KR101006284B1 - 이동통신망에서 펨토셀 영역으로 이동단말의 접속을 유도하기 위한 주파수 천이 방법 및 시스템 - Google Patents

이동통신망에서 펨토셀 영역으로 이동단말의 접속을 유도하기 위한 주파수 천이 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신망에서 펨토셀 영역으로 이동단말의 접속을 유도하기 위한 주파수 천이 방법 및 시스템에 관한 것으로 본 발명에 따른 펨토셀을 운용하는 통신시스템에서 펨토셀을 포함하는 매크로셀로 접속 시도하는 이동단말을 펨토셀로 접속 유도하기 위한 주파수 천이 방법은, 이동단말로부터 매크로셀 접속 요청 메시지를 수신하는 단계; 상기 이동단말이 접속 시도하는 매크로셀의 주파수와 상기 이동단말이 접근 가능한 펨토셀의 주파수를 비교하는 단계; 및 상기 매크로셀의 주파수와 상기 펨토셀의 주파수가 다를 경우, 상기 이동단말의 접속 주파수를 상기 펨토셀의 주파수로 천이시키는 단계;를 포함한다.
Figure R1020080092694
펨토셀, 매크로셀, 펨토셀 주파수, 펨토셀 관리서버, 핸드오버, 주파수 천이

Description

이동통신망에서 펨토셀 영역으로 이동단말의 접속을 유도하기 위한 주파수 천이 방법 및 시스템{FREQUENCY TRANSITION METHOD FOR INDUCING CONNECTION OF MOBILE COMMUNICATION TERMINAL TO FEMTO CELL SERVICE AREA IN THE MOBILE COMMUNICATION NETWORK AND SYSTEM THEREFOR}
본 발명은 이동통신시스템에서의 펨토셀 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신시스템에서 이동단말의 접속을 매크로셀에서 펨토셀로 유도하기 위한 주파수 천이 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.
현재 이동단말과 이동통신시스템이 날로 발전함에 따라, 증권 서비스, 무선 인터넷 서비스, 위치 추적 서비스 등이 이동단말의 사용자에게 제공되고 있다. 아울러, 이동통신 사업자들은 현 단계의 서비스보다 더욱 빠르며 저렴하고 다양한 서비스를 제공하기 위하여 연구를 계속하고 있다.
이런 연구 대상 중의 하나는 이동통신시스템의 서비스 영역인 셀을 더욱 세분화하여 광대역 인터넷을 통해 이동단말을 이동통신망으로 연결하는 펨토셀(FemtoCell) 서비스이다. 펨토셀은 100조분의 1을 의미하는 펨토(Femto)와 이동단말의 서비스 영역 단위인 셀(cell)의 합성어로서, 초소형 기지국인 펨토셀 AP(Femto Access Point)를 통해 기존의 이동통신 서비스 반경보다 훨씬 작은 지역을 대상으로 이동통신 서비스를 제공하는 기술이다. 펨토셀은 주로 가정이나 빌딩 내부와 같이 매크로셀(Macro Cell)의 전파가 열화되는 지역이나 음영지역에서 이동통신 서비스의 품질을 보장하기 위한 목적으로도 사용되며, 펨토존 서비스 등을 통하여 저렴한 요금을 제공하는 수단으로도 사용할 수 있다. 또한, 펨토셀은 이동통신 코어망(Core Network)과의 연결을 위하여 범용 인터넷 회선을 이용하기 때문에 설치비용 및 유지보수 비용이 저렴하고, 인터넷 회선이 설치된 지역은 어디에서나 설치할 수 있기 때문에 이동성도 뛰어난 장점이 있다.
그런데 펨토셀은 매크로셀 영역 안에 중첩되기도 한다. 이렇게 셀이 중첩되면, 이동단말이 펨토셀 영역에 위치하더라도 펨토셀 AP(Access Point)와 통신하지 않고 매크로셀 기지국과 통신하는 문제점이 야기될 수 있다. 즉, 펨토셀 영역으로 이동한 이동단말은 상기 펨토셀로 핸드오버하지 않고, 상기 펨토셀을 포함하는 매크로셀의 기지국과 지속적으로 통신한다. 이와 같은 문제점으로 인하여, 비록 사용자는 펨토셀 영역에 진입하더라도, 사용자의 이동단말이 펨토셀 AP와 접속되지 않아 펨토셀 서비스를 제공받지 못하는 상황이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 매크로셀 영역에 펨토셀 영역이 포함되거나 중첩된 경우, 이동통신시스템에서 상기 펨토셀 영역으로 이동단말의 접속을 유도하기 위하여 이동단말과 매크로셀 기지국간 통신 주파수를 천이시키는 주파수 천이 방법 및 이를 위한 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
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 발명의 제 1 측면에 따른, 펨토셀을 운용하는 통신시스템에서 펨토셀을 포함하는 매크로셀로 접속 시도하는 이동단말을 펨토셀로 접속 유도하기 위한 주파수 천이 방법은, (a) 이동단말로부터 매크로셀 접속 요청 메시지를 수신하는 단계; (b) 상기 이동단말이 접속 시도하는 매크로셀의 주파수와 상기 이동단말이 접근 가능한 펨토셀의 주파수를 비교하는 단계; 및 (c) 상기 매크로셀의 주파수와 상기 펨토셀의 주파수가 다를 경우, 상기 이동단말의 접속 주파수를 상기 펨토셀의 주파수로 천이시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면에 따른, 펨토셀을 포함하는 매크로셀로 접속 시도하는 이동단말을 펨토셀로 접속 유도하기 위한 주파수 천이 시스템은, 이동단말별로 접근 가능한 펨토셀 주파수를 저장하는 펨토셀 관리서버; 및 상기 매크로셀로 접속 시도하는 이동단말의 접근 가능한 펨토셀 주파수를 상기 펨토셀 관리서버로 요청하여 수신하고, 상기 이동단말이 접속 시도하는 매크로셀 주파수와 상기 수신된 펨토셀 주파수를 비교하여 다를 경우, 상기 이동단말의 접속 주파수를 상기 펨토셀 주파수로 천이시키는 주파수 천이 노드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 측면에 따른, 펨토셀을 포함하는 매크로셀로 접속 시도하는 이동단말을 펨토셀로 접속 유도하는 주파수 천이 장치는, 이동단말로부터 매크로셀 접속 요청을 수신하는 수신부; 상기 이동단말이 접속 시도하는 매크로셀의 주파수와 상기 이동단말이 접근 가능한 펨토셀 주파수의 동일 여부를 판단하는 주파수 비교부; 및 상기 주파수 비교부의 판단 결과 상기 두 주파수가 다를 경우, 상기 이동단말의 접속 주파수를 상기 펨토셀 주파수로 천이시키는 주파수 천이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 매크로셀간 핸드오버 시점에 이동단말의 통신 주파수를 매크로셀 내의 펨토셀 주파수로 천이하여, 이후 이동단말이 펨토셀 영역으로 진입시 상기 이동단말과 펨토셀 AP의 접속을 용이하게 한다. 이에 따라, 가입자는 매크로셀에 포함된 펨토셀 영역에 위치하더라도, 펨토셀 AP에 접속하여 유선 광대역망을 통해 저렴한 요금의 유무선 통합 서비스를 제공받는다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 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 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
일반적으로 이동단말은 현재 접속하는 셀의 CPICH RSCP(Common Pilot Channel Received Signal Code Power)나 EC/IO가 임계값 이하 수준으로 내려가야만 다른 셀을 재탐색하여, 이 중 어느 한 셀로 접속을 시도한다. 이때, 상기 임계값을 결정하는 파라미터가 Sintersearch나 Sintrasearch이다. 상기 Sintersearch는 다른 주파수의 다 른 셀을 선택하기 위한 임계값이고, Sintrasearch는 같은 주파수의 다른 셀을 선택하기 위한 임계값이다.
이동단말이 셀 선택을 위해 측정한 신호 세기(Squal)는 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
Squal = Qqualmeans - Qqualmin
Qqualmeans : 이동단말이 현 접속하는 셀의 CPICH RSCP 또는 EC/IO
Qqualmin : 셀에 수용되기 위한 CPICH RSCP 또는 EC/IO 최소 레벨
이동단말이 셀을 재선택을 하기 위해서는 Squal이 Sintersearch 또는 Sintrasearch 보다 작아야 하며, 이는 각각 수학식 2와 수학식 3으로 표현된다.
Squal ≤ Sintersearch
Qqualmeans - Qqualmin ≤ Sintersearch
Qqualmeans ≤ Sintersearch + Qqualmin
Squal ≤ Sintrasearch
Qqualmeans - Qqualmin ≤ Sintrasearch
Qqualmeans ≤ Sintrasearch + Qqualmin
통상적으로 Sinterseach는 Sintrasearch 보다 작은 값을 사용하며, 따라서 펨토셀이 매크로셀과 다른 주파수를 사용할 경우 이동단말은 새로운 셀 탐색을 시도할 확률이 낮아진다. 아울러, 펨토셀과 매크로셀이 다른 주파수를 사용할 경우, 펨토셀 영역에서 매크로셀 기지국의 신호 간섭 현상이 일어나지 않아, 이동단말이 펨토셀 AP로 접속하기도 어렵다.
도 1은 매크로셀 영역에 포함된 펨토셀 영역을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 이동단말(11)이 매크로셀의 기지국(12)과 F2 주파수로 접속된 상태에서, 펨토셀 영역(13)으로 이동하면 핸드오버되어 매크로셀의 기지국(12)에서 펨토셀 AP(14)로 접속된다. 즉, 이동단말(11)이 매크로셀 영역(10)에서 F2 주파수로 기지국(12)과 통신하는 중에 펨토셀 영역(13)으로 이동하면, 펨토셀 AP(14)에서 출력하는 F2 주파수로 인하여 기지국(12)에서 출력하는 F2 주파수의 신호(EC/IO)가 신호 간섭으로 인하여 약해진다. 이에 따라, 수학식 3의 조건이 성립되어 이동단말(11)은 셀을 재탐색하여 상대적으로 주파수 신호가 강한 펨토셀 AP(14)와 접속한다.
한편, 이동통신망의 매크로셀 기지국(12)은 보다 많은 무선 채널을 확보하기 위하여 서로 다른 다수의 주파수(F1, F2, ...)를 통해 이동단말(11)과 신호를 송수 신한다. 그런데 이동단말(11)이 매크로셀의 기지국(12)과 F1 주파수로 접속된 상태에서 펨토셀 영역(13)으로 이동한 경우, 매크로셀의 기지국(12) 주파수(F1)와 펨토셀 AP(14) 주파수(F2)가 상이함으로 인해 신호 간섭이 발생하지 않아 매크로셀 기지국(12)의 주파수(F1)는 일정 신호 이하로 떨어지지 않는다. 이에 따라, 이동단말(11)이 위치한 펨토셀 영역(13)의 주파수(F2)의 신호감도가 훨씬 좋더라도 수학식 2의 조건이 성립되지 않아, 이동단말(11)은 펨토셀(13)로 핸드오버하지 않고 매크로셀 기지국(12)과 계속 통신한다. 즉, 펨토셀(13)이 매크로셀(10)에 포함된 경우, 매크로셀의 기지국(12)에서 송출하는 주파수 중 펨토셀 영역(13)과 다른 주파수(F1)는 신호 간섭없이 펨토셀 영역(13)을 커버한다. 이에 따라, 이동단말(11)은 매크로셀 기지국(12)과 F1 주파수로 통신하는 도중에 펨토셀 영역(13)으로 진입하면, 펨토셀 AP(14)와 통신하지 않고 매크로셀의 기지국(12)과 F1 주파수로 지속적으로 통신하게 된다.
따라서, 펨토셀 AP(14)로 접속하기 원하는 이동단말(11)과 매크로셀 기지국(12)간의 통신 주파수는, 그 매크로셀 영역에 포함된 펨토셀 영역(13)의 주파수로 일치하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동통신망에서 펨토셀 영역으로 이동단말의 접속을 유도하기 위한 주파수 천이 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 천이 시스템은 기지국(120, 220), 기지국제어기(300), 교환기(400), 게이트웨이(600), 홈위치등록기(500), 펨토셀 AP(Femto Cell Access Point, 231) 및 펨토셀 관리서버(800)를 포 함한다.
이동단말(110)은 기지국(120, 220) 또는 펨토셀 AP(231)로부터 송출되는 신호를 근거로 수학식 2 또는 수학식 3이 성립하는지 확인하여, 성립되면 셀을 탐색하고 상대적으로 주파수 신호가 강한 셀 영역(100, 200, 230)으로 핸드오버한다. 또한, 이동단말(110)은 핸드오버 과정에서 주파수 정보를 수신하여, 해당 기지국(120, 220)과의 통신 주파수를 수신한 주파수로 천이한다. 이런 이동단말(110)은 PDA, 셀룰러폰, PCS폰, GSM폰, WCDMA폰, DMB폰, Wibro폰, Wifi폰 등을 포함한다.
기지국(120, 220)은 BTS(Base Station Transceiver Subsystem) 또는 NodeB로서, 기지국제어기(300)의 제어에 의해 무선 신호 송수신, 무선 채널 부호화 및 복호화, 신호 세기 및 품질측정, 기저대역 신호처리, 무선자원 관리 및 자체 유지보수 기능을 수행한다. 아울러, 기지국(120, 220)은 이동단말(110)로 주기적으로 방송정보, 파일럿 신호 등을 송출한다.
기지국제어기(300)는 BSC(Base Station Controller) 또는 RNC(Radio Network Controller)로서, 이동단말(110)에 대한 무선 채널 할당 및 해제, 이동단말(110) 및 기지국(120, 220)의 송신 출력 제어, 셀간 소프트 핸드오프 및 하드 핸드오프 결정, 트랜스 코딩(Transcoding) 및 보코딩(Vocoding), 기지국(120, 220)에 대한 운영 및 유지 보수 기능 등을 수행한다. 또한, 기지국제어기(300)는 이동단말(110)이 매크로셀(100, 200)간 핸드오버를 시도할 경우, 핸드오버 시도되는 매크로셀(110, 200) 내에서 상기 이동단말(110)이 접근 가능한 펨토셀 AP(231)의 주파수 정보를 펨토셀 관리서버(800)로 요청하여 수신한다. 아울러, 기지국제어기(300)는 상기 수신한 펨토셀 주파수 정보를 이동단말(110)로 전송함으로써, 상기 이동단말(110)과 매크로셀 기지국(120, 220)간의 통신 주파수를 펨토셀 주파수로 천이시킨다.
교환기(400)는 MSC(Mobile Switching Center) 또는 SGSN(Serving GPRS Support Node)로서, 기지국제어기(300)와의 인터페이스 기능을 제공하고, 음성통화, 데이터 송수신, 각종 부가서비스를 제어한다.
홈위치등록기(500)는 가입자 정보, 가입자별 부가 서비스 정보, 이동단말(110)의 위치정보를 저장 관리하며, 이동단말(110)의 프로파일(profile) 정보를 저장한다. 이 프로파일 정보에는 이동단말(110)의 전화번호(MSISDN), IMSI, 가입된 부가 서비스 정보 등이 포함된다.
게이트웨이(600)는 유선 광대역망(700)과 이동통신 코어망(Core Network)을 연결하여, 펨토셀 AP(231)에 접속한 이동단말(110)과 이동통신 코어망(Core Network)에 접속한 이동단말(110)간에 통신 가능하게 한다. 또한, 게이트웨이(600)는 유선 광대역망(700)을 통하여 수신된 데이터(예를 들어, 인터넷 콘텐츠)를 이동통신 코어망에 접속된 이동단말(110)로 전송한다. 또한, 게이트웨이(600)는 이동통신 코어망을 통하여 수신된 데이터(예를 들어, 모바일 콘텐츠)를 펨토셀 AP(231)에 접속한 이동단말(110)로 전송한다. 아울러, 게이트웨이(600)는 이동통신 코어망과 유선 광대역망(700)간 프로토콜 변환 기능을 수행한다.
펨토셀 AP(231)는 유선 광대역망(700)을 통한 유무선 통합 서비스를 이동단말(110)로 제공한다. 특히, 펨토셀 AP(231)는 방송정보 및 파일럿 신호를 주기적으 로 송출하여, 이를 근거로 자신의 서비스 영역에 핸드오버 시도하는 이동단말(110)을 위치등록하여 이동단말(110)과 무선접속한다.
펨토셀 관리서버(800)는 각 매크로셀 영역 안에 이동단말(110)별로 접근 가능한 펨토셀 정보를 저장한다. 특히, 펨토셀 관리서버(800)는 기지국제어기(300)로부터 이동단말(110)의 접근 가능한 펨토셀 주파수 요청을 수신하면, 그 이동단말(110)이 핸드오버 시도한 매크로셀(100, 200) 내의 펨토셀(230) 중에, 상기 이동단말(110)이 접근 가능한 펨토셀(230)의 유무를 확인한다. 펨토셀 관리서버(800)는 상기 매크로셀(100, 200) 영역 내에 이동단말(110)이 접근 가능한 펨토셀(230)이 존재하면, 그 펨토셀 주파수 정보를 추출하여 기지국제어기(300)로 전송한다. 반면, 펨토셀 관리서버(800)는 상기 매크로셀(100, 200) 영역 내에 이동단말(110)이 접근 가능한 펨토셀(230)이 존재하지 않으면, 펨토셀 서비스 불가 정보를 기지국제어기(300)로 전송한다.
이하, 이동단말(110)이 매크로셀1(100)에서 매크로셀2(200)로 이동한다고 가정하고, 핸드오버 시도하는 매크로셀2의 기지국(220)을 타깃(target) 기지국으로 지칭하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 주파수 천이 시스템에서 펨토셀 영역으로 이동단말의 접속을 유도하기 위하여 기지국과 이동단말간 통신 주파수를 천이하는 방법을 설명하는 절차도이다.
도 3을 참조하면, 이동단말(110)은 매크로셀1 영역(100)에서 매크로셀2 영역(200)으로 진입한다(S301). 이어서, 이동단말(110)은 매크로셀1의 기지국(120)으 로부터 수신되는 CPICH RSCP 또는 EC/IO가 약해짐에 따라, 셀 탐색을 위한 조건인 수학식 2 또는 3이 만족되는 것을 확인한다. 그리고 이동단말(110)은 셀 재탐색하여 타깃 기지국(220)에서 송출되는 파일럿 신호 및 방송 정보를 수신하고 타깃 기지국(220)을 통해 기지국 제어기(300)와 RRC 커넥션(Radio Resource Control Connection)을 설정한다(S303). 즉, 이동단말(110)은 셀 탐색을 통해, 기존의 LA(Location Area) 정보가 타깃 기지국(220)으로부터 수신된 방송정보의 LA와 다름을 확인하고, 이에 따라 위치 갱신을 요청하기 위하여 기지국 제어기(300)와 RRC 커넥션을 설정한다. 이때, 이동단말(110)은 타켓 기지국(220)의 통신 주파수(F1, F2) 중 어느 하나를 선택하여 타깃 기지국(220)과 통신한다.
상기 RRC 커넥션을 설정한 이동단말(110)은 위치등록 메시지를 전송하고, 상기 위치등록 메시지는 타깃 기지국(220)과 기지국제어기(300)를 경유하여 교환기(400)로 전달된다(S305). 다음으로, 교환기(400)는 홈위치등록기(500)로 상기 이동단말(110)의 위치정보 갱신을 요청하고, 홈위치등록기(500)는 상기 이동단말(110)을 인증한다. 그리고 홈위치등록기(500)는 상기 이동단말(110)의 인증에 성공하면, 그 이동단말(110)이 타깃 기지국(220) 서비스 영역(즉, 매크로셀2)에 위치하였음을 등록하고, 위치등록 완료 메시지를 교환기(400)로 전송한다.
교환기(400)는 위치등록 완료 메시지 수신에 따라, 타깃 기지국(220)으로의 접속을 허락하는 메시지(Attach Accept)를 이동단말(110)로 전송하고, 이에 따른 응답인 접속 완료 메시지(Attach Complete)를 이동단말(110)로부터 수신한다(S307, S309). 이어서, 교환기(400)는 Iu 해제 메시지를 기지국제어기(300)로 전송하여 이 동단말(110)에 임시 할당된 무선 자원의 해제를 기지국제어기(300)로 요청한다(S311). 그러면, 기지국제어기(300)는 이동단말(110)이 정상적으로 타깃 기지국(220)으로 접속하였음을 인지하여, 펨토셀 관리서버(800)로 상기 이동단말(110)의 접근 가능한 펨토셀 주파수를 요청한다(S313). 이때, 기지국제어기(300)는 타깃 기지국(220) 식별자와 이동단말(110)의 식별자를 펨토셀 관리서버(800)로 전송한다.
다음으로, 펨토셀 관리서버(800)는 타깃 기지국(220) 식별자와 이동단말(110)의 식별자를 토대로, 매크로셀2 영역(200)에 포함된 펨토셀(230) 중에 상기 이동단말(110)이 접근 가능한 펨토셀(230)이 존재하는지를 판단한다. 이어서, 펨토셀 관리서버(800)는 매크로셀2 영역(200) 내의 펨토셀(230)에 이동단말(110)이 접근 가능하다고 판단되면, 그 접근 가능한 펨토셀 주파수 정보를 추출하여 기지국제어기(300)로 전송한다(S315, S317). 반면, 펨토셀 관리서버(800)는 매크로셀2 영역(200) 내의 펨토셀(230)에 이동단말(110)이 접근 불가능하다고 판단되면, 펨토셀 서비스 불가 정보를 기지국제어기(300)로 전송한다.
기지국제어기(300)는 펨토셀 관리서버(800)로부터 펨토셀 주파수를 수신한 경우, 상기 펨토셀 주파수와 이동단말(110)과 타깃 기지국(220)간에 현재 통신되는 주파수를 비교한다. 그리고 기지국제어기(300)는 상기 두 주파수가 상이하면, 펨토셀 주파수가 포함된 RRC 커넥션 해제(RRC Connection Release) 메시지를 이동단말(110)로 전송한다(S319). 이때, 기지국제어기(300)는 상기 RRC 커넥션 해제 메시지에 포함된 "Redirection Info"에 상기 이동단말(110)의 펨토셀 주파수 정보를 기 록하여 전송한다.
그러면, 이동단말(110)은 기지국제어기(300)로 RRC 커넥션 해제 완료(RRC Connection Release Complete) 메시지를 전송하고, 기지국제어기(300)와 설정된 RRC 커넥션을 해제한다(S321). 이어서, 이동단말(110)은 RRC 커넥션 해제 메시지에 펨토셀 주파수가 포함된 경우, 타깃 기지국(220)과 통신하는 통신 주파수를 상기 펨토셀 주파수로 변경한다. 예를 들어, 매크로셀2 영역(200)으로 진입한 이동단말(110)은 위치 등록하기 위하여 타깃 기지국(220)과 F1 주파수로 통신하더라도, 펨토셀 주파수 F2가 부가된 RRC 커넥션 해제 메시지를 수신하면, 타깃 기지국(220)과의 통신 주파수를 F1에서 F2로 천이한다.
한편, S319 단계에서, 기지국제어기(300)는 펨토셀 관리서버(800)로부터 수신한 펨토셀 주파수와 이동단말(100)이 타깃 기지국(220)과 통신하는 주파수가 동일하거나, 펨토셀 관리서버(800)로부터 펨토셀 서비스 불가 정보를 수신한 경우, 펨토셀 주파수가 미포함된 RRC 해제 메시지를 이동단말(110)로 전송하여 이동단말(110)과 타깃 기지국(220)간 통신 주파수를 현상태로 유지시킨다.
또한, 본 발명에 따른 주파수 천이 시스템에서 이동단말을 펨토셀 영역으로 접속 유도하기 위하여 기지국과 이동단말간 통신 주파수를 천이하는 방법은 이동단말이 최초 위치 등록할 때에도 수행된다. 즉, 이동단말(110)이 매크로셀2 영역으로 진입하여 파워 온(Power On)한 경우에도, S303 단계 이후는 진행된다. 구체적으로, 파워 온된 이동단말(110)은 셀 탐색하여 타깃 기지국(220)에서 송출되는 방송 정보를 수신하고, 위치 정보를 요청하기 위하여 기지국 제어기(300)와 RRC 커넥션을 설 정한다. 이후, 위치등록 완료된 이동단말(110)은 기지국제어기(300)로부터 펨토셀 주파수가 포함된 RRC 커넥션 해제 메시지를 수신하여, 타깃 기지국(220)과 통신하는 주파수를 상기 펨토셀 주파수로 천이한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 펨토셀 주파수로 천이된 이동단말이 펨토셀 영역으로 진입하여 펨토셀 AP와 접속하는 과정을 설명하는 절차도이다.
도 4를 참조하면, 도 3의 방법과 같이 펨토셀 주파수(F2)로 천이된 이동단말(110)은 펨토셀 영역(230)으로 진입한다(S401). 그러면, 이동단말(110)과 타깃 기지국(220)간의 통신 주파수(F2)는 펨토셀 AP(231)로부터 송출되는 주파수(F2)의 간섭으로 인하여 그 신호가 약해지고, 이에 따라 이동단말(110)은 수학식 3의 조건을 만족함을 확인하여 셀 탐색을 시작한다.
이어서, 이동단말(110)은 펨토셀 AP(231)로부터 방송 정보를 수신하고, 위치등록하기 위하여 펨토셀 AP(231)로 RRC 커넥션을 설정한다(S403). 그리고 이동단말(110)은 펨토셀 AP(231)로 위치등록 메시지를 전송하고, 펨토셀 AP(231)는 유선 광대역망(700)과 게이트웨이(600)를 경유하여 교환기(400)로 상기 위치등록 메시지를 전달한다(S405). 그러면, 교환기(400)는 홈위치등록기(500)로 상기 이동단말(110)의 위치정보 갱신을 요청하고, 홈위치등록기(500)는 상기 이동단말(110)을 인증한다. 그리고 홈위치등록기(500)는 상기 이동단말(110)의 인증에 성공하면 이동단말(110)이 펨토셀 영역에 위치하였음을 등록하고, 위치등록 완료 메시지를 교환기(400)로 전송한다.
이어서, 교환기(400)는 게이트웨이(600), 유선 광대역망(700) 및 펨토셀 AP(231)를 경유하여, 접속 허락 메시지(Attach Accept)를 이동단말(110)로 전송하고, 이에 따른 응답 메시지인 접속 완료 메시지(Attach Complete)를 이동단말(110)로부터 수신한다(S407, S409). 그러면, 교환기(400)는 임시 할당된 무선 자원 회수를 요청하는 Iu 해제 메시지를 펨토셀 AP(231)로 전송한다(S411). 이어서, 펨토셀 AP(231)는 RRC 커넥션 해제 메시지(RRC Connection Release)를 이동단말(110)로 전송한다(S413). 그러면, 이동단말(110)은 펨토셀 AP(231)로 RRC 커넥션 해제 완료 메시지(RRC Connection Release Complete)를 전송하고, 상기 펨토셀 AP(231)와 설정된 RRC 커넥션을 해제한다(S415).
상술한 바와 같이, 본 발명은 매크로셀(100, 200)간 핸드오버되는 시점에 타깃 기지국(220)과 이동단말(110)간 통신 주파수(F1)를 펨토셀 주파수(F2)로 천이함으로써, 이후 펨토셀 영역(230)으로 진입한 이동단말(110)과 펨토셀 AP(231)간의 접속을 원할하게 한다. 즉, 본 발명은 핸드오버 시점에 이동단말(110)과 타깃 기지국(220)간 통신 주파수와 펨토셀 AP(231)의 주파수를 일치시키고, 이후 이동단말(110)이 펨토셀 영역(230)으로 진입시 신호간섭으로 인하여 수학식 3의 조건이 충족되게 함으로써, 펨토셀 AP(231)로 이동단말(110)의 접속을 유도한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 펨토셀 관리서버의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 펨토셀 관리서버에서 저장된 이동단말별로 접근 가능한 펨토셀 주파수 정보를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 펨토셀 관리서버(800)는 송수신 부(810), 저장부(820), 주파수 추출부(830) 및 펨토셀 정보 관리부(840)를 포함한다.
송수신부(810)는 기지국제어기(300)로부터 이동단말 식별자(630) 및 타깃 기지국 식별자(610)가 포함된 펨토셀 주파수 요청 메시지를 수신한다. 또한, 송수신부(810)는 펨토셀 주파수 정보 또는 펨토셀 서비스 불가 정보를 기지국제어기(300)로 전송한다.
저장부(820)는 도 6에 도시된 바와 같이, 각 매크로셀(100, 200)에 포함된 펨토셀 정보를 저장한다. 아울러, 저장부(820)는 펨토셀 식별자(620)마다 접근 가능한 가입자 정보(즉, 이동단말 식별자)와 그 펨토셀에서 사용되는 주파수 정보를 저장한다. 즉, 저장부(820)는 매크로셀 영역(610)마다 펨토셀 식별 정보(620), 각각의 펨토셀에 접근 허용된 이동단말의 정보(630) 및 펨토셀 주파수 정보(640)를 매핑하여 저장한다. 일례로, 기지국 Node2가 관할하는 서비스 영역에 펨토셀 AP1이 포함되며, 상기 펨토셀 AP1에는 010-xxxx-1111 및 010-xxxx-2222의 이동단말(110)이 접근 가능하다.
주파수 추출부(830)는 송수신부(810)가 기지국제어기(300)로부터 이동단말의 식별자(630) 및 기지국 식별자(610)가 포함된 펨토셀 주파수 요청 메시지를 수신하면, 저장부(820)의 테이블을 참조하여 이동단말(110)의 펨토셀 접근 가능 여부를 판단한다. 즉, 주파수 추출부(830)는 저장부(820)에서 상기 기지국 식별자(610) 및 이동단말 식별자(630)에 대응하는 펨토셀 식별자의 유무를 확인한다.
주파수 추출부(830)는 저장부(820)에서 기지국 식별자(610) 및 이동단말 식 별자(630)에 대응하는 펨토셀 식별자(620)가 확인되면(이동단말이 펨토셀에 접근 가능하다고 판단되면), 그 펨토셀 식별자(620)에 대응하는 펨토셀 주파수(640)를 추출하여 송수신부(810)를 통해 기지국 제어기(300)로 전송한다. 반면, 주파수 추출부(830)는 상기 펨토셀 식별자(620)가 저장부(820)에서 확인되지 않으면(즉, 이동단말이 펨토셀에 접근 불가능하다고 판단되면), 펨토셀 서비스 불가 정보를 송수신부(810)를 통해 기지국제어기(300)로 전송한다.
예를 들어, 송수신부(810)에서 NodeB2의 기지국 식별자(610)와 010-xxxx-1111의 이동단말 식별자(630)를 포함하는 펨토셀 주파수 요청 메시지를 수신하면, 주파수 추출부(830)는 저장부(820)에서 NodeB2와 010-xxxx-1111에 대응하는 펨토셀 주파수 F2를 추출하여 기지국제어기(300)로 전송한다. 또는, 송수신부(810)에서 NodeB1 기지국 식별자(610)와 010-xxxx-1234의 이동단말 식별자(630)를 포함하는 펨토셀 주파수 요청 메시지를 수신하면, 주파수 추출부(830)는 NodeB1과 010-xxxx-1234에 대응하는 펨토셀 식별자(620)가 저장부(820)에 존재하지 않음을 확인하여, 기지국제어기(300)로 펨토셀 서비스 불가 정보를 전송한다.
펨토셀 정보 관리부(840)는 관리자에게 저장부(820)의 펨토셀 정보를 변경, 삭제 및 추가하는 인터페이스를 제공한다. 예를 들어, 펨토셀 정보 관리부(840)는 펨토셀 서비스 내에 펨토셀 AP가 증설되면, 그 증설 정보인 기지국 식별 정보(610), 펨토셀 식별 정보(620), 이동단말 식별 정보(630) 및 펨토셀 주파수 정보(640)를 관리자로부터 입력받아 저장부(820)에 저장한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동단말과 매크로셀 기지국간 통신 주 파수를 펨토셀 주파수로 천이시키는 기지국제어기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국제어기(300)는 송수신부(310), RRC 설정부(320), 주파수 비교부(330) 및 주파수 천이부(340)를 포함한다.
송수신부(310)는 매크로셀1(100)에서 매크로셀2(200)로 진입하거나 매크로셀2(200) 영역에서 파워 온된 이동단말(110)로부터 RRC 커넥션 설정 요청 메시지를 수신한다. 또한, 송수신부(310)는 교환기(400)로부터 Iu 해제 메시지를 수신하고, 이동단말(110)로부터 RRC 커넥션 해제 완료 메시지를 수신한다.
RRC 설정부(320)는 송수신부(310)에서 RRC 커넥션 설정 요청 메시지가 수신되면, 해당 이동단말(110)과 RRC 커넥션을 설정하여 무선 자원을 할당한다. 또한, RRC 설정부(320)는 송수신부(310)에서 RRC 커넥션 해제 완료 메시지를 수신하면, 해당 이동단말(110)과 설정된 RRC 커넥션을 해제하여 무선 자원을 회수한다.
주파수 비교부(330)는 송수신부(310)에서 Iu 해제 메시지가 수신되면, 펨토셀 관리서버(800)로 이동단말(110)의 접근 가능한 펨토셀(230) 주파수를 요청하고 수신하여, 상기 수신된 펨토셀 주파수와 이동단말(110)과 타깃 기지국(220)간 통신 주파수를 비교한다. 이때, 주파수 비교부(330)는 이동단말 식별자(630)와 타깃 기지국 식별자(610)를 펨토셀 관리서버(800)로 전송하여 이동단말(110)의 접근 가능한 펨토셀 주파수를 수신한다. 한편, 주파수 비교부(330)는 펨토셀 관리서버(800)로부터 상기 이동단말(110)의 펨토셀 서비스 불가 정보를 수신할 수 있다.
주파수 천이부(340)는 주파수 비교부(330)에서 수신한 펨토셀 주파수와 해당 이동단말(110)이 타깃 기지국(220)과 통신하는 주파수가 상이함으로 판별되면, 상기 펨토셀 주파수 정보를 이동단말(110)로 전송하여 이동단말(110)과 타깃 기지국(220)간 통신 주파수를 상기 펨토셀 주파수로 천이시킨다. 이때, 주파수 천이부(340)는 상기 펨토셀 주파수 정보가 기록된 RRC 커넥션 해제 메시지를 송수신부(310)를 통해 이동단말(110)로 전송함으로써, 이동단말(110)과 타깃 기지국(220)간 통신 주파수를 펨토셀 주파수로 천이시킨다. 반면, 주파수 천이부(340)는 주파수 비교부(330)에서 상기 두 주파수가 동일함으로 판별되거나 펨토셀 관리서버(800)로부터 이동단말(110)의 펨토셀 서비스 불가 정보를 수신하면, 펨토셀 주파수가 미기록된 RRC 커넥션 해제 메시지를 송수신부(310)를 통해 이동단말(110)로 전송하여, 상기 이동단말(110)과 타깃 기지국(220)간의 통신 주파수를 현상태로 유지시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 이동단말(110)의 통신 주파수를 핸드오버한 매크로셀 내에 펨토셀 주파수로 사전에 천이하여, 이후 이동단말(110)이 펨토셀 영역(230)으로 진입시 상기 이동단말(110)과 펨토셀 AP(231)의 접속을 원할하게 한다. 이에 따라, 가입자는 매크로셀 영역(200)에 포함된 펨토셀 영역(230)으로 이동할 때, 유선 광대역망(700)과 연결된 펨토셀 AP(231)를 통해 서비스를 제공받는다.
한편, 이동단말(110)이 접근 가능한 펨토셀 주파수와 이동단말(110)과 타깃 기지국(220)간의 주파수 비교 및 이에 따른 이동단말(110)의 주파수 천이는 교환기(400)에서 수행될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 교환기(400)는 이동단말(110)로부터 접속 완료 메시지를 수신하면(S309 단계), 펨토셀 관리서버(800)로 상기 이동단말(100)의 접근 가능한 펨토셀 주파수를 요청하고 수신한다. 그리고 교환기(400)는 수신한 펨토셀 주파수와 이동단말(110)과 타깃 기지국(220)간에 현재 통신되는 주파수를 비교하여 다를 경우, S311 단계에서 펨토셀 주파수가 포함된 Iu 해제 메시지를 기지국제어기(300)로 전송한다. 그러면, 기지국제어기(300)는 상기 Iu 해제 메시지에 펨토셀 주파수 정보가 포함되었음을 확인하여, RRC 커넥션 해제 메시지에 상기 펨토셀 주파수 정보를 기록하여 이동단말(110)로 전송한다. 이에 따라, 이동단말(110)은 타깃 기지국(220)과의 통신 주파수를 수신한 펨토셀 주파수로 천이한다. 따라서 청구범위에 있어서, 주파수 천이 노드는 기지국제어기(300) 또는 교환기(400) 중 어느 하나인 것으로 이해되어야 한다.
상술한 실시예에서의 펨토셀 AP(231)는 제조업체 또는 통신 사업자의 정책에 따라 초소형 기지국, 피코(pico) 기지국, 유비셀(ubicell) 기지국, 펨토셀 기지국 등으로 불려지기도 한다. 또한, 펨토셀(230)은 피코셀(picocell), 유비셀(ubicell) 등으로 불려지기도 한다. 따라서, 본 발명에 있어서의 펨토셀은 범용 인터넷 회선을 통해 통신시스템의 코어 네트워크에 연결되어 이동단말(110)에 통신 서비스를 제공하는 것이라면 모두 해당되는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
또한, 도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 아니된다. 어떤 환경에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
도 1은 매크로셀 영역에 포함된 펨토셀 영역을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동통신망에서 펨토셀 영역으로 이동단말의 접속을 유도하기 위한 주파수 천이 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 주파수 천이 시스템에서 펨토셀 영역으로 이동단말의 접속을 유도하기 위하여 기지국과 이동단말간 통신 주파수를 천이하는 방법을 설명하는 절차도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 펨토셀 주파수로 천이된 이동단말이 펨토셀 영역으로 진입하여 펨토셀 AP와 접속하는 과정을 설명하는 절차도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 펨토셀 관리서버의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 펨토셀 관리서버에서 저장된 이동단말별로 접근 가능한 펨토셀 주파수 정보를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동단말과 매크로셀 기지국간 통신 주파수를 펨토셀 주파수로 천이시키는 기지국제어기의 구성을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110, 11 : 이동단말 12, 120, 220 : 기지국
14, 231 : 펨토셀 AP 300 : 기지국제어기
400 : 교환기 500 : 홈위치등록기
600 : 게이트웨이 800 : 펨토셀 관리서버

Claims (10)

  1. 펨토셀을 운용하는 통신시스템에서 펨토셀을 포함하는 매크로셀로 접속 시도하는 이동단말을 펨토셀로 접속 유도하기 위한 주파수 천이 방법으로서,
    (a) 이동단말로부터 매크로셀 접속 요청 메시지를 수신하는 단계;
    (b) 상기 이동단말이 접속 시도하는 매크로셀의 주파수와 상기 이동단말이 접근 가능한 펨토셀의 주파수를 비교하는 단계; 및
    (c) 상기 이동단말이 접속 시도하는 매크로셀 주파수와 상기 펨토셀의 주파수가 다를 경우, 상기 이동단말과 상기 매크로셀 간의 접속 주파수를 상기 펨토셀의 주파수로 천이시키는 단계;를 포함하는 펨토셀 주파수 천이 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    RRC 커넥션 해제(RRC Connection Release) 메시지에 상기 펨토셀 주파수를 기록하여 상기 이동단말로 전송함으로써 상기 이동단말과 매크로셀 간의 접속 주파수를 상기 펨토셀의 주파수로 천이시키는 것을 특징으로 하는 펨토셀 주파수 천이 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에,
    펨토셀 관리 서버로, 상기 매크로셀 식별자와 상기 이동단말 식별자를 전송 하는 단계; 및
    상기 펨토셀 관리서버로부터 상기 이동단말이 접근 가능한 펨토셀의 주파수를 수신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 주파수 천이 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에,
    펨토셀 영역으로 진입한 이동단말로부터 접속 요청 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 이동단말을 상기 펨토셀 영역을 관할하는 펨토셀 AP(Access Point)로 접속시키는 단계;를 포함하는 펨토셀 주파수 천이 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 매크로셀로 핸드오버 시도하거나 상기 매크로셀 내에서 파워 온(Power On)된 이동단말로부터 매크로셀 접속 요청 메시지를 수신하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 주파수 천이 방법.
  6. 펨토셀을 포함하는 매크로셀로 접속 시도하는 이동단말을 펨토셀로 접속 유도하기 위한 주파수 천이 시스템으로서,
    이동단말별로 접근 가능한 펨토셀 주파수를 저장하는 펨토셀 관리서버; 및
    상기 매크로셀로 접속 시도하는 이동단말의 접근 가능한 펨토셀 주파수를 상기 펨토셀 관리서버로 요청하여 수신하고, 상기 이동단말이 접속 시도하는 매크로셀 주파수와 상기 수신된 펨토셀 주파수를 비교하여 다를 경우, 상기 이동단말과 매크로셀 간의 접속 주파수를 상기 펨토셀 주파수로 천이시키는 주파수 천이 노드;를 포함하는 펨토셀 주파수 천이 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주파수 천이 노드는,
    RRC 커넥션 해제(RRC Connection Release) 메시지에 상기 펨토셀 주파수를 기록하여 상기 이동단말로 전송함으로써, 상기 이동단말과 매크로셀 간의 접속 주파수를 상기 펨토셀 주파수로 천이시키는 것을 특징으로 하는 펨토셀 주파수 천이 시스템.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 주파수 천이 노드는,
    상기 펨토셀 관리서버로 상기 매크로셀 식별자와 상기 이동단말 식별자를 전송하여 상기 펨토셀 주파수를 수신하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 주파수 천이 시스템.
  9. 펨토셀을 포함하는 매크로셀로 접속 시도하는 이동단말을 펨토셀로 접속 유도하는 주파수 천이 장치로서,
    이동단말로부터 매크로셀 접속 요청을 수신하는 수신부;
    상기 이동단말이 접속 시도하는 매크로셀의 주파수와 상기 이동단말이 접근 가능한 펨토셀 주파수의 동일 여부를 판단하는 주파수 비교부; 및
    상기 주파수 비교부의 판단 결과 상기 이동단말이 접속 시도하는 매크로셀 주파수와 상기 이동단말이 접근 가능한 펨토셀 주파수가 다를 경우, 상기 이동단말과 매크로셀 간의 접속 주파수를 상기 펨토셀 주파수로 천이시키는 주파수 천이부;를 포함하는 주파수 천이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 주파수 천이부는,
    RRC 커넥션 해제(RRC Connection Release) 메시지에 상기 펨토셀 주파수를 기록하여 상기 이동단말로 전송함으로써 상기 이동단말과 매크로셀 간의 접속 주파수를 상기 펨토셀의 주파수로 천이시키는 것을 특징으로 하는 주파수 천이 장치.
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