KR20110049285A

KR20110049285A - Ｓｏｎ을 위한 옥내용 기지국 구성 방법 및 그를 위한 이동통신 시스템

Info

Publication number: KR20110049285A
Application number: KR1020090106234A
Authority: KR
Inventors: 이정승; 박병성
Original assignee: 엘지에릭슨 주식회사
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: KR101449768B1

Abstract

기지국 설치(setup) 또는 부팅시 단말을 이용하여 SON을 구현하는 옥내용 기지국 구성 방법 및 그를 위한 이동통신 시스템이 개시된다. 이 시스템 및 방법에 의하면, 초기 설치 또는 부팅시, 옥내용 기지국이 기지국 설치 및 최적화를 자동으로 수행하기 위한 SON(Self Organizing Network) 기능을 수행함에 있어서, SON 구현을 위한 정보를 단말 접속부를 통해 근거리 무선통신 또는 유선통신 방식으로 단말에게 요청하고, 근거리 무선통신 또는 유선통신 방식으로 단말로부터 요청에 따른 단말 보고 정보를 수신받아, SON을 구현한다.

옥내용 기지국, SON, LTE, 펨토셀, 근거리 무선통신

Description

ＳＯＮ을 위한 옥내용 기지국 구성 방법 및 그를 위한 이동통신 시스템{METHOD FOR CONFIGURATING INDOOR BASE STATION AND MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM FOR THE SAME}

본 발명은 이동통신 기술분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SON(Self-organizing Network)을 구현하기 위한 옥내용 기지국 구성 방법 및 그를 위한 이동통신 시스템에 관한 것이다.

최근에 통신 및 컴퓨터 네트워크, 반도체 기술의 비약적인 발전으로 인해 무선통신망을 이용한 다양한 서비스가 제공되고 있을 뿐만 아니라 수요자들의 요구 사항은 날이 갈수록 수준이 높아지고 있으며, 전세계 무선 인터넷 서비스 시장은 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 다양한 데이터를 전송하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.

현재 CDMA(Code Division Multiple Access) 2000, EV-DO(Evolution Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), WLAN(Wireless Local Area Network)의 무선 데이터 서비스가 상용화되어, 최근 가정 내에서 휴대전화 이용과 모바일 데이터의 수요가 지속적으로 증가하고 있는데, 이러한 추세에 따라 옥내 브로드밴드 망을 통해 이동통신 핵심망에 접속하도록 소형 이동통신 기지국을 옥내에 설치하여 이동통신 서비스를 제공하는 방법이 제안되고 있다. 특히 차세대 네트워크 시스템에서는 높은 데이터 전송률에 대한 요구를 충족시키고 다양한 서비스의 안정적인 제공을 위하여 그 대안으로서 여러 개의 작은 크기의 다중 셀(소형 이동통신 기지국)들을 배치하는 방법이 제시되고 있다. 이러한 소형 이동통신 기지국을 옥내용 기지국 또는 펨토(Femto) 기지국이라고 부른다. 이처럼 셀의 크기를 줄임으로써 높은 주파수 대역을 사용하는 차세대 네트워크 시스템의 효율을 높일 수 있고 작은 크기의 셀을 여러 개 사용하는 것은 주파수 재사용 횟수를 늘릴 수 있는 측면에서 유리하다. 또한 기존에 하나의 기지국이 전체 셀 영역을 커버할 때 발생하였던 전파 감쇄로 인한 채널 상황 악화 문제, 음영지역 사용자에 대한 서비스 불능 문제 등을 개선시킬 수 있다는 점에서 작은 크기의 다중 셀들을 통한 서비스 방법이 장점을 갖는다. 이러한 이점들을 바탕으로 기존의 매크로셀(옥외용 기지국이 관장하는 셀 영역)(Macro-cell)과 펨토셀(옥내용 기지국 또는 펨토 기지국이 관장하는 셀 영역)(Femto-cell)들을 결합한 방식이 대두되고 있다.

하지만 이러한 혼합 셀 구성 방식은 서비스 제공 측면에 있어서 장점이 있는 반면에 동일한 지역에 양질의 데이터 서비스를 위해서는 더 많은 기지국이 필요하다는 점에서 설치와 운영을 위한 비용이 크다는 약점을 지닌다. 특히 유무선 관련 파라미터를 결정하는데 많은 인원과 시간을 필요로 한다. 또한 단순히 중앙집중식의 관리만으로는 각 셀에서 시시각각으로 발생하는 환경변화에 효과적으로 대응하 는데 어려움이 있다. 또한 변경사항이 발생하는 경우 전체 시스템에 대한 재정의가 필요하다. 따라서 기지국의 가변적인 위치(옥내용 기지국은 서비스 제공자에 의해 지정된 최적의 위치에 설치되는 것이 아니라 사용자가 임의로 설치함)와 변화하는 무선 환경에 대한 최적의 조건을 찾기는 쉽지 않기 때문에 기지국과 네트워크가 자동적으로 설치되고 변화하는 무선환경 및 데이터 트래픽 환경에 적응하는 SON이 필요하게 되었다. SON을 구현하기 위해서는 무선 정보의 측정과 주변 네트워크 정보가 필요하며, 정확하고 풍부한 입력 정보로부터 효과적인 SON 알고리즘이 구현된다.

통상 기지국 설치시에는 기지국의 위치를 획득하고 무선 전파 환경을 예측하여 단말이 핸드오버할 수 있는 인접 셀을 예상하여 기지국의 인접 셀 리스트(NCL: Neighbor Cell List)을 구성한다. 기지국이 방송하는 NCL은 현 기지국에서 서비스받던 단말이 인접 셀로 핸드오버할 때 인접 셀이 어떻게 구성되어 있는지를 알려주는 정보이다. NCL은 기지국을 통하여 방송되고 다른 셀로 핸드오버하려고 하는 단말은 이 정보를 이용하여 인접 셀을 탐색(searching)한다.

전술한 바와 같이 작은 셀 커버리지(coverage)를 요구하는 이동통신 시장의 흐름에 따라 동일한 지역에서 양질의 서비스를 하기 위해서는 더 많은 기지국이 필요하게 되었고, 다수의 기지국을 설치 및 유지하기 위해서는 네트워크 설치 및 유지 비용이 과도하게 소요된다. 더욱이 옥내용 기지국 또는 펨토 기지국과 같은 소형 기지국의 경우에는 더 많은 기지국이 설치될 것이 예상되고, 기지국의 On/Off가 자유로워지며 기지국의 이동성을 보장해야 한다. 이에 따라 기지국을 옥내 및 옥외 에 설치할 때 기지국 스스로가 망에 접속/설정하고 주변 무선환경에 따라 적절히 셀 최적화 및 운영을 수행할 수 있는 기능을 갖춘 SON의 기능이 절실히 요구되었다. SON을 통해 네트워크 사업자는 수동적으로 제어되는 망을 자동적으로 운영할 수 있게 된다.

SON은 기지국의 설치 및 최적화를 위해 모든 기지국에 필요한 기능이지만, 옥내용 기지국과 같이 사용자가 직접 설치해야 하는 경우에는 더욱 필요한 기능이다. 즉, 펨토 기지국의 경우에는 사용자가 구매하여 댁내에 설치하거나 이사 등의 이유로 인하여 다른 곳으로 옮겨야 하는 경우 편리하게 설치할 수 있도록 SON 기능의 강화가 필요하다. 이로 인하여 옥내용 기지국에서는 주변 기지국의 신호를 수신할 수 있는 기능인 스니퍼(Sniffer) 기능이 필요하게 된다. Sniffer 기능은 기지국이 단말과 같은 동작을 할 수 있도록 하는 것으로서, TDD인 경우에는 기지국 송신 시간에 수신을 하고 FDD인 경우에는 기지국이 송신하는 주파수로 수신하게 된다. 옥내용 기지국의 전원이 들어 오고 유선망이 연결되면, 옥내용 기지국은 Sniffer 장치를 통하여 주변 기지국의 신호를 수신하여 무선 환경을 측정(인접 기지국의 수신강도 등)하고 방송 정보를 수신한다. 이를 토대로 SON은 자체의 알고리즘을 통하여 기지국 장치의 파라미터(예컨대 기지국 전송 전력)를 설정한다. 모든 파라미터가 설정되면 단말과의 통신을 개시한다. 옥내용 기지국은 단말과 통신을 하는 중간에도 Sniffer 기능을 통하여 주변 기지국의 신호를 수신하여 SON을 통하여 자신의 파라미터를 최적화할 수 있다.

옥내용 기지국에서 SON 기능을 효과적으로 구현하기 위해서는 Sniffer 기능 이 필요하다. Sniffer 기능이 정확하고 다양한 정보를 얻을수록 SON의 결과는 정확해 진다. 하지만 Sniffer 기능은 단말 수신 기능을 기지국에 구현하는 것이므로 기지국의 복잡도를 증대시킬 수 밖에 없고 옥내용 기지국의 가격이 높아질 수 밖에 없다. 더욱이 Sniffer 장치를 통하여 주변 기지국의 정보를 획득하기 위해서는 무선 물리 계층의 기능 뿐만 아니라 데이터 링크 계층과 네트워크 계층의 프로토콜이 필요하므로 옥내용 기지국의 복잡도와 가격을 상승시키는 요인이 된다. 또한 Sniffer 기능을 기지국에서 구현하게 되면 측정에 있어서 모호성이 존재하게 된다. 예컨대 이웃한 옥외용 기지국의 간섭량을 단말 위치에서 수신하지 않고 옥내용 기지국에서 수신하게 되므로 단말이 겪게 되는 간섭의 정도를 정확히 예측하기가 어렵다.

본 발명의 목적은 기지국 설치(setup) 또는 부팅시 단말을 이용하여 SON을 구현하는 옥내용 기지국 구성 방법 및 그를 위한 이동통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 기지국 설치(setup) 또는 부팅시 단말을 이용하여 SON을 구현하는 옥내용 기지국 구성 방법 및 그를 위한 이동통신 시스템이 개시된다. 이 시스템 및 방법에 의하면, 초기 설치 또는 부팅시, 옥내용 기지국이 기지국 설치 및 최적화를 자동으로 수행하기 위한 SON(Self Organizing Network) 기능을 수행함에 있어서, SON 구현을 위한 정보를 단말 접속부를 통해 근거리 무선통신 또는 유선통신 방식으로 단말에게 요청하고, 근거리 무선통신 또는 유선통신 방식으로 단말로부터 요청에 따른 단말 보고 정보를 수신받아, SON을 구현한다.

본 발명에 의하면, 옥내용 기지국과 단말을 유/무선 접속을 통해 연결시켜, 옥내용 기지국에서 스니퍼 기능없이 SON을 구현할 수 있어, 기지국의 복잡도와 단가를 낮출 수 있는 이점이 있다. 또한, 옥내용 기지국과 단말 간에 유/무선 통신으로 접속되어 있는 경우에는, 단말을 이용하여 옥내용 기지국의 제어가 가능하고, 옥내용 기지국이 단말의 접속을 확인한 경우에만 하향링크 전력을 송신함으로써 옥내용 기지국의 과도한 전력 손실을 막고 옥내용 기지국에 의한 주변 셀 간섭을 줄 일 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

도1은 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 이동통신망의 구성을 도시한 도면이다.

일실시예에 있어서, 이동통신망은, 예컨대 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA와 같은 2G 이동통신망, LTE망, WiFi와 같은 무선인터넷, WiBro(Wireless Broadband Internet) 및 WiMax(World Interoperability for Microwave Access)와 같은 휴대인터넷 또는 패킷 전송을 지원하는 이동통신망(예컨대, WCDMA 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 또는 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)와 같은 3.5G 이동통신망, 또는 향후 개발될 4G 등) 및 옥외용 기지국(Macro-eNB), 옥내용 기지국(Home-eNB) 및 단말(UE)을 구성 요소로 포함하는 임의의 기타 이동통신망을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 LTE의 무선접속망인 E-UTRAN을 위주로 설명한다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 이동통신망은 하나 이상의 네트워크 셀로 구성될 수 있고, 이동통신망에 서로 다른 종류의 네트워크 셀이 혼재할 수 있다. 이동통신망은 옥내에서 좁은 범위의 네트워크 셀(이하, '펨토셀'이라 함)을 관리하는 옥내용 기지국(Home-eNB)(11~15, 21~23, 31~33), 옥외에서 넓은 범위의 셀(이하, '매크로셀'이라 함)을 관리하는 옥외용 기지국(Macro-eNB)(10,20,30), 단말(UE)(40), SON(Self Organizing&optimizing Networks) 서버(50) 및 MME(60)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 각 구성요소의 개수는 예시적인 것으로, 본 발명이 실시될 수 있는 이동통신망의 각 구성요소의 개수가 도면에 도시된 개수에 제한되는 것은 아니다.

옥외용 기지국(Macro-eNB)(10,20,30)은, 예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등에서 사용될 수 있는, 예를 들어 1km 내외의 반경을 갖는 셀을 관리하는 매크로셀 기지국의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 옥외용 기지국(10,20,30)은 도심지에서 섹터(Sector) 방식의 다중 FA(Multi FA)를 사용하거나, 산간지역 등에서 단일 FA(1FA)를 사용한다. 다중 FA의 일예로서, WCDMA에서 옥외용 기지국(10,20,30)은 4FA를 사용한다.

옥내용 기지국(Home-eNB)(11~15,21~23,31~33)은, 예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등에서 사용될 수 있는, 예를 들어 수십 m 내외의 반경을 갖는 셀을 관리하는 펨토셀 기지국의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

이동통신망을 구성하는 네트워크 셀은 옥외용 기지국 셀(매크로셀) 및 옥내용 기지국 셀(펨토셀)을 포함할 수 있다. 매크로셀은 옥외용 기지국(10,20,30)에 의해 관리될 수 있고, 펨토셀은 옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33)에 의해 관리될 수 있다.

옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33)이나 옥외용 기지국(10,20,30)은 각각 독자적으로 코어망의 접속성을 가질 수 있다.

단말(UE)(40)은 GSM망, CDMA망와 같은 2G 이동통신망, LTE망, WiFi망과 같은 무선인터넷망, WiBro망 및 WiMax망과 같은 휴대인터넷망 또는 패킷 전송을 지원하는 이동통신망에서 사용되는 무선 이동 단말기의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일실시예에 있어서, 단말(40)은 매크로셀 가입자 단말 또는/및 펨토셀 가입자 단말일 수 있다.

SON 서버(50)는 옥외용/옥내용 기지국 설치 및 최적화를 수행하고 각 기지국에 필요한 기본 파라미터 또는 데이터를 제공하는 기능을 하는 임의의 서버를 포함할 수 있다.

MME(60)는 단말(40)의 호 처리 등을 관리하기 위하여 사용되는 임의의 개체를 포함할 수 있다.

일실시예에 있어서, 하나의 네트워크 관리 장치가 SON 서버(50)와 MME(60)의 기능을 모두 수행할 수 있고, SON 서버(50) 및 MME(60)는 하나 이상의 옥외용 기지국(10,20,30)과 하나 이상의 옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33)을 관리할 수 있다.

상기 이동통신망에서 매크로셀 및 펨토셀이 혼재된 네트워크 셀을 가정하였지만, 네트워크 셀은 매크로셀 또는 펨토셀만으로도 구성 가능하다.

상기의 이동통신망을 LTE망으로 가정하는 경우, LTE망은 inter-RAT망(WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)에 연동된다. inter-RAT망 중 하나(예컨대, WiBro망)가 상기 이동통신망인 경우 역시, 타 망(LTE망, WiFI망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)에 연동된다. 도면에는 일 망(예컨대, LTE망)과 타 망(WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)이 이격되어 도시되어 있지만, 일 망과 타 망은 오버랩(Overlay)되어 있음을 전제로 한다.

옥외용 기지국(10,20,30) 및 옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33)이 방송하는 NCL은 현 기지국에서 서비스받던 단말(40)이 인접 셀(매크로셀 또는 펨토셀)로 핸드오버할 때 인접 셀이 어떻게 구성되어 있는지를 알려준다. 일예로, LTE망에서는 504개의 PCI(Physical Cell ID) 중 인접 셀이 사용하는 PCI를 알려 주어 단말(40)이 핸드오버를 위한 효율적인 셀 탐색(cell searching)을 할 수 있도록 한다. NCL 정보는 인접 셀 구성에 따라 Intra-frequency NCL(인접 셀이 동일한 주파수로 이루어진 경우), Inter-frequency NCL(인접 셀이 다른 주파수로 이루어진 경우), Inter-RAT NCL(인접 셀이 다른 통신 규격인 경우)로 나뉘어진다. 단말(40)은 NCL 정보를 바탕으로 인접 셀을 검색하여 주변의 매크로셀 또는 펨토셀로 핸드오버한다.

LTE망에서, 매크로셀로의 액세스는 모든 단말에게 허용되지만, 펨토셀로의 액세스는 특정 단말(가입자)에게로 제한될 수 있다. 구체적으로, 옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33)은 자신이 관리하는 펨토셀에 대한 정보인 SIB 1(System Information Block type 1)을 브로드캐스팅할 수 있는데, 이 SIB 1에는 해당 펨토셀로의 액세스가 제한되어 있는지 여부를 표시하는 CSG 지시자(Closed Subscriber Group indicator)가 포함되어 있다. 옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33)에 의해 브 로드캐스팅된 SIB 1내의 CSG 지시자가 '참(True)'의 값을 가지면 특정 가입자만이 해당 펨토셀에 액세스할 수 있는 폐쇄형 방식으로 통신이 이루어지고(CSG: Closed Subscriber Group), '거짓'의 값을 가지면 모든 가입자가 해당 펨토셀에 액세스할 수 있는 개방형 방식으로 통신이 이루어진다(OSG: Opened Subscriber Group). CSG 지시자가 '참'의 값을 가지면, 단말(40)은 자신이 액세스 가능한 펨토셀의 목록인 화이트 리스트(White List) 내에 해당 펨토셀이 포함되는 것으로 확인된 경우에만, 해당 펨토셀에 액세스할 수 있다.

일예로, 단말(40)이 옥내용 기지국(예컨대, 21)에 접속하는 절차를 살펴보면 다음과 같다. 단말(40)은 옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33)이 브로드캐스팅하는 SIB 1의 CSG 지시자를 바탕으로 해당 펨토셀로의 접속이 제한되어 있는지 여부를 알 수 있다. 또한, 단말(40)이 펨토셀을 식별하는 식별자로는 물리계층에서의 셀 구분 인자인 물리계층 셀 식별자(PCI: Physical Cell Identity)와 이동통신망 내에서 고유한 셀 구분 인자인 전역 셀 식별자(GCI: Global Cell Identity)가 있다. 셀 식별자는 옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33)이 브로드캐스팅하는 SIB 1에 포함되어 있다. 일실시예에 있어서, 단말(40)이 접속 기지국(21)임을 탐지하면 옥외용 기지국(20)으로 보고하고, 단말(40)로부터 옥내용 기지국(21)의 탐지를 보고받은 옥외용 기지국(20)은 해당 단말(40)에게 탐지된 옥내용 기지국(21)로부터 수신한 SIB 1을 판독하여 해당 옥내용 기지국(21)의 셀 식별자(PCI or CGI)를 보고할 것을 명령하고, 단말(40)이 판독하여 알아낸 셀 식별자와 화이트 리스트에 기초하여 탐지된 옥내용 기지국(21)에 해당 단말(40)이 접속 가능한지를 판단한다. 탐지된 옥내용 기지국(21)에 해당 단말(40)이 접속 가능한 것으로 판단되면 해당 옥내용 기지국(21)으로 핸드오버를 허용한다.

도2는 본 발명의 실시예에 따라 옥내용 기지국과 단말의 유/무선 접속을 도시한 도면이다. 이하에서 기지국 장치(70) 및 단말 장치(80)는 공지의 옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33) 및 단말(40)을 의미한다.

LTE망에서는 기지국 장치(70)에 대한 SON의 동작을 크게 Self-configuration과 Self-optimization으로 나눈다. Self-configuration은 "plug and play"의 기능과 같이 네트워크 노드(network node)나 셀을 자동적으로 설치하는 것을 의미한다. 네트워크 장비의 고장시 자체적으로 복구할 수 있는 기능을 포함한다. 또한 Self-optimization은 Self-configuration 이후 네트워크 성능을 자동적으로 최적화하고 변화하는 주변 환경에 적응하는 기능이다. 기지국 장치(70)에 전원이 들어 오면 자동적으로 셀을 설치하기 위하여 Self-configuration 과정을 거치게 되고 이후 Self-optimization 과정을 통하여 변화하는 무선환경에 적응하게 된다.

보다 상세하게, Self-configuration은 기지국 장치(70)에 전원을 넣고 RF 송신 준비 상태까지 완성하기 위한 기지국 장치(70) 초기화 과정 및 자동 설치 프로그램에 의해 시스템 동작에 필요한 기본 정보를 세팅하는 과정 등을 포함한다. Self-optimization은 기지국 장치(70)와 단말 장치(80)의 성능 측정 기능을 이용하여 네트워크를 자동으로 최적화함으로써 환경에 적응하는 과정이다. 이때 Self-configuration 및 Self-optimization 과정은 단말 장치(80)들에 의해 지원받는다 즉 단말 장치(80)는 기지국 장치(70)의 지시에 따라 네트워크에 대한 측 정(measurements)과 보고(reporting)를 수행하여 기지국 장치(70)에 전달함으로써 SON 작업을 돕는다.

Configuration 작업은 기지국 장치(70)가 처음 켜졌을 때 기존의 시스템과 연동하기 위하여 이루어지는 일련의 과정으로서, 네트워크 인터페이스 셋업, 생성되는 셀에 대한 물리적인 ID를 자동으로 부여하는 작업, 인접 셀들과 관계를 맺기 위한 정보교환 작업 등을 포함한다.

네트워크 인터페이스의 셋업은 시스템 중앙의 MME(60)와 연결하는 S1 인터페이스와 현재 시스템 상에 존재하는 다른 셀들의 기지국 장치(70)와의 직접적인 통신을 위한 네트워크 라인인 X2 인터페이스를 설정함으로써 이루어진다. S1 인터페이스는 MME(60)와 신호를 교환함으로서 단말 장치(80)의 이동을 지원하기 위한 OAM(Operation and Management) 정보를 주고받는다. 또한 X2 인터페이스는 기지국 장치(70) 간에 빠른 핸드오버를 위한 신호 및 Load indicator 정보, Self-optimization을 위한 정보를 교환하는 역할을 수행한다.

새로 설치된 기지국 장치(70)에 대한 셀의 물리적인 ID(PID)는 자신의 셀 영역 안에서 유일하여야 함을 그 조건으로 한다.

다음으로 인접 셀들과 관계를 맺기 위한 정보 교환 작업인 ANR(Automatic Neighbor Relation) 셋업은 새로운 셀의 생성 및 기존 셀의 소멸에 따른 기지국 장치(70) 업데이트 과정을 말하며 기본으로 단말 장치(80)를 통하여 이루어진다. 단말 장치(80)는 새로운 인접 셀의 전역 셀 ID(GCI)를 자신의 기지국 장치(70)에게 전달하고, 기지국 장치(70)는 인접 셀 리스트(NCL)를 업데이트함과 동시에 X2 인터 페이스의 Configuration을 한다.

LTE망에서는 각 기지국 장치(70)에서 시스템 최적화 작업을 수행한다[Self-optimization]. 이는 사업자에게 최적의 서비스를 제공하기 위하여 분산형 방식을 사용함으로써 능동적으로 환경변화에 적응하는 것을 의미하며, 기지국 장치(70) 스스로가 각 셀의 용량과 서비스영역, 자원분배 등을 조절함으로써 이루어진다. 구체적으로 각 셀 간의 간섭을 줄이고 전력소모를 줄이기 위하여 주변 기지국 간에 전력의 세기를 조절하는 작업을 한다. 또한 단말 장치(80)의 안정적인 이동성을 확보하기 위하여 기지국 장치(70)들을 연결하는 X2 인터페이스를 통하여 셀 간의 무선자원 관리를 수행하며, 각 셀의 환경에 따른 적절한 핸드오버 파라미터를 설정한다. 단말(40)의 이동성을 보장하는 동시에 시스템 안정성을 위한 부하 분산의 작업을 수행한다. X2 인터페이스를 통하여 Load indicator를 교환함으로서 인접 셀로 부하를 분산시키는 등의 과정이 이루어진다.

본 발명은 옥내용 기지국(700)에서 스니퍼 기능을 수행하지 않고, 단말(800)을 통해 주변 기지국의 무선 측정 정보 및 방송 정보, 타이밍 정보 등을 수집하여 SON을 구현한다. 이를 위해 옥내용 기지국(700)와 단말(800) 간에는 유/무선 접속(예컨대 유선통신 또는 적외선 방식(IrDA), IEEE 802.11, 블루투스, 지그비 등의 근거리 무선통신 방식)을 위한 접속부(73,81)가 더 구비된다. 주변 기지국의 무선 측정 정보로는, Physical Cell ID(이에 따라 무선 물리 계층을 운용하고, 다른 기지국과 동일한 값을 사용할 수 있음), Preamble ID, 파일럿(Pilot) 수신 전력, 하향링크 레퍼런스(Reference Signal) 신호 수신 전력, 프리엠블(Preamble) 수신 전 력, 경로 감쇄 등이 있다. 주변 기지국의 방송 정보로는, Global Cell ID(방송 메시지에 포함되어 기지국을 구별하는 식별자로, 다른 기지국과 동일한 값을 사용할 수 없음), BS ID, Neighbor cell list, Bandwidth, PLMN(Public Land Mobile Network) ID, Location ID, Routing area ID 등이 있다. 타이밍 정보로는 RTD(Round Trip delay) 보상값, Frame number 등이 있다.

본 발명의 옥내용 기지국(700)은, 이동통신 데이터를 송수신하고 유선망을 통하여 상위 네트워크에 접속하는 공지의 기지국 장치(70)와, 초기 설치 또는 부팅시, 기지국 장치(70)의 설치 및 최적화를 자동으로 수행하기 위한 SON(Self Organizing Network) 기능을 수행하는 공지의 SON 처리부(72)와, SON 기능 구현을 위해 요구되는 정보를 단말(800)로 요청하고, 단말(800)로부터 요청에 따른 단말 보고 정보(주변 기지국 측정 정보와 방송 정보, 타이밍 정보 등)를 수신받는 단말 접속부(73)와, 단말 보고 정보를 해석하여 기지국 장치(70)로 전송하는 메시지 해석부(71)를 포함한다. 여기서, 단말 접속부(73)는 근거리 무선통신 또는 유선통신을 통해 단말(800)의 기지국 접속부(81)와 통신한다. 이에 대응하여, 단말(800)은 근거리 무선통신 또는 유선통신 방식으로 기지국 접속부(81)를 통해 수신된 옥내용 기지국(700)의 요청에 따른 정보를 수집 및 측정하여, 단말 보고 정보(주변 기지국 측정 정보와 방송 정보, 타이밍 정보 등)를 기지국 접속부(81)를 통해 옥내용 기지국(700)으로 전송한다. 여기서, 옥내용 기지국(700)은 단말(800)로부터 수신된 단말 보고 정보를 인증을 받은 후 사용하거나, 기 설정된 범위 내에서 인증 절차 없이 사용할 수 있다. 기 설정된 범위라 함은, 예컨대 중심주파수의 대역폭을 할당받 아 두고, 단말 보고 정보로서 중심주파수가 대역폭 내에 존재하면 별도로 인증받지 않고 해당 중심주파수를 사용하는 것이다.

다른 실시예에 있어서, 상기 단말 보고 정보는, 인접 셀 거리 정보를 포함한다. 즉 옥내용 기지국(700)이 단말(800)에게 인접 셀 거리 정보를 측정하도록 명령하면, 단말(800)은 인접 셀과의 거리정보를 옥내용 기지국(700)으로 통보한다. 이 인접 셀 거리정보는, 옥내용 기지국(700)에 장착된 GPS 등의 부가적인 장치를 사용하여 자체적으로 측정이 가능하다. 이 경우 지도 정보를 이용하기 위하여 위/경도 정보만 측정하면 된다. 즉 GPS를 이용하여 위/경도 정보를 측정하고 옥내용 기지국(700)을 관리하는 서버(기지국 관리 서버)의 Map Data를 이용하여 기지국 간의 거리를 측정할 수 있다. Map Data에는 인접 기지국의 위치정보가 있어서, 위/경도 정보만 알려 이를 이용하여 기지국 간의 거리를 측정할 수 있다. 또한 인접 셀 거리 정보는, 컴퓨터나 기타 입력 장치를 통하여 사용자가 직접 집 주소 등을 수동으로 입력하여 주변 셀 간의 거리정보를 획득할 수도 있다.

또한 옥내용 기지국(700)은, 단말 접속부(73)를 통해 단말(800)의 연결 여부를 확인하는 단말 접속 확인부(74)를 더 포함한다. 단말 접속 확인부(74)는 옥내용 기지국(700)이 단말(800)과 유선통신 또는 근거리 무선통신 방식으로 연결되어 있는 경우에만 광대역 무선통신(예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등의 이동통신망)을 통해 하향링크 전력(예컨대, Pilot, Reference Signal, 방송 정보 등)을 송신한다. 이처럼 단말(800)이 연결되어 있는 경우에만 하향링크 전력을 송신하고 단말(800)이 연결되어 있지 않은 경우에는 하 향링크 전력을 송신하지 않음으로써 과도한 전력 소비를 막고 주변셀에 미치는 간섭을 줄일 수 있다.

또한 옥내용 기지국(700)은, 단말 접속부(73)를 통해 단말(800)로부터 제어 명령을 수신받아, 메시지 해석부(71)에서 제어 명령을 해석하여 기지국 장치(70)로 전달한다. 이 제어 명령에 따라 기지국 장치(70)가 동작된다. 제어 명령의 일예로, 옥내용 기지국(700)의 내부 파라미터를 획득하기 위한 명령, 옥내용 기지국(700)의 온(ON)/오프(OFF) 설정, 가입자 액세스 방식(OSG/CSG) 설정 등이 있다. 구체적으로, 단말(800)은 옥내용 기지국(700)으로부터 옥내용 기지국(700)의 사용 주파수, 전송 전력, 수신기의 Attenuation, 타 단말기에 의한 간섭량, 무선 채널 구성, 기지국 사용시간, 요금, 사용자 목록 등을 획득할 수 있다. 또한 단말(800)은 옥내용 기지국(700)의 사용 주파수 변경, 전송 전력 변경, 수신기의 Attenuation, 무선 채널 구성 변경, 방송 정보 변경, 사용자 목록 변경, 기지국 ON/OFF, 기지국 접속 방법(OSG, CSG) 변경, 콘텐츠 선택 등을 할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 옥내용 기지국(700)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

옥내용 기지국(700)은 기지국 장치(70)와 SON 처리부(SON 알고리즘)(72)를 구비하며, SON에 필요한 정보(무선 정보, 방송 정보, 타이밍 정보 등)를 단말 접속부(73)를 통하여 유선통신 또는 근거리 무선통신 방식으로 연결되어 있는 단말(800)에게 요청(명령)한다. 이에 따라 단말(800)은 기지국 접속부(81)를 통해 수신된 옥내용 기지국(700)의 요청(명령)에 따라 주변 기지국에게 신호를 송/수신하 여 필요한 정보를 측정 및 수집하고, 기지국 접속부(81)를 통하여 유선통신 또는 근거리 무선통신 방식으로 연결되어 있는 옥내용 기지국(700)에게 단말 보고 정보(주변 기지국 측정 정보와 방송 정보, 타이밍 정보 등)를 전송한다. 단말(800)은 옥내용 기지국(700)의 요청(명령)이 기지국 접속부(81)로 수신되면 인접 기지국의 정보를 측정 및 수집하고, 이외의 경우에는 옥내용 기지국(700)과 광대역 무선통신을 통하여 고속의 데이터를 송/수신한다.

한편 단말(800)은 유선통신 또는 근거리 무선통신을 통하여 옥내용 기지국(700)을 제어할 수 있다. 이를 위해 단말(800)은 사용자의 키 입력에 따른 제어 명령을 생성할 수 있는 기지국 제어부(801)를 구비한다. 이때의 단말(800)은 핸드폰뿐만 아니라 PDA나 컴퓨터와 같이 문자 입력 장치와 디스플레이 장치를 갖고 있는 것이나, TV 리모콘과 같이 키 입력을 받기만 해도 무방하다. 옥내용 기지국(700)을 제어하기 위하여 단말(800)은 사용자로부터 명령을 받아, 명령에 따른 제어 메시지를 형성하여 기지국 접속부(81)를 통해 유선통신 또는 근거리 무선통신 방식으로 옥내용 기지국(700)에게 전송한다. 이때 제어 명령은 옥내용 기지국(700)의 내부 파라미터 정보를 획득하는 명령일 수 있고, 옥내용 기지국(700)의 동작을 제어하는 명령일 수도 있다. 일실시예에 있어서, 제어 명령이 옥내용 기지국(700)의 내부 파라미터를 획득하라는 명령인 경우, 단말(800)의 기지국 제어부(801)는 기지국 접속부(81)를 통해 단말 접속부(73)에게 요구되는 파라미터(제어 명령)를 알려주고, 메시지 해석부(71)에서 제어 명령을 해석하여 기지국 장치(70)로 알려준다. 그러면, 기지국 장치(70)는 제어 명령을 통해 요구한 해당 파라미터를 단말 접 속부(73)를 통해 기지국 접속부(81)를 경유하여 단말(800)에게 전송한다. 또한 제어 명령이 옥내용 기지국(700)의 동작을 제어하는 명령인 경우, 메시지 전송 절차는 위와 동일하고, 기지국 장치(70)는 제어 명령에 따른 기기 동작을 수행한다. 예컨대, 옥내용 기지국(700)의 동작을 제어하는 명령은 옥내용 기지국(700)을 끄거나 켜는(OFF/ON) 명령이나, 옥내용 기지국(700)의 접속 모드(access mode), 즉 CSG나 OSG의 설정/변경일 수 있다.

옥내용 기지국(700)과 단말(800)의 유/무선 접속을 통한 SON 지원 절차는 다음과 같이 두 가지로 나뉜다.

A. 옥내용 기지국(700)에 전력이 공급되어 초기 세팅이 필요한 경우

옥내용 기지국(700)이 동작하기 위해서는 무선 관련 파라미터와 방송 정보, 타이밍 정보 등을 결정해야 한다. 예를 들어 Physical cell ID나 Preamble number는 주변 셀과 충돌이 나지 않아야 하며, 옥내용 기지국(700)의 송신 전력은 주변 셀에 간섭을 작도록 해야 한다. 이를 위하여, SON은 주변 셀의 정보를 수집 및 측정해야 하는데 옥내용 기지국(700)이 아직 운용 상태가 아니므로 광대역 무선통신(예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등의 이동통신망)을 이용하여 단말(800)을 Access할 수 없고 스니퍼 기능을 이용하는 경우에는 기지국 위치에서 밖에 측정을 할 수 없다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 근거리 무선통신을 통해 단말(800)을 이용하면 실제 단말(800)이 놓인 위치에서 주변 기지국 정보를 측정 및 수집할 수 있게 된다.

또한 SON을 동작시키기 위해서는 주변 기지국과 옥내용 기지국(700)의 거리 가 중요하게 되는데, 이러한 정보를 얻기 위하여 인증을 받은 단말(800)을 이용하여 주변 기지국에 원하는 메시지를 전송하여 주변 기지국과 옥내용 기지국(700)의 거리 보상치를 얻을 수 있게 된다. 예를 들어, LTE의 경우에는 PRACH(Physical Random Access Channel)를 전송하면 상향링크 전송 타이밍에 대한 보상치(TA 메시지)를 얻게 되는데, 이것은 단말과 기지국의 RTD를 의미하므로 거리로 환산 가능하다. 또한 셀간 동기가 필요한 시스템의 경우에는 RTD 정보를 이용하여 동기를 더욱 정교하게 맞추게 된다. 즉, TDD와 같이 프레임 동기가 맞아야 하는 시스템의 경우에는 GPS 등의 장비를 통하여 셀간 동기를 맞추게 되는데, 실내에서는 GPS 수신이 원활하지 않으므로 주변 기지국의 시작점을 측정하여 동기를 맞출 수 있는데, RTD 정보를 이용하면 전파 지연을 보상하여 프레임 동기를 맞추게 된다.

단말(800)을 통하여 주변 기지국의 정보를 수집 및 측정한 후 옥내용 기지국(700)은 자신의 무선 관련 파라미터를 결정하고 방송 정보를 생성한다. 이렇게 만들어진 무선 파라미터와 방송 정보를 기지국을 관리하는 서버에서 인증을 받은 후에 하향링크로 전력을 전송하고 상향링크 수신기를 동작시킨다.

B. 옥내용 기지국(700) 운용 중 무선 자원 최적화 및 무선 환경 적응

옥내용 기지국(700) 운용 중 최적화와 무선 환경 적응 과정은 옥내용 기지국(700)과 단말(800) 사이에 주기적 혹은 특수한 이벤트 발생시 동작한다. 무선 자원 최적화와 무선 환경 적응 과정에서는 광대역 무선통신이 가능하므로 시스템 규격이 허용하는 한에서는 광대역 무선통신 접속을 통하여 정보를 얻을 수 있다. 하지만 시스템 규격이 없는 경우의 옥내용 기지국(700)은 단말(800)과의 유/무선 접 속을 통하여 상기 초기 세팅에 필요한 정보를 얻을 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

도1은 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 이동통신망의 구성을 도시한 도면.

도2는 본 발명의 실시예에 따라 옥내용 기지국과 단말의 유/무선 접속을 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

70: 기지국 장치 71: 메시지 해석부

72: SON 처리부 80: 단말 장치

81: 기지국 접속부

Claims

이동통신 시스템으로서,

이동통신 데이터를 송수신하고, 유선망을 통하여 상위 네트워크에 접속하는 기지국 장치;

초기 설치 또는 부팅시, 상기 기지국 장치의 설치 및 최적화를 자동으로 수행하기 위한 SON(Self Organizing Network) 기능을 수행하는 SON 처리부;

상기 SON 기능 구현을 위해 요구되는 정보를 단말로 요청하고, 상기 단말로부터 상기 요청에 따른 단말 보고 정보를 수신받는 단말 접속부; 및

상기 단말 보고 정보를 해석하여 상기 기지국 장치로 전송하는 메시지 해석부를 포함하는 이동통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 단말 접속부는, 근거리 무선통신 또는 유선통신을 통해 상기 단말과 통신하는, 이동통신 시스템.
제2항에 있어서,

상기 단말 접속부를 통해 상기 단말의 연결 여부를 확인하는 단말 접속 확인부를 더 포함하는 이동통신 시스템.
제3항에 있어서,

상기 기지국 장치는, 상기 단말 접속 확인부의 확인 결과에 따라 상기 단말의 접속시에만 광대역 무선통신을 통해 하향링크 전력을 송신하는, 이동통신 시스템.
제2항에 있어서,

상기 단말 보고 정보는, 주변 기지국의 무선 측정 정보 및 방송 정보, 타이밍 정보 중 적어도 하나를 포함하는 이동통신 시스템.
제5항에 있어서,

상기 주변 기지국의 무선 정보는, Physical cell ID, Preamble ID, 전력 수신 강도(RSSI), 경로 감쇄 중 적어도 하나를 포함하며,

상기 주변 기지국의 방송 정보는, 기지국을 구분할 수 있는 Global cell ID, BS ID와 핸드오버에 사용되는 Neighbor cell list, 네트워크를 식별하는 PLMN ID, 네트워크 영역을 표시하는 정보 중 적어도 하나를 포함하며,

상기 타이밍 정보는, RTD 보상값, Frame number 중 적어도 하나를 포함하는, 이동통신 시스템.
제2항에 있어서,

상기 단말 보고 정보는, 인접 셀과의 거리정보를 포함하는 이동통신 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 단말은, 근거리 무선통신 또는 유선통신 방식으로 기지국 접속부를 통해 수신된 기지국의 요청에 따른 정보를 수집 및 측정하여, 상기 단말 보고 정보를 상기 기지국 접속부를 통해 상기 기지국으로 전송하는, 이동통신 시스템.
제8항에 있어서,

상기 기지국 장치는, 상기 단말 보고 정보를 인증받아 사용하거나, 기 설정된 범위 내에서 인증 절차 없이 사용하는, 이동통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 단말 접속부는 상기 단말로부터 제어 명령을 수신받는 기능을 더 수행하고,

상기 메시지 해석부는, 상기 제어 명령을 해석하여 상기 기지국 장치로 전달하며,

상기 기지국 장치가 상기 제어 명령에 따라 동작하는, 이동통신 시스템.
제10항에 있어서,

상기 제어 명령은, 상기 기지국의 내부 파라미터를 획득하기 위한 명령, 상기 기지국의 온(ON)/오프(OFF) 설정, 가입자 액세스 방식(OSG/CSG) 설정 중 적어도 하나를 포함하는 이동통신 시스템.
옥내용 기지국 구성 방법으로서,

초기 설치 또는 부팅시, 옥내용 기지국이 기지국 설치 및 최적화를 자동으로 수행하기 위한 SON(Self Organizing Network) 기능을 수행함에 있어서,

SON 구현을 위한 정보를 단말 접속부를 통해 근거리 무선통신 또는 유선통신 방식으로 단말에게 요청하는 단계; 및

상기 근거리 무선통신 또는 유선통신 방식으로 상기 단말로부터 상기 요청에 따른 단말 보고 정보를 수신받아, SON을 구현하는 단계를 포함하는 옥내용 기지국 구성 방법.
제12항에 있어서,

상기 단말 접속부를 통해 상기 단말의 연결 여부를 확인하여, 상기 단말의 접속시에만 광대역 무선통신을 통해 하향링크 전력을 송신하는 단계를 더 포함하는, 옥내용 기지국 구성 방법.
제12항에 있어서,

상기 단말로부터 제어 명령 수신시, 상기 제어 명령에 따른 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는 옥내용 기지국 구성 방법.
제14항에 있어서,

상기 단말 보고 정보는, Physical cell ID, Preamble ID, 전력 수신 강도(RSSI), 경로 감쇄 중 적어도 하나를 포함하는 주변 기지국의 무선 정보와; 기지국을 구분할 수 있는 Global cell ID, BS ID와 핸드오버에 사용되는 Neighbor cell list, 네트워크를 식별하는 PLMN ID, 네트워크 영역을 표시하는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 주변 기지국의 방송 정보와; RTD 보상값, Frame number 중 적어도 하나를 포함하는 타이밍 정보 중 적어도 하나를 포함하며,

상기 제어 명령은, 상기 기지국을 제어하기 위한 것으로, 상기 기지국의 온(ON)/오프(OFF), 가입자 액세스 방식(OSG/CSG) 중 적어도 하나를 포함하는, 옥내용 기지국 구성 방법.