KR20160021626A

KR20160021626A - 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20160021626A
Application number: KR1020140107169A
Authority: KR
Inventors: 박순기; 권동승; 신연승; 유병한
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-08-18
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2016-02-26
Also published as: US20160050649A1

Abstract

본 발명은 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 단말과 GW(Gateway) 사이의 연결을 제어하는 매크로 기지국(MeNB)에 의해 수행되는 스몰 셀 환경에서 자원 관리를 위해 상기 매크로 기지국의 베어러를 통해 상기 GW와 상기 단말 사이의 적어도 하나의 패킷 경로를 설정하는 단계, 상기 단말로부터 전달된 상기 매크로 기지국 내의 적어도 하나의 스몰 기지국의 신호세기에 따라 상기 적어도 하나의 패킷 경로에 상기 적어도 하나의 스몰 기지국의 추가여부를 결정하는 단계, 및 상기 결과에 기초하여 선택한 스몰 기지국의 베어러를 이용하여 상기 적어도 하나의 패킷 경로를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 매크로 제어(Macro-driven) 기반 스몰 셀 환경이 제공하는 자원을 보다 효율적으로 이용할 수 있으며, 매크로 셀의 주관하에 스몰 셀에 최적화된 자원 관리 방법을 제공할 수 있다.

Description

스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING RESOURCE IN SMALL CELL ENVIRONMENT}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매크로(macro) 기반 스몰 셀(small cell) 환경의 자원을 관리하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

다중 요소 반송파 시스템(multiple component carrier system)은 반송파 집성(carrier aggregation)을 지원할 수 있는 무선통신 시스템을 의미한다. 반송파 집성이란 조각난 작은 대역을 효율적으로 사용하기 위한 기술로 하나의 기지국이 주파수 영역에서 물리적으로 연속적인(continuous) 또는 비연속적인(non-continuous) 다수 개의 밴드를 묶어 좀 더 큰 대역의 밴드상에서 자유롭게 상황에 맞게 사용할 수 있는 효과를 내도록 하기 위한 것이다. 다중 요소 반송파 시스템은 다중 반송파 시스템이라 불릴 수 있다. 다중 요소 반송파 시스템은 주파수 영역에서 구별되는 다수의 요소 반송파(component carrier: CC)들을 지원한다. 요소 반송파는 상향링크에 사용되는 상향링크 요소 반송파와, 하향링크에서 사용되는 하향링크 요소 반송파를 포함한다. 하향링크 요소 반송파와 상향링크 요소 반송파가 합쳐져 하나의 논리적 서빙셀(serving cell)로 사용될 수 있다. 또는 하향링크 요소 반송파만으로 하나의 논리적 서빙셀로 사용될 수 있다.

셀 내부의 핫 스팟(hotspot)과 같은 특정 지역에서는 특별히 많은 통신 수요가 발생하고, 셀 경계(cell edge) 또는 커버리지 홀(coverage hole)과 같은 특정 지역에서는 전파의 수신 감도가 떨어질 수 있다. 무선 통신 기술이 발달함에 따라, 핫 스팟이나, 셀 경계, 커버리지 홀과 같은 지역에서 통신을 가능하게 하기 위한 목적으로 매크로 셀(Macro Cell)내에 스몰 셀(small cell)들, 예를 들어, 피코 셀(Pico Cell), 펨토 셀(Femto Cell), 마이크로 셀(Micro Cell), 원격 무선 헤드(remote radio head: RRH), 릴레이(relay), 중계기(repeater)등이 함께 설치된다. 이러한 네트워크를 이종 네트워크(Heterogeneous Network: HetNet)라 부른다. 이종 네트워크 환경에서는 상대적으로 매크로 셀은 커버리지(coverage)가 큰 셀(large cell)이고, 펨토 셀과 피코 셀과 같은 스몰 셀은 커버리지가 작은 셀이다. 이종 네트워크 환경에서 다수의 매크로 셀들 및 스몰 셀들 간에 커버리지 중첩이 발생한다.

이종 네트워크 환경에서 과도한 부하 또는 특정 QoS가 요구되는 부하(load)를 핸드오버 절차없이 스몰셀에 분산시키고 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 셀 플래닝(planning) 기법의 하나로써 이중 연결성(dual connectivity) 기법이 도입되었다. 이중 연결성 기법을 기반으로 단말은 두 개 이상의 서로 다른 기지국(예를 들어, 매크로 셀을 포함하는 매크로 기지국과 소형 셀을 포함하는 스몰 기지국)과 서로 다른 주파수 대역을 통해 무선 연결이 되어 서비스를 송수신할 수 있다.

현재 이동통신시스템(특히, LTE(Long Term Evolution) 또는 LTE-A(Advanced), 이하 LTE라 함은 LTE-A를 포함할 수 있다.)에서 트래픽 폭증에 대비하기 위한 방법으로는 크게 세 가지가 있다. 첫번째로 주파수의 스펙트럴 효율(spectral efficiency)을 높이는 방법이고, 두번째는 사용 주파수 대역을 더 늘리는 방법이며, 세번째는 스몰 셀을 조밀화(dense)시키는 방법이다. 이 중에서 스몰 셀 조밀화에 따른 경우, 현재 이동통신시스템의 자원 관리 방법은 호모지니어스 매크로 셀 환경에 기반하므로 스몰 셀 환경에 최적화되지 않은 문제점이 있다. 다시 말해, 이러한 매크로 셀 환경에 기반한 자원 관리 방법은 매크로 셀에 최적화되어 있어 이중 연결성 기법을 기반으로 하는 단말의 출현, 단독 스몰 셀 환경 및 매크로/스몰 셀을 포함한 이종 네트워크 환경에 적합하지 않다. 따라서, 스몰 셀 환경에 최적화된 자원 관리 방법이 요구된다.

본 발명의 기술적 과제는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 매크로 제어(Macro-driven)하에 스몰 셀의 자원을 관리하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 스몰 셀 환경에서의 무선 베이러 연결 방식을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 스몰 셀 환경에서의 다운링크 패킷 전송 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 단말과 GW(Gateway) 사이의 연결을 제어하는 매크로 기지국(MeNB)에 의해 수행되는 스몰 셀 환경에서 자원 관리 방법에 있어서, 상기 매크로 기지국의 베어러를 통해 상기 GW와 상기 단말 사이의 적어도 하나의 패킷 경로를 설정하는 단계; 상기 단말로부터 전달된 상기 매크로 기지국 내의 적어도 하나의 스몰 기지국의 신호세기에 따라 상기 적어도 하나의 패킷 경로에 상기 적어도 하나의 스몰 기지국의 추가여부를 결정하는 단계; 및 상기 결과에 기초하여 선택한 스몰 기지국의 베어러를 이용하여 상기 적어도 하나의 패킷 경로를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 GW와 상기 단말 사이에 정의되는 EPS 베어러의 E-RAB는 E-RAB 0 및 E-RAB 1를 포함하며, 상기 적어도 하나의 패킷 경로를 설정하는 단계는, 상기 매크로 기지국의 제1 베어러를 상기 E-RAB 0에 연결하여 제1 패킷 경로를 설정하는 단계; 및 상기 매크로 기지국의 제2 베어러를 상기 E-RAB 1에 연결하여 제2 패킷 경로를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 추가여부를 결정하는 단계는, 상기 매크로 기지국의 셀 내에 포함된 적어도 하나의 스몰 기지국 중 제1 스몰 기지국의 신호세기를 이용하여 상기 제2 패킷 경로에 상기 제1 스몰 기지국의 추가 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제1 스몰 기지국으로 상기 제2 패킷 경로에 추가됨을 알리는 스몰 셀 추가(Small cell Addition) 메시지를 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 패킷 경로를 변경시키는 단계는, 상기 제1 스몰 기지국의 설정정보를 상기 단말로 전달하는 단계; 상기 E-RAB 1에 상기 매크로 기지국의 제2 베어러 대신 상기 제1 스몰 지기국의 베어러 연결이 완료되었음을 알리는 RRC 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 상기 단말로부터 전달받는 단계; 및 상기 E-RAB 1의 S1-U의 연결을 상기 매크로 기지국에서 상기 제1 스몰 기지국으로 변경할 것을 상기 GW로 요청하여 상기 제2 패킷 경로의 변경을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 스몰 기지국의 신호세기를 이용하여 상기 E-RAB 1에 연결된 상기 제1 스몰 지기국의 베어러 삭제를 결정하는 단계; 상기 E-RAB 1에 연결된 제1 스몰 지기국의 베어러를 삭제하고 다시 상기 매크로 기지국의 제2 베어러를 연결할 것을 상기 단말로 요청하는 단계; 및 상기 E-RAB 1의 S1-U의 연결을 상기 제1 스몰 기지국에서 상기 매크로 기지국으로 변경할 것을 상기 GW로 요청하여 상기 제2 패킷 경로가 변경 이전으로 설정되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 추가여부를 결정하는 단계는, 상기 매크로 기지국의 셀 내에 포함된 적어도 하나의 스몰 기지국 중 제1 스몰 기지국의 신호세기를 이용하여 상기 제2 패킷 경로에 상기 제1 스몰 기지국의 추가 여부를 결정하는 단계; 상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 설정하기 위해 상기 매크로 기지국의 제2 베어러와 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 Xn-U를 통해 연결하는 단계; 및 상기 E-RAB 1으로부터 상기 매크로 기지국의 제2 베어러의 연결을 해지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 패킷 경로를 변경시키는 단계는, 상기 E-RAB 1의 S1-U의 연결을 Xn-U를 통해 상기 매크로 기지국의 베어러에서 상기 제1 스몰 기지국의 베어러로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 추가여부를 결정하는 단계는, 상기 매크로 기지국의 셀 내에 포함된 적어도 하나의 스몰 기지국 중 제1 스몰 기지국의 신호세기를 이용하여 상기 제2 패킷 경로에 상기 제1 스몰 기지국의 추가 여부를 결정하는 단계; 상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 설정하기 위해 상기 매크로 기지국의 제2 베어러와 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 Xn-U를 통해 연결하는 단계; 및 상기 E-RAB 1에 상기 매크로 기지국의 제2 베어러의 연결을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 패킷 경로를 변경시키는 단계는, 상기 E-RAB 1의 S1-U에 상기 매크로 기지국의 제2 베어러와의 연결을 유지한 상태에서 Xn-U를 통해 상기 제1 스몰 기지국과의 연결을 추가하여 이중 경로를 확보하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이중 경로를 통해 동일한 패킷을 동시에 전송하는 단계; 또는 상기 이중 경로 중 전송 품질이 보다 좋은 경로를 선택하여 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 단말과 GW(Gateway) 사이의 연결을 제어하는 매크로 기지국(MeNB)에 의해 수행되는 스몰 셀 환경에서 자원 관리 방법에 있어서, 상기 매크로 기지국의 베어러를 통해 상기 GW와 상기 단말을 연결하여 적어도 하나의 패킷 경로를 설정하는 단계; 상기 적어도 하나의 패킷 경로에 상기 매크로 기지국 내의 적어도 두 개의 스몰 기지국 중 제1 스몰 기지국의 연결을 추가 설정하는 단계; 상기 제1 스몰 기지국과 교체하려는 제2 스몰 기지국과 상기 제1 스몰 기지국의 신호세기를 비교한 결과에 기초하여 상기 제1 스몰 기지국과의 연결을 제2 스몰 기지국과의 연결로 변경할지의 여부를 결정하는 단계; 및 상기 결정에 따라 상기 적어도 하나의 패킷 경로에 상기 제2 스몰 지기국을 연결하여 상기 적어도 하나의 패킷 경로를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 변경할지의 여부를 결정하는 단계는, 상기 단말로부터 상기 제1 스몰 기지국과 상기 제2 스몰 기지국의 신호세기를 비교한 결과를 전달받는 단계; 상기 비교 결과에 기초하여 상기 제2 패킷 경로에 포함된 상기 제1 스몰 기지국을 상기 제2 스몰 기지국으로 변경할지의 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제2 스몰 기지국으로 상기 제2 패킷 경로에 추가됨을 알리는 메시지를 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 패킷 경로를 변경시키는 단계는, 상기 제1 스몰 기지국의 설정정보를 제거하고 상기 제2 스몰 기지국의 설정정보를 상기 단말로 전달하는 단계; 상기 단말로부터 상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러 대신 상기 제2 스몰 지기국의 베어러 연결이 완료되었음을 알리는 메시지를 전달받는 단계; 상기 제1 스몰 기지국의 베어러 설정정보가 삭제될 수 있도록 삭제 요청 메시지를 상기 제1 스몰 기지국으로 전달하는 단계; 및 상기 제1 스몰 기지국으로부터 삭제 완료 메시지를 전달받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 패킷 경로를 변경시키는 단계는, 상기 제2 패킷 경로의 상기 제1 스몰 기지국 대신 상기 제2 스몰 기지국을 연결하여 상기 제2 패킷 경로의 변경을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 단말과 GW(Gateway) 사이의 연결을 제어하는 매크로 기지국(MeNB)의 셀 내에 포함된 적어도 하나의 스몰 기지국을 포함하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법에 있어서, 상기 단말과 상기 GW 사이에 정의되는 E-RAB 0에 상기 매크로 기지국의 제1 베어러를 연결하여 제1 패킷 경로를 설정하는 단계; 상기 단말과 상기 GW 사이에 정의되는 E-RAB 1에 상기 매크로 기지국의 제2 베어러를 연결하여 제2 패킷 경로를 설정하는 단계; 상기 적어도 하나의 스몰 기지국 중 제1 스몰 기지국을 추가하기 위해 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 상기 E-RAB 1에 연결할 것을 요청하는 단계; 및 상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 연결하여 상기 제2 패킷 경로를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 요청하는 단계는, 상기 제1 스몰 기지국으로 Xn-C를 통해 스몰 셀 추가(Small cell Addition) 메시지를 전달하는 단계; 및 상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러 연결이 완료되면, 상기 제1 스몰 기지국으로부터 Xn-C를 통해 스몰 셀 추가 응답(Small cell Addition ACK) 메시지를 전달받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 요청하는 단계는, 상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러가 Xn-C를 통해 연결되는 단계; 및 상기 매크로 기지국과 상기 제1 스몰 기지국 사이에 Xn-U가 생성되어 연결되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 패킷 경로를 변경시키는 단계는, 상기 E-RAB 1에 GTP와 PDCP를 포함하는 상기 매크로 기지국의 제2 베어러를 연결한 후 상기 Xn-U를 통해 RLC, MAC 및 PHY를 포함하는 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 연결하여 상기 제2 패킷 경로를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 베어러를 설정할 것을 요청하는 단계는, 상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러가 Xn-C를 통해 연결되는 단계; 상기 E-RAB 1에 상기 매크로 기지국의 제2 베어러의 연결이 유지되는 단계; 및 상기 매크로 기지국과 상기 제1 스몰 기지국 사이에 Xn-U가 생성되어 연결되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 패킷 경로를 변경시키는 단계는, 상기 E-RAB 1에 GTP, PDCP, RLC, MAC, 및 PHY를 포함하는 상기 매크로 기지국의 제2 베어러가 연결된 상태에서 상기 Xn-U를 통해 RLC, MAC, 및 PHY를 포함하는 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 동시에 연결하여 상기 제2 패킷 경로를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 새로운 이동통신시스템 환경에서 효율적으로 무선 자원 관리를 수행 수 있으며, 매크로 제어(Macro-driven) 기반 스몰 셀 환경이 제공하는 자원을 보다 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 이종망 환경에서 단말에 매크로 셀 및 스몰 셀의 이중 연결을 위해 이중 연결 설정, 해제, 교체를 위한 매크로 기지국과 스몰 기지국들 간의 구체적인 메시지 교환 및 단말로의 데이터 전송을 통해 이중 연결성 기법을 기반으로 하는 단말의 출현, 단독 스몰 셀 환경 및 매크로/스몰 셀을 포함한 이동통신시스템 환경에서 매크로 셀의 주관하에 스몰 셀에 최적화된 자원 관리 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 구조의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 구조를 위한 프레임워크의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베어러 서비스의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 베어러 연결 방식의 일례를 나타내는 도며이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 베어러 연결 방식의 다른 예를 나타내는 도며이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 베어러 연결 방식의 또 다른 예를 나타내는 도며이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다운링크 패킷을 전송하는 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다운링크 패킷을 전송하는 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다운링크 패킷을 전송하는 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 절차의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 절차의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 절차의 또 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 절차의 또 다른 예를 나타내는 순서도이다.

이하, 본 명세서에서는 본 발명과 관련된 내용을 본 발명의 내용과 함께 예시적인 도면과 실시 예를 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한 본 명세서는 무선 통신 네트워크를 대상으로 설명하며, 무선 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 무선 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어 기지국)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 무선 네트워크에 결합한 단말에서 작업이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다. 이는 E-UMTS(Evolved- Universal Mobile Telecommunications System)의 망 구조일 수 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 또는 LTE-A(advanced)시스템이라고 할 수도 있다.

한편, 무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.

도 1을 참조하면, E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), AMS(Advanced MS), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 지점(station)을 말하며, eNodeB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 펨토 기지국(femto-eNB), 피코 기지국(pico-eNB), 홈기지국(Home eNB), 릴레이(relay) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 적어도 하나의 셀을 단말에 제공할 수 있다. 셀은 기지국(20)이 통신 서비스를 제공하는 지리적 영역을 의미할 수도 있고, 특정 주파수 대역을 의미할 수도 있다.

기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다. S1 인터페이스는 기지국(20)과 MME/S-GW(30) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.

EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)를 포함한다. MME는 단말(10)의 접속 정보나 단말(10)의 능력에 관한 정보를 가진다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN(Packet Data Network)을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.

E-UTRAN과 EPC(30)를 통합하여 EPS(Evoled Packet System)라 불릴 수 있으며, 단말(10)이 기지국(20)에 접속하는 무선링크로부터 서비스 엔티티로 연결해주는 PDN까지의 트래픽 흐름은 모두 IP(Internet Protocol) 기반으로 동작한다.

단말과 기지국간의 무선 인터페이스를 Uu 인터페이스라 한다. 단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1계층), L2(제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1 계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제3 계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 구조의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 구조를 위한 프레임워크의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베어러 서비스의 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 베어러 연결 방식의 일례를 나타내는 도며이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 베어러 연결 방식의 다른 예를 나타내는 도며이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 베어러 연결 방식의 또 다른 예를 나타내는 도며이다.

본 발명이 적용되는 무선통신 시스템은 이종 네트워크 환경(Heterogeneous Network: HetNet)에서 동작한다. 이러한 이종 네트워크 환경에서 상대적으로 커버리지(coverage)가 큰 셀(large cell)이 매크로 셀(Macro Cell)이고, 커버리지가 작은 셀이 스몰 셀(small cell)이다. 매크로 셀(Macro Cell)내에 스몰 셀(small cell)들, 예를 들어, 피코 셀(Pico Cell), 펨토 셀(Femto Cell), 마이크로 셀(Micro Cell), 원격 무선 헤드(remote radio head: RRH), 릴레이(relay), 중계기(repeater) 등이 함께 설치된다.

매크로 기지국(MeNB)은 적어도 하나의 매크로 셀에 포함되는 매크로 기지국이며, 앵커 기지국 또는 마스터(master) 기지국 또는 주(primary)기지국이라 불릴 수 있다. 스몰 기지국(SeNB)은 매크로 셀 내 적어도 하나의 스몰 셀에 포함되는 스몰 기지국이며, 어시스팅 기지국 또는 부(secondary)기지국이라고 불릴 수 있다.

이처럼 이종 네트워크 환경에서 동작하는 무선통신 시스템에서 단말의 데이터 급증(Data Explosion)에 대비하기 위해 스몰 셀을 전개시키는 경우 매크로 셀과 스몰 셀을 독립적으로 전개시키는 방법과 매크로 제어(Macro-driven)하에 스몰 셀을 운용시키는 방법이 있다. 본 발명은 후자의 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에서 매크로 제어(Macro-driven)하에 스몰 셀을 운용하는 두 가지 운용 방법은 도 2 및 도 3과 같다.

도 2를 참조하면, 운용 구조(a)에서는 매크로 기지국(MeNB)이 자신의 매크로 셀에 포함되는 스몰 기지국(SeNB A, SeNB B, SeNB C)을 Xn-C 인터페이스(이하, "Xn-C"라고 함)로 제어한다. 매크로 기지국(MeNB)은 S1-C 인터페이스(이하, "S1-C"라고 함)를 통해 MME(31)와 연결되며, S1-U 인터페이스(이하, "S1-U"라고 함)를 통해 GW(32)와 연결된다. 트래픽 송수신 시, GW(32)는 S1-U를 통해 스몰 기지국(SeNB A, SeNB B, SeNB C)과 직접적인 연결을 통해 트래픽을 송수신한다.

한편, 도 3을 참조하면, 운용 구조(b)에서는 매크로 기지국(MeNB)이 자신의 매크로 셀에 포함되는 스몰 기지국(SeNB A, SeNB B, SeNB C)을 Xn-C로 제어한다. 매크로 기지국(MeNB)은 S1-C를 통해 MME(31)와 연결되며, S1-U를 통해 GW(32)와 연결된다. 트래픽 송수신 시, 운용 구조(a)에서와 달리 GW(32)는 매크로 기지국(MeNB)과만 S1-U를 통해 연결되며, 스몰 기지국(SeNB A, SeNB B, SeNB)은 매크로 기지국(MeNB)과의 Xn-U 인터페이스(이하, "Xn-U"라고 함)를 통해 트래픽을 송수신한다.

이러한 운용 구조(a, b)에서는 도 4와 같이 매크로 기지국(MeNB)이 자신의 매크로 셀에 포함되는 스몰 기지국(SeNB A, SeNB B, SeNB C)을 Xn-C로 제어하며, 이때 네트워크 내부 제어 경로(Network Internal Control Path, N.I.CP)가 형성된다. 단말(10)로의 하향링크(downlink) 트래픽은, EPC에서 베어러 형태로 매크로 기지국(MeNB)으로 오면, 매크로 기지국(MeNB)의 제어에 따라 MeNB, SeNB A, SeNB B 및 SeNB C의 각 셀 중 적어도 하나를 통하여 단말로 전송될 수 있다. 또한, 상향링크 트래픽은 사용자 단말 내부 경로(User Equipment Internal Path, UE.I.CP)에 의해 MeNB, SeNB A, SeNB B 및 SeNB C의 각 셀 중 적어도 하나를 통하여 전송되고, 이는 S1-U를 통해 상위 단으로 전송될 수 있다. 즉, 무선상에서 매크로 기지국(MeNB)의 제어에 따라 MeNB, SeNB A, SeNB B 및 SeNB C는 각각 M, SA, SB, SC 커넥션을 가질 수 있다. 이 경우, 매크로 기지국(MeNB)과 단말(10) 사이의 L3 Control이라는 L3 제어을 통해서 수행될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 5를 참고하면 종래 S1-U 베어러(S1-U RB)가 매크로 기지국(MeNB)의 무선 베어러(즉, MeNB connection RB, 이하 "M conn. RB"이라고 함)에만 항상 1대1 매핑되던 것과 달리, 이종 스몰 기지국(SeNB A, SeNB B, SeNB C)들을 통합 관리하는 매크로 기지국(MeNB)은 다른 스몰 기지국에서 제공하는 데이터 통로의 무선상황에 따라 S1-U RB를 SA RB, SB RB, SC RB에도 추가적으로 병행하여 연결하여 매핑(300)시킬 수 있다.

RB(Radio bearer)는 사용자의 서비스를 지원하기 위해 Uu 인터페이스에서 제공되는 베어러(bearer)이다. 각 인터페이스마다 각각의 베어러를 정의하여, 인터페이스들간의 독립성을 보장하고 있다.

무선통신 시스템이 제공하는 베어러를 총칭하여 EPS(Evolved Packet System) 베어러라고 한다. EPS 베어러는 각 인테페이스별로 RB, S1-U 베어러, S5/S8 베어러 등으로 나누어진다.

P-GW(Packet Gateway)는 LTE 네크워크와 다른 네트워크 사이를 연결하는 네트워크 노드이다. EPS 베어러는 단말과 P-GW사이에 정의된다. EPS 베어러는 각 노드(node) 사이에 더욱 세분화되어, 단말과 기지국 사이는 RB, 기지국과 S-GW 사이는 S1-U 베어러, 그리고 EPC 내부의 S-GW와 P-GW 사이는 S5/S8 베어러로 정의된다.

전술한 운용 구조(a, b)와 같은 프레임워크를 지원하는 매크로 기지국(MeNB)의 S1-U RB는 M conn. RB와 연결될 뿐 아니라, SA RB, SB RB, SC RB 들에 다중 매핑되어 연결될 수 있다. 다시 말해, 종래 S1-U RB가 M conn. RB에만 매핑되던 것과 달리 이종 스몰 기지국 제어를 위해 S1-U RB를 M conn. RB 뿐만 아니라 무선 상황에 따라 SA RB, SB RB, SC RB에도 추가적으로 병행하여 연결시킬 수 있다.

일례로, 도 2의 운용 구조(a)와 같이 매크로 기지국(MeNB)과 매크로 기지국(MeNB)의 커버리지 안에 있는 스몰 기지국(SeNB A, SeNB B, SeNB C)이 백홀 인터페이스를 통해 연결되며, SeNB의 트래픽 경로(traffic path)가 GW와 직접 연결된 구조에서 도 6과 같은 베어러 연결 방식을 가질 수 있다. 구체적으로, E-RAB 베어러의 E-RAB가 E-RAB 0 및 E-RAB 1를 포함하며 E-RAB 0가 default인 경우, E-RAB 0는 매크로 기지국(MeNB)의 GTP(GPRS Tunneling Protocol)(110)를 통해 M conn. RB인 Data Radio Bearer 1(DRB 1)과 연결되며, PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(120)와 RLC(Radio Link Control)(130)를 거쳐 MAC(Medium Access Control)(140)으로 연결되어 MAC(140)을 통해 스케줄링된 후 PHY(physical layer)(150)를 거쳐 단말로 연결된다. 그러면, 단말은 상기 매크로 기지국(MeNB)의 계층을 통해 상위 GW와 연결된다. 한편, 추가적으로 스몰 기지국, 예를 들어 SeNB A와의 연결 설정을 위해 E-RAB 베어러가 E-RAB 1인 경우, E-RAB 1은 스몰 기지국(SeNB A)의 GTP(210)를 통해 SA RB인 Data Radio Bearer 2(DRB 2)와 연결되며, PDCP(220)와 RLC(230)를 거쳐 MAC(240)으로 연결되어 MAC(240)을 통해 스케줄링된 후 PHY(250)를 거쳐 단말로 연결된다. 그러면, 단말은 상기 스몰 기지국(SeNB A)의 계층을 통해 상위 GW와 연결된다.

다른 예로, 도 3의 운용 구조(b)와 같이 매크로 기지국(MeNB)과 매크로 기지국(MeNB)의 커버리지 안에 있는 스몰 기지국(SeNB A, SeNB B, SeNB C)이 백홀 인터페이스를 통해 연결되며, SeNB의 트래픽 경로가 매크로 기지국(MeNB)을 통해 GW와 간접 연결된 구조인 경우 도 7 및 도 8과 같은 베어러 연결 방식을 가질 수 있다.

첫번째 방식은, 도 7과 같이 E-RAB 베어러의 E-RAB가 E-RAB 0 및 E-RAB 1를 포함하며 E-RAB 0가 default인 경우, E-RAB 0는 매크로 기지국(MeNB)의 GTP(110-1)를 통해 M conn. RB인 Data Radio Bearer 1(DRB 1)과 연결되어 MAC(140)을 통해 스케줄링된후 PHY(150)를 거쳐 단말로 연결된다. 한편, 추가적으로 스몰 기지국, 예를 들어 SeNB A와의 연결 설정을 위해 E-RAB 베어러가 E-RAB 1인 경우, E-RAB 1은 매크로 기지국(MeNB)의 GTP(110-2)를 통해 SA RB인 논리적인 Data Radio Bearer 2(DRB 2)로 연결된 후 PDCP(120-2)를 거쳐 Xn-U를 통해 스몰 기지국(SeNB A)의 RLC(230), MAC(240) 및 PHY(250)로 연결된다. 즉, E-RAB 1은 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB와 연결된다. 이처럼 E-RAB 1은 매크로 기지국(MeNB)의 베어러를 통할 뿐 무선으로 연결되지 않고 스몰 기지국(SeNB A)과 연결되며, E-RAB 0의 경우와 같이 매크로 기지국(MeNB)에 연결될 수는 있지만 동시에 하나의 베어러에서 매크로 기지국(MeNB)과 스몰 기지국(SeNB A)을 동시에 연결하지 않는다.

두번째 방식은, 도 8과 같이 E-RAB 베어러의 E-RAB가 E-RAB 0 및 E-RAB 1를 포함하며 E-RAB 0가 default인 경우, E-RAB 0는 매크로 기지국(MeNB)의 GTP(110-1)를 통해 M conn. RB인 Data Radio Bearer 1(DRB 1)과 연결되어 MAC(140)을 통해 스케줄링된후 PHY(150)를 거쳐 단말로 연결된다. 한편, 추가적으로 스몰 기지국, 예를 들어 SeNB A와의 연결 설정을 위해 E-RAB 베어러가 E-RAB 1인 경우, E-RAB 1은 매크로 기지국(MeNB)의 GTP(110-2)를 통해 SA RB인 논리적인 Data Radio Bearer 2(DRB 2)로 연결되며 PDCP(120-2), RLC(130-2), MAC(140) 및 PHY(150)으로 연결되는 동시에 PDCP(120-2)를 거치면서 Xn-U를 통해 스몰 기지국(SeNB A)의 RLC(230), MAC(240) 및 PHY(250)로 연결된다. 즉, E-RAB 1은 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB에 연결되는 동시에 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB와 연결된다. 이처럼 E-RAB 1은 매크로 기지국(MeNB)의 베어러를 통해 매크로 기지국(MeNB)과 스몰 기지국(SeNB A)을 동시에 연결할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다운링크 패킷을 전송하는 일례를 나타내는 도면이다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다운링크 패킷을 전송하는 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다운링크 패킷을 전송하는 또 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 9 내지 도 11에서는 도 3의 운용 구조(b)를 가지며, 도 8의 베어러 연결 방식에서의 다운링크 패킷을 보내는 것으로 가정한다.

도 8 및 도 9를 참고하면, 매크로 기지국(MeNB)의 PDCP(120, 즉 120-1 및 120-2)를 거쳐 동시에 전달되는 패킷(P1)은 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB와 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 통해 중복해서 전달된다. 이처럼 동일한 패킷(P1)이 중복해서 전달되면, 단말(UE)은 매크로 셀과 스몰 셀로부터 전달된 패킷(P1)의 PDCP SN을 체크한다. 그리고, 단말(UE)은 특정 윈도우내에 있는 PDCP PDU 패킷들의 오더링을 수행하여 패킷(P1)을 어플리케이션 계층으로 전달하며, 중복 패킷은 폐기한다. 이러한 패킷 전송 방식은 두 개, 즉 매크로 기지국(MeNB)과 스몰 기지국(SeNB A)의 베어러를 통해 동일한 패킷(P1)을 중복해서 동시에 전달한다는 점에서 패킷 전송의 안정성을 높일 수는 있으나 트래픽 폭주 상황인 경우에는 무선 자원을 낭비할 수도 있다.

다른 예로, 도 8 및 도 10을 참고하면, 매크로 기지국(MeNB)은 패킷(P1)을 전송하기 위한 두 개, 즉 매크로 기지국(MeNB)과 스몰 기지국(SeNB A)의 베어러가 설정된 상태에서 패킷(P1)이 중복되지 않도록 분리한 후 패킷이 전달되는 해당 시점에서 가장 좋은 채널 품질을 갖는 베어러를 통해 패킷이 전달되도록 한다. 예를 들어, 매크로 기지국(MeNB)의 PDCP(120, 즉 120-1 및 120-2)를 거쳐 전달되는 패킷(P1)은 중복되지 않도록 패킷(P1-1)과 패킷(P1-2)으로 분리된다. 이때, 패킷(P1-2)의 데이터량이 패킷(P1-1)보다 더 많으며, 스몰 기지국(SeNB A)의 채널 품질이 더 좋은 것으로 가정한다. 매크로 기지국(MeNB)은 M conn. RB를 통해 패킷(P1-1)을 단말(UE)로 전달한다. 매크로 기지국(MeNB)은 채널 품질이 더 좋은 스몰 기지국(SeNB A)으로 패킷(P1-2)을 전달하여 SA RB를 통해 패킷(P1-2)이 단말(UE)로 전달되도록 한다. 그러면 단말(UE)은 매크로 기지국(MeNB)과 스몰 기지국(SeNB A)으로부터 전달된 패킷(P1-1)과 패킷(P1-2)을 리오더링하여 어플리케이션 계층으로 전달한다.

또 다른 예로, 도 8 및 도 11을 참고하여 단말의 이동에 따라 SeNB가 변경되는 경우의 패킷 전송에 대해 설명한다. 도 11에서는 패킷(P1)을 전송하기 위한 두 개, 즉 매크로 기지국(MeNB)과 스몰 기지국(SeNB A)의 베어러가 설정된 상태에서 단말이 스몰 기지국(SeNB A)에서 스몰 기지국(SeNB B)의 커버리지로 이동하는 것으로 가정하여 설명한다. 매크로 기지국(MeNB)의 PDCP(120, 즉 120-1 및 120-2)를 거쳐 전달되는 패킷(P1)은 단말의 이동과 중복을 고려하여 패킷(P1-1) 및 패킷(P1-2)으로 분리된다. 매크로 기지국(MeNB)은 M conn. RB를 통해 패킷(P1-1)을 단말(UE)로 전달한다. 매크로 기지국(MeNB)은 패킷(P1-2)을 스몰 기지국(SeNB A)으로 전달하여 SA RB를 통해 패킷(P1-2)이 단말(UE)로 전달되도록 한다. 스몰 기지국(SeNB A)을 통해 패킷(P1-2)의 일부(P1-2-1)를 전달한 후 단말이 스몰 기지국(SeNB B)의 커버리지로 이동하여 스몰 기지국(SeNB A)에서 스몰 기지국(SeNB B)으로 스몰 셀이 변경되면, 셀 변경(Cell Change)시의 패킷 로스나 패킷 단절을 방지하기 위해 패킷(P1-2)의 나머지(P1-2-2)를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다. 스몰 기지국(SeNB A)에서 스몰 기지국(SeNB B)로의 셀 변경이 최종 완료된 이후 매크로 기지국(MeNB)은 패킷(P1-2)의 나머지(P1-2-2)를 스몰 기지국(SeNB B)으로 전달하여 SB RB를 통해 패킷(P1-2)의 나머지(P1-2-2)가 단말(UE)로 전달되도록 한다. 그러면 단말(UE)은 매크로 기지국(MeNB)과 스몰 기지국(SeNB A, SeNB B)으로부터 각각 전달된 패킷(P1-1)과 패킷(P1-2, 즉 P1-2-1, P1-2-2)을 리오더링하여 어플리케이션 계층으로 전달한다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 절차의 일례를 나타내는 순서도이다. 도 12 및 도 13에서는 도 2, 도 4 및 도 6에서 전술한 매크로 제어(Macro-driven)하의 스몰 셀 운용(MeNB driven Small Cell Operation)과, SeNB와 GW의 트래픽 경로의 직접 연결(Direct Connection between SeNB and GW over traffic path) 및 E-RAB 1 체인지(E-RAB 1 Change: MeNB->SeNB A->MeNB)에 대한 구조 및 개념에 기초하여 설명한다. 이때, E-RAB 0는 항상 MeNB에 연결되어 있다고 가정하며, E-RAB 1 체인지는 E-RAB 1을 MeNB에서 SeNB로 스위칭하고 다시 되돌아 오는 절차를 의미한다.

도 12 및 도 13을 참고하면, 매크로 기지국(MeNB)과 GW는 M conn. RB 0과 M conn. RB 1을 통해 E-RAB 0 및 E-RAB 1에 각각 연결되도록 설정된다(S100). 즉, E-RAB 0에는 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-(M conn. RB 0)-단말(EU)"로 형성된 제1 패킷 경로가 설정되며, E-RAB 1에는 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-(M conn. RB 1)-단말(EU)"로 형성된 제2 패킷 경로가 설정된다. 이때, E-RAB 1의 S1-U 구간을 위해 매크로 기지국(MeNB)으로의 다운링크 수신터널 아이디가 TE-ID X이며, GW로의 업링크 수신터널 아이디 TE-ID Y인 것으로 가정한다.

단말(EU)은 단말 내에서 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 크거나 같은 지의 여부를 판단한다(S101). 단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 크거나 같은 경우, RRC 메시지를 통해 Measurement Report(이하, "측정 보고"와 혼용하여 사용함)를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S102).

매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)로부터 Measurement Report를 전달받는다. 매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)이 UE.I.CP(도 4 참고)로부터 수집한 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 크거가 같은 지를 보고하는 내용이 Measurement Report에 존재하면, E-RAB 1을 통해 형성된 제2 패킷 경로에 스몰 기지국(SeNB A)을 추가할지의 여부를 결정한다(S103). 매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1에 스몰 기지국(SeNB A)을 추가하기로 결정한 경우, Xn-C를 통해 Small cell Addition 메시지(이하, "스몰 셀 추가 메시지"와 혼용하여 사용함)를 전달한다(S104).

스몰 기지국(SeNB A)은 매크로 기지국(MeNB)으로부터 Small cell Addition 메시지를 전달받는다. 스몰 기지국(SeNB A)은 Xn-C를 통해 E-RAB 1에 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 설정한다(S105). 스몰 기지국(SeNB A)은 설정을 완료한 후 Xn-C를 통해 Small cell Addition ACK 메시지(이하, "스몰 셀 추가 응답 메시지"와 혼용하여 사용함)를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S106). 이때, Small cell Addition ACK 메시지에는 GW에서 스몰 기지국(SeNB A)으로 다운링크 하는 경우를 위해 SeNB A 수신 다운링크 터널 아이디가 포함된다. 여기서, SeNB A 수신 다운링크 터널 아이디는 TE-ID Z인 것으로 가정한다.

매크로 기지국(MeNB)은 스몰 기지국(SeNB A)으로부터 전달된 SeNB A 수신 다운링크 터널 아이디를 포함하는 Forwarding path request 메시지를 GW로 전달한다(S107). GW는 Forwarding path request ACK 메시지를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S108). 이때, Forwarding path request ACK 메시지에는 GW에서 매크로 기지국(MeNB)으로 전달하는 다운링크 패킷을 GW를 통해 SeNB로 전달하기 위한 MeNB 포워딩 데이터 수신 터널 아이디가 포함된다. 여기서, MeNB 포워딩 데이터 수신 터널 아이디는 TE-ID T인 것으로 가정한다.

매크로 기지국(MeNB)은 RRC 메시지를 통해 E-RAB 1에 연결하려는 SeNB A 설정 정보를 포함하는 RRC Connection Reconfiguration(이하, "RRC 연결 재설정 메시지"와 혼용하여 사용함)를 단말(EU)로 전달한다(S109). 이때, 매크로 기지국(MeNB)은 필요에 따라 E-RAB 1 다운링크 패킷을 GW를 거쳐 SeNB A로 포워딩할 수도 있다. 즉, GW에서 매크로 기지국(MeNB)으로 전달된 다운링크 패킷은 TE-ID T로 태깅되어 다시 업링크로 GW로 전달되고, GW는 다시 TE-ID Z로 태깅하여 SeNB A로 패킷을 전달한다.

단말(EU)은 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB를 통한 업링크 패킷 전송을 중지하고, 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 통한 업링크 패킷 전송을 시작한다(S110). 단말(EU)은 RRC 메시지를 통해 RRC Connection Reconfiguration Complete(이하, "RRC 재설정 완료 메시지"와 혼용하여 사용함)를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달하고, 업링크 패킷을 스몰 기지국(SeNB A)으로 전송한다(S111).

매크로 기지국(MeNB)은 Path Switch Request(S1-C) 메시지를 GW로 전달하며, Path Switch Request ACK(S1-C) 메시지를 GW로부터 전달받는 S1-C 메시지 처리 절차를 통해 E-RAB 1의 S1-U가 "GW-매크로 기지국(MeNB)"에서 "GW-스몰 기지국(SeNB A)"로 변경되도록 한다(S112). 매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1에 대한 MeNB의 M conn. RB 정보들을 삭제한다(S113).

상기 절차가 수행되면 제2 패킷 경로는 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"에서 "GW-(S1-U)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"로 변경된다(S114). 이때, 스몰 기지국(SeNB A)은 GW로부터 TE-ID Z로 태킹된 패킷을 수신하고 GW로 업링크하려는 패킷은 TE-ID Y로 태킹한다. TE-ID Z로 태깅되어 전달되는 다운링크 패킷에는 매크로 기지국(MeNB)으로 포워딩된 패킷 또는 매크로 기지국(MeNB)으로 포워딩되지 않고 GW에서 바로 전달되는 패킷 두 가지가 존재할 수 있다. 이처럼 E-RAB 1에 의한 제2 패킷 경로가 "GW-(S1-U)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"로 변경된 상태에서 다시 S100 단계와 같이 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"로 변경 이전으로 스위칭하는 절차는 다음과 같다.

단말(EU)은 단말 내에서 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 작은 지의 여부를 판단한다(S115). 단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 작은 경우, RRC 메시지를 통해 Measurement Report를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S116).

매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)로부터 Measurement Report를 전달받는다. 매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)이 UE.I.CP(도 4 참고)로부터 수집한 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 작은 지를 보고하는 내용이 Measurement Report에 존재하면, E-RAB 1에 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB 1을 내부적으로 설정한다(S117). 매크로 기지국(MeNB)은 스몰 기지국(SeNB A)의 E-RAB 1에 대해 무선 설정을 하면서 GW로부터 수신한 다운링크 패킷에 대한 TE-ID U를 결정한다. 그리고, 매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1으로부터 스몰 기지국(SeNB A)을 삭제할 것을 결정한다(S118).

매크로 기지국(MeNB)은 RRC 메시지를 통해 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 제거할 것을 요청하는 명령과 E-RAB 1에 자신의 M conn. RB를 설정할 것을 요청하는 명령을 포함하는 RRC Connection Reconfiguration를 단말(EU)로 전달한다(S119).

단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 통한 업링크 패킷 전송을 중지하고, 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB를 통한 업링크 패킷 전송을 시작한다(S120). 단말(EU)은 RRC 메시지를 통해 RRC Connection Reconfiguration Complete를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S121). 이때, 전송하려는 업링크 패킷이 존재하면, 단말(EU)은 M conn. RB를 통해 업링크 패킷을 전송한다.

매크로 기지국(MeNB)은 Path Switch Request(S1-C) 메시지를 GW로 전달하며, Path Switch Request ACK(S1-C) 메시지를 GW로부터 전달받는 S1-C 메시지 처리 절차를 통해 E-RAB 1에 대한 제2 패킷 경로가 "GW-(S1-U)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"에서 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"로 변경되었음을 GW로 알린다(S122). 매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1로부터 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB 관련 설정 정보가 모두 삭제될 수 있도록 Xn-C를 통해 Small cell Deletion 메시지를 스몰 기지국(SeNB A)으로 전달한다(S123).

스몰 기지국(SeNB A)은 매크로 기지국(MeNB)으로부터 Small cell Deletion 메시지를 전달받는다. 스몰 기지국(SeNB A)은 E-RAB 1에서 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB 관련 설정 정보가 모두 삭제되도록 한다(S124). 스몰 기지국(SeNB A)은 삭제를 완료한 후 Xn-C를 통해 Small cell Deletion ACK 메시지를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S125).

상기 절차가 수행되면 제2 패킷 경로는 "GW-(S1-U)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"에서 S100 단계에서 처음 설정된 것과 같이 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"로 변경된다(S126). 다시 말해, "M conn. RB-매크로 기지국(MeNB)B-GW"의 경로가 형성된다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 절차의 다른 예를 나타내는 순서도이다. 도 14 및 도 15에서는 도 3, 도 4 및 도 7에서 전술한 매크로 제어(Macro-driven)하의 스몰 셀 운용(MeNB driven Small Cell Operation)과, SeNB와 GW의 트래픽 경로의 간접 연결(In-direct Connection between SeNB and GW over traffic path,) 및 E-RAB 1 체인지(E-RAB 1 Change: MeNB->SeNB A->MeNB)에 대한 구조 및 개념에 기초하여 설명한다. 이때, E-RAB 0는 항상 MeNB에 연결되어 있다고 가정하며, E-RAB 1 체인지는 E-RAB 1을 MeNB에서 SeNB로 스위칭하고 다시 되돌아 오는 절차를 의미한다.

도 14 및 도 15를 참고하면, 단말(EU)과 매크로 기지국(MeNB)은 M conn. RB 0과 M conn. RB 1을 통해 E-RAB 0 및 E-RAB 1에 각각 연결되도록 설정된다(S200). 즉, E-RAB 0에는 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-(M conn. RB 0)-단말(EU)"로 형성된 제1 패킷 경로가 설정되며, E-RAB 1에는 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-(M conn. RB 1)-단말(EU)"로 형성된 제2 패킷 경로가 설정된다.

단말(EU)은 단말 내에서 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 크거나 같은 지의 여부를 판단한다(S201). 단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 크거나 같은 경우, RRC 메시지를 통해 Measurement Report를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S202).

매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)로부터 Measurement Report를 전달받는다. 매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)이 UE.I.CP(도 4 참고)로부터 수집한 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 크거가 같은 지를 보고하는 내용이 Measurement Report에 존재하면, E-RAB 1을 통해 형성된 제2 패킷 경로에 스몰 기지국(SeNB A)을 추가할지의 여부를 결정한다(S203). 매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1에 스몰 기지국(SeNB A)을 추가하기로 결정한 경우, Xn-C를 통해 Small cell Addition 메시지를 전달한다(S204).

스몰 기지국(SeNB A)은 매크로 기지국(MeNB)으로부터 Small cell Addition 메시지를 전달받는다. 스몰 기지국(SeNB A)은 Xn-C를 통해 E-RAB 1에 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 설정한다(S205). 이 시점에서 E-RAB 1에 대한 Xn-U 트래픽 경로가 생성되며, Xn-U 트래픽 경로를 통해 매크로 기지국의 베어러와 스몰 기지국의 베어러가 연결된다. 이때, E-RAB 1에 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB의 연결은 해제된다. 스몰 기지국(SeNB A)은 설정을 완료한 후 Xn-C를 통해 Small cell Addition ACK 메시지를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S206).

매크로 기지국(MeNB)은 RRC 메시지를 통해 E-RAB 1에 추가할 SeNB A 설정 정보를 포함하는 RRC Connection Reconfiguration를 단말(EU)로 전달한다(S207). 이때, 매크로 기지국(MeNB)은 필요에 따라 E-RAB 1을 통해 전달할 다운링크 패킷을 Xn-U를 통해 SeNB A로 포워딩할 수도 있다.

단말(EU)은 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB를 통한 업링크 패킷 전송을 중지하고, 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 통한 업링크 패킷 전송을 시작한다(S208). 단말(EU)은 RRC 메시지를 통해 RRC Connection Reconfiguration Complete를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달하고, 업링크 패킷을 스몰 기지국(SeNB A)으로 전송한다(S209).

그러면 매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1의 S1-U를 "GW-매크로 기지국(MeNB) [-단말(EU)]"에서 "GW-매크로 기지국(MeNB)[-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)]"로 변경시킨다. 상기 절차가 수행되면 E-RAB 1의 제2 패킷 경로는 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"에서 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"로 변경된다(S210).

이처럼 제2 패킷 경로가 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"로 변경된 상태에서 다시 S200 단계와 같이 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"로 변경 이전으로 스위칭하는 절차는 다음과 같다.

단말(EU)은 단말 내에서 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 작은 지의 여부를 판단한다(S211). 단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 작은 경우, RRC 메시지를 통해 Measurement Report를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S212).

매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)로부터 Measurement Report를 전달받는다. 매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)이 UE.I.CP(도 4 참고)로부터 수집한 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 작은 지를 보고하는 내용이 Measurement Report에 존재하면, E-RAB 1에서 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 릴리즈(release)할 것을 결정한다(S213). 이때, 매크로 기지국(MeNB)은 내부적으로 E-RAB 1에 M conn. RB 1의 연결을 설정한다.

매크로 기지국(MeNB)은 RRC 메시지를 통해 E-RAB 1에 연결된 스몰 기지국(SeNB A)의 모든 정보들(SA RB 및 네트워크)을 제거할 것을 요청하는 명령을 포함하는 RRC Connection Reconfiguration를 단말(EU)로 전달한다(S214).

단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 통한 업링크 패킷 전송을 중지하고, 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB를 통한 업링크 패킷 전송을 시작한다(S215). 단말(EU)은 RRC 메시지를 통해 RRC Connection Reconfiguration Complete를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S216).

매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1에서 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB 설정 관련 정보가 모두 삭제될 수 있도록 Xn-C를 통해 Small cell Deletion 메시지를 스몰 기지국(SeNB A)으로 전달한다(S217). 이때, 전송하려는 업링크 패킷이 존재하면, 단말(EU)은 M conn. RB를 통해 업링크 패킷을 전송한다.

스몰 기지국(SeNB A)은 매크로 기지국(MeNB)으로부터 Small cell Deletion 메시지를 전달받는다. 스몰 기지국(SeNB A)은 E-RAB 1에서 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB 설정 관련 정보를 모두 삭제한다(S218). 스몰 기지국(SeNB A)은 삭제를 완료한 후 Xn-C를 통해 Small cell Deletion ACK 메시지를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S219).

상기 절차가 수행되면 제2 패킷 경로는 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"에서 처음 S200 단계에서 설정된 것과 같이 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"로 변경된다(S220).

도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 절차의 또 다른 예를 나타내는 순서도이다. 도 16 및 도 17에서는 도 3, 도 4 및 도 8에서 전술한 매크로 제어(Macro-driven)하의 스몰 셀 운용(MeNB driven Small Cell Operation)과, SeNB와 GW의 트래픽 경로의 간접 연결(In-direct Connection between SeNB and GW over traffic path,) 및 E-RAB 1 체인지(E-RAB 1 Change: MeNB->MeNB & SeNB A(Bearer Split)->MeNB)에 대한 구조 및 개념에 기초하여 설명한다. 이때, E-RAB 0는 항상 MeNB에 연결되어 있다고 가정하며, E-RAB 1 체인지는 E-RAB 1을 MeNB에서 SeNB로 스위칭하고 다시 되돌아 오는 절차를 의미한다.

도 16 및 도 17을 참고하면, 단말(EU)과 매크로 기지국(MeNB)은 M conn. RB 0과 M conn. RB 1을 통해 E-RAB 0 및 E-RAB 1에 각각 연결되도록 설정된다(S300). 즉, E-RAB 0에는 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-(M conn. RB 0)-단말(EU)"로 형성된 제1 패킷 경로가 설정되며, E-RAB 1에은 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-(M conn. RB 1)-단말(EU)"로 형성된 제2 패킷 경로가 설정된다.

단말(EU)은 단말 내에서 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 크거나 같은 지의 여부를 판단한다(S301). 단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 크거나 같은 경우, RRC 메시지를 통해 Measurement Report를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S302).

매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)로부터 Measurement Report를 전달받는다. 매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)이 UE.I.CP(도 4 참고)로부터 수집한 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 크거가 같은 지를 보고하는 내용이 Measurement Report에 존재하면, E-RAB 1에 스몰 기지국(SeNB A)을 추가할지의 여부를 결정한다(S303). 매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1에 스몰 기지국(SeNB A)을 추가하기로 결정한 경우, Xn-C를 통해 Small cell Addition 메시지를 전달한다(S304).

스몰 기지국(SeNB A)은 매크로 기지국(MeNB)으로부터 Small cell Addition 메시지를 전달받는다. 스몰 기지국(SeNB A)은 Xn-C를 통해 E-RAB 1에 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 설정한다(S305). 이 시점에서 E-RAB 1에 대한 Xn-U 트래픽 경로가 생성되며, Xn-U 트래픽 경로를 통해 매크로 기지국의 베어러와 스몰 기지국의 베어러가 연결된다. 이때, E-RAB 1에 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB의 연결은 해제되지 않고 유지된다. 스몰 기지국(SeNB A)은 설정을 완료한 후 Xn-C를 통해 Small cell Addition ACK 메시지를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S306).

매크로 기지국(MeNB)은 RRC 메시지를 통해 E-RAB 1에 추가할 SeNB A 설정 정보를 포함하는 RRC Connection Reconfiguration를 단말(EU)로 전달한다(S307).

단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)으로의 업링크 패킷 전송을 위한 SA RB의 설정을 완료한다. 단말(EU)은 RRC 메시지를 통해 RRC Connection Reconfiguration Complete를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S308).

매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1의 S1-U에 "GW-매크로 기지국(MeNB)[-단말(EU)]"에서 "GW-매크로 기지국(MeNB)[-단말(EU)]" 뿐만 아니라 "GW-매크로 기지국(MeNB)-스몰 기지국(SeNB A)-[단말(EU)]를 추가하여 이중 경로를 확보한다(S309). 즉, 상기 절차를 수행하면 S300 단계에서 설정된 E-RAB 1의 제2 패킷 경로에는 S300 단계에서 처음 설정된 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"(경로 1) 뿐만 아니라 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"(경로 2)가 추가적으로 포함된다.

이처럼 이중 경로가 확보되면, 도 9와 같이 매크로 기지국(MeNB)의 PDCP 계층에서 경로 1 및 경로 2를 통해 모든 패킷을 동시에 업링크 또는 다운링크로 전송한다. 그러면, 이를 수신한 단말(UE)의 PDCP는 특정 윈도우 내에 있는 PDCP SN을 체크하여 리오더링을 수행한 패킷을 어플리케이션으로 계층으로 전달 후 중복 패킷은 폐기한다. 매크로 기지국(MeNB)의 경우 수신한 패킷을 GW로 전달할 수 있다.

또한, 이중 경로가 확보되면, 도 10과 같이 채널 품질이 좋은 경로를 선택하여 패킷을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 매크로 기지국(MeNB)은 단말(UE)이 RRC 메시지를 통해 전달한 Measurement Report로부터 매크로 기지국(MeNB)의 신호세기 및/또는 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 보고되면, 이를 기반으로 가장 좋은 채널 품질을 선택하여 패킷을 전송할 수 있다. 또는 매크로 기지국(MeNB)의 MAC 단에서 매크로 기지국(MeNB) CQI와 스몰 기지국(SeNB A)의 CQI를 전달받아 채널 경로를 보다 빠르게 선택할 수도 있다(S310).

이처럼 E-RAB 1의 제2 패킷 경로가 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"(경로 1) 뿐만 아니라 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"(경로 2)가 추가된 상태에서 경로 2만 삭제하여 다시 S300 단계와 같이 변경 이전으로 제2 패킷 경로를 스위칭하는 절차는 다음과 같다.

단말(EU)은 단말 내에서 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 작은 지의 여부를 판단한다(S311). 단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 작은 경우, RRC 메시지를 통해 Measurement Report를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S312).

매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)로부터 Measurement Report를 전달받는다. 매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)이 UE.I.CP(도 4 참고)로부터 수집한 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 임의의 측정 기준값(Th1)보다 작은 지를 보고하는 내용이 Measurement Report에 존재하면, E-RAB 1로부터 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 릴리즈(release)할 것을 결정한다(S313).

매크로 기지국(MeNB)은 RRC 메시지를 통해 E-RAB1에 연결된 스몰 기지국(SeNB A)의 모든 정보들(SA RB 및 네트워크)을 제거할 것을 요청하는 명령을 포함하는 RRC Connection Reconfiguration를 단말(EU)로 전달한다(S314).

단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 통한 업링크 패킷 전송을 중지하고, 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB를 통한 업링크 패킷 전송을 시작한다(S315). 단말(EU)은 RRC 메시지를 통해 RRC Connection Reconfiguration Complete를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S316). 이때, 전송하려는 업링크 패킷이 존재하면, 단말(EU)은 M conn. RB를 통해 업링크 패킷을 전송한다.

매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1에서 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB 설정 관련 정보를 모두 삭제하여 "SW-(S1-U)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"(경로 2)가 삭제될 수 있도록 Xn-C를 통해 Small cell Deletion 메시지를 스몰 기지국(SeNB A)으로 전달한다(S317). 즉, 매크로 기지국(MeNB)은 Xn-C를 통해 E-RAB 1에 대한 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 삭제하고, 매크로 기지국(MeNB)에서도 MeNB와 SeNB와의 경로도 삭제한다.

스몰 기지국(SeNB A)은 매크로 기지국(MeNB)으로부터 Small cell Deletion 메시지를 전달받는다. 스몰 기지국(SeNB A)은 E-RAB 1에서 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB 설정 관련 정보를 모두 삭제한다(S318). 스몰 기지국(SeNB A)은 삭제를 완료한 후 Xn-C를 통해 Small cell Deletion ACK 메시지를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S319).

상기 절차가 수행되면 제2 패킷 경로는 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"(경로 1)와 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-스몰 기지국(SeNB A)-단말(EU)"(경로 2)가 모두 포함된 상태에서 처음 S300 단계에서 설정된 것과 같이 "GW-(S1-U)-매크로 기지국(MeNB)-단말(EU)"(경로 1)만 남도록 변경된다(S320).

도 18 및 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 운용 절차의 또 다른 예를 나타내는 순서도이다. 도 16 및 도 17에서는 도 3, 도 4 및 도 8에서 전술한 구조 및 개념에서 도 11에 대하여 운용하는 절차, 즉 매크로 제어(Macro-driven)하의 스몰 셀 운용(MeNB driven Small Cell Operation)과, SeNB와 GW의 트래픽 경로의 간접 연결(In-direct Connection between SeNB and GW over traffic path,) 및 E-RAB 1 인전 셀 체인지(E-RAB 1 ??related Cell Chagne : MeNB&SeNB A ■ MeNB&SeNB B)에 기초하여 설명한다.

도 18 및 도 19를 참고하면, 단말(EU)과 매크로 기지국(MeNB) 사이의 E-RAB 0에는 "단말(EU)-매크로 기지국(MeNB)-GW"로 형성된 제1 패킷 경로가 설정되며, E-RAB 1에은 "단말(EU)-매크로 기지국(MeNB)-GW"(경로 1) 뿐만 아니라 "단말(EU)-스몰 기지국(SeNB A)-매크로 기지국(MeNB)-GW"(경로 2)가 연결된 상태로 운용되는 제2 패킷 경로가 설정된다(S400). 아래에서는 E-RAB 1에 대한 스몰 기지국(SeNB A)의 경로가 스몰 기지국(SeNB B)의 경로로 이동되는 절차를 설명한다.

단말(EU)은 단말 내에서 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 스몰 기지국(SeNB B)의 신호세기보다 작은 지의 여부를 판단한다(S401). 단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 스몰 기지국(SeNB B)의 신호세기보다 작은 경우, RRC 메시지를 통해 Measurement Report를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S402). 즉, 단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)과 스몰 기지국(SeNB B)의 신호세기를 UE.I.CP A와 UE.I.CP B로부터 수집하여 매크로 기지국(MeNB)의 M 접속을 통해 이러한 측정 결과를 전달한다(도 4 참고).

매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)로부터 Measurement Report를 전달받는다. 매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)이 UE.I.CP A와 UE.I.CP B로부터 수집한 스몰 기지국(SeNB A)의 신호세기가 스몰 기지국(SeNB B)의 신호세기보다 작은 지를 보고하는 내용이 Measurement Report에 존재하면, E-RAB 1과의 연결을 스몰 기지국(SeNB A)에서 스몰 기지국(SeNB B)으로 변경할지의 여부를 결정한다(S403). 매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1에 스몰 기지국(SeNB B)을 연결하기로로 결정한 경우, Xn-C를 통해 Small cell Addition 메시지를 스몰 기지국(SeNB B)으로 전달한다(S404).

스몰 기지국(SeNB B)은 매크로 기지국(MeNB)으로부터 Small cell Addition 메시지를 전달받는다. 스몰 기지국(SeNB B)은 Xn-C를 통해 E-RAB 1에 스몰 기지국(SeNB B)의 SB RB를 설정한다(S405). 이 시점에서 스몰 기지국(SeNB B)은 매크로 기지국(MeNB)과의 송수신을 준비하며 마찬가지로 매크로 기지국(MeNB)도 스몰 기지국(SeNB B)과의 송수신을 준비한다. 스몰 기지국(SeNB B)은 설정을 완료한 후 Xn-C를 통해 Small cell Addition ACK 메시지를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S406). 다시 말해 , 매크로 기지국(MeNB)는 수신 터널 아이디를 생성하여 스몰 기지국(SeNB B)으로 전달하며, 스몰 기지국(SeNB B)도 역시 수신 터널 아이디를 생성하여 매크로 기지국(MeNB)으로 전달하여 상호 송수신 터널 아이디를 공유한다.

매크로 기지국(MeNB)은 RRC 메시지를 통해 E-RAB 1에 연결된 스몰 기지국(SeNB A)의 모든 정보들(SA RB 및 네트워크)을 제거하고 스몰 기지국(SeNB B)의 SB RB를 추가하라는 명령을 포함하는 RRC Connection Reconfiguration를 단말(EU)로 전달한다(S407). 이와 동시에 매크로 기지국(MeNB)은 스몰 기지국(SeNB A)으로 다운링크 패킷 전송이 있다면 이의 전송을 중지시키며 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB을 통해 다운링크 패킷이 전송되도록 한다(S408).

단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 삭제하고 스몰 기지국(SeNB B)의 SB RB를 추가하는 설정을 완료한다. 단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB를 통한 업링크 패킷 전송을 중지하고, 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB를 통한 업링크 패킷 전송을 시작한다(S409). 이때, 단말(EU)은 SA RB를 통해 보내던 업링크 패킷이 있다면 이를 중지하고 M conn. RB로 업링크 패킷을 전달한다. 그리고, 단말(EU)은 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB를 통한 업링크 패킷 전송을 중지하고, 스몰 기지국(SeNB B)의 SB RB를 통한 업링크 패킷 전송을 시작한다(S410). 단말(EU)은 스몰 기지국(SeNB B)의 SB RB의 추가가 완료되면 RRC 메시지를 통해 RRC Connection Reconfiguration Complete를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S411). 이때, 단말(EU)은 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB를 통해 보내던 업링크 패킷을 스몰 기지국(SeNB B)의 SB RB로 전달할 수도 있다.

매크로 기지국(MeNB)은 단말(EU)로부터 RRC Connection Reconfiguration Complete를 전달받는다. 매크로 기지국(MeNB)은 매크로 기지국(MeNB)의 M conn. RB를 통해 전달하던 다운링크 패킷이 있다면, M conn. RB를 통한 다운링크 패킷 전송을 중지하고 스몰 기지국(SeNB B)의 SB RB를 통한 다운링크 패킷 전송을 시작한다(S412).

매크로 기지국(MeNB)은 E-RAB 1에서 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB 설정 관련 정보가 모두 삭제될 수 있도록 Xn-C를 통해 Small cell Deletion 메시지를 스몰 기지국(SeNB A)으로 전달한다(S413).

스몰 기지국(SeNB A)는 매크로 기지국(MeNB)으로부터 Small cell Deletion 메시지를 전달받는다. 스몰 기지국(SeNB A)은 E-RAB 1에서 스몰 기지국(SeNB A)의 SA RB 설정 관련 정보 및 SeNB A와 관련된 Xn-U 정보를 삭제한다(S414). 스몰 기지국(SeNB A)은 삭제를 완료한 후 Xn-C를 통해 Small cell Deletion ACK 메시지를 매크로 기지국(MeNB)으로 전달한다(S415).

상기 절차가 수행되면 제2 패킷 경로는 E-RAB 1에 형성된 "단말(EU)-매크로 기지국(MeNB)-GW"(경로 1)는 동일하나 경로 2가 "단말(EU)-스몰 기지국(SeNB B)-매크로 기지국(MeNB)-GW"로 변경된다(S416). 즉, E-RAB 1의 제2 패킷 경로에서 "매크로 기지국(MeNB)-GW"와 "단말(EU)-매크로 기지국(MeNB)"의 M conn. RB 경로는 동일하지만 추가적인 경로 2가 "단말(EU)-스몰 기지국(SeNB A)-매크로 기지국(MeNB)-GW"에서 "단말(EU)-스몰 기지국(SeNB B)-매크로 기지국(MeNB)-GW"로 변경된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

단말과 GW(Gateway) 사이의 연결을 제어하는 매크로 기지국(MeNB)에 의해 수행되는 스몰 셀 환경에서 자원 관리 방법에 있어서,
상기 매크로 기지국의 베어러를 통해 상기 GW와 상기 단말 사이의 적어도 하나의 패킷 경로를 설정하는 단계;
상기 단말로부터 전달된 상기 매크로 기지국 내의 적어도 하나의 스몰 기지국의 신호세기에 따라 상기 적어도 하나의 패킷 경로에 상기 적어도 하나의 스몰 기지국의 추가여부를 결정하는 단계; 및
상기 결과에 기초하여 선택한 스몰 기지국의 베어러를 이용하여 상기 적어도 하나의 패킷 경로를 변경시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 GW와 상기 단말 사이에 정의되는 EPS 베어러의 E-RAB는 E-RAB 0 및 E-RAB 1를 포함하며,
상기 적어도 하나의 패킷 경로를 설정하는 단계는,
상기 매크로 기지국의 제1 베어러를 상기 E-RAB 0에 연결하여 제1 패킷 경로를 설정하는 단계; 및
상기 매크로 기지국의 제2 베어러를 상기 E-RAB 1에 연결하여 제2 패킷 경로를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제2항에 있어서,
상기 추가여부를 결정하는 단계는,
상기 매크로 기지국의 셀 내에 포함된 적어도 하나의 스몰 기지국 중 제1 스몰 기지국의 신호세기를 이용하여 상기 제2 패킷 경로에 상기 제1 스몰 기지국의 추가 여부를 결정하는 단계; 및
상기 제1 스몰 기지국으로 상기 제2 패킷 경로에 추가됨을 알리는 스몰 셀 추가(Small cell Addition) 메시지를 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제3항에 있어서,
상기 패킷 경로를 변경시키는 단계는,
상기 제1 스몰 기지국의 설정정보를 상기 단말로 전달하는 단계;
상기 E-RAB 1에 상기 매크로 기지국의 제2 베어러 대신 상기 제1 스몰 지기국의 베어러 연결이 완료되었음을 알리는 RRC 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 상기 단말로부터 전달받는 단계; 및
상기 E-RAB 1의 S1-U의 연결을 상기 매크로 기지국에서 상기 제1 스몰 기지국으로 변경할 것을 상기 GW로 요청하여 상기 제2 패킷 경로의 변경을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 스몰 기지국의 신호세기를 이용하여 상기 E-RAB 1에 연결된 상기 제1 스몰 지기국의 베어러 삭제를 결정하는 단계;
상기 E-RAB 1에 연결된 제1 스몰 지기국의 베어러를 삭제하고 다시 상기 매크로 기지국의 제2 베어러를 연결할 것을 상기 단말로 요청하는 단계; 및
상기 E-RAB 1의 S1-U의 연결을 상기 제1 스몰 기지국에서 상기 매크로 기지국으로 변경할 것을 상기 GW로 요청하여 상기 제2 패킷 경로가 변경 이전으로 설정되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제2항에 있어서,
상기 추가여부를 결정하는 단계는,
상기 매크로 기지국의 셀 내에 포함된 적어도 하나의 스몰 기지국 중 제1 스몰 기지국의 신호세기를 이용하여 상기 제2 패킷 경로에 상기 제1 스몰 기지국의 추가 여부를 결정하는 단계;
상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 설정하기 위해 상기 매크로 기지국의 제2 베어러와 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 Xn-U를 통해 연결하는 단계; 및
상기 E-RAB 1으로부터 상기 매크로 기지국의 제2 베어러의 연결을 해지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제6항에 있어서,
상기 패킷 경로를 변경시키는 단계는,
상기 E-RAB 1의 S1-U의 연결을 Xn-U를 통해 상기 매크로 기지국의 베어러에서 상기 제1 스몰 기지국의 베어러로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제2항에 있어서,
상기 추가여부를 결정하는 단계는,
상기 매크로 기지국의 셀 내에 포함된 적어도 하나의 스몰 기지국 중 제1 스몰 기지국의 신호세기를 이용하여 상기 제2 패킷 경로에 상기 제1 스몰 기지국의 추가 여부를 결정하는 단계;
상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 설정하기 위해 상기 매크로 기지국의 제2 베어러와 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 Xn-U를 통해 연결하는 단계; 및
상기 E-RAB 1에 상기 매크로 기지국의 제2 베어러의 연결을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제8항에 있어서,
상기 패킷 경로를 변경시키는 단계는,
상기 E-RAB 1의 S1-U에 상기 매크로 기지국의 제2 베어러와의 연결을 유지한 상태에서 Xn-U를 통해 상기 제1 스몰 기지국과의 연결을 추가하여 이중 경로를 확보하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제9항에 있어서,
상기 이중 경로를 통해 동일한 패킷을 동시에 전송하는 단계; 또는
상기 이중 경로 중 전송 품질이 보다 좋은 경로를 선택하여 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
단말과 GW(Gateway) 사이의 연결을 제어하는 매크로 기지국(MeNB)에 의해 수행되는 스몰 셀 환경에서 자원 관리 방법에 있어서,
상기 매크로 기지국의 베어러를 통해 상기 GW와 상기 단말을 연결하여 적어도 하나의 패킷 경로를 설정하는 단계;
상기 적어도 하나의 패킷 경로에 상기 매크로 기지국 내의 적어도 두 개의 스몰 기지국 중 제1 스몰 기지국의 연결을 추가 설정하는 단계;
상기 제1 스몰 기지국과 교체하려는 제2 스몰 기지국과 상기 제1 스몰 기지국의 신호세기를 비교한 결과에 기초하여 상기 제1 스몰 기지국과의 연결을 제2 스몰 기지국과의 연결로 변경할지의 여부를 결정하는 단계; 및
상기 결정에 따라 상기 적어도 하나의 패킷 경로에 상기 제2 스몰 지기국을 연결하여 상기 적어도 하나의 패킷 경로를 변경시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제11항에 있어서,
상기 GW와 상기 단말 사이에 정의되는 EPS 베어러의 E-RAB는 E-RAB 0 및 E-RAB 1를 포함하며,
상기 적어도 하나의 패킷 경로를 설정하는 단계는,
상기 매크로 기지국의 제1 베어러를 상기 E-RAB 0에 연결하여 제1 패킷 경로를 설정하는 단계; 및
상기 매크로 기지국의 제2 베어러를 상기 E-RAB 1에 연결하여 제2 패킷 경로를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제12항에 있어서,
상기 변경할지의 여부를 결정하는 단계는,
상기 단말로부터 상기 제1 스몰 기지국과 상기 제2 스몰 기지국의 신호세기를 비교한 결과를 전달받는 단계;
상기 비교 결과에 기초하여 상기 제2 패킷 경로에 포함된 상기 제1 스몰 기지국을 상기 제2 스몰 기지국으로 변경할지의 여부를 결정하는 단계; 및
상기 제2 스몰 기지국으로 상기 제2 패킷 경로에 추가됨을 알리는 메시지를 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제13항에 있어서,
상기 패킷 경로를 변경시키는 단계는,
상기 제1 스몰 기지국의 설정정보를 제거하고 상기 제2 스몰 기지국의 설정정보를 상기 단말로 전달하는 단계;
상기 단말로부터 상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러 대신 상기 제2 스몰 지기국의 베어러 연결이 완료되었음을 알리는 메시지를 전달받는 단계;
상기 제1 스몰 기지국의 베어러 설정정보가 삭제될 수 있도록 삭제 요청 메시지를 상기 제1 스몰 기지국으로 전달하는 단계; 및
상기 제1 스몰 기지국으로부터 삭제 완료 메시지를 전달받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제14항에 있어서,
상기 패킷 경로를 변경시키는 단계는,
상기 제2 패킷 경로에서 상기 제1 스몰 기지국과의 연결 대신 상기 제2 스몰 기지국을 연결하여 상기 제2 패킷 경로의 변경을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
단말과 GW(Gateway) 사이의 연결을 제어하는 매크로 기지국(MeNB)의 셀 내에 포함된 적어도 하나의 스몰 기지국을 포함하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법에 있어서,
상기 단말과 상기 GW 사이에 정의되는 E-RAB 0에 상기 매크로 기지국의 제1 베어러를 연결하여 제1 패킷 경로를 설정하는 단계;
상기 단말과 상기 GW 사이에 정의되는 E-RAB 1에 상기 매크로 기지국의 제2 베어러를 연결하여 제2 패킷 경로를 설정하는 단계;
상기 적어도 하나의 스몰 기지국 중 제1 스몰 기지국을 추가하기 위해 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 상기 E-RAB 1에 연결할 것을 요청하는 단계; 및
상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 연결하여 상기 제2 패킷 경로를 변경시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제16항에 있어서,
상기 요청하는 단계는,
상기 제1 스몰 기지국으로 Xn-C를 통해 스몰 셀 추가(Small cell Addition) 메시지를 전달하는 단계; 및
상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러 연결이 완료되면, 상기 제1 스몰 기지국으로부터 Xn-C를 통해 스몰 셀 추가 응답(Small cell Addition ACK) 메시지를 전달받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제16항에 있어서,
상기 요청하는 단계는,
상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러가 Xn-C를 통해 연결되는 단계; 및
상기 매크로 기지국과 상기 제1 스몰 기지국 사이에 Xn-U가 생성되어 연결되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제18항에 있어서,
상기 제2 패킷 경로를 변경시키는 단계는,
상기 E-RAB 1에 GTP와 PDCP를 포함하는 상기 매크로 기지국의 제2 베어러를 연결한 후 상기 Xn-U를 통해 RLC, MAC 및 PHY를 포함하는 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 연결하여 상기 제2 패킷 경로를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제16항에 있어서,
상기 베어러를 설정할 것을 요청하는 단계는,
상기 E-RAB 1에 상기 제1 스몰 기지국의 베어러가 Xn-C를 통해 연결되는 단계;
상기 E-RAB 1에 상기 매크로 기지국의 제2 베어러의 연결이 유지되는 단계; 및
상기 매크로 기지국과 상기 제1 스몰 기지국 사이에 Xn-U가 생성되어 연결되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.
제20항에 있어서,
상기 제2 패킷 경로를 변경시키는 단계는,
상기 E-RAB 1에 GTP, PDCP, RLC, MAC, 및 PHY를 포함하는 상기 매크로 기지국의 제2 베어러가 연결된 상태에서 상기 Xn-U를 통해 RLC, MAC, 및 PHY를 포함하는 상기 제1 스몰 기지국의 베어러를 동시에 연결하여 상기 제2 패킷 경로를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 환경에서의 자원 관리 방법.