KR100323229B1 - 아이엠티-2000 시스템의 핸드오버 처리장치 및 그 방법 - Google Patents

아이엠티-2000 시스템의 핸드오버 처리장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은 BSC와 정합을 수행하고, 시험용 아날로그 가입자 정합을 수행하는 ILS_M과; 상기 ILS_M과 연결되고, 버퍼를 구비하며, 난-블록킹의 공유 메모리 구조로 된 ATM 셀 교환기능을 수행하는 ICS과; 상기 ICS와 연결되고 중계선 정합을 수행하며 비연결형 서비스를 지원하는 ILS_T로 구성하여, IMT-2000 시스템에서의 데이터 통신의 극대화를 예상한 새로운 핸드오버 모델을 구현하여 신속하고 효율적인 핸드오버 처리를 수행하고 전체적인 망을 관리하며 자원낭비를 해소할 수 있게 되는 것이다.

Description

아이엠티-2000 시스템의 핸드오버 처리장치 및 그 방법{Apparatus and method for handover processing in IMT-2000 system}
본 발명은 IMT-2000(International Mobile Telecommunication in the year 2000, 범세계 이동통신) 시스템의 핸드오버(Handover) 처리장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 IMT-2000 시스템에서의 데이터 통신의 극대화를 예상한 새로운 핸드오버 모델을 구현하여 신속하고 효율적인 핸드오버 처리를 수행하고 전체적인 망을 관리하며 자원낭비를 해소하기에 적당하도록 한 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 IMT-2000 시스템은 사용자에게 전세계를 범위로 한 자유로운 이동성 제공을 목표로 개발되는 시스템으로써, 음성만이 아닌 비음성과 무선호출 등 다양한 서비스가 하나의 단말기로 통합되고, 다양한 미디어 제공을 통한 멀티미디어화와 지능형 서비스를 제공하고자 하며, 서비스의 개인화를 통한 사용자 자신의 서비스로써 개인정보에 대한 철저한 보안을 이룩하고자 하는 시스템이다. 이러한 IMT-2000은 보행자용 휴대전화에서부터 차량용 전화에 이르기까지 단말기의 다양성을 수용함을 물론 위성이동통신(Global Mobile Personal Communication System, GMPCS), 공중전화망(Public Switched Telephone Network, PSTN), 종합정보통신망(Integrated Services Digital Network, ISDN) 등 망의 다양성도 수용한다.
IMT-2000의 핸드오버는 소프트 핸드오버와 비소프트 핸드오버의 두가지로 나누어진다. 소프트 핸드오버는 하나 이상의 새로운 무선 베어러(Bearer)와 기존의 무선 베어러 사이의 연속적인 핸드오프이며, 이 핸드오프는 한 연결에 대해 연속적으로 사용된다. 또한 연속된 연결동안에 새로운 무선 베어러는 연결에 추가될 수 있고, 어떤 무선 베어러는 해제될 수 있다. 여기서 기존 무선 베어러의 연결해제 또는 새로운 무선 베어러의 연결은 독립적으로 수행된다.
비소프트 핸드오버는 하나 이상의 새로운 베어러와 기존의 무선 베어러 사이의 비연속적인 핸드오프이며, 핸드오버는 두 베어러 사이의 스위칭으로서 수행된다. 비소프트 핸드오버가 수행되는 곳으로는 셀안의 무선 채널 사이, 한 기지국에 의해 제어되는 셀들 사이, 한 교환기에 의해 제어되는 기지국들 사이, 한 IMT-2000 네트워크 안의 교환기들 사이, IMT-2000 네트워크 사이이며, 핸드오버는 각 사용자별로 구현된다.
핸드오버의 요구사항(임계치, 핸드오버 실패확률 등)은 제공된 telecommunication 서비스에 의해 설정되고, 이때 핸드오버가 네트워크나 무선 자원의 비효율성의 원인이 되어서는 안된다.
이러한 핸드오버는 베어러의 능력을 변환하기 위해 수행될 수 있고, 인증에 필요한 암호 코드의 변환을 위해 수행되기도 한다. 또한 비소프트 핸드오버는 기본적으로 계속성이나 서비스의 질에 영향을 주지않고 보안등급에 영향을 주지만, 핸드오버를 하기 위한 신호 정보는 최소화되어야 한다. 핸드오버는 다양한 크기의 셀 사이즈(pico, micro, macro, mega)에 대해서 지원되어야 하며, 환경/네트워크 사이의 불필요한 핸드오버는 피해야 한다. 이러한 핸드오버의 형태는 charging rate의변화에 반영되고, 단말기나 네트워크에 의해서 초기화될 수 있으며, 네트워크 제어 핸드오버와 이동체 주도 핸드오프의 두 가지 형태가 있다. 한편, 단말기의 위치수정은 핸드오버 완료 후에 이루어지게 된다.
도1은 일반적인 IMT-2000 시스템에서의 핸드오버 처리를 보인 블록구성도이다.
그래서 종래 핸드오버 모델 중에서 데이터 통신시 가장 문제가 될 수 있는 것은 교화기간 핸드오버 또는 네트워크 핸드오버인데, 이 모델의 핸드오버 절차를 설명하면 다음과 같다.
도1에서와 같이, 경로 재 루팅 방식을 이용한 교환기간 모델에서 핸드오버 시 OLD 기지국이 am_i_cos 메시지에 파라미터로서 새로운 기지국 ID를 포함하여 포워딩(Forwarding)시키고 이를 수신한 노드는 목적지까지의 최적의 경로를 찾게 되는데, 만약 최적의 경로가 존재한다면 이 노드를 COS(Cross Over Switch)로 선택하며, 이는 셋업 메시지를 생성하여 새로운 연결을 설정한다. 그러나 이때 새로운 경로설정 전에 셀을 전송하게 되면 데이터 통신에 치명적인 셀 유실(Cell Loss)을 발생하게 되는 문제점이 있었다. 그래서 종래의 핸드오버 모델에서는 기지국 또는 교환기에 셀 버퍼링 기능을 두어 이 문제를 해결하고 있다.
이러한 종래의 최적의 핸드오버 절차에서의 문제점을 크게 세 가지로 분류하여 지적하면 다음과 같다.
첫째, 연결본위 ATM(Asynchronous Transfer Mode, 비동기 전송 방식) 특성으로 인한 연결 설정 지연이 빈번하게 변화하는 망의 환경에 따라 일정하지 않다. 따라서 버퍼 공간의 확보시 시간대비 공간확보의 어려움이 뒤따르는 문제점이 있었다. 이처럼 풍부한 버퍼공간의 확보는 자원의 낭비를 초래할 수 있으며, 또한 신속한 처리를 요구하는 실시간 서비스의 경우 버퍼링 지연으로 인한 서비스 품질의 저하를 유발하게 되는 문제점이 있게 된다.
둘째, 음성 및 비음성 모두에 대해 동일한 알고리즘을 적용함으로써 ATM의 특성을 무시하는 경우가 되는데, 예를 들면 음성의 경우는 전파지연 시간에 덜 민감하므로 신속하지 못한 핸드오버 처리에도 견딜 수 있지만, 비음성 고속 데이터 서비스의 경우 시간에 민감하기 때문에 보다 신속한 핸드오버 처리가 요구되는 문제점도 있었다.
셋째, 동적 COS 선택 알고리즘 기반의 경로 재루팅(Path Rerouting) 방식으로 인한 호핑 카운터(Hopping Count)를 줄여 누적 QoS(Quality Of Service)의 가능성을 줄이지만 복잡한 COS 선택 알고리즘과 복잡한 망 구조 환경의 경우 선택된 COS를 통한 재루팅 경로가 최적의 경로라고 확실히 보장할 수 있지는 않다. 그리고 동적 COS 선택으로 인한 그룹 핸드오버의 경우 관리가 용이하지 못하다. 이는 IMT-2000의 서비스 목적 중 하나인 멀티미디어 서비스 지원을 용이하게 수행하지 못하는 심각한 요인으로 작용할 수 있다.
결국 사용자에게 보이지 않는 네트워크 로드의 변화가 고속의 데이터 서비스가 요구되는 IMT-2000에서 교환기간 핸드오버 시 신속한 핸드오버 처리, 셀 시퀀싱, 셀 손실 보장에 커다란 장애요소로서 부각된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 IMT-2000 시스템에서의 데이터 통신의 극대화를 예상한 새로운 핸드오버 모델을 구현하여 신속하고 효율적인 핸드오버 처리를 수행하고 전체적인 망을 관리하며 자원낭비를 해소할 수 있는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치는,
BSC와 정합을 수행하고, 시험용 아날로그 가입자 정합을 수행하는 ILS_M과; 상기 ILS_M과 연결되고, 버퍼를 구비하며, 난-블록킹의 공유 메모리 구조로 된 ATM 셀 교환기능을 수행하는 ICS과; 상기 ICS와 연결되고 중계선 정합을 수행하며 비연결형 서비스를 지원하는 ILS_T로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리방법은,
이동국에서 기지국과 교환기를 통해 COS로 네트워크 핸드오버를 요청하는 메시지를 전송하는 단계와; 상기 COS는 교환기와 기지국을 통해 상기 이동국으로 네트워크가 새로운 연결 스위칭 준비가 완료되었음을 알리는 메시지를 전송하고, 새로운 교환기를 통해 새로운 기지국으로 새로운 하향 링크 상에서 데이터 흐름이 시작되도록 하는 메시지를 전송하여 첫 번째 MES 셀을 전송하는 단계와; 상기 이동국에서는 상기 COS로 데이터 흐름 종료 메시지를 전송하는 단계와; 상기 새로운 기지국은 새로운 이동국에서 새로운 상향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지를 전송받고 새로운 하향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지를 전송하며, 상기 COS로부터 새로운 메시지의 업링크 준비완료 메시지를 전송받고 새로운 상향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지를 전송하여 MES 셀을 전송하는 단계를 수행함을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
도1은 일반적인 IMT-2000 시스템에서의 핸드오버 처리를 보인 블록구성도이고,
도2는 본 발명의 일실시예에 의한 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치의 블록구성도이고,
도3은 도2에 따른 입력 트래픽 특성에 따른 버퍼링을 보인 구성도이며,
도4는 도2에 따른 효율적인 COS 선택을 위한 역방향 동적 COS 선택 절차 및 루팅 테이블의 구성도이고,
도5는 도2에 따른 새로운 MES 셀의 구조 및 정보요소에 대한 구성도이며,
도6은 본 발명의 일실시예에 의한 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리방법을 보인 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : IMT-2000 MSC 110 : ILS_M
120 : ICS 130 : ILS_T
이하, 상기와 같은 본 발명 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치 및 그 방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명의 일실시예에 의한 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치의 블록구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, BSC(Base Station Controller, 제어국)와 정합을 수행하고, 시험용 아날로그 가입자 정합을 수행하는 ILS_M(IMT-2000 Line Subsystem Mobility, 가입자 정합 서브시스템)(110)과; 상기 ILS_M(110)과 연결되고, 버퍼를 구비하며, 난-블록킹(Non_Blocking)의 공유 메모리 구조로 된 ATM 셀 교환기능을 수행하는 ICS(IMT-2000 Connection Subsystem)(120)과; 상기 ICS(120)와 연결되고 중계선 정합을 수행하며 비연결형 서비스를 지원하는 ILS_T(IMT-2000 Line Subsystem Transit)(130)로 구성된다.
상기에서 ILS_M(110)은, SDH(Synchronous Digital Hierarchy, 동기식 디지털 계위) 기반의 STM-1 정합을 수행하는 ISIM(IMT-2000 Subsystem InterfaceModule)(111)과; 상기 ISIM(111)과 연결되고, 네트워크 모듈의 액세스 스위칭을 수행하는 ASNM(Access Switch Network Module)(112)를 구비하여 구성된다.
상기에서 ISIM(111)은, 155Mbps STM-1 물리계층을 종단하며, 입력 프레임을 검출하여 입력 프레임의 카운트를 계산하여 루팅(Routing) 정보를 갱신하고, ATM 셀을 추출하여 시스템 내의 경로 선택정보를 추가하며, 셀 헤더의 VPI/VCI(Virtual Path Identifier / Virtual Channel Identifier, 가상 경로 식별자 / 가상 채널 식별자)를 변경하여 스위치 모듈로 전달하고, 속도 정합을 위한 다중화/역다중화 기능을 수행하며, UPC(Usage Parameter Control, 사용변수제어)를 수행하고, 광전 변환 기능을 수행한다.
상기에서 ICS(120)는, 상기 ISL_M(110)과 연결되고, 중앙 ATM 구조(Fabric)를 지닌 내부 서브시스템간 통신 및 ATM 셀 교환을 수행하는 CSNM(Central Switch Network Module)(121)과; 상기 ILS_M(110)과 연결되고, 망 동기를 수행하여 동기 신호를 추출하고 서브시스템별 국부 클럭을 발생시키는 NSCM(Network Synchronization Clock Module)(122)과; 상기 CSNM(121) 및 상기 NSCM(122)과 연결되어, MAP(Manufacturing Automation Protocol, 맵, 생산 자동화 프로토콜), INAP(Intelligent Network Application Protocol), TCAP(Terminal Access Control point Protocol) 프로토콜을 처리하며, VLR(Visitor Location Register) 기능을 수행하는 VLCP(Visitor Location Control Protocol)(123)을 포함하여 구성된다.
상기에서 ICS(120)는, 입력된 셀 스트림을 역다중화하여 셀 스트림의 트래픽 타입에 따라 셀 스트림을 버퍼링한다.
상기에서 셀 스트림이 실시간 데이터이면, 버퍼링을 타임 센시티브 클래스(time sensitive class)로 설정하여, 버퍼링 없는 데이터 전송을 수행한다.
상기에서 셀 스트림이 음성 데이터이면, 버퍼링을 타임 인센시티브 클래스(time insensitive class)로 설정하여, 버퍼링을 통한 FIFO(First In First Out, 선입선출) 처리를 하여 데이터 전송을 수행한다.
상기에서 셀 스트림이 영상 데이터이며, 버퍼링을 스루풋 디펜던트 클래스(throughput dependent class)로 설정하여, 호밍 알고리즘을 적용하여 데이터 전송을 수행한다.
상기에서 ILS_T(130)는, 상기 ICS(120)과 연결되고, 네트워크 모듈의 액세스 스위칭을 수행하는 ASNM(131)과; 상기 ASNM(131)과 연결되고, SDH 기반의 STM-1 정합과 STM-4 정합을 수행하는 TBIM(Trunk Bundle Interface Module)(132)과; 상기 TBIM(132)과 연결되고, 비연결 서비스에 의해 AAL5(ATM Adaptation Layer 5, ATM 정합 계층 5) 기능을 수행하여 IWF(Inter Working Function)로 전달하는 CLSM(Connectionless Service Module)(133)로 구성된다.
도6은 본 발명의 일실시예에 의한 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리방법을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 이동국에서 기지국과 교환기를 통해 COS(Cross Over Switch)로 네트워크 핸드오버를 요청하는 메시지(HOR)를 전송하는 단계(ST11 ~ ST13)와; 상기 COS는 교환기와 기지국을 통해 상기 이동국으로 네트워크가 새로운 연결 스위칭 준비가 완료되었음을 알리는 메시지(HOC)를 전송하고, 새로운 교환기를 통해 새로운 기지국으로 새로운 하향 링크 상에서 데이터 흐름이 시작되도록 하는 메시지(SDFdown)를 전송하여 첫 번째 MES 셀을 전송하는 단계(ST14 ~ ST18)와; 상기 이동국에서는 상기 COS로 데이터 흐름 종료 메시지(EDF)를 전송하는 단계(ST19 ~ ST21)와; 상기 새로운 기지국은 새로운 이동국에서 새로운 상향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지(SDFup)를 전송받고 새로운 하향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지(SDFdown)를 전송하며, 상기 COS로부터 새로운 메시지의 업링크 준비완료 메시지(ULR)를 전송받고 새로운 상향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지(SDFup)를 전송하여 MES 셀을 전송하는 단계(ST22 ~ ST27)를 수행한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치 및 그 방법의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 데이터 통신 시대의 변화, 즉 음성통신은 회선교환 방식이며 데이터 통신은 패킷 교환방식이라는 등식이 점점 사라지고 있는데 이러한 변화는 제3 세대 이동통신 시스템인 IMT-2000에서는 그 변화 가속도가 더욱 심화될 것이다. 즉, 음성통신에서도 패킷 교환 방식을 사용하고 있는 추세인데, 이를 수치적으로 비교해보면 음성통신의 증가속도가 6년에 두배씩 증가하는데 반해 데이터 통신의 속도는 일백일에 두배씩 증가한다. 결국 데이터 신호를 실어 나르는 통신량이 음성신호를 앞지르고 있으며, 이러한 추세는 기존 2.5 세대 통신인 PCS(Personal Communication System, 개인휴대통신)의 경우에서 보다는 제3세대 통신인 IMT-2000에서 더욱 가속화될 것이다. 따라서 전체 통신량에서 음성통신의 비율은 극히 일부분이 될 것이며, 음성신호를 처리하는 비용은 전체 통신비용의 적은 부분은 차지하며, 데이터 통신에 비해 정보의 양이 대단히 적으므로 데이터 통신의 많은 이용은 음성서비스의 무료화를 가져올 것이다.
결국 IMT-2000은 셀룰러를 기본으로 한 음성통신이 주가 되고 있으나, 비음성 즉 데이터 통신이 차지하는 비중이 실질적으로 더욱 증가할 것이 분명하므로 이러한 환경 하에서 기존 음성통신 위주의 핸드오버 모델은 점차적으로 데이터 통신 위주의 핸드오버 모델로 변화해야 할 것이 분명하다. 따라서 이러한 추세들은 IMT-2000에서 데이터 통신에 중점을 둔 새로운 핸드오버 모델의 필요성을 가져올 것이다. 따라서 본 발명에서는 이러한 추세에 부응하여 종래의 핸드오버 모델의 한계를 보완한 새로운 방식의 핸드오버 모델을 제공하게 된 것이다.
그래서 본 발명에서는 이미 정립된 IMT-2000 망의 구조를 변화시키지 않고 효율적인 핸드오버 처리 알고리즘 설계를 통해 결함없는 멀티미디어 서비스(Seamless Multimedia Service) 지원을 하고자 한다.
종래의 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 다음과 같이 한다.
첫 번째 문제점의 해결책으로는 망의 부하를 실시간으로 체크할 수 있는 패킷 에이전트(Packet Agent)를 스위치 또는 기지국에 두어서 실시간으로 망의 부하를 체크하는데, 패킷 에이전트의 주요 기능은 패킷 캡쳐링(Packet Capturing)으로서 ATM 계층에서 교환기나 기지국에 입력되는 패킷들에 대한 카운팅으로 자신의 로드를 단순하게 체크하는 기능을 수행하며, 인접 노드들 간의 캡쳐링 결과를 상호교환함으로써 전체 네트워크 로드 균형을 통한 버퍼링 용량을 줄여 핸드오버 처리의신속성을 가져올 수 있으며, 이들 주변 노드들간의 메시지 교환을 위한 인밴드 시그널링(Inband signaling) 사용을 통해 시그널링의 과부하를 방지할 수 있으며, 또한 기존 PNNI(Private Network-Network Interface) 프로토콜에 이동성 지원 추가와 더불어 입력된 패킷 카운터를 파라미터로 하는 새로운 메시지 타입의 추가를 통해 루팅 테이블에 약간의 변화를 줌으로써 구현면에서도 단순성을 확보할 수 있게 된다. 물론 패킷 에이전트는 소프트웨어적 구현으로 비용면에서도 효과를 가질 수 있다.
두 번째 문제점과 세 번째 문제점의 해결책으로는 입력 트래픽을 타임 센시티브 클래스(time sensitive class), 타임 인센시티브 클래스(time insensitive class), 스루풋 디펜던트 클래스(throughput dependent class)로 구분하여 각각에 대해 상이한 버퍼링 알고리즘을 적용하는 것으로, 기지국이나 교환기에서 입력 셀 스트림을 분류한 후 시간에 민감한 트래픽의 경우는 버퍼링에 의한 지연없이 연속적인 셀 전송으로 처리하는데, 이때 기존 셀룰러 시스템의 Anchor 교환기 모델의 고정 COS 선택 알고리즘을 적용하여 핸드오버를 처리한다.
한편 데이터 손실에 민감한 TD 트래픽의 경우도 상기한 경우와 같은 알고리즘을 적용하여 셀 손실(cell loss)에 적응할 수 있는데, 이때 호밍(Homing) 알고리즘의 적용으로 인해 결로 최적화는 이루어지기 어려우나 셀 시퀀싱(cell sequencing)이 용이하며, 간단한 알고리즘으로 인한 핸드오버 신속성 보장을 얻을 수 있으므로 어느 정도 효율적이라 할 수 있다.
마지막으로 시간에 덜 민감한 트래픽의 경우 버퍼링을 통해 셀 손실을 보장하면서 동적 COS 선택을 통한 최적의 경로 선택으로 자원의 낭비를 줄일 수 있다. 물론 핸드오버 처리시간이 길어지는 단점이 있지만, 트래픽 특성이 지연에 민감하지 않으므로 적합하다. 이때 동적 COS 선택시 기존 IMT-2000의 최적의 핸드오버 처리절차에 기준한 선택을 하지만 추가적인 요소로 패킷 에이전트를 통한 노드의 현재 로드 상태를 감안한 COS 선택을 추가하여 좀더 효율적인 COS 선택을 할 수 있다. 또한 상기한 버퍼들에게도 우선순위를 두어 처리한다.
한편 도2를 참조하여 본 발명의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
ILS_M(110)은 BSC와 정합을 수행하고, 시험용 아날로그 가입자 정합을 수행하는데, 내부의 ISIM(111)에서는 SDH 기반의 STM-1 정합을 수행하고, ASNM(112)에서는 네트워크 모듈의 액세스 스위칭을 수행한다. 여기서 ISIM(111)은 155Mbps STM-1 물리계층을 종단하며, 입력 프레임을 검출하여 입력 프레임의 카운트를 계산하여 루팅 정보를 갱신하고, ATM 셀을 추출하여 시스템 내의 경로 선택정보를 추가하며, 셀 헤더의 VPI/VCI를 변경하여 스위치 모듈로 전달하고, 속도 정합을 위한 다중화/역다중화 기능을 수행하며, UPC를 수행하고, 광전 변환 기능을 수행한다.
또한 ICS(120)는 버퍼를 구비하며, 난-블록킹(Non_Blocking)의 공유 메모리 구조로 된 ATM 셀 교환기능을 수행하는데, 내부의 CSNM(121)에서는 중앙 ATM 구조를 지닌 내부 서브시스템간 통신 및 ATM 셀 교환을 수행하고, NSCM(122)에서는 망 동기를 수행하여 동기 신호를 추출하고 서브시스템별 국부 클럭을 발생시키며, VLCP(123)에서는 MAP, INAP, TCAP 프로토콜을 처리하며, VLR 기능을 수행한다.
그리고 ICS(120)에서는 버퍼링을 수행하는 데, 도3은 입력 트래픽 특성에 따른 버퍼링을 보인 구성도이다. 그래서 입력된 셀 스트림을 역다중화하여 셀 스트림의 트래픽 타입에 따라 셀 스트림을 버퍼링하는데, 셀 스트림이 실시간 데이터이면, 버퍼링을 타임 센시티브 클래스로 설정하여, 버퍼링 없는 데이터 전송을 수행한다. 또한 셀 스트림이 음성 데이터이면, 버퍼링을 타임 인센시티브 클래스로 설정하여, 버퍼링을 통한 FIFO 처리를 하여 데이터 전송을 수행한다. 또한 셀 스트림이 영상 데이터이며, 버퍼링을 스루풋 디펜던트 클래스로 설정하여, 호밍 알고리즘을 적용하여 데이터 전송을 수행한다.
또한 ILS_T(130)는 중계선 정합을 수행하며 비연결형 서비스를 지원하는데, 내부의 ASNM(131)에서는 네트워크 모듈의 액세스 스위칭을 수행하고, TBIM(132)에서는 SDH 기반의 STM-1 정합과 STM-4 정합을 수행하며, CLSM(133)에서는 비연결 서비스에 의해 AAL5 기능을 수행하여 IWF로 전달한다.
한편 도4는 도2에 따른 효율적인 COS 선택을 위한 역방향 동적 COS 선택 절차 및 루팅 테이블의 구성도이다.
이러한 도4를 참조하여 각 노드의 로드를 감안한 효율적인 동적 COS 선택 알고리즘을 설명하면 다음과 같다.
먼저 OLD BTS(Base Transceiver Station, 기지국)에서 COS 디스커버리(discovery) 과정이 수행되는데, 한 홉(hop)씩 거슬러 올라가면서 각 노드들의 루팅 테이블을 검사하여 OLD BTS와 NEW BTS로 가는 경로가 동시에 존재하는 노드들 중에서 가장 적은 네트워크 로드 값을 갖는 교환기를 COS로 선택한다.
결국 역방향 핸드오버로 인해 연결이 계속 유지되기 때문에결함없는(Seamless) 핸드오버가 가능하다. 반면 비정상적인 연결 단절의 경우에 사용될 수 없는 단점을 가지고 있는데, 이 경우 OLD BTS를 통한 연결 복원 과정으로 인해 지연이 발생할 수 있으나, 데이터 통신의 경우에 지연은 결함없는 핸드오버에 비해 그다지 중요하지 않다.
도5는 도2에 따른 새로운 MES 셀의 구조 및 정보요소에 대한 구성도이다.
도5를 참조하여 In-band 시그널링 시 추가되는 새로운 메시지 타입에 대해 설명한다.
인밴드 시그널링으로 인한 과부하를 줄일 수 있는 장점이 있지만 기존의 ATM 시그널링 프로토콜 표준과 권고(Recommendation)에 약간의 변화를 주어야 하며, 이로 인해 모든 교환기가 이들 변화된 프로토콜을 해석할 수 있는 능력을 가지고 있어야 하는 단점이 있다.
새로이 추가되는 셀은 핸드오버시 데이터 흐름 내부에 삽입되는 MES(Mobility Enhancement Signaling, 이동성 향상 시그널링)라 명명하며, 이들의 형상을 도5에 나타내었다. 도5의 정보요소 중 PFL(Pivot Flag)은 MES 셀의 전파 길이를 나타내기 때문에 망에서 MES 셀의 무한한 흐름을 막고 한정된 길이에 도달하면 망 요소에 의해 삭제된다.
도6은 본 발명의 일실시예에 의한 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리방법을 보인 흐름도이다.
여기서 HOR(Handover Request)은 네트워크 핸드오버를 시작하는 터미널에 보내지는 메시지이며, HOC(Handover Confirm)는 네트워크가 새로운 연결 스위칭 준비가 완료되었음을 나타내고, EDF(End Data Flow)는 OLD 기지국을 통하는 상향 링크(uplink) 상에서의 데이터 흐름 종료를 나타낸다. 그리고 SDFdown(Start Data Flow down)은 새로운 하향 링크(downlink) 상에서의 데이터 흐름의 시작을 나타내므로 COS에 의해 보내지는 첫 번째 MES 셀이 된다. 또한 SDFup(Start Data Flow up)는 새로운 상향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작을 나타내므로, NEW 기지국에 의해 보내지는 첫 번째 MES 셀이 된다. 또한 ULR(Up Link Ready)은 새로운 메시지의 업링크 준비완료를 나타낸다.
그래서 새로운 네트워크 핸드오퍼의 인밴드 시그널링 절차를 설명하면 다음과 같다.
원래 경로 상에서 상위의 COS 알고리즘에 의해 COS가 선택되었다고 가정하고, 기지국1에서 기지국2로 네트워크 핸드오버시 MES 셀의 흐름 및 처리 절차를 설명한다.
즉, 이동국(MT1)에서 기지국(BTS1)과 교환기(SW1)를 통해 COS(Cross Over Switch)로 네트워크 핸드오버를 요청하는 메시지(HOR)를 전송한다. 그러면 COS는 교환기(SW1)와 기지국(BTS1)을 통해 이동국(MT1)으로 네트워크가 새로운 연결 스위칭 준비가 완료되었음을 알리는 메시지(HOC)를 전송한다. 또한 새로운 교환기(SW2)를 통해 새로운 기지국(BTS2)으로 새로운 하향 링크 상에서 데이터 흐름이 시작되도록 하는 메시지(SDFdown)를 전송하여 첫 번째 MES 셀을 전송한다.
그리고 이동국(MT1)에서는 COS로 데이터 흐름 종료 메시지(EDF)를 전송한다.
새로운 기지국(BTS2)은 새로운 이동국(MT2)에서 새로운 상향 링크 상에서의데이터 흐름 시작 메시지(SDFup)를 전송받고 새로운 하향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지(SDFdown)를 전송한다. 그리고 COS로부터 새로운 메시지의 업링크 준비완료 메시지(ULR)를 전송받고 새로운 상향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지(SDFup)를 전송하여 MES 셀을 전송한다.
이처럼 본 발명은 IMT-2000 시스템에서의 데이터 통신의 극대화를 예상한 새로운 핸드오버 모델을 구현하여 신속하고 효율적인 핸드오버 처리를 수행하고 전체적인 망을 관리하며 자원낭비를 해소하게 되는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치 및 그 방법은 IMT-2000 시스템에서의 데이터 통신의 극대화를 예상한 새로운 핸드오버 모델을 구현하여 전체적인 네트워크 로드의 관찰을 통해 좀더 효율적이고 신속한 COS를 선택하여 고속의 데이터 통신시 신속한 핸드오버 처리로 결함없는 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (10)

  1. BSC와 정합을 수행하고, 시험용 아날로그 가입자 정합을 수행하는 ILS_M과;
    상기 ILS_M과 연결되고, 버퍼를 구비하며, 난-블록킹의 공유 메모리 구조로 된 ATM 셀 교환기능을 수행하는 ICS과;
    상기 ICS와 연결되고 중계선 정합을 수행하며 비연결형 서비스를 지원하는 ILS_T로 구성된 것을 특징으로 하는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 ILS_M은,
    SDH 기반의 STM-1 정합을 수행하는 ISIM과;
    상기 ISIM과 연결되고, 네트워크 모듈의 액세스 스위칭을 수행하는 ASNM를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 ISIM은,
    155Mbps STM-1 물리계층을 종단하며, 입력 프레임을 검출하여 입력 프레임의 카운트를 계산하여 루팅 정보를 갱신하고, ATM 셀을 추출하여 시스템 내의 경로 선택정보를 추가하며, 셀 헤더의 VPI/VCI를 변경하여 스위치 모듈로 전달하고, 속도정합을 위한 다중화/역다중화 기능을 수행하며, UPC를 수행하고, 광전 변환 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 ICS는,
    상기 ISL_M과 연결되고, 중앙 ATM 구조를 지닌 내부 서브시스템간 통신 및 ATM 셀 교환을 수행하는 CSNM과;
    상기 ILS_M과 연결되고, 망 동기를 수행하여 동기 신호를 추출하고 서브시스템별 국부 클럭을 발생시키는 NSCM과;
    상기 CSNM 및 상기 NSCM과 연결되어, MAP, INAP, TCAP 프로토콜을 처리하며, VLR 기능을 수행하는 VLCP를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 ICS는,
    입력된 셀 스트림을 역다중화하여 셀 스트림의 트래픽 타입에 따라 셀 스트림을 버퍼링하는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 셀 스트림이 실시간 데이터이면,
    버퍼링을 타임 센시티브 클래스로 설정하여, 버퍼링 없는 데이터 전송을 수행하는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 셀 스트림이 음성 데이터이면,
    버퍼링을 타임 인센시티브 클래스로 설정하여, 버퍼링을 통한 FIFO 처리를 하여 데이터 전송을 수행하는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 셀 스트림이 영상 데이터이며,
    버퍼링을 스루풋 디펜던트 클래스로 설정하여, 호밍 알고리즘을 적용하여 데이터 전송을 수행하는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 ILS_T는,
    상기 ICS과 연결되고, 네트워크 모듈의 액세스 스위칭을 수행하는 ASNM과;
    상기 ASNM과 연결되고, SDH 기반의 STM-1 정합과 STM-4 정합을 수행하는 TBIM과;
    상기 TBIM과 연결되고, 비연결 서비스에 의해 AAL5 기능을 수행하여 IWF로전달하는 CLSM을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리장치.
  10. 이동국에서 기지국과 교환기를 통해 COS로 네트워크 핸드오버를 요청하는 메시지를 전송하는 단계와;
    상기 COS는 교환기와 기지국을 통해 상기 이동국으로 네트워크가 새로운 연결 스위칭 준비가 완료되었음을 알리는 메시지를 전송하고, 새로운 교환기를 통해 새로운 기지국으로 새로운 하향 링크 상에서 데이터 흐름이 시작되도록 하는 메시지를 전송하여 첫 번째 MES 셀을 전송하는 단계와;
    상기 이동국에서는 상기 COS로 데이터 흐름 종료 메시지를 전송하는 단계와;
    상기 새로운 기지국은 새로운 이동국에서 새로운 상향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지를 전송받고 새로운 하향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지를 전송하며, 상기 COS로부터 새로운 메시지의 업링크 준비완료 메시지를 전송받고 새로운 상향 링크 상에서의 데이터 흐름 시작 메시지를 전송하여 MES 셀을 전송하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 시스템의 핸드오버 처리방법.
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