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1 2 차 년도 개발의 배경
2 LTE 의 무선 자원 구성
3 LTE 의 채널 품질 측정
3.1 Reference Signal 전력 측정
3.2 Reference Signal 품질 측정
4 2 차년도 개발 내용
4.1 Autonomous Multi-Cell Interference Management
4.2 Coordinated Multi-Cell Capacity and Coverage Optimization
4.3 Coordinated Multi-Cell Interference Management
4.4 Mobility Load Balancing
4.5 Mobility Robustness Optimization
5 2 차 년도 개발 참고 사항
5.1 X2 Interface
5.2 X2 Interface, Load Information
5.3 X2 Interface, Load Information, Message Types
5.4 X2 Interface, Load Information, Cell ID
5.5 X2 Interface, Load Information, UL Interference Overload Indication
5.6 X2 Interface, Load Information, UL High Interference Indication
5.7 X2 Interface, Load Information, Relative Narrowband Tx Power (RNTP)
5.8 X2 Interface, ABS Information
5.9 X2 Interface, Invoke Indication
5.10 LTE 이동 통신 망 구성
5.10 eNB 하드웨어 및 소프트웨어 구성
5.11 Key Performance Indicator (KPI)
5.13 MRO 가 적용되는 핸드오버 절차
5.14 MRO 가 적용되는 핸드오버를 위한 이벤트
1 2 차 년도 개발의 배경
LTE 망이 많이 설치되고 있는 미국의 무선 네트워크에는 3 km 정도를 커버하는
25 만개의 매크로 셀 기지국이 설치되어 운용되고 있으며, 각 셀은 무선 신호
간섭을 최소화 하도록 위치가 정해지고 설치 및 설정이 되어야 한다. 음성
서비스를 위해서 구성된 네트워크 토폴로지는 급격하게 증가하는 데이터
트래픽으로 부하를 받고 있는 실정이다. 이런 데이터 쓰나미를 해결하기
위해서는 혁신적인 조치가 필요하다. 기존의 매크로 셀의 모자라는 부분을
채우기 위해서 이동 통신망은 이종 망 (Heterogeneous Network, HetNet)
토폴로지로 진화하고 있다. HetNet 은 도심 지역의 가로등에 설치되는 마이크로
셀과 댁내, 빌딩 등에 위치하는 피코/펨토 셀이 있다. 이와 같은 소형 셀은
트래픽 집중 지역의 부하 분담함으로 인한 셀 용량 증대는 물론 효율적인
스펙트럼 사용을 가능하게 해준다.
앞서 서술된 소형 기지국은 원하는 성능을 이루기 위해서는 다음과 같은 설치 및
운용상의 보완 사항을 안고 있다.
- 셀의 설정, 추가, 삭제, 이동 등의 배치를 자동화
- 셀의 고장 시 자동 장애 복구
- 다중 공급자 소형 기지국의 배치 자동화
- 소형 기지국간의 간섭으로 인한 용량 손실을 최소화
- 매크로 기지국과의 간섭으로 인한 용량 손실을 최소화
- 셀간의 지능적인 트래픽 분산 및 균형
SON 기술은 다음과 같이 구성된다.
- 자동 설정 (Self Configuration) : 1 차년도에서 개발
- 자동 장애 처리 (Self Healing) : 1 차년도에서 개발
- 자동 최적화 (Self Optimization) : 2 차 년도에서 개발
이런 기능을 표준화하기 위해서 3GPP 는 Release 8 에서 많은 Self Organizing
Network (SON) 표준화를 시작했으며 궁극적으로 Plug & Play 를 지향하고 있다.
2 LTE 의 무선 자원 구성
OFDM 을 사용하는 LTE 의 무선 자원은 주파수와 시간으로 구분된다.
주파수 자원은 180 kHz 를 차지하는 RB 를 단위로 단말에 할당된다. 하나의 RB
는 12 개의 15 kHz 간격을 가지는 sub-carrier 로 구성된다. 추가적으로 인접
대역 주파수 간섭의 여유를 위해서 Guard band 를 둔다. 이를 각 대역폭에
대해서 계산한 테이블은 다음과 같다.
subcarrier
spacing (kHz)
15
BW (MHz) numSubcarriers
Guard band
(kHz)
numSubCarriers numRbs
5 333.3333333 500 300 25
10 666.6666667 1000 600 50
20 1333.333333 2000 1200 100
이를 그림으로 표현하면 다음과 같다.
시간 자원은 20 개의 슬롯으로 구성된다. 각각의 슬롯은 6 또는 7 개의 심볼로
구성된다. 이를 그림으로 표현하면 다음의 그림과 같다.
여러 개의 소형 셀이 클러스터 형태로 설치되는 경우에는 간섭이 매크로 셀과
인접한 소형 셀로부터도 받게 된다. 특히 셀 경계에서는 간섭이 심하게 되고
서빙 셀과 인접 셀의 신호 세기가 비슷해져서 서비스 불능이 발생할 수도 있다.
3 LTE 의 채널 품질 측정
3.1 Reference Signal 전력 측정
CDMA 및 WCDMA 에서는 파일롯 신호가 모든 대역에 분포했다. 반면 LTE
에서는 파일롯 신호가 특정 주파수 캐리에만 존재한다. 모든 셀이 파일롯 신호를
동일한 캐리어에 전송하면 셀간의 간섭이 많기 때문에 기지국 별로 다른
캐리어를 사용하도록 정하고 있다. 다음의 그림은 FDD, 10MHz 대역폭, Normal
Cyclic Prefix, 3 PDCCH Symbol, 2 Antenna Ports, Normal PHICH Duration, PHICH
Ng Factor = 1, PCI = 0 일 때의 Reference Signal 의 위치를 표시한 것이다.
참조: http://dhagle.in/LTE
위의 그림에서 안테나 포트 0 의 Reference Signal 은 붉은색으로 표시되었으며
회색 부분은 안테나 포트 1 의 Reference Signal 에 할당되어 있다. 그림에서
보는 것처럼 하나의 PRB (Physical Resource Block) 은 sub-frame 내에서 주파수
축에 12 개의 sub-carrier 와 시간 축 상에 의 14 개의 심볼로 구성된다. 3GPP
규격은 셀간의 간섭은 줄이고, 데이터 전송에 RB 를 많이 할당하면서 단말이
채널의 품질을 측정 하도록 하기 위해서 다음과 같은 기준으로 Reference Signal
의 위치를 정하였다.
- Position of reference signal = mod (PCI, 3)
앞서 기술한 방법에 따르면 PCI 설정과 Reference Signal 의 위치의 관계를
그림으로 표현하면 다음의 그림과 같다.
PCI 설정에 따른 기지국의 위치는 다음의 그림과 같이 바로 인접한 셀과는
동일한 캐리어를 Reference Signal 로 사용하지 않으므로 셀간 간섭이 줄어드는
효과를 가진다.
앞서 서술한 바와 같이 Reference Signal 은 할당된 주파수 영역에 분산되어
존재한다. 단말은 분산된 Reference Signal 을 평균한 RSRP 를 네트워크에
보고한다. 예를 들어 대역폭 5MHz, 10MHz, 20 MHz 의 RSRP 를 구하는 공식은
다음과 같다.
- 대역폭이 5 MHz 이면, RSRP = sum (Prf_of_RB1, ... , Prf_of_RB25) / 25
- 대역폭이 10 MHz 이면, RSRP = sum (Prf_of_RB1, ... , Prf_of_RB50) / 50
- 대역폭이 20 MHz 이면, RSRP = sum (Prf_of_RB1, ... , Prf_of_RB100) / 100
단말은 위의 방법으로 측정된 RSRP 는 3GPP 36.133 에 정의된 다음의 매핑
테이블에 따라 네트워크에 보고한다.
이와 같은 테이블에서 셀 중심과 셀 경계를 구분은 RSRP 를 기준으로 다음과
같이 정의한다.
RSRP range 전계 강도 셀 내의 단말 위치
-70 <= RSRP 강 전계 셀 중심
(-70 < RSRP) && (-90 <= RSRP) 강 전계 셀 중간 영역
-90 > RSRP 약 전계 셀 경계
3.2 Reference Signal 품질 측정
Reference Signal 의 품질 (Reference Signal Received Quality, RSRQ) 은 다음의
공식으로 계산된다.
RSRQ = (N x RSRP) / RSSI
N 은 number of RBs. 25 for 5 MHz, 50 for 10 MHz, 100 for 20 MHz
RSRP 는 Received Signal Reference Power
RSSI 는 측정 대역의 Received Signal Strength Indicator
단말은 위의 방법으로 측정된 RSRQ 는 네트워크의 요청이 있으면 다음과 같은
매핑 테이블에 따라 보고한다.
단말은 계산된 RSRQ 를 기반으로 광 대역 채널 상태 (Wideband Channel Quality
Indicator, Wideband CQI) 를 보고하는데, 하향 링크 변조 방식을 복조 능력에
임의의 CQI 값을 보낸다.
CQI 값에 대한 변조 방식은 3GPP 36.213 에 다음과 같이 정의되어 있다.
앞서 정의된 Wideband CQI 는 대역내의 모든 RB 의 채널 품질을 지표화 한
것이다. LTE 는 단말 별로 다른 주파수 자원을 사용하기 때문에 각각의 RB 의
채널 품질을 보고하는 것이 필요하다. 이를 위해서 단말은 RB 를 그룹으로
구분하고 각 그룹의 sub-band CQI 를 다음의 테이블에 따라 별도로 보고한다.
4 2 차년도 개발 내용
2 차년도에는 다음의 SON 기능을 개발하였다.
- 다중 셀 간섭 관리 (Multi-Cell Interference Management, MCIM)
- 다중 셀 용량 및 커버지리 최적화 (Multi-Cell Capacity and Coverage
Optimization, MC3O)
- 이동 부하 균등화 (Mobility Load Balancing, MLO)
- 이동성 최적화 (Mobility Robustness Optimization, MRO)
다중 셀 간섭 관리 (Multi-Cell Interference Management, MCIM) 은 간섭 정보를
획득하는 방법에 따라 Autonomous 와 Coordinated 로 구분된다. Autonomous
MCIM 은 기지국이 자의적으로 간섭 환경을 파악하는 방법이다. 반면에
Coordinated MCIM 은 기지국이 명시적으로 간섭 정보를 주고 받는 방법이다. 본
보고서에서는 두 가지 방식을 구분해서 기술한다.
4.1 Autonomous Multi-Cell Interference Management
Autonomous MCIM 은 아래의 그림과 같이 간략하게 모델링 되며 모든
기지국간에 명시적으로 간섭 정보를 주고 받지 않을 때 사용되는 방법이다. 이런
구성에서 기지국은 자의적으로 간섭 환경을 파악해서 무선 자원을 할당한다.
동작 환경은 다음과 같다.
- HeNB 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-5, 2-6, 2-7 는 명시적인 간섭 정보를 주고 받음.
- HeNB 1-4, 1-5, 1-6, 1-7, 2-2, 2-3, 2-4, Macro 1 는 명시적인 간섭 정보를 주고
받지 않음.
Use case 1
- UE1 의 서빙 셀은 HeNB 1-1
- UE1 의 인접 (간섭) 셀은 HeNB 1-2, 1-3, 1-5, 1-6, 1-7, Macro 1.
Use case 2
- UE2 의 서빙 셀은 HeNB 2-1
- UE2 의 인접 (간섭) 셀은 HeNB 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, Macro 1.
위의 그림에서 간섭을 주는 인접 셀이 명시적으로 간섭 정보를 주고 받지 않기
때문에 서빙 기지국은 자의적으로 간섭 정보를 획득해야 한다. 서빙 기지국은
36.331 5.5 에 정의된 규격에 따라 단말에 다음과 같은 설정 파라미터를 사용한
측정을 요청하고 이를 보고 받아서 SON 서버에 전달한다.
- triggerType: 측정 결과를 보고하는 방법.
event (0) : 설정된 조건을 만족하는 경우에 보고
periodic (1) : 설정된 조건 없이 주기적으로 보고, 기본 값.
- purpose: 측정의 목적
reportStrongestCells (0) : triggerQuantity 순으로 maxReportCells 수 만큼을
보고. 기본값
reportCGI (1) : UE 가 Closed Group 에 속하는 셀의 신호 품질을 보고.
- triggerQuantity: 조건이 트리거 되는 변수
rsrp (0): Reference Signal Received Power
rscp (1): Reference Signal Code Power
- reportQuantity: 보고되는 측정 변수
rsrp (0): Reference Signal Received Power
rscp (1): Reference Signal Code Power
- maxReportCells: 최대 보고하는 셀의 수
최소치는 1. 최대치는 8. 기본 값은 8.
- reportInterval: triggerType 이 periodic 인 경우의 보고 주기
ms120: 120ms
ms240: 240ms
ms480: 480ms
ms640: 640ms
ms1024: 1024ms
ms2048: 2048ms
ms5120: 5120ms
ms10240: 10240ms
- reportAmount: triggerType 이 periodic 인 경우의 보고 횟수
r1(0): 1 회
r2(1): 2 회
r4(2): 4 회
r8(3): 8 회
r16(4): 16 회
r32(5): 32 회
r64(6): 64 회
infinity(7): 무한 반복
Use case 1 의 경우의 동작 절차는 다음과 같다.
- UE1 은 HeNB 1-1 에 접속하고 위에서 기술된 측정 메시지를 받는다.
- UE1 은 메시지에 따라 RSRP 측정을 수행하고 기지국에 보고한다.
- UE1 은 간섭을 주는 인접 셀 HeNB 1-2, 1-3, 1-5, 1-6, 1-7, Macro 1 의 RSRP
를 측정하고 보고한다. UE1 은 측정 메시지에 따라 필터링을 수행할 수 있다.
- UE 1 은 설정된 주기 (5.12 초) 마다 간섭을 주는 인접 셀과 서빙 셀의 RSRP
측정 보고를 만들고 이를 서빙 셀인 HeNB 1-1 에 보낸다.
- HeNB 는 설정된 주기 (5.12 초) 마다 RSRP 측정 보고를 받는다.
- HeNB 는 RSRP 측정 보고를 정의된 API 함수를 호출해서 SON server 에
전달한다.
- SON 서버는 RSRP 측정 보고로부터 인접 셀의 간섭 정도를 추출한다.
Use case 2 의 경우의 동작 절차는 다음과 같다.
- UE2 은 HeNB 2-1 에 접속하고 위에서 기술된 측정 메시지를 받는다.
- UE2 은 메시지에 따라 RSRP 측정을 수행하고 기지국에 보고한다.
- UE2 은 간섭을 주는 인접 셀 HeNB 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, Macro 1 의 RSRP 를
측정하고 보고한다. UE1 은 측정 메시지에 따라 필터링을 수행할 수 있다.
- UE 1 은 설정된 주기 (5.12 초) 마다 간섭을 주는 인접 셀과 서빙 셀의 RSRP
측정 보고를 만들고 이를 서빙 셀인 HeNB 2-1 에 보낸다.
- HeNB 는 설정된 주기 (5.12 초) 마다 RSRP 측정 보고를 받는다.
- HeNB 는 RSRP 측정 보고를 정의된 API 함수를 호출해서 SON server 에
전달한다.
- SON 서버는 RSRP 측정 보고로부터 인접 셀의 간섭 정도를 추출한다.
SON 서버는 위와 같은 방법으로 수집된 서빙과 인접 셀의 RSRP 와 sub-band
CQI 를 기반으로 밴드 별 간섭의 수준을 판단한다. 개괄적인 판단 방법은 RSCP
를 기준으로 셀과의 거리를 예측하고 sub-band CQI 로 부터 인접 셀이 해당
무선 자원을 사용하는지를 판단하는 것이다. 이를 그림으로 표현하면 다음과
같다.
서빙 셀의 RSRP 를 기반으로 간섭을 예측하는 것은 다음의 그림과 같다.
인접 셀의 RSRP 를 기준으로 간섭을 예측하는 것은 다음의 그림과 같다.
셀 경계에 위치하는 단말은 위의 그림에서 3 번, 6 번을 만족하는 것으로
판단하고 이 단말들의 서비스 품질을 올리는 것에 초점을 두었다. 동적으로
3 번과 6 번의 조건을 결정하기 위해서 블럭 에러율 (Block Error Rate, BLER) 을
기반으로 3 번과 6 번의 영역을 크게 하는 방향으로 기준치를 다음과 같이
결정하는 방식을 취한다.
If (measBLER >= targetBLER)
- decrease thRsrpNbr
- increase thRsrpSrv
- increase thCQI
else
- increase thRsrpNbr
- decrease thRsrpSrv
- decrease thCQI
4.2 Coordinated Multi-Cell Capacity and Coverage Optimization
앞 절에서 서술한 자의적인 셀 간섭 관리 (Autonomous MCIM) 은 단말로부터
간섭을 주는 인접 셀의 정보를 받아서 간섭이 있는 RB 정보를 획득하는
방법이다. 이런 방법은 단말이 개인 프라이버시 문제로 인접 셀 정보를 제공하지
않으면 적용 할 수 없으며, 단말이 네트워크에 연결되지 전에는 간섭 정보를
획득할 수 없다. 또한 상향 링크에 측정 결과를 보고하기 위한 추가적인
트래픽이 발생하는 이슈가 있다. 이에 따라 3GPP 표준은 셀간에 간섭 정보를
주고 받는 방법을 논리적인 연결 X2 인터페이스에 정의하고 있다. 본 절에서
기술하는 Coordinated MCIM 은 부록에서 설명하는 셀 운용을 위한 메시지
중에서 LOAD INFORMATION 을 통해서 전달된다.
가장 단순하게 셀간의 간섭을 조율하는 방법은 다음의 그림과 같이 셀 경계에
있는 단말을 위해서 고정된 무선 자원, RB 를 할당하는 것이다. 아래의 그림에서
FFR 방식을 사용하면 셀 중심의 데이터 속도는 저하되지만 다중 셀의 데이터
전송 속도는 향상된다. (a) Frequency-reuse 1 은 모든 셀이 할당된 대역을 모두
사용하는 것으로 셀 경계에서는 서비스 품질의 저하는 물론 서비스 단절의
현상도 나타난다. (b) Frequency-reuse 3 은 3 개의 셀이 그룹으로 할당된 대역을
분할해서 쓰는 방법으로 서비스 단절은 없으나 데이터 속도 저하의 비효율이
있다. (c) Fractional Frequency reuse (FFR) 방법은 셀 경계의 단말에 간섭이 없는
RB 사용을 하도록 해서 데이터 전송 속도의 큰 저하 없이 서비스 품질과
연속성을 보장하는 것이다.
위에서 서술한 셀간의 간섭 영향을 확인하기 위해서, 단순히 다음의 그림과 같이
4 개 셀에서 단말이 셀의 경계로 이동하면서 핸드오버 하는 경우에 대해서
시뮬레이션을 해보면, 셀 경계에서 데이터 속도가 저하되는 패킷 전송 오류가
발생함이 예측된다.
위와 같은 환경에서 간섭의 효과를 시뮬레이션 한 결과 셀의 가장자리에서
서비스가 안될 정도 (에러율 20% 이상) 로 서비스 품질이 저하됨이 확인 되었다.
하나의 단말, 4 개 셀을 Frequency-reuse 1 으로 RB 를 할당하면 셀의 경계지역,
즉 수평 축의 단말 위치가 +100 ~ -100 m 에 있을 때 SINR 이 저하되고 CQI 가
최저치인 1 이 되며 데이터 전송 에러율이 20 %를 초과해서 서비스가
불가능해지는 것을 알 수 있다.
하나의 단말, 4 개 셀을 FFR 방법으로 RB 를 할당하면 다음과 같이 서비스
품질이 향상됨을 확인했다. 본 시뮬레이션에서는 10 MHz BW 의 50 개 RB 중 25
개를 셀 경계의 단말을 위해 고정 할당하였다.
- 셀의 경계 지역에서도 SINR 이 유지되고 데이터 전송 에러율이 10 %를
이하가 됨.
- 셀 중심에서도 모든 RB 를 사용하지 못함에 따른 데이터 전송 속도가
저하된다.
위와 같이 셀 경계에 위치하는 단말을 위해서 RB 를 고정 할당함으로써
서비스의 커버리지는 늘어나지만 주파수 자원을 효율적으로 사용하지 못하는
단점이 있다. 이를 개선하기 위해서는 셀간에 사용하는 간섭 정보를 주고 받는
것이 필요하면 이를 논리적인 연결 X2 인터페이스를 통해서 하게 된다.
4.3 Coordinated Multi-Cell Interference Management
하향 링크의 간섭 조율을 위해서 셀 간에 주고 받는 정보는 RNTP (Relative
Narrowband Transmit Power) 이다. RNTP 는 다음과 같은 방법으로 RB 별로
결정되어 비트맵으로 셀 간에 정보가 교환된다. RNTP 가 1 이면 RB 가 셀
중심에 위치한 단말에 할당되었음을 의미한다. 한편 RNTP 가 0 이면 RB 가 셀
경계에 위치한 단말에 할당되었음을 의미한다.
if ((DL TX power of RB) / ( Average TX power of system freq band)) < certain
threshold, RNTP = 0
else, RNTP = 1
위의 RNTP 결정 방법을 다른 방향에서 쓰면 다음과 같다.
RNTP = 0, if (EPRE_MAX / EPRE _MAX_NOM) <= RNTP_TH
// UE specific RB has high DL interference
RNTP = 1, if (EPRE_MAX / EPRE_MAX_NOM) > RNTP_TH
// UE specific RB has low DL interference
EPRE_MAX is the maximum planed EPRE (Energy Per Resource Element) of UE
specific PDSCH resource elements in OFDMA symbols not containing reference
signal.
EPRE_MAX_NOM is the maximum EPRE (Energy Per Resource Element) assuming
that the eNodeB maximum output is evenly distributed across all resource
elements within the channel bandwidth.
RNTP_TH is signaled within the load information message with a value from the
set {-infinite, -11, -10, -9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 dB}
RNTP_TH 를 결정하는 방법은 다음과 같다.
Decrease RNTP_TH,
if measured DL BLER of cell edge UE is higher than target value
Increase RNTP_TH,
if measured DL BLER of cell edge UE is lower than target value
이런 동작 설계는 기지국이 인접 기지국에서 해당되는 RB 영역에 높은 송신
전력이 출력되고 있음을 감지하게 해줌으로써 단말에 하향 링크 간섭이 없도록
무선 자원을 할당하도록 해준다.
상향 링크의 간섭 조율을 위해서 셀 간에 주고 받는 정보는 HII (High
Interference Indicator) 와 OI (Overload Indicator) 이다. HII 는 기지국이 다른
여러 인접 기지국에게 상향 링크 RB 가 셀 경계의 단말에 할당되어 사용되고
있음을 알려주는 신호이다. 한편 OI 는 기지국이 다른 여러 인접 기지국에게
상향 링크 간섭 전력을 측정 결과를 몇 단계의 레벨로 알려주는 신호이다. HII 와
OI 는 3GPP 36.423 에 다음과 같이 정의 되어 있다.
if BS is sending high interference at specific RB, HII = 1
else, HII = 0
if BS is receiving high interference at specific RB, OI = 0
else if BS is receiving medium interference at specific RB, OI = 1
else if BS is receiving low interference at specific RB, OI = 2
if BS has not interference information at specific RB, OI = 3
위의 HII 및 OI 결정 방법을 다른 방향에서 쓰면 다음과 같다.
HII = 1, if UL_MCS_of_UE < UL_MCS_TH_HII
HII = 0, if UL_MCS_of_UE >= UL_MCS_TH_HII
OI = 0, if UL_RS_quality_of_UE > UL_RS_quality_TH_high
OI = 1, if UL_RS_quality_TH_low <= UL_RS_quality_of_UE < UL_RS_quality_TH_high
OI = 2, if UL_RS_quality_of_UE < UL_RS_quality_TH_low
따라서 기지국은 다른 인접 기지국이 셀 경계의 단말이 사용하는 상향 무선
링크의 RB 정보와 인접 기지국에 미치는 간섭의 정도를 파악해서 무선 자원
스케줄링에 사용함으로써 간섭을 줄인다.
단말의 기지국으로부터의 거리에 따른 RNTP, HII, OI, 의 영향은 다음의 표와
같다.
비교 항목 많은 단말이 셀 중심에 있음 많은 단말이 셀 경계에 있음
전계 강도 강전계 약전계
RSRP RSRP > -70 dBm RSRP < -90 dBm
MCS High Low
RNTP low DL interference
-> Increase num of 1 in bit map
high DL interference
-> Increase num of 0 in bit map
HII low UL interference
-> Increase num of 0 in bit map
high UL interference
-> Increase num of 1 in bit map
OI low UL interference high UL interference
-> Increase num of 0 in bit map -> Increase num of 2 in bit map
BLER (Block Error Rate) 를 서비스 품질의 지표로 삼는 경우에는 RNTP, HII, OI 를
결정하는 기준 문턱치를 다음과 같이 결정한다.
if measured BLER is greater than target BLER
increase RNTP_TH
decrease UL_MCS_TH_HII
decrease UL_RS_quality_TH_high and UL_RS_quality_TH_low
if measured BLER is less than target BLER
decrease RNTP_TH
increase UL_MCS_TH_HII
increase UL_RS_quality_TH_high and UL_RS_quality_TH_low
앞서 기술한 것은 주파수 도메인의 간섭 조율에 관한 것이다. 시간 도메인의
간섭 조율 방법은 ABS (Absolute Blank Sub-frame) 패턴을 이용하는 것이다. ABS
는 제어 채널 등의 반드시 필요한 채널 이외의 데이터 전송을 위한 송수신
전력이 없는 sub-frame 이다. 이 방법은 매크로 셀이 소형 셀에 주는 간섭을
줄이기 위해서 사용된다. 매크로 기지국이 ABS 로 설정된 Sub-frame 을 트래픽
전송에 사용하지 않음으로써 소형 셀에 간섭을 줄인다. 한편 소형 셀은 간섭이
없는 Sub-frame 에서 단말의 연결 요청 및 핸드오버 요청을 처리함으로써
서비스 품질을 높인다. 3GPP 규격에 의하면 최대 40 개의 sub-frame 을
비트맵으로 ABS 를 설정할 수 있다. ABS 방법은 하향 및 상향 링크에 모두
적용할 수 있다. 이를 그림으로 표현하면 다음과 같다.
소형 기지국이 매크로 기지국의 중심 부분에 있는 경우에는 간섭이 심하기
때문에 기본적인 네트워크 접속 조차 안될 수 있다. 이를 위해서 앞의 그림에서
보는 Protected Sub-frame 에서 네트워크 접속 절차를 수행하면 매크로
셀로부터의 간섭 없이 목표하는 호 성공 율을 달성 할 수 있다. 정상적인
서비스를 제공하게 된다. 추가적으로 핸드오버 제어 메시지를 Protected Sub-
frame 에서 단말과 주고 받으면 역시 핸드오버 제어 메시지가 오류 없이
전송되므로 핸드오버 성공 율을 보장 받는다.
4.4 Mobility Load Balancing
MLB (Mobility Load Balancing) 알고리즘은 운용자의 관여를 최소화하면서 인접
셀과의 부하에 균형을 맞추는 것이다. MLB 는 인접 셀과의 관계에서 셀 고유의
오프셋 조정한다. 예를 들어 어떤 특정 셀의 접속 사용자 수가 모두 채워지고
인접 셀에는 여유가 있는 경우에 부하를 고르게 분산하기 위해서 오프셋 값을
조정하는 과정이 진행된다. MLB 는 네트워크 자원을 효율적으로 사용하게 해주며,
시스템 용량 증대를 시켜서 향상된 QoS 로 보다 나은 사용자 경험을 이루도록
해준다.
MLB 는 다음과 같은 기능으로 구성된다.
- 핸드오버 보고 분석
- 부하 보고 분석
- 부하 분산을 위한 핸드오버 및 셀 재 선택 파라미터 조정
본 절에서는 MLB 기능을 위한 설계 및 구현을 기술한다. MLB 는 SON
프로세스에서 구현 되었다. MLB 모듈은 내부의 SON ANR, SON-X2 와 외부의
RRM, OAM 모듈과 인터페이스를 가진다.
MLB 기능은 RRM 으로 부터 받은 핸드오버 및 부하 보고를 기반으로 동작한다.
MLB 는 다음과 같은 세부적인 태스크를 수행한다.
 MLB 는 서빙 셀과 인접 셀의 핸드오버 및 부하 보고를 분석한다.
 MLB 는 서빙 셀과 인접 셀에 부하에 차이가 설정된 기준치보다 크면
부하 균형을 위해서 이동성 파라미터를 조정한다.
 MLB 는 서빙 셀과 인접 셀의 부하를 조절하기 위해서 셀 재 선택 및
핸드오버 관련 파라미터를 조정한다.
 MLB 에서 수정된 서빙 셀과 인접 셀의 오프셋 값은 ANR 와 RRM 에
전달된다. 인접 셀에 전달할 필요가 있는 파라미터는 X2 인터페이스를
통해서 전달된다.
앞서 서술한 바와 같이 MLB 의 기능이 운용자의 관여 없이 셀간의 부하를
균등하게 조정하는 것이다. 단말이 셀 재 선택 또는 핸드오버에 따라 이동을
하므로 MLB 는 두 개의 관련된 파라미터를 모두 조정한다. 파라미터 조정은
네트워크 서비스 품질 및 효율을 저하시키지 않아야 함은 물론이다. 조정되는
파라미터는 다음과 같다.
- Qoffset: 휴지기에 있는 UE 가 셀 재 선택하는 것에 영향을 준다.
- Cell Specific Offset: 연결된 단말의 인접 셀간의 부하 균형에 영향을 준다.
MLB 는 RRM 에 핸드오버 및 부하를 주기적으로 보고할 것을 요청하고 응답을
받는다. 따라서 RRM 은 MLB 에 서빙 셀과 인접 셀의 핸드오버 및 부하 정보를
다음과 같은 정보를 제공하는 API 가 있어야 한다.
핸드오버 보고에 관련된 API
API Group
파라미터
또는 정보
설명
서빙 셀 관련
O_fs frequency specific offset of serving cell
O_cs cell specific offset of serving cell
인접 셀 관련
O_cn
cell specific offset of neighbor cell set by serving
cell
O_fn
frequency specific offset of neighbor cell set by
serving cell
A3 이벤트 관련
Hsys hysteresis parameter for this event A3
Off offset parameter for this event A3
Reference
Signal 정보
RSRP_srv RSRP of serving cell
RSRP_nbr RSRP of neighbor cell
RSRQ_srv RSRQ of serving cell
RSRQ_nbr RSRQ of neighbor cell
부하 보고에 관련된 API
파라미터
또는 정보
설명
Load_HW Serving and Neighbor cell HW load info
Load_TNL Serving and Neighbor cell TNL load info
Load_comp Serving and Neighbor cell composite load info
Load_PRB Serving and Neighbor cell PRB load info
휴지 상태의 단말을 위한 부하 균등 기능은 다음과 같은 절차에 따라 동작한다.
 MLB 는 수신된 핸드오버 보고에 포함된 인접 셀의 RSRP 를 수집한다.
 MLB 는 RRM 으로 부터 자기 셀과 인접 셀의 부하 정보를 수집한다.
 자기 셀의 용량이 인접 셀보다 크면 인접 셀의 재 선택 확률을 줄인다.
 자기 셀의 용량이 인접 셀보다 작으면 인접 셀의 재 선택 확률을 늘린다.
위의 절차를 다른 방법으로 표현하면 다음과 같다. 셀 재 선택의 오프셋 값이
너무 자주 바뀌는 것을 방지하지 위해서 히스테리시스 값 Δ 를 추가적으로
도입하였다.
Ri = Qmeas,i - Qoffset,i
Where
 Ri is Rank of neighbor i
 Qmeas,i is measured RSRP of neighbor i
 Qoffset,i is cell specific offset for neighbor i used for cell-reselection
decision
If (Ps - Pi) > Pth,idle
Qoffset,new = Qoffset,cur + Δ
Else (Pi - Ps) > Pth,idle
Qoffset,new = Qoffset,cur - Δ
Where
 Px is available capacity at cell x (Available resources / Total resources).
 Ps is available capacity at serving cell
 Pi is available capacity at neighbor cell
 Pth,idle is threshold value for idle mode load balancing
 Qoffset,cur is current cell specific offset of idle mode cell re-selection for
neighbor i
 Qoffset,new is new cell specific offset of idle mode cell re-selection for
neighbor i
 Δ is cell specific offset adjustment
MLB 알고리즘은 서빙 셀에 자원 여유가 많으면 인접 셀의 오프셋 값
(Qoffset,i )을 증가 시켜서, 인접 셀의 랭크를 감소 시키고, 인접 셀이 재 선택
되는 확률을 줄임으로써, 단말이 더 오랜 시간 동안 현재 셀에 머물도록 한다.
반면, MLB 알고리즘은 서빙 셀에 자원 여유가 없으면 인접 셀의 오프셋 값
(Qoffset,i ) 을 감소 시켜서, 인접 셀의 랭크를 증가 시키고, 인접 셀이 재 선택
되는 확률을 증가로, 단말이 인접 셀을 재 선택 하도록 한다.
위의 두 시나리오에서, MLB 는 오프셋 (Qoffset,i ) 을 조정해서 단말이 자원의
여유가 많은 곳으로 이동하도록 한다. 이렇게 함으로써 부하가 균등해지고,
자원을 효율적으로 사용하도록 한다.
연결 상태의 단말을 위한 부하 균등 기능은 다음과 같은 절차에 따라 동작한다.
 트리거는 RRM 으로부터 수집되는 셀 부하 정보이다.
 36.331 5.5.4.4 에 정의된 인접 셀의 무선 채널이 서빙 셀보다 오프셋 만큼
더 좋아졌다는 (event A3) 이벤트 발생의 조건에 있는 오프셋을 조정한다.
 자기 셀의 용량이 인접 셀보다 크면 인접 셀로의 핸드오버를 어렵게 한다.
 자기 셀의 용량이 인접 셀보다 작으면 인접 셀로의 핸드오버를 쉽게 한다.
위의 절차를 다른 방법으로 표현하면 다음과 같다. 핸드오버의 오프셋 값이 너무
자주 바뀌는 것을 방지하지 위해서 히스테리시스 값 Δ 를 추가적으로
도입하였다.
Mn + Ofn + Ocn - Hys > Ms + Ofs + Ocs + Off
The variables in the formula are defined as follows:
 Mn is the measurement result of the neighboring cell, not taking into
account any offsets.
 Ofn is the frequency specific offset of the frequency of the neighbor cell
(i.e. offsetFreq as defined within measObjectEUTRA corresponding to the
frequency of the neighbor cell).
 Ocn is the cell specific offset of the neighbor cell (i.e. cellIndividualOffset
as defined within measObjectEUTRA corresponding to the frequency of
the neighbor cell), and set to zero if not configured for the neighbor cell.
 Ms is the measurement result of the serving/PCell, not taking into account
any offsets.
 Ofs is the frequency specific offset of the primary frequency (i.e.
offsetFreq as defined within measObjectEUTRA corresponding to the
primary frequency).
 Ocs is the cell specific offset of the serving/PCell (i.e. cellIndividualOffset
as defined within measObjectEUTRA corresponding to the primary
frequency), and is set to zero if not configured for the serving/PCell.
 Hys is the hysteresis parameter for this event (i.e. hysteresis as defined
within reportConfigEUTRA for this event).
 Off is the offset parameter for this event (i.e. a3-Offset as defined within
reportConfigEUTRA for this event).
 Mn, Mp are expressed in dBm in case of RSRP, or in dB in case of RSRQ.
 Ofn, Ocn, Ofs, Ocs, Hys, Off are expressed in dB.
If (Ps . Pi) > Pth,idle
Ocn,new = Ocn,cur + Δ
Else (Pi . Ps) > Pth,idle
Ocn,new = Ocn,cur - Δ
Where
 Pth,conn is threshold value for connected mode load balancing.
 Δ is cell specific offset adjustment
MLB 알고리즘은 서빙 셀에 자원 여유가 많으면 인접 셀의 오프셋 값 (Ocn)을
증가 시켜서, 인접 셀로의 핸드오버를 어렵게 하고, 단말이 더 오랜 시간 동안
현재 셀에 머물도록 한다.
반면, MLB 알고리즘은 서빙 셀에 자원 여유가 없으면 인접 셀의 오프셋 값 (Ocn)
을 감소 시켜서, 인접 셀의 랭크를 증가 시키고, 인접 셀이 재 선택 되는 확률을
증가로, 단말이 인접 셀을 재 선택 하도록 한다.
위의 두 시나리오에서, MLB 는 오프셋 (Ocn) 을 조정해서 단말이 자원의 여유가
많은 곳으로 이동하도록 한다. 이렇게 함으로써 부하가 균등해지고, 자원을
효율적으로 사용하도록 한다.
위와 같은 방법으로 계산된 오프셋 값 (Qoffset,i and Ocn) 은 적절한 부하
균등을 위해서 인접 셀과의 협상의 과정으로 결정된다. 인접 셀이 자기 셀이
제공한 오프셋 값을 받아들이는 경우와 거절하는 경우에 따라 다음과 같이
절차가 구분된다.
인접 셀이 계산된 값을 받아들이는 경우의 동작은 다음과 같다.
 MLB 가 인접 셀의 부하 정보를 RRM 으로 부터 얻는다.
 인접 셀과 자기 셀의 부하의 차이가 기준치를 초과하면, 자기 셀은 새로운
오프셋 값 (Qoffset,i and Ocn) 을 선택하고 인접 셀에 오프셋 값을 보낸다.
 인접 셀이 선택된 값을 받아들이면, MLB 는 ANR 모듈의 파라미터를
갱신한다. ANR 모듈은 오프셋 값 (Qoffset,i and Ocn) 을 관리한다.
 ANR 은 RRM 에 갱신된 값을 통보한다.
위의 세부적인 절차는 다음의 그림과 같다.
인접 셀이 계산된 값에 대해서 거절하고 유효한 값의 범위를 알려주는 경우의
동작은 다음과 같다.
 MLB 가 인접 셀의 부하 정보를 RRM 으로 부터 얻는다.
 인접 셀과 자기 셀의 부하의 차이가 기준치를 초과하면, 자기 셀은 새로운
오프셋 값 (Qoffset,i and Ocn) 을 선택하고 오프셋 값을 인접 셀에 보낸다.
 인접 셀이 선택된 값을 거절하면서 유효한 값을 범위를 알려주면, MLB 는
기준치를 다시 계산하고 인접 셀에 새로운 값을 보낸다.
위의 세부적인 절차는 다음의 그림과 같다.
인접 셀이 계산된 값에 대해서 거절하고 유효한 값의 범위를 알려주지 않는
경우의 동작은 다음과 같다.
 MLB 가 인접 셀의 부하 정보를 RRM 으로 부터 얻는다.
 인접 셀과 자기 셀의 부하의 차이가 기준치를 초과하면, 자기 셀은 새로운
오프셋 값 (Qoffset,i and Ocn) 을 선택하고 오프셋 값을 인접 셀에 보낸다.
 인접 셀이 선택된 값을 거절하면서 유효한 범위의 값을 알려주지 않으면,
MLB 는 ANR 모듈의 파라미터를 갱신하지 않고 계산된 오프셋 값을
폐기한다.
위의 세부적인 절차는 다음의 그림과 같다.
앞서의 동작을 위해서 OAM 은 MLB 에 다음의 설정 파라미터를 초기 및 동작
중에 제공한다.
 Threshold 문턱치: 이 값은 연결 상태의 단말이 부하 균등을 위한 최소의
평균 기준 신호 수신 전력이다.
 Load Threshold Connected: 이 값은 연결 상태의 단말이 부하 균등을
위한 자기 셀과 인접 셀의 부하의 차이이다.
 Number of handover reports: 이 값은 휴지 상태 부하 균등을 위한 자기
셀이 수집하는 최대 핸드오버 보고 횟수이다.
다음은 OAM agent 가 MLB 기능을 활성화 하는 절차이다.
다음은 OAM agent 가 MLB 기능을 비활성화 하는 절차이다.
MLB 기능은 다음의 파일들로 구현되었다.
|-- Makefile : 자동 실행 파일 생성을 위한 스크립트
|-- include : C 소스에서 사용하는 심볼을 정의한 헤더 파일을 모아 놓은 폴더
| |-- son_mlb_ctxt_mgr.h : MLB 에서 사용하는 데이터 관리자에서 사용하는
선언문을 정의한 헤더 파일
| |-- son_mlb_fsm.h : MLB 구동을 위한 FSM 변수를 선언한 헤더 파일
| `-- son_mlb_intf.h : MLB 의 인터페이스를 선언한 헤더 파일
`-- src : MLB 를 구현한 C 소스 파일을 모아 놓은 폴더
|-- son_mlb_ctxt_mgr.c : MLB 에서 사용하는 데이터 관리하는 C 소스 파일
|-- son_mlb_fsm.c : MLB 구동을 위한 FSM 변수를 구현한 C 소스 파일
|-- son_mlb_msg_handler.c : MLB 구동을 위한 FSM 변수를 구현한 C 소스
파일
`-- son_mlb_table.c : MLB 가 사용하는 상수 테이블을 정의한 C 소스 파일
MLB 는 인접 셀 별로 SON 의 요청에 따라 다음의 상태들 사이에서 천이한다.
- DISABLING
- DISABLED,
- ENABLING,
- ENABLED,
MLB 는 다음과 같은 인접 셀 정보를 입력으로 받는다.
typedef struct _son_mlb_neigh_cell_info
{
son_intra_rat_global_cell_id_t neigh_cell_id;
son_u32 ho_count;
son_u8 rsrp[MAX_HO_SAMPLE];
rrm_son_offset_attr_t offset_attr;
rrm_son_cell_load_info_t neigh_cell_load_info;
son_u8 rsrq;
son_s8 new_cell_offset_idle;
son_s8 new_cell_offset_connected;
son_q_offset_range_et initial_cell_offset;
son_q_offset_range_et initial_cm_cell_offset;
son_u8 nbr_csg_id_present;
son_u8 mob_change_req_sent;
son_u8 avg_rsrp;
son_u8 csg_identity[SON_CSG_ID_OCTET_SIZE];
son_u8 num_of_mlb_iteration;
} son_mlb_neigh_cell_info_t;
MLB 는 다음과 같은 자기 셀 정보를 관리 한다.
typedef struct _mlb_cell_context_t
{
son_intra_rat_global_cell_id_t cell_id;
mlb_cell_fsm_state_et previous_cell_fsm_state;
mlb_cell_fsm_state_et current_cell_fsm_state;
rrm_cell_operational_state_et current_cell_state;
son_eutran_q_offset_config_t eutra_q_offset_config;
rrm_son_cell_load_info_t serv_cell_load_info;
son_mlb_neigh_cell_info_head_t neigh_cell_info_head;
son_u8 serving_rsrp;
son_u8 serving_rsrq;
son_u32 eutra_threshold;
son_u8 eutra_threshold_rsrp;
son_u32 eutra_threshold_idle;
son_u32 eutra_threshold_connected;
son_u32 delta_offset_idle;
son_u32 delta_offset_connected;
son_u8 small_step_cell_offset;
son_u8 src_csg_id_present;
son_u8 csg_identity[SON_CSG_ID_OCTET_SIZE];
son_u8 count_for_neigh_cell;
son_u8 strongest_nbr_rsrp;
son_procedure_code_et dereg_invoking_api;
son_u8 dl_cap_val[NUM_OF_MLB_ITERATION];
son_bool_et mlb_start_flag;
} mlb_cell_context_t;
MLB 가 외부 모듈과 인터페이스를 위해 사용하는 구조체는 다음과 같다.
구조체: son_mlb_enable_req_t
간단한 설명: It is used to globally enable MLB if cell id is not present or to
enable MLB for the cell whose id is present in the request
파라미터: transaction_id
파라미터: enable_req
구조체: son_mlb_enable_res_t
간단한 설명: Enable response structure
파라미터: transaction_id
파라미터: enable_res
구조체: son_mlb_disable_req_t
간단한 설명: MLB Disable Request Structure
파라미터: transaction_id
파라미터: disable_req
구조체: son_mlb_disable_res_t
간단한 설명: MLB Disable Response Structure
파라미터: transaction_id
파라미터: disable_res
구조체: son_mlb_modify_attributes_req_t
간단한 설명: MLB Modify attributes Request Structure
파라미터: transaction_id
파라미터: disable_res
구조체: son_mlb_modify_attributes_res_t
간단한 설명: MLB Modify attributes Response Structure
파라미터: transaction_id
파라미터: disable_res
구조체: son_anr_disable_ind_t
간단한 설명: MLB send ANR disable indication
구조체: son_mlb_offset_change_req_t
간단한 설명: OAM sends this message to SONMLB in Centralized mode for
setting offset value or negotiating the mobility params.
파라미터: transaction_id
파라미터: offset_change_req
구조체: son_mlb_offset_change_resp_t
간단한 설명: SONMLB sends this message to OAM in Centralized mode for
setting offset value or negotiating the mobility params.
파라미터: transaction_id
파라미터: offset_change_resp
구조체: son_mlb_peer_offset_change_req_t
간단한 설명: At target eNB,SON-MLB sends this message to OAM in
Centralized mode for setting offset value or negotiating the mobility params.
파라미터: transaction_id
파라미터: peer_offset_change_req
구조체: son_mlb_peer_offset_change_resp_t
간단한 설명: At target eNB,OAM sends this message to SON-MLB in
Centralized mode for setting offset value or negotiating the mobility params.
파라미터: transaction_id
파라미터: peer_offset_change_resp
4.5 Mobility Robustness Optimization
MRO (Mobility Robustness Optimization) 은 잘못된 핸드오버 성공율을 높이기
위해서 동적으로 핸드오버 파라미터를 조정하는 것이다. 잘못된 핸드오버
파라미터는 사용자 경험에 부정적인 영향을 주며 핸드오버 실패와 무선 링크
실패 (Radio Link Failure, RLF) 에 따른 네트워크 자원의 낭비를 초래한다. MRO
의 목적은 사용자 경험 지수 향상과 네트 워크 용량 증대를 위해서 자동으로
이동성 관련 설정 파라미터의 잘못된 부분을 감지하고 수정하는 것이다.
MRO 기능을 상위 수준 구현은 MRO 알고리즘의 수행 위치에 따라 다음과 같은
방향이 있다.
 집중형 구현 방향
 MRO 는 필요한 KPI (Key Performance Indicator) 를 생성하고
수집하는 기능을 가진다.
 MRO 에 의해 수집된 KPI 는 집중형 NMS 및 SON 서버로 전송된다.
 집중형 NMS 및 SON 은 수집된 KPI 를 기반으로 MRO 알고리즘을
수행하고 eNB 의 MRO 및 OAM 에게 이동성 파라미터의 변경을
요청한다.
 분산형 구현 방향
 MRO 는 필요한 KPI (Key Performance Indicator) 를 생성하고
수집하는 기능을 가진다.
 MRO 는 생성된 KPI 를 기반으로 알고리즘을 수행한다.
 MRO 는 알고리즘 결과를 기반으로 이동성 파라미터를 조정한다.
 MRO 는 변경된 이동성 파라미터를 NMS 및 SON 서버로 전송한다.
본 과제에서는 eNB 에서 MRO 알고리즘이 수행되는 분산형을 채택하고
구현하였다.
다음의 그림은 MRO 의 분산형 구현의 기본적인 동작 절차를 보여 준다.
MRO 설계에는 여러 핸드오버 관련 실패 경우에 대한 조치를 구상하는 것이다.
이를 위해서 셀 별 오프셋, TTT (Time to Trigger) 등의 파라미터를 결정하고
조정하는 것이다. 각각의 파라미터의 설명은 다음과 같다.
 셀 별 오프셋 (Cell Individual Offset, CIO): 자기 셀과 인접 셀간의 지표 값
사이의 차이 이다. 지표로 사용되는 것은 RSRP 또는 RSRQ 이다. 이 값이
작으면 핸드오버가 자주 일어난다.
 TTT (Time to Trigger): 핸드오버를 위한 지표 값이 조건 만족하는
시간이다. 이 시간이 길면 핸드오버가 자주 일어난다.
MRO 기능을 위해서는 각각의 셀은 자기 셀은 물론 인접 셀의 RRM 으로 부터
필요한 KPI 정보를 수집해야 한다. 다음은 MRO 모듈에 필요한 KPI 리스트이다.
 HO attempt counter: 이 값은 목적지와 도착지 셀간의 핸드오버 시도
회수이다.
 Too Late HO counter: 너무 늦은 트리거로 인한 핸드오버 실패 회수 이다.
다음과 같은 방법으로 계수된다.
 핸드오버가 시작되기 전에 RLF 가 출발지 셀에서 발생
 단말은 출발지 셀이 아닌 다른 셀에서 연결 재시도를 수행
 Too Early HO counter: 너무 빠른 트리거로 인한 핸드오버 실패 회수 이다.
다음과 같은 방법으로 계수된다.
 단말이 목적지 셀로 성공적으로 핸드오버 된 후에 RLF 가 발생하고,
단말은 출발지 셀에서 연결 재시도를 수행
 또는, 단말이 목적지 셀로 접속을 실패하고, 출발지 셀에서 연결
재시도를 수행
 Wrong cell HO counter: 잘못된 셀로 핸드오버 수행: 핸드오버가 다른
셀로 된 경우이다. 다음과 같은 방법으로 계수된다.
 목적지 셀로 핸드오버 트리거 후 RLF 가 발생함.
 단말은 출발지 셀도 목적지 셀도 아닌 다른 셀에서 연결 재시도를
수행
MRO 기능이 서비스 품질과 네트워크 효율을 저하 시키지 않을 필요가 있다.
이를 위해 핸드오버 실패율이 신뢰성이 있는 핸드오버 시도 회수에서 일정 수준
이상이 되면 MRO 기능을 활성화 한다.
위의 핸드오버 실패의 경우를 자세히 그림으로 보면 다음과 같다.
 Too Late HO Scenario
Too Late HO 는 다음의 그림과 같이 목적지 셀로 이동 전에 미처 핸드오버를
못해서 발생하는 문제이다.
세부적인 메시지 처리 절차는 다음과 같다.
 RLF occurs in the Source Cell before the Handover was initiated
 RLF occurs in the Source Cell during the Handover
 Too Early HO Scenario
Too Early HO 는 목적지 셀의 신호 품질이 충분히 확보되지 않은 상태에서
핸드오버를 해서 발생하는 문제이며 물리적으로 다음의 그림과 같이 셀의
경계를 이동할 때 발생한다.
세부적인 메시지 처리 절차는 다음과 같다.
 RLF occurred shortly after the Handover from Source to target Cell is
Successful.
 RLF during HO and UE fails to access the Target cell and re-establishes
in the Source cell
o Re-establishment attempt with Source PCI
o Re-establishment attempt with Target PCI
 HO To Wrong Cell Scenario
세부적인 메시지 처리 절차는 다음과 같다.
 After HO Success from Source Cell 1 to Target Cell 2, UE re-establishes
to Cell 3
 RLF during HO (between Cell1 and Cell2) and UE re-establishes to Cell
3
o Re-establishment attempt with Source Cell (Cell 1) PCI
o Re-establishment attempt with Target Cell (Cell 2) PCI
MRO 기능은 다음과 같은 기본 기능 블럭으로 구성된다.
 설정 파라미터
 핸드오버 계수기
 최적화 알고리즘
설정 파라미터는 다음과 같다.
 모드: 동작 모드이다. 집중형과 분산형이 있으나 본 과제는 분산형만을
수행한다.
 오브젝트: 어떤 파라미터를 최적화 할 것인지를 결정한다. 다음과 같은
선택이 있다.
 CIO (Cell Individual Offset)
 TTT (Time to Trigger)
 CIO and TTT
 None (Disable)
 핸드오버 실패 누적 시간
 핸드오버 시도 회수
 핸드오버 최적화 시작 문턱치
 핸드오버 최적화 종료 문턱치
 핸드오버 실패율 최적화 대상
 Too early HO failure rate + HO to wrong cell
 Too late HO failure rate + HO to wrong cell
 CIO: CIO 의 기본 초기치
 TTT: TTT 의 기본 초기치
 deltaCIO: CIO 의 증가 및 감소 단위 값
 deltaTTT: TTT 의 증가 및 감소 단위 값
핸드오버 계수기는 앞서 설명한 바와 같이 다음과 같으면 이를 누적하는 부분을
포함한다.
 HO attempt counter
 Too Late HO counter
 Too Early HO counter
 Wrong cell HO counter
최적화 알고리즘은 대상 파라미터에 따라 다음과 같이 세가지로 구분된다.
 CIO 최적화
 TTT 최적화
 CIO 와 TTT 를 모두 최적화
CIO 최적화 알고리즘 시작 조건은 다음과 같다.
 핸드오버 시도 회수가 설정된 값보다 크다.
 핸드오버 실패율이 설정된 값보다 크다
CIO 최적화 알고리즘 정지 조건은 다음과 같다.
 핸드오버 실패율이 설정된 값보다 작다
 갱신된 CIO 값을 적용했으나 핸드오버 실패율은 증가함. 이런 경우에는
원래의 값을 복원하고 OAM 에게 최적화 실패를 통보한다.
 갱신된 CIO 값을 적용했으나 핸드오버 실패율이 원하는 시간 내에 목표
치에 도달하지 않음. 이런 경우에는 원래의 값을 복원하고 OAM 에게
최적화 실패를 통보한다.
CIO 최적화 알고리즘 기본 동작
if (Too late HO failure rate + HO to wrong cell) > HO_fail_rate
decrease CIO
if (Too early HO failure rate + HO to wrong cell) > HO_fail_rate
increase CIO
TTI 최적화 알고리즘 시작 조건은 다음과 같다.
 핸드오버 시도 회수가 설정된 값보다 크다.
 핸드오버 실패율이 설정된 값보다 크다
TTI 최적화 알고리즘 정지 조건은 다음과 같다.
 핸드오버 실패율이 설정된 값보다 작다
 갱신된 CIO 값을 적용했으나 핸드오버 실패율은 증가함. 이런 경우에는
원래의 값을 복원하고 OAM 에게 최적화 실패를 통보한다.
 갱신된 CIO 값을 적용했으나 핸드오버 실패율이 원하는 시간 내에 목표
치에 도달하지 않음. 이런 경우에는 원래의 값을 복원하고 OAM 에게
최적화 실패를 통보한다.
TTI 최적화 알고리즘 기본 동작
if (Too late HO failure rate + HO to wrong cell) > HO_fail_rate
decrease TTI
if (Too early HO failure rate + HO to wrong cell) > HO_fail_rate
increase TTI
CIO 와 TTI 를 동시에 최적화하는 알고리즘은 앞서 기술한 두개의 알고리즘을
동시에 수행하는 것이다.
추가:
MRO 기능은 다음의 파일들로 구현되었다.
|-- Makefile : 자동 실행 파일 생성을 위한 스크립트
|-- include : C 소스에서 사용하는 심볼을 정의한 헤더 파일을 모아 놓은 폴더
| |-- son_mro_ctxt_mgr.h : MRO 에서 사용하는 데이터 관리자에서 사용하는
선언문을 정의한 헤더 파일
| |-- son_mro_fsm.h : MRO 구동을 위한 FSM 변수를 선언한 헤더 파일
| `-- son_mro_intf.h : MRO 의 인터페이스를 선언한 헤더 파일
`-- src : MRO 를 구현한 C 소스 파일을 모아 놓은 폴더
|-- son_mro_ctxt_mgr.c : MRO 에서 사용하는 데이터 관리하는 C 소스 파일
|-- son_mro_fsm.c : MRO 구동을 위한 FSM 변수를 구현한 C 소스 파일
`-- son_mro_msg_handler.c : MRO 의 인터페이스 메시지 핸들링 함수를
구현한 C 소스 파일
MRO 설정 사항은 다음과 같다.
파라미터: mro_mode
설명: Mode of SON MRO feature i.e. Centralized, Distributed.
파라미터: mro_param
설명: Parameter determines whether TTT or/and CIO is to be optimized based on
certain criteria.
파라미터: mro_ho_failure_accumulation_duration
설명: Duration for which the HO failure counters are accumulated to analyze HO
failures and then only if required HO parameter optimization is done.
파라미터: mro_ho_attempts_threshold
설명: Minimum number of handover attempts to be made during the Handover
Failure Accumulation duration to trigger HO optimization
파라미터: mro_ho_optimization_start_threshold
설명: Minimum number of handover attempts to be made during the Handover
Failure Accumulation duration to trigger HO optimization
파라미터: mro_ho_optimization_stop_threshold
설명: HO optimization shall stop if total handover failure rate is less than or equal
to this value. It is a Total HO Failure rate which includes TOO Early HO Failure,
TOO Late HO Failure and To Wro ng Cell Failure rate for Source cell and
Target cell pair
파라미터: mro_ho_fail_rate_for_optimization
설명: HO Failures are clubbed into two following pairs.
- "Too early HO failure rate" + "HO to wrong cell for Failure cell" failure rate
- "Too late HO failure rate" + "HO to wrong cell for re-establishment cell"
failure rate.
- Tuning of the Mobility Parameter (CIO/TTT) shall only be performed if failure
rate of any of the above pair is higher or equals to this parameter (i.e. Handover
Fail Rate for Optimization). Therefore, this is an additional condition which must
be met for the tuning of the mobility parameters after the HO optimization is
started
파라미터: ttt
설명: Default value of the TTT configured at SON RRM for the cell
파라미터: delta_cio
설명: Step value for increasing / decreasing CIO
파라미터: delta_ttt
설명: Step value for increasing / decreasing TTT
파라미터: mro_expected_ho_improvement_for_single_step
설명: Expected improvement in HO Failure rate after tuning CIO/TTT by Delta
CIO/Delta TTT
파라미터: min_ttt
설명: Minimum valid TTT value
파라미터: max_ttt
설명: Maxmum valid TTT value
파라미터: min_cio
설명: Minimum valid CIO value
파라미터: max_cio
설명: Maximum valid CIO value
MRO 가 관리하는 각각의 셀 정보은 다음과 같다.
파라미터: cell_id
설명: ECGI of cell
파라미터: previous_cell_fsm_state
설명: MRO's FSM previous state of cell
파라미터: current_cell_fsm_state
설명: MRO's FSM current state of cell
파라미터: mro_config_param
설명: MRO's configuration parameters
파라미터: dereg_invoking_api
설명: API Id which triggered Deregistration off the cell
파라미터: ho_failure_accumulation_duration_timer_id
설명: Timer Id of the HO failure acculation duration timer
파라미터: srvd_cell_algo_direction
설명: Direction of optimization(too early or too late)
파라미터: is_ttt_algo_running
설명: MRO algo running or not running status
파라미터: previous_ttt
설명: TTT value for the previous algo run
파라미터: retry_count
설명: Number of times TTT algo has given result less than
mro_expected_ho_improvement_ for_single_step
파라미터: previous_ho_fail_rate
설명: HO Failure rate for the previous algo run
파라미터: is_ttt_update_reqd
설명: To keep track if TTT update is required or not while the both CIO and TTT
update option is selected for the algo
MRO 가 관리하는 전체 정보은 다음과 같다.
파라미터: current_fsm_state
설명: Global MRO FSM State
파라미터: log_mode
설명: log mode for MRO module
파라미터: mro_pending_res_timer_id
설명: MRO pending register/deregister response Timer Identifier
파라미터: mro_config_param
설명: MRO's configuration parameters
파라미터: mro_global_mode
설명: Global MRO Mode (Enabled or Disabled)
파라미터: mro_cell_ctxt_list
설명: MRO cell context List
MRO 가 외부 모듈과의 인터페이스를 위해서 사용하는 구조체는 다음과 같다.
구조체: son_mro_enable_req_t
간단한 설명: MRO Enable Request Structure for CSPL Communication
파라미터: transaction_id
파라미터: enable_req
구조체: son_mro_disable_req_t
간단한 설명: MRO Disable Request Structure for CSPL Communication
파라미터: transaction_id
파라미터: disable_req
구조체: son_mro_enable_res_t
간단한 설명: MRO Enable response Structure for CSPL Communication
파라미터: transaction_id
파라미터: son_oam_mro_enable_resp_t
구조체: son_mro_disable_res_t
간단한 설명: MRO disable response Structure for CSPL Communication
파라미터: transaction_id
파라미터: son_oam_mro_disable_resp_t
구조체: son_mro_modify_config_params_req_t
간단한 설명: MRO modify config param request structure for CSPL
Communication
파라미터: transaction_id
파라미터: son_oam_mro_modify_config_params_req_t
구조체: son_mro_modify_config_params_res_t
간단한 설명: MRO modify config param response structure for CSPL
Communication
파라미터: transaction_id
파라미터: son_oam_mro_modify_config_params_res_t
구조체: son_mro_feature_state_change_ind_t
간단한 설명: MRO send indication state change
파라미터: from son_oam_feature_state_change_ind_t
구조체: son_mro_ttt_update_ind_t
간단한 설명: MRO send indication TTT change
파라미터: from son_oam_mro_eutran_ttt_update_ind_t
구조체: son_mro_ho_attempts_ind_t
간단한 설명: MRO send indication HO attempt reached to threshold
파라미터: from rrm_son_ho_attempt_ind_t
구조체: son_mro_ho_counter_report_t
간단한 설명: MRO send report HO counter
파라미터: from son_oam_mro_ho_counter_report_t
구조체: son_mro_optimization_notification_t
간단한 설명: MRO send optimization notification
파라미터: from son_oam_mro_optimization_notification_t
5 2 차 년도 개발 참고 사항
5.1 X2 Interface
X2 Interface 는 기지국간의 메시지를 주고 받는 논리적인 연결이다. 이
인터페이스를 통해서 전달되는 메시지는 단말의 이동성 위한 메시지와 셀 운용을
위한 메시지로 구분되며 36.423 에 다음과 같이 정의되어 있다. 단말의 이동성을
위한 메시지는 해당되는 핸드오버 목표 셀에만 전송된다. 반면 셀 운용을 위한
메시지는 인접한 모든 셀에 전송된다.
Messages for Basic Mobility Procedures (단말의 이동성을 위한 메시지)
- HANDOVER REQUEST
- HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE
- HANDOVER PREPARATION FAILURE
- SN STATUS TRANSFER
- UE CONTEXT RELEASE
- HANDOVER CANCEL
Messages for global procedures (셀 운용을 위한 메시지)
- LOAD INFORMATION
- ERROR INDICATION
- X2 SETUP REQUEST
- X2 SETUP RESPONSE
- X2 SETUP FAILURE
- RESET REQUEST
- RESET RESPONSE
- ENB CONFIGURATION UPDATE
- ENB CONFIGURATION UPDATE ACKNOWLEDGE
- ENB CONFIGURATION UPDATE FAILURE
- RESOURCE STATUS REQUEST
- RESOURCE STATUS RESPONSE
- RESOURCE STATUS FAILURE
- RESOURCE STATUS UPDATE
- MOBILITY CHANGE REQUEST
- MOBILITY CHANGE ACKNOWLEDGE
- MOBILITY CHANGE FAILURE
- RLF INDICATION
- HANDOVER REPORT
- CELL ACTIVATION REQUEST
- CELL ACTIVATION RESPONSE
- CELL ACTIVATION FAILURE
5.2 X2 Interface, Load Information
36.423 에 정의된 LOAD INFORMATION 은 다음과 같다.
This message is sent by an eNB to neighbouring eNBs to transfer load and interference co-
ordination information.
Direction: eNB1  eNB2.
IE/Group Name Presence Range IE type
and
reference
Semantics
descriptio
n
Criticality Assigned
Criticality
Message Type M 9.2.13 YES ignore
Cell Information M YES ignore
>Cell Information
Item
1 ..
<maxCellineN
B>
EACH ignore
>>Cell ID M ECGI
9.2.14
Id of the
source cell
– –
>>UL Interference
Overload Indication
O 9.2.17 – –
>>UL High
Interference
Information
0 ..
<maxCellineN
B>
– –
>>>Target Cell ID M ECGI
9.2.14
Id of the
cell for
which the
HII is
meant
– –
>>>UL High
Interference
Indication
M 9.2.18 – –
>>Relative
Narrowband Tx
Power (RNTP)
O 9.2.19 – –
>>ABS Information O 9.2.54 YES ignore
>>Invoke Indication O 9.2.55 YES ignore
Range bound Explanation
maxCellineNB Maximum no. cells that can be served by an eNB. Value is
256.
5.3 X2 Interface, Load Information, Message Types
The Message Type IE uniquely identifies the message being sent. It is mandatory for all messages.
IE/Group Name Presence Range IE type and
reference
Semantics description
Procedure Code M INTEGER (0..255) "0" = Handover
Preparation
"1" = Handover Cancel
"2" = Load Indication
"3" = Error Indication
"4" = SN Status Transfer
"5" = UE Context Release
"6" = X2 Setup
"7" = Reset
"8" = eNB Configuration
Update
"9" = Resource Status
Reporting Initiation
"10" = Resource Status
Reporting
“11” = Private Message
"12" = Mobility Settings
Change
“13” = Radio Link Failure
Indication
“14” = Handover Report
“15” = Cell Activation
Type of Message M CHOICE
(Initiating Message,
Successful Outcome,
Unsuccessful Outco
me,
…)
5.4 X2 Interface, Load Information, Cell ID
The E-UTRAN Cell Global Identifier (ECGI) is used to globally identify a cell (see TS 36.401 [2]).
IE/Group Name Presence Range IE type
and
reference
Semantics
description
Criticalit
y
Assigned
Criticalit
y
PLMN Identity M 9.2.4 – –
E-UTRAN Cell Identifier M BIT STRING
(28)
The leftmost bits of
the E-UTRAN Cell
Identifier IE value
correspond to the
value of the eNB ID
IE contained in the
Global eNB ID IE
(defined in section
9.2.22) identifying
the eNB that
controls the cell
– –
5.5 X2 Interface, Load Information, UL Interference Overload Indication
This IE provides, per PRB, a report on interference overload. The interaction between the
indication of UL Interference Overload and UL High Interference is implementation specific.
IE/Group Name Presence Range IE type and reference Semantics
description
UL Interference
Overload Indication
List
1 ..
<maxnoofPRBs
>
>UL Interference
Overload
Indication
M ENUMERATED (high interference,
medium interference, low
interference, …)
Each PRB is
identified by its
position in the
list: the first
element in the
list corresponds
to PRB 0, the
second to PRB
1, etc.
Range bound Explanation
maxnoofPRBs Maximum no. Physical Resource Blocks. Value is 110.
5.6 X2 Interface, Load Information, UL High Interference Indication
This IE provides, per PRB, a 2 level report on interference sensitivity. The interaction between the
indication of UL Overload and UL High Interference is implementation specific.
IE/Group Name Presence Range IE type and
reference
Semantics description
HII M BIT STRING
(1..110, …)
Each position in the
bitmap represents a
PRB (first bit=PRB 0
and so on), for which
value ‘"1" indicates
‘high interference
sensitivity’ and value
"0" indicates ’low
interference sensitivity’.
The maximum number
of Physical Resource
Blocks is 110
5.7 X2 Interface, Load Information, Relative Narrowband Tx Power (RNTP)
This IE provides an indication on DL power restriction per PRB in a cell and other information
needed by a neighbour eNB for interference aware scheduling.
IE/Group Name Presence Range IE type and
reference
Semantics
description
Criticalit
y
Assigned
Criticalit
y
RNTP Per PRB M BIT STRING
(6..110, …)
Each position in
the bitmap
represents a nPRB
value (i.e. first
bit=PRB 0 and so
on), for which the
bit value
represents RNTP
(nPRB), defined in
TS 36.213 [11].
Value 0 indicates
"Tx not exceeding
RNTP threshold".
Value 1 indicates
"no promise on
the Tx power is
given"
– –
RNTP Threshold M ENUMERATE
D (-∞, -11, -
10, -9, -8, -7,
-6, -5, -4, -3,
-2, -1, 0, 1, 2,
3, …)
RNTPthreshold is
defined in TS
36.213 [11]
– –
Number Of Cell-specific
Antenna Ports
M ENUMERATE
D (1, 2, 4, …)
P (number of
antenna ports for
cell-specific
reference signals)
defined in TS
36.211 [10]
– –
P_B M INTEGER
(0..3, …)
PB is defined in TS
36.213 [11]
– –
PDCCH Interference
Impact
M INTEGER
(0..4, …)
Measured by
Predicted Number
Of Occupied
PDCCH OFDM
Symbols (see TS
– –
36.211 [10]).
Value 0 means "no
prediction is
available"
5.8 X2 Interface, ABS Information
This IE provides information about which sub frames the sending eNB is configuring as almost
blank subframes and which subset of almost blank subframes are recommended for configuring
measurements towards the UE. Almost blank subframes are subframes with reduced power on
some physical channels and/or reduced activity.
IE/Group Name Presence Range IE type and
reference
Semantics description
CHOICE ABS
Information
M – –
>FDD – –
>>ABS Pattern Info M BIT STRING
(SIZE(40))
Each position in the
bitmap represents a
subframe, for which
value "1" indicates
‘blanked in DL’ and
value "0" indicates ’not
blanked in DL’.
The first position of the
ABS pattern
corresponds to
subframe 0 in a radio
frame where SFN = 0.
The ABS pattern is
continuously repeated
in all radio frames.
The maximum number
of subframes is 40.
>>Number Of Cell-
specific Antenna Ports
M ENUMERATED
(1, 2, 4, …)
P (number of antenna
ports for cell-specific
reference signals)
defined in TS 36.211
[10]
>>Measurement
Subset
M BIT STRING
(SIZE(40))
Indicates a subset of
the ABS Pattern Info
above, and is used to
configure specific
measurements towards
the UE.
>TDD – –
>>ABS Pattern Info M BIT STRING
(1..70, ...)
Each position in the
bitmap represents a
subframe for which
value "1" indicates
‘blanked in DL’ and
value "0" indicates ’not
blanked in DL’.
The maximum number
of subframes depends
on UL/DL subframe
configuration.
The maximum number
of subframes is 20 for
UL/DL subframe
configuration 1~5; 60
for UL/DL subframe
configuration 6; 70 for
UL/DL subframe
configuration 0.
UL/DL subframe
configuration defined
in TS 36.211 [10].
The first position of the
ABS pattern
corresponds to
subframe 0 in a radio
frame where SFN = 0.
The ABS pattern is
continuously repeated
in all radio frames, and
restarted each time
SFN = 0.
>>Number Of Cell-
specific Antenna Ports
M ENUMERATED
(1, 2, 4, …)
P (number of antenna
ports for cell-specific
reference signals)
defined in TS 36.211
[10]
>>Measurement
Subset
M BIT STRING
(1..70, ...)
Indicates a subset of
the ABS Pattern Info
above, and is used to
configure specific
measurements towards
the UE
>ABS Inactive M NULL Indicates that
interference
coordination by means
of almost blank sub
frames is not active
5.9 X2 Interface, Invoke Indication
This IE provides an indication about which type of information the sending eNB would like the
receiving eNB to send back.
IE/Group Name Presence Range IE type and
reference
Semantics description
Invoke Indication M ENUMERATED
(ABS
Information,
…)
–
5.10 LTE 이동 통신 망 구성
LTE 이동 통신 망은 3GPP 36.300 에 다음의 그림과 같이 규격으로 정해져 있다.
위와 같은 망 구성에서 음영 지역 및 트래픽 오프로드를 위해서 매크로 셀의
작은 영역에서 소형 기지국을 설치하고 서비스를 한다. 이를 그림으로 표현하면
다음과 같다.
5.10 eNB 하드웨어 및 소프트웨어 구성
eNB 의 하드웨어 구성을 그림으로 표현한 것은 다음과 같으면 다음의 요소로
구성된다.
 RF HW:
 송신 디지털 샘플을 RF 송신 주파수 대역의 신호로 변환 한다.
 RF 송신 주파수 대역의 신호를 수신 디지털 샘플로 변환 한다.
 Digital HW
 단말에 보내는 데이터를 송신 디지털 샘플로 변환한다.
 단말이 보낸 디지털 샘플을 수신 데이터로 변환 한다.
 HW driving Software
 Application SW 의 요청에 따라 Digital HW 및 SW 를 제어한다.
 Application SW 의 요청에 따라 단말에 보낼 데이터를 써준다.
 단말이 보내는 데이터를 수신해서 Application SW 전달한다.
 Application Software
 셀을 설정, 활성화, 비활성화 등의 제어를 수행한다.
 단말의 연결 요청을 수락 및 거절한다.
 단말이 코어망과 주고 받는 데이터를 전달한다.
eNB 의 소프트웨어 구성을 그림으로 표현한 것은 다음과 같으며 다음의 요소로
구성된다.
 SON (Self Organizqation Network)
 Self configuration
 Self optimization
 Self healing
 RRM (Radio Resource Control)
 Inter-cell resource control
 RB control
 Connection Mobility Control
 Radio Admission Control
 OAM (Operation and Maintenance)
 Measurement
 Configuration
 Provision
 Scheduler
 Dynamic Radio Resource Allocation
 RRC (Radio Resource Control)
 Management of Radio Resource Control
 Management (Establishment, Release) of RRC Connection between UE
and E-UTRAN
 PDCP (Packet Data Convergence Protocol)
 Compress/Decompress header
 Encryption/De-encryption of user and control plane
 Check integrity of user and control plane
 Data transmission related to serial number of UE
 RLC (Radio Link Control)
 Transfer PDU and SDU
 Correct errors using ARQ
 Support TM,UM,AM
 Concatenation, Segmentation, Re-assembly of RLC SDU to improve
transmission efficiency
 Sequential transmission
 Detect/Remove duplication
 MAC (Media Access Control)
 Mapping between logical channel and transport channel
 Error correction using HARQ
 Priority handling between data flows of one UE
 Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling
 Transport format selection
 PHY (Physical Layer)
 Control of Channel Coding and Decoding
 Control of Modulation and Demodulation
 RF Control
5.11 Key Performance Indicator (KPI)
KPI 는 단말 또는 이동 통신 네트워크 장비가 서비스를 위한 배치의 완성도와
신뢰성을 확인하기 위한 표시하기 위한 지표이며 32.450 에 다음과 같은 항목이
있다.
 Accessibility
 사용자의 E-RAB 요청이 성공적으로 진행되는 확률이다.
 측정을 위해서는 다음의 정보가 필요하다.
o RRC.ConnEstabAtt.Cause: number of RRC Connection Attempts for
each cause
o RRC.ConnEstabSucc.Cause: number of RRC Connection
Establishment Success for each cause
o S1SIG.ConnEstabAtt: number of S1 Signaling Establishment
Attempts
o S1SIG.ConnEstabSucc: number of S1 Signaling Establishment
Success
o ERAB.EstabInitAttNbr.QCI: number of E-RAB Initial Establishment
Attempts for each QCI
o ERAB.EstabInitSuccNbr.QCI: number of E-RAB Initial Establishment
Success for each QCI
o ERAB.EstabAddAttNbr.QCI: number of E-RAB Add Attempts for
each QCI
o ERAB.EstabAddSuccNbr.QCI: number of E-RAB Add Success for
each QCI
 Retainability
 사용자의 설정된 E-RAB 이 비정상적으로 종료되는 빈도이다.
 측정을 위해서는 다음의 정보가 필요하다.
o ERAB.RelActNbr.QCI: number of Abnormal E-RAB Activation and
Release
o ERAB.SessionTimeUE: Session Activation of each UE
o ERAB.SessionTimeQCI.QCI: Session Activation of each QCI
 Integrity
 사용자에게 제공되는 데이터 전송 속도 및 지연의 품질이다.
 측정을 위해서는 다음의 정보가 필요하다.
o DRB.IPThpDl.QCI: IP layer DL throughput for each QCI
o DRB.IPThpUl.QCI: IP layer UL throughput for each QCI
o DRB.IPLatDl.QCI: IP layer DL latency for each QCI
o DRB.IPLatDl.QCI: IP layer UL latency for each QCI
 Availability
 사용자에게 셀이 가용한 정도이다.
 측정을 위해서는 다음의 정보가 필요하다.
o RRU.CellUnavailableTime.cause: Cell Unavailable Time for each
cause
 Mobility
 핸드오버가 성공하는 확률이다.
 측정을 위해서는 다음의 정보가 필요하다.
o HO.ExeAtt: number of Handover Execution Attempts
o HO.ExeSucc: number of Handover Execution Success
o HO.PrepAtt.QCI: number of Handover Prepare Attempts for each
QCI
준비 단계에서 목적지 셀 RRM 은 핸드오버 요청을 수락 또는
거절을 한다.
o HO.PrepSucc.QCI: number of Handover Prepare Success for each
QCI
5.13 MRO 가 적용되는 핸드오버 절차
LTE 단말과 네트워크 사이의 핸드오버 절차는 다음의 표와 같이 진행된다.
Step Direction Message
Target
Cell
Memo
1 UE <---> SS < Power On and Registration > Cell 1
2 UE <---> SS < Now UE is in IDLE mode > Cell 1
3 UE <--- SS Paging Cell 1
4 UE ---> SS RRC Connection Request Cell 1
5 UE <--- SS RRC Connection Setup Cell 1
6 UE ---> SS RRC Connection Setup Complete Cell 1
7 UE <--- SS Security Mode Command Cell 1
8 UE ---> SS Security Mode Complete Cell 1
9 UE <--- SS RRC Connection Reconfiguration Cell 1
reactivating default
EPS Bearer
10 UE ---> SS RRCConnectionReconfigurationComplete Cell 1
11 UE <--- SS RRC Connection Reconfiguration Cell 1
Measurement Control
for Target Cell
12 UE ---> SS RRCConnectionReconfigurationComplete Cell 1
13 UE ---> SS Measurement Report Cell 1
14 UE <--- SS RRC Connection Reconfiguration Cell 1 Handover Command
15 UE ---> SS PRACH Cell 2
16 UE <--- SS RACH Response Cell 2
17 UE ---> SS RRCConnectionReconfigurationComplete Cell 2 PASS/FAIL
18 UE <--- SS ueCapabilityEnquiry Cell 2
19 UE ---> SS ueCapabilityInformation Cell 2
20 UE ---> SS
ulInformationTransfer + Detach
Request
Cell 2
21 UE <--- SS RRC Connection Release Cell 2
핸드오버를 단말, 기지국, EPC 사이의 절차를 살펴 보면 다음의 세 단계로 나뉜다.
 준비 (Prepare): 출발지 셀은 목적지 셀이 핸드오버를 받아 주는지를 확인
받는다.
 실행 (Execution): 단말에 핸드오버 명령을 주고 응답을 받아서 무선 링크
절체를 수행한다.
 완료 (Completion): S1 인터페이스 절체를 수행한다.
5.14 MRO 가 적용되는 핸드오버를 위한 이벤트
핸드오버를 위해서 단말은 기지국에 다음의 이벤트를 보고한다.

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Son 기술 개발 2차

  • 1. 1 2 차 년도 개발의 배경 2 LTE 의 무선 자원 구성 3 LTE 의 채널 품질 측정 3.1 Reference Signal 전력 측정 3.2 Reference Signal 품질 측정 4 2 차년도 개발 내용 4.1 Autonomous Multi-Cell Interference Management 4.2 Coordinated Multi-Cell Capacity and Coverage Optimization 4.3 Coordinated Multi-Cell Interference Management 4.4 Mobility Load Balancing 4.5 Mobility Robustness Optimization 5 2 차 년도 개발 참고 사항 5.1 X2 Interface 5.2 X2 Interface, Load Information 5.3 X2 Interface, Load Information, Message Types 5.4 X2 Interface, Load Information, Cell ID 5.5 X2 Interface, Load Information, UL Interference Overload Indication 5.6 X2 Interface, Load Information, UL High Interference Indication 5.7 X2 Interface, Load Information, Relative Narrowband Tx Power (RNTP) 5.8 X2 Interface, ABS Information 5.9 X2 Interface, Invoke Indication 5.10 LTE 이동 통신 망 구성 5.10 eNB 하드웨어 및 소프트웨어 구성 5.11 Key Performance Indicator (KPI) 5.13 MRO 가 적용되는 핸드오버 절차 5.14 MRO 가 적용되는 핸드오버를 위한 이벤트 1 2 차 년도 개발의 배경 LTE 망이 많이 설치되고 있는 미국의 무선 네트워크에는 3 km 정도를 커버하는 25 만개의 매크로 셀 기지국이 설치되어 운용되고 있으며, 각 셀은 무선 신호 간섭을 최소화 하도록 위치가 정해지고 설치 및 설정이 되어야 한다. 음성
  • 2. 서비스를 위해서 구성된 네트워크 토폴로지는 급격하게 증가하는 데이터 트래픽으로 부하를 받고 있는 실정이다. 이런 데이터 쓰나미를 해결하기 위해서는 혁신적인 조치가 필요하다. 기존의 매크로 셀의 모자라는 부분을 채우기 위해서 이동 통신망은 이종 망 (Heterogeneous Network, HetNet) 토폴로지로 진화하고 있다. HetNet 은 도심 지역의 가로등에 설치되는 마이크로 셀과 댁내, 빌딩 등에 위치하는 피코/펨토 셀이 있다. 이와 같은 소형 셀은 트래픽 집중 지역의 부하 분담함으로 인한 셀 용량 증대는 물론 효율적인 스펙트럼 사용을 가능하게 해준다. 앞서 서술된 소형 기지국은 원하는 성능을 이루기 위해서는 다음과 같은 설치 및 운용상의 보완 사항을 안고 있다. - 셀의 설정, 추가, 삭제, 이동 등의 배치를 자동화 - 셀의 고장 시 자동 장애 복구 - 다중 공급자 소형 기지국의 배치 자동화 - 소형 기지국간의 간섭으로 인한 용량 손실을 최소화 - 매크로 기지국과의 간섭으로 인한 용량 손실을 최소화 - 셀간의 지능적인 트래픽 분산 및 균형 SON 기술은 다음과 같이 구성된다. - 자동 설정 (Self Configuration) : 1 차년도에서 개발 - 자동 장애 처리 (Self Healing) : 1 차년도에서 개발 - 자동 최적화 (Self Optimization) : 2 차 년도에서 개발 이런 기능을 표준화하기 위해서 3GPP 는 Release 8 에서 많은 Self Organizing Network (SON) 표준화를 시작했으며 궁극적으로 Plug & Play 를 지향하고 있다. 2 LTE 의 무선 자원 구성 OFDM 을 사용하는 LTE 의 무선 자원은 주파수와 시간으로 구분된다. 주파수 자원은 180 kHz 를 차지하는 RB 를 단위로 단말에 할당된다. 하나의 RB 는 12 개의 15 kHz 간격을 가지는 sub-carrier 로 구성된다. 추가적으로 인접
  • 3. 대역 주파수 간섭의 여유를 위해서 Guard band 를 둔다. 이를 각 대역폭에 대해서 계산한 테이블은 다음과 같다. subcarrier spacing (kHz) 15 BW (MHz) numSubcarriers Guard band (kHz) numSubCarriers numRbs 5 333.3333333 500 300 25 10 666.6666667 1000 600 50 20 1333.333333 2000 1200 100 이를 그림으로 표현하면 다음과 같다. 시간 자원은 20 개의 슬롯으로 구성된다. 각각의 슬롯은 6 또는 7 개의 심볼로 구성된다. 이를 그림으로 표현하면 다음의 그림과 같다.
  • 4. 여러 개의 소형 셀이 클러스터 형태로 설치되는 경우에는 간섭이 매크로 셀과 인접한 소형 셀로부터도 받게 된다. 특히 셀 경계에서는 간섭이 심하게 되고 서빙 셀과 인접 셀의 신호 세기가 비슷해져서 서비스 불능이 발생할 수도 있다. 3 LTE 의 채널 품질 측정 3.1 Reference Signal 전력 측정 CDMA 및 WCDMA 에서는 파일롯 신호가 모든 대역에 분포했다. 반면 LTE 에서는 파일롯 신호가 특정 주파수 캐리에만 존재한다. 모든 셀이 파일롯 신호를 동일한 캐리어에 전송하면 셀간의 간섭이 많기 때문에 기지국 별로 다른 캐리어를 사용하도록 정하고 있다. 다음의 그림은 FDD, 10MHz 대역폭, Normal Cyclic Prefix, 3 PDCCH Symbol, 2 Antenna Ports, Normal PHICH Duration, PHICH Ng Factor = 1, PCI = 0 일 때의 Reference Signal 의 위치를 표시한 것이다. 참조: http://dhagle.in/LTE
  • 5. 위의 그림에서 안테나 포트 0 의 Reference Signal 은 붉은색으로 표시되었으며 회색 부분은 안테나 포트 1 의 Reference Signal 에 할당되어 있다. 그림에서 보는 것처럼 하나의 PRB (Physical Resource Block) 은 sub-frame 내에서 주파수 축에 12 개의 sub-carrier 와 시간 축 상에 의 14 개의 심볼로 구성된다. 3GPP 규격은 셀간의 간섭은 줄이고, 데이터 전송에 RB 를 많이 할당하면서 단말이 채널의 품질을 측정 하도록 하기 위해서 다음과 같은 기준으로 Reference Signal 의 위치를 정하였다. - Position of reference signal = mod (PCI, 3) 앞서 기술한 방법에 따르면 PCI 설정과 Reference Signal 의 위치의 관계를 그림으로 표현하면 다음의 그림과 같다.
  • 6. PCI 설정에 따른 기지국의 위치는 다음의 그림과 같이 바로 인접한 셀과는 동일한 캐리어를 Reference Signal 로 사용하지 않으므로 셀간 간섭이 줄어드는 효과를 가진다. 앞서 서술한 바와 같이 Reference Signal 은 할당된 주파수 영역에 분산되어 존재한다. 단말은 분산된 Reference Signal 을 평균한 RSRP 를 네트워크에 보고한다. 예를 들어 대역폭 5MHz, 10MHz, 20 MHz 의 RSRP 를 구하는 공식은 다음과 같다. - 대역폭이 5 MHz 이면, RSRP = sum (Prf_of_RB1, ... , Prf_of_RB25) / 25 - 대역폭이 10 MHz 이면, RSRP = sum (Prf_of_RB1, ... , Prf_of_RB50) / 50 - 대역폭이 20 MHz 이면, RSRP = sum (Prf_of_RB1, ... , Prf_of_RB100) / 100 단말은 위의 방법으로 측정된 RSRP 는 3GPP 36.133 에 정의된 다음의 매핑 테이블에 따라 네트워크에 보고한다.
  • 7. 이와 같은 테이블에서 셀 중심과 셀 경계를 구분은 RSRP 를 기준으로 다음과 같이 정의한다. RSRP range 전계 강도 셀 내의 단말 위치 -70 <= RSRP 강 전계 셀 중심 (-70 < RSRP) && (-90 <= RSRP) 강 전계 셀 중간 영역 -90 > RSRP 약 전계 셀 경계 3.2 Reference Signal 품질 측정 Reference Signal 의 품질 (Reference Signal Received Quality, RSRQ) 은 다음의 공식으로 계산된다. RSRQ = (N x RSRP) / RSSI N 은 number of RBs. 25 for 5 MHz, 50 for 10 MHz, 100 for 20 MHz RSRP 는 Received Signal Reference Power RSSI 는 측정 대역의 Received Signal Strength Indicator 단말은 위의 방법으로 측정된 RSRQ 는 네트워크의 요청이 있으면 다음과 같은 매핑 테이블에 따라 보고한다.
  • 8. 단말은 계산된 RSRQ 를 기반으로 광 대역 채널 상태 (Wideband Channel Quality Indicator, Wideband CQI) 를 보고하는데, 하향 링크 변조 방식을 복조 능력에 임의의 CQI 값을 보낸다. CQI 값에 대한 변조 방식은 3GPP 36.213 에 다음과 같이 정의되어 있다. 앞서 정의된 Wideband CQI 는 대역내의 모든 RB 의 채널 품질을 지표화 한 것이다. LTE 는 단말 별로 다른 주파수 자원을 사용하기 때문에 각각의 RB 의 채널 품질을 보고하는 것이 필요하다. 이를 위해서 단말은 RB 를 그룹으로 구분하고 각 그룹의 sub-band CQI 를 다음의 테이블에 따라 별도로 보고한다. 4 2 차년도 개발 내용 2 차년도에는 다음의 SON 기능을 개발하였다. - 다중 셀 간섭 관리 (Multi-Cell Interference Management, MCIM) - 다중 셀 용량 및 커버지리 최적화 (Multi-Cell Capacity and Coverage Optimization, MC3O)
  • 9. - 이동 부하 균등화 (Mobility Load Balancing, MLO) - 이동성 최적화 (Mobility Robustness Optimization, MRO) 다중 셀 간섭 관리 (Multi-Cell Interference Management, MCIM) 은 간섭 정보를 획득하는 방법에 따라 Autonomous 와 Coordinated 로 구분된다. Autonomous MCIM 은 기지국이 자의적으로 간섭 환경을 파악하는 방법이다. 반면에 Coordinated MCIM 은 기지국이 명시적으로 간섭 정보를 주고 받는 방법이다. 본 보고서에서는 두 가지 방식을 구분해서 기술한다. 4.1 Autonomous Multi-Cell Interference Management Autonomous MCIM 은 아래의 그림과 같이 간략하게 모델링 되며 모든 기지국간에 명시적으로 간섭 정보를 주고 받지 않을 때 사용되는 방법이다. 이런 구성에서 기지국은 자의적으로 간섭 환경을 파악해서 무선 자원을 할당한다. 동작 환경은 다음과 같다. - HeNB 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-5, 2-6, 2-7 는 명시적인 간섭 정보를 주고 받음. - HeNB 1-4, 1-5, 1-6, 1-7, 2-2, 2-3, 2-4, Macro 1 는 명시적인 간섭 정보를 주고 받지 않음. Use case 1
  • 10. - UE1 의 서빙 셀은 HeNB 1-1 - UE1 의 인접 (간섭) 셀은 HeNB 1-2, 1-3, 1-5, 1-6, 1-7, Macro 1. Use case 2 - UE2 의 서빙 셀은 HeNB 2-1 - UE2 의 인접 (간섭) 셀은 HeNB 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, Macro 1. 위의 그림에서 간섭을 주는 인접 셀이 명시적으로 간섭 정보를 주고 받지 않기 때문에 서빙 기지국은 자의적으로 간섭 정보를 획득해야 한다. 서빙 기지국은 36.331 5.5 에 정의된 규격에 따라 단말에 다음과 같은 설정 파라미터를 사용한 측정을 요청하고 이를 보고 받아서 SON 서버에 전달한다. - triggerType: 측정 결과를 보고하는 방법. event (0) : 설정된 조건을 만족하는 경우에 보고 periodic (1) : 설정된 조건 없이 주기적으로 보고, 기본 값. - purpose: 측정의 목적 reportStrongestCells (0) : triggerQuantity 순으로 maxReportCells 수 만큼을 보고. 기본값 reportCGI (1) : UE 가 Closed Group 에 속하는 셀의 신호 품질을 보고. - triggerQuantity: 조건이 트리거 되는 변수 rsrp (0): Reference Signal Received Power rscp (1): Reference Signal Code Power - reportQuantity: 보고되는 측정 변수 rsrp (0): Reference Signal Received Power rscp (1): Reference Signal Code Power - maxReportCells: 최대 보고하는 셀의 수 최소치는 1. 최대치는 8. 기본 값은 8. - reportInterval: triggerType 이 periodic 인 경우의 보고 주기 ms120: 120ms ms240: 240ms ms480: 480ms ms640: 640ms ms1024: 1024ms
  • 11. ms2048: 2048ms ms5120: 5120ms ms10240: 10240ms - reportAmount: triggerType 이 periodic 인 경우의 보고 횟수 r1(0): 1 회 r2(1): 2 회 r4(2): 4 회 r8(3): 8 회 r16(4): 16 회 r32(5): 32 회 r64(6): 64 회 infinity(7): 무한 반복 Use case 1 의 경우의 동작 절차는 다음과 같다. - UE1 은 HeNB 1-1 에 접속하고 위에서 기술된 측정 메시지를 받는다. - UE1 은 메시지에 따라 RSRP 측정을 수행하고 기지국에 보고한다. - UE1 은 간섭을 주는 인접 셀 HeNB 1-2, 1-3, 1-5, 1-6, 1-7, Macro 1 의 RSRP 를 측정하고 보고한다. UE1 은 측정 메시지에 따라 필터링을 수행할 수 있다. - UE 1 은 설정된 주기 (5.12 초) 마다 간섭을 주는 인접 셀과 서빙 셀의 RSRP 측정 보고를 만들고 이를 서빙 셀인 HeNB 1-1 에 보낸다. - HeNB 는 설정된 주기 (5.12 초) 마다 RSRP 측정 보고를 받는다. - HeNB 는 RSRP 측정 보고를 정의된 API 함수를 호출해서 SON server 에 전달한다. - SON 서버는 RSRP 측정 보고로부터 인접 셀의 간섭 정도를 추출한다. Use case 2 의 경우의 동작 절차는 다음과 같다. - UE2 은 HeNB 2-1 에 접속하고 위에서 기술된 측정 메시지를 받는다. - UE2 은 메시지에 따라 RSRP 측정을 수행하고 기지국에 보고한다. - UE2 은 간섭을 주는 인접 셀 HeNB 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, Macro 1 의 RSRP 를 측정하고 보고한다. UE1 은 측정 메시지에 따라 필터링을 수행할 수 있다. - UE 1 은 설정된 주기 (5.12 초) 마다 간섭을 주는 인접 셀과 서빙 셀의 RSRP 측정 보고를 만들고 이를 서빙 셀인 HeNB 2-1 에 보낸다.
  • 12. - HeNB 는 설정된 주기 (5.12 초) 마다 RSRP 측정 보고를 받는다. - HeNB 는 RSRP 측정 보고를 정의된 API 함수를 호출해서 SON server 에 전달한다. - SON 서버는 RSRP 측정 보고로부터 인접 셀의 간섭 정도를 추출한다. SON 서버는 위와 같은 방법으로 수집된 서빙과 인접 셀의 RSRP 와 sub-band CQI 를 기반으로 밴드 별 간섭의 수준을 판단한다. 개괄적인 판단 방법은 RSCP 를 기준으로 셀과의 거리를 예측하고 sub-band CQI 로 부터 인접 셀이 해당 무선 자원을 사용하는지를 판단하는 것이다. 이를 그림으로 표현하면 다음과 같다. 서빙 셀의 RSRP 를 기반으로 간섭을 예측하는 것은 다음의 그림과 같다. 인접 셀의 RSRP 를 기준으로 간섭을 예측하는 것은 다음의 그림과 같다.
  • 13. 셀 경계에 위치하는 단말은 위의 그림에서 3 번, 6 번을 만족하는 것으로 판단하고 이 단말들의 서비스 품질을 올리는 것에 초점을 두었다. 동적으로 3 번과 6 번의 조건을 결정하기 위해서 블럭 에러율 (Block Error Rate, BLER) 을 기반으로 3 번과 6 번의 영역을 크게 하는 방향으로 기준치를 다음과 같이 결정하는 방식을 취한다. If (measBLER >= targetBLER) - decrease thRsrpNbr - increase thRsrpSrv - increase thCQI else - increase thRsrpNbr - decrease thRsrpSrv - decrease thCQI 4.2 Coordinated Multi-Cell Capacity and Coverage Optimization 앞 절에서 서술한 자의적인 셀 간섭 관리 (Autonomous MCIM) 은 단말로부터 간섭을 주는 인접 셀의 정보를 받아서 간섭이 있는 RB 정보를 획득하는 방법이다. 이런 방법은 단말이 개인 프라이버시 문제로 인접 셀 정보를 제공하지 않으면 적용 할 수 없으며, 단말이 네트워크에 연결되지 전에는 간섭 정보를
  • 14. 획득할 수 없다. 또한 상향 링크에 측정 결과를 보고하기 위한 추가적인 트래픽이 발생하는 이슈가 있다. 이에 따라 3GPP 표준은 셀간에 간섭 정보를 주고 받는 방법을 논리적인 연결 X2 인터페이스에 정의하고 있다. 본 절에서 기술하는 Coordinated MCIM 은 부록에서 설명하는 셀 운용을 위한 메시지 중에서 LOAD INFORMATION 을 통해서 전달된다. 가장 단순하게 셀간의 간섭을 조율하는 방법은 다음의 그림과 같이 셀 경계에 있는 단말을 위해서 고정된 무선 자원, RB 를 할당하는 것이다. 아래의 그림에서 FFR 방식을 사용하면 셀 중심의 데이터 속도는 저하되지만 다중 셀의 데이터 전송 속도는 향상된다. (a) Frequency-reuse 1 은 모든 셀이 할당된 대역을 모두 사용하는 것으로 셀 경계에서는 서비스 품질의 저하는 물론 서비스 단절의 현상도 나타난다. (b) Frequency-reuse 3 은 3 개의 셀이 그룹으로 할당된 대역을 분할해서 쓰는 방법으로 서비스 단절은 없으나 데이터 속도 저하의 비효율이 있다. (c) Fractional Frequency reuse (FFR) 방법은 셀 경계의 단말에 간섭이 없는 RB 사용을 하도록 해서 데이터 전송 속도의 큰 저하 없이 서비스 품질과 연속성을 보장하는 것이다.
  • 15. 위에서 서술한 셀간의 간섭 영향을 확인하기 위해서, 단순히 다음의 그림과 같이 4 개 셀에서 단말이 셀의 경계로 이동하면서 핸드오버 하는 경우에 대해서 시뮬레이션을 해보면, 셀 경계에서 데이터 속도가 저하되는 패킷 전송 오류가 발생함이 예측된다.
  • 16. 위와 같은 환경에서 간섭의 효과를 시뮬레이션 한 결과 셀의 가장자리에서 서비스가 안될 정도 (에러율 20% 이상) 로 서비스 품질이 저하됨이 확인 되었다. 하나의 단말, 4 개 셀을 Frequency-reuse 1 으로 RB 를 할당하면 셀의 경계지역, 즉 수평 축의 단말 위치가 +100 ~ -100 m 에 있을 때 SINR 이 저하되고 CQI 가 최저치인 1 이 되며 데이터 전송 에러율이 20 %를 초과해서 서비스가 불가능해지는 것을 알 수 있다.
  • 17. 하나의 단말, 4 개 셀을 FFR 방법으로 RB 를 할당하면 다음과 같이 서비스 품질이 향상됨을 확인했다. 본 시뮬레이션에서는 10 MHz BW 의 50 개 RB 중 25 개를 셀 경계의 단말을 위해 고정 할당하였다. - 셀의 경계 지역에서도 SINR 이 유지되고 데이터 전송 에러율이 10 %를 이하가 됨. - 셀 중심에서도 모든 RB 를 사용하지 못함에 따른 데이터 전송 속도가 저하된다.
  • 18. 위와 같이 셀 경계에 위치하는 단말을 위해서 RB 를 고정 할당함으로써 서비스의 커버리지는 늘어나지만 주파수 자원을 효율적으로 사용하지 못하는 단점이 있다. 이를 개선하기 위해서는 셀간에 사용하는 간섭 정보를 주고 받는 것이 필요하면 이를 논리적인 연결 X2 인터페이스를 통해서 하게 된다. 4.3 Coordinated Multi-Cell Interference Management 하향 링크의 간섭 조율을 위해서 셀 간에 주고 받는 정보는 RNTP (Relative Narrowband Transmit Power) 이다. RNTP 는 다음과 같은 방법으로 RB 별로 결정되어 비트맵으로 셀 간에 정보가 교환된다. RNTP 가 1 이면 RB 가 셀 중심에 위치한 단말에 할당되었음을 의미한다. 한편 RNTP 가 0 이면 RB 가 셀 경계에 위치한 단말에 할당되었음을 의미한다. if ((DL TX power of RB) / ( Average TX power of system freq band)) < certain threshold, RNTP = 0
  • 19. else, RNTP = 1 위의 RNTP 결정 방법을 다른 방향에서 쓰면 다음과 같다. RNTP = 0, if (EPRE_MAX / EPRE _MAX_NOM) <= RNTP_TH // UE specific RB has high DL interference RNTP = 1, if (EPRE_MAX / EPRE_MAX_NOM) > RNTP_TH // UE specific RB has low DL interference EPRE_MAX is the maximum planed EPRE (Energy Per Resource Element) of UE specific PDSCH resource elements in OFDMA symbols not containing reference signal. EPRE_MAX_NOM is the maximum EPRE (Energy Per Resource Element) assuming that the eNodeB maximum output is evenly distributed across all resource elements within the channel bandwidth. RNTP_TH is signaled within the load information message with a value from the set {-infinite, -11, -10, -9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 dB} RNTP_TH 를 결정하는 방법은 다음과 같다. Decrease RNTP_TH, if measured DL BLER of cell edge UE is higher than target value Increase RNTP_TH, if measured DL BLER of cell edge UE is lower than target value 이런 동작 설계는 기지국이 인접 기지국에서 해당되는 RB 영역에 높은 송신 전력이 출력되고 있음을 감지하게 해줌으로써 단말에 하향 링크 간섭이 없도록 무선 자원을 할당하도록 해준다. 상향 링크의 간섭 조율을 위해서 셀 간에 주고 받는 정보는 HII (High Interference Indicator) 와 OI (Overload Indicator) 이다. HII 는 기지국이 다른 여러 인접 기지국에게 상향 링크 RB 가 셀 경계의 단말에 할당되어 사용되고 있음을 알려주는 신호이다. 한편 OI 는 기지국이 다른 여러 인접 기지국에게
  • 20. 상향 링크 간섭 전력을 측정 결과를 몇 단계의 레벨로 알려주는 신호이다. HII 와 OI 는 3GPP 36.423 에 다음과 같이 정의 되어 있다. if BS is sending high interference at specific RB, HII = 1 else, HII = 0 if BS is receiving high interference at specific RB, OI = 0 else if BS is receiving medium interference at specific RB, OI = 1 else if BS is receiving low interference at specific RB, OI = 2 if BS has not interference information at specific RB, OI = 3 위의 HII 및 OI 결정 방법을 다른 방향에서 쓰면 다음과 같다. HII = 1, if UL_MCS_of_UE < UL_MCS_TH_HII HII = 0, if UL_MCS_of_UE >= UL_MCS_TH_HII OI = 0, if UL_RS_quality_of_UE > UL_RS_quality_TH_high OI = 1, if UL_RS_quality_TH_low <= UL_RS_quality_of_UE < UL_RS_quality_TH_high OI = 2, if UL_RS_quality_of_UE < UL_RS_quality_TH_low 따라서 기지국은 다른 인접 기지국이 셀 경계의 단말이 사용하는 상향 무선 링크의 RB 정보와 인접 기지국에 미치는 간섭의 정도를 파악해서 무선 자원 스케줄링에 사용함으로써 간섭을 줄인다. 단말의 기지국으로부터의 거리에 따른 RNTP, HII, OI, 의 영향은 다음의 표와 같다. 비교 항목 많은 단말이 셀 중심에 있음 많은 단말이 셀 경계에 있음 전계 강도 강전계 약전계 RSRP RSRP > -70 dBm RSRP < -90 dBm MCS High Low RNTP low DL interference -> Increase num of 1 in bit map high DL interference -> Increase num of 0 in bit map HII low UL interference -> Increase num of 0 in bit map high UL interference -> Increase num of 1 in bit map OI low UL interference high UL interference
  • 21. -> Increase num of 0 in bit map -> Increase num of 2 in bit map BLER (Block Error Rate) 를 서비스 품질의 지표로 삼는 경우에는 RNTP, HII, OI 를 결정하는 기준 문턱치를 다음과 같이 결정한다. if measured BLER is greater than target BLER increase RNTP_TH decrease UL_MCS_TH_HII decrease UL_RS_quality_TH_high and UL_RS_quality_TH_low if measured BLER is less than target BLER decrease RNTP_TH increase UL_MCS_TH_HII increase UL_RS_quality_TH_high and UL_RS_quality_TH_low 앞서 기술한 것은 주파수 도메인의 간섭 조율에 관한 것이다. 시간 도메인의 간섭 조율 방법은 ABS (Absolute Blank Sub-frame) 패턴을 이용하는 것이다. ABS 는 제어 채널 등의 반드시 필요한 채널 이외의 데이터 전송을 위한 송수신 전력이 없는 sub-frame 이다. 이 방법은 매크로 셀이 소형 셀에 주는 간섭을 줄이기 위해서 사용된다. 매크로 기지국이 ABS 로 설정된 Sub-frame 을 트래픽 전송에 사용하지 않음으로써 소형 셀에 간섭을 줄인다. 한편 소형 셀은 간섭이 없는 Sub-frame 에서 단말의 연결 요청 및 핸드오버 요청을 처리함으로써 서비스 품질을 높인다. 3GPP 규격에 의하면 최대 40 개의 sub-frame 을 비트맵으로 ABS 를 설정할 수 있다. ABS 방법은 하향 및 상향 링크에 모두 적용할 수 있다. 이를 그림으로 표현하면 다음과 같다.
  • 22. 소형 기지국이 매크로 기지국의 중심 부분에 있는 경우에는 간섭이 심하기 때문에 기본적인 네트워크 접속 조차 안될 수 있다. 이를 위해서 앞의 그림에서 보는 Protected Sub-frame 에서 네트워크 접속 절차를 수행하면 매크로 셀로부터의 간섭 없이 목표하는 호 성공 율을 달성 할 수 있다. 정상적인 서비스를 제공하게 된다. 추가적으로 핸드오버 제어 메시지를 Protected Sub- frame 에서 단말과 주고 받으면 역시 핸드오버 제어 메시지가 오류 없이 전송되므로 핸드오버 성공 율을 보장 받는다. 4.4 Mobility Load Balancing MLB (Mobility Load Balancing) 알고리즘은 운용자의 관여를 최소화하면서 인접 셀과의 부하에 균형을 맞추는 것이다. MLB 는 인접 셀과의 관계에서 셀 고유의 오프셋 조정한다. 예를 들어 어떤 특정 셀의 접속 사용자 수가 모두 채워지고 인접 셀에는 여유가 있는 경우에 부하를 고르게 분산하기 위해서 오프셋 값을 조정하는 과정이 진행된다. MLB 는 네트워크 자원을 효율적으로 사용하게 해주며, 시스템 용량 증대를 시켜서 향상된 QoS 로 보다 나은 사용자 경험을 이루도록 해준다. MLB 는 다음과 같은 기능으로 구성된다. - 핸드오버 보고 분석 - 부하 보고 분석 - 부하 분산을 위한 핸드오버 및 셀 재 선택 파라미터 조정 본 절에서는 MLB 기능을 위한 설계 및 구현을 기술한다. MLB 는 SON 프로세스에서 구현 되었다. MLB 모듈은 내부의 SON ANR, SON-X2 와 외부의 RRM, OAM 모듈과 인터페이스를 가진다. MLB 기능은 RRM 으로 부터 받은 핸드오버 및 부하 보고를 기반으로 동작한다. MLB 는 다음과 같은 세부적인 태스크를 수행한다.  MLB 는 서빙 셀과 인접 셀의 핸드오버 및 부하 보고를 분석한다.  MLB 는 서빙 셀과 인접 셀에 부하에 차이가 설정된 기준치보다 크면 부하 균형을 위해서 이동성 파라미터를 조정한다.
  • 23.  MLB 는 서빙 셀과 인접 셀의 부하를 조절하기 위해서 셀 재 선택 및 핸드오버 관련 파라미터를 조정한다.  MLB 에서 수정된 서빙 셀과 인접 셀의 오프셋 값은 ANR 와 RRM 에 전달된다. 인접 셀에 전달할 필요가 있는 파라미터는 X2 인터페이스를 통해서 전달된다. 앞서 서술한 바와 같이 MLB 의 기능이 운용자의 관여 없이 셀간의 부하를 균등하게 조정하는 것이다. 단말이 셀 재 선택 또는 핸드오버에 따라 이동을 하므로 MLB 는 두 개의 관련된 파라미터를 모두 조정한다. 파라미터 조정은 네트워크 서비스 품질 및 효율을 저하시키지 않아야 함은 물론이다. 조정되는 파라미터는 다음과 같다. - Qoffset: 휴지기에 있는 UE 가 셀 재 선택하는 것에 영향을 준다. - Cell Specific Offset: 연결된 단말의 인접 셀간의 부하 균형에 영향을 준다. MLB 는 RRM 에 핸드오버 및 부하를 주기적으로 보고할 것을 요청하고 응답을 받는다. 따라서 RRM 은 MLB 에 서빙 셀과 인접 셀의 핸드오버 및 부하 정보를 다음과 같은 정보를 제공하는 API 가 있어야 한다. 핸드오버 보고에 관련된 API API Group 파라미터 또는 정보 설명 서빙 셀 관련 O_fs frequency specific offset of serving cell O_cs cell specific offset of serving cell 인접 셀 관련 O_cn cell specific offset of neighbor cell set by serving cell O_fn frequency specific offset of neighbor cell set by serving cell A3 이벤트 관련 Hsys hysteresis parameter for this event A3 Off offset parameter for this event A3 Reference Signal 정보 RSRP_srv RSRP of serving cell RSRP_nbr RSRP of neighbor cell RSRQ_srv RSRQ of serving cell
  • 24. RSRQ_nbr RSRQ of neighbor cell 부하 보고에 관련된 API 파라미터 또는 정보 설명 Load_HW Serving and Neighbor cell HW load info Load_TNL Serving and Neighbor cell TNL load info Load_comp Serving and Neighbor cell composite load info Load_PRB Serving and Neighbor cell PRB load info 휴지 상태의 단말을 위한 부하 균등 기능은 다음과 같은 절차에 따라 동작한다.  MLB 는 수신된 핸드오버 보고에 포함된 인접 셀의 RSRP 를 수집한다.  MLB 는 RRM 으로 부터 자기 셀과 인접 셀의 부하 정보를 수집한다.  자기 셀의 용량이 인접 셀보다 크면 인접 셀의 재 선택 확률을 줄인다.  자기 셀의 용량이 인접 셀보다 작으면 인접 셀의 재 선택 확률을 늘린다. 위의 절차를 다른 방법으로 표현하면 다음과 같다. 셀 재 선택의 오프셋 값이 너무 자주 바뀌는 것을 방지하지 위해서 히스테리시스 값 Δ 를 추가적으로 도입하였다. Ri = Qmeas,i - Qoffset,i Where  Ri is Rank of neighbor i  Qmeas,i is measured RSRP of neighbor i  Qoffset,i is cell specific offset for neighbor i used for cell-reselection decision If (Ps - Pi) > Pth,idle Qoffset,new = Qoffset,cur + Δ Else (Pi - Ps) > Pth,idle Qoffset,new = Qoffset,cur - Δ Where  Px is available capacity at cell x (Available resources / Total resources).
  • 25.  Ps is available capacity at serving cell  Pi is available capacity at neighbor cell  Pth,idle is threshold value for idle mode load balancing  Qoffset,cur is current cell specific offset of idle mode cell re-selection for neighbor i  Qoffset,new is new cell specific offset of idle mode cell re-selection for neighbor i  Δ is cell specific offset adjustment MLB 알고리즘은 서빙 셀에 자원 여유가 많으면 인접 셀의 오프셋 값 (Qoffset,i )을 증가 시켜서, 인접 셀의 랭크를 감소 시키고, 인접 셀이 재 선택 되는 확률을 줄임으로써, 단말이 더 오랜 시간 동안 현재 셀에 머물도록 한다. 반면, MLB 알고리즘은 서빙 셀에 자원 여유가 없으면 인접 셀의 오프셋 값 (Qoffset,i ) 을 감소 시켜서, 인접 셀의 랭크를 증가 시키고, 인접 셀이 재 선택 되는 확률을 증가로, 단말이 인접 셀을 재 선택 하도록 한다. 위의 두 시나리오에서, MLB 는 오프셋 (Qoffset,i ) 을 조정해서 단말이 자원의 여유가 많은 곳으로 이동하도록 한다. 이렇게 함으로써 부하가 균등해지고, 자원을 효율적으로 사용하도록 한다. 연결 상태의 단말을 위한 부하 균등 기능은 다음과 같은 절차에 따라 동작한다.  트리거는 RRM 으로부터 수집되는 셀 부하 정보이다.  36.331 5.5.4.4 에 정의된 인접 셀의 무선 채널이 서빙 셀보다 오프셋 만큼 더 좋아졌다는 (event A3) 이벤트 발생의 조건에 있는 오프셋을 조정한다.  자기 셀의 용량이 인접 셀보다 크면 인접 셀로의 핸드오버를 어렵게 한다.  자기 셀의 용량이 인접 셀보다 작으면 인접 셀로의 핸드오버를 쉽게 한다. 위의 절차를 다른 방법으로 표현하면 다음과 같다. 핸드오버의 오프셋 값이 너무 자주 바뀌는 것을 방지하지 위해서 히스테리시스 값 Δ 를 추가적으로 도입하였다. Mn + Ofn + Ocn - Hys > Ms + Ofs + Ocs + Off
  • 26. The variables in the formula are defined as follows:  Mn is the measurement result of the neighboring cell, not taking into account any offsets.  Ofn is the frequency specific offset of the frequency of the neighbor cell (i.e. offsetFreq as defined within measObjectEUTRA corresponding to the frequency of the neighbor cell).  Ocn is the cell specific offset of the neighbor cell (i.e. cellIndividualOffset as defined within measObjectEUTRA corresponding to the frequency of the neighbor cell), and set to zero if not configured for the neighbor cell.  Ms is the measurement result of the serving/PCell, not taking into account any offsets.  Ofs is the frequency specific offset of the primary frequency (i.e. offsetFreq as defined within measObjectEUTRA corresponding to the primary frequency).  Ocs is the cell specific offset of the serving/PCell (i.e. cellIndividualOffset as defined within measObjectEUTRA corresponding to the primary frequency), and is set to zero if not configured for the serving/PCell.  Hys is the hysteresis parameter for this event (i.e. hysteresis as defined within reportConfigEUTRA for this event).  Off is the offset parameter for this event (i.e. a3-Offset as defined within reportConfigEUTRA for this event).  Mn, Mp are expressed in dBm in case of RSRP, or in dB in case of RSRQ.  Ofn, Ocn, Ofs, Ocs, Hys, Off are expressed in dB. If (Ps . Pi) > Pth,idle Ocn,new = Ocn,cur + Δ Else (Pi . Ps) > Pth,idle Ocn,new = Ocn,cur - Δ Where  Pth,conn is threshold value for connected mode load balancing.  Δ is cell specific offset adjustment
  • 27. MLB 알고리즘은 서빙 셀에 자원 여유가 많으면 인접 셀의 오프셋 값 (Ocn)을 증가 시켜서, 인접 셀로의 핸드오버를 어렵게 하고, 단말이 더 오랜 시간 동안 현재 셀에 머물도록 한다. 반면, MLB 알고리즘은 서빙 셀에 자원 여유가 없으면 인접 셀의 오프셋 값 (Ocn) 을 감소 시켜서, 인접 셀의 랭크를 증가 시키고, 인접 셀이 재 선택 되는 확률을 증가로, 단말이 인접 셀을 재 선택 하도록 한다. 위의 두 시나리오에서, MLB 는 오프셋 (Ocn) 을 조정해서 단말이 자원의 여유가 많은 곳으로 이동하도록 한다. 이렇게 함으로써 부하가 균등해지고, 자원을 효율적으로 사용하도록 한다. 위와 같은 방법으로 계산된 오프셋 값 (Qoffset,i and Ocn) 은 적절한 부하 균등을 위해서 인접 셀과의 협상의 과정으로 결정된다. 인접 셀이 자기 셀이 제공한 오프셋 값을 받아들이는 경우와 거절하는 경우에 따라 다음과 같이 절차가 구분된다. 인접 셀이 계산된 값을 받아들이는 경우의 동작은 다음과 같다.  MLB 가 인접 셀의 부하 정보를 RRM 으로 부터 얻는다.  인접 셀과 자기 셀의 부하의 차이가 기준치를 초과하면, 자기 셀은 새로운 오프셋 값 (Qoffset,i and Ocn) 을 선택하고 인접 셀에 오프셋 값을 보낸다.  인접 셀이 선택된 값을 받아들이면, MLB 는 ANR 모듈의 파라미터를 갱신한다. ANR 모듈은 오프셋 값 (Qoffset,i and Ocn) 을 관리한다.  ANR 은 RRM 에 갱신된 값을 통보한다. 위의 세부적인 절차는 다음의 그림과 같다.
  • 28. 인접 셀이 계산된 값에 대해서 거절하고 유효한 값의 범위를 알려주는 경우의 동작은 다음과 같다.  MLB 가 인접 셀의 부하 정보를 RRM 으로 부터 얻는다.  인접 셀과 자기 셀의 부하의 차이가 기준치를 초과하면, 자기 셀은 새로운 오프셋 값 (Qoffset,i and Ocn) 을 선택하고 오프셋 값을 인접 셀에 보낸다.  인접 셀이 선택된 값을 거절하면서 유효한 값을 범위를 알려주면, MLB 는 기준치를 다시 계산하고 인접 셀에 새로운 값을 보낸다. 위의 세부적인 절차는 다음의 그림과 같다.
  • 29. 인접 셀이 계산된 값에 대해서 거절하고 유효한 값의 범위를 알려주지 않는 경우의 동작은 다음과 같다.  MLB 가 인접 셀의 부하 정보를 RRM 으로 부터 얻는다.  인접 셀과 자기 셀의 부하의 차이가 기준치를 초과하면, 자기 셀은 새로운 오프셋 값 (Qoffset,i and Ocn) 을 선택하고 오프셋 값을 인접 셀에 보낸다.  인접 셀이 선택된 값을 거절하면서 유효한 범위의 값을 알려주지 않으면, MLB 는 ANR 모듈의 파라미터를 갱신하지 않고 계산된 오프셋 값을 폐기한다. 위의 세부적인 절차는 다음의 그림과 같다.
  • 30. 앞서의 동작을 위해서 OAM 은 MLB 에 다음의 설정 파라미터를 초기 및 동작 중에 제공한다.  Threshold 문턱치: 이 값은 연결 상태의 단말이 부하 균등을 위한 최소의 평균 기준 신호 수신 전력이다.  Load Threshold Connected: 이 값은 연결 상태의 단말이 부하 균등을 위한 자기 셀과 인접 셀의 부하의 차이이다.  Number of handover reports: 이 값은 휴지 상태 부하 균등을 위한 자기 셀이 수집하는 최대 핸드오버 보고 횟수이다. 다음은 OAM agent 가 MLB 기능을 활성화 하는 절차이다.
  • 31. 다음은 OAM agent 가 MLB 기능을 비활성화 하는 절차이다. MLB 기능은 다음의 파일들로 구현되었다. |-- Makefile : 자동 실행 파일 생성을 위한 스크립트 |-- include : C 소스에서 사용하는 심볼을 정의한 헤더 파일을 모아 놓은 폴더 | |-- son_mlb_ctxt_mgr.h : MLB 에서 사용하는 데이터 관리자에서 사용하는 선언문을 정의한 헤더 파일
  • 32. | |-- son_mlb_fsm.h : MLB 구동을 위한 FSM 변수를 선언한 헤더 파일 | `-- son_mlb_intf.h : MLB 의 인터페이스를 선언한 헤더 파일 `-- src : MLB 를 구현한 C 소스 파일을 모아 놓은 폴더 |-- son_mlb_ctxt_mgr.c : MLB 에서 사용하는 데이터 관리하는 C 소스 파일 |-- son_mlb_fsm.c : MLB 구동을 위한 FSM 변수를 구현한 C 소스 파일 |-- son_mlb_msg_handler.c : MLB 구동을 위한 FSM 변수를 구현한 C 소스 파일 `-- son_mlb_table.c : MLB 가 사용하는 상수 테이블을 정의한 C 소스 파일 MLB 는 인접 셀 별로 SON 의 요청에 따라 다음의 상태들 사이에서 천이한다. - DISABLING - DISABLED, - ENABLING, - ENABLED, MLB 는 다음과 같은 인접 셀 정보를 입력으로 받는다. typedef struct _son_mlb_neigh_cell_info { son_intra_rat_global_cell_id_t neigh_cell_id; son_u32 ho_count; son_u8 rsrp[MAX_HO_SAMPLE]; rrm_son_offset_attr_t offset_attr; rrm_son_cell_load_info_t neigh_cell_load_info; son_u8 rsrq; son_s8 new_cell_offset_idle; son_s8 new_cell_offset_connected; son_q_offset_range_et initial_cell_offset; son_q_offset_range_et initial_cm_cell_offset; son_u8 nbr_csg_id_present; son_u8 mob_change_req_sent; son_u8 avg_rsrp;
  • 33. son_u8 csg_identity[SON_CSG_ID_OCTET_SIZE]; son_u8 num_of_mlb_iteration; } son_mlb_neigh_cell_info_t; MLB 는 다음과 같은 자기 셀 정보를 관리 한다. typedef struct _mlb_cell_context_t { son_intra_rat_global_cell_id_t cell_id; mlb_cell_fsm_state_et previous_cell_fsm_state; mlb_cell_fsm_state_et current_cell_fsm_state; rrm_cell_operational_state_et current_cell_state; son_eutran_q_offset_config_t eutra_q_offset_config; rrm_son_cell_load_info_t serv_cell_load_info; son_mlb_neigh_cell_info_head_t neigh_cell_info_head; son_u8 serving_rsrp; son_u8 serving_rsrq; son_u32 eutra_threshold; son_u8 eutra_threshold_rsrp; son_u32 eutra_threshold_idle; son_u32 eutra_threshold_connected; son_u32 delta_offset_idle; son_u32 delta_offset_connected; son_u8 small_step_cell_offset; son_u8 src_csg_id_present; son_u8 csg_identity[SON_CSG_ID_OCTET_SIZE]; son_u8 count_for_neigh_cell; son_u8 strongest_nbr_rsrp; son_procedure_code_et dereg_invoking_api; son_u8 dl_cap_val[NUM_OF_MLB_ITERATION]; son_bool_et mlb_start_flag; } mlb_cell_context_t;
  • 34. MLB 가 외부 모듈과 인터페이스를 위해 사용하는 구조체는 다음과 같다. 구조체: son_mlb_enable_req_t 간단한 설명: It is used to globally enable MLB if cell id is not present or to enable MLB for the cell whose id is present in the request 파라미터: transaction_id 파라미터: enable_req 구조체: son_mlb_enable_res_t 간단한 설명: Enable response structure 파라미터: transaction_id 파라미터: enable_res 구조체: son_mlb_disable_req_t 간단한 설명: MLB Disable Request Structure 파라미터: transaction_id 파라미터: disable_req 구조체: son_mlb_disable_res_t 간단한 설명: MLB Disable Response Structure 파라미터: transaction_id 파라미터: disable_res 구조체: son_mlb_modify_attributes_req_t 간단한 설명: MLB Modify attributes Request Structure 파라미터: transaction_id 파라미터: disable_res 구조체: son_mlb_modify_attributes_res_t 간단한 설명: MLB Modify attributes Response Structure 파라미터: transaction_id 파라미터: disable_res
  • 35. 구조체: son_anr_disable_ind_t 간단한 설명: MLB send ANR disable indication 구조체: son_mlb_offset_change_req_t 간단한 설명: OAM sends this message to SONMLB in Centralized mode for setting offset value or negotiating the mobility params. 파라미터: transaction_id 파라미터: offset_change_req 구조체: son_mlb_offset_change_resp_t 간단한 설명: SONMLB sends this message to OAM in Centralized mode for setting offset value or negotiating the mobility params. 파라미터: transaction_id 파라미터: offset_change_resp 구조체: son_mlb_peer_offset_change_req_t 간단한 설명: At target eNB,SON-MLB sends this message to OAM in Centralized mode for setting offset value or negotiating the mobility params. 파라미터: transaction_id 파라미터: peer_offset_change_req 구조체: son_mlb_peer_offset_change_resp_t 간단한 설명: At target eNB,OAM sends this message to SON-MLB in Centralized mode for setting offset value or negotiating the mobility params. 파라미터: transaction_id 파라미터: peer_offset_change_resp 4.5 Mobility Robustness Optimization MRO (Mobility Robustness Optimization) 은 잘못된 핸드오버 성공율을 높이기 위해서 동적으로 핸드오버 파라미터를 조정하는 것이다. 잘못된 핸드오버 파라미터는 사용자 경험에 부정적인 영향을 주며 핸드오버 실패와 무선 링크
  • 36. 실패 (Radio Link Failure, RLF) 에 따른 네트워크 자원의 낭비를 초래한다. MRO 의 목적은 사용자 경험 지수 향상과 네트 워크 용량 증대를 위해서 자동으로 이동성 관련 설정 파라미터의 잘못된 부분을 감지하고 수정하는 것이다. MRO 기능을 상위 수준 구현은 MRO 알고리즘의 수행 위치에 따라 다음과 같은 방향이 있다.  집중형 구현 방향  MRO 는 필요한 KPI (Key Performance Indicator) 를 생성하고 수집하는 기능을 가진다.  MRO 에 의해 수집된 KPI 는 집중형 NMS 및 SON 서버로 전송된다.  집중형 NMS 및 SON 은 수집된 KPI 를 기반으로 MRO 알고리즘을 수행하고 eNB 의 MRO 및 OAM 에게 이동성 파라미터의 변경을 요청한다.  분산형 구현 방향  MRO 는 필요한 KPI (Key Performance Indicator) 를 생성하고 수집하는 기능을 가진다.  MRO 는 생성된 KPI 를 기반으로 알고리즘을 수행한다.  MRO 는 알고리즘 결과를 기반으로 이동성 파라미터를 조정한다.  MRO 는 변경된 이동성 파라미터를 NMS 및 SON 서버로 전송한다. 본 과제에서는 eNB 에서 MRO 알고리즘이 수행되는 분산형을 채택하고 구현하였다. 다음의 그림은 MRO 의 분산형 구현의 기본적인 동작 절차를 보여 준다.
  • 37. MRO 설계에는 여러 핸드오버 관련 실패 경우에 대한 조치를 구상하는 것이다. 이를 위해서 셀 별 오프셋, TTT (Time to Trigger) 등의 파라미터를 결정하고 조정하는 것이다. 각각의 파라미터의 설명은 다음과 같다.  셀 별 오프셋 (Cell Individual Offset, CIO): 자기 셀과 인접 셀간의 지표 값 사이의 차이 이다. 지표로 사용되는 것은 RSRP 또는 RSRQ 이다. 이 값이 작으면 핸드오버가 자주 일어난다.  TTT (Time to Trigger): 핸드오버를 위한 지표 값이 조건 만족하는 시간이다. 이 시간이 길면 핸드오버가 자주 일어난다. MRO 기능을 위해서는 각각의 셀은 자기 셀은 물론 인접 셀의 RRM 으로 부터 필요한 KPI 정보를 수집해야 한다. 다음은 MRO 모듈에 필요한 KPI 리스트이다.  HO attempt counter: 이 값은 목적지와 도착지 셀간의 핸드오버 시도 회수이다.  Too Late HO counter: 너무 늦은 트리거로 인한 핸드오버 실패 회수 이다. 다음과 같은 방법으로 계수된다.
  • 38.  핸드오버가 시작되기 전에 RLF 가 출발지 셀에서 발생  단말은 출발지 셀이 아닌 다른 셀에서 연결 재시도를 수행  Too Early HO counter: 너무 빠른 트리거로 인한 핸드오버 실패 회수 이다. 다음과 같은 방법으로 계수된다.  단말이 목적지 셀로 성공적으로 핸드오버 된 후에 RLF 가 발생하고, 단말은 출발지 셀에서 연결 재시도를 수행  또는, 단말이 목적지 셀로 접속을 실패하고, 출발지 셀에서 연결 재시도를 수행  Wrong cell HO counter: 잘못된 셀로 핸드오버 수행: 핸드오버가 다른 셀로 된 경우이다. 다음과 같은 방법으로 계수된다.  목적지 셀로 핸드오버 트리거 후 RLF 가 발생함.  단말은 출발지 셀도 목적지 셀도 아닌 다른 셀에서 연결 재시도를 수행 MRO 기능이 서비스 품질과 네트워크 효율을 저하 시키지 않을 필요가 있다. 이를 위해 핸드오버 실패율이 신뢰성이 있는 핸드오버 시도 회수에서 일정 수준 이상이 되면 MRO 기능을 활성화 한다. 위의 핸드오버 실패의 경우를 자세히 그림으로 보면 다음과 같다.  Too Late HO Scenario Too Late HO 는 다음의 그림과 같이 목적지 셀로 이동 전에 미처 핸드오버를 못해서 발생하는 문제이다.
  • 39. 세부적인 메시지 처리 절차는 다음과 같다.  RLF occurs in the Source Cell before the Handover was initiated  RLF occurs in the Source Cell during the Handover
  • 40.  Too Early HO Scenario Too Early HO 는 목적지 셀의 신호 품질이 충분히 확보되지 않은 상태에서 핸드오버를 해서 발생하는 문제이며 물리적으로 다음의 그림과 같이 셀의 경계를 이동할 때 발생한다. 세부적인 메시지 처리 절차는 다음과 같다.  RLF occurred shortly after the Handover from Source to target Cell is Successful.
  • 41.  RLF during HO and UE fails to access the Target cell and re-establishes in the Source cell o Re-establishment attempt with Source PCI o Re-establishment attempt with Target PCI  HO To Wrong Cell Scenario 세부적인 메시지 처리 절차는 다음과 같다.  After HO Success from Source Cell 1 to Target Cell 2, UE re-establishes to Cell 3
  • 42.  RLF during HO (between Cell1 and Cell2) and UE re-establishes to Cell 3 o Re-establishment attempt with Source Cell (Cell 1) PCI o Re-establishment attempt with Target Cell (Cell 2) PCI MRO 기능은 다음과 같은 기본 기능 블럭으로 구성된다.  설정 파라미터  핸드오버 계수기  최적화 알고리즘
  • 43. 설정 파라미터는 다음과 같다.  모드: 동작 모드이다. 집중형과 분산형이 있으나 본 과제는 분산형만을 수행한다.  오브젝트: 어떤 파라미터를 최적화 할 것인지를 결정한다. 다음과 같은 선택이 있다.  CIO (Cell Individual Offset)  TTT (Time to Trigger)  CIO and TTT  None (Disable)  핸드오버 실패 누적 시간  핸드오버 시도 회수  핸드오버 최적화 시작 문턱치  핸드오버 최적화 종료 문턱치  핸드오버 실패율 최적화 대상  Too early HO failure rate + HO to wrong cell  Too late HO failure rate + HO to wrong cell  CIO: CIO 의 기본 초기치  TTT: TTT 의 기본 초기치  deltaCIO: CIO 의 증가 및 감소 단위 값  deltaTTT: TTT 의 증가 및 감소 단위 값 핸드오버 계수기는 앞서 설명한 바와 같이 다음과 같으면 이를 누적하는 부분을 포함한다.  HO attempt counter  Too Late HO counter  Too Early HO counter  Wrong cell HO counter 최적화 알고리즘은 대상 파라미터에 따라 다음과 같이 세가지로 구분된다.  CIO 최적화  TTT 최적화
  • 44.  CIO 와 TTT 를 모두 최적화 CIO 최적화 알고리즘 시작 조건은 다음과 같다.  핸드오버 시도 회수가 설정된 값보다 크다.  핸드오버 실패율이 설정된 값보다 크다 CIO 최적화 알고리즘 정지 조건은 다음과 같다.  핸드오버 실패율이 설정된 값보다 작다  갱신된 CIO 값을 적용했으나 핸드오버 실패율은 증가함. 이런 경우에는 원래의 값을 복원하고 OAM 에게 최적화 실패를 통보한다.  갱신된 CIO 값을 적용했으나 핸드오버 실패율이 원하는 시간 내에 목표 치에 도달하지 않음. 이런 경우에는 원래의 값을 복원하고 OAM 에게 최적화 실패를 통보한다. CIO 최적화 알고리즘 기본 동작 if (Too late HO failure rate + HO to wrong cell) > HO_fail_rate decrease CIO if (Too early HO failure rate + HO to wrong cell) > HO_fail_rate increase CIO TTI 최적화 알고리즘 시작 조건은 다음과 같다.  핸드오버 시도 회수가 설정된 값보다 크다.  핸드오버 실패율이 설정된 값보다 크다 TTI 최적화 알고리즘 정지 조건은 다음과 같다.  핸드오버 실패율이 설정된 값보다 작다  갱신된 CIO 값을 적용했으나 핸드오버 실패율은 증가함. 이런 경우에는 원래의 값을 복원하고 OAM 에게 최적화 실패를 통보한다.  갱신된 CIO 값을 적용했으나 핸드오버 실패율이 원하는 시간 내에 목표 치에 도달하지 않음. 이런 경우에는 원래의 값을 복원하고 OAM 에게 최적화 실패를 통보한다.
  • 45. TTI 최적화 알고리즘 기본 동작 if (Too late HO failure rate + HO to wrong cell) > HO_fail_rate decrease TTI if (Too early HO failure rate + HO to wrong cell) > HO_fail_rate increase TTI CIO 와 TTI 를 동시에 최적화하는 알고리즘은 앞서 기술한 두개의 알고리즘을 동시에 수행하는 것이다. 추가: MRO 기능은 다음의 파일들로 구현되었다. |-- Makefile : 자동 실행 파일 생성을 위한 스크립트 |-- include : C 소스에서 사용하는 심볼을 정의한 헤더 파일을 모아 놓은 폴더 | |-- son_mro_ctxt_mgr.h : MRO 에서 사용하는 데이터 관리자에서 사용하는 선언문을 정의한 헤더 파일 | |-- son_mro_fsm.h : MRO 구동을 위한 FSM 변수를 선언한 헤더 파일 | `-- son_mro_intf.h : MRO 의 인터페이스를 선언한 헤더 파일 `-- src : MRO 를 구현한 C 소스 파일을 모아 놓은 폴더 |-- son_mro_ctxt_mgr.c : MRO 에서 사용하는 데이터 관리하는 C 소스 파일 |-- son_mro_fsm.c : MRO 구동을 위한 FSM 변수를 구현한 C 소스 파일 `-- son_mro_msg_handler.c : MRO 의 인터페이스 메시지 핸들링 함수를 구현한 C 소스 파일 MRO 설정 사항은 다음과 같다. 파라미터: mro_mode 설명: Mode of SON MRO feature i.e. Centralized, Distributed. 파라미터: mro_param 설명: Parameter determines whether TTT or/and CIO is to be optimized based on certain criteria. 파라미터: mro_ho_failure_accumulation_duration
  • 46. 설명: Duration for which the HO failure counters are accumulated to analyze HO failures and then only if required HO parameter optimization is done. 파라미터: mro_ho_attempts_threshold 설명: Minimum number of handover attempts to be made during the Handover Failure Accumulation duration to trigger HO optimization 파라미터: mro_ho_optimization_start_threshold 설명: Minimum number of handover attempts to be made during the Handover Failure Accumulation duration to trigger HO optimization 파라미터: mro_ho_optimization_stop_threshold 설명: HO optimization shall stop if total handover failure rate is less than or equal to this value. It is a Total HO Failure rate which includes TOO Early HO Failure, TOO Late HO Failure and To Wro ng Cell Failure rate for Source cell and Target cell pair 파라미터: mro_ho_fail_rate_for_optimization 설명: HO Failures are clubbed into two following pairs. - "Too early HO failure rate" + "HO to wrong cell for Failure cell" failure rate - "Too late HO failure rate" + "HO to wrong cell for re-establishment cell" failure rate. - Tuning of the Mobility Parameter (CIO/TTT) shall only be performed if failure rate of any of the above pair is higher or equals to this parameter (i.e. Handover Fail Rate for Optimization). Therefore, this is an additional condition which must be met for the tuning of the mobility parameters after the HO optimization is started 파라미터: ttt 설명: Default value of the TTT configured at SON RRM for the cell 파라미터: delta_cio
  • 47. 설명: Step value for increasing / decreasing CIO 파라미터: delta_ttt 설명: Step value for increasing / decreasing TTT 파라미터: mro_expected_ho_improvement_for_single_step 설명: Expected improvement in HO Failure rate after tuning CIO/TTT by Delta CIO/Delta TTT 파라미터: min_ttt 설명: Minimum valid TTT value 파라미터: max_ttt 설명: Maxmum valid TTT value 파라미터: min_cio 설명: Minimum valid CIO value 파라미터: max_cio 설명: Maximum valid CIO value MRO 가 관리하는 각각의 셀 정보은 다음과 같다. 파라미터: cell_id 설명: ECGI of cell 파라미터: previous_cell_fsm_state 설명: MRO's FSM previous state of cell 파라미터: current_cell_fsm_state 설명: MRO's FSM current state of cell 파라미터: mro_config_param
  • 48. 설명: MRO's configuration parameters 파라미터: dereg_invoking_api 설명: API Id which triggered Deregistration off the cell 파라미터: ho_failure_accumulation_duration_timer_id 설명: Timer Id of the HO failure acculation duration timer 파라미터: srvd_cell_algo_direction 설명: Direction of optimization(too early or too late) 파라미터: is_ttt_algo_running 설명: MRO algo running or not running status 파라미터: previous_ttt 설명: TTT value for the previous algo run 파라미터: retry_count 설명: Number of times TTT algo has given result less than mro_expected_ho_improvement_ for_single_step 파라미터: previous_ho_fail_rate 설명: HO Failure rate for the previous algo run 파라미터: is_ttt_update_reqd 설명: To keep track if TTT update is required or not while the both CIO and TTT update option is selected for the algo MRO 가 관리하는 전체 정보은 다음과 같다. 파라미터: current_fsm_state 설명: Global MRO FSM State
  • 49. 파라미터: log_mode 설명: log mode for MRO module 파라미터: mro_pending_res_timer_id 설명: MRO pending register/deregister response Timer Identifier 파라미터: mro_config_param 설명: MRO's configuration parameters 파라미터: mro_global_mode 설명: Global MRO Mode (Enabled or Disabled) 파라미터: mro_cell_ctxt_list 설명: MRO cell context List MRO 가 외부 모듈과의 인터페이스를 위해서 사용하는 구조체는 다음과 같다. 구조체: son_mro_enable_req_t 간단한 설명: MRO Enable Request Structure for CSPL Communication 파라미터: transaction_id 파라미터: enable_req 구조체: son_mro_disable_req_t 간단한 설명: MRO Disable Request Structure for CSPL Communication 파라미터: transaction_id 파라미터: disable_req 구조체: son_mro_enable_res_t 간단한 설명: MRO Enable response Structure for CSPL Communication 파라미터: transaction_id 파라미터: son_oam_mro_enable_resp_t 구조체: son_mro_disable_res_t
  • 50. 간단한 설명: MRO disable response Structure for CSPL Communication 파라미터: transaction_id 파라미터: son_oam_mro_disable_resp_t 구조체: son_mro_modify_config_params_req_t 간단한 설명: MRO modify config param request structure for CSPL Communication 파라미터: transaction_id 파라미터: son_oam_mro_modify_config_params_req_t 구조체: son_mro_modify_config_params_res_t 간단한 설명: MRO modify config param response structure for CSPL Communication 파라미터: transaction_id 파라미터: son_oam_mro_modify_config_params_res_t 구조체: son_mro_feature_state_change_ind_t 간단한 설명: MRO send indication state change 파라미터: from son_oam_feature_state_change_ind_t 구조체: son_mro_ttt_update_ind_t 간단한 설명: MRO send indication TTT change 파라미터: from son_oam_mro_eutran_ttt_update_ind_t 구조체: son_mro_ho_attempts_ind_t 간단한 설명: MRO send indication HO attempt reached to threshold 파라미터: from rrm_son_ho_attempt_ind_t 구조체: son_mro_ho_counter_report_t 간단한 설명: MRO send report HO counter 파라미터: from son_oam_mro_ho_counter_report_t
  • 51. 구조체: son_mro_optimization_notification_t 간단한 설명: MRO send optimization notification 파라미터: from son_oam_mro_optimization_notification_t 5 2 차 년도 개발 참고 사항 5.1 X2 Interface X2 Interface 는 기지국간의 메시지를 주고 받는 논리적인 연결이다. 이 인터페이스를 통해서 전달되는 메시지는 단말의 이동성 위한 메시지와 셀 운용을 위한 메시지로 구분되며 36.423 에 다음과 같이 정의되어 있다. 단말의 이동성을 위한 메시지는 해당되는 핸드오버 목표 셀에만 전송된다. 반면 셀 운용을 위한 메시지는 인접한 모든 셀에 전송된다. Messages for Basic Mobility Procedures (단말의 이동성을 위한 메시지) - HANDOVER REQUEST - HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE - HANDOVER PREPARATION FAILURE - SN STATUS TRANSFER - UE CONTEXT RELEASE - HANDOVER CANCEL Messages for global procedures (셀 운용을 위한 메시지) - LOAD INFORMATION - ERROR INDICATION - X2 SETUP REQUEST - X2 SETUP RESPONSE - X2 SETUP FAILURE - RESET REQUEST - RESET RESPONSE - ENB CONFIGURATION UPDATE - ENB CONFIGURATION UPDATE ACKNOWLEDGE - ENB CONFIGURATION UPDATE FAILURE - RESOURCE STATUS REQUEST
  • 52. - RESOURCE STATUS RESPONSE - RESOURCE STATUS FAILURE - RESOURCE STATUS UPDATE - MOBILITY CHANGE REQUEST - MOBILITY CHANGE ACKNOWLEDGE - MOBILITY CHANGE FAILURE - RLF INDICATION - HANDOVER REPORT - CELL ACTIVATION REQUEST - CELL ACTIVATION RESPONSE - CELL ACTIVATION FAILURE 5.2 X2 Interface, Load Information 36.423 에 정의된 LOAD INFORMATION 은 다음과 같다. This message is sent by an eNB to neighbouring eNBs to transfer load and interference co- ordination information. Direction: eNB1  eNB2.
  • 53. IE/Group Name Presence Range IE type and reference Semantics descriptio n Criticality Assigned Criticality Message Type M 9.2.13 YES ignore Cell Information M YES ignore >Cell Information Item 1 .. <maxCellineN B> EACH ignore >>Cell ID M ECGI 9.2.14 Id of the source cell – – >>UL Interference Overload Indication O 9.2.17 – – >>UL High Interference Information 0 .. <maxCellineN B> – – >>>Target Cell ID M ECGI 9.2.14 Id of the cell for which the HII is meant – – >>>UL High Interference Indication M 9.2.18 – – >>Relative Narrowband Tx Power (RNTP) O 9.2.19 – – >>ABS Information O 9.2.54 YES ignore >>Invoke Indication O 9.2.55 YES ignore Range bound Explanation maxCellineNB Maximum no. cells that can be served by an eNB. Value is 256. 5.3 X2 Interface, Load Information, Message Types The Message Type IE uniquely identifies the message being sent. It is mandatory for all messages.
  • 54. IE/Group Name Presence Range IE type and reference Semantics description Procedure Code M INTEGER (0..255) "0" = Handover Preparation "1" = Handover Cancel "2" = Load Indication "3" = Error Indication "4" = SN Status Transfer "5" = UE Context Release "6" = X2 Setup "7" = Reset "8" = eNB Configuration Update "9" = Resource Status Reporting Initiation "10" = Resource Status Reporting “11” = Private Message "12" = Mobility Settings Change “13” = Radio Link Failure Indication “14” = Handover Report “15” = Cell Activation Type of Message M CHOICE (Initiating Message, Successful Outcome, Unsuccessful Outco me, …) 5.4 X2 Interface, Load Information, Cell ID The E-UTRAN Cell Global Identifier (ECGI) is used to globally identify a cell (see TS 36.401 [2]).
  • 55. IE/Group Name Presence Range IE type and reference Semantics description Criticalit y Assigned Criticalit y PLMN Identity M 9.2.4 – – E-UTRAN Cell Identifier M BIT STRING (28) The leftmost bits of the E-UTRAN Cell Identifier IE value correspond to the value of the eNB ID IE contained in the Global eNB ID IE (defined in section 9.2.22) identifying the eNB that controls the cell – – 5.5 X2 Interface, Load Information, UL Interference Overload Indication This IE provides, per PRB, a report on interference overload. The interaction between the indication of UL Interference Overload and UL High Interference is implementation specific. IE/Group Name Presence Range IE type and reference Semantics description UL Interference Overload Indication List 1 .. <maxnoofPRBs > >UL Interference Overload Indication M ENUMERATED (high interference, medium interference, low interference, …) Each PRB is identified by its position in the list: the first element in the list corresponds to PRB 0, the second to PRB 1, etc. Range bound Explanation maxnoofPRBs Maximum no. Physical Resource Blocks. Value is 110.
  • 56. 5.6 X2 Interface, Load Information, UL High Interference Indication This IE provides, per PRB, a 2 level report on interference sensitivity. The interaction between the indication of UL Overload and UL High Interference is implementation specific. IE/Group Name Presence Range IE type and reference Semantics description HII M BIT STRING (1..110, …) Each position in the bitmap represents a PRB (first bit=PRB 0 and so on), for which value ‘"1" indicates ‘high interference sensitivity’ and value "0" indicates ’low interference sensitivity’. The maximum number of Physical Resource Blocks is 110 5.7 X2 Interface, Load Information, Relative Narrowband Tx Power (RNTP) This IE provides an indication on DL power restriction per PRB in a cell and other information needed by a neighbour eNB for interference aware scheduling.
  • 57. IE/Group Name Presence Range IE type and reference Semantics description Criticalit y Assigned Criticalit y RNTP Per PRB M BIT STRING (6..110, …) Each position in the bitmap represents a nPRB value (i.e. first bit=PRB 0 and so on), for which the bit value represents RNTP (nPRB), defined in TS 36.213 [11]. Value 0 indicates "Tx not exceeding RNTP threshold". Value 1 indicates "no promise on the Tx power is given" – – RNTP Threshold M ENUMERATE D (-∞, -11, - 10, -9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, …) RNTPthreshold is defined in TS 36.213 [11] – – Number Of Cell-specific Antenna Ports M ENUMERATE D (1, 2, 4, …) P (number of antenna ports for cell-specific reference signals) defined in TS 36.211 [10] – – P_B M INTEGER (0..3, …) PB is defined in TS 36.213 [11] – – PDCCH Interference Impact M INTEGER (0..4, …) Measured by Predicted Number Of Occupied PDCCH OFDM Symbols (see TS – –
  • 58. 36.211 [10]). Value 0 means "no prediction is available" 5.8 X2 Interface, ABS Information This IE provides information about which sub frames the sending eNB is configuring as almost blank subframes and which subset of almost blank subframes are recommended for configuring measurements towards the UE. Almost blank subframes are subframes with reduced power on some physical channels and/or reduced activity.
  • 59. IE/Group Name Presence Range IE type and reference Semantics description CHOICE ABS Information M – – >FDD – – >>ABS Pattern Info M BIT STRING (SIZE(40)) Each position in the bitmap represents a subframe, for which value "1" indicates ‘blanked in DL’ and value "0" indicates ’not blanked in DL’. The first position of the ABS pattern corresponds to subframe 0 in a radio frame where SFN = 0. The ABS pattern is continuously repeated in all radio frames. The maximum number of subframes is 40. >>Number Of Cell- specific Antenna Ports M ENUMERATED (1, 2, 4, …) P (number of antenna ports for cell-specific reference signals) defined in TS 36.211 [10] >>Measurement Subset M BIT STRING (SIZE(40)) Indicates a subset of the ABS Pattern Info above, and is used to configure specific measurements towards the UE. >TDD – – >>ABS Pattern Info M BIT STRING (1..70, ...) Each position in the bitmap represents a subframe for which value "1" indicates ‘blanked in DL’ and
  • 60. value "0" indicates ’not blanked in DL’. The maximum number of subframes depends on UL/DL subframe configuration. The maximum number of subframes is 20 for UL/DL subframe configuration 1~5; 60 for UL/DL subframe configuration 6; 70 for UL/DL subframe configuration 0. UL/DL subframe configuration defined in TS 36.211 [10]. The first position of the ABS pattern corresponds to subframe 0 in a radio frame where SFN = 0. The ABS pattern is continuously repeated in all radio frames, and restarted each time SFN = 0. >>Number Of Cell- specific Antenna Ports M ENUMERATED (1, 2, 4, …) P (number of antenna ports for cell-specific reference signals) defined in TS 36.211 [10] >>Measurement Subset M BIT STRING (1..70, ...) Indicates a subset of the ABS Pattern Info above, and is used to configure specific measurements towards the UE >ABS Inactive M NULL Indicates that
  • 61. interference coordination by means of almost blank sub frames is not active 5.9 X2 Interface, Invoke Indication This IE provides an indication about which type of information the sending eNB would like the receiving eNB to send back. IE/Group Name Presence Range IE type and reference Semantics description Invoke Indication M ENUMERATED (ABS Information, …) – 5.10 LTE 이동 통신 망 구성 LTE 이동 통신 망은 3GPP 36.300 에 다음의 그림과 같이 규격으로 정해져 있다. 위와 같은 망 구성에서 음영 지역 및 트래픽 오프로드를 위해서 매크로 셀의 작은 영역에서 소형 기지국을 설치하고 서비스를 한다. 이를 그림으로 표현하면 다음과 같다.
  • 62. 5.10 eNB 하드웨어 및 소프트웨어 구성 eNB 의 하드웨어 구성을 그림으로 표현한 것은 다음과 같으면 다음의 요소로 구성된다.  RF HW:  송신 디지털 샘플을 RF 송신 주파수 대역의 신호로 변환 한다.  RF 송신 주파수 대역의 신호를 수신 디지털 샘플로 변환 한다.  Digital HW  단말에 보내는 데이터를 송신 디지털 샘플로 변환한다.  단말이 보낸 디지털 샘플을 수신 데이터로 변환 한다.  HW driving Software  Application SW 의 요청에 따라 Digital HW 및 SW 를 제어한다.  Application SW 의 요청에 따라 단말에 보낼 데이터를 써준다.  단말이 보내는 데이터를 수신해서 Application SW 전달한다.  Application Software  셀을 설정, 활성화, 비활성화 등의 제어를 수행한다.  단말의 연결 요청을 수락 및 거절한다.
  • 63.  단말이 코어망과 주고 받는 데이터를 전달한다. eNB 의 소프트웨어 구성을 그림으로 표현한 것은 다음과 같으며 다음의 요소로 구성된다.  SON (Self Organizqation Network)  Self configuration  Self optimization  Self healing  RRM (Radio Resource Control)  Inter-cell resource control  RB control  Connection Mobility Control  Radio Admission Control  OAM (Operation and Maintenance)  Measurement  Configuration  Provision  Scheduler
  • 64.  Dynamic Radio Resource Allocation  RRC (Radio Resource Control)  Management of Radio Resource Control  Management (Establishment, Release) of RRC Connection between UE and E-UTRAN  PDCP (Packet Data Convergence Protocol)  Compress/Decompress header  Encryption/De-encryption of user and control plane  Check integrity of user and control plane  Data transmission related to serial number of UE  RLC (Radio Link Control)  Transfer PDU and SDU  Correct errors using ARQ  Support TM,UM,AM  Concatenation, Segmentation, Re-assembly of RLC SDU to improve transmission efficiency  Sequential transmission  Detect/Remove duplication  MAC (Media Access Control)  Mapping between logical channel and transport channel  Error correction using HARQ  Priority handling between data flows of one UE  Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling  Transport format selection  PHY (Physical Layer)  Control of Channel Coding and Decoding  Control of Modulation and Demodulation
  • 65.  RF Control 5.11 Key Performance Indicator (KPI) KPI 는 단말 또는 이동 통신 네트워크 장비가 서비스를 위한 배치의 완성도와 신뢰성을 확인하기 위한 표시하기 위한 지표이며 32.450 에 다음과 같은 항목이 있다.  Accessibility  사용자의 E-RAB 요청이 성공적으로 진행되는 확률이다.  측정을 위해서는 다음의 정보가 필요하다. o RRC.ConnEstabAtt.Cause: number of RRC Connection Attempts for each cause o RRC.ConnEstabSucc.Cause: number of RRC Connection Establishment Success for each cause o S1SIG.ConnEstabAtt: number of S1 Signaling Establishment Attempts o S1SIG.ConnEstabSucc: number of S1 Signaling Establishment Success o ERAB.EstabInitAttNbr.QCI: number of E-RAB Initial Establishment Attempts for each QCI
  • 66. o ERAB.EstabInitSuccNbr.QCI: number of E-RAB Initial Establishment Success for each QCI o ERAB.EstabAddAttNbr.QCI: number of E-RAB Add Attempts for each QCI o ERAB.EstabAddSuccNbr.QCI: number of E-RAB Add Success for each QCI  Retainability  사용자의 설정된 E-RAB 이 비정상적으로 종료되는 빈도이다.  측정을 위해서는 다음의 정보가 필요하다. o ERAB.RelActNbr.QCI: number of Abnormal E-RAB Activation and Release o ERAB.SessionTimeUE: Session Activation of each UE o ERAB.SessionTimeQCI.QCI: Session Activation of each QCI  Integrity  사용자에게 제공되는 데이터 전송 속도 및 지연의 품질이다.  측정을 위해서는 다음의 정보가 필요하다. o DRB.IPThpDl.QCI: IP layer DL throughput for each QCI o DRB.IPThpUl.QCI: IP layer UL throughput for each QCI o DRB.IPLatDl.QCI: IP layer DL latency for each QCI o DRB.IPLatDl.QCI: IP layer UL latency for each QCI  Availability  사용자에게 셀이 가용한 정도이다.  측정을 위해서는 다음의 정보가 필요하다. o RRU.CellUnavailableTime.cause: Cell Unavailable Time for each cause  Mobility  핸드오버가 성공하는 확률이다.  측정을 위해서는 다음의 정보가 필요하다. o HO.ExeAtt: number of Handover Execution Attempts o HO.ExeSucc: number of Handover Execution Success o HO.PrepAtt.QCI: number of Handover Prepare Attempts for each QCI
  • 67. 준비 단계에서 목적지 셀 RRM 은 핸드오버 요청을 수락 또는 거절을 한다. o HO.PrepSucc.QCI: number of Handover Prepare Success for each QCI 5.13 MRO 가 적용되는 핸드오버 절차 LTE 단말과 네트워크 사이의 핸드오버 절차는 다음의 표와 같이 진행된다. Step Direction Message Target Cell Memo 1 UE <---> SS < Power On and Registration > Cell 1 2 UE <---> SS < Now UE is in IDLE mode > Cell 1 3 UE <--- SS Paging Cell 1 4 UE ---> SS RRC Connection Request Cell 1 5 UE <--- SS RRC Connection Setup Cell 1 6 UE ---> SS RRC Connection Setup Complete Cell 1 7 UE <--- SS Security Mode Command Cell 1 8 UE ---> SS Security Mode Complete Cell 1 9 UE <--- SS RRC Connection Reconfiguration Cell 1 reactivating default EPS Bearer 10 UE ---> SS RRCConnectionReconfigurationComplete Cell 1 11 UE <--- SS RRC Connection Reconfiguration Cell 1 Measurement Control for Target Cell 12 UE ---> SS RRCConnectionReconfigurationComplete Cell 1 13 UE ---> SS Measurement Report Cell 1 14 UE <--- SS RRC Connection Reconfiguration Cell 1 Handover Command 15 UE ---> SS PRACH Cell 2 16 UE <--- SS RACH Response Cell 2 17 UE ---> SS RRCConnectionReconfigurationComplete Cell 2 PASS/FAIL 18 UE <--- SS ueCapabilityEnquiry Cell 2 19 UE ---> SS ueCapabilityInformation Cell 2 20 UE ---> SS ulInformationTransfer + Detach Request Cell 2 21 UE <--- SS RRC Connection Release Cell 2 핸드오버를 단말, 기지국, EPC 사이의 절차를 살펴 보면 다음의 세 단계로 나뉜다.  준비 (Prepare): 출발지 셀은 목적지 셀이 핸드오버를 받아 주는지를 확인 받는다.
  • 68.  실행 (Execution): 단말에 핸드오버 명령을 주고 응답을 받아서 무선 링크 절체를 수행한다.  완료 (Completion): S1 인터페이스 절체를 수행한다. 5.14 MRO 가 적용되는 핸드오버를 위한 이벤트 핸드오버를 위해서 단말은 기지국에 다음의 이벤트를 보고한다.