KR20200114300A - 단말의 저전력 동작을 위한 이중 연결 제어 방법 및 이를 구현하는 통신 시스템 - Google Patents

단말의 저전력 동작을 위한 이중 연결 제어 방법 및 이를 구현하는 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

통신 시스템으로서, 제1 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행하는 제1 기지국, 상기 제1 무선 접속 기술과 상이한 제2 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행하는 제2 기지국, 그리고 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국의 커버리지 내에 위치하고, 상기 제1 기지국에 초기 접속하여 상기 제1 무선 접속 기술에 따라 데이터를 송수신하는 단말을 포함하고, 상기 제1 기지국은 상기 제1 기지국의 부하 정보 및 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 이용하여 상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 할지 여부를 결정하고, 상기 단말로부터 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수신하면 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 이용하여 상기 단말의 상기 제2 기지국으로의 추가 접속을 허용할지 여부를 결정하고, 상기 제2 기지국은 상기 제1 기지국이 상기 추가 접속을 허용하는 경우 상기 제2 무선 접속 기술에 따라 상기 단말과 데이터를 송수신한다.

Description

단말의 저전력 동작을 위한 이중 연결 제어 방법 및 이를 구현하는 통신 시스템{METHOD FOR CONTROLLING DUAL CONNECTIVITY FOR LOW POWER OPERATION OF A TERMINAL AND COMMUNICATION SYSTEM IMPLEMENTING THE SAME}
본 발명은 단말의 저전력 동작을 위해 이중 연결을 제어하는 기술에 관한 것이다.
통신 시스템이 LTE(Long Term Evolution)로 대표될 수 있는 4G 이동 통신(4th Generation)에서 5G 이동통신(5th Generation)으로 진화함에 따라 여러 형태의 네트워크들이 융합되고 있다. 특히, 5G NSA(Non-Stand Alone) 네트워크 구조에서는 4G 기지국과 5G 기지국 간의 이중 연결(Dual Connectivity)을 지원하는데, 이 경우 5G 네트워크가 4G 코어망과 연결되어 동작할 수 있으며, 통신을 위한 제어 신호를 4G 무선 접속망을 통해 전달받을 수 있다. 아울러, 단말은 4G 네트워크 및 5G 네트워크에 동시에 접속하여 데이터를 수신할 수 있게 된다.
하나의 단말이 4G 네트워크와 5G 네트워크에 동시에 접속한다면, 처리율 측면에서 만족할 만한 효과를 획득할 수 있다. 또한, 5G NSA 네트워크 구조에서는 5G 기지국이 4G 코어망에 연결되어 동작하기 때문에 단기간 내 5G 네트워크를 구현할 수 있어 비교적 적은 투자비용으로 신속한 구축이 가능하며, 5G NSA 네트워크 구조는 4G 이동통신의 LTE 커버리지가 기본으로 제공되기 때문에 5G 네트워크 제공시 발생할 수 있는 커버리지 홀(coverage hole)을 4G 무선 접속망이 보완해 줄 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 5G NSA 네트워크의 이중 연결은 단말의 배터리 측면에서 단점을 가져올 수 있다. 구체적으로, 현재 5G NSA 네트워크 구조에서, 단말은 2개의 네트워크에 모두 접속하여야 하고, 보조 셀(Secondary Cell)로 동작하는 5G 기지국 또한 상시 무선 신호를 방사하여 단말이 연결될 수 있도록 지원해야 한다. 이에, 단일 연결(Single Connectivity) 시에도 단말로 무선 통신 서비스를 제공하기 위하여 두 개 이상의 기지국이 사용됨에 따라 장비가 소모하는 전력의 양이 증가하게 되며, 단말 또한 이중 연결이 불필요한 상황에서도 이중 연결을 지속적으로 유지해야 하므로 불필요한 배터리 사용량이 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.
5G 서비스는 다양한 비즈니스 모델과 다양한 서비스를 만족해야 하는 방향으로 요구되고 초광대역을 지원하기 때문에 단말의 배터리 이슈는 매우 중요하다. 따라서, 5G 서비스가 곧 상용화되는 상황에서 초기 배터리 절감 기술을 도입하는 것은 앞으로 4차 산업 혁명의 초석이 되는 5G 장비 도입 과정에서 매우 중요한 이슈라 볼 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기지국의 부하 정보 및 채널 상태 정보를 통해 단말의 이중 연결을 제어하는 기술을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단말이 서로 다른 기지국들에 동시에 연결된 이후, 단말의 다운링크 및 업링크 데이터량에 기초하여 데이터 송수신 경로를 제어하는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템은 제1 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행하는 제1 기지국, 상기 제1 무선 접속 기술과 상이한 제2 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행하는 제2 기지국, 그리고 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국의 커버리지 내에 위치하고, 상기 제1 기지국에 초기 접속하여 상기 제1 무선 접속 기술에 따라 데이터를 송수신하는 단말을 포함하고, 상기 제1 기지국은 상기 제1 기지국의 부하 정보 및 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 이용하여 상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 할지 여부를 결정하고, 상기 단말로부터 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수신하면 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 이용하여 상기 단말의 상기 제2 기지국으로의 추가 접속을 허용할지 여부를 결정하고, 상기 제2 기지국은 상기 제1 기지국이 상기 추가 접속을 허용하는 경우 상기 제2 무선 접속 기술에 따라 상기 단말과 데이터를 송수신한다.
상기 제1 무선 접속 기술은 LTE(Long Term Evolution) 무선 접속 기술이고, 상기 제2 무선 접속 기술은 5G(5th Generation) 무선 접속 기술이다.
상기 제1 기지국은 상기 제1 기지국의 부하 정보가 미리 설정된 임계 부하 정보보다 큰 경우 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 결정하고, 상기 제2 기지국의 간섭 정보가 미리 설정된 임계 간섭 정보를 만족하는 경우 상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 한다.
상기 제1 기지국은 상기 제1 기지국을 통해 송수신되는 데이터량 및 상기 제1 기지국에 접속한 복수의 단말들의 수를 이용하여 상기 제1 기지국의 부하 정보를 결정한다.
상기 제1 기지국은 상기 제1 기지국의 부하 정보가 상기 임계 부하 정보보다 큰 경우 상기 제2 기지국으로부터 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보(CSI, Channel State Information), 사운딩 참조 신호(SRS, Sounding Reference Signal) 또는 신호대 잡음 및 간섭비(SINR, Signal-to-Interference plus Noise Ratio) 중 적어도 하나를 수신하고, 상기 채널 상태 정보, 상기 사운딩 참조 신호 또는 상기 신호대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 결정한다.
상기 제1 기지국은 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보가 미리 설정된 임계 채널 상태 정보를 만족하는 경우 상기 추가 접속을 허용한다.
상기 제2 기지국의 채널 상태 정보는 상기 제2 기지국의 참조 신호 수신 전력(RSRP, Reference Signal Received Power) 또는 신호대 잡음 간섭비 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2 기지국은 상기 추가 접속이 허용된 이후, 상기 제2 기지국을 통해 상기 단말로 전송되는 다운링크 부하 정보를 결정하고, 상기 다운링크 부하 정보를 미리 설정된 임계 다운링크 부하 정보와 비교하여 상기 단말의 다운링크 경로를 결정한다.
상기 제2 기지국은 상기 다운링크 부하 정보가 상기 임계 다운링크 부하 정보보다 큰 경우, 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국을 통해 다운링크 데이터가 상기 단말에 전송되도록 하고, 상기 다운링크 부하 정보가 상기 임계 다운링크 부하 정보보다 작은 경우, 상기 제2 기지국을 통해 다운링크 데이터가 상기 단말에 전송되도록 한다.
상기 단말은 상기 추가 접속이 허용된 이후, 상기 단말에서 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국을 통해 전송되는 업링크 부하 정보를 결정하고, 상기 업링크 부하 정보를 미리 설정된 임계 업링크 부하 정보와 비교하여 상기 단말의 업링크 경로를 결정한다.
상기 단말은 상기 업링크 부하 정보가 상기 임계 업링크 부하 정보보다 큰 경우, 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국을 통해 업링크 데이터가 전송되도록 하고, 상기 업링크 데이터의 부하 정보가 상기 임계 업링크 부하 정보보다 작은 경우, 상기 제1 기지국 또는 상기 제2 기지국 중 적어도 하나를 통해 업링크 데이터가 전송되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 5G NSA(Non-Stand Alone) 네트워크로 구성된 통신 시스템에서, 제1 기지국이, 상기 제1 기지국에 초기 접속한 단말의 상기 제2 기지국으로의 추가 연결 여부를 결정하는 방법은 상기 제1 기지국의 부하 정보 및 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 이용하여 상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 할지 여부를 결정하는 단계, 상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하면, 상기 단말로부터 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수신하는 단계, 그리고 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 이용하여, 상기 단말의 상기 제2 기지국으로의 추가 접속을 허용할지 여부를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 통신 시스템은 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국으로 구성되고, 상기 제1 기지국은 LTE 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행하는 이노드비(eNB, evolved Node B)이고, 상기 제2 기지국은 5G 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행하는 지노드비(gNB, next generation Node B)이다.
상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 할지 여부를 결정하는 단계는 상기 제1 기지국에 상기 단말이 초기 접속하면, 상기 제1 기지국을 통해 송수신되는 데이터량 및 상기 제1 기지국에 접속한 복수의 단말들의 수를 이용하여 상기 부하 정보를 결정하는 단계, 상기 부하 정보가 미리 설정된 임계 부하 정보보다 큰 경우, 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 결정하는 단계, 그리고 상기 제2 기지국의 간섭 정보가 미리 설정된 임계 간섭 정보를 만족하는 경우, 상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 하는 단계를 포함한다.
상기 제2 기지국의 간섭 정보를 결정하는 단계는 상기 제1 기지국의 부하 정보가 상기 임계 부하 정보보다 큰 경우 상기 제2 기지국으로부터 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보, 사운딩 참조 신호 또는 신호대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나를 수신하는 단계, 그리고 상기 채널 상태 정보, 상기 사운딩 참조 신호 또는 상기 신호대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 단말의 상기 제2 기지국으로의 추가 접속을 허용할지 여부를 결정하는 단계는 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보가 미리 설정된 임계 채널 상태 정보를 만족하는 경우 상기 추가 접속을 허용한다.
상기 제2 기지국의 채널 상태 정보는 상기 제2 기지국의 참조 신호 수신 전력 또는 신호대 잡음 간섭비 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명에 따르면, 단말이 이중 연결이 반드시 필요한 경우 이중 연결을 허용함으로써, 무분별한 이중 연결에 의해 발생하는 단말의 배터리 폭증을 사전에 방지할 수 있고, 서로 다른 기지국들에 의해 무선 통신이 수행되는 경우에 있어서 배터리의 소모 전력을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 이중 연결된 단말의 데이터 송수신 경로를 설명하는 도면이다.
도 3은 통신 시스템이 종래의 방법에 따라 단말의 이중 연결을 제어하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 통신 시스템이 본 발명의 한 실시예에 따른 방법에 따라 단말의 이중 연결을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 기지국이 채널 상태 정보를 이용하여 채널 품질 지시자를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 이중 연결이 허용된 경우, 단말의 다운링크 및 업링크를 설명하는 도면이다.
도 7은 단말이 이중 연결된 경우 제2 기지국이 단말의 다운링크 경로를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 단말이 이중 연결된 경우 단말이 단말의 업링크 경로를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 통신 시스템을 설명하는 도면이고, 도 2는 이중 연결된 단말의 데이터 송수신 경로를 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 통신 시스템(1000)은 제1 기지국(100), 제2 기지국(200), 단말(300) 및 S-GW(Serving-Gateway)(400)를 포함한다.
통신 시스템(1000)은 서로 다른 특성의 네트워크들이 혼재된 5G NSA(Non-Stand Alone) 네트워크일 수 있다. 5G NSA 네트워크는 LTE로 대표될 수 있는 4G 무선 접속 기술에 따라 동작을 수행하는 기지국 및 5G 무선 접속 기술에 따라 동작을 수행하는 기지국으로 구성된 네트워크로서, 통신 시스템(1000)에 포함된 단말(300)은 4G 무선 접속 기술 및 5G 무선 접속 기술에 따라 각각 동작을 수행하는 기지국에 동시에 접속하여 4G 네트워크 및 5G 네트워크를 동시에 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.
5G NSA 네트워크에서는 마스터 노드(MN, Master Node) 또는 세컨드 노드(SN, Second Node)가 4G 네트워크 외에 새로운 네트워크도 지원하도록 확장하였으며, 4G 네트워크와 5G 네트워크의 이중 연결을 위해 LTE 기지국인 이노드비(eNB, evolved Node B)를 마스터 노드로 사용하고 지노드비(gNB, next generation Node B)를 세컨드 노드로 사용할 수 있다.
제1 기지국(100)은 제1 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행한다. 이 경우, 제1 기지국(100)은 이노드비일 수 있으며, 제1 무선 접속 기술은 LTE(Long Term Evolution)일 수 있다.
제2 기지국(200)은 제1 무선 접속 기술과 상이한 제2 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행한다. 이 경우, 제2 기지국(200)은 지노드비일 수 있으며, 제2 무선 접속 기술은 5G(5th Generation)일 수 있다.
제1 기지국(100)과 제2 기지국(200)은 X2 인터페이스를 통해 서로 연결될 수 있다. 또한, 제1 기지국(100)과 제2 기지국(200)은 S1 인터페이스를 통해 S-GW(400)와 연결된다. S1 인터페이스는 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)과 S-GW(400)간에 다중 연결을 지원한다.
단말(300)은 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)과 동시에 연결될 수 있는 이중 연결(Dual Connectivity)을 지원하며, 제1 기지국(100)의 커버리지(10) 및 제2 기지국(200)의 커버리지(20) 내에 위치한다.
한편, 단말(300)은 제1 기지국(100)을 마스터 노드로 하여 제1 기지국(100)에 초기 접속하고, 이중 연결 조건이 만족되면 제2 기지국(200)을 세컨드 노드로 하여 초기 접속을 유지하며 제2 기지국(200)에 추가 접속한다.
또한, 단말(300)은 이동 단말(MT, Mobile Terminal), 이동국(MS, Mobile Station), 진보된 이동국(AMS, Advanced Mobile Station), 고신뢰성 이동국(HR-MS, High Reliability-Mobile Station), 가입자국(SS, Subscriber Station), 휴대 가입자국(PPS, Portable Subscriber Station), 접근 단말(AT, Access Terminal), 사용자 장비(UE, User Equipment) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 단말(300)은 사용자가 휴대할 수 있는 스마트 폰(smart phone), 타블렛 PC(Tablet PC), PDA(Personal Digital Assistants) 등의 이동 단말기 형태로 구현될 수 있으며, 차량에 장착될 수 있는 네비게이션(navigation) 장치 등의 형태로 구현될 수도 있다.
제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)에 이중 연결되면, 단말(300)은 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에 의해 정해진 데이터 경로에 따라 데이터를 송수신한다.
구체적으로, 3GPP는 5G NSA 네트워크에서 옵션 별 다양한 구성의 망을 소개하고 있다.
도 2 (a)를 참고하면, 만일 제1 기지국(100)이 이노드비이고, 제2 기지국(200)이 지노드비인 경우, 옵션 3 계열에서 제1 기지국(100)은 제1 기지국(100)으로만 데이터가 액세스 되는 마스터 셀 그룹 베어러(MCG bearer, Master Cell Group bearer)와 제1 기지국(100)에서 제2 기지국(200)으로 데이터가 분기되는 스플릿 베이러(Split bearer)로 구성된다. 또한, 옵션 3 계열에서 제2 기지국(200)은 제2 기지국(200)으로만 데이터가 액세스 되는 세컨더리 셀 그룹 베어러(SCG bearer, Secondary Cell Group bearer)로 구성된다.
도 2 (b)를 참고하면, 옵션 3x 계열은 제1 기지국(100)으로만 데이터가 액세스 하는 마스터 셀 그룹 베어러와 제1 기지국(100)에서 제2 기지국(200)으로 데이터가 분기되는 세컨더리 셀 그룹 스플릿 베어러(SCG split bearer, Secondary Cell Group split bearer)로 구성된다.
5G NSA 네트워크에서 옵션 3 계열 및 옵션 3x 계열로 망을 구성하는 경우, 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)에 이중 연결된 단말(300)은 제1 기지국(100)을 통해 4G 네트워크를 서비스 받음과 동시에, 제2 기지국(200)을 통해 5G 네트워크를 서비스 받게 된다. 이 경우, 단말(300)의 데이터 처리 속도 측면에서는 만족할 만한 효과를 획득할 수 있으나, 단말(300)에 이중 연결을 제한없이 허용하는 경우, 단말(300)의 소모 전력이 증가하여 단말의 배터리 방전시간이 단축될 수 있다.
도 3은 통신 시스템이 종래의 방법에 따라 단말의 이중 연결을 제어하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3을 참고하면, 단말(300)이 제1 기지국(100)의 커버리지(10) 내에 위치하여 제1 기지국(100)에 초기 접속하면, 제1 기지국(100) 및 단말(300)은 단말(300)이 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)에 이중 연결할 수 있도록 제2 기지국(200)에 대한 측정 및 측정 보고를 수행한다.
구체적으로, 단말(300)이 제1 기지국(100)에 초기 접속하면(S100), 제1 기지국(100)은 단말(300)에 제2 기지국(200)에 대한 채널 상태 정보 수집을 요청하고(S101), 단말(300)은 제2 기지국(200)과 통신하여 제2 기지국(200)의 채널 상태 정보를 수집한다(S103). 이 경우, 단말(300)은 제2 기지국(200)의 스몰 셀에 대한 참조 신호 수신 전력(RSRP, Reference Signal Received Power)을 측정할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 단말(300)이 제1 기지국(100)에 초기 접속하면 단말(300)은 제1 기지국(100)과 RRC 연결(Radio Resource Control connection)을 생성한다. 이 경우, 제1 기지국(100)은 RRC에 의해 RRC 연결 재구성(RRC connection reconfiguration)으로 measObjectNR을 단말(300)로 전송한다. measObjectNR을 수신한 단말(300)은 제2 기지국(200)의 스몰 셀에 대한 참조 신호 수신 전력을 측정한다.
단말(300)은 제1 기지국(100)으로 제2 기지국(200)의 채널 상태 정보를 전송한다(S105). 이 경우, 채널 상태 정보는 제2 기지국(200)의 스몰 셀에 대한 참조 신호 수신 전력을 포함한다.
제1 기지국(100)은 채널 상태 정보가 임계 채널 상태 정보를 만족하는지 확인한다(S107). 이 경우, 임계 상태 정보는 단말(300)이 제2 기지국(200)에 접속하기 용이한 참조 신호 수신 전력일 수 있고, 채널 상태 정보는 제2 기지국(200)의 참조 신호 수신 전력일 수 있다.
만일 채널 상태 정보가 임계 채널 상태 정보를 만족하지 않는 경우, 제1 기지국(100)은 단계 S101로 되돌아가 단말(300)에 제2 기지국(200)의 채널 상태 정보를 수집할 것을 재요청한다(S109). 이 경우, 제1 기지국(100)은 미리 설정된 시간 이후에 단말(300)에게 재요청할 수 있다.
만일 상태 정보가 임계 상태 정보를 만족하는 경우, 이중 연결 조건을 만족한 경우이므로, 제1 기지국(100)은 단말(300)에 측정 보고(MR, Measurement Report)를 전송할 것을 요청하고(S111), 단말(300)이 측정 보고를 제1 기지국(100)으로 전송하면(S113), 제1 기지국(100)은 제2 기지국(200)으로 단말(300)의 추가 접속 허용을 요청한다(S115).
종래의 방법은 제2 기지국(200)의 참조 신호 수신 전력이 특정 임계값 이상만 되면 단말(300)의 이중 연결을 허용하게 된다. 이 경우, 통신 시스템(1000)이 별도의 제약 없이 단말(300)을 이중 연결시키는 구조이므로, 단말(300)이 이중 연결이 불필요한 상황에서 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)에 이중 연결되어 배터리 소모가 증가하게 된다.
도 4는 통신 시스템이 본 발명의 한 실시예에 따른 방법에 따라 단말의 이중 연결을 결정하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 5는 기지국이 채널 상태 정보를 이용하여 채널 품질 지시자를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4를 참고하면, 단말(300)이 제1 기지국(100)의 커버리지(10) 내에 위치하여 제1 기지국(100)에 초기 접속하면, 제1 기지국(100)은 제1 기지국(100)의 부하 정보 및 제2 기지국(200)의 간섭 정보를 이용하여 단말(300)이 제2 기지국(200)의 채널 상태 정보를 수집하도록 할지 여부를 결정한다.
구체적으로, 단말(300)이 제1 기지국(100)에 초기 접속하면(S200), 제1 기지국(100)은 제1 기지국(100)의 부하 정보를 결정한다(S201).
제1 기지국(100)은 제1 기지국(100)을 통해 송수신되는 데이터량 및 제1 기지국(100)에 접속한 복수의 단말들의 수를 이용하여 부하 정보를 결정한다. 이 경우, 제1 기지국(100)은 제1 기지국(100)을 통해 송수신되는 데이터량을 복수의 단말들의 수로 나누어 제1 기지국(100)의 평균 부하량을 결정하고, 결정한 평균 부하량을 제1 기지국(100)의 부하 정보로 결정할 수 있다.
제1 기지국(100)은 부하 정보를 미리 설정된 임계 부하 정보와 비교한다(S203).
UE 수 eNB 평균 부하량
10 986 bytes/ms
100 10000 bytes/ms
200 23000 bytes/ms
300 36000 bytes/ms
표 1을 참고하면, 제1 기지국(100)이 이노드비인 경우, 제1 기지국(100)에 100대 이상의 단말이 접속하면 제1 기지국(100)의 매크로 셀에 10000 bytes/ms의 부하가 예상된다. 만일 제1 기지국(100)의 평균 부하량이 10000 bytes/ms 이하인 경우, 기지국의 부하 관리 측면에서도 유용하며, 단말 당 데이터가 100bytes/ms 이면 고속의 데이터를 필요로 하는 시작 지점이므로, 미리 설정된 임계 부하 정보는 10000 bytes/ms 일 수 있다.만일 부하 정보가 임계 부하 정보보다 작은 경우, 제1 기지국(100)은 단계 S201로 되돌아간다(S205).
만일 부하 정보가 임계 부하 정보보다 큰 경우, 제1 기지국(100)은 제2 기지국(200)의 간섭 정보를 결정한다.
구체적으로, 부하 정보가 임계 부하 정보보다 큰 경우, 제1 기지국(100)은 제2 기지국(200)으로 제2 기지국(200)의 간섭 상태 파라미터를 요청한다(S207).
이 경우, 간섭 상태 파라미터는 제2 기지국(200)의 채널 상태 정보(CSI, Channel State Information), 사운딩 참조 신호(SRS, Sounding Reference Signal) 또는 신호대 잡음 및 간섭비(SINR, Signal-to-Interference plus Noise Ratio) 중 적어도 하나를 포함한다.
제2 기지국(200)이 간섭 상태 파라미터를 전송하면(S209), 제1 기지국(100)은 간섭 상태 파라미터에 포함된 채널 상태 정보, 사운딩 참조 신호 또는 신호대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나를 이용하여 제2 기지국(200)의 간섭 정보를 결정한다.
구체적으로, 제1 기지국(100)은 간섭 상태 파라미터를 이용하여 제2 기지국(200)에 접속한 타 단말들에 의한 제2 기지국(200)의 제1 간섭 정보를 결정한다(S211).
도 5를 참고하면, 제1 기지국(100)은 간섭 상태 파라미터에 포함된 채널 상태 정보 중 CSI-IM(Channel State Information-Reference Signal)을 통해 채널 품질 지시자(CQI, Channel Quality Indicator)를 통계적으로 파악하여 단말(300)이 제2 기지국(200)에 추가 접속할 때 추가 접속하는 위치의 간섭 상태를 결정하고, 결정한 간섭 상태를 제1 간섭 정보로 결정할 수 있다.
제1 기지국(100)은 결정한 제1 간섭 정보를 제1 임계 간섭 정보와 비교한다(S213).
만일 제1 간섭 정보가 제1 임계 간섭 정보를 만족하지 않아 제2 기지국(200)의 상태가 양호하지 않은 경우, 제1 기지국(100)은 단계 S201로 되돌아간다(S215).
만일 제1 간섭 정보가 제1 임계 간섭 정보를 만족하여 제2 기지국(200)의 상태가 양호한 경우, 제1 기지국(100)은 제2 기지국(200)의 사운딩 참조 신호 및 신호대 잡음 및 간섭비를 제2 간섭 정보로 결정하고(S217), 제2 간섭 정보를 미리 설정된 제2 임계 간섭 정보와 비교한다(S219).
이 경우, 제2 기지국(200)의 사운딩 참조 신호 및 신호대 잡음 및 간섭비는 단말(300)이 추가 접속하는 위치에 존재하는 단말의 사운딩 참조 신호 및 신호대 잡음 및 간섭비일 수 있다. 또한, 단말(300)의 채널 품질 표시자가 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 만족하는 경우, 사운딩 참조 신호 및 신호대 잡음 및 간섭비가 15 dB를 만족하면 간섭 상태가 양호한 것으로 취급될 수 있어, 제1 임계 간섭 정보는 16-QAM이고, 제2 임계 간섭 정보는 15 dB일 수 있다.
만일 사운딩 참조 신호 및 신호대 잡음 및 간섭비가 제2 임계 간섭 정보를 만족하지 않는 경우, 제1 기지국(100)은 단계 S201로 되돌아간다(S221).
만일 사운딩 참조 신호 및 신호대 잡음 및 간섭비가 제2 임계 간섭 정보를 만족하는 경우, 제1 기지국(100)은 제2 기지국(200)의 채널 상태 정보 수집을 단말(300)로 요청한다(S223).
즉, 도 3에 도시된 종래 방법과 비교하면, 본 발명에 따른 이중 연결 결정 방법은 초기 RRC 연결 재구성으로 measObjectNR을 단말(300)에 전송하는 것이 아니라, 제1 기지국(100)의 버퍼 점유량(BO, Buffer Occupancy)과 제2 기지국의 간섭 정도를 고려하여 일정량의 데이터가 구성될 때, RRC 연결 재구성으로 measObjectNR을 단말(300)에 전송한다.
이 경우, 단말(300)은 제1 기지국(100)을 통한 데이터 송수신량 및 추가 접속할 제2 기지국(200)의 간섭 정도에 따라 추가 접속할 제2 기지국(200)에 대한 측정 및 측정 보고 동작을 제한적으로 수행함으로써 무제한적인 측정으로 인한 단말(300)의 배터리 소모를 감소시킬 수 있다.
이후, 단말(300)은 제2 기지국(200)과 통신하여 채널 상태 정보를 수집한다(S225). 이 경우, 채널 상태 정보는 제2 기지국(200)의 스몰 셀에 대한 참조 신호 수신 전력뿐만 아니라 신호대 잡음 간섭비(SINR, Signal to Interference-plus-Noise Ratio)를 포함한다. 채널 상태 정보를 수집한 단말(300)은 제1 기지국(100)에 채널 상태 정보를 전달한다(S227).
제1 기지국(100)은 채널 상태 정보를 이용하여 단말(300)의 제2 기지국(200)으로의 추가 접속을 허용할지 여부를 결정한다.
구체적으로, 제1 기지국(100)은 제2 기지국(200)의 채널 상태 정보를 미리 설정된 임계 채널 상태 정보와 비교한다.
이 경우, 제1 기지국(100)은 제2 기지국(200)의 참조 신호 수신 전력을 미리 설정된 임계 참조 신호 수신 전력과 비교한다(S229).
만일 참조 신호 수신 전력이 임계 참조 신호 수신 전력보다 작은 경우, 제1 기지국(100)은 단계 S201로 되돌아간다(S231).
만일 참조 신호 수신 전력이 임계 참조 신호 수신 전력보다 큰 경우, 제1 기지국(100)은 제2 기지국(200)의 신호대 잡음 간섭비를 미리 설정된 임계 신호대 잡음 간섭비와 비교한다(S233).
이 경우, 만일 제2 기지국(200)의 신호대 잡음 간섭비가 임계 신호대 잡음 간섭비보다 작은 경우, 제1 기지국(100)은 단계 S201로 되돌아간다(S235).
만일 제2 기지국(200)의 신호대 잡음 간섭비가 임계 신호대 잡음 간섭비보다 큰 경우, 제1 기지국(100)은 단말(300)에 측정 보고를 전송할 것을 요청한다(S237).
이후, 단말(300)이 측정 레포트를 제1 기지국(100)으로 전송하면 도 3과 동일한 방법으로 제1 기지국(100)은 제2 기지국(200)으로 단말(300)의 추가 접속 허용을 요청한다. 제2 기지국(200)은 제1 기지국(100)이 추가 접속을 허용하는 경우 제2 무선 접속 기술에 따라 단말(300)과 데이터를 송수신한다.
즉, 도 3에 도시된 종래 방법과 비교하면, 종래 방법은 단말(300)의 이중 연결 조건을 참조 신호 수신 전력 또는 참조 신호 수신 품질(RSRQ, Reference Signal Received Quality) 중 하나만 설정하였으나, 본 발명에 따른 이중 연결 결정 방법은 이 조건을 두 가지로 확대하였다. 즉, 두 가지 조건을 만족하여야 단말(300)의 이중 연결을 허용하는데, 특히 5G 표준에 새로 도입된 신호대 잡음 및 간섭비를 조건으로 추가하였다. 이를 통해 단말(300)이 추가 접속하는 제2 기지국(200)의 셀 환경이 양호한 조건에서만 이중 연결을 허용하며, 이는 양호하지 않은 조건에서 이중 연결을 허용하는 경우에는 DL THP을 보장하지 못하기 때문이다.
도 6은 이중 연결이 허용된 경우, 단말의 다운링크 및 업링크를 설명하는 도면이다.
도 6 (a)를 참고하면, 단말(300)이 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)에 이중 연결되면, 마스터 셀 그룹 베어러 및 세컨더리 셀 그룹 스플릿 베어러가 모두 설정되고, 해당 베어러들을 통해 단말(300)로 다운링크 데이터가 전송된다. 이 경우, 제2 기지국(200)은 제2 기지국(200)의 다운링크 부하 정보를 이용하여, 다운링크 데이터의 전송 경로를 제어한다.
또한, 도 6 (b)를 참고하면, 단말(300)이 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)에 이중 연결되면, 단말(300)의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 개체를 통해 제1 기지국(100) 단독으로, 제2 기지국(200) 단독으로, 또는 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200) 모두를 통해 업링크 데이터가 수신된다. 이 경우, 단말(300)은 단말(300)의 업링크 부하 정보를 이용하여, 업링크 데이터의 전송 경로를 제어한다.
도 7은 단말이 이중 연결된 경우 제2 기지국이 단말의 다운링크 경로를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7을 참고하면, 단말(300)이 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)에 이중 연결되면, 제2 기지국(200)은 단말(300)로 전송되는 다운링크 부하 정보를 결정한다(S300).
이 경우, 제2 기지국(200)은 제2 기지국(200)에 설정된 세컨더리 셀 그룹 스플릿 베어러 및 세컨더리 셀 그룹 베어러를 통해 단말(300)로 전송되는 데이터량을 결정하고, 결정된 데이터량을 다운링크 부하 정보로 결정할 수 있다.
제2 기지국(200)은 다운링크 부하 정보를 미리 설정된 임계 다운링크 부하 정보와 비교하여 단말(300)의 다운링크 경로를 결정한다.
구체적으로, 제2 기지국(200)은 다운링크 부하 정보를 임계 다운링크 부하 정보와 비교한다(S301). 이 경우, 임계 다운링크 부하 정보는 제2 기지국(200)의 평균 부하량으로서 100bytes/ms 일 수 있다.
만일 다운링크 부하 정보가 임계 다운링크 부하 정보보다 큰 경우, 제2 기지국(200)은 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)을 통해 다운링크 데이터를 단말(300)에 전송한다.
이 경우, 제2 기지국(200)은 설정된 세컨더리 셀 그룹 스플릿 베어러로 데이터를 단말(300)에 전송하여 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200) 모두를 통해 다운링크 데이터를 단말(300)에 전송한다(S303).
만일 다운링크 부하 정보가 임계 다운링크 부하 정보보다 작은 경우, 제2 기지국(200)은 제2 기지국(200)을 통해 다운링크 데이터를 단말(300)에 전송한다.
이 경우, 제2 기지국(200)은 설정된 세컨더리 셀 그룹 베어러로 데이터를 단말(300)에 전송하여 제2 기지국(200)만을 통해 다운링크 데이터를 단말(300)에 전송한다(S305).
도 8은 단말이 이중 연결된 경우 단말이 단말의 업링크 경로를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8을 참고하면, 단말(300)이 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)에 이중 연결되면, 단말(300)은 단말(300)에서 전송되는 업링크 부하 정보를 결정한다(S400).
이 경우, 단말(300)은 단말(300)의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 개체를 통해 전송되는 데이터량을 결정하고, 결정한 데이터량을 업링크 부하 정보로 결정할 수 있다.
단말(300)은 업링크 부하 정보를 미리 설정된 임계 업링크 부하 정보와 비교하여 단말(300)의 업링크 경로를 결정한다.
구체적으로, 단말(300)은 업링크 부하 정보를 임계 업링크 부하 정보와 비교한다(S401). 이 경우, 임계 업링크 부하 정보는 업링크 데이터 분리 임계값(ul-DataSplitThreshold)으로서, 업링크 데이터 분할 동작을 위한 임계값일 수 있다.
만일 업링크 부하 정보가 임계 업링크 부하 정보보다 큰 경우, 단말(300)은 제1 기지국(100) 및 제2 기지국(200)을 통해 업링크 데이터를 전송한다(S403).
만일 업링크 부하 정보가 임계 업링크 부하 정보보다 작은 경우, 단말(300)은 제1 기지국(100) 또는 제2 기지국(200) 중 어느 하나를 통해 업링크 데이터를 전송한다(S405).
본 발명에 따르면, 단말이 이중 연결이 반드시 필요한 경우 이중 연결을 허용함으로써, 무분별한 이중 연결에 의해 발생하는 단말의 배터리 폭증을 사전에 방지할 수 있고, 서로 다른 기지국들에 의해 무선 통신이 수행되는 경우에 있어서 배터리의 소모 전력을 절감할 수 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 (16)

  1. 통신 시스템으로서,
    제1 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행하는 제1 기지국,
    상기 제1 무선 접속 기술과 상이한 제2 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행하는 제2 기지국, 그리고
    상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국의 커버리지 내에 위치하고, 상기 제1 기지국에 초기 접속하여 상기 제1 무선 접속 기술에 따라 데이터를 송수신하는 단말을 포함하고,
    상기 제1 기지국은 상기 제1 기지국의 부하 정보 및 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 이용하여 상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 할지 여부를 결정하고, 상기 단말로부터 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수신하면 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 이용하여 상기 단말의 상기 제2 기지국으로의 추가 접속을 허용할지 여부를 결정하고,
    상기 제2 기지국은 상기 제1 기지국이 상기 추가 접속을 허용하는 경우 상기 제2 무선 접속 기술에 따라 상기 단말과 데이터를 송수신하는 통신 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 무선 접속 기술은 LTE(Long Term Evolution) 무선 접속 기술이고, 상기 제2 무선 접속 기술은 5G(5th Generation) 무선 접속 기술인 통신 시스템.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 기지국은
    상기 제1 기지국의 부하 정보가 미리 설정된 임계 부하 정보보다 큰 경우 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 결정하고, 상기 제2 기지국의 간섭 정보가 미리 설정된 임계 간섭 정보를 만족하는 경우 상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 하는 통신 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 기지국은
    상기 제1 기지국을 통해 송수신되는 데이터량 및 상기 제1 기지국에 접속한 복수의 단말들의 수를 이용하여 상기 제1 기지국의 부하 정보를 결정하는 통신 시스템.
  5. 제3항에서,
    상기 제1 기지국은
    상기 제1 기지국의 부하 정보가 상기 임계 부하 정보보다 큰 경우 상기 제2 기지국으로부터 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보(CSI, Channel State Information), 사운딩 참조 신호(SRS, Sounding Reference Signal) 또는 신호대 잡음 및 간섭비(SINR, Signal-to-Interference plus Noise Ratio) 중 적어도 하나를 수신하고, 상기 채널 상태 정보, 상기 사운딩 참조 신호 또는 상기 신호대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 결정하는 통신 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 기지국은
    상기 제2 기지국의 채널 상태 정보가 미리 설정된 임계 채널 상태 정보를 만족하는 경우 상기 추가 접속을 허용하는 통신 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 기지국의 채널 상태 정보는
    상기 제2 기지국의 참조 신호 수신 전력(RSRP, Reference Signal Received Power) 또는 신호대 잡음 간섭비 중 적어도 하나를 포함하는 통신 시스템.
  8. 제1항에서,
    상기 제2 기지국은
    상기 추가 접속이 허용된 이후, 상기 제2 기지국을 통해 상기 단말로 전송되는 다운링크 부하 정보를 결정하고, 상기 다운링크 부하 정보를 미리 설정된 임계 다운링크 부하 정보와 비교하여 상기 단말의 다운링크 경로를 결정하는 통신 시스템.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 기지국은
    상기 다운링크 부하 정보가 상기 임계 다운링크 부하 정보보다 큰 경우, 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국을 통해 다운링크 데이터가 상기 단말에 전송되도록 하고,
    상기 다운링크 부하 정보가 상기 임계 다운링크 부하 정보보다 작은 경우, 상기 제2 기지국을 통해 다운링크 데이터가 상기 단말에 전송되도록 하는 통신 시스템.
  10. 제1항에서,
    상기 단말은
    상기 추가 접속이 허용된 이후, 상기 단말에서 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국을 통해 전송되는 업링크 부하 정보를 결정하고, 상기 업링크 부하 정보를 미리 설정된 임계 업링크 부하 정보와 비교하여 상기 단말의 업링크 경로를 결정하는 통신 시스템.
  11. 제10항에서,
    상기 단말은
    상기 업링크 부하 정보가 상기 임계 업링크 부하 정보보다 큰 경우, 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국을 통해 업링크 데이터가 전송되도록 하고,
    상기 업링크 데이터의 부하 정보가 상기 임계 업링크 부하 정보보다 작은 경우, 상기 제1 기지국 또는 상기 제2 기지국 중 적어도 하나를 통해 업링크 데이터가 전송되도록 하는 통신 시스템.
  12. 5G NSA(Non-Stand Alone) 네트워크로 구성된 통신 시스템에서, 제1 기지국이, 상기 제1 기지국에 초기 접속한 단말의 상기 제2 기지국으로의 추가 연결 여부를 결정하는 방법으로서,
    상기 제1 기지국의 부하 정보 및 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 이용하여 상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 할지 여부를 결정하는 단계,
    상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하면, 상기 단말로부터 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수신하는 단계, 그리고
    상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 이용하여, 상기 단말의 상기 제2 기지국으로의 추가 접속을 허용할지 여부를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 통신 시스템은 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국으로 구성되고, 상기 제1 기지국은 LTE 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행하는 이노드비(eNB, evolved Node B)이고, 상기 제2 기지국은 5G 무선 접속 기술에 따라 무선 통신을 수행하는 지노드비(gNB, next generation Node B)인 이중 연결 결정 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 할지 여부를 결정하는 단계는
    상기 제1 기지국에 상기 단말이 초기 접속하면, 상기 제1 기지국을 통해 송수신되는 데이터량 및 상기 제1 기지국에 접속한 복수의 단말들의 수를 이용하여 상기 부하 정보를 결정하는 단계,
    상기 부하 정보가 미리 설정된 임계 부하 정보보다 큰 경우, 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 결정하는 단계, 그리고
    상기 제2 기지국의 간섭 정보가 미리 설정된 임계 간섭 정보를 만족하는 경우, 상기 단말이 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보를 수집하도록 하는 단계
    를 포함하는 이중 연결 결정 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 제2 기지국의 간섭 정보를 결정하는 단계는
    상기 제1 기지국의 부하 정보가 상기 임계 부하 정보보다 큰 경우 상기 제2 기지국으로부터 상기 제2 기지국의 채널 상태 정보, 사운딩 참조 신호 또는 신호대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나를 수신하는 단계, 그리고
    상기 채널 상태 정보, 상기 사운딩 참조 신호 또는 상기 신호대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제2 기지국의 간섭 정보를 결정하는 단계
    를 포함하는 이중 연결 결정 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 단말의 상기 제2 기지국으로의 추가 접속을 허용할지 여부를 결정하는 단계는
    상기 제2 기지국의 채널 상태 정보가 미리 설정된 임계 채널 상태 정보를 만족하는 경우 상기 추가 접속을 허용하는 이중 연결 결정 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 제2 기지국의 채널 상태 정보는
    상기 제2 기지국의 참조 신호 수신 전력 또는 신호대 잡음 간섭비 중 적어도 하나를 포함하는 이중 연결 결정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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