KR20180123428A

KR20180123428A - 프론트홀 인터페이스 기반의 메시지 송수신 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20180123428A
Application number: KR1020180036753A
Authority: KR
Inventors: 김하성
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2018-11-16
Also published as: KR102066689B1

Abstract

본 개시는 차세대 무선 접속 기술인 5G 기술을 사용하는 기지국에서의 하향링크 및 상향링크 메시지 송수신 절차에 관한 기술이다. 구체적으로, 5G 기지국을 구성하는 중앙 유닛과 분산 유닛 간의 프론트홀 인터페이스를 이용한 메시지 전달 기술에 관한 것이다. 일 실시예는 기지국을 구성하는 중앙 유닛(Central Unit, CU)이 메시지를 송수신하는 방법에 있어서 중앙 유닛과 연계된 하나 이상의 분산 유닛(Distributed Unit, DU)으로 전송하기 위한 하향링크 메시지를 생성하는 단계와 하향링크 메시지를 하나 이상의 분산 유닛으로 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 통해서 전송하는 단계 및 하나 이상의 분산 유닛으로부터 프론트홀 인터페이스를 통해서 상향링크 메시지를 수신하는 단계를 포함하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

프론트홀 인터페이스 기반의 메시지 송수신 방법 및 그 장치{Methods for transmitting and receiving signaling messages based on fronthaul interface and apparatuses thereof}

본 개시는 차세대 무선 접속 기술인 5G 기술을 사용하는 기지국에서의 하향링크 및 상향링크 메시지 송수신 절차에 관한 기술이다. 구체적으로, 5G 기지국을 구성하는 중앙 유닛과 분산 유닛 간의 프론트홀 인터페이스를 이용한 메시지 전달 기술에 관한 것이다.

통신 시스템이 발전해나감에 따라 사업체들 및 개인들과 같은 소비자들은 매우 다양한 무선 단말기들을 사용하게 되었다.

현재의 3GPP 계열의 LTE(Long Term Evolution), LTE-Advanced, 5G 등의 이동 통신 시스템에서는 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 데이터를 송수신할 수 있는 고속 대용량의 통신 시스템이 요구되고 있다. 또한, LTE-Advanced 이후에 보다 많은 단말의 데이터 송수신을 수용하고, 보다 높은 QoS 제공을 위한 차세대 무선 접속 네트워크에 대한 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 3GPP를 중심으로 가칭 5G 네트워크에 대한 개발 작업이 진행되고 있다.

또한, 5G에서는 다양한 전송속도, 신뢰도, 지연도 요구사항과 다양한 서비스가 제공될 필요성이 있다. 이는 장소 별 또는 단말 별로 맞춤형 서비스를 제공하기 위한 것으로, 다양한 형태의 서비스 제공 장치(예를 들어, 기지국)가 필요하다.

이를 위해서는 기지국 구성 장소 별 또는 서비스 별로 동적으로 구성될 필요성이 있다. 또한, 다양한 형태의 기지국이 구성되는 경우에 기지국 장치 간의 상호 호환성이 매우 중요하다.

이러한 상황에서 동적으로 구성되는 기지국이 단말에 하향링크 메시지를 전송하고, 상향링크 메시지를 수신하기 위한 기지국 내부 구성장치 간의 송수신 프로토콜에 대한 연구가 필요하다. 즉, 종래 LTE 기지국과 다르게 5G 기지국은 그 구성 기능 및 설치가 동적으로 이루어짐으로써, 종래에는 요구되지 않던 기지국을 구성하는 장치 간의 메시지 송수신 절차에 대한 필요성이 대두되고 있다.

전술한 배경에서 본 개시는 기지국이 복수의 구성 장치로 구성되는 경우에 각 구성장치 간의 메시지 송수신 절차 및 송수신 정보를 제안하고자 한다.

또한, 본 개시는 기지국을 구성하는 내부 구성 장치 간의 프론트홀 인터페이스 기반의 RRC 메시지, 페이징 메시지 및 시스템 정보를 전달하는 구체적인 절차를 제안하고자 한다.

전술한 과제를 해결하기 위해서 안출된 일 실시예는 기지국을 구성하는 중앙 유닛(Central Unit, CU)이 메시지를 송수신하는 방법에 있어서 중앙 유닛과 연계된 하나 이상의 분산 유닛(Distributed Unit, DU)으로 전송하기 위한 하향링크 메시지를 생성하는 단계와 하향링크 메시지를 하나 이상의 분산 유닛으로 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 통해서 전송하는 단계 및 하나 이상의 분산 유닛으로부터 프론트홀 인터페이스를 통해서 상향링크 메시지를 수신하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

또한, 일 실시예는 메시지를 송수신하는 기지국을 구성하는 중앙 유닛(Central Unit, CU)에 있어서, 중앙 유닛과 연계된 하나 이상의 분산 유닛(Distributed Unit, DU)으로 전송하기 위한 하향링크 메시지를 생성하는 제어부와 하향링크 메시지를 하나 이상의 분산 유닛으로 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 통해서 전송하는 송신부 및 하나 이상의 분산 유닛으로부터 프론트홀 인터페이스를 통해서 상향링크 메시지를 수신하는 수신부를 포함하는 중앙 유닛을 제공한다.

본 개시에 따르면, 5G 요구사항을 만족하는 서비스를 안정적으로 제공하기 위한 프론트홀 인터페이스를 개방향으로 설계하여 기지국 간 효율적인 연동이 가능하도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 본 개시에 따르면 기지국 간 효율적인 연동으로 기지국 구축과 운용을 위한 비용의 절감이 가능하면서도 안정적인 네트워크 연결을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 기지국의 분리 구성 구조 및 프론트홀 인터페이스를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 기지국 중앙 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 중앙 유닛과 분산 유닛으로 구성되는 기지국 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 중앙 유닛과 분산 유닛으로 구성되는 기지국 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지의 송수신 절차를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지의 송수신 절차를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 F1-U 인터페이스를 통한 하향링크 RRC 메시지 전송 절차를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 F1-U 인터페이스를 통한 상향링크 RRC 메시지 전송 절차를 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 F1-C와 F1-U 인터페이스를 통한 RRC 메시지 하향링크 전송을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 F1-C 인터페이스를 통한 페이징 정보 전송 절차를 도시한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 중앙 유닛의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity)를 지원하는 단말 또는 coverage enhancement를 지원하는 단말 등을 의미할 수 있다.　　 본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity) 및 coverage enhancement를 지원하는 단말 등을 의미할 수 있다. 또는 본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity) 및/또는 coverage enhancement를 지원하기 위한 특정 카테고리로 정의된 단말을 의미할 수 있다.

다시 말해 본 명세서에서 MTC 단말은 LTE 기반의 MTC 관련 동작을 수행하는 새롭게 정의된 3GPP Release-13 low cost(또는 low complexity) UE category/type을 의미할 수 있다. 또는 본 명세서에서 MTC 단말은 기존의 LTE coverage 대비 향상된 coverage를 지원하거나, 혹은 저전력 소모를 지원하는 기존의 3GPP Release-12 이하에서 정의된 UE category/type, 혹은 새롭게 정의된 Release-13 low cost(또는 low complexity) UE category/type을 의미할 수 있다.

본 발명에서의 무선통신시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선통신시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS, 또는 eNB)을 포함한다. 본 명세서에서의 사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.

기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 지점(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), small cell 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

즉, 본 명세서에서 기지국 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 NodeB, LTE에서의 eNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node), RRH, RU, small cell 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.

상기 나열된 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. i) 무선 영역과 관련하여 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀, 스몰 셀을 제공하는 장치 그 자체이거나, ii) 상기 무선영역 그 자체를 지시할 수 있다. i)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 상기 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 eNB, RRH, 안테나, RU, LPN, 포인트, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시예가 된다. ii)에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.

따라서, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀, 스몰 셀, RRH, 안테나, RU, LPN(Low Power Node), 포인트, eNB, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트를 통칭하여 기지국으로 지칭한다.

본 명세서에서 사용자 단말과 기지국은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 사용자 단말과 기지국은, 본 발명에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지(Uplink 또는 Downlink) 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 여기서, 상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 사용자 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 사용자 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.

무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division MultipleAccess), TDMA(Time Division MultipleAccess), FDMA(Frequency Division MultipleAccess), OFDMA(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE 및 LTE-advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex)방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex)방식이 사용될 수 있다.

또한, LTE, LTE-advanced와 같은 시스템에서는 하나의 반송파 또는 반송파 쌍을 기준으로 상향링크와 하향링크를 구성하여 규격을 구성한다. 상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel), EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel) 등과 같은 제어채널을 통하여 제어정보를 전송하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터채널로 구성되어 데이터를 전송한다.

한편 EPDCCH(enhanced PDCCH 또는 extended PDCCH)를 이용해서도 제어 정보를 전송할 수 있다.

본 명세서에서 셀(cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.

실시예들이 적용되는 무선통신 시스템은 둘 이상의 송수신 포인트들이 협력하여 신호를 전송하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(coordinated multi-pointtransmission/reception System; CoMP 시스템) 또는 협력형 다중 안테나 전송방식(coordinated multi-antennatransmission system), 협력형 다중 셀 통신시스템일 수 있다. CoMP 시스템은 적어도 두 개의 다중 송수신 포인트와 단말들을 포함할 수 있다.

다중 송수신 포인트는 기지국 또는 매크로 셀(macro cell, 이하 'eNB'라 함)과, eNB에 광케이블 또는 광섬유로 연결되어 유선 제어되는, 높은 전송파워를 갖거나 매크로 셀영역 내의 낮은 전송파워를 갖는 적어도 하나의 RRH일 수도 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미한다. 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.

이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 ‘PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다’는 형태로 표기하기도 한다.

또한 이하에서는 PDCCH를 전송 또는 수신하거나 PDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신한다는 기재는 EPDCCH를 전송 또는 수신하거나 EPDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신하는 것을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

즉, 이하에서 기재하는 물리 하향링크 제어채널은 PDCCH를 의미하거나, EPDCCH를 의미할 수 있으며, PDCCH 및 EPDCCH 모두를 포함하는 의미로도 사용된다.

또한, 설명의 편의를 위하여 PDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예인 EPDCCH를 적용할 수 있으며, EPDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예로 EPDCCH를 적용할 수 있다.

한편, 이하에서 기재하는 상위계층 시그널링(High Layer Signaling)은 RRC 파라미터를 포함하는 RRC 정보를 전송하는 RRC시그널링을 포함한다.

eNB은 단말들로 하향링크 전송을 수행한다. eNB은 유니캐스트 전송(unicast transmission)을 위한 주 물리 채널인 물리 하향링크 공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH), 그리고 PDSCH의 수신에 필요한 스케줄링 등의 하향링크 제어 정보 및 상향링크 데이터 채널(예를 들면 물리 상향링크 공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH))에서의 전송을 위한 스케줄링 승인 정보를 전송하기 위한 물리 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)을 전송할 수 있다. 이하에서는, 각 채널을 통해 신호가 송수신 되는 것을 해당 채널이 송수신되는 형태로 기재하기로 한다.

3GPP에서 최근 논의 중인 NR(New Radio)에서 대표적인 사용 시나리오(usage scenario)로서, eMBB(enhanced Mobile BroadBand), mMTC(massive Machine Type Communication), URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communication)가 제기되고 있다.

본 명세서에서 NR(New Radio)과 관련한 주파수, 프레임, 서브프레임, 자원, 자원블럭, 영역(region), 밴드, 서브밴드, 제어채널, 데이터채널, 동기신호, 각종 참조신호, 각종 신호, 각종 메시지는 과거 또는 현재 사용되는 의미 또는 장래 사용되는 다양한 의미로 해석될 수 있다.

예를 들어, 본 명세서에서의 LTE와 NR은 서로 다른 무선접속 기술을 의미하는 것으로, 3GPP의 Release-15에서 논의 중인 새로운 무선 접속 기술을 NR로 표기하여 설명한다. NR은 LTE와 다른 프레임 스트럭쳐, 채널, 코어망 기술 등 다양한 차이점을 포함할 수 있으며, 고대역에서의 무선전송, 초고속, 대용량 데이터 전송을 위한 다양한 기능들이 추가될 수 있다.

이하에서는 이해의 편의를 위하여 종래 무선접속 기술을 LTE로 기재하여 설명하고, 3GPP에서 논의되고 있는 새로운 무선 접속 기술을 NR로 기재하여 설명한다. 또한, 기지국은 LTE 기술을 사용하는 eNB가 될 수 있고, NR 기술을 사용하는 gNB가 될 수도 있으며, 필요에 따라 구분하여 설명한다.

또한, 본 명세서에서의 셀은 데이터를 전송하기 위한 무선경로, 무선링크, 캐리어 등을 포괄하는 용어로 사용되며, 하나의 기지국이 복수의 셀을 통해서 데이터를 송수신할 수 있다. 또는, 두 개의 기지국이 각각 제어하는 셀을 통해서 단말이 복수의 셀을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 하나의 기지국이 복수의 셀을 제어하는 경우에 캐리어 병합으로 기재하고, 둘 이상의 기지국이 제어하는 복수의 셀을 이용하는 경우에 듀얼 커넥티비티로 기재하여 설명한다.

또한, 본 명세서에서의 기지국 또는 5G 기지국은 중앙 유닛(Central Unit, CU)과 분산 유닛(Distributed Unit, DU)을 포함하는 의미로 설명될 수 있다. 예를 들어, 5G 무선액세스 네트워크는 집중되어 설치되는 중앙 유닛과 셀 사이트에 분산되어 설치되는 분산 유닛으로 분리 구성될 수 있다. 필요에 따라, 기지국은 중앙 유닛의 네트워크 기능과 분산 유닛의 네트워크 기능을 포함하여 프론트홀 인터페이스로 연결된 중앙 유닛과 분산 유닛을 모두 포함하는 의미로 설명한다. 또는, 기지국은 중앙 유닛, 분산 유닛과 RF 기능을 담당하는 RU로 분리되어 구성될 수도 있다.

한편, 본 명세서에서의 중앙 유닛과 분산 유닛은 해당 유닛이 설치되는 위치를 기준으로 설명의 편의를 위하여 임의적으로 선정한 용어로 해당 용어에 한정되지 않는다. 예를 들어, 중앙 유닛과 분산 유닛은 무선망 구축 시나리오 등에 따라서 배치 위치 및 배치 기능이 상이할 수 있다. 또한, 각각의 유닛을 제조하는 제조업체에 따라서 그 명칭이 달라질 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서의 중앙 유닛은 데이터 처리 유닛, 국사 유닛, 집중국 유닛, 가상화 서버 등의 다양한 명칭을 포함하는 의미로 이해되어야 한다. 마찬가지로, 분산 유닛의 경우에도 셀 사이트 유닛, 라디오 유닛, 종단 유닛 등 다양한 명칭을 포함하는 의미로 이해되어야 한다. 즉, 본 명세서에서의 중앙 유닛과 분산 유닛은 개별 기지국 기능을 수행하되, 기지국 기능이 분산된 개별 유닛을 의미하는 것으로 그 명칭에 제한은 없다.

또한, 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스는 중앙 유닛과 분산 유닛의 인터페이스를 의미하는 용어로 사용되며, 코어망과 중앙 유닛을 연결하는 인터페이스인 백홀(Backhaul) 인터페이스와 구분되어 이해될 수 있다. 물론, 프론트홀 인터페이스도 백홀 인터페이스와 구분하기 위한 임의적 용어로 중앙 유닛과 분산 유닛을 연결하기 위한 인터페이스를 의미하며, 그 명칭에 제한은 없다.

이하에서의 5G 또는 5G 통신 방식은 LTE-Advanced 보다 더 많은 데이터를 더 빠르게 전송하기 위해서 연구중인 통신 방식을 총칭하는 명칭으로 이해되어야 한다. 즉, 5G는 특정 통신 방식을 의미하는 것일 수도 있고, 대용량 초고속 데이터 통신을 위한 일부 기능 또는 전체 통신 시스템을 의미하는 것일 수 있다. 따라서, 본 명세서에서의 5G는 대용량 초고속 통신을 수행하는 통신 시스템 또는 통신 기능을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

종래의 LTE 무선 기지국은 베이스밴드의 디지털 기능을 처리하는 데이터 유닛(DU)와 RF 기능을 처리하는 무선 유닛(RU) 장치로 분리 구성이 가능하며, 집중 국사에 주로 설치되는 DU은 PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC 기능을 수행하고, 셀 사이트에 설치되는 RU는 RF 기능을 수행한다. DU와 RU 장치간은 CPRI 기반 인터페이스로 연결되지만 DU와 RU간 인터페이스의 표준화가 미비해 장비 업체가 다른 경우엔 호환성을 확보하기가 어려워 기지국 구축 및 운용에 제약이 많았다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 차세대 무선 통신 기술에서는 고대역 주파수, 고속 전송속도, 고신뢰도, 저지연도 요구사항과 다양한 서비스들을 안정적으로 제공하기 위해서 많은 수의 스몰 셀 기지국이 필요한 사항을 참조하여 기지국 내부의 프론트홀 인터페이스를 표준 기반의 개방형으로 설계할 필요성이 있다.

따라서, 본 개시는 5G 기지국을 구성하는 중앙 유닛과 분산 유닛 간 프론트홀 인터페이스 기반의 메시지 송수신 절차를 구체적으로 개시하고, 이를 위한 무선 프로토콜 절차 및 장치를 제공하고자 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 기지국의 분리 구성 구조 및 프론트홀 인터페이스를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 5G 무선액세스 네트워크(Radio Access Network; RAN 또는 NG-RAN, 이하 기지국으로 기재하여 설명함)는 주로 국사에 설치되는 CU(Central Unit, 100)과 셀 사이트에 설치되는 DU(Distributed Unit, 110, 120)로 분리되어 구성될 수 있다. 이 경우, DU(110, 120)에는 RF 혹은 안테나 기능이 포함될 수도 있고 별도로 분리될 수도 있으며, 분리된 경우엔 기지국은 CU(100), DU(110, 120) 및 RFU(RF/안테나)의 3단계 분리 구조로 구성될 수도 있다.

이하에서는 5G 기지국(gNB) 내부에서 구성되는 CU(100)와 DU(110, 120) 간의 프론트홀 구간의 연동 인터페이스를 프론트홀 인터페이스 또는 F1라고 기재하여 설명한다. 예를 들어, 제어 평면 인터페이스는 F1-C, 사용자 평면 인터페이스는 F1-U로 각각 기재하여 설명한다. 또한 필요에 따라서 프론트홀은 미드홀(Midhaul)로 기재하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 이러한 용어는 설명 및 이해의 편의를 위한 것으로 해당 기능을 가지는 다른 용어로 대체되어도 무관한다.

즉, 기지국의 CU(100)는 하나 이상의 DU(110, 120)와 연계되어 구성될 수 있다. 또한, CU(100)와 DU(110, 120)는 서로 다른 벤더에 의해서 제작 또는 운용될 수도 있다. 또는, CU(100)와 DU(110, 120)는 동일한 벤더에 의해서 제작 또는 운용될 수도 있다. 예를 들어, CU(100)는 벤더 C에 의해서 제작 또는 운용되고, DU(110)는 벤더 A, 또 다른 DU(120)는 벤더 B에 의해서 제작 또는 운용될 수도 있다. 이 경우에도 CU(100)와 DU(110, 120)는 F1-C를 통해서 제어 평면 인터페이스가 구성되고, F1-U를 통해서 사용자 평면 인터페이스가 구성될 수 있다.

또한, 1개의 CU(100)에 1개 이상의 DU(110, 120) 연결이 가능하며, DU(110, 120)는 1개의 CU(100) 혹은 여러 개의 CU에 연결도 가능하다.

한편, CU(100)와 DU(110, 120)를 식별하기 위해 고유 식별자인 CU ID 및 DU ID가 사용될 수 있다. 예를 들어, CU ID와 DU ID는 그 길이가 상이할 수도 있다.

일 예로, 사용되는 CU(100)와 DU(110, 120) 장치의 종류를 구분할 필요가 있다. 예를 들어, CU(100)와 DU(110, 120)는 NG-RAN Split ID 또는 CU Type ID와 DU Type ID 값을 통해 분류될 수 있다. 예를 들어, NG-RAN Split ID가 1이면 PDCP-RLC 분리 구조, NG-RAN Split ID가 2이면 MAC-PHY 분리를 나타내는 것과 같이 해당 식별정보를 통해서 기지국을 구성하는 CU(100)와 DU(110, 120)의 기능 또는 종류가 굽려될 수 있다.

다른 예로, CU Type ID이 1 이면 PDCP 이상 계층 수용, DU Type ID가 1이면 RLC 이하 계층 수용과 같이, 각 유닛 별로 구성되는 기능을 구분하는 타입 식별정보가 설정될 수도 있다.

한편, 1개의 DU가 복수개의 CU와 연결이 가능한 경우에는, CU Group ID (또는 CU Pool ID)를 이용할 수 있다. 예를 들어, CU Group ID가 1이면, CU ID #1, CU ID #3, 그리고 CU ID #4로 구성된 가상의 CU 장치의 집합(CU 그룹)을 나타내는 것으로 인식할 수 있다. 또한, CU 그룹에 속한 CU 중 단말 혹은 DU와의 연결 및 제어를 담당하는 1개의 CU를 마스터 CU(Master CU)로 지정하고 나머지 CU들은 보조 CU(Slave CU)로 지정할 수 있다. 예를 들어, 기지국 구축 방식, 부하 분산, 장애 대응 등의 목적으로 마스터 CU 및 보조 CU는 고정 혹은 동적으로 할당되거나 변경될 수 있다.

무선 셀(Cell)은 1개 혹은 2개 이상의 DU에 의해 구성이 가능할 수 있다. 이렇게 구성된 큰 커버리지의 셀은 이동성이 큰 단말에 보다 적합할 것으로, 해상 선박, 고속 기차, 지하철, 드론, 비행기 등을 위한 광역 셀 구축에 유용할 것이다.

이하, 본 개시는 도 1과 같이 기지국이 중앙 유닛(CU)과 분산 유닛(DU)로 구분되어 구성되는 경우를 중심으로 설명한다.

도 2는 일 실시예에 따른 기지국 중앙 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 기지국을 구성하는 중앙 유닛(Central Unit, CU)은 메시지를 송수신하는 방법에 있어서 중앙 유닛과 연계된 하나 이상의 분산 유닛(Distributed Unit, DU)으로 전송하기 위한 하향링크 메시지를 생성하는 단계를 수행할 수 있다(S210). 예를 들어, 기지국의 중앙 유닛은 단말로 전송하기 위한 하향링크 메시지를 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 기지국이 중앙 유닛과 분산 유닛으로 구성되는 경우에 중앙 유닛은 하향링크 메시지를 분산 유닛을 통해서 단말로 전송해야 한다. 따라서, 중앙 유닛은 중앙 유닛과 연계되어 기지국을 구성하는 하나 이상의 분산 유닛으로 전송할 하향링크 메시지를 생성할 수 있다.

일 예로, 중앙 유닛이 하나의 분산 유닛과 연계되어 구성되는 경우에 중앙 유닛은 프론트홀 인터페이스를 통해서 하향링크 메시지를 분산 유닛으로 전달하고, 분산 유닛은 무선 인터페이스를 통해서 단말로 하향링크 메시지를 전달한다.

중앙 유닛은 하향링크 메시지를 하나 이상의 분산 유닛으로 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 통해서 전송하는 단계를 수행할 수 있다(S220). 하향링크 메시지를 생성한 중앙 유닛은 중앙 유닛과 연계되어 구성되는 분산 유닛으로 중앙 유닛과 분산 유닛 간의 인터페이스를 통해서 하향링크 메시지를 분산 유닛으로 전달한다. 예를 들어, 하향링크 메시지는 F1 인터페이스를 통해서 분산 유닛으로 전달될 수 있다.

일 예로, 하향링크 메시지는 RRC 메시지를 단말로 전송하기 위한 RRC 메시지 전달 메시지일 수 있다. 예를 들어, 중앙 유닛은 하향링크 PDCP PDU로 구성된 RRC 메시지를 F1AP(F1 Application Protocol)를 통해서 분산 유닛으로 전달하기 위한 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지(DL RRC MESSAGE TRANSFER MESSAGE)를 분산 유닛으로 전송할 수 있다.

예를 들어, 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지는 중앙 유닛 내에서 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 중앙 유닛 단말 F1AP 식별정보, 분산 유닛 내에서 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 분산 유닛 단말 F1AP 식별정보, 무선베어러 식별정보 및 단말로 전송되는 메시지 정보를 포함하는 RRC 컨테이너 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무선베어러 식별정보는 SRB ID 또는 DRB ID일 수 있다. 예를 들어, 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지에 포함되는 전술한 정보들은 RRC 컨테이너 정보요소에 포함되어 전달될 수 있다. 이 경우, 분산 유닛은 수신된 RRC 컨테이너 정보를 상기 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지에 의해서 지시되는 식별자를 가지는 단말로 전송하여 단말로 RRC 메시지를 전송할 수 있다.

다른 예로, 하향링크 메시지는 분산 유닛이 페이징 셀 리스트 정보 내에서 지시되는 셀에서 단말에 페이징 절차를 수행하도록 하기 위한 페이징 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 페이징 정보는 페이징 프레임 산출을 위한 단말 식별 인덱스 값(UE Identity Index value) 정보, RAN에서 단말을 식별하기 위한 단말 페이징 식별(RAN UE Paging identity) 정보, 코어망에서 단말을 식별하기 위한 코어망 단말 페이징 식별(CN UE Paging identity)정보 및 페이징 셀 리스트 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, 분산 유닛은 수신된 하향링크 메시지를 이용하여 페이징 셀 리스트 정보에 의해서 지시되는 셀을 통해서 단말에 페이징 메시지를 전송할 수 있다.

또 다른 예로, 하향링크 메시지는 분산 유닛이 시스템 정보를 브로드캐스팅 하도록 명령하기 위한 시스템 정보 전달 명령 메시지일 수도 있다. 이 경우, 분산 유닛은 시스템 정보 전달 명령 메시지에 따라 시스템 정보를 셀 내에 브로드캐스팅할 수 있다.

한편, 중앙 유닛은 하나 이상의 분산 유닛으로부터 프론트홀 인터페이스를 통해서 상향링크 메시지를 수신하는 단계를 수행할 수 있다(S230). 예를 들어, 중앙 유닛은 단말로부터 전송된 상향링크 메시지를 분산 유닛을 통해서 전달 받을 수 있다.

일 예로, 상향링크 메시지는 F1AP(F1 Application Protocol)를 통해서 상향링크 PDCP PDU로 구성된 RRC 메시지를 분산 유닛으로부터 전달받기 위한 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지(UL RRC MESSAGE TRANSFER MESSAGE)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지는 중앙 유닛 내에서 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 중앙 유닛 단말 F1AP 식별정보, 분산 유닛 내에서 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 분산 유닛 단말 F1AP 식별정보, 무선베어러 식별정보 및 단말로부터 수신되는 메시지 정보를 포함하는 RRC 컨테이너 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무선베어러 식별정보는 해당 RRC 메시지가 전달되는 SRB ID 또는 DRB ID를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 기지국을 구성하는 중앙 유닛과 분산 유닛은 F1 인터페이스를 통해서 단말로 전송할 RRC 메시지, 시스템 정보, 페이징 정보를 교환할 수 있다.

5G 기지국 베이스밴드 기능은 크게 PHY, MAC, RLC, PDCP, SDAP, RRC 무선 프로토콜 계층 혹은 독립적 네트워크 기능(Radio Access Network Function; RANF)으로 가상화 방식으로 구현되어 상위 프로토콜과 하위 프로토콜 기능들은 각각 CU와 DU에 적절히 분리되어 배치될 수 있다. 물론 RANF 별 세부 담당 기능의 수행은 달라질 수 있다.

아래에서는 도면을 참조하여 본 실시예들이 적용될 수 있는 기지국의 구성에 대해서 예를 들어 설명한다.

도 3은 일 실시예에 따른 중앙 유닛과 분산 유닛으로 구성되는 기지국 구성을 설명하기 위한 도면이다.

기지국을 구성하는 중앙 유닛과 분산 유닛은 다양한 타입으로 구성될 수 있다. 도 3을 참조하면, 타입 1 기지국(300)의 경우, 중앙 유닛(302)은 RRC 및 PDCP 네트워크 기능을 구성하고, 분산 유닛(305)은 RLC, MAC, PHY 네트워크 기능을 구성하여 분리 구조를 형성할 수 있다. 또는 타입 2 기지국(350)과 같이, 중앙 유닛(352)은 RRC, PDCP, RLC, MAC 네트워크 기능을 구성하고, 분산 유닛(355)은 PHY 네트워크 기능만을 구성할 수도 있다. 이외에도 필요에 따라 RLC 또는 MAC의 비실시간 처리가 허용되는 일부 기능은 중앙 유닛에, 실시간 처리가 필요한 일부 기능은 분산 유닛에 분산 배치되어 구성될 수 있을 것이다.

이와 같이, 중앙 유닛(302, 352)은 RRC, PDCP, RLC 및 MAC 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성할 수 있으며, 분산 유닛(305, 355)은 RLC, MAC 및 PHY 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성할 수 있다. 또는 RF와 안테나가 내장된 일체형 장치인 경우 RF도 분산 유닛에 포함되어 구성될 수 있다. 따라서, 전술한 타입 1 기지국(300) 및 타입 2 기지국(350) 이외에도 다양한 형태의 기지국 분리 구조가 구현될 수 있다. 예를 들어, RLC와 MAC 계층은 패킷 결합(PacketConcatenation, Multiplexing, Assembling 등), 분할(Packet Segmentation, De-multiplexing 등), 패킷 재정렬(Packet Reordering) 및 패킷 재전송(Packet Retransmission) 등의 패킷 처리 기능이 유사하므로, 고성능의 패킷 처리를 위해서 단일 계층으로 통합되거나 유사한 기능은 상호 합쳐질 수도 있을 것이다. 또는 필요에 따라서 특정 네트워크 기능은 제거되거나 사용되지 않을 수도 있다.

이러한 기지국 분리 구조는 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

예를 들어, 타입 1 기지국(300)은 PDCP를 통한 5G 및 LTE/WiFi 기지국 장비 간 연동이 용이하고 소용량 프론트홀 데이터 전송이 필요하므로 광대역 전송을 위한 mmWave 기지국에 보다 적합할 수 있다. 타입 2 기지국(350)은 짧은 전송 지연과 빠른 무선자원 스케줄링이 가능하나 대용량 프론트홀 데이터 전송이 필요하므로 6GHz 대역 이하의 주파수를 이용하는 기지국에 보다 적합할 것이다.

한편, DU(305, 355)에는 CU(302, 352)와는 별도로 이동성 등의 지원을 위해 무선자원관리(Radio Resource Management, RRM) 기능이 추가될 수도 있다. 또는, RAN 제어평면(Control Plane, CP)에 해당하는 네트워크 기능(예를 들어, RRC)가 CU(302, 352)와 DU(305, 355)에 모두 배치 될 수도 있다.

도 4는 다른 실시예에 따른 중앙 유닛과 분산 유닛으로 구성되는 기지국 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 기지국은 RRC, SDAP, PDCP 네트워크 기능이 CU(402)에 배치되고, RLC, MAC, PHY 네트워크 기능은 DU(405)에 배치될 수 있다. 예를 들어, SDAP(Service Data Adaptation Protocol)는 5G 코어 네트워크로부터 수신한 5G QoS 플로우들을 기지국에서 처리 가능한 무선 베어러로 변환시키는 기능을 수행하며, 본 프로토콜은 필요에 따라 선택적으로 동작될 수 있다.

특히, RLC 계층과 MAC 계층은 패킷 결합(Packet Concatenation, Multiplexing, Assembling 등), 패킷 분할 (Packet Segmentation, De-multiplexing 등), 패킷 재정렬(Packet Reordering), 패킷 재전송(Packet Retransmission) 등의 패킷 처리 기능이 유사하므로, 5G에서는 보다 고성능의 패킷 처리를 위해서 단일 계층으로 통합되거나 유사한 기능은 합쳐질 수도 있다. 또는 RLC 계층에서의 Concatenation 기능이 수행되지 않는 것과 같이 특정 기능은 제거되거나 사용되지 않을 수도 있다. 중앙집중화된 CU 장치(402)는 대용량/고성능 범용 기지국 하드웨어 상에 소프트웨어 모듈로 가상화된 형태로 설계될 수 있다. 무선자원관리(RRM; Radio Resource Management)의 전체 혹은 일부 기능은 CU(402)에만 배치되거나, CU(402) 및 DU(405) 모두에 배치될 수 있다.

기지국의 운용관리를 위한 O&M 기능 장치(gNB-OM)는 별도로 분리 가능하며, CU(402)와 DU(405) 간 이종 벤더 상호운용성 등을 위해서 gNB-OM 장치는 CU(402) 및 DU(405)에 모두 연결될 수 있다. 또는, O&M 기능 장치(gNB-OM)는 CU(402) 혹은 DU(405) 한쪽 장치에만 연결하고 CU-DU 제어 인터페이스를 통해 비연결된 장치와 연동이 가능하게 동작할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 개방형 프론트홀 인터페이스 F1는 CU와 DU 간의 점대점(Point-to-Point) 논리적 인터페이스로서, 시그널링 정보를 교환하고 데이터 전달을 수행한다. 사용자 평면(User Plane; UP) 데이터는 GTP-U/UDP 전송 프로토콜을 통해, F1 응용 프로토콜(F1AP; F1 Application Protocol) 메시지는 SCTP 등의 전송 프로토콜을 통해 전송될 수 있다.

이하에서는 본 실시예의 중앙 유닛이 프론트홀 인터페이스를 통해서 분산 유닛으로 전송하는 하향링크 메시지와 분산 유닛으로부터 수신하는 상향링크 메시지를 그 종류에 따라 나누어 보다 상세하게 설명한다.

제 1 실시예: RRC 메시지 전달 절차

도 5는 일 실시예에 따른 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지의 송수신 절차를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 중앙 유닛(500)이 분산 유닛(550)으로 전송하는 하향링크 메시지는 단말로 전달하기 위한 RRC 메시지를 포함할 수 있다. RRC는 NSA(Non-standalone)와 같은 LTE 기지국과 5G 기지국이 EPC 코어 네트워크에 연결되어 구성된 네트워크 또는 5G 기지국이 5G 코어 네트워크에 연결되어 독립적으로 구성되는 SA(Standalone) 네트워크 구조에 따라 5G RRC 또는 LTE RRC를 의미한다.

예를 들어, 중앙 유닛(500)은 F1AP(F1 Application Protocol)를 통해서 하향링크 PDCP PDU로 구성된 RRC 메시지를 포함하는 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지(DL RRC MESSAGE TRANSFER MESSAGE)를 분산 유닛(550)으로 전송할 수 있다(S500). RRC 메시지는 컨테이너(Container)를 통해 캡슐화(Encapsulation)하여 전달될 수 있으며, 이 경우 분산 유닛(550)은 캡슐화된 RRC 컨테이너의 RRC 메시지를 단말로 무선 인터페이스를 통해서 전송한다.

예를 들어, 중앙 유닛(500)는 전송하고자 하는 RRC 메시지 정보를 포함하여 RRC MESSAGE TRANSFER(DL) 메시지를 분산 유닛(550)으로 전송한다. S500 단계의 메시지는 F1-C 인터페이스를 통해서 전송될 수 있다.

일 예로, 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지는 중앙 유닛 내에서 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 중앙 유닛 단말 F1AP 식별정보, 분산 유닛 내에서 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 분산 유닛 단말 F1AP 식별정보, 무선베어러 식별정보 및 단말로 전송되는 메시지 정보를 포함하는 RRC 컨테이너 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

필요에 따라 분산 유닛(550)은 DL RRC MESSAGE TRANSFER ACKNOWLEDGE 메시지를 중앙 유닛(500)으로 전송함으로써 정상적으로 RRC 메시지를 수신했음을 알려줄 수 있다(S510). 단, 응답이 불필요한 경우엔 S510 단계의 응답 메시지는 생략될 수도 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지의 송수신 절차를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 단말로부터 RRC 메시지를 수신한 분산 유닛(650)은 해당 RRC 메시지 정보를 포함하여 UL RRC MESSAGE TRANSFER 메시지를 중앙 유닛(600)으로 전송할 수 있다(S600).

일 예로, 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지(UL RRC MESSAGE TRANSFER MESSAGE)는 F1AP(F1 Application Protocol)를 통해서 상향링크 PDCP PDU로 구성된 RRC 메시지를 중앙 유닛(600)이 분산 유닛(650)으로부터 전달받기 위한 메시지를 의미한다. 예를 들어, 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지는, 중앙 유닛 내에서 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 중앙 유닛 단말 F1AP 식별정보, 분산 유닛 내에서 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 분산 유닛 단말 F1AP 식별정보, 무선베어러 식별정보 및 단말로부터 수신되는 메시지 정보를 포함하는 RRC 컨테이너 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

필요에 따라, 중앙 유닛(600)은 UL RRC MESSAGE TRANSFER ACKNOWLEDGE 메시지를 분산 유닛(650)으로 전송함으로써 정상적으로 RRC 메시지를 수신했음을 알려줄 수 있다. 단, 응답이 불필요한 경우엔 해당 응답 메시지는 생략될 수도 있다. 여기서 전송 베어러는 데이터 베어러 또는 시그널링 베어러가 사용될 수 있다.

또한, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 상향/하향링크 RRC 메시지 전달 메시지는 아래의 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 해당 RRC 메시지에 사용되는 정보 요소(IE; Information Element)는 다음의 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

■ CU UE F1AP ID: 해당 CU 내에서 F1 인터페이스상의 단말 연결을 식별하기 위한 식별자 정보.

■ DU UE F1AP ID: 해당 DU 내에서 F1 인터페이스상의 단말 연결을 식별하기 위한 식별자 정보.

■ NG-RAN Split ID: 기지국 분리구조를 지시하기 위한 식별자 정보.

■ CU Type ID: CU 노드 구조를 지시하기 위한 식별자 정보.

■ DU Type ID: DU 노드 구조를 지시하기 위한 식별자 정보.

■ CU ID: CU 식별자 정보.

■ DU ID: DU 식별자 정보.

■ Cell ID; 셀 식별자 정보.

■ Global gNB ID: 글로벌 기지국(gNB) 식별자 정보로 CU ID, DU ID 그리고 Cell ID의 전체 혹은 일부 조합으로 구성될 수 있다.

■ RRC Bearer: 전송할 RRC 베어러 정보로 SRB ID 또는 DRB ID를 포함할 수 있다.

■ E-RAB ID: 무선 베어러 식별자 정보로 SRB ID 또는 DRB ID를 포함할 수 있다.

■ NG-RAN CGI: 기지국 셀 글로벌 식별자 정보.

■ CU Group ID: 1개 이상 CU로 구성된 그룹을 식별하기 위한 식별자 정보.

■ DU Group ID: 1개 이상 DU로 구성된 그룹을 식별하기 위한 식별자 정보.

■ Master CU ID: 마스터 CU 식별자 정보로, CU 그룹 중 해당 DU를 제어하는 주 CU 노드를 지시하는 정보.

■ Master DU ID: 마스터 DU 식별자 정보로, DU 그룹 중 다른 DU들을 제어하는 주 DU 노드를 지시하는 정보.

■ UE Radio Capability: 단말의 무선 역량에 대한 구분 정보로, 5G, eLTE, LTE 등의 지원 여부를 나타내는 값을 포함할 수 있다.

■ GTP-TEID: gNB TEID, CU TEID, DU TEID 전부 혹은 일부가 사용됨을 지시하는 정보.

■ Slice ID: 네트워크 슬라이싱을 식별하기 위한 식별자 정보.

■ QFI: QoS 플로우를 식별하기 위한 식별자 정보.

■ NG-RAN QoS Parameter: 기지국의 QoS 파라미터에 대한 정보.

한편, 도 1에서 설명한 바와 같이, 중앙 유닛은 분산 유닛을오 F1-C 인터페이스 뿐만 아니라 F1-U 인터페이스를 통해서도 메시지 전송이 가능하다. 아래에서는 F1-U 인터페이스를 통해서 RRC 메시지를 전달하는 절차를 설명한다.

도 7은 일 실시예에 따른 F1-U 인터페이스를 통한 하향링크 RRC 메시지 전송 절차를 도시한 도면이고, 도 8은 일 실시예에 따른 F1-U 인터페이스를 통한 상향링크 RRC 메시지 전송 절차를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 중앙 유닛(700)은 사용자 평면 데이터를 F1-U 인터페이스를 통해서 분산 유닛(750)으로 전송할 수 있다(S710). 이 경우에 DL USER DATA 메시지에 RRC 메시지를 포함하여 전달할 수 있다. 여기서, 전송 베어러는 데이터 베어러 또는 시그널링 베이러가 사용될 수도 있다. 또한, F-U 인터페이스의 경우 전송 프로토콜로 SCTP와 더불어 GTP-U/UDP도 사용될 수 있다.

도 8을 참조하면, 분산 유닛(850)은 단말로부터 수신한 사용자 평면 데이터를 F1-U 인터페이스를 통해서 중앙 유닛(800)으로 전송할 수 있다(S810). 이 경우에 UL USER DATA 메시지에 RRC 메시지를 포함하여 전달할 수 있다. 여기서, 전송 베어러는 데이터 베어러 또는 시그널링 베이러가 사용될 수도 있다. 또한, F1-U 인터페이스의 경우 전송 프로토콜로 SCTP와 더불어 GTP-U/UDP도 사용될 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 F1-C와 F1-U 인터페이스를 통한 RRC 메시지 하향링크 전송을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 9를 참조하여 다시 한 번 설명하면, 중앙 유닛(900)은 F1-C 인터페이스와 F1-U 인터페이스를 사용하여 RRC 메시지를 분산 유닛(910, 920)으로 전달할 수 있다. 물론, 전술한 바와 같이 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지의 경우에도 F1-C 및 F1-U 인터페이스를 통해서 전달될 수도 있다.

한편, RRC 메시지는 다양한 원인 및 조건 설정에 따라 전달되는 인터페이스가 결정될 수 있다. 예를 들어, RRC 메시지 종류, 우선도, QoS 파라미터, RAT 종류, 사용 베어러 종류(예로, SRB0, SRB1, SRB2 등), 인터페이스 전송 품질(에러율, 지연도, 속도 등), 네트워크 슬라이싱 정보 및 전송 부하 정보 중 적어도 하나의 정보를 기준으로 중앙 유닛(900) 혹은 분산 유닛(910, 920)는 F1-C 혹은 F1-U 인터페이스를 동적으로 선택하여 메시지를 전달할 수 있다.

또는, 전술한 정보를 기준으로 미리 설정된 인터페이스가 정적으로 선택될 수도 있다. 또는, 경우에 따라서 F1-C와 F1-U 모두를 이용한 개별 혹은 동시 전송도 가능할 수 있다.

구체적으로, 중앙 유닛(900)은 RRC 메시지 #1은 F1-C 인터페이스를 통해서 DU#1(910)으로 전송하고, DU#1(910)은 RRC 메시지 #1을 단말(950)로 무선 인터페이스를 통해서 전달할 수 있다. 이와 달리, 중앙 유닛(900)은 RRC 메시지 #2를 F1-U 인터페이스를 통해서 DU#2(920)으로 전송하고, DU#2(920)은 RRC 메시지 #2를 단말(950)로 무선 인터페이스를 통해서 전달할 수 있다.

도 9에서는 하향링크 RRC 메시지를 예를 들어 도시하였으나, 상향링크 RRC 메시지의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

제 2 실시예: 페이징 메시지 전달 절차

전술한 프론트홀 인터페이스를 통해서 중앙 유닛은 분산 유닛으로 페이징 정보를 전송할 수 있다. 이후 페이징 정보를 수신한 분산 유닛은 페이징 영역 내 단말로 이를 전송한다. 따라서, 코어 네트워크 및 기지국 기반 페이징 정보 전송이 모두 가능하다. 코어 네트워크 기반 페이징 정보는 단말에 대한 페이징을 코어 네트워크에서 개시하여 페이징 메시지를 전송하는 것을 의미하며, 기지국 기반 페이징 정보 전송은 기지국에서 페이징을 개시하는 RAN 개시 페이징을 의미한다.

도 10은 일 실시예에 따른 F1-C 인터페이스를 통한 페이징 정보 전송 절차를 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 프론트홀 인터페이스를 통해서 중앙 유닛(1000)은 분산 유닛(1050)으로 페이징 정보를 전송할 수 있다(S1010). 일 예로, 프론트홀 인터페이스는 F1-C 인터페이스를 의미할 수 있다.

예를 들어, 페이징 정보는 분산 유닛(1050)이 페이징 셀 리스트 정보 내에서 지시되는 셀에서 단말에 페이징 절차를 수행하도록 하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

일 예로, 페이징 정보는 페이징 프레임 산출을 위한 단말 식별 인덱스 값(UE Identity Index value) 정보, RAN(ex, 기지국)에서 단말을 식별하기 위한 단말 페이징 식별(RAN UE Paging identity) 정보, 코어망에서 단말을 식별하기 위한 코어망 단말 페이징 식별(CN UE Paging identity)정보 및 페이징 셀 리스트 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.

다른 예로, 페이징 정보는 아래의 정보 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 전술한 RRC 메시지 정보 요소 중 적어도 하나의 정보 요소를 더 포함할 수도 있다.

■ UE Identity Index Value: 페이징 프레임 계산에 사용되는 정보.

■ RAN UE Paging Identity: 기지국에서 페이징 받는 단말을 구분하기 위한 식별자 정보.

■ CN UE Paging Identity: 코어 네트워크에서 페이징 받는 단말을 구분하기 위한 식별자 정보.

■ Paging Domain: CN 기반 혹은 RAN 기반 페이징을 구분하여 식별하기 위한 정보.

■ TAI: 코어 네트워크(CN) 기반 TA(Tracking Area) 식별자 정보.

■ List of TAIs: CN 기반 TAI 리스트 정보.

■ RAN-TAI: RAN 기반 TA 식별자 정보.

■ List of RAN-TAIs: RAN-TAI 리스트 정보.

■ UE Radio Capability for Paging: 페이징 관련 단말 무선 역량 정보.

■ Paging Cell List: 페이징을 위한 셀 리스트 정보.

PAGING 메시지를 수신하면, 분산 유닛(1050)은 TAI(또는 RAN-TAI) 리스트에 표시된 TA(혹은 RAN-TA)에 속하는 셀 내의 단말들에게 페이징을 수행한다. 또한, 전술한 Paging Domain 정보에 따라 코어 네트워크(CN) 및 기지국(RAN) 기반 페이징 정보 및 식별자를 구분할 수도 있다.

제 3 실시예: 시스템 정보 전달 절차

전술한 프론트홀 인터페이스를 통해서 중앙 유닛은 분산 유닛으로 시스테 ㅁ정보를 전달할 수도 있다.

예를 들어, 중앙 유닛은 분산 유닛이 시스템 정보를 브로드캐스팅 하도록 명령하기 위한 시스템 정보 전달 명령 메시지를 F1-C 인터페이스 또는 F1-U 인터페이스를 통해서 분산 유닛으로 전송할 수 있다. 해당 시스템 정보 전달 명령 메시지를 중앙 유닛이 분산 유닛으로 전송함으로써, 중앙 유닛은 셀 내에 시스템 정보를 전송하기 위한 절차를 시작한다.

분산 유닛은 수신된 시스템 정보 전달 명령 메시지에 기초하여 지시된 셀 내에 해당 시스템 정보를 브로드캐스팅 또는 유니캐스팅 할 수 있다. 전송되는 시스템 정보는 MIB, SIB 또는 Other SIB일 수 있다.

이상에서, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 각 메시지 및 각 정보 요소에 포함되는 정보의 명칭은 예를 들어 설명한 것으로, 본 개시에서는 그 명칭에 제한이 없다. 즉, 해당 기능 및 정보를 포함하는 메시지는 그 용어에 관계없이 위에서 설명하는 정보 요소 또는 메시지에 포함된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예는 고대역 주파수, 고속 전송속도, 고신뢰도, 저지연도 요구사항과 다양한 서비스들을 안정적으로 제공하기 위해서 많은 수의 스몰셀 기지국이 필요한 상황에서, 5G 기지국 내부의 프론트홀 인터페이스를 표준 기반의 개방형으로 설계함으로써, 5G CU 및 DU 기지국 간 효율적인 연동으로 보다 안정적인 네트워크 연결성을 제공하고 구축/운용 비용의 절감을 제공하는 효과가 있다.

도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 본 실시예들이 모두 수행될 수 있는 중앙 유닛의 구성을 다시 한 번 간략하게 설명한다.

도 11은 일 실시예에 따른 중앙 유닛의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 메시지를 송수신하는 기지국을 구성하는 중앙 유닛(1100)은, 중앙 유닛과 연계된 하나 이상의 분산 유닛(Distributed Unit, DU)으로 전송하기 위한 하향링크 메시지를 생성하는 제어부(1110)와 하향링크 메시지를 하나 이상의 분산 유닛으로 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 통해서 전송하는 송신부(1120) 및 하나 이상의 분산 유닛으로부터 프론트홀 인터페이스를 통해서 상향링크 메시지를 수신하는 수신부(1130)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 제어부(1110)는 단말로 전송하기 위한 하향링크 메시지를 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 기지국이 중앙 유닛과 분산 유닛으로 구성되는 경우에 중앙 유닛은 하향링크 메시지를 분산 유닛을 통해서 단말로 전송해야 한다. 따라서, 중앙 유닛은 중앙 유닛과 연계되어 기지국을 구성하는 하나 이상의 분산 유닛으로 전송할 하향링크 메시지를 생성할 수 있다.

일 예로, 송신부(1120)는 중앙 유닛이 하나의 분산 유닛과 연계되어 구성되는 경우에 프론트홀 인터페이스를 통해서 하향링크 메시지를 분산 유닛으로 전달하고, 분산 유닛은 무선 인터페이스를 통해서 단말로 하향링크 메시지를 전달한다. 예를 들어, 하향링크 메시지는 F1 인터페이스를 통해서 분산 유닛으로 전달될 수 있다.

일 예로, 하향링크 메시지는 RRC 메시지를 단말로 전송하기 위한 RRC 메시지 전달 메시지일 수 있다. 예를 들어, 송신부(1120)는 하향링크 PDCP PDU로 구성된 RRC 메시지를 F1AP(F1 Application Protocol)를 통해서 분산 유닛으로 전달하기 위한 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지(DL RRC MESSAGE TRANSFER MESSAGE)를 분산 유닛으로 전송할 수 있다.

또한, 수신부(1130)는 하향링크 메시지에 대한 확인 응답 메시지를 분산 유닛으로부터 수신할 수 있고, 또한, 송신부(1120)는 상향링크 메시지에 대한 확인 응답 메시지를 분산 유닛으로 전송할 수 있다.

이 외에도, 수신부(1130)는 상향링크 메시지를 분산 유닛으로부터 수신할 수 있으며, 상향링크 메시지는 F1AP(F1 Application Protocol)를 통해서 상향링크 PDCP PDU로 구성된 RRC 메시지를 분산 유닛으로부터 전달받기 위한 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지(UL RRC MESSAGE TRANSFER MESSAGE)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지는 중앙 유닛 내에서 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 중앙 유닛 단말 F1AP 식별정보, 분산 유닛 내에서 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 분산 유닛 단말 F1AP 식별정보, 무선베어러 식별정보 및 단말로부터 수신되는 메시지 정보를 포함하는 RRC 컨테이너 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무선베어러 식별정보는 해당 RRC 메시지가 전달되는 SRB ID 또는 DRB ID를 포함할 수 있다.

이 외에도 제어부(1110)는 전술한 본 실시예를 수행하기에 필요한, 5G 기지국을 구성하는 내부 CU(Central Unit)와 DU(Distributed Unit) 장치 간의 프론트홀 인터페이스를 구성하고 이를 통해서 메시지를 송수신하는 데에 따른 전반적인 중앙 유닛(1100)의 동작을 제어한다.

또한, 송신부(1120)와 수신부(1130)는 전술한 본 실시예들을 수행하기에 필요한 F1 인터페이스를 통해서 단말로 전송할 RRC 메시지, 시스템 정보, 페이징 정보, 신호, 데이터 등을 분산 유닛 또는 코어 네트워크 개체와 송수신하는데 사용된다.

전술한 실시예에서 언급한 표준내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

기지국을 구성하는 중앙 유닛(Central Unit, CU)이 메시지를 송수신하는 방법에 있어서,
중앙 유닛과 연계된 하나 이상의 분산 유닛(Distributed Unit, DU)으로 전송하기 위한 하향링크 메시지를 생성하는 단계;
상기 하향링크 메시지를 상기 하나 이상의 분산 유닛으로 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 통해서 전송하는 단계; 및
상기 하나 이상의 분산 유닛으로부터 상기 프론트홀 인터페이스를 통해서 상향링크 메시지를 수신하는 단계를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 중앙 유닛과 상기 하나 이상의 분산 유닛은 기지국을 구성하되,
상기 중앙 유닛은 RRC, PDCP, RLC 및 MAC 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성하고,
상기 분산 유닛은 RLC, MAC 및 PHY 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하향링크 메시지는,
F1AP(F1 Application Protocol)를 통해서 하향링크 PDCP PDU로 구성된 RRC 메시지를 상기 분산 유닛으로 전달하기 위한 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지(DL RRC MESSAGE TRANSFER MESSAGE)인 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지는,
상기 중앙 유닛 내에서 상기 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 중앙 유닛 단말 F1AP 식별정보, 상기 분산 유닛 내에서 상기 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 분산 유닛 단말 F1AP 식별정보, 무선베어러 식별정보 및 상기 단말로 전송되는 메시지 정보를 포함하는 RRC 컨테이너 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 상향링크 메시지는,
F1AP(F1 Application Protocol)를 통해서 상향링크 PDCP PDU로 구성된 RRC 메시지를 상기 분산 유닛으로부터 전달받기 위한 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지(UL RRC MESSAGE TRANSFER MESSAGE)인 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지는,
상기 중앙 유닛 내에서 상기 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 중앙 유닛 단말 F1AP 식별정보, 상기 분산 유닛 내에서 상기 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 분산 유닛 단말 F1AP 식별정보, 무선베어러 식별정보 및 상기 단말로부터 수신되는 메시지 정보를 포함하는 RRC 컨테이너 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하향링크 메시지는,
상기 분산 유닛이 페이징 셀 리스트 정보 내에서 지시되는 셀에서 단말에 페이징 절차를 수행하도록 하기 위한 페이징 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 페이징 정보는,
페이징 프레임 산출을 위한 단말 식별 인덱스 값(UE Identity Index value) 정보, RAN에서 상기 단말을 식별하기 위한 단말 페이징 식별(RAN UE Paging identity) 정보, 코어망에서 상기 단말을 식별하기 위한 코어망 단말 페이징 식별(CN UE Paging identity)정보 및 상기 페이징 셀 리스트 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하향링크 메시지는,
상기 분산 유닛이 시스템 정보를 브로드캐스팅 하도록 명령하기 위한 시스템 정보 전달 명령 메시지인 것을 특징으로 하는 방법.
메시지를 송수신하는 기지국을 구성하는 중앙 유닛(Central Unit, CU)에 있어서,
중앙 유닛과 연계된 하나 이상의 분산 유닛(Distributed Unit, DU)으로 전송하기 위한 하향링크 메시지를 생성하는 제어부;
상기 하향링크 메시지를 상기 하나 이상의 분산 유닛으로 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 통해서 전송하는 송신부; 및
상기 하나 이상의 분산 유닛으로부터 상기 프론트홀 인터페이스를 통해서 상향링크 메시지를 수신하는 수신부를 포함하는 중앙 유닛.
제 10 항에 있어서,
상기 중앙 유닛과 상기 하나 이상의 분산 유닛은 기지국을 구성하되,
상기 중앙 유닛은 RRC, PDCP, RLC 및 MAC 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성하고,
상기 분산 유닛은 RLC, MAC 및 PHY 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
제 10 항에 있어서,
상기 하향링크 메시지는,
F1AP(F1 Application Protocol)를 통해서 하향링크 PDCP PDU로 구성된 RRC 메시지를 상기 분산 유닛으로 전달하기 위한 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지(DL RRC MESSAGE TRANSFER MESSAGE)인 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
제 12 항에 있어서,
상기 하향링크 RRC 메시지 전달 메시지는,
상기 중앙 유닛 내에서 상기 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 중앙 유닛 단말 F1AP 식별정보, 상기 분산 유닛 내에서 상기 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 분산 유닛 단말 F1AP 식별정보, 무선베어러 식별정보 및 상기 단말로 전송되는 메시지 정보를 포함하는 RRC 컨테이너 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
제 10 항에 있어서,
상기 상향링크 메시지는,
F1AP(F1 Application Protocol)를 통해서 상향링크 PDCP PDU로 구성된 RRC 메시지를 상기 분산 유닛으로부터 전달받기 위한 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지(UL RRC MESSAGE TRANSFER MESSAGE)인 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
제 14 항에 있어서,
상기 상향링크 RRC 메시지 전달 메시지는,
상기 중앙 유닛 내에서 상기 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 중앙 유닛 단말 F1AP 식별정보, 상기 분산 유닛 내에서 상기 프론트홀 인터페이스 상의 단말을 식별하기 위한 분산 유닛 단말 F1AP 식별정보, 무선베어러 식별정보 및 상기 단말로부터 수신되는 메시지 정보를 포함하는 RRC 컨테이너 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
제 10 항에 있어서,
상기 하향링크 메시지는,
상기 분산 유닛이 페이징 셀 리스트 정보 내에서 지시되는 셀에서 단말에 페이징 절차를 수행하도록 하기 위한 페이징 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
제 16 항에 있어서,
상기 페이징 정보는,
페이징 프레임 산출을 위한 단말 식별 인덱스 값(UE Identity Index value) 정보, RAN에서 상기 단말을 식별하기 위한 단말 페이징 식별(RAN UE Paging identity) 정보, 코어망에서 상기 단말을 식별하기 위한 코어망 단말 페이징 식별(CN UE Paging identity)정보 및 상기 페이징 셀 리스트 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
제 10 항에 있어서,
상기 하향링크 메시지는,
상기 분산 유닛이 시스템 정보를 브로드캐스팅 하도록 명령하기 위한 시스템 정보 전달 명령 메시지인 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.