KR100970448B1

KR100970448B1 - 옥내용 및 옥외용 기지국을 포함하는 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법

Info

Publication number: KR100970448B1
Application number: KR1020080039767A
Authority: KR
Inventors: 이성춘; 홍철기; 하광준; 윤세영; 조동호; 권상욱; 곽도영
Original assignee: 주식회사 케이티; 한국과학기술원
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2010-07-16
Also published as: KR20090114019A

Abstract

본 발명은 옥내용 및 옥외용 기지국을 포함하는 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 관한 것으로, 옥내용 기지국 및 옥외용 기지국이 존재하는 휴대인터넷 시스템에서 옥내용 기지국의 영역에 위치하는 단말의 핸드오버 시에, 인접 기지국 정보 방송 시 핸드오버 대상 기지국(후보 기지국)을 인접한 옥내용 기지국으로 제한 및 유도하여 핸드오버 빈도수를 줄이고 핸드오버 시간지연을 감소시켜 보다 효율적으로 핸드오버를 수행할 수 있게 하는 핸드오버 제어 방법을 제공하고자 한다.

이를 위하여, 본 발명은, 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 있어서, 외부 출입문이 없는 지역을 관장하는 옥내용 서빙 기지국이 핸드오버를 위한 인접 기지국의 정보에 옥내용 기지국 정보만을 포함시켜 방송하는 단계; 및 단말의 옥내 이동의 경우, 상기 옥내용 서빙 기지국이 '상기 단말에서 인접 기지국 탐색을 통해 측정된 신호 세기를 바탕으로 선정된 옥내용 후보 기지국' 중 핸드오버 기준값 이상의 신호 세기를 갖는 옥내용 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 핸드오버 단계를 포함한다.

옥내용 기지국, 옥외용 기지국, 휴대인터넷, 망 재진입, 핸드오버

Description

옥내용 및 옥외용 기지국을 포함하는 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법{Method for controlling indoor handover signaling in hybrid indoor/outdoor wibro system}

본 발명은 옥내용 및 옥외용 기지국을 포함하는 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 옥내용 기지국 및 옥외용 기지국이 존재하는 휴대인터넷 시스템에서 옥내용 기지국의 영역에 위치하는 단말의 핸드오버 시에, 인접 기지국 정보 방송 시 핸드오버 대상 기지국(후보 기지국)을 인접한 옥내용 기지국으로 제한 및 유도하여 핸드오버 빈도수를 줄이고 핸드오버 시간지연을 감소시켜 보다 효율적으로 핸드오버를 수행할 수 있게 하는 핸드오버 제어 방법에 관한 것이다.

휴대인터넷(WiBro : Wireless Broadband) 시스템은 무선랜(Wi-Fi)과 같이 무선환경에서 인터넷 서비스를 제공하고, 초고속 인터넷 서비스처럼 광대역 인터넷 접속이 가능하다. 전송 속도, 이동성, 셀 반경 등의 측면에서 현재의 이동통신과 무선랜의 전달거리와 전송속도 면에서의 장단점을 보완할 수 있으며, 도심지 내에서 1Mbps 이상의 무선인터넷 서비스를 이동 중에도 끊김 없이 사용할 수 있는 대표적인 이동통신 기술이다.

휴대인터넷 시스템은 휴대용 무선 단말기(휴대인터넷 단말)를 이용하여 언제 어디서나 이동 상태에서도 고속의 전송속도로 인터넷에 접속하여 다양한 정보와 컨텐츠를 얻거나 활용할 수 있다. 따라서 여러 기존 셀룰러 이동통신 시스템들과 마찬가지로 휴대인터넷 시스템에서도 이동하는 단말들의 이동성 보장을 위하여 핸드오버(Handover)를 지원한다.

그런데, 휴대인터넷 시스템은 다양한 종류의 기지국들이 동시에 혼재되어 위치한다. 이러한 다양한 종류의 기지국들은 크게 옥내용 기지국과 옥외용 기지국으로 나눌 수 있으며, 이들은 셀 커버리지(Cell Coverage) 관점과 주 설치 장소 및 용도 측면으로 구분된다.

일반적으로, 핸드오버는 이동성을 가지는 단말이 현재 통신하고 있는 서빙(Serving) 기지국의 셀 영역을 벗어나 다른 기지국의 셀 영역으로 진입할 때, 통신을 유지할 수 있도록 통신로(기지국↔단말 연락통로)를 단말의 이동방향에 위치하는 타겟(Target) 기지국으로 변경해 주는 것을 말한다.

휴대인터넷은 이동 중에 QoS가 보장되는 서비스를 지속적으로 제공 가능해야 한다. 이를 위해 휴대인터넷에서 사용하는 핸드오버 기술은 기존 통화회선을 끊고 새로운 기지국으로 연결하는 방식(Break Before Make)인 하드 핸드오버(Hard Handover) 기술이 사용되지만, 최근에 2개 이상의 기지국을 이용하여 신뢰성 높은 핸드오버를 지원할 수 있는 소프트 핸드오버(Soft Handover) 기술이 고려되고 있다. 핸드오버 기술은 핸드오버 결정에 필요한 파라미터 값을 주기적으로 측정하는 네트워크 토폴로지 획득 절차와 핸드오버를 결정하고 수행하는 절차로 나눌 수 있다.

통상, 옥내 환경의 휴대인터넷 시스템은 옥내의 특정 영역 내에 위치한 휴대인터넷 단말에게 끊김 없는 통신(Seamless Communication)을 제공하기 위해 옥외 환경에서와 같이 핸드오버(Handover)를 지원하게 되며, 옥내용 휴대인터넷 시스템에 옥외용 휴대인터넷 시스템의 핸드오버 제어 절차를 적용하게 되면, 핸드오버 대상 후보 기지국(타겟 기지국)에 옥내용 기지국뿐만 아니라 인접 옥외용 기지국이 포함되어 신호세기(Signal Strength)에 따라 핸드오버 대상 기지국이 선택된다.

그러나 이와 같은 방식에 따라 인접 옥외용 기지국이 핸드오버 대상 기지국에 포함되면, 옥내용 기지국의 영역 내에 위치하게 되는 단말의 이동 시 옥내용 기지국에서 인접 옥외용 기지국으로 혹은 인접 옥외용 기지국에서 옥내용 기지국으로 핸드오버가 자주 발생하게 되고, 옥내용 기지국에서 인접 옥외용 기지국으로 혹은 인접 옥외용 기지국에서 옥내용 기지국으로 핸드오버가 발생하게 되면 코어 라우터(ACR)가 변경되어 네트워크 재진입 절차(Network Re-entry Procedure)를 수행해야 하기 때문에 전송 지연(Delay) 및 통신 끊김 현상이 발생하게 되는 문제를 가지게 된다.

따라서 옥내 환경을 지원하는 휴대인터넷 시스템에서 옥내용 기지국의 영역 내에 위치하는 단말의 핸드오버 시에, 인접 기지국 정보 방송 시 핸드오버 대상 기지국을 인접한 옥내용 기지국으로 제한 및 유도하여 핸드오버 빈도수를 줄이고 시간 지연을 감소시켜 보다 효율적으로 핸드오버를 수행할 수 있게 하는 방안이 절실히 요구된다.

그럼, 도 1 내지 도 7을 참조하여 옥외형 휴대인터넷 망에서의 기존 핸드오버 제어 과정을 살펴보고, 옥내용 및 옥외용 기지국으로 구성된 휴대인터넷 망에서 기존 핸드오버 제어 과정을 그대로 적용할 수 없는 문제점을 살펴보기로 한다.

도 1은 일반적인 옥외용 휴대인터넷(WiBro) 망의 구성 예시도이다.

옥외용 휴대인터넷 시스템에서는 휴대인터넷 단말(MS)(11)이 다른 셀로 이동할 때(BS1→BS2) 핸드오버(Handover)가 발생하게 된다(1a). 즉, 옥외용 휴대인터넷 시스템에서는 옥외용 서빙(Serving) 기지국(BS1)(12)과 옥외용 타겟(Target) 기지국(BS2)(13) 간의 핸드오버만 존재한다.

즉, 휴대인터넷 단말(11)이 셀1에서 셀2로 이동하는 과정에서 휴대인터넷 단말(11)이 서비스받는 기지국(BS)은 옥외용 서빙(Serving) 기지국(BS1)(12)에서 옥외용 타겟(Target) 기지국(BS2)(13)으로 바뀌게 된다(1a). 이러한 과정이 기존 옥외용 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 과정이다. 기존 옥외용 휴대인터넷 시스템에서는 현재 서비스받고 있는 BS1(12)에서 이동하는 셀의 새로운 BS2(13)로의 단일한 핸드오버 시나리오만 존재한다.

그러나 옥외용 휴대인터넷 시스템에 옥내용 휴대인터넷 시스템이 결합된다면[하기의 도 8 참조], 옥외용 핸드오버 제어 절차[옥외용 기지국(12)에서 옥외용 기지국(13)으로의 핸드오버 제어 절차]와 더불어, 옥내용 핸드오버 제어 절차[즉, 옥외용 기지국(12 or 13) - 옥내용 기지국(14,15) 간의 핸드오버 제어 절차, 옥내용 기지국(14) - 옥내용 기지국(15) 간의 핸드오버 제어 절차]가 별도로 추가되어야 한다.

휴대인터넷 시스템에서는 셀과 셀이 명확히 구분되어 있지 않고, 셀이 서로 겹쳐져(Overlapped) 존재한다. 즉, 기지국(12,13)이 일정한 거리를 두고 균일하게 배치되어 있는 것이 아니다. 그래서 휴대인터넷 단말(MS)(11)이 이동하여 핸드오버를 할 때 타겟(Target) 기지국(BS)의 후보는 한 개 이상 존재하게 된다. 그렇기 때문에, 핸드오버를 위해서는 여러 개의 타겟 기지국들 중에서 한 개의 기지국을 선정해야만 하며, 이때 타겟 기지국을 선정함에 있어서 신호의 크기(Signal Strength)를 가지고 평가(Evaluation)하게 된다.

일 예로, IEEE 802.16e 표준을 따르는 옥외용 휴대인터넷 망에서의 핸드오버 제어 절차는 도 2와 같다.

도 2에서는 옥외용 휴대인터넷 망에서 휴대인터넷 단말(MS)(11)이 이동하여 핸드오버가 발생할 때, IEEE 802.16e 표준에 정의된 기지국(BS)(12,13)과 휴대인터넷 단말(MS)(11) 사이의 메시지 형식과 절차를 따른다.

도 2를 참조하여 옥외용 휴대인터넷 망에서의 핸드오버 제어 절차를 살펴보면, 먼저 서빙 기지국(12)은 휴대인터넷 단말(11)의 핸드오버를 위해 인접 기지국(Neighbor BS) 정보를 알려주는 MOB_NBR-ADV(Mobile Neighbor Advertisement) 메시지(IEEE 802.16e 인접 기지국 광고 메시지로서, 서빙 기지국 및 인접 기지국들에 대한 네트워크 속성을 서빙 기지국이 주기적으로 광고함)[도 3 참조]를 주기적으로 방송(Broadcast)한다(201). 따라서 휴대인터넷 단말(11)이 자신이 속한 기지국(서빙 기지국)(12)으로부터 주기적으로 광고되는 MOB_NBR-ADV 메시지를 수신하면, 인접 기지국들의 ID, QoS 파라미터 및 채널 정보를 획득하여 추후에 보다 신속한 핸드오버를 수행하기 위하여 이 정보를 이용할 수 있다.

도 3을 참조하여 살펴보면, MOB_NBR-ADV 메시지에는, 24비트의 오퍼레이터(Operator) ID를 비롯하여 N개의 인접 기지국에 대한 PHY 프로파일(Profile) ID, FA 인덱스(Index), BS EIRP, BSID 등의 정보가 포함되어 있음을 알 수 있다.

이후, 휴대인터넷 단말(11)은 필요에 따라 인접 기지국들을 탐색(Scanning)하는 작업을 수행하고, 이를 통해 인접 기지국들의 신호세기를 알 수 있게 된다(202). 이때, 스캐닝 작업은 휴대인터넷 단말(11)이 스캐닝 인터벌(Scanning Interval)과 인터레이션(Iteration)을 요청하는 MOB_SCN-REQ 메시지를 서빙 기지국(12)으로 전송하고, MOB_SCN-RSP 메시지를 통해 할당받아 이루어진다. 스캐닝 인터벌(Scanning Interval) 동안 휴대인터넷 단말(11)은 여러 인접 기지국들이 핸드오버에 적합한지를 탐색한다.

즉, 휴대인터넷 단말(11)은 MOB_NBR-ADV 메시지를 통해 인접 기지국들의 ID 목록을 획득하고 스캐닝을 통해 취득한 실시간 링크 정보를 바탕으로 적절한 기지국을 선택하여 핸드오버를 수행할 후보 기지국 리스트를 관리할 수 있다.

그런데, 핸드오버의 시작은 휴대인터넷 단말(11)이 할 수도 있고(203), 옥외용 서빙 기지국(BS)(12)이 할 수도 있다(208).

먼저, 휴대인터넷 단말(11)이 핸드오버를 시작하는 경우를 살펴보면, 스캐닝 과정이 끝난 후에, 휴대인터넷 단말(11)은 핸드오버 시작을 위해 MOB_MSHO-REQ 메시지[MS→BS, 휴대인터넷 단말(11)의 IEEE 802.16e 핸드오버 요청 메시지]를 서빙 기지국(12)으로 전송하며(203), 이때 MOB_MSHO-REQ 메시지에는 MOB_NBR-ADV 메시지를 통해 받은 인접 기지국들의 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio) 값이 포함되어 있다.

휴대인터넷 단말(11)로부터 핸드오버 요청을 받게 되면(203), 서빙 기지국(12)은 백본(Backbone)망을 통해 휴대인터넷 단말(11)이 추천한 후보 기지국들(타겟 기지국(13)이 포함됨)로 핸드오버한다는 메시지(HO_notification)를 통해 휴대인터넷 단말(11)의 정보를 알리고(204), 후보 기지국(타겟 기지국(13)이 포함됨)으로부터 응답 메시지(HO_notification_response)를 받게 된다(205).

응답을 받은 후에(205), 서빙 기지국(12)은 추천 가능한 핸드오버 타겟 기지국(13)의 확인을 거친 후(206), MOB_BSHO-RSP 메시지[BS→MS, 서빙 기지국(12)의 IEEE 802.16e 핸드오버 응답 메시지]에 추천 타겟 기지국 목록(인접 기지국 목록)을 포함하여 휴대인터넷 단말(11)로 전송한다(207).

이후, 휴대인터넷 단말(11)은 서빙 기지국(12)이 추천한 핸드오버 타겟 기지국 중에서 최종 핸드오버 타겟 기지국(13)을 결정하여, 서빙 기지국(12)으로 MOB_HO-IND 메시지(MS→BS, IEEE 802.16e 핸드오버 실행 메시지)를 보내 핸드오버를 최종 통보한다(209).

상기에서, 상기 "203" 단계 내지 "207" 단계는 핸드오버 준비 과정을 나타내고, 상기 "209" 단계는 핸드오버 실행 초기 과정을 나타낸다.

핸드오버 준비 과정(203~207) 동안, 휴대인터넷 단말(11)은 기 획득한 인접 기지국들의 신호의 세기 및 QoS 파라미터 등을 비교하여 최적의 타겟 기지국(13)을 결정한다. 즉, 휴대인터넷 단말(11)은 서빙 기지국(12)으로부터 제공되는 서비스 품질과 신호세기 등을 비교하여 핸드오버가 가능한 기지국들의 리스트를 MOB_MSHO-REQ 메시지에 실어 서빙 기지국(12)으로 전송하고(203), 서빙 기지국(12)은 그 중 추천하는 기지국들의 리스트(추천 타겟 기지국)를 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함하여 회신한다(207). 이때, 서빙 기지국(12)은 백본망을 통해 후보 기지국들[이중 하나가 타겟 기지국(13)이 됨]에게 핸드오버를 통지하여 휴대인터넷 단말(11)의 세션 및 설정 정보를 미리 전송함으로써(204) 추후 핸드오버 수행 시간을 단축시킬 수 있다.

이후, 휴대인터넷 단말(11)이 MOB_BSHO-RSP 메시지를 수신하고 타겟 기지국(13)을 결정했으면, 서빙 기지국(12)으로 MOB_HO-IND 메시지를 보내어 핸드오버를 최종적으로 통지하고[핸드오버 실행 초기 과정](209), 곧바로 핸드오버를 실행한다[핸드오버 실행 과정](210~216). 핸드오버 실행 과정에 대해서는 하기에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

한편, 핸드오버 준비 과정에서 서빙 기지국(12)이 먼저 MOB_BSHO-REQ 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송함으로써 핸드오버 과정을 시작할 수도 있다.

이를 구체적으로 살펴보면, 서빙 기지국(12)이 핸드오버 시작을 할 경우에는 MOB_BSHO-REQ 메시지[BS→MS, 서빙 기지국(12)의 IEEE 802.16e 핸드오버 요청 메시지]를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하는데(208), 이때 MOB_BSHO-REQ 메시지에는 서빙 기지국(12)이 추천하는 리스트(추천 타겟 기지국 목록)가 포함되어 있으며, 휴대인터넷 단말(11)은 추천 타겟 기지국에 대하여 MOB_NBR-ADV를 통해 얻은 정보와 기지국 탐색을 통한 정보를 이용하여 평가하여 최종 타겟 기지국을 결정한 후에 MOB_HO-IND 메시지를 서빙 기지국(12)으로 전송함으로써 핸드오버를 알린다(209).

이제, 핸드오버 실행 과정을 살펴보면, MOB_HO-IND 메시지를 받은 서빙 기지국(12)은 자원 유지 시간(Resource Retain Time) 이후에, 휴대인터넷 단말(11)과 연결을 끊고 서비스를 중단한다. 이때, MOB_HO-IND 메시지를 전송한 시점부터 휴대인터넷 단말(11)은 서빙 기지국(12)을 통해 더 이상 패킷을 송수신할 수 없으므로 새로운 네트워크로 이동한 후 신속하게 망 재진입(Network Re-entry) 절차를 수행해야 한다. 이때, 타겟 기지국(13)이 서빙 기지국(12)으로부터 수행 능력 및 인증 등에 관한 휴대인터넷 단말(11)의 정보를 수신하였다면, 휴대인터넷 단말(11)은 망 진입 과정 동안 해당 과정을 생략하여 핸드오버 과정을 단축할 수 있다. 망 진입 과정이 성공적으로 완료되면, 타겟 기지국(13)은 휴대인터넷 단말(11)로 서비스를 개시한다.

이를 구체적으로 살펴보면, 새로운 서빙 노드인 타겟 기지국(13)은 Fast_Ranging_IE를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하고(210), 휴대인터넷 단말(11)은 CDMA 레인징 코드(ranging code)를 타겟 기지국(13)으로 전송한다(211). [전송 파라미터 획득 과정]

전송 파라미터 획득 과정(210,211)을 살펴보면, 타겟 기지국(13)은 UL-MAP(Uplink Map), DL-MAP(Downlink Map) 메시지를 매 프레임마다 휴대인터넷 단 말(11)로 전송하고, DCD(Downlink Channel Descriptor), UCD(Uplink Channel Descriptor)를 타겟 기지국(13)의 설정에 따라 주기적으로 전송하고, 휴대인터넷 단말(11)은 프레임을 수신받아 전달 정보를 확인한다. 여기서, DCD 메시지에는 복신 방법에 대한 송수신 시간, 중심 주파수, 이동성 지원 기능, 기지국 식별 정보, 무선 신호의 계산 방법, 하향 버스트 프로파일 정보 등이 포함된다. 또한, UCD 메시지에는 상향 버스트 프로파일 정보, 경쟁 기반 예약 타임아웃, 레인징 관련 정보, 전력 신호 조정을 위한 정보 등이 포함된다.

이후, 휴대인터넷 단말(11)은 새로운 서빙 노드인 타겟 기지국(13)으로 망 재진입(Network Re-entry) 절차를 수행하게 된다(212~215). 이때, 새로운 네트워크로의 진입 절차는, 크게 레인징(Ranging) 과정(212), 기본 능력 협상 과정(213), 단말 인증 및 키 교환 과정(214), 등록 과정(215), 연결 설정 과정, IP 주소 할당 과정 등으로 볼 수 있다. 각 과정에서, 휴대인터넷 단말(11)은 REQ 메시지를 타겟 기지국(13)으로 전송하고, 타겟 기지국(13)으로부터 RSP 메시지를 전송받는다. 휴대인터넷 단말(11)이 새로운 네트워크에 진입함으로써, 핸드오버 절차는 완료되고, 핸드오버 절차를 완료한 다음에는 새로운 서빙 노드인 타겟 기지국(13)은 휴대인터넷 단말(11)로 데이터를 전송한다(216).

상기에서, 레인징 과정(212)을 구체적으로 살펴보면, 휴대인터넷 단말(11)은 레인징 요청(RNG-REQ : Ranging Request) 메시지를 통해 버스트 프로파일, 단말의 MAC(Media Access Control) 정보 등을 타겟 기지국(13)으로 보내고, 타겟 기지국(13)은 레인징 응답(RNG-RSP : Ranging Response) 메시지로 응답한다(212). 이 때, RNG-RSP 메시지에는 레인징 상태, 버스트 프로파일, 휴대인터넷 단말(11)의 MAC 주소, CID(Connection Identifier) 등의 정보가 포함된다.

레인징(RNG) 과정(212)을 수행한 후, 휴대인터넷 단말(11)은 기본 능력 협상 요청(SBC-REQ : SS Basic Capability Request) 메시지를 타겟 기지국(13)으로 전송하고, 타겟 기지국(13)은 기본 능력 협상 응답(SBC-RSP : SS Basic Capability Response) 메시지를 전송하여 무선 자원을 사용하기 위한 정보를 교환한다(213). [기본 능력 협상 과정] 이때, SBC 메시지에는 휴대인터넷 단말(11)의 TDD(Time Division Duplex) 방식에 따른 송수신 전환 시간, 최대 전력, 현재 송신 전력 및 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple)과 관련된 정보 등이 포함된다.

기본 능력 협상(SBC) 과정(213)을 수행한 후, 휴대인터넷 단말(11)은 PKM(Privacy Key Management) 요청 메시지를 타겟 기지국(13)으로 전송하고[EAP 전송 요청]), 타겟 기지국(13)으로부터 PKM 응답 메시지를 수신하여 정보 보호에 필요한 암호화 키를 관리한다[EAP 전송 응답](214). [단말 인증 및 키 교환 과정]

단말 인증 및 키 교환 과정(214)을 수행한 후, 휴대인터넷 단말(11)은 등록 요청 메시지(REG-REQ : Registration Request) 메시지를 타겟 기지국(13)으로 전송하고, 이에 대해 타겟 기지국(13)은 등록 응답(REG-RSP : Registration Response) 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송한다(215). [등록 과정] 이때, 등록 요청 메시지에는 상/하향 CID의 수, 인터넷 통신에서 사용할 패킷의 종류(CS : Convergence Sublayer), 최대 분류 정보, 서비스 플로우 등의 정보가 포함된다.

등록 과정(215)을 수행한 후, 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 추가적으로 타겟 기지국(13)은 트래픽 연결 설정을 위한 DSA(Dynamic Service Addition) 요청 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하고, 이에 대해 휴대인터넷 단말(11)이 DSA-RSP(DSA Response) 메시지로 응답하면, DSA-ACK(DSA Acknowledge) 메시지로 확인한다. [연결 설정 과정] 이때, DSA 메시지는 트랜잭션 식별번호를 이용하여, 상/하향 서비스 플로우를 처리한다.

또한, 연결 설정 과정을 수행한 후, 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 추가적으로 IP 버전에 따라 IPv4인 경우에는 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)v4를 이용하여 휴대인터넷 단말(11)에서 이용할 IP 주소를 자동으로 설정한다. 또한, IPv6인 경우에는 DHCPv6 또는 자동 설정 기능을 이용하여 휴대인터넷 단말(11)에서 이용할 주소를 자동으로 설정한다. [ IP 주소 할당 과정]

정리해보면, 먼저 서빙 기지국(12)이 휴대인터넷 단말(11)로 주위의 기지국 정보를 담고 있는 MOB_NBR-ADV 메시지를 전송하게 된다. 휴대인터넷 단말(11)과 서빙 기지국(12)은 MOB_SCN-REQ 메시지와 MOB_SCN-RSP 메시지를 주고받게 되고, 이 과정에서 휴대인터넷 단말(11)은 신호세기와 QoS 특성 등에 따라서 타겟 기지국(13)을 선택하게 된다. 이처럼, 휴대인터넷 단말(11)이 타겟 기지국(13)을 선택하게 되면, 핸드오버 준비 단계로 들어간다. 핸드오버 수행을 위한 전처리 단계로서, MOB_MSHO-REQ 메시지 및 MOB_BSHO-RSP 메시지, 또는 MOB_BSHO-REQ 메시지를 현재 서빙 기지국(12)과 교환을 하게 되면, 핸드오버 준비 단계가 종료된다.

이후, 휴대인터넷 단말(11)은 실제 핸드오버를 수행하게 된다. 이를 위해, 휴대인터넷 단말(11)은 서빙 기지국(12)으로 MOB_HO-IND 메시지를 전송하게 된다. 이후에, MOB_HO-IND 메시지를 수신한 서빙 기지국(12)은 휴대인터넷 단말(11)에게 할당된 자원을 해제하고, 타겟 기지국(13)과 보안기능 및 인증을 수행하게 된다.

전술한 바와 같이, 핸드오버는 휴대인터넷 단말(11)이 시작할 수도 있고(203), 서빙 기지국(12)이 시작할 수도 있다(208).

그럼, 도 4 및 도 5를 참조하여, 휴대인터넷 단말(11)이 핸드오버를 시작하는 경우에 휴대인터넷 단말(11) 및 기지국(12,13)에서의 핸드오버 제어 과정을 분리하여 살펴보기로 한다.

도 4를 참조하여 살펴보면, 휴대인터넷 단말(11)은 인접 기지국(Neighbor BS) 정보를 알려주기 위해 서빙 기지국(12)으로부터 주기적으로 방송되는 MOB_NBR-ADV 메시지[도 3 참조]를 수신하고(401), 인접 기지국들의 스캐닝(Scanning)이 필요하다고 판단되면(402), 서빙 기지국(12)으로 MOB_SCN-REQ 메시지를 보내 스캐닝 인터벌(Scanning Interval)과 인터레이션(Iteration)을 요청한다(403). 이후에, 휴대인터넷 단말(11)은 서빙 기지국(12)으로부터 MOB_SCN-RSP 메시지를 받고(404), 본격적으로 인접 기지국들을 스캐닝(Scanning)하게 된다. 따라서 휴대인터넷 단말(11)은 어느 인접 기지국으로 핸드오버하는 것이 적합한지 스캐닝을 통해 탐색하며(스캐닝 인터벌 동안 인접 기지국들이 핸드오버에 적합한지를 탐색함), 이를 통해 인접 기지국들의 신호세기를 알 수 있다(405).

만약, 휴대인터넷 단말(11)은 핸드오버가 필요하다고 판단되면(406), 핸드오버를 시작하기 위해서 인접 기지국들(타겟 기지국(13)이 포함된 후보 기지국들)의 CINR 값을 포함하여 MOB_MSHO-REQ 메시지를 서빙 기지국(12)으로 전송한다(407).

이후, 휴대인터넷 단말(11)은 서빙 기지국(12)으로부터 추천 타겟 기지국 목록이 포함된 MOB_BSHO-RSP 메시지를 받으면(408), 신호세기에 따라 핸드오버 타겟 기지국(13)을 최종 결정하고 MOB_HO-IND 메시지를 통해 최종 핸드오버 타겟 기지국(13)을 서빙 기지국(12)으로 알린다(409). 이때, MOB_HO-IND 메시지를 전송한 시점부터 휴대인터넷 단말(11)은 서빙 기지국(12)을 통해 더 이상 패킷을 송수신할 수 없으므로 새로운 네트워크로 이동한 후 신속하게 전송 파라미터 획득 절차 및 망 재진입(Network Re-entry) 절차[레인징(Ranging) 과정, 기본 능력 협상 과정, 단말 인증 및 키 교환 과정, 등록 과정, 연결 설정 과정, IP 주소 할당 과정 등]를 수행해야 한다(410~412). 다만, 타겟 기지국(13)이 서빙 기지국(12)으로부터 수행 능력 및 인증 등에 관한 휴대인터넷 단말(11)의 정보를 수신하였다면, 휴대인터넷 단말(11)은 망 진입 과정 동안 해당 과정을 생략하여 핸드오버 과정을 단축할 수 있다.

따라서 휴대인터넷 단말(11)이 타겟 기지국(13)으로부터 Fast_Ranging_IE를 받게 되면(410), 휴대인터넷 단말(11)은 RNG-REQ를 타겟 기지국(13)으로 전송하고(411), RNG-RSP 응답을 받아(412), 패스트 레인징(Fast Ranging) 작업을 완료하게 된다.

망 진입 과정이 성공적으로 완료되면, 휴대인터넷 단말(11)은 타겟 기지국(13)으로부터 서비스를 받을 수 있다.

한편, 도 5를 참조하여 살펴보면, 서빙 기지국(12)은 인접 기지국(Neighbor BS) 정보를 포함한 MOB-NBR-ADV 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하고(501), 휴대인터넷 단말(11)로부터 스캐닝 인터벌(Scanning Interval)과 인터레이션(Iteration)을 요청하는 MOB_SCN-REQ 메시지가 수신되면(502), 스캐닝 인터벌(Scanning Interval)과 인터레이션(Iteration)을 할당하여 MOB_SCN-RSP 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송한다(503).

이후, 서빙 기지국(12)은 휴대인터넷 단말(11)이 추천한 인접 기지국들(타겟 기지국(13)이 포함된 후보 기지국들)의 CINR 값이 포함된 MOB_MSHO-REQ 메시지가 수신되면(504), 휴대인터넷 단말(11)이 추천한 후보 기지국(타겟 기지국(13)이 포함됨)으로 백본(Backbone) 망을 통해 휴대인터넷 단말(11)의 핸드오버를 알리게 된다(505). 이에 대한 응답을 추천 후보 기지국들(타겟 기지국(13)이 포함된 후보 기지국)로부터 받게 되면(506), 이 응답을 바탕으로 서빙 기지국(12)은 다시 추천 가능한 타겟 기지국(13)을 선정하고(507), 백본(Backbone) 망을 이용한 메시지 교환을 통해 선정된 추천 타겟 기지국(13)으로 핸드오버 사실을 확인한다(508).

다음으로, 서빙 기지국(12)은 휴대인터넷 단말(11)이 전송한 MOB_MSHO-REQ 메시지에 대한 응답으로 MOB_BSHO-RSP 메시지에 추천 타겟 기지국 목록을 포함시켜 휴대인터넷 단말(11)로 전송한다(509).

이어서, 서빙 기지국(12)은 휴대인터넷 단말(11)에서 타겟 기지국(13)을 결정함에 따라 휴대인터넷 단말(11)로부터 MOB-HO-IND 메시지가 수신되어 핸드오버 사실을 최종 통보받게 되며(510), 자원 유지 시간(Resource Retain Time) 후에 휴대인터넷 단말(11)과 연결을 끊는다(511).

이제, 도 6 및 도 7을 참조하여, 서빙 기지국(12)이 핸드오버를 시작하는 경 우에 휴대인터넷 단말(11) 및 기지국(12,13)에서의 핸드오버 제어 과정을 분리하여 살펴보기로 한다.

도 6을 참조하여 살펴보면, 휴대인터넷 단말(11)은 인접 기지국(Neighbor BS) 정보를 알려주기 위해 서빙 기지국(12)으로부터 주기적으로 방송되는 MOB_NBR-ADV 메시지[도 3 참조]를 수신하고(601), 이후 추천하는 타겟 기지국 목록이 포함된 MOB_BSHO-REQ 메시지를 서빙 기지국(12)으로부터 받으면(602), 추천된 인접 기지국(타겟 기지국(13)이 포함된 후보 기지국) 중에서 신호세기에 따라 핸드오버 타겟 기지국(13)을 최종 결정하고 MOB-HO-IND 메시지를 통해 핸드오버 사실을 서빙 기지국(12)으로 최종 통보한다(603).

이때, MOB_HO-IND 메시지를 전송한 시점부터 휴대인터넷 단말(11)은 서빙 기지국(12)을 통해 더 이상 패킷을 송수신할 수 없으므로 새로운 네트워크로 이동한 후 신속하게 전송 파라미터 획득 절차 및 망 재진입(Network Re-entry) 절차[레인징(Ranging) 과정, 기본 능력 협상 과정, 단말 인증 및 키 교환 과정, 등록 과정, 연결 설정 과정, IP 주소 할당 과정 등]를 수행해야 한다(604~606). 다만, 타겟 기지국(13)이 서빙 기지국(12)으로부터 수행 능력 및 인증 등에 관한 휴대인터넷 단말(11)의 정보를 수신하였다면, 휴대인터넷 단말(11)은 망 진입 과정 동안 해당 과정을 생략하여 핸드오버 과정을 단축할 수 있다.

따라서 휴대인터넷 단말(11)이 타겟 기지국(13)으로부터 Fast_Ranging_IE를 받게 되면(604), 휴대인터넷 단말(11)은 RNG-REQ를 타겟 기지국(13)으로 전송하고(605), RNG-RSP 응답을 받아(606), 패스트 레인징(Fast Ranging) 작업을 완료하게 된다.

한편, 도 7을 참조하여 살펴보면, 서빙 기지국(12)은 인접 기지국(Neighbor BS) 정보를 포함한 MOB-NBR-ADV 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하고(701), 핸드오버가 필요하다고 판단되면(702), 백본(Backbone) 망을 통해 후보 기지국들(타겟 기지국(13)이 포함됨)에게 미리 핸드오버 사실을 알리는 메시지를 전송한다(703).

이후, 서빙 기지국(12)은 추천하는 타겟 기지국 목록이 포함된 MOB_BSHO-REQ 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하여(704), 휴대인터넷 단말(11)이 추천된 타겟 기지국(타겟 기지국(13)이 포함됨) 중에서 신호세기에 따라 핸드오버 타겟 기지국(13)을 최종 결정한 후 MOB-HO-IND 메시지를 통해 핸드오버 사실을 최종 통보하면(705), 서빙 기지국(12)은 자원 유지 시간(Resource Retain Time) 이후에, 휴대인터넷 단말(11)과 연결을 끊고 서비스를 중단한다(706).

이상에서와 같은 종래 기술에 따른 핸드오버 제어 방법을 옥외용/옥내용 휴대인터넷 시스템에 그대로 적용하게 되면(옥내용 휴대인터넷 시스템에서 옥외용 휴대인터넷 시스템의 핸드오버 제어 절차를 사용하게 되면) 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

일 예로, 기업 등에서 옥내용 기지국(도 8의 14)으로부터 다른 옥내용 기지국(15)으로 휴대인터넷 단말(11)이 이동함에 따라[기업 등에 적어도 2개의 옥내용 기지국(14,15)이 설치된 경우를 가정함], 옥내용 서빙 기지국(14)은 핸드오버 대상 기지국(후보 기지국)으로 옥외용 기지국(12,13)과 다른 옥내용 기지국(15)을 모두 포함하게 된다. 따라서 타겟 기지국을 결정함에 있어서, 휴대인터넷 단말(11)은 옥내용 서빙 기지국(14)이 추천한 다른 옥내용 기지국(15)과 옥외용 기지국(12,13)으로 구성된 후보 기지국 목록 중에서 기지국의 신호세기가 가장 좋은 기지국으로 핸드오버를 일방적으로 결정하게 된다.

하지만, 다른 옥내용 기지국(15)이 옥외용 기지국(12 or 13)에서 멀리 떨어진 곳이 아니라 옥외용 기지국(12 or 13)의 근처라면, 휴대인터넷 단말(11)에서는 다른 옥내용 기지국(15)의 신호세기가 옥외용 기지국(12 or 13)의 신호세기보다 떨어질 것이다. 따라서 휴대인터넷 단말(11)이 옥내용 기지국(14)으로부터 다른 옥내용 기지국(15)으로 이동한다 하더라도, 휴대인터넷 단말(11)은 다른 옥내용 기지국(15)으로 핸드오버를 수행하지 않고, 옥외용 기지국(12 or 13)으로 핸드오버를 수행할 것이다. 즉, 옥외용 기지국(12 or 13)의 신호세기(Signal Strength)가 강하기 때문에 의도하지 않은 핸드오버가 일어나는 문제점이 발생하게 된다. 이는 핸드오버의 정확도를 떨어뜨려 호 단절 현상을 유발하게 되고, 결국 핸드오버의 지연시간이 커지게 된다.

이를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

옥내용 휴대인터넷망 환경에서 휴대인터넷 단말(11)이 이동함에 따라 발생하게 되는 핸드오버 시, 옥내의 서빙 기지국(예로서, 도 8의 14)은 핸드오버 대상 기지국에 인접한 옥내용 기지국(15)과 옥외용 기지국(12 or 13)을 포함하게 된다. 따라서 타겟 기지국을 결정하는 과정에서 휴대인터넷 단말(11)은 옥내용 서빙 기지국(14)이 추천한 옥내용 기지국(15)과 옥외용 기지국(12 or 13)으로 구성된 후보 기지국 목록 중에서 옥외용 기지국(12 or 13)의 신호세기가 가장 높으면 옥외용 기지국(12 or 13)으로 핸드오버를 결정하게 되고, 옥내용 기지국(15)의 신호세기가 가장 높으면 옥내용 기지국(15)으로 핸드오버를 결정하게 된다.

하지만, 이와 같은 방식에 의한 핸드오버 수행 시 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 옥내용 휴대인터넷 시스템은 옥내 환경의 영역 내에 속해 있는 휴대인터넷 단말(11)에게 옥내용 기지국(14,15)을 통해 끊김 없는 통신(Seamless Communication)을 지원하게 되며, 옥내용 기지국(14,15) 간의 핸드오버는 하나의 코어 라우터(ACR) 안에서 핸드오버하게 되므로 네트워크 재진입 절차가 축소된다. 그러나 기존 옥외용 핸드오버 절차에 따라 옥내용 휴대인터넷 시스템에서 핸드오버를 수행하게 되면, 옥내용 기지국(14,15) 간의 핸드오버뿐만 아니라, 옥내용 기지국(14 or 15)에서 옥외용 기지국(12 or 13)으로, 다시 옥외용 기지국(12 or 13)에서 옥내용 기지국(14 or 15)으로 핸드오버하게 되고, 이러한 경우에는 다른 코어 라우터(ACR)로 이동하게 되므로 네트워크 재진입 절차(Network Re-entry Procedure)를 종래의 기술에 따라 수행해야 한다. 따라서 옥내용 기지국(14 or 15)과 옥외용 기지국(12 or 13) 간에 핸드오버가 발생하게 될 때는 네트워크 재진입 절차 수행에 의한 핸드오버 오버헤드가 증가하게 되며, 핸드오버 지연(Latency) 또한 심각한 문제를 야기하게 된다. 즉, 옥외용 기지국(12 or 13)이 핸드오버 타겟 기지국으로 선택되게 되면 핸드오버 오버헤드가 증가하게 된다.

둘째, 옥내에서 서비스를 받고 있는 휴대인터넷 단말(11)이 기존의 옥외용 핸드오버 절차에 따라 핸드오버를 수행하게 되면, 핸드오버 대상 기지국의 후보가 되는 인접 기지국 정보에 옥내용 기지국(14,15)뿐만 아니라 옥외용 기지국(12,13)도 포함되게 된다. 따라서 옥내용 휴대인터넷 시스템은 옥내용 기지국(14,15)에 의해 휴대인터넷 단말(11)이 끊김 없는 서비스를 받도록 설계되지만, 옥내의 채널 환경 변화와 휴대인터넷 단말(11)의 이동 환경에 따라 옥외용 기지국(12,13)에 의한 간섭이 간헐적으로 존재하게 되므로, 옥내용 기지국(14 or 15)에서 옥외용 기지국(12 or 13)으로 핸드오버를 수행하게 되고, 다시 옥외용 기지국(12 or 13)에서 옥내용 기지국(14 or 15)으로 핸드오버하게 된다.

결국, 옥내용 휴대인터넷 시스템에서 옥외용 휴대인터넷 시스템의 핸드오버 제어 절차를 사용하게 되면, 핸드오버가 더 자주 발생하게 되는 문제를 갖게 된다. 즉, 옥외용 기지국(12 or 13)의 간섭으로 인해 핸드오버 빈도수가 증가되는 문제점이 발생한다.

따라서 옥외용 핸드오버 제어 절차를 준수하되, 옥외용 기지국의 간섭을 최소화하여 옥내용 기지국 간의 핸드오버를 보장하는 옥내용 핸드오버 제어 절차를 제공하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.

그러므로 본 발명은 옥내용 기지국 및 옥외용 기지국이 존재하는 휴대인터넷 시스템에서 옥내용 기지국의 영역에 위치하는 단말의 핸드오버 시에, 인접 기지국 정보 방송 시 핸드오버 대상 기지국(후보 기지국)을 인접한 옥내용 기지국으로 제한 및 유도하여 핸드오버 빈도수를 줄이고 핸드오버 시간지연을 감소시켜 보다 효율적으로 핸드오버를 수행할 수 있게 하는 핸드오버 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 옥내용 휴대인터넷 시스템에서는 다양한 핸드오버 시나리오가 존재하며[도 8 참조], 이에 따른 핸드오버 오버헤드가 증가하게 되므로, 본 발명에서는 옥내용 휴대인터넷 시스템에서 핸드오버 오버헤드를 줄이고, 빈번한 핸드오버의 횟수를 줄일 수 있도록 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 있어서, 외부 출입문이 없는 지역을 관장하는 옥내용 서빙 기지국이 핸드오버를 위한 인접 기지국의 정보에 옥내용 기지국 정보만을 포함시켜 방송하는 단계; 및 단말의 옥내 이동의 경우, 상기 옥내용 서빙 기지국이 '상기 단말에서 인접 기지국 탐색을 통해 측정된 신호 세기를 바탕으로 선정된 옥내용 후보 기지국' 중 핸드오버 기준값 이상의 신호 세기를 갖는 옥내용 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 핸드오버 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은, 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 있어서, 외부 출입문이 있는 지역을 관장하는 옥내용 서빙 기지국이 핸드오버를 위한 인접 기지국의 정보에 옥내용 기지국 정보 및 옥외용 기지국 정보를 포함시켜 방송하는 단계; 및 단말의 옥내 이동의 경우, 상기 옥내용 서빙 기지국이 '상기 단말에서 인접 기지국 탐색을 통해 측정된 신호 세기를 바탕으로 선정된 옥내용 및 옥외용 후보 기지국' 중 제1 핸드오버 기준값 이상의 신호 세기를 갖는 옥내용 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 핸드오버 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은, 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 있어서, 외부 출입문이 있는 지역을 관장하는 옥내용 서빙 기지국이 핸드오버를 위한 인접 기지국의 정보에 옥내용 기지국 정보 및 옥외용 기지국 정보를 포함시켜 방송하는 단계; 및 단말의 옥내 이동의 경우, 상기 옥내용 서빙 기지국이 '상기 단말에서 인접 기지국 탐색을 통해 측정된 신호 세기를 바탕으로 선정된 옥내용 및 옥외용 후보 기지국' 중 상기 옥내용 서빙 기지국의 신호 세기가 제1 핸드오버 기준값 이상이면 상기 옥내용 서빙 기지국을 유지하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은, 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 있어서, 외부 출입문이 있는 지역을 관장하는 옥내용 서빙 기지국이 핸드오버를 위한 인접 기지국의 정보에 옥내용 기지국 정보 및 옥외용 기지국 정보를 포함시켜 방송하는 단계; 및 단말이 옥내에서 옥외로 이동 시에, 상기 옥내용 서빙 기지국이 '상기 단말에서 인접 기지국 탐색을 통해 측정된 신호 세기를 바탕으로 선정된 옥내용 및 옥외용 후보 기지국' 중 제2 핸드오버 기준값 이상의 신호 세기를 갖는 옥외용 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 핸드오버 단계를 포함한다.

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상기와 같은 본 발명은, 옥내용 기지국 간의 핸드오버 시 후보가 되는 핸드오버 대상 기지국을 옥내용 기지국으로 제한하여 부가적인 시그널링 오버헤드와 핸드오버 지연을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 옥내용 기지국 간의 핸드오버 시 망 재진입 절차를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 옥내의 채널 환경 변화와 휴대인터넷 단말의 이동 환경에 따른 옥외용 기지국에 의한 간헐적인 간섭을 사전에 차단함으로써 핸드오버 횟수를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명이 적용되는 옥내용 및 옥외용 기지국을 포함하는 휴대인터넷(WiBro) 망의 구성 예시도이다.

옥외에서 옥외용 기지국(12 or 13)을 통해 서비스를 받던 휴대인터넷 단말(11)은 가정, 기업 등으로 이동하면, 옥내용 기지국(14,15)을 통해 서비스를 받게 된다.

다만, 옥외용 기지국(12,13)은 통상 제어국(ACR)을 통해 서비스 제공자(Service Provider)의 네트워크와 연결되는데 반하여, 옥내용 기지국(14,15)은 곧바로 공용 IP 망과 연결되고, 공용 IP 망을 통해 인증 서버(AAA) 등과 정보 전송이 이루어진다. 그러나 이에 한정되지 않고, 옥내용 기지국(14,15) 역시 제어국(ACR)을 통해 관장될 수 있음에 유의하여야 한다.

옥내용 기지국(14,15)은 가정 또는 기업 등에 설치되는 기지국으로, 기존의 무선랜 AP(Access Point)와 같이 실내에 설치가 용이하도록 크기가 작고 간단하게 설계된다.

특히, 옥내용 기지국(14,15)에는 가정에 개별적으로 설치되어 가정에서 사용되는 가정용 옥내용 기지국과, 기업 등에 그룹으로 설치되어 기업 등에서 사용할 수 있는 기업용 옥내용 기지국 그룹이 있다.

본 발명에서 옥내용 기지국(14,15)은 특히 기업용 옥내용 기지국 그룹을 의미하며, 휴대인터넷 단말(11)은 옥내용 및 옥외용 기지국(12~15)을 포함하는 휴대인터넷 시스템에서 작동하는 단말을 의미한다.

다만, 건물 내에서 외부로 출입이 없는 층(예로서, 외부 출입문이 없는 2층 이상 또는 지하 1층 이하), 건물 내에서 외부로 출입이 있는 층(예로서, 외부 출입문이 있는 지상 1층)의 구분이 가능하다면, 가정용 옥내용 기지국 역시 본 발명을 적용하는 것이 가능함에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명에서는 지상 1층이라 하더라도, 넓은 지역(예로서, 가정, 공장, 기업 등)에 다수의 옥내용 기지국이 설치되어 있는 경우, 외부 출입문 쪽의 영역을 관장하는 옥내용 기지국과 외부 출입문이 전혀 없는 영역을 관장하는 옥내용 기지국의 구분이 가능한 경우 역시, 그 적용 대상으로 함에 유의하여야 한다.

따라서 본 발명에서 옥내용 기지국(14,15)은 가정용 옥내용 기지국과 기업용 옥내용 기지국 그룹을 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에서는 기존 휴대인터넷 시스템의 핸드오버 절차를 준수하되, 옥내용 및 옥외용 기지국(12~15)이 존재하는 휴대인터넷 시스템에서 휴대인터넷 단말(11)이 옥내용 기지국(14 or 15)의 영역에서 다른 옥내용 기지국(15 or 14)의 영역으로 이동할 때, 옥내용 기지국(14,15) 간의 핸드오버(즉, 옥내용 서빙 기지국 → 옥내용 타겟 기지국으로 핸드오버)를 보장한다.

즉, 가정, 기업, 공장 등의 옥내에서는 옥외용 기지국(12 or 13)으로의 핸드오버를 배제하고, 옥내용 서빙 기지국(14 or 15)을 포함하는 적어도 2개의 옥내용 기지국(14,15) 중 신호의 크기가 가장 큰 옥내용 기지국을 옥내용 타겟 기지국으로 하는 핸드오버를 보장한다.

다만, 외부 출입문 쪽의 영역을 관장하는 옥내용 기지국(14)의 영역에서 이동을 통해 인접 기지국 신호세기의 변화가 있다 하더라도, 옥내용 기지국(14)의 신호세기가 핸드오버 기준값(Threshold) 이상이면 옥외용 기지국(12 or 13)의 신호세기가 옥내용 기지국(14)의 신호세기보다 크더라도 옥외용 기지국(12 or 13)으로 핸드오버를 수행하지 않는다[옥내용 서빙 기지국(14) 유지].

그러나 휴대인터넷 단말(11)이 옥내용 기지국(14)에서 옥외용 기지국(12 or 13)으로 이동하는 경우에는, 옥외용 기지국(12 or 13)으로의 핸드오버(즉, 옥내용 서빙 기지국 → 옥외용 타겟 기지국으로 핸드오버)를 수행한다. 이 경우, 공지의 핸드오버 제어 절차에서와 같이 신호의 크기가 가장 큰 기지국을 옥외용 타겟 기지국으로 결정한다[통상, 옥외용 기지국의 신호세기가 옥내용 기지국의 신호세기보다 크기 때문에, 옥외용 기지국이 타겟 기지국으로 선정됨].

본 발명에서는 옥내용 휴대인터넷 시스템에서 서빙 기지국의 인접 기지국 정보 메시지를 이용하여 기존 옥외용 핸드오버 제어 절차의 문제점을 효과적으로 해결할 수 있도록 옥내용 핸드오버 제어 절차를 제시한다. 본 발명에서 제안하는 옥내용 핸드오버 제어 절차는 옥내용 휴대인터넷 시스템에서 옥내용 기지국(14,15) 간의 핸드오버를 보장하기 위해서 옥외용 기지국(12,13)에 의한 핸드오버 간섭을 최소화하기 위한 방안을 제시한다.

도 8의 휴대인터넷 시스템은 기존의 옥외 기지국(12,13)과 건물 내 서비스 지원을 위한 옥내용 기지국(14,15)을 포함한다.

시나리오 1은 건물 내에서 외부로 출입이 없는 층(예로서, 외부 출입문이 없는 2층 이상 또는 지하 1층 이하 등)에 계속 거주하는 사용자의 휴대인터넷 단말(11)이 옥내용 기지국(15) 영역 내의 서비스를 지원받는 상황에서 옥외용 기지국(12,13)의 신호를 수신하는 경우를 보여준다.

그런데, 시나리오 1의 경우, 휴대인터넷 단말(11)의 이동에 따라 핸드오버가 발생하게 될 때, 기존 옥외용 핸드오버 제어 절차를 사용하게 되면 핸드오버 후보 기지국 중에서 옥외용 기지국(12 or 13)의 신호세기가 가장 클 경우 옥외용 기지국(12 or 13)으로 핸드오버를 하게 되지만, 본 발명에서는 옥내용 서빙 기지국(15)이 설치된 층이 건물 외부와의 출입이 없다는 점을 고려하여 옥외용 기지국(12,13)의 간섭을 배제하고 옥내용 기지국(14)으로의 핸드오버를 보장하거나, 옥내용 서빙 기지국(15)을 유지하도록 한다.

한편, 시나리오 2는 건물 내에서 외부로 출입이 있는 층(예로서, 외부 출입문이 있는 지상 1층 등)에 거주하는 사용자의 휴대인터넷 단말(11)이 옥내용 기지국(14) 영역 내의 서비스를 지원받는 상황에서 옥외용 기지국(12,13)의 신호를 수신하는 경우를 보여준다.

그런데, 시나리오 2의 경우, 휴대인터넷 단말(11)이 건물 외부로 나갈 경우가 발생 가능하므로, 시나리오 1에서와 같이 옥외용 기지국(12,13)의 간섭을 배제하지는 않는다. 따라서 옥외용 기지국(12 or 13)의 신호세기가 핸드오버 후보 기지국 중에서 가장 크다면, 옥외용 기지국(12 or 13)으로 핸드오버할 수 있게 해야 한다. 다만, 옥내에서 계속 거주할 목적의 휴대인터넷 단말(11)의 옥외용 기지국(12 or 13)으로의 핸드오버를 최소화하기 위해서는, 즉 옥외로 이동이 확실한 단말(11)에게만 옥외용 기지국(12 or 13)으로 핸드오버할 수 있게 하기 위해서 옥외용 기지국(12,13)의 신호세기뿐만 아니라 옥내용 기지국(14,15)의 신호세기도 핸드오버 기준값(Threshold)보다 높으면 옥내용 기지국(14 or 15)으로의 핸드오버를 보장하거나 옥내용 서빙 기지국(14)을 계속 유지하도록 한다.

본 발명은 옥내용 휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 절차를 제안하게 되며, 상기 시나리오 2에 따라 건물 내에서 외부와의 출입이 가능한 지역에서의 핸드오버 제어 절차와, 상기 시나리오 1에 따라 외부와의 출입이 없는 지역에서의 핸드오버 제어 절차로 구분된다.

상기 시나리오 1에서와 같이 외부와의 출입이 없는 지역에서는 옥내용 기지국(14,15) 간의 핸드오버를 보장하며[제1 실시예], 상기 시나리오 2에서와 같이 외부와의 출입이 가능한 지역에서는 옥내에서 옥외로 이동시 끊김 없는 통신이 이루어지도록 옥내용 기지국(14)에서 옥외용 기지국(12 or 13)으로 핸드오버가 가능하도록 해야 한다[제2 실시예].

먼저, 상기 제1 실시예에 따라, 외부와의 출입이 없는 지역에서의 핸드오버 제어 절차를 도 9를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

외부로 출입이 없는 지역(예로서, 외부 출입문이 없는 2층 이상 또는 지하 1 층 이하, 외부 출입문이 있는 층에서 출입문을 관장하지 않는 옥내용 기지국이 설치된 지역 등)에서는 옥외로 이동할 가능성이 없으므로, 옥외용 기지국(12,13)의 간섭을 제거하고 옥내용 기지국(14,15) 간의 핸드오버를 보장한다.

옥내용 기지국(14,15)은 고정되어 있기 때문에 일정한 인접 기지국을 갖게 되며, 인접 기지국 정보를 사전에 알 수 있다. 따라서 외부로 출입이 없는 지역에 위치한 옥내용 서빙 기지국(15)은 인접 기지국 목록에서 옥외용 기지국(12,13)을 제외하고, 옥내용 기지국(14)만 상기 도 3의 MOB_NBR-ADV 메시지에 작성하여 휴대인터넷 단말(11)의 핸드오버를 위해 주기적으로 MOB_NBR-ADV 메시지를 방송(Broadcast)한다(901).

즉, 외부와의 출입이 없는 지역에서 옥내용 서빙 기지국(15)은 휴대인터넷 단말(11)의 핸드오버를 위해 주변의 옥내용 기지국(14)에 관한 인접 기지국 정보를 알려주는 MOB_NBR-ADV 메시지(IEEE 802.16e 인접 기지국 광고 메시지로서, 서빙 기지국 및 인접 기지국들에 대한 네트워크 속성을 옥내용 서빙 기지국(15)이 주기적으로 광고함)[도 3 참조]를 주기적으로 방송한다. 따라서 휴대인터넷 단말(11)이 자신이 속한 옥내용 서빙 기지국(15)으로부터 주기적으로 광고되는 MOB_NBR-ADV 메시지를 수신하면, 인접 기지국들(주변의 옥내용 기지국)의 ID, QoS 파라미터 및 채널정보를 획득하여 추후에 보다 신속한 핸드오버를 수행하기 위하여 이 정보를 이용할 수 있다.

이후, 휴대인터넷 단말(11)은 필요에 따라 인접 기지국들을 탐색(Scanning)하는 작업을 수행하고, 이를 통해 인접 기지국들의 신호세기를 알 수 있게 되는데(902), 이때 옥외용 기지국(12,13)은 인접 기지국에서 제외되어 있기 때문에, 탐색(Scanning) 작업은 옥내용 기지국(15,14)만을 대상으로 실시하게 되고, 옥내용 서빙 기지국(15)은 휴대인터넷 단말(11)에게 타겟 기지국으로 옥내용 기지국(14)만 추천하게 되어 결국 옥내용 기지국(14)이 최종 핸드오버 대상 기지국이 된다. 즉, 옥내용 기지국(14)의 신호세기가 옥내용 핸드오버 기준값[즉, 옥내용 타겟 기지국으로부터 핸드오버하기 위한 수신신호세기 값]보다 크면(이 경우 옥내용 서빙 기지국(15)의 신호세기가 옥내용 핸드오버 기준값보다 작음), 휴대인터넷 단말(11)은 옥내용 기지국(14)으로 핸드오버를 수행하게 된다. 즉, 옥내용 타겟 기지국(14)의 신호세기가 옥내용 핸드오버 기준값보다 크다면, 옥내용 기지국(14)에 우선순위를 두어 옥내용 기지국(14)으로 핸드오버를 수행하도록 한다.

물론, 옥내용 서빙 기지국(15)의 신호세기가 옥내용 타겟 기지국(14)의 신호세기보다 큰 경우에는 옥내용 서빙 기지국(15)을 유지하도록 한다.

상기 스캐닝 작업은 휴대인터넷 단말(11)이 스캐닝 인터벌(Scanning Interval)과 인터레이션(Iteration)을 요청하는 MOB_SCN-REQ 메시지를 옥내용 서빙 기지국(15)으로 전송하고, MOB_SCN-RSP 메시지를 통해 스캐닝 인터벌(Scanning Interval)과 인터레이션(Iteration)을 할당받아 이루어진다. 스캐닝 인터벌(Scanning Interval) 동안 휴대인터넷 단말(11)은 여러 인접 기지국들이 핸드오버에 적합한지를 탐색한다. 즉, 휴대인터넷 단말(11)은 MOB_NBR-ADV 메시지를 통해 인접 기지국들의 ID 목록을 획득하고 스캐닝을 통해 취득한 실시간 링크 정보를 바탕으로 적절한 기지국을 선택하여 핸드오버를 수행할 후보 기지국 리스트를 관리할 수 있다.

상기에서, 핸드오버의 시작은 휴대인터넷 단말(11)이 할 수도 있고(903), 옥 내용 서빙 기지국(15)이 할 수도 있다(908).

먼저, 휴대인터넷 단말(11)이 핸드오버를 시작하는 경우를 살펴보면, 스캐닝 과정이 끝난 후에, 휴대인터넷 단말(11)은 핸드오버 시작을 위해 MOB_MSHO-REQ 메시지[MS→BS, 휴대인터넷 단말(11)의 IEEE 802.16e 핸드오버 요청 메시지]를 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)으로 전송하며(903), 이때 MOB_MSHO-REQ 메시지에는 MOB_NBR-ADV 메시지를 통해 받은 인접 기지국들의 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio) 값이 포함되어 있다. 즉, 후보 기지국[다른 옥내용 기지국(BS2)(14)]의 CINR 값을 MOB_MSHO-REQ 메시지를 통해 전송한다.

옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)은 휴대인터넷 단말(11)로부터 핸드오버 요청을 받게 되면(903), 백본(Backbone)망을 통해 휴대인터넷 단말(11)이 추천한 후보 기지국[즉, 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)]으로 핸드오버한다는 메시지(HO_notification)를 통해 휴대인터넷 단말(11)의 정보를 알리고(904), 후보 기지국[옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)]으로부터 응답 메시지(HO_notification_response)를 받게 된다(905).

응답을 받은 후에(905), 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)은 추천 가능한 핸드오버 타겟 기지국(옥내용 기지국, 14)의 확인을 거친 후(906), MOB_BSHO-RSP 메시지[BS→MS, 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)의 IEEE 802.16e 핸드오버 응답 메시지]에 추천 타겟 기지국 목록을 포함하여 휴대인터넷 단말(11)로 전송한다(907).

이후, 휴대인터넷 단말(11)은 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)이 추천한 핸드오버 타겟 기지국 중에서 최종 핸드오버 타겟 기지국(옥내용 기지국)(BS2)(14)을 결정하여, 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)으로 MOB_HO-IND 메시지(MS→BS, IEEE 802.16e 핸드오버 실행 메시지)를 보내 핸드오버를 최종 통보한다(909).

상기에서, 상기 "903" 단계 내지 "907" 단계는 핸드오버 준비 과정을 나타내고, 상기 "909" 단계는 핸드오버 실행 초기 과정을 나타낸다.

핸드오버 준비 과정(903~907) 동안, 휴대인터넷 단말(11)은 기 획득한 인접 기지국들의 신호의 세기 및 QoS 파라미터 등을 비교하여 최적의 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)을 결정한다. 즉, 휴대인터넷 단말(11)은 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)으로부터 제공되는 서비스 품질과 신호 세기 등을 비교하여 핸드오버가 가능한 기지국들의 리스트를 MOB_MSHO-REQ 메시지에 실어 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)으로 전송하고(903), 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)은 그 중 추천하는 기지국들의 리스트(추천 타겟 기지국)를 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함하여 회신한다(907). 이때, 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)은 백본망을 통해 후보 기지국들[이중 하나가 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)이 됨]에게 핸드오버를 통지하여 휴대인터넷 단말(11)의 세션 및 설정 정보를 미리 전송함으로써(904) 추후 핸드오버 수행 시간을 단축시킬 수 있다.

이후, 휴대인터넷 단말(11)이 MOB_BSHO-RSP 메시지를 수신하고 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)을 결정했으면, 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)으로 MOB_HO-IND 메시지를 보내어 핸드오버를 최종적으로 통지하고[핸드오버 실행 초기 과정](909), 곧바로 핸드오버를 실행한다[핸드오버 실행 과정](910~916). 핸드오버 실행 과정에 대해서는 하기에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

한편, 핸드오버 준비 과정에서 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)이 먼저 MOB_BSHO-REQ 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송함으로써 핸드오버 과정을 시작할 수도 있다.

이를 구체적으로 살펴보면, 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)이 핸드오버 시작을 할 경우에는 MOB_BSHO-REQ 메시지[BS→MS, 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)의 IEEE 802.16e 핸드오버 요청 메시지]를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하는데(908), 이때 MOB_BSHO-REQ 메시지에는 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)이 추천하는 리스트(추천 타겟 기지국 목록)가 포함되어 있으며, 휴대인터넷 단말(11)은 추천 타겟 기지국에 대하여 MOB_NBR-ADV를 통해 얻은 정보와 기지국 탐색을 통한 정보를 이용하여 평가하여 핸드오버 타겟 기지국을 결정한 후에 MOB_HO-IND 메시지를 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)으로 전송함으로써 핸드오버를 알린다(909).

이제, 핸드오버 실행 과정을 살펴보면, MOB_HO-IND 메시지를 받은 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)은 자원 유지 시간(Resource Retain Time) 이후에, 휴대인터넷 단말(11)과 연결을 끊고 서비스를 중단한다. 이때, MOB_HO-IND 메시지를 전송한 시점부터 휴대인터넷 단말(11)은 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)을 통해 더 이상 패킷을 송수신할 수 없으므로 새로운 네트워크로 이동한 후 신속하게 망 재진입(Network Re-entry) 절차를 수행해야 한다. 이때, 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)이 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)으로부터 수행 능력 및 인증 등에 관한 휴대인터넷 단말(11)의 정보를 수신하였다면, 휴대인터넷 단말(11)은 망 진입 과정 동안 해당 과정을 생략하여 핸드오버 과정을 단축할 수 있다. 망 진입 과정이 성공적으로 완료되면, 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)은 휴대인터넷 단말(11)로 서비스를 개시한다.

이를 구체적으로 살펴보면, 새로운 서빙 노드인 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)은 Fast_Ranging_IE를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하고(910), 휴대인터넷 단말(11)은 CDMA 레인징 코드(ranging code)를 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)으로 전송한다(911). [전송 파라미터 획득 과정] 즉, 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)은 UL-MAP, DL-MAP 메시지를 매 프레임마다 휴대인터넷 단말(11)로 전송하고, DCD, UCD를 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)의 설정에 따라 주기적으로 전송하고, 휴대인터넷 단말(11)은 프레임을 수신받아 전달 정보를 확인한다.

이후, 휴대인터넷 단말(11)은 새로운 서빙 노드인 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)으로 망 재진입(Network Re-entry) 절차를 수행하게 된다(912~915). 이때, 새로운 네트워크로의 진입 절차는, 크게 레인징(Ranging) 과정(912), 기본 능력 협상 과정(913), 단말 인증 및 키 교환 과정(914), 등록 과정(915), 연결 설정 과정, IP 주소 할당 과정 등으로 볼 수 있다. 각 과정에서, 휴대인터넷 단말(11)은 REQ 메시지를 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)으로 전송하고, 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)으로부터 RSP 메시지를 전송받는다. 휴대인터넷 단말(11)이 새로운 네트워크에 진입함으로써, 핸드오버 절차는 완료되고, 핸드오버 절차를 완료한 다음에는 새로운 서빙 노드인 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)이 휴대인터넷 단말(11)로 데이터를 전송한다(916).

상기에서, 레인징 과정(912)을 구체적으로 살펴보면, 휴대인터넷 단말(11)은 레인징 요청(RNG-REQ) 메시지를 통해 버스트 프로파일, 단말의 MAC 정보 등을 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)으로 전송하고, 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)은 레인징 응답(RNG-RSP) 메시지로 응답한다(912). 이때, RNG-RSP 메시지에는 레인징 상태, 버스트 프로파일, 휴대인터넷 단말(11)의 MAC 주소, CID 등의 정보가 포함된다.

레인징(RNG) 과정(912)을 수행한 후, 휴대인터넷 단말(11)은 기본 능력 협상 요청(SBC-REQ) 메시지를 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)으로 전송하고, 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)은 기본 능력 협상 응답(SBC-RSP) 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하여 무선 자원을 사용하기 위한 정보를 교환한다(913). [기본 능력 협상 과정]

기본 능력 협상(SBC) 과정(913)을 수행한 후, 휴대인터넷 단말(11)은 PKM 요청 메시지를 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)으로 요청하고[EAP 전송 요청]), PKM 응답 메시지를 수신하여 정보 보호에 필요한 암호화 키를 관리한다[EAP 전송 응답](914). [단말 인증 및 키 교환 과정]

단말 인증 및 키 교환 과정(914)을 수행한 후, 휴대인터넷 단말(11)은 등록 요청 메시지(REG-REQ) 메시지를 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)으로 전송하고, 이에 대해 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)은 등록 응답(REG-RSP) 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송한다(915). [등록 과정]

등록 과정(915)을 수행한 후, 도면에 도시되지는 않았지만, 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)은 트래픽 연결 설정을 위한 DSA 요청 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하고, 이에 대해 휴대인터넷 단말(11)이 DSA-RSP 메시지로 응답하면, DSA-ACK 메시지로 확인할 수 있다. [연결 설정 과정]

또한, 연결 설정 과정을 수행한 후, 도면에 도시되지는 않았지만, IP 버전에 따라 IPv4인 경우에는 DHCPv4를 이용하여 휴대인터넷 단말(11)에서 이용할 IP 주소를 자동으로 설정하고, IPv6인 경우에는 DHCPv6 또는 자동 설정 기능을 이용하여 휴대인터넷 단말(11)에서 이용할 주소를 자동으로 설정할 수 있다. [IP 주소 할당 과정]

정리해보면, 먼저 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)이 휴대인터넷 단말(11)로 옥외용 기지국(12,13)을 제외하고 옥내용 기지국(14) 정보만을 MOB_NBR-ADV 메시지에 담어 전송하게 된다. 휴대인터넷 단말(11)과 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)은 MOB_SCN-REQ 메시지와 MOB_SCN-RSP 메시지를 주고받게 되고, 이 과정에서 휴대인터넷 단말(11)은 신호 세기와 QoS 특성 등에 따라서 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)을 핸드오버 후보 기지국으로 선택하게 된다. 이처럼, 휴대인터넷 단말(11)이 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)을 핸드오버 후보 기지국으로 선택하게 되면, 핸드오버 준비 단계로 들어간다. 핸드오버 수행을 위한 전처리 단계로서, MOB_MSHO-REQ 메시지 및 MOB_BSHO-RSP 메시지, 또는 MOB_BSHO-REQ 메시지를 현재의 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)과 교환을 하게 되면, 핸드오버 준비 단계가 종료된다.

이후, 휴대인터넷 단말(11)은 실제 핸드오버를 수행하게 된다. 이를 위해, 휴대인터넷 단말(11)은 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)으로 MOB_HO-IND 메시지를 전송하게 된다. 이후에, MOB_HO-IND 메시지를 수신한 옥내용 서빙 기지국(BS1)(15)은 휴대인터넷 단말(11)에게 할당된 자원을 해제하고, 옥내용 타겟 기지국(BS2)(14)과 보안기능 및 인증을 수행하게 된다.

이와 같이 외부로 출입이 없는 지역에서는 옥내용 기지국(14,15) 간의 핸드오버만 발생하게 되어, 네트워크 재진입 절차(Network Re-entry Procedures)가 축소되고, 옥내의 채널 환경 변화와 휴대인터넷 단말(11)의 이동 환경에 따른 옥외용 기지국(12,13)에 의한 간섭을 사전 차단하게 되어, 핸드오버 오버헤드와 핸드오버 횟수를 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 제2 실시예에 따라, 외부와의 출입이 가능한 지역에서의 핸드오버 제어 절차를 살펴보면 다음과 같다. 이해를 돕기 위하여, 상기 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

외부와의 출입이 가능한 지역(예로서, 외부 출입문이 있는 지상 1층, 외부 출입문이 있는 층에서 출입문을 관장하는 옥내용 기지국이 설치된 지역 등)에서는 옥외로 이동할 경우가 발생하므로, 옥내용 기지국(14,15)으로 핸드오버를 제한시킬 수 없다.

따라서 기존 옥외용 핸드오버 제어 절차와 유사하게 핸드오버를 수행하게 해야 한다. 즉, 옥내용 서빙 기지국(14)은 옥내의 인접한 기지국(15)과 옥외로 이동할 경우 서비스받게 될 옥외용 기지국(12,13)을 인접 기지국 목록에 포함시켜 상기 도 3의 MOB_NBR-ADV 메시지에 실어 휴대인터넷 단말(11)의 핸드오버를 위해 주기적으로 MOB_NBR-ADV 메시지를 방송(Broadcast)한다(901).

이때, 옥내에서 옥외로 이동 시 핸드오버하게 되는 옥외용 기지국(12,13)은 고정되어 있기 때문에, 옥내용 서빙 기지국(14)은 일정한 인접 기지국 정보를 갖게 된다. 이후, 휴대인터넷 단말(11)은 필요에 따라 인접 기지국들을 탐색(Scanning)하는 작업을 수행하고, 이를 통해 인접 기지국들의 신호세기를 알 수 있게 된다(902). 이때, 옥내/외 모든 인접 기지국(12~15)에 대하여 탐색(Scanning) 작업을 할 수 있게 되어, 결국 옥내/외 기지국(12,13,15) 모두 최종 핸드오버 대상 기지국이 될 수 있게 된다.

이후의 핸드오버 준비 과정(903~907), 핸드오버 실행 초기 과정(909), 핸드오버 실행 과정(910~916)에 대해서는 제1 실시예에서 전술한 바와 같은 동일한 절차를 수행한다. 다만, 옥내에서 옥내로의 이동 시에는 핸드오버 타겟 기지국이 옥내용 기지국(15)이 되지만, 옥내에서 옥외로의 이동 시에서는 핸드오버 타겟 기지국이 옥외용 기지국(12 or 13)이 된다.

외부와의 출입이 가능한 지역에 있는 휴대인터넷 단말(11)의 이동방향은 불확실하다. 따라서 옥내에서 계속 존재하는 휴대인터넷 단말(11)은 옥외용 기지국(12 or 13)으로의 핸드오버를 최소화해야 한다. 즉, 옥내에서 옥외로의 이동이 확실한 휴대인터넷 단말(11)에게만 옥외용 기지국(12 or 13)으로 핸드오버할 수 있게 해야 한다.

이를 위해, 옥내용 휴대인터넷 시스템은 최대한 옥내의 전 지역에 음영지역 없이 서비스를 지원할 수 있도록 설계되므로, 핸드오버가 필요하게 되고 후보가 되는 핸드오버 대상 기지국인 인접 옥외용 기지국(12,13)의 신호세기가 핸드오버 기준값[즉, 옥외용 타겟 기지국으로부터 핸드오버하기 위한 수신신호세기 값] 이상이며, 옥내용 기지국(14,15) 모두의 신호세기[현재 서비스받고 있는 옥내용 서빙 기지국(14) 또는 인접한 옥내용 기지국(15)으로부터 받는 수신신호세기]가 핸드오버 기준값보다 낮을 때 옥외 이동으로 간주한다. 이와 같이 휴대인터넷 단말(11)이 옥외 이동으로 간주될 때, 휴대인터넷 단말(11)이 옥외용 기지국(12 or 13)을 핸드오버 대상 기지국으로 결정할 수 있게 해야 한다.

그러나 만약 후보가 되는 핸드오버 대상 기지국 중에서 신호세기가 핸드오버 기준값 이상인 옥내용 기지국(15)이 있다면 옥내에 존재하는 것으로 간주하여, 옥외용 기지국(12,13)의 신호세기가 가장 크더라도 옥외용 기지국(12 or 13)으로 핸드오버함에 따르는 오버헤드를 줄이기 위해 옥내용 기지국(15)으로 핸드오버하게 해야 한다.

즉, 현재 서비스받고 있는 옥내용 서빙 기지국(15)의 신호세기가 핸드오버 기준값 이하인 경우, 인접 기지국 중 옥외용 기지국(12 or 13)의 신호세기가 가장 크더라도, 인접 기지국 중 옥내용 기지국(15)의 신호세기가 핸드오버 기준값 이상이면, 옥내용 기지국(15)을 핸드오버 대상 기지국으로 결정한다.

물론, 인접 기지국 중 옥외용 기지국(12 or 13)의 신호세기가 가장 크더라도, 현재 서비스받고 있는 옥내용 서빙 기지국(15)의 신호세기가 핸드오버 기준값 이상인 경우에는 옥내용 서빙 기지국(15)을 유지한다.

외부와의 출입이 가능한 지역에서, 이와 같이 동작하기 위해서는 다음의 도 10 및 도 11과 같은 핸드오버 제어 절차가 필요하다.

전제 조건으로, 휴대인터넷 시스템에서 기지국(BS)은 옥내용과 옥외용으로 구분되며, 옥내용 기지국(14,15)은 선정된 핸드오버 후보 기지국들이 옥내용 기지국(14,15)인지 옥외용 기지국(12,13)인지 기지국 정보를 통해 구분할 수 있다고 가정한다.

전술한 바와 같이, 핸드오버는 휴대인터넷 단말(11)이 시작할 수도 있고(903), 옥내용 서빙 기지국(14)이 시작할 수도 있다(908).

먼저, 도 10 참조하여, 휴대인터넷 단말(11)이 핸드오버를 시작하는 경우에 옥내용 서빙 기지국(14)에서의 핸드오버 제어 과정을 살펴보기로 한다.

도 10을 참조하여 살펴보면, 옥내용 서빙 기지국(14)은 인접 기지국(Neighbor BS) 정보를 포함한 MOB-NBR-ADV 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하고(1001), 휴대인터넷 단말(11)로부터 스캐닝 인터벌(Scanning Interval)과 인터레이션(Iteration)을 요청하는 MOB_SCN-REQ 메시지가 수신되면(1002), 스캐닝 인터벌(Scanning Interval)과 인터레이션(Iteration)을 할당하여 MOB_SCN-RSP 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송한다(1003).

이후, 옥내용 서빙 기지국(14)은 휴대인터넷 단말(11)이 추천한 인접 기지국들(옥내/외 기지국(12,13,15)이 포함된 후보 기지국들)의 CINR 값이 포함된 MOB_MSHO-REQ 메시지가 수신되면(1004), 휴대인터넷 단말(11)이 추천한 후보 기지국들[옥내/외 기지국(12,13,15)]로 백본(Backbone) 망을 통해 휴대인터넷 단말(11)의 핸드오버를 알리게 된다(1005). 이에 대한 응답을 추천 후보 기지국들[옥내/외 기지국(12,13,15)]로부터 받게 되면(1006), 이 응답을 바탕으로 옥내용 서빙 기지국(14)은 다시 추천 가능한 타겟 기지국을 선정하고(1008), 백본(Backbone) 망을 이용한 메시지 교환을 통해 선정된 추천 타겟 기지국으로 핸드오버 사실을 확인한다(1009).

여기서, 옥내용 서빙 기지국(14)이 추천 가능한 타겟 기지국을 선정함에 있어서, 기지국 정보를 통해 옥내용 기지국(15)과 옥외용 기지국(12,13)을 구분하여 옥내용 기지국(15)과 옥외용 기지국(12,13) 모두 핸드오버 기준값을 초과한다면 신호세기의 크기에 무관하게 무조건 옥내용 기지국(15)을 추천 가능한 핸드오버 타겟 기지국으로 선정하고, 옥외용 기지국(12 or 13)만이 핸드오버 기준값을 초과한다면 옥외용 기지국(12 or 13)을 추천 가능한 핸드오버 타겟 기지국으로 선정하게 되고(1007,1008), 백본(Backbone) 망을 이용한 메시지 교환을 통해 선정된 추천 타겟 기지국(12 or 13 or 15)으로 핸드오버 사실을 확인한다(1009).

다음으로, 옥내용 서빙 기지국(14)은 휴대인터넷 단말(11)이 전송한 MOB_MSHO-REQ 메시지에 대한 응답으로 MOB_BSHO-RSP 메시지에 추천 타겟 기지국 목록[옥내용 기지국(15)만으로 구성될 수도 있고, 옥내/외 기지국(12,13,15)으로 구성될 수도 있음]을 포함시켜 휴대인터넷 단말(11)로 전송한다(1010).

이어서, 옥내용 서빙 기지국(14)은 휴대인터넷 단말(11)에서 타겟 기지국(12 or 13 or 15)을 결정함에 따라 휴대인터넷 단말(11)로부터 MOB-HO-IND 메시지가 수신되어 핸드오버 사실을 최종 통보받게 되며(1011), 자원 유지 시간(Resource Retain Time) 후에 휴대인터넷 단말(11)과 연결을 끊는다(1012).

이제, 도 11을 참조하여, 옥내용 서빙 기지국(14)이 핸드오버를 시작하는 경우에 옥내용 기지국(14)에서의 핸드오버 제어 과정을 살펴보기로 한다.

도 11을 참조하여 살펴보면, 옥내용 서빙 기지국(14)은 인접 기지국(Neighbor BS) 정보를 포함한 MOB-NBR-ADV 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하고(1101), 핸드오버가 필요하다고 판단되면(1102), 백본(Backbone) 망을 통해 후보 기지국들[핸드오버 후보 기지국(12,13,15)]에게 미리 핸드오버 사실을 알리는 메시지를 주고받는다(1103).

이때, 응답을 바탕으로 옥내용 서빙 기지국(14)은 추천 가능한 핸드오버 타겟 기지국을 선정하게 되는데, 기지국 정보를 통해 옥내용 기지국(15)과 옥외용 기지국(12,13)을 구분하여 옥내용 기지국(15)과 옥외용 기지국(12,13) 모두 핸드오버 기준값을 초과한다면 신호세기의 크기에 무관하게 무조건 옥내용 기지국(15)을 추천 가능한 핸드오버 타겟 기지국으로 선정하고, 옥외용 기지국(12 or 13)만이 핸드오버 기준값을 초과한다면 옥외용 기지국(12 or 13)을 추천 가능한 핸드오버 타겟 기지국으로 선정하게 되고(1104), 추천하는 핸드오버 타겟 기지국 목록이 포함된 MOB_BSHO-REQ 메시지를 휴대인터넷 단말(11)로 전송하여(1105), 휴대인터넷 단말(11)이 추천된 타겟 기지국[옥내용 기지국(15)만으로 구성될 수도 있고, 옥내/외 기지국(12,13,15)으로 구성될 수도 있음] 중에서 핸드오버 타겟 기지국(12 or 13 or 15)을 최종 결정한 후 MOB-HO-IND 메시지를 통해 핸드오버 사실을 최종 통보하면(1106), 옥내용 서빙 기지국(14)은 자원 유지 시간(Resource Retain Time) 이후에, 휴대인터넷 단말(11)과 연결을 끊고 서비스를 중단한다(1107).

상기에서, 옥내용 핸드오버 기준값[옥내용 기지국이 핸드오버하기 위한 수신신호세기 값]은 옥외용 핸드오버 기준값[옥외용 기지국이 핸드오버하기 위한 수신신호세기 값]보다 작게 된다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램 은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

본 발명은 옥내용 및 옥외용 기지국을 포함하는 통합적 휴대인터넷 시스템 등에 이용될 수 있다.

도 1은 일반적인 옥외용 휴대인터넷(WiBro) 망의 구성 예시도,

도 2는 상기 도 1의 옥외용 휴대인터넷(WiBro) 망에서 핸드오버 제어 과정에 대한 흐름도,

도 3은 상기 도 2에서 MOB_NBR-ADV 메시지의 형식을 나타낸 설명도,

도 4는 상기 도 2에서 휴대인터넷 단말(MS)이 핸드오버를 시작하는 경우에 휴대인터넷 단말(MS)에서의 핸드오버 제어 과정을 나타낸 흐름도,

도 5는 상기 도 2에서 휴대인터넷 단말(MS)이 핸드오버를 시작하는 경우에 기지국(BS)에서의 핸드오버 제어 과정을 나타낸 흐름도,

도 6은 상기 도 2에서 기지국(BS)이 핸드오버를 시작하는 경우에 휴대인터넷 단말(MS)에서의 핸드오버 제어 과정을 나타낸 흐름도,

도 7은 상기 도 2에서 기지국(BS)이 핸드오버를 시작하는 경우에 기지국(BS)에서의 핸드오버 제어 과정을 나타낸 흐름도,

도 8은 본 발명이 적용되는 옥내용 및 옥외용 기지국을 포함하는 휴대인터넷(WiBro) 망의 구성 예시도,

도 9는 상기 도 8의 휴대인터넷(WiBro) 망에서 옥내에서 옥내로의 핸드오버 제어 과정에 대한 일실시예 흐름도,

도 10은 본 발명에 따라 휴대인터넷 단말(MS)이 핸드오버를 시작하는 경우에 기지국(BS)에서의 핸드오버 제어 과정을 나타낸 흐름도,

도 11은 본 발명에 따라 기지국(BS)이 핸드오버를 시작하는 경우에 기지 국(BS)에서의 핸드오버 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 휴대인터넷 단말(MS) 12,13 : 옥외용 기지국(BS)

14,15 : 옥내용 기지국(BS)

Claims

휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 있어서,

외부 출입문이 없는 지역을 관장하는 옥내용 서빙 기지국이 핸드오버를 위한 인접 기지국의 정보에 옥내용 기지국 정보만을 포함시켜 방송하는 단계; 및

단말의 옥내 이동의 경우, 상기 옥내용 서빙 기지국이 '상기 단말에서 인접 기지국 탐색을 통해 측정된 신호 세기를 바탕으로 선정된 옥내용 후보 기지국' 중 핸드오버 기준값 이상의 신호 세기를 갖는 옥내용 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 핸드오버 단계

를 포함하는 핸드오버 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 단말이 상기 옥내용 타겟 기지국으로 망 재진입 절차를 수행하는 단계

를 더 포함하는 핸드오버 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 단말은,

상기 옥내용 서빙 기지국을 통하여 서비스받고 있는 경우, 인접 옥내용 기지국 탐색을 통해 인접 옥내용 기지국들의 신호 세기를 측정하여 핸드오버 후보 기지국을 상기 옥내용 서빙 기지국으로 통보하고, 상기 옥내용 서빙 기지국이 추천한 타겟 기지국 중 상기 핸드오버 기준값 이상의 신호 세기를 가지는 기지국을 상기 옥내용 타겟 기지국으로 결정하여 핸드오버를 수행하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 있어서,

외부 출입문이 있는 지역을 관장하는 옥내용 서빙 기지국이 핸드오버를 위한 인접 기지국의 정보에 옥내용 기지국 정보 및 옥외용 기지국 정보를 포함시켜 방송하는 단계; 및

단말의 옥내 이동의 경우, 상기 옥내용 서빙 기지국이 '상기 단말에서 인접 기지국 탐색을 통해 측정된 신호 세기를 바탕으로 선정된 옥내용 및 옥외용 후보 기지국' 중 제1 핸드오버 기준값 이상의 신호 세기를 갖는 옥내용 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 핸드오버 단계

를 포함하는 핸드오버 제어 방법.
제4항에 있어서,

상기 핸드오버 단계에서는,

상기 옥내용 타겟 기지국의 신호 세기가 상기 제1 핸드오버 기준값 이상이고 상기 옥외용 후보 기지국의 신호 세기 역시 제2 핸드오버 기준값 이상인 경우, 상기 옥내용 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
제5항에 있어서,

상기 단말이 상기 옥내용 타겟 기지국으로 망 재진입 절차를 수행하는 단계

를 더 포함하는 핸드오버 제어 방법.
휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 있어서,

외부 출입문이 있는 지역을 관장하는 옥내용 서빙 기지국이 핸드오버를 위한 인접 기지국의 정보에 옥내용 기지국 정보 및 옥외용 기지국 정보를 포함시켜 방송하는 단계; 및

단말의 옥내 이동의 경우, 상기 옥내용 서빙 기지국이 '상기 단말에서 인접 기지국 탐색을 통해 측정된 신호 세기를 바탕으로 선정된 옥내용 및 옥외용 후보 기지국' 중 상기 옥내용 서빙 기지국의 신호 세기가 제1 핸드오버 기준값 이상이면 상기 옥내용 서빙 기지국을 유지하는 단계

를 포함하는 핸드오버 제어 방법.
제7항에 있어서,

상기 핸드오버 단계에서는,

상기 옥내용 서빙 기지국의 신호세기가 상기 제1 핸드오버 기준값 이상이고 상기 옥외용 후보 기지국의 신호 세기 역시 제2 핸드오버 기준값 이상인 경우, 상기 옥외용 후보 기지국으로 핸드오버를 수행하지 않고 상기 옥내용 서빙 기지국을 유지하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
휴대인터넷 시스템에서의 핸드오버 제어 방법에 있어서,

외부 출입문이 있는 지역을 관장하는 옥내용 서빙 기지국이 핸드오버를 위한 인접 기지국의 정보에 옥내용 기지국 정보 및 옥외용 기지국 정보를 포함시켜 방송하는 단계; 및

단말이 옥내에서 옥외로 이동 시에, 상기 옥내용 서빙 기지국이 '상기 단말에서 인접 기지국 탐색을 통해 측정된 신호 세기를 바탕으로 선정된 옥내용 및 옥외용 후보 기지국' 중 제2 핸드오버 기준값 이상의 신호 세기를 갖는 옥외용 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 핸드오버 단계

를 포함하는 핸드오버 제어 방법.
제9항에 있어서,

상기 핸드오버 단계에서는,

상기 옥내용 후보 기지국의 신호 세기가 제1 핸드오버 기준값 미만이고, 상기 옥외용 타겟 기지국의 신호 세기가 상기 제2 핸드오버 기준값 이상인 경우, 상기 옥외용 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
제10항에 있어서,

상기 단말이 상기 옥외용 타겟 기지국으로 망 재진입 절차를 수행하는 단계

를 더 포함하는 핸드오버 제어 방법.
제5항, 제6항, 제8항, 제10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 핸드오버 기준값은,

상기 제2 핸드오버 기준값보다 작은 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 옥내용 서빙 기지국은,

상기 옥내용 및 옥외용 기지국들이 옥내용 기지국인지 옥외용 기지국인지를 기지국 정보를 통해 구분 가능한 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
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