KR20180082679A - 이동통신시스템에서 물리적 셀 식별자 충돌 및 혼동 검출 방법 - Google Patents

이동통신시스템에서 물리적 셀 식별자 충돌 및 혼동 검출 방법 Download PDF

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Abstract

기지국은 핸드오버 통계 정보 및 하향링크 성능 정보를 수집하고, 상기 핸드오버 통계 정보를 이용하여 물리적 셀 식별자(Physical Cell Identity, PCI)의 혼동을 검출하고, 상기 하향링크 성능 정보를 이용하여 상기 PCI의 충돌을 검출한다.

Description

이동통신시스템에서 물리적 셀 식별자 충돌 및 혼동 검출 방법{METHOD FOR DETECTING COLLISION AND CONFUSION OF PHYSICAL CELL IDENTITY IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신시스템에서 물리적 셀 식별자(Physical Cell Identity, PCI) 충돌 및 혼동 검출 방법에 관한 것이다.
기지국의 PCI는 물리 계층의 식별자로, 무선 셀에 대한 필수 구성 파라미터이다. PCI는 사용자 단말(User Equipment, UE)이 셀을 식별하는 파라미터로, 기지국의 초기 설치 시에 설정되는 구성 파라미터 중의 하나이다. PCI는 하나의 직교 시퀀스(orthogonal sequence)와 하나의 PN(pseudo random) 시퀀스의 유일한 결합으로, 504개의 한정된 개수 밖에 지원되지 않는다. 따라서, 다른 셀에서 동일한 PCI를 사용하는 PCI의 재사용은 피할 수 없는 상황이다. 새로 설치된 기지국은 자신의 셀에 대한 PCI를 선택해야 한다. 이때, PCI 할당은 충돌 회피(Collision-free)와 혼동 회피(Confusion-free)의 두 조건을 만족해야 한다.
그러나 새로 설치된 기지국이 상기 두 조건을 만족하도록 PCI를 할당 받았더라도, 이동이 자유로운 소형 기지국의 경우, 동일한 PCI가 할당된 다른 기지국과 근접할 가능성이 있다. 이로 인해, PCI 충돌과 PCI 혼동 상황이 발생하면 시스템이나 단말에게 심각한 서비스 품질 저하를 야기하므로, 소형 기지국은 PCI 충돌과 PCI 혼동 상황을 효율적이고 신속하게 검출할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 PCI 충돌과 PCI 혼동을 효율적이고 신속하게 검출할 수 있는 이동통신시스템에서 물리적 셀 식별자 충돌 및 혼동 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 기지국에서 물리적 셀 식별자(Physical Cell Identity, PCI)의 충돌 및 혼동을 검출하는 방법이 제공된다. 물리적 셀 식별자 충돌 및 혼동 검출 방법은 핸드오버 통계 정보 및 하향링크 성능 정보를 수집하는 단계, 상기 핸드오버 통계 정보를 이용하여 상기 PCI의 혼동을 검출하는 단계, 그리고 상기 하향링크 성능 정보를 이용하여 상기 PCI의 충돌을 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 다양한 PCI 검출 방법으로 PCI 충돌과 PCI 혼동 상황을 검출하여 효율적이고 신속하게 PCI를 재설정함으로써 시스템 성능 즉, 시스템 수율(throughput)이나 핸드오버 성공률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 PCI 충돌을 나타낸 도면이다.
도 2는 PCI 혼동을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 PCI 충돌 상황을 검출한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 PCI 혼동 상황을 검출한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 PCI 충돌 상황을 검출한 다른 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 PCI 혼동 상황을 검출한 다른 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 PCI 혼동 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 PCI 충돌 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10 본 발명의 실시 예에 따른 PCI 충돌 및 혼동 검출 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서 물리적 셀 식별자(Physical Cell Identity, PCI) 충돌 및 혼동 검출 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 PCI 충돌을 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 동일한 PCI를 할당 받은 기지국 A와 기지국 B의 커버리지가 중첩되는 경우, PCI 충돌이 관찰될 수 있다.
기지국 A와 기지국 B의 커버리지 중첩 영역에 위치한 단말은 기지국 A와 기지국 B로부터 신호를 수신하며, 접속된 기지국에 PCI 충돌을 보고한다. 즉, 기지국 A와 기지국 B의 커버리지 중첩 영역이 PCI 충돌 영역이 된다.
도 2는 PCI 혼동을 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 기지국 A에 인접한 기지국 B와 기지국 C의 PCI가 동일할 수 있다. 이러한 경우, 기지국 A에 속한 단말이 기지국 B나 기지국 C로 핸드오버 시, 기지국 B와 기지국 C의 PCI가 동일하기 때문에 PCI 혼동이 발생하게 된다.
예를 들어, 기지국 A에 속한 단말이 기지국 C로 이동하여, 기지국 C의 PCI 값인 PCI=500을 가진 셀의 신호 세기를 기지국 A로 보고한다.
기지국 A는 PCI=500인 셀이 기지국 B인 것으로 판단하여 기지국 B로 핸드오버 준비(Handover Preparation) 절차를 수행하게 된다. 그 후에, 기지국 A는 단말로 핸드오버 명령(Handover Command)를 전송하고, 단말은 기지국 C로 경쟁 회피 랜덤 접속을 시도하지만, 기지국 C는 해당 단말에 대한 정보가 없으므로 랜덤 접속 시도를 거부(Reject)하게 되어, 접속 실패가 발생하고, 이에 따라 핸드오버 실패 상황이 발생하게 된다.
기지국은 PCI의 충돌이나 혼동 상황을 검출하기 위하여, 초기 구성 단계에서나 주기적으로 주변 기지국의 신호를 스니핑(Sniffing)하여 PCI 충돌 및 혼동 상황을 쉽게 검출할 수 있고 네이버 정보를 갱신하는데 사용할 수 있도록 NMM(Network Monitoring Mode) 기능을 추가하는 추세에 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 PCI 충돌 상황을 검출한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 인접해 있는 기지국 A와 기지국 B의 PCI가 동일한 경우, 기지국 A는 스니핑을 통해 주변 기지국인 기지국 B의 신호를 수신하여 기지국 B의 PCI를 획득할 수 있다. 이때 기지국 A는 기지국 B의 PCI 값이 자신의 PCI와 동일한 경우, PCI 충돌을 검출하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 PCI 혼동 상황을 검출한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 기지국 A에 인접한 기지국 B와 기지국 C의 PCI가 동일한 경우, 기지국 A는 스니핑을 통해 기지국 B와 기지국 C의 신호를 수신하여, 기지국 B와 기지국 C의 PCI를 획득할 수 있다. 이때 기지국 A는 주변 기지국인 기지국 B와 기지국 C의 PCI가 동일한 경우, PCI 혼동을 검출하게 된다.
이와 같이, 기지국은 초기 구성 단계에서나 주기적으로 스니핑을 통해 PCI 충돌 및 혼동 상황을 검출할 수 있다.
또한 기지국은 주변 기지국으로부터의 X2 설정 요청(X2SetupRequest) 메시지 또는 기지국 구성 업데이트(eNBConfigurationUpdate) 메시지를 통해서도 PCI 충돌이나 혼동 상황의 검출이 가능하다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 PCI 충돌 상황을 검출한 다른 일 예를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 PCI 혼동 상황을 검출한 다른 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, X2 설정 요청(X2SetupRequest) 메시지 또는 기지국 구성 업데이트(eNBConfigurationUpdate) 메시지는 두 기지국간의 X2 인터페이스 메시지이다. X2 설정 요청(X2SetupRequest) 메시지 또는 기지국 구성 업데이트(eNBConfigurationUpdate) 메시지는 자신의 기지국에 속한 셀의 ECGI(E-UTRAN Cell Global Identifier) 및 PCI, 자신의 기지국에 속한 셀의 이웃 셀의 ECGI 및 PCI 중 적어도 하나를 포함하고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 기지국 A는 주변 기지국인 기지국 B로부터 X2 설정 요청(X2SetupRequest) 메시지 또는 기지국 구성 업데이트(eNBConfigurationUpdate) 메시지를 수신하였을 경우, 이 메시지를 통해 기지국 B의 PCI를 획득할 수 있다. 이때 기지국 A는 기지국 B의 PCI 값이 자신의 PCI와 동일한 경우, PCI 충돌을 검출하게 된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기지국 A는 주변 기지국인 기지국 B로부터 X2 설정 요청(X2SetupRequest) 메시지 또는 기지국 구성 업데이트(eNBConfigurationUpdate) 메시지를 수신하였을 경우, 이 메시지를 통해 기지국 B의 PCI와 기지국 B의 이웃 셀인 기지국 C의 PCI를 획득할 수 있다. 이때 기지국 A는 기지국 B와 기지국 C의 PCI가 동일한 경우, PCI 혼동을 검출하게 된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참고하면, 이동통신 시스템은 하나 이상의 셀로 구성될 수도 있고, 서로 다른 종류의 셀이 혼재되어 있을 수 있다.
이동통신 시스템은 적어도 하나의 기지국(110, 120), 단말(200), MME(Mobility Management Entity)(300), GW(Gateway)(400) 및 OAM(Operation And Maintenance) 서버(500)을 포함할 수 있다.
기지국(110, 120)은 피코셀, 펨토셀 등의 소형셀을 관리하는 소형 기지국 또는 매크로셀을 관리하는 매크로 기지국일 수 있다.
MME(300)는 단말(200)의 인증 및 이동성을 관리한다.
GW(400)는 기지국들(110, 120)에 트래픽을 분배한다.
OAM 서버(500)는 기지국(110, 120)을 운용, 관리 및 유지 보수를 담당한다. OAM 서버(500)는 기지국(110, 120)의 설치 위치 및 기지국(110, 120)의 셀 정보 등을 관리할 수 있다. 셀 정보는 사용 주파수, PCI 등을 포함할 수 있다.
기지국(110, 120)은 핸드오버 통계 정보 및 하향링크 트래픽 성능 저하 정보를 포함한 각종 통계 정보를 수집하고, 핸드오버 통계 정보 및 하향링크 트래픽 성능 저하 정보를 포함한 각종 통계 정보를 이용하여 PCI 충돌 및 PCI 혼동을 검출한다. 핸드오버 통계 정보에는 예를 들면, 자신의 셀에 속한 단말이 특정 PCI를 가진 주변 셀로의 핸드오버를 실패/성공한 핸드오버 실패율/핸드오버 성공율을 포함할 수 있다. 하향링크 트래픽 성능 저하 정보는 BLER(Block Error Rate) 값을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 PCI 혼동 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참고하면, 기지국(110, 120)은 핸드오버 통계 정보를 수집한다(S802).
기지국(110, 120)은 핸드오버 통계 정보를 토대로, 특정 PCI를 가진 셀에 대한 핸드오버 실패율이 임계치(TH1=2%)보다 크면(S804), 핸드오버 실패율과 현재 셀 내 RRC 연결 상태의 전체 단말의 수에 따라 N의 값을 결정한다(S806). 임계치(TH1)는 임의적으로 변경될 수 있다. 여기서, N은 0보다 크고 1보다 작은 수이다.
표 1은 핸드오버 실패율과 셀 내에 존재하는 RRC 연결된 단말의 수에 따른 N의 값을 나타낸다.
핸드오버 실패율 2%~3% 3%~4% 4%~5% 5%~
RRC 연결된 단말의 수 2 0.5 0.5 1 1
4 0.5 0.8 1 1
6 0.5 0.8 1 1
8 0.5 0.8 1 1
10 0.4 0.6 0.8 1
12 0.4 0.6 0.8 1
14 0.4 0.6 0.8 1
16 0.4 0.6 0.8 1
예를 들어, 기지국(110, 120)은 핸드오버 실패율이 3.5%이고, RRC 연결된 단말의 수가 12인 경우, N=0.6으로 결정할 수 있다. 또한 기지국(110, 120)은 핸드오버 실패율이 3%이고, RRC 연결된 단말의 수가 12인 경우, N=0.6 또는 0.4로 결정할 수 있다.
기지국(110, 120)은 N의 값이 결정되면, 측정에 참여할 단말의 수를 결정한다(S808). 기지국(110, 120)은 측정에 참여할 단말의 수를 셀 내 RRC 연결 상태의 단말의 수에 N 값을 곱한 값의 정수 값으로 결정할 수 있다.
기지국(110, 120)은 측정에 참여할 단말의 수만큼 RRC 연결 상태의 단말 중에서 측정에 참여할 단말을 랜덤하게 선택한다(S810). 이와 같이, 측정에 참여할 단말의 수를 결정함으로써, 셀 내 전체 단말이 아닌 일부의 단말들만 측정을 수행함으로써, 시스템 내 단말들의 부하를 줄일 수 있다.
기지국(110, 120)은 선택된 단말들에게 해당 PCI에 대한 ECGI(E-UTRAN Cell Global Identifier)를 읽어 오도록 측정 설정(measurement configuration) 명령을 전송한다(S812).
기지국(110, 120)은 단말들로부터 해당 PCI에 대한 ECGI를 포함한 측정 보고(measurement report) 메시지를 수신하면(S814), 각 단말로부터 수신된 측정 보고 메시지로부터 PCI에 대한 ECGI들을 주변셀 관리 테이블에 저장한다(S816).
기지국(110)은 주변셀 관리 테이블에 저장된 PCI에 대한 ECGI들로부터 PCI 값은 동일하고 ECGI 값이 다른 경우가 존재하는지 확인한다(S818).
기지국(110) 은 동일한 PCI 값에 대한 서로 다른 ECGI 값이 존재하면, PCI 혼동을 검출한 것으로 판단하고(S820), PCI 혼동 검출을 OAM 서버(500)로 보고한다(S822).
PCI 혼동 검출 또는 PCI 충돌 검출이 OAM 서버(500)로 보고되면, OAM 서버(500)는 PCI가 동일한 두 기지국 중 어느 하나의 기지국의 PCI를 변경하도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 PCI 충돌 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참고하면, 단말들이 기지국(예를 들면, 110)에 접속(attach)하여 기지국(110)으로부터 하향링크 트래픽을 수신하는 상황에서, 기지국(110)은 하향링크 트래픽 성능을 나타내는 BLER 값을 수집한다(S910).
기지국(110)은 BLER 값이 임계치(TH2)보다 크면(S920), 셀 내 모든 단말들에게 신호 세기가 가장 강한 셀 검색을 위한 측정 설정 명령을 전송한다(S930). 측정 설정 메시지를 수신한 단말들은 셀 탐색을 수행하여 신호 세기가 가장 강한 셀의 PCI를 포함하는 측정 보고 메시지를 전송한다.
기지국(110)은 단말들로부터 신호세기가 강한 셀의 PCI를 포함한 측정 보고 메시지를 수신하면(S940), 메시지에 포함된 PCI와 자신의 PCI를 비교한다(S950).
기지국(110)은 메시지에 포함된 PCI 중에서 자신의 PCI와 동일한 PCI가 존재하면(S960), PCI 충돌을 검출하고(S970), PCI 충돌 검출을 OAM 서버(500)로 보고한다(S980).
PCI 혼동 검출 또는 PCI 충돌 검출이 OAM 서버(500)로 보고되면, OAM 서버(500)는 PCI가 동일한 두 기지국 중 어느 하나의 기지국의 PCI를 변경하도록 한다.
이와 같이, 기지국(110)은 통계 정보를 이용함으로써, 스니핑이나 X2 인터페이스 메시지를 이용하는 방법으로 검출되지 못하는 PCI 충돌 및 PCI 혼동을 검출할 수 있다.
도 10 본 발명의 실시 예에 따른 PCI 충돌 및 혼동 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 10 참고하면, PCI 충돌 및 혼동 검출 장치(1000)는 프로세서(1010), 송수신기(1020) 및 메모리(1030)를 포함한다. PCI 충돌 및 혼동 검출 장치(1000)는 기지국 예를 들면, 매크로 기지국 또는 소형 기지국 내에 구현될 수 있다. 프로세서(1010)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시 예들에 따른 방법이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.
프로세서(1010)는 도 8을 토대로 설명한 바와 같은 방법으로 PCI 혼동을 검출할 수 있고, 도 9를 토대로 설명한 바와 같은 방법으로 PCI 충돌을 검출한다. 프로세서(1010)는 PCI 혼동 또는 PCI 충돌을 검출하면, PCI 혼동 검출 또는 PCI 충돌 검출을 OAM 서버(500)로 보고한다.
송수신기(1020)는 프로세서(1010)와 연결되어 단말(200) 또는 OAM 서버(500)와 같은 외부 장치와 무선신호를 송신 및 수신한다.
메모리(1030)는 프로세서(1010)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(1010)는 메모리(1030)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행한다.
프로세서(1010)와 메모리(1030)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(1020)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

  1. 기지국에서 물리적 셀 식별자(Physical Cell Identity, PCI)의 충돌 및 혼동을 검출하는 방법으로서,
    핸드오버 통계 정보 및 하향링크 성능 정보를 수집하는 단계,
    상기 핸드오버 통계 정보를 이용하여 상기 PCI의 혼동을 검출하는 단계, 그리고
    상기 하향링크 성능 정보를 이용하여 상기 PCI의 충돌을 검출하는 단계
    를 포함하는 물리적 셀 식별자 충돌 및 혼동 검출 방법.
KR1020170003124A 2017-01-09 2017-01-09 이동통신시스템에서 물리적 셀 식별자 충돌 및 혼동 검출 방법 KR20180082679A (ko)

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