KR101033403B1 - 이동 제어 장치 및 핸드오버 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

이동 단말기의 이동에 수반하여 그 이동 단말기가 통신하는 기지국을 절환하는 핸드오버 제어를 행하는 이동 통신 시스템에서의 핸드오버 제어 방법이다. 이 핸드오버 제어 방법에서, 이동 제어 장치는 통신 상태에 기초하여 1 이상의 핸드오버 기지국의 후보를 선정하고, 각 핸드오버 기지국 후보의 통신 능력에 기초하여 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정하고, 그 전송 레이트로 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보에 전송하고, 핸드오버 기지국으로서 결정된 핸드오버 기지국 후보는 멀티캐스트되어 보존하고 있는 통신 데이터를 이동 단말기에 송신한다.
송신 데이터 처리부, 핸드오버 제어부, 버퍼 관리부, 통신 품질 관리부, 전송 레이트 조정부

Description

이동 제어 장치 및 핸드오버 제어 방법{MOBILE CONTROLLER AND HANDOVER CONTROL METHOD}
본 발명은, 이동 제어 장치 및 핸드오버 제어 방법에 관한 것으로, 특히 이동 단말기의 이동에 수반하여 그 이동 단말기가 통신하는 기지국을 절환하는 핸드오버 제어를 행하는 이동 통신 시스템에서의 이동 제어 장치 및 핸드오버 제어 방법에 관한 것이다.
도 30은 IP(Internet Protocol)를 사용한 이동체 통신 시스템의 구성도이며, 이동 제어 장치 MCA, 무선 기지국 BTS1∼BTSn 및 다수의 이동 단말기 MS(1대만 도시)를 구비하고 있다. 이동 제어 장치 MCA는 상위의 유선 네트워크로서의 IP망에 접속함과 함께 다수의 기지국 BTS1∼BTSn과 유선으로 접속하여 이들을 제어한다. 기지국 BTS1∼BTSn은 셀 CL1∼CLn 내의 이동 단말기 MS와 무선으로 통신한다.
도시하지 않은 단말기로부터 이동 단말기 MS앞에 발하게 된 패킷은, IP망을 통하여, 그 이동 단말기를 수용하는 이동 제어 장치 MCA에 송신된다. 이동 단말기 MS가 셀 CL1에 재권하고 있으면, 이동 제어 장치 MCA는 그 셀을 수용하고 있는 기지국 BTS1에 패킷을 송신하고, 기지국 BTS1은 그 패킷을 이동 단말기 MS에 무선으로 송신한다. 이후, 이동 단말기 MS가 셀 CL1에 계속해서 재권하면 이동 제어 장 치 MCA는 상기 경로로 이동 단말기 MS와 상대 단말기가 통신하도록 제어한다. 이동 단말기 MS가 이동하여 인접 셀 CL2로 이동하면, 이동 제어 장치 MCA는 핸드오버 제어에 의해 중계의 기지국을, 기지국 BTS1로부터 기지국 BTS2로 절환한다.
이러한 IP를 사용한 이동체 통신에서, IP층에서의 모빌리티 제어를 가능하게 하는 Mobile IP(RFC2002, RFC3775)의 적용이 고려되어 있다. 이 기술을 이동체 네트워크에 적용함으로써, 도 30에 도시한 바와 같이 이동 단말기 MS가 통신 중에 접속처의 기지국을 변경(핸드오버)하여도, IP에 의한 통신을 계속하는 것이 가능하게 된다. Mobile IP는, 차세대의 셀룰러형 이동체 통신에서도 모빌리티 제어 프로토콜로서 도입이 검토되어 있다. 차세대의 셀룰러형 이동체 통신에서는, 현재의 주류인 3G 시스템과 비교하여 보다 대용량 고속 통신이 요구되고 있기 때문에, 고속 패킷 전송을 실현하기 위해 Mobile IP를 고속으로 동작시키는 구조가 필요 불가결로 된다.
Mobile IP의 큰 특징은, 패킷 전송을 행하기 위한 시그널링에 관한 프레임 워크를 부여하고 있지만, 구체적인 패킷 전송 제어에 관한 사양을 부여하고 있지 않은 것이다. 이 때문에, Mobile IP를 고속으로 동작시키기 위해서는, (1) 시그널링에 의한 지연을 감소시키는 기술, (2) 패킷을 고속으로 전송하기 위한 전송 방식이 필요하다.
Mobile IP를 고속으로 동작시키기 위한 상기 (1)에 관한 방법으로서, Hierarchical Mobile IPv6 Mobility Management(HMIPv6)가 제안되어 있다(비특허 문헌 1). 또한, 상기 (2)에 관한 방법으로서 Fast Handovers for Mobile IPv6(FHO)(비특허 문헌 2)이나, 이동 단말기의 복수의 이동 후보처 기지국에 미리 패킷을 멀티캐스트하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1). 또한, HMIPv6을 확장하고, 패킷 전송 제어 방법을 구비한 Hierarchical Mobile IPv6 with Buffering(HMIPv6-B)(비특허 문헌 3)도 제안되어 있다. 그러나, 이들 방식에는 이하의 문제점이 있다.
HMIPv6의 문제점 : HMIP는, Mobile IP에서의 시그널링의 삭감을 목적으로 한 방식이다. HMIP는 시그널링의 삭감에 의한 패킷 전송의 고속화에는 효과는 있지만, 전송 기술 그 자체의 고속화에 대해서는 아무것도 제안하고 있지 않다.
FHO의 문제점 : FHO는, 패킷 전송 기술의 고속화 방법이다. 구체적으로는, 이동 단말기의 핸드오버 시에 이동원 기지국으로부터 이동처 기지국에 대해 잔류하고 있는 패킷을 미리 전송해 둔다고 하는 방법이다. 그러나, 이 방법에서는 이동처 기지국이 기지인 것이 전제이므로, 이동처의 기지국이 결정하지 않으면 패킷의 전송을 행할 수 없는 문제가 있다.
HMIPv6-B의 문제점 : HMIPv6-B는, HMIPv6의 각종 기능에 패킷의 버퍼링 기능을 추가하고, 패킷 전송의 고속화도 동시에 고려한 방법이다. 버퍼링 기능은, 복수의 핸드오버 기지국 후보를 관리하는 이동 제어 장치에 의해 행해진다. 이 방법에 의해, 시그널링 지연과 패킷 로스를 감소시킨 핸드오버가 가능하게 된다. 그러나, 패킷의 버퍼링에 의해 지연 시간이 증가한다고 하는 문제점이 있다.
멀티캐스트의 문제점 : 멀티캐스트는, 핸드오버 시에 도 31에 도시한 바와 같이 이동 단말기 MS의 복수의 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4에 미리 패킷을 멀 티캐스트하는 방법이다.
도 32는 멀티캐스트를 설명하기 위한 이동 제어 장치 MCA 및 기지국 장치 BTS1∼BTSn의 구성예이다. 이동 제어 장치 MCA는, IP망과의 사이의 인터페이스 제어를 행하는 유선 네트워크 인터페이스부(이후 인터페이스를 I/F로 기재함)(101a), 기지국과의 사이의 인터페이스 제어를 행하는 기지국 I/F부(101b), 유저 패킷이나 제어 패킷의 통신 제어를 행하는 송신 데이터 처리부(101c), 핸드오버 및 멀티캐스트 제어를 행하는 핸드오버/멀티캐스트 제어부(101d)를 갖고 있다. 각 기지국 BTS1∼BTSn은 동일한 구성을 구비하고, 이동 제어 장치 MCA와의 사이의 인터페이스 제어를 행하는 이동 제어 장치 I/F부(102a), 이동 단말기 MS와의 사이의 인터페이스 제어를 행하는 무선 통신 I/F부(102b), 유저 패킷이나 제어 패킷의 통신 제어를 행하는 송신 데이터 처리부(102c), 핸드오버 제어를 행하는 핸드오버 제어부(102d)를 갖고 있다. 이동 제어 장치 MCA와 각 기지국 BTS1∼BTSn 사이는 각각 1개의 케이블로 접속되고, 제어 채널, 데이터 채널에 의해 그들 사이에서 제어 패킷, 유저 패킷을 자유롭게 송수신할 수 있도록 되어 있다.
도 33은 이동 제어 장치 MCA의 상세한 구성도이며, 하행 방향 통신에 중점을 두고 도시하고 있다. 송신 데이터 처리부(101c)에서, 패킷 카피부(111)는 입력받은 패킷을 카피하여 송신 버퍼(112)와 멀티캐스트부(113)에 입력한다. 송신 버퍼부(112)는 입력 패킷을 일시적으로 축적하여 적절하게 기지국 I/F부(101b)에 송신하고, 멀티캐스트부(113)는 핸드오버/멀티캐스트 제어부(101d)로부터 멀티캐스트가 지시되면, 입력받은 패킷을 카피하여 송신 버퍼(114a∼114c) 및 기지국 I/F 부(101b)를 통하여 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4에 멀티캐스트한다. 핸드오버/멀티캐스트 제어부(101d)에서, 핸드오버 제어부(121)는 핸드오버의 전체를 제어하고, 멀티캐스트 제어부(122)는 핸드오버 시의 멀티캐스트 제어를 실행한다.
도 34는 멀티캐스트를 채용한 경우의 핸드오버 제어 시퀀스의 주요부 설명도, 도 35는 핸드오버/멀티캐스트 제어부(101d)의 처리 플로우이다.
이동 제어 장치 MCA의 핸드오버 제어부(121)는, 이동 단말기 MS가 기지국 BTS1과 통신하고 있을 때, 정기적으로 무선 상태를 측정하여 보고하도록 이동 단말기 MS에 요구한다. 이동 단말기 MS는 무선 상태 측정 보고 요구를 수신하면 주변 기지국 BTS2∼BTSn으로부터의 수신 레벨을 측정하여 통신 중인 기지국 BTS1을 통하여 이동 제어 장치 MCA에 보고한다. 핸드오버 제어부(121)는 이 보고를 수신하면, 보고된 신호 레벨을 참조하여 핸드오버가 필요한지 판단하고(스텝 151∼152), 핸드오버가 필요하면, 임계값을 초과하고 있는 신호 레벨에 따른 복수의 기지국을 핸드오버 기지국 후보로서 결정하고(스텝 153), 그 핸드오버 기지국 후보를 멀티캐스트 제어부(122)에 통지한다. 도 34에서는, 기지국 BTS2, BTS3, BTS4가 핸드오버 기지국 후보이다.
핸드오버 기지국 후보가 결정되면, 멀티캐스트 제어부(122)는 해당하는 각 기지국의 인터페이스 어드레스, 예를 들면 MAC 어드레스(Media Access Control Address)가 판명되어 있는지 조사하고, MAC 어드레스가 불명이면, MAC 어드레스 탐색 패킷을 송신함으로써 해당하는 기지국의 인터페이스 어드레스를 취득한다. 이들 수속이 종료되면, 멀티캐스트 제어부(122)는 멀티캐스트부(113)에 멀티캐스트를 지시한다.
이에 의해 멀티캐스트부(113)는 패킷을 카피하고 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS3, BTS4에 멀티캐스트한다(스텝 154).
상기 멀티캐스트와 병행하여 핸드오버 제어부(121)는 핸드오버 기지국을 결정한다(스텝 155). 예를 들면, 기지국 BTS2로부터의 수신 전계 강도가 설정값 이상으로 되면, 그 기지국 BTS2를 핸드오버 기지국으로 결정한다. 이어서, 핸드오버 제어부(121)는 그 기지국 BTS2에 무선 채널의 설정을 요구한다(스텝 156). 그리고, 기지국 BTS2로부터 무선 채널 설정 응답을 수신하면(스텝 157), 그 기지국 BTS2에 대해 멀티캐스트한 패킷의 이동 단말기 MS에의 송신을 지시함과 함께, IP망으로부터 수신하는 패킷을, 기지국 BTS2를 통하여 이동 단말기 BS에 송신하도록 제어한다. 또한, 멀티캐스트 제어부(122)는 멀티캐스트를 정지함과 함께, 핸드오버 기지국에 선택되지 않았던 핸드오버 기지국 후보에 멀티캐스트한 패킷의 폐기를 지시하고, 또한 핸드오버 종료 처리를 행한다(스텝 158).
도 36은 핸드오버 제어의 다른 시퀀스의 주요부 설명도이다. 이 예에서도, 이동 단말기 MS가 현재 기지국 BTS1과 통신 중이며, 기지국 BTS1의 주변에 기지국 BTS2∼BTSn이 설치되어 있는 것으로 하고 있다. 이동 제어 장치 MCA는 도 34의 시퀀스와 마찬가지로 이동 단말기 MS로부터 보고되는 주변 기지국의 수신 신호 레벨을 참조함으로써 핸드오버 기지국 후보를 결정한다. 단, 도 34의 시퀀스 예에서는 신호 레벨의 보고는 기지국 BTS1을 경유하여 행해지고 있었지만, 본 예에서는 각 기지국을 통하여 행해진다. 이 경우, 각 기지국은 이동 제어 장치 MCA에 신호 레 벨의 보고를 행할 때, MAC 어드레스를 통지한다. 따라서, 도 34의 시퀀스와 달리, 이동 제어 장치 MCA는 기지국의 인터페이스 어드레스를 조회할 필요가 없고, 핸드오버 기지국 후보를 결정하면 바로 멀티캐스트할 수 있다.
이상의 멀티캐스트 방법을 이용함으로써, 이동 단말기 MS는 핸드오버 후에 핸드오버 기지국 BTS2로부터 즉좌에서 데이터를 수신하는 것이 가능하게 되고, 이 때문에 고속의 핸드오버가 가능하게 된다. 이 기술은 Mobile IP를 이용한 이동체 네트워크에 적용하는 것이 가능하기 때문에, HMIPv6, FHO 및 HMIPv6-B의 문제를 개선하는 것이 가능하게 되는 유력한 고속 패킷 전송 방법이다.
그러나, 종래의 멀티캐스트 방법에서, 멀티캐스트의 전송 레이트는, 이동 단말기 MS가 핸드오버 전에 접속하고 있는 기지국의 전송 레이트에 따라서 단일적으로 결정된다. 따라서, 복수의 핸드오버 기지국 후보의 통신 능력에 차이가 있으면, 예를 들면 버퍼 사이즈나 무선 액세스 방식이 서로 다르면, 임의의 기지국은 멀티캐스트된 패킷을 수용할 수 없어 패킷의 폐기가 생긴다. 이 때문에, 폐기된 패킷의 재송에 의한 지연 시간이 생겨, 종합적으로 고속의 핸드오버를 실현할 수 없을 가능성이 생긴다. 도 31을 이용하여 종래의 멀티캐스트에서의 패킷 폐기를 설명한다. 도 31에서는, 이동 단말기 MS가 재권하는 기지국 BTS1로부터, 다음의 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS3에 멀티캐스트하고 있는 예를 도시하고 있다. 기지국 BTS1∼BTS3은 IEEE802.11a(최대 54Mb/s) 대응의 기지국이며, BTS4는 3G(최대 384Kb/s) 대응의 기지국인 경우를 생각한다. 종래의 멀티캐스트 제어에서, 멀티캐스트의 전송 레이트는 그것까지의 기지국 BTS1의 전송 레이트에 기초하여 단일적으 로 결정되고, 그 최대 전송 레이트는 54Mb/s로 된다.
각 기지국의 버퍼 용량은 무선 액세스 방식의 전송 레이트에 따른 사이즈로 설계되기 때문에, 핸드오버 기지국 후보 BTS4의 버퍼 용량은 핸드오버 기지국 후보 BTS1∼BTS3의 버퍼 용량보다도 적게 설계되어 있다. 따라서, 핸드오버 기지국 후보 BTS4에 멀티캐스트되어 오는 패킷의 전송 레이트 54Mb/s는, 3G 기지국에 수용 가능하게 되는 최대 전송 레이트 384Kb/s를 크게 상회하기 때문에, 멀티캐스트되는 모든 패킷은 기지국 BTS4의 버퍼에 수용되지 않아, 버퍼 넘침에 의해 폐기된다. 따라서, 이동 단말기 MS가 기지국 BTS4에 핸드오버하면, 폐기된 패킷을 재송하기 때문에, 재송에 수반하는 지연 시간에 의해 고속 핸드오버를 실현할 수 없다.
이 문제는, 상기의 예와 같이 이종 시스템 간의 핸드오버뿐만 아니라, 동일 시스템에서의 핸드오버에서도 생긴다. 예를 들면, 이동원 기지국과 이동처 기지국에서, 이동 단말기의 신호 레벨이 극단적으로 서로 다른 경우에 생긴다.
이상, 정리하면 이동 단말기의 핸드오버에서, 이동 제어 장치가 복수의 핸드오버 기지국 후보의 성능을 고려하지 않고 단일적인 전송 레이트로 멀티캐스트를 행하면, 관리 하에 위치하는 복수의 핸드오버 기지국 후보에서 버퍼 넘침에 의한 패킷 폐기가 생겨, 다음과 같은 문제점이 생긴다.
우선, 버퍼 넘침에 의한 패킷의 폐기가 생기면, 폐기된 패킷은 엔드 투 엔드 레벨로 재송을 행해야만 하여, 패킷의 전송 지연이 증가한다고 하는 문제가 생긴다. 따라서, 고속의 핸드오버를 실현할 수 없게 된다.
또한, 기지국 BTS4에서는 멀티캐스트되어 온 패킷에 의해, 다른 이동 단말기 가 이용 가능하게 되는 리소스가 감소하기 때문에, 그들 단말기의 성능이 악화된다고 하는 문제나, 새롭게 통신을 개시하는 이동 단말기를 수용할 수 없게 된다고 하는 문제가 생긴다.
따라서, 본 발명의 목적은 핸드오버 제어에서의 멀티캐스트에서, 핸드오버 기지국 후보에서 버퍼 넘침에 의한 패킷 폐기가 생기지 않도록 하는 이동 제어 장치 및 핸드오버 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 각 기지국의 통신 능력(버퍼 용량, 무선 리소스의 이용 상황 및 통신 품질 QoS(Quality of Service))를 고려하여, 기지국에 송출하는 멀티캐스트 패킷의 전송 레이트를 패킷 폐기가 생기지 않도록 설정하는 이동 제어 장치 및 핸드오버 제어 방법을 제공하는 것이다.
비특허 문헌 1 : Network Working Group Request for Comments 4140(RFC4140) "Hierarchical Mobile IPv6 Mobility Management(HMIPv6)"
비특허 문헌 2 : Network Working Group Request for Comments 4068(RFC4068) "Fast Handovers for Mobile IPv6"
비특허 문헌 3 : VTC-2003 Spring "Transmission Quality Evaluation for Hierarchical Mobile IPv6 with Buffering Using Test Bed"
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2004-282249호 공보
<발명의 개시>
본 발명은, 이동 단말기의 이동에 수반하여 그 이동 단말기가 통신하는 기지국을 절환하는 핸드오버 제어를 행하는 이동 통신 시스템에서의 이동 제어 장치 및 핸드오버 제어 방법이다.
ㆍ본 발명의 핸드오버 제어 방법
본 발명의 핸드오버 제어 방법은, 통신 상태에 기초하여 1 이상의 핸드오버 기지국의 후보를 선정하는 제1 스텝, 각 핸드오버 기지국 후보의 통신 능력에 기초하여 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정하는 제2 스텝, 그 전송 레이트로 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보에 전송하는 제3 스텝, 핸드오버 기지국으로서 결정된 핸드오버 기지국 후보는 상기 멀티캐스트되어 보존하고 있는 통신 데이터를 이동 단말기에 송신하는 제4 스텝을 갖고 있다.
상기 제2 스텝에서, 상기 통신 능력은 각 핸드오버 기지국 후보를 갖는 버퍼의 버퍼 용량이며, 그 버퍼 용량에 기초하여 상기 핸드오버 기지국 후보 개별로 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정하거나, 혹은 상기 핸드오버 기지국 후보 중 최저의 전송 레이트를 공통의 멀티캐스트 전송 레이트로 한다.
상기 제2 스텝에서, 상기 통신 능력은 각 핸드오버 기지국 후보에서의 무선 리소스의 빈 상태이며, 그 무선 리소스의 빈 상태에 기초하여 상기 핸드오버 기지국 후보 개별로 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정한다.
상기 제2 스텝에서, 상기 통신 능력은 각 핸드오버 기지국 후보에서의 실시 가능한 QoS(서비스 품질)이며, 그 실시 가능한 QoS에 기초하여 상기 핸드오버 기지국 후보 개별로 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정한다.
상기 제3 스텝에서, 멀티캐스트의 도중에 상기 핸드오버 기지국 후보에서의 통신 능력의 변화를 검출하고, 변화 후의 그 통신 능력에 기초하여 적응적으로 상 기 핸드오버 기지국 후보에 대한 멀티캐스트의 전송 레이트를 변경하고, 또는 상기 핸드오버 기지국 후보를 멀티캐스트의 수신처로부터 제외하고 멀티캐스트의 정지를 행한다.
ㆍ본 발명의 이동 제어 장치
본 발명의 이동 제어 장치는, 통신 상태에 기초하여 1 이상의 핸드오버 기지국의 후보를 선정하는 핸드오버 기지국 후보 결정부와, 각 핸드오버 기지국 후보의 통신 능력에 기초하여 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정하는 전송 레이트 결정부, 그 전송 레이트로 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보에 전송하는 멀티캐스트부, 상기 복수의 핸드오버 기지국 후보 중 1개를 핸드오버 기지국으로서 결정하는 핸드오버 기지국 결정부를 갖고 있다.
상기 각 핸드오버 기지국 후보는 멀티캐스트된 데이터를 보존함과 함께, 핸드오버 기지국으로서 결정된 핸드오버 기지국 후보는 그 보존하고 있는 통신 데이터를 이동 단말기에 송신한다.
상기 전송 레이트 결정부는, 각 핸드오버 기지국 후보를 갖는 버퍼의 버퍼 용량을 상기 통신 능력으로 간주하고, 그 버퍼 용량에 기초하여 상기 핸드오버 기지국 후보 개별로 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정하거나, 혹은 상기 핸드오버 기지국 후보 중 최저의 전송 레이트를 공통의 멀티캐스트 전송 레이트로서 결정한다.
상기 전송 레이트 결정부는, 각 핸드오버 기지국 후보에서의 무선 리소스의 빈 상태를 상기 통신 능력으로 간주하고, 그 무선 리소스의 빈 상태에 기초하여 상 기 핸드오버 기지국 후보 개별로 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정한다.
상기 전송 레이트 결정부는, 각 핸드오버 기지국 후보에서의 실시 가능한 QoS(서비스 품질)를 상기 통신 능력으로 간주하고, 그 QoS에 기초하여 상기 핸드오버 기지국 후보 개별로 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정한다.
상기 멀티캐스트부는, 상기 결정한 전송 레이트로 상기 각 핸드오버 기지국 후보에 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트 조정부를 구비하고, 그 전송 레이트 조정부는 네트워크로부터 입력하는 통신 데이터 속도와 상기 멀티캐스트 속도의 차분에 따른 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보 개별로 보존하는 버퍼를 구비한다.
상기 전송 레이트 결정부는, 멀티캐스트의 도중에 상기 핸드오버 기지국 후보에서의 통신 능력의 변화를 검출하였을 때, 변화 후의 그 통신 능력에 기초하여 적응적으로 상기 핸드오버 기지국 후보에 대한 멀티캐스트의 전송 레이트를 변경하고, 또는 상기 핸드오버 기지국 후보를 멀티캐스트의 수신처로부터 제외하고 멀티캐스트의 정지를 행한다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 통신 시스템 구성예.
도 2는 이동 제어 장치의 구성도.
도 3은 기지국 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 핸드오버 제어 시퀀스.
도 5는 전송 레이트 결정 처리 플로우.
도 6은 핸드오버 기지국 후보 개별로 멀티캐스트의 전송 레이트를 계산하는 처리 플로우.
도 7은 메시지 포맷의 예.
도 8은 도 7의 포맷으로 표 1의 메시지를 표현한 예.
도 9는 도 7의 포맷으로 표 2의 메시지를 표현한 예.
도 10은 이동 제어 장치의 핸드오버/멀티캐스트 제어부의 핸드오버 제어의 처리 플로우.
도 11은 핸드오버 정지 제어 처리.
도 12는 본 발명의 다른 핸드오버 제어 시퀀스 설명도.
도 13은 제1 실시예의 효과 설명도.
도 14는 제1 실시예의 효과 설명도.
도 15는 제1 실시예의 효과 설명도.
도 16은 제1 실시예의 효과 설명도.
도 17은 제2 실시예의 전체도.
도 18은 핸드오버/멀티캐스트 제어 기능을 구비한 기지국의 구성도.
도 19는 제2 실시예의 핸드오버 제어 시퀀스.
도 20은 제3 실시예의 개략 설명도.
도 21은 핸드오버 도중의 상태도.
도 22는 리소스 부족으로 되어 핸드오버 기지국 후보에의 멀티캐스트 제어를 정지한 상태.
도 23은 제3 실시예의 핸드오버 제어 시퀀스의 주요부 설명도.
도 24는 제3 실시예의 제2 양태의 개략 설명도.
도 25는 핸드오버 제어 시퀀스의 주요부 설명도.
도 26은 제3 실시예의 제3 양태의 개략 설명도.
도 27은 종래의 멀티캐스트 설명도.
도 28은 제4 실시예의 멀티캐스트 설명도.
도 29는 제4 실시예의 제2 양태의 멀티캐스트 설명도.
도 30은 IP(Internet Protocol)를 사용한 이동체 통신 시스템의 구성도.
도 31은 핸드오버 시의 멀티캐스트 설명도.
도 32는 이동 제어 장치 및 기지국 장치의 구성예.
도 33은 이동 제어 장치의 상세한 구성도.
도 34는 멀티캐스트를 채용한 경우의 핸드오버 제어 시퀀스의 주요부 설명도.
도 35는 핸드오버/멀티캐스트 제어부의 처리 플로우.
도 36은 핸드오버 제어의 다른 시퀀스의 주요부 설명도.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
(A) 제1 실시예
(a) 통신 시스템 구성
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 통신 시스템 구성예이며, 이동 제어 장치 MCA, 무선 기지국 BTS1∼BTS5 및 다수의 이동 단말기 MS(1대만 도시)가 도시되어 있다. 이동 제어 장치 MCA는 상위의 IP망에 접속함과 함께 다수의 기지국 BTS1∼BTSn과 유선으로 접속하여 이들을 제어하고, 기지국 BTS1∼BTSn은 셀 CL1∼CLn 내의 이동 단말기 MS와 무선으로 통신한다.
이동 단말기 MS는 기지국 BTS1에 재권하고 있고, 이동에 의해 그 이동 단말기의 핸드오버 기지국 후보로서 BTS2∼BTS4가 선택되고, 이들 기지국에 대해 이동 제어 장치 MCA가 패킷의 멀티캐스트 전송을 행하고 있다. 도 1에서, 기지국 BTS1은 IEEE802.11a(54Mb/s)에 대응한 기지국이며, 기지국 BTS2, BTS3은 HSDPA(3GPP의 High Speed Downlink Packet Access)에 대응한 기지국(최대 전송 레이트 14.4Mb/s)이며, 기지국 BTS4는 3GPP에 대응한 기지국(최대 전송 레이트 384Kb/s)이라고 한다.
(b) 이동 제어 장치
이동 제어 장치 MCA는 도 2에 도시한 바와 같이, 유선 네트워크(IP망)와의 사이의 인터페이스 제어를 행하는 유선 I/F부(1a), 기지국과의 사이의 인터페이스 제어를 행하는 기지국 I/F부(1b), 유저 패킷이나 제어 패킷의 통신 제어를 행하는 송신 데이터 처리부(1c), 핸드오버 및 멀티캐스트 제어를 행하는 핸드오버/멀티캐스트 제어부(1d)를 갖고 있다.
송신 데이터 처리부(1c)에서, 패킷 카피부(11)는 입력받은 패킷을 카피하여 전송 레이트 조정 버퍼부(12)와 멀티캐스트부(13)에 입력한다. 멀티캐스트부(13)는 핸드오버/멀티캐스트 제어부(1d)로부터 멀티캐스트가 지시되면, 입력받은 패킷 을 카피하여 전송 레이트 조정 버퍼부(14a∼14c)에 저장한다. 전송 레이트 조정 버퍼부(12, 14a∼14c)는 패킷의 입력 속도와 출력 속도의 차를 조정하는 것이다. 전송 레이트 조정 버퍼부(14a∼14c)는 핸드오버 기지국 후보마다 멀티캐스트의 전송 레이트가 서로 다른 가능성이 있기 때문에, 이송 제어 장치 MCA 내에서 핸드오버 기지국 후보마다 설치되는 것이 바람직하다.
전송 레이트 조정부(15)는, 핸드오버 시에 핸드오버/멀티캐스트 제어부(1d)로부터 지시된 멀티캐스트 전송 레이트에 기초하여 전송 레이트 조정 버퍼부(12, 14a∼14c)에 저장되어 있는 패킷을 읽어내어 송신 버퍼(16, 17a∼17c)에 입력한다. 송신 버퍼(16)는 입력 패킷을 기지국 I/F부(1b)를 통하여 통신 중 기지국 BTS1에 송신함과 함께, 송신 버퍼(17a∼17c)는 입력 패킷을 일시적으로 축적하여 적절하게 기지국 I/F부(1b)를 통하여 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4에 멀티캐스트한다.
통상적으로, IP망으로부터의 패킷은 유선 네트워크 I/F부(1a)→패킷 카피부(11)→전송 레이트 조정 버퍼부(12)→전송 레이트 조정부(15)→송신 버퍼(16)→기지국 I/F부(1b)를 통하여 전송 레이트 조정하지 않고, 이동 단말기 MS와 통신 중인 기지국 BTS1에 송신된다. 한편, 핸드오버 제어에서의 멀티캐스트 시에 있어서, IP망으로부터의 패킷은 멀티캐스트부(13)에서 카피되고, 전송 레이트 조정 버퍼부(14a∼14c)→전송 레이트 조정부(15)→송신 버퍼(17a∼17c)→기지국 I/F부(1b)를 통하여 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS3에 멀티캐스트된다.
핸드오버/멀티캐스트 제어부(1d)에서, 핸드오버 제어부(21)는 핸드오버의 전체를 제어하고, 멀티캐스트 제어부(22)는 멀티캐스트 제어 지시부(22a)와 제어 데 이터 송신부(22b)를 구비하고 있다. 멀티캐스트 제어 지시부(22a)는 멀티캐스트부(13)에 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4를 통지하여 멀티캐스트를 행하게 함과 함께, 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4의 통신 능력에 기초하여 멀티캐스트 전송 레이트를 결정하고, 그 전송 레이트를 전송 레이트 조정부(15)에 입력한다. 제어 데이터 송신부(22b)는 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4로부터 제어 패킷에 의해 각 기지국의 통신 능력 등의 데이터를 취득하여 유지한다.
(c) 기지국
도 3은 기지국 BTS1∼BTSn의 구성도이며, 각 기지국은 동일한 구성을 구비하고 있다. 기지국은, 이동 제어 장치 MCA와의 사이의 인터페이스 제어를 행하는 이동 제어 장치 I/F부(2a), 이동 단말기 MS와의 사이의 인터페이스 제어를 행하는 무선 통신 I/F부(2b), 유저 패킷이나 제어 패킷의 통신 제어를 행하는 송신 데이터 처리부(2c), 핸드오버 제어를 행하는 핸드오버 제어부(2d), 제어 패킷을 이동 제어 장치 MCA에 송신하는 제어 정보 송신부(2e), 통신 상태 관리부(2f)를 갖고 있다. 통신 상태 관리부(2f)는, 기지국의 통신 능력을 나타내는 상태를 관리하는 부분이며, 버퍼 용량을 관리하는 버퍼 관리부(31), 무선 리소스의 상태(채널, 대역 등의 사용 상황)를 관리하는 무선 리소스 관리부(32), 실행 가능한 통신 품질(QoS)을 관리하는 통신 품질 관리부(33)를 구비하고 있다. 이동 제어 장치 MCA와 각 기지국 BTS1∼BTSn 사이는 각각 1개의 케이블로 접속되고, 제어 채널, 데이터 채널에 의해 그들 사이에서 제어 패킷, 유저 패킷을 자유롭게 송수신할 수 있도록 되어 있다.
(d) 핸드오버 제어 시퀀스
도 4는 본 발명의 핸드오버 제어 시퀀스이다.
이동 제어 장치 MCA의 핸드오버 제어부(21)는, 이동 단말기 MS가 기지국 BTS1과 통신하고 있을 때(도 1 참조), 정기적으로 무선 상태를 측정하여 보고하도록 이동 단말기 MS에 요구한다. 이동 단말기 MS는 무선 상태 측정 보고 요구를 수신하면 주변 기지국 BTS2∼BTSn으로부터의 수신 레벨을 측정하여 통신 중인 기지국 BTS1을 통하여 이동 제어 장치 MCA에 보고한다.
핸드오버 제어부(21)는 이 보고를 수신하면, 보고된 신호 레벨을 참조하여 핸드오버가 필요한지 판단하고, 핸드오버가 필요하면, 임계값을 초과하고 있는 신호 레벨에 따른 1 이상의 기지국을 핸드오버 기지국 후보로서 결정하고, 그 핸드오버 기지국 후보를 멀티캐스트 제어부(22)에 통지한다. 도 4에서는, 기지국 BTS2, BTS3, BTS4가 핸드오버 기지국 후보로 되어 있다.
핸드오버 기지국 후보가 결정되면, 멀티캐스트 제어부(22)의 멀티캐스트 제어 지시부(22a)는 해당하는 각 기지국의 MAC 어드레스가 판명되어 있는지 조사하고, MAC 어드레스가 불명이면, MAC 어드레스 탐색 패킷을 송신함으로써 해당하는 기지국의 인터페이스 어드레스를 취득한다. 이들 수속이 종료되면, 멀티캐스트 제어 지시부(22a)는 제어 데이터 송신부(22b)를 제어하여 메시지 송신에 의해 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4의 통신 능력을 나타내는 정보를 취득하는 제어를 행한다. 또한, 취득한 통신 능력을 나타내는 정보는 멀티캐스트 전송 레이트를 결정하기 위해 사용한다.
기지국의 통신 능력을 나타내는 상태에는,
(1) 확보 가능한 버퍼 용량
(2) 무선 리소스의 빈 상황
(3) 이동 단말기가 희망하는 QoS의 확보의 가부
등이 있다. 따라서, 제어 데이터 송신부(22b)는 상기 각 상태를 조사하는 제어 패킷을 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4에 송신한다. 이 통신 능력 조사용의 제어 패킷에 대한 기지국으로부터의 보고를 참조함으로써, 멀티캐스트 제어 지시부(22a)는, 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4의 통신 능력을 파악하고, 그 통신 능력에 따라서 멀티캐스트 전송 레이트를 결정한다.
제어 데이터 송신부(22b)가 송신하는 통신 능력 조사 메시지 및 기지국이 보고하는 통신 능력 보고 메시지는 각각 표 1, 표 2에 나타낸 바와 같이 표현할 수 있다. 또한, 표 1은 QoS의 확보가 가능한지의 여부를 기지국에 대해 조사하고 있지 않은 예를 나타내고 있다.
Figure 112008015123453-pct00001
Figure 112008015123453-pct00002
QoS의 확보가 가능한지의 여부를 기지국에 대해 조사하고 있지 않은 이유는, 엔드 투 엔드의 데이터 전송 프로토콜로서 TCP(Transmission Control Protocol)를 상정하고 있기 때문이다. 또한, 기지국 BTS5는 핸드오버 기지국 후보가 아니므로, 조사용 제어 패킷은 송신하지 않는다. 또한, 표 2에서, (1)은 실제로 확보할 수 있는 버퍼 용량을 나타내고 있다. 핸드오버 시간이 500㎳라고 가정하고, 각 기지국은 최대 전송 레이트에 상당하는 버퍼 용량이 확보 가능하다고 하면, BTS2∼BTS4에서는, 표 2에 나타낸 버퍼 용량 7(=14.4×0.5)Mb, 7Mb, 192(=384×0.5)kb가 확보 가능하다. 표 2의 열 (2)에서, 값이 0인 경우에는 무선 리소스가 확보 불가능하며, 값이 1인 경우에는 무선 리소스가 확보 가능한 것을 의미하고 있다. 또한, 표 2의 열 (3)에서도 마찬가지로, 값이 0인 경우에는 이동 단말기가 요구하는 QoS를 제공 불가능하며, 값이 1인 경우에는 이동 단말기가 요구하는 QoS를 제공 가능한 것을 의미하고 있다.
이상에 의해, 멀티캐스트 제어 지시부(22a)는, 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4의 통신 능력을 나타내는 정보를 취득하면, 그 정보를 이용하여 멀티캐스트 전송 레이트를 결정한다.
도 5는 전송 레이트 결정 처리 플로우이다. 멀티캐스트 제어 지시부(22a)는 i를 0으로 초기화하고(스텝 201), 이어서, i를 보진하여 각 핸드오버 기지국 후보 BTSi에 통신 능력 조사용의 제어 메시지를 송신하고(스텝 202∼204), 각 핸드오버 기지국 후보 BTSi로부터 통신 능력을 보고하는 보고 메시지를 수신한다(스텝 205). 이 스텝 202∼204의 제어에 의해, 멀티캐스트 제어 지시부(22a)는 제i번째의 핸드오버 기지국 후보 BTSi에 대해서, 버퍼 용량 Bi(b)를 수신하면, 다음 식
Fi(b/s)=Bi/HO#TIME
에 의해, 이동 단말기 BTSi에 제공 가능한 전송 레이트(제공 가능 전송 레이트) Fi(b/s)를 계산한다(스텝 206). 단, HO#TIME는 핸드오버 시간이다. 이어서, 전체 핸드오버 기지국 후보 BTSi(i=1, 2,…, m)에서의 제공 가능 전송 레이트 Fi(b/s)(i=1, 2,…, m)를 구하고, 그들 중 최소의 제공 가능 전송 레이트 Mi를 구하여, 그 최소의 제공 가능 전송 레이트 Mi를 각 핸드오버 기지국 후보 BTSi에 대한 공통의 멀티캐스트 전송 레이트로 한다.
도 5에서는 스텝 207에서 각 핸드오버 기지국 후보 BTSi에 대한 공통의 멀티캐스트 전송 레이트를 구하였지만, 핸드오버 기지국 후보 BTSi 개별로 멀티캐스트의 전송 레이트를 계산할 수도 있다. 도 6은 핸드오버 기지국 후보 BTSi 개별로 멀티캐스트의 전송 레이트를 계산하는 처리 플로우이며, Ri(b/s)는 핸드오버 기지국 후보 BTSi에서의 송신 가능한 최대의 전송 레이트이다. 스텝 201∼206은 도 5의 플로우와 동일하다.
스텝 206에 의해 전체 핸드오버 기지국 후보 BTSi(i=1, 2,…, m)에서의 제공 가능 전송 레이트 Fi(b/s)(i=1, 2,…, m)가 구해지면, 멀티캐스트 제어 지시부(22a)는, i를 0으로 초기화하고(스텝 301), 이어서, i를 보진한다(스텝 302). 그러한 후, 핸드오버 기지국 후보 BTSi의 제공 가능 전송 레이트 Fi(b/s)와 핸드오버 기지국 후보 BTSi에서의 송신 가능한 최대의 전송 레이트 Ri(b/s) 중, 작은 쪽의 전송 레이트를 구하여 Mi로 하여(스텝 303), 전체 핸드오버 기지국 후보 BTSi(i=1, 2,…, m)에 대해 상기 처리를 반복하고(스텝 304), Mi를 핸드오버 기지국 후보 BTSi에 대한 멀티캐스트 전송 레이트로 한다(스텝 305).
멀티캐스트의 전송 레이트가 결정되면, 멀티캐스트 제어 지시부(22a)는 멀티캐스트부(13)에 멀티캐스트를 지시함과 함께, 전송 레이트 조정부(15)에 멀티캐스트 전송 레이트를 입력한다. 이에 의해 멀티캐스트부(13)는 패킷을 카피하여 전송 레이트 조정 버퍼부(14a∼14c)에 입력한다. 또한, 멀티캐스트부(13)는 멀티캐스트하는 패킷과 통상의 패킷을 구별하기 위해, 멀티캐스트 패킷에 식별자를 부가한다.
전송 레이트 조정부(15)는 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS3, BTS4에 대한 멀티캐스트 전송 레이트에 기초하여 전송 레이트 조정 버퍼부(14a∼14c)로부터 패킷을 일어내고, 송신 버퍼부(17a∼17c), 기지국 I/F부(1b)를 통하여 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS3, BTS4에 멀티캐스트한다.
상기 멀티캐스트와 병행하여 핸드오버 제어부(21)는 핸드오버 기지국을 결정한다. 예를 들면, 기지국 BTS2로부터의 수신 전계 강도가 설정값 이상으로 되면, 그 기지국 BTS2를 핸드오버 기지국으로 결정한다. 이어서, 핸드오버 제어부(21)는 그 기지국 BTS2에 무선 베어러 설정 요구(RB Setup 요구)한다. 그리고, 기지국 BTS2로부터 무선 베어러 설정 응답(RB Setup 응답)을 수신하면, 기지국 BTS1을 통하여 이동 단말기 MS에 핸드오버 요구(HO 지시)를 송신한다. 이에 의해, 이동 단말기 MS는 기지국 BTS1로부터 MTS2로의 핸드오버를 실행하고, 핸드오버 실행 후에 기지국 BTS2에 핸드오버 응답(HO 응답)을 송신한다.
기지국 BTS2는 핸드오버 응답에 의해 멀티캐스트되어 유지하고 있는 패킷을 이동 단말기 MS에 송신함과 함께 이동 제어 장치 MCA에 데이터 전송 요구를 보낸다. 이동 제어 장치 MCA는 데이터 전송 요구에 의해 멀티캐스트를 정지함과 함께, IP망으로부터 수신하는 패킷을 이후 기지국 BTS2를 통하여 이동 단말기 MS에 송신한다. 이에 의해, 기지국 BTS2는 핸드오버 완료 통지를 이동 제어 장치 MCA에 보내고, 이동 제어 장치 MCA의 멀티캐스트 제어 지시부(22a)는 핸드오버 기지국으로서 선택되지 않았던 핸드오버 기지국 후보 BTS3, BTS4에 멀티캐스트한 패킷의 폐기를 지시한다.
멀티캐스트한 패킷의 폐기 지시는, 표 3에 나타낸 제어 메시지를 핸드오버 기지국 후보 BTS3, BTS4에 송신함으로써 행한다.
Figure 112008015123453-pct00003
도 7은 메시지 포맷의 예이며, (a)는 기지국 BTSi로부터 이동 제어 장치 MCA로의 메시지의 포맷예이며, (b)는 이동 제어 장치 MCA로부터 기지국 BTSi로의 메시지의 포맷예이다.
메시지 포맷에서, (1)∼(4)는 메시지 번호이며, (1)은 확보 가능한 버퍼 용량, (2)는 무선 리소스의 빈 상황, (3)은 이동 단말기가 희망하는 QoS의 확보의 가부, (4)는 패킷의 폐기 실행이다. 메시지 번호(1)의 버퍼 용량은 8비트로 표현하고, 메시지 번호 (2)∼(4)는 1비트로 표현한다. 또한, 기지국 ID는 8비트로 표현하고, 기지국 BTS1로부터 순서대로 00000001, 00000010, 00000011, …로 하고 있다. 이동 제어 장치 MCA의 ID는 00001000이다. 식별은 1비트로 표현하고, 그 필드를 참조하는 경우에는 "1", 참조하지 않는 경우에는 "0"이다. 또한, 단위는 3비트로 표현하고, 100은 Gb/s, 010은 Mb/s, 001은 Kb/s이다.
도 8은 도 7의 포맷으로 표 1의 메시지를 표현한 예이며, (a)는 이동 제어 장치 MCA로부터 기지국 BTS2로의 통신 능력 조사용 메시지, (b)는 이동 제어 장치 MCA로부터 기지국 BTS3으로의 통신 능력 조사용 메시지, (c)는 이동 제어 장치 MCA로부터 기지국 BTS4로의 통신 능력 조사용 메시지이다.
도 9는 도 7의 포맷으로 표 2의 메시지를 표현한 예이며, (a)는 기지국 BTS2로부터 이동 제어 장치 MCA로의 통신 능력 보고용의 메시지, (b)는 기지국 BTS3으로부터 이동 제어 장치 MCA로의 통신 능력 보고용의 메시지, (c)는 기지국 BTS4로부터 이동 제어 장치 MCA로의 통신 능력 보고용의 메시지이다.
(e) 핸드오버 제어의 처리 플로우
도 10은 이동 제어 장치 MCA의 핸드오버/멀티캐스트 제어부(1d)의 핸드오버 제어의 처리 플로우이다.
핸드오버 제어부(21)는 이동 단말기 MS가 측정한 신호 레벨을 참조하여 핸드오버가 필요한지 판단하고, 핸드오버가 필요하면, 임계값을 초과하고 있는 신호 레벨에 따른 기지국을 핸드오버 기지국 후보로서 결정한다(스텝 401).
핸드오버 기지국 후보가 결정되면, 멀티캐스트 제어부(22)는 메시지 송신에 의해 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4의 통신 능력을 나타내는 정보를 취득하는 제어를 행한다(스텝 402). 그러한 후, 멀티캐스트 전송 레이트의 레이트 조정이 필요한지 판단하고(스텝 403), 필요하면 도 5 또는 도 6의 플로우에 따라서 전송 레이트를 결정하고(스텝 404), 그 전송 레이트로 멀티캐스트한다(스텝 405).
상기 멀티캐스트와 병행하여 핸드오버 제어부(21)는 핸드오버 기지국을 결정함과 함께, 그 핸드오버 기지국(기지국 BTS2로 함)에 무선 베어러 설정 요구한다(스텝 406). 그리고, 기지국 BTS2로부터 무선 베어러 설정 응답을 수신하면(스텝 407), 멀티캐스트 제어부(22)는 멀티캐스트를 정지함과 함께 기지국 BTS2에 대해 멀티캐스트한 패킷의 이동 단말기 MS로의 송신을 지시한다(스텝 408). 이어서, 핸드오버 제어부(21)는 핸드오버 종료 처리를 행한다(스텝 409). 이후, 이동 제어 장치 MCA는 IP망으로부터 수신하는 패킷을, 기지국 BTS2를 통하여 이동 단말기 BS에 송신하도록 제어한다.
스텝 409의 핸드오버 정지 제어에서, 핸드오버 제어부(21)는 도 11의 스텝 409a∼409d에 도시한 바와 같이, 핸드오버 기지국으로서 선택된 기지국 BTSk 이외의 핸드오버 기지국 후보 BTSi(i=1, 2,…, k-1, k+1,…, m)에 멀티캐스트한 패킷의 폐기를 지시한다. 패킷 폐기 지시된 핸드오버 기지국 후보 BTSi(i=1, 2,…, k-1, k+1,…, m)는, 멀티캐스트 패킷 식별자가 부가된 패킷의 폐기를 실행한다.
도 12는 본 발명의 다른 핸드오버 제어 시퀀스 설명도이다. 본 시퀀스에서는, 도 4의 시퀀스에서의 어드레스 탐색 메시지와 통신 능력 조사용의 제어 메시지(표 1 참조)를 동시에 송신하고, 어드레스 통지 메시지와 통신 능력 보고 메시지(표 2 참조)를 동시에 수신한다. 이와 같이, 2개의 메시지를 동시에 송수신함으로써 메시지 송수신 지연을 감소할 수 있다.
(f) 제1 실시예의 효과
도 13∼도 16은 제1 실시예의 효과 설명도이다. 단, 이동 단말기 MS는 기지국 BTS1로부터 기지국 BTS4에 핸드오버하는 것으로 한다.
도 13에 도시한 바와 같이, 이동원의 기지국 BTS1에는 data A까지 전송이 완료되고, 그 후 핸드오버가 생긴 것으로 하고, 그 후에 이동 제어 장치 MCA에 IP망으로부터 전송되어 온 data B를 멀티캐스트 전송하는 것으로 한다.
이 때, 이동 단말기 MS는 평균 스루풋 1Mb/s의 TCP(Transmission Control Protocol) 통신을 행하고 있다고 하면, 핸드오버 시간인 500㎳의 사이에 500Kb의 데이터가 전송된다. 이 때문에, 핸드오버 시에 패킷 폐기를 회피하기 위해서는, 기지국 BTS4는 적어도 500Kb의 버퍼 용량을 확보할 필요가 있다. 도 14는, 종래의 멀티캐스트 방법에서의 핸드오버 직후의 모습을 도시하는 것이다. 종래 방법에서는, 기지국 BTS1의 TCP 통신의 전송 레이트인 1Mb/s로 멀티캐스트를 행하기 때문에, 핸드오버 시간인 500㎳의 사이에, 기지국 BTS4에는 500Kb의 데이터가 멀티캐스트된다. 그러나, 기지국 BTS4의 버퍼 BF4는 최대라도 192Kb의 버퍼 용량만 확보할 수 있기 때문에, 버퍼 넘침에 의한 패킷 폐기가 생긴다. 폐기된 패킷은 TCP의 엔드 투 엔드의 재송 제어 기구에 의해 재송되기 때문에, 재송에 의해 지연 시간이 생긴다.
한편, 제1 실시예에 따르면, 기지국 BTS4의 버퍼 BF4의 버퍼 용량(=192Kb)을 고려하여 도 5의 처리 플로우에 따라서 이동 제어 장치 MCA는 멀티캐스트 전송 레이트를 결정한다. 예를 들면, 멀티캐스트의 전송 레이트를 도 15에 도시한 바와 같이, 단일적으로 380Kb/s로 결정한다. 이와 같이 멀티캐스트 전송 레이트를 결정하면, 핸드오버 시간인 500㎳의 사이에, 기지국 BTS1과 기지국 BTS4에는 190Kb의 데이터가 멀티캐스트되고, 잔여의 데이터는 이동 제어 장치 MCA의 전송 레이트 조정 버퍼(12, 14c)에 축적된다. 이 제어에 의해, 종래 방법에서 생겼던 패킷 폐기가 회피되고, 이동 단말기 MS는 핸드오버 직후로부터 패킷의 TCP 통신을 개시하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, TCP의 재송 제어에 수반하는 지연 시간을 회피한 통신을 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 16에 도시한 바와 같이, 이동 제어 장치 MCA는 도 6의 처리 플로우에 따라서, 각 기지국 BTS1, BTS4의 통신 능력(버퍼 용량)에 따라서 기지국마다 멀티캐스트 시의 전송 레이트를 설정하는 것도 가능하다. 예를 들면, 기지국 BTS1에는 1Mb/s로 데이터의 전송을 행하고, BTS4에는 380Kb/s의 전송 레이트로 데이터를 전송한다. 이에 의해, 핸드오버 시간인 500㎳의 사이에, 기지국 BTS1에는 500Kb, 기지국 BTS4에는 190Kb의 데이터가 전송되고, 버퍼 넘침에 의한 패킷 폐기가 생기지 않는다. 이 때, 이동 제어 장치 MCA에 설치된 기지국 BTS4의 전송 레이트 조정 버퍼부(14c)에 310Kb의 데이터가 축적된다.
(B) 제2 실시예
(a) 개략
제1 실시예에서는, 이동 제어 장치 MCA는 기지국의 상위에 위치하는 것으로 하였다. 그러나, 제2 실시예에서는, 그것까지 통신하고 있었던 기지국에 핸드오버/멀티캐스트 제어 기능을 갖게 하고 있다.
도 17은 제2 실시예의 전체도이며, 핸드오버 전까지 이동 단말기 MS와 통신하고 있었던 기지국 BTS1이 핸드오버 제어를 행하여 핸드오버할지 판단하고, 핸드오버하는 경우에는 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4를 결정하고, 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4의 통신 능력에 기초하여 멀티캐스트 전송 레이트를 결정하고, 그 멀티캐스트 전송 레이트로 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4에 패킷을 멀티캐스트한다. 또한, 기지국 BTS1은 멀티캐스트와 병행하여 핸드오버 기지국을 결정함과 함께, 그 핸드오버 기지국(기지국 BTS2로 함)에 무선 채널을 설정시키고, 그러한 후, 멀티캐스트를 정지함과 함께 기지국 BTS2에 대해 멀티캐스트한 패킷의 이동 단말기 MS로의 송신을 지시한다. 이어서, 기지국 BTS1은 핸드오버 종료 처리를 행하고, 핸드오버 기지국으로서 선택된 기지국 BTS2 이외의 핸드오버 기지국 후보 BTS3, BTS4에 멀티캐스트한 패킷의 폐기를 지시한다.
(b) 기지국의 구성
도 18은 상기의 핸드오버/멀티캐스트 제어 기능을 구비한 기지국 BTS1의 구성도이며, 제1 실시예의 도 2, 도 3에 도시한 이동 제어 장치와 기지국의 양방의 구성을 구비하고 있다. 즉, 기지국 BTS1에는 이동 제어 장치 MCA와의 사이의 인터페이스 제어를 행하는 이동 제어 장치 I/F부(3a), 이동 단말기 MS와의 사이의 인터페이스 제어를 행하는 무선 통신 인터페이스부(3b), 유저 패킷이나 제어 패킷의 통신 제어 및 패킷의 멀티캐스트를 행하는 송신 데이터 처리부(3c), 기지국으로서의 핸드오버 제어를 행하는 핸드오버 제어부(3d), 기지국으로서의 통신 능력을 나타내는 상태를 관리하는 통신 상태 관리부(3e), 시스템 전체의 핸드오버 및 멀티캐스트 제어를 행하는 핸드오버/멀티캐스트 제어부(3f)를 갖고 있다.
송신 데이터 처리부(3c)에서, 패킷 카피부(41)는 입력받은 패킷을 카피하여 전송 레이트 조정 버퍼부(42)와 멀티캐스트부(43)에 입력한다. 멀티캐스트부(43)는 핸드오버/멀티캐스트 제어부(3f)로부터 멀티캐스트가 지시되면, 입력받은 패킷을 카피하여 전송 레이트 조정 버퍼부(44a∼44c)에 저장한다. 전송 레이트 조정 버퍼부(42, 44a∼44c)는 패킷의 입력 속도와 출력 속도의 차를 조정하는 것이다.
전송 레이트 조정부(45)는, 핸드오버 시에 핸드오버/멀티캐스트 제어부(3f)로부터 지시된 멀티캐스트 전송 레이트에 기초하여 전송 레이트 조정 버퍼부(42, 44a∼44c)에 저장되어 있는 패킷을 읽어내어 송신 버퍼(46, 47a∼47c)에 입력한다. 송신 버퍼(46)는 입력 패킷을 일시적으로 축적하여 적절하게 기지국 I/F부(3b)를 통하여 이동 단말기 MS에 송신하고, 또한 송신 버퍼(47a∼47c)는 입력 패킷을 일시적으로 축적하여 적절하게 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4에 멀티캐스트한다.
통신 상태 관리부(3e)는, 기지국의 통신 능력을 나타내는 상태를 관리하는 부분이며, 버퍼 용량을 관리하는 버퍼 관리부(51), 무선 리소스의 상태(채널, 대역 등의 사용 상황)를 관리하는 무선 리소스 관리부(52), 실행 가능한 통신 품질(QoS)을 관리하는 통신 품질 관리부(53)를 구비하고 있다.
핸드오버/멀티캐스트 제어부(3f)에서, 핸드오버 제어부(61)는 핸드오버의 전체를 제어하고, 멀티캐스트 제어부(62)는 멀티캐스트 제어 지시부(62a)와 제어 데이터 송신부(62b)를 구비하고 있다. 멀티캐스트 제어 지시부(62a)는, 멀티캐스트부(43)에 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4를 통지하여 멀티캐스트를 행하게 함과 함께, 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4의 통신 능력에 기초하여 멀티캐스트 전송 레이트를 결정하고, 그 전송 레이트를 전송 레이트 조정부(45)에 입력한다. 제어 데이터 송신부(62b)는 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4로부터의 제어 패킷에 의해 각 기지국의 통신 능력 등의 데이터를 취득하여 유지한다.
(c) 핸드오버 제어 시퀀스
도 19는 제2 실시예의 핸드오버 제어 시퀀스이며, 이동 단말기와 통신 중인 기지국 BTS1이 핸드오버/멀티캐스트 제어를 행하는 점에서 도 4의 시퀀스와 서로 다르다.
이동 단말기와 통신 중인 기지국 BTS1의 핸드오버 제어부(61)는, 정기적으로 무선 상태를 측정하여 보고하도록 이동 단말기 MS에 요구한다. 이동 단말기 MS는 무선 상태 측정 보고 요구를 수신하면 주변 기지국 BTS2∼BTSn으로부터의 수신 레벨을 측정하여 통신 중의 기지국 BTS1에 보고한다.
핸드오버 제어부(61)는 이 보고를 수신하면, 보고된 신호 레벨을 참조하여 핸드오버가 필요한지 판단하고, 핸드오버가 필요하면, 임계값을 초과하고 있는 신호 레벨에 따른 복수의 기지국을 핸드오버 기지국 후보로서 결정하고, 그 핸드오버 기지국 후보를 멀티캐스트 제어부(62)에 통지한다.
핸드오버 기지국 후보가 결정되면, 멀티캐스트 제어부(62)의 멀티캐스트 제어 지시부(62a)는 해당하는 각 기지국의 MAC 어드레스가 판명되어 있는지 조사하고, MAC 어드레스가 불명이면, MAC 어드레스 탐색 패킷을 송신함으로써 해당하는 기지국의 인터페이스 어드레스를 취득한다. 이들 수속이 종료되면, 멀티캐스트 제어 지시부(62a)는 제어 데이터 송신부(62b)를 제어하여 메시지 송신에 의해 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4의 통신 능력을 나타내는 정보를 취득하고, 그 통신 능력을 나타내는 정보를 이용하여 멀티캐스트 전송 레이트를 결정한다.
멀티캐스트의 전송 레이트가 결정되면, 멀티캐스트 제어 지시부(62a)는 멀티캐스트부(43)에 멀티캐스트 지시함과 함께, 전송 레이트 조정부(45)에 멀티캐스트 전송 레이트를 입력한다. 이에 의해 멀티캐스트부(43)는 패킷을 카피하여 전송 레이트 조정 버퍼부(44a∼44c)에 입력한다. 또한, 멀티캐스트부(43)는 멀티캐스트하는 패킷과 통상의 패킷을 구별하기 위해, 멀티캐스트 패킷에 식별자를 부가한다.
전송 레이트 조정부(45)는 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS3, BTS4에 대한 멀티캐스트 전송 레이트에 기초하여 전송 레이트 조정 버퍼부(44a∼44c)로부터 패킷을 읽어내고, 송신 버퍼부(47a∼47c)를 통하여 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS3, BTS4에 멀티캐스트한다.
상기 멀티캐스트와 병행하여 핸드오버 제어부(61)는 핸드오버 기지국을 결정한다(기지국 BTS2가 핸드오버 기지국이라고 함). 이어서, 핸드오버 제어부(61)는 그 기지국 BTS2에 무선 베어러 설정 요구(RB Setup 요구)한다. 그리고, 기지국 BTS2로부터 무선 베어러 설정 응답(RB Setup 응답)을 수신하면, 이동 단말기 MS에 핸드오버 요구(HO 지시)를 한다. 이에 의해, 이동 단말기 MS는 기지국 BTS1로부터 MTS2로의 핸드오버를 실행하고, 핸드오버 실행 후에 기지국 BTS2에 핸드오버 응답을 송신한다.
기지국 BTS2는 핸드오버 응답에 의해 멀티캐스트되어 유지하고 있는 패킷을 이동 단말기 MS에 송신함과 함께 이동 제어 장치 MCA에 데이터 전송 요구를 보낸다. 이동 제어 장치 MCA는 데이터 전송 요구에 의해 멀티캐스트를 정지함과 함께, IP망으로부터 수신하는 패킷을 기지국 BTS2를 통하여 이동 단말기 MS에 송신한다. 이에 의해, 기지국 BTS2는 핸드오버 완료 통지를 기지국 BTS1에 보내고, 기지국 BTS1의 멀티캐스트 제어 지시부(62a)는 핸드오버 기지국으로서 선택되지 않았던 핸드오버 기지국 후보 BTS3, BTS4에 멀티캐스트한 패킷의 폐기를 지시한다.
제2 실시예에 따르면, 제1 실시예에 비해, 이동 통신 시스템의 구축이 간단하게 된다고 하는 특징을 들 수 있다. 즉, 제1 실시예에서는 이동 제어 장치와 기지국이 제휴하여 멀티캐스트 전송 제어를 행할 필요가 있지만, 제2 실시예에서는 기지국 단독으로 멀티캐스트 전송 제어가 가능하게 된다.
(C) 제3 실시예
(a) 제3 실시예의 제1 양태
제1, 제2 실시예에서는, 핸드오버 개시로부터 종료에 이르기까지, 멀티캐스트 시의 전송 레이트는 변화하지 않는 것으로 하고 있었다. 그러나, 기지국의 통신 상황은 시시각각 변화하기 때문에, 핸드오버의 도중에 기지국의 통신 능력이 변화하는 경우가 있다. 제3 실시예는 핸드오버의 도중에 기지국의 통신 능력이 변화하는 경우를 고려한 실시예이며, 이동 제어 장치 및 기지국은 도 2, 도 3에 도시한 구성을 구비하고 있다.
도 20은 제3 실시예의 개략 설명도이며, 이동 제어 장치 MCA는 기지국 BTSi의 상위에 위치하고 있다. 이동 제어 장치 MCA는 이동 단말기 MS의 이동에 의해 핸드오버 제어를 행하고, 현재 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS3, BTS4에 패킷을 멀티캐스트하고 있다. 이러한 상태에서, 핸드오버 기지국 후보 BTS4의 통신 능력이 저하되고, 버퍼 넘침에 의한 패킷 폐기가 발생하는 상태로 되었을 때, 혹은 무선 리소스가 부족하게 되었을 때, 혹은 이동 단말기가 요구하는 QoS를 만족할 수 없게 되었을 때, 이동 제어 장치 MCA는 핸드오버 기지국 후보 BTS4에의 멀티캐스트를 정지한다.
도 21은 핸드오버 도중의 상태이며, 2개의 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS4를 도시하고 있다. BF는 버퍼이며, BF2, BF4에 의해 각 기지국의 버퍼 사이즈를 나타내고, 흰색으로 빈 부분을 나타내고 있다. RM은 리소스 매니저이며, RM2, RM4에 의해 각 기지국의 리소스량(예를 들면 대역)을 나타내고, 흰색으로 미사용분의 리소스량(사용 가능 대역)을 나타내고 있다.
핸드오버 기지국 후보 BTS4는 data A의 멀티캐스트의 개시에서, 버퍼 용량을 확보하는 것은 가능하였지만, 그 data A의 멀티캐스트의 도중에 무선의 리소스를 이용할 수 없게 된 것으로 한다. 이러한 상황은, 통신 중인 이동 단말기 MS와 비교하여 높은 레벨의 QoS를 요구하는 이동 단말기가 새롭게 핸드오버 기지국 후보 BTS4에 접속하였을 때에 생긴다. 이는 높은 QoS를 요구하고 있는 이동 단말기에 무선 리소스가 우선적으로 할당되어 리소스 부족(대역 부족)으로 되기 때문이다. 리소스 부족으로 되면, 핸드오버 기지국 후보 BTS4는 통신 중이었던 이동 단말기 MS를 수용하는 것은 불가능하게 된다.
도 22는 리소스 부족으로 되어 핸드오버 기지국 후보 BTS4에의 멀티캐스트 제어를 정지한 상태를 도시하고 있다.
리소스 부족으로 되어 멀티캐스트의 정지 제어를 행하기 위해서는 표 4에 나타낸 통신 능력 보고 메시지를 이동 제어 장치에 송신한다.
Figure 112008015123453-pct00004
또한, 도 7의 포맷에 따르면 이 통신 능력 보고 메시지는 표 5에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008015123453-pct00005
상기 통신 능력 보고 메시지를 수신한 이동 제어 장치 MCA는 무선 리소스의 확보가 불가능한 것을 인식하고, 기지국 BTS4를 핸드오버 기지국 후보로부터 제외함과 함께 멀티캐스트 전송을 정지하고, 그 멀티캐스트의 정지를 기지국 BTS4에 통지한다. 또한, 멀티캐스트 정지 통지와 함께, 이동 제어 장치 MCA는 멀티캐스트 완료의 패킷 폐기를 기지국 BTS4에 지시한다. 패킷 폐기 지시는 표 6의 제어 메시지를 기지국 BTS4에 송신함으로써 실시한다.
Figure 112008015123453-pct00006
또한, 도 7의 포맷에 따르면 패킷 폐기의 제어 메시지는 표 7에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008015123453-pct00007
이상의 제어에서, 기지국 BTS4에의 멀티캐스트 전송이 정지하여도 이동 제어 장치 MCA는 이어서 상위로부터 도착하는 data A를 기지국 BTS4 이외의 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS3에 멀티캐스트한다.
도 23은 제3 실시예의 핸드오버 제어 시퀀스의 주요부 설명도이며, 통신 능력 조사용의 메시지(표 1)의 송신 타이밍으로부터 멀티캐스트 계속까지의 시퀀스가 도시되어 있다.
핸드오버 기지국 후보가 결정되면, 이동 제어 장치 MCA는 메시지 송수신에 의해 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4의 통신 능력을 나타내는 정보를 취득하고, 그 통신 능력을 나타내는 정보를 이용하여 멀티캐스트 전송 레이트를 결정한다.
멀티캐스트의 전송 레이트가 결정되면, 이동 제어 장치 MCA는 멀티캐스트를 개시한다. 그 멀티캐스트 중에 핸드오버 기지국 후보 BTS4는 통신 능력의 변화를 검출하면, 표 4에 나타낸 통신 능력 보고 메시지를 이동 제어 장치 MCA에 송신한다. 이 통신 능력 보고 메시지를 수신하면, 이동 제어 장치 MCA는 기지국 BTS4에의 멀티캐스트 전송을 정지하고, 표 6의 제어 메시지를 기지국 BTS4에 송신하여 패킷 폐기를 지시한다. 이후, 이동 제어 장치 MCA는 이어서 상위로부터 도착하는 패킷을 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS3에 멀티캐스트 전송한다. 이후의 시퀀스는 도 4와 동일하다.
이상과 같이, 제3 실시예의 제1 양태에 따르면, 즉좌에 핸드오버 기지국 후보를 멀티캐스트 전송의 수신처로부터 제외하고, 또한 제외한 기지국에 대해서는 지금까지 멀티캐스트한 패킷의 폐기를 행함으로써, 보다 효율적으로 네트워크 리소스를 이용하는 것이 가능하게 된다.
(b) 제3 실시예의 제2 양태
상기 제1 양태에서, 이동 제어 장치 MCA는 핸드오버 기지국 후보의 통신 능력 저하에 의해 그 기지국을 멀티캐스트 수신처로부터 제외함과 함께, 그 기지국에의 멀티캐스트 전송을 정지하였다. 그러나, 다시 무선 리소스에 빈 부분이 생겨, 핸드오버 기지국 후보 BTS4가 이동 단말기 MS를 수용할 수 있도록 될 가능성도 있다. 따라서, 제3 실시예의 제2 양태에서는, 통신 능력 저하에 의해 기지국 BTS4의 무선 리소스가 이용 불가능하게 되었을 때, 즉좌에서 멀티캐스트 수신처로부터 제외하고 멀티캐스트 전송의 정지를 행하지 않고, 멀티캐스트의 전송 레이트를 0으로 설정하여, 통신 능력이 회복되었을 때 멀티캐스트할 수 있도록 한다.
도 24는 제3 실시예의 제2 양태의 개략 설명도이며, data A의 멀티캐스트의 도중에 핸드오버 기지국 후보 BTS4의 무선 리소스가 부족하였을 때, 기지국 BTS4에의 멀티캐스트의 전송 레이트를 0으로 한 상태를 도시하고 있다.
이동 제어 장치 MCA의 전송 레이트 조정 버퍼(14a)에는, IP망으로부터 도착하는 data A가 순차적으로 송신되기 때문에, 데이터는 체류하지 않는다. 한편, 전송 레이트 조정 버퍼(14c)에는, 핸드오버 기지국 후보 BTS4에의 멀티캐스트 전송 레이트를 0으로 하기 때문에, IP망으로부터 도착하는 data A가 송신되지 않고 체류한다. 그러나, 핸드오버 기지국 후보 BTS4의 통신 능력이 회복되면, 전송 레이트 조정 버퍼(14c)에 체류하는 데이터는 그 기지국 BTS4에 송신된다.
도 25는 제2 양태의 핸드오버 제어 시퀀스의 주요부 설명도이며, 통신 능력 조사용의 메시지(표 1)의 송신 타이밍부터 멀티캐스트 계속까지의 시퀀스가 도시되어 있다.
핸드오버 기지국 후보가 결정되면, 이동 제어 장치 MCA는, 메시지 송수신에 의해 각 핸드오버 기지국 후보 BTS2∼BTS4의 통신 능력을 나타내는 정보를 취득하고, 그 통신 능력을 나타내는 정보를 이용하여 멀티캐스트 전송 레이트를 결정한다. 멀티캐스트의 전송 레이트가 결정되면, 이동 제어 장치 MCA는 멀티캐스트를 개시한다. 그 멀티캐스트 중에 핸드오버 기지국 후보 BTS4는 통신 능력의 변화를 검출하면, 표 8에 나타낸 통신 능력 보고 메시지를 이동 제어 장치 MCA에 송신한다.
Figure 112008015123453-pct00008
또한, 도 7의 포맷에 따르면 통신 능력 보고 메시지 패킷은 표 9에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008015123453-pct00009
이 통신 능력 보고 메시지를 수신하면, 이동 제어 장치 MCA는 리소스 빈 상황이 "1"(표 4에서는 "0")이며, 버퍼 용량이 0Kb이므로, 상황 기지국 BTS4에의 멀티캐스트 전송 레이트를 0으로 한다.
이후, 이동 제어 장치 MCA는 이어서 상위로부터 도착하는 패킷을 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS3에 멀티캐스트한다. 이후의 시퀀스는 도 4와 동일하다.
제3 실시예의 제2 양태에 따르면, 통신 능력이 저하된 경우에 멀티캐스트 전송 레이트를 0으로 하고, 통신 능력이 회복되었을 때 전송 레이트를 되돌림으로써 멀티캐스트를 계속하는 것이 가능하게 된다.
(c) 제3 실시예의 제3 양태
제2 양태에서는, 통신 능력 저하에 의해 핸드오버 기지국 후보 BTS4가 이동 단말기 MS를 수용할 수 없게 된 경우를 설명하였다. 그러나, 핸드오버 기지국 후보 BTS4는 이동 단말기 MS에 제공하는 전송 레이트를 감소시킴으로써, 그 이동 단말기 MS에 대한 대역폭을 확보하고, 이동 단말기 MS를 수용할 수 있는 경우가 있다. 도 26은 제3 실시예의 제3 양태의 개략 설명도이며, data A의 멀티캐스트의 도중에 핸드오버 기지국 후보 BTS4의 무선 리소스가 저하되었을 때, 이동 제어 장치 MCA가 기지국 BTS4에의 멀티캐스트의 전송 레이트를 그 기지국의 무선 리소스에 따른 전송 레이트로 한 상태를 도시하고 있다.
제2 양태에서는, 멀티캐스트의 전송 레이트를 0Kb/s로서 멀티캐스트를 외관상 정지하였다. 그러나 제3 양태에서는, 기지국 BTS4가 이동 단말기 BS에 제공하는 전송 레이트를 감소시킴으로써(예를 들면 384Kb/s로부터 64Kb/s로 변경), 멀티캐스트를 계속한다.
제3 양태에서의 시퀀스는 도 25와 동일하지만, 기지국 BTS4가 이동 제어 장치 MCA에 송신하는 보고 메시지가 서로 다르다. 즉, 제2 양태에서는 표 8에 나타낸 바와 같이 버퍼 용량의 값은 0Kb이었지만, 제3 양태에서는 표 10에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 핸드오버 시간인 500㎳이며, 64Kb/s의 전송 레이트로 송신되어 오는 데이터를 수신하기 때문에, 버퍼 용량을 기지국 BTS4의 현사용 가능 대역 32Kb로 한다.
Figure 112008015123453-pct00010
또한, 도 7의 포맷에 따르면 상기의 통신 능력 보고 메시지는 표 11에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008015123453-pct00011
이동 제어 장치 MCA의 전송 레이트 조정 버퍼(14a)에는, IP망으로부터 도착하는 data A가 순차적으로 송신되기 때문에, 데이터는 체류하지 않는다. 한편, 전송 레이트 조정 버퍼(14c)에는 핸드오버 기지국 후보 BTS4에의 멀티캐스트 전송 레이트가 data A의 입력 속도 이하로 되기 때문에, 차분에 따른 만큼의 data A가 송신되지 않고 체류한다.
제3 실시예의 제3 양태에 따르면, 핸드오버 기지국 후보의 통신 능력이 저하된 경우, 멀티캐스트 전송 레이트를 그 기지국 후보의 잔존하는 통신 능력에 따른 값으로 하여 멀티캐스트를 계속할 수 있어, 그 핸드오버 기지국 후보가 핸드오버 기지국에 선택된 경우라도 이동 단말기와 통신을 행할 수 있다.
(D) 제4 실시예
(a) 제1 양태
제1 실시예에서는 엔드 투 엔드의 통신 프로토콜로서 TCP를 상정하였다. 제4 실시예에서는, 엔드 투 엔드의 통신 프로토콜로서 리얼타임 통신에 이용되는 UDP(User Datagram Protocol)를 상정한 경우를 설명한다. 이동 단말기 MS는 1Mb/s의 스트리밍 통신을 행하고 있고, 또한, 이동 단말기 MS는 1Mb/s의 전송 레이트를 만족한다고 하는 QoS를 요구하고 있는 것으로 한다.
도 27은 종래의 멀티캐스트 설명도, 도 28은 제4 실시예의 멀티캐스트 설명도이며, 2개의 핸드오버 기지국 후보 BTS2, BTS4가 도시되어 있다. 도 27, 도 28에서, BF는 버퍼이며, BF2, BF4에 의해 각 기지국의 버퍼 사이즈를 나타내고, 흰색으로 빈 부분을 나타내고 있다. QM은 QoS 관리 매니저이며, QM2, QM4에 의해 각 기지국의 실시 가능한 QoS의 레벨을 나타내고 있다.
도 27의 종래예에서, 이동 제어 장치 MCA는 핸드오버 기지국 후보 BTS4가 이동 단말기가 요구하는 QoS를 제공할 수 있을지의 여부를 조사하지 않는다. 이 때문에, 이동 단말기가 요구하는 QoS를 만족할 수 없는 경우에는 도시한 바와 같이 버퍼 넘침에 의한 패킷 폐기가 생겨 불필요한 멀티캐스트가 행해져, 네트워크 리소스를 쓸데없이 이용하고 있었다.
그러나, 제4 실시예에 따르면, 이동 제어 장치 MCA는 멀티캐스트의 개시 전에 각 핸드오버 기지국 후보의 통신 능력을 취득하고, 핸드오버 기지국 후보 BTS4가 이동체 단말기가 요구하는 QoS를 제공할 수 있을지의 여부를 인식할 수 있다. 그리고, 이동 제어 장치 MCA는 이동체 단말기가 요구하는 QoS를 제공하는 것이 불가능하다고 판단하면, 핸드오버 기지국 후보 BTS4를 멀티캐스트처로부터 제외하고, 통신 상대의 스트리밍 서버로부터 전송되는 데이터의 멀티캐스트는 행하지 않는다. 이와 같이 함으로써, QoS를 만족할 수 없는 경우에 패킷 폐기가 생기는 것을 방지할 수 있고, 또한 네트워크 리소스를 유효하게 이용하는 것이 가능하게 된다.
(b) 제2 양태
이동 단말기 MS의 핸드오버 기지국 후보가 QoS로서 그 이동 단말기가 요구하는 1Mb/s의 스트리밍 통신을 행할 수 없는 경우라도, 화상이나 음성의 품질을 저하시키면 스트리밍 통신을 유지할 수 있다. 제2 양태에서는, 이동 단말기가 요구하는 QoS를 만족할 수 없어도 스트리밍 통신을 유지하는 것이 이동 단말기에 의해 요구되어 있으면, 핸드오버 기지국 후보가 제공 가능한 QoS에 따른 전송 레이트로 멀티캐스트한다.
도 29는 제4 실시예의 제2 양태의 멀티캐스트 설명도이며, 도 28과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. 이동 제어 장치 MCA는, 핸드오버 개시 전에 핸드오버 기지국 후보 BTS4가 보고하는 버퍼 용량을 참조하여, 64Kb/s의 스트리밍이면 수용 가능하다고 판정하면, 1Mb/s의 전송 레이트로 인코드되어 있는 data B를 64Kb/s의 전송 레이트로 핸드오버 기지국 후보 BTS1에 전송한다. 이에 의해, 이동 단말기 MS는 data B를 64Kb/s의 전송 레이트로 수신하고, 스트리밍의 전송 레이트의 열화를 검출하고, 스트리밍 서버에 인코드의 레이트와 전송 레이트의 양자를 1Mb/s로부터 64Kb/s로 저하시키는 것을 통지한다. 그 후에 이동 제어 장치 MCA에 전송되어 오는 데이터가 도 29에 도시한 data C이다.
이동 제어 장치 MCA는, data C의 전송 레이트가 64Kb/s로 저하한 것을 검출하면, 그 검출의 타이밍에서 핸드오버 기지국 후보 BTS2와 BTS4를 향하여 멀티캐스트 전송을 행한다. 이상과 같이, 핸드오버 기지국 후보 BTS4에 핸드오버를 행하기 전에, 이동 단말기 MS에 대한 스트리밍의 전송 레이트를 저하시키기 때문에, 핸드오버 기지국 후보 BTS4에 핸드오버하여도 이동 단말기 MS는 64Kb/s의 스트리밍을 수신하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이, 핸드오버 전의 대용량ㆍ고속 통신이 가능한 기지국에서, 미리 QoS를 적응적으로 변경하는 것이 가능하게 되고, 이에 의해 패킷 폐기를 없애고, 게다가 핸드오버 후에 확실하게 스트리밍 통신이 가능하게 된다.
(E) 발명의 효과
본 발명에 따르면, 각 핸드오버 기지국 후보의 통신 능력에 따라서 핸드오버 제어 시의 멀티캐스트 전송 레이트를 결정하도록 하였기 때문에, 네트워크 리소스를 효율적으로 이용한 고속 핸드오버를 실현하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 따르면, 핸드오버 후의 스루풋의 열화를 경감시킬 수 있다. 또한, 품질이 좋은 통신을 즉좌에서 제공할 수 있다. 또한, 시스템 전체의 통신 용량의 증가를 행할 수 있다.

Claims (21)

  1. 이동 단말기의 이동에 수반하여 그 이동 단말기가 통신하는 기지국을 변경하는 핸드오버 제어를 행하는 이동 통신 시스템에서의 핸드오버 제어 방법으로서,
    통신 상태에 기초하여 1 이상의 핸드오버 기지국의 후보를 선정하고,
    통신 능력에 기초하여 핸드오버 기지국 후보마다의 전송 레이트로 동일한 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하고,
    핸드오버 기지국으로서 결정된 핸드오버 기지국 후보로부터 상기 전송된 통신 데이터를 이동 단말기로 송신하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동일한 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 스텝에서, 상기 통신 능력은 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각이 갖는 버퍼의 버퍼 용량이며, 그 버퍼 용량에 기초하여 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에 대해 상기 통신 데이터를 전송하는 전송 레이트를 결정하거나, 혹은 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보 중 최저의 전송 레이트를 공통의 전송 레이트로 하고, 그 전송 레이트로 상기 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동일한 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 스텝에서, 상기 통신 능력은 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에서의 무선 리소스의 사용상태이며, 그 무선 리소스의 사용상태에 기초하여 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에 대해 상기 통신 데이터를 전송하는 전송 레이트를 결정하고, 그 전송 레이트로 상기 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동일한 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 스텝에서, 상기 통신 능력은 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에서의 실시 가능한 QoS(서비스 품질)이며, 그 실시 가능한 QoS에 기초하여 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에 대해 상기 통신 데이터를 전송하는 전송 레이트를 결정하고, 그 전송 레이트로 상기 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 동일한 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 스텝에서, 상기 동일한 통신 데이터를 전송하는 멀티캐스트의 도중에 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에서의 통신 능력의 변화를 검출하고,
    변화 후의 상기 통신 능력에 기초하여 적응적으로 통신 능력이 변화한 핸드오버 기지국 후보에 대한 멀티캐스트의 전송 레이트를 변경하고, 그 전송 레이트로 상기 통신 데이터를 그 핸드오버 기지국 후보로 전송하고, 또는 통신 능력이 변화한 핸드오버 기지국 후보를 멀티캐스트의 수신처로부터 제외하고 멀티캐스트의 정지를 행하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
  6. 이동 단말기의 이동에 수반하여 그 이동 단말기가 통신하는 기지국을 변경하는 핸드오버 제어를 행하는 이동 통신 시스템에서의 이동 제어 장치로서,
    통신 상태에 기초하여 1 이상의 핸드오버 기지국의 후보를 선정하는 핸드오버 기지국 후보 결정부와,
    통신 능력에 기초하여, 핸드오버 기지국 후보마다의 전송 레이트로 동일한 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 멀티캐스트부와,
    상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보 중 하나를 핸드오버 기지국으로서 결정하는 핸드오버 기지국 결정부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 이동 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 멀티캐스트부는, 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각이 갖는 버퍼의 버퍼 용량을 상기 통신 능력으로 간주하고, 그 버퍼 용량에 기초하여 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에 대해 상기 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정하거나, 혹은 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보 중 최저의 전송 레이트를 공통의 멀티캐스트 전송 레이트로 결정하고, 그 전송 레이트로 상기 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 멀티캐스트부는, 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에서의 무선 리소스의 사용상태를 상기 통신 능력으로 간주하고, 그 무선 리소스의 사용상태에 기초하여 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에 대해 상기 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정하고, 그 전송 레이트로 상기 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 제어 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 멀티캐스트부는, 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에서의 실시 가능한 QoS(서비스 품질)를 상기 통신 능력으로 간주하고, 그 QoS에 기초하여 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에 대해 상기 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정하고, 그 전송 레이트로 상기 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 제어 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 멀티캐스트부는,
    각 핸드오버 기지국 후보의 통신 능력에 기초하여 상기 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트를 결정하는 전송 레이트 결정부와,
    상기 결정한 전송 레이트로 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각에 상기 통신 데이터를 멀티캐스트하는 전송 레이트 조정부를 구비하고,
    상기 전송 레이트 조정부는, 네트워크로부터 입력하는 통신 데이터 속도와 상기 멀티캐스트의 전송 레이트와의 차분에 따른 데이터를 상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보의 각각마다 보존하는 버퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 제어 장치.
  11. 이동 단말기와, 상기 이동 단말기의 이동에 수반하여 상기 이동 단말기가 통신하는 기지국을 변경하는 핸드오버 제어를 행하는 이동 제어 장치를 갖는 이동통신 시스템에 있어서,
    상기 이동 제어 장치는,
    통신 상태에 기초하여 1 이상의 핸드오버 기지국의 후보를 선정하는 핸드오버 기지국 후보 결정부와,
    통신 능력에 기초하여, 핸드오버 기지국 후보마다의 전송 레이트로 동일한 통신 데이터를 각 핸드오버 기지국 후보로 전송하는 멀티캐스트부와,
    상기 1 이상의 핸드오버 기지국 후보 중 하나를 핸드오버 기지국으로 결정하는 핸드오버 기지국 결정부
    를 구비하고,
    상기 이동 단말기는 상기 핸드오버 기지국으로 결정된 핸드오버 기지국 후보로부터 송신되는 상기 통신 데이터를 수신하는 수신기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
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