KR101080247B1 - ＩＥＥＥ802.16ｅ 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이웃 기지국간의 RF 신호경계 지점에서 핸드오버가 발생하지 않도록, 단말과 기지국간의 핸드오버 초기화 과정에서 전달되는 메시지에 현재의 셀을 우선순위로 적용하도록 하여 현재 셀 영역의 내에서는 다른 셀과의 중첩이 있더라도 핸드오버가 발생하지 않도록 하며, 단말과 기지국간의 정보교환을 위한 메시지 송수신에 있어서 기지국과 단말간의 메시지처리 부하를 줄이기 위하여 메시지의 양에 최대값을 정하여, 최대값 이상이 되는 메시지는 분할 전송하되, 전송되는 메시지를 구성할 때 단말기의 인접 펨토셀을 우선순위로 하여 메시지를 구성하도록 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템 및 방법에 관한 것이다.

IEEE 802.16e, 핸드오버, 스캐닝, 펨토셀, 매크로 기지국, 단말기

Description

ＩＥＥＥ802.16ｅ 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법 및 시스템{System and Method for initializing the Handover in IEEE 802.16e-Based Femto-cell Systems}

본 발명은 광대역 유선 인터넷망을 기지국 회선으로 사용하여 댁내의 단말에게 무선 통신 서비스를 제공하는 초소형 기지국인 펨토셀 시스템에 있어서, 펨토셀과 이웃 기지국간의 핸드오버가 효율적으로 이루어지도록 함으로써 통화품질을 향상시키고, 기지국과 단말간의 정보교환을 위한 메시지 송수신에 있어서 부하를 줄이기 위한 방법에 관한 것이다.

통신 시장의 경쟁 심화와 수익성 저하, 소비자 요구의 다양화와 통신비 부담 증가, 그리고 유무선 통신 기술의 발달은 다양한 유무선 통합 서비스 출현 및 발전을 촉진시키고 있다.

유무선 통합은 크게 유무선 융합(Fixed mobile convergence: FMC)과 유무선 대체(Fixed mobile substitution: FMS)로 구분된다.

FMC는 듀얼 모드(Dual mode) 단말로 실외에서는 이동통신망을 통해, 실내에서는 유선 전화 망 또는 internet protocol (IP) 망을 통해 통화하는 유무선 통합 서비스이며, FMS는 이동통신망을 이용하되 집안 등 특정 지역에서 이동통신 요금을 유선보다 저렴하게 설정하는 등 기존 단일 모드 단말을 통해 실내에서 유선 서비스의 일부를 대체하는 유무선 통합 서비스이다.

펨토셀(Femtocell)은 기존의 단일 모드 단말을 그대로 사용하면서 FMC와 비슷한 비용대비 효과를 갖는 기술로서 실내에서의 통화 품질 향상 및 전송률 증대를 위한 해결책으로 주목 받고 있다.

여기서 펨토셀이란 널리 상용화 되어 있는 광대역 유선 인터넷망을 통해 이동통신 코어 네트워크에 접속하여 댁내의 단말에게 무선 통신 서비스를 제공하는 초소형 기지국을 말한다.

펨토셀은 약 10~30미터의 커버리지를 가지며, 가정 및 소형 또는 중형의 사무실을 서비스 대상 지역으로 동시 접속 가능한 인원을 약 4~7명 정도로 고려한다.

펨토셀의 도입으로 인해 사업자는 기존의 매크로 기지국을 설치하는 것보다 저렴한 가격으로 통화 품질과 서비스를 향상시키고 커버리지를 확대시킬 수 있으며 사용자는 단말기의 교체 없이 실내에서 고품질의 통화 및 데이터 서비스를 저렴한 비용으로 사용할 수 있다

하지만 펨토셀을 상용화하려면 매크로 기지국 신호와 펨토셀 신호 간 간섭문제, 동기화 문제, 핸드오버 방식 및 셀 선택 문제 등 여러 가지 기술적 문제를 해결해야 한다.

이들 중에서 특히 핸드오버 방식 및 셀 선택 문제는 이동성 관리의 서비스 품질(Quality of Service: QoS)과 관련하여 반드시 해결해야 할 중요한 문제이다.

즉, 도 1에서 보는 바와 같이, 댁내에 설치되어 있는 펨토셀과 기지국의 경계 지점에서 통화를 할 경우 통화단절이 발생하게 되는데, 많은 수의 펨토셀이 설치될 경우 이러한 문제로 인해 WCDMA Network 전체의 품질이 저하될 수 있게 된다.

즉, 단말기가 중첩된 셀인 A, B, C에 위치할 경우에, 이동이 없는 환경에서 A셀로 통화하다가, 환경적인 요인으로 A셀의 신호가 B나 C셀의 신호보다 조금 약해질 경우, B나 C셀로 핸드오버가되고, 다시 A셀의 신호가 정상으로 돌아오면 A셀로 핸드오버가 되며, 이러한 잦은 핸드오버로 인하여 단말기의 부하 및 베터리 손실, 기지국의 부하 발생이 문제가 되고 있는 실정이다.

여기서, 핸드오버(Handover)란 이동하는 단말(Mobile station: MS)에게 끊김없는 서비스를 제공하기 위해 기존 기지국과의 통신 링크를 해제하고 새로운 기지국과의 통신 링크를 설정하는 절차를 말한다.

이때 기존 기지국을 서빙 기지국(Serving Base Station), 새로운 기지국을 타겟 기지국(Target Base Station)이라 하는데, 언제 발생할지 모르는 핸드오버에 대비하여 단말은 주기적으로 이웃 기지국과 동기를 맞추어 이웃 기지국의 무선 채널 상태를 알아내는 스캐닝(Scanning)을 수행한다.

단말이 스캐닝을 하는 동안 기지국은 단말로 향하는 데이터를 버퍼에 저장했다가 스캐닝 종료 후 단말에게 전송한다.

스캐닝 구간이 길어질수록 기지국이 저장해야할 데이터가 증가하며, 결과적 으로 데이터 전송 지연과 버퍼 크기의 한계로 인한 데이터 손실을 초래함으로써 원하는 QoS를 보장하기 힘들어진다.

이를 방지하고자 기존 IEEE 802.16e 시스템의 각 기지국은 단말의 스캐닝을 지원하기 위해 이웃 기지국 방송 메시지(Mobile Neighbor Advertisement message: MOB_NBR-ADV)를 방송하는 핸드오버 초기화를 수행하게 된다.

이때, 상기 MOB_NBR-ADV 메시지에는 서빙 기지국이 백본망을 통해 수집한 이웃 기지국의 채널 정보 및 셀 접속 정보-사용주파수, BSID (Base station identifier), 프리앰블 인덱스(Preamble index), DCD (Downlink channel descriptor) 등-가 담겨있다.

단말은 MOB_NBR-ADV 메시지 내의 채널 정보 및 셀 접속 정보를 이용하여 핸드오버를 위해 소모하는 스캐닝 시간 및 전력을 줄일 수 있게 되는 것이다.

도 2와 같이 IEEE 802.16e 시스템에 펨토셀이 도입된 환경에서, 기존의 기지국을 매크로 기지국(Macro Base Station: MBS), 펨토셀의 경우 펨토 기지국(Femto Base Station: FBS)으로 구분하였을 때, 다수의 FBS가 배치될 경우 MBS가 방송해야 할 MOB_NBR-ADV 메시지의 양이 생성된 FBS 수에 비례하여 증가하게 된다.

따라서 도 3에서와 같이, 많은 양의 MBS(2,3,4,5,6,7), FBS(1,2,3,...m) 정보에 대해 하나의 메시지로 전송하게 됨으로써, MOB_NBR-ADV 메시지를 방송하는 MBS(1)에게 방송 부하로 작용할 뿐만 아니라 다량의 정보를 수신한 단말에게 스캐닝 시 필요한 전력 및 시간 소모 면에서 큰 부담이 된다.

따라서 상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 이웃 기지국간의 RF 신호경계 지점에서 핸드오버가 발생하지 않도록, 단말과 기지국간의 핸드오버 초기화 과정에서 전달되는 메시지에 현재의 셀을 우선순위로 적용하도록 하는 정보를 포함하도록 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템을 제공하기 위함이다.

또한 본 발명의 목적은 핸드오버 초기화 과정에서 매크로 기지국이 방송하는 MOB_NBR-ADV 메시지의 양에 있어서, 부하 이하의 최대 범위를 설정하고 이에 맞게 메시지 양을 나누어서 전달하도록 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템을 제공하기 위함이다.

또한 본 발명의 다른 목적은, MOB_NBR-ADV 메시지의 양을 나누어서 전달함에 있어서, 매크로 기지국과 가까운 펨토셀 기지국의 MOB_NBR-ADV 메시지를 우선적으로 전송하도록 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템을 제공하기 위함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템에 있어서, 식별자 정보를 저장하고 있는 무선단말기와; 셀 영역 내에 상기무선단말기가 진입하여 핸드오버가 되면, 상기 무선단말기의 식별자 정보를 전달받아 이를 셀정보에 포함시키는 펨토셀 기지국과; 셀 영역에 존재하는 이웃 매크로 기지국과 상기 펨토셀 기지국과 유선망으로 연결되어 있어, 상기 이웃 매크로 기지국과 상기 펨토셀 기지국으로부터 셀 정보 혹은 식별자 정보를 포함하는 셀 정보를 전달받아, 상기 셀 정보들을 포함하는 MOB_NBR-ADV 메시지를 셀 영역에 존재하는 상기 무선단말기들에 일괄적으로 방송하며, 상기 MOB_NBR-ADV 메시지에 대한 무선단말기의 MOB_SCN-REQ 메시지를 수신 받아 이에 대한 MOB_SCN-RSP 메시지를 무선단말기에 전달하는 매크로 기지국으로 구성되되, 상기 매크로 기지국은 상기 펨토셀 기지국으로부터 전달받은 무선단말기의 식별자 정보를 통해, 해당 무선단말기가 해당 펨토셀 기지국의 셀 영역 내에 존재하는 한 중첩되는 셀 영역에 대한 우선순위를 가지도록 하는 핸드오버 금지 명령 정보를 상기 MOB_SCN-RSP 메시지에 포함하여 전달하는 것을 특징으로 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템에 의해 달성된다.

또한 본 발명은, 상기 매크로 기지국은 상기 무선단말기가 해당 펨토셀 기지국의 셀 범위를 벗어나더라도 설정된 시간 안에 다시 해당 셀 범위로 들어오게 되면 핸드오버가 발생되지 못하도록 하는 타임 아웃 설정정보도 함께 상기 MOB_SCN-RSP 메시지에 포함하여 전달한다.

이때, 이웃 기지국은 유선망을 통해 상기 매크로 기지국에서 송수신 하는 메시지 정보를 공유함으로써 무선 단말기의 핸드오버를 제공하게 된다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 매크로 기지국은 MOB_NBR-ADV 메시지에 대해, 최대 메시지 전송량에 대한 범위를 설정한 후 상기 최대 메시지 전송량에 따라 이 웃 매크로 기지국(100)의 셀정보와 펨토셀 기지국의 셀정보들을 분할 혹은 혼합하여 여러 번에 걸쳐서 전송한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 매크로 기지국은 셀 망 내에서 자신과 가장 가까운 거리에 존재하는 펨토셀 기지국의 순서로 그 셀 정보를 상기 MOB_NBR-ADV 메시지에 포함시켜 전송하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법에 있어서, 무선단말기가 해당 펨토셀 기지국의 셀 존에 진입하게 됨에 따라 무선단말기 식별자 정보에 있는 단말기 식별정보(MAC_Adrees 등)를 펨토셀 기지국에 전달하게 되는 식별자 정보 전달단계와; 상기 무선단말기를 셀 망 내에 포함하고 있는 매크로 기지국이 이웃 매크로 기지국과 셀 망 내의 펨토셀 기지국으로부터 셀 정보 혹은 식별자 정보를 포함하는 셀정보를 수집하게 되는 셀 정보 수집단계(S20)와; 상기 매크로 기지국이 이웃 매크로 기지국과 펨토셀 기지국에 상기 전달받은 셀 정보를 포함하는 MOB_NBR-ADV 메시지를 셀 내에 존재하는 무선단말기들에 방송하는 MOB_NBR-ADV 메시지 전송단계와; 상기 MOB_NBR-ADV 메시지를 전달받은 무선단말기가 스캐닝 할 이웃 기지국의 스캐닝 정보를 요청하도록, MOB_SCN-REQ 메시지를 매크로 기지국에 전송하는 스캐닝정보 요청단계와; 상기 매크로 기지국이 상기 무선단말기로부터 전달받은 MOB_SCN-REQ 메시지에 따라 이웃 기지국에 대한 스캐닝을 하여 MOB_SCN-RSP (Mobile Scanning Response) 메시지로 단말의 스캐닝 요청에 응답하되, 상기 매크로 기지국은 상기 펨토셀 기지국으로부터 전달받은 무선단말기의 식별자 정보를 통해, 해당 펨토셀 기지국의 셀 범위 내에서 중첩되는 셀이 감지되더라도 무선단말기가 기지국을 변경하지 못하도록 하는 핸드오버 금지 명령정보를 생성하여 이를 상기 MOB_SCN-RSP (Mobile Scanning Response) 메시지에 포함시켜 전송하는 스캐닝정보 응답단계로 구성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 매크로 기지국은 상기 스캐닝정보 응답단계에서 상기 무선단말기가 셀 범위를 벗어나더라도 설정된 시간 안에 다시 해당 셀 범위로 들어오게 되면 핸드오버가 발생되지 못하도록 하는 타임 아웃 설정정보를 MOB_SCN-RSP 메시지에 포함시켜 전송하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 MOB_NBR-ADV 메시지 전송단계에서 상기 매크로 기지국은 MOB_NBR-ADV 메시지에 대해, 최대 메시지 전송량에 대한 범위를 설정한 후 이에 따라 이웃 매크로 기지국의 셀정보와 펨토셀 기지국의 셀정보들을 분할 혹은 혼합하여 여러 번에 걸쳐서 전송하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 매크로 기지국은 셀 망 내에서 자신과 가장 가까운 거리에 존재하는 펨토셀 기지국 순서로 그 셀 정보를 MOB_NBR-ADV 메시지에 포함시켜 전송하는 것이 바람직하다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명의 IEEE802.16e 하의 펨토셀 방법에서의 핸드오버 초기화 시스템은 단말과 기지국간의 핸드오버 초기화 과정에서 매크로 기지국에서 단말기에 보내는 메시지에 있어서, 단말기가 현재 사용하는 팸토셀을 우선순위 1로 적용하도록 하고, 인접셀을 우선순위가 낮은 순위로 설정하여, 단말 기가 우선순위 1인 팸토셀을 사용하다가 특정 시간(셀 time out 시간)을 벗어나지 않는 한 지속적으로 우선순위 1과 통신을 하고, 특정시간(셀 Time out 시간)이 지날 경우 두 번째로 RF신호가 강한 셀로 핸드오버가 하도록 하는 명령 정보를 포함하도록 함으로써, 이웃 기지국간의 RF 신호경계 지점에서 핸드오버가 발생하지 않고 안정된 통화 상태를 유지함으로써 통화품질을 향상 시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명의 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법은 핸드오버 초기화 과정에서 매크로 기지국이 방송하는 MOB_NBR-ADV 메시지의 양에 있어서, 부하 이하의 최대 범위를 설정하고 이에 맞게 메시지 양을 나누어서 전달함으로써 메시지 엔코딩과 디코딩 부하를 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법은 MOB_NBR-ADV 메시지의 양을 나누어서 전달하되 매크로 기지국과 가까운 펨토셀 기지국의 MOB_NBR-ADV 메시지를 우선적으로 전송하도록 함으로써, 근거리 기지국 정보를 신속하게 단말에서 알 수 있도록 하여 핸드오버를 위한 정보를 신속하게 제공할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법 및 시스템의 실시예를 첨부되는 도면들을 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화를 위한 시스템 구성도를 도시하고 있다.

도면에서 보는 바와 같이, 본 발명은 매크로 기지국(100), 펨토셀 기지국(300), 무선단말기(200)로 구성되며, 도 5에 도시되어 있는 데이터 흐름을 통해 각 기지국들과 무선단말기(200)간의 메시지 전달에 대해 설명하도록 한다.

상기 무선단말기(200)는 식별자 정보를 저장하고 있어, 하기에 설명될 펨토셀 기지국(300)의 셀 내에 들어오게 되면 상기 식별자 정보를 해당 펨토셀 기지국(300)에 전달한다.

상기 식별자 정보는 상기 무선단말기(200)의 USIM 카드 등에 저장되어 있으며, 단말기를 식별 가능한 번호인 MAC_Adrees와 같은 USIM 정보이다.

또한 핸드오버를 위한 초기화를 수행하도록, 하기에 설명될 매크로 기지국(100)으로부터 전달되는 MOB_NBR-ADV 메시지를 전달받아, 주기적으로 혹은 필요에 따라 서빙 기지국에게 MOB_SCN-REQ (Mobile Scanning Request) 메시지를 보내 이웃 기지국에 대한 스캐닝을 요청하게 된다.

MOB_SCN-REQ 메시지에는 단말이 스캐닝 할 이웃 기지국의 BSID(혹은 인덱스), 스캐닝 유형, 스캐닝 시간 및 스캐닝 반복 횟수가 명시되어 있다.

상기 펨토셀 기지국(300)은 널리 상용화 되어 있는 광대역 유선 인터넷망(x-DSL 혹은 케이블망)을 통해 이동통신 코어 네트워크에 접속하여 댁내의 단말에게 무선 통신 서비스를 제공하는 초소형 기지국이며, 약 10~30미터의 커버리지를 가지고 있어 가정 및 소형 또는 중형의 사무실을 서비스 대상 지역으로 하여 동시 접속 가능한 인원을 약 4~7명 정도로 고려한다.

상기 펨토셀 기지국(300)은 설치와 동시에 유선 백본망을 통해 매크로 기지 국(100)과 연결되어 자신의 위치 및 사용 주파수, BSID, 프리앰블 등과 같은 자신의 셀 접속 정보를 알리게 된다.

또한 상기 펨토셀 기지국(300)은 자신의 셀 영역에 무선단말기(200)가 진입하여 핸드오버가 발생하게 되면 해당 무선단말기(200)의 식별자 정보를 전달받아 이를 매크로 기지국(100)에 전송함으로써 자신의 영역에 무선단말기(200)가 진입하여 핸드오버가 발생하였음을 알리게 된다.

상기 매크로 기지국(100)은 기존의 이동통신 망에 구축되어 있는 기지국이다.

상기 매크로 기지국(100)은 백본망을 통해 자신의 셀 내에 존재하는 이웃 매크로 기지국(101) 정보와 펨토셀 기지국(300)에 대한 셀 접속 정보를 수집한다.

이때 상기 매크로 기지국(100)은 이웃 매크로 기지국(101)으로부터 받은 셀 접속 정보와 펨토셀 기지국(300)으로부터 받은 셀 접속 정보를 구분하여 저장할 수 있다.

상기 매크로 기지국(100)은 상기 셀 접속정보를 통해 MOB_NBR-ADV 메시지를 생성하여 이를 무선단말기(200)에 방송하게 된다.

이때 상기 매크로 기지국(100)은 MOB_NBR-ADV 메시지에 대해, 도 7에서 보는 바와 같이, 최대 메시지 전송량에 대한 범위를 설정한 후 이에 따라 이웃 매크로 기지국(101)의 셀정보와 펨토셀 기지국(300)의 셀정보들을 분할 혹은 혼합하여 여러 번에 걸쳐서 전송하게 된다.

도 7의 예시도에서와 같이, 매크로 기지국(100) 셀 망에 존재하는 이웃 매크 로 기지국(101)이 6개일 경우, 일반적으로 매크로 기지국(100) 수에 비례하여 분포하는 펨토셀 기지국(300)이 m개이며, 메시지 최대 전송량이 셀 정보를 9개까지 전송할 수 있다면 이웃 매크로 기지국(101) 6개의 셀정보와 펨토셀 기지국(300) 3개의 셀정보를 메시지에 포함시켜 전달하며, 이어 나머지 펨토셀 기지국(300)의 셀정보들을 9개씩 분할하여 메시지에 전달하게 된다.

이때, 상기 매크로 기지국(100)은 셀 망 내에서 자신과 가장 가까운 거리에 존재하는 펨토셀 기지국(300) 순서로 그 셀 정보를 메시지에 포함시켜 전송하게 된다.

따라서 도 7에서와 같이 매크로 기지국(100)과 가장 가까이 위치하는 펨토셀 기지국(300)의 FBC(3,2,1)가 우선적으로 MBS와 함께 무선단말기(200)에 전달되어진다.

또한 상기 매크로 기지국(100)은 상기 무선단말기(200)로부터 MOB_SCN-REQ (Mobile Scanning Request) 메시지를 전달받아 이웃 기지국에 대한 스캐닝을 하게 되고, MOB_SCN-RSP (Mobile Scanning Response) 메시지로 단말의 스캐닝 요청에 응답한다.

이때 상기 매크로 기지국(100)은 상기 펨토셀 기지국(300)으로부터 전달받은 무선단말기(200)의 식별자 정보를 통해, 해당 펨토셀 기지국(300)의 셀 범위 내에서 중첩되는 셀이 감지되더라도 무선단말기(200)가 기지국을 변경하지 못하도록 하는 핸드오버 금지 명령정보를 생성하여 이를 상기 MOB_SCN-RSP (Mobile Scanning Response) 메시지에 포함시키게 된다.

따라서 도 6에서 보는 바와 같이 무선단말기(200)가 중첩되는 셀 존에 위치하게 되더라도 우선순위를 가지는 셀 범위를 벗어나지 않는 이상 핸드오버가 발생하지 않게 된다.

뿐만 아니라 상기 매크로 기지국(100)은 상기 무선단말기(200)가 셀 범위를 벗어나더라도 설정된 시간 안에 다시 해당 셀 범위로 들어오게 되면 핸드오버가 발생되지 못하도록 하는 타임 아웃 설정정보도 함께 포함시켜 보내게 된다.

상기 타임 아웃 설정정보에 따라, 5~10초 사이에 무선단말기(200)가 셀 범위를 이탈하였다가 다시 진입하게 되면 해당 셀이 우선순위를 가지게 되어, 핸드오버가 발생되지 않게 된다.

도 8은 본 발명의 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법의 순서도를 도시하고 있다.

도면에서 보는 바와 같이, 우선 무선단말기(200)가 해당 펨토셀 기지국(300)의 셀 존에 진입하게 됨에 따라 무선단말기(200)가 식별자 정보에 있는 단말기 식별정보(MAC_Adrees 등)를 펨토셀 기지국(300)에 전달하게 되는 USIM 정보 전달단계(S10)를 수행하게 된다.

이에 따라 무선단말기(200)를 셀 망 내에 포함하고 있는 매크로 기지국(100)이 이웃 매크로 기지국(101)과 셀 망 내의 펨토셀 기지국(300)으로부터 셀정보를 수집하게 되는 셀 정보 수집단계(S20)를 수행하게 된다.

상기 단계에서 상기 펨토셀 기지국(300)은 무선단말기(200)로부터 전달받은 식별자 정보를 셀정보에 포함시켜 매크로 기지국(100)에 전달하게 된다.

즉, 매크로 기지국(100)의 셀 영역에 존재하는 상기 펨토셀 기지국(300)들은 자신의 위치 및 사용 주파수, BSID, 프리앰블 등과 같은 자신의 셀 접속 정보를 전달하게 되는데, 무선단말기(200)가 자신의 셀 영역 안에 존재하는 펨토셀 기지국(300)은 이를 감지한 후 상기 무선단말기(200)의 식별자 정보도 함께 매크로 기지국(100)에 전달하게 되는 것이다.

상기의 단계를 수행한 후, 상기 매크로 기지국(100)은 이웃 매크로 기지국(101)과 펨토셀 기지국(300)에 상기 전달받은 셀 정보를 포함하는 MOB_NBR-ADV 메시지를 셀 내에 존재하는 무선단말기(200)에 방송하게 되는 MOB_NBR-ADV 메시지 전송단계(S30)를 수행하게 된다.

상기의 단계에서 MOB_NBR-ADV 메시지는 이웃 기지국의 채널정보 및 셀접속정보를 포함하게 된다.

상기 셀 접속정보는 사용주파수, BSID(Base Station Identifier), 프리앰블 인덱스, DCD(Downlink Channel Descriptor) 정보가 담겨 있다.

이때 상기 매크로 기지국(100)은 MOB_NBR-ADV 메시지에 대해, 최대 메시지 전송량에 대한 범위를 설정한 후 이에 따라 이웃 매크로 기지국(101)의 셀정보와 펨토셀 기지국(300)의 셀정보들을 분할 혹은 혼합하여 여러 번에 걸쳐서 전송하게 된다.

또한 상기 매크로 기지국(100)은 셀 망 내에서 자신과 가장 가까운 거리에 존재하는 펨토셀 기지국(300) 순서로 그 셀 정보를 메시지에 포함시켜 전송하게 된다.

상기의 MOB_NBR-ADV 메시지를 전달받은 무선단말기(200)는 매크로 기지국(100)에 스캐닝 할 이웃 기지국의 BSID(혹은 인덱스), 스캐닝 유형, 스캐닝 시간 및 스캐닝 반복 횟수에 대한 정보를 요청하도록 스캐닝정보 요청단계(S40)를 수행하게 된다.

상기 단계를 통해 상기 매크로 기지국(100)은 상기 무선단말기(200)로부터 MOB_SCN-REQ (Mobile Scanning Request) 메시지를 전달받아 이웃 기지국에 대한 스캐닝을 하게 되고, MOB_SCN-RSP (Mobile Scanning Response) 메시지로 단말의 스캐닝 요청에 응답하는 스캐닝정보 응답단계(S50)를 수행하게 된다.

이때 상기 매크로 기지국(100)은 상기 펨토셀 기지국(300)으로부터 전달받은 무선단말기(200)의 식별자 정보를 통해, 해당 펨토셀 기지국(300)의 셀 범위 내에서 중첩되는 셀이 감지되더라도 무선단말기(200)가 기지국을 변경하지 못하도록 하는 핸드오버 금지 명령정보를 생성하여 이를 상기 MOB_SCN-RSP (Mobile Scanning Response) 메시지에 포함시키게 된다.

뿐만 아니라 상기 매크로 기지국(100)은 상기 무선단말기(200)가 셀 범위를 벗어나더라도 설정된 시간 안에 다시 해당 셀 범위로 들어오게 되면 핸드오버가 발생되지 못하도록 하는 타임 아웃 설정정보도 함께 포함시켜 보냄으로써 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법의 전 과정을 마치게 된다.

도 1은 기존의 기지국 간의 경계에서 핸드오버가 효율적으로 수행되지 않아 통화단절이 되는 상태를 나타내는 상태도,

도 2는 일반적인 펨토셀 시스템 구성도,

도 3은 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서 매크로 기지국의 MOB_NBR-ADV 메시지에 전달에 대한 비효율적인 데이터양에 의한 부하 상태를 도시한 그래프,

도 4는 본 발명의 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템 및 방법의 기지국과 무선단말기의 배치도,

도 5는 본 발명의 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화를 위한 데이터 흐름도,

도 6은 무선단말기가 우선순위를 갖는 셀에 의해 핸드오버 되지 않은 상태를 나타내는 상태도,

도 7은 매크로 기지국의 MOB_NBR-ADV 메시지 전송 방식에 대한 데이터양을 도시한 그래프,

도 8은 본 발명의 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법의 순서도.

*도면부호에 대한 설명*

100 : 매크로 기지국 200 : 무선단말기

300 : 펨토셀 기지국

Claims (8)

1. IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템에 있어서,

   식별자 정보를 저장하고 있는 무선단말기(200)와;

   셀 영역 내에 상기무선단말기(200)가 진입하여 핸드오버가 되면, 상기 무선단말기(200)의 식별자 정보를 전달받아 이를 셀정보에 포함시키는 펨토셀 기지국(300)과;

   셀 영역에 존재하는 이웃 매크로 기지국(101)과 상기 펨토셀 기지국(300)으로부터 셀 정보 혹은 식별자 정보를 포함하는 셀 정보를 전달받아, 상기 셀정보들을 포함하는 MOB_NBR-ADV 메시지를 셀 영역에 존재하는 상기 무선단말기(200)들에 일괄적으로 방송하며, 상기 MOB_NBR-ADV 메시지에 대한 무선단말기(200)의 MOB_SCN-REQ 메시지를 수신 받아 이에 대한 따라 MOB_SCN-RSP 메시지를 무선단말기(200)에 전달하는 매크로 기지국(100)으로 구성되되,

   상기 매크로 기지국(100)은 상기 펨토셀 기지국(300)으로부터 전달받은 무선단말기(200)의 식별자 정보를 통해, 해당 무선단말기(200)가 해당 펨토셀 기지국(300)의 셀 영역 내에 존재하는 한 중첩되는 셀 영역에 대한 우선순위를 가지도록 하는 핸드오버 금지 명령 정보를 상기 MOB_SCN-RSP 메시지에 포함하여 전달하는 것을 특징으로 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 매크로 기지국(100)은 상기 무선단말기(200)가 해당 펨토셀 기지국(300)의 셀 범위를 벗어나더라도 설정된 시간 안에 다시 해당 셀 범위로 들어오게 되면 핸드오버가 발생되지 못하도록 하는 타임 아웃 설정정보도 함께 상기 MOB_SCN-RSP 메시지에 포함하여 전달하는 것을 특징으로 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 매크로 기지국(100)은 MOB_NBR-ADV 메시지에 대해, 최대 메시지 전송량에 대한 범위를 설정한 후 상기 최대 메시지 전송량에 따라 이웃 매크로 기지국(101)의 셀정보와 펨토셀 기지국(300)의 셀정보들을 분할 혹은 혼합하여 여러 번에 걸쳐서 전송하는 것을 특징으로 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 매크로 기지국(100)은 셀 망 내에서 자신과 가장 가까운 거리에 존재하는 펨토셀 기지국(300)의 순서로 그 셀 정보를 상기 MOB_NBR-ADV 메시지에 포함시 켜 전송하는 것을 특징으로 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 시스템.
5. IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법에 있어서,

   무선단말기(200)가 해당 펨토셀 기지국(300)의 셀 존에 진입하게 됨에 따라 무선단말기(200)가 식별자 정보에 있는 단말기 식별정보(MAC_Adrees 등)를 펨토셀 기지국(300)에 전달하게 되는 USIM 정보 전달단계(S10)와;

   상기 무선단말기(200)를 셀 망 내에 포함하고 있는 매크로 기지국(100)이 이웃 매크로 기지국(101)과 셀 망 내의 펨토셀 기지국(300)으로부터 셀 정보 혹은 식별자 정보를 포함하는 셀정보를 수집하게 되는 셀 정보 수집단계(S20)와;

   상기 매크로 기지국(100)이 상기 수집한 셀 정보를 포함하는 MOB_NBR-ADV 메시지를 셀 내에 존재하는 무선단말기(200)들에 방송하는 MOB_NBR-ADV 메시지 전송단계(S30)와;

   상기 MOB_NBR-ADV 메시지를 전달받은 무선단말기(200)가 스캐닝 할 이웃 기지국의 스캐닝 정보를 요청하도록, MOB_SCN-REQ 메시지를 매크로 기지국(100)에 전송하는 스캐닝정보 요청단계(S40)와;

   상기 매크로 기지국(100)이 상기 무선단말기(200)로부터 전달받은 MOB_SCN-REQ 메시지에 따라 이웃 기지국에 대한 스캐닝을 하여 MOB_SCN-RSP (Mobile Scanning Response) 메시지로 단말의 스캐닝 요청에 응답하되, 상기 매크로 기지국(100)은 상기 펨토셀 기지국(300)으로부터 전달받은 무선단말기(200)의 식별자 정보를 통해, 해당 펨토셀 기지국(300)의 셀 범위 내에서 중첩되는 셀이 감지되더라도 무선단말기(200)가 기지국을 변경하지 못하도록 하는 핸드오버 금지 명령정보를 생성하여 이를 상기 MOB_SCN-RSP (Mobile Scanning Response) 메시지에 포함시켜 전송하는 스캐닝정보 응답단계(S50)로 구성되는 것을 특징으로 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 매크로 기지국(100)은 상기 스캐닝정보 응답단계(S50)에서 상기 무선단말기(200)가 셀 범위를 벗어나더라도 설정된 시간 안에 다시 해당 셀 범위로 들어오게 되면 핸드오버가 발생되지 못하도록 하는 타임 아웃 설정정보를 MOB_SCN-RSP 메시지에 포함시켜 전송하는 것을 특징으로 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 MOB_NBR-ADV 메시지 전송단계(S30)에서 상기 매크로 기지국(100)은 MOB_NBR-ADV 메시지에 대해, 최대 메시지 전송량에 대한 범위를 설정한 후 이에 따라 이웃 매크로 기지국(101)의 셀정보와 펨토셀 기지국(300)의 셀정보들을 분할 혹 은 혼합하여 여러 번에 걸쳐서 전송하는 것을 특징으로 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 매크로 기지국(100)은 셀 망 내에서 자신과 가장 가까운 거리에 존재하는 펨토셀 기지국(300) 순서로 그 셀 정보를 MOB_NBR-ADV 메시지에 포함시켜 전송하는 것을 특징으로 하는 IEEE802.16e 하의 펨토셀 시스템에서의 핸드오버 초기화 방법.

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