KR100396520B1 - Method for restraining handoff of mobile communication set in mobile communication system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동 통신 시스템에서 이동 통신 단말기의 불필요한 핸드오프를 제한하는 방법에 관한 것으로, 이동 통신 단말기에서 액티브 세트 및 캔디데이트 세트, 네이버 세트의 변화가 발생하여 핸드 오프를 해야할 시점이 되면, 핸드오프 허가 요구 메시지를 기지국으로 전송하면, 기지국에서 이동 통신 단말기의 이동 경로를 예측하여 핸드오프 허가 메시지를 이동 통신 단말기로 전송되면, 이동 통신 단말기는 상기 핸드오프 허가 메시지에 따라 핸드 오프를 수행한다. 따라서, 본 발명은 빈번한 핸드오프 발생 지역 또는 고속 주행시 이동 통신 단말기의 불필요한 핸드오프를 최대한 줄일 수 있다.The present invention relates to a method for limiting unnecessary handoff of a mobile communication terminal in a mobile communication system. When a change of an active set, a candy date set, and a neighbor set occurs in a mobile communication terminal and a time for handoff is required, handoff permission is given. When the request message is transmitted to the base station, when the base station predicts the movement path of the mobile communication terminal and transmits the handoff grant message to the mobile communication terminal, the mobile communication terminal performs the handoff according to the handoff grant message. Therefore, the present invention can reduce unnecessary handoff of the mobile communication terminal at the time of frequent handoff occurrence area or at high speed.
Description
본 발명은 이동 통신 시스템에서 이동 통신 단말기의 불필요한 핸드오프를 억제하는 방법에 관한 것으로, 특히 셀 반경이 작은 피코 셀 환경하에서 고속 주행하는 운송 수단내에서 사용되는 이동 통신 단말기의 핸드오프를 억제하는 방법을 제공함에 있다.The present invention relates to a method of suppressing unnecessary handoff of a mobile communication terminal in a mobile communication system, and more particularly, to a method of suppressing handoff of a mobile communication terminal used in a vehicle traveling at high speed in a pico cell environment having a small cell radius. In providing.
최근에 기지국 장비의 발전과 건설비용의 증가로 인해 간이 기지국이 많이 사용되고 있다. 특히 터널이나 밀폐된 공간에서도 수신 레벨의 증가를 위한 증폭기의 설치도 많아지고 있어서 한 기지국의 셀 반경이 많이 좁아지고 있으며, 양질이 서비스를 지향하는 서비스업체들간의 경쟁으로 인해 매크로셀(macrocell)이나 마이크로셀(microcell)의 개념에서 발전되어서 피코셀(picocell)이라는 개념까지 도입되게 되었다.Recently, due to the development of the base station equipment and the increase in construction costs, a simple base station is widely used. In particular, the installation of amplifiers to increase the reception level in tunnels and enclosed spaces is increasing, and the cell radius of one base station is narrowing.In addition, due to competition among service providers for high-quality services, macrocell or It was developed from the concept of microcell and introduced to the concept of picocell.
보통 상용화된 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access) 방식의 이동 통신 시스템에서 기지국의 셀 반경은 5Km내외이고, 개인 통신 서비스(Personal Communication Service)의 기지국은 그 셀 반경이 좀 더 작아서 2Km내외이다. 하지만, 이러한 매크로셀 기지국의 개념은 최근 발표되는 IEEE나 국내외 학술지에서는 500m내외의 더 작은 셀 반경을 가지는 기지국 개념을 제시하고 있으며, 이러한 기지국의 건설비는 서비스업체의 보다 원활한 기지국 운영과 자산 관리에 있어 좀더 수익성있는 기업운용으로 가능할 것이다.In a commercially available code division multiple access mobile communication system, a base station has a cell radius of about 5 km and a base station of a personal communication service has a smaller cell radius of about 2 km. However, the concept of the macro cell base station has recently proposed the concept of a base station having a smaller cell radius of about 500m in the IEEE or domestic and international journals, and the construction cost of such a base station is for service provider's smoother base station operation and asset management. It will be possible with more profitable enterprise operation.
이러한 셀 범위정도에서는 이동 통신 단말기의 사용자가 고속 주행하는 경우 대기 상태(idle state)에서 하드 핸드오프(hard handoff)를 하거나 트래픽 상태 (traffic state)에서 소프트 핸드오프(soft handoff)가 자주 발생하게 되는데 이때 소모되는 전류 소모량이 상당히 크다. 또한, 이동 통신 단말기는 핸드오프 실패시에 시스템 재획득(reacquisition)하게 되면 전류 소모량은 보다 증가된다. 결국 고속 주행하는 운송 수단에 탑승한 사용자의 이동 통신 단말기는 새로운 기지국의 파일럿 채널을 계속적으로 잡아야 하고, 그 빈도가 많다. 이러한 현상은 최근에 등장한 피코셀 환경하에서는 더욱 더 심화될 것이다.In such a cell range, when the user of the mobile communication terminal drives at a high speed, hard handoff occurs in an idle state or soft handoff occurs in a traffic state. At this time, the current consumption is quite large. In addition, the current consumption is further increased when the mobile communication terminal reacquisitions when the handoff fails. As a result, the user's mobile communication terminal on the high speed vehicle must continuously hold the pilot channel of the new base station, and the frequency is high. This phenomenon will become even worse under the recent picocell environment.
이와 같이 종래 이동 통신 시스템은 피코셀 환경의 기지국에서 불필요한 핸드오프를 야기하게 되고, 그 빈도가 많아지므로 불필요한 핸드오프로 인해 이동 통신 단말기의 전류 소모가 많아지는 문제점이 있다. 또한, 종래 이동 통신 시스템은 짧은 시간내에 핸드오프를 해야하므로 기지국과 이동 통신 단말간의 CAI 메시지(특히, Handoff Direction Message, Neighbor List Message)를 많이 주고 받아야 한다. 그리고, 핸드오프 실패로 인해서 잦은 시스템 결정 상태(system determination state)의 천이로 인해서 소프트웨어의 부하가 심한 문제점이 있다.As described above, the conventional mobile communication system causes unnecessary handoff at the base station in the picocell environment, and thus, the frequency of the mobile communication terminal increases, thus increasing the current consumption of the mobile communication terminal due to unnecessary handoff. In addition, since the conventional mobile communication system needs to handoff within a short time, many CAI messages (especially, Handoff Direction Message and Neighbor List Message) between the base station and the mobile communication terminal must be exchanged. In addition, the software load is severe because of frequent transitions of system determination states due to handoff failures.
따라서, 본 발명의 목적은 이동 통신 시스템에서 고속 주행중 운송 수단에 탑승중인 사용자의 이동 통신 단말기가 불필요한 핸드오프를 수행하는 것을 방지하는 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of preventing an unnecessary handoff of a mobile communication terminal of a user aboard a vehicle during high speed driving in a mobile communication system.
본 발명의 다른 목적은 기지국에서 이동 통신 단말기의 핸드오프를 제어하는 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for controlling handoff of a mobile communication terminal at a base station.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 이동 통신 단말기에서 핸드오프 발생 조건이 되면, 핸드오프 허가 요구 메시지를 접속된 기지국을 통해 기지국 제어기로 전송하는 과정과, 상기 핸드오프 허가 요구 메시지를 수신한 기지국에서 상기 이동 통신 단말기의 이동 경로와 이동 속도를 고려하여 핸드오프 허가 여부를 판단하여 그 결과에 따른 핸드오프 허가 메시지를 현재 접속된 기지국을 통해 상기 이동 통신 단말기로 전송하는 과정과, 상기 핸드오프 허가 메시지를 수신한 이동 통신 단말기에서 핸드오프가 허가된 경우 핸드오프를 수행하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, when a handoff occurs in a mobile communication terminal, a handoff grant request message is transmitted to a base station controller through a connected base station, and the base station receives the handoff grant request message. Determining whether the handoff is allowed in consideration of the movement path and the moving speed of the mobile communication terminal, and transmitting a handoff permission message according to the result to the mobile communication terminal through a currently connected base station; When the handoff is allowed in the mobile communication terminal that receives the handoff, the handoff is performed.
도 1은 본 발명이 적용되는 이동 통신 시스템의 셀 구조를 나타내는 도면.1 is a diagram illustrating a cell structure of a mobile communication system to which the present invention is applied.
도 2는 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 이동 통신 단말기와 기지국 제어기 간의 제어 흐름도.2 is a control flowchart of a mobile communication terminal and a base station controller in a mobile communication system according to the present invention;
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.도 1은 본 발명이 적용되는 이동 통신 시스템의 셀 구조를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면 이동 통신 시스템은 이동 통신 단말기(100), 다수의 기지국(101~107), 기지국 제어기(110), 교환기(112)로 구성된다.이동 통신 단말기(100)는 고속 주행중인 운송 수단에 탑승한 사용자가 사용하는 단말기이며, 본 발명에서 이동 통신 단말기(100)의 사용자는 도 1에 도시된 바와 같이 셀C2에서 셀C4와 셀C3를 거쳐 셀C7로 이동하는 것을 가정한다. 그리고 이동 통신 단말기(100)는 통상적으로 사용되는 GPS 수신기를 장착하고 있는 것이 바람직하다. 또한 이동 통신 단말기(100)는 본 발명의 실시 예에 따라 핸드오프 상황이 발생할 경우 즉, 캔디데이트 세트(Candidate Set) 또는 네이버 세트(Neighbor Set)가 액티브 세트(Active Set)보다 클 경우, 핸드오프를 요구하는 핸드오프 허가 요구 메시지를 현재 접속된 기지국 즉, 셀2 기지국(102)에 전송한다. 이 때, 액티브 세트는 이동 통신 단말기(100)에 할당된 순방향 트래픽 채널과 같은 기지국의 파일롯(Pilot) 신호이고, 캔디데이트 세트는 현재 액티브 세트는 아니지만 충분한 크기로 수신되는 파일롯 신호를 말하며, 네이버 세트는 현재 액티브 세트나 캔디데이트 세트에는 없지만 캔디데이트 세트가 될 수 있는 파일롯 신호를 말한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 액티브 세트는 셀C2의 기지국(102)의 파일롯 신호이고, 캔디데이트 세트는 셀C1의 기지국(101), 셀C3의 기지국(103), 셀C4의 기지국(104)의 파일롯 신호이며, 네이버 세트는 셀C5의 기지국(105), 셀C6의 기지국(106), 셀C7의 기지국(107)의 파일롯 신호이다. 또한 이동 통신 단말기(100)는 현재 접속된 기지국(102)에 전송할 때 핸드오프 허가 요구 메시지에 이동 통신 단말기(100)의 이동 방향과 이동 속도를 포함하여 전송한다. 상기 이동 방향과 이동 속도는 이동 통신 단말기(100)에 장착된 GPS 수신기를 이용하여 측정한다.다수의 기지국(101~107)은 이동 통신 시스템 내에서 기지국 제어기(110)와의 유선 접속 및 이동 통신 단말기(100)간의 무선 접속을 통한 인터페이스(Interface)를 제공한다. 이러한 다수의 기지국(101~107)은 본 발명의 실시 예에 따라 하나의 기지국 제어기(110)와 유선 접속된 것으로 가정한다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따라 현재 이동 통신 단말기(100)에 접속된 기지국(102)은 이동 통신 단말기(100)로부터 핸드오프 허가 요구 메시지를 수신하여 기지국 제어기(110)으로 전송하고, 기지국 제어기(110)로부터 핸드오프 허가 메시지를 수신하여 이동 통신 단말기(100)로 전송한다.교환기(112)와 다수의 기지국(101~107) 사이에 위치한 기지국 제어기(110)는 무선 및 유선 링크(Link)를 제어하고, 핸드오프 기능 등을 수행한다. 이러한 기지국 제어기(110)는 본 발명의 실시 예에 따라 현재 이동 통신 단말기(100)와 접속된 기지국(102)으로부터 핸드오프 허가 요구 메시지를 수신한다. 그리고 핸드오프 허가 요구 메시지에 포함된 이동 통신 단말기(100)의 이동 방향과 이동 속도에 근거하여 이동 통신 단말기(100)가 핸드오프 하고자 하는 기지국과의 핸드오프 허가 여부를 결정한다. 예를 들어 기지국 제어기(110)는 상기 이동 속도와 이동 방향을 근거하여 이동 통신 단말기(100)가 핸드오프 하고자 하는 기지국의 셀 내에 일시적으로 위치한다고 판단되면, 기지국 제어기(110)는 핸드오프를 허가하지 않는다. 본 발명에서는 상기 핸드오프 하고자 하는 기지국의 셀 내에 위치한 시간을 통상적인 핸드오프 시간인 0.5초로 설정한다. 즉, 기지국 제어기(110)는 이동 통신 단말기(100)의 이동 방향과 이동 속도에 근거하여 핸드오프 하고자 하는 기지국의 셀 내에 0.5초를 초과하여 위치한다고 판단되면, 기지국 제어기(110)는 핸드오프를 허가하는 핸드오프 허가 메시지를 전송하고, 0.5초 이하일 경우에는 핸드오프를 허가하지 않는 핸드오프 허가 메시지를 현재 이동 통신 단말기(100)에 접속된 기지국(102)으로 전송한다.교환기(112)는 기지국 제어기(110)와 일반 공중 전화망(Public Switch Telephone Network : PSTN)을 접속하는 제어를 수행한다. 그리고 가입자에게 기본 및 부가 서비스 기능을 제공하며, 내부에 구현된 방문 위치 등록기(Visitor Location Register : VLR)에 의해 가입자의 정보에 대한 임시 저장을 위한 데이터 베이스를 지원한다.위와 같이 구성된 이동 통신 시스템에서 핸드오프를 수행하는 과정을 도 2을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 이동 통신 단말기와 기지국과 기지국 제어기간의 제어 흐름도이다.먼저 핸드오프 수행 과정을 설명하기에 앞서 이동 통신 단말기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 현재 셀C2에 위치한 것으로 가정하며, 셀C4와 셀C3를 경유하여 셀C7로 이동하는 것으로 전제한다.이동 통신 단말기(100)는 이동 중, 202단계에서 핸드오프 상황이 발생할 경우 즉, 셀C4 기지국(104)의 파일럿 신호가 셀C2 기지국(102)의 파일럿 신호보다 클 경우 셀C4 기지국(104)과의 핸드오프를 요구하는 핸드오프 허가 요구 메시지를 발생한다. 그리고 이동 통신 단말기(100)는 204단계에서 현재 위치한 기지국 즉, 셀C2 기지국(102)에 핸드오프 허가 요구 메시지를 전송한다. 셀C2 기지국(102)은 206단계에서 이동 통신 단말기(100)로부터 핸드오프 허가 요구 메시지를 수신하고 기지국 제어기(110)에 전송한다. 핸드오프 허가 요구 메시지를 수신한 기지국 제어기(110)는 208단계에서 핸드오프 허가 요구 메시지에 포함된 이동 통신 단말기(100)의 이동 방향과 이동 속도에 근거하여 핸드오프 허가 여부를 판단한다. 즉, 기지국 제어기(110)는 전술한 바와 같이 이동 통신 단말기(100)가 셀C4에 위치할 시간이 0.5초를 초과할 것으로 판단되면, 기지국 제어기(110)는 210단계에서 이동 통신 단말기(100)의 핸드오프를 허가하는 핸드오프 허가 메시지를 전송한다. 이 때, 기지국 제어기(110)는 핸드오프 허가 메시지에 핸드오프 허가 여부와 핸드오프 대상 기지국의 아이디 즉, 셀C4 기지국(104)의 아이디를 포함하여 전송한다. 그러면 현재 이동 통신 단말기(100)와 접속된 기지국(102)은 212단계에서 핸드오프 허가 메시지를 기지국 제어기(110)로부터 수신하여 이동 통신 단말기(100)에 전송한다. 이에 이동 통신 단말기(100)는 핸드오프 허가 메시지를 수신하고, 214단계에서 셀C4 기지국(104)과 핸드오프를 수행할 수 있다.한편 기지국 제어기(110)는 208단계에서 이동 통신 단말기(100)가 셀C4에 위치할 시간이 0.5초를 초과하지 않을 것으로 판단되면, 현재 접속된 기지국(102)에 핸드오프를 허가하지 않는 핸드오프 허가 메시지를 전송한다.위와 같이 이동 통신 단말기의 이동 방향과 이동 속도를 고려하여 핸드오프를 선택적으로 실시하면, 이동 통신 단말기는 다시 채널을 변경하기 위해 PLL(Phase Locked Loop)을 다시 구동시키지 않아도 된다. 그리고 기지국 제어기는 핸드오프 관리를 위한 복잡한 핸드오프 지시 명령어(Handoff Direction Message)나 다시 업데이트된 네이버 리스트 메시지(Nenighbor List Message)를 전송하지 않아도 된다.그러므로, 본 발명에 따른 이동 통신 단말기는 2~3개의 기지국과 핸드오프를 실시하지 않고도 호를 끊지 않고 유지할 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a cell structure of a mobile communication system to which the present invention is applied. Referring to FIG. 1, a mobile communication system includes a mobile communication terminal 100, a plurality of base stations 101 to 107, a base station controller 110, and an exchanger 112. It is a terminal used by a user in the means, it is assumed in the present invention that the user of the mobile communication terminal 100 moves from cell C2 to cell C7 through cell C4 and cell C3 as shown in FIG. In addition, the mobile communication terminal 100 is preferably equipped with a GPS receiver that is commonly used. In addition, according to an embodiment of the present invention, the mobile communication terminal 100 performs a handoff when a candy set or neighbor set is larger than an active set. The requesting handoff grant request message is transmitted to the currently connected base station, that is, the Cell 2 base station 102. At this time, the active set is a pilot signal of a base station, such as a forward traffic channel assigned to the mobile communication terminal 100, a candy date set refers to a pilot signal received at a sufficient size, but not the current active set. A pilot signal that is not present in the active set or the candy date set but can be a candy date set. That is, as shown in FIG. 1, the active set is a pilot signal of the base station 102 of the cell C2, and the candy date set is the base station 101 of the cell C1, the base station 103 of the cell C3, and the base station 104 of the cell C4. The neighbor set is a pilot signal of the base station 105 of the cell C5, the base station 106 of the cell C6, and the base station 107 of the cell C7. In addition, when transmitting to the currently connected base station 102, the mobile communication terminal 100 transmits the handoff permission request message including the moving direction and the moving speed of the mobile communication terminal 100. The moving direction and the moving speed are measured by using a GPS receiver mounted on the mobile communication terminal 100. A plurality of base stations 101 to 107 are connected to the base station controller 110 and the mobile communication terminal in the mobile communication system. It provides an interface through a wireless connection between the (100). It is assumed that the plurality of base stations 101 to 107 are wired to one base station controller 110 according to an exemplary embodiment of the present invention. In addition, according to an embodiment of the present invention, the base station 102 currently connected to the mobile communication terminal 100 receives a handoff permission request message from the mobile communication terminal 100 and transmits the message to the base station controller 110, and the base station controller ( A handoff grant message is received from the mobile station 110 and transmitted to the mobile communication terminal 100. The base station controller 110 located between the switch 112 and the plurality of base stations 101 to 107 transmits a wireless and wired link. Control, and performs a handoff function. The base station controller 110 receives a handoff grant request message from the base station 102 currently connected to the mobile communication terminal 100 according to an exemplary embodiment of the present invention. The mobile communication terminal 100 determines whether to allow handoff with the base station to be handed off based on the moving direction and the moving speed of the mobile communication terminal 100 included in the handoff permission request message. For example, when the base station controller 110 determines that the mobile communication terminal 100 is temporarily located in the cell of the base station to be handed off based on the moving speed and the moving direction, the base station controller 110 grants the handoff. I never do that. In the present invention, the time located in the cell of the base station to be handed off is set to 0.5 seconds, which is a typical handoff time. That is, when it is determined that the base station controller 110 is located in the cell of the base station to be handed off for more than 0.5 seconds based on the moving direction and the moving speed of the mobile communication terminal 100, the base station controller 110 performs the handoff. A handoff grant message is sent, and if it is 0.5 seconds or less, a handoff grant message that does not allow handoff is transmitted to the base station 102 that is currently connected to the mobile communication terminal 100. The exchange 112 transmits a handoff grant message. The controller 110 controls the connection between the public switch telephone network (PSTN). In addition, it provides basic and additional service functions to subscribers and supports a database for temporary storage of subscriber information by means of a visitor location register (VLR). A process of performing the handoff will be described in detail with reference to FIG. 2 as follows. FIG. 2 is a control flowchart of a mobile communication terminal, a base station, and a base station controller in a mobile communication system according to the present invention. First, before describing a handoff process, the mobile communication terminal 100 is shown in FIG. It is assumed that the cell C2 is located in the cell C2. The mobile communication terminal 100 moves to the cell C7 via the cell C4 and the cell C3. When the pilot signal of 104 is greater than the pilot signal of cell C2 base station 102, a handoff grant request message is generated requesting handoff with cell C4 base station 104. In step 204, the mobile communication terminal 100 transmits a handoff grant request message to the currently located base station, that is, the cell C2 base station 102. The cell C2 base station 102 receives a handoff grant request message from the mobile communication terminal 100 in step 206 and transmits it to the base station controller 110. Upon receiving the handoff grant request message, the base station controller 110 determines whether to grant the handoff based on the moving direction and the moving speed of the mobile communication terminal 100 included in the handoff grant request message (208). That is, when the base station controller 110 determines that the time for the mobile communication terminal 100 to be located in the cell C4 exceeds 0.5 seconds as described above, the base station controller 110 determines the mobile communication terminal 100 in step 210. Send a handoff grant message to allow handoff At this time, the base station controller 110 transmits the handoff grant message including whether the handoff is allowed and the ID of the handoff target base station, that is, the ID of the cell C4 base station 104. Then, the base station 102 currently connected to the mobile communication terminal 100 receives a handoff grant message from the base station controller 110 in step 212 and transmits it to the mobile communication terminal 100. Accordingly, the mobile communication terminal 100 may receive a handoff grant message and perform a handoff with the cell C4 base station 104 in step 214. On the other hand, the base station controller 110 may perform the mobile communication terminal 100 in step 208. If it is determined that the time to be located in the cell C4 does not exceed 0.5 seconds, a handoff grant message not allowing the handoff is transmitted to the currently connected base station 102. As described above, the direction and movement of the mobile communication terminal are moved. When the handoff is selectively performed in consideration of the speed, the mobile communication terminal does not need to drive the phase locked loop again to change the channel again. In addition, the base station controller does not have to send a complicated handoff direction command or handwritten updated Neighbor List message for handoff management. The call can be maintained without disconnection without handoff with two base stations.
상술한 바와 같이 본 발명은 이동 통신 시스템에서 고속 주행의 운송 수단에 탑승한 사용자의 이동 통신 단말기가 불필요한 핸드오프를 수행하는 것을 방지하여 전류 소모를 줄일 수 있다.As described above, the present invention can reduce the current consumption by preventing the mobile communication terminal of the user who rides on the vehicle of high speed travel in the mobile communication system to perform unnecessary handoff.
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