KR101908066B1 - 기지국, 그리고 이의 베어러 전송 방법 - Google Patents

Abstract

제1 기지국이 적어도 하나의 제2 기지국과 연동하여 코어망 장치로부터 수신한 베어러를 전송하는 방법으로서, 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 각각의 지연도(latency)를 저장하는 단계, 상기 베어러의 요구 지연도를 판단하는 단계, 그리고 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 베어러의 요구 지연도를 만족하는 기지국을 상기 베어러의 전송 기지국으로 결정하는 단계를 포함한다.

Description

기지국, 그리고 이의 베어러 전송 방법{BASE STATION AND BEARER SPLIT METHOD BY THE SAME}

본 발명은 이동통신시스템에 관한 것이다.

종래의 통신 기지국은 하나의 물리적 시스템에 디지털 신호 처리부와 무선 신호 처리부가 함께 포함되어 있다. 따라서, 모든 처리부를 포함하는 기지국을 셀마다 설치하여야 하므로 효율적으로 셀을 설계하는데 한계가 있다. 이를 개선하기 위해 하나의 기지국에 연결된 복수의 안테나를 통해 셀을 만드는 방법이 도입되었다. 하지만 이러한 방식은 효율적인 셀 설계는 가능하지만 시스템 용량을 극대화하기는 어려웠다. 따라서, 무선 용량을 극대화하기 위한 기지국의 새로운 구조 및 전송 방법으로서, CCC(Cloud Communication Center)가 제안되었다.

CCC는 기지국의 디지털 신호 처리부(Digital Unit, DU)와 무선 신호를 송/수신하는 무선신호 처리부(Radio Unit, RU)를 분리하여 배치한다. DU는 전화국에 집중 배치되고, RU는 서비스 지역에 설치된다. 분리된 DU와 RU 기반으로 4세대 이동통신인 LTE(Long Term Evolution) 서비스가 제공된다.

최근 LTE의 다음 세대인 5세대(5 generation, 5G) 이동통신에 대한 기술이 연구되고 있다. 5세대 이동통신은 더 빠른 통신 수율(throughput), 더 빠른 데이터 응답 속도 제공을 목표로 하고, 사물인터넷(Internet of Things, IoT)을 수용할 수 있는 다양한 기술이 요구된다. 특히, 5세대 이동통신 시스템은 5세대 이동통신 기지국뿐만 아니라, LTE 기지국을 포함한 레가시 기지국과 연동하므로 기지국마다 지연(latency)이 다를 수 있고, 다양한 실시간 서비스에서 요구하는 지연도가 다를 수 있다. 따라서, 이러한 통신 환경을 반영한 기지국간 연동 기술이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기지국, 그리고 이의 베어러 전송 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 제1 기지국이 적어도 하나의 제2 기지국과 연동하여 코어망 장치로부터 수신한 베어러를 전송하는 방법으로서, 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 각각의 지연도(latency)를 저장하는 단계, 상기 베어러의 요구 지연도를 판단하는 단계, 그리고 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 베어러의 요구 지연도를 만족하는 기지국을 상기 베어러의 전송 기지국으로 결정하는 단계를 포함한다.

상기 지연도를 저장하는 단계는 지정된 인터페이스를 통해 상기 적어도 하나의 제2 기지국으로부터 해당 기지국의 지연도를 수신할 수 있다.

상기 지연도는 각 기지국에 설정된 주파수, 대역폭, 출력, 커버리지 중 적어도 하나를 기초로 결정되거나, 각 기지국에서 측정한 지연값을 기초로 결정도리 수 있다.

상기 베어러의 전송 기지국으로 결정하는 단계는 상기 베어러의 요구 지연도가 기준값 이하의 낮은 지연도(low Latency)인 경우, 밀리미터파 주파수 또는 스몰셀 커버리지를 제공하는 기지국을 상기 베어러의 전송 기지국으로 결정하고, 상기 베어러의 요구 지연도가 기준값 이상의 보통 지연도(normal Latency)인 경우, 셀룰러 주파수 또는 매크로셀 커버리지를 제공하는 기지국을 상기 베어러의 전송 기지국으로 결정할 수 있다.

상기 요구 지연도를 판단하는 단계는 상기 베어러에 포함된 요구 지연도를 추출하고, 상기 요구 지연도는 상기 코어망 장치가 상기 베어러에 삽입한 정보일 수 있다.

상기 요구 지연도를 판단하는 단계는 서비스 종류별 요구 지연도를 저장하고, 상기 서비스 종류별 요구 지연도를 기초로 상기 베어러의 서비스 종류에 해당하는 요구 지연도를 추출할 수 있다.

상기 방법은 상기 전송 기지국의 지연도를 기초로 상기 베어러의 전송 프레임 구조를 가변하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 기지국이 적어도 하나의 제2 기지국과 연동하여 코어망 장치로부터 수신한 베어러를 전송하는 방법으로서, 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 각각의 기지국 구성 정보를 저장하는 단계, 그리고 상기 베어러의 요구 지연도와 각 기지국의 기지국 구성 정보를 기초로 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 베어러의 전송 기지국을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 기지국 구성 정보는 지연도(latency), 무선접속기술, 주파수, 주파수공유 여부, 대역폭, 기지국 부하, 접속 단말 수 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 전송 기지국을 결정하는 단계는 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 베어러의 요구 지연도를 만족하는 기지국을 우선 순위 기지국으로 추출하는 단계, 상기 우선 순위 기지국의 부하 정보가 기준값을 초과하지 않는 경우, 상기 우선 순위 기지국을 상기 베어러의 전송 기지국으로 결정하는 단계, 그리고 상기 부하 정보가 상기 기준값을 초과하는 경우, 상기 우선 순위 기지국보다 지연도가 큰 적어도 하나의 기지국에서 상기 베어러의 전송 기지국을 결정하는 단계를 포함하고, 각 기지국의 부하 정보는 해당 기지국 구성 정보에 포함된 기지국 부하와 접속 단말 수 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다.

상기 전송 기지국을 결정하는 단계는 상기 요구 지연도가 기준값 이상인 경우, 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국의 수율(throughput)을 기초로 상기 베어러의 전송 기지국을 결정하고, 상기 요구 지연도가 기준값 미만인 경우, 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국의 지연도를 기초로 상기 베어러의 전송 기지국을 결정하며, 각 기지국의 수율은 해당 기지국 구성 정보를 기초로 결정될 수 있다.

상기 베어러의 요구 지연도는 상기 베어러에 포함된 서비스 종류에 따라 결정될 수 있다.

각 기지국의 지연도는 각 기지국에 설정된 주파수, 대역폭, 출력, 커버리지 중 적어도 하나를 기초로 결정되거나, 각 기지국에서 측정한 지연값을 기초로 결정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라 적어도 하나의 보조(secondary) 기지국과 연동하여 코어망 장치로부터 수신한 베어러를 단말로 전송하는 마스터(master) 기지국으로서, 상기 코어망 장치로부터 적어도 하나의 베어러를 수신하고, 상기 마스터 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 보조 기지국 중에서 각 베어러의 요구 지연도(latency)를 만족하는 기지국을 해당 베어러의 전송 기지국으로 결정하는 베어러 분리부, 그리고 상기 베어러 분리부로부터 수신한 각 베어러의 전송 기지국 정보를 기초로 해당 전송 기지국으로 해당 베어러를 전송하는 베어러 전송부를 포함한다.

상기 베어러 분리부는 지정된 인터페이스를 통해 상기 적어도 하나의 보조 기지국으로부터 해당 기지국의 지연도를 수신하고, 상기 적어도 하나의 보조 기지국 각각의 지연도와 상기 마스터 기지국의 지연도를 저장할 수 있다.

상기 베어러 분리부는 각 베어러에 삽입된 요구 지연도를 추출하고, 상기 요구 지연도는 상기 코어망 장치에 의해 삽입된 정보일 수 있다.

상기 베어러 분리부는 서비스 종류별 요구 지연도를 저장하고, 상기 서비스 종류별 요구 지연도를 기초로 각 베어러의 서비스 종류에 해당하는 요구 지연도를 추출할 수 있다.

상기 베어러 전송부는 베어러별 전송 기지국의 지연도를 기초로 해당 베어러의 프레임 구조를 결정하고, 결정한 프레임 구조를 이용하여 각 베어러를 해당 전송 기지국으로 전송할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 서비스에서 요구되는 지연도에 따라 적합한 기지국을 선택할 수 있고, 특히 저지연 전송이 요구되는 실시간 IoT 서비스에 적합한 기지국을 선택할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 광대역 주파수 기반 5G 스몰셀을 효율적으로 구축 및 운용할 수 있고, 이를 통해 전송 속도 및 전송 지연에 관계된 통신 품질을 높일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 표준화된 인터페이스 사용으로 기지국 사이의 연동을 쉽게 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
도 3은 가변 프레임 구조의 예시이다.
도 4와 도 5 각각은 본 발명의 한 실시예에 따른 베어러 전송 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 베어러 전송 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 단말(terminal)은 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 기지국(base station, BS)은, 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 고도화 노드B(evolved NodeB, eNodeB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다. 또한, 기지국은 데이터 처리 유닛과 무선 송수신 유닛으로 분리될 수 있고, 데이터 처리 유닛과 무선 송수신 유닛은 별도의 위치에 배치될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성도이다.

도 1을 참고하면, 무선 통신 시스템은 복수의 기지국(100, 200, 300), 그리고 코어망 장치(400)를 포함한다. 코어망 장치(400)는 패킷 코어망인 EPC(Evolved Packet Core) 또는 MCU(Mobile Core Unit)를 포함할 수 있고, 기지국(100-300)으로 트래픽을 전달하거나 기지국(100-300)으로부터 전달된 트래픽을 코어망 외부(예를 들면, 인터넷망)로 전달한다. 기지국(100-300)은 기지국 그룹으로 묶일 수 있고, 기지국 그룹 안의 기지국들은 지정된 인터페이스를 통해 기지국 구성 정보를 교환할 수 있다.

단말(500)은 다중 접속(multi-connectivity)을 지원할 수 있다. 다중 접속은 동시에 서로 다른 기지국에 접속하는 기술로서, 예를 들면, 음성 서비스, 데이터 서비스, 그리고 IoT 서비스 각각을 위해 서로 다른 기지국에 접속할 수 있다.

기지국(100-300)은 단말(500)이 무선 접속하는 장치로서, 접속 단말과의 통신을 담당한다.

기지국(100-300) 각각에 구현된 계층 기능들은 분리될 수 있고, 분리된 일부 기능을 포함하는 장치는 서비스 지역에 설치되고, 분리된 나머지 기능을 포함하는 장치는 전화국과 같은 특정 지역에 집중 설치될 수 있다.

분리된 기능을 포함하는 장치를 지칭하는 용어는 다양할 수 있으나, 설명을 위해 다음과 같이 정의한다. 기지국의 계층 기능 중 물리 계층(Physical Layer, PHY), 그리고 무선 신호(Radio Frequency)를 송/수신하는 안테나를 포함하는 장치를 접속 유닛(Access Unit, AU) 또는 안테나 유닛(Antenna Unit, AU)이라고 부를 수 있다. 기지국의 계층 기능 중 PHY 계층의 상위 계층을 포함하는 장치를 집중 유닛(Central Unit, CU)이라고 부를 수 있다. 접속 유닛과 집중 유닛에 포함된 계층 기능은 기능 할당에 따라 변동될 수 있다. 또한 기지국의 계층 기능 중 PHY 계층, 그리고 PHY 계층의 상위 계층을 포함하는 장치를 디지털 유닛(Digital Unit, DU)이라고 부르고, 무선 신호(Radio Frequency)를 송/수신하는 기능을 포함하는 장치를 무선 유닛(Radio Unit, RU)이라고 부를 수 있다. 집중 유닛(CU)과 디지털 유닛(DU)은 전화국과 같은 특정 지역에 집중 배치되고, 접속 유닛(AU)과 무선 유닛(RU)은 서비스 지역에 배치된다. 집중 유닛(CU)과 디지털 유닛(DU)을 데이터 처리 유닛이라고 부르고, 접속 유닛(AU)과 무선 유닛(RU)을 무선 송수신 유닛이라고 부를 수 있다.

설명을 위해, 기지국(100)은 집중 유닛(CU)(100-1)과 접속 유닛(AU)(100-2)으로 분리되고, 기지국(200)은 집중 유닛(CU)(200-1)과 접속 유닛(AU)(200-2)으로 분리되며, 기지국(300)은 디지털 유닛(DU)(300-1)과 무선 유닛(RU)(300-2)으로 분리된다고 가정한다. 또한, 설명을 위해 기지국(100, 200)은 5G 기지국이고, 기지국(300)은 LTE 기지국이라고 가정한다.

기지국은 지연도(Latency)에 따라 구분될 수 있다. 지연도는 프레임 구조, 무선 전송방식, 주파수/ 대역폭, 출력/커버리지 등에 따라 달라질 수 있다. 특히, 각 기지국의 무선 송수신 유닛(AU, RU)은 지연도에 따라 전송 시간 간격(Transmission Time Interval, TTI) 및 하이브리드 자동 재전송 요구(Hybrid Automatic Repeat and request, HARQ)를 가변할 수 있다.

예를 들면, 기지국(100)의 접속 유닛(AU)(100-2)이 보통 수준의 지연도를 제공하는 경우, 기지국(100)은 보통 지연도(Normal Latency)의 기지국으로 분류되고, 접속 유닛(AU)(100-2)은 AU-NL(Normal Latency)이라고 부를 수 있다. 접속 유닛(AU)(100-2)이 협대역 셀룰러 주파수를 사용하고, 고출력의 매크로셀 커버리지를 제공하는 경우, 보통 지연도[예를 들면, 왕복 전송시간(round trip time, RTT) 20ms]로 설정될 수 있다.

기지국(200)의 접속 유닛(AU)(200-2)이 낮은 수준의 지연도를 제공하는 경우, 기지국(200)은 낮은 지연도(Low Latency)의 기지국으로 분류되고, 접속 유닛(AU)(200-2)은 AU-LL(Low Latency)이라고 부를 수 있다. 접속 유닛(AU)(200-2)이 광대역 밀리미터파 주파수를 사용하고, 소출력의 스몰셀 커버리지를 제공하는 경우, 낮은 지연도(예를 들면, RTT 2ms 이하)로 설정될 수 있다.

복수의 기지국(100-300)의 데이터 처리 유닛들은 지정된 고도화된 기지국 연동 인터페이스(예를 들면, enhanced X2 interface, eX2)를 통해 서로 연동한다. 복수의 기지국(100-300)의 데이터 처리 유닛들은 표 1과 같은 기지국 구성 정보[RAT(무선접속기술), 주파수, 주파수 공유 여부, 대역폭, 기지국 부하, 접속 단말 수, 지연도]를 교환할 수 있다. 특히 복수의 기지국(100-300)은 자신의 지연도를 저장하고, 인터페이스를 통해 지연도를 교환할 수 있다. 지연도는 숫자 또는 카테고리로 구분될 수 있고, 예를 들면 표 2와 같이 구분될 수 있다. 카테고리의 수 및 지연도를 구분하는 기준값은 다양하게 변경될 수 있다. 각 기지국의 지연도는 고정값으로 저장되거나, 네트워크 채널을 일정 주기마다 측정하여 동적으로 가변될 수 있다. 예를 들어, 어느 기지국이 광대역 밀리미터파 주파수를 사용하는 경우, 이 기지국의 지연도는 LAT 1로 고정될 수 있다. 또는 기지국이 지연값을 측정한 결과 2ms 이하인 경우, 지연도를 LAT 1로 설정할 수 있고, 네트워크 상황에 따라 측정한 지연값이 3ms인 경우, 지연도를 LAT 2로 변경할 수 있다.

기지국 구성 정보	값
RAT	OFDM(LTE), NOMA(5G), OFDM(5G)
주파수	Low(<3GHz), Medium(3~10GHz), High(10~30GHz), Very High(>30GHz)
주파수공유 여부	면허(Licensed), 비면허(Unlicensed)
대역폭	1MHz ~ 1GHz
부하율	0~100%
접속 단말 수	0~1000
지연도	LAT=1~5

지연도 분류	설명
LAT 1	2ms 이하의 지연
LAT 2	5ms 이하의 지연
LAT 3	10ms 이하의 지연
LAT 4	20ms 이하의 지연
LAT 5	20ms 이상의 지연

복수의 기지국(100-300) 중 어느 하나의 기지국(100)은 코어망 장치(400)로부터 수신한 베어러를 분리 및 전송하는 마스터(Master) 기지국이고, 나머지 기지국(200, 300)은 보조(secondary) 기지국으로 설정될 수 있다. 기지국(200, 300)이 코어망 장치(400)로부터 베어러를 수신할 수 있으나, 여기서는 마스터 기지국(100)에 의해 분배된 베어러를 전달받는 것으로 설명한다.

만약, 단말(500)이 서로 다른 종류의 서비스(예를 들면, 음성 서비스, 데이터 서비스, 그리고 IoT 서비스)를 이용하는 경우, 마스터 기지국(100)은 각 서비스의 요구 지연도를 기초로 서비스별 베어러 전송에 적합한 기지국을 결정한다. 예를 들면, 마스터 기지국(100)은 베어러가 낮은 지연 전송이 요구되는 경우, 낮은 지연도(예를 들면, LAT=1)가 설정된 기지국(200)을 전송 기지국으로 결정하고, 보통 지연 전송이 요구되는 베어러인 경우, 자신을 전송 기지국으로 결정할 수 있고, 음성 서비스의 베어러인 경우, LTE 기지국(300)을 전송 기지국으로 결정할 수 있다.

기지국 그룹에 포함된 기지국들은 일정 주기마다 자신의 지연도를 측정하고, 지연도를 주변 기지국과 공유할 수 있다. 마스터 기지국(100)은 베어러별 전송 기지국을 결정한 이후, 해당 기지국이 베어러의 요구 지연도를 만족하는지 모니터링할 수 있다. 만약, 기지국이 전송 중인 베어러의 요구 지연도를 만족하지 못하는 경우, 마스터 기지국(100)은 기지국 재선택 절차를 통해 베어러를 다른 기지국으로 핸드오버할 수 있다.

마스터 기지국(100)은 베어러를 통해 전송되는 서비스의 요구 지연도가 변경된 경우, 변경된 요구 지연도를 만족하는 기지국을 재선택할 수 있다. 서비스의 요구 지연도는 단말(500), 서비스 제공 서버(미도시), 또는 코어망 장치(400)에서 변경할 수 있다.

이와 같이, 마스터 기지국(100)은 베어러에 포함된 서비스의 요구 지연도를 기초로 베어러 전송 기지국을 선택하거나 핸드오버하여 서비스의 요구 지연도를 충족시킬 수 있다.

LTE 시스템과 다음 세대의 이동통신 시스템(5G 시스템)이 혼재하는 통신 환경에서 5G 기지국과 5G 기지국 사이의 연동, 그리고 5G 기지국과 LTE 기지국 사이의 연동이 필수적이다. 또한, 5G 기지국은 다양한 실시간 IoT 서비스 등을 지원하기 위해 낮은 수준의 지연이 요구되고, 무선 구간 기준 1 ~ 5ms 수준의 저지연 전송도 요구된다. 다음에서 지연도가 서로 다른 기지국 사이의 연동 시 지연도를 기초로 단말의 다중 접속을 지원하는 방법에 대해 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 기지국의 블록도이고, 도 3은 가변 프레임 구조의 예시이다.

도 2를 참고하면, 먼저 기지국의 기능을 구성하는 무선 인터페이스 프로토콜 계층에 대해 설명한다. 계층은 물리 계층(Physical Layer, PHY), 데이터링크 계층(Data Link Layer), 네트워크 계층(Network Layer)을 포함한다.

PHY 계층은 물리 채널(Physical Channel)을 이용하여 정보를 전송한다.

매체접속제어(Medium Access Control, MAC) 계층은 PHY 계층의 상위 계층으로서, 논리 채널(Logical Channel)을 통해 상위 계층인 무선링크제어(Radio Link Control, RLC) 계층에 서비스를 제공한다. RLC 계층은 MAC 계층의 내부에 구현될 수도 있다.

패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(Packet Data Convergence Protocol, PDCP) 계층은 IPv4(Internet Protocol version 4)나 IPv6(Internet Protocol version 6)와 같은 패킷 데이터 전송 시 필요한 처리를 수행한다.

무선 자원 제어(Radio Resource Control, RRC) 계층은 제어 평면(Control Plane)에서 정의되며, 단말과 네트워크 간의 데이터 전달에 사용되는 베어러(Bearer)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration), 해제(Release)와 관련되어 제어를 담당한다. RRC 계층은 단말과 RRC 메시지를 교환하고, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 된 경우 자원 할당을 통해 데이터 전송을 할 수 있다.

기지국의 계층 기능 중 일부는 분리될 수 있고, 분리된 기능은 분산 배치될 수 있다.

마스터 기지국(100)은 기지국의 계층 기능 중 상위 계층(PHY 계층의 상위 계층)을 포함하는 집중 유닛(CU)(100-1), 그리고 하위 계층(PHY 계층)과 안테나를 포함하는 접속 유닛(AU)(100-2)으로 분리될 수 있다.

집중 유닛(CU)(100-1)은 RRC부, PDCP부, RLC/MAC 계층부, 베어러 분리부(Bearer Split Function, BSF)(600), 플로우 제어 기능부(Flow Control Function, FCF)(700-1)를 포함할 수 있다. 플로우 제어 기능부는 베어러 전송부라고 부를 수 있다.

접속 유닛(AU)(100-2)은 PHY 계층부, 그리고 안테나부를 포함할 수 있다.

보조 기지국(200)의 집중 유닛(CU)(200-1)은 RRC부, PDCP부, RLC/MAC 계층부, FCF부(700-2)를 포함할 수 있다. 보조 기지국(200)의 접속 유닛(AU)(200-2)은 PHY 계층부, 그리고 안테나부를 포함할 수 있다.

보조 기지국(300)의 디지털 유닛(DU)(300-1)은 RRC부, PDCP부, RLC부, MAC/PHY 계층부, FCF부(700-3)를 포함할 수 있다. 보조 기지국(300)의 무선 유닛(RU)(300-2)은 무선 송수신부를 포함할 수 있다.

마스터 기지국(100)의 베어러 분리부(BSF)(600)가 코어망 장치(400)로부터 수신한 베어러들을 분리한다. 각 기지국의 FCF부 사이의 연동(eX2 인터페이스)을 통해 베어러(플로우)가 전달된다.

코어망 장치(400)는 단말이 접속한 마스터 기지국(100)으로 베어러를 전달한다. 코어망 장치(400)는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 기능을 이용하여 서비스별로 베어러를 생성할 수 있다. 생성된 베어러는 서비스 또는 서비스에 해당하는 요구 지연도를 식별할 수 있는 식별자(또는 속성 정보)를 포함한다. 예를 들면, 코어망 장치(400)는 대용량 콘텐츠 다운로드 서비스와 실시간 IoT 서비스를 구분할 수 있는 식별자로 각 서비스의 베어러를 구성한다. 마스터 기지국(100)은 베어러를 수신하고, 식별자를 기초로 서비스 종류 또는 요구 지연도를 알 수 있다.

베어러 분리부(BSF)(600)는 코어망 장치(400)로부터 베어러(들)를 수신한다. 베어러 분리부(BSF)(600)는 주변 기지국 각각의 지연도를 포함하는 기지국 구성 정보를 알고 있으므로, 베어러의 요구 지연도에 해당하는 기지국을 선택한다. 코어망 장치(400)로부터 베어러의 요구 지연도를 수신하는 경우, 베어러 분리부(BSF)(600)는 요구 지연도에 해당하는 기지국을 선택한다. 코어망 장치(400)로부터 베어러의 서비스 종류를 수신하는 경우, 베어러 분리부(BSF)(600)는 서비스 종류에 해당하는 지연도를 판단하고, 판단한 지연도를 제공하는 기지국을 선택한다. 이 경우, 베어러 분리부(BSF)(600)는 서비스 종류별 지연도를 저장하고, 이를 기초로 서비스 종류에 해당하는 지연도를 판단할 수 있다.

베어러 분리부(BSF)(600)는 FCF부(700-1)를 통해 해당 기지국의 FCF부(700-2, 700-3)로 베어러를 전송한다.

FCF부(700-1)는 베어러 분리부(BSF)(600)로부터 베어러별 전송 기지국 정보를 수신한다. FCF부(700-1)는 기지국별 지연도를 기초로 베어러별 프레임을 생성할 수 있다. FCF부(700-1)는 도 3과 같은 가변 프레임 구조를 이용하여 베어러별로 다른 프레임을 전송할 수 있다.

기지국(200)의 접속 유닛(AU)(200-2)이 광대역 밀리미터파 주파수를 사용하는 경우, 협대역 셀룰러 주파수를 사용하는 기지국(100)의 접속 유닛(AU)(100-2)보다 무선 전송 에러에 강인한 프레임 구조가 요구된다. 따라서, FCF부(700-1)는 도 3의 (a)와 같은 프레임 구조를 사용하여 기지국(200)의 FCF부(700-2)로 전송하고 도 3의 (b)와 같은 프레임 구조를 사용하여 보통 지연도의 기지국으로 전송할 수 있다. 도 3의 (a) 프레임 구조는 도 3의 (b) 프레임 구조보다 오버헤드 비율이 크고, 작은 TTI로 구성된다. 이를 통해 기지국(200)은 HARQ 횟수와 전송시간을 줄여 저지연 무선 전송을 할 수 있다.

또한, FCF부(700-1)는 가변 TTI 뿐만 아니라 가변 HARQ, 가변 FEC(Forward Error Correction) 등을 조합하여 각 기지국의 지연도를 만족시킬 수 있다.

도 4와 도 5 각각은 본 발명의 한 실시예에 따른 베어러 전송 방법의 흐름도이다. 베어러 분리부(BSF)(600)가 베어러 전송 기지국을 결정하는 방법은 다양하게 설정될 수 있다.

도 4를 참고하면, 베어러 분리부(BSF)(600)는 베어러의 요구 지연도를 만족하는 기지국을 베어러의 우선 순위(1순위) 기지국으로 추출한다(S110).

베어러 분리부(BSF)(600)는 1순위 기지국의 부하 정보가 기준값을 초과하는지 판단한다(S120).

1순위 기지국의 부하 정보가 기준값을 초과하지 않는 경우, 베어러 분리부(BSF)(600)는 1순위 기지국을 베어러 전송 기지국으로 결정한다(S130).

1순위 기지국의 부하 정보가 기준값을 초과하면, 베어러 분리부(BSF)(600)는 1순위 기지국보다 지연도가 큰 기지국을 다음 순위(2순위) 기지국으로 추출한다(S140). 즉, 접속 단말의 수와 부하율을 포함하는 부하 정보가 일정 수준 이상인 경우, 재전송율이 높아져 실제 지연도보다 지연이 더 발생할 수 있기 때문에, 베어러 분리부(BSF)(600)는 기지국의 지연도와 부하 정보를 기초로 베어러 전송 기지국을 결정한다.

베어러 분리부(BSF)(600)는 단계(S120)로 이동하여 2순위 기지국의 부하 정보를 기초로 2순위 기지국을 베어러 전송 기지국으로 결정하거나, 다음 순위의 기지국을 베어러 전송 기지국으로 결정하는 절차를 반복할 수 있다.

만약, 동일 지연도를 가진 복수의 기지국이 존재하는 경우, 베어러 분리부(BSF)(600)는 기지국 구성 정보 중에서 무선접속기술, 주파수, 주파수 공유 여부 등을 기초로 순위를 결정할 수 있다. 예를 들어, 비면허 주파수를 사용하거나 높은 주파수 대역을 사용하는 기지국은 면허 주파수를 사용하거나 낮은 주파수 대역을 사용하는 기지국에 비해 간섭 및 전파 손실 가능성이 높다. 따라서, 베어러 분리부(BSF)(600)는 동일 지연도를 가진 복수의 기지국이 존재하는 경우, 면허 주파수를 사용하거나 낮은 대역 주파수를 사용하는 기지국을 우선적으로 추출할 수 있다.

도 5를 참고하면, 베어러 분리부(BSF)(600)는 베어러의 요구 지연도에 따라 지연도와 수율(throughput) 중 어느 하나를 우선적으로 고려할 수 있다. 수율은 기지국 구성 정보 중에서 대역폭, 부하율, 접속 단말 수 등의 정보를 기초로 계산될 수 있다.

베어러 분리부(BSF)(600)는 베어러를 수신한다(S210).

베어러 분리부(BSF)(600)는 베어러의 요구 지연도가 기준값 이상인지를 확인한다(S220).

베어러의 요구 지연도가 기준값 이상인 경우(예를 들면, 요구 지연도가 LAT 4 또는 LAT 5인 경우), 베어러 분리부(BSF)(600)는 복수 기지국의 수율을 기초로 베어러를 위한 1순위 기지국을 선택한다(S230). 예를 들어, 어느 서비스(예를 들면, 대용량 콘텐츠 다운로드 서비스)의 요구 지연도가 LAT 5인 경우, 베어러 분리부(BSF)(600)는 지연도보다는 빠른 다운로드가 가능한 기지국을 선택한다.

베어러의 요구 지연도가 기준값 미만인 경우(예를 들면, 요구 지연도가 LAT 1, LAT 2, LAT 3인 경우), 베어러 분리부(BSF)(600)는 복수의 기지국 중에서 베어러의 요구 지연도를 만족하는 기지국을 베어러의 1순위 기지국으로 선택한다(S240). 만약, 어느 서비스(예를 들면, 실시간 IoT 서비스)의 요구 지연도가 LAT 1인 경우, 베어러 분리부(BSF)(600)는 베어러별 요구 지연도를 만족하는 기지국을 베어러별 1순위 기지국으로 추출한다.

한편, 베어러 분리부(BSF)(600)는 각 기지국의 지연도와 수율을 기초로 각 기지국으로의 베어러 분리 비율을 결정할 수 있다.

특히 베어러의 요구 지연도가 보통인 경우에는 수율(Throughput)을 최대로 할 수 있는 기지국을 선택한다. 즉 대역폭(Bandwidth, BW) 큰 기지국과 부하율(Cell Load, CL)이 낮은 기지국을 우선 순위로 고려할 수 있다.

예를 들어, 이때 i번째 기지국에 대한 베어러 분리 비율은 0.5*[BWi/∑BW + CLi/∑CL], BWi/∑BW, 혹은 CLi/∑CL 를 이용하여 결정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 베어러 전송 방법의 흐름도이다.

도 6을 참고하면, 마스터 기지국(100)과 적어도 하나의 보조 기지국이 지정된 인터페이스를 통해 지연도를 포함하는 기지국 구성 정보를 교환한다(S310). 기지국 구성 정보는 지연도, RAT, 주파수, 주파수 공유 여부, 대역폭, 기지국 부하, 접속 단말 수 등을 포함할 수 있다. 지연도는 숫자 또는 카테고리로 구분될 수 있다.

코어망 장치(400)가 마스터 기지국(100)으로 베어러를 전송한다(S320). 코어망 장치(400)는 단말(500)이 접속한 기지국 또는 접속한 기지국의 마스터 기지국으로 단말(500)에 연결되는 베어러를 전송한다. 코어망 장치(400)는 네트워크 슬라이싱을 통해 서비스별로 베어러를 생성할 수 있다. 생성된 베어러는 서비스 또는 요구 지연도를 식별할 수 있는 식별자(속성 정보)를 포함한다.

마스터 기지국(100)은 수신한 베어러의 요구 지연도를 확인한다(S330). 요구 지연도는 베어러에 포함되어 전송되거나, 마스터 기지국(100)이 베어러의 서비스 종류를 기초로 요구 지연도를 판단할 수 있다.

마스터 기지국(100)은 기지국 구성 정보를 기초로 베어러의 요구 지연도를 만족하는 기지국을 전송 기지국으로 결정한다(S340). 도 4를 참고로 설명한 바와 같이, 마스터 기지국(100)은 베어러의 요구 지연도가 설정된 기지국을 우선 순위로 추출하고, 추출한 기지국의 부하 정보를 기초로 실제로 베어러의 요구 지연도를 만족시킬 수 있는지 판단한다. 마스터 기지국(100)은 우선 순위로 추출된 기지국의 부하 정보가 일정 수준 이상인 경우, 지연도가 큰 다음 순위의 기지국을 추출한다. 만약, 동일 지연도를 가진 복수의 기지국이 존재하는 경우, 마스터 기지국(100)은 기지국 구성 정보 중에서 무선접속기술, 주파수, 주파수 공유 여부 등을 기초로 순위를 결정할 수 있다. 도 5를 참고로 설명한 바와 같이, 마스터 기지국(100)은 베어러의 요구 지연도에 따라 지연도와 수율(throughput) 중 어느 하나를 우선적으로 고려하여 전송 기지국을 결정할 수 있다.

마스터 기지국(100)은 결정된 전송 기지국으로 베어러를 전송한다(S350).

전송 기지국은 단말(500)로 베어러를 전송한다(S360).

만약, 단말(500)이 복수의 서비스를 동시에 이용하는 경우, 마스터 기지국(100)은 복수의 서비스에 해당하는 베어러들을 각 서비스의 요구 지연도에 따라 복수의 기지국으로 분리 전송할 수 있다. 이때, 마스터 기지국(100)은 기지국별 지연도를 기초로 베어러별 프레임 구조를 다르게 설정할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 서비스에서 요구되는 지연도에 따라 적합한 기지국을 선택할 수 있고, 특히 저지연 전송이 요구되는 실시간 IoT 서비스에 적합한 기지국을 선택할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 광대역 주파수 기반 5G 스몰셀을 효율적으로 구축 및 운용할 수 있고, 이를 통해 전송 속도 및 전송 지연에 관계된 통신 품질을 높일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 표준화된 인터페이스 사용으로 기지국 사이의 연동을 쉽게 구현할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (17)

1. 제1 기지국이 적어도 하나의 제2 기지국과 연동하여 코어망 장치로부터 수신한 베어러를 전송하는 방법으로서,
   지연 정도에 따라 분류된 복수의 지연도들 중에서, 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 각각의 지연도(latency)를 결정하고, 결정한 지연도를 해당 기지국에 대응하여 저장하는 단계,
   상기 베어러의 요구 지연도를 판단하는 단계, 그리고
   상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 베어러의 요구 지연도를 만족하는 기지국을 상기 베어러의 전송 기지국으로 결정하는 단계를 포함하며,
   상기 베어러의 전송 기지국으로 결정하는 단계는
   상기 베어러의 요구 지연도가 기준값 이하의 낮은 지연도(low Latency)인 경우, 밀리미터파 주파수 또는 스몰셀 커버리지를 제공하는 기지국을 상기 베어러의 전송 기지국으로 결정하고,
   상기 베어러의 요구 지연도가 기준값 이상의 보통 지연도(normal Latency)인 경우, 셀룰러 주파수 또는 매크로셀 커버리지를 제공하는 기지국을 상기 베어러의 전송 기지국으로 결정하는, 베어러 전송 방법.
2. 제1항에서,
   상기 지연도를 저장하는 단계는
   지정된 인터페이스를 통해 상기 적어도 하나의 제2 기지국으로부터 해당 기지국의 지연도를 수신하는 베어러 전송 방법.
3. 제1항에서,
   상기 지연도는
   각 기지국에 설정된 주파수, 대역폭, 출력, 커버리지 중 적어도 하나를 기초로 결정되거나, 각 기지국에서 측정한 지연값을 기초로 결정되는 베어러 전송 방법.
4. 삭제
5. 제1항에서,
   상기 요구 지연도를 판단하는 단계는
   상기 베어러에 포함된 요구 지연도를 추출하고,
   상기 요구 지연도는 상기 코어망 장치가 상기 베어러에 삽입한 정보인 베어러 전송 방법.
6. 제1항에서,
   상기 요구 지연도를 판단하는 단계는
   서비스 종류별 요구 지연도를 저장하고, 상기 서비스 종류별 요구 지연도를 기초로 상기 베어러의 서비스 종류에 해당하는 요구 지연도를 추출하는 베어러 전송 방법.
7. 제1항에서,
   상기 전송 기지국의 지연도를 기초로 상기 베어러의 전송 프레임 구조를 가변하는 단계
   를 더 포함하는 베어러 전송 방법.
8. 삭제
9. 제1 기지국이 적어도 하나의 제2 기지국과 연동하여 코어망 장치로부터 수신한 베어러를 전송하는 방법으로서,
   상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 각각의 기지국 구성 정보로부터 해당 기지국의 지연도 및 부하를 추출하는 단계, 그리고
   상기 베어러의 요구 지연도와 각 기지국의 지연도 및 부하를 기초로 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 베어러의 전송 기지국을 결정하는 단계를 포함하고,
   상기 기지국 구성 정보는
   지연도(latency), 무선접속기술, 주파수, 주파수공유 여부, 대역폭, 기지국 부하, 접속 단말 수 중 적어도 하나를 포함하며,
   각 기지국의 지연도 및 상기 베어러의 요구 지연도는, 지연 정도에 따라 분류된 복수의 지연도들 중에서 선택되고,
   상기 전송 기지국을 결정하는 단계는
   상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 베어러의 요구 지연도를 만족하는 기지국을 우선 순위 기지국으로 추출하는 단계,
   상기 우선 순위 기지국의 부하 정보가 기준값을 초과하지 않는 경우, 상기 우선 순위 기지국을 상기 베어러의 전송 기지국으로 결정하는 단계, 그리고
   상기 부하 정보가 상기 기준값을 초과하는 경우, 상기 우선 순위 기지국보다 지연도가 큰 적어도 하나의 기지국에서 상기 베어러의 전송 기지국을 결정하는 단계
   를 포함하고,
   각 기지국의 부하 정보는 해당 기지국 구성 정보에 포함된 기지국 부하와 접속 단말 수 중 적어도 하나를 기초로 결정되는 베어러 전송 방법.
10. 제1 기지국이 적어도 하나의 제2 기지국과 연동하여 코어망 장치로부터 수신한 베어러를 전송하는 방법으로서,
    상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 각각의 기지국 구성 정보로부터 해당 기지국의 지연도 및 부하를 추출하는 단계, 그리고
    상기 베어러의 요구 지연도와 각 기지국의 지연도 및 부하를 기초로 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 베어러의 전송 기지국을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 기지국 구성 정보는
    지연도(latency), 무선접속기술, 주파수, 주파수공유 여부, 대역폭, 기지국 부하, 접속 단말 수 중 적어도 하나를 포함하며,
    각 기지국의 지연도 및 상기 베어러의 요구 지연도는, 지연 정도에 따라 분류된 복수의 지연도들 중에서 선택되고,
    상기 전송 기지국을 결정하는 단계는
    상기 요구 지연도가 기준값 이상인 경우, 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국의 수율(throughput)을 기초로 상기 베어러의 전송 기지국을 결정하고,
    상기 요구 지연도가 기준값 미만인 경우, 상기 제1 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 제2 기지국의 지연도를 기초로 상기 베어러의 전송 기지국을 결정하며,
    각 기지국의 수율은 해당 기지국 구성 정보를 기초로 결정되는 베어러 전송 방법.
11. 제9항 또는 제10항에서,
    상기 베어러의 요구 지연도는 상기 베어러에 포함된 서비스 종류에 따라 결정되는 베어러 전송 방법.
12. 제9항 또는 제10항에서,
    각 기지국의 지연도는
    각 기지국에 설정된 주파수, 대역폭, 출력, 커버리지 중 적어도 하나를 기초로 결정되거나, 각 기지국에서 측정한 지연값을 기초로 결정되는 베어러 전송 방법.
13. 적어도 하나의 보조(secondary) 기지국과 연동하여 코어망 장치로부터 수신한 베어러를 단말로 전송하는 마스터(master) 기지국으로서,
    지연 정도에 따라 분류된 복수의 지연도들 중에서, 상기 마스터 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 보조 기지국 각각의 지연도를 결정하고, 결정한 지연도를 해당 기지국에 대응하여 저장하며, 상기 코어망 장치로부터 적어도 하나의 베어러를 수신하면, 상기 마스터 기지국 그리고 상기 적어도 하나의 보조 기지국 중에서 각 베어러의 요구 지연도(latency)를 만족하는 기지국을 해당 베어러의 전송 기지국으로 결정하는 베어러 분리부, 그리고
    상기 베어러 분리부로부터 수신한 각 베어러의 전송 기지국 정보를 기초로 해당 전송 기지국으로 해당 베어러를 전송하는 베어러 전송부를 포함하며,
    상기 베어러 분리부는
    서비스 종류별 요구 지연도를 저장하고, 상기 서비스 종류별 요구 지연도를 기초로 각 베어러의 서비스 종류에 해당하는 요구 지연도를 추출하는, 기지국.
14. 제13항에서,
    상기 베어러 분리부는
    지정된 인터페이스를 통해 상기 적어도 하나의 보조 기지국으로부터 해당 기지국의 지연도를 수신하고, 상기 적어도 하나의 보조 기지국 각각의 지연도와 상기 마스터 기지국의 지연도를 저장하는 기지국.
15. 제13항에서,
    상기 베어러 분리부는
    각 베어러에 삽입된 요구 지연도를 추출하고,
    상기 요구 지연도는 상기 코어망 장치에 의해 삽입된 정보인, 기지국.
16. 삭제
17. 제13항에서,
    상기 베어러 전송부는
    베어러별 전송 기지국의 지연도를 기초로 해당 베어러의 프레임 구조를 결정하고, 결정한 프레임 구조를 이용하여 각 베어러를 해당 전송 기지국으로 전송하는, 기지국.

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