KR100578305B1

KR100578305B1 - 이종 시스템간의 핸드오버 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100578305B1
Application number: KR1020040108253A
Authority: KR
Inventors: 백승권; 송재수; 송평중
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-05-11

Abstract

본 발명은 이종 시스템간의 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 기존의 3세대 이동통신 시스템으로 대두된 UMTS(Universal Mobile Tele-communication System) 시스템과 현재 표준화 작업이 진행중인 IEEE 802.16 시스템인 BWA(Broadband Wireless Access) 시스템간의 유연한 서비스를 제공할 수 있는 이종 시스템간 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 이종 시스템간의 핸드오버 장치는, 단말의 핸드오버 요청으로부터 핸드오버 될 시스템의 구성노드의 주소 및 인식자를 추출하고 추출된 주소 및 인식자에 기초하여 이종 시스템에 대한 각 시스템 관련 셀 정보를 저장하고 있는 데이터베이스를 검색하여 상기 단말의 핸드오버 요청에 대한 유효성을 검증한다. 그리고 나서, 검증된 핸드오버 요청에 대해 단말이 실제 핸드오버 되기 전에 필요한 사전 준비 절차를 수행한 후, 이종 시스템간의 핸드오버 절차를 수행한다. 이 때, 매크로 이동성 지원을 위해 사용하는 모바일 IP의 등록 절차를 이종 시스템간의 핸드오버 절차에 맞게 등록 지연을 최소화함으로써 보다 유연한 서비스를 제공할 수 있게 된다.

UMTS, BWA, 이종시스템, 수직 핸드오버, IWF, HA, 유효성, 셀 정보

Description

이종 시스템간의 핸드오버 장치 및 방법{PPARATUS AND METHOD FOR HAND-OVER IN HETEROGENEOUS SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이종 시스템의 연동 구조 및 이종 시스템간의 핸드오버 장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 IWF의 구성을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이종 시스템간의 핸드오버 장치의 동작 과정을 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이종 시스템간의 핸드오버 장치의 동작 과정을 나타낸 도면이다.

본 발명은 이종 시스템간의 핸드오버 방법에 관한 것으로, 특히 3세대 이동통신 시스템으로 대두된 UMTS(Universal Mobile Tele-communication System; 이하 ‘UMTS’라 함) 시스템과 현재 IEEE 802.16에서 표준화 작업이 진행 중인 광대역 무선 접속(Broadband Wireless Access, 이하 ‘BWA’라 함) 시스템간의 유연한 서비스를 제공할 수 있는 UMTS 시스템과 BWA 시스템간의 핸드오버 장치 및 방법에 관 한 것이다.

최근, 무선 인터넷 서비스가 보편화됨에 따라 각 사업자들은 고속 무선 데이터를 보다 저렴하고 효과적으로 서비스하기 위한 방안을 찾기 위해 노력하고 있다.

이동통신 시스템을 통한 SMS(Short Message Service) 서비스나 문자 위주의 뉴스 서비스, 모바일용 게임 등의 소량 트래픽 위주의 서비스는 널리 활성화되어 있으나, 고용량 멀티미디어 트래픽을 요구하는 응용 및 서비스에는 네트워크 용량과 요금 측면에서 아직 해결해야할 문제점을 지니고 있다.

이런 문제점을 해소하기 위해서 현재 IEEE 802.16에서는 인터넷에 기반하여 무선단말을 이용한 고용량의 멀티미디어 트래픽의 처리가 가능한 통신 시스템을 표준화하고 있다.

3GPP(Third Generation Partnership Project)에서 표준화되고 있는 3세대 이동통신 시스템인 UMTS 시스템은 ITU에 의해 공식적으로 채택되어진 것으로 비동기식 IMT-2000 시스템으로서 서킷 및 패킷 서비스에 대한 시스템을 모두 포함한다. 이러한 UMTS 시스템의 주된 목적 중의 하나는 VOD, 데이터 스트리밍, 게임들 뿐만 아니라 인터넷상의 웹 브라우저 같은 멀티미디어 서비스들을 이동 가입자에게 제공하는 데 있다. 이중 GPRS(General Packet Radio Service)는 더 효율적인 패킷 데이터 서비스를 제공하기 위한 망 구조 및 서비스에 대해 정의하고 있다.

UMTS 시스템에서 SGSN(Serving GPRS Support Node)은 여러 RNC(Radio Network Controller)들과 연결되어 단말의 이동성과 패킷 세션 관리를 담당하며, GGSN(Gateway GPRS Supporting Node)과는 PDP Context를 설정하고 터널링을 이용하 여 PDU(Protocol Data Unit)를 전달하며 IP 라우팅 기술을 수행한다. GGSN은 패킷 망 또는 인터넷 망과 직접 접속하는 게이트웨이로서, 패킷 서비스를 위해 SGSN 및 외부망과 라우팅 정보를 유지하며 터널링 및 IP 라우팅 기능을 갖는다. SGSN은 단말의 Attach를 통해 Mobility Management context를 설정하고, PDP Context Activation을 통해 라우팅을 위한 PDP context를 생성한다.

이러한 UMTS 시스템은 3GPP 표준에서 볼 수 있듯이 시스템 내에서 자체적인 로밍 절차와 핸드오버 절차가 존재하지만 타 이동통신 시스템과 연동을 통한 서비스를 제공할 수 있는 이종 시스템간의 핸드오버 절차는 세부적으로 정의되고 있지 않다.

특히, 현재 IEEE 802.16에서 제시하는 BWA 시스템과의 연동을 통한 서비스 제공에 대한 논의는 전무한 상태이나, 향후 유무선 네트워크가 통합되고, 컨버전스(convergence)되는 상황에서 UMTS 시스템과 BWA 시스템간의 연동을 통한 서비스의 요구가 증대될 것이다.

IEEE 802.16 기반의 BWA 시스템은 LOS(Line-Of-Sight) 거리 내의 기지국(Base Station;BS, 이하 ‘BS’라 함)과 가입자국(Subscriber Station;SS, 이하 ‘SS’라 함)을 PMP(Point to Multi-point)로 연결하고 광대역의 데이터를 10∼66GHz의 반송파 주파수를 이용하여 전송하는 시스템으로, 접속 라우터(Access Router)를 통해 다수의 BS를 통합하여 IP 망과 연동하는 기능을 가진다.

이러한 BWA 시스템의 표준 규격은 IEEE 802.16에서 제정 중이며, 자체 시스템에 대한 MAC과 PAY에 대한 규격을 위주로 표준화를 진행하고 있다. 그러나, BWA 시스템 역시 이종 시스템간의 핸드오버와 시스템 연동을 고려한 방안은 고려하고 있지 않은 상태이다. 따라서 향후 컨버젼스되는 네트워크 환경에서 유연한 서비스를 제공할 수가 없다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이종 시스템, 특히 UMTS 시스템과 BWA 시스템간의 유연한 서비스 제공을 위한 핸드오버 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 이종 시스템간의 핸드오버 장치 및 방법이 제공된다.

본 발명의 한 특징에 따른 이종 시스템간의 핸드오버 장치는, 이종의 통신 방식으로 이동 서비스를 제공하는 이종 시스템이 IP 네트워크를 구성하여 연동되는 핵심 네트워크에 접속되어 상기 이종 시스템에 접속 가능한 단말에게 수직 핸드오버(Vertical Handover)를 제공하는 장치로서,

상기 이종 시스템에 대한 관련 셀 정보를 저장하고 있는 데이터베이스; 상기 단말의 핸드오버 요청으로부터 핸드오버 될 시스템의 구성노드의 주소 및 인식자를 추출하는 추출부; 상기 추출된 주소 및 인식자에 기초하여 상기 데이터베이스에 저장된 정보를 검색하여 상기 단말의 핸드오버 요청에 대한 유효성을 검증하는 검증부; 및 상기 검증된 핸드오버 요청에 대해 상기 단말이 실제 핸드오버 되기 전에 필요한 사전 준비 절차를 수행하며, 상기 시스템에 대한 셀 정보에 기초하여 핸드 오버 절차를 제어하는 핸드오버 수행제어부를 포함한다.

이 때, 상기 이종 시스템 중 하나는 UMTS(Universal Mobile Tele-communication System) 시스템이고, 다른 하나는 BWA(Broadband Wireless Access) 시스템일 수 있다.

그리고 상기 핵심 네트워크에서는, 상기 단말에 대한 모바일 IP 이동성을 제공하는 단일의 홈 에이전트를 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 한 특징에 따른 이종 시스템간의 핸드오버 방법은,

이종의 통신 방식으로 이동 서비스를 제공하는 이종 시스템이 IP 네트워크를 구성하여 연동되는 핵심 네트워크에 접속되어 상기 이종 시스템에 접속 가능한 단말에게 수직 핸드오버(Vertical Handover)를 제공하는 방법으로서,

a) 상기 단말로부터 핸드오버 요청을 수신하여 상기 핸드오버 할 시스템에 대한 해당 구성노드의 주소 및 인식자를 추출하는 단계; b) 상기 추출된 해당 구성노드의 주소 및 인식자에 기초하여 상기 핸드오버 요청에 대한 유효성을 검증하는 단계; c) 유효성 검증 성공 시에, 상기 단말이 핸드오버 할 시스템과 핸드오버를 위한 사전 준비 절차를 수행하는 단계; 및 d) 상기 핸드오버 사전 준비 절차가 완료된 후, 핸드오버 할 시스템 및 현재 통신 중인 시스템과 핸드오버 절차를 수행하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 a)단계 이전에, 상기 물리 채널의 동기화 절차 및 레인징 절차가 수행되어 상기 d)단계에서 상기 등록 절차만 수행된다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 이종 시스템간의 핸드오버 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 아래에서는 이종 시스템을 각각 UMTS 시스템과 BWA 시스템으로 가정한 실시 예로 설명하였다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 이종시스템간의 핸드오버 장치 및 이 시스템이 적용되는 이종 시스템의 연동 구조에 대해 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이종 시스템간의 핸드오버 장치는 UMTS 시스템(100), BWA 시스템(200) 및 망 연동 장치(Interworking functions; IWF, 이하 ‘IWF’라 함)(320)를 포함하며, 3세대 핵심 망(Core Network)(300)을 기준으로 UMTS 시스템(100)과 BWA 시스템(200)이 IP 망을 구성하여 연동하는 구조를 가진다.

즉, 동일 사업자가 UMTS 및 BWA 망을 이용하여 서비스를 제공하고 있는 구조로, 핵심 망(300)은 사업자망을 나타낸다.

UMTS 시스템(100)은 기지국(Node B)(110), 기지국 제어 장치(Radio Network Controller; RNC, 이하 ‘RNC’라 함)(120), 패킷교환장치(Serving GPRS Support Node; SGSN, 이하 ‘SGSN’이라 함)(130) 및 패킷망연동장치(Gateway GPRS Support Node; GGSN, 이하 ‘GGSN’이라 함)(140)를 포함한다.

기지국(110)은 단말(Mobile Terminal; MT, 이하 ‘MT’라 함)(10)과 무선 연결되어 PHY 기능을 담당한다.

RNC(120)는 기지국(110)과 접속되어 무선 접속 절차를 제어하고 매체 접근 제어(medium access control: MAC) 기능을 수행한다.

SGSN(130)은 복수의 RNC(120)와 연결되어 MT(10)의 이동성과 패킷 세션 관리를 담당하며, GGSN(140)과는 PDP Context를 설정하고 터널링을 이용하여 PDU를 전달하며 IP 라우팅 기술을 수행한다. 이러한 SGSN(130)은 MT(10)의 Attach를 통해 Mobility Management context를 설정하고, PDP Context Activation을 통해 라우팅을 위한 PDP context를 생성하여 PMM(Packet Mobility Management) 시그널링 및 SM(Session Management) 시그널링 절차를 수행한다.

GGSN(140)은 패킷 망 또는 인터넷 망과 직접 접속하는 게이트웨이로서, 패킷 서비스를 위해 SGSN(130) 및 외부 망과 라우팅 정보를 유지하며 터널링 및 IP 라우팅 기능을 갖는다. 즉, GGSN(140)은 IP 기반의 핵심 망(300)과 연동하여 패킷 송수신 기능과 모바일 IP의 외부 에이전트(Foreign Agent; FA) 기능을 수행하여 세션 및 이동성 관리 기능을 담당하는 UMTS 패킷 망의 게이트웨이 역할을 수행한다.

BWA 시스템(200)은 기지국(Base Station; BS, 이하 ‘BS’라 함)(210) 및 접 속 라우터(Access Router; AR, 이하 ‘AR’이라 함)(220)를 포함한다.

BS(210)는 MT(10)와 무선 채널을 통하여 데이터를 송수신하며, RF/IF, 기저대역 처리기능을 수행하는 PHY와 이를 위한 MAC이 동작하며, MT(10)와 연동하여 무선 구간의 접근제어 기능 등을 수행한다.

AR(220)은 BS(210)와 핵심 망(300)을 연동하는 역할을 수행하며, MT(10)의 이동성 지원을 위해서 모바일 IP의 FA 기능을 수행한다.

이와 같이 구성된 BWA 시스템(200)은 다수의 BS(210)가 연동되어 AR(220)을 경유하여 핵심 망(300)과 연동된다.

한편, MT(10)는 UMTS 시스템(100)의 단말 기능과 BWA 시스템(200)의 단말 기능을 동시에 수행하는 듀얼 모드의 복합 단말의 형태이며, 자체의 알고리즘에 따라 UMTS 망에서는 UMTS 단말의 기능을 수행하고, BWA 망에서는 BWA 단말 기능을 수행함으로써 통신을 수행한다. 이러한 형태의 복합 단말은 유무선 네트워크가 융합되고, 컨버젼스되는 차세대 네트워크 환경에서는 필수적으로 요구되는 사항이다.

그리고 핵심 망(300)은 기존 3세대 이동통신 시스템에서 기술한 IMS(Internet Multimedia Service) 제공 기능과 인터넷 및 PSTN 망을 연동하는 기능을 수행한다. 또한 핵심 망(300)에는 모바일 IP(Mobile IP)의 HA(310)가 위치하여 사업자망을 구성한다.

HA(310)는 핵심 망(300)에 위치하여 모바일 IP 서비스 기능을 수행하며, CoA(Care of Address)를 획득하고 이 주소를 등록하여 MT(10)가 속해있는 FA 기능을 수행하는 UMTS 시스템(100)의 GGSN(140) 또는 BWA 시스템(200)의 AR(220)에게 터널링하여 데이터를 보내면 GGSN(140) 또는 AR(220)이 다시 MT(10)에게 데이터를 전송하게 된다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 핵심 망(300)에서는 단일의 HA(310)를 사용한다. 이는 동일 사업자망에서 모바일 IP를 이용한 이동성 제공을 위해 사용된다.

다음, IWF(320)는 핵심 망(300)에 위치하여 UMTS 망과 BWA 망과의 접속을 위한 기능을 담당하며, 이종망간의 핸드오버 제어 기능을 수행한다. 그리고 IWF(320)는 이종 시스템간의 핸드오버에 필요한 데이터를 저장하고 있으며, UMTS 시스템(100) 및 BWA 시스템(200)간의 핸드오버 요청을 MT(10)로부터 수신하여 MT(10)가 실제 핸드오버 전에 필요한 사전 절차를 수행하는 제어기 역할을 수행한다.

이러한 기능을 수행하는 IWF(320)에 대해서 도 2를 참고로 하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 IWF의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, IWF(320)는 메시지 수신부(321), 추출부(322), 유효성 검증부(323), 핸드오버 수행제어부(324) 및 데이터베이스(325)를 포함한다.

메시지 수신부(321)는 핸드오버를 요청한 MT(10)가 요청한 인식자를 포함한 메시지 및 핸드오버 될 망으로부터 핸드오버 준비완료 상태를 알리는 메시지를 수신한다.

추출부(322)는 단말의 핸드오버 요청으로부터 핸드오버 될 시스템의 기지국 및 외부 에이전트 기능을 수행하는 노드(즉, UMTS 시스템(100)의 GGSN(140) 또는 BWA 시스템(200)의 AR(220)) 등의 주소와 인식자를 추출한다.

유효성 검증부(323)는 추출된 기지국 및 외부 에이전트 기능을 수행하는 노드의 주소와 인식자에 기초하여 데이터베이스(325)에 저장된 정보를 검색하여 핸드오버를 요청한 메시지의 유효성을 검증한다.

핸드오버 수행제어부(324)는 메시지의 유효성 검증이 성공적으로 수행된 후, 핸드오버가 요구된 망으로 핸드오버 준비 절차를 요구하여 해당 망에서의 핸드오버를 위한 사전 준비가 완료되도록 한다. 그리고 해당 망으로부터 핸드오버 준비완료 상태를 수신하면 해당 정보를 핸드오버를 요청한 MT(10)로 전송한다. 이 때, 핸드오버 수행제어부(324)는 UMTS 시스템 및 BWA 시스템의 셀 형상 정보를 통해 시스템간의 핸드오버 절차를 제어한다.

데이터베이스(325)는 이종 시스템간의 핸드오버에 필요한 데이터를 저장하고 있다. 구체적으로, 데이터베이스(325)에는 UMTS 시스템(100) 관련 정보, BWA 시스템(200) 관련 정보를 저장하고 있다.

UMTS 시스템(100) 관련 정보는 모바일 IP의 FA 기능을 담당하는 GGSN(140)의 주소 및 인식자, GGSN(140) 내 SGSN(130)의 주소 및 인식자, 특정 셀을 담당하는 기지국(110)을 제어하는 RNC(120)의 인식자 및 셀에 할당된 각 셀에 대한 고유의 코드인 PSC(Primary Scrambling Code)를 포함한다.

BWA 시스템(200) 관련 정보는 모바일 IP의 FA 기능을 담당하는 AR(220)의 주소와 인식자 및 특정 셀을 담당하는 BS(210)의 인식자를 포함한다.

즉, 데이터베이스(325)에 저장되어 있는 정보는 표 1과 같다.

즉, IWF(320)는 UMTS 시스템(100)에서 BWA 시스템(200)으로 핸드오버 하는 경우, 핸드오버를 요청한 단말이 BWA 시스템(200)의 AR(220)의 인식자와 BS(210)의 인식자가 포함된 메시지를 수신하여 이 메시지의 유효성을 검증한다. 유효성을 검증이 성공적으로 수행되면, 핸드오버가 요구된 BWA 망의 AR(220)로 핸드오버 준비 절차를 요구하고, BWA 망의 AR(220)과 BS(210)가 핸드오버를 위한 사전 준비가 완료되었음을 시스템간 핸드오버를 요구한 MT(10)로 전송한다.

그리고 IWF(320)는 BWA 시스템(200)에서 UMTS 시스템(100)으로 핸드오버를 하는 경우, 핸드오버를 요청한 단말이 UMTS 시스템(100)의 PSC, RNC(120) 및 SGSN(130) 및 GGSN(140)의 인식자가 포함된 메시지를 수신하여 이 메시지의 유효성을 검증한다. 유효성의 검증이 성공적으로 수행되면, 핸드오버가 요구된 UMTS 망의 SGSN(130)으로 핸드오버 준비 절차를 요구하고, 해당 메시지를 수신한 SGSN(130)은 핸드오벌 될 GGSN(140) 및 RNC(120)로 핸드오버 준비절차를 요구한다. 이런 일련의 절차가 종료되면 IWF(320)는 UMTS 망의 GGSN(140)으로부터 MT(10)의 핸드오버 준비 완료 상태를 수신한 후, 해당 정보를 핸드오버를 요청한 MT(10)로 전송한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이종 시스템간의 핸드오버 장치의 동작 과정을 나타낸 도면이다. 도 3에서는 MT(10)가 UMTS 시스템(100)에서 BWA 시스템(200)으로 핸드오버 한 것으로 도시하였으며, 핸드오버 전의 시스템의 구성 노드는 ‘Serving’으로 표시하였고 핸드오버 될 시스템의 구성 노드는 ‘Target’으로 표시하였다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 듀얼 모드 기능을 가진 MT(10)가 UMTS 시스템(100)으로부터 시스템 정보(System Information)를 주기적으로 수신한다(S302). 이 때, 시스템 정보에는 현재 셀(Cell)에 이웃한 셀의 정보와 이웃한 셀의 RAT(Radio Access Technology) 정보가 포함되어 있다.

MT(10)는 수신한 시스템 정보를 기반으로 UMTS 시스템(100)의 채널 환경과 BWA 시스템(200)의 채널 환경을 비교한 후, VHO(Vertical Handover) 여부를 결정한다(S304). 만약, BWA 시스템(200)의 채널 환경이 기존 UMTS 시스템(100)의 채널 환 경에 비해 우수할 경우 혹은 사용자의 선호도(preference) 정보에 기반하여 BWA 시스템(200)을 위한 동기화 절차를 수행한다.

BWA 시스템(200)을 위한 동기화 절차는 BS(210)에서 주기적으로 전송되는 DCD(Downlink Channel Descriptor), UCD(Uplink Channel Descriptor) 정보를 PHY 계층의 상하향 채널 정보를 할당하고, DL-MAP/UL-MAP 정보를 이용하여 상/하향 스케줄링 정보를 획득한다.

본 발명의 실시 예에서는 기존의 DL-MAP 상의 파라메터로 포함되는 BS(210)의 인식자(BS_id)와 더불어 현재 BS(210)가 연결된 AR(220)의 인식자(AR_id)를 DL-MAP에 포함하여 주기적으로 전송함으로써(S306의 S306-1∼S306-2) 이종 시스템간의 핸드오버를 수행하기 위한 파라메터로 사용된다. DL-MAP/UL-MAP을 통한 스케줄링 정보를 통해 MT(10)는 BS(210)로 레인징(Ranging) 절차(RNG-REQ/RNG-RSP)를 수행하여 전력(Power), 시간(Timing), 주파수(Frequency) 등의 세부 조정절차를 수행한다(S306의 S306-3∼S306-4).

레인징 절차가 수행된 후, MT(10)는 BWA 시스템(200)의 BS(210)로부터 수신한 DL-MAP 메시지에서 BS(210)의 인식자(BS_id)와 AR의 인식자(AR_id)를 추출하고, 추출된 BS(210)의 인식자(BS_id)와 AR의 인식자(AR_id)를 포함한 VHO_INIT_REQ 메시지를 UMTS 시스템(100)의 RNC(120)를 통해 IWF(320)로 전송하며(S308∼S310), 이 메시지는 UMTS 시스템(100)의 RNC(120), SGSN(130) 및 GGSN(140)을 통해 핵심 망(300)에 연동된 IWF(310)로 전송되며, 선택되 RAT와 MT(10)_id, BS(210)_id, AR(210)_id 및 현재 서비스를 위한 Qos(Quality od service)를 포함한다.

VHO_INIT_REQ 메시지를 수신한 IWF(320)는 수신된 메시지에 포함된 AR(220) 및 BS(210) 인식자에 대해 자신이 가지고 있는 데이터베이스(328)에 근거하여 요구된 이종 시스템간의 핸드오버의 유효성을 검증한다(S312).

그리고 IWF(320)는 VHO_PRE_NOTIFICATION 메시지를 BS(210)로 전달하여 MT(10)가 이종 시스템간의 핸드오버를 요구함을 지시한다(S314). VHO_PRE_NOTIFICATION 메시지는 VHO_INIT_REQ 메시지에 포함된 MT(10)_id 및 QoS 파라메터를 포함하고 있으며 이 정보는 향후 BWA 시스템(200)의 세션 설정 절차를 위해서 사용된다.

VHO_PRE_NOTIFICATION 메시지를 수신한 BS(210)는 수신한 QoS 정보에 기반하여 해당 서비스 제공의 가능 여부를 판단한 후, VHO_PRE_NOTIFICATION_RSP 메시지를 IWF(320)로 전송한다(S316). 이 때, VHO_PRE_NOTIFICATION_RSP 메시지에는 VHO_PRE_NOTIFICATION 메시지에서 수신된 파라메터 및 핸드오버 수락여부정보가 포함되어 있다.

VHO_PRE_NOTIFICATION 절차를 수행한 IWF(320)는 요청된 AR(220)의 인식자를 이용하여 BWA 시스템(200)의 해당 AR(220)로 VHO_READY_REQ 메시지를 전송한다(S318). 이 때, VHO_READY_REQ 메시지에는 MT(10)가 핸드오버 할 BS(210)의 인식자가 포함되어 있으며, 이 파라메터는 모바일 IP를 위한 CoA(Care of Address)를 생성한 후 전송될 BS(210)의 IP 주소이다.

VHO_READY_REQ 메시지를 수신한 BWA 시스템의 AR(220)은 해당 MT(10)를 위한 CoA를 생성하고(S320), 생성된 CoA를 포함한 VHO_PROVISION_REQ 메시지를 BS(210) 로 전송한다(S322). VHO_PROVISION_REQ 메시지에는 모바일 IP의 외부 에이전트에서 생성된 CoA 또는 망 프리픽스(Network Prefix)가 포함되어 있다.

VHO_PROVISION_REQ 메시지를 수신한 BS(220)는 수신한 MT(10)의 id와 CoA를 저장한 후 VHO_PROVISION_RSP 메시지를 AR(220)에게 전송한다(S324).

VHO_PROVISION_RSP 메시지를 수신한 AR(220)은 이종 시스템간의 이동을 통해 등록될 MT(10)의 CoA 할당이 완료되었음을 알 수 있으므로, VHO_READY_REQ 메시지의 응답으로 VHO_READY_RSP 메시지를 IWF(320)로 전송한다(S326).

VHO_READY_RSP 메시지를 수신한 IWF(320)는 이종 시스템간의 핸드오버를 요청한 MT(10)에게 핸드오버 절차에 필요한 사전 절차가 완료되었음을 알리기 위해서 VHO_INIT_REQ 메시지의 응답으로 VHO_INIT_RSP 메시지를 시스템간 핸드오버를 수행할 MT(10)에게 전송한다(S328∼S330). VHO_INIT_RSP 메시지 역시 상술한 바와 같이 현재 MT(10)가 서비스 받고 있는 GGSN(140), SGSN(130) 및 RNC(120)를 통해서 전송된다. 이 때, VHO_INIT_RSP 메시지를 수신한 RNC(120)는 현재 서비스를 종료하고, 이동할 MT(10)를 위해 전송되는 PDU들을 버퍼링한다(S332). 이 버퍼링되는 패킷들은 향후 이종 시스템간의 핸드오버 절차가 완료될 경우, 핸드오버 될 BS(210)로 포워딩된다.

VHO_INIT_RSP 메시지를 수신한 MT(10)는 이종 시스템간의 핸드오버를 위한 사전 절차가 완료되었음을 인지하므로, BWA 시스템(200)의 BS(210)로 등록 절차를 수행한다(S334).

BWA 시스템(200)의 초기화 및 등록 절차는 물리 채널의 동기화 절차 및 레인 징 절차 및 등록 절차를 포함하고 있으나, 본 발명에서는 물리 채널의 동기화 및 레인징 절차는 UMTS 망에서 요청한 사전 절차에 의해서 수행되므로, 상술한 절차를 제외한 등록 절차만을 수행하면 된다.

MT(10)의 등록 절차는 BWA 시스템(200)의 MAC에서 제공하는 REG_REQ/REG_RSP 메시지를 이용하며, BS(210)로부터 전송되는 REG_RSP 메시지에는 사전 절차에 의해서 할당받은 CoA가 포함되어 있다(S334-1∼S334-2).

BWA 시스템(200)의 MAC 수준의 등록 절차를 수행한 후, 할당받은 CoA를 이용하여 모바일 IP 등록 절차를 수행한다(S336). 이러한 모바일 IP 등록 절차는 우선, MT(10)가 모바일 IP(Mobile IP)를 위한 등록 요청(Registration Request) 메시지를 FA가 존재하는 AR(220)로 전송하고(S336-1)), 이 메시지는 다시 HA(310)로 전송된다(S336-2). 모바일 IP 등록 메시지를 수신한 HA(310)는 등록 절차를 수행한 후, 등록 요청 메시지에 대한 응답(Registration Reply) 메시지를 AR(210)을 통해 MT(10)로 전송한다(S336-3∼S336-4).

모바일 IP 등록 절차가 수행된 후, MT(10)는 기존 서비스 제공을 위한 QoS에 근거하여 핸드오버 할 BS(210)로 DSA_REQ 메시지를 전송하여 DSA 설정을 요청하고 그에 따른 응답으로 DSA_RSP 메시지를 수신함으로써 세션 설정 절차를 수행한다(S338의 S336-1∼S336-2). BWA 시스템에서의 세션 설정 절차는 동적 서비스 절차(Dynamic Service Procedure)를 이용한다.

그리고 MT(10)에서 서비스를 위한 세션의 설정 절차를 종료한 후, BS(210)는 VHO_COMPLETE 메시지를 IWF(320)로 전송하며(S340), 해당 메시지를 수신한 BS(210) 는 핸드오버 시그널링 절차의 종료를 인지하고 기존 서비스를 제공하는 UMTS 시스템(100)의 RNC(120)에게 VHO_FORWARD_PDU_REQ 메시지를 전송한다(S342).

VHO_FORWARD_PDU_REQ 메시지를 수신한 RNC(120)는 BWA 시스템(200)으로 핸드오버를 수행한 MT(10)를 위해 버퍼링되었던 패킷을 BS(210)로 전송한다(S344). 이 때, RNC(120)는 VHO_FINIT_RSP 메시지에 포함된 MT(10)의 CoA를 통해서 BS(210)가 속한 AR(220)로 해당 패킷들을 전송하고, 상술한 버퍼링된 패킷을 수신한 AR(220)은 핸드오버를 수행한 MT(10)가 속한 BS(210)로 해당 패킷들을 전송한다(S346).

그리고 AR(220)로부터 버퍼링된 패킷을 수신한 BS(220)는 상술한 동적 서비스 제어 절차를 통해서 생성된 세션을 통해서 생성된 패킷들을 MT(10)로 전송한다(S348).

버퍼링된 패킷을 모두 전송한 RNC(120)는 VHO_FORWARD_PDU_RSP 메시지를 IWF(320)로 전송하고(S350) GTP(GPRS tunneling protocol)을 해제한다(S354). 그리고 VHO_FORWARD_PDU_RSP 메시지를 수신한 IWF(320)는 이종 시스템간의 핸드오버 절차가 완료되었음을 인지한다. 해당 메시지를 수신한 IWF(320)는 BS(210)에게 VHO_FORWARD_PDU_COMPLETE 메시지를 전송함으로써(S352) 전체적인 이종 시스템간의 핸드오버의 종료를 지시한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이종 시스템간의 핸드오버 장치의 동작 과정을 나타낸 도면이다. 도 4에서는 MT(10)가 BWA 시스템(200)에서 UMTS 시스템(100)으로 핸드오버 한 것으로 도시하였으며, 핸드오버 전의 시스템의 구성 노드는 ‘Serving’으로 표시하였고 핸드오버 될 시스템의 구성 노드는 ‘Target’으로 표시하였다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 듀얼 모드 기능을 가진 MT(10)가 BWA 시스템(200)의 BS(210)로부터 MOB-NBR_AVD 메시지를 수신한다(S402). MOB-NBR_AVD 메시지에는 인접 셀 정보로서, UMTS 시스템(100) 셀의 주파수 정보, PSC 및 RAT 정보가 포함되어 있다.

MT(10)가 VHO를 위한 인접 셀 탐색의 상황이 발생하면 BS(210)로부터 수신한 인접 셀 정보로부터 UMTS 시스템(100) 셀의 CPICH(Common Piliot Channel)을 탐색하여 수신한다(S404∼S408). 이 채널로부터 얻은 PSC와 MT(10)의 id 및 해당 RAT(UMTS 시스템(100))를 포함한 VHO_INIT_REQ 메시지를 IWF(320)로 전송한다(S410). 이 때, VHO_INIT_REQ 메시지는 BWA 시스템(200)의 BS(210)에서 QoS 정보가 더 포함되어 IWF(320)로 전송된다(S412).

VHO_INIT_REQ 메시지를 수신한 IWF(320)는 수신된 메시지에 포함된 PSC를 이용하여 RNC(120), SGSN(130) 및 GGSN(140)의 인식자를 자신이 가지고 있는 데이터베이스(325)에 근거하여 요구된 이종 시스템간의 핸드오버의 유효성을 검증한다(S414).

그리고 검증된 핸드오버 요청일 경우, SGSN(130) 및 GGSN(140)의 인식자를 이용하여 UMTS 시스템(100)의 해당 SGSN(130)으로 Forward Relocation Request 메시지를 전송한다(S416). 이 때, Forward Relocation Request 메시지에는 MT(10)가 핸드오버 할 RNC의 id, SGSN(130)의 id, GGSN(140)의 id 및 QoS 정보가 포함되어 있다.

Forward Relocation Request 메시지를 수신한 UMTS 시스템(100)의 SGSN(130)은 GGSN(140)으로 Create PDP Context Request 메시지를 전송한다(S418). 이 메시지에는 QoS 정보와 해당 SGSN의 id가 포함되어 있다.

Create PDP Context Request 메시지를 수신한 GGSN(140)은 BWA 망으로부터 MT(10)가 핸드오버 할 것을 예상하고 CoA와 PDP Context를 를 생성하고(S420) CoA를 Create PDP Context Response 메시지에 포함하여 SGSN(130)으로 전송한다(S422).

Create PDP Context Response 메시지를 수신한 SGSN(130)은 PDP Context를 생성하고 Forward Relocation Request 메시지의 응답인 Forward Relocation Response 메시지를 IWF(320)로 전송한다(S424).

Forward Relocation Response 메시지를 수신한 IWF(320)는 VHO_INIT_REQ 메시지의 응답인 VHO_INIT_RSP 메시지를 BS(210)를 통해 MT(10)로 전송하고(S426∼S428), 하향링크로 수신되는 패킷을 버퍼에 저장한다(S430). 이 때, SGSN(130)은 MT(10)에 새로이 할당된 CoA를 GGSN(140)으로부터 수신하여 저장한다. 여기서, VHO_INIT_RSP 메시지에는 MT(10)의 id, 선택된 RAT(UMTS 시스템) 및 PSC 파라메터가 포함되어 있다.

한편, VHO_INIT_RSP 메시지를 수신한 MT(10)는 UMTS 시스템(100)으로의 무선 접속을 시도한다(S432의 S432-1∼S432-7). 이것은 기존의 3GPP에서의 무선접속 절차와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다. 단지, 기존의 3GPP에서의 무선접속 절차와 차이점은 SGSN(130)의 입장에서 볼 때 위에서 PDP Context를 생성했으므로, Create PDP Context 절차가 생략된다는 점이다. 따라서, RAB 설정 과정에서 필요하다면 Update PDP Context 절차를 수행하면 된다(S434).

MT(10)가 Activate PDP Context 절차를 통해서 CoA를 할당받으면(S436), 모바일 IP 절차를 통해서 IP 등록 절차를 수행한다(S438∼S4S444). 이것은 GGSN(140)과 HA(310)를 통해서 수행되며, 도 3에서와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

한편, 모바일 IP 등록 절차를 수행한 후, MT(10)는 필요하다면 Modification PDP Context 절차를 수행한다(S446).

위의 절차가 모두 수행되면, MT(10)는 VHO_COMPLETE 메시지를 IWF(320)로 전송한다(S448). VHO_COMPLETE 메시지는 이종 시스템간 핸드오버가 완료되었음을 IWF(320)에게 알리는 메시지이다. VHO_COMPLETE 메시지를 수신한 IWF(320)는 VHO_FORWARD_PDU_REQ 메시지를 BS(210)로 전송한다(S450). VHO_FORWARD_PDU_REQ 메시지에는 GGSN(140)의 id 및 MT(10)의 id가 포함되어 있다.

VHO_FORWARD_PDU_REQ 메시지를 수신한 BS(210)는 버퍼에 저장된 패킷을 AR(220)을 통해 GGSN(140)으로 전송한다(S452∼S454). 이 때, BS(210)는 앞에서 저장한 CoA를 이용하여 IP 패킷을 재구성한다. 그리고 GGSN(140)에서는 이 패킷을 SGSN(130)을 거쳐 이미 설정된 GTP 터널을 통하여 RNC(120)로 전송한다(S456∼S458).

이러한 절차를 통해 패킷의 전송이 완료되면, BS(210)는 VHO_FORWARD_PDU_RSP 메시지를 IWF(320)로 전송하고(S460) 이를 수신한 IWF(320)는 VHO_FORWARD_PDU_COMPLETE 메시지를 GGSN(140)으로 전송한다(S462). 그리고 BS(210)는 기존에 설정되었던 하향링크를 해제한다(S464).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

본 발명에 의하면, 3세대 이동통신 시스템으로 대두된 UMTS 시스템과 현재 표준화 작업이 진행중인 BWA 시스템간의 핸드오버 방법을 제안함으로써 UMTS 시스템과 BWA 시스템간의 유연한 서비스를 제공할 수 있으며, 이를 통해서 사업자의 측면에서 보다 고부가가치를 가지는 비즈니스 모델의 도출이 가능해지는 효과가 있다.

Claims

이종의 통신 방식으로 이동 서비스를 제공하는 이종 시스템이 IP 네트워크를 구성하여 연동되는 핵심 네트워크에 접속되어 상기 이종 시스템에 접속 가능한 단말에게 수직 핸드오버(Vertical Handover)를 제공하는 장치에 있어서,

상기 이종 시스템에 대한 관련 셀 정보를 저장하고 있는 데이터베이스;

상기 단말의 핸드오버 요청으로부터 핸드오버 될 시스템의 구성노드의 주소 및 인식자를 추출하는 추출부;

상기 추출된 주소 및 인식자에 기초하여 상기 데이터베이스에 저장된 정보를 검색하여 상기 단말의 핸드오버 요청에 대한 유효성을 검증하는 검증부; 및

상기 검증된 핸드오버 요청에 대해 상기 단말이 실제 핸드오버 되기 전에 필요한 사전 준비 절차를 수행하며, 상기 시스템에 대한 셀 정보에 기초하여 핸드오버 절차를 제어하는 핸드오버 수행제어부

를 포함하는 이종 시스템간의 핸드오버 장치.
제1항에 있어서,

상기 이종 시스템 중 하나는 UMTS(Universal Mobile Tele-communication System) 시스템이고, 다른 하나는 BWA(Broadband Wireless Access) 시스템인 이종 시스템간의 핸드오버 장치.
제2항에 있어서,

상기 핵심 네트워크에서는, 상기 단말에 대한 모바일 IP 이동성을 제공하는 단일의 홈 에이전트를 사용하는 이종 시스템간의 핸드오버 장치.
제3항에 있어서,

상기 홈 에이전트는, 상기 단말로부터 모바일 IP 요청 시 전송되는 CoA 정보에 기초하여 상기 단말에 대한 모바일 IP 등록을 수행하는 이종 시스템간의 핸드오버 장치.
제2항에 있어서,

상기 UMTS 시스템은,

PHY/MAC 기능을 수행하여 상기 단말과 무선 채널을 통하여 데이터를 송수신하는 기지국;

상기 기지국과 접속되어 무선 접속 제어 기능을 수행하는 기지국 제어 장치;

상기 기지국 제어 장치와 연결되어 상기 단말의 이동성과 패킷 세션 관리를 담당하며, PDP Context를 설정하고 터널링을 이용하여 PDU(Protocol Data Supporting Node)를 전달하며 IP 라우팅 기술을 수행하는 패킷 교환 장치; 및

패킷 서비스를 위해 상기 패킷 교환 장치 및 외부 망과 라우팅 정보를 유지하고, 터널링 및 IP 라우팅 기능을 가지며 모바일 IP의 외부 에이전트(Foreign Agent; FA) 기능을 수행하여 상기 단말의 세션 및 이동성 관리 기능을 수행하는 패 킷 망 연동 장치

를 포함하는 이종 시스템간의 핸드오버 장치.
제2항에 있어서,

상기 BWA 시스템은,

PHY/MAC 기능을 수행하여 상기 단말과 무선 채널을 통하여 데이터를 송수신하는 기지국; 및

모바일 IP의 외부 에이전트 기능을 수행하여 상기 단말의 이동성을 지원하는 접속 라우터

를 포함하는 이종 시스템간의 핸드오버 장치.
제3항에 있어서,

상기 이종 시스템에 대한 관련 셀 정보는,

각 시스템의 구성 노드의 주소와 인식자 정보 및 각 셀에 할당된 프라이머리 스크램블링 코드(Primary scrambling code) 정보를 포함하는 이종 시스템간의 핸드오버 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 단말은, 이종 시스템의 각 시스템에서 단말 기능을 수행할 수 있는 듀얼 모드의 복합 단말인 이종 시스템간의 핸드오버 장치.
이종의 통신 방식으로 이동 서비스를 제공하는 이종 시스템이 IP 네트워크를 구성하여 연동되는 핵심 네트워크에 접속되어 상기 이종 시스템에 접속 가능한 단말에게 수직 핸드오버(Vertical Handover)를 제공하는 방법에 있어서,

a) 상기 단말로부터 핸드오버 요청을 수신하여 상기 핸드오버 할 시스템에 대한 해당 구성노드의 주소 및 인식자를 추출하는 단계;

b) 상기 추출된 해당 구성노드의 주소 및 인식자에 기초하여 상기 핸드오버 요청에 대한 유효성을 검증하는 단계;

c) 유효성 검증 성공 시에, 상기 단말이 핸드오버 할 시스템과 핸드오버를 위한 사전 준비 절차를 수행하는 단계; 및

d) 상기 핸드오버 사전 준비 절차가 완료된 후, 핸드오버 할 시스템 및 현재 통신 중인 시스템과 핸드오버 절차를 수행하는 단계

를 포함하는 이종 시스템간의 핸드오버 방법.
제9항에 있어서,

상기 이종 시스템 중 하나는 UMTS(Universal Mobile Tele-communication System) 시스템이고, 상기 다른 하나는 BWA(Broadband Wireless Access) 시스템인 이종 시스템간의 핸드오버 방법.
제9항에 있어서,

상기 b)단계에서 상기 단말이 핸드오버 할 시스템의 구성노드의 주소 및 인식자 정보를 저장하고 있는 데이터베이스를 검색하여 상기 유효성을 검증하는 이종 시스템간의 핸드오버 방법.
제11항에 있어서,

상기 c)단계는,

c-1) 상기 단말의 핸드오버를 상기 핸드오버 할 시스템의 기지국에 알려 상기 단말에 대한 해당 서비스의 제공 여부를 판단하는 단계;

c-2) 상기 핸드오버 할 시스템에서 외부 에이전트 기능을 수행하는 해당 구성노드로 상기 핸드오버 할 시스템의 기지국 인식자를 포함하여 핸드오버 준비 절차를 요청하는 단계; 및

c-3) 상기 핸드오버 할 시스템에서 외부 에이전트 기능을 수행하는 상기 해당 구성노드로부터 핸드오버 준비 절차의 완료 상태를 수신하는 단계

를 포함하는 이종 시스템간의 핸드오버 방법.
제12항에 있어서,

상기 c-1)단계에서, 상기 기지국으로부터 수신한 상기 단말의 QoS(Quality of Service) 정보에 기초하여 상기 단말에 대한 해당 서비스 제공 여부를 판단하는 이종 시스템간의 핸드오버 방법.
제12항에 있어서,

상기 c-2) 단계에서,

상기 핸드오버 할 시스템에서 외부 에이전트 기능을 수행하는 상기 구성노드는 상기 단말에 대한 CoA(Care of Address)를 할당하고, 상기 핸드오버 할 시스템의 기지국은 상기 할당된 CoA 정보를 저장하고 있는 이종 시스템간의 핸드오버 방법.
제14항에 있어서,

상기 a)단계 이전에, 상기 물리 채널의 동기화 절차 및 레인징 절차가 수행되어 상기 d)단계에서 상기 등록 절차만 수행되는 이종 시스템간의 핸드오버 방법.
제15항에 있어서,

상기 CoA 정보에 기초하여 상기 단말과 상기 홈 에이전트간의 모바일 IP에 대한 등록 절차가 수행되는 이종 시스템간의 핸드오버 방법.