KR100281098B1 - System synchronizer using internal network of mobile communication system - Google Patents
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Abstract
이동통신 시스템에서 기준 시각정보를 시스템 내부의 네트워크를 통하여 수신하는 네트워크 인터페이스부와, 상기 기준시각 정보를 시스템 외부로부터 수신하는 GPS 수신기와, 상기 네트워크 인터페이스부 또는 상기 GPS 수신기로부터 입력되는 시각정보를 연산하여 기준 클럭을 발생하는 기준 클럭 발생기와, 상기 네트워크를 통하여 연결된 상위 시스템 또는 하위 시스템과의 전송지연 오차를 보상하는 지연보상부와, 상기 상위 시스템 또는 하위 시스템에 각각 보상된 시각정보와 기준 클럭을 분배하는 라인 인터페이스로 구성된다.In the mobile communication system, a network interface unit for receiving reference time information through a network inside the system, a GPS receiver for receiving the reference time information from the outside of the system, and time information input from the network interface unit or the GPS receiver are calculated. A reference clock generator for generating a reference clock, a delay compensator for compensating for a transmission delay error between an upper system or a lower system connected through the network, and time information and a reference clock compensated for the upper system or a lower system, respectively. It consists of a line interface for distributing.
Description
본 발명은 이동통신시스템의 동기장치에 관한 것으로써, 특히 내부 네트워크(intra-network)의 동기 정보를 얻을 수 있는데 적당한 이동통신시스템의 내부 네트워크를 이용하는 시스템 동기 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a synchronization device of a mobile communication system, and more particularly, to a system synchronization device using an internal network of a mobile communication system suitable for obtaining synchronization information of an internal network.
제1도는 종래의 디지탈 교환기에서 동기신호 유지장치에 대한 블록도이고, 제2도는 제1도의 BSC/BTS 동기장치를 나타낸 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram of a synchronization signal holding device in a conventional digital exchange, and FIG. 2 is a block diagram showing the BSC / BTS synchronization device of FIG.
제1도를 참조하면, 종래의 동기신호 유지장치는 이동단말기의 망동기를 위해 디지탈 처리 PLL(11)를 포함한 이동 스위칭 센터(MSC)(10)와, 상기 이동 스위칭 센터(MSC)(10)와 인터페이스되며 GPS(global positioning system) 수신기(21)를 포함하는 기지국제어/기지국 전송시스템(BSC/BTS)(20)으로 구성된다.Referring to FIG. 1, a conventional synchronizing signal holding device includes a mobile switching center (MSC) 10 including a
또한 국가 기간망에서 제공하는 시각정보 및 클럭 정보를 사용하는 동기신호 유지 장치에 있어서, 이러한 MSC(10)의 망동기 블록은 디지털 교환망에서 교환기 사이의 클럭 주파수의 불일치에 의해 발생되는 슬립을 방지하기 위해 PAMS(preassigned alternated master slave) 동기방식을 이용하여 디지털 교환망에서 제공되는 기준클럭에 MSC(10)의 기본클럭을 동기시켜 이동통신시스템의 내부 동기를 유지한다.In addition, in the synchronization signal holding device using the time information and clock information provided by the national backbone network, such a synchronizer block of the MSC (10) in order to prevent the slip caused by the mismatch of the clock frequency between the exchange in the digital switching network. The basic clock of the
이때 기준클럭은 최대 3개까지 받아들여 미리 약속된 우선순위에 따라 시스템 기준클럭으로 선택하고, 여기에 고정도 OVCXO(ovenized voltage controlled X-tal oscillator)를 이용한 디지털-PLL 방식을 사용하여 자체 발진 모드시 3 ×10-9/day~1.08 ×10-10/day 정도의 안정도를 유지한다.At this time, up to three reference clocks are accepted and selected as system reference clocks according to a predetermined priority, and the self-oscillation mode using a digital-PLL method using a highly accurate OVCXO (Ovenized voltage controlled X-tal oscillator) Maintain stability of around 3 × 10 -9 /day~1.08 × 10 -10 / day.
그러나 상기한 종래의 동기신호 유지장치는 자체 안정도는 매우 정확하지만 CDMA(code division multiple access) 이동통신시스템에서 요구되는 시각 동기의 정밀도 수준에 부합되지 않아, CDMA 이동통신시스템에 동기장치로 사용하기에 부적합하다. 여기서 시각 동기는 세계 표준시를 기준으로 각 시스템마다 동일의 시각정보를 유지하여 단말기의 이동성을 보장하는 방법의 일종이다.However, the above-described conventional synchronization signal holding device is very accurate in its own stability, but does not meet the level of precision of time synchronization required in a code division multiple access (CDMA) mobile communication system, so that it can be used as a synchronization device in a CDMA mobile communication system. Inadequate Here, the time synchronization is a kind of method of ensuring the mobility of the terminal by maintaining the same time information for each system based on the universal time.
CDMA 이동통신시스템의 핵심 기술은 정확한 시각 동기를 통한 코드를 이용한 이용자간의 분리와 정확한 시각 동기를 통한 소프트 핸드오프에 있다. 이러한 CDMA 시스템은 기지국간 정확한 시각 동기를 근거로 동작하며 기지국간 핸드오프에 있어서 GPS 시각의 정확도는 절대적으로 작용한다. 이때 GPS의 성능은 정상 동작시에 300ns 미만의 GPS 수신기간에 오차가 있다.The core technologies of the CDMA mobile communication system are the separation between users using code through accurate time synchronization and soft handoff through accurate time synchronization. Such a CDMA system operates based on accurate time synchronization between base stations, and the GPS time accuracy is absolutely effective in handoff between base stations. At this time, the performance of GPS has an error between GPS receivers less than 300ns in normal operation.
MSC 동기장치(10)는 디지털 중계선 정합장치에서 입력된 동기 기준신호를 수신하여 이에 동기된 클럭을 발생시켜 클럭을 필요로 하는 배부장치에 각각 분배하며, 서브 시스템 클럭분배는 광전송 장치를 통해 공급하고, 각 서브시스템은 수신 데이터에서 타이밍을 추출함으로써 동작한다. 또한 소프웨어 운용에 필요한 실시간 클럭을 발생시켜 소프웨어 블록에 저공하여 운용자에게 하드웨어적으로 시각을 가시화하는 기능도 있다.The
한편 제2도를 참조하면 종래의 BSC/BTS 시스템(20)은 GPS 클럭제어 및 분배부(31)(32)로 구성되며, GPS 수신기(33)는 위성으로부터의 시각정보를 동축케이블로 연결된 안테나를 통하여 수신하여 TOD(time of date)(time), 10MHz(clock), 1PPS(pulse per second) 신호를 분리하여 버스라인(30)을 통해 시스템 동기를 위한 시스템 클럭으로 제공한다.Meanwhile, referring to FIG. 2, the conventional BSC /
상기 언급한 종래의 BSC/BTS 시스템(20)의 동기방식은 GPS 수신기(21)를 이용한 동기 유지 방식으로 시각 동기를 유지하는데 효과적이지만, 이동통신시스템의 발전에 따른 기지국의 셀 반경이 점점 좁아짐에 따라 기지국의 수가 증가하여 각 기지국마다 GPS 시스템을 사용하는데 따른 설치비용이 증가된다.The synchronization method of the conventional BSC /
또한 GPS 시스템 자체가 서로 다른 국적의 시스템이기 때문에 비상시국(非常時局)시에 통신망 유지 보수에 문제가 있으며, GPS 사용료를 유료화시킬 경우의 비용 증대가 예상된다. 그리고 GPS 수신기의 장애가 발생하면 시스템 전체의 성능을 저하시킬 수 있으며, GPS 수신가의 장애는 장애 발생 자체를 감지하기 어렵고, GPS 수신기 장애는 곧바로 기지국간 시간오차를 발생시킨다. 이것은 상당한 거리에 위치한 인접 GPS 수신기간 시간오차를 정확히 측정할 수 없다는 문제점이 예상된다.In addition, since the GPS system itself is a system of a different nationality, there is a problem in maintaining a network in an emergency station, and it is expected to increase the cost of charging a GPS fee. In addition, the failure of the GPS receiver may degrade the performance of the entire system. The failure of the GPS receiver is difficult to detect the occurrence of the failure itself, and the GPS receiver failure immediately generates a time error between base stations. This is expected to be a problem that the time error between adjacent GPS receivers located at a considerable distance cannot be accurately measured.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로써, 본 발명의 목적은 MSC 또는 BSC에 GPS 수신기를 부여하여 GPS 출력을 시스템으로 기준클럭으로 선택할 수 있고, MSC/BSC로 부터 공급되는 클럭에 상위 또는 하위 시스템이 동기될 수 있도록 한 이동통신시스템에서 내부 네트워크 동기방법을 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to give a GPS receiver to the MSC or BSC to select the GPS output as a reference clock as a system, MSC / BSC The present invention provides an internal network synchronization method in a mobile communication system so that an upper or lower system can be synchronized with a clock supplied from the system.
또한 본 발명의 다른 목적은 이동통신시스템에 DP-PLL장치를 부여함으로써 기존의 BSC/BTS 마다 사용하도록 되어 있는 GPS 수신기를 사용하지 않고 이동통신 시스템에 필요한 시각 동기를 유지할 수 있도록 한 이동통신시스템에서 내부 네트워크 동기방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a DP-PLL device to the mobile communication system in a mobile communication system to maintain the time synchronization required for the mobile communication system without using a GPS receiver which is used for each existing BSC / BTS An internal network synchronization method is provided.
제1도는 종래의 디지탈 교환기에서 동기신호 유지장치에 대한 블록도.1 is a block diagram of a synchronization signal holding device in a conventional digital exchange.
제2도는 제1도의 BSC/BTS 동기장치를 나타낸 블록도.2 is a block diagram showing the BSC / BTS synchronizer of FIG.
제3(a)도 및 제3(b)도는 본 발명에 따른 이동통신시스템에서 내부 네트워크 동기장치를 나타낸 블록도.3 (a) and 3 (b) are block diagrams illustrating an internal network synchronizer in a mobile communication system according to the present invention.
제4도는 제3(a)도 및 제3(b)도의 동기장치의 동작에 따른 블록도.4 is a block diagram according to the operation of the synchronization device of FIGS. 3 (a) and 3 (b).
제5도는 제4도의 동기지연 보상에 따른 레이아웃도.5 is a layout diagram according to the synchronization delay compensation of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 이동스위칭센터(MSC) 11,45,55 : 디지탈 처리 PLL10: Mobile Switching Center (MSC) 11,45,55: Digital Processing PLL
20 : 기지국제어/기지국 전송 시스템 21,33,41,51,61 : GPS 수신기20: base station control / base
30 : 버스라인 31 : TRMA30: bus line 31: TRMA
32 : TMPA 40 : MSC/BSC32: TMPA 40: MSC / BSC
42 : 네트워크인터페이스(NIU) 43, 53, 62 : 기준클럭선택부42: network interface (NIU) 43, 53, 62: reference clock selector
44, 54 : TOD 발생기 46, 56 : 분배기44, 54: TOD
47,72 : 라인인터페이스(LIU) 47-1 : 지연보상 기능부47,72: Line Interface (LIU) 47-1: With delay compensation function
63, 73 : 클럭발생기 64 : 지연보상 및 클럭분배부63, 73: clock generator 64: delay compensation and clock distribution
74 : 코드 발생장치 80 : MSC/BSC 지연보상장치74: code generator 80: MSC / BSC delay compensation device
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동통신 시스템에서 기준 시각정보를 시스템 내부의 네트워크를 통하여 수신하는 네트워크 인터페이스부와, 상기 기준시각 정보를 시스템 외부로부터 수신하는 GPS 수신기와, 상기 네트워크 인터페이스부 또는 상기 GPS 수신기로부터 입력되는 시각정보를 연산하여 기준 클럭을 발생하는 기준 클럭 발생기와, 상기 네트워크를 통하여 연결된 상위 시스템 또는 하위 시스템과의 전송지연 오차를 보상하는 지연보상부와, 상기 상위 시스템 또는 하위 시스템에 각각 보상된 시각정보와 기준 클럭을 분배하는 라인 인터페이스로 구성된 이동통신 제어 시스템의 구성을 특징으로 한다.In the mobile communication system of the present invention for achieving the above object, a network interface unit for receiving reference time information through a network inside the system, a GPS receiver for receiving the reference time information from outside the system, the network interface unit or the A reference clock generator for generating a reference clock by calculating time information input from a GPS receiver, a delay compensator for compensating for a transmission delay error between an upper system or a lower system connected through the network, and a higher level system or a lower system. A mobile communication control system comprising a line interface for distributing compensated visual information and a reference clock, respectively.
이하, 본 발명에 따른 이동통신시스템에서 내부 네트워크 동기방법의 바람직한 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of an internal network synchronization method in a mobile communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3(a)도 및 제3(b)도는 본 발명에 따른 이동통신시스템에서 내부 네트워크 동기장치를 나타낸 블록도, 제4도는 제3(a)도 및 제3(b)도의 동기장치의 동작에 따른 블록도, 그리고 제5도는 제4도의 동기지연 보상에 따른 레이아웃도이다.3 (a) and 3 (b) are block diagrams showing an internal network synchronizer in a mobile communication system according to the present invention, and FIG. 4 is an operation of the synchronizer of FIGS. 3 (a) and 3 (b). And FIG. 5 is a layout diagram according to the synchronization delay compensation of FIG.
제3(a)도를 참조하면 본 발명의 이동통신시스템에서 내부 네트워크 동기장치는 시각정보와 동기정보를 발생하여 각각의 시스템간에 시간오차 또는 동기 오차를 보상하기 위한 이동스위칭센터/기지국 제어부(MSC/BSC)(40)와, 상기 MSC/BSC(40)에 보정된 시각정보와 동기정보에 따라 신호의 동기화를 수행하는 각각의 기지국 전송시스템(BTS)(50)으로 구성된다.Referring to FIG. 3 (a), in the mobile communication system of the present invention, the internal network synchronizer generates visual information and synchronization information to compensate for time error or synchronization error between the respective systems. / BSC) 40, and each base station transmission system (BTS) 50 for synchronizing signals in accordance with the time information and synchronization information corrected in the MSC /
제3(a)도를 참조하면, 상기 MSC/BSC(40)는 TOD 발생기(44)로 부터 발생된 TOD 데이터를 10MHz, 1PPS 클럭으로 전송하는 GPS 수신기(41)와 각각 2048MHz 및 8KHz와, FE클럭으로 내부 네트워크를 구성하기 위한 네트워크 인터페이스(NIU)(42)와, 상기 GPS 수신기(41)와 NIU(42)로부터 입력되는 기준클럭을 선택적으로 공급하기 위한 기준클럭선택부(RSU)(43)와, 시스템 동기를 위한 TOD 데이터, 시스템 기준 클럭, 시스템 프레임 펄스를 각각 분배하는 분배기(46)와, 상기 분배기(46)에서 분배된 TOD 데이터, 시스템 기준 클럭, 시스템 프레임 펄스에 따라 내부 네트워크의 라인들을 인터페이스하는 라인인터페이스(LIU)(47)로 구성된다. 이때 상기 라인인터페이스(47)는 상위시스템과 하위시스템간에 시각정보 및 동기정보에 대한 지연보상을 위한 지연보상기능부(DCF)(47-1)를 포함한다. 또한 상기 RSU(43)와 분배기(46)사이에는 디지털처리 PLL(45)가 접속되어 위상동기를 맞춘다.Referring to FIG. 3 (a), the MSC /
제3(b)도는 본 발명에 따른 동기 장치를 기지국 시험장치에 부가한 실시예이다.3 (b) shows an example in which a synchronization device according to the present invention is added to a base station test apparatus.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동통신시스템에서 내부 네트워크 동기장치에 대한 동작을 제4도를 참조하여 설명한다.The operation of the internal network synchronizer in the mobile communication system according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIG.
제4도를 참조하면, 제1도의 MSC 동기장치(10)에 GPS 클럭을 선택할 수 있도록 하여 TOD 데이터를 GPS 수신기(61)로부터 수신하여 각 시스템에 공급함으로써 운용 및 유지 보수에 대한 정확한 시각정보를 제공할 수 있다. 또한 GPS 클럭을 이용한 시각 동기를 달성할 수 있도록 하위 서브 시스템에 TOD 데이터를 전달할 수 있다.Referring to FIG. 4, the MSC
또한 GPS 수신기(61)에서 제공되는 1PPS 클럭을 참조하여 시스템 내부의 프레임 동기 타이밍을 유지하여, 프레임 동기를 기준으로 네크워크에서 제공되는 클럭에 DP-PLL(45)(55)을 이용하여 동기 클럭을 생성하도록 한다.In addition, the frame synchronization timing in the system is maintained by referring to the 1PPS clock provided by the
그리고 하위 시스템으로 동기 클럭을 전달할 때에 발생되는 각 하위 시스템간 거리와 전송 매체에 따른 지연오차가 발생되기 때문에 이를 보상하기 위한 지연오차보상부를 지연보상 및 클럭분배부(64)내에 설치하여 하위 시스템간 시간 오차 및 동기 오차가 발생되지 않도록 한다.In addition, a delay error compensator is installed in the delay compensation and
MSC/BSC(70)를 중심으로 하는 동기 방식은 종래에 단지 GPS를 이용한 동기방식에서 기간망에서 각 시스템의 동기 유지를 위해 사용되는 DP-PLL방식을 도입하여 MSC 또는 BSC내부 동기를 유지하며, GPS 수신기(61)는 시스템 초기화시 동기정보를 설정하기 위해 선택적으로 사용하고, 시스템 운용시에는 DP-PLL에서 제공되는 클럭으로 동기를 유지하며, 필요에 따라 시스템내에서 GPS를 수용하도록 한다. 또한 BTS(70)에 동기 및 시각정보를 전달할 때에는 지연보상부를 코드 발생 장치(74)내에 설치하여 기지국(BTS)에서의 동기 및 시각정보가 일치되도록 한다.The synchronization method centering on the MSC /
또한 BTS(70)에는 라인 인터페이스(72)를 설치하여 MSC/BSC(70)에서 제공되는 시각 및 동기정보를 수신하여 동기를 유지한다. 이러한 방법으로 이동통신시스템의 정상 운용중에는 DP-PLL을 이용하여 상위 시스템의 동기정보에 수렴되도록 하며, 필요에 따라 시스템에 GPS 수신기를 부착하여 운용할 수도 있다.In addition, the
여기서 시스템 초기 동기 정보 설정시 동기 정보 전달 지연이 각 하위 기지국 별로 상이하기 때문에 이를 보상해야 하며 지연보상 방법 또한 매우 중요하다. 이에 대한 보정방법이 제5도에 도시된다.In this case, the delay of synchronization information propagation is different for each lower base station when the system initial synchronization information is set, and the delay compensation method is also very important. The correction method for this is shown in FIG.
지연보상장치(80)의 최대 지연 가능 길이는 각 기지국들의 지연시간중 최대값보다 크게 설정하고( Tx≥ τmax) 각 기지국별 지연 보상값은 아래와 같이 표시할 수 있다.The maximum delay possible length of the
TD≒TX-τx(X=a,b,c)T D ≒ T X -τ x (X = a, b, c)
따라서 상기 표기식에서와 같이 보상값을 계산하여 지연 값을 보정하면 각 기지국의 전송 거리에 따른 지연 오차를 보정할 수 있고, 각 기지국간 시각 동기 및 클럭동기를 유지할 수 있다. 이를 구현하기 위해서는 각 서브시스템의 전송장치와 제어부 사이에 존재하는 루핑(looping) 기능을 이용함으로써 가능하다. 즉 지연 보상장치(80)에 있는 LIU 제어부(A)(B)(C)에서 지연시간을 측정할려면 전송로 상의 제어 채널을 이용하여 하위 시스템의 LlU 제어부에 전송로를 루핑하도록 요구하고, 승낙 정보를 수신하면 지연 시간 데이터를 보내며, 동일한 데이터를 수신하여 송/수신 시간차 즉 전송 지연시간을 측정한다. 이러한 측정은 신뢰성을 유지할 수 있도록 수회 측정한 후 평균값을 얻어 보정값으로 이용한다.Therefore, if the delay value is corrected by calculating the compensation value as in the above expression, the delay error according to the transmission distance of each base station can be corrected, and time synchronization and clock synchronization between each base station can be maintained. To implement this, it is possible to use a looping function existing between the transmitter and the control unit of each subsystem. That is, in order to measure the delay time in the LIU control unit (A) (B) (C) of the
또 다른 실시예로써 기지국의 시험용 GPS를 이용하여 시각 보정을 수행하는 방법이 있다. 기지국의 시각 제어부에서 상위 시스템의 시각 제어부에 TOD 데이터를 요구하여, 상위 시스템으로 부터 TOD 데이터를 수신하면, 수신된 상위 시스템의 TOD 데이터와 기지국의 시험용 GPS에서 수신한 TOD 데이터를 비교하여 시각정보의 오차를 측정하여 측정된 오차만큼 상위 시스템의 지연 보상 장치(80)내의 제어부에 지연 보정을 요청하는 방법에 의해 보다 정확한 시각 동기를 유지할 수 있다. 그리고 기지국 시간정보 설정 후 상위 시스템으로부터 지연 보상된 상위 시스템 동기 클럭을 제공받아 시스템의 동기를 적절히 유지한다.In another embodiment, there is a method of performing time correction using a test GPS of a base station. When the time controller of the base station requests TOD data from the host system's time controller and receives the TOD data from the host system, the received TOD data of the base system is compared with the received TOD data of the base station's test GPS. The more accurate time synchronization can be maintained by a method of requesting a delay correction to the control unit in the
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이동통신시스템에서 내부 네트워크 동기방법은 동기기준 클럭을 GPS 클럭과 기간망에서 수신되는 동기 기준 클럭을 선택적으로 사용하여 시스템을 안정적으로 운용할 수 있다.As described in detail above, in the mobile communication system according to the present invention, the internal network synchronization method can stably operate the system by selectively using the synchronization reference clock as the GPS clock and the synchronization reference clock received from the backbone network.
또한 최종 하위시스템인 기지국의 GPS를 제거하고 운용할 수 있기 때문에 시스템 설치 비용을 줄일 수 있다.In addition, the GPS system at the base station, the last subsystem, can be eliminated and operated, reducing system installation costs.
또한 동기장치인 DP-PLL과 GPS를 활용하여 시스템을 운용하므로 내부 네트워크의 동기 유지의 신뢰성 및 유연성을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, since the system is operated using the synchronization device DP-PLL and GPS, there is an advantage that can increase the reliability and flexibility of the synchronization of the internal network.
또한 GPS에 시스템의 동기를 전적으로 의존하지 않기 때문에 비상사태 발생시 기간망의 기준 동기로 운용할 수 있으며, 무선전송 방식의 차이 즉 동기/비동기 환경에 모두 적용될 수 있도록 하여 시스템의 활용도를 높일 수 있다.In addition, since the system does not depend entirely on the synchronization of the GPS, it can be operated as the reference synchronization of the backbone network in case of an emergency, and can be applied to the difference of the wireless transmission method, that is, to be applied to both the synchronous and asynchronous environments.
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