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KR20160083451A - Mobile backhual network system and apparatus for selecting path of sub backhual network, and method therefor - Google Patents

Mobile backhual network system and apparatus for selecting path of sub backhual network, and method therefor Download PDF

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KR20160083451A
KR20160083451A KR1020140194915A KR20140194915A KR20160083451A KR 20160083451 A KR20160083451 A KR 20160083451A KR 1020140194915 A KR1020140194915 A KR 1020140194915A KR 20140194915 A KR20140194915 A KR 20140194915A KR 20160083451 A KR20160083451 A KR 20160083451A
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path
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sub
sink
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조동호
이정만
이강민
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한국과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a mobile backhaul network system, and an apparatus and a method for selecting a path of a sub backhaul network. The apparatus comprises: a source/sink setting unit setting a mobile access point (AP) node with residual capacity as a source node and setting the mobile AP node with required capacity as a sink node among a plurality of mobile AP nodes placed in a service area of a mobile backhaul network; a path search unit initializing flow with respect to all links between the source node and the sink node, and searching for an augment path to the sink node from the source node to add the flow with respect to all links existing in the corresponding path; and a path selection unit selecting an optimal augment path for forming a sub backhaul network among the searched augment paths on the basis of flow capacity. According to the present invention, since the optimal sub backhaul network is formed by using a mobile AP, quality of experience (QoE) serviced to a user through an ultra-wide area mobile backhaul network is extraordinarily increased.

Description

무선 백홀망 시스템과 서브 백홀망 패스 선정 장치 및 방법{MOBILE BACKHUAL NETWORK SYSTEM AND APPARATUS FOR SELECTING PATH OF SUB BACKHUAL NETWORK, AND METHOD THEREFOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a wireless backhaul network system and a method for selecting a sub-backhaul network path,

본 발명은 무선 백홀망 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서브 백홀망을 포함하는 무선 백홀망 시스템과 이를 위해 서브 백홀망을 위한 패스를 선정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless backhaul network system, and more particularly, to a wireless backhaul network system including a sub backhaul network and an apparatus and method for selecting a path for the sub backhaul network.

주지하는 바와 같이, 이동통신 네트워크는 기존에 존재하는 통신망에 새로운 망이 계속적으로 덧붙여지는 형태로 진화되어 발전되어 왔으며, 4G망은 3G망, 3.5G망, 소형셀망 등에 덧붙여지는 형태로 구성될 것이다.As will be known, a mobile communication network has evolved and evolved into a form in which a new network is continuously added to an existing communication network, and a 4G network is configured to be added to a 3G network, a 3.5G network, .

이전의 셀 체계는 망을 설치할 때 매크로 셀을 설치하여 비교적 큰 기지국을 간격이 좀 여유 있게 듬성듬성한 형태로 구축한 것이라면, HetNet(Heterogeneous Network)부터는 그 안에 함께 작은 기지국 또는 소형 셀을 설치하는 것이다. 그 셀이 피코 셀이나 더 작은 펨토 셀일 수도 있다. 피코 셀은 매크로 셀보다 크기가 작아 주로 통신 사업자에 의해 설치되고, 펨토 셀은 실내 사용에 용이하다. 기존 2G/3G 방식은 사용자가 몰린다 싶으면 셀의 크기를 줄이는 방식을 사용했었다. 하지만 LTE 시대가 열리면서 트래픽이 부담되는 지역에서의 데이터를 셀의 크기만으로 감당할 수 없었기에, 이런 한계를 넘기 위해 사람들이 몰리는 곳이나 매크로 셀의 전파가 약한 곳에 작은 기지국을 추가 설치하는 것이 HetNet이다.In the former cell system, when a macro cell is installed when a network is installed and a relatively large base station is constructed in a sparse form with a small space, a small base station or a small cell is installed in the HetNet (heterogeneous network) . The cell may be a picocell or a smaller femtocell. The picocell is smaller than the macrocell and is mainly installed by a telecommunication service provider, and the femtocell is easy to use indoors. The existing 2G / 3G method used to reduce the size of the cell if the user wanted to drive it. However, in the LTE era, HetNet is adding a small base station where people are driving or where the propagation of macrocells is weak, in order to overcome these limitations, because data in areas where traffic is burdens could not be covered by cell size.

예컨대, 사람들이 많이 몰리는 공공지역 같은 곳에는 수십 명 정도를 포괄할 정도의 피코 셀을 설치하고 집과 같은 실내 공간에는 펨토 셀을 설치하여 더 많은 사람들이 더 빠른 속도로 데이터를 전송시키고자 한다. 매크로 셀은 관리 및 유지비용이 비싸지만 피코 셀과 펨토 셀은 작고 설치가 쉬우며 속도가 빠르다는 이점이 있다.For example, in places such as public areas where people are very popular, there is a picocell that covers dozens of people, and a femtocell is installed in a room such as a house, so that more people can transfer data at a higher speed. Macro cells are expensive to maintain and maintain, but pico cells and femtocells are small, easy to install, and fast.

그러나 이러한 종래 기술들에 의해, 음영지역 없이 피코 셀 또는 펨토 셀을 설치하기 위해서는 다수의 소형셀 엑세스 포인트를 설치해야 하며, 천문학적인 추가 설치비용이 들어가게 된다. 또한 소형셀을 위한 엑세스 포인트는 설치되는 동시 움직일 수 없기 때문에, 가변적으로 엑세스 포인트를 사용할 수 없고 이는 낮은 유틸리티를 초래하는 문제점이 있었다.
However, in order to install a picocell or a femtocell without a shadow area, a plurality of small cell access points must be installed and astronomical additional installation costs are introduced. Also, since the access point for a small cell can not be moved at the same time as it is installed, the access point can not be used variably, which has a problem of causing a low utility.

대한민국 공개특허공보 2012-0046920, 공개일자 2012년 5월 11일Korean Patent Publication No. 2012-0046920, published on May 11, 2012

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 이동 엑세스 포인트를 이용하여 서브 백홀망을 구축하는 무선 백홀망 시스템을 구현한다.According to an embodiment of the present invention, a wireless backhaul network system for constructing a sub backhaul network using a plurality of mobile access points is implemented.

또, 무선 백홀망 내의 서브 백홀망 구축을 위한 최적 어그먼트 패스를 선정하여 주는 서브 백홀망 패스 선정 장치 및 방법을 제공한다.Also provided is an apparatus and method for selecting a sub-backhaul path for selecting an optimum gage path for constructing a sub-backhaul network in a wireless backhaul network.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and another problem to be solved can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 제 1 관점에 따른 무선 백홀망 시스템은, 무선 백홀망을 위한 다수의 빔을 송출하여 무선 링크를 형성하는 무선 백홀 스위치와, 상기 무선 링크에 의한 백홀 링크를 통해 상기 무선 백홀 스위치와의 채널을 형성하는 복수의 이동 엑세스 포인트와, 상기 복수의 이동 엑세스 포인트가 서브 백홀망을 형성하도록 최적 어그먼트 패스를 선정하는 서브 백홀망 패스 선정 장치를 포함하며, 상기 서브 백홀망 패스 선정 장치는, 상기 무선 백홀망의 서비스 영역 내에 위치하는 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 레시듀얼 케파시티가 있는 것을 소스 노드로 설정하고, 리쿼드 케파시티가 있는 것을 싱크 노드로 설정하는 소스/싱크 설정부와, 상기 소스 노드와 상기 싱크 노드 사이의 모든 링크에 대하여 플로우를 초기화하고, 상기 소스 노드에서 상기 싱크 노드로의 어그먼트 패스를 탐색하여 해당 패스에 존재하는 모든 링크에 대하여 플로우를 더해주는 패스 탐색부와, 상기 탐색된 어그먼트 패스 중에서 플로우 케파시티에 의거하여 서브 백홀망 구성을 위한 상기 최적 어그먼트 패스를 선정하는 패스 선정부를 포함할 수 있다.
A wireless backhaul network system according to a first aspect of the present invention includes a wireless backhaul switch for transmitting a plurality of beams for a wireless backhaul network to form a wireless link, And a sub backhaul network path selecting device for selecting an optimal gaging path so that the plurality of mobile access points form a sub backhaul network, wherein the sub backhaul network path selecting device comprises: A source / sink setting unit that sets, as a source node, a presence of a reciprocal keapacy among a plurality of mobile access point nodes located in a service area of the wireless backhaul network, Initialize a flow for all links between a source node and the sink node, A path search unit for searching for an access path to the sink node and adding a flow to all links existing in the path, and a search unit for searching the optimum sinking node for the sub- And a path selection unit for selecting a path to be selected.

본 발명의 제 2 관점에 따른 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 장치는, 무선 백홀망의 서비스 영역 내에 위치하는 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 레시듀얼 케파시티가 있는 것을 소스 노드로 설정하고, 리쿼드 케파시티가 있는 것을 싱크 노드로 설정하는 소스/싱크 설정부와, 상기 소스 노드와 상기 싱크 노드 사이의 모든 링크에 대하여 플로우를 초기화하고, 상기 소스 노드에서 상기 싱크 노드로의 어그먼트 패스를 탐색하여 해당 패스에 존재하는 모든 링크에 대하여 플로우를 더해주는 패스 탐색부와, 상기 탐색된 어그먼트 패스 중에서 플로우 케파시티에 의거하여 서브 백홀망 구성을 위한 최적 어그먼트 패스를 선정하는 패스 선정부를 포함할 수 있다.The apparatus for selecting a sub-backhaul network path in a wireless backhaul network system according to a second aspect of the present invention sets a source node to the one having a reciprocal queue among a plurality of mobile access point nodes located in a service area of a wireless backhaul network, A source / sink setting unit for setting a sink node as a sink node and a sink node as a sink node, and a source node for setting a source node to a sink node, And a path selecting unit for selecting an optimum gage path for the sub back wall configuration based on the flow keeper among the searched gravel paths .

여기서, 상기 패스 선정부는, 상기 소스 노드와 상기 싱크 노드 사이의 모든 링크 중에서 상기 플로우 케파시티가 가장 큰 링크를 포함하는 어그먼트 패스를 상기 최적 어그먼트 패스로 선정할 수 있다.
Here, the path selecting unit may select, as the optimum gravel path, an agg path including the link having the largest flow-coage among all the links between the source node and the sink node.

본 발명의 제 3 관점에 따른 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 장치에 의한 서브 백홀망 패스 선정 방법은, 상기 무선 백홀망의 서비스 영역 내에 위치하는 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 레시듀얼 케파시티가 있는 것을 소스 노드로 설정하는 단계와, 상기 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 리쿼드 케파시티가 있는 것을 싱크 노드로 설정하는 단계와, 상기 소스 노드와 상기 싱크 노드 사이의 모든 링크에 대하여 플로우를 초기화하는 단계와, 상기 소스 노드에서 상기 싱크 노드로의 어그먼트 패스를 탐색하여 해당 패스에 존재하는 모든 링크에 대하여 플로우를 더해주는 단계와, 상기 탐색된 어그먼트 패스 중에서 플로우 케파시티에 의거하여 서브 백홀망 구성을 위한 최적 어그먼트 패스를 선정하는 단계를 포함할 수 있다.A method of selecting a sub-backhaul network path by a sub-backhaul network path selecting apparatus in a wireless backhaul network system according to a third aspect of the present invention includes: The method comprising the steps of: setting as a sink node a presence of a reordering key node among the plurality of mobile access point nodes; and initiating a flow for all links between the source node and the sink node Searching for an agg path from the source node to the sink node and adding a flow to all links existing in the path, and determining, based on the flow keeper, And selecting an optimal gage path for the configuration .

여기서, 상기 최적 어그먼트 패스를 선정하는 단계는, 상기 소스 노드와 상기 싱크 노드 사이의 모든 링크 중에서 상기 플로우 케파시티가 가장 큰 링크를 포함하는 어그먼트 패스를 상기 최적 어그먼트 패스로 선정할 수 있다.
Herein, the step of selecting the optimum gesture path may select an optimum gage path including the link having the largest flow channel among all the links between the source node and the sink node as the optimum gage path .

본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 이동 엑세스 포인트를 이용하여 구축한 서브 백홀망을 포함하는 초광역 무선 백홀망 시스템을 제공하며, 최적의 서브 백홀망을 구성할 수 있도록 최적의 어그먼트 패스를 선정하여 주는 서브 백홀망 패스 선정 장치 및 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an ultra-wide area wireless backhaul network system including a sub-backhaul network constructed using a plurality of mobile access points, and provides an optimum access path for configuring an optimal sub- And a sub-backhaul network path selection device and method for selecting the sub-backhaul network path.

이처럼, 이동 엑세스 포인트를 이용하여 최적의 서브 백홀망을 구성하기 때문에, 초광역 무선 백홀망으로 서비스하는 사용자의 QoE(Quality of Experience)를 월등히 높여주는 효과가 있다.
As described above, since the optimal sub-backhaul network is configured using the mobile access point, the quality of experience (QoE) of a service provided by the wireless broadband backhaul network is greatly enhanced.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 백홀망 시스템의 네트워크 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서브 백홀망 패스 선정 방법에 따른 어그먼트 패스 선정 과정을 설명하기 위한 소스 노드 및 싱크 노드의 링크 상태도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서비 백홀망의 사용 유무에 따른 초광역 무선 백홀망의 성능 비교 그래프이다.1 is a network configuration diagram of a wireless backhaul network system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating an apparatus for selecting a sub-backhaul network path in a wireless backhaul network system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for selecting a sub-backhaul network path in a wireless backhaul network system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a link state diagram of a source node and a sink node for explaining a process of selecting an admission path according to a sub-backhaul network path selecting method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating performance of a wireless broadband backhaul network according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 백홀망 시스템의 네트워크 구성도이다.1 is a network configuration diagram of a wireless backhaul network system according to an embodiment of the present invention.

이에 나타낸 바와 같이 실시예에 따른 무선 백홀망 시스템은, 무선 백홀망(10)을 위한 다수의 빔을 송출하여 무선 링크를 형성하는 무선 백홀 스위치(110)를 포함한다.As shown, the wireless backhaul network system according to the embodiment includes a wireless backhaul switch 110 that transmits a plurality of beams for a wireless backhaul network 10 to form a wireless link.

그리고, 무선 백홀 스위치(110)에 의해 형성되는 무선 링크에 의한 백홀 링크를 통해 무선 백홀 스위치(110)와의 채널을 형성하는 복수의 이동 엑세스 포인트(120 내지 170)를 더 포함한다. 예컨대, 복수의 이동 엑세스 포인트(120 내지 170)는 기지국을 탑재한 차량으로 구현할 수 있다. 예컨대, 무선 백홀 스위치(110)에서는 평균적으로 1 Gbps를 보장하는 만 여 개의 빔을 생성할 수 있으며, 복수의 이동 엑세스 포인트(120 내지 170)는 백홀 링크를 사용하여 약 100km2 영역에 있는 사용자를 지원할 수 있다.And a plurality of mobile access points 120-170 that form a channel with the wireless backhaul switch 110 via a backhaul link by a wireless link formed by a wireless backhaul switch 110. [ For example, the plurality of mobile access points 120 to 170 may be implemented as a vehicle equipped with a base station. For example, the wireless backhaul switch 110 may generate 10,000 beams to guarantee an average of 1 Gbps, and the plurality of mobile access points 120 to 170 may use a backhaul link to transmit a user in a region of about 100 km 2 .

아울러, 복수의 이동 엑세스 포인트(120 내지 170)가 서브 백홀망을 형성하도록 최적 어그먼트 패스(augment path)를 선정하는 서브 백홀망 패스 선정 장치(도시 생략됨)을 더 포함한다.In addition, a sub-backhaul network path selection device (not shown) for selecting an optimal augment path so that the plurality of mobile access points 120 to 170 form a sub backhaul network is further included.

이러한, 무선 백홀망 시스템에서는 무선 백홀 스위치(110)와 이동 엑세스 포인트(120 내지 170)간 채널이 백홀 링크의 용량을 결정하는데 주요하다. 만약 무선 백홀 스위치(110)와 이동 엑세스 포인트(120 내지 170)간 백홀 링크의 채널이 좋지 않은 경우에는 해당 이동 엑세스 포인트가 생성하는 셀은 모두 음영지역이 된다. 또한 사용자가 집중되어 하나의 빔이 서비스하는 지역의 요구 트래픽 양이 빔의 용량보다 많게 되면 일부 사용자는 자신의 트래픽 요구치에 충족할 만큼 지원을 받지 못하게 된다.In such a wireless backhaul network system, the channel between the wireless backhaul switch 110 and the mobile access point 120-170 is key to determining the capacity of the backhaul link. If the channel of the backhaul link between the wireless backhaul switch 110 and the mobile access points 120-170 is not good, all the cells generated by the mobile access point are in the shaded area. Also, if the amount of traffic demanded by a user is greater than the capacity of a beam, a certain user will not be supported enough to meet his / her traffic requirement.

따라서, 사용자의 QoE를 보장할 수 있는 백홀망 구조 기술 개발이 필요하며, 본 발명에서는 이동 엑세스 포인트(120 내지 170)간에 스케일-프리(scale-free) 형태의 서브 백홀망을 구성하여 사용자의 QoE를 만족시킬 수 있는 초광역 무선 백홀망을 구성한다. 이를 위해, 서브 백홀망 패스 선정 장치(도시 생략됨)는 복수의 이동 엑세스 포인트(120 내지 170)가 최적 서브 백홀망을 형성할 수 있도록 최적의 어그먼트 패스를 선정하여 제공한다.
Therefore, it is necessary to develop a backhaul network structure technology capable of guaranteeing a user's QoE. In the present invention, a scale-free sub-backhaul network is configured between the mobile access points 120 to 170, A wireless broadband backhaul network can be formed. To this end, a sub-backhaul path selection device (not shown) selects and provides an optimum access path so that a plurality of mobile access points 120 to 170 can form an optimal sub-backhaul network.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 장치를 나타낸 블록 구성도이다.2 is a block diagram illustrating an apparatus for selecting a sub-backhaul network path in a wireless backhaul network system according to an embodiment of the present invention.

이에 나타낸 바와 같이 서브 백홀망 패스 선정 장치(200)는, 소스/싱크 설정부(210), 패스 탐색부(220), 패스 선정부(230) 등을 포함한다.As shown, the sub-backhaul network path selecting apparatus 200 includes a source / sink setting unit 210, a path searching unit 220, a path selecting unit 230, and the like.

소스/싱크 설정부(210)는 무선 백홀망의 서비스 영역 내에 위치하는 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 레시듀얼 케파시티(residual capacity)가 있는 것을 소스(source) 노드로 설정하고, 리쿼드 케파시티(required capacity)가 있는 것을 싱크(sink) 노드로 설정한다.The source / sink setting unit 210 sets a source node having a residual capacity among a plurality of mobile access point nodes located in a service area of a wireless backhaul network, the required capacity is set as the sink node.

패스 탐색부(220)는 소스 노드와 싱크 노드 사이의 모든 링크에 대하여 플로우를 초기화하고, 소스 노드에서 싱크 노드로의 어그먼트 패스(augment path)를 탐색하여 해당 패스에 존재하는 모든 링크에 대하여 플로우를 더해준다.The path search unit 220 initializes a flow for all the links between the source node and the sink node, searches for an augment path from the source node to the sink node, .

패스 선정부(230)는 패스 탐색부(220)에 의해 탐색된 어그먼트 패스 중에서 플로우 케파시티에 의거하여 서브 백홀망 구성을 위한 최적 어그먼트 패스를 선정한다. 여기서, 패스 선정부(230)는 소스 노드와 싱크 노드 사이의 모든 링크 중에서 플로우 케파시티가 가장 큰 링크를 포함하는 어그먼트 패스를 최적 어그먼트 패스로 선정할 수 있다.
The path selection unit 230 selects an optimum gage path for the sub back wall configuration based on the flow keeper among the gravel paths searched by the path search unit 220. [ Here, the path selection unit 230 can select, as an optimum gage path, an agg path including the link having the largest flow-ability among all the links between the source node and the sink node.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method for selecting a sub-backhaul network path in a wireless backhaul network system according to an embodiment of the present invention.

이에 나타낸 바와 같이 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 방법은, 무선 백홀망의 서비스 영역 내에 위치하는 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 레시듀얼 케파시티가 있는 것을 소스 노드로 설정하는 단계(S301)를 포함한다.As shown in the figure, the sub-backhaul network path selection method of the wireless backhaul network system includes a step (S301) of setting, as a source node, the presence of a reciprocal queue among a plurality of mobile access point nodes located in a service area of a wireless backhaul network .

그리고, 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 리쿼드 케파시티가 있는 것을 싱크 노드로 설정하는 단계(S303)를 더 포함한다.The method further includes a step (S303) of setting, as a sink node, the presence of the reordering keapicity among a plurality of mobile access point nodes.

이어서, 소스 노드와 싱크 노드 사이의 모든 링크에 대하여 플로우를 초기화하는 단계(S305)를 더 포함한다.Next, the method further includes a step (S305) of initializing a flow for all links between the source node and the sink node.

아울러, 소스 노드에서 싱크 노드로의 어그먼트 패스를 탐색하여 해당 패스에 존재하는 모든 링크에 대하여 플로우를 더해주는 단계(S307)를 더 포함한다.In addition, the method further includes a step (S307) of searching for an agg path from the source node to the sink node and adding a flow to all links existing in the path.

그리고, 탐색된 어그먼트 패스 중에서 플로우 케파시티에 의거하여 서브 백홀망 구성을 위한 최적 어그먼트 패스를 선정하는 단계(S309)를 더 포함한다.
The method further includes a step (S309) of selecting an optimum gage path for the sub back wall configuration based on the flow keeper among the detected gage paths.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 장치에 의해 수행되는 서브 백홀망 패스 선정 방법에 대해 더 자세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, a sub-backhaul network path selection method performed by an apparatus for selecting a sub-backhaul network path in a wireless backhaul network system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG.

도 1과 같이, 무선 백홀 스위치(110)에 의해 형성되는 무선 링크에 의한 백홀 링크를 통해 복수의 이동 엑세스 포인트(120 내지 170)가 무선 백홀 스위치(110)와의 채널을 형성하는 경우에, 복수의 이동 엑세스 포인트(120 내지 170)는 소스 노드 및 싱크 노드가 될 수 있기 때문에, 최적 서브 백홀망 구성을 위하여 멀티플 소스(multiple source)와 멀티플 싱크(multiple sink)간에 최대 플로우(maximum flow)가 설정되어야 한다.1, when a plurality of mobile access points 120-170 form a channel with a wireless backhaul switch 110 via a backhaul link by a wireless link formed by a wireless backhaul switch 110, Since the mobile access points 120-170 can be source nodes and sink nodes, a maximum flow must be established between multiple sources and multiple sinks for the optimal sub-backhaul network configuration do.

이를 위해, 다수의 소스에 플로우를 제공하는 슈퍼 소스와 다수의 싱크로부터 플로우를 받는 슈퍼 싱크를 설정한 후에, 슈퍼 소스와 슈퍼 싱크 사이의 최대 플로우를 만드는 것을 고려할 수 있다. 여기서, 슈퍼 소스/싱크와 소스/싱크 사이의 링크 용량은 무한으로 설정한다.To do this, you can consider creating a super-source that provides a flow to multiple sources and a super-sync that receives flows from multiple sinks, and then making the maximum flow between the super-source and super-sync. Here, the link capacity between the super source / sink and the source / sink is set to infinite.

하지만, 도 4의 링크 상태도에 나타낸 바와 같은 본 발명에서는 슈퍼 소스에서부터 받을 수 있는 용량의 제한이 있기 때문에, 소스/싱크 설정부(210)는 레시듀얼 케파시티가 있는 것을 소스 노드(s)로 설정하고(S301), 리쿼드 케파시티가 있는 것을 싱크 노드(t)로 설정한다(S303). 여기서, 각 빔으로부터 받을 수 있는 용량에서 필요한 용량을 뺀 것을 슈퍼 소스로부터 소스 노드(s)가 받을 수 있는 링크 용량으로 설정하며, 싱크 노드(t)가 필요로 하는 트래픽에서 지원 받는 용량을 뺀 것을 싱크 노드(t)가 슈퍼 싱크로 보내는 용량으로 설정한다.However, in the present invention as shown in the link state diagram of Fig. 4, since there is a limitation on the capacity that can be received from the super source, the source / sink setting unit 210 sets the presence of the reciprocal key state to the source node s (S301), and sets the presence of the re-quadrate as a sink node t (S303). Here, the link capacity that the source node (s) can receive from the super source obtained by subtracting the required capacity from the capacity that can be received from each beam is obtained by subtracting the supported capacity from the traffic required by the sink node (t) Set to the capacity that the sink node (t) sends to the super sync.

그리고, 패스 탐색부(220)는 소스 노드(s)와 싱크 노드(t) 사이의 모든 링크에 대하여 플로우를 초기화한다. 예컨대, 플로우 케파시티 c와 소스 노드 s, 싱크 노드 t로 이루어진 네트워크 그래프를 G=(V,E)라 하면, 임의의 노드간 모든 링크 (u, v)에 대하여 플로우 f(u,v)를 0으로 설정한다(S305).Then, the path search unit 220 initializes a flow for all the links between the source node s and the sink node t. For example, if we denote the network graph consisting of the flow keeper c, the source node s and the sink node t as G = (V, E), the flow f (u, v) 0 " (S305).

이어서, 패스 탐색부(220)는 소스 노드(s)에서 싱크 노드(t)로의 어그먼트 패스를 탐색하여 해당 패스에 존재하는 모든 링크에 대하여 플로우를 더해주는 처리를 수행한다(S307).Next, the path search unit 220 searches for an admission path from the source node s to the sink node t, and performs a process of adding a flow to all links existing in the path (S307).

그리고, 패스 선정부(230)는 탐색된 어그먼트 패스 중에서 플로우 케파시티에 의거하여 서브 백홀망 구성을 위한 최적 어그먼트 패스를 선정한다. 여기서, 패스 선정부(230)는 소스 노드(s)와 싱크 노드(t) 사이의 모든 링크 중에서 플로우 케파시티가 가장 큰 링크를 포함하는 어그먼트 패스를 최적 어그먼트 패스로 선정할 수 있다. 즉, 레시듀얼 케파시티의 용량이 큰 허브 노드를 지나는 어그먼트 패스를 찾을 수 있다(S309).Then, the path selection unit 230 selects an optimum gage path for the sub back wall configuration based on the flow keeper among the detected gage paths. Here, the path selection unit 230 can select, as the optimum gage path, an agg path including the link having the largest flow-ability among all the links between the source node s and the sink node t. That is, it is possible to find an aging path passing through a hub node having a large capacity of reciprocal cohesion (S309).

이러한 패스 탐색부(220) 및 패스 선정부(230)에 의한 연산 과정은 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The calculation process by the path search unit 220 and the path selection unit 230 can be expressed by the following Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1에서, P*는 (u*, v*)를 포함하는 패스이며, (u*, v*)는 모든 링크 중에서 cf(p)가 가장 큰 링크이다.In Equation (1), P * is a path including (u *, v *), and (u *, v *) is a link in which c f (p) is the largest among all links.

cf(p)는 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.c f (p) can be expressed by the following equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

cf(p)는 p를 지나는 모든 링크의 용량 중 가장 작은 용량, 즉 패스 p를 통해 흐를수 있는 최대 용량을 뜻한다. 패스 p의 각 링크 용량 중 가장 작은 용량밖에 흐르지 못하는 것이다.c f (p) is the smallest capacity of all links across p, that is, the maximum capacity that can flow through path p. Only the smallest capacity of each link capacity of the path p can not flow.

이렇게, 링크 용량이 높은 허브 노드를 통해 서브 백홀망을 구성 할 때, 전체 백홀망은 스케일-프리 네트워크로 구성되며, 이동 엑세스 포인트간 거리가 작아진다. 즉 단대단(end-to-end) 홉 수가 작다. 또한 형성된 백홀망의 클러스터링 계수 또한 굉장히 높아지며, 네트워크의 연결성이 좋아진다. 부가적으로 링크 용량이 낮은 이동 엑세스 포인트를 사용하여 서브 백홀망을 구성하는 것보다 손실되는 비용 측면에서 유리하다.Thus, when configuring a sub backhaul network through a hub node having a high link capacity, the entire backhaul network is composed of a scale-free network, and the distance between mobile access points is reduced. That is, the number of end-to-end hops is small. Also, the clustering coefficient of the formed backhaul network is extremely high, and the connectivity of the network is improved. In addition, it is advantageous in terms of loss cost to construct a sub backhaul network using a mobile access point having a low link capacity.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서비 백홀망의 사용 유무에 따른 초광역 무선 백홀망의 성능 비교 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating performance of a wireless broadband backhaul network according to an exemplary embodiment of the present invention.

이동 엑세스 포인트간 서브 백홀망 구성을 통한 초광역 백홀망 구성 기술을 검증하기 위하여 EU의 METIS 2020 프로젝트에서 사용하고 있는 TC 2의 댄스 어반 인포메이션 소시에이티(dense urban information society) 시나리오를 사용하였다. 총 사용자는 13,000명이며 각 사용자가 발생시키는 트래픽은 3GPP FTP Model 2를 사용하여 모델링 하였다. 사용자가 발생 트래픽의 합은 약 31.5 Gbps이기 때문에, 개당 1 Gbps를 서비스 할 수 있는 빔 35개를 사용하였다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 서브 백홀망을 사용하지 않는 시스템의 QoE 만족하는 사용자의 비율은 약 0.655이고, 서브 백홀망을 사용하는 시스템의 QoE 만족하는 사용자의 비율은 0.970이 나왔다. 약 0.315의 절대적인 성능 향상을 보였으며, 비교 시스템 대비 약 48%의 성능 향상을 보였다.
In order to verify the ultra-wide backhaul network configuration using the sub-backhaul network between mobile access points, the scenario of TC 2's dense urban information society used in the EU's METIS 2020 project was used. The total number of users is 13,000, and traffic generated by each user is modeled using 3GPP FTP Model 2. Since the sum of user generated traffic is about 31.5 Gbps, we used 35 beams that can serve 1 Gbps per unit. As shown in FIG. 5, the ratio of the users satisfying the QoE of the system not using the sub backhaul network is about 0.655, and the ratio of users satisfying the QoE of the system using the sub backhaul network is 0.970. The performance improvement is about 0.315, which is about 48% better than the comparison system.

본 발명에 첨부된 각 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다. Combinations of the steps of each flowchart attached to the present invention may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be loaded into a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing apparatus so that the instructions, which are executed via a processor of a computer or other programmable data processing apparatus, Lt; / RTI > These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory capable of directing a computer or other programmable data processing apparatus to implement the functionality in a particular manner so that the computer usable or computer readable memory It is also possible to produce manufacturing items that contain instruction means for performing the functions described in each step of the flowchart. Computer program instructions may also be stored on a computer or other programmable data processing equipment so that a series of operating steps may be performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer- It is also possible for the instructions to perform the processing equipment to provide steps for executing the functions described in each step of the flowchart.

또한, 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each step may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions mentioned in the steps may occur out of order. For example, the two steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the steps may sometimes be performed in reverse order according to the corresponding function.

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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

200 : 서브 백홀망 패스 선정 장치
210 : 소스/싱크 설정부
220 : 패스 탐색부
230 : 패스 선정부200: Sub-back-hole network path selection device
210: source / sink setting unit
220:
230: Path selection unit

Claims (5)

무선 백홀망을 위한 다수의 빔을 송출하여 무선 링크를 형성하는 무선 백홀 스위치와,
상기 무선 링크에 의한 백홀 링크를 통해 상기 무선 백홀 스위치와의 채널을 형성하는 복수의 이동 엑세스 포인트와,
상기 복수의 이동 엑세스 포인트가 서브 백홀망을 형성하도록 최적 어그먼트 패스(augment path)를 선정하는 서브 백홀망 패스 선정 장치를 포함하며,
상기 서브 백홀망 패스 선정 장치는,
상기 무선 백홀망의 서비스 영역 내에 위치하는 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 레시듀얼 케파시티(residual capacity)가 있는 것을 소스(source) 노드로 설정하고, 리쿼드 케파시티(required capacity)가 있는 것을 싱크(sink) 노드로 설정하는 소스/싱크 설정부와,
상기 소스 노드와 상기 싱크 노드 사이의 모든 링크에 대하여 플로우(flow)를 초기화하고, 상기 소스 노드에서 상기 싱크 노드로의 어그먼트 패스(augment path)를 탐색하여 해당 패스에 존재하는 모든 링크에 대하여 플로우를 더해주는 패스 탐색부와,
상기 탐색된 어그먼트 패스 중에서 플로우 케파시티에 의거하여 서브 백홀망 구성을 위한 상기 최적 어그먼트 패스를 선정하는 패스 선정부를 포함하는 무선 백홀망 시스템.
A wireless backhaul switch for transmitting a plurality of beams for a wireless backhaul network to form a wireless link,
A plurality of mobile access points forming a channel with the wireless backhaul switch through a backhaul link by the wireless link,
And a sub backhaul path selection device for selecting an optimal augment path so that the plurality of mobile access points form a sub backhaul network,
The sub-backhaul network path selecting apparatus comprises:
Wherein a source node has a residual capacity among a plurality of mobile access point nodes located in a service area of the wireless backhaul network and a sink having a requrede capacity is connected to a sink a source / sink setting unit for setting the source /
A flow is initialized for all links between the source node and the sink node, a search is made for an augment path from the source node to the sink node, A path search unit for adding the path search unit,
And a path selection unit configured to select the optimum gravel path for the sub back wall configuration based on the flow keeper among the searched gravel paths.
무선 백홀망의 서비스 영역 내에 위치하는 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 레시듀얼 케파시티(residual capacity)가 있는 것을 소스(source) 노드로 설정하고, 리쿼드 케파시티(required capacity)가 있는 것을 싱크(sink) 노드로 설정하는 소스/싱크 설정부와,
상기 소스 노드와 상기 싱크 노드 사이의 모든 링크에 대하여 플로우(flow)를 초기화하고, 상기 소스 노드에서 상기 싱크 노드로의 어그먼트 패스(augment path)를 탐색하여 해당 패스에 존재하는 모든 링크에 대하여 플로우를 더해주는 패스 탐색부와,
상기 탐색된 어그먼트 패스 중에서 플로우 케파시티에 의거하여 서브 백홀망 구성을 위한 최적 어그먼트 패스를 선정하는 패스 선정부를 포함하는 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 장치.
A source node is set to have a residual capacity among a plurality of mobile access point nodes located in a service area of a wireless backhaul network and a sink having a requredquality capacity is set as a sink ) Node, a source /
A flow is initialized for all links between the source node and the sink node, a search is made for an augment path from the source node to the sink node, A path search unit for adding the path search unit,
And a path selecting unit for selecting an optimum gage path for the sub back wall configuration based on the flow keeper among the searched gravel paths.
제 2 항에 있어서,
상기 패스 선정부는, 상기 소스 노드와 상기 싱크 노드 사이의 모든 링크 중에서 상기 플로우 케파시티가 가장 큰 링크를 포함하는 어그먼트 패스를 상기 최적 어그먼트 패스로 선정하는 것을 특징으로 하는 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the path selecting unit selects, as the optimal gravel path, an agg path including the link having the largest flow-cipher among all the links between the source node and the sink node. Back hole network path selection device.
무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 패스 선정 장치에 의한 서브 백홀망 패스 선정 방법으로서,
상기 무선 백홀망의 서비스 영역 내에 위치하는 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 레시듀얼 케파시티(residual capacity)가 있는 것을 소스(source) 노드로 설정하는 단계와,
상기 복수의 이동 엑세스 포인트 노드 중에서 리쿼드 케파시티(required capacity)가 있는 것을 싱크(sink) 노드로 설정하는 단계와,
상기 소스 노드와 상기 싱크 노드 사이의 모든 링크에 대하여 플로우(flow)를 초기화하는 단계와,
상기 소스 노드에서 상기 싱크 노드로의 어그먼트 패스(augment path)를 탐색하여 해당 패스에 존재하는 모든 링크에 대하여 플로우를 더해주는 단계와,
상기 탐색된 어그먼트 패스 중에서 플로우 케파시티에 의거하여 서브 백홀망 구성을 위한 최적 어그먼트 패스를 선정하는 단계를 포함하는 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 형성 방법.
A sub-backhaul network path selection method using a sub-backhaul network path selection device of a wireless backhaul network system,
Setting a source node having a residual capacity among a plurality of mobile access point nodes located in a service area of the wireless backhaul network;
Setting a required capacity among the plurality of mobile access point nodes as a sink node;
Initializing a flow for all links between the source node and the sink node,
Searching for an augment path from the source node to the sink node, adding a flow to all links existing in the path,
And selecting an optimum gage path for the sub back wall configuration based on the flow keeper among the searched gravel paths.
제 4 항에 있어서,
상기 최적 어그먼트 패스를 선정하는 단계는, 상기 소스 노드와 상기 싱크 노드 사이의 모든 링크 중에서 상기 플로우 케파시티가 가장 큰 링크를 포함하는 어그먼트 패스를 상기 최적 어그먼트 패스로 선정하는 것을 특징으로 하는 무선 백홀망 시스템의 서브 백홀망 형성 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the step of selecting the optimal gesture path selects an optimum gage path that includes the link having the largest flow path among all the links between the source node and the sink node as the optimal gage path (METHOD OF FORMING A SUBBACK HOLE NETWORK OF A WIRELESS BACKPACK HANDS SYSTEM
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