를 포함하는 기지국 장비.
  13. 단말과의 무선 신호 송수신을 수행하는 원격 유닛, 그리고
    상기 원격 유닛과 연결되고, 상기 원격 유닛으로 자원 할당 정보를 송신하는 집중 유닛을 포함하고,
    상기 원격 유닛은,
    상기 집중 유닛으로부터 수신한 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말과의 데이터 및 자원을 스케줄링하고, 코어 시스템과 연결되는 복수의 프로토콜 계층을 포함하는 기지국 장비.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 원격 유닛은,
    무선자원제어계층, S1AP(S1 Application Part) 계층 및 제너럴터널링프로토콜계층을 포함하고,
    상기 무선자원제어계층 및 상기 S1AP 계층은 상기 코어 시스템과 제어 평면 인터페이스에 의하여 연결되며,
    상기 제너럴터널링프로토콜계층은 상기 코어 시스템과 사용자 평면 인터페이스에 의해 연결되는 기지국 장비.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 원격 유닛은,
    상기 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말에게 무선 자원을 할당하기 위한 스케줄링을 수행하는 분배-무선 자원 관리부를 포함하고,
    상기 집중 유닛은,
    상기 분배-무선 자원 관리부으로부터 무선 자원 할당 요구 및 상기 단말의 채널 상태 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초한 상기 자원 할당 정보를 상기 분배- 무선 자원 관리부로 전송하는 집중-무선 자원 관리부를 포함하며
    상기 분배-무선 자원 관리부와 상기 집중-무선 자원 관리부는 무선 자원 관리 인터페이스에 의해 연결되는 기지국 장비.
  16. 제15항에 있어서,
    하나의 집중 유닛은 복수의 원격 유닛과 연결되고,
    하나의 집중-무선 자원 관리부는 복수의 분배-무선 자원 관리부와 연결되는 기지국 장비.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 분배-무선 자원 관리부는,
    상기 집중-무선 자원 관리부로부터 수신되는 무선 자원 관리 정보에 기초하여 Tx 포인트(TP) 간의 전송 패킷 동기화, 재전송 제어 및 스케줄링 제어 및 상기 Tx 포인트(TP)의 최적 프리코딩 중 중 적어도 하나 이상을 포함하는 협력적 멀티포인트 동작을 수행하는 기지국 장비.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 원격 유닛은,
    능동 안테나 시스템, 물리계층, 매체접속제어계층, 무선링크제어계층, 패킷데이터컨버전스프로토콜계층, 무선자원제어계층, S1AP(S1 Application Part) 계층 및 제너럴터널링프로토콜계층을 포함하는 프로토콜 계층을 사용하는 기지국 장비.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 원격 유닛은,
    SDR(Software Defined Radio) 기술에 기반하여 외부 장치로부터 수신되는 소프트웨어 데이터를 이용하여 상기 프로토콜 계층 및 상기 분배-무선 자원 관리부를 업그레이드하는 기지국 장비.
  20. 원격 유닛과 집중 유닛을 포함하는 기지국 장비의 자원 관리 방법에 있어서,
    상기 집중 유닛이 상기 원격 유닛으로부터 무선 자원 할당 요구 및 단말의 채널 상태 정보를 수신하는 단계,
    상기 무선 자원 할당 요구 및 상기 채널 상태 정보에 기초한 자원 할당 정보를 상기 원격 유닛으로 전송하는 단계, 그리고
    상기 원격 유닛이 상기 자원 할당 정보를 토대로 상기 단말과의 데이터 및 자원을 스케줄링하는 단계
    를 포함하는 자원 관리 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 스케줄링하는 단계는,
    상기 자원 할당 정보에 기초하여 Tx 포인트(TP) 간의 전송 패킷 동기화, 재전송 제어 및 스케줄링 제어 및 상기 Tx 포인트(TP)의 최적 프리코딩 중 중 적어도 하나 이상을 포함하는 협력적 멀티포인트 동작을 수행하는 자원 관리 방법.
  22. 원격 유닛과 집중 유닛을 포함하는 기지국 장비의 데이터 처리 방법에 있어서,
    상기 집중 유닛이 코어 시스템으로부터 수신한 제어 평면 데이터 및 사용자 평면 데이터를 처리하는 단계,
    상기 집중 유닛이 상기 원격 유닛과 상기 집중 유닛에 분산되어 있는 프로토콜 계층 간의 인터페이스를 통하여 상기 원격 유닛에게 상기 제어 평면 데이터 및 상기 사용자 평면 데이터를 송신하는 단계, 그리고
    상기 원격 유닛이 상기 집중 유닛으로부터 수신한 상기 제어 평면 데이터 및 상기 사용자 평면 데이터를 단말에게 송신하는 단계
    를 포함하는 데이터 처리 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 프로토콜 계층 간의 인터페이스는 상기 집중 유닛으로 분산된 패킷데이터컨버전스프로토콜계층, 무선자원제어계층, S1AP(S1 Application Part) 계층 및 제너럴터널링프로토콜계층과, 상기 원격 유닛으로 분산된 무선링크제어계층, 매체접속제어계층 및 물리계층 간의 인터페이스인 데이터 처리 방법.
  24. 원격 유닛과 집중 유닛을 포함하는 기지국 장비의 데이터 처리 방법에 있어서,
    상기 집중 유닛과 무선 자원 관리 인터페이스로 연결된 상기 원격 유닛이 코어 시스템으로부터 제어 평면 데이터 및 사용자 평면 데이터를 수신하는 단계, 그리고
    상기 제어 평면 데이터 및 상기 사용자 평면 데이터를 단말로 전송하는 단계
    를 포함하는 데이터 처리 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는,
    상기 코어 시스템과 연결된 무선자원제어계층 및 S1AP(S1 Application Part) 계층을 이용하여 상기 제어 평면 데이터를 수신하는 단계, 그리고
    상기 코어 시스템과 연결된 제너럴터널링프로토콜계층을 이용하여 상기 사용자 평면 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하는 데이터 처리 방법.
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