KR20190122447A - 이동통신 네트워크의 부하 조절 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

이동통신 네트워크에서 기지국의 부하를 조절하는 방법이 개시된다. 본발명의 일 실시예에 따른 부하 조절 방법은, 적어도 하나의 기지국으로부터 측정 보고를 수신하는 단계; 상기 측정 보고에 포함된 각 기지국의 부하율을 제1 임계치 및 제2 임계치와 비교하는 단계; 제1 임계치 이상 제2 임계치 미만의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국에 접속된(attached) 사용자 단말에 적용되는 셀 재선택 관련 파라미터를 조정하는 단계; 및 상기 제2 임계치 이상의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국을 통해 통화 중인 사용자 단말의 핸드오버 관련 파라미터를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

이동통신 네트워크의 부하 조절 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR LOAD BALANCING IN MOBILE COMMUNICAITON NETWORK}

본 발명은 이동통신 네트워크의 부하 조절 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신 네트워크에서 기지국 간 부하를 조절하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

LTE(Long Term Evolution)와 같은 광대역 이동통신 네트워크는 시간과 위치에 따라 트래픽 양의 변동이 크다. 이러한 불균형적인 부하들의 분포로 인해 일부 셀들의 과부하가 발생하게 되고, 과부하가 발생한 셀들은 서비스 지역에 내에 있는 모든 사용자들의 서비스의 질(QoS: Quality of Service) 요구를 충족시킬 자원을 가지지 못할 수 있다. 반면 트래픽 부하가 적은 이웃 셀들은 서비스 영역 내의 모든 사용자들의 서비스의 요구 조건을 충족하고도 여분의 사용하지 않는 무선 자원을 가질 수 있다. 따라서, 서비스의 질을 향상시키기 위해 과부하가 생긴 셀들의 부하를 상대적으로 부하가 적은 인접한 셀로 옮기는 방안이 필요하였다. 이러한 기능을 MLB(Mobility Load Balancing) 기능이라 지칭한다.

SON(Self Organizing Networks) 방식 기반의 MLB 구현에 있어, SON 서버는 모든 기지국으로부터 모든 셀의 부하(load) 관련 통계적인 정보를 끊임없이 수집한다. 그 후, 기존에 정의한 부하를 초과하는 셀과 그 주변 셀들에 대해 MLB 관련 파라미터를 제어한다.

종래의 MLB 기능은 셀에 과부하(overload)가 발생된 이후에 과부하 제어를 통해 부하를 분산하는 방식으로, 약간의 MLB 제어 오류가 발생하면 망과 사용자 성능에 치명적인 성능 저하를 초래한다. 또한, MLB 제어를 위해 어쩔 수 없이 발생하는 RRC(Radio Resource Cotnrol)/S1/X2 시그널링 부하 증가와 핸드오버 횟수의 증가 및 이에 따르는 망 및 사용자 성능 저하에 대한 보상 대책의 한계를 가진다는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 이동통신 네트워크에 위치하는 적어도 하나의 기지국의 부하를 조절하는 이동통신 네트워크의 부하 조절 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 이동통신 네트워크의 부하 조절 방법을 이용하는 서버를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 네트워크의 부하 조절 방법은 이동통신 네트워크에 위치하는 서버에 의해 수행될 수 있으며, 상기 부하 조절 방법은 적어도 하나의 기지국으로부터 측정 보고를 수신하는 단계; 상기 측정 보고에 포함된 각 기지국의 부하율을 제1 임계치 및 제2 임계치와 비교하는 단계; 제1 임계치 이상 제2 임계치 미만의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국에 접속된(attached) 적어도 하나의 사용자 단말에 적용되는 셀 재선택 관련 파라미터를 조정하는 단계; 및 상기 제2 임계치 이상의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국을 통해 통화 중인 사용자 단말의 핸드오버 관련 파라미터를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 셀 재선택 관련 파라미터는 Qoffset이고, 상기 셀 재선택 관련 파라미터를 조정하는 단계는 상기 Qoffset을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.

사용자 단말의 핸드오버 관련 파라미터는 주변 셀의 셀특정 오프셋(Ocn) 및 서빙 셀의 셀특정 오프셋(Ocp) 중 적어도 하나일 수 있다.

상기 핸드오버 관련 파라미터를 조정하는 단계는 상기 주변 셀의 셀특정 오프셋을 증가시키고 상기 서빙 셀의 셀특정 오프셋을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 부하 조절 방법은, 상기 적어도 하나의 명령은 셀 재선택 관련 파라미터 및 핸드오버 관련 파라미터 중 적어도 하나를 셀 경계에 위치하는 적어도 하나의 단말에게 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 셀 재선택 관련 파라미터 및 핸드오버 관련 파라미터는 구성업데이트 메시지를 통해 상기 적어도 하나의 단말에게 전송될 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 네트워크의 부하 조절 장치는 프로세서 및 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령 및 명령 수행의 결과를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 명령은, 적어도 하나의 기지국으로부터 측정 보고를 수신하도록 하는 명령; 상기 측정 보고에 포함된 각 기지국의 부하율을 제1 임계치 및 제2 임계치와 비교하도록 하는 명령; 제1 임계치 이상 제2 임계치 미만의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국에 접속된(attached) 사용자 단말에 적용되는 셀 재선택 관련 파라미터를 조정하도록 하는 명령; 및 상기 제2 임계치 이상의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국을 통해 통화 중인 사용자 단말의 핸드오버 관련 파라미터를 조정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

상기 이동통신 네트워크의 부하 조절 장치는 SON 서버일 수 있다.

상기 셀 재선택 관련 파라미터는 Qoffset이고, 상기 셀 재선택 관련 파라미터를 조정하도록 하는 명령은 상기 Qoffset을 감소시키는 명령을 포함할 수 있다.

사용자 단말의 핸드오버 관련 파라미터는 주변 셀의 셀특정 오프셋(Ocn) 및 서빙 셀의 셀특정 오프셋(Ocp) 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 핸드오버 관련 파라미터를 조정하도록 하는 명령은, 상기 주변 셀의 셀특정 오프셋을 증가시키고 상기 서빙 셀의 셀특정 오프셋을 감소시키도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 명령은 셀 재선택 관련 파라미터 및 핸드오버 관련 파라미터 중 적어도 하나를 셀 경계에 위치하는 적어도 하나의 단말에게 전달하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

상기 셀 재선택 관련 파라미터 및 핸드오버 관련 파라미터는 구성업데이트 메시지를 통해 상기 적어도 하나의 단말에게 전송될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 해당 셀에 과부하가 발생하기 이전에 앞으로 트래픽을 발생시킬 확률이 있는 잠재적인 사용자 단말을 파악하고 적절한 사용자 단말을 이웃 셀로 이동 배정함으로써, 예상되는 해당 셀의 과부하 상황을 미리 사전에 회피할 수 있는 장점이 있다

도 1은 본 발명이 적용될수 있는 이동통신 네트워크 구성의 일 예이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 임계값을 이용한 로드 밸런싱 방법의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유휴 MLB 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥티드 MLB 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부하 조절 방법의 동작 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SON 서버의 블록 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용될수 있는 이동통신 네트워크 구성의 일 예이다.

도 1에 도시된 네트워크는 LTE 기반 이동통신 네트워크로서, 적어도 하나의 기지국(200), 기지국에 접속하는 적어도 하나의 단말(100), 기지국(200) 및 코어 네트워크와 연동하는 SON 서버(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 기지국(200)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), gNB(next generation node B) 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(femotoBS), 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.

또한, 기지국은 셀의 형태에 따라 매크로(Macro) 셀, 원격무선(remote radio head, RRH) 셀, 피코(Pico) 셀, 마이크로(Micro) 셀, 펨토(Femto) 셀 등의 기지국을 지칭할 수 있다.

또한, 단말(terminal)(100)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.

기지국과 단말 간의 통신은 다양한 RAT(radio access technology)(예를 들어, 4G 통신 기술, 5G 통신 기술, WiBro(wireless broadband) 기술, WLAN(wireless local area network) 기술, WPAN(wireless personal area network) 기술 등)에 기초하여 수행될 수도 있다.

SON 서버(300)는 적어도 하나의 기지국으로부터 측정 보고를 수신하고, 측정 보고를 기초로 하여 기지국의 부하율을 파악한 후 기지국 부하율에 따라 관련 파라미터를 조정함으로써 기지국 간 부하를 조절할 수 있다. 구체적으로, SON 서버는 측정 보고에 포함된 각 기지국의 부하율을 제1 임계치 및 제2 임계치와 비교한 후, 제1 임계치 이상 제2 임계치 미만의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국에 접속된(attached) 사용자 단말에 적용되는 셀 재선택 관련 파라미터를 조정하고, 제2 임계치 이상의 부하율을 갖는 기지국에 대해서는 해당 기지국을 통해 통화 중인 사용자 단말의 핸드오버 관련 파라미터를 조정할 수 있다.

도 1에서 예로 들고 있는 LTE시스템에서 SON 기술은 크게 셀프-구성(Self-Configuration), 셀프-최적화(Self-Optimization) 및 셀프-힐링(Self-Healing) 기능을 포함할 수 있다.

셀프-구성 기능은 기지국 신규 또는 추가 설치시, 기지국 초기 동작에 필요한 파라미터를 자체적으로 수집 분석하여 기지국 초기 부트 업 과정및 운용 전 단계에서 인접 기지국 식별, 관계 설정/등록 및 코어 망(core network)과의 연결 설정 등의 절차를 자동화하는 기능이다. 셀프-최적화 기능은 기지국 운용 및 유지 보수 단계 중, 인접 기지국간 신호 및 트래픽 유형정보를 활용하여 기지국간 간섭을 최소화하기 위한 기지국 신호 세기 제어, RACH 최적화, 핸드오버 시RLF를 최소화하기 위한 핸드오버 파라미터 최적화, 인접 기지국간 부하의 균등 조절, 불필요한 기지국 운용 시간을 최소화하기 위한 전원 절감 등의 기술을 포함한다.

셀프-힐링 기능은 네트워크 운용 중 발생하는 구성 요소의 장애를 파악하여, 자동 복구가 가능한 요소들을 복구함으로써 오류를 해결하거나 오류에 따른 시스템 영향을 최소화하는 기능이다. 셀프-힐링 기능은 장비의 장애시 발생하는 경보(alarms)들을 모니터링하면서, 경보가 발생하는 경우 추가적인 관련 정보를 측정 또는 검사를 통하여 수집한 후, 자동적인 복구가 가능한 경우에는 해당 복구 동작을 수행한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 임계값을 이용한 로드 밸런싱 방법의 개념도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에서는 기지국간의 로드 밸런싱을 수행하기 위해 2가지의 임계치, 즉, TH_conn 과 TH_idle을 사용한다. TH_conn은 커넥티드(connected) MLB 기능 수행을 위한 임계치로 사용하고, TH_idle 은 유휴(idle) MLB 기능 수행을 위한 임계치로 사용한다. 본 발명의 효과적인 적용을 위해 TH_idle 값을 TH_conn 값보다 작게 설정한다. TH_idle 값을 TH_conn 값보다 크게 설정할 경우 사전에 부하율을 낮추는 기능이 불가능하기 때문이다. 도 2에서 셀 #1은 TH_idle 이하의 부하율을, 셀 #2는 TH_idle 과 TH_conn 사이의 부하율을, 셀 #3은 TH_conn 이상의 부하율을 나타내고 있다.

본 발명에 따르면, 셀 #1은 정상적인 부하율 상태에 있으므로 셀 #1에 대해서는 부하 조절(MLB)을 수행하지 않는다. TH_idle을 초과하는 부하율을 갖는 셀 #2 에 대해서는 유휴 MLB 기능을 수행하며, TH_conn을 초과하는 부하율을 갖는 셀 #3에 대해서는 커넥티드 MLB 기능을 수행한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유휴 MLB 동작 흐름도를 보여준다.

도 3에 도시된 유휴 MLB 절차는 해당 기지국(예를 들어, 도 3의 HeNB)로 접속되어(attached) 있으나 통화중이 아닌 단말을 대상으로 한다. 유휴 MLB 절차는 단말(100), 기지국(200), SON 서버(300) 간의 메시지 교환 및 각 주체에서의 동작에 의해 이루어진다.

우선, 기지국(200)은 브로드캐스트 방식으로 SIB 2 메시지를 주기적으로 방송한다(S310). SIB2 메시지는 해당 기지국 반경 내에 위치하는 모든 단말에 의해 수신된다. SIB2 메시지는 LTE 시스템 정보를 전달하는 시스템 메시지 중 하나로, 모든 단말에 공통적으로 적용되는 무선자원 구성 정보를 포함한다. SIB2 메시지는 예를 들어, RACH, BCCH, PCCH, PRACH, PDSCH, PUSCH, PUCCH, 사운딩 RS(sounding RS) 등의 구성 정보, 특히 Q오프셋(Qoffset)을 포함한다. Q오프셋은 셀 재선택과 관련한 파라미터들 중 하나로, 주변 셀에서의 셀 재선택을 판단하는 데 사용되는 오프셋 값이다.

좀더 구체적으로, 셀 재선택은 셀의 RAT(Radio Access Technnology)와 주파수(frequency) 특성에 따라, 인트라-주파수(Intra-frequency) 셀 재선택 및 인터-주파수 (Inter-frequency) 셀 재선택, 인터-RAT 셀 재선택 방법으로 구분될 수 있다.

인트라-주파수 셀 재선택 방법은 단말이 캠핑(camp) 중인 셀과 동일한 RAT와 동일한 중심 주파수(center-frequency)를 가지는 셀을 재선택하는 방법이다. 인터-주파수(Inter-frequency) 셀 재선택 방법은 단말이 캠핑 중인 셀과 동일한 RAT와 다른 중심 주파수를 가지는 셀을 재선택하는 방법이다. 인터-RAT 셀 재선택 방법은 단말이 캠핑 중인 RAT와 다른 RAT을 사용하는 셀을 재선택하는 방법이다.

셀 재선택 과정은 개략적으로, 단말이 셀 재선택을 위하여 서빙 셀(serving cell) 및 이웃 셀(neighboring cell)의 품질을 측정하여 셀 재선택 기준에 기반하여 셀 재선택이 수행된다.

셀 재선택 기준은 서빙 셀 및 이웃 셀 측정에 관련하여 아래와 같은 특성을 가지고 있다.

우선, 인트라-주파수 셀 재선택은 기본적으로 랭킹(ranking)에 기반한다. 여기서, 랭킹은 셀 재선택 평가를 위한 지표값을 정의하고, 이 지표값을 이용하여 셀들을 지표값의 크기 순으로 순서를 매기는 작업이다. 셀 지표값은 단말이 해당 셀에 대해 측정한 값을 기본으로, 필요에 따라 주파수 오프셋 또는 셀 오프셋을 적용한 값이다.

셀 재선택 평가 과정에 사용되는 랭킹과 관련하여, 서빙 셀을 위한 셀-랭킹 지표 Rs 및 주변 셀을 위한 셀-랭킹 지표 Rn은 아래 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.

수학식 1에서, Rs는 서빙 셀의 랭킹 지표, Rn은 이웃 셀의 랭킹 지표, Q_meas,s는 단말이 서빙 셀에 대해 측정한 품질값, Q_meas,n는 단말이 이웃 셀에 대해 측정한 품질값, Q_Hyst는 랭킹을 위한 히스테리시스(hysteresis) 값, Qoffset은 두 셀간의 오프셋이다. 인트라-주파수에서, 단말이 서빙 셀과 이웃 셀 간의 오프셋(Qoffsets,n)을 수신한 경우 Qoffset=Qoffsets,n 이고, 단말이 Qoffsets,n 을 수신하지 않은 경우에는 Qoffset = 0 이다. 인터-주파수에서, 단말이 해당 셀에 대한 오프셋(Qoffsets,n)을 수신한 경우 Qoffset = Qoffsets,n + Qfrequency 이고, 단말이 Qoffsets,n 을 수신하지 않은 경우 Qoffset = Qfrequency 으로 설정된다.

서빙 셀의 랭킹 지표(Rs)와 이웃 셀의 랭킹 지표(Rn)가 서로 비슷한 상태에서 변동하면, 변동 결과 랭킹 순위가 자꾸 뒤바뀌어 단말이 두 셀을 번갈아가면서 재선택을 할 수 있다. Qhyst는 셀 재선택에서 히스테리시스를 주어, 단말이 두 셀을 번갈아가면서 재선택하는 것을 막기 위한 파라미터이다.

단말은 수학식 1에 따라 서빙 셀의 Rs 및 이웃 셀의 Rn을 결정하고, 랭킹 지표 값이 가장 큰 값을 가진 셀을 최고 랭킹 셀로 간주하여, 이 셀을 재선택한다. 이러한 기준을 살펴보면 셀의 품질이 셀 재선택에서 가장 주요한 기준으로 작용하는 것을 확인할 수 있다.

셀 재선택은 사용자 단말의 주도로 이루어지며, 사용자 단말은 셀 재선택에 필요한 정보(예를 들어, 이웃 셀 신호 측정여부를 결정할 때 사용되는 임계값, 서빙 셀과 이웃 셀들의 랭크 계산시 사용되는 파라미터, 예를 들어 Qoffset 등)를 eNB가 방송하는 시스템 정보(System Information)로부터 획득한다.

한편, 기지국(200)은 주기적으로 PMReport(Performance Measurement Report) 메시지를 SON 서버(300)로 보고하는데(S320), PMReport 메시지는 해당 기지국HeNB의 부하율 정보를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 기지국(200)으로부터 PMReport 메시지를 수신한 SON 서버(300)에서는 PMReport 메시지에 포함된 기지국의 부하율 정보를 지속적으로 모니터링한다.

기지국의 부하율이 TH_idle 값 이상일 경우, SON 서버(300)는 Q오프셋(QOffset) 값을 감소시키고(S320), 감소된 Q오프셋 값을 구성 업데이트(ConfigurationUpdate) 메시지에 포함시켜 해당 기지국(200)으로 전달한다(S330). 구성업데이트 메시지를 수신한 기지국은 자신의 SIB2 정보를 업데이트한(S340) 후, 변경된 Q오프셋 값을 SIB2 메시지를 통해 방송한다(S350). 기지국(200)은 또한 해당 셀에 접속되어 있는 단말이 이를 인식하도록 하기 위해 페이징(Paging) 메시지를 통해 방송정보가 변경되었음을 셀내에 접속되어 있는 단말에게 알린다(S360). 해당 기지국(200)에 접속되어 있지 않은 단말은 수정된 SIB2 정보를 이용해 새로 접속(attach)를 시도하겠지만, 이미 접속되어 있는 단말은 HeNB 로부터 아무런 통보가 없으면 SIB2 정보가 업데이트되었는지 모르기 때문에 페이징을 통해 이를 알린다.

기지국(200)으로부터 새로운 SIB2 정보를 수신한 단말(100)은 SIB2 정보를 업데이트한다(S370). 이렇게 감소된 QOffset 값을 수신한 단말(100)은 이웃 셀로의 셀 재선택 확률이 높아져서 추후 재접속 절차를 수행하는 경우, 셀 로드가 높은 해당 셀이 아니라 이웃 셀로 접속을 시도하게 되는 효과가 있다.

한편, 셀 중앙에 있는 단말이 감소된 QOffset 값을 수신하더라도 다른 이웃 셀로 셀 재선택 할 확률이 거의 없다. 따라서 페이징 메시지의 시그널링 과부하를 줄이기 위해 셀의 경계에 있는 단말에게만 페이징 메시지를 전달하는 것이 바람직하며, 이는 MLB 측면에서 더 효과적이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥티드 MLB 동작 흐름도를 보여준다.

도 4에 도시된 커넥티드 MLB 절차는 통화중인 단말을 대상으로 한다. 커넥티드 MLB 절차는 단말(100), 기지국(200), SON 서버(300)간의 메시지 교환 및 각 주체에서의 동작에 의해 이루어진다.

기지국(200)은 주기적으로 PMReport(Performance Measurement Report) 메시지를 SON 서버(300)로 보고한다(S410). 앞서 살펴본 바와 같이 PMReport는 서빙 셀의 무선 신호 세기, 주변 셀의 PCI(Physical Cell ID), 무선 신호 세기, ECGI(E-UTRAN Cell Global Identifier), TAI(Tracking Area Identity) 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 PMReport는 또한 해당 기지국, 즉 서빙 셀에서의 부하율 정보를 포함할 수 있다.

적어도 하나의 기지국(200)으로부터 PMReport 메시지를 수신한 SON 서버(300)에서는 PMReport 메시지에 포함된 기지국의 부하율 정보를 지속적으로 모니터링한다.

SON 서버는 기지국의 부하율 정보를 지속적으로 모니터링하고 있다가 기지국의 부하율이 TH_conn 값 이상일 경우 Ocn 값은 증가시키고, Ocp 값은 감소시킨다(S420). 조정된 Ocn 값 및 Ocp 값은 구성업데이트(ConfigurationUpdate) 메시지에 포함되어 해당 기지국으로로 전달된다(S430). 여기서, Ocn(cell specific offset)은 주변 셀의 셀특정 오프셋이고, Ocp(cell specific offset of the PCell) Pcell(Primary cell), 즉, 서빙 셀의 셀특정 오프셋이다. Ocn 및 Ocp는 측정(measurement) 및 그에 따른 단말의 핸드오버와 관련된 파라미터이다.

조정된 Ocn 값 및 Ocp 값을 포함하는 구성업데이트(ConfigurationUpdate) 메시지를 수신한 기지국(200)은 자신의 Ocn, Ocp 정보를 업데이트한다(S440). 기지국(200)은 조정된 Ocn 값 및 Ocp 값을 RRC 재구성(Reconfiguration) 메시지를 통해 통화중 상태의 단말로 전달한다(S450). 단말은 Ocn 값 및 Ocp 값을 업데이트한다(S460). 증가된 Ocn 값과 감소된 Ocp 값은 셀 경계에 있는 단말로 하여금 강제로 이웃 셀로 조기(early) 핸드오버하도록 하는 효과가 있다.

관련하여, 단말의 핸드오버는 측정 구성(measurement report), 측정 리포트(measurement report), 핸드오버 결정, 핸드오버 준비, 핸드오버 실행, 핸드오버 완료 단계를 거쳐 실행될 수 있다.

측정 구성(measurement report)은 기지국이 단말에게 주는 정보로, 단말이 어떤 측정 정보를 보고해야 하는지를 알려준다. 기지국은 단말과 RRC 연결을 설정할 때 RRC 연결 재구성(Connection Reconfiguration) 메시지를 통하여 단말에게 측정 구성을 제공한다.

단말은 주변의 여러 셀들을 탐색하여 일반적으로 수신 신호 세기가 가장 큰 셀로 접속한다. 여기서, 수신 신호의 세기는 RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality) 값으로 측정될 수 있다. 사용자가 이동하거나 또는 장애물에 의한 차단(shadowing) 등으로 인하여 현재 접속하여 있는 셀(serving 셀)로부터의 수신 신호 세기가 작아지고 이웃 셀로부터의 수신 신호 세기가 커지기 시작하면 핸드오버가 발생하고 단말은 다른 셀로 접속하여 새로운 RRC 연결을 설정하게 된다.

이를 위하여 단말이 기지국과 RRC 연결을 설정할 때 기지국은 단말에게 어떤 이벤트가 있을 때 수신 신호 세기를 보고할지를 구성 메시지(RRC Connection Reconfiguration 메시지)를 통해 전달한다. 단말은 서빙 셀과 이웃 셀들의 수신 신호 세기를 측정하고 있다가 해당 이벤트가 발생하면 기지국에게 측정 보고 리포트 메시지를 통해 이들 신호 세기를 보고하고, 기지국은 단말이 보고한 신호 세기 정보와 이웃 셀들의 과부하 상태 정보를 참고하여 핸드오버를 결정하고 타겟 셀로 핸드오버를 수행한다.

단말은 서빙 셀과 이웃 셀들의 수신 신호 세기를 측정하여 주기적으로 보고하거나, 또는 측정값들이 측정 구성에 의해 주어진 조건을 만족하게 되면 경우 측정 이벤트(measurement event)가 트리거링되어　단말이 기지국에게 이들 값을 보고한다. 여기서, 보고 기준(reporting criteria)으로는 이벤트 A1, A2, A3, A4,　A5가 존재하는데, 이벤트 A3가 핸드오버 트리거링으로 많이 사용되는 이벤트이다.

A3 이벤트는 이웃 셀의 수신 신호 세기(신호 세기와 offset 값의 합; MNbr = Mn + Ofn + Ocn)가 서빙 셀의 수신 신호　세기(신호 세기와 offset 값의 합; MSer = Ms + Ofs + Ocs) 보다 A3 오프셋 값(Off)만큼 더 커지면 발생한다.

여기서, Mn은 주변 셀의 측정 결과이고, Ms는 서빙 셀의 측정 결과이다. 또한, Ofn은 주변 셀 주파수의 주파수 특정 오프셋(frequency specific offset)이고, Ofs는 서빙 주파수의 주파수 특정 오프셋이다. Ocn(cell specific offset)은 주변 셀의 셀특정 오프셋이고, Ocs(cell specific offset of the serving cell)(또는 Ocp(cell specific offset of the PCell))는 서빙셀/Pcell의 셀특정 오프셋이다. 즉, A3 이벤트의 발생 판단에 Ocn 및 Ocp 가 사용된다.

A3 이벤트가 발생하면 단말은 측정 값을 기지국으로 보고한다. 기지국은 A3가 트리거링되어 Time-to-Trigger(TTT) 시간 동안 A3 트리거링 조건이 지속되면 핸드오버 트리거링을 결정한다.

한편, 셀 중앙에 있는 단말의 경우 증가된 Ocn 값과 감소된 Ocp 값을 수신하더라도 다른 이웃 셀로 핸드오버될 확률은 거의 없다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 RRC 재구성 메시지의 시그널링 과부하를 줄이기 위해, 셀의 경계에 있는 단말에게만 RRC 재구성 메시지를 전달하며, 그에 따라 MLB 측면에서 보다 더 좋은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에서는 셀 경계에 있는 단말을 판단하는 방식으로 아래에서 설명하는 3가지 경우를 제안한다.

셀 경계 단말을 판단하는 본 발명의 제1 실시예는 주기적인 측정 보고(measurement report)를 이용하는 방법이다. 이 방법을 사용하는 경우, 기지국은 단말로부터 주기적으로 보고되는 측정 보고의 RSRP/RSRQ 값을 수신하고, 해당 값을 분석하여 단말이 셀 경계의 위치에 있는지 셀 중앙에 있는지 판단한다. 이 방법의 경우, 단말이 셀 경계에 있는지 셀 중앙에 있는지를 판단하기 위해 지속적으로 주기적인 측정 보고를 수신해야 한다는 점에서 시그널링 낭비가 발생하는 단점이 있다.

셀 경계 단말을 판단하는 본 발명의 제2 실시예는 단말로부터 기지국으로 보고되는 A3 이벤트를 이용하는 방법이다. 일반적으로 3GPP 36.331 에서 정의하는 A3 이벤트는 단말이 자기 셀의 신호 세기와 이웃 셀의 신호세기를 상대적으로 비교하여 발생된다. 단말이 A3 이벤트를 기지국으로 전송하면 기지국은 A3 이벤트의 발생을 확인하여 해당 단말이 셀 경계의 위치해 있음을 확인할 수 있다. 해당 실시예의 경우, 이웃 셀이 매크로 기지국(macro eNB)일 경우 기지국의 신호가 너무 강해서 상대적 비교가 불가능할 수 있고, 단말이 셀 경계에 위치하는지 셀 중앙에 위치하는지 알 수 없게 될 수도 있는 단점이 있다.

셀 경계 단말을 판단하는 본 발명의 제3 실시예는 단말로부터 기지국으로 보고되는 A4 이벤트(A4 event from UE to HeNB)를 이용하는 방법이다. 일반적으로 3GPP 36.331 에서 정의하는 A4 이벤트는 셀 경계에서 이웃 셀의 신호세기가 특정 임계치 이상인 경우 발생된다. 단말이 A4 이벤트의 발생을 기지국으로 알리면 기지국은 해당 단말이 셀 경계에 위치하고 있음을 확인할 수 있다. 해당 실시예에 따르면 이웃 셀이 매크로 기지국일 경우라도 상관없이 해당 단말이 셀 경계의 위치에 있다는 것을 알 수는 장점이 있다. 따라서, 셀 경계 단말을 판단하는 본 발명의 제3 실시예에 따를 경우 가장 효율적인 MLB 구현이 가능하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부하 조절 방법의 동작 순서도이다.

도 5에 도시된 부하 조절 방법의 일 실시예는 SON 서버에서 수행될 수 있으며, 기지국이 HeNB인 경우를 예로 들어 설명한다. 도 5를 참조하면, SON 서버는 모든 HeNB 로부터 PMReport 메시지를 주기적으로 수신하고 PMReport 를 통해 전달되는 모든 데이터를 지속적으로 모니터링한다(S500). SON 서버는 관련된 모든 HeNB에 대해 저장된 부하율(load rate) 값에 대한 통계치 분석을 실시하여(S510), 평균 부하율을 산출한다. 각 eNB별로 산출된 평균 부하율이 TH_conn 미만(S520의 예)인 경우에는 평균 부하율을 TH_idle 값과 다시 비교한다(S520). 비교 결과, 평균 부하율이 TH_idle 미만이면(S520의 예) 해당 eNB가 정상 상태에 있으을 의미하므로, 모니터링 단계로 돌아가 HeNB로부터 입력되는 측정 보고를 수신한다(S500).

한편, 각 eNB별로 산출된 평균 부하율이 TH_conn 이상인 경우(S520의 아니오)에는 현재 Ocn, Ocp 값을 백업(backup)용으로 별도로 저장한다(S521). 평균 부하율이 TH_conn 이상이라는 것은 HeNB의 부하율이 정상 상태를 넘어선 것을 의미한다. 따라서, SON 서버는 현재 적용 중인 Ocp 값을 감소시키고 Ocn 값은 증가시킨 후, 새로 설정된 Ocp, Ocn 값을 구성업데이트(ConfigurerationUpdate) 메시지에 포함시켜 HeNB 로 전달한다(S522).

SON서버는HeNB의 MLB 시스템의 KPI(Key Performance Indicators)인 부하율(또는 평균 부하율)이 감소되었는지 확인한다(S523). HeNB의 부하율이 감소되지 않았으면 부하율 개선이 이루어지지 않았음을 의미하는 것이므로, 이전 상태로 복원하기 위해 별도로 저장해 두었던 현재 Ocp, Ocn 값을 구성업데이트 메시지에 포함시켜 HeNB로 전송한다(S524). 새로운 Ocp, Ocn값 적용 이후 부하율이 개선되었다면(S523의 예), 현재의 MLB 동작을 완료하고 입력 데이터 모니터링 단계로 돌아가 계속 모니터링을 수행한다(S500).

다시 S530 단계로 돌아가, 각 HeNB에 대한 평균 부하율이 TH_idle 이상인 경우(S530의 아니오), 현재 QOffset 값을 백업(backup)용으로 별도로 저장한다(S531). 평균 부하율이 TH_idle 이상이라는 것은 해당 HeNB의 부하율이 제1 임계치를 넘어선 상태, 즉 정상 상태가 아님을 의미한다. 따라서, SON 서버는 현재 적용중인 QOffset 값을 감소시키고, 새로 설정된 QOffset 값을 구성업데이트(ConfigurerationUpdate) 메시지에 포함시켜 HeNB 로 전달한다(S532).

SON서버는HeNB의 부하율(또는 평균 부하율)이 감소되었는지 확인한다(S533). HeNB의 부하율이 감소되지 않았으면 부하율 개선이 이루어지지 않았음을 의미하는 것이므로, 이전 상태로 복원하기 위해 별도로 저장해 두었던 현재 Q오프셋 값을 구성업데이트 메시지에 포함시켜 HeNB로 전송한다(S534). 새로운 Q오프셋 값 적용 이후 부하율이 개선되었다면(S533의 예), 현재의 MLB 동작을 완료하고 입력 데이터 모니터링 단계로 돌아가 계속 모니터링을 수행한다(S500).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SON 서버의 블록 구성도이다.

도 6에 도시된 SON 서버는 본 발명의 일 실시예에 따른 부하 조절 장치의 일 예이다. SON 서버(300)는 프로세서(310) 및 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령 및 명령 수행의 결과를 저장하는 메모리(320)를 포함할 수 있다.

SON 서버(300)는 네트워크 내 적어도 하나의 기지국 및 코어망에 위치하는 다른 장치와 통신을 수행하기 위한 통신 모듈(330)을 더 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 명령은, 적어도 하나의 기지국으로부터 측정 보고를 수신하도록 하는 명령; 상기 측정 보고에 포함된 각 기지국의 부하율을 제1 임계치 및 제2 임계치와 비교하도록 하는 명령; 제1 임계치 이상 제2 임계치 미만의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국에 접속된(attached) 적어도 하나의 사용자 단말에 적용되는 셀 재선택 관련 파라미터를 조정하도록 하는 명령; 및 상기 제2 임계치 이상의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국을 통해 통화 중인 사용자 단말의 핸드오버 관련 파라미터를 조정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

상기 셀 재선택 관련 파라미터는 Qoffset이고, 상기 셀 재선택 관련 파라미터를 조정하도록 하는 명령은 상기 Qoffset을 감소시키는 명령을 포함할 수 있다.

사용자 단말의 핸드오버 관련 파라미터는 주변 셀의 셀특정 오프셋(Ocn) 및 서빙 셀의 셀특정 오프셋(Ocp) 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 핸드오버 관련 파라미터를 조정하도록 하는 명령은, 상기 주변 셀의 셀특정 오프셋을 증가시키고 상기 서빙 셀의 셀특정 오프셋을 감소시키도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 명령은 셀 재선택 관련 파라미터 및 핸드오버 관련 파라미터 중 적어도 하나를 셀 경계에 위치하는 적어도 하나의 단말에게 전달하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

상기 셀 재선택 관련 파라미터 및 핸드오버 관련 파라미터는 구성업데이트 메시지를 통해 상기 적어도 하나의 단말에게 전송될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 단말 200: 기지국/HeNB
300: SON 서버 310: 프로세서
320: 메모리 330: 통신 모듈

Claims (1)

1. 이동통신 네트워크에 위치하는 서버에 의해 수행되는 이동통신 네트워크의 부하 조절 방법으로서,
   적어도 하나의 기지국으로부터 측정 보고를 수신하는 단계;
   상기 측정 보고에 포함된 각 기지국의 부하율을 제1 임계치 및 제2 임계치와 비교하는 단계;
   제1 임계치 이상 제2 임계치 미만의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국에 접속된(attached) 사용자 단말에 적용되는 셀 재선택 관련 파라미터를 조정하는 단계; 및
   상기 제2 임계치 이상의 부하율을 갖는 기지국에 대해 해당 기지국을 통해 통화 중인 사용자 단말의 핸드오버 관련 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는, 이동통신 네트워크의 부하 조절 방법.
   

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