KR100939217B1

KR100939217B1 - 모바일 단말의 핸드오버 시 ＱｏＳ 서비스 제공 방법

Info

Publication number: KR100939217B1
Application number: KR1020070108950A
Authority: KR
Inventors: 서영주; 김덕진; 임완선; 백주영
Original assignee: 포항공과대학교 산학협력단; 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2010-01-28
Also published as: EP2056641A3; KR20090043217A; US20090109930A1; EP2056641A2

Abstract

본 발명에 따른 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법은, 단말이 서빙 네트워크로부터 요구 QoS 정보를 요청 받고 그에 대한 요구 QoS 정보를 포함한 응답 메시지를 서빙 네트워크에 전송하는 단계와, 서빙 네트워크가 MIH 서버로부터 단말의 주변 네트워크의 정보를 전달 받는 단계와 서빙 네트워크에서 각 후보 네트워크로부터 QoS 제공 가능 여부와 이를 위한 리소스 상태를 체크하는 단계와, 체크 결과에 의거하여 단말이 핸드오버 될 네트워크를 결정한 후 결정된 네트워크 정보를 상기 단말에 제공하여 상기 단말이 상기 결정된 네트워크로 핸드오버 되도록 하는 단계를 포함한다.

이와 같이, 본 발명은 단말에게 서비스를 제공해 주고 있는 네트워크가 주체가 되어서 MIH를 통해 QoS 정보를 수집하고, 이를 단말이 이동 가능한 주변 네트워크에게 전달하여 주변 네트워크로부터 단말의 QoS 서비스 제공 여부를 체크한 후 단말이 핸드오버될 네트워크를 선택하여 단말을 핸드오버시킴으로서, 단말이 이기종 망간의 핸드오버를 진행하면서도 QoS를 보장받을 수 있다.

QoS, MIH, 핸드오버, WiBro, UMTS

Description

모바일 단말의 핸드오버 시 ＱｏＳ 서비스 제공 방법{METHOD FOR SERVICING A QoS SINCE HANDOVER OF A MOBILE TERMINAL}

본 발명은 단말이 이기종 망간의 핸드오버 진행 시 QoS(Quality of Service, 이하 QoS라고 한다.)를 보장받을 수 있는 모바일 단말의 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법에 관한 것이다.

차세대 네트워크인 4G 네트워크에서는 서로 다른 무선 접속 기술이 공존하게 되며, 이러한 환경에서는 서로 다른 네트워크 간의 핸드오버를 뜻하는 버티컬 핸드오버(vertical handover) 기술이 대두 되고 있는데, 이것은 네트워크 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 버티컬 핸드오버가 중요한 문제로 인식되고 있음을 의미한다.

버티컬 핸드오버 기술과 관련해서 효율적인 이종 망간의 이동성 지원을 위해 IEEE 802.21 Media Independent Handoff Working Group에서 표준화 작업이 진행 중이다. IEEE 802.21에서는 2계층 바로 상부에 존재하는 MIHF(Media Independent Handoff Function, 이하 "MIHF" 라고 한다.)를 통해 서로 다른 네트워크에서 발생하는 핸드오버 관련 메시지들을 동일하게 처리함으로써 상위 계층에서의 핸드오버를 지원하고자 한다.

지금까지의 버티컬 핸드오버 관련 연구는 3G망과 WLAN망간의 환경이 주를 이루었다. 하지만, 4G 네트워크에서는 단순히 이런 두 망만을 제공 가능한 네트워크로 보고 있지 않고 있으며, 현재 WiBro라는 광대역 무선 인터넷 접속을 위한 시스템 기술이 차세대 이동 통신의 주요 기술로 자리 잡을 것으로 전망되고 있다. WiBro는 WLAN보다 넓은 셀(cell) 커버리지를 가지며 높은 이동성을 지원하고 3G망에 비해 큰 대역폭을 제공해 줄 수 있는 시스템이다. 따라서, 3G망과 WLAN망간의 이동성 고려만이 아닌 3G망과 WiBro망간의 이동성 지원 기술도 중요한 위치를 차지하고 있다.

다양한 네트워크 기술이 발전하고 있는 가운데 다양한 네트워크 간의 이동성 지원과 QoS 제공이라는 두 가지 기술적인 요소들의 지원이 점점 중요해지고 있다. UMTS는 QoS 제공을 위해 4가지의 트래픽 클래스를 지정하고 있으며, WiBro는 5가지의 트래픽 클래스를 지정하고 있다. 또한, 이들 네트워크는 섹션 관리를 위한 제어 시그널링도 제공해 주고 있다.

최근까지의 연구에서는 서로 다른 이기종 망간의 이동성을 지원하는데에 초 점이 맞추어져 있었기 때문에 다양한 네트워크를 이동하는데 있어서 QoS에 대한 고려가 배제되어 있었다. 따라서, 효율적인 QoS를 제공해 주기 힘든 상황이였다. 특히나, QoS 제공을 위한 메커니즘을 정의하고 있는 네트워크간의 이동 시에는 QoS를 제대로 통합할 수 있는 기술의 부재로 인해서 QoS 서비스를 제대로 받지 못하는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해서 본 발명은 이기종 네트워크간의 핸드오버 시에 QoS 서비스를 제공하기 위한 방법으로서, (a) 단말이 서빙 네트워크로부터 요구하는 QoS 정보 요청을 수신하는 단계와, (b) 상기 단말이 요구 QoS 정보를 상기 서빙 네트워크에 전송하는 단계와, (c) 상기 서빙 네트워크에서 상기 요구 QoS 정보를 토대로 각 후보 네트워크로부터 QoS 제공 가능 여부를 체크하는 단계와, (d) 상기 체크 결과에 의거하여 상기 단말이 핸드오버될 네트워크를 결정한 후 상기 결정된 네트워크에 대한 정보를 상기 단말에 제공하여 상기 단말이 상기 결정된 네트워크로 핸드오버되도록 하는 단계를 포함하며, 상기 요구 QoS 정보는, Query Resource List, Requested Resource Set 및 Available Resource Set으로 정의되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 1 관점으로서 단말의 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법은, 이기종 네트워크간의 핸드오버 시에 QoS 서비스를 제공하기 위한 방법으로서, (a) 단말이 서빙 네트워크로부터 요구하는 QoS 정보 요청을 수신하는 단계와, (b) 상기 단말이 요구 QoS 정보를 상기 서빙 네트워크에 전송하는 단계와, (c) 상기 서빙 네트워크에서 상기 요구 QoS 정보를 토대로 각 후보 네트워크로부터 QoS 제공 가능 여부를 체크하는 단계와, (d) 상기 체크 결과에 의거하여 상기 단말이 핸드오버될 네트워크를 결정한 후 상기 결정된 네트워크에 대한 정보를 상기 단말에 제공하여 상기 단말이 상기 결정된 네트워크로 핸드오버되도록 하는 단계를 포함하며, 상기 요구 QoS 정보는, Query Resource List, Requested Resource Set 및 Available Resource Set으로 정의되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 단말에게 서비스를 제공해 주고 있는 네트워크가 주체가 되어서 MIH를 통해 QoS 정보를 수집하고, 이를 단말이 이동 가능한 주변 네트워크에게 전달하여 주변 네트워크로부터 단말의 QoS 서비스 제공 여부를 체크한 후 단말이 핸드오버될 네트워크를 선택하여 단말을 핸드오버시킴으로서, 단말이 이기종 망간의 핸드오버를 진행하면서도 QoS를 보장받을 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서는 단말에게 서비스를 제공해 주고 있는 네트워크가 주체가 되어서 MIH를 통해 QoS 정보를 수집하고, 이를 단말이 이동 가능한 주변 네트워크에게 전달하여 주변 네트워크로부터 단말의 QoS 서비스 제공 여부를 체크한 후 단말이 핸드오버될 네트워크를 선택하여 단말을 핸드오버시키는 방법을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 핸드오버 시에 QoS 서비스 제공 방법을 설명하기 위한 네트워크 구조를 도시한 도면으로서, 모바일 단말(100), WiBro망(110a) 및 UMTS망(110b)을 포함하는 네트워크(110), UMTS망(110b)과 연결되는 SGSN(Serving GPRS Support Network, 이하 SGSN이라고 한다.)(120), WiBro망(110)과 UMTS망(110b)의 SGSN(120)가 연결되는 라우터(130), 라우터(130)에 연결되어 모바일 단말(100)의 핸드오버를 지원하는 MIIS 서버(140), 라우터(130)에 연결되는 코어 노드(Core Node)(150)를 포함한다. 여기서, WiBro망(110a)은 RAS(Remote Access Server)와 ACR(Access Control Router)로 구성되고, UMTS망(110b)은 노드 B(Node B)와 RNC(Radio Network Controller)로 구성된다.

본 발명에서의 모바일 단말(100)은 WiBro와 UMTS 두가지의 인터페이스를 가지는 MMT(Multi Mode Terminal)로 두 개의 망(110a, 110b) 내의 기지국을 통해 통신할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 네트워크에서 모바일 단말(100)이 이기종 네트워크간의 이동 시에 QoS 서비스를 제공받기 위한 과정에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모바일 단말의 이기종 네트워크 간 핸드오버 시 QoS 서비스를 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 먼저 모바일 단말(100)이 임의의 네트워크(이하, 서빙 네트워크라고 한다.)에 접속하여 QoS 서비스를 제공받고 있는 상황에서 서빙 네트워 크가 모바일 단말(100)로부터 수신되는 메시지를 토대로 체크한 결과 모바일 단말(100)에 핸드오버가 필요하다고 판단되면, 서빙 네트워크는 모바일 단말(100)로 핸드오버 기준 QoS 정보를 요청하기 위한 요청 메시지인 "MIH_Net_HO_Candidate_Query Request"를 전송한다(S200).

이에 따라, 모바일 단말(100)은 자신이 QoS 서비스를 제공받기 위해서 필요한 QoS constraints와 그 해당 값들을 응답 메시지인 "MIH_Net_HO_Candidate_Query Response"를 통해 서빙 네트워크에 전송한다(S202).

"MIH_Net_HO_Candidate_Query Response"의 응답 메시지에는 모바일 단말(100)이 서비스 받고자 하는 요구 QoS 정보가 포함되어 있다.

이후, 서빙 네트워크는 응답 메시지의 분석을 통해 모바일 단말(100)이 요청하는 QoS 정보를 추출하고, 기존의 MIH 서버를 통해서 모바일 단말(100)의 후보 네트워크(들)의 정보를 전달받은 사항을 바탕으로 해서 QoS 요청 정보(모바일 단말(100)이 요청한 QoS 정보)를 후보 네트워크(들)가 제공가능 여부를 체크하기 위한 QoS 체크 메시지인 "MIH_N2N_HO_Query_Resource Request "를 전송한다(S204).

이에 따라, 후보 네트워크(들)는 "MIH_N2N_HO_Query_Resource Request "의 QoS 체크 메시지 내 요구 QoS 정보를 추출하고, 자신의 프로파일 정보를 토대로 모바일 단말(100)이 요구한 QoS의 서비스 가능 여부를 측정(S206)한 후 이를 포함한 응답 메시지인 "MIH_N2N_HO_Query_Resource Response "를 서빙 네트워크에 전송한다(S208).

S208에 대해 설명하면, 후보 네트워크(들)는 서빙 네트워크와 이기종 네트워 크이기 때문에 매핑 과정을 수행한 후 요구 QoS 제공 가능 여부를 체크하여 응답 메시지를 전송한다.

이후, 서빙 네트워크에서는 후보 네트워크(들)에서 전송받은 응답 메시지(들)를 토대로 어느 하나의 후보 네트워크를 선택(S210)한 후 모바일 단말(100)과의 메시지, 즉 "MIH_Link_Going_Down Indication"와 "MIH_Net_HO_Candidate_Commit Request"의 메시지 송수신을 통해 선택된 후보 네트워크로 모바일 단말(100)로 핸드오버시킴으로서, 모바일 단말(100)은 선택된 후보 네트워크와 L2 또는 L3 연결이 셋업된다(S212, S214, S216).

모바일 단말(100)이 선택된 후보 네트워크로 핸드오버된 후에 "MIH_Net_HO_Candidate_Commit Request"의 메시지에 대한 응답 메시지인 "MIH_Net_HO_Candidate_Commit Response"를 서빙 네트워크에 송신한다(S218).

일반적으로 MIH 메시지들이 담고 있는 정보는 MIH 드래프트(draft) 버전 5를 토대로 살펴보면, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같다.

도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 각각의 MIH 메시지에는 QoS와 구체적으로 연관되는 정보를 담고 있는 Query Resource List, Available Resource Set, Requested Resource Set은 정의 되어 있지 않다. 이런 이유로 본 발명에서는 서빙 네트워크와 모바일 단말(100)간 서빙 네트워크와 후보 네트워크들 간에 송수신되는 MIH 메시지에 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 Query Resource List 또는 Requested Resource Set 및 Available Resource Set의 메시지 타입이 설정되어 있다. 이러한 Query Resource List 또는 Requested Resource Set 및 Available Resource Set에는, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, Class, bandwidth, Delay, Delay Stats 및 BLER이 정의되어 있다.

한편, 모바일 단말(100)은 서빙 네트워크에 요구 QoS 정보를 전송할 때 QoS 상태를 플로우(flow)별 혹은 전체 플로우들을 고려해서 두 가지 방식, 즉 flow-based 방식 또는 aggregation-based 방식으로 나누어서 정보를 전달한다. 즉, 모바일 단말(100)이 각각의 플로우 별로 요구 QoS 정보를 전달하는 경우에는 각각의 플로우들의 QoS 요구 사항(constraints)이 명시되어 있는 요구 QoS 정보를 flow-based 방식으로 서빙 네트워크에 전송하고, 전체 플로우를 고려할 경우에는 aggregation-based 방식으로 현재 서비스 받고 있는 모든 플로우들의 QoS 요구 사항을 모두 합산(aggregation)한 요구 QoS 정보를 서빙 네트워크에 전송한다.

또한, 상기의 두 가지 방식에 따라서 Query Resource List와 Available Resource Set은 멀티플(multiple) 리스트/셋(list/set)으로 표현되거나 하나의 리스트/셋으로 표현될 수 있다.

한편, 모바일 단말(100)이 이기종 망(네트워크)간을 이동하면서 기존 망(네트워크)에서 받고 있던 QoS를 이동된 망에서 제공받기 위해서는 후보 네트워크가 MIH 메시지를 통해 전달받은 요구 QoS 정보를 이용한 QoS 매핑 과정이 필요하다. 즉, UMTS망(110b)과 WiBro망(110a) 네트워크 간에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 class간의 매핑과 QoS 요구 사항간의 1:1 매핑이 가능하다. 즉, 후보 네트워크(들)는 요구 QoS 정보를 제공받으면, QoS 리소스를 도 5에 도시된 바와 같이 매핑해서 QoS 제공 가능 여부를 체크한다.

모바일 단말(100)이 WiBro망(110a)에서 UMTS망(110b)으로 이동한다는 가정 하에 매핑 과정에 대해 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, WiBro망(110a)의 클래스인 UGS는 UMTS망(110b)의 Conversational에, rtPS는 Streaming에, nrtPS는 Interactive에, BE는 Background에 매핑된다. 즉, WiBro망(110a)에 속해 있는 모바일 단말(100)이 UGS, rtPS, nrtPS 및 BE이 설정되어 있는 요구 QoS 정보를 서빙 네트워크를 통해 UMTS망(110b)의 후보 네트워크에 전송될 경우 후보 네트워크에서는 각 클래스를 1:1로 매핑시킨 후 QoS 제공 가능 여부를 체크한다.

후보 네트워크(들)에는 QoS 제공 여부를 판단하기 위해서 자신의 현재 리소스 상태를 바탕으로 해서 서비스를 제공할 수 있는 기준인 두 가지 종류의 프로파일이 정의되어 있다. 두 가지 종류의 프로파일은 클래스 프로파일과 시스템 프로파일을 들 수 있으며, 어느 프로파일을 이용하는 것은 MIH 메시지 내의 Query Resource List와 Available Resource Set가 flow-based 방식으로 전달받는지와 aggregation-based 방식으로 전달받는지에 따라 결정된다.

즉, Query Resource List와 Available Resource Set가 flow-based 방식으로 전달받는 경우에는 클래스 프로파일을 토대로, aggregation-based 방식으로 전달받는 경우에는 시스템 프로파일을 토대로 모바일 단말(100)이 요구하는 요구 QoS를 서비스할 수 있는지의 여부를 판단한다.

클래스 프로파일에는 플로우가 속해 있는 클래스별로 만족시켜줘야 하는 QoS 요구 사항들이 설정되어 있으며, 시스템 프로파일에는 네트워크 내 시스템이 가능한 QoS 상태를 바탕으로 해서 QoS 요구 사항들이 설정되어 있다.

클래스 프로파일이 적용되는 예를 들면,, WiBro망(110a)의 VoIP 어플리케이션에서 UGS 클래스의 경우 현재 시스템의 리소스 중에서 해당 어플리케이션에서 요구하는 "minimum reserved rate"와 "delay constraint"를 만족시킬 수 있어야만 해당 서비스를 제공할 수 있는 것으로 판단한다.

또한, 시스템 프로파일이 적용되는 경우에 대해 예를 들면, 네트워크 시스템 내에 Available bandwidth, End-to-end delay, BLER의 정보를 가지고 있다가 서빙 네트워크로부터 QoS 리소스 체크 메시지가 수신되면 체크 메시지 내의 요구 QoS를 만족시켜 줄 수 있을 경우에만 서비스 제공 가능으로 판단한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 현재 모바일 단말이 서비스 받고 있는 서빙 네트워크에서 MIH 기반으로 한 QoS 정보를 모바일 단말로부터 제공받고, 이를 바탕으로 해서 모바일 단말에서 핸드오버될 수 있는 후보 네트워크들로부터 QoS 매핑 및 QoS 지원 가능 여부의 정보를 제공받아 모바일 단말에 가장 적절한 QoS를 지원해줄 수 있는 네트워크를 선택한 후 이를 모바일 단말에 전달함으로서, 모바일 단말을 선택된 네트워크로 핸드오버시켜 QoS를 지원할 수 있다.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

도 1은 WiBro와 UMTS망이 공존하는 네트워크 구조를 도시한 도면이며,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 모바일 단말이 이기종 네트워크간의 이동 시에 QoS 서비스를 제공받기 위한 과정을 도시한 흐름도이며,

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에서 이용되는 QoS 관련 메시지를 도시한 도면이며,

도 4a 내지 도 4b는 QoS 관련 MIH 메시지의 구체적인 메시지 타입을 정의한 도면이며,

도 5는 UMTS망과 WiBroa망간의 QoS 클래스간의 매핑 과정을 설명하기 위한 도면이다.

Claims

이기종 네트워크간의 핸드오버 시에 QoS 서비스를 제공하기 위한 방법으로서,

(a) 단말이 서빙 네트워크로부터 요구하는 QoS 정보 요청을 수신하는 단계와,

(b) 상기 단말이 요구 QoS 정보를 상기 서빙 네트워크에 전송하는 단계와,

(c) 상기 서빙 네트워크에서 상기 요구 QoS 정보를 토대로 각 후보 네트워크로부터 QoS 제공 가능 여부를 체크하는 단계와,

(d) 상기 체크 결과에 의거하여 상기 단말이 핸드오버될 네트워크를 결정한 후 상기 결정된 네트워크에 대한 정보를 상기 단말에 제공하여 상기 단말이 상기 결정된 네트워크로 핸드오버되도록 하는 단계를 포함하며,

상기 요구 QoS 정보는, Query Resource List, Requested Resource Set 및 Available Resource Set으로 정의되어 있는 것을 특징으로 하는 모바일 단말의 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c) 단계는,

(c-1) 상기 서빙 네트워크에서 상기 각 후보 네트워크에 상기 요구 QoS 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 단계와,

(c-2) 상기 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 각 후보 네트워크들로부터 수신하는 단계를 더 포함하며,

상기 서빙 네트워크는, 상기 응답 메시지를 토대로 각 후보 네트워크로부터 QoS 제공 가능 여부와 이를 위한 리소스 상태를 체크하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말의 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 (c-2) 단계는,

상기 각 후보 네트워크에서 상기 요구 QoS 정보와 후보 네트워크간의 QoS 매핑 과정을 수행하여 상기 요구 QoS의 제공 가능 여부를 체크한 후 이를 토대로 상기 응답 메시지를 생성하여 상기 서빙 네트워크로 송신하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말의 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 Query Resource List, Requested Resource Set 및 Available Resource Set에는, Class, Bandwidth, Delay, Delay Stats 및 BLER이 정의되어 있는 것을 특징으로 하는 모바일 단말의 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 요구 QoS 정보는, flow-based 방식 또는 aggregation based 방식에 의해 상기 서빙 네트워크와 상기 각 후보 네트워크로 전달되는 것을 특징으로 하는 모바일 단말의 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 각 후보 네트워크는, 네트워크 리소스를 바탕으로 해서 서비스를 제공할 기준을 클래스 및 시스템 프로파일로 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 모바일 단말의 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 (c-2) 단계는,

상기 flow-based 방식에 의해 상기 요구 QoS 정보를 제공받는 경우 상기 클래스 프로파일을 토대로 상기 요구 QoS 제공 여부를 측정하여 상기 응답 메시지를 생성한 후 이를 상기 서빙 네트워크에 전송하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말의 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 (c-2) 단계는,

상기 aggregation based 방식에 의해 상기 요구 QoS 정보를 제공받는 경우 상기 시스템 프로파일을 토대로 상기 요구 QoS 제공 여부를 측정하여 상기 응답 메시지를 생성한 후 이를 상기 서빙 네트워크에 전송하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말의 핸드오버 시 QoS 서비스 제공 방법.