WO2018012873A1 - 프론트홀 인터페이스를 이용한 중앙 유닛 구성 방법 및 그 장치 - Google Patents

프론트홀 인터페이스를 이용한 중앙 유닛 구성 방법 및 그 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present embodiments relate to a method and apparatus for configuring a central unit and a distributed unit for a 5G (5 Generation) radio access network base station configuration.
  • the wireless base station using the existing LTE communication technology includes a network function composed of various layers in one base station.
  • the wireless base station can be separated into a digital unit (DU) and a radio unit (RU), the DU performs a physical layer, MAC, RLC, and RRC functions, and an RU installed at a cell site performs an RF function. .
  • DU digital unit
  • RU radio unit
  • a function related to data processing is configured and processed in the DU, and the RU is installed at an individual cell site to perform a radio transmission and reception function.
  • CPRI public radio interface
  • 5G needs to provide various transmission speed, reliability, delay requirements and various services. This is to provide a customized service for each place or terminal, and various types of service providing apparatuses (for example, base stations) are required.
  • Embodiments devised in the above-described background are to provide various types of base station configuration.
  • embodiments of the present invention provide a method and apparatus for configuring a base station dynamic function based on a fronthaul interface in order to satisfy compatibility of various base station separation structures under the base station separation structure in which the functions of the base station are separated.
  • an embodiment of the present invention provides a distributed unit connected to a central unit using a fronthaul interface in a method in which a central unit (CU) communicates with a terminal.
  • a central unit CU
  • an embodiment provides network function configuration information of a distributed unit (DU) connected to a central unit using a fronthaul interface in a central unit (CU) that communicates with a terminal.
  • the central unit may include a receiving unit and a control unit constituting the network function of the central unit based on the network function configuration information of the distribution unit and a transmitting unit transmitting data to the terminal through the distribution unit.
  • the present embodiments provide an effect of configuring a base station that can satisfy various requirements by dynamically configuring network functions of the central unit and the distributed unit.
  • the embodiments provide an effect of maintaining mutual compatibility between the distributed unit and the central unit of various structures by using a standardized fronthaul interface and a data transmission / reception method.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a base station according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for describing an operation of a central unit, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for describing various structures of a base station configuration including a central unit and a distribution unit, according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a network function that can be configured in a central unit and a distribution unit according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an operation of configuring a network function of a central unit or a distributed unit, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 illustrates a handover scenario of a terminal according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an operation of a central unit for handover of a terminal, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 8 is a signal diagram illustrating an operation of inter-DU handover of a terminal according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a structure of a central unit, according to an exemplary embodiment.
  • the wireless communication system in the present invention is widely deployed to provide various communication services such as voice, packet data, and the like.
  • the wireless communication system includes a user equipment (UE) and a base station (base station, BS, or eNB).
  • a user terminal is a generic concept meaning a terminal in wireless communication.
  • user equipment (UE) in WCDMA, LTE, and HSPA, as well as mobile station (MS) in GSM, user terminal (UT), and SS It should be interpreted as a concept that includes a subscriber station, a wireless device, and the like.
  • a base station or a cell generally refers to a station that communicates with a user terminal, and includes a Node-B, an evolved Node-B, an Sector, a Site, and a BTS.
  • Other terms such as a base transceiver system, an access point, a relay node, a remote radio head (RRH), a radio unit (RU), and a small cell may be called.
  • RRH remote radio head
  • RU radio unit
  • a base station or a cell is a generic meaning indicating some areas or functions covered by a base station controller (BSC) in CDMA, a Node-B in WCDMA, an eNB or a sector (site) in LTE, and the like. It should be interpreted as, and it is meant to cover all the various coverage areas such as megacell, macrocell, microcell, picocell, femtocell and relay node, RRH, RU, small cell communication range.
  • BSC base station controller
  • the base station may be interpreted in two senses. i) the device providing the megacell, the macrocell, the microcell, the picocell, the femtocell, the small cell in relation to the wireless area, or ii) the wireless area itself. In i) all devices which provide a given wireless area are controlled by the same entity or interact with each other to cooperatively configure the wireless area to direct the base station.
  • the base station may indicate the radio area itself to receive or transmit a signal from the viewpoint of the user terminal or the position of a neighboring base station.
  • megacells macrocells, microcells, picocells, femtocells, small cells, RRHs, antennas, RUs, low power nodes (LPNs), points, eNBs, transmit / receive points, transmit points, and receive points are collectively referred to as base stations. do.
  • the user terminal and the base station are two transmitting and receiving entities used to implement the technology or technical idea described in this specification in a comprehensive sense and are not limited by the terms or words specifically referred to.
  • the user terminal and the base station are two types of uplink or downlink transmitting / receiving subjects used to implement the technology or the technical idea described in the present invention, and are used in a generic sense and are not limited by the terms or words specifically referred to.
  • the uplink (Uplink, UL, or uplink) refers to a method for transmitting and receiving data to the base station by the user terminal
  • the downlink (Downlink, DL, or downlink) means to transmit and receive data to the user terminal by the base station It means the way.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • OFDM-FDMA OFDM-TDMA
  • OFDM-CDMA OFDM-CDMA
  • One embodiment of the present invention can be applied to resource allocation in the fields of asynchronous wireless communication evolving to LTE and LTE-Advanced through GSM, WCDMA, HSPA, and synchronous wireless communication evolving to CDMA, CDMA-2000 and UMB.
  • the present invention should not be construed as being limited or limited to a specific wireless communication field, but should be construed as including all technical fields to which the spirit of the present invention can be applied.
  • the uplink transmission and the downlink transmission may use a time division duplex (TDD) scheme that is transmitted using different times, or may use a frequency division duplex (FDD) scheme that is transmitted using different frequencies.
  • TDD time division duplex
  • FDD frequency division duplex
  • a standard is configured by configuring uplink and downlink based on one carrier or a pair of carriers.
  • the uplink and the downlink include a Physical Downlink Control CHannel (PDCCH), a Physical Control Format Indicator CHannel (PCFICH), a Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel (PHICH), a Physical Uplink Control CHannel (PUCCH), an Enhanced Physical Downlink Control CHannel (EPDCCH), and the like.
  • Control information is transmitted through the same control channel, and data is configured by a data channel such as a physical downlink shared channel (PDSCH) and a physical uplink shared channel (PUSCH).
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • control information may also be transmitted using an enhanced PDCCH (EPDCCH or extended PDCCH).
  • EPDCCH enhanced PDCCH
  • extended PDCCH extended PDCCH
  • a cell means a component carrier having a coverage of a signal transmitted from a transmission / reception point or a signal transmitted from a transmission point or a transmission / reception point, and the transmission / reception point itself. Can be.
  • a wireless communication system to which embodiments are applied may be a coordinated multi-point transmission / reception system (CoMP system) or a coordinated multi-antenna transmission scheme in which two or more transmission / reception points cooperate to transmit a signal.
  • antenna transmission system a cooperative multi-cell communication system.
  • the CoMP system may include at least two multiple transmission / reception points and terminals.
  • the multiple transmit / receive point is at least one having a base station or a macro cell (hereinafter referred to as an eNB) and a high transmission power or a low transmission power in a macro cell region, which is wired controlled by an optical cable or an optical fiber to the eNB. May be RRH.
  • an eNB a base station or a macro cell
  • a high transmission power or a low transmission power in a macro cell region which is wired controlled by an optical cable or an optical fiber to the eNB. May be RRH.
  • downlink refers to a communication or communication path from a multiple transmission / reception point to a terminal
  • uplink refers to a communication or communication path from a terminal to multiple transmission / reception points.
  • a transmitter may be part of multiple transmission / reception points, and a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal, and a receiver may be part of multiple transmission / reception points.
  • a situation in which a signal is transmitted and received through a channel such as a PUCCH, a PUSCH, a PDCCH, an EPDCCH, and a PDSCH may be expressed in the form of 'sending and receiving a PUCCH, a PUSCH, a PDCCH, an EPDCCH, and a PDSCH.
  • a description of transmitting or receiving a PDCCH or transmitting or receiving a signal through the PDCCH may be used as a meaning including transmitting or receiving an EPDCCH or transmitting or receiving a signal through the EPDCCH.
  • the physical downlink control channel described below may mean PDCCH or EPDCCH, and may also be used to include both PDCCH and EPDCCH.
  • the EPDCCH which is an embodiment of the present invention, may be applied to the portion described as the PDCCH, and the PDCCH may be applied to the portion described as the EPDCCH as an embodiment of the present invention.
  • high layer signaling described below includes RRC signaling for transmitting RRC information including an RRC parameter.
  • the eNB performs downlink transmission to the terminals.
  • the eNB includes downlink control information and an uplink data channel (eg, a physical downlink shared channel (PDSCH), which is a primary physical channel for unicast transmission, and scheduling required to receive the PDSCH.
  • a physical downlink control channel (PDCCH) for transmitting scheduling grant information for transmission on a physical uplink shared channel (PUSCH) may be transmitted.
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • the base station or 5G base station may be described as meaning including a central unit (CU) and a distributed unit (DU).
  • the 5G radio access network may be divided into a central unit installed centrally and a distributed unit distributed and installed at a cell site.
  • the base station is described in the sense including both the central unit and the distributed unit connected by the fronthaul interface, including the network function of the central unit and the network function of the distributed unit.
  • the base station may be divided into a central unit, a distributed unit, and an RU responsible for the RF function.
  • the central unit and the distribution unit in the present specification is a term arbitrarily selected for convenience of description based on the location where the unit is installed is not limited to the term.
  • the central unit and the distributed unit may have different deployment positions and deployment functions according to a wireless network deployment scenario.
  • the name may vary depending on the manufacturer who manufactures each unit. Therefore, the central unit in the present specification should be understood to include various names such as a data processing unit, a national history unit, a central station unit, a virtualization server, and the like.
  • a distributed unit it should be understood to include various names such as a cell site unit, a radio unit, and an end unit. That is, the central unit and the distributed unit in the present specification performs a separate base station function, but means a separate unit in which the base station function is distributed is not limited in its name.
  • the fronthaul interface is used as a term meaning an interface between the central unit and the distributed unit, and may be understood as being distinguished from the backhaul interface, which is an interface connecting the core network and the central unit.
  • the fronthaul interface also refers to an interface for connecting the central unit and the distribution unit in an arbitrary term to distinguish it from the backhaul interface, and the name is not limited.
  • 5G should be understood as a generic name for the communication method under study in order to transmit more data faster than LTE-Advanced. That is, 5G may mean a specific communication method, or may mean some function or a whole communication system for large-capacity ultra high-speed data communication. Therefore, 5G in the present specification should be understood to mean a communication system or a communication function that performs a large amount of high speed communication.
  • the present invention relates to a central unit and distributed unit configuration method and apparatus using a fronthaul interface of a 5G base station having various types of base station separation structures.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a base station according to an embodiment.
  • a 5G radio access network is mainly divided into a central unit 100 installed in a central station and a distributed unit 110, 120 installed in a cell site. Can be configured.
  • One CU may be connected to one or more DUs 110 and 120 to configure a base station.
  • the CU 100 may be connected to the DU 110 manufactured by the vendor A, or may be connected to the DU 120 manufactured by the vendor B.
  • the CU 100 and the DUs 110, 120 may be manufactured / installed by the same vendor or another vendor.
  • the CU 100 and the DU 110 may be configured by the same vendor, and the CU 100 and the other DU 120 may be configured by different vendors.
  • the CU 100 and each of the DUs 110 and 120 may be connected through a fronthaul interface.
  • the fronthaul interface which is a connection interface between the CU 100 and the DUs 110 and 120, will be described by way of example as Xf. If necessary, the front hole may be described as a midhole.
  • the DU (110, 120) may include RF or antenna function or may be separated separately, if separated, three steps of CU (100), DU (110, 120), RF / antenna (not shown)
  • the base station may be designed in a separate structure.
  • the base station in the present embodiment may be implemented in a virtualized manner as an independent network function (Network Function, NF) of the PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC type as a baseband function.
  • Network Function Network Function
  • the upper protocol and lower protocol functions of the base station may be appropriately separated into CU and DU, respectively.
  • the independent network functions may be fixedly implemented without being virtualized as in the case of the LTE communication scheme.
  • the performance of detailed functions for each network function may be different from that of LTE.
  • 5G service providers need to optimally build and operate various types of 5G base stations according to wireless data traffic demand, coverage demand, equipment price, and cell site environment.
  • a base station using a millimeter wave frequency when used, a large number of small cells is burdened by an operator, and thus, it is necessary to secure flexibility through multi-vendor compatibility.
  • base station separation structure shapes may be used according to the operator's wireless network construction scenario.
  • Various base station separation structure shapes may exist, and the base station separation structure shapes may be configured differently for each vendor or setting. Therefore, in order to implement a function of a base station through a DU and a fronthaul interface having various structures, the CU needs to dynamically configure a network function of the CU or the DU.
  • a method of configuring a network function from a CU point of view for convenience of understanding, but the operation from the DU or the terminal point of view for the same technical concept is naturally included in the scope of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for describing an operation of a central unit, according to an exemplary embodiment.
  • the central unit performs a step of receiving network function configuration information of a distributed unit (DU) connected to the central unit by using a fronthaul interface (S210).
  • the central unit may be connected via a distribution unit and a fronthaul interface.
  • the central unit may receive network function configuration information of the corresponding distributed unit from one or more distributed units connected via the fronthaul interface.
  • the network function configuration information may include information about the network function configured in the corresponding distributed unit. For example, it may include at least one of distributed unit type information, distributed unit identification information, network function identification information, and network function set identification information.
  • the distributed unit type information may be classified into a preset type for each network function configured in the distributed unit, and may include information on the type.
  • Distributed unit identification information means unique information for identifying a distributed unit.
  • the network function identification information refers to information for identifying individual network functions
  • the network function set identification information refers to identification information for grouping and distinguishing one or more network functions into sets.
  • the network functions configured in the distributed unit may be delivered to the central unit in various forms.
  • the central unit may identify the network function configured in each distributed unit using the network function configuration information of the distributed unit.
  • Network functions included in each distributed unit may be configured in various ways for each distributed unit or for each configuration of the distributed unit. Accordingly, the central unit may receive network function configuration information from each of the distributed units to check the information of the distributed unit having various forms, and configure the network function of the central unit using the distributed unit to provide the base station function to the terminal together with the distributed unit. can do.
  • the central unit performs the step of configuring the network function of the central unit based on the network function configuration information of the distributed unit (S220).
  • the central unit may dynamically configure the network function of the central unit by checking the received network function configuration information of the distributed unit. For example, the central unit may identify the network function configured in the distributed unit, and configure the network function of the central unit around the network function not configured in the distributed unit.
  • the distributed unit may configure at least one network function of RLC, MAC and PHY network function.
  • the central unit may configure at least one network function of RRC, PDCP, RLC and MAC network functions.
  • the network functions that may be configured in the distributed unit and the central unit may partially overlap.
  • the central unit or distributed unit may include a network function management entity for managing the activation operation of the network function or network sub-function.
  • both the central unit and the distributed unit may include a fronthaul interface network function for managing the fronthaul interface.
  • the fronthaul interface network function can calculate and allocate the bandwidth of the fronthaul.
  • the central unit performs a step of transmitting data to the terminal through the distribution unit (S230).
  • the central unit may configure a network function to correspond to the distributed unit, and transmit and receive data with the terminal through the distributed unit.
  • the central unit may transmit a data packet to be transmitted to the terminal to the distribution unit using the fronthaul interface, and the distribution unit may process the corresponding data packet and transmit it to the terminal.
  • the distribution unit may receive data from the terminal, process the data packet through a network function, and deliver the data packet to the central unit.
  • the central unit is connected through the core network and the backhaul interface, and can process data of the terminal through this.
  • the central unit and the distribution unit connected to the fronthaul interface perform one base station function.
  • the separation structure is formed of the central unit and the distribution unit, and composed of various types of the central unit and the distribution unit, a base station capable of dynamically providing compatibility while satisfying various 5G requirements can be configured.
  • FIG. 3 is a diagram for describing various structures of a base station configuration including a central unit and a distribution unit, according to an embodiment.
  • the central unit and the distributed unit constituting the base station may be configured in various types.
  • the central unit 302 configures the RRC and PDCP network functions
  • the distributed unit 305 configures the RLC, MAC, and PHY network functions to form a separation structure. can do.
  • the central unit 352 may configure the RRC, PDCP, RLC, MAC network function
  • the distribution unit 355 may configure only the PHY network function.
  • some functions allowing non-real-time processing of the RLC or MAC may be distributed in the central unit, and some functions requiring real-time processing may be distributedly disposed in the distributed unit.
  • the central units 302, 352 may configure at least one network function of RRC, PDCP, RLC, and MAC network functions, and the distributed units 305, 355 may comprise at least one of RLC, MAC, and PHY network functions. You can configure the network function.
  • the RF may be included in the distribution unit. Therefore, in addition to the type 1 base station 300 and the type 2 base station 350 described above, various types of base station separation structures may be implemented.
  • the RLC and MAC layers have packet processing capabilities such as packet concatenation (Multiplexing, Assembling, etc.), segmentation (Packet Segmentation, De-multiplexing, etc.), packet reordering, and packet retransmission. Similar, integrated into a single layer or similar functions may be combined for high performance packet processing. Or, if necessary, certain network functions may be removed or not used.
  • Such a base station separation structure may be variously configured as necessary.
  • the type 1 base station 300 may be more suitable for the mmWave base station for broadband transmission since it is easy to interwork between 5G and LTE / WiFi base station equipment through PDCP and requires small capacity fronthaul data transmission.
  • the type 2 base station 350 is capable of short transmission delay and fast radio resource scheduling, but is required to transmit a large amount of fronthaul data, and thus may be more suitable for base stations using frequencies below 6 GHz.
  • a radio resource management (RRM) function may be added to the DUs 305 and 355 to support mobility and the like separately from the CUs 302 and 352.
  • a network function eg, RRC
  • CP RAN control plane
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a network function that can be configured in a central unit and a distribution unit according to an embodiment.
  • the aforementioned network functions can be configured by a virtualization method.
  • it may be implemented as a virtualized software module on hardware.
  • the network module implemented as virtualized may be all or part of the above-described network functions.
  • the centralized central unit 400 includes all or part of the RRC 402, PDPC 403, RLC 405, MAC 406 network functions virtualized as software modules on high capacity / high performance universal base station hardware.
  • the distributed unit 450 to be distributed includes all or part of the RLC 453, MAC 452, and PHY 451 network functions virtualized by software modules.
  • the network functions of the distributed unit 450 may be implemented as non-virtualized dedicated network functions.
  • fronthaul interface (FHI) network functions 407 and 454 for processing the fronthaul interface module may be configured in both the central unit 400 and the distribution unit 450.
  • FHI fronthaul interface
  • the fronthaul interface is a point-to-point logical interface between the central unit 400 and the distribution unit 450, and exchanges signaling information and performs data transfer.
  • User plane (UP) data may be transmitted through GTP-U, and CP Xf AP (Application Protocol) may be transmitted through SCTP.
  • UP User plane
  • CP Xf AP Application Protocol
  • the central unit 400 further includes a backhaul interface (BHI) network function 404 that is responsible for backhaul interface processing between the core network and the central unit 400 or between the central unit and the central unit.
  • BHI backhaul interface
  • the central unit 400 may include an entity or function for handling the backhaul interface between the central unit and the core network or the backhaul interface between the central unit and another central unit. That is, the central unit 400 may be an endpoint of the backhaul interface.
  • the central unit 400 or distributed unit may include a network function management entity that manages the activation operation of the network function or network sub-function.
  • the network function management entity may be implemented in software through virtualization or may be configured as a separate entity.
  • the network function management entity is described as a wireless access network orchestrator RAN.
  • the RAN orchestrator 401 may perform a function of dynamically controlling network function installation, resource allocation and management of the central unit 400 and the distribution unit 450.
  • the RAN orchestrator 401 may be disposed only in the central unit 400 or in both the central unit 400 and the distribution unit 450.
  • one network function may be composed of a plurality of network sub-functions (NSF).
  • NSF network sub-functions
  • dynamic control of NSF units may also be performed. For example, depending on the usage scenario, service requirements, and data type, it is possible to control whether packet header compression NSF in PDCP network function or packet combining / splitting / reordering / retransmission NSF in PDCP network function is enabled and disabled.
  • the NSF may be divided into detailed functions of a network function and may be set, or may be set according to a user setting.
  • the central unit and the distributed unit may each configure various network functions.
  • the network functions configured in the central unit and the distribution unit may be variously changed according to the base station separation structure type, and the base station separation structure may be variously set according to the vendor.
  • the central unit and distributed unit of different vendors may be configured in the same network function arrangement, or 2) the central unit and distributed unit of different vendors may be configured in different network function arrangements.
  • the central unit and the distributed unit may be configured like the type 1 base station 300 of FIG. 3.
  • the distributed unit 355 of the type 1 base station 300 is connected to the central unit 352 of the type 2 base station 350 of FIG. May occur. In this case, unnecessary duplication of network functions or omission of network functions may occur, and information exchange using a fronthaul interface may not occur smoothly.
  • the central unit includes all base station network functions or essential network functions for interworking with other types of distributed units, and the necessary network functions can be dynamically configured through virtualization.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an operation of configuring a network function of a central unit or a distributed unit, according to an exemplary embodiment.
  • the central unit may dynamically configure the network function using the network function configuration information of the distribution unit.
  • the central unit establishes a connection through the distribution unit and the fronthaul interface (S510).
  • a connection between a CU and a DU may be established through a fronthaul interface (Xf) between the CU and the DU, and for this purpose, the CU and the DU may configure a fronthaul interface network function.
  • Xf fronthaul interface
  • the central unit recognizes the shape of the connected distributed unit (S520). For example, the central unit may exchange information with the distribution unit through the fronthaul interface, and use the exchanged information to check the structure or configuration of the connected distribution unit. As described above, the distributed unit may configure some or all of the network functions according to the vendor or the setting, and the central unit may obtain configuration information about the network function configured in the distributed unit through the fronthaul interface.
  • the central unit may configure or reconfigure necessary network functions based on network function configuration information of the connected distributed unit (S530). For example, the central unit controls and manages the necessary network functions so that they do not overlap with the network functions configured in the distributed unit among the virtualized network functions. In addition, the central unit may calculate and allocate the required fronthaul bandwidth between the connected CU and the DU through the fronthaul interface network function. In addition, data transmission between the CU and the DU can be controlled. The central unit may reconfigure the network function of the distributed unit as needed.
  • the central unit controls the activation of the network function or the network sub function (S540).
  • the central unit may be configured by virtualizing various network functions, and may activate or deactivate some network functions by using network function configuration information of the connected distributed unit.
  • the central unit may perform an activation or deactivation control operation in sub function units of each network function.
  • the packet combining and splitting part of the RLC network function may be set as a sub function, and control may be performed by determining whether to activate the corresponding sub function.
  • the central unit may release resources of unnecessary network functions (S550). If necessary, the central unit may deactivate the network function of the distributed unit.
  • the entire network function in the distributed unit is activated or deactivated, it may be treated as active (or connected) or inactive (or disconnected) of the entire distributed unit.
  • the terminal may perform data communication while moving, and even in a 5G communication environment, seamless data transmission according to the movement of the terminal needs to be performed. Therefore, as described above, when the central unit and the distribution unit set up the network function, the distribution unit or the central unit may change according to the movement of the terminal.
  • the central unit may reconfigure or newly configure the network function in the handover process for supporting mobility of the terminal.
  • the network function configuration of the central unit and the distributed unit according to the handover of the terminal as described above will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 6 illustrates a handover scenario of a terminal according to an embodiment.
  • the core network 600 may be connected to the CU 1 610 and the CU 2 650.
  • the core network 600 and the CUs 610 and 650 may be connected through a backhaul interface.
  • the CU 1 610 may form a connection with the DU 1 615, DU 2 620, and DU 3 625 through a fronthaul interface, and the CU 2 650 may also be configured for the DU 4 655 and DU 5.
  • a connection can be established via the fronthaul interface with 660 and DU 6 665.
  • the CU and each of the DUs may be configured with different network functions.
  • Scenario 1 is a case where the UE performs Intra-DU movement in the same DU 1 (615). In this case, the terminal may perform a procedure such as reconnection to DU 1 615.
  • Scenario 2 is a case where the UE moves from DU 2 620 to DU 3 625. Scenario 2 is an Inter-DU movement situation, the terminal performs a handover procedure for DU change. If the network function configuration of the DU 2 620 and the DU 3 625 is different, it may be necessary to reconfigure the network function of the CU 1 610 in the handover procedure of the UE.
  • Scenario 3 is a case in which both the CU and the DU changes according to the movement of the terminal in the inter-CU movement situation.
  • the UE which is connected to the CU 1 610 and the DU 3 625 and transmits and receives data, is moved and connected to the CU 2 650 and the DU 4 655.
  • the UE performs a handover procedure, and the network function of the CU and the DU may be reconfigured as necessary.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an operation of a central unit for handover of a terminal, according to an exemplary embodiment.
  • the CU receives channel state information about one or more DUs (S710).
  • the channel state information may include a result of measuring beam or cell quality of the serving DU and the neighboring DU.
  • it may include identification information for each of the CU and DU.
  • it may include information on the network function configuration type for each of the CU and DU.
  • the CU may receive channel state information transmitted by the terminal through the source DU.
  • the CU determines an Inter-DU handover of the UE based on the channel state information and performs a preparation operation (S720).
  • the CU may determine a target DU to be connected to the terminal in consideration of at least one of location information, channel state information, and data processing capacity of the terminal.
  • the CU receives the network function configuration information of the target DU, and uses it to configure or reconfigure the network function of the CU or DU (S730). For example, the CU may reconfigure the network function of the CU as needed based on the network function configuration information of the target DU. In addition, the bandwidth of the fronthaul interface for connecting the CU and the target DU may be reset.
  • the CU may request handover by the UE, and the UE may perform handover by performing a random access procedure through the target DU.
  • the CU may decide to change the data bearer or flow.
  • the CU requests a data bearer or flow change to the target DU and performs a change procedure (S740). For example, the CU makes a data bearer or flow modification request to the target DU.
  • the radio bearer information, radio flow information, and identifier (ID) may be used for the modification request.
  • the CU does this.
  • the terminal performs a random access procedure through the target DU, and the target DU allocates radio resources required for the terminal. Thereafter, the UE informs the CU that the DU has completed the handover through the target DU.
  • the CU releases radio resources of the terminal connected to the source DU, and completes the inter-DU handover of the terminal (S750).
  • FIG. 8 is a signal diagram illustrating an operation of inter-DU handover of a terminal according to an embodiment.
  • the Inter-DU handover procedure of the UE will be described once again using the signal diagram.
  • the exchange of information through the fronthaul interface is indicated by a dotted line.
  • the terminal 800 reports beam and cell measurement results to the serving DU 810 and neighbor DUs through the source DU 810 to the CU 830 (S800).
  • the measurement result may be included in the channel state information and transmitted.
  • a CU ID and a DU ID which are unique identifiers of the CU 830 and the DUs 810 and 820 may be used.
  • CU_TYPE and DU_TYPE values may be included to indicate device types of the CU 830 and the DUs 810 and 820, and the CU 830 may classify the network function configuration using the type information.
  • a plurality of beam information and measurements in the DU may be additionally performed and the measurement result may be included and transmitted to the CU 830.
  • the CU 830 determines the need for handover between DUs according to the beam and cell measurement result (S805). In order to determine the inter-DU handover, the CU 830 may comprehensively consider information, such as the information received in step S800, data requirements of individual terminals, data throughput of the entire network, and the like.
  • the CU 830 selects a beam or a cell of the target DU 820 for optimal connection (S810).
  • the CU may perform the determination based on information such as an optimal cell, a candidate cell, an optimal beam and beam pair between cells / terminals, a candidate beam and beam pair, a cell ID, a beam ID, and a beam pair ID. .
  • the CU 830 may configure the network function of the CU 830 when necessary based on the collected network function configuration information of the target DU 820 (S815). In addition, the CU 830 may change the transmission data through the fronthaul interface according to the network function configuration. In checking the network function configuration information of the target DU 820, the CU 830 may use the target DU 820 type or individual network function identification information. For example, a RAN NF ID can be used that can identify the RAN network function (NF). Alternatively, NF Set IDs of the CU 830 and the DUs 810 and 820 may be used. Alternatively, a RAN NSF ID can also be used that can identify an individual RAN network subfunction (NSF).
  • NF RAN network function
  • NF RAN network function
  • NF Set IDs of the CU 830 and the DUs 810 and 820 may be used.
  • a RAN NSF ID can also be used that can identify an individual RAN network subfunction (NSF).
  • the NFs included for each NF set ID are configured differently.
  • the CU 830 may use a predefined FH Bandwidth ID to select and set an optimized fronthaul bandwidth with the target DU 820 as the network function is configured or reconfigured. Etc., to distinguish transmission bandwidth support.
  • the CU 830 requests a handover between DUs to the terminal 800 (S820).
  • the Inter-DU handover request may be transmitted through an RRC Connection Reconfiguration message.
  • the handover may include an inter-cell or beam handover.
  • the Inter-DU Handover Request is forwarded through the source DU 810.
  • the terminal 800 performs a random access procedure to the CU 830 through the target DU 820 (S825). For example, the terminal 800 transmits a RACH Preamble message to the CU 830 through the target DU 820.
  • the CU 830 transmits a response message for the random access procedure to the terminal through the target DU 820 (S830).
  • the response message for the random access procedure may be an RACH response to the RACH preamble transmitted by the terminal 800.
  • the CU 830 requests the target DU 820 to modify the data bearer and / or flow (S840). To this end, at least one of radio bearer information, radio flow information, and identifier (ID) information is used. In addition, when a conversion and mapping between the bearer and the flow is required, the CU 830 performs this.
  • the target DU 820 transmits a response message to the data bearer and / or flow modification request to the CU 830 (S845).
  • the target DU 820 performs radio resource allocation necessary for the corresponding terminal 800 (S850).
  • the terminal 800 informs the CU 830 that the DU handover is completed through the target DU 820 (S855).
  • Information related to handover completion may be delivered in an RRC Connection Reconfiguration Complete message.
  • the radio resource of the terminal 800 connected to the source DU 810 is released (S860).
  • an open base station internal fronthaul interface design may be implemented. This provides efficient linkage between different vendor CUs and DUs, providing more stable connectivity and lowering deployment and operating costs.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a structure of a central unit, according to an exemplary embodiment.
  • the centralized unit 900 receives a network function configuration information of a distributed unit (DU) connected to a central unit by using a fronthaul interface. ) And a control unit 910 constituting the network function of the central unit based on the network function configuration information of the distribution unit, and a transmission unit 920 for transmitting data to the terminal through the distribution unit.
  • DU distributed unit
  • control unit 910 constituting the network function of the central unit based on the network function configuration information of the distribution unit
  • a transmission unit 920 for transmitting data to the terminal through the distribution unit.
  • the distributed unit and the central unit may each constitute part or all of the network function, and the controller 910 may dynamically configure the network function of the central unit according to the network function configuration of the distributed unit.
  • the network function configuration information of the distributed unit may include at least one of distributed unit type information, distributed unit identification information, network function identification information, and network function set identification information.
  • the controller 910 may include a network function management entity for managing an activation operation of a network function or a network sub function.
  • the controller 910 may calculate and allocate a bandwidth of a front hole connecting the central unit and the distributed unit by using the front hole interface network function.
  • the controller 910 controls the overall operation of the central unit 900 required to perform the function of the interworking interface of the front hole section between the central unit and the distribution unit according to the above-described embodiments.
  • the receiver 930 may further receive channel state information about one or more distributed units from the terminal.
  • the controller 910 may determine the handover between the distributed units of the terminal based on the channel state information, and may reconfigure the network function of the central unit based on the network function information configured in the target distributed unit.
  • the transmitter 920 and the receiver 930 are used to transmit and receive a signal, a message, and data necessary for performing the above-described embodiments with the terminal, the distribution unit, and the core network.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 실시예들은 5G(5 Generation) 무선액세스 네트워크 기지국 구성을 위한 중앙 유닛 및 분산 유닛 구성 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 일 실시예는 중앙 유닛(Central Unit, CU)이 단말과 통신을 수행하는 방법에 있어서 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 이용하여 중앙 유닛과 연결되는 분산 유닛(Distributed Unit, DU)의 네트워크 기능 구성정보를 수신하는 단계와 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보에 기초하여 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성하는 단계 및 분산 유닛을 통해서 단말로 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

프론트홀 인터페이스를 이용한 중앙 유닛 구성 방법 및 그 장치
본 실시예들은 5G(5 Generation) 무선액세스 네트워크 기지국 구성을 위한 중앙 유닛 및 분산 유닛 구성 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
기존 LTE 통신 기술을 이용한 무선 기지국은 하나의 기지국에 다양한 계층으로 구성되는 네트워크 기능이 포함되었다. 또한, 무선 기지국은 DU(Digital Unit)와 RU(Radio Unit)로 분리 구성이 가능하며, DU는 물리 계층, MAC, RLC, RRC 기능을 수행하고, 셀 사이트에 설치되는 RU는 RF 기능을 수행하였다.
즉, 데이터 처리와 관련된 기능은 DU에 구성되어 처리되고, RU는 개별 셀 사이트에 설치되어 무선 송수신 기능을 담당하였다.
DU와 RU 장치 간은 CPRI(Common Public Radio Interface) 기반 인터페이스로 연결되지만 장비를 제조한 제조 업체가 다른 경우엔 상호 호환성을 확보하기가 어려운 문제점이 있다.
또한, 5G에서는 다양한 전송속도, 신뢰도, 지연도 요구사항과 다양한 서비스가 제공될 필요성이 있다. 이는 장소 별 또는 단말 별로 맞춤형 서비스를 제공하기 위한 것으로, 다양한 형태의 서비스 제공 장치(예를 들어, 기지국)가 필요하다.
이를 위해서는 기지국 구성 장소 별 또는 서비스 별로 동적으로 구성될 필요성이 있다. 또한, 다양한 형태의 기지국이 구성되는 경우에 기지국 장치 간의 상호 호환성이 매우 중요하다.
전술한 배경에서 안출된 실시예들은 다양한 형태의 기지국 구성을 제공하고자 한다.
또한, 본 실시예들은 기지국의 기능이 분리되는 기지국 분리 구조하에서 다양한 기지국 분리 구조의 호환성을 만족시키기 위해서 프론트홀 인터페이스 기반의 기지국 동적 기능 구성 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해서 안출된 일 실시예는, 중앙 유닛(Central Unit, CU)이 단말과 통신을 수행하는 방법에 있어서 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 이용하여 중앙 유닛과 연결되는 분산 유닛(Distributed Unit, DU)의 네트워크 기능 구성정보를 수신하는 단계와 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보에 기초하여 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성하는 단계 및 분산 유닛을 통해서 단말로 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 방법을 제공할 수 있다.
또한, 일 실시예는 단말과 통신을 수행하는 중앙 유닛(Central Unit, CU)에 있어서 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 이용하여 중앙 유닛과 연결되는 분산 유닛(Distributed Unit, DU)의 네트워크 기능 구성정보를 수신하는 수신부와 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보에 기초하여 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성하는 제어부 및 분산 유닛을 통해서 단말로 데이터를 송신하는 송신부를 포함하는 중앙 유닛을 제공할 수 있다.
본 실시예들은 중앙 유닛과 분산 유닛의 네트워크 기능을 동적으로 구성함으로써, 다양한 요구사항을 만족시킬 수 있는 기지국을 구성하는 효과를 제공한다.
또한, 본 실시예들은 표준화된 프론트홀 인터페이스와 데이터 송수신 방법을 이용하여 다양한 구조의 분산 유닛과 중앙 유닛 간의 상호 호환성을 유지하는 효과를 제공한다.
도 1은 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 중앙 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 중앙 유닛과 분산 유닛으로 구성되는 기지국 구성의 다양한 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 중앙 유닛과 분산 유닛에 구성될 수 있는 네트워크 기능을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 중앙 유닛 또는 분산 유닛의 네트워크 기능 구성 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 단말의 핸드오버 시나리오를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 단말의 핸드오버를 위한 중앙 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 단말의 Inter-DU 핸드오버를 동작을 설명하기 위한 신호도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 중앙 유닛의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서의 무선통신시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선통신시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS, 또는 eNB)을 포함한다. 본 명세서에서의 사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.
기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 지점(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), small cell 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
즉, 본 명세서에서 기지국 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 Node-B, LTE에서의 eNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node), RRH, RU, small cell 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.
상기 나열된 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. i) 무선 영역과 관련하여 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀, 스몰 셀을 제공하는 장치 그 자체이거나, ii) 상기 무선영역 그 자체를 지시할 수 있다. i)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 상기 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 eNB, RRH, 안테나, RU, LPN, 포인트, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시예가 된다. ii)에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.
따라서, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀, 스몰 셀, RRH, 안테나, RU, LPN(Low Power Node), 포인트, eNB, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트를 통칭하여 기지국으로 지칭한다.
본 명세서에서 사용자 단말과 기지국은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 사용자 단말과 기지국은, 본 발명에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지(Uplink 또는 Downlink) 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 여기서, 상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 사용자 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 사용자 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.
무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE 및 LTE-Advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.
또한, LTE, LTE-Advanced와 같은 시스템에서는 하나의 반송파 또는 반송파 쌍을 기준으로 상향링크와 하향링크를 구성하여 규격을 구성한다. 상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel), EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel) 등과 같은 제어채널을 통하여 제어정보를 전송하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터채널로 구성되어 데이터를 전송한다.
한편 EPDCCH(enhanced PDCCH 또는 extended PDCCH)를 이용해서도 제어 정보를 전송할 수 있다.
본 명세서에서 셀(cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.
실시예들이 적용되는 무선통신 시스템은 둘 이상의 송수신 포인트들이 협력하여 신호를 전송하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP 시스템) 또는 협력형 다중 안테나 전송방식(coordinated multi-antenna transmission system), 협력형 다중 셀 통신시스템일 수 있다. CoMP 시스템은 적어도 두 개의 다중 송수신 포인트와 단말들을 포함할 수 있다.
다중 송수신 포인트는 기지국 또는 매크로 셀(macro cell, 이하 'eNB'라 함)과, eNB에 광케이블 또는 광섬유로 연결되어 유선 제어되는, 높은 전송파워를 갖거나 매크로 셀 영역 내의 낮은 전송파워를 갖는 적어도 하나의 RRH일 수도 있다.
이하에서 하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미한다. 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.
이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 'PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다'는 형태로 표기하기도 한다.
또한 이하에서는 PDCCH를 전송 또는 수신하거나 PDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신한다는 기재는 EPDCCH를 전송 또는 수신하거나 EPDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신하는 것을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
즉, 이하에서 기재하는 물리 하향링크 제어채널은 PDCCH를 의미하거나, EPDCCH를 의미할 수 있으며, PDCCH 및 EPDCCH 모두를 포함하는 의미로도 사용된다.
또한, 설명의 편의를 위하여 PDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예인 EPDCCH를 적용할 수 있으며, EPDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예로 PDCCH를 적용할 수 있다.
한편, 이하에서 기재하는 상위계층 시그널링(High Layer Signaling)은 RRC 파라미터를 포함하는 RRC 정보를 전송하는 RRC 시그널링을 포함한다.
eNB은 단말들로 하향링크 전송을 수행한다. eNB은 유니캐스트 전송(unicast transmission)을 위한 주 물리 채널인 물리 하향링크 공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH), 그리고 PDSCH의 수신에 필요한 스케줄링 등의 하향링크 제어 정보 및 상향링크 데이터 채널(예를 들면 물리 상향링크 공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH))에서의 전송을 위한 스케줄링 승인 정보를 전송하기 위한 물리 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)을 전송할 수 있다. 이하에서는, 각 채널을 통해 신호가 송수신 되는 것을 해당 채널이 송수신되는 형태로 기재하기로 한다.
본 명세서에서의 기지국 또는 5G 기지국은 중앙 유닛(Central Unit, CU)과 분산 유닛(Distributed Unit, DU)을 포함하는 의미로 설명될 수 있다. 예를 들어, 5G 무선액세스 네트워크는 집중되어 설치되는 중앙 유닛과 셀 사이트에 분산되어 설치되는 분산 유닛으로 분리 구성될 수 있다. 필요에 따라, 기지국은 중앙 유닛의 네트워크 기능과 분산 유닛의 네트워크 기능을 포함하여 프론트홀 인터페이스로 연결된 중앙 유닛과 분산 유닛을 모두 포함하는 의미로 설명한다. 또는, 기지국은 중앙 유닛, 분산 유닛과 RF 기능을 담당하는 RU로 분리되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 명세서에서의 중앙 유닛과 분산 유닛은 해당 유닛이 설치되는 위치를 기준으로 설명의 편의를 위하여 임의적으로 선정한 용어로 해당 용어에 한정되지 않는다. 예를 들어, 중앙 유닛과 분산 유닛은 무선망 구축 시나리오 등에 따라서 배치 위치 및 배치 기능이 상이할 수 있다. 또한, 각각의 유닛을 제조하는 제조업체에 따라서 그 명칭이 달라질 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서의 중앙 유닛은 데이터 처리 유닛, 국사 유닛, 집중국 유닛, 가상화 서버 등의 다양한 명칭을 포함하는 의미로 이해되어야 한다. 마찬가지로, 분산 유닛의 경우에도 셀 사이트 유닛, 라디오 유닛, 종단 유닛 등 다양한 명칭을 포함하는 의미로 이해되어야 한다. 즉, 본 명세서에서의 중앙 유닛과 분산 유닛은 개별 기지국 기능을 수행하되, 기지국 기능이 분산된 개별 유닛을 의미하는 것으로 그 명칭에 제한은 없다.
또한, 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스는 중앙 유닛과 분산 유닛의 인터페이스를 의미하는 용어로 사용되며, 코어망과 중앙 유닛을 연결하는 인터페이스인 백홀(Backhaul) 인터페이스와 구분되어 이해될 수 있다. 물론, 프론트홀 인터페이스도 백홀 인터페이스와 구분하기 위한 임의적 용어로 중앙 유닛과 분산 유닛을 연결하기 위한 인터페이스를 의미하며, 그 명칭에 제한은 없다.
이하에서의 5G 또는 5G 통신 방식은 LTE-Advanced 보다 더 많은 데이터를 더 빠르게 전송하기 위해서 연구중인 통신 방식을 총칭하는 명칭으로 이해되어야 한다. 즉, 5G는 특정 통신 방식을 의미하는 것일 수도 있고, 대용량 초고속 데이터 통신을 위한 일부 기능 또는 전체 통신 시스템을 의미하는 것일 수 있다. 따라서, 본 명세서에서의 5G는 대용량 초고속 통신을 수행하는 통신 시스템 또는 통신 기능을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 형태의 기지국 분리 구조를 가지는 5G 기지국의 프론트홀 인터페이스를 이용한 중앙 유닛 및 분산 유닛 구성 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 5G 무선액세스 네트워크(Radio Access Network, RAN)는 주로 집중국에 설치되는 중앙 유닛(Central Unit, 100)과 셀 사이트에 설치되는 분산 유닛(Distributed Unit, 110, 120)으로 분리되어 구성될 수 있다. 하나의 CU는 하나 이상의 DU(110, 120와 연결되어 기지국을 구성할 수 있다.
예를 들어, CU(100)는 벤더 A가 제조한 DU(110)와 연결될 수 있고, 벤더 B가 제조한 DU(120)와 연결될 수도 있다. CU(100)와 DU들(110, 120)은 동일한 벤더 또는 다른 벤더가 제조/설치할 수 있다. 이 경우, CU(100)와 DU(110)는 동일한 벤더에 의해서 구성될 수 있으며, CU(100)와 다른 DU(120)는 상이한 벤더에 의해서 구성될 수도 있다.
CU(100)와 각 DU(110, 120)는 프론트홀 인터페이스를 통해서 연결될 수 있다. 이하에서는 CU(100)와 DU(110, 120)의 연결 인터페이스인 프론트홀 인터페이스를 Xf로 예를 들어 설명한다. 필요에 따라, 프론트홀은 미드홀(Midhaul)로 기술되기도 한다.
한편, DU는(110, 120)는 RF 혹은 안테나 기능이 포함될 수도 있고 별도로 분리될 수도 있으며, 분리된 경우엔 CU(100), DU(110, 120), RF/안테나(미도시)의 3단계 분리 구조로 기지국이 설계될 수도 있다.
본 실시예에서의 기지국은 베이스밴드 기능으로 PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC 형태의 독립적 네트워크 기능(Network Function, NF)으로 가상화 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 기지국의 상위 프로토콜과 하위 프로토콜 기능들은 각각 CU와 DU에 적절히 분리되어 구성될 수 있다. 또는, 독립적 네트워크 기능들은 LTE 통신 방식의 경우와 같이 가상화되지 않고 고정식으로 구현될 수도 있다. 물론 네트워크 기능별 세부 담당 기능의 수행은 LTE의 해당 기능 수행과 달라질 수 있다.
특히, 5G 통신 사업자들은 무선 데이터 트래픽 수요, 커버리지 수요, 장비 가격 및 셀 사이트 환경에 따라 다양한 종류의 5G 기지국을 최적으로 구축하고 운용할 필요가 있다. 또한, 밀리미터파 주파수를 사용하는 기지국이 사용되는 경우엔 많은 수의 스몰 셀을 사업자가 구축해야 하는 부담이 있으므로 다중 벤더 호환성을 통한 유연성을 확보할 필요가 있다. 이를 위해서, 전술한 본 실시예와 같이 프론트홀 인터페이스를 이용하여 CU와 DU를 분리하고, 다른 벤더 간의 CU와 DU도 호환이 가능하도록 운용될 필요가 있다. 이러한 필요성에서 안출된 본 실시예들은 표준화된 프론트홀 인터페이스를 이용하여 CU와 DU의 네트워크 기능을 동적으로 구성하는 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
전술한 바와 같이, 5G 통신 환경에서는 사업자의 무선망 구축 시나리오에 따라 다양한 기지국 기능의 배치 및 이에 따른 기지국 분리 구조 형상이 사용될 수 있다. 다양한 기지국 분리 구조 형상이 존재할 수 있으며, 기지국 분리 구조 형상은 벤더 별로 또는 설정에 따라 다르게 구성될 수 있다. 따라서, CU가 다양한 구조를 가지는 DU와 프론트홀 인터페이스를 통해서 기지국의 기능을 구현하기 위해서는 CU 또는 DU의 네트워크 기능을 동적으로 구성할 필요가 있다. 이하에서는, 이해의 편의를 위하여 CU 관점에서 네트워크 기능을 구성하는 방법에 대해서 설명하나, 동일한 기술적 사상에 대해서 DU 또는 단말 관점에서의 동작도 본 발명의 범주에 포함됨은 당연하다.
도 2는 일 실시예에 따른 중앙 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 중앙 유닛은 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 이용하여 중앙 유닛과 연결되는 분산 유닛(Distributed Unit, DU)의 네트워크 기능 구성정보를 수신하는 단계를 수행한다(S210). 예를 들어, 중앙 유닛은 분산 유닛과 프론트홀 인터페이스를 통해서 연결될 수 있다. 중앙 유닛은 프론트홀 인터페이스를 통해서 연결된 하나 이상의 분산 유닛으로부터 해당 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보를 수신할 수 있다.
네트워크 기능 구성정보는 해당 분산 유닛에 구성되는 네트워크 기능에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분산 유닛 타입정보, 분산 유닛 식별정보, 네트워크 기능 식별정보 및 네트워크 기능 세트 식별정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다. 분산 유닛 타입정보는 분산 유닛에 구성되는 네트워크 기능 별로 미리 설정된 타입이 구분되고, 해당 타입에 대한 정보를 포함할 수 있다. 분산 유닛 식별정보는 분산 유닛을 식별하기 위한 고유 정보를 의미한다. 네트워크 기능 식별정보는 개별 네트워크 기능을 식별하기 위한 정보를 의미하며, 네트워크 기능 세트 식별정보는 하나 이상의 네트워크 기능을 세트로 그룹화하여 구별하기 위한 식별정보를 의미한다. 이외에도 분산 유닛에 구성된 네트워크 기능은 다양한 형태로 중앙 유닛으로 전달될 수 있다.
중앙 유닛은 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보를 이용하여 각각의 분산 유닛에 구성되는 네트워크 기능을 확인할 수 있다. 각각의 분산 유닛에 포함되는 네트워크 기능은 분산 유닛 별로 또는 분산 유닛의 설정 별로 다양하게 구성될 수 있다. 따라서, 중앙 유닛은 분산 유닛 각각으로부터 네트워크 기능 구성정보를 수신하여 다양한 형태를 가지는 분산 유닛의 정보를 확인할 수 있고, 이를 이용하여 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성하여 분산 유닛과 함께 기지국 기능을 단말에 제공할 수 있다.
또한, 중앙 유닛은 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보에 기초하여 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성하는 단계를 수행한다(S220). 중앙 유닛은 수신된 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보를 확인하여 중앙 유닛의 네트워크 기능을 동적으로 구성할 수 있다. 예를 들어, 중앙 유닛은 분산 유닛에 구성된 네트워크 기능을 확인하고, 분산 유닛에 구성되지 않은 네트워크 기능을 중심으로 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성할 수 있다.
예를 들어, 분산 유닛은 RLC, MAC 및 PHY 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성할 수 있다. 중앙 유닛은 RRC, PDCP, RLC 및 MAC 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성할 수 있다. 이와 같이, 분산 유닛과 중앙 유닛에 구성될 수 있는 네트워크 기능은 일부 중첩될 수 있다. 한편, 중앙 유닛 또는 분산 유닛은 네트워크 기능 또는 네트워크 서브 기능의 활성화 동작을 관리하는 네트워크 기능 관리 개체를 포함할 수 있다. 또한, 중앙 유닛과 분산 유닛은 모두 프론트홀 인터페이스를 관리하기 위한 프론트홀 인터페이스 네트워크 기능을 포함할 수 있다. 프론트홀 인터페이스 네트워크 기능은 프론트홀의 대역폭을 산출하여 할당할 수 있다.
또한, 중앙 유닛은 분산 유닛을 통해서 단말로 데이터를 송신하는 단계를 수행한다(S230). 중앙 유닛은 분산 유닛에 대응되도록 네트워크 기능을 구성하고, 분산 유닛을 통해서 단말과 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 중앙 유닛은 단말로 전송할 데이터 패킷을 프론트홀 인터페이스를 이용하여 분산 유닛으로 전송하고, 분산 유닛은 해당 데이터 패킷을 가공 처리하여 단말로 전송할 수 있다. 마찬가지로, 분산 유닛은 단말로부터 데이터를 수신하여 네트워크 기능을 거쳐서 데이터 패킷을 가공처리하여 중앙 유닛으로 전달할 수 있다. 중앙 유닛은 코어망과 백홀 인터페이스를 통해서 연결되며, 이를 통해서 단말의 데이터를 처리할 수 있다. 이와 같이, 단말 관점에서는 프론트홀 인터페이스로 연결되는 중앙 유닛과 분산 유닛이 하나의 기지국 기능을 수행하는 것으로 보일 수 있다. 다만, 중앙 유닛과 분산 유닛으로 분리 구조를 형성하고, 다양한 형태의 중앙 유닛과 분산 유닛으로 구성됨으로써 보다 다양한 5G 요구사항을 만족하면서 동적으로 호환성을 제공할 수 있는 기지국을 구성할 수 있다.
이하에서는, 전술한 중앙 유닛의 네트워크 기능 구성과 관련하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 중앙 유닛과 분산 유닛으로 구성되는 기지국 구성의 다양한 구조를 설명하기 위한 도면이다.
기지국을 구성하는 중앙 유닛과 분산 유닛은 다양한 타입으로 구성될 수 있다. 도 3을 참조하면, 타입 1 기지국(300)의 경우, 중앙 유닛(302)은 RRC 및 PDCP 네트워크 기능을 구성하고, 분산 유닛(305)은 RLC, MAC, PHY 네트워크 기능을 구성하여 분리 구조를 형성할 수 있다. 또는 타입 2 기지국(350)과 같이, 중앙 유닛(352)은 RRC, PDCP, RLC, MAC 네트워크 기능을 구성하고, 분산 유닛(355)은 PHY 네트워크 기능만을 구성할 수도 있다. 이외에도 필요에 따라 RLC 또는 MAC의 비실시간 처리가 허용되는 일부 기능은 중앙 유닛에, 실시간 처리가 필요한 일부 기능은 분산 유닛에 분산 배치되어 구성될 수 있을 것이다.
이와 같이, 중앙 유닛(302, 352)은 RRC, PDCP, RLC 및 MAC 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성할 수 있으며, 분산 유닛(305, 355)은 RLC, MAC 및 PHY 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성할 수 있다. 또는 RF와 안테나가 내장된 일체형 장치인 경우 RF도 분산 유닛에 포함되어 구성될 수 있다. 따라서, 전술한 타입 1 기지국(300) 및 타입 2 기지국(350) 이외에도 다양한 형태의 기지국 분리 구조가 구현될 수 있다. 예를 들어, RLC와 MAC 계층은 패킷 결합(PacketConcatenation, Multiplexing, Assembling 등), 분할(Packet Segmentation, De-multiplexing 등), 패킷 재정렬(Packet Reordering) 및 패킷 재전송(Packet Retransmission) 등의 패킷 처리 기능이 유사하므로, 고성능의 패킷 처리를 위해서 단일 계층으로 통합되거나 유사한 기능은 상호 합쳐질 수도 있을 것이다. 또는 필요에 따라서 특정 네트워크 기능은 제거되거나 사용되지 않을 수도 있다.
이러한 기지국 분리 구조는 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
예를 들어, 타입 1 기지국(300)은 PDCP를 통한 5G 및 LTE/WiFi 기지국 장비 간 연동이 용이하고 소용량 프론트홀 데이터 전송이 필요하므로 광대역 전송을 위한 mmWave 기지국에 보다 적합할 수 있다. 타입 2 기지국(350)은 짧은 전송 지연과 빠른 무선자원 스케줄링이 가능하나 대용량 프론트홀 데이터 전송이 필요하므로 6GHz 대역 이하의 주파수를 이용하는 기지국에 보다 적합할 것이다.
한편, DU(305, 355)에는 CU(302, 352)와는 별도로 이동성 등의 지원을 위해 무선자원관리(Radio Resource Management, RRM) 기능이 추가될 수도 있다. 또는, RAN 제어평면(Control Plane, CP)에 해당하는 네트워크 기능(예를 들어, RRC)가 CU(302, 352)와 DU(305, 355)에 모두 배치 될 수도 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 중앙 유닛과 분산 유닛에 구성될 수 있는 네트워크 기능을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하여, 전술한 네트워크 기능들이 중앙 유닛(400) 및 분산 유닛(450)에 구성되는 일 예를 설명한다. 전술한 네트워크 기능들은 가상화 방법에 의해서 구성될 수 있다. 예를 들어, 하드웨어 상 소프트웨어 모듈로 가상화되어 구현될 수 있다. 가상화되어 구현되는 네트워크 모듈은 전술한 네트워크 기능 모두이거나 일부 일 수 있다.
예를 들어, 먼저 중앙 유닛(400)과 분산 유닛(450)의 네트워크 가상화 관리 방법에 대해 설명한다. 중앙 집중화 된 중앙 유닛(400)은 대용량/고성능 범용기지국 하드웨어 상에 소프트웨어 모듈로 가상화된 RRC(402), PDPC(403), RLC(405), MAC(406) 네트워크 기능의 전부 혹은 일부를 포함한다. 또한, 분산 배치되는 분산 유닛(450)은 소프트웨어 모듈로 가상화된 RLC(453), MAC(452), PHY(451) 네트워크 기능의 전부 혹은 일부를 포함한다. 분산 유닛(450)의 네트워크 기능들은 가상화되지 않은 전용 네트워크 기능으로 구현될 수도 잇다. 또한, 프론트홀 인터페이스 모듈을 처리하는 프론트홀 인터페이스(Fronthaul Interface, FHI) 네트워크 기능(407, 454)은 중앙 유닛(400)과 분산 유닛(450)에 모두 구성될 수 있다.
프론트홀 인터페이스는 중앙 유닛(400)과 분산 유닛(450)간의 점대점(Point-to-Point) 논리적 인터페이스로서, 시그널링 정보를 교환하고 데이터 전달을 수행한다. 사용자 평면(User Plane, UP)데이터는 GTP-U를 통해, CP Xf AP(Application Protocol)는 SCTP 등을통해 전송할 수 있다.
프론트홀 인터페이스 네트워크 기능(407, 454)의 세부 주요 기능은 다음과 같다:
- CU와 DU의 네트워크 기능 가상화 관리
- DU 간 이동성 관리(Inter-DU Mobility)
- CU와 DU 간 제어 및 관리 시그널링 전송
- CU와 DU 간의 사용자 평면 베어러(Bearer) 혹은 플로우(Flow) 제어
- 패킷 매핑 및 포맷 변환
- 부하 관리
- 에러 처리
한편, 중앙 유닛(400)은 코어망과 중앙 유닛(400) 간 또는 중앙 유닛과 중앙 유닛 간의 백홀 인터페이스 처리를 담당하는 BHI(Backhaul Interface) 네트워크 기능(404)이 추가로 구성된다. 예를 들어, 중앙 유닛(400)은 중앙 유닛과 코어망 간의 백홀 인터페이스 또는 중앙 유닛과 다른 중앙 유닛 간의 백홀 인터페이스의 처리를 담당하기 위한 개체 또는 기능을 포함할 수 있다. 즉, 중앙 유닛(400)이 백홀 인터페이스의 종단점이 될 수 있다.
또한, 중앙 유닛(400) 또는 분산 유닛은 네트워크 기능 또는 네트워크 서브 기능의 활성화 동작을 관리하는 네트워크 기능 관리 개체를 포함할 수 있다. 네트워크 기능 관리 개체는 가상화를 통해서 소프트웨어적으로 구현될 수도 있고, 별도의 개체로 구성될 수도 있다. 도 4에서는 네트워크 기능 관리 개체를 무선 액세스망 오케스트레이터(RAN Orchestrator, 401)로 기재하여 설명한다. RAN 오케스트레이터(401)는 중앙 유닛(400)과 분산 유닛(450)의 네트워크 기능 설치, 자원 할당 및 관리를 동적으로 제어하는 기능을 수행할 수 있다. RAN 오케스트레이터(401)는 중앙 유닛(400)에만 혹은 중앙 유닛(400)과 분산 유닛(450) 모두에 배치될 수 있다.
한편, 하나의 네트워크 기능은 다수의 네트워크 서브 기능(Network Sub-Function, NSF)으로 구성될 수 있다. 또한, NSF 단위의 동적 제어도 수행될 수 있다. 예를 들어, 사용 시나리오, 서비스 요구사항 및 데이터 종류에 따라 PDCP 네트워크 기능에 있는 패킷 헤더 압축 NSF 또는 RLC 네트워크 기능에 있는 패킷 결합/분할/재정렬/재전송 NSF의 활성 및 비활성 등의 제어가 가능하다. NSF는 네트워크 기능의 세부 기능으로 구분되어 설정될 수도 있고, 사용자 설정 등에 따라 설정될 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 중앙 유닛과 분산 유닛은 각각 다양한 네트워크 기능을 구성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 중앙 유닛과 분산 유닛에 구성되는 네트워크 기능은 기지국 분리 구조 형태에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 기지국 분리 구조는 벤더에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 1)서로 다른 벤더의 중앙 유닛과 분산 유닛이 동일한 네트워크 기능 배치로 구성되거나, 2)서로 다른 벤더의 중앙 유닛과 분산 유닛이 서로 다른 네트워크 기능 배치로 구성될 수도 있을 것이다. 1)의 경우는 연결된 중앙 유닛과 분산 유닛이 서로 다른 벤더이나 네트워크 기능 구성이 동일하므로 도 3의 타입 1 기지국(300)과 같이 중앙 유닛과 분산 유닛이 구성될 수 있다. 2)의 경우는 중앙 유닛과 분산 유닛의 네트워크 기능 구성이 상이하므로, 도 3의 타입 2 기지국(350)의 중앙 유닛(352)에 타입 1 기지국(300)의 분산 유닛(355)이 연결된 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 불필요한 네트워크 기능의 중복 또는 네트워크 기능의 누락이 발생할 수 있고, 프론트홀 인터페이스를 이용한 정보교환이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 2의 경우와 같이 다른 타입의 분산 유닛이 중앙 유닛에 연결되는 경우에 분산 유닛에 대한 네트워크 기능 구성정보를 이용하여 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성 또는 재구성하는 절차가 필요하다. 중앙 유닛은 다른 형태의 분산 유닛과의 연동을 위해서 모든 기지국 네트워크 기능 또는 필수 네트워크 기능을 포함하고, 필요한 네트워크 기능은 가상화를 통해서 동적으로 구성할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 중앙 유닛 또는 분산 유닛의 네트워크 기능 구성 동작을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 중앙 유닛은 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보를 이용하여 네트워크 기능을 동적으로 구성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 중앙 유닛은 분산 유닛과 프론트홀 인터페이스를 통해서 연결을 설정한다(S510). 예를 들어, CU와 DU 간 프론트홀 인터페이스(Xf)를 통해 CU와 DU 간 연결이 설정될 수 있으며, 이를 위해서 CU와 DU는 각각 프론트홀 인터페이스 네트워크 기능을 구성할 수 있다.
이후, 중앙 유닛은 연결된 분산 유닛의 형태를 인식한다(S520). 예를 들어, 중앙 유닛은 프론트홀 인터페이스를 통해 분산 유닛과 정보를 교환하고, 교환한 정보를 이용하여 연결된 분산 유닛의 구조 또는 구성을 확인할 수 있다. 전술한 바와 같이, 분산 유닛은 벤더 또는 설정에 따라 네트워크 기능 중 일부 또는 전부를 구성할 수 있으며, 중앙 유닛은 프론트홀 인터페이스를 통해서 분산 유닛에 구성된 네트워크 기능에 대한 구성정보를 획득할 수 있다.
중앙 유닛은 연결된 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보를 기반으로 필요한 네트워크 기능을 구성 또는 재구성할 수 있다(S530). 예를 들어, 중앙 유닛은 가상화된 네트워크 기능 중 분산 유닛에 구성된 네트워크 기능과 중복되지 않도록 필요한 네트워크 기능을 제어 및 관리한다. 또한, 중앙 유닛은 프론트홀 인터페이스 네트워크 기능을 통해서 연결된 CU와 DU 간 요구되는 프론트홀 대역폭을 계산하여 할당할 수 있다. 또한, CU와 DU 간 데이터 전송을 제어할 수 있다. 필요에 따라 중앙 유닛은 분산 유닛의 네트워크 기능을 재구성할 수도 있다.
중앙 유닛은 네트워크 기능 또는 네트워크 서브 기능의 활성화를 제어한다(S540). 예를 들어, 중앙 유닛은 다양한 네트워크 기능을 가상화하여 구성할 수 있으며, 연결된 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보를 이용하여 일부 네트워크 기능을 활성화 또는 비활성화할 수 있다. 또는, 중앙 유닛은 각 네트워크 기능의 서브 기능 단위로 활성화 또는 비활성화 제어 동작을 수행할 수도 있다. 일 예로, RLC 네트워크 기능 중 패킷 결합 및 분할 부분을 서브 기능으로 설정하고, 해당 서브 기능의 활성화 여부를 결정하여 제어할 수도 있다.
중앙 유닛은 네트워크 기능에 대한 사용이 완료되면 불필요한 네트워크 기능의 자원을 해제할 수 있다(S550). 필요에 따라 중앙 유닛은 분산 유닛의 네트워크 기능을 해제할 수도 있다. 여기서 분산 유닛 내 전체 네트워크 기능이 활성 혹은 비활성되는 경우에는 해당 분산 유닛 전체의 활성(또는 연결) 혹은 비활성(또는 비연결)로 처리될 수 있다.
위에서는 중앙 유닛이 연결되는 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보를 이용하여 중앙 유닛 또는 분산 유닛의 네트워크 기능을 구성 또는 재구성하는 절차에 대해서 설명하였다.
한편, 단말은 이동 중에도 데이터 통신을 수행할 수 있고, 5G 통신 환경에서도 단말의 이동에 따른 끊김없는 데이터 전송이 수행될 필요가 있다. 따라서, 위에서 설명한 바와 같이 중앙 유닛과 분산 유닛이 네트워크 기능을 설정하는 경우에 단말의 이동에 따라 분산 유닛 또는 중앙 유닛이 변경될 수 있다.
이 경우에 전술한 바와 같이, 분산 유닛 또는 중앙 유닛은 벤더 또는 설정에 따라 구성되는 네트워크 기능이 상이할 수 있으므로, 중앙 유닛은 단말의 이동성 지원을 위한 핸드오버 과정에서 네트워크 기능을 재구성 또는 새롭게 구성할 필요가 있다. 이하에서는, 위와 같이 단말의 핸드오버에 따른 중앙 유닛과 분산 유닛의 네트워크 기능 구성에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 단말의 핸드오버 시나리오를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 코어망(600)은 CU 1(610) 및 CU 2(650)와 연결될 수 있다. 코어망(600)과 CU들(610, 650)의 연결은 백홀 인터페이스를 통해서 이루어질 수 있다.
CU 1(610)은 DU 1(615), DU 2(620) 및 DU 3(625)와 프론트홀 인터페이스를 통해서 연결을 구성할 수 있으며, CU 2(650)도 DU 4(655), DU 5(660) 및 DU 6(665)와 프론트홀 인터페이스를 통해서 연결을 구성할 수 있다. 여기서, CU와 각각의 DU들은 서로 다른 네트워크 기능으로 구성될 수 있다.
단말의 이동성을 고려할 때 3가지 시나리오가 고려될 수 있다. 시나리오 1은 단말이 동일한 DU 1(615)에서 Intra-DU 이동을 수행하는 경우이다. 이 경우, 단말은 DU 1(615)에 재접속 등의 절차를 수행할 수 있다. 시나리오 2는 단말이 DU 2(620)에서 DU 3(625)으로 이동하는 경우이다. 시나리오 2는 Inter-DU 이동 상황으로 단말은 DU 변경을 위한 핸드오버 절차를 수행한다. 만약, DU 2(620)와 DU 3(625)의 네트워크 기능 구성이 다를 경우에 단말의 핸드오버 절차 과정에서 CU 1(610)의 네트워크 기능 재구성이 필요할 수 있다. 시나리오 3은 Inter-CU 이동 상황으로 단말의 이동에 따라서 CU와 DU가 모두 변경되는 경우이다. 예를 들어, CU 1(610) 및 DU 3(625)과 연결되어 데이터를 송수신하던 단말이 이동하여 CU 2(650) 및 DU 4(655)와 연결될 가능성이 있다. 이 경우, 단말은 핸드오버 절차를 수행하며, 필요에 따라 CU와 DU의 네트워크 기능이 재구성될 수도 있다.
이하에서는, 전술한 시나리오 중 Xf 인터페이스를 통해 단말이 서로 다른 DU 간 이동하여 핸드오버가 발생하는 경우를 예를 들어 설명한다. 동일 CU 내 연결된 DU 간 핸드오버 상황이 발생할 경우에 DU의 네트워크 기능 구성이 벤더 또는 설정에 따라 상이할 수 있으므로, CU는 핸드오버 절차에 준하여 처리할 필요가 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 단말의 핸드오버를 위한 중앙 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, CU는 하나 이상의 DU에 대한 채널 상태 정보를 수신한다(S710). 채널 상태 정보는 서빙 DU 및 이웃 DU에 대한 빔(beam) 또는 셀 품질을 측정한 결과를 포함할 수 있다. 또한, CU 및 DU 각각에 대한 식별정보를 포함할 수 있다. 또는, CU 및 DU 각각에 대한 네트워크 기능 구성 타입에 대한 정보를 포함할 수도 있다. CU는 소스 DU를 통해서 단말이 전송한 채널 상태 정보를 수신할 수 있다.
CU는 채널 상태 정보에 기초하여 단말의 Inter-DU 핸드오버를 결정하고 준비 동작을 수행한다(S720). CU는 단말의 위치정보, 채널상태정보 및 데이터 처리 용량 중 적어도 하나를 고려하여 단말에 연결될 타켓 DU를 결정할 수 있다.
CU는 타켓 DU의 네트워크 기능 구성정보를 수신하고, 이를 이용하여 CU 또는 DU의 네트워크 기능을 구성 또는 재구성한다(S730). 예를 들어, CU는 타켓 DU의 네트워크 기능 구성정보를 바탕으로, 필요에 따라 CU의 네트워크 기능을 재구성할 수 있다. 또한, CU와 타켓 DU의 연결을 위한 프론트홀 인터페이스의 대역폭 등을 재설정할 수도 있다.
이후, CU는 단말이 핸드오버를 요청하고, 단말은 타켓 DU를 거쳐서 랜덤 액세스 절차를 수행하여 핸드오버를 수행할 수 있다.
필요한 경우, CU는 데이터 베어러 또는 플로우 변경을 결정할 수 있다. CU는 타켓 DU에 데이터 베어러 또는 플로우 변경을 요청하고, 변경 절차를 수행한다(S740). 예를 들어, CU는 타겟 DU에 데이터 베어러 또는 플로우 수정 요청을 한다. 수정 요청을 위해서는 무선 베어러 정보 및 무선 플로우 정보와 식별자(ID)가 사용될 수 있다. 추가로 베어러와 플로우 간 변환 및 매핑이 필요한 경우에는 CU에서 이를 수행한다.
단말이 타켓 DU를 통해서 랜덤 액세스 절차를 수행하고, 타켓 DU는 해당 단말에 필요한 무선 자원을 할당한다. 이후, 단말은 타켓 DU를 통해서 CU에 DU가 핸드오버가 완료되었음을 알려준다.
CU는 소스 DU에 연결된 단말의 무선자원을 해제하고, 단말의 Inter-DU 핸드오버를 완료한다(S750).
도 8은 일 실시예에 따른 단말의 Inter-DU 핸드오버를 동작을 설명하기 위한 신호도이다.
도 8을 참조하여, 단말의 Inter-DU 핸드오버 절차를 신호도를 이용하여 다시 한 번 설명한다. 도 8에서 프론트홀 인터페이스를 통한 정보의 교환은 점선으로 표시한다.
단말(800)은 소스 DU(810)를 통해서 서빙 DU(810) 및 이웃 DU들에 빔(Beam) 및 셀(Cell) 측정 결과를 CU(830)에 보고한다(S800). 측정 결과는 채널 상태 정보에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, CU(830)와 DU(810, 820)의 고유 식별자인 CU ID와 DU ID가 사용될 수 있다. 또는, CU(830)와 DU(810, 820)의 장치 종류를 나타내기 위해서 CU_TYPE과 DU_TYPE 값이 포함될 수 있고, CU(830)는 타입 정보를 이용하여 네트워크 기능 구성을 분류할 수 있다. 단말과 기지국에서 빔포밍(Beamforming) 전송이 지원되는 경우엔 DU 내 다수의 빔 정보 및 측정이 추가로 수행되고, 측정 결과가 포함되어 CU(830)로 전달될 수 있다.
CU(830)는 빔 및 셀 측정 결과에 따라 DU 간 핸드오버의 필요성을 결정한다(S805). CU(830)는 Inter-DU 핸드오버를 결정하기 위하여 S800 단계에서 수신한 정보와 개별 단말의 데이터 요구량 및 전체 망의 데이터 처리량 등의 정보를 종합적으로 고려할 수 있다.
CU(830)는 최적의 연결을 위한 타겟 DU(820)의 빔 또는 셀을 선택한다(S810). 예를 들어, CU는 최적의 셀, 후보 셀, 셀/단말 간 최적 빔 및 빔 Pair, 후보 빔 및 빔 Pair, 셀 ID, 빔 ID, 빔 Pair ID 등의 정보에 기반하여 판단을 수행할 수 있다.
CU(830)는 수집된 타겟 DU(820)의 네트워크 기능 구성정보를 바탕으로 필요 시 CU(830)의 네트워크 기능을 구성할 수 있다(S815). 또한, CU(830)는 네트워크 기능 구성에 따라 프론트홀 인터페이스를 통한 전송 데이터를 변경할 수 있다. CU(830)는 타켓 DU(820)의 네트워크 기능 구성정보를 확인함에 있어서, 타켓 DU(820)타입 또는 개별 네트워크 기능 식별 정보를 이용할 수 있다. 예를 들어, RAN 네트워크 기능(NF)을 식별할 수 있는 RAN NF ID가 사용될 수 있다. 또는 CU(830) 및 DU(810, 820)의 NF Set ID가 사용될 수도 있다. 또는, 개별 RAN 네트워크 서브 기능(NSF)을 식별할 수 있는 RAN NSF ID도 사용될 수 있다. 여기서 NF Set ID가 다르게 설정되는 경우에 NF set ID 별로 포함되는 NF들이 다르게 구성된다. 또한, CU(830)는 네트워크 기능을 구성 또는 재구성함에 따라 타켓 DU(820)와의 최적화된 프론트홀 대역폭을 선택 설정하기 위해서 미리 정의한 FH Bandwidth ID를 사용할 수 있다 구체적으로, FH_BW_ID1은 10Gbps, FH_BW_ID2은 100Gbps 등으로 정의되어 전송 대역폭 지원을 구분할 수 있다.
CU(830)는 단말(800)에 DU 간 핸드오버를 요청한다(S820). 예를 들어, Inter-DU 핸드오버 요청은 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 통해서 전송될 수 있다. 여기서 핸드오버는 셀 또는 빔 간 핸드오버를 포함할 수 있다. Inter-DU 핸드오버 요청은 소스 DU(810)를 통해서 전달된다.
단말(800)은 타겟 DU(820)를 통해서 CU(830)에 랜덤 액세스 절차를 수행한다(S825). 예를 들어, 단말(800)은 타켓 DU(820)을 통해서 CU(830)로 RACH Preamble 메시지를 전송한다.
CU(830)는 타겟 DU(820)를 통해서 단말에 랜덤 액세스 절차에 대한 응답 메시지를 전송한다(S830). 예를 들어, 랜덤 액세스 절차에 대한 응담 메시지는 단말(800)이 전송한 RACH 프리앰블에 대한 RACH 응답이 될 수 있다.
필요에 따라, 데이터 베어러 및/또는 플로우 변경이 요구되는 경우, CU(830)는 타겟 DU(820)에 데이터 베어러 및/또는 플로우 수정을 요청을 한다(S840). 이를 위해서, 무선 베어러 정보, 무선 플로우 정보 및 식별자(ID) 정보 중 적어도 하나가 사용된다. 추가적으로 베어러와 플로우 간 변환 및 매핑이 필요한 경우에는 CU(830)에서 이를 수행한다.
타겟 DU(820)는 CU(830)에 데이터 베어러 및/또는 플로우 수정 요청에 대한 응답 메시지를 전송한다(S845).
타겟 DU(820)는 해당 단말(800)에 필요한 무선 자원 할당을 수행한다(S850).
단말(800)은 타겟 DU(820)를 통해서 CU(830)에 DU 간 핸드오버가 완료되었음을 알려준다(S855). 핸드오버 완료와 관련된 정보는 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지에 포함되어 전달될 수 있다.
Inter-DU 핸드오버가 완료되면 소스 DU(810)에 연결된 단말(800)의 무선 자원은 해제된다(S860).
이상에서 설명한 바와 같이, 5G 통신 환경에서는 다양한 전송속도, 신뢰도, 지연도 요구사항과 다양한 서비스들을 안정적으로 제공하기 위해서 많은 수의 가상화 서버 기반의 기지국이 활용되는 경우에도 개방형 기지국 내부 프론트홀 인터페이스 설계를 통해 다른 벤더 CU 및 DU 간 효율적인 연동으로 보다 안정적인 연결성을 제공하고 구축/운용 비용의 절감도 제공하는 효과가 있다.
도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 본 실시예들이 모두 수행될 수 있는 중앙 유닛의 구성을 다시 한 번 간략하게 설명한다.
도 9는 일 실시예에 따른 중앙 유닛의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 중아 유닛(900)은 프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 이용하여 중앙 유닛과 연결되는 분산 유닛(Distributed Unit, DU)의 네트워크 기능 구성정보를 수신하는 수신부(930)와 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보에 기초하여 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성하는 제어부(910) 및 분산 유닛을 통해서 단말로 데이터를 송신하는 송신부(920)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 분산 유닛과 중앙 유닛은 각각 네트워크 기능의 일부 또는 전부를 구성할 수 있으며, 제어부(910)는 분산 유닛의 네트워크 기능 구성에 따라 동적으로 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성할 수 있다.
한편, 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보는 분산 유닛 타입정보, 분산 유닛 식별정보, 네트워크 기능 식별정보 및 네트워크 기능 세트 식별정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
제어부(910)는 네트워크 기능 또는 네트워크 서브 기능의 활성화 동작을 관리하는 네트워크 기능 관리 개체를 포함할 수도 있다. 또한, 제어부(910)는 프론트홀 인터페이스 네트워크 기능을 이용하여 중앙 유닛과 분산 유닛을 연결하는 프론트홀의 대역폭을 산출하여 할당할 수도 있다. 이 외에도, 제어부(910)는 전술한 본 실시예들에 따른 중앙 유닛과 분산 유닛 간의 프론트홀 구간의 연동 인터페이스의 기능을 수행함에 필요한 전반적인 중앙 유닛(900)의 동작을 제어한다.
한편, 수신부(930)는 단말로부터 하나 이상의 분산 유닛에 대한 채널 상태 정보를 더 수신할 수 있다. 이 경우, 제어부(910)는 채널 상태 정보에 기초하여 단말의 분산 유닛 간 핸드오버를 결정하고, 타켓 분산 유닛에 구성된 네트워크 기능 정보에 기초하여 중앙 유닛의 네트워크 기능을 재구성할 수도 있다.
이 외에도 송신부(920)와 수신부(930)는 전술한 본 실시예들 수행하기에 필요한 신호나 메시지, 데이터를 단말, 분산 유닛 및 코어망과 송수신하는데 사용된다.
전술한 실시예에서 언급한 표준내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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Claims (16)

  1. 중앙 유닛(Central Unit, CU)이 단말과 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 이용하여 상기 중앙 유닛과 연결되는 분산 유닛(Distributed Unit, DU)의 네트워크 기능 구성정보를 수신하는 단계;
    상기 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보에 기초하여 상기 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성하는 단계; 및
    상기 분산 유닛을 통해서 상기 단말로 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산 유닛은,
    RLC, MAC 및 PHY 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 유닛은,
    RRC, PDCP, RLC 및 MAC 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보는,
    분산 유닛 타입정보, 분산 유닛 식별정보, 네트워크 기능 식별정보 및 네트워크 기능 세트 식별정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 유닛 또는 분산 유닛은,
    네트워크 기능 또는 네트워크 서브 기능의 활성화 동작을 관리하는 네트워크 기능 관리 개체를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 유닛에 구성되는 프론트홀 인터페이스 네트워크 기능은,
    상기 중앙 유닛과 상기 분산 유닛을 연결하는 프론트홀의 대역폭을 산출하여 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말로부터 하나 이상의 분산 유닛에 대한 채널 상태 정보를 수신하는 단계;
    상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 단말의 분산 유닛 간 핸드오버를 결정하는 단계; 및
    타켓 분산 유닛에 구성된 네트워크 기능 정보에 기초하여 상기 중앙 유닛의 네트워크 기능을 재구성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 유닛은,
    상기 중앙 유닛과 코어망 간 백홀 인터페이스 처리 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 단말과 통신을 수행하는 중앙 유닛(Central Unit, CU)에 있어서,
    프론트홀(Fronthaul) 인터페이스를 이용하여 상기 중앙 유닛과 연결되는 분산 유닛(Distributed Unit, DU)의 네트워크 기능 구성정보를 수신하는 수신부;
    상기 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보에 기초하여 상기 중앙 유닛의 네트워크 기능을 구성하는 제어부; 및
    상기 분산 유닛을 통해서 상기 단말로 데이터를 송신하는 송신부를 포함하는 중앙 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 분산 유닛은,
    RLC, MAC 및 PHY 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙 유닛은,
    RRC, PDCP, RLC 및 MAC 네트워크 기능 중 적어도 하나의 네트워크 기능을 구성하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 분산 유닛의 네트워크 기능 구성정보는,
    분산 유닛 타입정보, 분산 유닛 식별정보, 네트워크 기능 식별정보 및 네트워크 기능 세트 식별정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙 유닛 또는 분산 유닛은,
    네트워크 기능 또는 네트워크 서브 기능의 활성화 동작을 관리하는 네트워크 기능 관리 개체를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙 유닛에 구성되는 프론트홀 인터페이스 네트워크 기능은,
    상기 중앙 유닛과 상기 분산 유닛을 연결하는 프론트홀의 대역폭을 산출하여 할당하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 단말로부터 하나 이상의 분산 유닛에 대한 채널 상태 정보를 수신하고,
    상기 제어부는,
    상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 단말의 분산 유닛 간 핸드오버를 결정하며,
    타켓 분산 유닛에 구성된 네트워크 기능 정보에 기초하여 상기 중앙 유닛의 네트워크 기능을 재구성하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 중앙 유닛과 코어망 간 백홀 인터페이스 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 중앙 유닛.
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