KR20210071872A - 셀룰러로부터 단방향 점-대-다점 네트워크로 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
셀룰러로부터 단방향 점-대-다점 네트워크로 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
트래픽 플로우 분석에 기초하여 셀룰러 코어 네트워크로부터 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로 또는 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로부터 셀룰러 코어 네트워크로 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 시스템은 셀룰러 패킷 코어 (206), BO-PC (302), 및 부하 관리기 (202) 를 포함한다. 셀룰러 패킷 코어 (206) 는 셀룰러 패킷 코어 (206) 및 RAN (412) 을 통해 선택된 데이터를 송신하거나 수신하기 위해 통합된 UE (204) 로 양방향 접속을 제공하기 위해 셀룰러 RAN (412) 을 제어한다. BO-PC (302) 는 브로드캐스트 RAN을 제어한다. 브로드캐스트 RAN은 적어도 하나의 BRH (322) 를 통해 선택된 데이터를 수신하기 위해 통합된 UE (204) 로 단방향 다운링크 경로를 제공하기 위한 적어도 하나의 BRH (322) 를 포함한다.
Description
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2018년 9월 12일 출원되고, 전체 개시가 완전히 본 명세서에 참조로서 인용된, 인도 특허 가출원 번호 제 201841034480 호의 우선권을 주장한다.
본 명세서의 실시예들은 일반적으로 브로드밴드 네트워크에 관련되고, 보다 구체적으로, 트래픽 플로우 분석에 기초하여 셀룰러 코어 네트워크로부터 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템 및 방법에 관련된다.
모바일 데이터 오프로딩 (offloading) 은 원래 셀룰러 네트워크들에 대해 타깃팅된 데이터를 전달하기 위해 상보적인 네트워크 기술들의 사용이다. 오프로딩은 셀룰러 대역들에서 반송되는 데이터의 양을 감소시키고, 다른 사용자들을 위해 대역폭을 비운다. 로컬 셀 수신이 불량할 수도 있는 상황들에서 또한 사용되어, 사용자로 하여금 보다 우수한 접속성으로 교번하는 무선 또는 유선 서비스들을 통해 접속하게 한다.
인터넷 데이터 트래픽의 폭발, 특히 모바일 네트워크들을 통해 이동하는 트래픽의 성장하는 부분으로 인해 오프로딩 솔루션들에 대해 증가하는 수요가 있다. 이는 비디오 및 오디오 스트리밍 애플리케이션들에 대한 브라우저들로부터 보다 고 해상도 스크린들 및 상이한 인터넷 애플리케이션들과 함께 스마트폰 디바이스들에 의해 인에이블되었다. 특정한 문제는 높은 대역폭뿐만 아니라, 레이턴시 (latency) 및 지터 (jitter) 의 관점에서 고 QoS (quality of service) 를 필요로 하는, 계속해서 상승하는 비디오 트래픽의 문제이다. 라이브 스포츠 및 뉴스 이벤트들과 같은 유니캐스트 네트워크들을 통해 스트리밍된 널리 시청된 콘텐트는 셀룰러 네트워크들에서 심각한 혼잡을 유발할 수 있다. OTT (Over The Top) 콘텐트의 출현과 함께, 셀룰러 브로드밴드 서비스들은 사용자들이 종래의 TV들에서 개인의 모바일 디바이스들로 이동한다는 사실로 인해 악화된 주요 과제에 직면한다. Wi-Fi가 현재 선호되는 오프로드 메커니즘이지만, 다운링크는 송신 리소스들 (주파수 대역들 및 시간 슬롯들) 을 위해 업링크와 경쟁하기 때문에 비디오 및 고 QoS 요구 서비스들에 대한 최상의 솔루션은 아니다. 또한, Wi-Fi 네트워크에서 QoS를 유지하는 것은 셀룰러 또는 브로드캐스트 네트워크와 비교할 때 보다 어려워진다. 브로드캐스트 네트워크가 비디오 다운로드를 제공하는 최고의 방법이라는 사실을 인식하고 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 는 "eMBMS (evolved Mobile Broadcast Multicast Service)"를 통합하였다. 이는 명칭이 "Broadcast and Multicast Communication Enablers for Fifth-Generation of Wireless Systems"인 2018년 6월 29일에 공개된 논문 (http://5g-xcast.eu/wp-content/uploads/2019/04/5G-Xcast_D3.1_v1.1_web.pdf) 에 설명되고, 브로드캐스트 표준들의 스펙트럼 효율이 eMBMS와 비교하여 우수하다고 보고하였다.
그러나, eMBMS 서비스는 선형 TV에 대해서만 작동하고 셀룰러 트래픽과 동일한 스펙트럼 리소스들을 공유한다. 따라서, 이는 일반적으로 혼잡 문제를 해결하지 않고, 매우 적은 널리 시청된 콘텐츠에 대해 적은 경감만을 제공한다. 이에 더하여, LTE에서 3GPP로부터 유니캐스트 PHY는 상충하는 QoS 요건들로 인해 비디오 전달에 적당하지 않다. 비디오 트래픽은 보다 우수한 Doppler 관리를 위해 보다 높은 레이턴시를 용인할 수 있다.
대부분의 위치들에서, 원래 TV 송신을 위해 계획된 VHF/UHF (very high frequency/ultra-high frequency) 대역들에서 활용된 것 이하에 놓이는 큰 덩어리의 스펙트럼이 있다. VHF/UHF 주파수들은 특히 조밀한 도시 조건들의 셀룰러 대역들과 비교하여 훨씬 보다 우수한 전파 특성들을 갖는다.
대부분의 지형들에서, 지상파 방송사들은 VHF/UHF 주파수들을 통한 독점적인 권리를 갖는다. 지상파 TV 송신의 성장이 거의 침체되어 있지만, 발전된 디지털 TV 표준들에 통합된 보다 우수한 압축 기술들은 TV 서비스들을 제공하기 위해 방송사들에 의해 요구되는 스펙트럼의 몫이 감소되었다. 이는 VHF/UHF 대역들의 다른 애플리케이션들에 대해 가용한 여분의 대역폭의 상승을 야기하였다.
큰 지형들에 도달하는 연장하는 네트워크는 원격 장소들에 광섬유 링크들을 배치하고 유지하기에 경제적이지 않기 때문에 과제이다. 보통 라이선스되지 않은 스펙트럼을 통한 저비용 점-대-점 무선 링크들은 백하울링에 사용되지만, 이 대역폭은 제약된다. 계층적 백하울 전기통신 네트워크는 보통 노드 각각에서 큐잉으로 인해 QoS를 보장하는 것을 어렵게 하는 복수의 홉들 (hops) 을 필요로 한다. 위성 통신 기반 백하울은 노드 각각으로의 단일 홉을 가질 것이고, 따라서 개선된 QoS를 갖지만 보다 고 비용 및 상대적으로 보다 낮은 대역폭들에 시달린다.
이에 따라, 트래픽 플로우 분석에 기초하여 셀룰러 코어 네트워크로부터 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템 및 방법에 대한 수요가 남아 있다.
전술한 관점에서, 본 명세서의 실시예들은 트래픽 플로우 분석에 기초하여 셀룰러 코어 네트워크로부터 단방향 점-대-다점 (unidirectional point-to-multipoint) 다운링크 네트워크로 또는 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로부터 셀룰러 코어 네트워크로 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템을 제공한다. 시스템은 셀룰러 패킷 코어, BO-PC, 및 부하 관리기를 포함한다. 셀룰러 패킷 코어는 셀룰러 패킷 코어 및 셀룰러 RAN (radio access network) 을 통해 선택된 데이터를 송신 또는 수신하도록 통합된 UE (user equipment) 로 양방향 접속을 제공하기 위한 셀룰러 RAN을 제어한다. BO-PC는 브로드캐스트 RAN을 제어한다. 브로드캐스트 RAN은 적어도 하나의 BRH (Broadcast Radio Head) 를 통해 선택된 데이터를 수신하도록 통합된 UE에 단방향 다운링크 경로를 제공하기 위해 적어도 하나의 BRH를 포함한다. BO-PC는 분석 엔진을 포함한다. 분석 엔진은 (i) 셀룰러 패킷 코어, 또는 (ii) 통합된 UE 중 적어도 하나로부터 트래픽 플로우 데이터를 수집하도록 구성된다. 통합된 UE는 향상된 UE이다. 통합된 UE는 BO-PC를 통해 셀룰러 네트워크로부터의 콘텐츠 또는 단방향 다운링크 경로로부터의 콘텐츠를 수신하도록 구성된다. 적어도 하나의 BRH는 브로드캐스트 RAN으로부터 통합된 UE로 선택된 데이터를 송신하도록 구성된다. 부하 관리기는 통합된 UE에 의해 요구된 서비스의 특징을 모니터링하도록 구성된다. 부하 관리기는 분석 엔진에 의해 수행된 데이터 분석에 기초하여 (i) 셀룰러 네트워크 또는 (ii) 단방향 다운링크 경로 중 적어도 하나를 통해 트래픽 플로우를 제어한다. 분석 엔진은 (i) 셀룰러 패킷 코어, 및 (ii) 셀룰러 RAN 중 적어도 하나로부터 수집된 메트릭들의 세트를 분석한다. 부하 관리기는 분석 엔진에 의해 제공된 입력에 기초하여, 셀룰러 패킷 코어로부터 BO-PC로 또는 BO-PC로부터 셀룰러 패킷 코어로 통합된 UE에 의해 요청된 서비스들을 스위칭한다. 부하 관리기는 분석 엔진에 의해 제안된 분석 결과에 기초하여 (i) 셀룰러 패킷 코어의 다운링크 트래픽으로부터 BO-PC의 단방향 다운링크로 또는 (ii) BO-PC의 단방향 다운링크로부터 셀룰러 패킷 코어의 다운링크 트래픽으로 중 적어도 하나로 선택된 데이터의 송신을 스위칭할지 여부를 결정한다.
일부 실시예들에서, BO-PC는 가입자 (SUBS: Subscriber) 데이터베이스, BO-SC (Broadcast Offload Service Center), 및 BO-GW (Broadcast Offload Gateway) 를 포함한다. 가입자 데이터베이스는 셀룰러 패킷 코어와 통합된 UE 간 트래픽 플로우 데이터로부터 선택된 데이터를 추출하도록 통합된 UE의 고유의 아이덴티티에 의해 결정되는 사용자 정보를 포함한다.
일부 실시예들에서, BO-SC는 BO-SC 제어 하의 모든 BRH들에 대해 단방향 다운링크를 통해 송신될 트래픽 플로우를 스케줄링한다. 일부 실시예들에서, BO-SC는 RoHC (Robust Header Compression), 및 선택된 데이터의 스트림 당 기준으로 데이터 암호화를 수행한다.
일부 실시예들에서, BO-GW는 유니캐스트 링크 또는 멀티캐스트 링크들을 통해 모든 BRH들을 접속하기 위해 레거시 IP 백하울 네트워크에 인터페이싱하도록 구성된다. BO-GW는 IP 백하울 네트워크를 통해 타깃 BRH로 목적지가 정해진 (destined) 헤더 압축된 IP 패킷들을 터널링한다 (tunnel). 일부 실시예들에서, 레거시 IP 백하울 네트워크는 EMS (Element Management System) 로부터 구성된다.
일부 실시예들에서, 레거시 IP 백하울 네트워크는 (i) 셀룰러 기지국들, (ii) 적어도 하나의 BRH, 및 (iii) 위성 중계국 중 적어도 하나를 접속한다.
일부 실시예들에서, 레거시 IP 백하울 네트워크는 브로드캐스트 트래픽에 대한 "L2-VPN (Layer 2 Virtual Private Network)" 서비스 및 유니캐스트 트래픽에 대해 L2 터널 서비스를 제공한다. 일부 실시예들에서, L2 터널들은 BO-GW와 개별 BRH들 사이에 생성되는 반영구 점-대-점 경로들이다.
일부 실시예들에서, 새로운 IP 스트림이 브로드캐스트 네트워크에 부가되면, 적어도 하나의 BRH는 "IGMP (Internet Group Management Protocol)" 요청을 시작한다. 일부 실시예들에서, 레거시 IP 백하울 네트워크는 새로운 IP 스트림을 IGMP 스누핑을 사용하여 L2-VPN 내의 멀티캐스트로 부가한다.
일부 실시예들에서, BO-GW는 L2 터널들 및 VLAN 태그의 어드레스를 룩업하고 (look-up) 적어도 하나의 BRH의 목적지 IP 어드레스에 기초하여 대응하는 L2 터널 또는 L2 VPN으로 프레임을 포워딩한다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 BRH 또는 복수의 BRH들은 SFN (single frequency network) 또는 MFN (multi frequency network) 으로서 동작시킴으로써 브로드캐스트 트래픽을 케이터링하고 (cater) 보충 다운링크 (SDL) 로서 동작시킴으로써 유니캐스트 트래픽을 케이터링한다. 일부 실시예들에서, SFN 또는 MFN 또는 보충 다운링크로부터 변화하는 네트워크 아키텍처는 분석 엔진에 의해 결정되는 조건들의 세트에 기초한다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 BRH는 이웃 셀 정보, 원치 않은 간섭들, 및 셀룰러 네트워크 혼잡을 포함하는 무선 환경을 모니터링하는 RF 스니핑 (sniffing) 기능을 포함한다.
일부 실시예들에서, 시스템은 적어도 하나의 BRH에 대한 백하울 링크로서 기능하는 위성 링크를 포함한다.
일부 실시예들에서, 통합된 UE는 단방향 다운링크 신호를 수신하기 위해 (i) 브로드캐스트 수신기, 또는 (ii) 위성 수신기 중 적어도 하나, 및 일반적인 셀룰러 모뎀 기능을 포함한다.
일부 실시예들에서, 메트릭들의 세트는 (i) 트래픽 플로우 레이트, (ii) 셀룰러 패킷 코어 및 셀룰러 RAN의 혼잡 레벨, (iii) 셀룰러 접속의 쓰루풋, (iv) 패킷 지터, (v) 단방향 다운링크의 채널 점유도, 및 (vi) 미리 결정된 정책 메트릭들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 혼잡 레벨은 (i) 셀룰러 기지국들을 제어하고 모니터링하는 EMS 중 적어도 하나로부터 획득되거나 (ii) 최초 스케줄링 요청과 실제 데이터 전송 사이에 경과된 시간을 측정함으로써 통합된 UE로부터 간접적으로 도출된 셀룰러 기지국의 송신 버퍼 큐들의 사이즈들로부터 추정된다.
일부 실시예들에서, 통합된 UE는 셀룰러 모뎀에서 최초 스케줄링 요청과 실제 데이터 전송 사이에 경과된 시간의 측정들을 수행함으로써 지리적 영역에서 트래픽 세기를 추정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 부하 관리기는 브로드캐스트 스트림들에 대한 "콘텐츠 표"를 생성하고 통합된 UE에서 사용할 수 있게 된다. 일부 실시예들에서, 통합된 UE가 "콘텐츠 표"에서 목표된 콘텐트를 식별하면, 통합된 UE는 목표된 콘텐트를 소비하기 시작하고 셀룰러 업링크를 통해 부하 관리기에 소비된 콘텐트를 통지한다. 일부 실시예들에서, 분석 엔진 및 CDN (Content Distribution Network) 은 소비를 인지하고 소비된 콘텐트의 정보를 데이터베이스에 부가한다.
일부 실시예들에서, 통합된 UE는 셀룰러 신호들을 모니터링하는 SDR 수신기를 포함한다. 일부 실시예들에서, 미리 결정된 데이터의 청크 (chunk) 를 송신하기 위한 스케줄링 요청의 주파수, 및 셀룰러 다운링크 신호 요청에 대한 NACK (negative acknowledgements) 의 주파수를 검출함으로써 셀룰러 네트워크의 네트워크 혼잡이 간파된다. 일부 실시예들에서, 네트워크 혼잡 정보는 분석 엔진으로 통신된다.
일부 실시예들에서, BO-PC는 단방향 다운링크가 유니캐스트 트래픽에 대해 사용될 때 핸드오프 메커니즘을 제공하기 위해 통합된 UE의 위치 정보를 획득하기 위해 GMLC (Gateway Mobile Location Centre) 와 인터페이싱한다.
일부 실시예들에서, 분석 엔진은 무선 환경 데이터베이스를 포함한다. 일부 실시예들에서, 무선 환경 데이터베이스는 지리적 위치, 위도, 경도, 및 다양한 RF (radio frequency) 파라미터들에 대한 데이터를 포함한다. 일부 실시예들에서, 다양한 RF 파라미터들은 기준 신호 레벨들, 노이즈 및 간섭 레벨들, 미리 결정된 위치들에서 커버리지 및 서비스 품질을 정량화하는 트래픽 패턴들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 분석 엔진은 트래픽 플로우 데이터에 대한 트래픽 패턴 분석을 수행하고 단방향 다운링크 또는 셀룰러 네트워크를 통해 전송되기 적합한 트래픽을 결정한다.
일부 실시예들에서, 분석 엔진은 유니캐스트 전달 모드 또는 멀티캐스트 전달 모드 또는 브로드캐스트 전달 모드로서 단방향 다운링크를 통해 전송될 콘텐츠 및 스트림들을 선택한다.
일부 실시예들에서, 부하 관리기는 다수의 동적 쓰레드들을 포함하고, 부하 관리기는, (i) 사용자 세션들을 폴하고 (poll) 사용자 세션이 새로운 사용자 세션인지 또는 기존 사용자 세션인지 여부를 결정하기 위해 사용자 세션 각각을 분석하고, (ii) 적어도 하나의 통합된 UE로부터 발신하는 새로운 사용자 세션의 부가에 대한 쓰레드를 생성하고, (iii) 기존 사용자 세션이 종료되었는지 여부를 결정하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 기존 사용자 세션이 종료되면, 컴퓨팅 및 저장 리소스들을 비우도록 (free up) 종료된 사용자 세션들에 대응하는 쓰레드들을 지운다 (kill).
일부 실시예들에서, 부하 관리기는 (i) 세션에 대한 쓰레드를 생성하고, (ii) 다운링크에 접속하는데 최고의 수단을 결정하도록 분석 엔진에 쿼리하고, (iii) 트래픽이 셀룰러 또는 단방향 다운링크에 대해 스케줄링되는지 결정하고, (iv) 셀룰러 네트워크에서 레이턴시 및 지터를 측정하도록 RTP 타임스탬프들의 심층 검사를 수행하고, 그리고 (v) 브로드캐스트 또는 유니캐스트를 위해 BO-SC를 구성하고 단방향 다운링크로의 스위칭 오버를 시작한다. 일부 실시예들에서, 부하 관리기는 세션 특정 쓰레드에 대한 통합된 UE의 위치를 쿼리한다.
일부 실시예들에서, 부하 관리기는 콘텐트를 풀링 (pull) 또는 푸시 (push) 하기 위해 CDN (Content Distribution Network 또는 Content Delivery Network) 과 상호작용한다.
일부 실시예들에서, BO-PC는 2G 네트워크, 3G 네트워크, WiFi 네트워크, 4G 네트워크, 및 5G 네트워크의 일부이다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 BRH는 인구 통계 분포에 기초하여 SFN으로부터 MFN (multiple frequency network) 으로 또는 MFN으로부터 SFN으로 동적으로 스위칭한다.
일부 실시예들에서, 부하 관리기 및 분석 엔진에 의해 결정된 판단에 기초하여, 제 1 영역의 적어도 하나의 BRH는 SFN 또는 MFN 모드에서 동작하도록 구성되고 그리고 제 2 영역의 적어도 하나의 BRH는 유니캐스트 모드에서 동시에 동작하도록 구성된다.
일 양태에서, 트래픽 플로우 분석에 기초하여 셀룰러 코어 네트워크로부터 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로 또는 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로부터 셀룰러 코어 네트워크로 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 (a) 셀룰러 패킷 코어 및 셀룰러 RAN에 의해, 셀룰러 패킷 코어 및 셀룰러 RAN을 통해 선택된 데이터를 송신 또는 수신하기 위해 통합된 UE로 양방향 접속을 제공하는 단계, (b) BO-PC 및 브로드캐스트 RAN에 의해, 적어도 하나의 BRH를 통해 선택된 데이터를 수신하기 위해 통합된 UE로 단방향 경로를 제공하는 단계, (c) 부하 관리기를 사용하여, 통합된 UE에 의해 요청된 서비스의 특징을 모니터링하는 단계, (d) 부하 관리기를 사용하여, 분석 엔진에 의해 수행된 데이터 분석에 기초하여 (i) 셀룰러 네트워크 또는 (ii) 단방향 다운링크 경로 중 적어도 하나를 통해 트래픽 플로우를 제어하는 단계, (e) 분석 엔진을 사용하여, (i) 셀룰러 패킷 코어, 또는 (ii) 셀룰러 RAN 중 적어도 하나로부터 수집된 메트릭들의 세트를 분석하는 단계, 및 (f) 부하 관리기에 의해, 분석 엔진에 의해 제공된 입력에 기초하여, 통합된 UE에 의해 요청된 서비스들을 셀룰러 패킷 코어로부터 BO-PC로 또는 BO-PC로부터 셀룰러 패킷 코어로 스위칭하는 단계를 포함한다. BO-PC는 분석 엔진을 포함한다. 분석 엔진은 (i) 셀룰러 패킷 코어, 또는 (ii) 통합된 UE 중 적어도 하나로부터 트래픽 플로우 데이터를 수집하도록 구성된다. 통합된 UE는 BO-PC를 통해 셀룰러 네트워크로부터의 콘텐츠 또는 단방향 다운링크 경로로부터의 콘텐츠를 수신하도록 구성되는 향상된 UE이다.
적어도 하나의 BRH는 브로드캐스트 RAN으로부터 통합된 UE으로 선택된 데이터를 송신하도록 구성된다. 부하 관리기는 분석 엔진에 의해 제안된 분석 결과에 기초하여, (i) 셀룰러 패킷 코어 의 다운링크 트래픽으로부터 BO-PC의 단방향 다운링크로 또는 (ii) BO-PC의 단방향 다운링크로부터 셀룰러 패킷 코어 의 다운링크 트래픽으로 중 적어도 하나로 선택된 데이터의 송신으로 스위칭할지 여부를 결정한다.
일부 실시예들에서, 방법은 단방향 다운링크가 유니캐스트 트래픽에 대해 사용될 때 핸드오프 메커니즘을 제공하기 위해 통합된 UE의 위치 정보를 획득하도록 BO-PC와 GMLC (Gateway Mobile Location Centre) 를 인터페이싱하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법은 (i) 셀룰러 기지국들을 제어 및 모니터링하는 EMS 중 적어도 하나로부터 획득되거나 (ii) 최초 스케줄링 요청과 실제 데이터 전송 사이에 경과된 시간을 측정함으로써 통합된 UE로부터 간접적으로 추론되는 셀룰러 기지국에서 송신 버퍼 큐들의 사이즈들로부터 혼잡 레벨을 추정하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 실시예들의 이들 및 다른 양태들은 이하의 기술 및 첨부된 도면들과 함께 고려될 때 보다 잘 인식되고 이해될 것이다. 그러나, 바람직한 실시예들 및 이들의 다수의 구체적인 상세들을 나타내는 이하의 기술들은 제한이 아닌 예로서 주어졌다는 것이 이해되어야 한다. 많은 변화들 및 수정들이 본 명세서의 실시예들의 범위 내에서 이들의 정신을 벗어나지 않고 이루어질 수도 있고, 본 명세서의 실시예들은 모든 이러한 수정들을 포함한다.
본 명세서의 실시예들은 도면들을 참조하여 이하의 상세한 기술로부터 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 기존 셀룰러 네트워크 상의 오버레이 (overlay) 로서 VHF/UHF 디지털 지상파 네트워크를 예시한다.
도 2는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 코어 네트워크에 의해 어드레싱된 서비스를 예시하는 블록도이다.
도 3은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 코어 네트워크를 예시하는 블록도이다.
도 4a는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 "BO-PC"의 다양한 엘리먼트들과 4G 네트워크를 위한 3GPP에 통합된 기존 셀룰러 "EPC (Enhanced Packet Core)" 사이의 상호작용을 예시하는 블록도이다.
도 4b는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 BO-PC의 다양한 엘리먼트들과 2G/3G 코어 네트워크 사이의 상호작용을 예시하는 블록도이다.
도 4c는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 BO-PC의 다양한 엘리먼트들과 공용 Wi-Fi 네트워크 사이의 상호작용을 예시하는 블록도이다.
도 4d는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 (도 4a에 도시된 바와 같은) EPC 및 BO-PC 모두의 엘리먼트들을 조합하는 향후 5G 네트워크를 위한 코어 네트워크 구현예를 예시하는 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 부하 관리기의 동작을 예시하는 플로우차트들이다.
도 6은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 "BO-SC" "BO-GW" 백하울 네트워크와 적어도 하나의 "BRH" 사이의 상호작용을 예시한다.
도 7은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 UE, 부하 관리기, BO-SC, BO-GW 및 적어도 하나의 BRH 사이의 데이터 트래픽을 예시하는 상호작용도이다.
도 8은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 연관된 안테나와 함께 셀 사이트 라우터, 셀룰러 기지국 및 적어도 하나의 BRH를 통합하는 송신탑 사이트를 예시하는 블록도이다.
도 9는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 적어도 하나의 BRH의 블록도이다.
도 10은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 BO-GW, 백하울 네트워크와 적어도 하나의 BRH 사이에 분배된 논리적 "L2 (layer 2)"스위치를 예시한다.
도 11은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 네트워크를 활용하는 통합된 UE를 예시하는 블록도이다.
도 12는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 UE에서 실행되는 프로토콜 스택을 예시한다.
도 13은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 코어 네트워크에 통합된 UE의 온-보딩 프로세스를 위한 방법을 예시하는 플로우차트이다.
도 14는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 트래픽 플로우 분석에 기초하여 셀룰러 코어 네트워크로부터 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 1은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 기존 셀룰러 네트워크 상의 오버레이 (overlay) 로서 VHF/UHF 디지털 지상파 네트워크를 예시한다.
도 2는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 코어 네트워크에 의해 어드레싱된 서비스를 예시하는 블록도이다.
도 3은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 코어 네트워크를 예시하는 블록도이다.
도 4a는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 "BO-PC"의 다양한 엘리먼트들과 4G 네트워크를 위한 3GPP에 통합된 기존 셀룰러 "EPC (Enhanced Packet Core)" 사이의 상호작용을 예시하는 블록도이다.
도 4b는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 BO-PC의 다양한 엘리먼트들과 2G/3G 코어 네트워크 사이의 상호작용을 예시하는 블록도이다.
도 4c는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 BO-PC의 다양한 엘리먼트들과 공용 Wi-Fi 네트워크 사이의 상호작용을 예시하는 블록도이다.
도 4d는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 (도 4a에 도시된 바와 같은) EPC 및 BO-PC 모두의 엘리먼트들을 조합하는 향후 5G 네트워크를 위한 코어 네트워크 구현예를 예시하는 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 부하 관리기의 동작을 예시하는 플로우차트들이다.
도 6은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 "BO-SC" "BO-GW" 백하울 네트워크와 적어도 하나의 "BRH" 사이의 상호작용을 예시한다.
도 7은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 UE, 부하 관리기, BO-SC, BO-GW 및 적어도 하나의 BRH 사이의 데이터 트래픽을 예시하는 상호작용도이다.
도 8은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 연관된 안테나와 함께 셀 사이트 라우터, 셀룰러 기지국 및 적어도 하나의 BRH를 통합하는 송신탑 사이트를 예시하는 블록도이다.
도 9는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 적어도 하나의 BRH의 블록도이다.
도 10은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 BO-GW, 백하울 네트워크와 적어도 하나의 BRH 사이에 분배된 논리적 "L2 (layer 2)"스위치를 예시한다.
도 11은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 네트워크를 활용하는 통합된 UE를 예시하는 블록도이다.
도 12는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 UE에서 실행되는 프로토콜 스택을 예시한다.
도 13은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 코어 네트워크에 통합된 UE의 온-보딩 프로세스를 위한 방법을 예시하는 플로우차트이다.
도 14는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 트래픽 플로우 분석에 기초하여 셀룰러 코어 네트워크로부터 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
본 명세서의 실시예들 및 이들의 다양한 특징들 및 유리한 상세들은 첨부된 도면들에 예시되고 이하의 기술에 상술된 비제한적인 실시예들을 참조하여 보다 완전히 설명된다. 공지의 컴포넌트들 및 프로세싱 기법들의 기술들은 본 명세서의 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 생략된다. 본 명세서에 사용된 예들은 단순히 본 명세서의 실시예들이 실시될 수도 있는 방식들의 이해를 용이하게 하고 또한 당업자로 하여금 본 명세서의 실시예들을 실시할 수 있게 하도록 의도된다. 이에 따라, 예들은 본 명세서의 실시예들의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
언급된 바와 같이, 브로드캐스트 트래픽 및 유니캐스트 트래픽을 핸들링하는 메커니즘을 통합하는 것에 더하여, 향상된 용량 및 커버리지를 위해 셀룰러 또는 공용 Wi-Fi 네트워크로 단방향 점 대 다점 채널 또는 채널들을 통합하기 위한 시스템 및 방법에 대한 수요가 남아 있다. 본 명세서의 실시예들은 코어 네트워크로부터, 광범위한 QoS 클래스들의 셀룰러 네트워크 트래픽을 오프로딩하기 위해 브로드캐스트 네트워크 및 유니캐스트 네트워크로 동적으로 파티셔닝될 수 있는, 사용자 단말을 향해 지향된 단방향 점 대 다점 통신 링크를 사용함으로써 이를 달성한다. 브로드캐스트 네트워크의 경우에, 공통 콘텐트가 SFN의 개념의 장점을 취하는 시간 정렬된 방식으로 모든 BRH들에 의해 송신되는 한편, 유니캐스트의 경우에, 데이터는 선택된 수의 BRH들에 의해 송신된다. SFN 기반 브로드캐스트 네트워크는 지상파 선형 TV의 분배를 위해 매우 적합하다. SFN 네트워크의 고 SINR (Signal to Interference Noise Ratio) 은 고 데이터 레이트 스트림들을 전송할 수 있는 보다 높은 변조 및 코딩의 사용을 가능하게 한다.
셀 경계들에서 유니캐스트 신호들의 수신을 개선하기 위해, 동일한 콘텐츠는 UE에 매우 근접한 BRH들에 의해 동시에 송신될 수 있다. 따라서, UE 수신기는 간섭하는 대신 강화하는 것으로 신호들을 볼 것이다. 모바일 사용자 (UE) 로의 유니캐스트를 지원하기 위해 완전한 모빌리티 (mobility) 가 셀룰러 네트워크들에서와 유사하게 제공된다. 이는 사용자가 상이한 셀들을 가로질러 이동할 때 핸드오프 메커니즘을 수반한다. 이제 도면들, 보다 구체적으로 유사한 참조 번호들이 도면들 전반에서 일관되게 대응하는 피처들을 표기하는, 도 1 내지 도 14를 참조하면, 바람직한 실시예들이 도시된다.
도 1은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 기존 셀룰러 네트워크 상의 오버레이 (overlay) 로서 VHF/UHF 디지털 지상파 네트워크 (100) 를 예시한다. VHF/UHF 디지털 지상파 네트워크 (100) 는 셀룰러 네트워크와 유사한 방식으로 배치된 다수의 LPLT (Low Power Low tower) 송신탑들과 함께 HPHT (High-Power High tower) 또는 LPLT 또는 MPMT (Medium-Power Medium tower) 송신기의 조합을 포함한다. 도 1은 브로드캐스트 서비스들 및 유니캐스트 서비스들 중 적어도 하나를 서비스할 수 있는, VHF/UHF 범위 내에서 동작하는 단방향 다운링크 네트워크를 위한 송신탑들을 도시한다. 일부 실시예들에서, 오프로드 송신탑들은 커버될 지형 및 목표된 커버리지에 기초하여 HPHT, LPLT 또는 MPMT와 같은 하나 이상의 구성들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 단방향 다운링크 송신탑은 셀룰러 네트워크의 단일 또는 복수의 셀들에 걸쳐 연장하는 커버리지를 가질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 단방향 다운링크 송신기를 위한 네트워크 플래닝 (planning) 은 업링크 경로의 링크 버짓에 의해 제약되지 않기 때문에 종래의 셀룰러 플래닝과 상이하다. VHF/UHF 디지털 지상파 네트워크 (100) 는 실내 송신기들와 같은 매우 저 전력 소형 셀을 포함하는 일반적인 송신 인프라스트럭처로 케이터링한다. 브로드캐스트 애플리케이션 동안, 동일한 콘텐트가 적합한 변조 스킴들, 예를 들어, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 을 사용하여 시간 정렬된 방식으로 송신된다. 일부 실시예들에서, UE에서 수신된 "심볼들"은 SFN을 생성하는 송신탑들로부터 모든 송신들의 오버랩이다. 송신탑들로부터 모든 송신들의 오버랩으로 인해, 신호의 "SINR"은 일관되게 단방향 다운링크 네트워크에 걸쳐 목표된 문턱 값보다 클 수도 있다. 송신탑들로부터 모든 송신들의 오버랩은 셀룰러 네트워크들에 반대되고, 주파수 재사용 계수가 1일 때 셀 에지에서 SINR이 상당히 열화된다. SINR의 목표된 문턱 값은 SFN에 걸쳐 최소 목표된 데이터 쓰루풋을 보장하는 값에 도달한다.
브로드캐스트와 유사하게, 유니캐스트 트래픽은 단방향 다운링크 네트워크로 오프로딩된다. 일부 실시예들에서, SFN은 유니캐스트 오프로드의 경우 제한된 이점을 포함한다. 이러한 경우들에서, 유니캐스트 오프로드 데이터를 반송하기 위해 사용된 가장 잘 맞는 BRH들은 다른 BRH들에 의한 대역폭의 재사용을 가능하게 하도록 신호를 송신할 수도 있다. 유니캐스트 오프로드에서, 신호가 유사한 강도들의 BRH들로부터 수신되는 영역에 UE가 위치될 때, 동일한 콘텐트가 모두로부터 동시에 송신되고, 이는 주파수 재사용을 약간 희생하여 커버리지를 개선하고 간섭을 완화시킨다. 보다 일반적으로, 단방향 다운링크 네트워크는 코디네이팅된 (coordinated) 다운링크가 BRH들의 풀을 수반하여 구현되는, 복수의 클러스터들로 파티셔닝된다.
앞서 기술된 오버레이 메커니즘이 VHF/UHF 주파수 범위에서 동작하지만, 단방향 다운링크 네트워크 개념은 임의의 주파수 대역 또는 스펙트럼으로 확장가능하고, 임의의 향후 브로드캐스트 기술들과 함께 작동할 수 있다.
도 2는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 코어 네트워크에 의해 어드레싱된 서비스를 예시하는 블록도 (200) 이다. 블록도 (200) 는 부하 관리기 (202), 통합된 UE (204), 셀룰러 패킷 코어 (206) 및 BO-PC (208) 를 포함한다. 일부 실시예들에서, 부하 관리기 (202) 는 통합된 UE (204) 를 위한 프록시 서버로서 기능한다. 일부 실시예들에서, 통합된 UE (204) 상에 생성된 세션 각각은 부하 관리기 (202) 에서 개재하여 종료될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 부하 관리기 (202) 는 의도된 호스트와 함께 원래 세션에 대응하는 또 다른 세션을 생성한다. 부하 관리기 (202) 는 요청된 서비스의 특징 및 BO-PC (208) 및 셀룰러 패킷 코어 (206) 의 단방향 다운링크의 혼잡 레벨에 기초하여 (i) 단방향 경로 또는 (ii) 양방향 경로 중 적어도 하나로 서비스를 스위칭할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 통합된 UE (204) 에서 스위칭 동작은 사용자 또는 클라이언트에 의해 이루어진다. 일부 실시예들에서, 스위칭 동작은 데이터 경로에 임베딩된 채널을 통해 부하 관리기 (202) 에 의해 제어될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 통합된 UE (204) 는 단방향 다운링크 신호를 수신하기 위해 (i) 브로드캐스트 수신기 또는 (ii) 위성 수신기 중 적어도 하나를 포함한다. 통합된 UE (204) 는 일반적인 셀룰러 모뎀 기능성을 포함한다.
도 3은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 코어 네트워크를 예시하는 블록도 (300) 이다. 통합된 코어 네트워크는 "BO-PC (302) 및 셀룰러 패킷 코어 (206) 를 포함한다. 일부 실시예들에서, 통합된 코어 네트워크 (300) 는 기존 엘리먼트들 (306) 의 그룹을 포함한다. 기존 엘리먼트들 (306) 의 그룹은 CDN (Content Delivery Network) (308), WWW (World Wide Web) (310), 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 및 셀룰러 패킷 코어 (206) 를 포함한다. 통합된 코어 네트워크 (300) 는 위성 지상국 (304), 셀룰러 기지국 (318), 제 2 셀룰러 기지국 (320) 및 적어도 하나의 BRH (322) 를 사용하여 (i) 통합된 셀룰러 DTT UE (314) 또는 (ii) 통합된 셀룰러/위성 UE (316) 중 적어도 하나로 서비스들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 는 적어도 하나의 BRH (322) 로의 접속을 위해 재사용된다. BO-PC (302) 는 UHF/VHF 기반 "DTT (Digital Terrestrial Transmission)" 및 위성 기반 단방향 다운링크를 서비스한다. 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 는 DTT 기반 단방향 다운링크에 대해 제 2 셀룰러 기지국 (320) 과 병치된 적어도 하나의 BRH (322) 로 (i) 오프로딩된 트래픽, (ii) 브로드캐스트 및 (iii) 유니캐스트 를 전달하도록 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 는 (i) 셀룰러 기지국들, (ii) 적어도 하나의 BRH (322), 및 (iii) 위성 중계국 중 적어도 하나를 지원한다. 일부 실시예들에서, 위성 링크는 적어도 하나의 BRH (322) 에 대한 백하울 링크로서 작동한다. 일부 실시예들에서, 위성 링크는 지상파 단방향 다운링크를 위한 브로드캐스트 RAN을 형성한다. 일부 실시예들에서, 셀룰러 접속은 위치들이 불량한 백하울을 가지면 저 쓰루풋을 가질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 위성 다운링크가 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 를 바이패스하고 콘텐트 예를 들어, 다채로운 비디오를 어떠한 동작도 사용자에 의해 시작되지 않고 통합된 셀룰러/위성 UE (316) 로 직접 전달하도록 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이 태스크는 BO-PC (302) 만으로 이루어진다. 일부 실시예들에서, 임의의 홈 네트워크는 개인 디바이스들로 콘텐트를 더 분배한다. 일부 실시예들에서, 제한 없이, 개인 디바이스들은 모바일 폰, PDA (Personal Digital Assistant), 태블릿, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑일 수도 있다.
셀룰러 패킷 코어 (206) 는 데이터를 송신하거나 수신하도록 통합된 UE로 양방향 접속을 제공하기 위해 셀룰러 RAN을 제어한다. BO-PC (302) 는 브로드캐스트 RAN을 제어한다. 브로드캐스트 RAN은 적어도 하나의 BRH (322) 를 통해 선택된 데이터를 수신하도록 통합된 UE로 단방향 다운링크 경로를 제공하기 위해 적어도 하나의 BRH (322) 를 포함한다. BO-PC (302) 는 (i) 셀룰러 패킷 코어 (206), 또는 (ii) 통합된 UE 중 적어도 하나로부터 트래픽 플로우 데이터를 수집하도록 구성되는 분석 엔진을 포함한다. 일부 실시예들에서, BO-PC (302) 는 2G 네트워크, 3G 네트워크, Wi-Fi 네트워크, 4G 네트워크, 및 5G 네트워크의 일부이다.
분석 엔진은 트래픽 플로우 데이터에 대해 트래픽 패턴 분석을 수행하고 트래픽 플로우를 결정하고 단방향 다운링크 또는 셀룰러 네트워크를 통해 전송되기 적합한 트래픽 플로우를 결정한다. 일부 실시예들에서, 분석 엔진은 단방향 다운링크 경로의 일부로서 보충 다운링크 (SDL) 채널을 사용하여 실내 사용자들을 위한 유니캐스트 파이프를 통해 전송될 콘텐츠 및 스트림들을 선택한다.
도 4a는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 "BO-PC (302)"의 다양한 엘리먼트들과 4G 네트워크를 위한 3GPP에 통합된 기존 셀룰러 "EPC (Enhanced Packet Core)" 사이의 상호작용을 예시하는 블록도이다. 부하 관리기 (202) 는 (4G 네트워크의) 레거시 EPC의 "P-GW (Packet Gateway)"와 외부 세계 사이에 위치된다. BO-PC (302) 는 부하 관리기 (202), 가입자 데이터베이스 (402), BO-SC (Broadcast/Offload Service Center) (404), BO-GW (Broadcast/Offload Gateway) (406) 및 분석 엔진 (408) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 4G 네트워크는 레거시 "GMLC (Gateway Mobile Location Centre)" 및 BO-PC (302) 의 일부인 분석 엔진 (408) 과의 제어 링크들을 포함할 수도 있다. BO-PC (302) 는 단방향 다운링크가 유니캐스트 트래픽을 위해 사용될 때 핸드오프 메커니즘을 제공하도록 통합된 UE (204) 의 위치 정보를 획득하기 위해 GMLC (Gateway Mobile Location Centre) 와 인터페이싱한다.
가입자 데이터베이스 (402) 는 셀룰러 패킷 코어 (206) 와 통합된 UE (204) 사이에서 트래픽 플로우 데이터로부터 선택된 데이터를 추출하기 위해 통합된 UE (204) 의 고유한 아이덴티티에 의해 결정되는 사용자 정보를 포함한다. BO-SC (404) 는 BO-SC (404) 제어 하에서 모든 BRH에 대해 단방향 다운링크를 통해 송신되도록 트래픽 플로우를 스케줄링한다. BO-SC (404) 는 또한 RoHC, 및 선택된 데이터의 스트림 당 기준으로 데이터 암호화를 수행한다.
일부 실시예들에서, BO-GW (406) 는 유니캐스트 링크 또는 멀티캐스트 링크들을 통해 모든 BRH들을 접속하기 위해 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 에 인터페이싱하도록 구성된다. BO-GW (406) 는 타깃 BRH로 목적지로 정해진 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 를 통해 헤더 압축된 IP 패킷들을 터널링한다. 일부 실시예들에서, 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 는 EMS로부터 구성된다. 일부 실시예들에서, BO-GW (406) 는 OSI 프로토콜 스택의 하위 계층들 상에서 동작하고, 송신 시퀀스에 따라 패킷들을 시퀀싱하고, 유니캐스트 및 브로드캐스트 트래픽을 분리하고 이들을 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 로 전송한다.
분석 엔진 (408) 은 (i) 셀룰러 패킷 코어 (206), 또는 (ii) 통합된 UE (204) 중 적어도 하나로부터 트래픽 플로우 데이터를 수집하도록 구성된다. 통합된 UE (204) 는 셀룰러 네트워크로부터 콘텐츠 및 BO-PC (302) 를 통해 단방향 다운링크 경로로부터 콘텐츠를 수신하도록 구성되는 향상된 UE이다. 일부 실시예들에서, 분석 엔진 (408) 은 (i) "EMS" 또는 (ii) "SON (Self- Optimizing Network)" 중 적어도 하나를 통해 셀룰러 네트워크에서, 통합된 UE (204) 에 의해 보고되는 트래픽 데이터를 수집하고 부하 관리기 (202) 는 이를 통한 모든 플로우를 각각 모니터링한다. 일부 실시예들에서, 분석 엔진 (408) 은 위도 및 경도 및 다양한 RF (radio frequency) 파라미터들, 예를 들어, 추정된 신호 강도들, SINR, 하루 중 시각에 기초한 용량 활용, 등을 포함하는 지리적 데이터베이스를 포함한다. 다양한 RF 파라미터들은 주어진 위치의 QoS 및 커버리지를 정량화하는, 기준 신호 레벨들, 노이즈 및 간섭 레벨들, 트래픽 패턴들을 포함한다. 트래픽 플로우 데이터에 대한 트래픽 패턴 분석과 함께 지리적 데이터베이스는 단방향 다운링크를 통해 전송되기 적합한 트래픽 플로우를 결정한다. 일부 실시예들에서, 분석 엔진 (408) 은 무선 환경 데이터베이스를 포함한다. 무선 환경 데이터베이스는 지리적 위치에 대한 데이터, 위도, 경도, 및 다양한 RF 파라미터들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 다양한 RF 파라미터들은 주어진 위치들에서 커버리지 및 QoS를 정량화하는, 기준 신호 레벨들, 노이즈 및 간섭 레벨들, 트래픽 패턴들을 포함한다.
적어도 하나의 BRH (322) 는 브로드캐스트 RAN으로부터 통합된 UE (204) 로 선택된 데이터를 송신하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 BRH (322) 는 SFN으로부터 MFN으로 또는 MFN으로부터 SFN으로 동적으로 스위칭한다. 일부 실시예들에서, 동적 스위칭은 인구 통계 분포에 기초한다. 일부 실시예들에서, 제 1 영역의 적어도 하나의 BRH (322) 는 SFN 또는 MFN 모드에서 동작하도록 구성되고 그리고 제 2 영역의 적어도 하나의 BRH (322) 는 부하 관리기 (202) 및 분석 엔진 (408) 에 의해 결정된 판단에 기초하여, 유니캐스트 모드에서 동시에 동작하도록 구성된다.
부하 관리기 (202) 는 통합된 UE (204) 에 의해 요청된 서비스의 특징을 모니터링하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 부하 관리기 (202) 는 분석 엔진 (408) 에 의해 수행된 데이터 분석에 기초하여 (i) 셀룰러 네트워크 또는 (ii) 단방향 다운링크 경로 중 적어도 하나를 통해 트래픽 플로우를 제어한다. 분석 엔진 (408) 은 (i) 셀룰러 패킷 코어 (206) 및 (ii) 셀룰러 RAN (412) 중 적어도 하나로부터 수집된 메트릭들의 세트이다. 일부 실시예들에서, 메트릭들의 세트는 (i) 트래픽 플로우 데이터, (ii) 셀룰러 패킷 코어 (206) 및 셀룰러 RAN (412) 의 혼잡 레벨, (iii) 셀룰러 접속의 쓰루풋, (iv) 패킷 지터, (v) 단방향 다운링크의 채널 점유도, 및 (vi) 미리 결정된 정책 메트릭들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 부하 관리기 (202) 내부에서 패킷 지터 측정값은 네트워크 혼잡을 간파할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 혼잡 레벨은 첫번째 스케줄링 요청과 실제 데이터 전송 사이의 경과 시간을 측정함으로써 적어도 하나의 (i) 셀룰러 기지국들을 제어 및 모니터링하는 EMS로부터 획득되거나 (ii) 통합된 UE (204) 로부터 간접적으로 추론되는 셀룰러 기지국에서 송신 버퍼 큐들의 사이즈들로부터 추정된다. 일부 실시예들에서, 통합된 UE (204) 는 셀룰러 모뎀에서 첫번째 스케줄링 요청과 실제 데이터 전송 사이의 경과 시간의 측정들을 수행함으로써 지리적 영역에서 트래픽 세기를 추정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 부하 관리기 (202) 는 브로드캐스트 스트림들을 위한 "콘텐츠의 표"를 생성하고 통합된 UE (204) 로 가용하게 한다. 통합된 UE (204) 는 "콘텐츠의 표"에서 목표된 콘텐트를 식별하고, 통합된 UE (204) 는 목표된 콘텐트를 소비하기 시작하고 셀룰러 업링크를 통해 소비된 콘텐트를 부하 관리기 (202) 에 통지한다. 일부 실시예들에서, 분석 엔진 (408) 및 CDN은 소비를 인식하게 되고 소비된 콘텐트의 정보를 데이터베이스에 부가한다.
일부 실시예들에서, 부하 관리기 (202) 는 (i) 지상파 TV 신호 또는 (ii) 위성 TV 신호 중 적어도 하나를 수신하고 지상파 TV 신호 또는 위성 TV 신호를 IP 패킷들로 변환하는 브로드캐스트 수신기에 인터페이싱할 수도 있다. IP 패킷들은 단방향 다운링크 네트워크를 사용하여 통합된 셀룰러/DTT UE (314) 또는 통합된 셀룰러/위성 UE (316) 의 예들과 같이, 임의의 통합된 사용자 장비로 전달된다. 따라서 일반적인 의미의 (도 3에 도시된) CDN 서비스들은 최적화되는 TV CDN 서비스를 포함하고 부하 관리기 (202) 로 실시간 라이브 TV 전달을 구축하는 것으로 간주된다.
부하 관리기 (202) 는 분석 엔진 (408) 에 의해 제공된 입력에 기초하여 셀룰러 패킷 코어 (206) 로부터 BO-PC (302) 로 또는 BO-PC (302) 로부터 셀룰러 패킷 코어 (206) 로 통합된 UE (204) 에 의해 요청된 서비스들을 스위칭한다.
부하 관리기 (202) 는 분석 엔진 (408) 에 의해 제안된 분석 결과에 기초하여 (i) 셀룰러 패킷 코어 (206) 의 다운링크 트래픽으로부터 BO-PC (302) 의 단방향 다운링크로 또는 (ii) BO-PC (302) 의 단방향 다운링크로부터 셀룰러 패킷 코어 (206) 의 다운링크 트래픽으로 중 적어도 하나로 선택된 데이터의 송신을 스위칭할지 여부를 결정한다. 일부 실시예들에서, 분석 엔진 (408) 은 유니캐스트 전달 모드 또는 멀티캐스트 전달 모드 또는 브로드캐스트 전달 모드로서 단방향 다운링크를 통해 전송될 콘텐츠 및 스트림들을 선택한다.
도 4b는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 BO-PC (302) 의 다양한 엘리먼트들과 2G/3G 코어 네트워크 사이의 상호작용을 예시하는 블록도이다. BO-PC (302) 는 부하 관리기 (202), 가입자 데이터베이스 (402), BO-SC (404), BO-GW (406) 및 분석 엔진 (408) 을 포함한다. 2G 코어 네트워크를 위한 RAN (412) 은 기지국 제어기 (BSC) 및 다수의 기지국들 (BTS) 을 포함할 수도 있다. 3G 코어 네트워크를 위한 RAN (412) 는 RNC (Radio Network Controller) 및 하나 이상의 NodeB들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 BRH (322) 는 여전히 4G 코어 네트워크를 위한 RAN (412) 의 일부이다. 이들 컴포넌트들의 기능들은 상기 설명되었다.
도 4c는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 BO-PC (302) 의 다양한 엘리먼트들과 공용 Wi-Fi 네트워크 사이의 상호작용을 예시하는 블록도이다. BO-PC (302) 는 부하 관리기 (202), 가입자 데이터베이스 (402), BO-SC (Broadcast/Offload Service Center) (404), BO-GW (Broadcast/Offload Gateway) (406), 분석 엔진 (408) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, Wi-Fi 액세스 지점의 커버리지가 작으면, 서비스 중인 액세스 지점 식별자는 통합된 UE (204) 에 서비스하기 위해 가장 적합한 BRH들의 선택을 인에이블하도록 통합된 UE (204) 의 위치를 제공한다. 일부 실시예들에서, Wi-Fi 액세스 지점들의 클러스터로서 기능하는 WLC (Wireless LAN controller) 는 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 를 통해 접속된다. 일부 실시예들에서, Wi-Fi 사용자들은 AAA (Authorization Authentication and Accounting) 서버를 사용하여 인증된다. 일부 실시예들에서, DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 및 DNS (Domain Name System) 는 (i) 통합된 UE (204) 로 IP 어드레스의 할당 및 (ii) 웹사이트의 IP 어드레스의 쿼리를 위해 IP 액세스를 위한 표준 컴포넌트이다. 이들 컴포넌트들의 기능들은 상기 설명되었다.
도 4d는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 (도 4a에 도시된 바와 같은) EPC 및 BO-PC (302) 모두의 엘리먼트들을 조합하는 향후 5G 네트워크를 위한 코어 네트워크 구현예를 예시하는 블록도이다. BO-PC (302) 는 3GPP TS 23.501에서 규정된 바와 같이, 3GPP 규정된 엘리먼트들, 예를 들어, NSSF, AUSF, UDM (Unified Data Management), AMF (Access and Mobility Management Function), SMF (Session Management Function) PCF, AF 및 UPF (User Plane Function) (422) 와 직접 상호작용을 포함한다. 일부 실시예들에서, 모든 이들 엘리먼트들은 노출된 API들을 포함하고, 이들로 하여금 5G 코어 네트워크의 네트워크 관련된 정보를 노출하게 한다. 도 4a에 도시된 가입자 데이터베이스 (402) 기능은 일반적인 "(UDM)"과 병합된다. 가입자 데이터베이스 (402) 는 셀룰러 패킷 코어 (206) 와 통합된 UE (204) 사이의 트래픽 플로우 데이터로부터 선택된 데이터를 추출하도록 통합된 UE (204) 의 고유한 아이덴티티에 의해 결정되는 사용자 정보를 포함한다. 일부 실시예들에서, 5G 표준은 통합된 UE (204) 와 UDM 사이의 사전-공유된 대칭 키를 수반한다. 통합된 UE (204) 의 비밀 키와 UDM의 공개 키와 함께, 비대칭 키들의 부가적인 세트가 이들 사이에 공유된다는 것이 제안된다. UPF (422) 는 네트워크 슬라이싱의 개념을 사용하여 더 커스터마이징되는, 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 와 상호작용하도록 일반화된 제어 메커니즘 및 단일화된 인터페이스를 제공한다. 도 4a에 도시된 BO-SC (404) 및 BO-GW (406) 는 "FeMBMS (Further evolved Mobile Broadcast Multicast Service)"에서와 같이 셀룰러 주파수 대역들 자체에 단방향 액세스를 부가하는 능력을 포함할 수도 있기 때문에 이제 gBO-SC (420) 및 gBO-GW (418) 로 보다 일반화된다. 이와 관련하여, BM-SC 및 BM-GW를 포함하는, eMBMS 서비스들을 위해 요청된 3GPP 엘리먼트들의 추가 생성으로 생각될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 통합된 UE (204) 의 위치는 단방향 다운링크를 위한 핸드오프 메커니즘에 사용될 수도 있는, 위치 서버 (414) 를 통해 AMF로부터 획득된다. 일부 실시예들에서, 통합된 UE (204) 의 IP 어드레스는 "SMF"로부터 획득된다. 제안된 메커니즘들은 SATCOM 지상국 (416) 으로부터 위성 다운링크의 사용을 포함하는, "브로드캐스트 오프로딩" 및 "유비쿼터스 커버리지"를 처리하는 5G 기술들에 대한 핵심 인에이블러들이다.
도 5a는 본 명세서에의 일부 실시예들에 따른 부하 관리기 (202) 의 동작 (500) 의 플로우차트를 예시한다. 일부 실시예들에서, 부하 관리기 (202) 는 다수의 동적 쓰레드들을 포함한다. 단계 502에서, 동작 (500) 은 임의의 통합된 UE로부터 새로운 세션의 부가시 쓰레드 각각을 생성하는 단계를 시작한다. 단계 504에서, 동작 (500) 은 사용자 세션들에 대해 폴링하고 (poll) 기존 사용자 세션들을 모니터링하기 위해 부하 관리기 (202) 를 초기화한다. 단계 506에서, 동작 (500) 은 사용자 세션이 새로운 사용자 세션 (i) 또는 기존 사용자 세션 (j) 인지 여부를 결정하기 위해 사용자 세션 각각을 체크하고, 예이면 단계 510으로 진행하고 그렇지 않으면 단계 508로 진행한다. 510에서, 동작 (500) 은 적어도 하나의 통합된 UE로부터 발신되는 새로운 사용자 세션 (i) 의 부가시 쓰레드를 생성한다. 508에서, 동작 (500) 은 기존 사용자 세션 (j) 이 종료되는지 여부를 결정한다. 일부 실시예들에서, 기존 사용자 세션 (i) 이 종료되면, 단계 512에서 컴퓨팅 및 저장 리소스들을 비우도록 (free up) 종료된 사용자 세션들에 대응하는 쓰레드들을 지운다 (kill).
도 5b는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 부하 관리기 (202) 의 동작 (510) 의 플로우차트를 예시한다. 단계 514에서, 동작 (500) 은 세션을 위한 쓰레드를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 세션은 통합된 UE (204) 를 대신하여, 단계 516에서, 프록시 세션을 개방함으로써 접속하도록 의도된 통합된 UE (204) 에서 원래 세션을 호스팅하려는 클라이언트를 생성한다. 단계 518에서, 동작 (500) 은 부하 관리기 (202) 에 의해 세션 특정 쓰레드를 위한 통합된 UE (204) 의 위치를 쿼리한다. 단계 520에서, 동작 (500) 은 다운링크에서 분석 엔진 (408) 에 접속하는 최선의 수단을 결정하기 위해 분석 엔진 (408) 에 쿼리한다. 단계 522에서, 동작 (500) 은 트래픽이 셀룰러 또는 단방향 다운링크 상에서 스케줄링되는지 체크하고, 셀룰러이면 단계 524로 진행하고 그렇지 않으면 단계 526으로 진행한다. 음성 및 영상 통화들과 같은 특정한 이중 (duplex) 플로우들에 대해, 셀룰러 네트워크만이 사용될 수도 있다. 단계 524에서, 동작 (500) 은 부하 관리기 (202) 가 단계 528에서 혼잡의 측정을 제공하는, 셀룰러 네트워크에서 레이턴시 및 지터를 측정하기 위해 RTP 타임스탬프들의 심층 검사를 수행하는 것을 포함한다. 단계 526에서, 동작 (500) 은 브로드캐스트 또는 유니캐스트를 위해 BO-SC를 구성하고 단방향 다운링크로의 스위칭 오버를 시작한다. 단계 530에서, 동작 (500) 은 세션이 종료되었는지 체크하고, 예이면 단계 532로 진행하고 그렇지 않으면 단계 518로 진행한다. 단계 532에서, 동작 (500) 은 특정한 세션에 대응하여 생성된 모든 쓰레드들을 종료하는 것을 포함한다.
일부 실시예들에서, 부하 관리기 (202) 는 콘텐트를 풀 또는 푸시하기 위해 CDN (Content Distribution Network 또는 Content Delivery Network) 과 상호작용한다. 같은 이유로 "APIs (Application Programming Interfaces)"는 보다 우수한 QoS를 위해 단방향 다운링크 네트워크를 활용하기 위해 Google®, YouTube®, 또는 Netflix®와 같은 선택된 콘텐트 제공자들에게 노출된다. 통합된 UE (204) 에 속하는 클라이언트에 의해 브로드캐스트 또는 유니캐스트에 대한 트리거가 시그널링된다.
도 6은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 BO-SC (404), BO-GW (406), 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 와 적어도 하나의 BRH (322) 사이의 상호작용 (600) 을 예시한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 BRH (322) 또는 복수의 BRH들은 SFN 또는 MFN으로서 동작시킴으로써 브로드캐스트 트래픽을 케이터링하고 보충 다운링크 (SDL) 로서 동작시킴으로써 유니캐스트 트래픽을 케이터링한다. 일부 실시예들에서, SFN 또는 MFN 또는 보충 다운링크로부터 변화하는 네트워크 아키텍처는 분석 엔진 (408) 에 의해 판단되는 조건들의 세트에 기초한다. IP 백하울 네트워크 (312) 는 브로드캐스트 트래픽에 대해 "L2-VPN" 서비스 및 유니캐스트 트래픽에 대해 L2 터널 서비스를 제공한다. 일부 실시예들에서, L2 터널들은 BO-GW (406) 와 개별 BRH들 사이에 생성되는 반영구 점-대-점 경로들이다. 일부 실시예들에서, 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 는 EMS로부터 구성된다. 새로운 IP 스트림이 브로드캐스트 네트워크에 부가되면, 적어도 하나의 BRH (322) 는 "IGMP" 요청을 개시한다. 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 는 L2-VPN 내 멀티캐스트에 새로운 IP 스트림을 부가한다. BO-GW (406) 는 (유니캐스트 또는 브로드캐스트인지 여부에 기초하여) L2 어드레스 및 VLAN 태그를 룩업하고 적어도 하나의 BRH (322) 의 목적지 IP 어드레스에 기초하여 대응하는 L2 터널 또는 L2 VPN으로 프레임을 포워딩한다.
도 7은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 UE (204), 부하 관리기 (202), BO-SC (404), BO-GW (406) 와 적어도 하나의 BRH (322) 사이의 데이터 트래픽을 예시하는 상호작용도이다. 일부 실시예들에서, 베어러들 (bearers) 이 부하 관리기 (202) 로부터 통합된 UE (204) 로 사용자 패킷을 반송하는데 수반된다. 일부 실시예들에서, 통합된 UE (204) 의 IP 어드레스는 EPC의 P-GW에 의해 할당된다. 일부 실시예들에서, IP 어드레스는 통합된 UE (204) 에 의해 부하 관리기 (202) 에 보고된다. IP 어드레스는 또 다른 세트의 베어러들을 통해 터널링함으로써 단방향 다운링크를 통해 통합된 UE (204) 에 액세스하도록 사용된다. BO-SC (404) 는 헤더를 압축하고 목적지 어드레스가 선택된 BRH인, 또 다른 IP 패킷을 통해 패킷을 터널링한다. 통합된 UE (204) 가 이동하면, 부하 관리기 (202) 는 위도, 경도, 시간 스탬프 및 이의 위치에서 추정된 에러를 제공하는 Le 인터페이스를 통해 GMLC (도 4a) 에 끊임없이 폴링하고 적어도 하나의 BRH (322) 배치 데이터베이스에 대한 지리적 검색을 실행함으로써 통합된 UE (204) 의 위치에 관해 알게 된다. BO-GW (406) 는 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 를 통해 목표된 BRH로 터널링될 수도 있는, L2 헤더를 부가할 수도 있다. 적어도 하나의 BRH (322) 는 L2 헤더 및 IP 터널 헤더를 제거할 수도 있고, 링크 층으로 압축된 헤더를 갖는 원래 패킷을 브로드캐스트 표준의 물리 층과 맵핑할 수도 있고, 복조를 위해 통합된 UE (204) 로 전송할 수도 있다. 통합된 UE (204) 는 IP 패킷을 종료하기 위해 압축된 헤더를 압축해제할 수도 있다.
도 8은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 연관된 안테나 (806) 와 함께 셀 사이트 라우터 (802), 셀룰러 기지국 (804) 및 적어도 하나의 BRH (322) 를 통합하는 송신탑 사이트를 예시하는 블록도 (800) 이다. 일부 실시예들에서, DTT 오프로딩을 위해 단방향 링크를 통합하기 위한 셀 사이트의 수정은: BRH로 명명된 새로운 네트워크 엘리먼트, 셀 사이트 라우터 (802) 및 적어도 하나의 BRH (322) 와 DTT 안테나 (808) 사이의 부가적인 Gigabit Ethernet 링크를 포함한다. 일부 실시예들에서, 부가적인 전력이 네트워크 플래닝에 의해 판단되는, 적어도 하나의 BRH (322) 의 복사 전력에 기초하여 요구된다. 일부 실시예들에서, 셀 사이트는 네트워크 플래닝에 기초하여, 적어도 하나의 BRH (322) 를 구비해야 하거나 구비할 필요가 없을 수도 있다.
도 9는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 적어도 하나의 BRH (322) 의 블록도 (900) 이다. 일부 실시예들에서, 블록도 (900) 는 이더넷 물리 층 PHY (902), 애플리케이션 프로세서 (904), SDR (software defined radio) 플랫폼 (906), RF (radio frequency) 상향 변환 (908), 및 RF 하향 변환 (910) 을 포함한다. 이더넷 물리 층 PHY (902) 는 (i) 제 2 네트워크가 유니캐스트 L2-터널에 대응하면, 브로드캐스트 SFN 네트워크인, (상이한 VLAN 태그들에 기초하여) 2 개의 상이한 네트워크들로 논리적으로 파티셔닝된다. 일부 실시예들에서, 무선 인터페이스 상에서, 두 스트림들이 동일한 캐리어를 시간 공유할 수도 있고 또는 네트워크 동작들의 단순성을 위해, 그렇지만 보다 고 비용으로, 상이한 캐리어들을 할당할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 패킷들은 BO-GW (406) 에 의해 보장되고 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 에 의해 유지되기 때문에, 송신되어야 하는 순서로 수신된다. 일부 실시예들에서, BO-SC (404) 에서 생성되는 IP 터널은 애플리케이션 프로세서 (904) 에 의해 종료된다. 애플리케이션 프로세서 (904) 는 압축된 헤더를 갖는 사용자 IP 패킷들을 브로드캐스트 특정 데이터 링크 층 기능들에 맵핑하고 이어서 SDR 플랫폼 (906) 으로 전송한다. SDR 플랫폼 (906) 은 RF 주파수 및 복사로 상향 변환하기 전에, 데이터의 순방향 에러 정정 코드, 변조 및 파형 정형을 수행한다. 일부 실시예들에서, BO-SC (404) 에서 스케줄링될 때, 송신 기능의 시간 정렬은 애플리케이션 프로세서 (904) 에서 이루어진다.
도 10은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 BO-GW (406), 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 와 적어도 하나의 BRH (322) 사이에 분배된 논리적 "L2 (layer 2)" 스위치 (1000) 를 예시한다. 논리적 "L2 (layer 2)" 스위치 (1000) 는 L2-VPN 지원 멀티캐스트 (1002) 및 BO-GW (406) 로부터 L2-터널에 대응하는 2 개의 논리적 포트들을 포함하고, 적어도 하나의 BRH (322) 는 2 개의 가상 LAN들을 지지하는 가상 4 개의 포트 이더넷 스위치를 형성한다. 애플리케이션 프로세서 (904) 는 2 개의 가상 LAN들의 모든 L2 헤더들을 제거한다. 애플리케이션 프로세서 (904) 는 브로드캐스팅 표준에 의해 요청된 모든 인 밴드 (in-band) 시그널링 관련 정보 및 OAM (Operation and Maintenance) 메시지들을 종료한다. 애플리케이션 프로세서 (904) 는 SDR (Software Defined Radio) 플랫폼 (906) 으로 베어러를 푸시한다. SDR 플랫폼 (906) 은 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 배치들이 여전히 지원될 수도 있도록, 동일한 하드웨어가 임의의 브로드캐스트 표준들, 예를 들어, ATSC 3.0, ATSC 1.0, DVB-T2, DVB-T, DVB-T2 Lite, FeMBMS, ISDB-T, DTMB, 등에 케이터링할 수도 있다는 것을 보장할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 논리적 "L2 (layer 2)" 스위치 (1000) 는 FFT 사이즈들, 보호 구간들 (Guard Intervals), 적어도 하나의 BRH (322) 에 위치되는 물리적 이더넷 포트 (902) 및 물리적 이더넷 포트 (1004) 에 대한 변조 타입들 및 코드 레이트들을 포함하는, 지형, 통합된 UE (204) 의 속도, 등을 처리하도록 구성된 OTF (on-the-fly) 이도록 동일한 표준의 상이한 변동들을 가능하게 할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 BRH (322) 는 이웃 셀 정보, 원치 않은 간섭들, 및 셀룰러 네트워크 혼잡을 포함하는 무선 환경을 모니터링하는 RF 스니핑 기능을 포함한다. 일부 실시예들에서, 자기 간섭 소거 (self-interference cancelling) 메커니즘이 (i) 인 밴드 간섭 신호들을 발견하고 그리고 (ii) 약한 신호들이 강한 브로드캐스트 신호의 존재시 측정될 수도 있도록 수신기 동적 범위를 개선하는 수신기 감도 저하 (desensitization) 를 방지하기 위해 부가된다. 논리적 "L2 (layer 2)" 스위치 (1000) 는 브로드캐스트 및 유니캐스트를 위한 논리적 이더넷 포트들 (1006 및 1008) 의 세트를 포함한다. 일부 실시예들에서, BO-GW (406) 로부터 L2-터널의 물리적 이더넷 포트 (1004) 가 물리적 케이블 (1010) 을 통해 적어도 하나의 BRH (322) 의 물리적 이더넷 포트 (902) 에 연결된다.
도 11은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 네트워크를 활용하는 통합된 UE (204) 를 예시하는 블록도 (1100) 이다. 일부 실시예들에서, 통합된 UE (204) 는 비한정적으로, 모바일 폰, PDA (Personal Digital Assistant), 태블릿, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 CPE 또는 또는 차량 탑재 디바이스로부터 선택될 수도 있다. 블록도 (1100) 는 애플리케이션 프로세서 (904), RF 스니핑 (1102), GNSS (1122), 플래시 메모리 (1124), 암호화 모듈 (1126), 및 내부 센서들 (1128) 을 포함한다. RF 스니핑 (1102) 은 듀플렉서 (1104), PA (1106), LNA (1108), RF 송수신기 (1110), 및 셀룰러 모뎀 (1112) 을 포함한다. 통합된 UE (204) 는 브로드캐스트-기반 수신기인 SDR 수신기 (1118) 를 포함한다. SDR 수신기 (1118) 는 RF 하향 변환기 (1116) 로부터 신호를 수신한다. SDR 수신기 (1118) 는 DTT (Digital terrestrial television) 를 위한 상이한 표준들 및 DTT의 구성들을 처리하는 것으로 간주된다. 일부 실시예들에서, SDR 수신기 (1118) 는 위성 신호들을 수신하기 위해 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, SDR 수신기 (1118) 는 음성 통화들 및 영상 통화들과 같은 일부 피어-투-피어 서비스들을 제외하고, 브로드밴드로부터 브로드캐스트로의 모든 서비스를 오프로딩할 수도 있다. SDR 수신기 (1118) 는 셀룰러 신호들을 모니터링한다. 일부 실시예들에서, 미리 결정된 데이터의 청크를 송신하기 위한 스케줄 요청의 주파수, 및 셀룰러 다운링크 신호 요청에 대한 NACK (negative acknowledgements) 의 주파수를 검출함으로써 셀룰러 네트워크의 네트워크 혼잡을 간파한다. 일부 실시예들에서, 네트워크 혼잡 정보는 분석 엔진 (408) 으로 통신된다. 통합된 UE (204) 의 위치의 결정은 제안된 구성 스킴에서 중요한 부분을 차지한다. 따라서, 주문에 따라, 통합된 UE (204) 는 우수한 DOP (dilution of precision) 를 사용한 마지막 GNSS (1122) 교정으로부터 셀-id, GNSS (1122) 좌표들, 가속도계들, 자이로스코프들 및 이방성 자기 센서들과 같은 내부 센서들 (1128) 을 사용하여 위치를 보간하기 위해 관성 항법의 관점에서 위치를 전송한다. 일부 실시예들에서, 수신된 브로드캐스트 신호 강도 및 품질이 또한 측정된다. 통합된 UE (204) 는 특정한 위치 및 트래픽을 위한 통합된 UE (204) 에 대해 최고의 변조 및 코딩을 최적화하도록 분석 엔진 (408) 에 의해 요청될 때 분석 엔진 (408) 으로 타임 스탬프를 전송할 수도 있다. 암호화 모듈 (1126) 은 단방향 다운링크 네트워크에 대응하는 디바이스 아이덴티티를 생성하고 저장한다. RF 스니핑 (1102) 은 임의의 셀룰러 접속에 액세스하기 위한 모든 기본 컴포넌트들을 포함한다.
도 12는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 UE (204) 에서 실행되는 프로토콜 스택 (1200) 을 예시한다. 통합된 UE (204) 에서 실행되는 프로토콜 스택 (1200) 은 애플리케이션 프로세서 (904), SDR 수신기 (1118), 및 셀룰러 모뎀 (1112) 을 포함한다. 셀룰러 모뎀 (1112) 에서, 셀룰러/Wi-Fi 표준에 대응하는 IP 계층이 프로세싱될 때까지 프로토콜의 하위 계층들은 스택된다. SDR 수신기 (1118) 에서, 물리 계층 및 링크 계층 기능들이 구현된다. 일부 실시예들에서, 링크 계층 기능은 애플리케이션 프로세서 (904) 에서 구현된다. (전송 계층 이상) 고위 계층 기능들이 애플리케이션 프로세서 (904) 에서 구현된다. 도면에서 브리징 기능이 단방향 링크에 대한 SDR 수신기 (1118) 로부터 데이터를 전송한다. 일부 실시예들에서, SDR 수신기 (1118) 는 애플리케이션 프로세서 (904) 및 셀룰러 모뎀 (1112) 으로 그리고 애플리케이션 프로세서 (904) 및 셀룰러 모뎀 (1112) 으로부터 셀룰러 데이터의 이동을 위해 부가적인 브리징 기능을 포함한다. 일부 실시예들에서, 보충 다운링크 채널 및 셀룰러 다운링크 채널은 동일한 IP 어드레스를 사용한다. "FLUTE (File Delivery over Unidirectional Transport)"또는 " (Real Time Object Delivery over Unidirectional Transport)"와 같은 브로드캐스트 특정 파일 전달 프로토콜들을 통해 통합된 UE (204) 에서 수신된 브로드캐스트 데이터 또는 유니캐스트 단방향 데이터가 L4 (Layer 4) 프록시를 사용하여 애플리케이션들로 전달된다. 일부 실시예들에서, 데이터는 TCP와 같은 표준 전송 프로토콜들을 통해 전달되고 HTTP 페이로드로서 애플리케이션에 제시된다. L4 (Layer 4) 프록시는 이들 가변된 L2 (Layer 2) 를 통해 수신된 데이터를 제시하는 것을 책임지고 링크 활용을 최적화하기 위해 애플리케이션으로 단일화된 방식으로 전송한다.
도 13은 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 통합된 코어 네트워크에 통합된 UE (204) 의 온-보딩 프로세스를 위한 방법 (1300) 을 예시하는 플로우차트이다. 단계 1302에서, 온-보딩 프로세스 (1300) 는 공용 키들 및 비밀 키들을 내부적으로 생성하는 단계 및 비밀 키들을 통합된 UE (204) 에 공유하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 비밀 키는 안전 금고 내부에 남아 있고 비밀 키는 외부 세계 (애플리케이션 프로세서 (904) 에 조차도) 에 노출되지 않는다. 일부 실시예들에서, 공용 키가 추출되고 공용 키는 도 4a에 도시된 가입자 데이터베이스 내부에서 자동화된 메커니즘에 의해 입력된다. 단계 1304에서, 온-보딩 프로세스 (1300) 는 통합된 UE (204) 를 인증하고 통합된 UE (204) 가 사용자에 의해 부트 업될 때 IP 어드레스를 획득하는, 통합된 UE (204) 에 도달하는 셀룰러 네트워크에 등록하는 단계를 포함한다. 단계 1304에서, 온-보딩 프로세스 (1300) 는 메시지에 대한 AES 키와 같은 대칭 키를 생성하고 부가하고 대칭 키를 비밀 키를 사용하여 암호화하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, IP 어드레스가 "IMSI (International Mobile Subscriber Identity)"와 함께 부하 관리기 (202) 를 통해 가입자 데이터베이스 서버로 통신된다. 일부 실시예들에서, 가입자 데이터베이스 (404) 는 IMSI 번호에 기초하여 사용자를 식별하고 대칭 AES 키를 추출하기 위해 공용 키를 선택한다. 단계 1308에서, 온-보딩 프로세스 (1300) 는 보충 다운링크를 통과하는 모든 유니캐스트 트래픽을 암호화하는 단계를 포함한다. 브로드캐스트 트래픽에 대해, 공통 키가 모든 가입자 UE들에 대해 사용될 수도 있다. 따라서 이러한 네트워크들에서 사용된 전통적인 키 교환 방법들이 재사용된다. 단계 1310에서, 온-보딩 프로세스 (1300) 는 보안 프로세스를 향상시키기 위해 에이징 타이머 (aging timer) 를 설정하는 단계를 포함하고, 대칭 키는 에이징 타이머에 의해 규정된 바와 같은, 유한한 수명을 갖는다. 단계 1312에서, 온-보딩 프로세스 (1300) 는 에이징 타이머가 만료되었는지 여부를 체크하고, 예이면, 새로운 대칭 키가 통합된 UE (204) 에 의해 생성될 수도 있고 셀룰러 네트워크를 통해 가입자 데이터베이스 (404) 로 통지될 수도 있고, 그렇지 않으면 단계 1310으로 진행한다. 일부 실시예들에서, 통합된 코어 네트워크는 코어 네트워크 컴포넌트들을 구현하기 위해 NFV 및 SDN와 같은 기술들을 통합하는, ONAP와 같은 프레임워크들을 사용한다. 일부 실시예들에서, 멀티코어 서버 클래스 CPU들, 네트워크 슬라이싱을 지원하는 패킷 포워딩 엔진들, 등을 포함하는, 향후 5G 코어 네트워크들에서 중요한 역할을 하는 것으로 홍보되는 기술들과 정렬된 기술들을 사용한다.
도 14는 본 명세서의 일부 실시예들에 따른 트래픽 플로우 분석에 기초하여 셀룰러 코어 네트워크 (206) 로부터 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로 또는 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로부터 셀룰러 코어 네트워크로 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하는 방법 (1400) 을 예시하는 흐름도이다. 단계 1402에서, 방법 (1400) 은 셀룰러 패킷 코어 (206) 및 셀룰러 RAN (412) 에 의해, 셀룰러 패킷 코어 (206) 및 셀룰러 RAN (412) 을 통해 선택된 데이터를 송신 또는 수신하도록 통합된 UE (204) 에 양방향 접속을 제공하는 단계를 포함한다. 단계 1404에서, 방법 (1400) 은 BO-PC (302) 및 브로드캐스트 RAN에 의해, 적어도 하나의 BRH (322) 를 통해 선택된 데이터를 수신하도록 통합된 UE (204) 에 단방향 경로를 제공하는 단계를 포함한다. BO-PC (302) 는 분석 엔진 (408) 을 포함한다. 분석 엔진 (408) 은 (i) 셀룰러 패킷 코어 (206), 또는 (ii) 통합된 UE (204) 중 적어도 하나로부터 트래픽 플로우 데이터를 수집하도록 구성된다. 적어도 하나의 BRH (322) 는 브로드캐스트 RAN으로부터 통합된 UE (204) 로 선택된 데이터를 송신하도록 구성된다.
단계 1406에서, 방법 (1400) 은 부하 관리기 (202) 를 사용하여, 통합된 UE (204) 에 의해 요청된 서비스의 특징을 모니터링하는 단계를 포함한다. 단계 1408에서, 방법 (1400) 은 부하 관리기 (202) 를 사용하여, 분석 엔진 (408) 에 의해 수행된 데이터 분석에 기초하여 (i) 셀룰러 네트워크 또는 (ii) 단방향 다운링크 경로 중 적어도 하나를 통해 트래픽 플로우를 제어하는 단계를 포함한다. 단계 1410에서, 방법 (1400) 은 분석 엔진 (408) 을 사용하여 (i) 셀룰러 패킷 코어 (206), 또는 (ii) 셀룰러 RAN (412) 중 적어도 하나로부터 수집된 메트릭들의 세트를 분석하는 단계를 포함한다. 단계 1412에서, 방법 (1400) 은 부하 관리기 (202) 에 의해, 분석 엔진 (408) 에 의해 제공된 입력에 기초하여, 셀룰러 패킷 코어 (206) 로부터 BO-PC (302) 로 또는 BO-PC (302) 로부터 셀룰러 패킷 코어 (206) 로 통합된 UE (204) 에 의해 요청된 서비스들을 스위칭하는 단계를 포함한다. 부하 관리기 (202) 는 분석 엔진 (408) 에 의해 제안된 분석 결과에 기초하여, (i) BO-PC (302) 의 단방향 다운링크로 셀룰러 패킷 코어 (206) 의 다운링크 트래픽 또는 (ii) 단방향 셀룰러 패킷 코어 (206) 의 다운링크 트래픽으로 BO-PC (302) 의 다운링크 중 적어도 하나로부터 선택된 데이터의 송신을 스위칭할 지 여부를 판단한다.
특정한 실시예들의 전술한 기술은 본 명세서의 실시예들의 일반적인 특징을 완전히 드러내고, 다른 것들은 현재 지식을 적용함으로써, 이러한 특정한 실시예들을 일반 개념으로부터 벗어나지 않고 다양한 애플리케이션들을 위해 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있고, 따라서 이러한 적응들 및 수정들은 개시된 실시예들의 등가물들의 범위 및 의미 내에서 이해되도록 의도되고 의도되어야 한다. 본 명세서에 채용된 표현 (phraseology) 또는 용어가 제한이 아니라 기술의 목적이라는 것이 이해된다. 따라서, 본 명세서의 실시예들이 바람직한 실시예들의 관점에서 기술되었지만, 당업자는 본 명세서의 실시예들이 첨부된 청구항들의 정신 및 범위 내의 수정과 함께 실시될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
Claims (30)
- 트래픽 플로우 분석에 기초하여 셀룰러 코어 네트워크로부터 단방향 점-대-다점 (unidirectional point-to-multipoint) 다운링크 네트워크로 또는 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로부터 셀룰러 코어 네트워크로 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템에 있어서,
상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 및 상기 셀룰러 RAN (radio access network) (412) 를 통해 상기 선택된 데이터를 송신 또는 수신하도록 통합된 UE (user equipment) (204) 로 양방향 접속을 제공하기 위한 셀룰러 RAN (412) 을 제어하는 셀룰러 패킷 코어 (206);
브로드캐스트 RAN을 제어하는 BO-PC (Broadcast Offload-Packet Core) (302) 로서, 상기 브로드캐스트 RAN은 적어도 하나의 BRH (Broadcast Radio Head) (322) 를 통해 상기 선택된 데이터를 수신하도록 상기 통합된 UE (204) 에 단방향 다운링크 경로를 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 BRH (322) 를 포함하고, 상기 BO-PC (302) 는 (i) 상기 셀룰러 패킷 코어 (206), 또는 (ii) 상기 통합된 UE (204) 중 적어도 하나로부터 트래픽 플로우 데이터를 수집하도록 구성되는 분석 엔진 (408) 을 포함하고,
상기 통합된 UE (204) 는 상기 BO-PC (302) 를 통해 셀룰러 네트워크로부터의 콘텐츠 또는 단방향 다운링크 경로로부터의 콘텐츠를 수신하도록 구성되는 향상된 UE이고;
상기 적어도 하나의 BRH (322) 는 상기 브로드캐스트 RAN으로부터 상기 통합된 UE (204) 로 상기 선택된 데이터를 송신하도록 구성된, 상기 BO-PC (302); 및
상기 통합된 UE (204) 에 의해 요청된 서비스의 특징을 모니터링하도록 구성되는 부하 관리기 (202) 로서, 상기 부하 관리기 (202) 는 상기 분석 엔진 (408) 에 의해 수행된 데이터 분석에 기초하여 (i) 상기 셀룰러 네트워크 또는 (ii) 상기 단방향 다운링크 경로 중 상기 적어도 하나를 통한 상기 트래픽 플로우를 제어하고, 상기 분석 엔진 (408) 은 (i) 상기 셀룰러 패킷 코어 (206), 또는 (ii) 상기 셀룰러 RAN (412) 중 적어도 하나로부터 수집된 메트릭들의 세트를 분석하고,
상기 부하 관리기 (202) 는 상기 분석 엔진 (408) 에 의해 제공된 입력에 기초하여, 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 로부터 상기 BO-PC (302) 로 또는 상기 BO-PC (302) 로부터 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 로 상기 통합된 UE (204) 에 의해 요청된 서비스들을 스위칭하고, 상기 부하 관리기 (202) 는 상기 분석 엔진 (408) 에 의해 제안된 분석 결과에 기초하여 상기 선택된 데이터의 송신을 (i) 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 의 다운링크 트래픽으로부터 상기 BO-PC (302) 의 다운링크로 또는 (ii) 상기 BO-PC (302) 의 상기 단방향 다운링크로부터 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 의 상기 다운링크 트래픽으로 중 적어도 하나로 스위칭할지 여부를 결정하는, 상기 부하 관리기 (202) 를 포함하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 BO-PC (302) 는 가입자 (SUBS: Subscriber) 데이터베이스 (402), BO-SC (Broadcast Offload Service Center) (404), 및 BO-GW (Broadcast Offload Gateway) (406) 를 포함하고, 상기 가입자 데이터베이스 (402) 는 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 와 상기 통합된 UE (204) 간 상기 트래픽 플로우 데이터로부터 상기 선택된 데이터를 추출하도록 상기 통합된 UE (204) 의 고유의 아이덴티티에 의해 결정되는 사용자 정보를 포함하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 BO-SC (404) 는 상기 BO-SC (404) 제어 하의 모든 BRH들에 대해 상기 단방향 다운링크를 통해 송신될 상기 트래픽 플로우를 스케줄링하고, 상기 BO-SC (404) 는 RoHC (Robust Header Compression), 및 상기 선택된 데이터의 스트림 당 기준으로 데이터 암호화를 수행하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 BO-GW (406) 는 유니캐스트 링크 또는 멀티캐스트 링크를 통해 모든 상기 BRH들을 접속하기 위해 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 에 인터페이싱하도록 구성되고, 상기 BO-GW (406) 는 상기 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 를 통해 타깃 BRH로 목적지가 정해진 (destined) 헤더 압축된 IP 패킷들을 터널링하고 (tunnel), 상기 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 는 EMS (Element Management System) 로부터 구성되는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 는 (i) 셀룰러 기지국들, (ii) 상기 적어도 하나의 BRH (322), 또는 (iii) 위성 중계국 중 적어도 하나를 접속하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 는 브로드캐스트 트래픽에 대한 "L2-VPN (Layer 2 Virtual Private Network)" 서비스 및 유니캐스트 트래픽에 대해 L2 터널 서비스를 제공하고, L2 터널들은 상기 BO-GW (406) 와 개별 BRH들 사이에 생성되는 반영구 점-대-점 경로들인, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
새로운 IP 스트림이 상기 브로드캐스트 네트워크에 부가되면, 상기 적어도 하나의 BRH (322) 는 "IGMP (Internet Group Management Protocol)" 요청을 시작하고, 상기 레거시 IP 백하울 네트워크 (312) 는 상기 새로운 IP 스트림을 IGMP 스누핑을 사용하여 상기 L2-VPN 내의 멀티캐스트로 부가하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 BO-GW (406) 는 상기 L2 터널들 및 VLAN 태그의 어드레스를 룩업하고 (look-up) 상기 적어도 하나의 BRH (322) 의 목적지 IP 어드레스에 기초하여 대응하는 L2 터널 또는 L2 VPN으로 프레임을 포워딩하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 BRH (322) 또는 복수의 BRH들은 SFN (single frequency network) 또는 MFN (multi frequency network) 으로서 동작시킴으로써 브로드캐스트 트래픽을 케이터링하고 (cater) 그리고 보충 다운링크 (SDL) 로서 동작시킴으로써 유니캐스트 트래픽을 케이터링하고, 상기 SFN 또는 상기 MFN 또는 상기 보충 다운링크로부터 변화하는 네트워크 아키텍처는 상기 분석 엔진 (408) 에 의해 결정되는 조건들의 세트에 기초하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 BRH (322) 는 이웃 셀 정보, 원치 않은 간섭들, 및 셀룰러 네트워크 혼잡을 포함하는 무선 환경을 모니터링하는 RF 스니핑 (sniffing) 기능을 포함하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 BRH (322) 에 대한 백하울 링크로서 기능하는 위성 링크를 포함하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 통합된 UE (204) 는 단방향 다운링크 신호를 수신하기 위해 (i) 브로드캐스트 수신기, 또는 (ii) 위성 수신기 중 적어도 하나, 및 일반적인 셀룰러 모뎀 기능을 포함하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 메트릭들의 세트는 (i) 트래픽 플로우 레이트, (ii) 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 및 상기 셀룰러 RAN (412) 의 혼잡 레벨, (iii) 셀룰러 접속의 쓰루풋, (iv) 패킷 지터, (v) 상기 단방향 다운링크의 채널 점유도, 및 (vi) 미리 결정된 정책 메트릭들을 포함하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 13 항에 있어서,
상기 혼잡 레벨은 (i) 상기 셀룰러 기지국들을 제어하고 모니터링하는 EMS 중 적어도 하나로부터 획득되거나 (ii) 최초 스케줄링 요청과 실제 데이터 전송 사이에 경과된 시간을 측정함으로써 상기 통합된 UE (204) 로부터 간접적으로 도출된 셀룰러 기지국의 송신 버퍼 큐들의 사이즈들로부터 추정되는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 통합된 UE (204) 는 셀룰러 모뎀에서 상기 최초 스케줄링 요청과 상기 실제 데이터 전송 사이에 상기 경과된 시간의 측정들을 수행함으로써 지리적 영역에서 트래픽 세기를 추정할 수 있는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 부하 관리기 (202) 는 브로드캐스트 스트림들에 대한 "콘텐츠 표"를 생성하고 상기 통합된 UE (204) 에서 사용할 수 있게 되고, 상기 통합된 UE (204) 가 상기 "콘텐츠 표"에서 목표된 콘텐트를 식별하면, 상기 통합된 UE (204) 는 상기 목표된 콘텐트를 소비하기 시작하고 셀룰러 업링크를 통해 상기 부하 관리기 (202) 에 상기 소비된 콘텐트를 통지하고, 상기 분석 엔진 (408) 및 CDN (Content Distribution Network) 은 소비를 인지하고 상기 소비된 콘텐트의 정보를 데이터베이스에 부가하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 통합된 UE (204) 는 셀룰러 신호들을 모니터링하는 SDR 수신기 (1118) 를 포함하고, 미리 결정된 데이터의 청크 (chunk) 를 송신하기 위한 스케줄링 요청의 주파수, 및 셀룰러 다운링크 신호 요청에 대한 NACK (negative acknowledgements) 의 주파수를 검출함으로써 상기 셀룰러 네트워크의 네트워크 혼잡이 간파되고, 네트워크 혼잡 정보는 상기 분석 엔진 (408) 으로 통신되는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 BO-PC (302) 는 상기 단방향 다운링크가 유니캐스트 트래픽에 대해 사용될 때 핸드오프 메커니즘을 제공하기 위해 상기 통합된 UE (204) 의 위치 정보를 획득하도록 GMLC (Gateway Mobile Location Centre) 와 인터페이싱하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 분석 엔진 (408) 은 무선 환경 데이터베이스를 포함하고, 상기 무선 환경 데이터베이스는 지리적 위치, 위도, 경도, 및 다양한 RF (radio frequency) 파라미터들에 대한 데이터를 포함하고, 상기 다양한 RF 파라미터들은 기준 신호 레벨들, 노이즈 및 간섭 레벨들, 미리 결정된 위치들에서 커버리지 및 서비스 품질을 정량화하는 트래픽 패턴들을 포함하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 분석 엔진 (408) 은 상기 트래픽 플로우 데이터에 대한 트래픽 패턴 분석을 수행하고 상기 단방향 다운링크 또는 상기 셀룰러 네트워크를 통해 전송되기 적합한 상기 트래픽 플로우를 결정하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 분석 엔진 (408) 은 유니캐스트 전달 모드 또는 멀티캐스트 전달 모드 또는 브로드캐스트 전달 모드로서 상기 단방향 다운링크를 통해 전송될 콘텐츠 및 스트림들을 선택하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 부하 관리기 (202) 는 다수의 동적 쓰레드들을 포함하고, 상기 부하 관리기 (202) 는,
사용자 세션들을 폴하고 (poll) 사용자 세션이 새로운 사용자 세션인지 또는 기존 사용자 세션인지 여부를 결정하기 위해 사용자 세션 각각을 분석하고,
적어도 하나의 통합된 UE로부터 발신하는 상기 새로운 사용자 세션의 부가에 대한 쓰레드를 생성하고, 그리고
상기 기존 사용자 세션이 종료되었는지 여부를 결정하도록 구성되고, 상기 기존 사용자 세션이 종료되면 컴퓨팅 및 저장 리소스들을 비우도록 (free up) 종료된 사용자 세션들에 대응하는 쓰레드들을 지우는 (kill), 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 22 항에 있어서,
상기 부하 관리기 (202) 는,
상기 부하 관리기 (202) 가 세션 특정 쓰레드에 대한 상기 통합된 UE (204) 의 위치를 쿼리하는 (query), 세션에 대한 쓰레드를 생성하고;
다운링크에 접속하는데 최고의 수단을 결정하도록 상기 분석 엔진 (408) 에 쿼리하고;
상기 트래픽이 셀룰러 또는 단방향 다운링크에 대해 스케줄링되는지 결정하고;
상기 셀룰러 네트워크에서 레이턴시 (latency) 및 지터를 측정하도록 RTP 타임스탬프들의 심층 검사를 수행하고; 그리고
상기 브로드캐스트 또는 상기 유니캐스트를 위해 상기 BO-SC를 구성하고 상기 단방향 다운링크로의 스위칭 오버를 시작하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 부하 관리기 (202) 는 콘텐트를 풀링 (pull) 또는 푸시 (push) 하기 위해 CDN (Content Distribution Network 또는 Content Delivery Network) 과 상호작용하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 BO-PC (302) 는 2G 네트워크, 3G 네트워크, WiFi 네트워크, 4G 네트워크, 및 5G 네트워크의 일부인, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 BRH (322) 는 인구 통계 분포에 기초하여 SFN으로부터 MFN (multiple frequency network) 으로 또는 상기 MFN으로부터 상기 SFN으로 동적으로 스위칭하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 부하 관리기 (202) 및 상기 분석 엔진 (408) 에 의해 결정된 판단에 기초하여, 제 1 영역의 상기 적어도 하나의 BRH (322) 는 SFN 또는 MFN 모드에서 동작하도록 구성되고 그리고 제 2 영역의 상기 적어도 하나의 BRH (322) 는 유니캐스트 모드에서 동시에 동작하도록 구성되는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 시스템. - 트래픽 플로우 분석에 기초하여 셀룰러 코어 네트워크로부터 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로 또는 상기 단방향 점-대-다점 다운링크 네트워크로부터 상기 셀룰러 코어 네트워크로 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 방법에 있어서,
셀룰러 패킷 코어 (206) 및 셀룰러 RAN (412) 에 의해, 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 및 상기 셀룰러 RAN (412) 을 통해 선택된 데이터를 송신 또는 수신하기 위해 통합된 UE (204) 로 양방향 접속을 제공하는 단계;
BO-PC (302) 및 브로드캐스트 RAN에 의해, 적어도 하나의 BRH (322) 를 통해 상기 선택된 데이터를 수신하기 위해 상기 통합된 UE (204) 로 단방향 경로를 제공하는 단계;
부하 관리기 (202) 를 사용하여, 상기 통합된 UE (204) 에 의해 요청된 서비스의 특징을 모니터링하는 단계;
상기 부하 관리기 (202) 를 사용하여, 상기 분석 엔진 (408) 에 의해 수행된 데이터 분석에 기초하여 (i) 상기 셀룰러 네트워크 또는 (ii) 상기 단방향 다운링크 경로 중 적어도 하나를 통해 트래픽 플로우를 제어하는 단계;
상기 분석 엔진 (408) 을 사용하여, (i) 상기 셀룰러 패킷 코어 (206), 또는 (ii) 상기 셀룰러 RAN (412) 중 적어도 하나로부터 수집된 메트릭들의 세트를 분석하는 단계; 및
상기 부하 관리기 (202) 에 의해, 상기 분석 엔진 (408) 에 의해 제공된 입력에 기초하여, 상기 통합된 UE (204) 에 의해 요청된 상기 서비스들을 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 로부터 상기 BO-PC (302) 로 또는 상기 BO-PC (302) 로부터 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 로 스위칭하는 단계를 포함하고,
상기 BO-PC (302) 는 분석 엔진 (408) 을 포함하고, 상기 분석 엔진 (408) 은 (i) 상기 셀룰러 패킷 코어 (206), 또는 (ii) 상기 통합된 UE (204) 중 적어도 하나로부터 트래픽 플로우 데이터를 수집하도록 구성되고,
상기 통합된 UE (204) 는 상기 BO-PC (302) 를 통해 셀룰러 네트워크로부터의 콘텐츠 또는 단방향 다운링크 경로로부터의 콘텐츠를 수신하도록 구성되는 향상된 UE이고,
상기 적어도 하나의 BRH (322) 는 상기 브로드캐스트 RAN으로부터 상기 통합된 UE (204) 으로 상기 선택된 데이터를 송신하도록 구성되고,
상기 부하 관리기 (202) 는, 상기 분석 엔진 (408) 에 의해 제안된 분석 결과에 기초하여, (i) 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 의 다운링크 트래픽으로부터 상기 BO-PC (302) 의 다운링크로 또는 (ii) 상기 BO-PC (302) 의 상기 단방향 다운링크로부터 상기 셀룰러 패킷 코어 (206) 의 상기 다운링크 트래픽으로 중 적어도 하나로 상기 선택된 데이터의 상기 송신을 스위칭할지 여부를 결정하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 방법. - 제 28 항에 있어서,
상기 방법은 상기 단방향 다운링크가 유니캐스트 트래픽에 대해 사용될 때 핸드오프 메커니즘을 제공하기 위해 상기 통합된 UE (204) 의 위치 정보를 획득하도록 상기 BO-PC (302) 와 GMLC (Gateway Mobile Location Centre) 를 인터페이싱하는 단계를 포함하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 방법. - 제 28 항에 있어서,
상기 방법은 (i) 상기 셀룰러 기지국들을 제어 및 모니터링하는 EMS 중 적어도 하나로부터 획득되거나 (ii) 최초 스케줄링 요청과 실제 데이터 전송 사이에 경과된 시간을 측정함으로써 상기 통합된 UE (204) 로부터 간접적으로 추론되는 셀룰러 기지국에서 송신 버퍼 큐들의 사이즈들로부터 혼잡 레벨을 추정하는 단계를 포함하는, 선택된 데이터의 송신을 동적으로 스위칭하기 위한 방법.
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