WO2015065031A1 - 분산 네트워크 구조에서 기지국 자가설정 방법 및 장치 - Google Patents

분산 네트워크 구조에서 기지국 자가설정 방법 및 장치 Download PDF

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WO2015065031A1
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base station
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local
pool
network
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PCT/KR2014/010223
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김상진
권기석
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삼성전자 주식회사
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for base station self-configuration in a distributed network structure.
  • the present invention provides a method and apparatus for self-configuration optimized in a distributed network structure.
  • next-generation mobile communication technologies are being developed to cope with the rapidly increasing demand for mobile communication data.
  • the network structure will be simplified and the cell size will be smaller.
  • the conventional mobile communication network is composed of a terminal, a base station, and a gateway as shown in FIG. 1 in a centralized structure.
  • the gateway is classified into a mobility management entity (MME), a serving gateway (Serving GateWay), and a packet data network (PDN) gateway (GW, GateWay).
  • MME mobility management entity
  • the mobility management entity (MME) manages the mobility of the terminal
  • the serving gateway (Serving GW) processes the traffic of the terminal
  • the packet data network gateway (PDN GW) connects the traffic transmitted and received by the terminal between the external network and the internal network. In charge of the function.
  • the packet data network gateway In the centralized network structure, all traffic transmitted and received by the terminal is passed through the packet data network gateway (PDN GW) to the external network, so that the number of terminals connected to the network should handle the packet data network gateway (PDN GW). This increase causes a delay in packet processing speed. In addition, when the packet data network gateway (PDN GW) fails to provide a service due to a malfunction or failure, the entire service of the underlying network is interrupted.
  • the traffic is transmitted through the packet data network gateway (PDN GW) to the neighbor base station, thereby increasing the packet forwarding delay by using an unoptimized traffic path.
  • PDN GW packet data network gateway
  • An embodiment of the present invention proposes a base station IP address allocation method and initial configuration data acquisition method optimized for a distributed network structure.
  • the method for transmitting configuration information comprises the steps of: allocating an IP pool (IP pool) from an IP address management server of an external IP network, and receiving an IP address allocation request from a new base station in the distributed network. And in response to the received IP address allocation request, allocating an arbitrary IP address based on the assigned IP pool to the base station.
  • IP pool IP pool
  • the method for transmitting configuration information comprises the steps of: allocating an IP pool (IP pool) from an IP address management server of an external IP network, and receiving an IP address allocation request from a new base station in the distributed network. And in response to the received IP address allocation request, allocating an arbitrary IP address based on the assigned IP pool to the base station.
  • the local administrator is assigned an IP pool from the communication unit for performing data communication and the IP address management server of the external IP network, and receives an IP address allocation request from a new base station in the distributed network, In response to the received IP address allocation request, the local manager comprises a control unit for controlling to assign an IP address based on the assigned IP Pool to the base station.
  • a backhaul configuration request message including an IP address allocation request information and a backhaul configuration response message including an IP address and local manager information in response to the transmitted backhaul configuration request message are provided.
  • Receiving, and the local manager provides a self-setting method of the base station, characterized in that the IP pool is allocated and stored from the IP address management server of the external IP network.
  • an embodiment of the present invention transmits a backhaul configuration request message including a communication unit performing data communication and IP address allocation request information, and in response to the transmitted backhaul configuration request message, an IP address and local manager information are transmitted. And a control unit for controlling to receive a backhaul configuration response message, wherein the local manager receives and stores an IP pool from an IP address management server of an external IP network.
  • a method and apparatus for efficiently operating a distributed network can be provided.
  • the present invention can propose a network of a simple structure that can increase the efficiency of the system.
  • the possibility of service interruption due to malfunction or failure of a specific device can be improved, and direct communication between adjacent base stations can be reduced, thereby reducing packet transmission delay.
  • the base station can manage the base station IP pool hierarchically and distributedly to minimize the waste of public IP and to obtain a fast IP address when allocating the base station IP address during the self-configuration step.
  • the base station may additionally allocate or return the IP pool efficiently during the network operation and the method of allocating the IP differentially using the related information.
  • the base station may manage the IP address according to the state (child or active state) or the load state of the base station.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional centralized network structure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a distributed network structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a network in which a centralized network and a SON technology are combined.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a network in which a distributed network and a SON technology are combined according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a self-configuration process in a centralized network structure.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a self-configuration process in a distributed network structure.
  • FIGS. 7 and 8 are diagrams illustrating an example of applying a distributed network to a base station IP address allocation method used in a centralized network structure.
  • FIG 9 illustrates an IP Pool allocation method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a dynamic IP management method according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a diagram illustrating a process of receiving an IP address through a backhaul setting procedure when another new base station is installed in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an IP pool allocation process of LIPM according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an IP Pool return process of LIPM according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an IP address return process of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating an IP address allocation process through a neighbor base station of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating a method of selecting a local IP pool manager according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a diagram illustrating a method of obtaining initial configuration data according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a process of LBDM obtaining common initial configuration information from a SON server according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates a process of updating common initial configuration data according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a diagram illustrating a process of acquiring common initial configuration data by a base station according to one embodiment of the present invention.
  • 21 is a diagram illustrating a process of updating common initial configuration data by a base station according to one embodiment of the present invention.
  • 22 is a diagram illustrating a process of acquiring configuration information for each base station according to an embodiment of the present invention.
  • 23 is a diagram illustrating a process of updating configuration information for each base station according to one embodiment of the present invention.
  • 24 is a diagram for explaining a local manager according to one embodiment of the present invention.
  • 25 illustrates a base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a distributed network structure according to an embodiment of the present invention.
  • the distributed network structure may include an external network 210 and a base station BS, 220, 230, 221, 223, 225, and 231.
  • a base station may have a simple network structure including all the functions of a gateway and directly accessing an external network 210 (eg, the Internet).
  • each base station may be connected to adjacent base stations by a wired or wireless interface to perform communication.
  • the configuration is connected by a wireless interface between base stations, but this is only an exemplary embodiment, and a connection through a wired interface between distributed base stations is also possible.
  • FIGS. 3 and 4 is a conceptual diagram illustrating a network combining a centralized network and a SON technology
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a network combining a distributed network and a SON technology according to an embodiment of the present invention.
  • One embodiment of the present invention proposes a technique for increasing efficiency in the next generation mobile communication technology.
  • a network using a small cell may be proposed.
  • a conventional macro cell (radius: several km) is composed of a plurality of small cells (radius: several hundred m) to increase the frequency efficiency (Spectral Efficiency) per unit area and a small base station to service each small cell. This can be installed.
  • the frequency efficiency Spectral Efficiency
  • the number of small cell base stations installed in the network may increase exponentially.
  • SON Self-Organizing Network
  • the SON server can autonomously handle problems occurring on the network and SON clients according to the predefined SON algorithm without operator intervention.
  • the SON client refers to a network device to which the SON function is applied and mainly corresponds to a base station.
  • SON significantly reduces network operation costs through three technologies.
  • self-configuration is a technology that automatically performs basic configuration and wireless configuration after power is applied to the base station. Detailed technology performs functions such as IP address setting of base station, base station authentication, base station software and setting data setting.
  • self-optimization is a technology that automatically updates the neighbor base station list and automatically optimizes the coverage and capacity of the cell during base station operation.
  • self-healing is a technology for automatically recovering when a malfunction occurs during base station operation.
  • the centralized network may be, for example, a fourth generation mobile communication system.
  • a centralized network structure such as a 4G mobile communication system to support SON technology, as shown in FIG. 3, the SON server 310 and the SON client 320: 321, 322, 323, and Base Station are wired interfaces (for example, UTP cable, optical cable, etc.) can be directly connected to the internal IP network (Private Network, 330) to exchange information.
  • IP network Primaryvate Network, 330
  • next generation mobile communication system a distributed network structure is being considered, and the number of base stations is rapidly increased due to the appearance of small cells. Therefore, it is difficult to directly connect a base station and a SON server through a wired interface as in the centralized network of FIG. It can be difficult with problems. Therefore, SON technology is required to operate a distributed network efficiently.
  • the base stations connect to the SON server 420 through an external IP network 410 as shown in FIG. 4.
  • the distributed network structure 400 as mentioned above, all base stations may not have a wired backhaul due to cost and technical problems. Therefore, some base stations 431 and 435 are connected by wired backhaul, and some base stations 432, 433, 434 and 436 are connected to base stations 431 and 435 having wired backhaul and wireless backhaul.
  • Form and communicate with SON server 420. 4 is an example of a network structure, and the network structure proposed by the present invention is not necessarily limited thereto, and some base stations form a multi-hop wired and wireless backhaul to communicate with the SON server 420 according to a network configuration. Can be designed.
  • the next generation mobile communication system in the next generation mobile communication system as shown in FIG. 4, the time required for communication between the base station and the SON server according to the distributed network structure increases, so that the base station itself The time it takes to complete the setup process can be long and the network load can increase. Therefore, the base station self-configuration technology suitable for the distributed network structure as the next-generation mobile communication system environment proposed by the embodiment of the present invention is increasing in importance. In addition, according to an embodiment of the present invention, the effect may be more excellent in a small cell environment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a self-configuration process in a centralized network structure
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a self-configuration process in a distributed network structure.
  • the base station self-setting technique refers to all procedures and functions performed by the terminal until the terminal can access the base station after power is applied to the base station. It mainly consists of functions such as base station IP address setting, base station authentication, base station initial setting information acquisition (eg, software, firmware, configuration data), base station initial parameter setting, and the like.
  • the base station self-configuration procedure is started when power is applied to the base station (S510).
  • the base station performs a booting procedure based on the information stored in the firmware (S520), and receives an IP address of the base station for IP communication with the SON server (S530).
  • Static IP address assignment uses the operator's preset IP address
  • dynamic IP address assignment uses the BOOTP (Bootstrap Protocol) or Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) protocol to assign a new IP address from the server. That's the way.
  • BOOTP Bootstrap Protocol
  • DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
  • the base station and the SON server are directly connected by configuring an internal network, the base station is assigned a private IP address, so there is little risk of exhausting the IP address.
  • the base station After receiving the IP address, the base station performs an authentication procedure with the SON server (S540). If the authentication is successful, the base station downloads initial configuration data for normal operation of the base station from the SON server (S550).
  • Base station initial configuration data may be classified into common data and base station-specific data according to types. Common data consists of software and firmware, and is large in capacity, over a few hundred megabytes (MB). The base station-specific data consists of different configuration data and authentication data for each base station, and has a low capacity of several megabytes (MB).
  • the mobile station enters a state in which the terminal can access (S570).
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a base station self-configuration procedure when the self-configuration method used in the centralized network structure is reused in a distributed network structure.
  • the base station When power is applied to the base station (S610), the base station performs a booting procedure based on the information stored in the firmware (S620).
  • the base station with the wired backhaul may use the set wired backhaul, and the base station without the wired backhaul may set the wireless backhaul with the base station with the wired backhaul (S630).
  • the method for setting the wireless backhaul is not mentioned in the present invention because various prior arts have been proposed.
  • the base station When an interface for forming a wireless backhaul to communicate with the SON server is generated, the base station is assigned an IP address of the base station to perform IP communication with the SON server (S640).
  • IP address In a centralized network structure, a private IP address is used, but in a distributed network structure, a base station may need to allocate a public IP address in order to communicate with a SON server connected to an external IP network.
  • statically assigning a public IP address makes IP address less useful, so statically assigning public IP is a very inefficient method. Accordingly, it is assumed that the base station IP allocation method of the distributed network according to the embodiment of FIG. 6 is a dynamic IP address allocation method.
  • the base station After receiving the IP address, the base station performs an authentication procedure with the SON server (S560). If the authentication is successful, the base station downloads software and initial configuration data for normal operation of the base station from the SON server (S660).
  • the base station operating in the distributed network includes a gateway function unlike the conventional centralized base station, so the capacity of the initial configuration data is much larger. Therefore, in order to efficiently operate a distributed network, a method of effectively processing a large amount of initial configuration data is important.
  • the base station completes the initial radio section configuration based on the initial configuration data (S670), and may enter the state that the terminal can access (S680).
  • FIGS. 7 and 8 are diagrams illustrating an example of applying a distributed network to a base station IP address allocation method used in a centralized network structure.
  • IP address allocation delay time may increase and public IP address waste may be increased.
  • the newly installed base station 710 may establish a wireless backhaul to communicate with devices (eg, an IP address management server, a SON server, etc.) located in an external IP network.
  • devices eg, an IP address management server, a SON server, etc.
  • the base station is assigned a public IP address through the IP address management server 740 located in the external IP network and communicates with the SON server 730 using this public IP address.
  • the base station (710, 712, 714) does not have a wired backhaul to establish a multi-hop wired and wireless backhaul to communicate with the IP address management server 740 and SON server 730 located in the external network for communication
  • the delay time increases.
  • the base station 712 assigned the public IP address does not serve the terminal for a long time as shown in FIG. 7, the base station 712 transitions from an active state to an idle state to save energy.
  • the public IP address assigned to the base station transitioned to the idle state is not used and cannot be assigned to other base stations, a limited number of public IP addresses are wasted. This problem occurs more seriously as the size of the cell becomes smaller and the number of base stations increases.
  • the base station initial data acquisition method used in the centralized network structure is applied to the distributed network structure, a procedure as shown in FIG. 8 is required.
  • the newly installed base station 810 requests initial configuration data from the SON server 830.
  • the newly installed base station 810 does not have a wired backhaul and thus forms a multi-hop wireless backhaul to be connected to the SON server 830.
  • the base station acquires initial configuration data from the SON server 830, completes the initial radio configuration based on this, and then terminates the self-configuration phase and services the terminal.
  • the newly installed base station 810 acquires all the initial configuration data from the SON server, and thus passes through a multi-hop wired and wireless network, thereby increasing an initial booting time.
  • the initial boot time is one of key performance indicators (KPIs) that operators consider when selecting equipment and is used as an indicator for determining base station performance. Since a large amount of initial configuration data is acquired through the core network, the load of the core network increases as the number of base stations performing the self-configuration phase increases. In conclusion, from the user's point of view, the base station's initial booting time is delayed, and the time required for service is increased, which may be a root cause of deteriorating user experience (UX).
  • UX root cause of deteriorating user experience
  • the base station IP address allocation method and the initial configuration data acquisition method optimized for the distributed network structure may be more efficient in a small cell based distributed network architecture.
  • an embodiment of the present invention describes a base station IP address allocation method and initial configuration data acquisition method among base station self-configuration functions for a small cell-based distributed network structure.
  • Base station IP address allocation method is divided into IP address allocation time optimization method and dynamic IP pool management method.
  • it describes a new logical device and related content information to support this, and divides it into a procedure of operating an IP Pool and a procedure of obtaining distributed initial configuration data.
  • the base station can manage hierarchically by dividing the public IP pool allocated to the base station into a global IP pool and a local IP pool to reduce the IP address allocation time.
  • the Global IP Pool can be managed by an IP address management server as before, and the Local IP Pool can be managed by a Local IP Pool Manager.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a hierarchical and distributed IP pool allocation method in order to minimize IP address allocation time.
  • Local IP Pool Manager can be allocated a certain number of IP Pools by requesting Local IP Pool allocation from an IP address management server located in an external IP network.
  • the local IP pool manager may be arbitrarily selected by the operator or a base station having a wired backhaul may be selected in the local network.
  • the base station 910 is selected as a local IP pool manager.
  • the newly installed base stations 921 and 923 may request and assign an IP address to the local IP pool manager.
  • the IP address allocation time is delayed.
  • the local IP pool manager 910 since the local IP pool manager 910 is provided in the local network, the IP address allocation delay time may be reduced.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a dynamic IP management method according to an embodiment of the present invention.
  • the IP pool may be dynamically managed.
  • the local IP pool manager 1010 may manage to further request the IP pool or return the allocated IP pool to the IP address management server based on the use degree of the IP pool, the local location, the time information, and the like. For example, when the base station 1020 transitions from the active state to the idle state, the base station 1020 may return the base station IP address to the local IP pool manager 1010. In addition, when the base station 1030 transitions from the idle state to the active state, the base station 1030 may be reassigned a new IP address from the local IP pool manager 1010. In addition, when the Local IP Pool Manager 1010 is overloaded, service continuity is provided by changing a new Local IP Pool Manager.
  • IP pool management methods for efficiently managing public IP resources can be divided into initial IP pool allocation method and IP pool change method during operation. Initially, an IP address management server allocates an IP pool to a local IP pool manager in various embodiments.
  • -Method 1 Allocated by differential allocation according to system capacity of Local IP Pool Manager. For example, when the local IP pool manager is a macro cell base station, a larger number of IP pools may be allocated than the small cell base station.
  • -Method 2 It can be allocated based on statistical information. For example, a large amount of IP pool can be allocated to a local IP pool manager located in a hotspot area based on statistical information.
  • -Method 4 Assign based on time information. It is possible to allocate a larger amount of IP Pool to the Local IP Pool Manager running during the day than the Local IP Pool Manager running at night.
  • IP Pool Administrator can save IP Pool allocated from IP Address Management Server in local storage as table 1 as Table 1.
  • Table 1 shows the total number of IPs assigned from the IP address management server, the number of IP addresses and IP address ranges assigned to the base station, the number of unassigned IPs and IP address ranges, the IP Pool Utilization, the addresses of the SON server and the IP address management server, Base station ID using assigned IP address can be managed in list form.
  • a base station in an active state may store Local IP Pool manager information in a local storage in a table form. Active base station exchanges information with Local IP Pool manager periodically or aperiodically to keep up-to-date status and manages multiple Local IP Pool manager information while maintaining IP address for new base station or waking station in idle state. Can support allocation
  • the new base station 1110 may transmit a backhaul setup request message including IP address allocation request information to the neighboring base station 1130.
  • the neighbor BS 1130 may select an optimal Local IP Pool Manager (LIPM).
  • LIPM Local IP Pool Manager
  • step S1105 the neighbor base station 1130 transmits an IP address request message (IP Allocation Request) to the LIPM 1150 selected above (step S1105), and the IP address corresponding to the IP address request message from the LIPM 1150. Can be assigned (step S1107).
  • IP Allocation Request IP address request message
  • the neighbor base station 1130 may transmit a backhaul setup request message to the new base station 1110.
  • the backhaul configuration response message may include an IP address and LIPM Info.
  • the new base station 1110 may set an IP address received from the neighboring base station 1130 (step S1111) and store LIPM information in local storage (step S1113).
  • FIGS. 12 and 13 a process in which the local IP pool manager receives or returns an IP pool will be described.
  • 12 is a relationship diagram illustrating an IP Pool allocation request process of LIPM according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a relationship diagram illustrating an IP Pool return process of LIPM according to an embodiment of the present invention.
  • the local IP pool manager 1210 may compare the number of unused IPs allocated to the LIPM with a preset first threshold in step S1201. If the number of unused IPs is smaller than the first threshold, it may be determined that the number of IP pools currently allocated to LIPM is insufficient.
  • the LIPM 1210 may make an IP pool allocation request to the IP pool server 1230 in step S1203.
  • the IP Poll server 1230 may transmit an IP Pool allocation response corresponding to the received request (step S1205). Through this, IP pool can be allocated to LIPM which has insufficient IP pool.
  • the local IP pool manager 1310 may compare the number of unused IPs allocated to the LIPM with a preset second threshold in operation S1301. If the number of unused IPs is greater than the second threshold, it may be determined that a large number of IP pools currently allocated to LIPM remain.
  • the LIPM 1310 may request an IP pool return request to the IP pool server 1330 in step S1203.
  • the IP Poll server 1330 may transmit an IP Pool return response corresponding to the received request (step S1305). This allows the IP Pool to be dynamically managed by returning the IP Pool for LIPM where the IP Pool remains above the standard.
  • FIGS. 14 and 15 is a diagram illustrating an IP address return process of a base station according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an IP address allocation process through a neighbor base station of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • step S1401 when the base station 1410 does not serve a terminal for a long time, an event for transitioning from an active state to an idle state may occur (step S1401). If an event is detected, in step S1403, the base station 1410 may transmit an IP address release request message to the local IP pool manager 1430. In operation S1405, the local IP pool manager 1430 may transmit a response to the IP address return request in response to the request. In step S1407, the base station 1410 receiving the response may return an IP address managed by the base station 1410, and may transition to an idle state.
  • the base station 1510 transitions from an idle (sleep) state to an active state, requests an IP address to the local IP pool manager 1550 (LIPM) through the adjacent base station 1530.
  • LIPM local IP pool manager
  • the base station 1510 may transmit an IP address allocation request message to the neighbor base station 1530. For example, when switching from the idle mode to the active mode (step S1501), the base station 1510 may request an IP address allocation (step S1503).
  • the neighboring base station 1530 may select an optimal Local IP Pool Manager (LIPM) (step S1505). If the optimal Local IP Pool Manager is already selected, step S1505 may be omitted, and the selected Local IP Pool Manager may be used. In step S1507, the neighbor base station 1530 may transfer the IP address allocation request message received from the base station 1510 to the selected Local IP Pool manager 1550 (step S1507).
  • LIPM optimal Local IP Pool Manager
  • the local IP pool manager 1550 may allocate an IP address corresponding to the IP address allocation request.
  • the Local IP Pool Manager 1550 may transmit a response to the IP address allocation request.
  • the local IP pool manager 1550 may transmit the response to the neighbor base station 1530.
  • the response may include an IP address corresponding to information about the base station assigning the IP address.
  • the neighbor BS 1530 may transmit a response received from the Local IP Pool Manager 1550 to the BS 1510.
  • the neighboring base station 1530 may select the base station 1510 to which the IP address should be delivered, using the information about the base station included in the response, and deliver the IP address information corresponding to the selected base station.
  • 16 is a relation diagram illustrating a method of selecting a local IP pool manager according to an embodiment of the present invention.
  • the LIPM may recognize the overload condition (S1601). If the LIPM 1610 recognizes an overload condition, the LIPM 1610 may transmit a message requesting a new LIPM candidate to the SON server 1650 (step S1603). Upon receiving the new LIPM candidate request message, the SON server 1650 may select a new LIPM 1630 in consideration of a load level, a distance, a backhaul type, and the like (S1605).
  • the SON server 1650 may transmit the information on the selected new LIPM to the LIPM 1610 which transmitted the new LIPM candidate request message (S1607).
  • the LIPM 1610 may transmit a LIPM change request message to the new LIPM 1630 in response to the information (step S1609).
  • the new LIPM 1630 may determine a LIPM change in response to the LIPM change request message (S1611). In addition, when the SON server selects LIPM, the selected new LIPM may always accept the LIPM change request. In operation S1613, the new LIPM 1630 may transmit a response to the LIPM change request message to the previous LIPM 1610. Upon receiving the response, the previous LIPM 1610 may transfer its LIPM function to the new LIPM 1630. When transferring the function, the information as shown in Table 1 may be transferred to the new LIPM 1630.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a method of obtaining initial configuration data according to an embodiment of the present invention.
  • a Local Boot-up Data Manager 1710 (LBDM: Local Boot-up Data Manager) is placed in a local network so that common data is previously obtained from the SON server 1730. That is, when a new base station 1750 is installed, a large amount of common data may be obtained from a local boot-up data manager 1710 located in a local network, and a small amount of base station-specific data may be obtained from a SON server 1730.
  • LBDM Local Boot-up Data Manager
  • the method proposed in FIG. 17 classifies base station initial configuration data by type and obtains the optimal path and method for each type, thereby reducing the amount of traffic passing through the core network and reducing the base station initial configuration time. It can shorten the time to provide a quick service to the user.
  • the newly installed base station 1750 may find the Local Boot-up Data Manager 1710 in the following manner. For example, when establishing the backhaul between base stations, information about the LBDM 1710 may be obtained from a neighbor base station. In addition, the SON server 1730 may be obtained by requesting information about the LBDM, and may also obtain information about the LBDM by broadcasting an LBDM discovery message.
  • a start event may occur in the LBDM 1810 in operation S1801.
  • the LBDM 1810 may transmit a message requesting common initial configuration data to the SON server 1830.
  • the SON server 1830 stores common initial setting data information.
  • the SON server 1830 may transmit a response to the common initialization data request message.
  • the response may include common initial configuration data.
  • the LBDM 1810 may store common initial configuration data.
  • the SON server may detect this (step S1901).
  • the SON server 1930 may search for the LBDM list.
  • the searched LBDM list may be a list of LBDMs that require initial configuration data update according to the changed common initial configuration data.
  • the SON server 1930 may transmit a message for updating common initial configuration data.
  • the message may include information about the changed common initial configuration data.
  • the LBDM 1910 may transmit a response to the common initial configuration data update information to the SON server 1930 (step S1907) and store the updated common initial configuration data (step S1909).
  • the SON server 1930 may notify the corresponding LBDM 1910 of the changed information to update the initial configuration data of the LBDM.
  • the newly installed base station 2010 may set backhaul and request and provide common data to the LBDM 2030.
  • the newly installed base station 2010 and the LBDM 2030 may set a backhaul.
  • the base station 2010 may transmit a common initial data request message by using the backhaul installed above (step S2003).
  • the LBDM 2030 storing common initial configuration data may transmit common initial configuration data in response to the request message (step S2007).
  • the base station 2010 that has received the initial configuration data may proceed with a self-configuration process using the received data (step S2009).
  • 21 is a diagram illustrating a process of updating common initial configuration data by a base station according to one embodiment of the present invention.
  • the LBDM may inform the base stations that have acquired the data from the base station and transmit the changed data.
  • the LBDM 2130 may detect this (step S2101). In operation S2103, the LBDM 2130 may search for a list of base stations managed by the LBDM 2130.
  • the base station list to be searched may be a list of base stations requiring initial setting data update according to the changed common initial setting data.
  • the LBDM 2130 may transmit a message for updating common initial configuration data to the found base station 2110.
  • the message may include information about the changed common initial configuration data.
  • the base station 2110 may transmit a response to the common initial configuration data update information to the LBDM 2130 (step S2107), and update common initial configuration data using the received information (step S2109).
  • the SON server 1930 may notify the corresponding LBDM 1910 of the changed information to update the initial configuration data of the LBDM.
  • the new base station 2210 and the SON server 2230 may establish a backhaul.
  • the base station 2210 may request the SON server 2230 for configuration information for each base station corresponding to the base station 2210.
  • the SON server 2230 may search for configuration information for each base station corresponding to the received configuration information request for each base station.
  • the SON server 2230 may transmit the found base station-specific setting information to the corresponding base station 2110.
  • the base station 2210 may proceed with a self setting procedure in response to the received information.
  • step S2301 when the setting information for each base station is changed (step S2301), the SON server 2330 may notify the base station 2310 and update the changed information (step S2303).
  • the base station 2310 receiving the update information may transmit a response (step S2305), and update setting information for each base station using the received information (step S2307).
  • 24 is a diagram for explaining a local manager according to one embodiment of the present invention.
  • the local manager 2400 may include a communication unit 2410 for performing data communication and a controller 2430 for controlling the overall operation of the local manager 2400.
  • the local manager 2400 may be a local manager 2400 in a local network including the local IP pool manager (LIPM) and the local boot-up data manager (LBDM).
  • LIPM local IP pool manager
  • LBDM local boot-up data manager
  • the controller 2430 receives an IP pool from an IP address management server of an external IP network, receives an IP address allocation request from a new base station in the distributed network, and receives the received IP address allocation request. Correspondingly, it may be controlled to assign an IP address based on the allocated IP Pool to the base station.
  • the controller 2430 may further receive an IP address from the IP address management server or return an IP address to the IP address management server based on an IP address allocation ratio of a local manager. Can be controlled.
  • controller 2430 receives an allocated IP address when the base station transitions to an idle state, and returns an IP address assigned to the base station when the base station transitions to an idle state. Can be controlled to assign.
  • controller 2430 may control to select a new local manager based on the load state of the local manager.
  • controller 2430 may control to transmit the base station common data in the local network to the base station.
  • the local manager 2400 has been described as including a local IP pool manager and a local boot-up data manager. However, the local manager does not necessarily have to include a local IP pool manager and a local boot-up data manager, but may be provided separately. In addition, it will be apparent that the controller 2430 may perform the self-setting process described with reference to FIGS. 2 to 23.
  • 25 illustrates a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 2500 may include a communication unit 2510 for performing data communication and a control unit 2530 for controlling overall operations of the base station 2500.
  • control unit 2530 transmits a backhaul configuration request message including IP address allocation request information, and in response to the transmitted backhaul configuration request message, a backhaul configuration response including an IP address and local manager information You can control to receive the message.
  • controller 2530 may control to return an allocated IP address when the base station transitions to an idle state. In addition, the controller 2530 may control to receive the common data of the base stations in the local network from the local manager and to receive the unique setting information from the SON server.
  • controller 2530 may perform a self-setting process of the base station described with reference to FIGS. 2 to 23.

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Abstract

본 발명의 실시 예는 외부 IP 네트워크의 IP 주소 관리 서버로부터 IP 풀(Internet Protocol Pool, IP Pool)을 할당 받는 단계, 상기 분산 네트워크 내 새로운 기지국으로부터 IP 주소 할당 요청을 수신하는 단계 및 상기 수신한 IP 주소 할당 요청에 대응하여, 상기 할당 받은 IP Pool에 기반한 임의의 IP 주소를 상기 기지국에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 관리자의 설정 정보 전송 방법 및 상기 설정 정보를 전송하는 로컬 관리자를 제공한다. 또한, 상기 로컬 관리자로부터 설정 정보를 수신하는 기지국 및 기지국의 자가설정 방법을 제공한다.

Description

분산 네트워크 구조에서 기지국 자가설정 방법 및 장치
본 발명은 분산 네트워크 구조에서 기지국 자가 설정 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 분산 네트워크 구조에서 최적화된 자가 설정 방법 및 장치를 제공한다.
스마트 폰(smart phone)을 비롯한 무선 인터넷 통신 기기의 급속한 보급에 따라 이동통신 데이터 수요가 연평균 약 50% ~ 200% 씩 급증하고 있다. 이와 같이 급증하는 이동통신 데이터 수요에 대응하기 위해 차세대 이동통신 기술이 개발되고 있고 차세대 이동통신에서는 네트워크 구조가 단순해 지고 셀의 크기가 소형화될 전망이다.
종래 이동통신 네트워크는 중앙 집중식 구조로 도 1과 같이 단말, 기지국, 게이트웨이로 구성된다. 게이트웨이는 기능에 따라 이동성 관리 개체(MME, Mobility Management Entity), 서빙 게이트웨이(Serving GateWay), 패킷 데이터 네트워크(PDN, Packet Data Network) 게이트웨이(GW, GateWay)로 구분된다. 이동성 관리 개체(MME)는 단말의 이동성을 관리해 주고 서빙 게이트웨이(Serving GW)는 단말의 트래픽을 처리해 주며 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PDN GW)는 단말이 송수신하는 트래픽을 외부 네트워크와 내부 네트워크간에 연결시켜주는 기능을 담당한다.
중앙 집중식 네트워크 구조에서는 단말이 송수신하는 모든 트래픽이 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PDN GW)를 거쳐서 외부 네트워크로 전달되므로 네트워크에 접속하는 단말의 수가 많아질수록 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PDN GW)가 처리해야 할 트래픽이 증가하여 패킷 처리 속도가 지연되는 문제를 가지고 있다. 그리고 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PDN GW)가 오동작하거나 고장 등으로 서비스를 제공할 수 없는 경우 하부 네트워크의 전체 서비스가 중단되는 위험을 내포하고 있다.
또한, 동일 서빙 게이트웨이(Serving GW)에 연결된 인접 기지국간 데이터 송수신이 필요한 경우에도 트래픽이 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(PDN GW)를 거처 인접 기지국 전달되므로 최적화되지 못한 트래픽 경로를 사용하여 패킷 전달 지연이 증가한다.
따라서 상기와 같은 중앙 집중식 네트워크가 가지는 문제점을 개선하기 위한 차세대 통신에 대한 연구가 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 개선된 기지국의 자가설정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예는 분산 네트워크 구조에 최적화 된 기지국 IP 주소 할당방법과 초기 설정 데이터 획득 방법을 제안한다.
본 발명의 실시 예에 따른 설정 정보 전송 방법은 외부 IP 네트워크의 IP 주소 관리 서버로부터 IP 풀(Internet Protocol Pool, IP Pool)을 할당 받는 단계, 상기 분산 네트워크 내 새로운 기지국으로부터 IP 주소 할당 요청을 수신하는 단계 및 상기 수신한 IP 주소 할당 요청에 대응하여, 상기 할당 받은 IP Pool에 기반한 임의의 IP 주소를 상기 기지국에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 관리자의 설정 정보 전송 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 로컬 관리자는 데이터 통신을 수행하는 통신부 및 외부 IP 네트워크의 IP 주소 관리 서버로부터 IP 풀을 할당 받고, 상기 분산 네트워크 내 새로운 기지국으로부터 IP 주소 할당 요청을 수신하며, 상기 수신한 IP 주소 할당 요청에 대응하여, 상기 할당 받은 IP Pool에 기반한 임의의 IP 주소를 상기 기지국에 할당하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 관리자를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예는 IP 주소 할당 요청 정보를 포함하는 백홀 설정 요청 메시지를 전송하는 단계 및 상기 전송한 백홀 설정 요청 메시지에 대응하여, IP 주소와 로컬 관리자 정보를 포함하는 백홀 설정 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 로컬 관리자는 외부 IP 네트워크의 IP 주소 관리서버로부터 IP 풀을 할당 받아 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 기지국의 자가 설정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예는 데이터 통신을 수행하는 통신부 및 IP 주소 할당 요청 정보를 포함하는 백홀 설정 요청 메시지를 전송하고, 상기 전송한 백홀 설정 요청 메시지에 대응하여, IP 주소와 로컬 관리자 정보를 포함하는 백홀 설정 응답 메시지를 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 로컬 관리자는 외부 IP 네트워크의 IP 주소 관리서버로부터 IP 풀을 할당 받아 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 기지국을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 효율적으로 분산 네트워크를 운용하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 시스템의 효율성을 높일 수 있는 단순한 구조의 네트워크를 제안할 수 있다. 이러한 구조를 통하여 특정 장치의 오작동이나 고장 등으로 인한 서비스 중단 가능성을 개선할 수 있고, 인접한 기지국간 직접 통신이 가능하여 패킷(packet) 전송 지연을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 기지국은 자가설정 단계 중 기지국 IP 주소 할당 시 공용 IP의 낭비를 최소화하고 빠른 IP 주소 획득을 위해 기지국 IP Pool을 계층적이고 분산적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 기지국은 초기 IP Pool을 효율적으로 할당하기 위해 관련 정보를 이용하여 차등적으로 IP를 할당하는 방법 및 네트워크 운용 중 효과적으로 IP Pool을 추가 할당 또는 반환할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기지국은 기지국의 상태(아이들 또는 액티브 상태) 또는 부하 상태에 따라 IP 주소를 관리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 자가설정 단계 중 초기 설정 데이터를 빠르게 획득하고, 코어 네트워크의 부하를 줄이는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 중앙 집중식 네트워크 구조를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예인 분산 네트워크 구조를 설명하는 도면이다.
도 3은 중앙 집중식 네트워크와 SON 기술이 결합된 네트워크를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예인 분산 네트워크와 SON 기술이 결합된 네트워크를 설명하는 도면이다.
도 5는 중앙집중식 네트워크 구조에서 자가설정 과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 분산 네트워크 구조에서 자가설정 과정을 설명하는 도면이다.
도 7 및 도 8은 중앙집중식 네트워크 구조에서 사용한 기지국 IP 주소할당 방법의 분산 네트워크 적용 예를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예인 IP Pool 할당 방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적 IP 관리 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 다른 새로운 기지국이 설치된 경우 백홀 설정 절차를 통해 IP 주소를 할당받는 과정을 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LIPM의 IP Pool 할당 과정을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LIPM의 IP Pool 반환 과정을 설명하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 IP 주소 반환 과정을 설명하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 인접 기지국을 통한 IP 주소 할당 과정을 설명하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Local IP Pool 관리자를 선정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초기 설정 데이터를 획득하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LBDM이 SON 서버로부터 공통 초기 설정 정보를 획득하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공통 초기 설정 데이터 갱신 과정을 설명하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 공통 초기 설정 데이터를 획득하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 공통 초기 설정 데이터를 갱신하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 별 설정 정보 획득 과정을 설명하는 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 별 설정 정보 갱신 과정을 설명하는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로컬 관리자를 설명하는 도면이다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국을 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예인 분산 네트워크 구조를 설명하는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 분산 네트워크 구조는 외부 네트워크(External Network, 210) 및 기지국(BS, Base Station, 220, 230, 221, 223, 225, 231)을 포함할 수 있다. 도 2에서 제안하고 있는 분산 네트워크를 이용하는 경우, 도 1과 같은 종래 중앙 집중식 네트워크가 가지는 문제점을 개선할 수 있다. 분산 네트워크 구조(200)에서는 기지국(Base Station)이 게이트웨이의 모든 기능을 포함하고 직접 외부 네트워크(210, ex. 인터넷)에 접속하는 단순한 네트워크 구조를 가질 수 있다. 또한, 각 기지국들은 인접한 기지국들과 유선 또는 무선 인터페이스로 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 도 2에서는 기지국간 무선 인터페이스로 연결된 구성으로 도시하였으나, 이는 일 실시 예일 뿐 분산된 기지국간 유선 인터페이스를 통한 연결도 가능하다.
이러한 분산 네트워크 구조를 통해 트래픽이 특정 네트워크 장치로 집중되는 문제를 개선하고, 특정 장치의 오동작이나 고장 등으로 발생하는 서비스 중단 가능성을 개선할 수 있다. 또한 인접한 기지국간 직접 통신이 가능하여 패킷 전송 지연을 감소할 수 있다.
다음으로 도 3 및 도 4를 참조하여, SON 기술이 결합된 네트워크에 대하여 설명한다. 도 3은 중앙 집중식 네트워크와 SON 기술이 결합된 네트워크를 설명하는 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예인 분산 네트워크와 SON 기술이 결합된 네트워크를 설명하는 개념도이다.
본 발명의 일 실시 예는 차세대 이동통신 기술에서 효율성을 높이기 위한 기술을 제안한다. 일 예로 소형 셀을 이용한 네트워크를 제안할 수 있다. 차세대 이동통신에서는 단위 면적당 주파수 효율성(Spectral Efficiency)을 높이기 위해 위해 종래 매크로 셀(반경: 수 km)을 복수 개의 소형 셀(반경: 수 백m)로 구성하고 각각의 소형 셀을 서비스하기 위해 소형 기지국이 설치될 수 있다. 매크로 셀에서 소형 셀로 변화함에 따라 네트워크에 설치되는 소형 셀 기지국의 개수는 기하급수적으로 증가할 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이 차세대 이동통신에서 네트워크 규모가 커지고 네트워크 장비의 수가 증가함에 따라 네트워크 운용비용을 절감하기 위해 SON(Self-Organizing Network) 기술이 주목받고 있다. SON 기술은 크게 SON 서버와 SON 클라이언트로 구성된다. SON 서버는 미리 정의된 SON 알고리즘에 따라 네트워크와 SON 클라이언트에서 발생하는 문제를 운용자의 개입 없이 자율적으로 처리할 수 있다. SON 클라이언트는 SON 기능이 적용되는 네트워크 장비를 의미하며 주로 기지국에 해당한다.
SON은 크게 세 가지 기술을 통해 네트워크 운용비용을 절감시켜 준다. 첫째, 자가 설정(Self-configuration)은 기지국에 전원이 인가된 후 기본 설정과 무선 환경 설정을 자동으로 수행하는 기술이다. 세부 기술로는 기지국의 IP 주소 설정, 기지국 인증, 기지국 소프트웨어 및 설정 데이터 설정 등의 기능을 수행한다. 둘째, 자가 최적화(Self-optimization)은 기지국 운용 중 인접 기지국 목록을 자동으로 갱신하고 셀의 커버리지(coverage)와 용량을 자동으로 최적화하는 기술이다. 셋째, 자가 복구(Self-healing)은 기지국 운용 중 오동작이 발생하는 경우 자동으로 이를 복구하는 기술이다.
도 3에서는 중앙집중식 네트워크에서 SON(Self-Organizing Network) 기술을 결합한 구조를 설명한다. 중앙집중식 네트워크는 일 예로 4 세대 이동통신시스템일 수 있다. SON 기술을 지원하기 위해 4세대 이동통신시스템과 같은 중앙집중식 네트워크 구조에서는 도 3과 같이 SON 서버(310)와 SON 클라이언트(320 : 321, 322, 323, Base Station)가 유선 인터페이스(예를 들어, UTP 케이블, 광케이블 등)를 통해 내부 IP 네트워크(Private Network, 330)에 직접 연결되어 정보를 교환할 수 있다.
차세대 이동통신시스템에서는 분산 네트워크 구조가 고려되고 있고 소형 셀의 등장으로 기지국 수가 급격하게 증가하여, 도 3의 중앙집중식 네트워크와 같이 기지국과 SON 서버를 유선 인터페이스를 통해 직접 연결하는 것은 기술적 어려움과 비용적 문제로 어려울 수 있다. 따라서 분산 네트워크를 효율적으로 운영하기 위한 SON 기술이 요구된다.
분산 네트워크 구조의 소형 셀 환경에서는 도 4와 같이 기지국들이 외부 IP 네트워크(410, Public Network)를 통해 SON 서버(420)와 연결하게 된다. 분산 네트워크 구조(400)에서는 상기에서 언급한 바와 같이 비용 및 기술적 문제로 모든 기지국이 유선 백홀(wired backhaul)을 가지지 못할 수 있다. 따라서 일부 기지국(431, 435)이 유선 백홀(wired backhaul)로 연결되고, 일부 기지국들(432, 433, 434, 436)은 유선 백홀을 가진 기지국(431, 435)과 무선 백홀(wireless backhaul)을 형성하여 SON 서버(420)와 통신할 수 있다. 도 4의 구조는 네트워크 구조의 일 실시 예로, 본 발명에서 제안하는 네트워크 구조가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 네트워크 구성 상황에 따라 일부 기지국들은 다중 홉 유무선 백홀을 형성하여 SON 서버(420)와 통신하도록 설계될 수 있다.
도 3의 중앙집중식 네트워크 시스템(예를 들어, 4세대 이동통신 시스템)과 대비하여, 도 4와 같은 차세대 이동통신 시스템에서는 분산 네트워크 구조에 따른 기지국과 SON 서버간 통신에 필요한 시간이 증가하므로 기지국 자가설정 절차를 완료하는 데까지 소요되는 시간이 길어지고 네트워크 부하가 증가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서 제안하고 있는 차세대 이동통신시스템 환경으로서의 분산 네트워크구조에 적합한 기지국 자가 설정 기술은 그 중요성이 커지고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 소형 셀 환경에서 그 효과는 더욱 뛰어날 수 있다.
다음으로 도 5 및 도 6을 참조하여, 기지국의 자가설정 기술 및 과정에 대하여 설명한다.
도 5는 중앙집중식 네트워크 구조에서 자가설정 과정을 설명하는 흐름도이고, 도 6은 분산 네트워크 구조에서 자가설정 과정을 설명하는 흐름도이다.
기지국 자가설정 기술은 기지국에 전원이 인가된 후 단말이 기지국에 접속할 수 있을 때까지 수행하는 모든 절차 및 기능을 의미한다. 주로, 기지국 IP 주소 설정, 기지국 인증, 기지국 초기 설정 정보 획득(예를 들어, software, firmware, configuration data), 기지국 초기 파라미터 설정 등의 기능으로 구성된다.
도 5를 참조하면, 중앙집중식 네트워크 구조에서 기지국 자가 설정 절차는 기지국에 전원이 인가되면서 시작된다(S510). 기지국은 전원이 인가되면 펌웨어에 저장된 정보를 기반으로 부팅절차를 수행하고(S520), SON 서버와 IP 통신을 위해 기지국 IP 주소를 할당 받는다(S530). 기지국에 IP 주소를 할당하는 방법은 정적 IP 주소 할당과 동적 IP 주소할당 방법이 있다. 정적 IP 주소 할당은 운영자가 기지국에 미리 설정한 IP 주소를 사용하는 방식이고, 동적 IP 주소 할당은 BOOTP(Bootstrap Protocol)나 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 프로토콜을 이용하여 서버로부터 새로운 IP 주소를 할당 받는 방식이다.
중앙집중식 네트워크 구조에서는 기지국과 SON 서버가 내부 네트워크를 구성하여 직접 연결되므로, 기지국에는 사설 IP(Private IP) 주소가 할당되므로 IP 주소가 고갈될 위험이 적다.
기지국은 IP주소를 할당 받은 후 SON 서버와 인증 절차를 수행하고(S540), 인증에 성공하면 SON 서버로부터 기지국 정상 동작을 위한 초기 설정 데이터를 다운로드 받는다(S550). 기지국 초기 설정 데이터는 유형에 따라 공통 데이터와 기지국 별 데이터로 구분할 수 있다. 공통 데이터는 소프트웨어와 펌웨어로 구성되며 약 수 백 메가바이트(MB) 이상의 대용량이다. 그리고 기지국 별 데이터는 기지국마다 상이한 설정 데이터와 인증 데이터로 구성되며 수 메가바이트(MB)의 저용량이다.
마지막으로 기지국은 초기 설정 데이터를 기반으로 초기 무선구간 설정을 완료하면(S560), 단말이 접속할 수 있는 상태로 진입하면서 자가설정 기능을 완료한다(S570).
도 6은 중앙집중식 네트워크 구조에서 사용한 자가설정 방법을 분산 네트워크 구조에 재사용하는 경우 기지국 자가설정 절차를 설명하는 흐름도이다.
기지국에 전원이 인가되면(S610), 기지국은 펌웨어에 저장된 정보를 기반으로 부팅절차를 수행한다(S620). 네트워크 구성에 따라 유선 백홀을 가진 기지국은 설정된 유선 백홀을 이용하고, 유선 백홀을 가지지 않는 기지국은 유선 백홀을 가진 기지국과 무선 백홀을 설정할 수 있다(S630). 무선 백홀을 설정하는 방법은 종래 다양한 선행 기술들이 제안되어 있으므로 본 발명에서 언급하지 않는다.
무선 백홀을 형성하여 SON 서버와 통신할 수 있는 인터페이스가 생성되면 기지국은 SON 서버와 IP 통신을 하기 위해 기지국 IP 주소를 할당 받는다(S640). 중앙집중식 네트워크 구조에서는 사설 IP(Private IP) 주소를 이용하였으나, 분산 네트워크 구조에서는 기지국이 외부 IP 네트워크에 연결된 SON 서버와 통신하기 위해 공용 IP (Public IP) 주소 할당이 필요할 수 있다. 내부 IP(Private IP)와 달리 공용 IP 주소는 정적으로 할당할 경우 IP 주소 활용성이 떨어지므로, 공용 IP를 정적으로 할당하는 것은 매우 비효율적인 방법이다. 따라서, 도 6의 실시 예에 따른 분산 네트워크의 기지국 IP 할당방식은 동적 IP 주소할당 방법으로 가정한다.
기지국은 IP 주소를 할당받은 이후 SON 서버와 인증 절차를 수행하고(S560), 인증에 성공하는 경우 SON 서버로부터 기지국 정상 동작을 위한 소프트웨어와 초기 설정 데이터를 다운로드 받는다(S660). 분산 네트워크에서 동작하는 기지국은 종래 중앙집중식 기지국과 달리 게이트웨이 기능을 포함하므로 초기 설정 데이터의 용량이 훨씬 크다. 따라서 분산 네트워크를 효율 적으로 동작시키기 위해서는 큰용량의 초기 설정 데이터를 효과적으로 처리하는 방법이 중요하다.
마지막으로 기지국은 초기 설정 데이터를 기반으로 초기 무선구간 설정을 완료하고(S670), 단말이 접속할 수 있는 상태로 진입할 수 있다(S680).
한편, 도 6과 같이 중앙집중식 네트워크에서 사용한 기지국 자가설정 방법을 분산 네트워크에 적용하면 크게 두 가지 문제가 발생할 수 있다. 하기에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 상기 문제점에 대하여 설명한다. 도 7 및 도 8은 중앙집중식 네트워크 구조에서 사용한 기지국 IP 주소할당 방법의 분산 네트워크 적용 예를 설명하는 도면이다.
첫째, 중앙집중식 네트워크에서 사용한 기지국 자가설정 방법을 분산 네트워크에 적용하면, IP 주소할당 지연시간이 증가하고 공용 IP 주소 낭비가 심해질 수 있다.
도 7에서는 새로 설치된 기지국이 유선 백홀을 가지고 있지 않은 경우를 가정한다. 새로 설치된 기지국(710)은 외부 IP 네트워크에 위치한 장치들(예를 들어 IP 주소 관리서버, SON 서버 등)과 통신하기 위해 무선 백홀을 설정할 수 있다. 무선 백홀 설정이 완료되면 기지국은 외부 IP 네트워크에 위치한 IP 주소관리 서버(740)를 통해 공용 IP 주소를 할당 받고 이 공용 IP 주소를 이용하여 SON 서버(730)와 통신하게 된다.
이 때, 유선 백홀을 가지고 있지 않는 기지국(710, 712, 714)은 외부 네트워크에 위치한 IP 주소관리 서버(740) 및 SON 서버(730)와 통신하기 위해서 다중 홉 유무선 백홀을 설정해야 하므로 통신을 위한 지연시간이 증가한다. 그리고, 도 7과 같이 공용 IP 주소를 할당 받은 기지국(712)이 장시간 단말을 서비스하지 않는 경우 에너지 절약을 위해 액티브(Active) 상태에서 아이들(Idle) 상태로 천이하게 된다. 이 때, 아이들(Idle) 상태로 천이된 기지국에 할당된 공용 IP 주소는 사용되지 않으면서 다른 기지국에도 할당할 수 없는 상태가 되므로 제한된 수의 공용 IP 주소가 낭비되는 결과를 초래한다. 이러한 문제는 셀의 크기가 소형화되어 기지국의 수가 증가할수록 더욱 더 심하게 발생한다.
둘째, 중앙집중식 네트워크에서 사용한 기지국 자가설정 방법을 분산 네트워크에 적용하면, 초기 설정 데이터 획득을 위한 지연시간이 증가하고 네트워크 부하가 증가한다. 중앙집중식 네트워크 구조에서 사용한 기지국 초기 데이터 획득 방법을 분산 네트워크 구조에 적용하면 도 8과 같은 절차가 필요하다.
새로 설치된 기지국(810)은 SON 서버(830)에 초기 설정 데이터를 요청한다. 도 8에서 새로 설치된 기지국(810)은 유선 백홀을 가지고 있지 않아서 다중 홉 무선 백홀을 형성하여 SON 서버(830)와 연결되는 상황을 가정한다. 기지국은 SON 서버(830)로부터 초기 설정 데이터를 획득하고 이를 기반으로 초기 무선 설정을 완료한 다음 자가설정단계를 종료하고 단말을 서비스한다.
이 때, 새로 설치된 기지국(810)은 모든 초기 설정 데이터를 SON 서버로부터 획득하므로 다중 홉 유무선 네트워크를 거치게 되어 초기 부팅 시간(Loading Time)이 증가한다. 초기 부팅시간은 사업자가 장비를 선정할 때 고려하는 KPI(Key Performance Indicator) 중의 한 항목으로 기지국 성능을 판단하는 지표로 사용된다. 그리고 대용량 초기 설정 데이터를 코어 네트워크를 통해 획득하므로 자가설정 단계를 수행하는 기지국 수가 증가할수록 코어 네트워크의 부하가 증가한다. 결론적으로 사용자 관점에서는 기지국 초기 부팅시간이 지연되어 서비스를 하기까지 걸리는 시간이 증가하여 사용자 경험(UX: User Experience)를 저하시키는 근본 원인이 될 수 있다.
따라서 하기에서는 본 발명의 개선된 실시 예를 통하여, 분산 네트워크 구조에 최적화된 기지국 IP 주소 할당 방법과 초기 설정 데이터 획득 방법을 제안한다. 하기에서 설명하는 개선된 실시 예는 소형 셀 기반의 분산 네트워크 구조에서 더욱 효율적일 수 있다.
하기에서 본 발명의 실시 예는 소형 셀 기반의 분산 네트워크 구조를 위한 기지국 자가설정 기능 중 기지국 IP 주소 할당방법과 초기 설정 데이터 획득 방법을 설명한다. 기지국 IP 주소 할당방법은 IP 주소할당 시간 최적화 방안과 동적 IP Pool 관리 방안으로 나누어 설명한다. 또한, 이를 지원하기 위한 새로운 논리적 장치와 관련 콘텐스트 정보를 설명하고, IP Pool을 운용하는 절차와 분산된 초기 설정 데이터를 획득하는 절차로 나누어서 설명한다.
먼저 기지국 IP 주소 할당 및 IP Pool 관리를 위한 방법을 설명한다.
기지국은 IP 주소 할당시간을 줄이기 위해 기지국에 할당되는 공용 IP Pool은 Global IP Pool과 Local IP Pool로 나누어서 계층적으로 관리할 수 있다. Global IP Pool은 종래와 같이 IP 주소관리 서버에 의해 관리하고, Local IP Pool은 Local IP Pool 관리자에 의해 관리할 수 있다.
도 9는 IP 주소할당 시간을 최소화하기 위해 계층적이고 분산된 IP Pool 할당 방법을 설명하는 도면이다.
Local IP Pool 관리자(LIPM: Local IP Pool Manager)는 외부 IP 네트워크에 위치한 IP 주소 관리 서버에 Local IP Pool 할당을 요청하여 일정한 수의 IP Pool을 할당받을 수 있다. 이 때, Local IP Pool 관리자는 운용자가 임의로 선정하거나 지역 네트워크에서 유선 백홀을 가진 기지국이 선정될 수 있다. 도 9의 실시 예에서는 기지국(910)을 Local IP Pool 관리자로 선정하였다.
새로 설치된 기지국(921, 923)은 Local IP Pool 관리자에게 IP 주소를 요청하고 할당 받을 수 있다. 도 6의 실시 예에 다르면 새로 설치된 기지국이 외부 IP 네트워크에 위치한 IP 주소관리 서버로부터 IP 주소를 할당 받으므로 IP 주소 할당 시간이 지연되었다. 하지만 도 9의 개선된 실시 예에서는 지역 네트워크에 Local IP Pool 관리자(910)를 두고 있기 때문에 IP 주소할당 지연시간을 감소시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적 IP 관리 방법을 설명하는 도면이다. 제한된 수의 공용 IP 자원의 낭비를 줄이기 위해 도 10과 같이 동적으로 IP Pool을 관리할 수 있다.
Local IP Pool 관리자(1010)는 IP Pool의 사용 정도, 지역적 위치, 시간 정보 등을 기반으로 IP 주소관리 서버로 IP Pool을 추가로 요청하거나 할당 받은 IP Pool을 반환하도록 관리할 수 있다. 예를 들어 기지국(1020)이 액티브(Active) 상태에서 아이들(Idle) 상태로 천이하는 경우 기지국 IP 주소를 Local IP Pool 관리자(1010)에게 반환할 수 있다. 또한, 기지국(1030)이 아이들(Idle) 상태에서 액티브(Active) 상태로 천이하는 경우 Local IP Pool 관리자(1010)로부터 새로운 IP 주소를 재할당 받을 수 있다. 또한, Local IP Pool 관리자(1010)가 과부하 상태인 경우 새로운 Local IP Pool 관리자를 변경하여 서비스 연속성을 제공한다.
공용 IP 자원을 효율적으로 관리하기 위한 IP Pool 관리 방법은 초기 IP Pool 할당 방법과 운용 중 IP Pool 변경 방법으로 나눌 수 있다. 초기에 IP 주소 관리서버가 Local IP Pool 관리자에게 IP Pool을 할당하는 방법은 다양한 실시 예가 있다.
- 방법1 : Local IP Pool 관리자의 시스템 용량에 따라 차등적 할당으로 할당할 수 있다. 예를 들면 Local IP Pool 관리자가 매크로 셀 기지국인 경우 소형 셀 기지국보다 많은 수의 IP Pool을 할당 받을 수 있다.
- 방법2 : 통계정보에 기반하여 할당할 수 있다. 예를 들어 통계 정보를 기반으로 Hotspot 지역에 위치한 Local IP Pool 관리자에게 많은 양의 IP Pool을 할당할 수 있다.
- 방법3 : 지역정보에 기반하여 할당할 수 있다. 도시(Urban)에 위치한 Local IP Pool 관리자에게 지방(rural)에 위치한 Local IP Pool 관리자에 비해 많은 양의 IP Pool을 할당할 수 있다.
- 방법4 : 시간정보에 기반하여 할당할 수 있다. 낮 시간에 운용 중인 Local IP Pool 관리자에게 밤 시간에 운용 중인 Local IP Pool 관리자보다 많은 양의 IP Pool을 할당할 수 있다.
운용 중 Local IP Pool 관리자가 동적으로 IP Pool을 관리하는 방법은 다음 수식1과 같이 IP Pool Utilization과 Threshold를 기반으로 IP Pool을 추가 요청하거나 반환한다.
수학식 1
Figure PCTKR2014010223-appb-M000001
이 때, 수식 1의 U 값이 최대 Utilization 보다 크면 IP Pool을 추가 요청하고 최소 Utilization 보다 작으면 IP Pool을 반환한다.
Local IP Pool 관리자는 IP주소 관리 서버로부터 할당받은 IP Pool을 표 1과 같이 테이블 형태로 로컬 저장소에 저장할 수 있다. 테이블에는 IP 주소관리 서버로부터 할당 받은 전체 IP 수, 기지국에 할당한 IP 수와 IP 주소 범위, 미 할당된 IP 수와 IP 주소 범위, IP Pool Utilization, SON 서버와 IP 주소 관리서버의 주소, 자신이 할당해 준 IP주소를 사용하고 있는 기지국 ID를 리스트 형태로 관리할 수 있다.
Figure PCTKR2014010223-appb-I000001
< 표 1. Local IP Pool 관리자의 로컬 저장소에 저장되는 정보 >
액티브(Active) 상태에 있는 기지국은 표 2와 같이 Local IP Pool 관리자 정보를 테이블 형태로 로컬 저장소에 저장할 수 있다. Active 상태의 기지국은 Local IP Pool 관리자와 주기적 또는 비주기적으로 정보를 교환하여 최신 상태를 유지하고 복수의 Local IP Pool 관리자 정보를 관리하면서 새로운 기지국이나 아이들(Idle) 상태에서 깨어나는 기지국들에게 IP 주소 할당을 지원할 수 있다.
Figure PCTKR2014010223-appb-I000002
< 표 2. Active 상태 기지국에 저장되는 Local IP Pool 관리자 정보 >
다음은 도 11 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예인 Local IP Pool을 운용하기 위한 다양한 절차를 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 새로운 기지국이 설치된 경우 백홀 설정 절차를 통해 IP 주소를 할당 받는 과정을 설명하는 관계도이다. S1101 단계에서 새로운 기지국(1110)은 인접 기지국(1130)에 IP 주소 할당 요청 정보(IP Allocation Request)를 포함한 백홀 설정 요청 메시지(Backhaul Setup Request)를 전송할 수 있다. S1103 단계에서 인접 기지국(1130)은 최적의 Local IP Pool 관리자(LIPM)를 선정할 수 있다.
S1105 단계에서 인접 기지국(1130)은 상기에서 선정된 LIPM(1150)으로 IP 주소 요청메시지(IP Allocation Request)를 전달하고(S1105 단계), LIPM(1150)으로부터 상기 IP 주소 요청 메시지에 대응하는 IP 주소를 할당 받을 수 있다(S1107 단계).
S1109 단계에서 인접 기지국(1130)은 백홀 설정 응답 메시지(Backhaul Setup Request Adk)를 새로운 기지국(1110)으로 전송할 수 있다. 상기 백홀 설정 응답 메시지는 IP 주소(IP address)와 LIPM 정보(LIPM Info)를 포함할 수 있다. 새로운 기지국(1110)은 인접 기지국(1130)으로부터 전달받은 IP 주소를 설정하고(S1111 단계), LIPM 정보를 로컬 스토리지에 저장할 수 있다(S1113 단계).
다음으로 도 12 및 도 13을 참조하여, Local IP Pool 관리자가 IP Pool을 할당받거나 반환하는 과정을 설명한다. 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LIPM의 IP Pool 할당 요청 과정을 설명하는 관계도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LIPM의 IP Pool 반환 과정을 설명하는 관계도이다.
도 12를 참조하면, Local IP Pool 관리자(1210, LIPM)는 S1201 단계에서 LIPM에 할당되어 사용하지 않는 IP의 수와 기 설정된 제1 임계 값을 비교할 수 있다. 사용하지 않는 IP의 수가 제1 임계 값 보다 작은 경우 현재 LIPM에 할당되어 있는 IP Pool의 수가 부족하다고 판단할 수 있다.
할당된 IP Pool의 수가 부족하다고 판단하면, S1203 단계에서 LIPM(1210)은 아이피 풀 서버(IP Pool Server, 1230)로 IP Pool 할당 요청을 할 수 있다. LIPM(1210)으로부터 IP Pool 할당 요청을 수신한 IP Poll 서버(1230)은 수신한 요청에 대응하는 IP Pool 할당 응답을 전송할 수 있다(S1205 단계). 이를 통해 IP Pool이 부족한 LIPM에 대하여 IP Pool을 할당할 수 있다.
도 13을 참조하면, Local IP Pool 관리자(1310, LIPM)는 S1301 단계에서 LIPM에 할당되어 사용하지 않는 IP의 수와 기 설정된 제2 임계 값을 비교할 수 있다. 사용하지 않는 IP의 수가 제2 임계 값 보다 큰 경우 현재 LIPM에 할당되어 있는 IP Pool의 수가 많이 남아 있는 것으로 판단할 수 있다.
할당된 IP Pool의 수가 많이 남아 있는 것으로 판단하면, S1203 단계에서 LIPM(1310)은 아이피 풀 서버(IP Pool Server, 1330)로 IP Pool 반환 요청을 할 수 있다. LIPM(1310)으로부터 IP Pool 할당 요청을 수신한 IP Poll 서버(1330)는 수신한 요청에 대응하는 IP Pool 반환 응답을 전송할 수 있다(S1305 단계). 이를 통해 IP Pool이 기준이상으로 남아있는 LIPM에 대하여 IP Pool을 반환하여 동적으로 IP Pool을 관리할 수 있다.
다음으로 도 14 및 도 15를 참조하여, 기지국 상태에 따라 IP 주소를 관리하는 방법을 설명한다. 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 IP 주소 반환 과정을 설명하는 도면이고, 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 인접 기지국을 통한 IP 주소 할당 과정을 설명하는 도면이다.
도 14를 참조하면, 기지국(1410)이 장시간 단말을 서비스 하지 않는 경우 액티브(active) 상태에서 아이들(Idle, sleep) 상태로 천이하기 위한 이벤트가 발생할 수 있다(S1401 단계). 이벤트가 감지되면, S1403 단계에서 기지국(1410)은 IP 주소 반환 요청 메시지(IP Address release Request)를 로컬 아이피 풀 관리자(1430, Local IP Pool Manager)로 전송할 수 있다. S1405 단계에서 로컬 아이피 풀 관리자(1430)는 상기 요청에 대응하여 IP 주소 반환 요청에 대한 응답을 전송할 수 있다. S1407 단계에서 상기 응답을 수신한 기지국(1410)은 자신이 관리하고 있는 IP 주소를 반환하고, 아이들(idle) 상태로 천이할 수 있다.
도 15를 참조하여, 기지국(1510)은 아이들(Idle, sleep) 상태에서 액티브(active) 상태로 천이하여, 인접 기지국(1530)을 통해 로컬 아이피 풀 관리자(1550, LIPM)로 IP 주소를 요청하여, IP 주소를 할당 받는 과정을 설명한다.
S1503 단계에서 기지국(1510)은 인접 기지국(1530)으로 IP 주소 할당 요청 메시지(IP Address Allocation Request)를 전송할 수 있다. 예를 들어 아이들(Idle, sleep) 모드에서 액티브(active) 모드로 전환하는 경우(S1501 단계), 기지국(1510)은 IP 주소 할당 요청을 할 수 있다(S1503 단계).
기지국(1510)으로부터 IP 주소 할당 요청 메시지를 수신한 인접 기지국(1530)은 최적의 Local IP Pool 관리자(LIPM)를 선정할 수 있다(S1505 단계). 이미 최적의 Local IP Pool 관리자가 선정되어 있는 경우, S1505 단계를 생략하고, 선정된 Local IP Pool 관리자를 이용할 수 있다. S1507 단계에서 인접 기지국(1530)은 선정된 Local IP Pool 관리자(1550)로 상기 기지국(1510)으로부터 수신한 IP 주소 할당 요청 메시지를 전달할 수 있다(S1507 단계).
S1509 단계에서 Local IP Pool 관리자(1550)는 IP 주소 할당 요청에 대응하는 IP 주소 할당을 할 수 있다. S1511 단계에서 Local IP Pool 관리자(1550)는 IP 주소 할당 요청에 대한 응답을 전송할 수 있다. Local IP Pool 관리자(1550)는 상기 응답을 인접 기지국(1530)으로 전송할 수 있다. 상기 응답은 IP 주소를 할당하는 기지국에 대한 정보와 대응하는 IP 주소를 포함할 수 있다.
S1513 단계에서 상기 인접 기지국(1530)은 상기 Local IP Pool 관리자(1550)으로부터 수신한 응답을 기지국(1510)으로 전달할 수 있다. 인접 기지국(1530)은 상기 응답에 포함되어 있는 기지국에 대한 정보를 이용하여, IP 주소를 전달해야 하는 기지국(1510)을 선택할 수 있고, 선택된 기지국에 대응하는 IP 주소 정보를 전달할 수 있다.
다음으로 도 16을 참조하여, Local IP Pool 관리자가 과부하인 경우 다른 Local IP Pool 관리자를 선정하는 과정을 설명한다. 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Local IP Pool 관리자를 선정하는 방법을 설명하는 관계도이다.
도 16을 참조하면, LIPM(1610)에 과부하 상태가 발생하면, LIPM은 과부하 상태를 인지할 수 있다(S1601 단계). LIPM(1610)은 과부하 상태를 인지하면, SON 서버(1650)에게 새로운 LIPM 후보를 요청하는 메시지를 전송할 수 있다(S1603 단계). 상기 새로운 LIPM 후보 요청 메시지를 수신한 SON 서버(1650)는 부하수준, 거리, 백홀 유형 등을 고려하여 새로운 LIPM(1630)을 선정할 수 있다(S1605).
SON 서버(1650)는 선정된 새로운 LIPM에 대한 정보를 상기 새로운 LIPM 후보 요청 메시지를 전송한 LIPM(1610)으로 전송할 수 있다(S1607). 새로운 LIPM에 대한 정보를 수신한 LIPM(1610)는 상기 정보에 대응하여 새로운 LIPM(1630)으로 LIPM 변경 요청 메시지를 전송할 수 있다(S1609 단계).
새로운 LIPM(1630)은 상기 LIPM 변경 요청 메시지에 대응하여 LIPM 변경을 결정할 수 있다(S1611 단계). 또한, SON 서버가 LIPM을 선정한 경우 선정된 새로운 LIPM은 항상 LIPM 변경 요청을 수락하도록 할 수도 있다. S1613 단계에서 새로운 LIPM(1630)은 상기 LIPM 변경 요청 메시지에 대한 응답을 이전 LIPM(1610)으로 전송할 수 있다. 이전 LIPM(1610)은 상기 응답을 수신하면, 자신의 LIPM 기능을 새로운 LIPM(1630)으로 이전할 수 있다. 기능 이전 시 상기 표 1과 같은 정보를 새로운 LIPM(1630)으로 전달할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 개선된 실시 예에 따른 초기 설정 데이터 획득 방안을 도 17 내지 도 23을 참조하여 설명한다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초기 설정 데이터를 획득하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 17을 참조하면, 지역 네트워크(local network)에 Local Boot-up Data 관리자(1710, LBDM: Local Boot-up Data Manager)를 두어 공통 데이터는 SON 서버(1730)로부터 미리 획득한다. 즉, 새로운 기지국(1750)이 설치되면, 대용량의 공통 데이터는 지역 네트워크에 위치한 Local Boot-up Data 관리자(1710)로부터 획득하고, 소용량의 기지국 별 데이터는 SON 서버(1730)로부터 획득할 수 있다.
상기와 같이 대용량의 공통 데이터와 소용량의 기지국별 데이터를 별도로 수신하여 종래 기술과 대비하여, 신규 기지국(1750)의 초기 boot-up 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 종래 기술은 기지국 초기 설정 데이터를 유형에 관계없이 모두 SON 서버로부터 획득하였다. 하지만 본 발명의 일 실시 예인 도 17에서 제안하는 방법은 기지국 초기 설정 데이터를 유형별로 분류하여 각 유형 별 최적의 경로 및 방법을 이용하여 획득함으로써 코어 네트워크를 경유하는 트래픽의 양을 줄이고 기지국 초기 설정 시간을 단축하여 사용자에게 신속한 서비스를 제공할 수 있다.
새로 설치된 기지국(1750)은 다음과 같은 방법으로 Local Boot-up Data 관리자(1710)를 찾을 수 있다. 예를 들어, 기지국간 백홀 설정 시 인접 기지국으로부터 LBDM(1710)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 또한, SON 서버(1730)에 LBDM에 대한 정보를 요청하여 획득할 수 있으며, LBDM 탐색 메시지를 방송(broadcast)하여 LBDM에 대한 정보를 획득할 수도 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LBDM이 SON 서버로부터 공통 초기 설정 정보를 획득하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 18을 참조하면, S1801 단계에서 LBDM(1810)에 스타트 이벤트가 발생할 수 있다. S1803 단계에서 LBDM(1810)은 공통 초기 설정 데이터를 요청하는 메시지를 SON 서버(1830)로 전송할 수 있다. SON 서버(1830)는 공통 초기 설정 데이터 정보를 저장하고 있다. S1807 단계에서, SON 서버(1830)는 공통 초기 설정 데이터 요청 메시지에 대한 응답을 전송할 수 있다. 상기 응답에는 공통 초기 설정 데이터를 포함할 수 있다. S1809 단계에서 상기 LBDM(1810)은 공통 초기 설정 데이터를 저장할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공통 초기 설정 데이터 갱신 과정을 설명하는 도면이다. 도 19를 참조하면, 공통 초기 설정 데이터가 변하면 SON 서버는 이를 감지할 수 있다(S1901 단계). S1903 단계에서 SON 서버(1930)는 LBDM 리스트를 탐색할 수 있다. 탐색되는 LBDM 리스트는 변경된 공통 초기 설정 데이터에 따라 초기 설정 데이터 갱신이 필요한 LBDM의 리스트 일 수 있다.
S1905 단계에서 SON 서버(1930)는 공통 초기 설정 데이터를 갱신하기 위한 메시지를 전송할 수 있다. 상기 메시지는 변경된 공통 초기 설정 데이터에 대한 정보를 포함할 수 있다. LBDM(1910)은 상기 공통 초기 설정 데이터 갱신 정보에 대한 응답을 SON 서버(1930)로 전송하고(S1907 단계), 갱신된 공통 초기 설정 데이터를 저장할 수 있다(S1909 단계). 상기와 같은 방법으로 공통 초기 설정 데이터가 변경된 경우 SON 서버(1930)에서 해당 LBDM(1910)으로 변경된 정보를 통보하여 LBDM의 초기 설정 데이터가 갱신될 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 공통 초기 설정 데이터를 획득하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 20을 참조하면, 새로 설치된 기지국(2010)은 백홀 설정을 하고, LBDM(2030)으로 공통 데이터를 요청하여 제공받을 수 있다. 구체적으로, S2001 단계에서 새로 설치된 기지국(2010)과 LBDM(2030)은 백홀을 설정할 수 있다. 기지국(2010)은 상기에서 설치된 백홀을 이용하여 공통 초기 데이터 요청 메시지를 전송할 수 있다(S2003 단계). 공통 초기 설정 데이터를 저장하고 있는 LBDM(2030)은 상기 요청 메시지에 대응하여, 공통 초기 설정 데이터를 전송할 수 있다(S2007 단계). 상기 초기 설정 데이터를 수신한 기지국(2010)은 수신한 데이터를 이용하여 자가 설정 과정을 진행할 수 있다(S2009 단계).
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 공통 초기 설정 데이터를 갱신하는 과정을 설명하는 도면이다. LBDM은 공통 초기 설정 데이터가 변경된 경우 자신으로부터 데이터를 획득한 기지국들에게 데이터 변경을 알리고 변경된 데이터를 전달해 줄 수 있다.
S2101 단계에서 공통 초기 설정 데이터가 변경되면 LBDM(2130)는 이를 감지할 수 있다(S2101 단계). S2103 단계에서 LBDM(2130)은 자신이 관리하는 기지국 리스트를 탐색할 수 있다. 탐색되는 기지국 리스트는 변경된 공통 초기 설정 데이터에 따라 초기 설정 데이터 갱신이 필요한 기지국의 리스트 일 수 있다.
S2105 단계에서 LBDM(2130)은 공통 초기 설정 데이터를 갱신하기 위한 메시지를 탐색된 기지국(2110)으로 전송할 수 있다. 상기 메시지는 변경된 공통 초기 설정 데이터에 대한 정보를 포함할 수 있다. 기지국(2110)은 상기 공통 초기 설정 데이터 갱신 정보에 대한 응답을 LBDM(2130)로 전송하고(S2107 단계), 수신한 정보를 이용하여 공통 초기 설정 데이터를 업데이트할 수 있다(S2109 단계). 상기와 같은 방법으로 공통 초기 설정 데이터가 변경된 경우 SON 서버(1930)에서 해당 LBDM(1910)으로 변경된 정보를 통보하여 LBDM의 초기 설정 데이터가 갱신될 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 별 설정 정보 획득 과정을 설명하는 도면이다. 도 22를 참조하면, S2201 단계에서 새로운 기지국(2210)과 SON 서버(2230)는 백홀을 설정할 수 있다. S2203 단계에서 기지국(2210)은 자신에 대응하는 기지국 별 설정 정보를 SON 서버(2230)에 요청할 수 있다. S2205 단계에서 SON 서버(2230)는 수신한 기지국 별 설정 정보 요청에 대응하는 기지국 별 설정 정보를 탐색할 수 있다. S2207 단계에서 SON 서버(2230)는 탐색한 기지국 별 설정 정보를 해당 기지국(2110)으로 전송할 수 있다. S2209 단계에서, 기지국(2210)은 상기 수신한 정보에 대응하여 자가 설정 절차를 진행할 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 별 설정 정보를 갱신하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 23을 참조하면, SON 서버(2330)는 기지국 별 설정정보가 변경되는 경우(S2301 단계), 해당 기지국(2310)에 변경된 정보를 통보하여 갱신하도록 지시할 수 있다(S2303 단계). 상기 갱신 정보를 수신한 해당 기지국(2310)은 응답을 전송하고(S2305 단계), 상기 수신한 정보를 이용하여 기지국 별 설정 정보를 업데이트 할 수 있다(S2307 단계).
도 24는 본 발명의 일 실시 예인 로컬 관리자를 설명하는 도면이다.
도 24를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예인 로컬 관리자(2400)는 데이터 통신을 수행하는 통신부(2410) 및 로컬 관리자(2400)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(2430)을 포함할 수 있다. 상기 로컬 관리자(2400)는 상기 로컬 IP 풀 관리자(LIPM) 및 상기 로컬 부트-업 데이터 관리자(LBDM)을 포함하는 로컬 네트워크 내 로컬 관리자(2400) 일 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 상기 제어부(2430)는, 외부 IP 네트워크의 IP 주소 관리 서버로부터 IP 풀을 할당 받고, 상기 분산 네트워크 내 새로운 기지국으로부터 IP 주소 할당 요청을 수신하며, 상기 수신한 IP 주소 할당 요청에 대응하여, 상기 할당 받은 IP Pool에 기반한 임의의 IP 주소를 상기 기지국에 할당하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(2430)는 상기 IP Pool을 관리하는 단계는 로컬 관리자의 IP 주소 할당 비율에 기반하여 상기 IP 주소 관리 서버로부터 IP 주소를 추가로 할당 받거나, 상기 IP 주소 관리 서버로 IP 주소를 반환하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(2430)는 기지국이 아이들(Idle) 상태로 천이되면 할당한 IP 주소를 반환 받고, 상기 기지국이 액티브(Active) 상태로 천이되면 저장하고 있는 IP Pool에 포함된 임의의 IP 주소를 할당하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(2430)는 상기 로컬 관리자의 부하 상태에 기반하여 새로운 로컬 관리자를 선정하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(2430)는 로컬 네트워크 내 기지국 공통 데이터를 상기 기지국으로 전송하도록 제어할 수 있다.
상기에서 로컬 관리자(2400)는 로컬 IP 풀 관리자와 로컬 부트-업 데이터 관리자를 포함하는 것으로 설명하였다. 하지만 로컬 관리자는 반드시 로컬 IP 풀 관리자와 로컬 부트-업 데이터 관리자를 포함하여야 하는 것은 아니며, 별도로 구비될 수도 있다. 또한, 상기 제어부(2430)가 상기 도 2 내지 도 23에서 설명한 자가 설정 과정을 수행할 수 있음은 명확할 것이다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예인 기지국을 설명하는 도면이다.
도 25를 참조하면, 기지국(2500)은 데이터 통신을 수행하는 통신부(2510) 및 기지국(2500)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(2530)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 제어부(2530)는 IP 주소 할당 요청 정보를 포함하는 백홀 설정 요청 메시지를 전송하고, 상기 전송한 백홀 설정 요청 메시지에 대응하여, IP 주소와 로컬 관리자 정보를 포함하는 백홀 설정 응답 메시지를 수신하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(2530)는 상기 기지국이 아이들(Idle) 상태로 천이하면, 할당된 IP 주소를 반환하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(2530)는 로컬 관리자로부터 로컬 네트워크 내 기지국 공통데이터를 수신하고, SON 서버로부터 고유 설정 정보를 수신하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(2530)가 상기 도 2 내지 도 23에서 설명한 기지국의 자가 설정 과정을 수행할 수 있음은 자명할 것이다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 분산 네트워크 구조에서 설정 정보 전송 방법에 있어서,
    외부 IP 네트워크의 IP 주소 관리 서버로부터 IP 풀(Internet Protocol Pool, IP Pool)을 할당 받는 단계;
    상기 분산 네트워크 내 새로운 기지국으로부터 IP 주소 할당 요청을 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 IP 주소 할당 요청에 대응하여, 상기 할당 받은 IP Pool에 기반한 임의의 IP 주소를 상기 기지국에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 관리자의 설정 정보 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 로컬 관리자는,
    상기 IP 주소 관리 서버와 유선 백홀이 설정되어 있는 로컬 네트워크 내 기지국인 것을 특징으로 하는 설정 정보 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    IP Pool을 관리하는 단계를 더 포함하고,
    상기 IP Pool을 관리하는 단계는 로컬 관리자의 IP 주소 할당 비율에 기반하여 상기 IP 주소 관리 서버로부터 IP 주소를 추가로 할당 받거나, 상기 IP 주소 관리 서버로 IP 주소를 반환하는 것을 특징으로 하는 설정 정보 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    기지국의 IP 주소를 관리하는 단계를 더 포함하고,
    상기 기지국의 IP 주소를 관리하는 단계는, 기지국이 아이들(Idle) 상태로 천이되면 할당한 IP 주소를 반환 받고, 상기 기지국이 액티브(Active) 상태로 천이되면 저장하고 있는 IP Pool에 포함된 임의의 IP 주소를 할당하는 것을 특징으로 하는 설정 정보 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 관리자의 부하 상태에 기반하여 새로운 로컬 관리자를 선정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 설정 정보 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기지국으로 초기 설정 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 초기 설정 데이터를 전송하는 단계는 로컬 네트워크 내 기지국 공통 데이터를 전송 것을 특징으로 하는 로컬 관리자의 설정 정보 전송 방법.
  7. 분산 네트워크 구조의 로컬 관리자에 있어서,
    데이터 통신을 수행하는 통신부; 및
    외부 IP 네트워크의 IP 주소 관리 서버로부터 IP 풀을 할당 받고, 상기 분산 네트워크 내 새로운 기지국으로부터 IP 주소 할당 요청을 수신하며, 상기 수신한 IP 주소 할당 요청에 대응하여, 상기 할당 받은 IP Pool에 기반한 임의의 IP 주소를 상기 기지국에 할당하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로컬 관리자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 로컬 관리자는,
    상기 IP 주소 관리 서버와 유선 백홀이 설정되어 있는 로컬 네트워크 내 기지국인 것을 특징으로 하는 로컬 관리자.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 IP Pool을 관리하는 단계는 로컬 관리자의 IP 주소 할당 비율에 기반하여 상기 IP 주소 관리 서버로부터 IP 주소를 추가로 할당 받거나, 상기 IP 주소 관리 서버로 IP 주소를 반환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로컬 관리자.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    기지국이 아이들(Idle) 상태로 천이되면 할당한 IP 주소를 반환 받고, 상기 기지국이 액티브(Active) 상태로 천이되면 저장하고 있는 IP Pool에 포함된 임의의 IP 주소를 할당하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로컬 관리자.
  11. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 로컬 관리자의 부하 상태에 기반하여 새로운 로컬 관리자를 선정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로컬 관리자.
  12. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    로컬 네트워크 내 기지국 공통 데이터를 상기 기지국으로 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로컬 관리자.
  13. 분산 네트워크의 기지국에 있어서,
    데이터 통신을 수행하는 통신부; 및
    IP 주소 할당 요청 정보를 포함하는 백홀 설정 요청 메시지를 전송하고, 상기 전송한 백홀 설정 요청 메시지에 대응하여, IP 주소와 로컬 관리자 정보를 포함하는 백홀 설정 응답 메시지를 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 로컬 관리자는 외부 IP 네트워크의 IP 주소 관리서버로부터 IP 풀을 할당 받아 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 기지국.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기지국이 아이들(Idle) 상태로 천이하면, 할당된 IP 주소를 반환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 로컬 관리자로부터 로컬 네트워크 내 기지국 공통 데이터를 수신하고, SON 서버로부터 고유 설정 정보를 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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