KR101250227B1 - 통신 시스템에서 접속 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 이동 단말기의 접속 방법에 있어서, 파워 온 됨에 따라 셀 선택을 수행하여, 서비스 가능한 기지국과의 동기를 획득한 후, 상기 기지국이 링크 잃음을 감지하기 전 서비스를 제공받던 기지국인지 확인하는 과정과, 상기 기지국이 링크 잃음을 감지하기 전 서비스를 제공받던 기지국일 경우, 상기 링크 잃음을 감지하기 전 상기 기지국으로부터 수신하여 저장한 기지국 정보를 이용하여 상기 기지국으로의 네트워크 재진입 절차를 수행하는 과정을 포함하며; 상기 기지국 정보는 상기 기지국의 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝(provisioning) 정보와, 상기 기지국과의 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol) 연결 정보 및 상기 연결된 인터넷 프로토콜을 통한 운영 정보와 액티브 모드 설정 정보들 중 적어도 하나를 포함한다.
초기 네트워크 진입, 네트워크 재진입, 물리적 동기화, MAC 계층 동기, MAC 계층 운영 파라미터, 사용자 프로파일

Description

통신 시스템에서 접속 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ENTERRING IN A COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 초기화 동작을 도시한 도면.
도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS의 초기화 동작을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS의 초기화 동작을 도시한 도면.
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 이동 단말기가 통신 시스템과의 링크를 잃을(link lost) 경우 고속으로 통신 시스템에 접속하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4G: 4th Generation, 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 고속의 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 통신 시스템인 무선(Wireless) 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network, 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network, 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE 802.16a/d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.
상기 BWA 통신 시스템인 IEEE 802.16a/d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a/d 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station, 이하 'SS'라 칭하기로 한다)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)라고 칭하기로 한다. 그러면 여기서 도 1을 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템을 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은, 다중 셀(multi-cell) 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 BS(140)와, 다수의 MS들(111,113,130,151,153)을 포함한다. 그리고, BS들(110,140)과 MS들(111,113,130,151,153) 간의 신호 송수신은 전술한 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다.
한편, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 MS의 전력 소모를 최소화시키기 위해 아이들 모드(Idle Mode)로 자주 천이하게 된다. 또한, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 MS의 핸드오버(handover)를 지원하는데, 상기 MS는 상기 핸드오버를 수행할 때 네트워크 재진입(Network Re-entry) 혹은 위치 등록을 수행해야만 한다. 이러한 경우, BS와 MS 간에는 호 셋업(call setup)이 재수행되어야만 하는데 상기 MS의 액티브 모드(Active Mode)를 위한 세션(session) 정보 역시 재생성되어야만 한다. 즉, 아이들 모드에서 MS의 핸드오버는 위치 등록만을 수행하거나 혹은 상기 아이들 모드에서 액티브 모드로 천이하기 위해 네트워크 재진입을 수행해야만 하므로 상기 위치 등록 및 네트워크 재진입으로 인한 프로세싱 지연(processing delay) 및 메시지 시그널링 로드(message signaling load) 부하가 증가하는 문제점이 있다.
또한, MS가 액티브 모드에서 사용자에게 서비스를 제공하는 중에 사용자가 음영지역을 이동할 경우 상기 MS는 통신 시스템과의 링크를 잃거나, 또는 MS의 아이들 모드 동작 중에 통신 시스템과의 링크를 잃을 수 있으며, 또한, MS는 자신을 관장하는 BS를 탐색하는 동작 중에 링크를 잃을 수 있다. 뿐만 아니라, MS의 비정상적 동작 등으로 인하여 상기 통신 시스템과의 링크를 잃을 수 있다. 이렇게 MS가 링크를 잃을 경우, 상기 MS는 통신 시스템과의 네트워크 재진입 동작, 즉 물리적 동기화(physical synchronization)부터 다시 시작하여 사용자에게 서비스를 제공하기까지 초기 네트워크 진입(Initial Network Entry) 동작의 모든 과정을 수행한다. 이때, 상기 MS는 링크를 잃어 중단되었던 서비스 제공을 사용자에게 시작하기 위해 전술한 초기 네트워크 진입 동작의 모든 과정을 수행해야 하며, 이러한 초기 네트워크 진입 동작의 모든 과정을 수행함은 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 MS가 통신 시스템과의 링크를 잃을 경우 고속으로 통신 시스템에 접속하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 통신 시스템에서 이동 단말기의 접속 방법에 있어서, 파워 온 됨에 따라 셀 선택을 수행하여, 서비스 가능한 기지국과의 동기를 획득한 후, 상기 기지국이 링크 잃음을 감지하기 전 서비스를 제공받던 기지국인지 확인하는 과정과, 상기 기지국이 링크 잃음을 감지하기 전 서비스를 제공받던 기지국일 경우, 상기 링크 잃음을 감지하기 전 상기 기지국으로부터 수신하여 저장한 기지국 정보를 이용하여 상기 기지국으로의 네트워크 재진입 절차를 수행하는 과정을 포함하며; 상기 기지국 정보는 상기 기지국의 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝(provisioning) 정보와, 상기 기지국과의 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol) 연결 정보 및 상기 연결된 인터넷 프로토콜을 통한 운영 정보와 액티브 모드 설정 정보들 중 적어도 하나를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은, 통신 시스템에서 네트워크 접속을 수행하는 이동 단말기에 있어서, 파워 온 됨에 따라 셀 선택을 수행하여, 서비스 가능한 기지국과의 동기를 획득한 후, 상기 기지국이 링크 잃음을 감지하기 전 서비스를 제공받던 기지국인지 확인하는 확인부와, 상기 기지국이 링크 잃음을 감지하기 전 서비스를 제공받던 기지국일 경우, 상기 링크 잃음을 감지하기 전 상기 기지국으로부터 수신하여 저장한 기지국 정보를 이용하여 상기 기지국으로의 네트워크 재진입 절차를 수행하는 제어부를 포함하며; 상기 기지국 정보는 상기 기지국의 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝(provisioning) 정보와, 상기 기지국과의 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol) 연결 정보 및 상기 연결된 인터넷 프로토콜을 통한 운영 정보와 액티브 모드 설정 정보들 중 적어도 하나를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은, 통신 시스템, 일예로 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 한다) 통신 시스템인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템에서 접속 방법 및 시 스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의상 상기 통신 시스템을 IEEE 802.16d/e 통신 시스템에서 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 통신 시스템을 일예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 접속 방법 및 시스템은 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 상기 다중 셀들을 각각 관장하는 송신기, 예컨대 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)과 상기 송신기로부터 통신 서비스를 제공받는 수신기, 예컨대 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다) 간의 접속 방법 및 시스템을 제안한다. 후술한 본 발명의 실시예에서는, 상기 다중 셀들 중에서 임의의 셀 내에 존재하는 MS가 상기 임의의 셀, 즉 서빙(serving) 셀을 관장하는 BS, 즉 서빙 BS로부터 통신 서비스를 제공받는 중에 통신 시스템과의 링크를 잃을(link lost) 경우 고속으로 통신 시스템에 재진입(Re-entry)하는 방법 및 시스템을 제안한다.
도 2a 및 도 2b는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 초기화 동작을 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 먼저 MS(200)는 파워 온(power on)됨에 따라 셀 선택(cell selection) 동작을 수행하게 된다(211단계). 즉, MS(200)는 자신에게 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링하여 가장 큰 크기, 일예로 가장 큰 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)를 가지는 기준 신호(reference signal), 일예로 파일럿(pilot) 신호를 검출한다. 그리고, 상기 MS(200)는 최대 CINR을 가지는 파일럿 신호를 송신한 BS(250)를 MS(200) 자신이 현재 속해있는 BS(250)로 판단하고, 상기 BS(250)에서 송신하는 다운 링크 프레임의 프리앰블(preamble)을 수신하여 BS(250)와의 시스템 동기를 획득한다. 여기서, MS(200)와 BS(250)간에 시스템 동기가 획득되면, 상기 MS(200)는 BS(350)에서 송신하는 다운링크-MAP(DL-MAP: DownLink-MAP, 이하 'DL-MAP'이라 칭하기로 한다) 메시지와, 업링크-MAP(UL-MAP: UpLink-MAP, 이하 'UL-MAP'이라 칭하기로 한다) 메시지와, 업링크 채널 디스크립트(UCD: Uplink Channel Descript, 이하 'UCD'라 칭하기로 한다) 메시지를 수신한다.
이렇게 BS(250)로부터 DL-MAP 메시지와, UL-MAP 메시지와, UCD 메시지를 수신한 MS(200)는, 초기 레인징에 사용되는 타임 슬럿(time slot)들을 인식할 수 있으며, 상기 초기 레인징에 사용되는 타임 슬럿들 중 랜덤하게 임의의 한 타임 슬럿을 선택하여 초기 레인징을 위한 레인징 요구(RNG-REQ: Ranging-Request, 이하 'RNG-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 BS(250)로 송신한다. 여기서, 상기 RNG-REQ 메시지는, 초기 레인징 연결 식별자(CID: Connection IDentifier, 이하 'CID'라 칭하기로 한다)와, MS(200)의 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 한다) 어드레스가 포함된다.
그리고, BS(250)는 MS(200)로부터 상기 RNG-REQ 메시지를 수신함에 따라 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 레인징 응답(RNG-RSP: Ranging-Response, 이하 'RNG-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 MS(200)로 송신한다. 상기 BS(250)로부터 RNG-RSP 메시지를 수신한 MS(200)는 BS(250)를 상기 MS(200)의 서빙 BS(Serving BS)으로 선택하여 셀 선택 동작을 완료하게 된다.
이러한 셀 선택 동작을 완료하면, MS(200)는 BS(250)와 네트워크 진입 동작을 수행한다. 그러면 여기서 MS(200)의 네트워크 진입 동작에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 셀 선택 동작 완료에 따라 MS(200)는, BS(250)로부터 수신한 DL-MAP 메시지와, UL-MAP 메시지와, 다운 링크 채널 디스크립트(DCD: Downlink Channel Descript, 이하 'DCD'라 칭하기로 한다) 메시지와, UCD 메시지와, 인접 기지국 광고(NBR-ADV: Neighbor Advertisement, 이하 ‘NBR-ADV’라 칭하기로 한다) 등을 통해 상기 BS(250)의 BS 정보들을 수신한다(213단계). 그러면, 상기 MS(200)는 상기 DL-MAP 메시지와, UL-MAP 메시지와, DCD 메시지와, UCD 메시지와, NBR-ADV 메시지 등을 통해서 수신한 BS 정보들을 가지고 상기 BS(250)와 다운링크 동기를 획득한다(215단계). 이렇게 BS(250)와 다운링크 동기를 획득한 MS(200)는 상기 BS(250)로 RNG-REQ 메시지를 송신한다(217단계).
상기 BS(250)는 MS(200)로부터 상기 RNG-REQ 메시지를 수신하고, 상기 수신한 RNG-REQ 메시지에 포함되어 있는 MAC 어드레스와 매핑하여 상기 MS(200)에 대해 기본 CID(basic CID)와, 제1관리 CID(primary management CID)를 할당한다(219단계). 그러면, 상기 BS(250)는 MS(200)에 대한 기본 CID와, 제1관리 CID를 할당한 후 상기 MS(200)로 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지를 송신한다(221단계). 여기서, 상기 RNG-RSP 메시지에는 상기 할당한 기본 CID와, 제1관리 CID와, 업링크 동기 정보가 포함된다. 상기 MS(200)는 상기 RNG-RSP 메시지를 수신함에 따라 BS 업링크 동기를 획득하고, 또한 주파수 및 전력을 조정한다(223단계).
그런 다음, MS(200)는 상기 BS(250)로 가입자 단말기 기본 용량 협상 요구(SBC-REQ: Subscriber Station's Basic Capability Negotiation Request, 이하 'SBC-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(225단계). 여기서, 상기 SBC-REQ 메시지는 MS(200)가 BS(250)와 기본 용량에 대한 협상을 위해서 송신하는 MAC 메시지로서, 상기 SBC-REQ 메시지에는 상기 MS(200)가 지원 가능한 변조(modulation) 및 코딩(coding) 방식에 대한 정보가 포함된다. 이렇게 MS(200)로부터 상기 SBC-REQ 메시지를 수신한 BS(250)는, 상기 수신한 SBC-REQ 메시지에 포함되어 있는 MS(200)가 지원 가능한 변조 및 코딩 방식을 확인한 후 상기 SBC-REQ 메시지에 대한 응답 메시지로서 가입자 단말기 기본 용량 협상 응답(SBC-RSP: Subscriber Station's Basic Capability Negotiation Response, 이하 'SBC-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(227단계).
이러한 SBC-RSP 메시지를 수신함으로써 상기 MS(200)는, MS(200) 자신의 기본 용량 협상을 완료하고(229단계), BS(250)로 암호 키 관리 요구(PKM-REQ: Privacy Key Management Request, 이하 'PKM-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(231단계). 여기서, 상기 PKM-REQ 메시지는 MS 인증을 위한 MAC 메시지이며, MS(200)의 고유 정보(certificate)를 포함한다. 상기 PKM-REQ 메시지를 수신한 BS(250)는 상기 PKM-REQ에 포함되어 있는 상기 MS(200)의 고유 정보를 가지고 인증 서버(AS: Authentication Server)와 인증을 수행한다. 상기 인증 수행 결과 MS(200)가 인증된 MS일 경우 BS(250)는, 상기 MS(200)에게 상기 PKM-REQ 메시지에 대한 응답 메시지로서 암호 키 관리 응답(PKM-RSP: Privacy Key Management Response, 이하 'PKM-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(233단계). 여기서, 상기 PKM-RSP 메시지에는 MS(200)에 할당된 인증키(AK: Authentication Key)와, 암호화 키(TEK: Traffic Encryption Key)가 포함된다.
이렇게 PKM-RSP 메시지를 수신함으로써 MS(200)는, MS(200) 자신의 인증을 완료함과 동시에 암호화 키를 획득하고(235단계), BS(250)로 등록 요구(REG-REQ: Registration Request, 이하 'REG-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(237단계). 여기서, 상기 REG-REQ 메시지에는 상기 MS(200)의 MS 등록 정보가 포함된다. 상기 REG-REQ 메시지를 수신한 상기 BS(250)는, 상기 REG-REQ 메시지에 포함되어 있는 MS 등록 정보를 검출하여 MS(200)를 BS(250)에 등록시키고, 상기 MS(200)에 대한 제2관리 CID(secondary management CID)를 할당한다. 상기 제2관리 CID를 할당한 BS(250)는 MS(200)로 상기 REG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 등록 응답(REG-RSP: Registration Response, 이하 'REG-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(239단계). 여기서, 상기 REG-RSP 메시지에는 상기 할당된 제2관리 CID와, 상기 등록된 MS 등록 정보가 포함된다.
상기 REG-RSP 메시지를 수신함으로써 MS(200)는 MS(200) 자신의 등록을 완료함과 동시에 제2관리 CID를 획득한다(241단계). 이렇게 상기 MS 등록이 완료되면 MS(200)는 3개의 CID들, 즉 초기 기본 CID와, 제1관리 CID와, 제2관리 CID의 3개의 CID들을 할당받게 되는 것이다. 전술한 바와 같이 MS(200)가 등록 완료되면, BS(250)는 BS에서 제공하는 서비스 플로우들에 대해 프로비젼닝(provisioning)한다(260단계). 여기서, 상기 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝 동작을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, MS(200)가 등록 완료되면(241단계), BS(250)는 상기 MS(200)로 동적 서비스 추가 요구(DSA-REQ: Dynamic Service Addition REQuset, 이하 'DSA-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(261단계). 상기 MS(200)는, BS(250)로부터 상기 DSA-REQ 메시지를 수신함에 따라 상기 DSA-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 동적 서비스 추가 응답(DSA-RSP: Dynamic Service Addition ReSPonse, 이하 'DSA-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 BS(250)로 송신한다(263단계). 여기서, 상기 DSA-REQ 메시지와 DSA-RSP 메시지 송수신 동작을 'DSA 메시지 처리(transaction) 동작'이라 칭하기로 한다. 그리고, 상기 1번의 DSA 메시지 처리 동작은 1개의 서비스 플로우에 대한 QoS 타입만을 설정할 수 있으므로 상기 BS(250)에서 지원하는 QoS 타입들의 개수가 다수개일 경우에는 다운링크 및 업링크 각각에 대해서 상기 BS(250)에서 지원하는 QoS 타입들의 개수에 상응하게 상기 DSA 메시지 처리 동작을 수행한다.
이렇게 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝 동작이 완료되면, 즉 MS(200)의 초기화 동작이 완료되면 상기 MS(200)는 노말 동작 모드(normal operation mode)로 진입하며, 상기 MS(200)와 BS(250)간에는 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol, 이하 'IP'라 칭하기로 한다) 연결이 이루어지고, 상기 연결된 IP를 통해 운영 정보 가 다운로드(download)된다(271단계). 그런 다음, 상기 MS(200)와 BS(250)간에 서비스 플로우가 연결된다(273단계). 여기서, 상기 서비스 플로우라 함은 임의의 QoS 타입(type)을 가지는 연결을 통해 MAC-서비스 데이터 유닛(SDU: Service Data Unit, 이하 'SDU'라 칭하기로 한다)가 송수신되는 플로우를 나타낸다. 상기에서 설명한 바와 같이 상기 MAC-SDU, 즉 트래픽을 송수신함에 있어서는 트랜스포트 CID가 할당되어야하므로 상기 서비스 플로우 연결시 상기 MS(200)는 트랜스포트 CID를 할당받는다. 이렇게 서비스 플로우 연결이 되면, 실제 상기 MS(200)와 BS(250)간에 서비스가 수행되는 것이다(275단계).
도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS의 초기화 동작을 도시한 도면이다. 여기서, 상기 도 3은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS의 초기 네트워크 진입 동작 과정을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 상기 MS는, 301단계에서 파워 온됨에 따라 물리적 채널(physical channel)을 탐색(scanning)하여 셀 선택 동작을 수행한다. 즉, MS는 자신에게 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링하여 가장 큰 크기, 일예로 가장 큰 CINR을 가지는 기준 신호, 일예로 파일럿 신호를 검출한다. 그런 다음, 303단계에서 상기 최대 CINR을 가지는 파일럿 신호를 송신한 BS를 MS 자신이 현재 속해있는 BS로 판단하고, 상기 BS에서 송신하는 다운 링크 프레임의 프리앰블을 수신하여 BS와의 시스템 동기, 즉 물리적 동기(physical synchronization)를 획득한다. 상기 303단계에서 BS와의 시스템 동기가 획득되면, 305단계로 진행하고, 상기 305단계에서 BS에서 송신하는 DL-MAP 메시지와, UL-MAP 메시지와, DCD 메시지 와, UCD 메시지 등을 통해 상기 BS 정보들을 수신하고, 상기 수신한 BS 정보들을 이용하여 BS와의 다운링크 동기, 즉 MAC 계층 동기(MAC Layer synchronization)를 획득한다.
이렇게 BS와 MAC 계층 동기를 획득하면, 305단계에서 상기 BS로 RNG-REQ 메시지를 전송하고, 상기 전송한 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지를 수신한다. 여기서, 상기 RNG-REQ 메시지에는 MAC 어드레스가 포함되고, 상기 RNG-RSP 메시지에는 BS가 할당한 기본 CID와, 제1관리 CID와, 업링크 동기 정보가 포함된다. 이때, MS는 상기 RNG-RSP 메시지를 수신함에 따라 BS 업링크 동기를 획득하고, 또한 주파수 및 전력을 조정한다. 그런 다음, 307단계에서 BS로 SBC-REQ 메시지를 전송하고, 상기 SBC-REQ 메시지에 대한 응답 메시지로서 SBC-RSP 메시지를 수신한다. 상기 SBC-REQ 메시지는 BS와의 기본 용량에 대한 협상을 위해서 송신하는 MAC 메시지로서, SBC-REQ 메시지에는 MS 자신이 지원 가능한 변조 및 코딩 방식에 대한 정보가 포함된다.
다음으로, 309단계에서 BS로 PKM-REQ 메시지를 전송하고, 상기 PKM-REQ 메시지의 응답 메시지로 PKM-RSP 메시지를 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 PKM-REQ 메시지는 MS 자신의 인증을 위한 MAC 메시지로서 MS 자신의 고유 정보를 포함하고, 인증 수행 결과의 응답 메시지인 상기 PKM-RSP 메시지에는 MS 자신에게 할당된 인증키와, 암호화 키가 포함된다. 이렇게 PKM-RSP 메시지를 수신한 MS는, MS 자신의 인증을 완료함과 동시에 암호화 키를 획득하고, 311단계로 진행한다.
상기 311단계에서 MS는 BS로 REG-REQ 메시지를 전송하고, 상기 REF-REQ 메시 지의 응답 메시지로 REG-RSP 메시지를 수신한다. 상기 REG-REQ 메시지에는 MS 자신의 등록 정보가 포함된다. 상기 REG-REQ 메시지를 수신한 상기 BS는, 상기 REG-REQ 메시지에 포함되고, 상기 REG-RSP 메시지에는 BS가 할당한 제2관리 CID와, BS에 등록된 MS 등록 정보가 포함된다. 상기 REG-RSP 메시지를 수신한 MS는 MS 자신의 등록을 완료함과 동시에 제2관리 CID를 획득하고, BS의 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝 동작을 통해 초기화 동작을 완료한다.
그런 다음, 313단계에서 노말 동작 모드로 진입하며, BS(250)와의 IP 연결이 이루어지고, 상기 연결된 IP를 통해 운영 정보가 다운로드한다. 그리고, 315단계에서 BS로 MAC 계층 운영 파라미터(MAC Layer Operational parameter)들을 요청하여 수신한 후, 317단계로 진행하여 프로비젼닝을 통한 서비스 플로우를 연결한다. 그러면, 319단계에서 상기 연결된 서비스 플로우의 동적 서비스(DSX: Dynamic Service X, 이하 'DSX'라 칭하기로 한다)를 위한 액티브 모드로 설정하고, 321단계에서 BS와 데이터를 송수신한다. 이때, BS와의 링크를 잃을 경우 상기 301단계로 다시 진행하여 전술한 과정을 다시 수행한다. 이렇게 링크를 잃어 상기 301단계로 진행하여 전술한 초기화 동작을 수행하면 많은 시간이 소요된다. 그러면 여기서 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS의 초기화 동작을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS의 초기화 동작을 도시한 도면이다. 여기서, 상기 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS의 초기 네트워크 진입 동작 과정을 나타낸 도면으로 서, MS가 링크를 잃을 경우 고속으로 네트워크에 재진입하여 데이터를 송수신하는 MS의 네트워크 진입 동작을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상기 MS는 401단계에서, 파워 온됨에 따라 물리적 채널을 탐색하여 셀 선택 동작을 수행한다. 즉, MS는 자신에게 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링하여 가장 큰 크기, 일예로 가장 큰 CINR을 가지는 기준 신호, 일예로 파일럿 신호를 검출한다. 이때, 최대 CINR을 가지는 파일럿 신호를 송신한 BS는, 현재 MS로 서비스를 제공하는 BS이거나, 현재 MS가 위치한 셀의 인접한 셀을 관장하는 BS, 또는 MS가 탐색할 수 있는 임의의 BS일 수도 있다. 이때, 상기 MS는 먼저 현재 MS로 서비스를 제공하는 BS를 탐색하고, 상기 탐색한 결과 BS를 찾지 못할 경우, 인접한 셀을 관장하는 BS를 탐색하며, 전술한 바와 같이 BS를 찾지 못할 경우 MS 자신이 탐색할 수 있는 임의의 BS를 탐색한다. 그런 다음, 403단계에서 상기 최대 CINR을 가지는 파일럿 신호를 송신한 BS를 MS 자신이 현재 속해있는 BS로 판단하고, 상기 BS에서 송신하는 다운 링크 프레임의 프리앰블을 수신하여 BS와의 시스템 동기, 즉 물리적 동기를 획득한다.
이렇게 403단계에서 서비스를 받을 수 있는 BS와의 시스템 동기가 획득되면, 405단계로 진행하고, 상기 405단계에서 상기 최대 CINR을 가지는 파일럿 신호를 송신한 BS, 즉 물리적 동기를 획즉한 BS가 인접 BS(Neighbor BS)인지 판단한다. 다시 말해, MS는 물리적 동기를 획득한 BS가 링크를 잃기 전에 서비스를 제공받던 BS인지 혹은 링크를 잃은 후 MS가 이동하여 인접 BS, 즉 새로운 BS인지를 판단한다. 여기서, 인접 BS라 함은 앞서 설명한 바와 같이 MS가 탐색할 수 있는 임의의 BS일 수 도 있다. 만약, 405단계에서의 판단 결과 상기 403단계에서 물리적 동기를 획득한 BS가 인접 BS가 아닐 경우, 즉 링크를 잃기 전에 서비스를 제공받던 BS일 경우, 407단계로 진행한다. 상기 407단계에서 MS는 링크를 잃기 전에 수신하여 저장한 BS 정보들을 이용하여 상기 물리적 동기를 획득한 BS와의 다운링크 동기, 즉 MAC 계층 동기를 획득한다. 여기서, 상기 저장한 BS 정보들은 전술한 바와 같이 BS로부터 수신한 DL-MAP 메시지와, UL-MAP 메시지와, DCD 메시지와, UCD 메시지 등을 통해 수신하여 저장한다. 전술한 바와 같이 MS가 MAC 계층 동기를 획득하면, MS는 409단계로 진행한다.
한편, 상기 405단계에서의 판단 결과 상기 403단계에서 물리적 동기를 획득한 BS가 인접 BS일 경우, 즉 MS가 링크를 잃고 나서 다른 셀로 이동할 경우, 409단계로 진행한다. 이때, 상기 MS는 인접 BS로부터 수신한 DL-MAP 메시지와, UL-MAP 메시지와, DCD 메시지와, UCD 메시지 등을 통해 인접 BS의 BS 정보들을 수신하고, 상기 수신한 BS 정보들을 이용하여 인접 BS와의 다운링크 동기, 즉 MAC 계층 동기를 획득한다. 그런 다음, 상기 409단계에서 MS는 MS 자신의 운영 메모리부에 MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일(User Profile)이 저장되었는지 확인한다. 즉, MS는, 링크를 잃기 전에 서비스를 제공받던 BS로 MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일을 요청하여 MS 자신의 운영 메모리부에 저장한다. 그에 따라, 상기 MS가 링크를 잃어 네트워크 재진입 동작을 수행할 경우, MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일을 재초기화(re-initialize)하지 않고 상기 운영 메모리부에 저장한 MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일을 이용하도록 한다.
상기 409단계에서의 확인 결과, 운영 메모리부에 MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일이 저장되어 존재하면 411단계로 진행하고, 상기 411단계에서 핸드오버 지시(HO_IND: Handover_Indication, 이하 'HO_IND'라 칭하기로 한다) 정보와 MS 자신의 MAC 어드레스, 링크를 잃기 전의 서비스를 제공받던 BS, 즉 서빙 BS(Serving BS)의 식별자(BSID)를 포함하는 RNG-REQ 메시지를 BS로 전송한다. 이렇게 전술한 바와 같은 정보를 포함하는 RNG-REQ 메시지를 BS로, 즉 상기 물리적 동기와 MAC 계층 동기를 획득한 인접 BS로 전송함으로써 MS는 통신 시스템과의 링크를 잃은 후 고속으로 네트워크 재진입 절차를 수행할 수 있음을 BS로 알려준다. 여기서, MS가 고속으로 네트워크 재진입 절차를 수행할 수 있음을 BS로 알려준다라 함은, MS에 MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일이 저장되어 있으므로 네트워크 재진입을 위해 필요로 하는 MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일을 요청하고 상기 요청에 상응하여 BS로부터 수신하는 과정이 생략됨을 의미한다. 다시 말해, 앞서 도 3을 참고로 하여 설명한 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS의 초기 네트워크 진입 동작의 307단계부터 319단계가 생략됨을 의미한다.
보다 구체적으로 설명하면, MS가 자신의 운영 메모리부에 저장된 상기 MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일을 이용하여 네트워크 진입 동작을 수행함으로써, SBC-REQ 메시지와 SBC-RSP 메시지를 송수신하여 MS 자신이 지원 가능한 변조 및 코딩 방식에 대한 정보를 BS로 알려주고, 또한 BS와의 기본 용량에 대한 협상하는 과정을 생략할 수 있다. 그리고, PKM-REQ 메시지와 PKM-RSP 메시지를 송수신하여 MS 자신의 인증과 암호화 키를 획득하는 과정을 생략할 수 있으며, REG-REQ 메시지와 REG-RSP 메시지를 송수신하여 MS 자신을 등록하는 과정을 생략할 수 있다. 또한, 상기 MS가 후술할 411단계 및 415단계를 통해 RNG-REQ 메시지와 RNG-RSP 메시지를 송수신함으로써, BS의 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝 및 BS와의 IP 연결과 상기 연결된 IP를 통한 운영 정보의 다운로드 및 MAC 계층 운영 파라미터들을 요청하여 수신하는 과정을 생략할 수 있으며, 상기 프로비젼닝한 서비스 플로우들의 DSX를 위한 액티브 모드로 설정하는 과정도 생략할 수 있다.
즉, MS의 운영 메모리부에 저장된 상기 MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일은, 전술한 바와 같이 307단계부터 319단계를 통해 발생된 정보들을 포함한다. 여기서, 상기 307단계부터 319단계를 통해 발생된 정보는, BS와의 기본 용량 협상 정보와, 자신의 인증 정보 및 암호화 키 획득 정보와, 등록 정보와, 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝 정보와, IP 연결 정보 및 IP를 통한 운영 정보와 서비스 플로우들의 DSX를 위한 액티브 모드 설정 정보들을 포함한다.
그런 다음, 413단계에서 BS로부터 상기 전송한 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지의 수신 여부를 확인한다. 여기서, 상기 RNG-RSP 메시지에는 MS에 저장된 MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일 중에서 변경되어야 하는 파라미터, 예컨대 CID 등을 포함한다. 상기 413단계에서 RNG-RSP 메시지를 수신하면, 415단계로 진행하여 BS와 데이터를 송수신한다. 이때, BS와의 링크를 잃을 경우 상기 301단계로 다시 진행하여 전술한 과정을 다시 수행한다.
한편, 상기 409단계에서의 확인 결과 운영 메모리부에 MAC 계층 운영 파라미터들과 사용자 프로파일이 MS 자신의 운영 메모리부에 저장되어있지 않으면, MS는 417단계로 진행하여 상기 도 3을 참고로 하여 설명한 기존 초기 네트워크 진입 절차를 수행한다. 또한, 상기 413단계에서의 확인 결과 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지를 수신하지 못하면, 상기 417단계로 진행하여 상기 도 3을 참고로 하여 설명한 기존 초기 네트워크 진입 절차를 수행한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, MS가 BS로부터 통신 서비스를 제공받는 중에 통신 시스템과의 링크를 잃을 경우, 자신의 운영 메모리부에 저장된 운영 파라미터 정보와 사용자 프로파일을 이용하여 고속으로 네트워크 재진입 절차를 수행함으로써 네트워크 재진입 절차 수행시 통신 서비스를 제공받기 위해 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. 통신 시스템에서 이동 단말기의 접속 방법에 있어서,
    파워 온 됨에 따라 셀 선택을 수행하여, 서비스 가능한 기지국과의 동기를 획득한 후, 상기 기지국이 링크 잃음을 감지하기 전 서비스를 제공받던 기지국인지 확인하는 과정과,
    상기 기지국이 링크 잃음을 감지하기 전 서비스를 제공받던 기지국일 경우, 상기 링크 잃음을 감지하기 전 상기 기지국으로부터 수신하여 저장한 기지국 정보를 이용하여 상기 기지국으로의 네트워크 재진입 절차를 수행하는 과정을 포함하며;
    상기 기지국 정보는 상기 기지국의 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝(provisioning) 정보와, 상기 기지국과의 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol) 연결 정보 및 상기 연결된 인터넷 프로토콜을 통한 운영 정보와 액티브 모드 설정 정보들 중 적어도 하나를 포함하는 이동 단말기의 접속 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국 정보는, 매체 접속 제어 계층 운영 파라미터(Media Access Control(MAC) Layer Operational parameter)들을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 접속 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국 정보는, 상기 기지국과의 기본 용량을 협상하는 과정을 수행하여 발생된 상기 기지국과의 기본 용량 협상 정보를 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 접속 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기지국 정보는,
    상기 기지국과의 상기 이동 단말기 인증 및 암호화 키를 획득하는 과정을 수행하여 발생된 상기 이동 단말기의 인증 정보와 암호화 키 획득 정보를 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 접속 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기지국 정보는,
    상기 기지국과 상기 이동 단말기를 등록하는 과정을 수행하여 생성된 상기 이동 단말기의 등록 정보를 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 접속 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기지국의 정보는,
    상기 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝 및 상기 인터넷 프로토콜 연결과 상기 연결된 인터넷 프로토콜을 통한 운영 정보의 다운로드와 상기 프로비젼닝한 서비스 플로우들의 동적 서비스를 위한 액티브 모드로 설정하는 과정을 수행하여 생성된 상기 프로비젼닝 정보와 상기 인터넷 프로토콜 연결 정보 및 상기 인터넷 프로토콜 운영 정보와 상기 액티브 모드 설정 정보들을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 접속 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기지국 정보를 이용하여 상기 통신 시스템으로의 재진입하는 과정은,
    미리 설정된 상기 통신 시스템의 모든 주파수 대역에서 물리적 채널을 탐색하여 소정의 기지국과 물리적 동기를 획득하고, 상기 물리적 동기를 획득한 기지국으로 레인징 요구(RNG-REQ: Ranging-Request) 메시지를 전송하고, 상기 전송한 레인징 요구 메시지에 대한 응답 메시지인 레인징 응답(RNG-RSP: Ranging-Response) 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 이동 단말기의 접속 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레인징 요구 메시지는, 핸드오버(handover) 지시 정보와 상기 이동 단말기의 매체 접속 제어 어드레스 및 상기 통신 서비스를 제공받은 기지국의 식별자 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 레인징 응답 메시지는, 상기 저장된 파라미터들과 사용자 프로파일 중에서 변경되어야 하는 파라미터 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  10. 통신 시스템에서 네트워크 접속을 수행하는 이동 단말기에 있어서,
    파워 온 됨에 따라 셀 선택을 수행하여, 서비스 가능한 기지국과의 동기를 획득한 후, 상기 기지국이 링크 잃음을 감지하기 전 서비스를 제공받던 기지국인지 확인하는 확인부와,
    상기 기지국이 링크 잃음을 감지하기 전 서비스를 제공받던 기지국일 경우, 상기 링크 잃음을 감지하기 전 상기 기지국으로부터 수신하여 저장한 기지국 정보를 이용하여 상기 기지국으로의 네트워크 재진입 절차를 수행하는 제어부를 포함하며;
    상기 기지국 정보는 상기 기지국의 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝(provisioning) 정보와, 상기 기지국과의 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol) 연결 정보 및 상기 연결된 인터넷 프로토콜을 통한 운영 정보와 액티브 모드 설정 정보들 중 적어도 하나를 포함하는 이동 단말기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기지국 정보는, 매체 접속 제어 계층 운영 파라미터(Media Access Control(MAC) Layer Operational parameter)들을 포함함을특징으로 하는 이동 단말기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기지국 정보는, 상기 기지국과의 기본 용량을 협상하는 과정을 수행하여 발생된 상기 기지국과의 기본 용량 협상 정보를 포함하여 저장하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 기지국 정보는,
    상기 기지국과의 상기 이동 단말기 인증 및 암호화 키를 획득하는 과정을 수행하여 발생된 상기 이동 단말기의 인증 정보와 암호화 키 획득 정보를 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 기지국 정보는 상기 기지국과의 상기 이동 단말기를 등록하는 과정을 수행하여 생성된 상기 이동 단말기의 등록 정보를 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 기지국 정보는, 상기 서비스 플로우들에 대한 프로비젼닝 및 상기 인터넷 프로토콜 연결과 상기 연결된 인터넷 프로토콜을 통한 운영 정보의 다운로드와 상기 프로비젼닝한 서비스 플로우들의 동적 서비스를 위한 액티브 모드로 설정하는 과정 수행하여 생성된 상기 프로비젼닝 정보와 상기 인터넷 프로토콜 연결 정보 및 상기 인터넷 프로토콜 운영 정보와 상기 액티브 모드 설정 정보들을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 미리 설정된 상기 통신 시스템의 모든 주파수 대역에서 물리적 채널을 탐색하여 소정의 기지국과 물리적 동기를 획득하고, 상기 물리적 동기를 획득한 기지국으로 레인징 요구(RNG-REQ: Ranging-Request) 메시지를 전송하고, 상기 전송한 레인징 요구 메시지에 대한 응답 메시지인 레인징 응답(RNG-RSP: Ranging-Response) 메시지를 수신하여 상기 저장된 파라미터들과 사용자 프로파일을 이용하여 상기 통신 시스템으로의 재진입하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 레인징 요구 메시지는, 핸드오버(handover) 지시 정보와 상기 이동 단말기의 매체 접속 제어 어드레스 및 상기 통신 서비스를 제공받은 기지국의 식별자 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 레인징 응답 메시지는, 상기 저장된 파라미터들과 사용자 프로파일 중에서 변경되어야 하는 파라미터 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 시스템.
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