KR20110092950A - Addaptive topology operation system and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 적응형 토폴로지 운영 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멀티홉 셀룰러 네트워크 환경에서 트래픽 밀도에 따라 토폴로지를 변형적으로 운영함으로써 기지국과 멀티홉 중계기가 소비하는 에너지를 절감할 수 있는 적응형 토폴로지 운영 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an adaptive topology operating system and method thereof, and more particularly, by varying the topology according to traffic density in a multi-hop cellular network environment, energy consumption of the base station and the multi-hop repeater can be reduced. An adaptive topology operating system and method are provided.
일반적으로 셀룰러 멀티홉 네트워크는 전형적인 셀룰러 시스템의 외곽지역에서 낮아지는 전송률을 향상시키기 위해 중계를 배치하여 시스템 용량을 향상시키거나, 트래픽 밀도가 낮은 지역에서 기지국의 여유자원을 활용하기 위해 중계기를 배치하여 기지국의 커버리지를 확장하는 기술을 의미한다.In general, cellular multi-hop networks have relays to improve system capacity by improving relaying rates in the outlying areas of typical cellular systems, or by deploying repeaters to take advantage of the base station's spare resources in low-traffic areas. Means a technology for extending the coverage of the base station.
일반적으로 종래의 셀룰러 멀티홉 네트워크에서 에너지 절감을 위한 연구는 이동 통신 단말의 배터리 소모를 감소하는 측면에서 진행되고 있지만, 상기 이동 통신 단말이 사용하는 에너지 소비량은 전체 네트워크에서 사용되는 에너지 소비량의 1% 정도에 불과하므로 에너지 절감에는 한계가 있는 문제가 있었다.In general, research for energy saving in a conventional cellular multi-hop network has been conducted in terms of reducing battery consumption of a mobile communication terminal. However, the energy consumption of the mobile communication terminal is 1% of the energy consumption of the entire network. There is a limit to energy saving because it is only a degree.
또한, 전체 에너지 소비량의 99%는 기지국, 중계기를 통한 스위칭, 전송 등에 의해 의해 소비되므로 네트워크 장비들의 효율적인 에너지 절약 기술이 절실하게 필요한 실정이다.In addition, since 99% of the total energy consumption is consumed by switching and transmitting through a base station and a repeater, efficient energy saving technology of network equipments is urgently needed.
최근 상기와 같은 네트워크 장비들의 효율적인 에너지 절약을 위해 트래픽 밀도에 따라 일부 기지국의 전원을 차단하고 나머지 기지국의 커버리지를 확장하여 네트워크 서비스를 제공함으로써 기지국의 에너지 소비를 절감하는 기술이 도입되고 있으나, 멀티홉 셀룰러 시스템을 이용한 에너지 절약에 대한 연구는 아직 구체적으로 진행되고 있지 않은 실정이다.
Recently, a technology for reducing energy consumption of a base station by introducing a network service by cutting off power of some base stations and extending coverage of the remaining base stations according to traffic density for efficient energy saving of the network equipments has been introduced. Research on energy saving using cellular systems has not been carried out yet.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 트래픽 밀도의 변동이 심한 지역이나 트래픽 밀도가 높지 않은 지역에서 트래픽 밀도에 따라 기지국과 중계기의 토폴로지를 변경하여 운영함으로써 네트워크 운영에 필요한 에너지를 효율적으로 절감할 수 있는 적응형 토폴로지 운영 시스템을 제공하는 데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to change the topology of the base station and the repeater according to the traffic density in an area where the traffic density fluctuates or the traffic density is not high, thereby requiring energy to operate the network. It is to provide an adaptive topology operating system that can effectively reduce the cost.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 적응형 토폴로지 운영 시스템은 셀룰러 멀티홉 네트워크 시스템에 적용되는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 시스템으로서, 기지국으로부터 전송된 트래픽 밀도를 기준으로 적용될 적어도 2개의 멀티홉 토폴리지를 설정 관리하고, 상기 트래픽 밀도에 따라 멀티홉 토폴로지 변형 여부를 결정하고, 상기 결정된 토폴로지에 따라 기지국을 제어하는 기지국 제어기와 상기 기지국 제어기로부터 전송된 멀티홉 토폴로지에 따라 동작하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the adaptive topology operating system according to the present invention is an adaptive multihop topology operating system applied to a cellular multihop network system, and includes at least two multihops to be applied based on traffic density transmitted from a base station. A base station controller for setting and managing a topology, determining whether to modify a multi-hop topology according to the traffic density, and controlling a base station according to the determined topology, and a base station operating according to the multi-hop topology transmitted from the base station controller. It is characterized by.
상기 기지국 제어기는 상기 기지국으로부터 전송된 전송률 정보로부터 트래픽 밀도(ρ)를 측정하는 트래픽 측정부와 상기 트래픽 밀도(ρ)가 경계값(ρT) 이상인 경우에 적용될 2홉 토폴로지와 상기 경계값(ρT) 이하인 경우에 적용될 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 설정 관리하는 토폴로지 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The base station controller is a traffic measurement unit for measuring a traffic density (ρ) from the transmission rate information transmitted from the base station, and a two-hop topology and the boundary value (ρ) to be applied when the traffic density (ρ) is greater than or equal to the threshold value (ρ T ). T ) is characterized in that it comprises a topology management unit for setting and managing a mixed one-hop and three-hop topology to be applied to the case below.
여기서, 상기 토폴로지 관리부는 상기 트래픽 밀도(ρ)가 상기 경계값(ρT) 이하인 경우 적용될 1홉과 3홉 토폴로지를 상기 2홉 토폴로지로 운영되는 기지국 중 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 미리 구분하여 설정하되, 1홉으로 동작할 기지국이 제어하는 중계기 중 3홉으로 동작할 기지국 들에게 제어권을 넘겨야할 중계기 정보를 미리 설정하여 저장 관리하는 것을 특징으로 한다.Here, the topology management unit pre-selects a base station that will operate one hop or three hop topologies to be applied as one or three hops to be applied when the traffic density ρ is equal to or less than the threshold value ρ T. Although it is set separately, the repeater information to be transferred to the control station to the base station to operate in three hops of the repeater controlled by the base station to operate in one hop, characterized in that to set and store in advance.
그리고 상기 토폴로지 관리부는 상기 트래픽 밀도(ρ)가 상기 경계값(ρT) 이하인 경우 적용될 1홉과 3홉 토폴로지 설정시 개별 기지국의 트래픽 밀도에 따라 실시간으로 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 설정하되, 상기 개별 기지국의 트래픽 밀도 정보와 개별 기지국으로부터 기지국의 트래픽 상태에 따른 토폴로지 변경 가능 여부 및 변경 가능시 다른 기지국으로 넘겨줄 수 있는 중계기 정보(제어권을 넘기려는 중계기의 수, 상기 중계기의 ID, 상기 중계기의 상향링크 및 하향링크 전송률, 상기 중계기의 상향링크 및 하향링크 서비스 단말 수 정보 포함)를 고려하여 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 설정하는 것을 특징으로 한다.The topology manager sets a base station to operate in one hop or three hops in real time according to the traffic density of individual base stations when setting the one-hop and three-hop topology to be applied when the traffic density ρ is less than or equal to the threshold ρ T. However, the traffic density information of the individual base station and whether the topology can be changed from the individual base station according to the traffic state of the base station, and relay information that can be passed to another base station when the change is possible (the number of repeaters to pass the control right, the ID of the repeater, In consideration of the uplink and downlink transmission rate of the repeater, uplink and downlink service terminal number information of the repeater) is characterized in that the base station to operate in one hop or three hops.
또한, 상기 기지국은 기지국 ID, 현재 동작 중인 기지국 토폴로지 형태, 현재 토폴로지 형태에서 상향링크 전송률과 하향링크 전송률 정보를 상기 기지국 제어기로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the base station transmits the uplink and downlink rate information in the base station ID, the currently operating base station topology form, the current topology form to the base station controller.
한편, 본 발명에 따른 적응형 토폴로지 운영 방법은 셀룰러 멀티홉 네트워크 시스템에 적용되는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 방법으로서, (a) 기지국으로부터 전송된 트래픽 밀도(ρ)를 기준으로 적용될 적어도 2개의 멀티홉 토폴리지를 설정 관리하고, 상기 트래픽 밀도에 따라 멀티홉 토폴로지 변형 여부를 결정하는 단계와 (b) 상기 기지국 제어기로부터 결정된 멀티홉 토폴로지에 따라 기지국이 토폴로지를 구성하여 운영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the adaptive topology operating method according to the present invention is an adaptive multi-hop topology operating method applied to a cellular multi-hop network system. (A) At least two multi-hops to be applied based on the traffic density ρ transmitted from a base station. Setting and managing a topology, and determining whether to modify a multi-hop topology according to the traffic density; and (b) configuring and operating a topology according to the multi-hop topology determined from the base station controller. do.
상기 (a) 단계는 기지국 제어기의 토폴로지 관리부가 트래픽 밀도(ρ)가 설정된 경계값(ρT)이상인 경우에 적용될 2홉 토폴로지를 설정하는 단계와 상기 경계값(ρT) 이하인 경우에 적용될 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In step (a), the topology management unit of the base station controller sets a two-hop topology to be applied when the traffic density ρ is greater than or equal to the set boundary value ρ T and one hop to be applied when the topology value is less than or equal to the boundary value ρ T. And a three-hop mixed topology.
그리고 상기 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 설정하는 단계는 상기 2홉 토폴로지로 운영되는 기지국 중 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 미리 구분하여 설정하되, 1홉으로 동작할 기지국이 제어하는 중계기 중 3홉으로 동작할 기지국 들에게 제어권을 넘겨야할 중계기 정보를 미리 설정하여 저장 관리하는 것을 특징으로 한다.The step of setting the mixed 1-hop and 3-hop topology may be performed by pre-dividing a base station to operate as one or three hops among the base stations operated in the two-hop topology, and among the repeaters controlled by the base station to operate in one hop. It stores and manages in advance the repeater information to be transferred to the base station to operate in three hops.
또한, 상기 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 설정하는 단계는 개별 기지국의 트래픽 밀도에 따라 실시간으로 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 설정하되, 상기 개별 기지국의 트래픽 밀도 정보와 개별 기지국으로부터 기지국의 트래픽 상태에 따른 토폴로지 변경 가능 여부 및 변경 가능시 다른 기지국으로 넘겨줄 수 있는 중계기 정보(제어권을 넘기려는 중계기의 수, 상기 중계기의 ID, 상기 중계기의 상향링크 및 하향링크 전송률, 상기 중계기의 상향링크 및 하향링크 서비스 단말 수 정보 포함)를 고려하여 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 설정하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the step of setting the mixed mix of 1 hop and 3 hop is to set the base station to operate in one hop or three hops in real time according to the traffic density of the individual base station, the traffic density information of the individual base station and the Repeatability information depending on traffic conditions and repeater information that can be passed to another base station if possible (number of repeaters to pass control right, ID of the repeater, uplink and downlink transmission rate of the repeater, uplink of the repeater) And a base station to operate in one hop or three hops in consideration of downlink service terminal number information).
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 셀룰러 멀티홉 네트워크 환경에서 네트워크의 토폴로지를 적응적으로 변형함으로써 네트워크 운영에 필요한 에너지 소비량을 절감할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.As described above, the present invention has an excellent effect of reducing the energy consumption required for network operation by adaptively modifying the topology of the network in a cellular multi-hop network environment.
또한, 기지국의 일부 기능에 문제가 발생하여 동작하지 못할 경우 이웃한 기지국들이 커버리지를 확장하여 운영함으로써 서비스의 지속성을 유지할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.In addition, when some functions of the base station fail to operate due to the problem that the neighboring base station is extended to operate the coverage has an excellent effect that can maintain the service continuity.
도 1은 2홉 토폴로지와 3홉 토폴로지 기본 구조를 도시한 것이다.
도 2는 2홉 토폴로지와 3홉 토폴로지의 하향링크 MAC 서브프레임 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적응형 토폴로지 운영 시스템을 개략적으로 도시한 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티홉 토폴로지를 도시한 것으로, 도 4a는 트래픽 밀도가 높은 경우 적용될 2홉 토폴로지를 도시한 것이고, 도 4b는 트래픽 밀도가 낮은 경우 적용될 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 1홉과 3홉 혼용 토폴로지 변경 방법을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토폴로지 운영방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.1 illustrates the basic structure of a two-hop topology and a three-hop topology.
2 shows a downlink MAC subframe structure of a two-hop topology and a three-hop topology.
3 is a system configuration diagram schematically showing an adaptive topology operating system according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a multi-hop topology according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4a shows a two-hop topology to be applied when the traffic density is high, Figure 4b is a hop and three hops to be applied when the traffic density is low A mixed topology is shown.
5 is an exemplary diagram illustrating a method of changing a mixed one-hop and three-hop topology according to the present invention.
6 is a flowchart schematically illustrating a method for operating a topology according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
먼저, 2홉 토폴로지와 3홉 토롤로지의 기본 구조에 대해 개략적으로 살펴보기로 한다.First, the basic structure of the two-hop topology and the three-hop topology will be outlined.
도 1은 2홉 토폴로지와 3홉 토폴로지 기본 구조를 도시한 것이다.1 illustrates the basic structure of a two-hop topology and a three-hop topology.
도 1을 참조하면, 2홉 토폴로지는 하나의 기지국(20) 주변에 6개의 중계기(310)가 1-tier로 배치되는 구조를 가지며, 3홉 토폴로지는 하나의 기지국 주변에 6개와 12개의 중계기가 각각 제 1-tier(310)와 제 2-tier(320)로 배치되는 구조이다.Referring to FIG. 1, a two-hop topology has a structure in which six
상기 도 2에서 점선으로 구성된 육각형은 전형적인 셀룰러 시스템에서 기지국 커버리지를 나타내며, 실선으로 구성된 원은 멀티홉 시스템에서 기지국과 중계기의 커버리지를 나타낸다.In FIG. 2, a hexagon formed by a dotted line represents base station coverage in a typical cellular system, and a circle formed by solid lines represents coverage of a base station and a repeater in a multihop system.
도 2는 2홉 토폴로지와 3홉 토폴로지의 하향링크 MAC 서브프레임 구조를 도시한 것이다.2 shows a downlink MAC subframe structure of a two-hop topology and a three-hop topology.
도 2를 참조하면 하향링크 서브프레임은 접근영역(Access Zone)과 중계영역(Relay Zone)으로 나누어 지는데, 접근영역에서는 기지국 또는 중계기가 자신의 커버리지에 위한 단말에세 서비스를 제공하고, 중계영역에서는 기지국 또는 중계기가 자신의 자손 중계기에게 데이터를 중계한다.Referring to FIG. 2, a downlink subframe is divided into an access zone and a relay zone. In the access zone, a base station or a repeater provides a service to a terminal for its coverage, and in a relay zone, The base station or repeater relays data to its descendant repeater.
2홉 토폴로지의 MAC 프레임 구조의 중계영역은 제 1 tier 중계기에서 데이터를 중계할 때 이용되지만, 3홉 토폴로지의 MAC 프레임 구조에서는 기지국이 제 1 tier 중계기에서 데이터를 중계하면 제 1 tier 중계기가 수신한 데이터의 일부를 제 2 tier 중계기로 동일한 프레임에 중계하는 싱글 프레임 구조를 갖는다.The relay area of the MAC frame structure of the two-hop topology is used when relaying data from the first tier repeater. However, in the MAC frame structure of the three-hop topology, when the base station relays data from the first tier relay, the first tier repeater receives the data. It has a single frame structure in which a part of data is relayed to the same frame by a second tier repeater.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적응형 토폴로지 운영 시스템을 개략적으로 도시한 시스템 구성도이다.3 is a system configuration diagram schematically showing an adaptive topology operating system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 적응형 토폴로지 운영 시스템은 기본적으로 멀티홉 셀룰러 네트워크의 구성요소인 백본과 연결된 기지국 제어기(10), 기지국(20), 중계기(30), 이동 단말을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the adaptive topology operating system according to the present invention basically includes a
본 발명은 기지국의 트래픽 밀도를 분석하여 트래픽 밀도가 높은 경우와 낮은 경우 서로 다른 토폴로지를 운영함으로써 에너지를 절감하는 것을 특징으로 한다. 특히, 기지국은 중계기와 비교해 전력 증폭기, 트랜시버, 파워 서플라이, 쿨링팬 등의 구성요소들이 소비하는 에너지 소비량이 많기 때문에 기지국보다 중계기의 데이터 전송량을 증가시키는 방법으로 네트워크 토폴로지를 운영하는 에너지 소비량을 절감시키는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by saving energy by operating a different topology when the traffic density is high and low by analyzing the traffic density of the base station. In particular, since the base station consumes more energy than components such as power amplifiers, transceivers, power supplies, and fans, the base station reduces the energy consumption of operating the network topology by increasing the data transmission rate of the repeater rather than the base station. It is characterized by.
이를 위해, 상기 기지국 제어기는 관할 기지국들로부터 트래픽 정보를 주기적으로 전송받아 트래픽 밀도를 산출하고, 상기 트래픽 밀도에 따른 적어도 2개의 멀티홉 토폴로지를 설정 관리한다.To this end, the base station controller periodically receives the traffic information from the base stations to calculate the traffic density, and configures and manages at least two multi-hop topologies according to the traffic density.
즉, 기지국의 상향링크와 하향링크에 대한 트래픽 밀도가 감소하여 일정한 경계값 이하로 낮아지거나, 트래픽 밀도가 증가하여 일정한 경계값 이상으로 높아지면 기지국과 기지국 제어기가 서로 정보를 교환하여 네트워크 토폴로지를 변경한다.That is, if the traffic density of the uplink and downlink of the base station decreases and falls below a certain threshold, or if the traffic density increases and rises above a certain threshold, the base station and the base station controller exchange information with each other to change the network topology. do.
상기와 같은 특징을 위해 상기 기지국 제어기는 상기 기지국으로부터 전송된 전송률 정보로부터 트래픽 밀도(ρ)를 측정하는 트래픽 측정부(120)와 상기 트래픽 밀도(ρ)가 경계값(ρT) 이상인 경우에 적용될 2홉 토폴로지와 상기 경계값(ρT) 이하인 경우에 적용될 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 설정 관리하는 토폴로지 관리부(110)를 포함하여 구성될 수 있다.For the above characteristics, the base station controller is applied when the
본 실시예에서는 트래픽 밀도가 높은 경우 2홉 토폴로지가 적용되고, 트래픽 밀도가 낮은 경우 1홉과 3홉 혼용 토폴로지가 적용되는 경우에 대해서만 설명하지만 이외에도 다양한 토폴로지가 설정될 수 있음은 자명한 것이다.In the present embodiment, the two-hop topology is applied when the traffic density is high, and the one-hop and three-hop hybrid topology is applied when the traffic density is low, but it is obvious that various topologies may be set.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티홉 토폴로지를 도시한 것으로, 도 4a는 트래픽 밀도가 높은 경우 적용될 2홉 토폴로지를 도시한 것이고, 도 4b는 트래픽 밀도가 낮은 경우 적용될 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 도시한 것이다.Figure 4 shows a multi-hop topology according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4a shows a two-hop topology to be applied when the traffic density is high, Figure 4b is a hop and three hops to be applied when the traffic density is low A mixed topology is shown.
기지국 제어기(10)는 기지국에 적용될 토폴로지를 설정 관리하고, 트래픽 밀도의 설정된 경계값(ρT)을 기준으로 적용될 토폴로지를 결정한다.The base station controller 10 sets and manages the topology to be applied to the base station and determines the topology to be applied based on the threshold ρ T of the traffic density.
여기서, 상기 경계값(ρT)은 기지국 제어기가 관할하는 기지국으로부터 전송된 상향링크와 하향링크의 전송률에 따라 결정될 수 있으며, 기지국(20) 및 중계기(30)의 수, 서비스를 제공받는 단말의 수, 네트워크의 규모에 따라 임의적으로 설정될 수 있다.Here, the threshold value ρ T may be determined according to transmission rates of uplink and downlink transmitted from a base station controlled by a base station controller, the number of the
예를 들어, 기지국(20)으로부터 전송된 최대 전송률과 최소 전송률의 평균 값을 경계값(ρT)으로 설정할 수 있으며, 최대 전송률이 0.94 Mbps/km2이고, 최소 전송률이 0.1 Mbps/km2인 경우 평균 값인 0.52 Mbps/km2을 경계값으로 설정할 수 있다.For example, the average value of the maximum data rate and the minimum data rate transmitted from the
상기 기지국 제어기(10)는 기지국으로부터 기지국 ID, 현재 동작 중인 기지국 토폴로지 형태, 현재 토폴로지에서 상향링크 및 하향링크 전송률 정보를 전송받아 트래픽 밀도를 실시간 체크하여 관리한다.The
상기 기지국 제어기의 트래픽 측정부(120)의 측정결과 트래픽 밀도(ρ)가 경계값(ρT) 이상인 경우에는 토폴로지 관리부(110)가 모든 기지국이 도 4a와 같이 2홉 토폴로지로 운영되도록 제어한다.When the traffic density ρ is greater than or equal to the threshold value ρ T as a result of the measurement by the
이때, 기지국 제어기(10)는 기지국(20)으로 데이터와 함께 2홉 토폴로지 운영을 위한 식별코드를 전송하여 네트워크 내의 모든 기지국이 2홉 토폴로지로 운영하도록 제어한다. 여기서, 상기 기지국은 2홉 토폴로지로 운영될 때 제어권에 포함되는 중계기 정보(중계기 ID, 포함된 중계기 수 포함)를 저장 관리하고, 상기 중계기로부터 중계기 ID, 중계기의 상향링크 및 하향링크 전송률, 중계기의 상향링크 및 하향링크 서비스 단말 수 등의 정보를 전송받아 관리한다.At this time, the
한편, 상기 기지국 제어기의 트래픽 측정부(120)의 측정결과 트래픽 밀도(ρ)가 경계값(ρT) 이하인 경우에는 토폴로지 관리부(110)가 1홉과 3홉 혼용 토폴로지로 변경하고, 2홉 토폴로지로 운영 중이던 기지국 중 일부를 1홉 토폴로지로 운영하도록 제어하고, 나머지 기지국이 3홉 토폴로지로 운영하도록 제어한다. 상기 1홉 토폴로지로 운영되는 기지국은 3홉 토폴로지로 운영되는 기지국 보다 많아야 하고, 1홉 토폴로지 기지국과 3홉 토폴로지 기지국의 비율은 6 : 4 이상인 것이 좋으며, 2 : 1 인 것이 바람직하다. On the other hand, when the traffic density (ρ) is less than the threshold value (ρ T ) as a result of the measurement by the
여기서, 1홉(싱글 홉) 토폴로지로 운영되는 기지국은 중계기와 동일하게 동작하므로 에너지 소비를 절감할 수 있으며, 3홉 토폴로지로 동작하는 기지국은 중계기의 중계용량 증가로 에너지 소비가 증가하지만, 전체적으로 1홉 토폴로지로 운영되는 기지국의 수가 3홉 토폴로지로 운영되는 기지국 수보다 많기 때문에 전체적인 네트워크의 에너지 소비량은 감소한다. Here, a base station operated in a 1 hop (single hop) topology operates in the same way as a repeater, thereby reducing energy consumption. A base station operating in a 3 hop topology increases energy consumption due to increased relay capacity, but overall 1 Since the number of base stations operating in the hop topology is greater than the number of base stations operating in the three-hop topology, the overall network energy consumption is reduced.
상기 1홉과 3홉 혼용 토폴로지 운영과 관련 네트워크 내에서 1홉 토폴로지로 운영할 기지국과 3홉 토폴로지로 운영할 기지국이 미리 설정되어 관리될 수 있으며, 토폴로지 변경시 각 기지국의 트래픽 밀도를 측정하여 실시간 결정될 수 있다.The base station to be operated as a 1-hop topology and the base station to be operated as a 3 hop topology can be preset and managed in the mixed 1-hop and 3-hop topology operation, and the traffic density of each base station is measured in real time when the topology is changed. Can be determined.
먼저, 1홉 토폴로지로 운영할 기지국과 3홉 토폴로지로 운영할 기지국이 미리 설정된 경우 각 기지국은 1홉 토폴로지 또는 3홉 토폴로지로 운영할 정보를 미리 저장하고, 기지국 제어기의 토폴로지 변경 명령에 따라 변경된 토폴로지 식별코드 전송만으로 2홉 토폴로지에서 1홉 토폴로지 또는 3홉 토폴로지로 변경하여 운영하게 된다. First, when a base station to operate in a 1 hop topology and a base station to operate in a 3 hop topology is preset, each base station stores information to operate in a 1 hop topology or a 3 hop topology in advance, and changes the topology according to the topology change command of the base station controller. Only by transmitting the identification code, it is changed from 2 hop topology to 1 hop topology or 3 hop topology.
예를 들어, 도 5를 참조하면, 기지국 1(B1)은 2홉 토폴로지(중계기 1 내지 6, R1 ~ R6)에서 1홉 토폴로지로 변경되고, 기지국 2(B2)는 2홉 토폴로지(중계기 7 내지 12, R7 ~ R12)에서 3홉 토폴로지로 변경된다고 가정할 경우, 상기 기지국 1은 1홉 토폴로지로 변경시 종래의 2홉 토폴로지로 운영시 포함된 중계기 1 내지 6의 제어권을 다른 기지국으로 넘겨주어야 하고, 상기 기지국 2는 3홉 토폴로지를 형성하기 위해 다른 기지국으로부터 12개의 중계기에 대한 제어권을 넘겨받아야 한다.For example, referring to FIG. 5, base station 1 (B1) is changed from a two-hop topology (relays 1 to 6, R1 to R6) to a one-hop topology, and base station 2 (B2) is a two-hop topology (relays 7 to 12, R7 ~ R12) when the base station 1 is assumed to be changed to a three-hop topology, when switching to the one-hop topology, the control rights of the repeaters 1 to 6 included in the operation in the conventional two-hop topology must be transferred to another base station In order to form a three-hop topology, the base station 2 should take over control of 12 repeaters from other base stations.
여기서, 상기 기지국 1의 중계기 중 제어권을 넘겨야할 중계기와 상기 중계기가 배속될 기지국 정보가 미리 결정되어 1홉 토폴로지 또는 3홉 토폴로지가 형성될 수 있다. 예를 들어, 기지국 1(B1)의 중계기 1 및 6(R1, R6)은 기지국 2(B2)에 배속되고, 중계기 2 및 3(R2, R3)은 기지국 3(B3)에 배속되고, 중계기 4 및 5는 기지국 4(B4)에 배속되도록 미리 설정될 수 있다.Here, the repeater to which the control right of the repeater of the base station 1 and the base station information to which the repeater is assigned may be determined in advance to form a 1-hop topology or a 3-hop topology. For example, repeaters 1 and 6 (R1, R6) of base station 1 (B1) are assigned to base station 2 (B2), repeaters 2 and 3 (R2, R3) are assigned to base station 3 (B3), and repeater 4 And 5 may be preset to be assigned to base station 4 (B4).
또한, 토폴로지 변경시 각 기지국의 트래픽 밀도를 측정하여 실시간 결정되는 경우는 트래픽 밀도(ρ)가 경계값(ρT) 이하로 감소한 경우 기지국의 개별적인 트래픽 밀도를 분석하여 기지국 중 트래픽 밀도(ρ)가 높은 기지국이 3홉 토폴로지를 형성하고, 트래픽 밀도가 낮은 경우 1홉 토폴로지를 형성하도록 설정할 수 있다.In addition, when the topology is changed and the traffic density of each base station is determined in real time, when the traffic density ρ decreases below the boundary value ρ T , the individual traffic density of the base station is analyzed to determine the traffic density ρ of the base stations. The high base station can be configured to form a three hop topology, and when the traffic density is low, to form a one hop topology.
또한, 상기 기지국 제어기는 상기 각 기지국으로부터 기지국이 토폴로지 변경이 가능한지 여부에 대한 정보를 수신하여 토폴로지 변경을 수행할 수 있다.In addition, the base station controller may perform topology change by receiving information on whether the base station can change the topology from each base station.
예를 들어, 현재 기지국은 제어권이 미치는 중계기의 수, 상기 중계기의 ID, 상기 중계기의 상향링크 및 하향링크 전송률, 상기 중계기의 상향링크 및 하향링크 서비스 단말 수 정보를 기지국 제어기로 전송함과 동시에 현재의 트래픽 정도에 따라 토폴로지 변경이 가능한지 여부에 대한 정보와 토폴로지 변경이 가능한 경우 중계권을 넘길 수 있는 중계기 정보를 함게 기지국 제어기로 전송할 수 있다.For example, the current base station transmits information on the number of repeaters to which the control right is applied, the ID of the repeater, the uplink and downlink transmission rates of the repeater, and the number of uplink and downlink service terminals of the repeater to the base station controller. According to the traffic degree of the information on whether the topology can be changed, and if the topology can be changed, repeater information that can be passed over the relay rights can be transmitted to the base station controller.
이에 따라, 기지국 제어기는 부분적 또는 전체적으로 토폴로지를 1홉과 3홉 혼용 토폴로지로 변경하도록 제어할 수 있다.Accordingly, the base station controller may control to change the topology partially or entirely to a mixed one-hop and three-hop topology.
이 경우 개별적인 기지국의 트래픽 밀도에 따라 트래픽 밀도(ρ)가 경계값(ρT) 이하로 감소한 경우 1홉 토폴로지 또는 3홉 토폴로지를 형성하는 기지국이 변경될 수 있다. In this case, when the traffic density ρ decreases below the threshold value ρ T according to the traffic density of the individual base stations, the base stations forming the 1-hop topology or the 3-hop topology may be changed.
여기서, 1홉 토폴로지 또는 3홉 토폴로지가 미리 설정된 경우 개별적인 기지국에 대한 트래픽 분석이 필요없으므로 트래픽 측정을 위한 연산 부하를 감소시킬 수 있으나 기지국 내의 트래픽 변동에 순응하지 못하는 단점이 있으며, 실시간으로 1홉 토폴로지 또는 3홉 토폴로지가 형성되는 경우 기지국 내의 트래픽 변동에 순응하여 보다 효율적인 운영이 가능한 반면 트래픽 측정을 위한 연산 부하가 증가하는 단점이 있다. 따라서, 각 토폴로지 운영 방안마다 일장 일단이 있으므로 시스템 설계 조건이나 네트워크 환경에 따라 최적의 토폴로지 안을 설정하는 것이 바람직하다. Here, if the 1-hop topology or the 3-hop topology is set in advance, it is possible to reduce the computational load for measuring traffic because no traffic analysis is required for individual base stations, but there is a disadvantage in that it cannot adapt to traffic fluctuations in the base station. Alternatively, when a three-hop topology is formed, it is possible to operate more efficiently in response to traffic fluctuations in the base station, while increasing the computational load for traffic measurement. Therefore, since there is one end for each topology operation plan, it is desirable to set an optimal topology plan according to the system design conditions or the network environment.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토폴로지 운영방법에 대해 살펴보기로 하다.Hereinafter, a method of operating a topology according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토폴로지 운영방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.6 is a flowchart schematically illustrating a method for operating a topology according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 기지국 제어기는 최초 동작시 토폴로지 관리부가 2홉 토폴로지가 운영되도록 기지국을 제어한다.(S110)Referring to FIG. 6, the base station controller controls the base station so that the topology manager operates a two-hop topology during the initial operation.
이어서, 트래픽 측정부가 실시간으로 트래픽 밀도(ρ)를 측정한다.(S120)Next, the traffic measurement unit measures the traffic density ρ in real time (S120).
트래픽 밀도(ρ) 측정 결과 경계값(ρT) 이상인지 여부를 확인한다.(S130)As a result of measuring the traffic density (ρ), it is checked whether the boundary value (ρ T ) or more (S130).
상기 트래픽 밀도(ρ) 측정 결과 경계값(ρT) 이상 경우 2홉 토폴로지를 유지하고, 경계값(ρT) 이하로 감소하는 경우 토폴로지 관리부가 1홉과 3홉 혼용 토폴로지로 변경하여 운영한다.(S140)As a result of the traffic density measurement, if the boundary value ρ T or more is maintained, the two-hop topology is maintained. When the traffic density decreases below the boundary value ρ T , the topology manager changes to a mixed one-hop and three-hop topology. (S140)
그리고 상기 S120 단계로 피드백되어 S120 내지 S140 단계가 반복 수행된다. Then, the feedback is fed back to the step S120 and the steps S120 to S140 are repeatedly performed.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
10 : 기지국 제어기 110 : 토폴로지 관리부
120 : 트래픽 측정부 20 : 기지국
30 : 중계기10: base station controller 110: topology management unit
120: traffic measurement unit 20: base station
30: repeater
Claims (9)
기지국으로부터 전송된 트래픽 밀도를 기준으로 적용될 적어도 2개의 멀티홉 토폴리지를 설정 관리하고, 상기 트래픽 밀도에 따라 멀티홉 토폴로지 변형 여부를 결정하고, 상기 결정된 멀티홉 토폴로지에 따라 기지국을 제어하는 기지국 제어기와;
상기 기지국 제어기로부터 전송된 멀티홉 토폴로지를 형성하여 동작하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 시스템.
Adaptive multihop topology operating system applied to cellular multihop network systems.
A base station controller for setting and managing at least two multi-hop topologies to be applied based on the traffic density transmitted from the base station, determining whether to modify the multi-hop topology according to the traffic density, and controlling the base station according to the determined multi-hop topology; ;
And a base station operating by forming a multi-hop topology transmitted from the base station controller.
상기 기지국 제어기는
상기 기지국으로부터 전송된 전송률 정보로부터 트래픽 밀도(ρ)를 측정하는 트래픽 측정부와;
상기 트래픽 밀도(ρ)가 경계값(ρT) 이상인 경우에 적용될 2홉 토폴로지와 상기 경계값(ρT) 이하인 경우에 적용될 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 설정 관리하는 토폴로지 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 시스템.
The method of claim 1,
The base station controller
A traffic measuring unit measuring a traffic density ρ from the rate information transmitted from the base station;
Characterized in that it comprises a topology management unit that the traffic density (ρ) is set to 1 hop, 3 hops mixed topology applied to a case where the boundary value (ρ T) less than or equal to two-hop topology, and the boundary value (ρ T) applied to or more administration Adaptive multihop topology operating system.
상기 토폴로지 관리부는
상기 트래픽 밀도(ρ)가 상기 경계값(ρT) 이하인 경우 적용될 1홉과 3홉 토폴로지를 상기 2홉 토폴로지로 운영되는 기지국 중 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 미리 구분하여 설정하되,
1홉으로 동작할 기지국이 제어하는 중계기 중 3홉으로 동작할 기지국 들에게 제어권을 넘겨야할 중계기 정보를 미리 설정하여 저장 관리하는 것을 특징으로 하는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 시스템.
The method of claim 2,
The topology management unit
When the traffic density (ρ) is equal to or less than the threshold value (ρ T ), the 1-hop and 3-hop topology to be applied are set in advance by dividing a base station to operate as one or three hops among the base stations operated as the two-hop topology.
Adaptive multi-hop topology operating system, characterized in that for setting and managing the repeater information to be transferred to the base station to operate in three hops of the repeater controlled by the base station to operate in one hop in advance.
상기 토폴로지 관리부는
상기 트래픽 밀도(ρ)가 상기 경계값(ρT) 이하인 경우 적용될 1홉과 3홉 토폴로지 설정시
개별 기지국의 트래픽 밀도에 따라 실시간으로 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 설정하되,
상기 개별 기지국의 트래픽 밀도 정보와 개별 기지국으로부터 기지국의 트래픽 상태에 따른 토폴로지 변경 가능 여부 및 변경 가능시 다른 기지국으로 넘겨줄 수 있는 중계기 정보(제어권을 넘기려는 중계기의 수, 상기 중계기의 ID, 상기 중계기의 상향링크 및 하향링크 전송률, 상기 중계기의 상향링크 및 하향링크 서비스 단말 수 정보 포함)를 고려하여 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 설정하는 것을 특징으로 하는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 시스템.
The method of claim 2,
The topology management unit
When setting the 1-hop and 3-hop topology to be applied when the traffic density ρ is less than or equal to the threshold ρ T
Depending on the traffic density of individual base stations, set up base stations that will operate in one or three hops in real time.
Traffic density information of the individual base station and whether or not the topology can be changed according to the traffic state of the base station from the individual base station and relay information that can be passed to another base station when the change is possible (the number of repeaters to pass the control right, the ID of the repeater, the repeater Adaptive base-hop topology operating system, characterized in that the base station to operate in one hop or three hops in consideration of the uplink and downlink transmission rate, the uplink and downlink service terminal number information of the repeater.
상기 기지국은
기지국 ID, 현재 동작 중인 기지국 토폴로지 형태, 현재 토폴로지 형태에서 상향링크 전송률과 하향링크 전송률 정보를 상기 기지국 제어기로 전송하는 것을 특징으로 하는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 시스템.
The method of claim 1,
The base station
And a base station ID, a currently operating base station topology type, and a current topology type, transmitting uplink and downlink rate information to the base station controller.
(a) 기지국으로부터 전송된 트래픽 밀도(ρ)를 기준으로 적용될 적어도 2개의 멀티홉 토폴리지를 설정 관리하고, 상기 트래픽 밀도에 따라 멀티홉 토폴로지 변형 여부를 결정하는 단계와;
(b) 상기 기지국 제어기로부터 결정된 멀티홉 토폴로지에 따라 기지국이 토폴로지를 구성하여 운영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 방법.
An adaptive multihop topology operating method applied to a cellular multihop network system.
(a) setting and managing at least two multihop topologies to be applied based on the traffic density ρ transmitted from the base station, and determining whether to modify the multihop topology according to the traffic density;
and (b) configuring and operating the topology according to the multi-hop topology determined from the base station controller.
상기 (a) 단계는
기지국 제어기의 토폴로지 관리부가 트래픽 밀도(ρ)가 설정된 경계값(ρT)이상인 경우에 적용될 2홉 토폴로지를 설정하는 단계와;
상기 경계값(ρT) 이하인 경우에 적용될 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 방법.
The method of claim 6,
The step (a)
Setting, by the topology manager of the base station controller, a two-hop topology to be applied when the traffic density ρ is equal to or greater than the set threshold value ρ T ;
And setting a mixed 1-hop and 3-hop topology to be applied when the threshold value is lower than the threshold value ρ T.
상기 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 설정하는 단계는
상기 2홉 토폴로지로 운영되는 기지국 중 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 미리 구분하여 설정하되,
1홉으로 동작할 기지국이 제어하는 중계기 중 3홉으로 동작할 기지국 들에게 제어권을 넘겨야할 중계기 정보를 미리 설정하여 저장 관리하는 것을 특징으로 하는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 방법.
The method of claim 7, wherein
Setting the mixed 1 hop and 3 hop topology
Among the base stations operating in the two-hop topology, a base station to operate in one hop or three hops is pre-divided,
The method of operating an adaptive multi-hop topology, characterized in that for setting and managing the repeater information to transfer the control right to the base stations to operate in three hops of the repeater controlled by the base station to operate in one hop.
상기 1홉과 3홉 혼용 토폴로지를 설정하는 단계는
개별 기지국의 트래픽 밀도에 따라 실시간으로 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 설정하되,
상기 개별 기지국의 트래픽 밀도 정보와 개별 기지국으로부터 기지국의 트래픽 상태에 따른 토폴로지 변경 가능 여부 및 변경 가능시 다른 기지국으로 넘겨줄 수 있는 중계기 정보(제어권을 넘기려는 중계기의 수, 상기 중계기의 ID, 상기 중계기의 상향링크 및 하향링크 전송률, 상기 중계기의 상향링크 및 하향링크 서비스 단말 수 정보 포함)를 고려하여 1홉 또는 3홉으로 동작할 기지국을 설정하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 적응형 멀티홉 토폴로지 운영 방법.
The method of claim 7, wherein
Setting the mixed 1 hop and 3 hop topology
Depending on the traffic density of individual base stations, set up base stations that will operate in one or three hops in real time.
Traffic density information of the individual base station and whether or not the topology can be changed according to the traffic state of the base station from the individual base station and relay information that can be passed to another base station when the change is possible (the number of repeaters to pass the control right, the ID of the repeater, the repeater Adaptive multi-hop topology, characterized in that the base station to operate in one hop or three hops in consideration of the uplink and downlink transmission rate, the uplink and downlink service terminal number information of the repeater) Operating method.
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