KR20140077603A - 무선 통신 시스템에서 이동성을 관리하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 이동성을 관리하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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권기석
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Abstract

본 발명은 클라우드 셀(cloud cell)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 이동성 관리에 대한 것으로, 시스템은, 상위 노드 없이 인터넷(Internet)에 직접 연결되며, 적어도 하나의 이동국으로 무선 접속을 제공하는 다수의 기지국들을 포함한다. 상기 기지국들은 하나의 이동국에게 서비스를 제공하기 위한 클라우드 셀을 구성하고, 상기 기지국들 중 하나인 제1기지국은 상기 이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터로 기능하고, 상기 기지국들 중 다른 하나인 제2기지국은 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하고, 상기 이동국의 IP(Internet Protocol) 종단으로 동작하는 데이터 마스터로 기능한다.

Description

무선 통신 시스템에서 이동성을 관리하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING MOBILITY IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
차세대 무선 통신 시스템은 대용량 데이터 서비스를 지원하기 위해서 밀리미터파(mm-Wave)와 같은 고주파 대역을 이용할 것을 고려하고 있다. 상기 밀리미터파와 같은 고주파 대역을 사용하는 경우, 이동국(MS: Mobile Station) 및 기지국(BS : Base Station) 간의 통신 가능 거리가 기존의 무선 통신 시스템에 비해 상대적으로 감소한다.
상기 통신 가능 거리의 감소로 인해, 상기 기지국의 셀(cell) 반경이 작아지게 되고, 이로 인해 상기 이동국의 서비스 영역을 확보하기 위해 설치되는 기지국의 개수가 증가하게 될 것이다. 상기 셀 반경의 축소 및 기지국 개수 증가로 인해 이동국의 이동시 발생하는 핸드오버 횟수가 증가하게 되며, 이로 인해 발생하는 신호의 양과 시스템 자원의 소모가 크게 증가하게 될 것으로 예상된다.
또한, 기지국 개수의 증가는, 각 기지국과 연결되어 상기 각 기지국에 데이터를 전달하고 사용자에 대한 서비스 관리와 인증 정보 등을 관리하는 액세스 게이트웨이(access gateway)의 처리 용량에 대한 요구사항을 증가시키는 요인이 된다. 따라서, 소형 셀 환경에서 중앙집중형 네트워크(newtork) 구조를 적용하는 것은 효율 면에서 바람직하지 아니하다.
상술한 바와 같이, 고주파 주파수 자원의 사용으로 인해 셀 크기가 감소한다. 고주파 광대역 사용 및 소형 셀로 인해 데이터 전송 속도가 증가하는 반면, 잦은 핸드오버 및 이로 인한 시스템의 부하가 증가하게 된다. 따라서, 무선 통신 시스템에서 이동국의 이동성을 보다 효율적으로 관리하기 위한 방안이 요구된다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 이동국의 이동성을 효율적으로 관리하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 제어 시그널링 기능 및 데이터 플로우(flow) 관리 기능을 독립적으로 관리하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 제어 시그널링 기능을 가지는 기지국을 데이터 플로우 관리 기능을 수행하는 기지국과 독립적으로 변경하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 무선 통신 시스템은, 상위 노드 없이 인터넷(Internet)에 직접 연결되며, 적어도 하나의 이동국으로 무선 접속을 제공하는 다수의 기지국들을 포함하며, 상기 기지국들은 하나의 이동국에게 서비스를 제공하기 위한 클라우드 셀을 구성하고, 상기 기지국들 중 하나인 제1기지국은 상기 이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터로 기능하고, 상기 기지국들 중 다른 하나인 제2기지국은 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하고, 상기 이동국의 IP(Internet Protocol) 종단으로 동작하는 데이터 마스터로 기능하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 클라우드 셀을 구성하는 기지국의 동작 방법은, 이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터 기능 및 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하고, 상기 이동국의 IP(Internet Protocol) 종단으로 동작하는 데이터 마스터 기능을 수행하는 과정과, 제1조건 집합의 만족 여부에 따라 상기 제어 마스터 기능의 이전을 판단하는 과정과, 상기 데이터 마스터 기능을 유지한 채, 상기 제어 마스터 기능을 다른 기지국으로 이전하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 클라우드 셀을 구성하는 기지국의 동작 방법은, 이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터 기능을 수행하는 과정과, 제2조건 집합의 만족 여부에 따라 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하는 데이터 마스터 기능의 이전을 판단하는 과정과, 상기 데이터 마스터 기능을 수행하는 기지국으로부터 상기 데이터 마스터 기능을 이전받는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 클라우드 셀을 구성하는 기지국 장치는, 이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터 기능 및 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하고, 상기 이동국의 IP(Internet Protocol) 종단으로 동작하는 데이터 마스터 기능을 수행하고, 제1조건 집합의 만족 여부에 따라 상기 제어 마스터 기능의 이전을 판단하는 제어부와, 상기 데이터 마스터 기능을 유지한 채, 상기 제어 마스터 기능을 다른 기지국으로 이전하기 위한 메시지를 송신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제5견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 클라우드 셀을 구성하는 기지국 장치는, 이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터 기능을 수행하고, 제2조건 집합의 만족 여부에 따라 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하는 데이터 마스터 기능의 이전을 판단하는 제어부와, 상기 데이터 마스터 기능을 수행하는 기지국으로부터 상기 데이터 마스터 기능을 이전받기 위한 메시지를 송신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
무선 통신 시스템에서 클라우드 셀(cloud cell) 내의 제어 시그널링 기능 및 데이터 플로우(flow) 관리 기능을 독립적으로 관리함으로써, 이동국의 이동에 따라 제어 시그널링 기능을 수행하는 기지국이 변경되더라도, IP 모빌리티(Internet Protocol Mobility) 이벤트의 발생 빈도를 감소시킬 수 있다.
도 1은 클라우드 셀을 적용한 평면 망 구조의 예를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 망 구조를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 데이터 전송 과정을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송 과정을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제어 마스터 변경을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 마스터 변경을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제어 마스터 변경을 위한 신호 교환을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제어 마스터 변경을 위한 신호 교환을 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 마스터 변경을 위한 신호 교환을 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제어 마스터 변경 시 제어 마스터를 이전하는 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제어 마스터 변경 시 제어 마스터를 이전받는 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 마스터 변경 시 데이터 마스터를 이전받는 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 마스터 변경 시 데이터 마스터를 이전하는 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 이동국(MS: Mobile Station)의 이동성을 보다 효율적으로 관리하기 위한 기술에 대해 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은 평면 네트워크(flat network) 구조를 가진다. 상기 평면 네트워크는, 무선 접속을 제공하는 기지국(BS: Base Station)들이 게이트웨이(gateway)와 같은 상위 노드 없이 인터넷(Internet)에 직접 연결되는 구조를 가진다. 이로 인해, 다수의 기지국들로부터의 트래픽 부하가 중간 노드로 집중되는 현상이 구조적으로 해소되는 바, 상기 평면 네트워크는 작은 셀 네트워크의 관리에 있어서 이득을 제공할 수 있다.
나아가, 셀 중심은 물론 셀 경계(edge)에서도 높은 전송률(throughput)을 보장하고자, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은 다수의 기지국들이 하나의 이동국에게 서비스를 제공하는 방식을 채용한다. 하나의 이동국으로의 전송을 조직화(coordinating)하는 기지국들의 집합은 가상 셀(Virtual Cell) 또는 클라우드 셀(cloud cell) 이라 지칭될 수 있다. 이하, 본 발명은 하나의 이동국을 위한 상기 기지국들의 집합을 상기 클라우드 셀로 지칭한다. 상기 클라우드 셀을 구성하는 기지국들의 조합은 상기 이동국의 이동에 따라 변경될 수 있다.
상기 클라우드 셀은 사용자 중심이며, 사용자에게 경계 없는 경험(edgeless experience)을 제공하고자 하나의 이동국에게 서비스를 제공하기 위해 구성된다. 상기 클라우드 셀 내의 기지국들 중 하나는 다수의 기지국들로부터 상기 이동국으로의 전송을 조정(co-ordinate)할 필요가 있다. 본 발명은 클라우드 셀 내 기지국들을 조정하는 기능을 수행하는 기지국은 마스터(Master) 기지국으로 지칭한다.
도 1은 클라우드 셀을 적용한 평면 망 구조의 예를 도시하고 있다. 상기 도 1의 (a)를 참고하면, 기지국들(141 내지 145)은 인터넷(110)에 직접 연결되어 있으며, 상기 기지국들(141 내지 145)은 이동국(130)을 위해 클라우드 셀(120)을 구성한다. 상기 도 1에 도시되지 아니하였으나, 상기 기지국들(141 내지 145) 각각은 HA(Home Agent) 기능 및 FA(Foreign Agent) 기능을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 이동국(130)은 상기 기지국들(141 내지 145)로부터 서비스를 제공받음으로써, 상기 클라우드 셀(120) 내에서 경계 없는 서비스를 제공받는다. 상기 기지국들(141 내지 145) 중 제1기지국(141)이 마스터로서 기능한다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 '마스터로서 기능하는 기지국'을 '마스터 기지국'으로 지칭한다. 이에 따라, 상기 제1기지국(141)은 상기 클라우드 셀(120)의 구성(formation) 및 관리, 상기 이동국(130)을 위한 송신 스케줄링(예: 자원 할당), 스케줄링된 패킷들의 멤버(member) 기지국들(142 내지 145)로의 분배(distribution) 등을 제어한다. 이때, 상기 기지국들(141 내지 145) 간 송신의 조정(co-ordination)은 프론트홀 링크(front-haul link)를 통해 수행된다. 상기 프론트홀 링크는 상기 기지국들(141 내지 145) 간 직접 링크를 의미하며, 무선 또는 유선에 기반할 수 있다.
상기 클라우드 셀(120)을 통해 셀 경계 전송률을 향상시키고, 끊김 없는 핸드오버가 제공될 수 있다. 상기 마스터 기지국은 이동국과 가장 우수한 링크 품질을 가지는 것이 바람직하므로, 상기 이동국(130)의 이동에 따라 변경될 수 있다. 또는, 상기 마스터 기지국은 상기 마스터 기능을 수행하는 상기 제1기지국(141)의 부하 상태에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 1의 (b)와 같이, 상기 이동국(130)이 상기 제1기지국(141)에 비해 상기 제2기지국(142)과 더 가까워지면, 상기 마스터 기능은 상기 제2기지국(142)로 이동한다. 이때, 상기 평면 망 구조로 인해, 상기 제2기지국(142)로의 마스터 변경은 IP(Internet Protocol) 종단의 변경을 야기한다. IP 종단의 변경으로 인해 IP 주소가 변경되면, 서비스의 연속성이 보장되지 아니하므로, 사용 중인 IP 주소를 통해 세션(session)을 유지하기 위한 IP 모빌리티(IP Mobility) 이벤트가 요구된다. 다시 말해, 상기 평면 네트워크의 경우, 상기 기지국들이 상기 인터넷에 직접 연결되기 때문에, 서비스의 연속성은 MIP(Mobile IP) 및 PMIP(Proxy Mobile IP)과 같은 IP 모빌리티 기술에 의해 제공될 수 있다. 결과적으로, 상기 도 1의 (b)와 같이, 이전 마스터인 상기 제1기지국(141)이 HA가 되고, 새로운 마스터인 상기 제2기지국(142)이 FA가 되어, 상기 제1기지국(141) 및 상기 제2기지국(142) 간 L3(Layer 3) 터널(tunnel)(150)이 생성되고, 상기 이동국(130)으로의 데이터는 상기 L3 터널(150)을 통해 상기 제2기지국(142)으로 전달된다. 그러나, 상기 IP 모빌리티 이벤트는 끊김 없는 서비스에 악영향을 준다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템은, 평면 망 구조에서 상기 클라우드 셀을 지원함에 있어서, IP 모빌리티 이벤트 발생을 최소화하는 이동성 관리 방안을 제안한다.
본 발명은 새로운 가상 셀 네트워크에서 마스터 기지국들이 ‘데이터 마스터(Data Master)’ 및 ‘제어 마스터(Control Master)’로 지칭되는 망 구조를 제안한다. 또한, 본 발명은 상기 데이터 마스터 및 상기 제어 마스트 변경 절차를 통해 이동성을 관리하는 운용 절차를 제안한다.
본 발명의 실시 예에 따른 망 구조는 다음과 같다.
본 발명은 클라우드 셀 내에서 제어 마스터 및 데이터 마스터로 지칭되는 2개의 기능적 객체들을 정의한다. 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터는 하나의 또는 다수의 기지국들에 속할 수 있다. 상기 클라우드 셀 내의 상기 제어 마스터는 이동국으로부터의 CQI(Channel Quality Information) 보고에 기초하여 상기 클라우드 셀로 멤버 기지국을 추가하거나 제거하는 등의 클라우드 셀 관리 기능을 담당한다. 즉, 상기 데이터 마스터는 이동국과의 제어 시그널링을 담당하고, 또한, 클라우드 셀 구성을 담당한다. 상기 클라우드 셀 내의 상기 데이터 마스터는 상기 이동국에게 서비스를 제공하기 위한 데이터 스케줄링을 포함한 클라우드 셀 내에서의 데이터 분배를 담당한다. 또한, 상기 데이터 마스터는 이동국의 IP 종단으로서 동작한다. 상기 2개의 기능요소들을 위한 요구조건은 구체적인 클라우드 셀에 따라 달라질 수 있다.
상기 클라우드 셀 내의 상기 제어 마스터로 기능하는 기지국은 상기 클라우드 셀을 효과적으로 관리하기 위해 상기 이동국과 안정적인 링크를 가져야 한다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 '제어 마스터로 기능하는 기지국'을 '제어 마스터 기지국'을 지칭한다. 따라서, 상기 제어 마스터 기지국 및 상기 이동국 간 링크가 열악해지면, 상기 제어 마스터는 클라우드 셀 내의 다른 기지국으로 이동해야 한다. 또한, 상기 데이터 마스터로 기능하는 기지국은 상기 제어 마스터 기지국으로부터 정보를 수신할 수 있어야 하며, 상기 이동국으로의 서비스를 위해 상기 클라우드 셀 내의 적절한 수의 멤버 기지국들과 통신을 수행할 수 있어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 '데이터 마스터로 기능하는 기지국'을 '데이터 마스터 기지국'을 지칭한다. 따라서, 상기 데이터 마스터는 상기 데이터 마스터 기지국 및 상기 이동국 간 링크가 열악해지더라도, 변경될 필요가 없다. 그러므로, 상기 이동국의 이동으로 인해 상기 제어 마스터 기지국 및 상기 이동국 간 링크가 열악해지면, 상기 제어 마스터만이 다른 기지국으로 이동할 수 있다. 상기 데이터 마스터 기지국이 상기 이동국과 직접 링크를 가지지 못하더라도, 상기 데이터 마스터는 이동하지 아니할 수 있다.
상술한 방식은 활성중인 플로우들(active flows)의 QoS(Quality of Service)에 악영향을 주는 IP 모빌리티(IP Mobility)의 불필요한 시작(initiation)을 회피하게 한다. 이동 사용자가 특정 지역 주변을 이동하고, 트래픽이 지연에 민감한(delay sensitive) 경우에, 상술한 메커니즘(mechanism)은 작은 이동성(micro mobility)의 경우에 매우 유용하다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 망 구조를 도시하고 있다. 상기 도 2를 참고하면, 이동국(230)을 위해 기지국들(241 내지 245)이 클라우드 셀(220)을 구성한다. 이때, 제1기지국(241)이 데이터 마스터로 기능하고, 제2기지국(242)가 제어 마스터로 기능한다. 상기 제어 마스터는 상기 클라우드 셀(220) 내의 기능적 객체로서, 상기 제어 마스터 기지국(242)은 상기 이동국(230)으로부터 CQI 보고들을 수신하고, 상기 클라우드 셀(220)을 갱신한다. 상기 제어 마스터 기지국(242) 및 상기 이동국(230) 간 링크가 열악해지면, 제어 기능을 효과적으로 수행하기 위해, 상기 제어 마스터 기능은 상기 클라우드(220) 셀 내의 다른 기지국들(241, 243 내지 245) 중 하나로 이동할 수 있다. 상기 데이터 마스터 기능은 상기 이동국(230)이 세션(session)을 시작한 기지국에 속한다. 또한, 상기 데이터 마스터 기지국(242)은 상기 클라우드 셀(220)에서 데이터 분해를 위해 다른 멤버 기지국들(241, 243 내지 245)과 통신을 수행하기 위해 프론트 홀을 이용한다. 상기 제어 마스터 기지국(242) 및 상기 데이터 마스터 기지국(241) 간 조정(co-ordination)은 기지국들 간 메시지 교환을 통해 이루어질 수 있다. 상기 조정은 다음과 같은 정보를 포함한다.
a) 제어 마스터로부터 데이터 마스터로의 CQI 보고 제공
b) 데이터 마스터로부터 제어 마스터로의 스케줄링 정보 제공
c) 제어 마스터에서의 데이터 마스터 변경 결정을 위해, 제어 마스터로 데이터 마스터의 상태(status) 보고
실제 시나리오에서, 대부분의 사용자는, 적은 수의 기지국들에 의해 커버(cover)되는, 회사, 캠퍼스, 거주지역 내부와 같은 작은 지리적 지역 주변에서 망에 접속할 것이다. 본 발명에서 상술한 매커니즘은 MIP 및 PMIP과 같은 IP 모빌리티 이벤트의 횟수를 현저히 감소시키고, 사용자의 경험의 품질을 향상시킬 것이다.
상기 도 2와 같은 망 구조에서, 상향링크 및 하향링크 데이터 전송 매커니즘들은 망 내에 속한 제어 마스터 및 데이터 마스터 양자 간 조정을 필요로 한다. 이동국의 이동에 따라, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터는 동일한 기지국 또는 서로 다른 기지국들에 속할 수 있다. 따라서, 상기 클라우드 셀을 위한 상향링크 및 하향링크 데이터 전송 매커니즘에 대해, 본 발명은 이하 2개의 객체들이 서로 다른 기지국들에 속하고, 상기 데이터 마스터가 상기 이동국과 링크를 가지지 아니하는 상황을 가정하여 설명한다.
클라우드 셀이 구성되면, 이동국으로의 하향링크 전송은 클라우드 셀 내의 다수의 기지국들에 의해 처리된다. 가상 셀이 구성되면, 이동국으로의 하향링크 전송은 가상 셀 내의 다수의 기지국들에 의해 처리된다. 현재의 전송을 위한 멤버 기지국들의 선택은 상기 이동국 및 상기 가상 셀 내 멤버 기지국들 간 CQI에 의한다. 일단 상기 이동국으로 송신된 데이터가 존재하면, 멤버 기지국들 간 하향링크 동기화(downlink synchronization)는 이루어져 있고, 상기 이동국에서의 CQI 측정은 멤버 기지국들로부터의 하향링크 기준 신호(reference signal)의 전송을 통해 이루어질 수 있다. 상기 데이터 마스터가 상기 이동국과 직접 통신 링크를 가지지 아니한다는 전제하에, 상기 이동국에서 측정된 CQI는 상기 제어 마스터를 통해 상기 데이터 마스터로 전달된다. 상기 보고들에 기초하여, 상기 데이터 마스터는 자원 할당 및 서로 다른 멤버 기지국들 간 충돌 해소(conflict resolution)를 수행하고, 전송을 위한 스케줄링 정보를 생성한다. 생성된 스케줄링 정보는 상기 제어 마스터를 통해 상기 이동국을 포함하는 모든 멤버 기지국들에게 송신된다. 상기 스케줄링 정보가 송신되면, 실제 데이터가 상기 스케줄링에 따라 상기 이동국으로 송신된다. 이하, 본 발명은 하향링크 전송에 대하여 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 데이터 전송 과정을 도시하고 있다.
상기 도 3을 참고하면, 301단계에서, 클라우드 셀에 속하는 기지국들(360, 370, 380-1, 380-2) 및 이동국(320) 간 간 하향링크 동기화(downlink synchronization)가 수행된다. 상기 하향링크 동기화는 다수의 송신단들로부터 하나의 수신단으로 신호를 송신하기 위해 신호의 송신 타이밍을 일치시키는 과정을 의미한다.
303단계에서, 하향링크 전송을 수행할 기지국들(360, 380-1, 380-2)은 각각 하향링크 기준 신호(reference signal)를 송신한다. 상기 도 3의 경우, 제어 마스터(360), 멤버 기지국A(380-1), 멤버 기지국B(380-2)만이 상기 이동국(320)으로 하향링크 전송을 수행하므로, 데이터 마스터 기지국(370)은 상기 하향링크 기준 신호를 송신하지 아니한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 데이터 마스터 기지국(370)도 상기 하향링크 전송에 참여할 수 있다. 이 경우, 상기 데이터 마스터 기지국(370)도 하향링크 기준 신호를 송신한다.
305단계에서, 상기 이동국(320)은 상기 각 기지국으로부터 송신된 하향링크 기준 신호들을 수신하고, 상기 하향링크 기준 신호들을 이용하여 기지국 별 채널 품질을 추정한다. 그리고, 상기 이동국(320)은 기지국 별 채널 품질 정보를 포함하는 CQI 보고(reports)를 생성하고, 307단계에서, 상기 CQI 보고를 상기 제어 마스터 기지국(360)으로 송신한다. 그리고, 309단계에서, 상기 제어 마스터 기지국(360)은 상기 이동국(320)으로부터 수신한 상기 CQI 보고를 상기 데이터 마스터 기지국(370)으로 제공한다. 상기 CQI 보고는 기지국 별 채널 품질을 나타내는 값들을 포함한다. 예를 들어, 상기 CQI 보고는 기지국 별 SNR(Signal to Noise Ratio), SINR(Signal to Interference and Noise Ratio), CNR(Carrier to Noise Ratio), CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio), RSSI(Received Signal Strength Indicator) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이후, 311단계에서, 상기 데이터 마스터 기지국(370)은 하향링크 전송을 위한 스케줄링 및 충돌 해소를 수행한다. 상기 스케줄링은 상기 이동국(320)으로의 하향링크 신호를 송신할 자원을 할당하는 것, 신호 송신 방식을 결정하는 것 등을 포함한다. 상기 충돌 해소는 멤버 기지국들(380-1, 380-2)에게 자원이 중복하여 할당되는지 여부를 판단하고, 중복 할당을 방지하는 것을 포함한다. 각 기지국은 동시에 다수의 클라우드 셀들에 속할 수 있다. 이 경우, 서로 다른 데이터 마스터에 의해 각자 스케줄링이 수행되므로, 다수의 클라우드 셀들에 속한 기지국이 각 클라우드 셀로부터 동일한 자원을 할당받을 수 있다. 이 경우, 하드웨어 자원이 충분하지 아니하다면, 상기 기지국은 서로 다른 클라우드 셀들을 위해 동시에 신호를 송신할 수 없다. 따라서, 상기 데이터 마스터 기지국(370)은 상기 충돌 해소를 수행한다. 상기 충돌 해소를 위해, 상기 데이터 마스터 기지국(370)은 적어도 하나의 다른 기지국과 스케줄링 관련 정보를 교환할 수 있다.
이어, 313단계에서, 상기 데이터 마스터 기지국(370)은 스케줄링 정보를 생성한다. 예를 들어, 상기 스케줄링 정보는 할당된 자원의 위치, 자원량, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식, MCS(Modulation and Coding Scheme) 중 적어도 하나를 포함한다. 그리고, 315단계에서, 상기 데이터 마스터 기지국(370)은 상기 제어 마스터(360), 상기 멤버 기지국A(380-1), 상기 멤버 기지국B(380-2)로 상기 스케줄링 정보를 송신한다. 이에 따라, 317단계에서, 상기 제어 마스터 기지국(360)은 상기 이동국(320)으로 상기 스케줄링 정보를 송신한다. 이에 따라, 클라우드 셀 내 각 노드들이 동일한 스케줄링 정보를 공유한다.
이후, 319단계에서, 상기 제어 마스터(360), 상기 멤버 기지국A(380-1), 상기 멤버 기지국B(380-2)는 상기 스케줄링 정보에 따라 상기 이동국(320)으로 하향링크 데이터를 송신한다. 또한, 상기 이동국(320)은 상기 스케줄링 정보에 따라 상기 하향링크 데이터를 수신한다. 이때, 상기 제어 마스터(360), 상기 멤버 기지국A(380-1), 상기 멤버 기지국B(380-2)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다.
상향링크 전송의 경우, 초기 동기화 이후, 상향링크 기준 신호가 상기 이동국으로부터 멤버 기지국들로 송신된다. 상기 상향링크 기준 신호를 수신함에 따라, 각 멤버 기지국은 CQI를 측정하고, 상기 CQI를 데이터 마스터로 보고한다. CQI 보고를 수신함에 따라, 상기 데이터 마스터는 자원 할당 및 충돌 해결을 수행하고, 상향링크 전송을 위한 스케줄링 정보를 생성한다. 이후, 상기 스케줄링 정보를 상기 멤버 기지국들로 송신되고, 상기 제어 마스터를 통해 상기 이동국으로 전달된다. 상기 스케줄링이 수신되면, 실제 데이터가 상기 스케줄링에 따라 송신된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송 과정을 도시하고 있다.
상기 도 4를 참고하면, 401단계에서, 클라우드 셀에 속하는 기지국들(460, 470, 480-1, 480-2) 및 이동국(420) 간 간 상향링크 동기화(uplklink synchronization)가 수행된다. 상기 상향링크 동기화는 다수의 수신단들에서 하나의 송신단으로부터 신호를 수신하기 위해 신호의 수신 타이밍을 일치시키는 과정을 의미한다.
403단계에서, 상기 이동국(420)은 상향링크 기준 신호(reference signal)를 송신한다. 상기 도 4의 경우, 제어 마스터(460), 멤버 기지국A(480-1), 멤버 기지국B(480-2)만이 상향링크 통신을 수행하므로, 데이터 마스터 기지국(470)은 상기 상향링크 기준 신호를 수신하지 아니한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 데이터 마스터 기지국(470)도 상기 상향링크 통신에 참여할 수 있다. 이 경우, 상기 데이터 마스터 기지국(470)도 상향링크 기준 신호를 수신한다.
405단계에서, 상향링크 전송을 수행할 기지국들(460, 480-1, 480-2) 각각은 상기 이동국(420)으로부터 송신된 상향링크 기준 신호들을 수신하고, 상기 상향링크 기준 신호들을 이용하여 채널 품질을 추정한다. 그리고, 상기 기지국들(460, 480-1, 480-2) 각각은 측정한 채널 품질 정보를 포함하는 CQI 보고(reports)를 생성하고, 407단계에서, 상기 CQI 보고를 상기 데이터 마스터 기지국(470)으로 제공한다. 상기 CQI 보고는 상기 이동국(420)에 대한 상향링크 채널 품질을 나타내는 값들을 포함한다. 예를 들어, 상기 CQI 보고는 SNR, SINR, CNR, CINR, RSSI 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이후, 409단계에서, 상기 데이터 마스터 기지국(470)은 상향링크 전송을 위한 스케줄링 및 충돌 해소를 수행한다. 상기 스케줄링은 상기 이동국(420)이 상향링크 신호를 송신할 자원을 할당하는 것, 신호 송신 방식을 결정하는 것 등을 포함한다. 상기 충돌 해소는 멤버 기지국들(480-1, 480-2)에게 자원이 중복하여 할당되는지 여부를 판단하고, 중복 할당을 방지하는 것을 포함한다. 각 기지국은 동시에 다수의 클라우드 셀들에 속할 수 있다. 이 경우, 서로 다른 데이터 마스터에 의해 각자 스케줄링이 수행되므로, 다수의 클라우드 셀들에 속한 기지국이 각 클라우드 셀로부터 동일한 자원을 할당받을 수 있다. 이 경우, 하드웨어 자원이 충분하지 아니하다면, 상기 기지국은 서로 다른 클라우드 셀들을 위해 동시에 신호를 송신할 수 없다. 따라서, 상기 데이터 마스터 기지국(470)은 상기 충돌 해소를 수행한다. 상기 충돌 해소를 위해, 상기 데이터 마스터 기지국(470)은 적어도 하나의 다른 기지국과 스케줄링 관련 정보를 교환할 수 있다.
이어, 411단계에서, 상기 데이터 마스터 기지국(470)은 스케줄링 정보를 생성한다. 예를 들어, 상기 스케줄링 정보는 할당된 자원의 위치, 자원량, MIMO 방식, MCS 중 적어도 하나를 포함한다. 그리고, 413단계에서, 상기 데이터 마스터 기지국(470)은 상기 제어 마스터(460), 상기 멤버 기지국A(480-1), 상기 멤버 기지국B(480-2)로 상기 스케줄링 정보를 송신한다. 이에 따라, 415단계에서, 상기 제어 마스터 기지국(460)은 상기 이동국(420)으로 상기 스케줄링 정보를 송신한다. 이에 따라, 클라우드 셀 내 각 노드들이 동일한 스케줄링 정보를 공유한다.
이후, 419단계에서, 상기 이동국(420)은 상기 스케줄링 정보에 따라 상기 이동국(420)으로 상향링크 데이터를 송신한다. 또한, 상기 제어 마스터(460), 상기 멤버 기지국A(480-1), 상기 멤버 기지국B(480-2)는 상기 스케줄링 정보에 따라 상기 상향링크 데이터를 수신한다. 이때, 상기 이동국(420)은 빔포밍을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서, 이동성 관리는 크게 작은(micro) 이동성 관리 및 큰(macro) 이동성 관리로 구분된다. 상기 작은 이동성 관리는 데이터 마스터 변경이 필요하지 아니한 정도로 이동국이 이동할 때 발생하며, 상기 큰 이동성 관리는 데이터 마스터 변경이 필요한 정도로 이동국이 이동할 때 발생한다.
상기 작은 이동성 관리에 대해 설명하면 다음과 같다.
클라우드 셀이 초기에 구성되면, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터 모두는 단일한 기지국에 속한다. 상기 기지국 및 이동국 간 통신 링크가 열악해지고, 상기 이동국이 활성화된 세션들을 가지면, 상기 제어 마스터는 상기 클라우드 셀 내의 다른 기지국으로 이동한다. 또한, 상기 데이터 마스터 기지국은 상기 클라우드 셀로부터 제거되지 아니한다. 단, 특정 멤버 기지국과의 통신 링크가 열악해지면, 상기 데이터 마스터 기지국은 클라우드 셀로부터 제거될 수 있다. 상기 제어 마스터의 변경은 망에서 IP 모빌리티를 개시(triggering)하지 아니한다. 망 운용 상 유일한 변경은, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터가 서로 다른 기지국에 의해 수행됨으로 인해, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터 간 조정이 프론트홀 링크를 통해 수행되는 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제어 마스터 변경을 도시하고 있다. 최초, 상기 도 5의 (a)와 같이, 제1기지국(541)은 데이터 마스터 및 제어 마스터로서 기능한다. 상기 제1기지국(541)은 다른 멤버 기지국들(542 내지 545)들과 통신을 수행할 수 있으며, 이동국(530)과의 통신을 위한 스케줄링 및 데이터 분배를 담당한다. 이때, 상기 도 5의 (b)와 같이, 상기 이동국(530)이 이동함에 따라, 상기 제어 마스터는 제2기지국(542)로 이동한다. 이때, 상기 데이터 마스터는 상기 제1기지국(541)에 여전히 귀속된다. 따라서, 상기 제어 마스터의 이동에도 불구하고, IP 모빌리티가 개시(triggering)되지는 아니한다.
상기 작은 이동성 관리에 대해 설명하면 다음과 같다.
이동국이 망에서 작은 지리적 지역 주변을 이동하고 있으면, 작은(micro) 이동성 관리가 사용되고, 망 에서의 IP 모빌리티는 필요하지 아니하다. 그러나, 상기 이동국이 상기 이동국을 위한 플로우(flow)가 생성되어 있는 기지국으로부터 멀리 이동하면, 큰(macro) 이동성 관리에 의해 IP 모빌리티가 개시된다. 상기 큰 이동성 관리는 상기 데이터 마스터 기능이 현재의 제어 마스터 기지국으로 이동하고, 이전 데이터 마스터 기지국 및 새로운 데이터 마스터 기지국 간 IP 모빌리티가 수행됨으로써 처리된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 마스터 변경을 도시하고 있다. 상기 도 6의 (a)를 참고하면, 제1기지국(641)은 데이터 마스터로서, 제2기지국(642)는 제어 마스터로서 기능한다. 상기 제1기지국(641)은 상기 제2기지국(642)를 포함하는 다른 멤버 기지국들(642 내지 645)들과 통신을 수행할 수 있으며, 이동국(630)과의 통신을 위한 스케줄링 및 데이터 분배를 담당한다. 이때, 상기 도 6의 (b)와 같이, 상기 이동국(630)이 이동함에 따라, 상기 제어 마스터는 상기 제2기지국(642)에서 제3기지국(643)로 이동한다. 또한, 상기 제1기지국(641)이 클라우드 셀(620)에서 제외된다. 이후, 상기 새로운 제어 마스터로서 기능하는 상기 제3기지국(643)은 상기 데이터 마스터의 변경이 필요한지 판단한다. 상기 데이터 마스터의 변경의 필요 여부는 미리 정의된 지표들(metrics)에 의해 판단될 수 있다. 상기 도 6의 경우, 상기 데이터 마스터의 변경이 필요함이 판단되고, 상기 데이터 마스터는 현재의 제어 마스터로 기능하는 상기 제3기지국(643)으로 이동한다. 이에 따라, 상기 이동국(630)이 활성화된 세션을 가진다면, IP 모빌리티가 수행된다. 상기 IP 모빌리티는 IP 종단의 변경에도 불구하고 세션을 유지함으로써 서비스의 연속성을 보장하기 위한 것이다. 구체적으로, 상기 IP 모빌리티로서, MIP 기법, PMIP 기법 등이 적용될 수 있다. 이를 통해, 이전 데이터 마스터인 상기 제1기지국(641) 및 현재 데이터 마스터인 상기 제3기지국(643) 간 L3 터널(650)이 생성되고, 상기 이동국(630)의 하향링크 데이터는 상기 제1기지국(641) 및 상기 제3기지국(643)을 통해 수신되고, 상기 이동국의 상향링크 데이터는 상기 제3기지국(643) 및 상기 제1기지국(641)을 통해 송신된다. 단, 상기 이동국(630)이 활성화된 세션을 가지지 아니하는 경우, 상기 IP 모빌리티는 수행되지 아니할 수 있다.
상기 도 5 및 상기 도 6을 참고하여 설명한 바와 같이, 작은 이동성 관리는 제어 마스터만의 변경을 통해, 큰 이동성 관리는 데이터 마스터의 변경 또는 제어 마스터 및 데이터 마스터의 변경을 통해 이루어진다. 다시 말해, 작은(micro) 이동성 및 큰(macro) 이동성을 처리하는 것은 상기 클라우드 셀 내의 제어 마스터 및 데이터 마스터의 변경을 통해 이루어진다. 예를 들어, 상기 이동성은 상기 클라우드 셀에서 클라우드 셀 갱신을 이용하여 간접적으로 처리될 수 있다. 망은 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터를 변경할 필요가 있는지에 대해 클라우드 셀을 모니터링한다. 초기 망 진입 절차 이후, 상기 클라우드 셀이 상기 이동국을 위해 구성되고, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터는 하나의 단일 기지국에 속한다. 상기 이동국은 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터 모두로 기능하는 기지국을 통해 세션을 시작할 수 있다. 상기 이동국이 활성화된 세션을 가진 채 이동하면, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터의 변경이 필요한지 여부가 지속적으로 모니터링된다. 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터에 대한 변경의 결정은 서로 다른 지표들에 기초한다. 상기 지표들의 예는 다음과 같다. 이하 설명되는 지표들은 배타적이지 아니하며, 일부 지표가 제외되거나, 또는, 다른 지표들이 더 고려될 수 있다.
제어 마스터 변경을 위한 지표들의 예시는 다음과 같다. 제어 마스터 변경을 위한 지표들은, ①제어 마스터 및 이동국 간 링크 품질이 임계치(CQIMIN) 미만인지 여부, ②제어 마스터가 과부하(overloaded) 인지 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 과부하는 하나의 기지국을 제어 마스터로 가지는 이동국들의 개수가 임계치를 초과하는 상황을 의미한다. 즉, 상기 나열된 지표들 중 적어도 하나가 상기 제어 마스터 변경을 위한 조건 집합에 포함될 수 있다.
데이터 마스터 변경을 위한 지표들의 예시는 다음과 같다. 데이터 마스터 변경을 위한 지표들은, ①제어 마스터 및 데이터 마스터가 서로 다른 기지국에 속하고, 모든 활성된 세션들이 종료되었는지 여부, ②제어 마스터의 변경으로 인해 데이터 마스터 및 제어 마스터가 N-홉(hop)보다 멀어졌는지 여부, ③N-홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수가 M 미만인지 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 N 및 상기 M은 미리 정의된 임계치들을 의미한다. 상기 N은 1 이상의 정수로 정의될 수 있고, 상기 M은 협력(co-operative) 통신, 즉, 클라우드 셀을 구성하기 위해 필요한 멤버 기지국 개수로 정의될 수 있다. 즉, 상기 나열된 지표들 중 적어도 하나가 상기 데이터 마스터 변경을 위한 조건 집합에 포함될 수 있다.
상기 제어 마스터의 변경이 판단되는 경우, 이동국과의 링크 품질 등 특정 선택 기준에 의해, 멤버 기지국들 중 하나가 상기 제어 마스터로서 기능할 새로운 기지국으로서 선택된다. 링크 품질 외에, 데이터 마스터 기지국과의 홉 개수가 더 고려될 수 있다. 상기 데이터 미스터와 더 근접한 기지국을 선택하는 것은 상기 제어 마스터 변경 후 상기 데이터 마스터의 변경을 회피하게 하기 때문이다. 다시 말해, 상기 새로운 제어 마스터 기지국은, 상기 이동국과의 링크 품질, 데이터 마스터와의 홉 개수 중 적어도 하나에 기초하여 선택될 수 있다. 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터가 동일 기지국에 속하면, 상기 데이터 마스터의 변경이 필요치 아니하게 된다.
반면, 상기 데이터 마스터의 변경이 판단되는 경우, 상기 데이터 마스터를 위한 멤버 기지국을 선택할 필요는 없다. 현재 제어 마스터가 최선의 선택이기 때문이다. 왜냐하면, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터 간 무선 조정이 필요하지 아니하기 때문이다. 따라서, 상기 데이터 마스터 변경 시, 현재의 제어 마스터가 속한 기지국이 새로운 데이터 마스터 기지국으로서 선택된다.
상기 제어 마스터 변경 절차는 다음과 같다.
상기 제어 마스터 변경 절차에 대한 2가지 경우들이 존재한다. 첫 번째 경우는 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터가 같은 기지국에 속한 경우이고, 두 번째 경우는 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터가 서로 다른 기지국들에 속한 경우이다. 상기 첫 번째 경우 및 상기 두 번째 경우 모두, 상기 제어 마스터는 상술한 제어 마스터 변경의 지표들에 기초하여 상기 제어 마스터가 변경해야 하는지 여부를 판단한다. 또한, 상기 제어 마스터는 멤버 기지국들 중 하나를 상기 새로운 제어 마스터로서 선택한다. 이후, 현재의 제어 마스터는 새로운 제어 마스터로서 선택된 멤버 기지국으로 제어 미스터 변경을 위한 요청을 송신한다. 상기 멤버 기지국이 수락하면, 상기 제어 마스터는 변경되고, 상기 클라우드 셀 내의 모든 기지국들 및 상기 이동국으로 통지된다. 상기 첫 번째 경우에, 상기 제어 마스터 기지국이 이동한 후, 상기 데이터 마스터는 여전히 상기 클라우드 셀의 일부인 동일한 기지국에 속한다. 그러나, 상기 두 번째 경우에, 상기 제어 마스터가 다른 기지국으로 이동한 후, 이전 기지국이 여전히 멤버 기지국이 될 자격을 구비한다면, 상기 이전 기지국은 상기 클라우드 셀의 일부일 수 있다. 그러나, 그렇지 아니하면, 상기 이전 기지국은 상기 클라우드 셀에서 제거된다. 이하 각 경우에 대한 제어 마스터 변경 절차를 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제어 마스터 변경을 위한 신호 교환을 도시하고 있다. 상기 도 7은 제어 마스터 및 데이터 마스터가 같은 기지국에 속한 경우의 실시 예를 도시한다.
상기 도 7을 참고하면, 제1기지국(741), 제2기지국(742), 제3기지국(743), 제4기지국(744)은 클라우드 셀을 구성한다. 이때, 상기 제1기지국(741)은 제어 마스터 및 데이터 마스터로 기능하고, 상기 제2기지국(742), 상기 제3기지국(743), 상기 제4기지국(744)은 멤버로서 기능한다.
701단계에서, 상기 제1기지국(741)은 제어 마스터의 변경을 판단한다. 상술한 바와 같이, 상기 제1기지국(741)은 상기 제1기지국(741) 및 이동국(720) 간 링크 품질이 임계치 미만인지 여부, 상기 제어 마스터로서의 과부하(overloaded) 여부 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제어 마스터의 변경을 판단할 수 있다. 또한, 상기 제1기지국(741)은 멤버 기지국들 중 하나를 새로운 제어 마스터 기지국으로 선택한다. 이때, 본 발명은 상기 제3기지국(743)이 상기 새로운 제어 마스터로 선택됨을 가정한다.
703단계에서, 상기 제1기지국(741)은 상기 제3기지국(743)으로 제어 마스터 변경 요청 메시지를 송신한다. 그리고, 705단계에서, 상기 제3기지국(743)은 상기 제1기지국(741)으로 수락을 알리는 제어 마스터 변경 응답 메시지를 송신한다. 단, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제3기지국(743)은 상기 제어 마스터 변경 요청을 거부하는 제어 마스터 변경 응답 메시지를 송신할 수 있다. 즉. 상기 제3기지국(743)은 제어 마스터 선택에 대한 미리 정의된 기준에 따라 자신이 제어 마스터로서 적합한지 여부를 판단하고, 자신이 제어 마스터로서 적합하지 아니하다 판단된 경우, 상기 제어 마스터 변경 요청을 거부하는 제어 마스터 변경 응답 메시지를 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 마스터 선택에 대한 미리 정의된 기준은 상기 이동국(720)과의 링크 품질, 제어 마스터로서의 과부하 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
707단계에서, 상기 제1기지국(741)은 상기 클라우드 셀 내의 다른 모든 기지국들(742 내지 744)로 제어 마스터의 변경을 통지한다. 이에 따라, 709단계에서, 상기 클라우드 셀 내의 모든 기지국들(741 내지 744)는 각 기지국의 역할이 재분배됨을 인지한다. 그 결과, 상기 제1기지국(741)은 데이터 마스터로 기능하고, 상기 제3기지국(743)은 제어 마스터로서 기능하고, 상기 제2기지국(742) 상기 제4기지국(744)은 멤버로서 기능한다. 이후, 711단계에서, 새로운 제어 마스터가 된 상기 제3기지국(743)은 상기 이동국(720)으로 제어 마스터 변경 통지를 송신한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제어 마스터 변경을 위한 신호 교환을 도시하고 있다. 상기 도 8은 제어 마스터 및 데이터 마스터가 서로 다른 기지국들에 속한 경우의 실시 예를 도시한다.
상기 도 8을 참고하면, 제1기지국(841), 제2기지국(842), 제3기지국(843), 제4기지국(844), 제5기지국(845)은 클라우드 셀을 구성한다. 이때, 상기 제1기지국(841)은 제어 마스터로 기능하고, 상기 제2기지국(842)은 데이터 마스터로 기능하고, 상기 제3기지국(843), 상기 제4기지국(844), 제5기지국(845)은 멤버로서 기능한다.
801단계에서, 상기 제1기지국(841)은 제어 마스터의 변경을 판단한다. 상술한 바와 같이, 상기 제1기지국(841)은 상기 제1기지국 및 이동국 간 링크 품질이 임계치 미만인지 여부, 상기 제어 마스터로서의 과부하(overloaded) 여부 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제어 마스터의 변경을 판단할 수 있다. 또한, 상기 제1기지국(841)은 멤버 기지국들 중 하나를 새로운 제어 마스터 기지국으로 선택한다. 이때, 본 발명은 상기 제3기지국(843)이 상기 새로운 제어 마스터로 선택됨을 가정한다.
803단계에서, 상기 제1기지국(841)은 상기 제3기지국(843)으로 제어 마스터 변경 요청 메시지를 송신한다. 그리고, 805단계에서, 상기 제3기지국(843)은 상기 제1기지국(841)으로 수락을 알리는 제어 마스터 변경 응답 메시지를 송신한다. 단, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제3기지국(843)은 상기 제어 마스터 변경 요청을 거부하는 제어 마스터 변경 응답 메시지를 송신할 수 있다. 즉. 상기 제3기지국(843)은 제어 마스터 선택에 대한 미리 정의된 기준에 따라 자신이 제어 마스터로서 적합한지 여부를 판단하고, 자신이 제어 마스터로서 적합하지 아니하다 판단된 경우, 상기 제어 마스터 변경 요청을 거부하는 제어 마스터 변경 응답 메시지를 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 마스터 선택에 대한 미리 정의된 기준은 상기 이동국(820)과의 링크 품질, 제어 마스터로서의 과부하 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
807단계에서, 상기 제1기지국(841)은 상기 클라우드 셀 내의 다른 모든 기지국들(842 내지 845)로 제어 마스터의 변경을 통지한다. 이에 따라, 809단계에서, 상기 클라우드 셀 내의 모든 기지국들(841 내지 845)는 각 기지국의 역할이 재분배됨을 인지한다. 그 결과, 상기 제2기지국(842)은 데이터 마스터로 기능하고, 상기 제3기지국(843)은 제어 마스터로서 기능하고, 상기 제1기지국(841), 상기 제4기지국(844), 상기 제5기지국(845)은 멤버로서 기능한다. 이후, 811단계에서, 새로운 제어 마스터가 된 상기 제3기지국(843)은 상기 이동국(820)으로 제어 마스터 변경 통지를 송신한다.
상기 데이터 마스터 변경 절차는 다음과 같다.
데이터 마스터 변경 절차 전에, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터는 서로 다른 2개의 기지국들에 속하고, 상기 데이터 마스터 기지국은 상기 제어 마스터 기지국으로 상기 데이터 마스터 변경을 결정하기 위한 특정 보고를 송신한다. 상기 제어 마스터 기지국이 상기 데이터 마스터 기능을 상기 제어 마스터 기지국으로 이동시킬 것을 판단하면, 상기 제어 마스터 기지국은 상기 데이터 마스터 기지국으로 데이터 마스터 변경 요청을 송신하고, 상기 데이터 마스터 기능은 상기 제어 마스터 기지국으로 이동된다. 상기 데이터 마스터가 변경되면, 상기 데이터 마스터 변경 통지가 상기 클라우드 셀 내의 모든 기지국들로 송신된다. 이후, 이전 데이터 마스터 및 새로운 데이터 마스터 간 IP 모빌리티가 MIP 또는 PMIP을 통해 수행될 수 있다. 상기 데이터 마스터가 변경된 후, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터 모두는 하나의 기지국에 속하며, 이전 데이터 마스터 기지국은 상기 클라우드 셀로부터 제거될 수 있다. 상기 데이터 마스터 변경 절차는 상기 이동국에게 영향을 주지 아니하므로(transparent), 상기 이동국에게 반드시 알려야 하는 것은 아니다. 상기 이동국은 제어 정보를 교환하는 관문이 되는 상기 제어 마스터만을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 마스터 변경을 위한 신호 교환을 도시하고 있다.
상기 도 9를 참고하면, 제1기지국(941), 제2기지국(942), 제3기지국(943), 제4기지국(944)은 클라우드 셀을 구성한다. 이때, 상기 제1기지국(941)은 제어 마스터로 기능하고, 상기 제3기지국(943)은 데이터 마스터로 기능하고, 상기 제2기지국(942) 상기 제4기지국(944)은 멤버로서 기능한다.
901단계에서, 상기 제3기지국(943)은 상기 제1기지국(941)으로 N-홉 이내 도달 가능한 멤버 기지국 개수를 보고한다. 상기 N은 1 이상의 정수로서, 데이터 마스터 변경의 필요 여부를 판단하기 위한 임계치이다. 또한, 상기 도 9에 도시되지 아니하였으나, 상기 제3기지국(943)은 상기 제1기지국(941)로 활성된 세션의 존재 여부를 더 보고할 수 있다. 이어, 903단계에서, 상기 제1기지국(943)은 데이터 마스터의 변경을 판단한다. 상술한 바와 같이, 상기 제1기지국(941)은 제어 마스터 및 데이터 마스터가 서로 다른 기지국에 속하고, 모든 활성된 세션들이 종료되었는지 여부, 데이터 마스터 및 제어 마스터가 N-홉(hop)보다 멀어졌는지 여부, N-홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수가 M 미만인지 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 데이터 마스터의 변경을 판단한다.
905단계에서, 상기 제1기지국(941)은 상기 제3기지국(943)으로 데이터 마스터 변경 요청 메시지를 송신한다. 그리고, 907단계에서, 상기 제3기지국(943)은 상기 제1기지국(941)으로 수락을 알리는 데이터 마스터 변경 응답 메시지를 송신한다. 이후, 909단계에서, 상기 제1기지국(941)은 상기 클라우드 셀 내의 다른 모든 기지국들(942 내지 944)로 제어 마스터의 변경을 통지하고, IP 모빌리티 설정 절차를 수행한다. 이에 따라, 911단계에서, 상기 클라우드 셀 내의 모든 기지국들(941 내지 944)는 각 기지국의 역할이 재분배됨을 인지한다. 그 결과, 상기 제1기지국(941)은 제어 마스터 및 데이터 마스터로 기능하고, 상기 제2기지국(942) 상기 제4기지국(944)은 멤버로서 기능한다. 이전 데이터 마스터인 상기 제3기지국(943)은 멤버로서 기능하거나, 또는, 상기 클라우드 셀에서 제외될 수 있다.
이하 본 발명은 상술한 바와 같이 이동성을 관리하기 위한 기지국의 동작 및 구성을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제어 마스터 변경 시 제어 마스터를 이전하는 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다. 이 경우, 상기 기지국은 클라우드 셀을 구성하는 기지국들 중 하나로서, 제어 마스터 기지국이다.
상기 도 10을 참고하면, 상기 기지국은 1001단계에서 제어 마스터의 변경이 필요한지 판단한다. 상기 기지국은 미리 정의된 지표들에 기초하여 상기 제어 마스터의 변경 여부를 판단한다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 기지국 및 이동국 간 링크 품질이 임계치 미만인지 여부, 상기 제어 마스터로서의 과부하 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제어 마스터의 변경을 판단할 수 있다.
상기 제어 마스터의 변경이 필요함이 판단되면, 상기 기지국은 1003단계로 진행하여 상기 클라우드 셀 내 다른 기지국들 중 하나를 새로운 제어 마스터 기지국으로 선택한다. 예를 들어, 상기 기지국은 다른 기지국들 각각 및 상기 이동국과의 링크 품질, 상기 다른 기지국들이 다른 클라우드 셀의 제어 마스터 기지국인지 여부, 상기 다른 기지국들의 제어 마스터로서의 부하 상태 중 적어도 하나에 기초하여 상기 새로운 제어 마스터 기지국을 선택한다.
이후, 상기 기지국은 1005단계로 진행하여 제어 마스터 변경 절차를 수행한다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 새로운 제어 마스터 기지국으로 제어 마스터 변경을 요청하는 요청 메시지를 송신하고, 상기 새로운 제어 마스터 기지국으로부터 제어 마스터 변경을 수락하는 응답 메시지를 수신한다. 그리고, 상기 기지국은 상기 제어 마스터 기능을 해제한다. 추가적으로, 상기 도 10에 도시되지 아니하였으나, 상기 기지국은 상기 새로운 제어 마스터 기지국이 제어 마스터 기능을 수행하기 위해 필요한 정보를 송신하는 동작을 더 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제어 마스터 변경 시 제어 마스터를 이전받는 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다. 이 경우, 상기 기지국은 클라우드 셀을 구성하는 기지국들 중 하나로서, 제어 마스터로 기능하지 아니하는 기지국이다.
상기 도 11을 참고하면, 상기 기지국은 1101단계에서 제어 마스터 변경을 요청하는 요청 메시지가 수신되는지 판단한다. 상기 요청 메시지는 현재의 제어 마스터 기지국이 상기 기지국으로 제어 마스터 기능을 이전할 것을 요청하는 메시지이다.
상기 요청 메시지가 수신되면, 상기 기지국은 1103단계로 진행하여 제어 마스터 변경을 수락하는 응답 메시지를 송신한다. 추가적으로, 상기 도 11에 도시되지 아니하였으나, 상기 기지국은 상기 현재의 제어 마스터 기지국으로부터 제어 마스터 기능을 수행하기 위해 필요한 정보를 수신하는 동작을 더 수행할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 1105단계로 진행하여 상기 클라우드 셀 내 다른 기지국들 및 이동국으로 제어 마스터 변경을 통지한다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 다른 기지국들 및 상기 이동국으로 제어 마스터 변경을 통지하는 메시지를 송신한다. 이에 따라, 상기 클라우드 셀 내 상기 다른 기지국들 및 상기 이동국은 상기 기지국이 새로운 제어 마스터로서 기능함을 인지하게 된다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 마스터 변경 시 데이터 마스터를 이전받는 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다. 이 경우, 상기 기지국은 클라우드 셀을 구성하는 기지국들 중 하나로서, 제어 마스터 기지국이다.
상기 도 12를 참고하면, 상기 기지국은 1201단계에서 데이터 마스터의 변경이 필요한지 판단한다. 상기 기지국은 미리 정의된 지표들에 기초하여 상기 데이터 마스터의 변경 여부를 판단한다. 예를 들어, 상기 기지국은 제어 마스터 및 데이터 마스터가 서로 다른 기지국에 속하는지 여부, 모든 활성된 세션들이 종료되었는지 여부, 데이터 마스터 및 제어 마스터 간 홉 개수가 N을 초과하는지 여부, N-홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수가 M 미만인지 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 데이터 마스터의 변경을 판단할 수 있다. 이때, 새로운 데이터 마스터 기지국은 현재의 제어 마스터 기지국인 상기 기지국이다.
상기 도 12에 도시되지 아니하였으나, 상기 데이터 마스터의 변경 여부를 판단하기에 앞서, 상기 기지국은 데이터 마스터 기지국으로부터 상기 데이터 마스터의 변경 여부를 판단하기 위해 필요한 정보를 제공받을 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 데이터 마스터 기지국으로부터 활성된 세션의 존재 여부, N-홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수 중 적어도 하나를 제공받을 수 있다.
상기 데이터 마스터의 변경이 필요함이 판단되면, 상기 기지국은 1203단계로 진행하여 데이터 마스터 변경 절차를 수행한다. 다시 말해, 상기 기지국은 데이터 마스터 변경을 요청하는 요청 메시지를 송신하고, 현재의 데이터 마스터 기지국으로부터 상기 데이터 마스터 변경을 수락하는 응답 메시지를 수신한다. 그리고, 상기 기지국은 자신이 새로운 데이터 마스터 기지국임을 상기 클라우드 셀 내 다른 기지국들로 통지한다. 추가적으로, 상기 도 12에 도시되지 아니하였으나, 상기 기지국은 상기 데이터 마스터 기능을 수행하기 위해 필요한 정보를 수신하는 동작을 더 수행할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 1205단계로 진행하여 이전 데이터 마스터 기지국과 IP 모빌리티 절차를 수행한다. 상기 IP 모빌리티 IP 종단의 변경에도 불구하고 세션을 유지함으로써 서비스의 연속성을 보장하기 위한 것이다. 구체적으로, 상기 IP 모빌리티로서, MIP 기법, PMIP 기법 등이 적용될 수 있다. 즉, 상기 기지국은 상기 이전 데이터 마스터 기지국과 L3 터널을 설정하고, 상기 이전 데이터 마스터 기지국을 통해 송수신되는 이동국의 상향링크 및 하향링크 데이터를 중계한다. 단, 상기 데이터 마스터 변경 이전, 이동국이 활성화된 세션을 가지지 아니하는 경우, 상기 1205단계는 생략될 수 있다.
상기 도 12은 데이터 마스터를 변경하기 위한 현재의 제어 마스터 기지국의 동작 절차를 도시한다. 즉, 상기 도 12에 도시된 절차는 데이터 마스터 및 제어 마스터가 서로 다른 기지국에 속하는 경우에만 수행됨이 바람직하다. 따라서, 데이터 마스터 및 제어 마스터가 동일한 기지국에 속하는 경우, 상기 기지국은 상기 도 12에 도시된 절차를 수행하지 아니할 수 있다. 또는, 데이터 마스터 및 제어 마스터가 동일한 기지국에 속하는 경우, 상기 기지국은 상기 도 12에 도시된 절차를 수행하되, 상기 1201단계에서 데이터 마스터의 변경이 필요 없다도 판단할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 마스터 변경 시 데이터 마스터를 이전하는 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다. 이 경우, 상기 기지국은 제어 마스터 기능을 가지지 아니하는 데이터 마스터 기지국이다.
상기 도 13을 참고하면, 상기 기지국은 1301단계에서 제어 마스터 기지국으로 데이터 마스터 변경 여부 판단에 필요한 정보를 송신한다. 상기 데이터 마스터 변경 여부 판단에 필요한 정보는 데이터 마스터 변경 여부 판단에 필요한 지표들이 무엇이냐에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 데이터 마스터 기지국으로부터 활성된 세션의 존재 여부, N-홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수 중 적어도 하나를 송신할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 1303단계로 진행하여 상기 데이터 마스터 변경을 요청하는 요청 메시지가 수신되는지 판단한다. 상기 요청 메시지는 상기 제어 마스터 기지국으로부터 수신되며, 상기 제어 마스터 기지국으로 상기 데이터 마스터 기능을 이전할 것을 요청한다.
상기 요청 메시지가 수신되면, 상기 기지국은 1305단계로 진행하여 상기 데이터 마스터 변경을 수락하는 응답 메시지를 송신한다. 상기 응답 메시지는 상기 제어 마스터 기지국으로 송신된다. 이후, 상기 도 13에 도시되지 아니하였으나, 상기 기지국은 상기 제어 마스터 기지국으로부터 상기 제어 마스터 기지국이 새로운 데이터 마스터 기지국임을 통지하는 메시지를 수신할 수 있다. 추가적으로, 상기 도 13에 도시되지 아니하였으나, 상기 기지국은 상기 데이터 마스터 기능을 수행하기 위해 필요한 정보를 상기 제어 마스터 기지국으로 송신하는 동작을 더 수행할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 1307단계로 진행하여 새로운 데이터 마스터 기지국과 IP 모빌리티 절차를 수행한다. 상기 IP 모빌리티 IP 종단의 변경에도 불구하고 세션을 유지함으로써 서비스의 연속성을 보장하기 위한 것이다. 구체적으로, 상기 IP 모빌리티로서, MIP 기법, PMIP 기법 등이 적용될 수 있다. 즉, 상기 기지국은 상기 새로운 데이터 마스터 기지국과 L3 터널을 설정하고, 이동국의 상향링크 및 하향링크 데이터를 상기 새로운 데이터 마스터를 통해 상기 이동국과 송신/수신한다. 단, 상기 데이터 마스터 변경 이전, 이동국이 활성화된 세션을 가지지 아니하는 경우, 상기 1307단계는 생략될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 14를 참고하면, 상기 기지국은 무선 통신부(1410), 저장부(1420), 백홀통신부(1430), 프론트홀통신부(1440), 제어부(1450)를 포함한다.
상기 무선 통신부(1410)는 이동국과 무선 채널을 통해 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 구체적으로, 상기 무선 통신부(1410)는 모뎀, RF(Radio Frequency) 처리부를 포함하며, 빔포밍 장치를 더 포함할 수 있고, 또한, 클라우드 셀을 지원하기 위한 협력 송수신 처리 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 모뎀은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, OFDM(Orthgonal Frequency Division Multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 모뎀은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 및 CP(Cyclic Prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 모뎀은 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 RF 처리부는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF 처리부는 상기 모뎀으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF 처리부는 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 RF 처리부는 다수의 물리적 장치들을 포함할 수 있다.
상기 빔포밍 장치는 송수신 신호의 방향성에 따른 이득을 제어한다. 상기 빔포밍 장치는 빔포밍이 수행되는 시점에 따라 디지털 빔포밍 또는 아날로그 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 디지털 빔포밍 및 상기 아날로그 빔포밍의 차이는 빔 방향을 결정하는 빔포밍 파라미터가 상기 DAC 이전에 결정되는지 상기 DAC 이후에 결정되는지 여부이다. 따라서, 상기 빔포밍 장치 및 상기 RF 처리부는 하나의 물리적 블록으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 신호 송신 시, 상기 아날로그 빔포밍의 경우, 상기 빔포밍 장치는 DAC 이후에 빔포밍 파라미터가 각 안테나를 통해 송신될 신호들 각각의 크기 또는 위상을 조절한다. 신호 송신 시, 상기 디지털 빔포밍의 경우, 상기 빔포밍 장치는 DAC 이전에 상기 빔포밍 파라미터를 곱함으로써 송신될 신호들 각각의 크기 또는 위상을 조절한다.
상기 협력 송수신 처리 장치는 클라우드 셀을 구성하는 하나의 멤버로서, 하나의 이동국과 통신을 수행하기 위한 신호 처리를 담당한다. 예를 들어, 클라우드 셀을 구성하는 다수의 기지국들 및 상기 하나의 이동국 간 형성되는 가상의 MIMO 채널에 따라, 상기 협력 송수신 처리 장치는 상기 기지국에 할당된 적어도 하나의 신호 스트림(stream)에 대한 처리(예 : 코드북 곱셈, 가중치 곱셈)을 수행한다.
상기 저장부(1420)는 상기 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(1240)는 제어 마스터 및 데이터 마스터로서 기능하기 위한 프로그램 코드들을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(1240)은 이동국으로부터 피드백받은 링크 품질 정보 또는 기지국에 의해 측정된 링크 품질 정보를 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(1240)는 클라우드 셀 구성에 대한 정보를 저장할 수 있다.
상기 백홀통신부(1430)는 인터넷 망에 연결하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(1430)는 상기 인터넷 망으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 인터넷 망으로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다. 상기 프론트홀통신부(1440)는 다른 기지국들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 상기 프론트홀통신부(1440)는 유선 또는 무선 인터페이스를 제공할 수 있다. 상기 프론트홀통신부(1440)가 무선 인터페이스를 제공하는 경우, 상기 프론트홀통신부(1440)는 상기 무선 통신부(1410)의 일부이거나, 독립적인 장치일 수 있다. 또한, 상기 프론트홀통신부(1440)가 유선 인터페이스를 제공하는 경우, 상기 프론트홀통신부(1440)는 상기 백홀통신부(1430)의 일부이거나, 독립적인 장치일 수 있다.
상기 제어부(1450)는 상기 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1240)는 상기 무선 통신부(1410), 상기 백홀통신부(1430), 상기 프론트홀통신부(1440)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1240)는 상기 저장부(1420)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 상기 제어부(1450)는 상기 저장부(1420)에 저장된 프로그램 코드를 실행하는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함하거나, 또는, 미리 정해진 기능을 수행하는 프로세서를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1450)는 제어 마스터 및 데이터 마스터가 분리된 객체로 운용되는 망 내에서 이동성을 관리하기 위한 기능들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1450)는 상기 기지국이 상기 도 3, 상기 도 4, 상기 도 7, 상기 도 8, 상기 도 9에 도시된 기지국들 중 하나와 같이 동작하도록 제어한다. 구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(1450)의 동작은 다음과 같다.
제어 마스터 변경 시 제어 마스터를 이전하기 위한 상기 제어부(1450)이 동작은 다음과 같다. 이 경우, 상기 기지국은 제어 마스터 기지국이며, 상기 제어부(1450)는 상기 기지국 및 이동국 간 링크 품질이 임계치 미만인지 여부, 상기 제어 마스터로서의 과부하 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제어 마스터의 변경을 판단한다. 상기 제어 마스터의 변경이 필요함이 판단되면, 상기 제어부(1450)는 다른 기지국들 각각 및 상기 이동국과의 링크 품질, 상기 다른 기지국들이 다른 클라우드 셀의 제어 마스터 기지국인지 여부, 상기 다른 기지국들의 제어 마스터로서의 부하 상태 중 적어도 하나에 기초하여 상기 새로운 제어 마스터 기지국을 선택한다. 그리고, 상기 제어부(1450)는 1005단계로 진행하여 제어 마스터 변경 절차를 수행한다. 다시 말해, 상기 제어부(1450)는 상기 새로운 제어 마스터 기지국으로 제어 마스터 변경을 요청하는 요청 메시지를 송신하고, 상기 새로운 제어 마스터 기지국으로부터 제어 마스터 변경을 수락하는 응답 메시지를 수신하도록 제어한다. 그리고, 상기 제어부(1450)는 상기 제어 마스터 기능을 해제한다. 추가적으로, 상기 제어부(1450)는 상기 새로운 제어 마스터 기지국이 제어 마스터 기능을 수행하기 위해 필요한 정보를 송신하는 동작을 더 수행할 수 있다.
제어 마스터 변경 시 제어 마스터를 이전받기 위한 상기 제어부(1450)이 동작은 다음과 같다. 이 경우, 상기 기지국은 제어 마스터로 기능하지 아니하는 기지국이며, 현재의 제어 마스터 기지국으로부터 제어 마스터 기능을 이전받을 것을 요청하는 요청 메시지가 수신되면, 상기 제어부(1450)는 제어 마스터 변경을 수락하는 응답 메시지를 송신한다. 추가적으로, 상기 제어부(1450)는 상기 현재의 제어 마스터 기지국으로부터 제어 마스터 기능을 수행하기 위해 필요한 정보를 수신하는 동작을 더 수행할 수 있다. 이후, 상기 제어부(1450)는 상기 클라우드 셀 내 다른 기지국들 및 이동국으로 제어 마스터 변경을 통지한다.
데이터 마스터 변경 시 데이터 마스터를 이전받기 위한 상기 제어부(1450)이 동작은 다음과 같다. 이 경우, 상기 기지국은 제어 마스터 기지국이며, 상기 제어부(1450)는 제어 마스터 및 데이터 마스터가 서로 다른 기지국에 속하는지 여부, 모든 활성된 세션들이 종료되었는지 여부, 데이터 마스터 및 제어 마스터 간 홉 개수가 N을 초과하는지 여부, N-홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수가 M 미만인지 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 데이터 마스터의 변경을 판단한다. 이때, 새로운 데이터 마스터 기지국은 현재의 제어 마스터 기지국인 상기 기지국이다. 또한, 상기 데이터 마스터의 변경 여부를 판단하기에 앞서, 상기 제어부(1450)는 데이터 마스터 기지국으로부터 상기 데이터 마스터의 변경 여부를 판단하기 위해 필요한 정보를 제공받을 수 있다. 상기 데이터 마스터의 변경이 필요함이 판단되면, 상기 제어부(1450)는 데이터 마스터 변경 절차를 수행한다. 다시 말해, 상기 제어부(1450)는 데이터 마스터 변경을 요청하는 요청 메시지를 송신하고, 현재의 데이터 마스터 기지국으로부터 상기 데이터 마스터 변경을 수락하는 응답 메시지를 수신하도록 제어한다. 그리고, 상기 제어부(1450)는 자신이 새로운 데이터 마스터 기지국임을 상기 클라우드 셀 내 다른 기지국들로 통지한다. 추가적으로, 상기 제어부(1450)는 상기 데이터 마스터 기능을 수행하기 위해 필요한 정보를 수신하는 동작을 더 수행할 수 있다. 이후, 상기 제어부(1450)는 이전 데이터 마스터 기지국과 IP 모빌리티 절차를 수행한다. 단, 상기 데이터 마스터 변경 이전, 이동국이 활성화된 세션을 가지지 아니하는 경우, 상기 IP 모빌리티 절차는 생략될 수 있다.
데이터 마스터 변경 시 데이터 마스터를 이전하기 위한 상기 제어부(1450)이 동작은 다음과 같다. 이 경우, 상기 기지국은 제어 마스터 기능을 가지지 아니하는 데이터 마스터 기지국이다. 상기 제어부(1450)는 제어 마스터 기지국으로 데이터 마스터 변경 여부 판단에 필요한 정보를 송신한다. 이후, 상기 데이터 마스터 변경을 요청하는 요청 메시지가 수신되면, 상기 제어부(1450)는 상기 데이터 마스터 변경을 수락하는 응답 메시지를 송신한다. 이후, 상기 제어부(1450)는 상기 제어 마스터 기지국으로부터 상기 제어 마스터 기지국이 새로운 데이터 마스터 기지국임을 통지하는 메시지를 수신한다. 추가적으로, 상기 제어부(1450)는 상기 데이터 마스터 기능을 수행하기 위해 필요한 정보를 상기 제어 마스터 기지국으로 송신하는 동작을 더 수행할 수 있다. 이후, 상기 제어부(1450)는 새로운 데이터 마스터 기지국과 IP 모빌리티 절차를 수행한다. 단, 상기 데이터 마스터 변경 이전, 이동국이 활성화된 세션을 가지지 아니하는 경우, 상기 IP 모빌리티 절차는 생략될 수 있다.
본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금, 본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM, Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM, Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs, Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (21)

  1. 무선 통신 시스템에 있어서,
    상위 노드 없이 인터넷(Internet)에 직접 연결되며, 적어도 하나의 이동국으로 무선 접속을 제공하는 다수의 기지국들을 포함하며,
    상기 기지국들은 하나의 이동국에게 서비스를 제공하기 위한 클라우드 셀을 구성하고,
    상기 기지국들 중 하나인 제1기지국은 상기 이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터로 기능하고,
    상기 기지국들 중 다른 하나인 제2기지국은 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하고, 상기 이동국의 IP(Internet Protocol) 종단으로 동작하는 데이터 마스터로 기능하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1기지국은, 제1조건 집합의 만족 여부에 따라 상기 제어 마스터의 이전 여부를, 제2조건 집합의 만족 여부에 따라 상기 데이터 마스터의 이전 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1조건 집합은, 현재 제어 마스터로 기능하는 기지국 및 상기 이동국 간 링크 품질이 제1임계치 미만인지 여부, 상기 제어 마스터로 기능하는 기지국의 제어 마스터로서의 과부하 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2조건 집합은, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터가 서로 다른 기지국에 속하는지 여부, 상기 이동국이 활성된 세션을 보유하는지 여부, 상기 데이터 마스터로서 기능하는 기지국 및 상기 제어 마스터로서 기능하는 기지국 간 홉 개수가 제2임계치를 초과하는지 여부, 상기 제2임계치 이하의 홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수가 제3임계치 미만인지 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1기지국은, 상기 데이터 마스터의 이전을 판단한 경우, 상기 데이터 마스터를 상기 제1기지국으로 이전시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 무선 통신 시스템에서 클라우드 셀을 구성하는 기지국의 동작 방법에 있어서,
    이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터 기능 및 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하고, 상기 이동국의 IP(Internet Protocol) 종단으로 동작하는 데이터 마스터 기능을 수행하는 과정과,
    제1조건 집합의 만족 여부에 따라 상기 제어 마스터 기능의 이전을 판단하는 과정과,
    상기 데이터 마스터 기능을 유지한 채, 상기 제어 마스터 기능을 다른 기지국으로 이전하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1조건 집합은, 현재 제어 마스터 기능을 수행하는 기지국 및 상기 이동국 간 링크 품질이 제1임계치 미만인지 여부, 상기 제어 마스터 기능을 수행하는 기지국의 제어 마스터로서의 과부하 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    제어 마스터 기능을 이전받을 기지국을 결정하는 과정을 더 포함하며,
    상기 제어 마스터 기능을 이전받을 기지국은, 다른 기지국들 각각 및 상기 이동국과의 링크 품질, 상기 다른 기지국들이 다른 클라우드 셀의 제어 마스터 기지국인지 여부, 상기 다른 기지국들의 제어 마스터로서의 부하 상태 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어 마스터 기능을 이전한 후, 상기 이동국의 IP 종단으로서 인터넷으로부터 상기 이동국으로의 하향링크 데이터를 수신하는 과정과,
    상기 하향링크 데이터를 상기 클라우드 셀에 속한 다른 기지국들로 분배하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 무선 통신 시스템에서 클라우드 셀을 구성하는 기지국의 동작 방법에 있어서,
    이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터 기능을 수행하는 과정과,
    제2조건 집합의 만족 여부에 따라 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하는 데이터 마스터 기능의 이전을 판단하는 과정과,
    상기 데이터 마스터 기능을 수행하는 기지국으로부터 상기 데이터 마스터 기능을 이전받는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2조건 집합은, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터가 서로 다른 기지국에 속하는지 여부, 상기 이동국이 활성된 세션을 보유하는지 여부, 상기 데이터 마스터 기능을 수행하는 기지국 및 상기 제어 마스터 기능을 수행하는 기지국 간 홉 개수가 제2임계치를 초과하는지 여부, 상기 제2임계치 이하의 홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수가 제3임계치 미만인지 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 데이터 마스터 기능의 이전을 판단하기에 앞서, 상기 데이터 마스터 기능을 수행하는 기지국으로부터 데이터 마스터 변경 여부 판단에 필요한 정보를 수신하는 과정을 더 포함하며,
    상기 데이터 마스터 변경 여부 판단에 필요한 정보는, 상기 이동국의 활성된 세션의 존재 여부, 상기 제2임계치 이하의 홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 마스터 기능을 이전한 기지국과 L3(Layer-3) 터널(tunnel)을 설정하는 과정과,
    상기 L3 터널을 통해, 상기 이동국 및 상기 데이터 마스터 기능을 이전한 기지국 간, 상기 이동국의 상향링크 데이터 및 하향링크 데이터를 중계하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 무선 통신 시스템에서 클라우드 셀을 구성하는 기지국 장치에 있어서,
    이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터 기능 및 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하고, 상기 이동국의 IP(Internet Protocol) 종단으로 동작하는 데이터 마스터 기능을 수행하고, 제1조건 집합의 만족 여부에 따라 상기 제어 마스터 기능의 이전을 판단하는 제어부와,
    상기 데이터 마스터 기능을 유지한 채, 상기 제어 마스터 기능을 다른 기지국으로 이전하기 위한 메시지를 송신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1조건 집합은, 현재 제어 마스터 기능을 수행하는 기지국 및 상기 이동국 간 링크 품질이 제1임계치 미만인지 여부, 상기 제어 마스터 기능을 수행하는 기지국의 제어 마스터로서의 과부하 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는, 제어 마스터 기능을 이전받을 기지국을 결정하며,
    상기 제어 마스터 기능을 이전받을 기지국은, 다른 기지국들 각각 및 상기 이동국과의 링크 품질, 상기 다른 기지국들이 다른 클라우드 셀의 제어 마스터 기지국인지 여부, 상기 다른 기지국들의 제어 마스터로서의 부하 상태 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 통신부는, 상기 제어 마스터 기능을 이전한 후, 상기 이동국의 IP 종단으로서 인터넷으로부터 상기 이동국으로의 하향링크 데이터를 수신하며,
    상기 제어부는, 상기 하향링크 데이터를 상기 클라우드 셀에 속한 다른 기지국들로 분배하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 무선 통신 시스템에서 클라우드 셀을 구성하는 기지국 장치에 있어서,
    이동국과의 제어 시그널링을 수행하는 제어 마스터 기능을 수행하고, 제2조건 집합의 만족 여부에 따라 상기 클라우드 셀을 통한 서비스 제공을 위한 스케줄링을 수행하는 데이터 마스터 기능의 이전을 판단하는 제어부와,
    상기 데이터 마스터 기능을 수행하는 기지국으로부터 상기 데이터 마스터 기능을 이전받기 위한 메시지를 송신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2조건 집합은, 상기 제어 마스터 및 상기 데이터 마스터가 서로 다른 기지국에 속하는지 여부, 상기 이동국이 활성된 세션을 보유하는지 여부, 상기 데이터 마스터 기능을 수행하는 기지국 및 상기 제어 마스터 기능을 수행하는 기지국 간 홉 개수가 제2임계치를 초과하는지 여부, 상기 제2임계치 이하의 홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수가 제3임계치 미만인지 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 데이터 마스터 기능의 이전을 판단하기에 앞서, 상기 통신부는, 상기 데이터 마스터 기능을 수행하는 기지국으로부터 데이터 마스터 변경 여부 판단에 필요한 정보를 수신하고,
    상기 데이터 마스터 변경 여부 판단에 필요한 정보는, 상기 이동국의 활성된 세션의 존재 여부, 상기 제2임계치 이하의 홉으로 도달 가능한 멤버 기지국들의 개수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 데이터 마스터 기능을 이전한 기지국과 L3(Layer-3) 터널(tunnel)을 설정하고, 상기 L3 터널을 통해, 상기 이동국 및 상기 데이터 마스터 기능을 이전한 기지국 간, 상기 이동국의 상향링크 데이터 및 하향링크 데이터를 중계하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
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