KR100940921B1 - 이종망 연동 시스템 및 그 방법, 상기 방법을 구현하는프로그램이 기록된 기록매체 - Google Patents

이종망 연동 시스템 및 그 방법, 상기 방법을 구현하는프로그램이 기록된 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종망(3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크) 사이의 심리스 핸드오버를 지원하고 데이터 패킷의 손실을 예방하기 위하여 두 네트워크 간에 핸드오버 타이밍을 예약 설정시키는 이종망 연동 시스템 및 그 방법, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 이종망 사이에서 발생하는 서비스 데이터 단위(service data unit)와 프로토콜 데이터 단위(protocol data unit)를 이용하여 핸드오버가 필요한지 여부를 판별하는 단계; 및 (b) (a) 단계에서의 판별 결과에 따라 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 이종망 간에 심리스 핸드오버를 실현할 수 있게 되며, 버티컬 핸드오버시 발생할 수 있는 데이터 손실을 예방하거나 최소화할 수 있다.
3G-LTE, WiMAX, 핸드오버/핸드오프, 심리스(seamless) 핸드오버/핸드오프, 버티컬(vertical) 핸드오버/핸드오프, SDU(Service Data Unit), PDU(Protocol Data Unit), 핸드오버/핸드오프 타이밍(handover/handoff timing), 바이캐스팅(bi-casting)

Description

이종망 연동 시스템 및 그 방법, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체 {System for providing interworking heterogeneous network, and method therefor, and the recording media storing the program performing the said method}
본 발명은 이종망 연동 시스템 및 그 방법, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이종망(예컨대, 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크) 사이의 심리스 핸드오버(seamless handover)를 지원하고 데이터 패킷의 손실을 예방하기 위하여 두 네트워크 간에 핸드오버 타이밍(handover timing)을 예약 설정시키는 이종망 연동 시스템 및 그 방법, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다.
일반적으로 WiMAX에서 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) TDD(Time Division Duplex) 프레임 구조는 다음과 같은 구성을 가진다. 첫째, 각 MN(Mobile Node)의 버스트(burst) 구조나 각 심벌(symbol)마다 CP(Cyclic Prefix)가 존재한다. 둘째, WiMAX에서 사용하는 대역폭(bandwidth)은 10MHz이며, 서브 캐리어(sub-carrier)의 개수는 1024개이다. 세째, 각 서브 캐리어 의 주파수 간격(frequency spacing)은 대역폭을 서브 캐리어의 개수로 나눈 값이며, 약 9.77kHz이다. 네째, 하나의 TDD 프레임에는 42개의 OFDMA 심벌들이 존재한다. 각 심벌의 주기는 115.2㎲이고, TTG(Transmit Transition Gap)는 121.2㎲이며, RTG(Receive Transition Gap)는 40.4㎲이다. 따라서, TDD 프레임 주기는 5㎳이다.
다섯째, WiMAX의 슬롯은 다운링크(downlink)시 FUSC(Full Usage of Sub-Channels)와 PUSC(Partial Usage of Sub-Channels) 방식으로 사용할 수 있으며, 업링크(uplink)시 PUSC 방식만을 사용한다. 각 방식에 따라 심벌당 서브 캐리어 수가 달라지며, 파일럿(pilot)의 위치와 개수가 다른 관계로 각 방식에 따른 서브 캐리어당 대역폭도 변동한다. 여섯째, 다운링크 FUSC의 구조는 52개의 캐리어와 1개의 심벌로 슬롯이 구성된다. 이중 유효 캐리어(effective carrier)의 수는 48개로 이것은 다운링크 PUSC나 업링크 PUSC에서도 동일하다. 일곱째, 다운링크 PUSC의 구조는 28개의 캐리어와 2개의 심벌로 슬롯이 구성된다. 유효 캐리어의 개수는 한 심벌당 24개씩 48개이다. 업링크 PUSC의 구조는 24개의 캐리어와 3개의 심벌로 구성된다. 유효 캐리어의 개수는 첫번째와 세번째 심벌의 경우 12개씩이며, 두번째 심벌의 경우 24개로 총 48개이다.
반면, 3G-LTE에서 사용하는 OFDMA TDD 프레임 구조는 다음과 같은 구성을 가진다. 첫째, 각 PRB(Physical Resource Block) 및 RU(Resource Unit)마다 CP가 존재한다. 둘째, 3G-LTE의 무선 프레임 주기(radio frame period)는 10㎳이다. 무선 프레임은 2개의 5㎳ 크기의 무선 서브 프레임(radio sub-frame)으로 나뉜다. 무선 서브 프레임은 10개의 서브 프레임으로 나뉘며, 각각의 서브 프레임은 0.5㎳의 주 기를 가진다. 세째, 10개의 서브 프레임은 PRB와 RU들로 구성되며, 1:4, 2:3, 3:2, 4:1의 비율을 가질 수 있다. 단일 PRB는 SCP(Short Cyclic Prefix)를 사용하면 7개의 심벌을 가질 수 있으며, LCP(Long Cyclic Prefix)를 사용하는 경우 6개의 심벌을 가질 수 있다. 반면, 단일 RU는 6개의 심벌을 사용한다.
네째, PRB와 RU 모두 캐리어의 개수는 25개이며, 레퍼런스 심벌에 총 서브 캐리어 중 8개가 사용된다. 캐리어당 주파수 간격은 15kHz이다. 다섯째, PRB가 SCP를 사용하는 경우 총 175개의 서브 캐리어를 가질 수 있다. 이중 레퍼런스 심벌로 8개의 서브 캐리어가 사용되므로, 유효 캐리어의 개수는 167개가 된다. 반면, PRB가 LCP를 사용하는 경우, 하나의 PRB당 150개의 서브 캐리어를 가질 수 있으며, 레퍼런스 심벌을 제외하면 유효 서브 캐리어의 개수는 142개가 된다.
그런데, WiMAX에 정의되어 있는 핸드오버 방법(handover procedure)은 물리 계층에서의 무선 인터페이스(physical radio interface)와 관련된 내용들이 IEEE 802.16 그룹의 표준에 의거하므로 생략되어 있으며, L3(Network layer)와 관련된 과정이 주로 기술되어 있다. 또한, 802.16e에 기술되어 있는 radio와 관련된 핸드오버 방법으로 MN(Mobile Node)에서 핸드오버를 요청하거나, 기지국에서 핸드오버를 요청할 수 있으며, 최종적인 핸드오버의 결정은 MN에서 수행한다.
상기 스펙(spec)에 정의된 두 경우 모두 핸드오버시 발생하는 데이터 손실(data loss)에 대한 처리방법, 발생경로, 사전조치 등에 대한 고려나, 핸드오버 타이밍(handover timing)의 선정, 및 최적화에 대한 고려가 부족하다. 이는 VHO(Vertical HandOver) 상황에서도 그대로 적용되기 때문에 핸드오버 타이밍의 선 정과정 및 요구사항, 선정에 있어 양 망간 스펙 분석 및 망과 통신채널 환경을 고려한 최적화된 핸드오버 타이밍을 정하는 방법과 VHO시 발생할 수 있는 데이터 손실의 사전 추정을 통한 예방, 발생시 처리방법 등의 최소화하기 위한 방법에 대한 고려가 필요하다.
한편, 3GPP 표준(TR 23.882)에 명시되어 있는 3G-LTE망에서 PMIP(Proxy Mobile IP)를 가정한 핸드오버 방법은 다음과 같다. 즉, MN은 서빙 네트워크(serving network)로부터 IP bearer service를 제공받고 있다. 서빙 네트워크의 기지국(Serving BS)은 핸드오버를 초기화하고 MME(Mobility Management Entity)로 handover required message를 전송한다. 이를 수신한 서빙 네트워크의 MME는 타겟 네트워크(target network)의 MME로 Handover Preparation Request message를 전송한다. 이를 수신한 타겟 네트워크의 MME는 타겟 네트워크의 기지국(target BS)으로 Handover Preparation Request message를 전송하고, target BS와 MME는 MN를 서포트(support)하기 위한 무선자원(radio resource)를 예약(reservation)한다.
Target BS로부터 Handover Preparation Confirm message를 수신하면, 타겟 네트워크의 MME는 서빙 네트워크의 MME로 Handover Preparation Confirm message를 전송한다. 이를 수신한 서빙 네트워크의 MME는 serving BS로 Handover Command를 전송함으로써 핸드오버 수행을 지시한다. Serving BS는 Handover Command를 MN로 지시한다. 핸드오버를 지시한 serving BS는 짧은 시간동안 MN와의 링크를 유지한 후 적절한 타이밍에 링크를 종료(termination)하여야 한다.
MN와 target BS와의 radio bearer가 성립되기까지의 시간동안 데이터 손실을 최소화하기 위한 단계를 설명하기 위하여 TR 23.882에서는 바이캐스팅(bi-casting)과 데이터 포워딩(data forwarding)에 대한 언급이 있지만, 아직 표준화 진행중인 문서에 제시된 기술은 없는 상태이다. 또한, 3G-LTE 네트워크에서는 MN을 위한 무선자원 예약(radio resource reservation)이나, 데이터 손실 최소화(data loss minimization)에 대한 언급은 있지만, 구체적인 방법에 대한 제시가 없는 상태이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 핸드오버 진행시(또는 선행하여) 이종망 간에 핸드오버 타이밍을 예약 설정시키는 이종망 연동 시스템 및 그 방법, 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법에 있어서, (a) 상기 이종망 사이에서 발생하는 서비스 데이터 단위(service data unit)와 프로토콜 데이터 단위(protocol data unit)를 이용하여 핸드오버가 필요한지 여부를 판별하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계에서의 판별 결과에 따라 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 (a) 단계는 상기 이종망 중 하나인 서빙 네트워크(serving network)에서 상기 이종망 중 다른 하나인 타겟 네트워크(target network)로 특정 서비스 데이터 단위를 제공하려는 전송시작 시점과 현재 시점을 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 위치로써 비교하여 상기 핸드오버의 필요성을 판별한다.
바람직하게는, 상기 (b) 단계는 상기 이종망 중 하나인 서빙 네트워크에서 상기 이종망 중 다른 하나인 타겟 네트워크로 특정 서비스 데이터 단위를 제공하려 는 전송시작 시점과 상기 특정 서비스 데이터 단위에 선행하여 제공되는 서비스 데이터 단위의 전송 종료 시점을 반영한 선행전송 종료 시점을 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 위치로써 비교하여 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정한다.
또한, 본 발명은 이종망 간의 핸드오버 방법에 있어서, (a) 서빙 네트워크(serving network)를 통하여 사용자가 접속하는 유저 단말과 그 상대가 되는 상대 단말이 통신 채널을 형성하는 단계; (b) 상기 유저 단말 또는 상기 상대 단말이 타겟 네트워크(target network) 영역에 진입하는 경우, 상기 서빙 네트워크와 상기 타겟 네트워크 사이에서 발생하는 서비스 데이터 단위와 프로토콜 데이터 단위를 이용하여 핸드오버가 필요한지 여부를 판별하고, 상기 판별 결과에 따라 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 단계; (c) 상기 (b) 단계와 더불어, 상기 서빙 네트워크와 상기 타겟 네트워크에 대해 바이캐스팅(bi-casting)을 실행하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계가 종료되면 상기 타겟 네트워크를 통하여 상기 유저 단말과 상기 상대 단말이 통신 채널을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 (b) 단계는 상기 서빙 네트워크와 상기 타겟 네트워크의 넷 데이터 레이트(net data rate) 매칭을 위한 QoS 협상을 수행하며, 상기 QoS 협상에 따라 도출된 무선자원 파라미터(radio resource parameter)를 이용하여 상기 이종망 간의 심리스 핸드오버(seamless handover)를 지원하는 무선자원 예약(radio resource reservation)을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 이종망을 구비하는 이종망 연동 시스템에 있어서, 상기 이 종망 사이에서 발생하는 서비스 데이터 단위와 프로토콜 데이터 단위를 이용하여 핸드오버가 필요한지 여부를 판별하며, 상기 판별 결과에 따라 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 핸드오버 타이밍 설정 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 연동 시스템을 제공한다.
본 발명은 후술하는 구성 및 방법에 따라 다음과 같은 효과를 발생시킨다. 첫째, 이종망(예컨대, 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크)에서도 심리스 핸드오버(seamless handover)를 실현할 수 있다. 둘째, 기지국의 CQI(Channel Quality Indicator)에 따른 채널환경 변화에 적응적으로 대응하여 버티컬 핸드오버(vertical handover)시 발생할 수 있는 데이터 손실을 예방하거나 최소화할 수 있다. 세째, IP(Internet Protocol) 레이어(layer) 또는 MAC(Medium Access Control) 레이어에서 심리스 핸드오버를 위한 정확한 핸드오버 타이밍을 SDU(Service Data Unit), ARQ(Automatic Repeat reQuest), PDU(Protocol Data Unit) 간의 조절 및 분석을 통해 추정 또는 예상할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종망 연동 시스템의 개념도이다. 상기 도 1에 도시한 바에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종망 연동 시스템(100)은 3G-LTE(Third Generation-Long Term Evolution) 네트워크와 WiMAX(Worldwide interoperability for Microwave Access) 네트워크를 연동하기 위한 시스템으로서, 유저 단말(MN; Mobile Node)(110), 3G-LTE 네트워크(120), WiMAX 네트워크(130), IP 네트워크(Operators IP Service; 140) 및 상대 단말(CN; Correspondence Node)(150)을 포함한다.
본 발명에 따른 이종망 연동 시스템(100)은 3G-LTE 네트워크(120)와 WiMAX 네트워크(130)를 연동하기 위한 시스템이지만, 연동대상이 되는 네트워크가 꼭 이에 한정될 필요는 없다. 이종망 연동 시스템(100)이 연동할 수 있는 네트워크는 서로 다른 통신방식을 가지는 네트워크이면 족하다. 예를 들면, 3GPP UMB(The 3rd Generation Partnership Project Ultra Mobile Broadband)나 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)도 가능하겠다.
본 발명에 따른 이종망 연동 시스템(100)은 유저 단말(110)과 상대 단말(150) 간에 핸드오버가 원활하게 이루어질 수 있도록 여건을 조성하는 역할을 한다. 이때의 핸드오버는 심리스 핸드오버(seamless handover)이며, 버티컬 핸드오버(vertical handover)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이종망 연동 시스템(100)은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)과 MIMO(Multiple Input Multiple Output)를 제공한다. 이에 더하여, 이종망 연동 시스템(100)은 기지국의 경계를 넘나들 때에 QoS가 저하되는 현상을 방지하기 위해 인접 셀 간섭제거 기술을 적용함도 가능하다. 또한, 이종망 연동 시스템(100)은 SDR(Software Defined Radio), LDPC(Low Density Parity Check), 스마트 안테나, RS(Relay Station)을 통하여 신호의 안정성을 추구하는 멀티홉 수신 알고리즘 등을 적용함도 가능하다.
유저 단말(110)은 서비스 이용자가 접속하는 단말기로서, 본 발명에서는 발신자 측 모바일 기기를 가리킨다. 반면, 상대 단말(150)은 서비스 이용자의 상대방이 접속하는 단말기로서, 본 발명에서는 수신자 측 모바일 기기를 가리킨다. 이러한 유저 단말(110)과 상대 단말(150)은 본 발명의 실시예에서 이동성이 보장되는 이동 단말인 것을 특징으로 한다. 한편, 상대 단말(150)은 유저 단말(110)의 상대가 되는 것으로서, 유저 단말(110)의 요청을 처리하는 통상의 서버(server)로써 구현됨도 가능하다.
3G-LTE 네트워크(120)는 본 발명의 실시예에서 제1 기지국(BS1)(121), HSS(Home Subscriber System) 서버(122), MME(Mobility Management Entity) 서버(123), 서빙 게이트웨이(S-GW; Serving GateWay)(124) 및 PDN(Process(Packet) Data Network) 게이트웨이(125)를 포함한다.
HSS 서버(122)는 HA(Home Agent) 기능을 하는 서버로서, 대기, 착신 또는 발신 상태인 단말(110, 150)의 프로파일 정보를 저장하는 데이터베이스를 포함한다. 이러한 HSS 서버(122)는 종래 이동통신 시스템에서의 HLR(Home Location Register)에서 발전된 것으로, 사용자 등록/변경 관리, 인증, 권한 부여, 로케이션, 세션 라우팅, 과금 등의 기능도 수행한다. 한편, 상기 데이터베이스에는 단말(110, 150)의 식별번호(MIN; Mobile Identification Number), 고유번호(ESN; Electronic Serial Number), 가입된 이동통신 서비스 종류에 대한 정보 등이 저장된다.
MME 서버(123)는 본 발명의 실시예에서 MME를 구현하며, HSS 서버(122)와 서빙 게이트웨이(124) 사이에서 제어 기능을 담당한다. 이러한 MME 서버(123)는 본 발명의 실시예에서 UPE(User Plane Entity)로 구현됨도 가능하다.
서빙 게이트웨이(124)와 PDN 게이트웨이(125)는 게이트웨이(gateway) 역할을 수행하는 것으로서, 본 발명의 실시예에서 서빙 게이트웨이(124)는 제1 기지국(121)과 연결되며, PDN 게이트웨이(125)는 IP 네트워크(140)와 연결된다.
한편, 본 발명에서는 편의상 3G-LTE 네트워크(120)로 기술하였으나, 이는 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project) Release 8 기반의 차세대 고성능 모바일 브로드밴드 네트워크를 지시함을 감안할 때 3G-LTE/SAE(System Architecture Evolution) 규격으로 이해할 수 있겠다.
WiMAX 네트워크(130)는 본 발명의 실시예에서 제2 기지국(BS2)(131), ASN(Access Service Network) 게이트웨이(132), CSN(Connectivity Service Network: 133), 및 H-AAA(Home-Authentication Authorization Accounting) 서버(134)를 포함한다. WiMAX 네트워크(130)는 본 발명의 실시예에서 이동성이 부여된 IEEE 802.16e(즉, mobile WiMAX)를 따름을 특징으로 하나, IEEE 802.16- 2004(즉, fixed WiMAX)를 적용함도 가능하다.
H-AAA 서버(134)는 상기 HSS 서버(122)와 HA 기능을 하는 서버로서, 구체적으로는 가입자 인증, 권한 검증, 요금 부과 등의 작업을 진행한다. H-AAA 서버(134)에 관해서는 예컨대 PCT국제출원 특허공개공보 제2004-80096호(발명의 명칭 : User plane-based location services system, method and apparatus)에도 나타나 있는 바, 이하 상세한 설명을 생략한다.
CSN(133)과 ASN 게이트웨이(132)는 게이트웨이 역할을 수행하는 것으로서, 본 발명의 실시예에서 ASN 게이트웨이(132)는 제2 기지국(131)과 연결되며, CSN(133)은 IP 네트워크(140)와 연결된다.
한편, 본 발명의 실시예에서 3G-LTE 네트워크(120)와 WiMAX 네트워크(130)는 각각 별도의 기지국과 네트워크를 구성하였는데, 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 즉, 3G-LTE 네트워크(120)와 WiMAX 네트워크(130)는 하나의 기지국을 공유하는 것도 가능하다.
IP 네트워크(140)는 통상의 IP망(즉, IP 네트워크)을 말하며, 본 발명의 실시예에서 패킷 교환 통신망(packet switching network)으로 구현될 수 있다. 바람직하게는, IP 네트워크(140)는 IMS(Internet protocol Multimedia Sub-system)나 PSS(Packet Switch Stream)로 구현된다.
한편, 본 발명에 따른 이종망 연동 시스템(100)에서는 3G-LTE 네트워크(120)가 서빙 네트워크(serving network)일 경우 WiMAX 네트워크(130)가 타겟 네트워크(target network)로 설정된다. 반대로, WiMAX 네트워크(130)가 서빙 네트워크일 경우 3G-LTE 네트워크(120)가 타겟 네트워크로 설정된다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종망 연동 시스템(100)의 심리스 핸드오버를 위한 핸드오버 타이밍 설정 방법을 설명한다. 핸드오버 타이밍 설정 방법이라 함은 심리스 핸드오버를 실현하기 위해 데이터 패킷을 유실 없이 전송하고자 할 경우 서빙 네트워크에서 타겟 네트워크로의 최적인 핸드오버 타이밍을 설정하는 방법을 말한다. 이러한 핸드오버 타이밍 설정 방법은 IP(Internet Protocol) 레이어(layer) 또는 MAC(Medium Access Control) 레이어의 무선자원 파라미터를 이용하는 것을 특징으로 한다. 이하, 이에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서빙 네트워크와 타겟 네트워크 간의 핸드오버 타이밍을 설정하는 서버의 블록도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서빙 네트워크와 타겟 네트워크 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법에 대한 흐름도이다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 이하 설명에서 사용될 서빙 네트워크는 본 발명의 실시예에서 3G-LTE 네트워크(120)와 WiMAX 네트워크(130) 중 어느 하나이며, 타겟 네트워크는 다른 하나임은 물론이다.
도 2에 도시된 핸드오버 타이밍 설정 서버(200)는 본 발명의 실시예에서 3G-LTE 네트워크(120), WiMAX 네트워크(130) 및 IP 네트워크(140) 중 어느 하나의 네트워크에 구성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정됨은 아니며, 본 발명의 실시예에서는 3G-LTE 네트워크(120)와 WiMAX 네트워크(130)에 네트워크 연결된다면 어디에 구비되어도 무방하다.
먼저, 핸드오버 타이밍 설정 서버(200)의 SDU/PDU 비교부(210)가 서빙 네트워크와 타겟 네트워크 간의 SDU(Service Data Unit) 크기와 PDU(Protocol Data Unit) 그룹 크기를 비교한다(S300). 여기서, SDU 크기는 서빙 네트워크와 타겟 네트워크 간에 핸드오버 동안 전송 가능한 데이터 패킷의 양이 기준이 되며, 본 발명의 실시예에서는 아이터레이션이 복수회 실행되는 점을 감안하여 평균값으로 설정된다. 또한, 본 발명의 실시예에서 PDU 그룹은 3G-LTE 네트워크의 경우 채널의 총 개수가 이에 해당할 수 있으며, WiMAX 네트워크의 경우 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Access)의 데이터 버스트(data burst)가 이에 해당할 수 있다.
통상 SDU가 PDU에 격납되어 전송되므로 SDU 크기는 PDU 그룹 크기보다 작거나 같아야 한다. 그런데, SDU/PDU 비교부(210)가 SDU 크기가 PDU 그룹 크기보다 크다고 판별하면, 프레임 총시간 계산부(215)는 상기를 이유로 SDU 전송에 할당된 모든 TDD(Time Division Duplexing) 프레임의 총주기에 해당하는 시간을 계산한다(S305). 이때의 계산식은 아래 수학식 1과 같다.
Figure 112008009565759-pat00001
상기에서, Si는 아이터레이션(iteration) 실행횟수가 i일 경우 SDU의 크기이고, P는 PDU 그룹의 크기이다. 그리고, T는 타겟 네트워크에 근거한 TDD 프레임 주 기로서, 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크 모두 5ms이다. 마지막으로, TSi는 Si가 전송되기 위하여 요구되는 할당된 TDD 프레임 총주기에 해당하는 시간을 가리킨다.
반면, SDU/PDU 비교부(210)가 SDU 크기가 PDU 그룹 크기보다 작거나 같다고 판별하면, 아이터레이션 실행횟수에 관계없이 제어부(220)는 TDD 프레임 총주기에 해당하는 시간을 일개 TDD 프레임 주기로 갈음한다(S310). 본 발명의 실시예에서 일개 TDD 프레임 주기는 네트워크에 관계없이 5ms이므로, 제어부(220)는 할당된 TDD 프레임 총주기에 해당하는 시간으로 5ms를 설정한다.
이후, 프레임 종료시간 계산부(225)가 SDU를 마지막으로 처리하도록 할당된 TDD 프레임의 종료시간을 계산한다(S315). 프레임 종료시간 계산부(225)는 S315 단계를 수행함에 있어 기지국의 채널환경 상태(CQI; Channel Quality Indicator)를 고려하며, 예컨대 미국특허등록공보 제6,044,249호(발명의 명칭 : Method for determining handover margins in a cellular communication system)에 기재된 바를 참조할 수 있다. S315 단계 이후에는, 현재시간 계산부(230)가 현재시간을 계산한다(S320). 이때의 현재시간은 전송중인 TDD 프레임에서의 현재위치로 나타낼 수 있다.
이후, 시점 비교부(235)는 S320 단계에서 계산된 현재시간을 토대로 현재시점과 SDU전송 시작시점을 비교한다(S325). S325 단계를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 제1 단계에서, 시점 비교부(235)는 S315 단계에서 계산한 값에서 S305 단계 또는 S310 단계에서 계산한 값을 뺀 차이값을 구한다. 제2 단계에서, 시 점 비교부(235)는 S320 단계에서 계산한 값이 제1 단계에서 구한 차이값에 대해 어떤 관계인지(큰지, 작은지, 같은지)를 판별한다. 이상 설명한 S325 단계를 거치면, 수학식 2에 도시된 2가지 타입 중 어느 하나의 타입이 결정된다.
Figure 112008009565759-pat00002
상기에서, TC는 전송중인 TDD 프레임에서 현재위치에 해당하는 현재시간이고, TB는 SDU를 마지막으로 처리하는 TDD 프레임의 종료시간이다.
S325 단계의 결과가 수학식 2의 (b)에 해당하는 경우, 현재시점은 SDU전송 시작시점을 이미 경과한 상태이므로 핸드오버 타이밍 설정이 불필요하다. 그 이유는 서빙 네트워크와 타겟 네트워크 간에 이미 핸드오버가 진행되고 있으며, 서빙 네트워크에서 타겟 네트워크로 SDU의 전송이 이루어지고 있기 때문이다. 따라서, 이 경우에는 핸드오버 타이밍 설정을 종료하고, 해당 SDU를 다음번 핸드오버시 전송할 수 있도록 예약함이 바람직하다. 도 4를 참조할 경우 TC2가 이에 해당한다.
반면, S325 단계의 결과가 수학식 2의 (a)에 해당하는 경우, 현재시점이 아직 SDU전송 시작시점을 경과하지 않은 것으로 판단되며, 도 4를 참조할 경우 TC1이 이에 해당한다. 따라서, 이 경우에는 다음 과정이 진행된다(S330). 첫째, 진행중인 ARQ(Automatic Repeat reQuest) 블록 처리와 더불어 SDU 전송 프로세스가 종료되는 즉시 다음 SDU 전송 프로세스가 진행될 수 있도록 핸드오버 예약부(240)가 최근 TDD 프레임 시작시간에 핸드오버를 예약한다. 도 4의 (c)를 참조하면, Si -1번째 SDU 전송 프로세스가 T1에서 종료될 경우 Si번째 SDU 전송 프로세스는 T2에서 시작되는 식이다. 둘째, 핸드오버 예약부(240)는 모든 SDU가 상기 SDU를 마지막으로 처리하도록 할당된 TDD 프레임의 종료시간 이전에 전송되는지를 확인한다. 만약 전송되지 않은 SDU가 존재한다면, 핸드오버 예약부(240)는 이 SDU 전송 프로세스가 진행될 수 있도록 특정 시간동안 핸드오버를 예약한다. 상기에서, 특정 시간의 범위는 SDU 전송이 이루어지지 않는 TDD 프레임 진행시간일 수 있으나, 다른 SDU 전송에 선행하여 최근 TDD 프레임 진행시간에 할당됨도 가능하다.
한편, 서빙 네트워크가 기지국의 채널환경 상태에 관계없이 TB가 존재하지 않는다면(예컨대, time boundary가 없는 이유로), 이 경우에는 타겟 네트워크의 핸드오버 준비과정(handover preparation setup)이 완료된 후 현재 진행중인 서빙 네트워크에서의 ARQ 블록 처리 및 SDU 전송 프로세스가 종료되는 즉시 타겟 네트워크가 다음 SDU 전송 프로세스를 처리하도록 조치함도 가능하다.
S330 단계 이후에는 다음 SDU 전송 프로세스 진행에 대해 타겟 네트워크에 미리 통보하는 핸드오버 타이밍 예보 과정(handover timing prediction option)이 진행된다. 구체적인 내용은 다음과 같다.
먼저, 현재시점을 기준으로 최근 전송완료된 SDU에 손실이 발생하였는지 여부를 확인할 필요가 있다. 그 이유는 손실 발생이 확인될 경우, 상기 SDU의 전송이 선행하여 진행됨이 바람직하기 때문이다. 이의 확인은 제어부(220)에 의해 수행될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 손실이 없는 것으로 가정하여 생략됨도 가능하다.
다음으로, 프레임 총시간 계산부(215)가 최근 완료된 SDU 전송에 할당된 모든 TDD 프레임의 총주기에 해당하는 시간을 계산한다(S335). 이후, ARQ 블록 처리시간 계산부(245)가 상기 최근 전송 완료된 SDU를 상대방이 모두 수신하는 데에 소요되는 ARQ 블록 처리시간을 계산한다(S340). 상기에서, ARQ 블록 처리시간은 슬롯 에러율(slot error rate), 패킷 에러율(packet error rate), 심벌 에러율(symbol error rate) 등과 같은 채널 에러율(channel error rate)에서 알 수 있는 바 기지국의 채널환경 상태(CQI)에서 추정할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 ARQ 블록 처리시간 계산방법이 꼭 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 시점 비교부(235)는 S320 단계에서 계산된 현재시간에 S335 단계 및 S340 단계에서 계산된 시간을 반영시켜 이를 기준시점으로 계산한 후, 기준시점과 SDU전송 시작시점을 비교한다(S345). S345 단계를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 제1 단계에서, 시점 비교부(235)는 S320 단계에서 계산된 현재시간에 S335 단계에서의 최근 완료된 SDU 전송에 할당된 모든 TDD 프레임의 총주기에 해당하는 시간과 S340 단계에서의 최근 전송 완료된 SDU를 상대방이 모두 수신하는 데에 소요되는 ARQ 블록 처리시간을 합산시킨다. 제2 단계에서, 시점 비교부(235)는 S320 단계에서 계산한 값이 제1 단계에서 구한 합산값에 대해 어떤 관계를 가지는지(즉, 큰지, 작은지, 같은지)를 판별한다. 이상 설명한 S345 단계를 거치면, 수학 식 3에 도시된 2가지 타입 중 어느 하나의 타입이 결정된다.
Figure 112008009565759-pat00003
상기에서, TSi -1은 Si -1이 전송되기 위하여 요구되는 할당된 TDD 프레임 총주기에 해당하는 시간이며, 이때의 Si -1은 아이터레이션 실행횟수가 i번째 직전인 i-1일 경우 SDU의 크기이다. 그리고, TAi -1은 상대방이 Si -1을 모두 수신하는 데에 소요되는 ARQ 블록 처리시간이다.
S345 단계의 결과가 수학식 3의 (b)에 해당하는 경우, Si -1번째 SDU 전송 프로세스가 종료되는 즉시 Si번째 SDU 전송 프로세스가 진행되도록 조치해야 하므로, 핸드오버 처리부(260)는 최근 TDD 프레임 시작시간에 핸드오버가 실행되도록 처리한다(S350). 물론 S350 단계에서의 처리는 S330 단계에서의 예약을 확인하고 최종 결정하는 단계로 이루어짐도 가능하다.
반면, S345 단계의 결과가 수학식 3의 (a)에 해당하는 경우, 아이터레이션 실행부(250)는 이후 SDU 전송에 필요한 타이밍을 계산하기 위해 아이터레이션 실행횟수를 1회 증가시킨다(S355). 그러면, 시점 비교부(235)가 S355 단계를 바탕으로 S345 단계와 같은 과정을 재실행한다(S360). S360 단계에서 도출되는 결과는 수학식 4의 2가지 타입 중 어느 하나이며, (b)에 해당하는 결과가 도출될 때까지 S355 단계와 S360 단계는 반복된다.
Figure 112008009565759-pat00004
상기에서, j는 추가되는 아이터레이션 실행횟수로 정수값이다.
S360 단계를 통해 수학식 4의 (b) 결과가 도출되면, 아이터레이션 실행부(250)는 추가된 아이터레이션 실행횟수(j)를 계산한다(S365). 그러면, 핸드오버 처리부(260)는 Si번째 SDU 전송 프로세스부터 Si +j번째 SDU 전송 프로세스까지 함께 진행될 수 있도록 최근 TDD 프레임 시작시간에 일정 시간동안 지속되는 핸드오버 타이밍을 설정한다(S370).
이상 설명한 핸드오버 타이밍 설정 방법은 서빙 네트워크와 타겟 네트워크 간에 핸드오버 실행이 시간에 관계없이 이루어질 수 있음을 전제로 한 것이다. 만약, 이러한 전제가 설정되지 않았다면, 본 방법을 수행하기 이전에 이의 검토가 필요할 것이다. 물론, 본 방법을 수행하면서 상황에 따라 두 네트워크 간에 핸드오버 실행을 위한 연결이 이루어짐도 가능하다.
한편, 본 방법에서는 PDU가 TDD 프레임을 이용하도록 하였는데, 본 발명의 실시예에서 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 즉, 본 발명은 PDU가 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식을 이용하도록 함도 가능하다.
한편, 본 방법에서 프레임 총시간 계산부(215), 프레임 종료시간 계산 부(225), 현재시간 계산부(230), ARQ 블록 처리시간 계산부(245) 등은 시간 계산 기능을 수행하므로 이들을 통합하여 시간 계산부(255)로 책정함도 가능하다.
이상 설명한 핸드오버 타이밍 설정 방법을 이용하면, 통신 방식이 상이한 두 네트워크 간 버티컬 핸드오버시에도 데이터 패킷의 손실을 예방할 수 있게 된다. 또한, 타겟 네트워크가 전달된 SDU 처리를 위한 준비를 사전에 수행할 수 있게 되며, 바이캐스팅(bi-casting)을 최적화시킬 수 있게 된다. 나아가, 본 방법은 연동되는 두 네트워크의 통신 방식에 관계없이 심리스 핸드오버를 구현할 수 있게 해준다.
다음으로, 도 4를 참조하여 도 3에 제시한 핸드오버 타이밍 설정 방법을 계산해 보겠다. 도 4에서 (a)와 (b)로 구분한 이유는 SDU 크기와 PDU 크기의 맵핑(mapping)이 다른 경우를 감안하기 위해서이다.
(1) 도 4의 (a)
먼저, Si에 대한 TSi를 계산한다.
T=TDD 프레임 주기=5㎳
상기에서, TSi는 수학식 1의 (a)를 적용하여
Figure 112008009565759-pat00005
가 되겠지만, SDU가 TDD 프레임 1부터 TDD 프레임 4까지 할당된 뒤 마지막에 위치한 TDD 프레임 5에도 일부가 할당되어 있는 점을 감안할 경우
Figure 112008009565759-pat00006
가 된다.
다음으로, 핸드오버가 수행되어야 하는 가장 마지막 바운더리(boundary)인 TB는 40㎳로 설정한다. 그리고, 진행중인 현재 TDD 프레임과 참조되는 현재의 시간인 TC는 각각 TC1=3㎳, TC2=16㎳로 설정한다.
이후, S325 단계에 제시된 바와 같이 TB-TSi를 TC1 및 TC2와 비교한다.
(ⅰ) TC1=3㎳인 경우
TB-TSi=40-25=15㎳, 따라서 TC<(TB-TSi)
이 경우에는 이전 SDU인 Si -1의 프로세스가 ARQ와 더불어 완료되자마자 가능한한 신속히 핸드오버를 수행한다. 또한, 더욱 많은 SDU들이 핸드오버 바운더리 TB에 도달하기 전에 완료될 수 있는지를 인식할 수 있다. 이러한 과정을 거쳐 결과적으로 상술한 핸드오버 타이밍 예보 과정(S335~S370)을 진행시킨다.
(ⅱ) TC2=16㎳인 경우
TB-TSi=40-25=15㎳, 따라서 TC>(TB-TSi)
이 경우에는 핸드오버가 가능한한 빨리 수행되어야 한다. 그 이유는 SDU Si가 타겟 네트워크의 시작점으로부터 다시 수신되어야 할 필요가 있기 때문이다.
상기에서, TC1=3㎳인 경우에는 TC+TSi -1+TAi - 1와 TB-TSi를 계산하여 비교하는 과정을 수행한다. 이때, TC=TC1=3㎳이고,
Figure 112008009565759-pat00007
를 이용하면
Figure 112008009565759-pat00008
가 된다. 이에 따르면, SDU Si는 4개의 TDD 프레임에 해당되는만큼 차지하게 된다.
앞서 계산한 SDU Si와 동일하게 산술적으로 4개의 TDD 프레임이 요구되었지만, 도 4에서 보는 바는 5개의 TDD 프레임이 요구된다. 그러나, SDU Si -1의 마지막 TDD 프레임과 SDU Si의 첫번째 TDD 프레임이 동일하여 이미 SDU Si의 TSi 성분에 고려되었을 것이므로 결과적으로 TSi -1은 20㎳가 된다.
추가적인 변수로는 TAi -1=5㎳, TAi=6㎳, TAi +1=3㎳가 구성된다.
TC+TSi -1+TAi -1=3+20+5=28㎳
TB-TSi=40-25=15㎳
상술한 바에 따라
Figure 112008009565759-pat00009
이므로 Si -1이 성공적으로 처리되자마자 핸드오버는 바로 수행되어야 한다.
(2) 도 4의 (b)
자세한 설명은 (1)의 내용을 참조하면 되므로, 이하 약술한다.
Figure 112008009565759-pat00010
TAi -1=2㎳, TAi=3㎳, TAi +1=2㎳, TB=30㎳
TC+TSi -1+TAi -1=3+5+2=10㎳
TB-TSi=40-25=15㎳
따라서
Figure 112008009565759-pat00011
이 경우에는 아이터레이션의 추가 실행이 필요하므로 i-> i+1, 아이터레이션의 추가 실행은
Figure 112008009565759-pat00012
이 성립될 때까지 계속된다.
아이터레이션 실행횟수가 i+1일 경우, TC+TSi+TAi=3+25+3=31㎳
이에 따라,
Figure 112008009565759-pat00013
이므로 Si가 성공적으로 처리되자마자 핸드오버는 수행되어야 한다.
다음으로, 3G-LTE 네트워크(120)와 WiMAX 네트워크(130) 사이의 버티컬 핸드오버 환경에서 이루어지는 심리스 핸드오버 방법을 설명한다. 이하 설명할 심리스 핸드오버 방법은 이종망 연동 시스템(100)에서 유저 단말(110)이 서빙 네트워크(serving network)를 벗어나 타겟 네트워크(target network)로 진입하는 경우 이루어지는 핸드오버 방법에 대한 것이다. 이 경우, 서빙 네트워크는 3G-LTE 네트워크(120) 또는 WiMAX 네트워크(130)로 설정될 수 있으며, 타겟 네트워크는 서빙 네트워크와는 다른 통신 방식을 가지는 네트워크로 설정됨은 물론이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종망 연동 시스템의 심리스 핸드오버 방법을 설명한 순서도이다. 도 5를 참조하여 설명할 심리스 핸드오버 방법은 도 2 내지 도 4를 참조하여 상술한 핸드오버 타이밍 설정 방법을 참작하는 것을 특징으로 한다. 또한, 도 5에서의 심리스 핸드오버 방법은 서빙 네트워크를 WiMAX 네트워크(130)로 가정하고, 타겟 네트워크를 3G-LTE 네트워크(120)로 가정함을 미리 밝혀둔다.
도 5를 참조하면, 유저 단말(110)과 상대 단말(150)은 WiMAX 네트워크(130)에 접속하여 통신 채널을 형성한다(S500). 그러면, 유저 단말(110)은 상대 단말(150)에서 발생된 데이터 패킷(data packet)을 HA인 H-AAA 서버(134)를 거쳐 수신하게 된다.
유저 단말(110)이 WiMAX 네트워크(130)에서 3G-LTE 네트워크(120)로 이동하게 되면, 3G-LTE 네트워크(120)는 핸드오버 실행을 위한 준비작업에 착수한다(S505). 이때, 3G-LTE 네트워크(120)는 소프트 핸드오버(soft handover)를 실행할 것이나, 하드 핸드오버(hard handover)를 실행함도 가능하다. 한편, S505 단계에서 3G-LTE 네트워크(120)는 연동 대상 네트워크를 체크하는 과정이 필요한데, 이는 주변 메시지(neighbor advertisement message)에서 주위 셀(cell) 상태와 RAS(Radio Access Station) ID를 확인하는 과정 등을 통해 인식할 수 있으므로 생략 가능하다.
S505 단계 이후, 핸드오버 타이밍 설정 서버(200)는 핸드오버 타이밍 설정작업을 실행한다(S510). 먼저, 핸드오버 타이밍 설정 서버(200)는 VHO(Vertical HandOver)시 연동되는 두 네트워크인 3G-LTE 네트워크(120)와 WiMAX 네트워크(130)의 인프라 및 구조의 상이한 특성에 의해 발생하는 데이터 패킷의 전달시간의 차이를 고려하여 RTT(Round Trip Time)와 현재 연결중인 제2 기지국(131)으로부터의 RSS(Received Signal Strength)를 고려한 최적의 핸드오버 타이밍 시기를 추정 계산한다. 이후, 핸드오버 타이밍 설정 서버(200)는 3G-LTE 네트워크(120)로의 IP 데이터 경로가 만들어지면 HA(Home Agent)(122 또는 134)를 이용하여 핸드오버시 발생하는 데이터 패킷 손실을 최소화시킨다. 또한, 핸드오버 타이밍 설정 서버(200)는 위상지터(phase jitter), 비트오율(BER) 등의 전송품질(transmission quality)을 고려하여 WiMAX 네트워크(130)에서 3G-LTE 네트워크(120)로의 바이캐스팅 타이밍(bi-casting timing)을 추정 계산한다. S510 단계에 대한 보다 자세한 설명은 도 2 내지 도 4를 참조하여 상술한 바, 이를 참조한다.
그런데, 3G-LTE 네트워크(120)는 소프트 핸드오버를 실행하므로 S510 단계가 실행되는 동안에도 유저 단말(110)과 상대 단말(150)의 연결이 지속되어야 한다. 이를 위해서 본 발명에 따른 이종망 연동 시스템(100)은 바이캐스팅(bi-casting)을 실행한다(S515). S515 단계는 S510 단계가 종료될 때까지 지속되며, 구체적으로 다음과 같이 진행된다. 바람직하게는, S515 단계는 S510 단계와 동시 진행 및 이후 진행된다. 이하, 이 부분 내용은 도 6을 참조한다.
제1 단계에서, IP 네트워크(140)가 상대 단말(150)이 생성한 데이터 패킷을 제공받아 저장한다. 이는 LPM(Last Packet Marker) 방식을 참작한 것으로, 심리스 핸드오버를 위한 것이다. 제2 단계에서, IP 네트워크(140)는 3G-LTE 네트워크(120)의 PDN 게이트웨이(125)에 접속하고, 데이터 패킷을 전송한다. 이 경우, IP 네트워크(140)는 CSN(133)에 접속하여 데이터 패킷을 전송함도 가능하다. 제3 단계에서, PDN 게이트웨이(125)는 액세스 라우터(access router)에 해당하는 서빙 게이트웨 이(124)를 통하여 제1 기지국(121)로 데이터 패킷을 전송한다. 더불어, PDN 게이트웨이(125)는 액세스 라우터(access router)에 해당하는 WiMAX 네트워크(130)의 ASN 게이트웨이(132)에 접속하여 데이터 패킷을 전송한다. 그러면, ASN 게이트웨이(132)는 제2 기지국(131)으로 데이터 패킷을 전송한다.
이상 제1 단계 내지 제3 단계를 거치면, 유저 단말(110)은 제1 기지국(121) 또는 제2 기지국(131)으로부터 데이터 패킷을 제공받을 수 있게 되며, 심리스 핸드오버를 구현할 수 있게 된다.
한편, S510 단계에서 3G-LTE 네트워크(120)는 물리 계층에서의 무선자원 파라미터(PHY radio resource parameter)와 전송 계층에서의 무선자원 파라미터(MAC radio resource parameter)를 산출 이용하여 핸드오버를 지원하기 위한 QoS 협상 및 무선자원 예약(radio resource reservation)을 실행하는 것도 가능하다. 이에 따르면, 3G-LTE 네트워크(120)가 바이캐스팅을 최적화시킬 수 있게 되며, 나아가 심리스 핸드오버 구현에 이바지하게 된다.
S510 단계가 종료되면 일정시간 경과후 S515 단계도 종료되며, 이후 유저 단말(110)은 3G-LTE 네트워크(120)를 통하여 상대 단말(150)과 통신 채널을 형성한다(S520). 한편, 본 발명의 실시예에서 이종망 연동 시스템(100)은 유저 단말(110)의 이동을 용이하게 파악하기 위해 PSS(Portable Subscriber Station) 이동예측 알고리즘을 고려함도 가능하다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으 로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, CD-ROM, DVD 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
현재 동일한 통신방식을 사용하는 두 네트워크 간의 핸드오버시 요구되는 네트워크 선택방법이나 장치는 어느 정도 개발된 상황이다. 하지만, 서로 다른 통신방식을 사용하는 이종망 간(예컨대, 인터넷 데이터 기반의 통신망과 셀룰러 보이스 기반의 통신망)에는 버티컬 핸드오버에 관련한 기술이나 방법, 장치 등의 개발이 미미한 실정이다. 따라서, 본 발명이 제안한 바에 따라 핸드오버 타이밍을 예약 설정한다면 데이터 패킷의 손실을 예방할 뿐만 아니라 이종망 간에도 심리스 핸드오 버가 가능하여 그 시장 가치는 매우 높을 것으로 예측된다. 또한, 본 발명은 이동통신망, 이동통신 기지국, 이동통신 단말기 등 광범위하게 영향을 끼칠 수 있는 바, 시장 가치는 더욱 배가될 것으로 예측된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종망 연동 시스템의 개념도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서빙 네트워크와 타겟 네트워크 간의 핸드오버 타이밍을 설정하는 서버의 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서빙 네트워크와 타겟 네트워크 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법에 대한 흐름도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 SDU, PDU 및 TDD 프레임의 관계를 도시한 타이밍 다이어그램,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종망 연동 시스템의 심리스 핸드오버 방법을 설명한 순서도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종망 연동 시스템의 바이캐스팅을 설명하는 개념도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 이종망 연동 시스템 110 : 유저 단말
120 : 3G-LTE 네트워크 121 : 제1 기지국
122 : HSS 서버 123 : MME 서버
124 : 서빙 게이트웨이 125 : PDN 게이트웨이
130 : WiMAX 네트워크 131 : 제2 기지국
132 : ASN 게이트웨이 133 : CSN
134 : H-AAA 서버 140 : IP 네트워크
150 : 상대 단말 200 : 핸드오버 타이밍 설정 서버
210 : SDU/PDU 비교부 215 : 프레임 총시간 계산부
220 : 제어부 225 : 프레임 종료시간 계산부
230 : 현재시간 계산부 235 : 시점 비교부
240 : 핸드오버 예약부 245 : ARQ 블록 처리시간 계산부
250 : 아이터레이션 실행부 255 : 시간 계산부
260 : 핸드오버 처리부

Claims (21)

  1. 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법에 있어서,
    (a) 상기 이종망 사이에서 발생하는 서비스 데이터 단위(service data unit)와 프로토콜 데이터 단위(protocol data unit)를 이용하여 핸드오버가 필요한지 여부를 판별하되, 상기 이종망 중 하나인 서빙 네트워크(serving network)에서 상기 이종망 중 다른 하나인 타겟 네트워크(target network)로 특정 서비스 데이터 단위를 제공하려는 전송시작 시점과 현재 시점을 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 위치로써 비교하여 상기 핸드오버의 필요성을 판별하는 단계; 및
    (b) 상기 (a) 단계에서의 판별 결과에 따라 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (aa) 특정 서비스 데이터 단위의 크기를 상기 프로토콜 데이터 단위의 크기 와 비교하는 단계;
    (ab) 상기 특정 서비스 데이터 단위의 크기가 상기 프로토콜 데이터 단위의 크기보다 클 경우, 상기 특정 서비스 데이터 단위의 제공을 위해 할당된 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 모든 프레임을 전송하는 데에 걸리는 전체 시간을 계산하며, 상기 특정 서비스 데이터 단위의 크기가 상기 프로토콜 데이터 단위의 크기보다 작거나 같을 경우, 상기 전체 시간을 일정값으로 결정하는 단계;
    (ac) 상기 모든 프레임의 전송이 종료되는 종료 시간과 현재 시간을 계산하는 단계; 및
    (ad) 상기 (ac) 단계에서 계산된 종료 시간과 현재 시간, 및 상기 (ab) 단계에서 도출된 전체 시간을 이용하여 상기 핸드오버의 필요성을 판별하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 아래 수학식 1의 (1)과 (2)를 비교하여 상기 핸드오버의 필요성을 판별하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112008009565759-pat00014
    상기에서, TC는 현재 시간, TB는 특정 서비스 데이터 단위의 제공을 위해 할 당된 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 모든 TDD(Time Division Duplexing) 프레임의 전송이 종료되는 종료 시간, TSi는 상기 모든 TDD 프레임을 전송하는 데에 걸리는 전체 시간.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 상기 수학식 1의 TSi를 아래 수학식 2의 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에서 도출하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112008009565759-pat00015
    상기에서, Si는 상기 특정 서비스 데이터 단위의 크기, P는 상기 모든 TDD 프레임의 크기, T는 TDD 프레임 하나의 주기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 이종망 중 하나인 서빙 네트워크에서 상기 이종망 중 다른 하나인 타겟 네트워크로 특정 서비스 데이터 단위를 제공하려는 전송시작 시 점과 상기 특정 서비스 데이터 단위에 선행하여 제공되는 서비스 데이터 단위의 전송 종료 시점을 반영한 선행전송 종료 시점을 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 위치로써 비교하여 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (ba) 특정 서비스 데이터 단위에 선행하는 서비스 데이터 단위의 제공을 위해 할당된 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 모든 프레임을 전송하는 데에 걸리는 전체 시간을 계산하는 단계;
    (bb) 상기 특정 서비스 데이터 단위에 선행하여 제공되는 서비스 데이터 단위를 상대방이 모두 수신하는 데에 소요되는 처리 시간을 계산하는 단계; 및
    (bc) 상기 (ba) 단계 및 상기 (bb) 단계를 통해 계산된 시간에서 도출된 시점을 상기 특정 서비스 데이터 단위를 제공하려는 전송시작 시점과 비교하여 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 특정 서비스 데이터 단위에 선행하여 제공되는 서비스 데이터 단위들 중 손실된 것이 있는지를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 아래 수학식의 (1)과 (2)를 비교하여 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
    [수학식]
    Figure 112008009565759-pat00016
    상기에서, TC는 현재 시간, TSi -1은 특정 서비스 데이터 단위에 선행하는 서비스 데이터 단위의 제공을 위해 할당된 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 모든 프레임을 전송하는 데에 걸리는 전체 시간, TAi -1은 상기 특정 서비스 데이터 단위에 선행하여 제공되는 서비스 데이터 단위를 상대방이 모두 수신하는 데에 소요되는 처리 시간, TB는 특정 서비스 데이터 단위의 제공을 위해 할당된 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 모든 TDD(Time Division Duplexing) 프레임의 전송이 종료되는 종료 시간, TSi는 상기 모든 TDD 프레임을 전송하는 데에 걸리는 전체 시간.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 현재 시점을 기준으로 특정 서비스 데이터 단위를 제공하려 는 전송시작 시점까지 여유 시간이 존재하는 경우, 상기 여유 시간동안 손실된 서비스 데이터 단위 또는 제공되지 않은 서비스 데이터 단위를 전송할 수 있는지 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 판별은 상기 이종망 간에 서비스 데이터 단위를 제공하는 아이터레이션(iteration)을 추가 실행함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 특정 서비스 데이터 단위의 제공을 위해 할당된 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 모든 TDD 프레임의 전송이 종료되는 종료 시간을 알 수 없는 경우, 상기 특정 서비스 데이터 단위에 선행하여 제공되는 서비스 데이터 단위의 전송이 완료되는 즉시 상기 특정 서비스 데이터 단위를 전송하도록 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 이종망은 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크인 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 타이밍 설정 방법.
  14. 이종망 간의 핸드오버 방법에 있어서,
    (a) 서빙 네트워크(serving network)를 통하여 사용자가 접속하는 유저 단말과 그 상대가 되는 상대 단말이 통신 채널을 형성하는 단계;
    (b) 상기 유저 단말 또는 상기 상대 단말이 타겟 네트워크(target network) 영역에 진입하는 경우, 상기 서빙 네트워크와 상기 타겟 네트워크 사이에서 발생하는 서비스 데이터 단위와 프로토콜 데이터 단위를 이용하여 핸드오버가 필요한지 여부를 판별하고, 상기 판별 결과에 따라 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 단계;
    (c) 상기 (b) 단계와 더불어, 상기 서빙 네트워크와 상기 타겟 네트워크에 대해 바이캐스팅(bi-casting)을 실행하는 단계; 및
    (d) 상기 (c) 단계가 종료되면 상기 타겟 네트워크를 통하여 상기 유저 단말과 상기 상대 단말이 통신 채널을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이종망은 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크인 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 서빙 네트워크와 상기 타겟 네트워크의 넷 데이터 레이트(net data rate) 매칭을 위한 QoS 협상을 수행하며, 상기 QoS 협상에 따라 도출된 무선자원 파라미터(radio resource parameter)를 이용하여 상기 이종망 간의 심리스 핸드오버(seamless handover)를 지원하는 무선자원 예약(radio resource reservation)을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 간의 핸드오버 방법.
  17. 이종망을 구비하는 이종망 연동 시스템에 있어서,
    상기 이종망 사이에서 발생하는 서비스 데이터 단위와 프로토콜 데이터 단위를 이용하여 핸드오버가 필요한지 여부를 판별하되, 상기 이종망 중 하나인 서빙 네트워크(serving network)에서 상기 이종망 중 다른 하나인 타겟 네트워크(target network)로 특정 서비스 데이터 단위를 제공하려는 전송시작 시점과 현재 시점을 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 위치로써 비교하여 상기 핸드오버의 필요성을 판별하며, 상기 판별 결과에 따라 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 핸드오버 타이밍 설정 서버
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 연동 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 핸드오버 타이밍 설정 서버는 상기 서비스 데이터 단위를 송신하는 서빙 네트워크, 상기 서비스 데이터 단위를 수신하는 타겟 네트워크, 및 상기 서빙 네트워크와 상기 타겟 네트워크에 대해 바이캐스팅을 실행하는 IP망 중 어느 하나에 구비되는 것을 특징으로 하는 이종망 연동 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 핸드오버 타이밍 설정 서버는,
    특정 서비스 데이터 단위의 크기를 상기 프로토콜 데이터 단위의 크기와 비교하는 SDU/PDU 비교부;
    상기 특정 서비스 데이터 단위의 크기가 상기 프로토콜 데이터 단위의 크기보다 클 경우, 상기 특정 서비스 데이터 단위의 제공을 위해 할당된 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 모든 프레임을 전송하는 데에 걸리는 전체 시간을 계산하며, 상기 특정 서비스 데이터 단위의 크기가 상기 프로토콜 데이터 단위의 크기보다 작거나 같을 경우, 상기 전체 시간을 일정값으로 결정하는 프레임 총시간 계산부;
    상기 모든 프레임의 전송이 종료되는 종료 시간을 계산하는 프레임 종료시간 계산부;
    현재 시간을 계산하는 현재시간 계산부; 및
    상기 계산된 전체 시간, 상기 계산된 종료 시간 및 상기 계산된 현재 시간을 이용하여 상기 핸드오버의 필요성을 판별하는 시점 비교부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 연동 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 핸드오버 타이밍 설정 서버는,
    특정 서비스 데이터 단위에 선행하는 서비스 데이터 단위의 제공을 위해 할당된 상기 프로토콜 데이터 단위 상의 모든 프레임을 전송하는 데에 걸리는 전체 시간을 계산하는 프레임 총시간 계산부;
    상기 특정 서비스 데이터 단위에 선행하여 제공되는 서비스 데이터 단위를 상대방이 모두 수신하는 데에 소요되는 처리 시간을 계산하는 ARQ 블록 처리시간 계산부; 및
    상기 계산된 전체 시간 및 상기 계산된 처리 시간을 이용하여 도출한 시점을 상기 특정 서비스 데이터 단위를 제공하려는 전송시작 시점과 비교하여 상기 핸드오버를 수행할 시기를 결정하는 핸드오버 처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종망 연동 시스템.
  21. 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    제 1 항, 또는 제 3 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는 프로그램이 저장되는 기록매체.
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