KR101574801B1

KR101574801B1 - Ｓｏｎ을 위한 인접 셀 리스트 자동 구성 장치 및 그 방법과 그를 위한 이동통신 시스템

Info

Publication number: KR101574801B1
Application number: KR1020090085889A
Authority: KR
Inventors: 이정승; 박병성
Original assignee: 에릭슨 엘지 주식회사
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2015-12-07
Also published as: KR20110028003A

Abstract

SON(Self-organizing Network)을 구현하기 위한 인접 셀 리스트(NCL) 자동 구성 장치 및 그 방법과 그를 위한 이동통신 시스템이 개시된다. 이 장치 및 방법에 의하면, '단말이 주변 셀로 핸드오버할 경우 필요한 셀 탐색 정보' 또는 '해당 기지국의 위치로부터 인접 셀 간의 거리정보' 중 적어도 하나의 인접 셀 정보를 수집하고, 적어도 하나의 인접 셀 정보에 기초하여 인접 기지국들의 가중치를 계산하고 가중치 합을 계산하여 가중치가 높은 기지국들로 인접 셀 리스트(NCL)를 구성한다. 이렇게 구성된 NCL은 단말의 인접 셀 탐색을 위해 기지국 장치를 통해 방송된다.

핸드오버, 인접 셀 리스트(NCL), 인접 기지국, SON, 펨토셀

Description

ＳＯＮ을 위한 인접 셀 리스트 자동 구성 장치 및 그 방법과 그를 위한 이동통신 시스템{NEIGHBOR CELL LIST AUTOMATIC CONFIGURATION APPARATUS AND METHOD FOR SELF-ORGANIZING NETWORK AND MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM FOR THE SAME}

본 발명은 이동통신 기술분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SON(Self-organizing Network)을 구현하기 위한 인접 셀 리스트(NCL: Neighbor Cell List) 자동 구성 장치 및 그 방법과 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.

통상 기지국 설치시에는 기지국의 위치를 획득하고 무선 전파 환경을 예측하여 단말이 핸드오버할 수 있는 인접 셀을 예상하여 기지국의 NCL을 구성한다. 기지국이 방송하는 NCL은 현 기지국에서 서비스받던 단말이 인접 셀로 핸드오버할 때 인접 셀이 어떻게 구성되어 있는지를 알려주는 정보이다. 그러나 종래에는 기지국에서 NCL 구성시 운영자가 수동으로 설정하였다. 이렇게 구성된 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. 이러한 상황에서 기지국 설치시에 NCL을 매번 수동으로 설정하는 것은 운영상 힘들어진다. 더욱이 옥내용 기지국 또는 펨토 기지국과 같은 소형 기지국의 경우에는 더 많은 기지국이 설치될 것이 예상되고, 기지국의 On/Off가 자유로워지며 기지국의 이동성을 보장해야 한다. 이를 감안할 때, NCL을 수동으로 구성하는 것은 비용 문제뿐만 아니라 망운영 상의 어려움이 존재한다.

따라서 기지국을 옥내 및 옥외에 설치할 때 기지국 스스로가 망에 접속/설정하고 주변 무선환경에 따라 적절히 셀 최적화 및 운영을 수행할 수 있는 기능을 갖춘 SON의 기능이 절실히 요구된다. SON을 통해 네트워크 사업자는 수동적으로 제어되는 망을 자동적으로 운영할 수 있게 된다.

본 발명의 목적은 SON을 구현하기 위한 NCL 자동 구성 장치 및 그 방법과 그를 위한 이동통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, SON을 구현하기 위한 NCL 자동 구성 장치 및 그 방법과 그를 위한 이동통신 시스템이 개시된다. 이 장치 및 방법에 의하면, '단말이 주변 셀로 핸드오버할 경우 필요한 셀 탐색 정보' 또는 '해당 기지국의 위치로부터 인접 셀 간의 거리정보' 중 적어도 하나의 인접 셀 정보를 수집하고, 적어도 하나의 인접 셀 정보에 기초하여 인접 기지국들의 가중치를 계산하고 가중치 합을 계산하여 가중치가 높은 기지국들로 인접 셀 리스트(NCL)를 구성한다. 이렇게 구성된 NCL은 단말의 인접 셀 탐색을 위해 기지국 장치를 통해 방송된다.

본 발명에 의하면, SON을 통해 네트워크 사업자는 수동적으로 제어되는 망을 자동적으로 운영할 수 있는 이점이 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.

도 1은 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 이동통신망의 구성을 도시한 도 면이다.

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 핸 드오버할 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 브로드캐스팅된 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 옥내용 기지국 셀을 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.

이하에서는 옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33) 또는/및 옥외용 기지국(10,20,30)을 '기지국 장치(70)'로 통칭하여 명명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 NCL 자동 구성 장치를 도시한 도면이다.

본 발명의 NCL 자동 구성 장치는 기지국 장치(70) 내에 구성되거나 별도로 구성 가능하다.

본 발명의 NCL 자동 구성 장치는, 옥내용 기지국(11~15,21~23,31~33)과 같이 어느 곳에 기지국이 설치되는지를 모르는 상황(사용자가 직접 기지국을 설치할 수 있는 상황)에서 운영자의 부가적인 조작 없이 자동으로 NCL을 구성한다. 이는 궁극적으로 SON을 구현하는 것이다.

LTE망에서는 기지국 장치에 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(40)의 성능 측정 기능을 이용하여 네트워크를 자동으로 최적화함으로써 환경에 적응하는 과정이다. 이때 Self-configuration 및 Self-optimization 과정은 단말(40)들에 의해 지원받는다 즉 단말(40)은 시스템의 지시에 따라 네트워크에 대한 측정(measurements)과 보 고(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 교환함으로써 단말(40)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(40)을 통하여 이루어진다. 단말(40)은 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 인터페이스의 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 인접 기지국 간에 전력의 세기를 조절하는 작업을 한다. 또한 단말(40)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 발명의 NCL 자동 구성 장치는, 기존의 기지국 장치(70)와 부가적으로 스니퍼(sniffer)(71), 위치 측정부(72), 인접 셀 정보 수집기(73), 인접 셀 리스트(NCL) 생성기(74)로 이루어진다.

스니퍼(71)는 단말(40)의 일부 기능이 기지국 장치(70)에 구성된 장치로서, 인접 기지국의 무선신호를 수신하거나 인접 기지국의 방송 정보를 수신한다. 즉 스니퍼(71)가 수신하는 셀 탐색 정보는 예컨대 LTE의 경우 PCI당 Downlink reference signal의 RSSI(Received Signal Strength Indication)/SINR(Signal to Interference and Noise Ratio), WCDMA의 경우 PCI당 CPICH(Common Pilot Channel)의 RSSI/SINR, WiMAX의 경우 Preamble에 대한 RSSI/SINR이며, 공통으로 기지국 장 치(70)가 방송하는 NCL 정보가 해당된다. 스니퍼(71)에서 측정된 셀 탐색 정보(인접 셀의 Preamble ID/Physical cell ID/PN Offset, 이에 대한 RSSI/SINR, 인접 셀이 방송하고 있는 NCL 정보 등)는 인접 셀 정보 수집기(73)로 전달된다. 모든 기지국 장치(70)는 단말(40)이 자신의 영역에서 다른 기지국 영역으로 이동하는 고려하여(핸드오버) 자신 주변의 기지국이 어떤 것들이 있는지를 방송하게 되는데, 이 방송 정보가 NCL 정보이다. 예컨대, LTE의 경우 NCL을 Physical Cell ID로 구성한다. 만약 Physical Cell ID '0'을 사용하는 기지국이 그 주변 기지국들이 사용하는 Physical Cell ID가 '1~10'이라고 NCL을 통해 방송하면, 단말(40)은 Physical Cell ID '1~10'을 우선적으로 검색(셀 탐색)하게 된다. 또는 WiMAX의 경우에는 프리엠블(preamble) ID로 NCL을 구성하고, CDMA의 경우에는 PN Offset으로 NCL을 구성할 수 있다.

위치 측정부(72)는 인접 기지국과의 거리를 측정한다. 만약 GPS를 이용한다면 지도 정보를 이용하기 위하여 위/경도 정보만 측정하면 된다. 즉 위치 측정부(72)는 GPS를 이용하여 위/경도 정보를 측정하고, 기지국 장치(70) 혹은 기지국 장치(70)를 관리하는 서버(기지국 관리 서버)의 Map Data를 이용하여 기지국 간의 거리를 측정할 수 있다. Map Data에는 인접 기지국의 위치정보가 있어서, 위/경도 정보만 알면 이를 이용하여 기지국간의 거리를 측정할 수 있다. 위치 측정부(72)에서 측정된 인접 셀과의 거리정보(해당 기지국의 위치로부터 인접 셀 간의 거리정보)는 인접 셀 정보 수집기(73)로 전달된다.

다른 실시예에 있어서, 인접 셀 정보(셀 탐색 정보, 거리정보)를 얻기 위하 여 기지국 장치(70)가 단말(40)을 이용할 수도 있다. 일실시예에 있어서, 기지국 장치(70)가 동작 상태에서 단말(40)에게 인접 셀 정보를 측정하도록 명령하여 인접 셀 정보를 수집한다. 이때 인접 셀 정보의 일예로, 기지국 장치(70)가 단말(40)로 명령하여 인접 셀의 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset, 이에 대한 RSSI/SINR 등의 무선 측정 정보와 인접 셀이 방송하고 있는 NCL 정보, 위치 추적 기능이 있는 단말의 경우 인접 셀과의 거리정보를 측정하여 기지국 장치(70)로 보고한다. 기지국 장치(70)가 단말(40)에게 인접 셀 정보를 측정하도록 하여 인접 셀 정보를 수집하는 절차를 살펴보면, 기지국 장치(70)가 단말(40)에게 인접 셀을 검색하도록 명령하면, 단말(40)은 셀 탐색(cell searching)을 통하여 인접 셀을 탐색하고, 탐색된 인접 셀에 대하여 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset, 이에 대한 RSSI/SINR, 인접 셀이 방송하고 있는 NCL 정보, 인접 셀과의 거리정보 등을 기지국 장치(70)로 통보한다. 기지국 장치(70)는 단말(40)이 보고한 인접 셀 정보(셀 탐색 정보, 거리정보)를 인접 셀 정보 수집기(73)로 전달한다.

상기 인접 셀과의 거리정보는, 기지국 장치(70)에 장착된 GPS 등의 부가적인 장치를 사용하거나 기지국 장치(70)가 단말(40)에게 명령하여 자동으로 얻을 수 있지만, 컴퓨터나 기타 입력 장치를 통하여 사용자가 직접 집 주소 등을 수동으로 입력하여 주변 셀 간의 거리정보를 획득할 수도 있다.

인접 셀 정보 수집기(73)는 스니퍼(71) 및 위치 측정부(72)에서 측정한 인접 셀 정보(셀 탐색 정보, 거리정보)를 수집하거나, 기지국 장치(70)를 통해 단말(40)에서 측정한 인접 셀 정보(셀 탐색 정보, 거리정보)를 수집한다. 다른 실시예에 있 어서, 인접 셀 정보 수집기(73)는 거리정보만을 수집할 수도 있다. 거리정보만을 수집하는 경우에는, 기지국 관리 서버를 통하여 셀 탐색 정보를 획득할 수 있다. 즉 기지국의 위치를 알고 Map Data를 통해 인접 기지국의 위치를 알게 되면 해당하는 인접 기지국이 방송하고 있는 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset, NCL 정보를 알 수 있다. 이는 기지국 관리 서버의 데이터베이스에 저장되어 있는 정보이다.

인접 셀 정보 수집기(73)에서 수집된 인접 셀 정보는 인접 셀 리스트(NCL) 생성기(74)로 전달되고, NCL 생성기(74)는 인접 셀 정보 수집기(73)로부터 전달된 인접 셀 정보(셀 탐색 정보, 거리정보)를 바탕으로 적합한 인접 셀 리스트(NCL)를 생성한다. NCL 생성기(74)는 인접 셀의 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset에 기반하여 동작하며, 셀 탐색 정보의 무선 측정 정보를 이용하여 인접 셀의 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset의 가중치를 계산하고 인접 셀의 NCL 정보가 있는 경우에 인접 셀 NCL의 가중치까지 계산한다. 이때 무선 측정 정보가 없는 경우에는 모든 인접 셀의 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset에 대하여 동일한 가중치를 할당한다. NCL 생성기(74)는 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset별 가중치를 계산한 후, 가중치 합을 계산하고 평균 가중치 합을 계산하여 가중치가 높은 순서대로 기지국의 NCL에 포함시킨다. NCL 생성기(74)에서 만들어진 NCL은 기지국 장치(70)를 통해 단말(40)로 방송된다. NCL 구성 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

NCL 생성기(74)는 인접 기지국의 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset 및 그의 NCL 정보(인접 기지국이 방송하고 있는 Neighbor Cell List)를 획득한 후 다음과 같은 단계를 통하여 자신의 NCL을 형성한다.

(1단계) 인접 기지국의 가중치 결정

인접 기지국의 가중치는 다음의 (수학식1)과 같이 결정한다.

Cell_Weighting _i =

여기서 Cell_Weighting_i는 인접 셀 i의 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset의 가중치를 의미하고 M_i는 주변 셀 i로부터 측정된 값을 의미한다. 또한 ΣM_j는 j번째 인접 기지국의 SINR 혹은 측정된 거리에 의해 M_i가 계산되고 예컨대 총 3개의 인접 기지국이 검색되었다면 ΣM_j는 M0~M2까지의 합을 의미한다. 만약 SINR이 측정된 경우라면

이 사용되고 거리가 측정된 경우라면

가 된다. d_i는 해당 셀과 인접 셀과의 거리를 나타낸다.

위에서 살펴본 바와 같이, 인접 기지국의 가중치를 결정함에 있어서, 무선 측정 정보(RSSI/SINR) 혹은 거리정보가 선택적으로 사용됨을 알 수 있다. 따라서 인접 셀 정보 수집기(73)에서는 기지국 장치(70), 스니퍼(71), 위치 측정부(72) 중 적어도 하나로부터 셀 탐색 정보 또는/및 거리정보를 수집한다.

(2단계) 인접 기지국 NCL의 가중치 결정

측정된 인접 기지국의 NCL에 대한 가중치는 다음의 (수학식2)와 같이 결정한다.

NCL_Weighting_i= α_i× Cell_Weighting_i

여기서 α_i는 상기 (1단계)에서 계산된 Cell_Weighting_i와 NCL_Weighting_i과의 비율(즉 검출된 셀의 가중치와 검출된 셀의 NCL 가중치의 비율)을 나타내며 0~1의 값을 갖는다. 특히 α_i=0인 경우는 인접 기지국의 NCL을 사용하지 않는 경우이다.

(3단계) Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset별 가중치 합 계산

상기 (1단계) 및 (2단계)에서 계산된 각 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset에 대하여 가중치 합(Weight_Sum)을 계산한다.

(4단계) 평균 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset 가중치 계산

상기 (3단계)에서 계산한 Weight_Sum에 대하여 다음의 (수학식3)을 이용하여 평균 가중치 합을 계산한다. 이 과정은 자가 생성된 NCL을 반복적으로 수행한 결과를 통하여 필터를 사용하여 NCL을 최적화하는 것이다.

AvgWeight_Sum(i) = (1-β)×AvgWeight_Sum(i-1) + β×Weight_Sum(i)

여기서 β는 평균 가중치 합을 계산하는 수식의 필터 계수(즉 가중치 합의 평균을 구하기 위한 파라미터)이고, AvgWeight_Sum(0)은 처음 구해진 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset 가중치의 합(Weight_Sum)으로 설정되고 AvgWeight_Sum(1), AvgWeight_Sum(2), …, AvgWeight_Sum(i)는 기지국 운용 중 새롭게 생성한 평균 가중치의 합(Weight_Sum)이다. 기지국 장치(70)는 Weight_Sum(i)를 통하여 평균적인 AvgWeight_Sum을 구한 후 가중치가 높은 순으로 NCL에 등록시킨다.

상기 과정은 intra-frequency NCL 그리고 inter-frequency NCL, inter-RAT NCL 생성에 사용될 수 있다.

NCL 생성에 대한 일 예로서 상기 (1단계)에서 측정된 기지국의 Physical cell ID가 0 그리고 5, 10이고 그에 해당하는 M_i가 25, 15, 10인 경우 Cell_Weighting₀=50, Cell_Weighting₅=30, Cell_Weighting₁₀=20이다. α₀=α₅=α₁₀=0.5라 하면 도 3a와 같이 가중치의 합을 계산할 수 있다. 이후 기지국 장치(70)는 가중치 합이 높은 순서대로 자신의 NCL로 등록하고 방송한다. 본 예에서는 Physical cell ID=0의 가중치가 75로 가장 높고 다음으로는 Physical cell ID=5번의 순으로 결정되었다. 도 3b에서는 인접 셀을 7개로 가정하여 도시하였다. 예시에서와 같이 본 발명에 의하면 인접 기지국을 NCL로 설정하는 것을 알 수 있다.

본 발명에서는 다음과 같은 모의실험 환경을 구성하였다.

NumOfCells = 57, NCL Length = 18, ISD = 1732m, Shadowing standard deviation = 8dB, Noise Figure = 9dB, Noise Density = -174dBm/Hz, Wall loss = 20dB

i번째 셀에 대한 SINR_i은 다음의 (수학식4)와 같이 구할 수 있다.

여기서 RxPower_i는 i번째 셀에 대한 수신 전력이고 N은 백색 잡음, LoadFactor는 인접 셀의 로딩 정도(간섭 정도)를 나타내는 값이다. 즉 LoadFactor는 인접 셀로부터 겪는 간섭(Interference)의 양을 의미하며, '0'이면 인접 셀로부터 간섭이 전혀 없는 경우이고 '1'이면 인접 셀의 하향링크 무선자원이 모두 사용되어 간섭이 심한 경우이다.

이와 같은 환경에서 추가적으로 임의의 위치에 셀을 추가하여 인접 셀의 SINR을 측정하고 인접 셀의 NCL을 획득하여 추가된 셀의 NCL을 생성하고 핸드오버 성능을 측정하였다. 도 4의 'NCL outage'는 추가된 셀의 단말(40)이 기존의 셀로 핸드오버하는 경우 추가된 셀로부터 NCL을 제공받는데, 제공받은 NCL의 셀로 핸드오버하지 못하는 경우를 의미한다. 즉 단말(40)이 다른 셀로 핸드오버하는 경우 기지국 장치(70)로부터 제공된 NCL로 핸드오버하지 못하는 경우를 의미한다. 예를 들어 추가된 셀의 NCL이 0, 1, 2, 5, 7, 8, 10인데 단말(40)이 핸드오버를 위하여 측정한 셀이 3, 4, 18인 경우 'NCL outage'에 해당한다. 본 발명의 효과를 알아 보기 위하여 다음과 같은 두 가지 방법에 대하여 모의 실험하였다.

- 방법1(최적 방법): 새로 설치되는 셀의 주변 셀 2tier까지 포함하도록 NCL 을 설정

- 방법2(비교 방법): 새로 설치되는 셀이 수신할 수 있는 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset만을 NCL로 설정(도 3a에서는 0과 5, 10으로 NCL이 설정)

- 방법3(본 발명): 새로 설치되는 셀이 수신할 수 있는 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset과 인접 셀의 NCL을 이용하여 본 발명의 1단계~4단계에 의해 생성된 NCL(도 3a에서는 0과 5, 10뿐만 아니라 그의 NCL도 가중치에 따라 NCL로 설정)

방법1은 주변 셀을 2tier까지 포함하므로 최적의 방법이라 할 수 있다. 방법2는 본 발명의 특별한 경우로 α_i=0인 경우를 의미한다. 여기서 α_i=0이라는 것은 인접 셀의 NCL을 사용하지 않는 경우이다. 방법3은 본 발명이 지향하는 방법으로서 인접 셀을 검색하고 그 셀의 Preamble ID/Physical Cell ID/PN Offset뿐만 아니라 인접 셀의 NCL 정보도 이용하여 새로 설치되는 셀의 NCL을 설정하는 방법이다. 세 가지 방법에 대한 성능의 비교는 도 4와 같다. 방법1의 경우 NCL outage 성능은 0.1%를 넘지 않고 방법2는 2%에 근접한다. 본 발명의 방법으로 NCL을 생성하였을 경우에는 최적 방법인 방법1과 유사한 성능 곡선이 나온다.

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 것 이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

도 1은 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 이동통신망의 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 NCL 자동 구성 장치를 도시한 도면.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따라 NCL 구성을 위한 주변 기지국 가중치 설정 및 계산 과정을 도시한 도면.

도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 구성된 기지국의 NCL을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 구성된 NCL의 성능을 비교한 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

70: 기지국 장치 71: 스니퍼(Sniffer)

72: 위치 측정부 73: 인접 셀 정보 수집기

74: 인접 셀 리스트(NCL) 생성기

Claims

인접 셀 리스트 구성 장치로서,

'단말이 주변 셀로 핸드오버할 경우 필요한 셀 탐색 정보' 또는 '해당 기지국의 위치로부터 인접 셀 간의 거리정보' 중 적어도 하나의 인접 셀 정보를 수집하기 위한 인접 셀 정보 수집수단; 및

상기 적어도 하나의 인접 셀 정보에 기초하여 인접 기지국들의 가중치를 계산하고 가중치 합을 계산하여 가중치가 높은 기지국들로 인접 셀 리스트(NCL)를 구성하기 위한 NCL 생성수단을 포함하되,

상기 NCL 생성수단은, 인접 셀의 Preamble ID 또는 Physical Cell ID 또는 PN Offset에 기반하여 동작하며, 상기 셀 탐색 정보의 무선 측정 정보를 이용하여 인접 셀의 Preamble ID 또는 Physical Cell ID 또는 PN Offset의 가중치를 계산하고 인접 셀의 NCL 정보가 있는 경우에 인접 셀 NCL의 가중치를 계산하되, 상기 셀 탐색 정보의 무선 측정 정보가 없는 경우에는 모든 인접 셀의 Preamble ID 또는 Physical Cell ID 또는 PN Offset에 대하여 동일한 가중치를 할당하는, 인접 셀 리스트 자동 구성 장치.
제1항에 있어서,

상기 셀 탐색 정보는, 인접 셀의 Preamble ID 또는 Physical cell ID 또는 PN Offset, 각각에 대한 전파 수신 강도(RSSI) 또는 신호대잡음비(SINR)의 무선 측정 정보, 인접 셀이 방송하고 있는 인접 셀 리스트(NCL) 정보를 포함하는 인접 셀 리스트 자동 구성 장치.
제1항에 있어서,

상기 인접 셀 간의 거리정보는, GPS를 이용하여 위/경도 정보를 구하고 기지국 관리 서버의 맵 데이터를 바탕으로 측정된 값인, 인접 셀 리스트 자동 구성 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

인접 기지국과의 거리를 측정하여 상기 거리정보를 제공하는 위치 측정부; 및

인접 기지국의 신호를 수신하여 상기 셀 탐색 정보를 제공하는 스니퍼(Sniffer)를 더 포함하는 인접 셀 리스트 자동 구성 장치.
제2항에 있어서,

상기 적어도 하나의 인접 셀 정보는, 단말에게 인접 셀을 탐색하도록 명령하여 상기 단말에서 측정하여 통보한 값인, 인접 셀 리스트 자동 구성 장치.
제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 인접 셀 리스트(NCL)는,

주변 셀이 동일한 주파수로 이루어진 intra-frequency NCL, 주변 셀이 다른 주파수로 이루어진 inter-frequency NCL, 주변 셀이 다른 통신 규격인 inter-RAT NCL 중 어느 하나인, 인접 셀 리스트 자동 구성 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 NCL 생성수단은, Preamble ID 또는 Physical Cell ID 또는 PN Offset별 가중치를 계산한 후, 가중치 합을 계산하고 평균 가중치 합을 계산하여 가중치가 높은 순서대로 기지국의 NCL에 포함시키는, 인접 셀 리스트 자동 구성 장치.
제8항에 있어서,

상기 인접 셀 리스트(NCL)의 Preamble ID 또는 Physical Cell ID 또는 PN Offset은, 중복되지 않게 설정되는, 인접 셀 리스트 자동 구성 장치.
제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항의 장치를 구비하는 기지국 장치.
이동통신 시스템으로서,

제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항의 인접 셀 리스트 자동 구성 장치를 포함하고, 단말의 인접 셀 탐색을 위해 상기 인접 셀 리스트 자동 구성 장치에서 구성된 NCL을 기지국 장치를 통해 방송하는, 이동통신 시스템.
인접 셀 리스트 구성 방법으로서,

a) '단말이 주변 셀로 핸드오버할 경우 필요한 셀 탐색 정보' 또는 '해당 기지국의 위치로부터 인접 셀 간의 거리정보' 중 적어도 하나의 인접 셀 정보를 수집하는 단계; 및

b) 상기 적어도 하나의 인접 셀 정보에 기초하여 인접 기지국들의 가중치를 계산하고 가중치 합을 계산하여 가중치가 높은 기지국들로 인접 셀 리스트(NCL)를 구성하는 단계를 포함하되,

상기 b) 단계는,

인접 기지국의 가중치를 결정하는 단계;

인접 기지국의 NCL 가중치를 결정하는 단계;

가중치 합을 계산하는 단계;

상기 가중치 합에 대하여 평균 가중치를 계산하는 단계; 및

상기 평균 가중치가 높은 순으로 NCL에 등록시키는 단계를 포함하는 인접 셀 리스트 자동 구성 방법.
제12항에 있어서,

상기 셀 탐색 정보는, 인접 셀의 Preamble ID 또는 Physical cell ID 또는 PN Offset, 각각에 대한 전파 수신 강도(RSSI) 또는 신호대잡음비(SINR)의 무선 측정 정보, 인접 셀이 방송하고 있는 인접 셀 리스트(NCL) 정보를 포함하며,

상기 인접 셀 간의 거리정보는, GPS를 이용하여 위/경도 정보를 구하고 기지국 관리 서버의 맵 데이터를 바탕으로 측정된 값인, 인접 셀 리스트 자동 구성 방법.
제13항에 있어서,

상기 거리정보는 위치 측정부에서 인접 기지국과의 거리를 측정하여 제공하며, 상기 셀 탐색 정보는 스니퍼(Sniffer)에서 인접 기지국의 신호를 수신하여 제공하는, 인접 셀 리스트 자동 구성 방법.
제13항에 있어서,

상기 적어도 하나의 인접 셀 정보는, 단말에게 인접 셀을 탐색하도록 명령하여 상기 단말에서 측정하여 통보한 값인, 인접 셀 리스트 자동 구성 방법.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 인접 셀 리스트(NCL)는,

주변 셀이 동일한 주파수로 이루어진 intra-frequency NCL, 주변 셀이 다른 주파수로 이루어진 inter-frequency NCL, 주변 셀이 다른 통신 규격인 inter-RAT NCL 중 어느 하나인, 인접 셀 리스트 자동 구성 방법.
삭제