KR20190076095A

KR20190076095A - 소형셀 네트워크에서의 에너지 절감을 위한 분산 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20190076095A
Application number: KR1020170177538A
Authority: KR
Inventors: 신연승; 이찬용; 김영진; 나지현
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-07-02
Also published as: KR102505392B1

Abstract

소형셀 네트워크에서의 에너지 절감을 위한 분산 제어 방법 및 장치가 제공된다. 기지국은, 접속된 이동단말의 접속자 수와 트래픽 부하 상태를 분석하고, 접속자 수와 상기 트래픽 부하가 설정 조건을 만족하면, 주변셀 기지국으로부터 주변셀 기지국 상태 정보를 수집한다. 그리고 기지국은 접속된 이동 단말들의 주변셀 기지국들의 신호강도와 주변셀 기지국 상태 정보를 토대로, 이동 단말별로 주변셀 기지국으로의 핸드오버 가능 여부를 결정하며, 이때 일부 이동 단말이 핸드오버가 가능하지 않으면 적합한 주변 셀 기지국 커버리지 확장을 통해 핸드오버 가능성을 높인다. 접속된 모든 이동 단말이 주변셀 기지국으로 핸드오버 가능한 경우, 기지국은 전송 출력을 최소화하고 해당 기지국 커버리지에 존재하는 이동 단말은 주변셀 기지국으로 핸드오버하여 서비스를 계속한다.

Description

소형셀 네트워크에서의 에너지 절감을 위한 분산 제어 방법 및 장치{Method and apparatus for distributed control for energy saving in small cell network}

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 분산 제어에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 소형셀 네트워크에서의 에너지 절감을 위한 분산 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

이동통신 네트워크는 피크시간(peak time)에 요구되는 최대 성능으로 시스템을 구축하여 운용하고 있으나, 총괄적으로 성능의 30% 이하를 사용하면서 에너지를 낭비하고 있으므로, 시스템 유지보수 비용을 줄이기 위한 에너지 절감 기술이 필요하다.

이동통신 네트워크는 핫 스팟(Hot spot)에서 대용량 트래픽 부하를 효율적으로 처리하기 위해 소형셀 기지국을 고밀도로 설치하고 있으며, 핫 스팟에서 트래픽 부하는 시간과 특정 이벤트에 따라 변동이 심하다. 이에 따라 네트워크 유지 비용을 절감하기 위한 효과적인 에너지 절감 기술이 필요하다.

이동 단말이 접속되지 않은 기지국들에 대해 전송 출력을 최소화(Switch-off)하는 방법으로 에너지 소비를 절감할 수 있다. 에너지 소비를 절감하기 위해 중앙 집중형 에너지 제어 방식이 있다. 중앙 집중형 에너지 제어방식은 시그널링 오버헤드를 야기하며, 특히 밀집된 소형셀 네트워크 환경에서 단말과 중앙 집중형 관리 장치 사이에 대규모 시그널 부하를 유발하여, 소형셀 네트워크를 효율적으로 관리하는데 치명적인 문제가 발생할 수 있다.

또한, 에너지 절감을 위한 기지국 전송출력 최소화(Switch-off)는 커버리지 홀(coverage hole)을 유발시킨다. 이에 따라 접속중인 단말 중 일부는 재접속(핸드오버 포함)이 완료되지 않고 RLF(Radio Link Failure)가 발생하여 네트워크 접속이 단절되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이동 통신 시스템에서 밀집된 소형셀 네트워크 환경에서 에너지 소모를 최소화하는 분산 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 분산 제어 방법은, 소형셀 네트워크에서의 분산 제어 방법으로서, 기지국이, 접속된 이동단말의 접속자 수와 트래픽 부하 상태를 분석하는 단계; 상기 기지국이, 상기 접속자 수와 상기 트래픽 부하가 설정 조건을 만족하면, 주변셀 기지국으로부터 주변셀 기지국 상태 정보를 수집하는 단계; 상기 기지국이, 상기 접속된 이동 단말들의 주변셀 기지국들의 신호강도와 상기 주변셀 기지국 상태 정보를 토대로, 이동 단말별로 주변셀 기지국으로의 핸드오버 가능 여부를 결정하고, 일부 이동 단말이 핸드오버가 가능하지 않으면 적합한 주변 셀 기지국 커버리지 확장을 통해 핸드오버 가능성을 높이는 단계; 및 상기 기지국이, 상기 접속된 모든 이동 단말이 주변셀 기지국으로 핸드오버 가능한 경우, 전송 출력을 최소화하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 소형셀 네트워크에서의 자율적 에너지 절감이 이루어진다. 특히, 핫 스팟(Hot spot) 지역에서 고속의 데이터 처리 성능을 제공하기 위해 소형셀들이 고밀도로 배치된 네트워크에서, 특정 기지국 접속자 수와 트래픽 부하가 임계치 이하로 낮아지면 운용자 개입 없이 주변셀 기지국들간 협력을 통해 특정 기지국의 전송출력을 최소화하고, 접속중인 이동 단말을 주변 셀 기지국으로 연결하여 서비스를 계속 제공할 수 있다.

또한, 소형셀 기지국들이 변경되는 주변 환경을 인지하고 자율적으로 주변셀 기지국들과 협력하여 소형셀 기지국들의 전송출력을 최소화함으로써, 소형셀 네트워크 유지비용을 절감하고, 소형셀 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 기존의 중앙 집중형 에너지 절감 방식과 비교하여, 시그널링 부하를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소형 셀 네트워크를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 절감을 위한 분산 제어 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 절감을 위한 분산 제어가 이루어지는 네트워크 구성을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 셀에서 관리하는 주변셀 정보 표를 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 셀에서 관리하는 셀 특성 관리 표를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주변셀 기지국 상태를 수집하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주변셀 기지국 리스트를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 핸드오버 가능성 분석 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 오프에 따른 핸드오버 상태를 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 제어 장치의 구조도이다.

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 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 이동 단말(mobile terminal, MT)은 단말(terminal), 사용자 장비(user equipment, UE), 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), 기계형 통신 장비(machine type communication device, MTC device) 등을 지칭할 수도 있고, UE, MS, MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNB), gNB, 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 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), 매크로 기지국(macro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, NB, eNB, gNB, ABS, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 분산 제어 방법 및 그 장치에 대하여 설명한다.

핫 스팟(Hot spot)과 같이 소형셀 기지국이 고밀도로 설치되어 있는 네트워크(밀집된 소형셀 기지국 네트워크라고도 명명함) 환경에서, 모든 소형셀 기지국에 에너지 절감 제어기술을 설치하고 기지국 트래픽 부하에 따라 주변셀들과 협력하여 기지국 전송 출력을 최소화(Switch-off)하는 분산형 에너지 절감을 수행한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소형 셀 네트워크를 나타낸 도이다.

본 발명의 실시 예에서는 소형셀 네트워크를 구성하는 모든 소형셀 기지국에 에너지 제어 기술(ECM: Energy Control Management)이 설치된다. 이러한 상황에서 소형셀 기지국들간 X2 인터페이스를 통해 주변 셀들과 정보를 서로 교환함으로써, 분산형 소형셀 기지국 에너지 절감 네트워크가 형성된다.

첨부한 도 1에서, 소형셀 기지국(eNB1)은 주변셀 기지국(eNB 2, eNB 3)과 X2 인터페이스를 통해 정보를 교환한다. 본 발명의 실시 예에서는 에너지 절감을 위해 기지국과 NM(Network Management)간의 정보 전송은 사용하지 않는 것으로 하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이동 단말(UE1 ~UE5)은 기지국에 연결된(RRC-connected) 상태에서, 네트워크 요구에 따라 주변 무선 환경에서 측정된 정보(예를 들어, RSRP/RSRQ(Received Signal Reported Power/ Received Signal Reported Quality), RLF(Radio Link Failure) 보고, 위치 정보, CQI(Channel Quality Information), CGI(Cell Global ID) 정보 등)를 주기적으로 접속된 기지국으로 전송한다. 기지국(eNB1~ eNB3)은 이 정보를 활용하여 주변셀 정보 표(NRT: Neighbor Relation Table)를 구성하고, 이동 단말에 대한 주변 셀 기지국들의 신호강도를 관리한다.

주변셀 정보(예를 들어, 3GPP 규격(TS 36.300)에 따른 정보)는 OAM(Operations, Administration and Maintenance)과 기지국간의 정보 교환을 통해 관리되며, 기지국은 OAM 요청에 따라 주변셀 정보를 구성/관리하며, 주변셀 기지국들간 설정(X2 Setup Request/X2 Setup Response) 과정과 이동 단말에서 보고된 셀 정보를 통해 새로운 주변셀 정보(NRT)를 관리한다. 셀룰러 이동통신 시스템에서 주변셀 정보는 이동 단말의 HO(handover) 기술과 기지국 에너지 절감 기술에 적용에 중요한 역할을 한다.

본 발명의 실시 예에서는 소형셀 네트워크에서 시그널링 부하를 최소화하기 위해 모든 소형셀 기지국에 에너지 절감 제어기술을 설치하여, 소형셀 기지국들의 접속자 수와 트래픽 부하 변화에 따라 소형셀 기지국 전송출력을 스위치오프(Switch-off)하여 최소화하고, 접속된 이동 단말들은 주변셀 기지국으로 핸드오버하여 서비스를 계속 제공받는 분산형 소형셀 네트워크 에너지 절감 방법을 제공한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 절감을 위한 분산 제어 방법의 흐름도이다.

이동통신 네트워크가 소형셀 기지국으로 밀집하여 구성된 네트워크 환경에서, 첨부한 도 2에서와 같이, 소형셀 기지국은 에너지 제어 관련 정보를 이동 단말 및 주변셀 기지국으로부터 수집하고 분석한다(S10).

소형셀 기지국은 이동 단말 접속자 수와 트래픽 부하 상태를 분석하며(S20), 이러한 분석을 설정된 주기에 따라 수행할 수 있다. 소형셀 기지국은 분석 결과, 이동 단말 접속자 수와 트래픽 부하가 미리 설정된 최저 임계치 이하이고, 이러한 상태가 미리 설정된 시간 동안 지속되는 경우(S30), 해당 소형셀 기지국은 주변셀 기지국들의 접속자 수와 트래픽 부하를 수집한다(S40). 이동 단말 접속자 수와 트래픽 부하를 포함하는 정보를 주변셀 기지국 상태 정보라고 명명할 수 있다.

소형셀 기지국은 접속된 이동 단말들의 주변셀 기지국들의 신호강도와 현재 접속중인 가입자 수 및 트래픽 부하를 기반으로, 접속된 모든 이동 단말이 주변셀로 핸드오버 가능한지를 분석하고 결정한다(S50). 주변셀 기지국들의 신호강도가 설정 강도 이하로 미약하여 주변셀 기지국으로의 핸드오버가 가능하지 않은 경우, 소형셀 기지국은 해당 이동 단말에 대한 주변셀 커버리지를 확장시킨다. 즉, 해당 이동 단말에서 대하여 최고 신호강도를 제공하는 기지국을 포함하도록 주변셀 커버리지를 확장하여, 핸드오버 가능 환경을 조성한다.

이러한 처리를 통해, 소형셀 기지국에 접속된 모든 이동 단말이 주변셀 기지국으로 핸드오버 가능하다고 판단되면(S60), 해당 소형셀 기지국은 전송출력을 스위치 오프(Switch-off)한다(S70). 이후, 접속된 이동 단말들은 주변셀 기지국으로 핸드오버를 함에 따라, 주변셀 기지국을 통해 서비스를 계속하여 제공받게 된다.

스위치 오프를 통해 통해 에너지 소비를 절감하고 있는 상황에서, 소형셀 기지국은 소형셀 기지국들의 변동 상황을 주기적으로 모니터링 하는 자율적 소형셀 네트워크 운용 단계로 구성된다. 모니터링시 단계(S10~S70)를 수행할 수 있다.

한편, 주변셀 커버리지가 확장된 기지국의 단말 접속자 수와 트래픽 부하가 최고 임계치를 초과하면 저장된 주변셀 정보를 활용하여 전송출력이 최소화(Switch-off)된 기지국을 스위치 온(Switch-on)하고 커버리지가 확장된 기지국은 커버리지 확대 이전 상태로 빠르게 복구할 수 있다.

다음에는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 제어 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 절감을 위한 분산 제어가 이루어지는 네트워크 구성을 나타낸 예시도이다.

예를 들어, 첨부한 도 3에서와 같이, 7개의 소형셀로 밀집된 소형셀 네트워크가 인구 밀도가 높은 핫 스팟 지역에 구성되고, 각 셀의 커버리지에 위치한 단말들에게 고속 데이터 트래픽이 제공된다.

셀(Cell A)은 6개의 주변셀을 가지고 있으며, 셀(Cell A)을 서비스하는 기지국(eNB 1)에, 4개의 이동 단말(UE1, UE2, UE3, UE4)이 접속하고 있다. 모든 셀들은 각각 1개의 기지국에 의해 서비스되며, 셀(Cell A)은 셀(Cell B, Cell C, Cell D, Cell E, Cell F, Cell G)들을 주변셀로 관리한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 셀에서 관리하는 주변셀 정보 표를 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 셀에서 관리하는 셀 특성 관리 표를 나타낸 예시도이다.

각 셀의 기지국은 이동 단말에서 측정되어 제공되는 정보와 주변셀 기지국으로부터 X2 인터페이스를 통해 수집한 정보를 활용하여 주변셀 정보 표를 구성하며, 셀(Cell A)에서 관리하는 주변셀 정보 표 즉, 주변셀과 각 주변셀의 기지국 이름을 관리하는 주변셀 정보 표는 도 4와 같다.

기지국은 이동 단말에 대한 주변 셀들의 특성을 관리하며, 셀 특성 관리 표는 도 5와 같다.

구체적으로, 셀 특성 관리 표에서, 각 셀에 대하여, 커버리지를 서비스하는 기지국 이름, 최대 접속자 수, 에너지 절감 여부 및 보상셀, 커버리지 확대 여부 및 서비스 셀, 기본 전송출력 값, 기본 틸트(Tilt) 값을 관리한다. 여기서, 에너지 절감 여부 및 보상셀은 기지국의 스위치오프 여부와, 스위치오프인 경우 이를 보상해주는 셀을 나타내는 정보를 포함한다. 커버리지 확대 여부 및 서비스 셀은 에너지 절감 여부와 보상하는 셀 이름을 나타내는 정보를 포함한다.

이러한 셀 특성 관리 표들의 정보는 소형셀 기지국이 시동(Booting)되면 OAM에 의해 모든 셀에 설치되며, 에너지 절감 진행 중인 셀의 보상 여부, 커버리지 확대 여부는 네트워크 운용 중에 변경될 수 있다. 이러한 셀 특성 관리 표가 이동 단말 및 주변셀 기지국으로부터 수집된 에너지 제어 관련 정보일 수 있다.

각 셀을 서비스하는 기지국은, 주기적으로 기지국 관련 성능 정보(주변셀 기지국 상태 정보)를 모니터링하며 특정 셀 기지국에서 접속된 가입자 수와 트래픽 부하가 모두 최저 임계치(예를 들어, 최대 접속자 수의 20%, 최대 트래픽 부하의 20 %)에 도달하고, 이러한 상태가 미리 설정된 시간 동안 지속되면 전송출력 최소화를 위한 스위치오프 절차를 시작한다. 임계치 정보는 운용자 정책에 따라 OAM을 통해 변경 관리된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주변셀 기지국 상태를 수집하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

각 소형셀의 기지국은 기지국에 접속된 이동 단말 접속자 수와 트래픽 부하를 모니터링한다(S100).

예를 들어, 기지국(eNB 1)은 접속된 이동 단말 접속자 수가 최저 접속자 임계치(예를 들어, 4명)이하이고, 트래픽 부하가 최저 트래픽 부하 임계치(예를 들어, 40Mbps) 이하이고, 이러한 상태가 미리 설정된 시간(예를 들어, 30분) 동안 지속되면(S110), 도 4 및 도 5와 같은 주변셀 기지국 정보를 활용하여 모든 주변셀 기지국으로 현재 상태 정보를 요구한다(S120).

각 주변셀 기지국들(eNB 2~ eNB 7)은 내부적으로 수집된 상태 정보(접속자 수와 트래픽 부하)를 X2 인터페이스를 통해 기지국(eNB 1)으로 전송한다(S130).

기지국(eNB 1)은 이와 같이 주변셀 기지국으로부터 수집된 현재 접속자 수와 트래픽 부하 정보를 포함하는 주변셀 기지국 상태 정보와, 기지국(eNB 1)에 접속된 이동 단말로부터 수집한 주변셀 신호강도를 토대로, 기지국(eNB 1)에 접속된 이동 단말들의 핸드오버 여부를 결정한다.

기지국(eNB 1)은 접속된 이동 단말들에서 수신한 정보를 기반으로, 모든 이동 단말에 대해 주변셀 기지국들의 신호강도(예를 들어, RSRP, SRS(sounding reference signal)가 높은 순서에 따라 주변셀 기지국 리스트를 작성한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주변셀 기지국 리스트를 나타낸 예시도이다.

주변셀 기지국 리스트는 도 7에 예시된 바와 같이, 기지국(eNB 1)은 접속된 이동 단말들(UE1, UE2, UE3, UE4)별로, 각 단말의 주변셀 기지국들 중, 신호강도가 가장 높은 순서대로 주변셀 기지국을 포함하는 리스트이다.

예를 들어, 이동 단말(UE1)의 경우, 주변셀 기지국(eNB 5)의 신호강도가 가장 높으며, 그 다음에는 주변셀 기지국(eNB 4)의 신호강도가 높다.

기지국(eNB 1)은 이러한 이동 단말의 주변셀 신호강도와 주변셀 기지국 상태 정보를 토대로, 기지국(eNB 1)에 접속된 이동 단말들의 핸드오버 여부를 결정한다. 접속된 모든 단말에 대해 신호강도가 존재하는 모든 주변셀 기지국을 대상으로 핸드오버 가능성을 분석한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 핸드오버 가능성 분석 과정을 나타낸 흐름도이다.

기지국(eNB 1)은 접속된 모든 이동 단말에 대해 신호강도가 존재하는 모든 주변셀 기지국을 대상으로 핸드오버 가능성을 분석한다.

접속된 각 이동 단말별로 가장 높은 신호강도를 가지는 주변셀 기지국부터 핸드오버 가능성을 분석하여, 각 이동 단말별로 모든 주변셀 기지국으로의 핸드오버 가능성을 분석할 수 있다.

위에 기술된 바와 같이, 기지국(eNB 1)이 접속된 이동 단말들에 대하여 주변셀 기지국의 신호강도를 분석하여 주변셀 기지국 리스트를 생성한 상태에서, 이동 단말별로 핸드오버 가능성을 분석한다(S300).

먼저, 단말별로 가장 높은 신호강도를 가지는 주변셀 기지국부터 핸드오버 가능성을 분석한다(S310). 예를 들어, 기지국(eNB 1)은 접속된 이동 단말(UE 1)에 대해 가장 높은 신호강도를 가지는 주변셀 기지국(eNB 5)로의 핸드오버 가능성을 분석한다.

핸드오버 가능성 분석을 위해, 핸드오버를 위한 접속자수와 트래픽 부하가 설정 조건을 만족하는지를 판단한다(S320). 구체적으로, 주변셀 기지국(eNB 5)에 현재 접속된 접속자 수와 접속이 요구되는 접속자 수(예를 들어, 1명)의 합이, 주변셀 기지국(eNB 5)의 최대 접속자 수의 설정 퍼센트(예를 들어, 80%일 수 있으며, 이 경우, 30x80%=23명)를 초과하는지를 결정한다. 그리고 이동 단말(UE 1)의 트래픽 부하와 주변셀 기지국(eNB 5)의 트래픽 부하의 합이, 주변셀 기지국(eNB 5)의 최대 트래픽 부하의 설정 퍼센트(예를 들어 80%일 수 있으며, 이 경우, 300x80%=240Mbps)를 초과하는지를 결정한다.

접속자 수와 트래픽 부하가 각각 설정 값(최대 접속자 수의 설정 퍼센트에 해당하는 값, 최대 트래픽 부하의 설정 퍼센트에 해당하는 값)을 초과하지 않으면, 이동 단말(UE 1)에 대한 주변셀 기지국(eNB 5)의 신호강도를 토대로, 이동 단말(UE 1)이 핸드오버 기준치에 따라 주변셀 기지국(eNB 5)으로 핸드오버할 수 있는지를 결정한다(S330).

이동 단말(UE 1)에 대한 주변셀 기지국(eNB 5)의 신호강도가 핸드오버 기준치보다 높은 경우 이동 단말(UE 1)이 주변셀 기지국(eNB 5)으로 핸드오버를 할 수 있는 것으로 결정한다. 이러한 핸드오버 가능성 분석 결과에 따라, 주변셀 기지국(eNB 5)에 대해 “UE 1의 HO 가능”과 같이, 소정 이동 단말의 핸드오버 가능 여부를 기록한다.

한편, 단계(S320)에서, 접속자 수와 트래픽 부하 중 적어도 하나가 설정 값을 초과하면, 주변셀 기지국(eNB 5)에 대해서는 핸드오버가 불가능한 것으로 결정한다. 주변셀 기지국(eNB 5)이 핸드오버가 불가능한 경우, 이동 단말(UE 1)의 주변셀 기지국 중 주변셀 기지국(eNB 5) 다음으로 신호강도가 높은 주변셀 기지국(eNB 4)을 선택하고(S340), 주변셀 기지국(eNB 4)에 대해 위에 기술된 바와 같은 단계들(S320, S330)과 같이 핸드오버 가능성을 분석하는 절차(S350, S360)를 다시 수행한다. 핸드오버 가능성 분석 결과, 이동 단말(UE 1)이 주변셀 기지국(eNB 4)으로의 핸드오버가 가능하면, 주변셀 기지국(eNB 4)에 대해 “UE 1의 HO 가능”을 기록한다.

이러한 핸드오버 가능성 분석 절차를 이동 단말(UE 1)의 모든 주변 셀에 대해서 수행할 수 있다(S370).

한편, 단계(S330, S360)에서 이동 단말(UE 1)에 대한 주변셀 기지국의 신호강도가 핸드오버 기준치보다 작아서 핸드오버가 불가능한 경우, 셀 커버리지 확대절차를 수행한다. 셀 커버리지 확대 시도 횟수를 설정 횟수로 정의할 수 있다(S380).

구체적으로, 기지국(eNB 1)은 이동 단말(UE 1)의 주변셀 기지국들 중에서 접속자 수 및 트래픽 부하의 기준은 만족하면서 신호강도가 미약한 주변셀 기지국에게, 이동 단말(UE 1)의 위치를 향해 셀 커버리지를 확장하도록 요청한다. 이러한 셀 커버리지 확장을 요청받은 주변셀 기지국은 AOA(Angle of Arrival)에 의한 방향 정보와 전력을 기반으로 계산된 이동 단말(UE1)과 해당 주변셀 기지국 사이의 거리를 활용하여, 전송 출력과 틸트(Tilt) 정보를 재설정하여 기지국 재구성을 수행한다. 이후, 기지국 재구성을 완료한 후, 주변셀 기지국은 기지국(eNB 1)으로 커버리지 확대 완료를 통보한다(S390).

이러한 셀 커버리지 확대에 따른 기지국 재구성 완료 후, 해당 주변셀 기지국의 신호강도가 핸드오버 기준치를 만족하지 않는 경우에는 셀 커버리지 확장 절차를 설정 횟수 내에서 재시도한다(S400, S410). 셀 커버리지 확장 절차는 이동 단말의 핸드오버 가능성이 확정될 때까지 예를 들어, 최대 3회(정책으로 정의가능) 계속될 수 있다. 최종적으로 핸드오버 가능성이 만족되지 않으면, 해당 주변셀 기지국에 대해 “UE 1의 HO 불가”인 것으로 결정 및 기록한다.

셀 커버리지 확대에 따른 기지국 재구성 완료 후, 해당 주변셀 기지국의 신호강도가 핸드오버 기준치를 만족하면, 해당 주변셀 기지국(예, eNB 5, eNB 4 등)이 이동 단말(eNB1)에 대해 “UE 1의 HO 가능”인 것으로 결정 및 기록한다.

위에 기술된 바와 같은 핸드오버 가능성 분석 과정을 통해, 기지국(eNB 1)에 접속된 모든 이동 단말들의 핸드오버 가능성을 결정한 다음(S420, S430), 기지국(eNB 1)에 접속한 모든 이동 단말들이 주변셀 기지국으로의 핸드오버 가능한 것으로 결정되면(S440), 기지국(eNB 1)은 스위치 오프(Switch-off) 한다(S450). 이후, 기지국(eNB 1)에 접속된 이동 단말들(UE1, UE2, UE3, UE4 등)은 적합한 주변셀 기지국으로 핸드오버하여 서비스를 계속 제공받는다. 소형셀 기지국들은 이동 단말 접속 및 트래픽 부하 변동 상황을 주기적으로 모니터링한다.

한편, 기지국(eNB 1)에 접속한 모든 이동 단말들이 주변셀 기지국으로의 핸드오버 가능하지 않은 경우, 기지국(eNB 1)은 스위치 오프 절차를 취소하고, 스위치 온(Switch-on) 상태를 유지한다(S460). 이 경우, 셀 커버리지 확대 절차를 통해 확장된 주변셀을 이전 상태로 복구할 수도 있다.

한편, 주변셀 커버리지가 확장되면, 기지국(eNB 1)의 셀(Cell A) 커버리지에 위치한 이동 단말들의 주변셀에 대한 신호강도가 변경될 수 있으므로, 위에 기술된 바와 같은 단계들(S300~S430)을 재수행하여 모든 이동 단말이 핸드오버 가능성 분석을 할 수 있다.

운용 중에 기지국(eNB 1)의 셀(Cell A) 커버리지에 존재하는 이동 단말에 대한 주변셀 기지국들의 신호강도가 미약하여 접속이 되지 않으면 “커버리지 홀”로 판정하고 커버리지 홀을 제거하는 별도의 방법을 통해 접속을 지원할 수 있다.

스위치 오프된 기지국들에 접속된 이동 단말(UE)들이 주변셀 기지국으로 모두 핸드오버하여 접속되었는지를 확인하고, 접속되지 않은 이동 단말이 존재하면 셀 커버리지 확대 절차를 수행할 수 있다. 즉, 기지국(eNB 1)은 주변셀 기지국으로 셀 커버리지 확대를 요청할 수 있으며, 이에 따라 주변셀 기지국이 신호강도가 높은 주변셀의 전송출력과 틸트 정보를 조절하여 커버리지를 확장하는 절차를 수행한다. 이러한 셀 커버리지 확대 절차는 이동 단말이 주변셀 기지국에 접속할 때까지 설정 횟수(예를 들어, 최대 3회) 계속 수행할 수 있다. 이와 같은 상황은 단말이 이동하면서 발생할 수 있다.

한편, 스위치 오프 절차가 동시에 2개 기지국에서 수행되면 예상하지 못한 오류가 발생할 수 있으므로, 순서에 따라 하나씩 진행되는 것이 좋다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 오프에 따른 핸드오버 상태를 나타낸 예시도이다.

첨부한 도 9에 예시되어 있듯이, 소형셀 네트워크에서, 기지국(eNB 1)에 접속된 이동 단말들의 서비스를 계속 제공하기 위해, 주변 셀(Cell E)의 커버리지를 확장하고 기지국(eNB 1)이 스위치 오프된 상태에서, 기지국(eNB 1)에 접속되었던 이동 단말(UE1, UE3)은 주변셀(Cell E)의 기지국(eNB 5)으로 핸드오버하여 접속되며, 이동 단말(UE2)는 주변셀(Cell B)의 기지국(eNB 2)으로 핸드오버하여 접속되고, 이동 단말(UE4)은 주변셀(Cell G)의 기지국(eNB 7)에 핸드오버하여 접속되어, 이동 단말들이 계속하여 서비스를 계속받을 수 있다.

소형셀 네트워크에서, 동작 중에 커버리지가 확장된 셀의 기지국 접속자 수 혹은 트래픽 부하가 최고 임계치(예를 들어, 최대 접속자 수의 80%, 최대 트래픽 부하의 80%)를 초과하면, 커버리지가 확장된 셀 기지국(eNB 5)과 전송출력이 최소화(Switch-off)된 셀 기지국(eNB 1)의 기본 전송출력 값과 기본 틸트 값을 도 5에 도시된 셀 특성 관리 표의 기본 값으로 재 설정하여 기지국을 재구성함으로써 커버리지 확대 이전 상태로 빠르게 복구할 수 있다. 이때 확장된 커버리지에 접속된 이동 단말은 주변셀 기지국의 신호강도에 따라 핸드오버하여 서비스를 계속 제공받을 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 제어 장치의 구조도이다.

첨부한 도 10에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 분산 제어 장치(100)는, 프로세서(110), 메모리(120) 및 송수신기(130)를 포함한다. 프로세서(110)는 위의 도 2 내지 도 9를 토대로 설명한 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 여기서는 위의 방법과 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.

메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 메모리는 이미 알려진 다양한 수단을 통해 프로세서와 연결될 수 있다. 메모리는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체이며, 예를 들어, 메모리는 읽기 전용 메모리(read-only memory, ROM) 또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM)를 포함할 수 있다.

송수신기(130)는 프로세서(110)와 연결되며 무선 신호를 송신 또는 수신한다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

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

소형셀 네트워크에서의 분산 제어 방법으로서,
기지국이, 접속된 이동단말의 접속자 수와 트래픽 부하 상태를 분석하는 단계;
상기 기지국이, 상기 접속자 수와 상기 트래픽 부하가 설정 조건을 만족하면, 주변셀 기지국으로부터 주변셀 기지국 상태 정보를 수집하는 단계;
상기 기지국이, 상기 접속된 이동 단말들의 주변셀 기지국들의 신호강도와 상기 주변셀 기지국 상태 정보를 토대로, 이동 단말별로 주변셀 기지국으로의 핸드오버 가능 여부를 결정하고, 일부 이동 단말이 핸드오버가 가능하지 않으면 적합한 주변 셀 기지국 커버리지 확장을 통해 핸드오버 가능성을 높이는 단계; 및
상기 기지국이, 상기 접속된 모든 이동 단말이 주변셀 기지국으로 핸드오버 가능한 경우, 전송 출력을 최소화하는 단계
를 포함하는, 분산 제어 방법.