KR20220085239A - 코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이, 스몰셀 게이트웨이에 의해 수행되는 스몰셀 관리 방법 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이, 스몰셀 게이트웨이에 의해 수행되는 스몰셀 관리 방법 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이는 적어도 하나의 스몰셀에 대한 트래픽을 모니터링하는 모니터링부 및 기지국으로부터 사용자 단말의 핸드오버 요청을 수신하고, 적어도 하나의 스몰셀 중 어느 하나의 스몰셀로 핸드오버 요청에 대한 메시지를 전송하고, 어느 하나의 스몰셀로부터 핸드오버 요청에 대한 승인 메시지를 수신하는 핸드오버 관리부를 포함하고, 코어 네트워크와의 통신 없이 스몰셀 게이트웨이 및 어느 하나의 스몰셀에 의해 사용자 단말의 핸드오버가 수행될 수 있다.

Description

코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이, 스몰셀 게이트웨이에 의해 수행되는 스몰셀 관리 방법 및 컴퓨터 프로그램{SMALL CELL GATEWAY CONNECTED TO CORE NETWORK, METHOD AND COMPUTER PROGRAM FOR MANAGEING SMALL CELL}
본 발명은 코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이, 스몰셀 게이트웨이에 의해 수행되는 스몰셀 관리 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
셀룰러 시스템에서는 면적당 전송 효율을 증가시키는 방법의 하나로서 데이터 밀집지역에 펨토셀과 같은 소형셀 기지국을 설치하여 데이터 요구량을 만족시키고자 하고 있다.
LTE 네트워크의 경우, 서로 다른 셀 크기를 가지는 기지국들(매크로 기지국, 소형기지국)이 중첩된 영역에서 매크로셀 및 소형셀을 형성하여 무선 통신 서비스를 제공한다.
한편, 기존의 이동 통신 시스템(LTE, 4G 등)은 전파력이 좋은 중, 저 주파수 대역을 이용하여 무선 통신 서비스를 제공하였다. 예를 들어, 4G LTE의 경우, CA(carrier aggregation) 기술을 통해 한 주파수대역에서 20MHz, 최대 5개의 주파수 대역을 통해 100MHz를 활용하고 있다.
최근 서비스를 시작한 5G의 경우, 3.5GHz 대역은 100MHz의 대역폭을 가지고, 28GHz 대역은 800MHz의 대역폭을 가지고 있다.
기존의 이동 통신 시스템을 이용하여 초광대역의 무선 통신 서비스를 제공할 수 있지만, 커버리지가 좁은 고주파수 대역을 사용하기 위해서는 소형셀을 반드시 고려해야 한다. 소형셀은 기존 매크로셀에 비해 적은 출력을 가지지만, 더 많은 장소에 구축할 수 있기 때문에 차세대 이동 통신 시스템에서의 단위 면적 당 무선 데이터 용량을 향상 시킬 수 있다.
하지만, 소형셀은 기존에 구축된 매크로셀과 같은 대역을 사용할 경우, 매크로셀 간의 간섭을 발생시킬 수 있다.
또한, 사용자 단말이 소형셀들 간 또는 매크로셀 및 소형셀 간의 기지국으로 이동하게 될 경우, S1 핸드오버가 발생하게 된다. 이 때, S1 핸드오버는 일반적인 X2 핸드오버에 비해 단절율 등이 높아지는 등 품질 저하를 발생시킨다.
기존의 소형셀은 소형셀들 간의 간섭/핸드오버 또는 매크로셀 및 소형셀 간의 간섭/핸드오버의 정보 교환을 할 때, 소형셀 스스로 주변 상황을 측정하여 출력 및 파라미터를 조절할 수 있으나, 셀 간에 교환해야 하는 정보가 실제 서비스의 정보보다 많은 경우, 주변 상황을 제대로 파악하지 못한다는 한계를 갖는다. 이러한 한계점이 소형셀의 활용을 제한하는 원인이 되었다.
한국공개특허공보 제2017-0006726호 (2017.01.18. 공개)
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소형셀의 이용을 제한하는 간섭 및 핸드오버의 문제를 제어하는 네트워크 구조를 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이는 적어도 하나의 스몰셀에 대한 트래픽을 모니터링하는 모니터링부; 및 기지국으로부터 사용자 단말의 핸드오버 요청을 수신하고, 상기 적어도 하나의 스몰셀 중 어느 하나의 스몰셀로 상기 핸드오버 요청에 대한 메시지를 전송하고, 상기 어느 하나의 스몰셀로부터 상기 핸드오버 요청에 대한 승인 메시지를 수신하는 핸드오버 관리부를 포함하고, 상기 코어 네트워크와의 통신 없이 상기 스몰셀 게이트웨이 및 상기 어느 하나의 스몰셀에 의해 상기 사용자 단말의 핸드오버가 수행될 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이에 의해 수행되는 스몰셀 관리 방법은 적어도 하나의 스몰셀에 대한 트래픽을 모니터링하는 단계; 기지국으로부터 사용자 단말의 핸드오버 요청을 수신하는 단계; 상기 적어도 하나의 스몰셀 중 어느 하나의 스몰셀로 상기 핸드오버 요청에 대한 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 어느 하나의 스몰셀로부터 상기 핸드오버 요청에 대한 승인 메시지를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 코어 네트워크와의 통신 없이 상기 스몰셀 게이트웨이 및 상기 어느 하나의 스몰셀에 의해 상기 사용자 단말의 핸드오버가 수행될 수 있다.
본 발명의 제 3 측면에 따른 코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이에 의해 수행되는 통신 품질을 향상시키는 명령어들의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 경우, 적어도 하나의 스몰셀에 대한 트래픽을 모니터링하고, 기지국으로부터 사용자 단말의 핸드오버 요청을 수신하고, 상기 적어도 하나의 스몰셀 중 어느 하나의 스몰셀로 상기 핸드오버 요청에 대한 메시지를 전송하고, 상기 어느 하나의 스몰셀로부터 상기 핸드오버 요청에 대한 승인 메시지를 수신하고, 상기 코어 네트워크와의 통신 없이 상기 스몰셀 게이트웨이 및 상기 어느 하나의 스몰셀에 의해 상기 사용자 단말의 핸드오버가 수행되는 명령어들의 시퀀스를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명은 소형셀의 이용을 제한하는 간섭 및 핸드오버의 문제를 제어하는 네트워크 구조를 제공할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 매크로셀 및 스몰셀 간의 간섭 및 핸드오버를 제어할 수 있고, 스몰셀을 통해 커버리지를 확장할 수 있다. 또한, 스몰셀의 유선 백홀의 구축 필요성을 줄일 수 있어 백홀 투자비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이의 블록도이다.
도 2a 내지 2b는 종래의 핸드오버 수행 방법 및 본 발명의 핸드오버 수행 방법을 비교 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3a 내지 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 셀 간 연동할 수 있는 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 셀 간의 간섭과, 동기화 및 핸드 오버를 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 셀 간 연동할 수 있는 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 셀 간 연동할 수 있는 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 코어 네트워크에 연결된 스몰셀 게이트웨이에 의해 수행되는 스몰셀 관리 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 구성도 또는 처리 흐름도를 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
기존의 스몰셀은 L1에서 L3까지 하나의 장치로 구축되어 있어 바로 코어망으로 직접 연결되었다. 이로 인해, 스몰셀 간 또는 매크로 및 스몰셀 간에 사용자 단말이 이동할 경우, 핸드오버를 위한 과정이 코어망을 기점으로 진행되기 때문에 핸드오버의 시간이 길어지고, 셀의 단절과 새로운 셀로의 접속 과정에서 호 단절율이 높아질 수 밖에 없었다.
본 발명은 앞서 언급한 문제점을 해결하기 위해 도 1과 함께, 도 3a 내지 도 3b, 도 5 및 도 6을 함께 참조하여 코어 네트워크에 연결된 모바일 엣지 기반의 매크로셀 및 스몰셀 간에 연동할 수 있는 네트워크 구조 및 스몰셀들 간에 연동하는 네트워크 구조를 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이(10)의 블록도이다. 도 3a은 매크로셀 및 스몰셀 간 연동하는 제 1 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 제 1 네트워크 구조는 코어 네트워크(30)에 포함된 CU(Central Unit) 장비(32)와 CU 장비(32)에 연결된 적어도 하나의 매크로셀(MacroCell)과, CU 장비(32)에 연결된 스몰셀 게이트웨이(10) 및 스몰셀 게이트웨이(10)에 연결된 적어도 하나의 스몰셀을 포함하도록 구성되어 있다.
스몰셀 게이트웨이(10)는 CU 장비(32)의 PDCP 및 3GPP의 F1 인터페이스를 통해 CU 장비(32)에 연결될 수 있다. 여기서, F1 인터페이스는 제조사의 의존성이 적은 오픈 인터페이스이므로 하나의 CU 장비에 다수 제조사의 DU(Data Unit) 장비를 연결할 수 있고 다른 제조사의 장비들도 연결할 수 있기 때문에 스몰셀의 생태계를 확대시킬 수 있다.
이러한, 제 1 네트워크 구조는 코어 네트워크(30)를 중심으로 매크로셀 및 스몰셀을 연동시키는 네트워크 구조를 갖는다. 이 때, 매크로셀 및 스몰셀은 기지국 단위가 아닌 CU 장비(32)를 중심으로 하나의 기지국으로 취급될 수 있기 때문에 간섭제어 및 핸드오버 성공률이 크게 향상될 수 있다.
스몰셀 게이트웨이(10)에 연결된 적어도 하나의 스몰셀과 스몰셀 게이트웨이(10)는 기설정된 방식(예컨대, IPsec 방식)으로 보안 연결되고, QoS가 보장되지 않은 망을 통해서 연결될 수 있다. 이를 통해, 스몰셀 무선망 구축을 위한 유선 백홀로 저비용의 망을 사용할 수 있고, 제 1 네트워크 구조의 구축 비용을 절감할 수 있다.
제 1 네트워크 구조의 경우, 스몰셀 게이트웨이(10)에 연결된 스몰셀들이 스몰셀 게이트웨이(10)를 통해 CU 장비(32)에 연결되어 있는 구조이므로 각 스몰셀들을 매크로셀 수준으로 관리해야 하는 비효율성을 막을 수 있다. 또한, 스몰셀 게이트웨이(10)는 스몰셀 게이트웨이(10)에 연결된 스몰셀들 중 형상이 다른 스몰셀들을 구분하여 관리할 수 있다.
스몰셀 게이트웨이(10)는 모니터링부(100) 및 핸드오버 관리부(110)를 포함할 수 있다.
다수의 스몰셀 커버리지를 확보하고 있는 지역의 경우, 스몰셀 게이트웨이(10)의 관리부(미도시)는 트래픽 일부가 스몰셀에 집중되면, 해당 트래픽을 분산시킬 수 있다.
또한, 스몰셀 게이트웨이(10)의 관리부(미도시)는 스몰셀에 IP 정보를 할당하고, 각 스몰셀에 할당된 IP 정보를 관리할 수 있다.
스몰셀 게이트웨이(10)의 모니터링부(100)는 스몰셀 게이트웨이(10)에 연결된 적어도 하나의 스몰셀에 대한 트래픽을 모니터링할 수 있다.
스몰셀 게이트웨이(10)의 모니터링부(100)는 스몰셀들로 인해 발생하는 간섭 제어를 위해 스몰셀과 스몰셀 게이트웨이(10) 간에 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보를 모니터링할 수 있다.
스몰셀 게이트웨이(10)의 모니터링부(100)는 스몰셀 게이트웨이(10)에 연결된 적어도 하나의 스몰셀로부터 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보를 수집하고, 수집된 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보에 기초하여 스몰셀 간의 트래픽을 모니터링할 수 있다. 여기서, 수집된 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보에 기초하여 적어도 하나의 스몰셀 간의 간섭 제어 및 동기화가 이루어질 수 있다.
스몰셀 eMS는 스몰셀 게이트웨이(10)에 연결된 각 스몰셀에 대한 관리 정보(예컨대, 스몰셀의 등록, 제거 및 수정 등) 및 스몰셀에 대한 설정 정보(예컨대, 스몰셀의 RF(Radio Frequency) 및 구성 등)를 관리할 수 있다. 또한, 스몰셀 eMS는 스몰셀의 펌웨어 버전(firmware version) 모니터링 및 관리와 스몰셀의 펌웨어 소프트웨어(firmware SW)에 대한 업데이트를 관리할 수 있다.
매크로셀 커버리지 내에 스몰셀이 구축되어 있는 경우, 스몰셀로부터 수집된 정보 및 매크로셀로부터 수집된 정보에 기초하여 스몰셀 및 매크로셀 간의 간섭 제어가 이루어질 수 있다. 이 때, 스몰셀 및 매크로셀 간의 간섭 제어는 셀 스케쥴러 장치(34)에 의해 수행될 수 있다.
사용자 단말로부터 수집된 정보, 스몰셀로부터 수집된 정보 및 매크로셀로부터 수집된 정보에 기초하여 사용자 단말의 핸드오버 요청에 따른 핸드오버의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보가 결정될 수 있다. 여기서, 핸드오버의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보는 셀 스케줄러 장치(34) 및 셀 동기화 장치(36)에 의해 결정 및 변경될 수 있다.
구체적으로, 도 3a 및 도 4a를 함께 참조하면, 셀 스케쥴러 장치(34)는 스몰셀 및 매크로셀 간의 간섭을 최소화하고, 매크로셀 및 스몰셀 간의 간섭을 최소화하도록 관리하는 장치이다. 또한, 셀 스케쥴러 장치(34)는 각 셀의 커버리지 내 사용자 단말의 핸드오버를 관리하는 장치이다.
셀 스케쥴러 장치(34)는 각 셀들로부터 주변 셀 정보, PCI(physical cell identity) 할당 정보, 사용자 단말의 핸드오버에 대한 정보를 수집할 수 있다.
셀 스케쥴러 장치(34)는 사용자 단말로부터 매크로셀 및 스몰셀의 RF 및 물리적 파라미터 정보(예컨대, MIMO 랭크 정보 등), 사용자 단말의 핸드오버 시의 RSRP 정보, 각 셀의 핸드오버 임계치 등을 수집한다.
셀 스케쥴러 장치(34)는 스몰셀로부터 핸드오버의 성공률 정보 및 SINR(간섭 기준값)이 낮은 주파수 PRB(physical resource block) 영역 정보를 수집할 수 있다.
셀 스케쥴러 장치(34)는 수집된 정보들을 이용하여 셀별(매크로셀 및 스몰셀 별) 간섭 기준값(
Figure pat00001
)을 만족시키기 위해서 PCI 값을 변경하고, COMP(Co-Ordinated Multiple-Point)를 위한 설정값과, eICIC/FeICIC를 위한 설정값을 설정할 수 있다.
셀 스케쥴러 장치(34)는 수집된 정보들을 이용하여 핸드오버 품질 기준값(
Figure pat00002
)을 만족시키기 위해 핸드오버시의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보를 설정할 수 있다.
셀 스케줄러 장치(34)는 변경된 PCI 값, 설정된 COMP 설정값, eICIC/FeICIC 설정값, 핸드오버시의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보를 각 셀들에게 전송할 수 있다.
셀 스케줄러 장치(34)는 수집된 정보들을 이용하여 특정 PRB 영역을 제외시키거나 랜덤하게 PRB 영역을 제외시킬 수 있는 활성화된 PRB 영역 설정값을 도출하고, 도출된 활성화된 PRB 영역 설정값을 스몰셀에게 전달할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 서로 인접한 셀간에 다른 PRB 영역을 스몰셀에게 할당함으로써 스몰셀 간의 간섭을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명은 스몰셀별 트래픽 비율에 따라 각 스몰셀에게 서로 다른 PRB 영역을 할당함으로써 스몰셀 간의 간섭을 분산시킬 수 있다.
본 발명은 셀 스케쥴러 장치(34)를 통해 매크로셀 커버리지 내 스몰셀들을 구축할 경우, 셀 간의 간섭을 최소화할 수 있으므로 셀 간의 간섭을 고려하지 않고, 가용 주파수를 최대한 활용하여 커버리지를 확장시킬 수 있고, 무선 통신망의 품질을 크게 향상시킬 수 있다.
도 3a 및 도 4b를 함께 참조하면, 셀 동기화 장치(36)는 각 셀(매크로셀, 스몰셀) 간의 간섭 제어 및 사용자 단말의 핸드오버를 위해 모든 셀 간의 동기화를 제어하는 장치이다.
셀 동기화 장치(36)는 CU 장비(32)를 통해 매크로셀의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보를 모니터링 및 업데이트할 수 있다. 또한, 셀 동기화 장치(36)는 모니터링된 매크로셀의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보와, 스몰셀 게이트웨이(10)로부터 수집된 스몰셀의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보에 기초하여 매크로셀 및 스몰셀 간의 시간 동기 기준 정보(
Figure pat00003
), 주파수 동기 기준 정보(
Figure pat00004
), 동기값 모니터링 주기 정보(T)를 설정할 수 있다.
또한, 셀 동기화 장치(36)는 모니터링된 매크로셀의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보와, 스몰셀 게이트웨이(10)로부터 수집된 스몰셀의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보에 기초하여 매크로셀별 시간 동기 업데이트 정보 및 주파수 동기 업데이트 정보와 스몰셀별 시간 동기 업데이트 정보 및 주파수 동기 업데이트 정보를 도출할 수 있다.
또한, 셀 동기화 장치(36)는 설정 및 변경된 매크로셀 및 스몰셀 간의 시간 동기 기준 정보(
Figure pat00005
), 주파수 동기 기준 정보(
Figure pat00006
), 동기값 모니터링 주기 정보(T)에 기초하여 매크로셀 및 스몰셀 간의 시간 및 주파수 동기를 제어할 수 있다.
본 발명은 스몰셀들이 스몰셀 게이트웨이(10)를 통해 CU 장비(32)에 집선되기 때문에 셀 스케줄러 장치(34) 및 셀 동기화 장치(36)의 기능을 스몰셀에 탑재할 필요가 없다. 또한, 이러한 구조로 인해 스몰셀의 구조가 더 단순해지기 때문에 스몰셀의 가격을 절감시킬 수 있다.
한편, 스몰셀 게이트웨이(10)의 핸드오버 관리부(110)는 기지국으로부터 사용자 단말의 핸드오버 요청을 수신하고, 적어도 하나의 스몰셀 중 어느 하나의 스몰셀로 핸드오버 요청에 대한 메시지를 전송할 수 있다.
스몰셀 게이트웨이(10)의 핸드오버 관리부(110)는 어느 하나의 스몰셀로부터 핸드오버 요청에 대한 승인 메시지를 수신할 수 있다. 이 때, 사용자 단말의 핸드오버는 코어 네트워크와의 통신없이 스몰셀 게이트웨이(10) 및 어느 하나의 스몰셀에 의해 수행될 수 있다.
도 2a는 기존 네트워크 구조에 따른 종래의 핸드오버(사용자 단말이 매크로셀에서 스몰셀에 해당되는 펨토 AP(Femto Access Point)로의 이동에 따른 핸드오버)의 수행 방법을 도시한 흐름도이다. 여기서, 기존 네트워크 구조는 펨토 AP기 펨토 게이트웨이(Femto Gateway)를 통해 EPC 단으로 집결되는 망구조를 갖는다.
도 2a를 살펴보면, UE 장비(20)가 기지국(21)에게로 전송하는 측정 보고 메시지에는 서빙 셀(serving cell)의 셀 식별 정보 및 주변 이웃 셀들의 셀 식별 정보를 포함하는 파라미터 정보가 포함된다.
종래의 핸드오버의 수행 방법에서는 MME 장비(24)를 중심으로 펨토 게이트웨이(22) 간의 S1 핸드오버가 발생된다. 여기서, S1 핸드오버는 기지국(21)이 아닌 펨토 게이트웨이(22)를 통해 신호를 주고 받기 때문에, 핸드오버 시간이 오래 걸린다. 또한, S1 핸드오버는 백홀 트래픽 또는 신호 송수신의 지연 시간에 크게 의존하기 때문에 핸드오버를 결정하는 무선 신호 품질 정보에 대한 정확도를 떨어뜨리고, 핸드오버의 성공률을 떨어뜨린다.
특히, 메크로 커버리지 내 펨토 AP(스몰셀)이 존재하고 펨토 AP들이 구축되어 있는 경우, 사용자 단말이 이동하게 되면, 잦은 S1 핸드오버가 발생하고, 호단절 등에 따른 통화 품질 저하가 발생한다.
도 2b는 본 발명의 CU 장비(32)에 연결된 스몰셀 게이트웨이(10)를 이용한 제 1 네트워크 구조(매크로셀 및 스몰셀 연동 구조)에서의 핸드오버의 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2b를 살펴보면, 본 발명의 제 1 네트워크 구조는 기존의 네트워크 구조(도 2a의 EPC기반 스몰셀 연동 구조)와는 다르게 핸드오버시 MME 장비와 서빙 게이트웨이가 개입되지 않고, CU 장비(32)의 아래 단에서 각 기지국 간에 핸드오버가 발생한다. 즉, LTE의 경우, intra-eNB 핸드오버가 수행되고, 5G의 경우, intra-gNB 핸드오버가 수행된다.
본 발명의 제 1 네트워크 구조는 핸드오버 지연시간도 발생하지 않으며 하나의 기지국 내 사용자 단말 신호 정보를 기반으로 핸드오버 임계치를 설정할 수 있기 때문에, 핸드오버 성공률을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, UE 장비(20)가 기지국(21)에게로 전송하는 측정 보고 메시지에는 측정 정보를 동작시키기 위한 시간(Time to trigger), 각 핸드오버를 위해 각 셀간에 정의된 이력(Hysteresis) 값, 주변 이웃 셀의 주파수 오프셋값(OFN 값), 주변 이웃 셀의 오프셋값(OCN 값), 서빙 셀의 주파수 오프셋값(OFS 값), 서빙 셀 오프셋값(OCS 값), 핸드오버의 a3-오프셋값(OFF 값), 각 셀로부터의 수신된 정보(RSRP/RSRQ 값)를 포함하는 파라미터 정보가 포함된다.
이러한 측정 보고 메시지에 포함된 다양한 정보들을 활용하여 보다 정밀하고 정확하게 핸드오버를 동작시킬 수 있다.
도 3b는 CU 장비(32) 기반 스몰셀 간에 연동할 수 있는 제 2 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
도 3b를 참조하면, 제 2 네트워크 구조는 코어 네트워크(30)에 포함된 CU 장비(32)와 CU 장비(32)에 연결된 스몰셀 게이트웨이(10) 및 스몰셀 게이트웨이(10)에 연결된 적어도 하나의 스몰셀로 구성되어 있다.
제 2 네트워크 구조의 경우, 셀 스케쥴러 장치(34)는 매크로셀을 고려하지 않고, 스몰셀 간의 간섭 제어 및 스몰셀 커버리지 내 사용자 단말의 핸드오버를 제어할 수 있다.
한편, 기존의 스몰셀은 코어망으로 연결되어 있기 때문에 모든 트래픽이 코어 네트워크에 집중되어 있고, 추가적으로 많은 스몰셀들을 구축할 경우, 코어 네트워크의 증설이 필요하기 때문에 스몰셀의 활용도가 제한될 수 밖에 없다.
이에 반해, 본 발명은 CU 장비별로 스몰셀 게이트웨이(10)를 통해 스몰셀이 집결되면, 추가적인 CU 장비를 더 증설할 수 있다. 또한, 데이터 트래픽은 코어 네트워크(30)으로 전송되지 않기 때문에 각 CU 장비에서 일반 유선망으로 브레이크아웃을 시켜 CU 장비 및 코어 네트워크(30) 간에 유선 백홀의 트래픽을 줄일 수 있다.
도 5는 엣지 기반으로 매크로셀 및 스몰셀 간 연동하는 제 3 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제 3 네트워크 구조는 CU 장비(32) 및 스몰셀 게이트웨이(10)가 엣지 기반으로 코어 네트워크(30)에 연결되어 있는 구조이고, CU 장비(32)에는 적어도 하나의 매크로셀이 연결되어 있고, 스몰셀 게이트웨이(10)에는 적어도 하나의 스몰셀이 연결되어 있다.
오픈 인터페이스인 CU 장비(32) 및 DU 장비 간의 F1 인터페이스는 CU 장비(32) 및 DU 장비 간의 연동 또는, CU 장비(32) 및 스몰셀 간의 연동을 위한 인터페이스이나, CU 장비 제조사에서 수용하지 않을 경우 적용하기 어려울 수 있다.
이런 경우에도 본 발명은 CU 장비(32)가 구축되어 있는 모바일 엣지 국사에 스몰셀 게이트웨이(10), 스몰셀 eMS, 셀 스케쥴러 장치(34) 및 셀 동기화 장치(36)를 구축함으로써 각 장비 간의 3GPP의 X2 인터페이스를 통해 매크로셀과 스몰셀 간의 간섭 제어 및 핸드오버 성공률을 향상시킬 수 있다.
또한, 특수한 경우, CU 장비(32) 및 스몰셀 게이트웨이(10), 스몰셀 eMS, 셀 스케쥴러 장치(34) 및 셀 동기화 장치(36)가 다른 건물 및 다른 국사에 구축할 수 있다. 이 경우, 국사 간의 거리와 백홀망의 용량, 성능에 따라 간섭 제어 및 핸드오버 관리를 위한 처리의 빈도 및 성능 향상 효과가 변경될 수 있다.
CU 장비(32)와 연동하는 경우에는 L2 layer이하의 설정정보 및 잦은 주기의 무선 채널 정보를 셀 스케쥴러 장치(34)에서 수집할 수 있어서 복잡한 처리를 통해 간섭 제어 성능을 더 향상 시킬 수 있다.
제 3 네트워크 구조를 통해 연동하는 경우에는 CU 장비(32)의 연동에 비해 더 긴 시간 주기의 설정 정보와 무선 채널 정보를 활용하기 때문에 더 간단한 처리를 통해서 장기적인 관점에서 간섭을 제어할 수 있다.
제 3 네트워크 구조의 경우, 스몰셀들은 CU 장비(32)에 집선될 수 없기 때문에 기지국의 Layer 1 ~ Layer 3까지 전체기능을 포함해야 한다.
도 6은 CU 장비와 관계없이 스몰셀 간에 연동할 수 있는 제 4 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제 4 네트워크 구조는 코어 네트워크(30)에 스몰셀 게이트웨이(10)가 연결된 구조로서, 스몰셀 게이트웨이(10)에는 적어도 하나의 스몰셀이 연결되어 있다.
제 4 네트워크 구조의 경우, 셀 스케쥴러 장치(34)는 매크로셀과의 간섭은 고려하지 않고, 스몰셀 간의 간섭 및 핸드오버를 제어할 수 있다.
제 4 네트워크 구조의 경우, 스몰셀로만 무선 네트워크를 구성하거나 매크로셀과 다른 주파수 대역을 사용할 경우에 활용될 수 있다.
한편, 당업자라면, 모니터링부(100) 및 핸드오버 관리부(110) 각각이 분리되어 구현되거나, 이 중 하나 이상이 통합되어 구현될 수 있음을 충분히 이해할 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 코어 네트워크(30)에 연결된 스몰셀 게이트웨이(10)에 의해 수행되는 스몰셀 관리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 단계 S701에서 스몰셀 게이트웨이(10)는 적어도 하나의 스몰셀에 대한 트래픽을 모니터링할 수 있다.
단계 S703에서 스몰셀 게이트웨이(10)는 기지국으로부터 사용자 단말의 핸드오버 요청을 수신할 수 있다.
단계 S705에서 스몰셀 게이트웨이(10)는 적어도 하나의 스몰셀 중 어느 하나의 스몰셀로 사용자 단말의 핸드오버 요청에 대한 메시지를 전송할 수 있다.
단계 S707에서 스몰셀 게이트웨이(10)는 어느 하나의 스몰셀로부터 사용자 단말의 핸드오버 요청에 대한 승인 메시지를 수신할 수 있다. 이 경우, 스몰셀 게이트웨이(10) 및 어느 하나의 스몰셀에 의해 코어 네트워크와의 통신 없이 사용자 단말의 핸드오버가 수행될 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S701 내지 S707은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 스몰셀 게이트웨이
100: 모니터링부
110: 핸드오버 관리부

Claims (17)

  1. 코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이에 있어서,
    적어도 하나의 스몰셀에 대한 트래픽을 모니터링하는 모니터링부; 및
    기지국으로부터 사용자 단말의 핸드오버 요청을 수신하고, 상기 적어도 하나의 스몰셀 중 어느 하나의 스몰셀로 상기 핸드오버 요청에 대한 메시지를 전송하고, 상기 어느 하나의 스몰셀로부터 상기 핸드오버 요청에 대한 승인 메시지를 수신하는 핸드오버 관리부
    를 포함하고,
    상기 코어 네트워크와의 통신 없이 상기 스몰셀 게이트웨이 및 상기 어느 하나의 스몰셀에 의해 상기 사용자 단말의 핸드오버가 수행되는 것인, 스몰셀 게이트웨이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 네트워크는 CU(Central Unit) 장비를 포함하고,
    상기 스몰셀 게이트웨이는 상기 CU 장비에 연결되어 있는 것인, 스몰셀 게이트웨이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 CU 장비에는 적어도 하나의 매크로셀(MacroCell)이 연결되어 있는 것인, 스몰셀 게이트웨이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    매크로 커버리지 내에 상기 스몰셀이 구축되어 있는 경우, 상기 스몰셀로부터 수집된 정보 및 상기 매크로셀로부터 수집된 정보에 기초하여 상기 스몰셀 및 상기 매크로셀 간의 간섭 제어가 이루어지는 것인, 스몰셀 게이트웨이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 사용자 단말로부터 수집된 정보, 상기 스몰셀로부터 수집된 정보 및 상기 매크로셀로부터 수집된 정보에 기초하여 상기 사용자 단말의 핸드오버 요청에 따른 핸드오버의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보가 결정되는 것인, 스몰셀 게이트웨이.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 모니터링부는 상기 스몰셀 게이트웨이에 집결된 적어도 하나의 스몰셀로부터 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보를 수집하고,
    상기 수집된 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보에 기초하여 상기 스몰셀 간의 트래픽을 모니터링하는 것인, 스몰셀 게이트웨이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수집된 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 스몰셀 간의 간섭 제어 및 동기화가 이루어지는 것인, 스몰셀 게이트웨이.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스몰셀 게이트웨이는 엣지 기반으로 상기 코어 네트워트 망과 연결되어 있는 것인, 스몰셀 게이트웨이.
  9. 코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이에 의해 수행되는 스몰셀 관리 방법에 있어서,
    적어도 하나의 스몰셀에 대한 트래픽을 모니터링하는 단계;
    기지국으로부터 사용자 단말의 핸드오버 요청을 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 스몰셀 중 어느 하나의 스몰셀로 상기 핸드오버 요청에 대한 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 어느 하나의 스몰셀로부터 상기 핸드오버 요청에 대한 승인 메시지를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 코어 네트워크와의 통신 없이 상기 스몰셀 게이트웨이 및 상기 어느 하나의 스몰셀에 의해 상기 사용자 단말의 핸드오버가 수행되는 것인, 스몰셀 관리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 코어 네트워크는 CU(Central Unit) 장비를 포함하고,
    상기 스몰셀 게이트웨이는 상기 CU 장비에 연결되어 있는 것인, 스몰셀 관리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 CU 장비에는 적어도 하나의 매크로셀(MacroCell)이 연결되어 있는 것인, 스몰셀 관리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    매크로 커버리지 내에 상기 스몰셀이 구축되어 있는 경우, 상기 스몰셀로부터 수집된 정보 및 상기 매크로셀로부터 수집된 정보에 기초하여 상기 스몰셀 및 상기 매크로셀 간의 간섭 제어가 이루어지는 것인, 스몰셀 관리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 사용자 단말로부터 수집된 정보, 상기 스몰셀로부터 수집된 정보 및 상기 매크로셀로부터 수집된 정보에 기초하여 상기 사용자 단말의 핸드오버 요청에 따른 핸드오버의 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보가 결정되는 것인, 스몰셀 관리 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는
    상기 스몰셀 게이트웨이에 집결된 적어도 하나의 스몰셀로부터 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보를 수집하는 단계 및
    상기 수집된 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보에 기초하여 상기 스몰셀 간의 트래픽을 모니터링하는 단계를 포함하는 것인, 스몰셀 관리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 수집된 시간 동기 정보 및 주파수 동기 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 스몰셀 간의 간섭 제어 및 동기화가 이루어지는 것인, 스몰셀 관리 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 스몰셀 게이트웨이는 엣지 기반으로 상기 코어 네트워트와 연결되어 있는 것인, 스몰셀 관리 방법.
  17. 코어 네트워크에 연결된 스몰셀(SmallCell) 게이트웨이에 의해 수행되는 스몰셀을 관리하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 경우,
    적어도 하나의 스몰셀에 대한 트래픽을 모니터링하고,
    기지국으로부터 사용자 단말의 핸드오버 요청을 수신하고,
    상기 적어도 하나의 스몰셀 중 어느 하나의 스몰셀로 상기 핸드오버 요청에 대한 메시지를 전송하고,
    상기 어느 하나의 스몰셀로부터 상기 핸드오버 요청에 대한 승인 메시지를 수신하고,
    상기 코어 네트워크와의 통신 없이 상기 스몰셀 게이트웨이 및 상기 어느 하나의 스몰셀에 의해 상기 사용자 단말의 핸드오버가 수행되는 명령어들의 시퀀스를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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