KR101802076B1

KR101802076B1 - 초광역 무선 백홀망 내 핸드오버 지원 방법 및 이를 수행하는 장치

Info

Publication number: KR101802076B1
Application number: KR1020160075621A
Authority: KR
Inventors: 조동호; 이혁준; 정병창
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2017-11-27

Abstract

초광역 무선 백홀망 내 핸드오버 지원 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시된다. 동작 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 초광역 무선 백홀망 내 핸드오버 지원 방법은 각각이 안테나들을 포함하는 안테나 어레이들을 이용하여 서비스 대상 지역에 상기 안테나 어레이들에 대응하는 광역빔들을 생성하는 단계와, 상기 안테나들에 기초한 빔포밍을 통해 상기 광역빔들 각각에 세밀빔들을 생성하는 단계와, 상기 광역빔들 간의 핸드오버 및 상기 광역빔들 각각에 생성된 세밀빔들 간의 핸드오버 중에서 적어도 하나를 위해 광역빔별로 액세스 포인트의 위치 정보, 신호 세기, 및 RRC 메시지 중에서 적어도 하나를 관리하는 단계를 포함한다.

Description

초광역 무선 백홀망 내 핸드오버 지원 방법 및 이를 수행하는 장치{METHOD OF SUPPORTING HAND-OVER IN ULTRA WIDE AREA WIRELESS BACKHAUL NETWORK, AND APPARATUS PERFORMING THE SAME}

아래 실시예들은 초광역 무선 백홀망 내 핸드오버 지원 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.

기존 통신 시스템의 경우, 모바일 사용자에게 서비스를 제공하는 기지국의 송수신 파워는 제한되어 있기 때문에 하나의 기지국이 지원할 수 있는 영역은 한정된다. 이때, 모바일 사용자는 한 영역에 고정되어 있지 않고 계속해서 이동하며 서비스를 제공 받기를 원하며, 현 위치에서 통화, 데이터 송수신과 같은 서비스를 받기에 최적인 기지국을 항상 찾게 된다. 이에, 기존의 통신 시스템은 서비스 지역에 다수의 기지국을 설치하여 모바일 사용자에 서비스를 제공한다. 모바일 사용자는 이동 중에 서비스를 제공하는 기지국뿐만 아니라 지속적으로 주변 기지국의 신호의 세기를 모니터링 하다가 신호의 세기가 가장 큰 기지국으로 핸드오버(hand-over)한다. 핸드오버 이전에 모바일 사용자에게 서비스를 제공하는 기지국을 서비스 기지국이라하고, 서비스 기지국에 대응하는 셀을 소스 셀이라고 한다. 핸드오버 완료 후에 모바일 사용자에게 서비스를 제공하는 기지국을 타켓 기지국이라 하고, 타겟 기지국에 대응하는 셀을 타겟 셀이라고 한다.

기존 통신 시스템에서는 도심지에서의 폭발적인 데이터 사용 양을 충족시키기 위해 복수의 기지국들을 촘촘히 설치한다. 이로 인해, 도심지 안에서 모바일 사용자가 이동하는 경우, 모바일 사용자에 대한 핸드오버 과정에서 핑퐁 현상으로 인해 서비스가 불안정 해지거나 끊어진다. 이러한 핑퐁 현상은 보통 셀의 경계(edge)에서 발생하는 현상으로, 양쪽 기지국으로부터 전송된 신호의 크기가 비슷할 경우 발생한다. 복수의 기지국들이 촘촘히 설치되어 있어도, 모바일 사용자는 핑퐁 현상으로 인해 적절한 서비스를 제공 받지 못한다.

또한, 기존 통신 시스템의 경우 각 기지국의 지원 범위가 이동 액세스 포인트의 이동 속도와는 별개로 고정되어 있어, 고속으로 이동하는 액세스 포인트는 과도한 핸드오버 증가로 안정적인 서비스를 받는 것이 어렵게 된다.

실시예들은 초광역 무선 백홀망 내에서 핸드오버 핑퐁 현상을 방지하고, 핸드오버 횟수를 최소화하여 사용자에게 안정적으로 서비스하는 기술을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따른 초광역 무선 백홀망 내 핸드오버 지원 방법은 각각이 안테나들을 포함하는 안테나 어레이들을 이용하여 서비스 대상 지역에 상기 안테나 어레이들에 대응하는 광역빔들을 생성하는 단계와, 상기 안테나들에 기초한 빔포밍을 통해 상기 광역빔들 각각에 세밀빔들을 생성하는 단계와, 상기 광역빔들 간의 핸드오버 및 상기 광역빔들 각각에 생성된 세밀빔들 간의 핸드오버 중에서 적어도 하나를 위해 광역빔별로 액세스 포인트의 위치 정보, 신호 세기, 및 RRC 메시지 중에서 적어도 하나를 관리하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 광역빔들 각각은 서로 상이한 시간/주파수 자원에 할당되고, 상기 광역빔들 각각에 생성된 세밀빔들은 동일한 시간/주파수 자원에 할당될 수 있다.

상기 방법은 상기 광역빔들 중에서 어느 하나에 진입한 액세스 포인트가 있는 경우, 상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트의 예상 이동 경로에 대응하는 상기 어느 하나에 생성된 세밀빔들 중에서 핸드오버할 타겟 세밀빔들을 지정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트가 상기 광역빔들 중에서 다른 하나로 진입하는 경우, 상기 어느 하나에서 관리한 상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트의 위치 정보, 신호 세기, 및 RRC 메시지를 상기 다른 하나에서 관리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 핸드오버를 위해 상기 광역빔들 내 트래픽 밀도에 따라 상기 광역빔들 각각의 지원 범위를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 지원 범위는 상기 광역빔들 각각에 위치하는 액세스 포인트의 이동 속도에 의하여 결정될 수 있다.

일 실시예에 따른 초광역 무선 백홀망 내 핸드오버를 지원하기 위한 무선 백홀 스위치는 각각이 안테나들을 포함하는 안테나 어레이들와, 상기 안테나 어레이들을 이용하여 서비스 대상 지역에 상기 안테나 어레이들에 대응하는 광역빔들을 생성하고, 상기 안테나들에 기초한 빔포밍을 통해 상기 광역빔들 각각에 세밀빔들을 생성하고, 상기 광역빔들 간의 핸드오버 및 상기 광역빔들 각각에 생성된 세밀빔들 간의 핸드오버 중에서 적어도 하나를 위해 광역빔별로 액세스 포인트의 위치 정보, 신호 세기, 및 RRC 메시지 중에서 적어도 하나를 관리하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 광역빔들 중에서 어느 하나에 진입한 액세스 포인트가 있는 경우, 상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트의 예상 이동 경로에 대응하는 상기 어느 하나에 생성된 세밀빔들 중에서 핸드오버할 타겟 세밀빔들을 지정할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트가 상기 광역빔들 중에서 다른 하나로 진입하는 경우, 상기 어느 하나에서 관리한 상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트의 위치 정보, 신호 세기, 및 RRC 메시지를 상기 다른 하나에서 관리할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 다른 무선 백홀망 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 무선 백홀 스위치에 의해서 생성된 세밀빔 커버리지의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 무선 백홀 스위치에 의해서 생성된 세밀빔을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 무선 백홀 스위치가 무선 백홀망 내에서 핸드오버를 지원하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 무선 백홀 스위치가 무선 백홀망 내에서 핸드오버를 지원하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 무선 백홀 스위치의 개략적인 블록도이다.

본 명세서에서 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 일 실시예에 다른 무선 백홀망 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 무선 백홀 스위치에 의해서 생성된 세밀빔 커버리지의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 무선 백홀 스위치에 의해서 생성된 세밀빔을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 무선 백홀망 시스템(wireless bachaul network system; 10)은 무선 백홀 스위치(wireless backhaul switch; 100) 및 하나 이상의 액세스 포인트(200)를 포함할 수 있다.

무선 백홀망 시스템(10)은 소형셀 기반의 초광역(ultra wide area) 및 초고용량의 무선 백홀 기술 기반의 시스템일 수 있다. 즉, 무선 백홀망 시스템(10)은 초광역 무선 백홀망 시스템(ultra wide area wireless backhaul network)이라 할 수 있다.

무선 백홀 스위치(100)는 복수의 안테나 어레이들, 예를 들어 제1 안테나 어레이 내지 제n 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 복수의 안테나 어레이들 각각은 복수의 안테나들(또는 안테나 소자들)을 포함할 수 있다.

무선 백홀 스위치(100)는 2단계 빔포밍 구조로 무선 백홀망 내에서 핸드오버를 지원할 수 있다.

1단계로, 무선 백홀 스위치(100)는 아날로그 빔포밍 형태로 광역빔들(WP-1~WP-n) 생성할 수 있다. 무선 백홀 스위치(100)는 각각이 복수의 안테나들을 포함하는 복수의 안테나 어레이들을 이용하여 서비스 대상 지역에 복수의 안테나 어레이들에 대응하는 광역빔들(WP-1~WP-n)을 생성할 수 있다.

예를 들어, 제1 광역빔(WP-1)은 제1 안테나 어레이에 대응하고, 제2 광역빔(WP-2)은 제2 안테나 어레이에 대응하고, 제3 광역빔(WP-3)은 제3 안테나 어레이에 대응하고, 제n 광역빔(WB-n)은 제n 안테나 어레이에 대응할 수 있다.

이때, 서비스 대상 지역은 무선 백홀 스위치(100)가 서비스 가능한(또는 통신 가능한) 지역 및/또는 무선 백홀 스위치(100)로부터 서비스를 받기 위해 액세스 포인트(200)가 위치할 수 있는 지역일 수 있다.

2단계로, 무선 백홀 스위치(100)는 디지털 빔포밍 형태로 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각에 세밀빔들을 생성할 수 있다. 무선 백홀 스위치(100)는 복수의 안테나 어레이들 각각에 포함된 복수의 안테나들에 기초한 빔포밍을 통해 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각에 세밀빔들을 생성할 수 있다.

예를 들어, 무선 백홀 스위치(100)는 제1 안테나 어레이에 포함된 복수의 안테나들에 기초한 빔포밍을 통해 제1 광역빔(WP-1)에 세밀빔들을 생성할 수 있다. 무선 백홀 스위치(100)는 제2 안테나 어레이에 포함된 복수의 안테나들에 기초한 빔포밍을 통해 제2 광역빔(WP-2)에 세밀빔들을 생성할 수 있다. 무선 백홀 스위치(100)는 제3 안테나 어레이에 포함된 복수의 안테나들에 기초한 빔포밍을 통해 제3 광역빔(WP-3)에 세밀빔들을 생성할 수 있다. 무선 백홀 스위치(100)는 제n 안테나 어레이에 포함된 복수의 안테나들에 기초한 빔포밍을 통해 제n 광역빔(WP-n)에 세밀빔들을 생성할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 광역빔들 각각에서는 빔폭이 좁은 복수의 세밀빔들이 생성될 수 있다. 복수의 세밀빔들 각각은 복수의 셀들 각각에 대응할 수 있다. 복수의 세밀빔들 각각을 통해 형성된 복수의 셀들 각각은 LoS(Line of Sight) 또는 NLoS(Non-Line of Sight) 환경일 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 세밀빔은 특정 방향으로만 빔 패턴을 생성하여 방사될 수 있다. 도 3에서의 세밀빔은 K개의 안테나들을 포함하는 선형 안테나 어레이를 통해 생성된 것으로, 3dB 대역폭(bandwidth)은 2.38 도, FNBW(First null beam width)는 5.8 도일 수 있다. 반드시 이에 한정되지 않으며, 세밀빔은 다양한 안테나 어레이를 통해 다양한 3dB 대역폭 및 FNBW을 갖도록 생성될 수 있다.

광역빔들(WP-1~WP-n) 각각은 서로 상이한 시간/주파수 자원에 할당되고, 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각에 생성된 세밀빔들은 동일한 시간/주파수 자원에 할당될 수 있다. 즉, 상이한 광역빔 내에 생성된 세밀빔들은 서로 상이한 시간/주파수 자원에 할당되고, 동일 광역빔 내에 생성된 세밀빔들은 동일한 시간/주파수 자원에 할당될 수 있다.

액세스 포인트(200)가 광역빔들(WP-1~WP-n) 중에서 어느 광역빔, 예를 들어 제1 광역빔(WP-1) 내에 진입하는 경우, 액세스 포인트(200)는 제1 광역빔(WP-1)에 생성된 복수의 세밀빔들을 통해서 무선 백홀 스위치(100)로부터 서비스를 제공받을 수 있다.

예를 들어, 무선 백홀 스위치(100)는 광역빔들(WP-1~WP-n)에 생성된 수백 개의 세밀빔들을 통해서 수십~수백 Km²의 초광역에서 Tbps급의 초고용량을 지원하여 액세스 포인트(200)에 서비스를 제공할 수 있다. 이때, 하나의 세밀빔은 수천~수만 m²를 커버할 수 있다.

액세스 포인트(200)는 복수의 안테나들을 포함하고, 복수의 안테나들을 통하여 송신 빔포밍과 수신 빔포밍을 수행할 수 있다.

액세스 포인트(200)는 고정 액세스 포인트 또는 이동 액세스 포인트일 수 있다. 예를 들어, 고정 액세스 포인트는 실외(예를 들어, 가로등, 신호등, 전화 박스 등) 및/또는 실내(예를 들어, 건물, 회사, 가정 등)에 장착될 수 있는 어느 곳에 위치할 수 있다. 이동 액세스 포인트는 이동할 수 있는 모든 수단(예를 들어, 차량, 버스, 자전거, 지하철 등)에 위치할(또는 장착될) 수 있다.

무선 백홀 스위치(100)에 연결된 셀 내의 액세스 포인트(200)는 셀 내의 적어도 하나의 단말기에 접속망 서비스를 지원할 수 있다. 단말기는 UE(User Equipment(UE)), IoT(Internet of Things) 단말기, 이동국(Mobile Station(MS)), 이동 단말기(Mobile Terminal(MT)), 사용자 단말기(User Terminal(UT)), 무선 단말기, 액세스 단말기(AT), 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(Subscriber Station(SS)), 무선 장치(Wireless device), 무선 통신 장치, 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit(WTRU)), 이동 노드, 또는 모바일 등으로 불릴 수 있다.

무선 백홀 스위치(100)는 2단계 빔포밍 구조를 통해 광역빔들(WP-1~WP-n) 간의 핸드오버 및 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각에 생성된 세밀빔들 간의 핸드오버 중에서 적어도 하나를 지원할 수 있다.

광역빔들(WP-1~WP-n) 간의 핸드오버는 하드 핸드오버를 의미하고, 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각에 생성된 세밀빔들 간의 핸드오버는 소프트 핸드오버를 의미할 수 있다. 광역빔들(WP-1~WP-n) 간의 핸드오버는 이종 주파수 간의 핸드오버 형태로 이루어지고, 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각에 생성된 세밀빔들 간의 핸드오버는 동일한 주파수 간의 핸드오버 형태로 이루어질 수 있다.

무선 백홀 스위치(100)는 광역빔들(WP-1~WP-n) 간의 핸드오버 및 광역빔들 각각에 생성된 세밀빔들(WP-1~WP-n) 간의 핸드오버 중에서 적어도 하나를 위해 광역빔별로 액세스 포인트(200)의 이동 정보, 신호 세기, 및 RRC(Radio Resource Control) 메시지 중에서 적어도 하나를 관리할 수 있다. 이동 정보는 액세스 포인트(200)의 위치 정보 및 속도 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이때, 광역빔별로 관리되는 액세스 포인트(200)는 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각에 포함된 액세스 포인트 및/또는 광역빔들에 진입하는 액세스 포인트를 의미할 수 있다.

이하에서는, 무선 백홀 스위치(100)가 무선 백홀망 내에서 핸드오버를 지원하는 동작에 대해서 상세히 설명한다.

도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 무선 백홀 스위치가 무선 백홀망 내에서 핸드오버를 지원하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a 내지 도 4d에서는 설명의 편의를 위해 액세스 포인트(200)가 광역빔들(WP-1~WP-n) 중에서 제1 광역빔(WP-1)에 진입하고, 이어서 제2 광역빔(WP-2)으로 진입하는 것으로 가정한다. 또한, 각 광역빔(WP-1 및 WP-2)에는 7개의 세밀빔들이 생성되어 있는 것으로 가정한다.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 무선 백홀 스위치(100)는 액세스 포인트(200)가 제1 광역빔(WP-1) 지원 범위 안에 진입하는 경우, 사전 교통 정보에 기초하여 액세스 포인트(200)의 이동 경로를 예상할 수 있다.

무선 백홀 스위치(100)는 미리 제1 광역빔(WP-1) 내 액세스 포인트(200)의 이동 정보를 획득하여 관리하기 때문에 사전 교통 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 무선 백홀 스위치(100)는 일정한 경로를 따라 움직이는 액세스 포인트(200)의 위치를 예상하고, 시간대 별 도로 교통량에 따라 액세스 포인트(200)의 움직이는 속도를 예상할 수 있다. 즉, 무선 백홀 스위치(100)는 액세스 포인트(200)의 예상되는 위치와 속도를 고려하여 액세스 포인트(200)의 이동 경로를 예상할 수 있다.

무선 백홀 스위치(100)는 제1 광역빔(WP-1)을 통해 액세스 포인트(200)의 이동 정보, 신호 세기 및 RRC 메시지 중에서 적어도 하나를 관리할 수 있다. 예를 들어, 이동 정보는 액세스 포인트(200)의 위치 정보 및 속도 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 무선 백홀 스위치(100)는 액세스 포인트(200)가 제1 광역빔(WP-1) 지원 범위 안에 있는 경우에는 액세스 포인트(200)의 이동 정보, 신호 세기 및 RRC 메시지 중에서 적어도 하나를 지속적으로 업데이트할 수 있다.

무선 백홀 스위치(100)는 제1 광역빔(WP-1)을 통해 수집된 정보, 예를 들어 액세스 포인트(200)의 이동 정보에 기초하여 액세스 포인트(200)의 예상 이동 경로에 대응하는 핸드오버 할 타겟 셀밀빔(B1~B3)을 지정할 수 있다.

예를 들어, 무선 백홀 스위치(100)는 제1 시점(T1)에 액세스 포인트(200)의 예상 이동 경로에 대응하는 핸드오버 할 타겟 세밀빔(B1)을 지정하고, 제2 시점(T2)에 액세스 포인트(200)의 예상 이동 경로에 대응하는 핸드오버 할 타겟 세밀빔(B2)을 지정하고, 제3 시점(T3)에 액세스 포인트(200)의 예상 이동 경로에 대응하는 핸드오버 할 타겟 셀밀빔(B3)을 지정할 수 있다.

즉, 무선 백홀 스위치(100)는 연속적으로 핸드오버할 수 있도록 제1 광역빔(WP-1)에 진입한 시점부터 제1 광역빔(WP-1)을 이탈하는 시점까지 예상 이동 경로에 대응하는 핸드오버 할 타겟 세밀빔(B1~B3)을 연속적으로 지정할 수 있다.

무선 백홀 스위치(100)는 제1 광역빔(WP-1)에서 제2 광역빔(WP-2)으로 진입하는 경우, 제1 광역빔(WP-1)에서 관리한 액세스 포인트(200)의 이동 정보, 신호 세기, 및 RRC 메시지 중에서 적어도 하나를 제2 광역빔(WP-2)에서 관리할 수 있다.

기존 통신 시스템의 경우 핸드오버 이벤트 발생시, 핸드오버를 완료한 액세스 포인트에서 셀 변경이 완료되었다는 내용의 RRC 메시지를 타겟 셀이 수신을 하고 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 레이어에 셀 변경 사항을 업데이트 해야 핸드오버 과정이 완료가 된다. 이와 같이, 기존 통신 시스템은 핸드오버의 완료를 감지하는데 오랜 시간이 걸리고, 액세스 포인트와 타겟 셀간의 RRC 메시지 확인 과정이 지연 될 경우 서비스 자체가 불가해 질 수 있다.

단일의 무선 백홀 스위치(100)는 일괄적으로 광역빔별로 액세스 포인트(200)의 이동 정보, 신호 세기, 및 RRC(Radio Resource Control) 메시지 중에서 적어도 하나를 관리(또는 모니터링)하여 지연 현상을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 기존 통신 시스템의 경우 도심지의 셀이 촘촘하게 형성되어 핸드오버 할 타겟 셀의 혼선으로 일어나는 핑퐁 현상으로 인해 서비스가 어려워지지만, 무선 백홀 스위치(100)는 광역빔들(WP-1~WP-n) 중에서 어느 하나의 광역빔에 진입한 액세스 포인트(200)의 예상 이동 경로에 따라 어느 하나의 광역빔에 생성된 세밀빔들 중에서 핸드오버할 타겟 세밀빔들을 지정하여 액세스 포인트와 핸드오버할 타겟 셀간의 핑퐁 현상을 방지할 수 있다.

즉, 무선 백홀 스위치는 핸드오버에 필요한 RRC 메시지를 직접 관리하고, 액세스 포인트에 직접 전달 가능하여 핸드오버가 필요할 시 즉각적으로 대응함으로써 핑퐁 현상을 방지할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 무선 백홀 스위치가 무선 백홀망 내에서 핸드오버를 지원하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 무선 백홀 스위치(100)는 광역빔들(WP-1~WP-n) 간의 핸드오버 및 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각에 생성된 세밀빔들 간의 핸드오버 중에서 적어도 하나를 지원하기 위해 광역빔들(WP-1~WP-n) 내 트래픽 밀도에 따라 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각의 지원 범위를 제어할 수 있다.

액세스 포인트(200)는 공간과 시간의 변화에 따라 다양한 환경에서 이동하게 된다. 출퇴근 시간 혹은 주말과 같이 도로변에 차량들이 많을 경우, 빠른 이동 속도를 갖는 액세스 포인트(200)의 수는 감소하지만, 트래픽 밀도가 높아 액세스 포인트(200)에게 지원해야 될 서비스의 양은 증가하게 된다.

반대로 교통이 원활하여 도로에 차량이 많지 않은 환경에서는 액세스 포인트(200)가 높은 이동 속도를 가질 확률이 높을 수 있다. 트래픽 밀도가 낮지만, 높은 속도로 이동하는 액세스 포인트(200)에서는 수많은 핸드 오버가 발생할 수 있다.

즉, 무선 백홀 스위치(100)는 액세스 포인트(200)에게 핸드오버를 안정적으로 지원하기 위해서 액세스 포인트(200)의 이동성을 고려할 필요가 있다.

무선 백홀 스위치(100)가 광역빔들 내 트래픽 밀도에 따라 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각의 지원 범위를 조정하면, 조정된 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각의 지원 범위에 대응하여 각 세밀빔의 지원 범위도 조정될 수 있다. 즉, 광역빔의 지원 범위가 증가하면 각 세밀빔의 지원 범위도 증가하고, 광역빔의 지원 범위가 감소하면 각 세밀빔의 지원 범위도 감소할 수 있다.

이때, 무선 백홀 스위치(100)에 의해 제어되는 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각의 지원 범위는 광역빔들(WP-1~WP-n) 각각에 위치하는 액세스 포인트(200)의 이동 속도에 의하여 결정될 수 있다.

즉, 고속으로 이동하는 액세스 포인트(200)의 이동 속도에 의해서 광역빔(WP-1~WP-n)의 지원 범위가 증가되고, 각 세밀빔의 지원 범위도 증가되므로, 핸드오버 수를 감소시킬 수 있다. 다만, 지원 범위가 무한정 커지면 핸드오버 횟수를 줄일 수 있지만, 단위 면적당 파워가 줄어들어 안정적인 서비스가 불가능해 지므로, 무선 백홀 스위치(100)는 일정 수준의 임계값(threshold) 이하로 네트워크 용량이 줄어들면 지원 범위의 크기를 제한할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 트래픽 밀도가 높은 경우, 예를 들어 고속도로, 시외곽지의 경우 액세스 포인트의 밀도가 낮고 빠른 속도로 이동하므로, 무선 백홀 스위치(100)는 액세스 포인트(200)의 이동 속도에 비례하여 지원 범위를 크게 제어함으로써, 잦은 핸드오버로 인한 손실(예를 들어, 핸드오버 과정에서 신호 끊김 현상)을 최소화할 수 있다. 또한, 트래픽 밀도가 낮은 경우, 예를 들어 도심지의 경우 액세스 포인트(200)의 밀도가 높고 느린 속도로 이동하므로, 무선 백홀 스위치(100)는 핸드오버로 인한 손실 보다는 단위 면적당 파워를 중요 요인(factor)로 고려하여 지원 범위를 최소화하여 지원할 수 있다.

도 6은 도 1에 도시된 무선 백홀 스위치의 개략적인 블록도이다.

도 6을 참조하면, 무선 백홀 스위치(100)는 MIMO 안테나(110) 및 컨트롤러(130)를 포함할 수 있다.

MIMO 안테나(110)는 복수의 안테나 어레이들, 예를 들어 제1 안테나 어레이 내지 제n 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 복수의 안테나 어레이들 각각은 복수의 안테나들(또는 안테나 소자들)을 포함할 수 있다.

컨트롤로(130)는 2단계 빔포밍 구조로 무선 백홀망 내에서 핸드오버를 지원할 수 있다.

도 6에 도시된 컨트롤러(130)에는 도 1 내지 도 5를 통해 설명된 무선 백홀 스위치(100)의 핸드오버 지원 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

초광역 무선 백홀망 내 핸드오버 지원 방법에 있어서,
각각이 안테나들을 포함하는 안테나 어레이들을 이용하여 서비스 대상 지역에 상기 안테나 어레이들에 대응하는 광역빔들을 생성하는 단계;
상기 안테나들에 기초한 빔포밍을 통해 상기 광역빔들 각각에 세밀빔들을 생성하는 단계; 및
상기 광역빔들 간의 핸드오버 및 상기 광역빔들 각각에 생성된 세밀빔들 간의 핸드오버 중에서 적어도 하나를 위해 광역빔별로 액세스 포인트의 이동 정보, 신호 세기, 및 RRC 메시지 중에서 적어도 하나를 관리하는 단계
를 포함하고,
상기 광역빔들 중에서 어느 하나에 진입한 액세스 포인트가 있는 경우, 상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트의 예상 이동 경로에 대응하는 상기 어느 하나에 생성된 세밀빔들 중에서 핸드오버할 타겟 세밀빔들을 지정하는 단계
를 더 포함하고,
상기 이동 정보는 상기 액세스 포인트의 위치 정보 및 속도 정보이고, 상기 예상 이동 경로는 상기 이동 정보 및 시간대 별 도로 교통량에 따라 예상되는 핸드오버 지원 방법.
제1항에 있어서,
상기 광역빔들 각각은 서로 상이한 시간/주파수 자원에 할당되고, 상기 광역빔들 각각에 생성된 세밀빔들은 동일한 시간/주파수 자원에 할당되는 핸드오버 지원 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트가 상기 광역빔들 중에서 다른 하나로 진입하는 경우, 상기 어느 하나에서 관리한 상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트의 이동 정보, 신호 세기, 및 RRC 메시지를 상기 다른 하나에서 관리하는 단계
를 더 포함하는 핸드오버 지원 방법.
제1항에 있어서,
상기 핸드오버를 위해 상기 광역빔들 내 트래픽 밀도에 따라 상기 광역빔들 각각의 지원 범위를 제어하는 단계
를 더 포함하는 핸드오버 지원 방법.
제5항에 있어서,
상기 지원 범위는 상기 광역빔들 각각에 위치하는 액세스 포인트의 이동 속도에 의하여 결정되는 핸드오버 지원 방법.
초광역 무선 백홀망 내 핸드오버를 지원하기 위한 무선 백홀 스위치에 있어서,
각각이 안테나들을 포함하는 안테나 어레이들; 및
상기 안테나 어레이들을 이용하여 서비스 대상 지역에 상기 안테나 어레이들에 대응하는 광역빔들을 생성하고, 상기 안테나들에 기초한 빔포밍을 통해 상기 광역빔들 각각에 세밀빔들을 생성하고, 상기 광역빔들 간의 핸드오버 및 상기 광역빔들 각각에 생성된 세밀빔들 간의 핸드오버 중에서 적어도 하나를 위해 광역빔별로 액세스 포인트의 이동 정보, 신호 세기, 및 RRC 메시지 중에서 적어도 하나를 관리하고, 상기 광역빔들 중에서 어느 하나에 진입한 액세스 포인트가 있는 경우, 상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트의 예상 이동 경로에 대응하는 상기 어느 하나에 생성된 세밀빔들 중에서 핸드오버할 타겟 세밀빔들을 지정하는 컨트롤러
를 포함하고,
상기 이동 정보는 상기 액세스 포인트의 위치 정보 및 속도 정보이고, 상기 예상 이동 경로는 상기 이동 정보 및 시간대 별 도로 교통량에 따라 예상되는 무선 백홀 스위치.
제7항에 있어서,
상기 광역빔들 각각은 서로 상이한 시간/주파수 자원에 할당되고, 상기 광역빔들 각각에 생성된 세밀빔들은 동일한 시간/주파수 자원에 할당되는 무선 백홀 스위치.
삭제
제7항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트가 상기 광역빔들 중에서 다른 하나로 진입하는 경우, 상기 어느 하나에서 관리한 상기 어느 하나에 진입한 액세스 포인트의 이동 정보, 신호 세기, 및 RRC 메시지를 상기 다른 하나에서 관리하는 무선 백홀 스위치.