KR102074301B1 - 사용자 이동성 예측을 통한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법 - Google Patents

사용자 이동성 예측을 통한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102074301B1
KR102074301B1 KR1020180117322A KR20180117322A KR102074301B1 KR 102074301 B1 KR102074301 B1 KR 102074301B1 KR 1020180117322 A KR1020180117322 A KR 1020180117322A KR 20180117322 A KR20180117322 A KR 20180117322A KR 102074301 B1 KR102074301 B1 KR 102074301B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
remote wireless
user terminal
cell
wireless devices
wireless device
Prior art date
Application number
KR1020180117322A
Other languages
English (en)
Inventor
박혜빈
임유진
Original Assignee
숙명여자대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 숙명여자대학교산학협력단 filed Critical 숙명여자대학교산학협력단
Priority to KR1020180117322A priority Critical patent/KR102074301B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102074301B1 publication Critical patent/KR102074301B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0203—Power saving arrangements in the radio access network or backbone network of wireless communication networks
    • H04W52/0206—Power saving arrangements in the radio access network or backbone network of wireless communication networks in access points, e.g. base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

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

Abstract

사용자의 이동 예측 결과를 반영한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 무선 장비의 전원 제어 방법은, 셀 내의 각 사용자 단말이 서비스 받을 원격 무선 장비를 예측하는 단계와, 각 사용자 단말 별로 예측된 원격 무선 장비들에 관한 정보를 사용하여 활성화시킬 원격 무선 장비와 비활성화시킬 원격 무선 장비를 결정하는 단계를 구비한다. 본 발명에 따르면, 전체 에너지 소비와 사용자들이 제공받아야 하는 데이터 전송률이 최적화되도록 원격 무선 장비의 전원을 제어할 수 있다.

Description

사용자 이동성 예측을 통한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법 {Power control method for radio remote head using user mobility prediction}
본 발명은 원격 무선 장비의 전원 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사용자의 이동 예측 결과를 반영한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법에 관한 것이다.
모바일 데이터 서비스를 이용하는 사용자의 데이터 요구량이 높아지면서 이를 충족하기 위해 다양한 5G 네트워크 환경이 연구되고 있다. 하지만 높은 데이터 서비스를 제공하기 위해서는 많은 에너지 소비가 발생된다. 실제로 모바일 서비스로 인해 소비되는 전체 전력의 75%가 모바일 서비스를 제공하기 위한 기지국으로 인한 전력이 차지하게 되면서 에너지 소비를 줄이고 효율적인 에너지 소비를 위한 연구가 활발하게 연구되고 있다. 이를 위해 5G 네트워크 환경에서 기지국의 전원을 제어하여 에너지 소비를 줄이고 다른 기지국에서 받는 간섭을 줄여 에너지 효율성을 높이는 분야에 대한 관심이 증가하고 있다.
5G 네트워크 환경으로 고려되는 네트워크 구조 중 하나인 H-CRAN(Heterogeneous Cloud Access Networks)에서는 기존의 기지국을 신호 처리 단인 BBU (Base Band Unit)와 신호 송수신 단인 RRH(Radio Remote Head, 원격 무선 장비)로 나누었다. 그리고 BBU를 클라우드화 및 중앙집권화하여 BBU pool을 구성해 자원 할당을 효율적으로 관리할 수 있게 하였고 RRH는 분산 설치하여 사용자들에게 더 가까운 곳에서 서비스 받을 수 있게 했다. 이런 환경에서의 기지국 전원 제어는 RRH 전원 제어라고 불리며, RRH의 전원을 비활성화함으로써 시스템의 에너지 소비를 줄이고 사용자가 받는 간섭을 조절하여 에너지 효율을 높인다.
RRH 전원 제어를 할 때 어느 RRH를 제어하는지에 따라 사용자가 받는 신호 세기가 달라지며, 신호 세기는 데이터 전송률과 연관된다. 사용자들은 가장 최적의 신호를 제공하는 RRH에서 서비스를 받고 있다가 해당 RRH가 전원이 비활성화되면 차선의 신호를 제공하는 RRH에게 서비스를 받게 된다. 따라서 RRH 전원 제어를 하기 위해서는 전체 에너지 소비의 최소화뿐만 아니라 사용자들이 제공받아야 하는 데이터 전송률도 고려해야 한다.
따라서, 에너지 소비 및 데이터 전송률을 고려한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법에 대한 요구가 높아지고 있다.
미국 등록 특허공보 제9,973,923호 미국 등록 특허공보 제9,813,204호 대한민국 등록 특허공보 제10-1801074호 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0126137호
본 발명의 일 실시형태의 목적은, 에너지 소비 및 데이터 전송률을 고려한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 이동성 예측을 통한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법은, 셀 내의 각 사용자 단말이 서비스 받을 원격 무선 장비를 예측하는 단계와, 각 사용자 단말 별로 예측된 원격 무선 장비들에 관한 정보를 사용하여 활성화시킬 원격 무선 장비와 비활성화시킬 원격 무선 장비를 결정하는 단계를 구비한다.
각 사용자 단말이 서비스 받을 원격 무선 장비를 예측하는 단계는, 각 사용자 단말 별로 하루 동안 서비스 받았던 원격 무선 장비들의 리스트를 생성하는 단계와, 상기 리스트를 이용하여 현 시점에서 각 사용자 단말이 서비스 받을 확률이 가장 높은 원격 무선 장비들을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
각 사용자 단말이 서비스 받을 원격 무선 장비를 예측하는 단계는, 셀 내의 각 사용자 단말 별로 하루 동안 서비스 받았던 원격 무선 장비들을 서비스 받았던 시간과 함께 리스트로 저장하는 단계와, 이 리스트를 서비스 받았던 시간에 따라 복수개의 시간 구간으로 나누고, 각 시간 구간에서 가장 빈번하게 연결되었던 원격 무선 장비를 해당 시간 구간의 대표 기지국으로 선정하여 대표 히스토리를 만드는 단계와, 각 사용자 단말의 대표 히스토리에서 현 시점에서 가장 최근의 소정 수의 원격 무선 장비로 구성되는 패턴을 생성하는 단계와, 생성된 각 사용자의 패턴을 셀 내에서 접속 가능한 모든 원격 무선 장비에 대해서 결합하는 단계와, 결합된 패턴을 사용하여, 모든 사용자 단말에 대해 각 사용자 단말이 다음 구간에 셀 내의 각 원격 무선 장비와 연결되어 있을 확률을 구하는 단계와, 각 사용자 단말에 대해서 가장 큰 확률을 가진 원격 무선 장비를 해당 사용자 단말의 다음 연결될 원격 무선 장비로 예측하는 단계를 포함할 수 있다.
활성화시킬 원격 무선 장비와 비활성화시킬 원격 무선 장비를 결정하는 단계에서는, 예측된 셀 내 사용자 단말들의 데이터 요구량에 의한 최소 리소스 블록의 합이 현재의 셀의 리소스 블록 용량보다 크다면, 셀의 리소스 블록 용량보다 작아질 때까지 원격 무선 장비들을 활성화하고, 예측된 셀 내 사용자의 데이터 요구량에 의한 최소 리소스 블록의 합이 현재의 셀의 리소스 블록 용량보다 작은 경우에는 전체 시스템의 에너지 효율이 더 이상 증가하지 않을 때까지 원격 무선 장비들을 비활성화한다.
일 실시예에서, 원격 무선 장비들을 활성화하는 단계에서, 활성화했을 때 최적의 기지국에서 서비스 받을 사용자의 수가 가장 많이 증가하는 원격 무선 장비들을 활성화하며, 원격 무선 장비들을 비활성화하는 단계에서, 비활성화했을 때 최적의 기지국이 아닌 차선의 기지국에서 서비스 받을 사용자의 수가 가장 많이 감소하는 원격 무선 장비들을 비활성화한다.
일 실시예에서, 활성화된 원격 무선 장비에 대해서는 구배법을 사용하여 전송 파워를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전체 에너지 소비와 사용자들이 제공받아야 하는 데이터 전송률이 최적화되도록 원격 무선 장비의 전원을 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전원 제어 방법이 적용되는 무선 통신 시스템의 한가지 예를 보여주는 시스템 다이아그램이다.
도 2는 BBU, RRH 및 사용자 단말의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 무선 장비의 전원 제어 방법의 개략적인 구성을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 각 사용자 단말이 서비스 받을 RRH를 예측하는 절차를 보여주는 흐름도이다.
도 5는 샌프란시스코 데이터셋을 이용하여 실험한 에너지 효율성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 베이징 데이터셋을 이용하여 실험한 에너지 효율성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 샌프란시스코 데이터셋에서 사용자 속도를 2배속으로 변화를 준 환경에서의 에너지 효율성 그래프이다.
도 8은 샌프란시스코 데이터셋에서 사용자 속도를 4배속으로 변화를 준 환경에서의 에너지 효율성 그래프이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
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 있음을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 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.
서비스를 받는 단말의 수가 증가하게 되면서 사용자들에게 제공하는 서비스의 품질을 높이기 위해 위치 기반 서비스에 대한 연구가 진행되었다. 도시에서의 사용자는 교통신호등, 출퇴근 시간 등의 사용자들의 움직임에 특정한 패턴이나 규율을 제공하여 획일한 이동성 패턴을 가지게 된다. 특히 자동차와 같은 운송 수단을 이용하면 갑작스러운 속도 변경이나 방향 전환을 할 수 없게 되어 더 획일한 패턴을 가지게 된다.
본 발명에서는 에너지 효율을 최대화하기 위하여, 사용자 이동성 패턴을 이용하여 사용자가 연결될 기지국을 Markov 기법을 기반으로 예측한다. 예측 결과에 기반하여 RRH의 전원 제어를 수행하고, 경사법(gradient method)을 이용하여 전송 파워를 제어한다. 서비스 품질을 고려하기 위해 아웃티지 확률(outage probability)을 고려하여, 최대값으로 설정된 아웃티지 확률이 넘지 않도록 알고리즘을 수행한다. 아웃티지 확률이란 시스템에서 설정한 최소 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)를 만족하지 못하는 사용자의 비율이다.
에너지 효율은 다음과 같이 구한다. 첫째, 셀 내의 전체 에너지 소비를 계산한다. 전체 에너지는 셀 내 전체 RRH와 RRH들이 BBU pool과 연결된 프론트홀 링크(fronthaul link), 그리고 MBS와 BBU pool이 연결된 백홀 링크(backhaul link)에서의 에너지의 합이다. 활성 RRH에서는 기본 에너지와 연결된 사용자 단말에서의 데이터 통신으로 소비되는 에너지를 더해 계산하고, 비활성 RRH에서는 수면 상태에서의 기본 에너지 값을 더한다. 프론트홀 링크(fronthaul link)에서는 연결된 RRH마다 기본 에너지 값과 데이터 통신과 스위치로 인해 소비되는 에너지를 더해 계산하고, 백홀 링크(backhaul link)는 고정된 에너지 값을 더한다. 둘째, 셀 내 전체 사용자의 데이터 전송률의 합을 구한다. 셋째, 데이터 전송률의 합을 전체 에너지 소비로 나눠 에너지 효율을 구한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 원격 무선 장비의 전원 제어 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 전원 제어 방법이 적용되는 무선 통신 시스템의 한가지 예를 보여주는 시스템 다이아그램이다.
본 발명은 단일 셀(single cell) 환경을 대상으로 한다. 사용자 단말(UE)(400)들은 복수의 RRH(300a, 300b) 중의 하나를 통해 데이터 서비스를 받는다. 각 RRH(300a, 300b)는 무선통신 송수신 기능만 하며 데이터 처리는 BBU pool(200)에서 수행된다. MBS는 사용자 단말(400)과 직접 연결되어 음성 서비스를 처리할 수 있다. BBU pool(200)은 코어 네트워크(core network)(100)에 연결되어 있다. 코어 네트워크(100)는 사용자 단말(400)의 서비스 품질과 핸드오버를 관리하기 위해 사용자 단말(400)에게 서비스하고 있는 RRH(300)의 정보를 저장해 두고 있으며, 이 정보를 이용하여 본 발명의 방법에 따라 각 사용자가 서비스 받을 RRH를 예측하고 활성화 및 비활성화될 RRH를 결정한다.
도 2는 BBU(200), RRH(300) 및 사용자 단말(400)의 내부 구성을 보여주는 블록도이다. 단말은 RRH(300)와 무선으로 데이터를 송수신하기 위한 송신부(430) 및 수신부(440), 그리고 전체 동작을 제어하기 위한 프로세서(410)와 메모리(420)를 구비하고 있다. RRH(300)는 사용자 단말(400)과의 무선 통신을 위한 송신부(310) 및 수신부(320)를 구비하고 있으며, BBU(200)는 RRH(300)를 통해 사용자 단말(400)로 송신할 데이터와 RRH(300)를 통해 사용자 단말(400)로부터 수신한 데이터를 처리하는 프로세서(210)와 메모리(220)를 구비하고 있다.
다음으로 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 무선 장비의 전원 제어 절차를 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 무선 장비의 전원 제어 방법의 개략적인 구성을 보여주는 흐름도이다.
코어 네트워크(100)는 셀(cell) 내의 각 사용자 단말(400)이 서비스 받을 RRH(300)를 예측한다(S100). 이를 위해 각 사용자 단말 별로 하루 동안 서비스 받았던 RRH(300)들의 리스트를 생성 및 저장하고, 이를 이용하여 현 시점에서 각 사용자 단말이 서비스 받을 확률이 가장 높은 RRH(300)들을 선정한다. 이는 셀 내의 모든 사용자 단말에 대해 수행된다.
다음으로, 각 사용자 단말 별로 예측된 서비스 받을 확률이 가장 높은 RRH들에 관한 정보를 사용하여 활성화 시킬 RRH와 비활성화 시킬 RRH를 결정한다(단계 S200). 활성화 시킬 RRH와 비활성화 시킬 RRH의 결정은 다음과 같은 절차를 거쳐서 이루어진다. 즉, 예측된 셀 내 사용자의 데이터 요구량에 의한 최소 리소스 블록(resource block, 이하 'RB'라 함)의 합이 현재의 셀의 RB 용량보다 크다면, 셀의 RB 용량보다 작아질 때까지 RRH(300)를 활성화한다. 일 실시예에서, 활성화했을 때 최적의 기지국에서 서비스 받을 사용자의 수가 가장 많이 증가하는 RRH(300)를 활성화한다. 예측된 셀 내 사용자의 데이터 요구량에 의한 최소 RB의 합이 현재의 셀의 RB 용량보다 작은 경우에는 전체 시스템의 에너지 효율이 더 이상 증가하지 않을 때까지 RRH(300)를 비활성화한다. 일 실시예에서, 비활성화했을 때 최적의 기지국이 아닌 차선의 기지국에서 서비스 받을 사용자의 수가 가장 많이 감소하는 RRH(300)를 비활성화한다.
활성화 시킬 RRH와 비활성화 시킬 RRH를 결정되면, 코어 네트워크(100)는 BBU pool(200)에 RRH 정보 (RRH의 ID와 현재 상태)를 요청하고(단계 S300), BBU pool(200)로부터 RRH 정보를 받는다(단계 S400). 그리고 단계 S200에서 결정된 결과에 따라 표준 절차를 거쳐서 RRH 전원 제어를 수행한다(단계 S500).
다음으로, 도 4를 참조하여 각 사용자 단말이 서비스 받을 RRH를 예측하는 단계(S100)를 좀더 상세히 설명한다.
먼저, 셀 내의 각 사용자 단말 별로 하루 동안 서비스 받았던 RRH들을 서비스 받았던 시간과 함께 리스트로 저장한다(단계 S110). 예를 들면, 각 사용자 단말에 대해서 {[09:10, RRH5], [09:25, RRH3], [09:31, RRH2], ...} 같은 형태로 저장한다.
다음으로, 이 리스트를 서비스 받았던 시간에 따라 t개의 시간 구간으로 나누고, 각 시간 구간에서 가장 빈번하게 연결되었던 RRH를 해당 구간의 대표 기지국으로 선정하여 대표 히스토리를 만든다(단계 S120). 예를 들면, 하루 24시간을 30분 단위로 24개의 구간으로 나누고, 각 시간 구간에서 가장 빈번하게 연결되었던 RRH를 선정한다. 대표 히스토리는 시간이 경과함에 따라 계속 갱신된다. 하루를 24개의 시간 구간으로 나누는 경우의 한 사용자 단말의 대표 히스토리는 예를 들면 다음과 같다.
{RRH5, RRH5, RRH4, RRH4, RRH4, RRH5, RRH2, RRH5, RRH5, RRH3, RRH4, RRH4, RRH5, RRH5,RRH5, RRH5, RRH4, RRH5, RRH4, RRH5, RRH5,RRH5, RRH3, RRH4, RRH4, RRH4, RRH5, RRH1}
각 사용자 단말의 대표 히스토리를 구성한 후에, 각 사용자 단말의 대표 히스토리에서 현 시점에서 가장 최근의 k개의 RRH를 뽑아 패턴을 만든다(단계 S130). 예를 들면 사용자 단말의 패턴 pattern k 는 {RRH5, RRH1}와 같이 구성된다(k=2인 경우).
그리고 셀 내에서 접속 가능한 모든 RRH s 에 대해 각 사용자의 패턴과 결합한다. 즉, RRH s의 패턴
Figure 112018097156089-pat00001
를 셀 내의 모든 사용자 및 셀 내의 모든 접속 가능한 RRH에 대해서 만든다. 예를 들면
Figure 112018097156089-pat00002
는 다음과 같이 구성될 수 있다(k=2인 경우).
{RRH5, RRH1, RRH1}, {RRH5, RRH1, RRH2}, {RRH5, RRH1, RRH3}, {RRH5, RRH1, RRH4}, …, {RRH5, RRH1, RRHS}
여기에서 S는 셀 내의 RRH의 총수를 나타낸다. 즉,
Figure 112018097156089-pat00003
는 pattern k 에 모든 셀 내의 모든 접속 가능한 RRH, 즉 RRH1~RRHS를 각각 추가한 것이다.
이어서, 모든 사용자 단말에 대해, 각 사용자 단말이 다음 구간에 RRH s와 연결되어 있을 확률, 즉, 각
Figure 112018097156089-pat00004
가 다음 시간 구간에 나타날 확률을 구한다(단계 S140). 이 확률은 예를 들면 수학식 1을 사용하여 구할 수 있다.
Figure 112018097156089-pat00005
수학식 1에서 |T d |는 RRH 리스트의 크기를 나타내고,
Figure 112018097156089-pat00006
s 는 리스트에서 RRH s 가 등장한 횟수를 나타내며, S는 총 RRH의 수를 나타낸다. 그리고
Figure 112018097156089-pat00007
와
Figure 112018097156089-pat00008
는 각각 히스토리에서 pattern k 와
Figure 112018097156089-pat00009
가 등장한 횟수이다.
이 식을 통해 가장 큰 확률을 가진 RRH s를 사용자 단말의 다음 연결될 RRH
Figure 112018097156089-pat00010
로 예측한다(단계 S150). 이 계산은 셀 내 모든 사용자 집합 U에 대해 수행된다.
다음으로, 각 사용자 단말에 대하여 예측된 기지국 결과에 기반한 RRH 전원 제어 단계(S200)에 대해서 상세히 설명한다. 이 단계에서는 만약 예측된 셀 내 사용자의 데이터 요구량에 의한 최소 resource block(RB)의 합이 셀의 RB 용량보다 커지면 RRH를 셀의 RB 용량보다 작아질 때까지 활성화한다. 만약 반대라면 RRH를 전체 시스템의 에너지 효율이 더 이상 증가하지 않을 때까지 비활성화한다. 이때 전원 제어할 RRH의 선택은 수학식 2의 계산에 의해 선택될 수 있다.
Figure 112018097156089-pat00011
이 식에서
Figure 112018097156089-pat00012
는 예측된 RRH
Figure 112018097156089-pat00013
에서 연결될 사용자 단말의 최소 데이터 요구량 의해 계산된 최소 요구 RB의 합을 셀의 RB용량으로 나눠 역수를 취한 것이다.
Figure 112018097156089-pat00014
는 사용자 단말 u가 예측 RRH
Figure 112018097156089-pat00015
에게 서비스 받을지에 대한 여부로, 1이면 서비스 받음을, 0이면 서비스 받지 않음을 의미한다.
Figure 112018097156089-pat00016
를 전체 사용자 집합 U에 대해 계산하면 예측 RRH
Figure 112018097156089-pat00017
가 서비스 할 것으로 예측되는 사용자 단말의 수가 나오게 된다. 즉,
Figure 112018097156089-pat00018
는 RRH가 서비스 할 것으로 예상되는 사용자가 많으면 많을수록 값이 작아지고, RRH가 서비스 할 것으로 예상되는 최소 RB의 비율이 커질수록 값이 작아진다. 따라서
Figure 112018097156089-pat00019
값이 클수록 비활성화 했을 때 최적의 기지국이 아닌 차선의 기지국에서 서비스 받을 사용자 단말의 수가 감소함을 뜻한다. 따라서 RRH 전원 제어에서는
Figure 112018097156089-pat00020
값이 큰 RRH를 비활성화하고, 작은 RRH를 활성화한다.
할성화된 RRH에 대해서 에너지 효율을 최대화 할 수 있는 전송 파워를 계산할 수 있다. 이 계산에서는 구배법을 이용할 수 있다. 즉, 에너지 효율을 전송 파워를 기준으로 편미분하여 0과 1 사이의 값을 가진 수 α 를 곱해 기존의 전송 파워 값에 더하는 방식으로 업데이트 해나간다. 이 업데이트는 특정 수렴 조건을 만족할 때까지 반복하고, 수렴 조건을 만족하면 그때의 전송 파워를 최적의 전송 파워로 설정한다. 업데이트는 수학식 3으로 수행될 수 있다.
Figure 112018097156089-pat00021
수학식 3에서
Figure 112018097156089-pat00022
는 시간 t+1에서의 전송파워를, η는 시간 t에서의 에너지 효율을 전송 파워
Figure 112018097156089-pat00023
를 기준으로 편미분한 값이다.
본 발명의 원격 무선 장비의 전원 제어 방법의 성능을 확인하기 위하여 샌프란시스코(San Francisco)와 베이징(Beijing)의 두 도시에서의 택시 이동 데이터셋을 활용한 시뮬레이션을 진행하였다. 본 시뮬레이션에서는 사용자의 최소 데이터 요구량을 가우시안(Gaussian) 분포와 균등(uniform) 분포 두 가지를 적용하였다. 또한 시뮬레이션은 사용자의 속도에 의한 성능을 확인하기 위해 2배속, 4배속 환경에서도 진행되었다. 마지막으로 RRH의 개수를 늘린 환경에서도 시뮬레이션을 진행하였다. 또한 성능 비교를 위해 트래픽 부하와 서비스하는 사용자 수를 고려한 'Activation algorithm in HetNet(A-HN)' [1]와 전체 에너지 소비와 트래픽 부하를 고려한 'Activation algorithm in H-CRAN(A-HC)' [2]의 두 가지 기법과 비교하였다. 그리고 기준점을 제시하기 위해 RRH 전원 제어를 하지 않은 모델인 'Full Activation(FA)'와의 비교도 진행하였다.
[1] Ren, P.; Tao, M. A decentralized sleep mechanism in heterogeneous cellular networks with QoS constraints. IEEE Wirel. Commun. Lett. 2014, 3, 509-512.
[2] Lee, Y.L.; Wang, L.; Chuah, T.C.; Loo, J. Joint Resource Allocation and User Association for Heterogeneous Cloud Radio Access Networks. Proceedings of International Teletraffic Congress, Wuerzburg, Germany, 12-16 Sep. 2016, 87-93.
도 5의 (a)와 (b)는 샌프란시스코 데이터셋을, 도 6의 (a)와 (b)는 베이징 데이터셋을 이용하여 실험한 에너지 효율성을 나타낸 그래프이다. 본 발명의 방법은 A-HN과 A-HC를 비교 했을때, 가우시안 분포를 이용한 도 5 및 도 6의 (a)에서 약 42-68%과 58-77%, 균등 분포를 이용한 도 5 및 도 6의 (b)에서는 약 32-68%과 37-68%의 더 나은 성능을 보였다. 그리고 모든 시나리오에서 FA와 비교했을 때는 43-70%의 성능 상승을 보였다.
도 7 및 도 8의 그래프는 샌프란시스코 데이터셋에서 사용자 속도의 변화를 준 환경에서의 에너지 효율성 그래프이다. 도 7은 2배속으로, 도 8에서는 4배속으로 속도를 설정하였다. 제안한 알고리즘은 A-HN과 A-HC를 비교 했을때, 가우시안 분포를 이용한 (a)에서 약 18-64%과 24-64%, 균등 분포를 이용한 (b)에서는 약 10-60%과 19-59%의 더 나은 성능을 보였다. 그리고 모든 시나리오에서 FA와 비교했을 때는 30-67%의 성능 상승을 보였다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 코어 네트워크,
200 BBU pool,
300 원격 무선 장비 (RRH),
400 사용자 단말 (UE).

Claims (6)

  1. 셀 내의 각 사용자 단말이 각 시간 구간별로 가장 빈번하게 연결되었던 원격 무선 장비에 대한 데이터로부터 다음 시간 구간에 셀 내의 각 사용자 단말이 서비스 받을 원격 무선 장비를 예측하는 제1단계와,
    각 사용자 단말 별로 예측된 원격 무선 장비들에 관한 정보를 사용하여 활성화시킬 원격 무선 장비와 비활성화시킬 원격 무선 장비를 결정하는 제2단계
    를 구비하며,
    상기 제2단계는
    예측된 셀 내 사용자 단말들의 데이터 요구량에 의한 최소 리소스 블록의 합이 현재의 셀의 리소스 블록 용량보다 크다면, 셀의 리소스 블록 용량보다 작아질 때까지 원격 무선 장비들을 활성화하고,
    예측된 셀 내 사용자의 데이터 요구량에 의한 최소 리소스 블록의 합이 현재의 셀의 리소스 블록 용량보다 작은 경우에는 전체 시스템의 에너지 효율이 더 이상 증가하지 않을 때까지 원격 무선 장비들을 비활성화하는 것인, 원격 무선 장비의 전원 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1단계는
    셀 내의 각 사용자 단말 별로 하루 동안 서비스 받았던 원격 무선 장비들을 서비스 받았던 시간과 함께 리스트로 저장하는 단계와,
    이 리스트를 서비스 받았던 시간에 따라 복수개의 시간 구간으로 나누고, 각 시간 구간에서 가장 빈번하게 연결되었던 원격 무선 장비를 해당 시간 구간의 대표 기지국으로 선정하여 대표 히스토리를 만드는 단계와,
    각 사용자 단말의 대표 히스토리에서 현 시점에서 가장 최근의 소정 수의 원격 무선 장비로 구성되는 패턴을 생성하는 단계와,
    생성된 각 사용자의 패턴을 셀 내에서 접속 가능한 모든 원격 무선 장비에 대해서 결합하는 단계와,
    결합된 패턴을 사용하여, 모든 사용자 단말에 대해 각 사용자 단말이 다음 구간에 셀 내의 각 원격 무선 장비와 연결되어 있을 확률을 구하는 단계와,
    각 사용자 단말에 대해서 가장 큰 확률을 가진 원격 무선 장비를 해당 사용자 단말의 다음 연결될 원격 무선 장비로 예측하는 단계
    를 포함하는, 원격 무선 장비의 전원 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    원격 무선 장비들을 활성화하는 단계에서, 활성화했을 때 최적의 기지국에서 서비스 받을 사용자의 수가 가장 많이 증가하는 원격 무선 장비들을 활성화하며,
    원격 무선 장비들을 비활성화하는 단계에서, 비활성화했을 때 최적의 기지국이 아닌 차선의 기지국에서 서비스 받을 사용자의 수가 가장 많이 감소하는 원격 무선 장비들을 비활성화하는, 원격 무선 장비의 전원 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    활성화된 원격 무선 장비에 대해서 구배법을 사용하여 전송 파워를 계산하는 단계를 더 구비하는 원격 무선 장비의 전원 제어 방법.
KR1020180117322A 2018-10-02 2018-10-02 사용자 이동성 예측을 통한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법 KR102074301B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180117322A KR102074301B1 (ko) 2018-10-02 2018-10-02 사용자 이동성 예측을 통한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180117322A KR102074301B1 (ko) 2018-10-02 2018-10-02 사용자 이동성 예측을 통한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102074301B1 true KR102074301B1 (ko) 2020-02-06

Family

ID=69569321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180117322A KR102074301B1 (ko) 2018-10-02 2018-10-02 사용자 이동성 예측을 통한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102074301B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090077622A (ko) * 2008-01-11 2009-07-15 한국과학기술원 인지 무선 통신 시스템의 주파수 스펙트럼 공유 최적화방법
KR20110136424A (ko) * 2010-06-15 2011-12-21 주식회사 엘지유플러스 이동통신 셀과 연계하여 펨토 셀의 에너지 절약을 위한 전력 제어 시스템 및 그 제어방법과, 그 전력 제어 시스템에 포함된 펨토 셀 제어장치 및 그 제어방법
KR20140054119A (ko) * 2011-08-24 2014-05-08 마이크로소프트 코포레이션 예측 기술을 사용하여 지능적으로 통신을 선택하는 기법
KR20150126137A (ko) 2014-05-02 2015-11-11 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 실시간 송신 전력 조절 방법 및 장치
US9813204B2 (en) 2014-02-21 2017-11-07 Fujitsu Limited Wireless communication system, wireless communication control method and access point
KR101801074B1 (ko) 2013-04-05 2017-11-24 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 네트워크 액세스 포인트 제어 방법
US9973923B2 (en) 2012-04-18 2018-05-15 Qualcomm Incorporated Small cell activation procedure

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090077622A (ko) * 2008-01-11 2009-07-15 한국과학기술원 인지 무선 통신 시스템의 주파수 스펙트럼 공유 최적화방법
KR20110136424A (ko) * 2010-06-15 2011-12-21 주식회사 엘지유플러스 이동통신 셀과 연계하여 펨토 셀의 에너지 절약을 위한 전력 제어 시스템 및 그 제어방법과, 그 전력 제어 시스템에 포함된 펨토 셀 제어장치 및 그 제어방법
KR20140054119A (ko) * 2011-08-24 2014-05-08 마이크로소프트 코포레이션 예측 기술을 사용하여 지능적으로 통신을 선택하는 기법
US9973923B2 (en) 2012-04-18 2018-05-15 Qualcomm Incorporated Small cell activation procedure
KR101801074B1 (ko) 2013-04-05 2017-11-24 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 네트워크 액세스 포인트 제어 방법
US9813204B2 (en) 2014-02-21 2017-11-07 Fujitsu Limited Wireless communication system, wireless communication control method and access point
KR20150126137A (ko) 2014-05-02 2015-11-11 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 실시간 송신 전력 조절 방법 및 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109688597B (zh) 一种基于人工智能的雾无线接入网络组网方法及装置
US6748233B1 (en) System and method for energy-efficient transmission power control, routing and transmission scheduling in wireless communication networks
US9380515B2 (en) Wireless communications apparatus, a method and a communication system for performing relay selection
CN114788348A (zh) 使用基于机器学习的模型执行切换的通信设备、基础设施设备和方法
CN107534970B (zh) 无线通信网络中连接性调整的方法与装置
JPWO2003032527A1 (ja) 無線制御装置、基地局、移動通信方法、移動通信プログラム、それを記録した記録媒体、及び移動通信システム
US10271334B2 (en) System and method for controlling the distribution of antenna beams between an access network and a backhaul link based on network traffic conditions
CN113661676B (zh) 选择无线网络中的上行链路传输频带
US20240056966A1 (en) Energy saving method and apparatus
US20220394573A1 (en) Methods, systems, and devices for call session management via dynamic control of dual connectivity in a network
KR20190094678A (ko) 스몰 셀 제어 방법 및 이를 위한 장치
Madelkhanova et al. Optimization of cell individual offset for handover of flying base stations and users
EP3207734B1 (en) Controlling grouped communication devices
JP6727725B2 (ja) 無線通信システム、制御装置、アクセスポイント及び無線端末
WO2001031945A1 (en) System and method for energy-efficient transmission power control, routing and transmission scheduling in wireless communication networks
US20230319805A1 (en) Method and base station for resource allocation for mobility management of user equipment
KR102074301B1 (ko) 사용자 이동성 예측을 통한 원격 무선 장비의 전원 제어 방법
EP1797734A1 (en) A radio access network database for knowledge of radio channel and service environment network
Gong et al. Distributed DRL-based resource allocation for multicast D2D communications
WO2022271497A1 (en) Cellular network user device mobility optimization management
WO2014114317A1 (en) Network node and method to adjust user association in hetnets
Zhou et al. Adaptive access mode selection in space-ground integrated vehicular networks
KR101711332B1 (ko) 멀티 티어 무선 네트워크에서 보안 에너지 효율성을 위한 데이터 전송 방법 및 장치
Hajijamali Arani et al. Distributed ON/OFF switching and dynamic channel allocation: Decreasing complexity and improving energy efficiency
CN114142914B (zh) 一种用于低轨卫星的波束关闭群组切换方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant