KR100659196B1 - 비동기식 utran과 동기식 cn 간 핸드오프를 위한 계층 3 프로토콜을 처리하는 제어국 - Google Patents

비동기식 utran과 동기식 cn 간 핸드오프를 위한 계층 3 프로토콜을 처리하는 제어국 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템(특히, IMT-2000시스템)에서 비동기식과 동기식간 시스템의 핸드오프(Handoff)를 위한 계층-3(Layer-3) 프로토콜(Protocol)을 처리하는 제어국에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 비동기식 UTRAN내 제어국을, 동기식 프로토콜을 처리하는 동기식 프로토콜 처리부와; 동기식 프로토콜 처리부와 연결되며 하위 계층내 각각의 서포팅 엔티티부에서 제공하는 파라미터를 사용하여 무선 액세스 네트워크 응용부와 동기식 시스템간 메시지 및 파라미터를 매핑 또는 생성해주는 매핑 엔티티부와; 무선 액세스 네트워크 응용부와 상기 매핑 엔티티부에 연결되어 무선 자원을 컨트롤하는 무선 자원 제어부와; 매핑 엔티티부의 하위에 위치하고 상기 무선 자원 제어부와 연결되며 무선 링크를 제어하는 무선 링크 제어부와; 무선 링크 제어부와 연결되며 최하위 계층인 물리 계층부와의 매체 접근을 제어하는 매체 접근 제어부로 구성함으로써, 동기식 CN에서 제공하는 서비스를 비동기식 가입자가 사용할 수 있다.
UTRAN, 이동통신시스템, IMT-2000, RRC, RLC, MAC

Description

비동기식 UTRAN과 동기식 CN 간 핸드오프를 위한 계층 3 프로토콜을 처리하는 제어국{A control center for processing a layer-3 protocol to enable handoff between nonsynchronous UTRAN and synchronous CN}
도 1은 종래 동기식 이동통신 시스템간 하드 핸드오프 절차를 보인 도면이고,
도 2는 종래 비동기식 이동통신 시스템간 하드 핸드오프 절차를 보인 도면이고,
도 3은 본 발명에 의한 비동기식 UTRAN과 동기식 CN간 핸드오프를 위한 계층3 프로토콜 처리장치의 구성도이고,
도 4는 도 3에 의한 계층3 프로토콜 처리장치를 실제 비동기식 이동통신 시스템에 적용한 상태를 보인 도면이고,
도 5는 도 3에서 동기식 및 비동기식 이동통신 시스템간 연동을 위한 서포팅 엔티티부의 상세 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 동기식 프로토콜 처리부
20 : 매핑 엔티티부
30 : 무선 액세스 네트워크 응용부
40 : 무선 자원 제어부
50 : 무선 링크 제어부
60 : 매체 접근 제어부
본 발명은 이동통신 시스템(특히, IMT-2000시스템)에서 비동기식과 동기식간 시스템의 핸드오프(Handoff)를 위한 계층-3(Layer-3) 프로토콜(Protocol)을 처리하는 제어국에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 시스템은 동기식 이동통신 시스템과 비동기식 이동통신 시스템으로 대별되며, 그 중 동기식 이동통신 시스템은 IS 규격(IS-95, IS-41, IS-634)에 따라 데이터를 인터페이스하며, 비동기식 이동통신 시스템은 UTRA(UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access) 규격으로 데이터를 인터페이스 한다.
도 1은 종래 동기식 시스템간의 하드 핸드오프 절차를 보인 도면으로서, 동기식 이동통신 시스템에서 핸드오프를 수행하기 위해서는 IS-634에 정의된 절차를 따른다.
여기서, 참조부호 1은 이동국(MS), 2는 소스 기지국(Source BS), 3은 이동통 신 교환기(MSC), 4는 목표 기지국(Target BS)을 각각 나타낸다.
먼저, 이동국(1)이 망 경계를 통과하면 소스 기지국(2)에 수신되는 이동국(1)의 신호 세기가 특정 값(미리 설정된 임계치) 이하가 되며, 이 경우 소스 기지국(2)은 이동통신 교환기(3)로 핸드오프 요구 메시지(Handoff Required)를 전송한다. 상기 핸드오프 요구 메시지를 전달받은 이동통신 교환기(3)는 목표 기지국(4)으로 핸드오프 요청 메시지(Handoff Request)를 보내 하드 핸드오프를 요청한다. 하드 핸드오프를 요청 받은 상기 목표 기지국(4)은 무선 자원을 결정하고 상기 하드 핸드오프를 요청한 이동통신 교환기(3)로 핸드오프 요청 인지 메시지(Handoff Request Ack.)를 전송하며, 이동통신 교환기(3)는 상기 소스 기지국(2)으로 핸드오프 명령 메시지(Handoff Command)를 전송한다. 핸드오프 명령 메시지를 전송 받은 소스 기지국(2)은 이동국(1)으로 핸드오프 디렉션(Handoff Direction) 메시지를 전송하며, 이동통신 교환기(3)로는 핸드오프 완료 메시지(Handoff Commenced)를 전송한다. 핸드오프 완료 메시지를 전송 받은 이동통신 교환기(3)는 목표 기지국(4)으로 핸드오프 완료 메시지(Handoff Complete)를 전송하게 되고, 동시에 소스 기지국(2)으로 무선 연결을 해제하기 위한 클리어 명령 메시지(Clear Commend)를 전송한다. 상기 클리어 명령 메시지를 전송 받은 소스 기지국은 무선 자원을 해제하며, 그 후 상기 이동통신 교환기(3)로 자원 해제 메시지(Clear Complete)를 전송함으로써, 하드 핸드오프를 종료하게 된다.
도 2는 종래 비동기식 시스템에서의 하드 핸드오프 절차를 보인 도면으로서, 하드 핸드오프 절차는 GSM 08.08(Ver5.9.9)에서 제시된 절차를 따른다.
여기서, 참조부호 5는 이동국(MS), 6은 소스 기지국(Source BS), 7은 이동통신 교환기(MSC), 8은 목표 기지국(Target BS)을 각각 나타낸다.
먼저, 이동국(5)이 망 경계를 통과하면 소스 기지국(6)에 수신되는 이동국(5)의 신호 세기가 특정 값(미리 설정된 임계치) 이하가 되며, 이 경우 소스 기지국(6)은 이동통신 교환기(7)로 핸드오프 요구 메시지(Handoff Required)를 전송한다. 상기 핸드오프 요구 메시지를 전달받은 이동통신 교환기(6)는 목표 기지국(8)으로 핸드오프 요청 메시지(Handoff Request)를 보내 하드 핸드오프를 요청한다. 하드 핸드오프를 요청 받은 상기 목표 기지국(8)은 무선 자원을 결정하고 상기 하드 핸드오프를 요청한 이동통신 교환기(7)로 핸드오프 요청 인지 메시지(Handoff Request Ack.)를 전송하며, 이동통신 교환기(7)는 상기 소스 기지국(8)으로 핸드오프 명령 메시지(Handoff Command)를 전송한다. 핸드오프 명령 메시지를 전송 받은 소스 기지국(6)은 이동국(5)으로 핸드오프 디렉션(Handoff Direction) 메시지를 전송하며, 이동통신 교환기(7)로는 핸드오프 완료 메시지(Handoff Commenced)를 전송한다. 그리고 목표 기지국(8)은 상기 이동통신 교환기(7)로 핸드오프 완료 메시지(Handoff Complete)를 전송하게 되고, 이를 전달받은 이동통신 교환기(7)는 상기 소스 기지국(6)으로 무선 연결을 해제하기 위한 클리어 명령 메시지(Clear Commend)를 전송한다. 상기 클리어 명령 메시지를 전송 받은 소스 기지국은 무선 자원을 해제하며, 그 후 상기 이동통신 교환기(7)로 자원 해제 메시지(Clear Complete)를 전송함으로써, 하드 핸드오프를 종료하게 된다.
이러한 동기식 및 비동기식 시스템에 있어서 동기식 시스템간 또는 비동기식 시스템간의 하드 핸드오프에는 별반 문제가 없으나, 비동기식 UTRAN이 동기식 시스템으로 하드 핸드오프를 수행하기 위해서는 IS-41망에서 사용되는 메시지와 파라미터를 매핑 또는 생성하기 위한 별도의 하드웨어 및 소프트웨어가 필요하다.
따라서 본 발명은 상기와 같이 비동기식 시스템에서 동기식 시스템으로 하드 핸드오프가 원활히 수행될 수 있도록 제안된 것으로서,
본 발명의 목적은, 이동통신 시스템(특히, IMT-2000시스템)에서 비동기식과 동기식간 시스템의 핸드오프(Handoff)를 위한 계층-3(Layer-3) 프로토콜(Protocol)을 처리하는 제어국을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
이동국과 기지국 및 제어국으로 이루어진 UTRAN과, 비동기식 교환국으로 이루어진 비동기식 이동통신 시스템에 있어서,
상기 제어국을,
동기식 프로토콜을 처리하는 동기식 프로토콜 처리부와;
상기 동기식 프로토콜 처리부와 연결되며 하위 계층내 각각의 서포팅 엔티티부에서 제공하는 파라미터를 사용하여 무선 액세스 네트워크 응용부와 동기식 시스템간 메시지 및 파라미터를 매핑 또는 생성해주는 매핑 엔티티부와;
상기 무선 액세스 네트워크 응용부와 상기 매핑 엔티티부에 연결되어 무선 자원을 컨트롤하는 무선 자원 제어부와;
상기 매핑 엔티티부의 하위에 위치하고 상기 무선 자원 제어부와 연결되며 무선 링크를 제어하는 무선 링크 제어부와;
상기 무선 링크 제어부와 연결되며 최하위 계층인 물리 계층과의 매체 접근을 제어하는 매체 접근 제어부로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기에서 제어국은, 상기 무선 자원 제어부와 연결되며 기지국내 무선 네트워크 서브시스템 응용부와 데이터를 인터페이스 하는 무선 네트워크 서브시스템 응용부를 더 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도면 도 3은 본 발명에 의한 비동기식 UTRAN과 동기식 CN간 핸드오프를 위한 계층3 프로토콜 처리장치의 구성도이다.
여기서, 참조부호 10은 동기식 프로토콜을 처리하는 동기식 프로토콜 처리부이고, 20은 상기 동기식 프로토콜 처리부(10)와 연결되며 하위 계층내 각각의 서포팅 엔티티부에서 제공하는 파라미터를 사용하여 무선 액세스 네트워크 응용부(30)(RANAP : Radio Access Network Application Part)와 동기식 시스템간 메시지 및 파라미터를 매핑 또는 생성해주는 매핑 엔티티부이고, 참조부호 40은 상기 매핑 엔티티부(20)와 상기 무선 액세스 네트워크 응용부(30)와 연결되어 무선 자원을 컨트롤하는 무선 자원 제어부(RRC : Radio Resource Controller)이다.
또한, 참조부호 50은 상기 매핑 엔티티부(20)와 연결되며 무선 링크를 제어하는 무선 링크 제어부(RLC : Radio Link Controller)이고, 60은 상기 매핑 엔티티부(20)와 상기 무선 자원 제어부(40)와 연결되어 최하위 계층인 물리 계층과의 매체 접근을 제어하는 매체 접근 제어부(MAC : Medium Access Controller)이다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 비동기식 시스템에서의 제어국은, 동기식 프로토콜 처리부(10)에서 동기식 시스템과 비동기식 시스템간의 데이터를 인터페이스 한다.
그리고 매핑 엔티티부(20)는 상기 동기식 프로토콜 처리부(10)에서 동기식 시스템과의 연결시 하위 계층인 무선 자원 제어부(40)내 서포팅 엔티티부(41), 무선 링크 제어부(50)내 서포팅 엔티티부(51), 매체 접근 제어부(60)내 서포팅 엔티티부(61)에서 각각 제공해주는 파라미터를 이용하여 무선 액세스 네트워크 응용부(30)와 동기식 시스템간 메시지 및 파라미터를 매핑 또는 생성해준다.
여기서, 매핑 엔티티부(20)에서 수행하는 기능을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
시스템 및 셀 식별자 리스트 파라미터를 매핑 해주고, 셀 구성 파라미터를 매핑 해주는 셀 파라미터 매핑 기능이 있으며, 또한 이동국 식별 파라미터 매핑, 기존 파라미터 매핑, 서비스 옵션 및 구성 파라미터 매핑, 셀 파라미터 매핑 등을 위한 이동국 파라미터 매핑 기능이 있다.
그리고 핸드오프 파라미터 매핑, 무선 채널 파라미터 매핑, 전력 제어 파라미터 매핑 등을 위한 채널 파라미터 매핑 기능이 있으며, 상태 안내 파라미터 매핑 을 위한 사이퍼링 파라미터 매핑 기능이 있다.
다음으로, 무선 자원 제어부(40)는 상기 매핑 엔티티부(20)에서 RANAP와 IS-634간 메시지 및 파라미터의 매핑 및 생성이 가능하도록 서포팅 엔티티부(41)에서 파라미터를 제공해주고, 아울러 무선 액세스 네트워크 응용부(30)와 연결되어 무선 자원을 제어하는 기능을 수행한다.
그리고, 상기 무선 자원 제어부(40)의 하위 계층인 무선 링크 제어부(50)는 상기 매핑 엔티티부(20)에서 RANAP와 IS-634간 메시지 및 파라미터의 매핑 및 생성이 가능하도록 서포팅 엔티티부(51)에서 파라미터를 제공해주고, 아울러 무선 자원 제어부(40)와 연결되어 무선 링크를 제어하는 기능을 수행한다.
다음으로, 매체 접근 제어부(60)는 상기 무선 링크 제어부(50)와 동일한 계층으로서, 상기 무선 자원 제어부(40)와 연결되어 최하위 계층인 물리 계층과의 매체 접근을 제어해주고, 아울러 상기 매핑 엔티티부(20)에서 RANAP와 IS-634간 메시지 및 파라미터의 매핑 및 생성이 가능하도록 서포팅 엔티티부(61)에서 파라미터를 제공해주는 역할을 한다.
도 4는 상기와 같이 프로토콜 구조로 이루어지는 제어국을 실제 비동기식 시스템에 구현한 예를 보인 것이다.
여기서, 참조부호 100은 이동국, 200은 기지국(BS), 300은 제어국(RAN)을 각각 나타낸다.
이동국(100)(사용자 장비 : UE)은, 상위 계층으로 무선 자원 제어부(101), 하위 계층으로 무선 링크 제어부(102), 매체 접근 제어부(103)를 구비하며, 최하위 계층으로 물리 계층부(103)가 구비되어, 기지국과 무선으로 데이터를 인터페이스 한다.
기지국(200)은 최상위 계층으로 제어국(300)과 무선 망 응용을 위하여 무선 망 서브시스템 응용부(201 : RNSAP)를 구비하며, 그 하위 계층으로 무선 링크 제어부(202), 매체 접근 제어부(203)를 구비하며, 최하위 계층으로 물리 계층부(204)를 구비하고, 이동국(100)하고는 무선으로 데이터를 인터페이스하며, 제어국(300)과는 유선으로 데이터를 인터페이스 한다.
다음으로, 제어국(300)은, 주지한 바와 같이 동기식 프로토콜을 처리하는 동기식 프로토콜 처리부(301), 상기 동기식 프로토콜 처리부(301)와 연결되며 하위 계층내 각각의 서포팅 엔티티부에서 제공하는 파라미터를 사용하여 무선 액세스 네트워크 응용부(303)(RANAP : Radio Access Network Application Part)와 동기식 시스템간 메시지 및 파라미터를 매핑 또는 생성해주는 매핑 엔티티부(302), 상기 매핑 엔티티부(302)와 상기 무선 액세스 네트워크 응용부(303)와 연결되어 무선 자원을 컨트롤하는 무선 자원 제어부(304)(RRC : Radio Resource Controller), 상기 매핑 엔티티부(302)와 연결되며 무선 링크를 제어하는 무선 링크 제어부(RLC : Radio Link Controller)(305), 상기 매핑 엔티티부(302)와 상기 무선 자원 제어부(304)와 연결되어 최하위 계층인 물리 계층과의 매체 접근을 제어하는 매체 접근 제어부(MAC : Medium Access Controller)(306), 물리 계층부(307) 및 트랜스포트 계층부(308)를 구비한다.
그 중 매핑 엔티티부(302)는 주지한 바와 같이 각각의 서포팅 엔티티부(305a,306a,307a)에서 얻어지는 파라미터 정보를 이용하여 RANAP와 IS-634간 메시지 및 파라미터의 매핑 및 생성이 가능하도록 하는 기능을 수행한다.
첨부한 도면 도 5는, 비동기식 UTRAN과 동기식 CN간 연동을 위한 비동기식 제어국내 각 서포팅 엔티티의 프로토콜 스택을 보인 것이다. 도시된 바와 같이 계층1, 계층2, 계층3, MM(Mobility Management), CC(Call Control)와 GSM-MAP 프로토콜 스택을 구비하며, 동기식 CN과 연동하기 위해 매핑 기능을 수행하는 extension, 그 기능을 지원하도록 환경을 제공하는 Hook을 구비한다. 여기서 extension 및 Hook은 1999년 5월 OHG(Operator Harmonization Group) 회의에서 비동기식 UTRAN와 동기식 CN간의 연동을 위해 비동기식 UTRAN내에서 프로토콜 각 계층별로 필요한 기능을 정의한다는 개념으로 제안된 바 있다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 비동기식 UTRAN과 동기식 CN간 하드 핸드오프를 위해서 비동기식 UTRAN내에 각 프로토콜을 새롭게 정의하고, RANAP와 IS-634간 메시지 매핑을 위한 매핑 엔티티의 기능을 제공함으로써, IS-41을 사용하는 동기식 CN과 비동기식 방식을 사용하는 UTRAN간의 연동이 가능한 효과가 있다.
또한, 시스템 구조의 변경 없이 동기식 CN에서 제공하는 서비스를 비동기식 가입자가 사용할 수 있는 이점도 있다.

Claims (7)

  1. 동기식 CN과 핸드오프를 가능하게 하기 위하여 비동기식 이동통신 시스템에서 계층 3 프로토콜을 처리하기 위한 비동기식 UTRAN에 위치한 제어국으로서,
    동기식 프로토콜을 처리하는 동기식 프로토콜 처리부와;
    상기 동기식 프로토콜 처리부와 연결되며, 하위 계층내 각각의 서포팅 엔티티부에서 제공하는 파라미터를 사용하여 무선 액세스 네트워크 응용부와 동기식 시스템간 메시지 및 파라미터를 매핑 또는 생성해주는 매핑 엔티티부와;
    상기 무선 액세스 네트워크 응용부와 상기 매핑 엔티티부에 연결되어 무선 자원을 컨트롤하는 무선 자원 제어부와;
    상기 매핑 엔티티부의 하위에 위치하고 상기 무선 자원 제어부와 연결되며 무선 링크를 제어하는 무선 링크 제어부와;
    상기 무선 링크 제어부와 연결되며 최하위 계층인 물리 계층부와의 매체 접근을 제어하는 매체 접근 제어부를 포함하는 제어국.
  2. 제1항에 있어서, 상기 매핑 엔티티부는,
    시스템 및 셀 식별자 리스트 파라미터의 매핑, 셀 구성 파라미터의 매핑을 위한 셀 파라미터의 매핑 기능; 이동국 식별 파라미터 매핑, 기존 파라미터 매핑, 서비스 옵션 및 구성 파라미터 매핑, 셀 파라미터 매핑을 위한 이동국 파라미터 매핑 기능; 핸드오프 파라미터 매핑, 무선 채널 파라미터 매핑, 전력 제어 파라미터 매핑 등을 위한 채널 파라미터 매핑 기능; 상태 안내 파라미터 매핑을 위한 사이퍼링 파라미터 매핑 기능을 수행하는, 제어국.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무선 자원 제어부는,
    상기 매핑 엔티티부에서 RANAP와 IS-634간 메시지 및 파라미터의 매핑 또는 생성이 가능하도록 파라미터를 제공해주는 서포팅 엔티티부를 포함하는, 제어국.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무선 링크 제어부는,
    상기 매핑 엔티티부에서 RANAP와 IS-634간 메시지 및 파라미터의 매핑 또는 생성이 가능하도록 파라미터를 제공해주는 서포팅 엔티티부를 포함하는, 제어국.
  5. 제1항에 있어서, 상기 매체 접근 제어부는,
    상기 매핑 엔티티부에서 RANAP와 IS-634간 메시지 및 파라미터의 매핑 또는 생성이 가능하도록 파라미터를 제공해주는 서포팅 엔티티부를 포함하는, 제어국.
  6. 제1항에 있어서, 상기 물리 계층부는,
    상기 매핑 엔티티부에서 RANAP와 IS-634간 메시지 및 파라미터의 매핑 또는 생성이 가능하도록 파라미터를 제공해주는 서포팅 엔티티부를 포함하는, 제어국.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어국은,
    상기 무선 자원 제어부와 연결되며 기지국내 무선 네트워크 서브시스템 응용부와 데이터를 인터페이스 하는 무선 네트워크 서브시스템 응용부와, 데이터 전송을 수행하는 트랜스포트 계층부를 더 포함하는 제어국.
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