KR101164807B1 - １차 및 ２차 에이전트들로서 동작가능한 기지국들로부터형성된 네트워크 활성 세트를 사용하는 무선 통신 시스템 - Google Patents

１차 및 ２차 에이전트들로서 동작가능한 기지국들로부터형성된 네트워크 활성 세트를 사용하는 무선 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템을 제어하는 방법이 제공된다. 각각이 1차 에이전트 및 2차 에이전트 모두로 동작될 수 있는, 복수의 실질적으로 동일한 기지국들이 배치된다. 2차 에이전트는 모바일 디바이스와 통신할 수 있으며 1차 에이전트는 네트워크와 통신할 수 있다. 모바일 디바이스와 연관된 네트워크 활성 세트는 복수의 기지국들로부터 형성된다. 네트워크 활성 세트의 기지국들 중 하나는 1차 에이전트로 동작하도록 선택되며, 이는 선택된 기지국이 1차 에이전트로서 동작하는 다른 기지국들과 통신한다. 따라서, 네트워크와 모바일 디바이스 사이의 통신이 1차 에이전트 및 선택된 2차 에이전트를 통해 라우트된다.
Figure R1020077008421
무선 통신 시스템, 에이전트, 모바일 디바이스, 네트워크, 기지국

Description

１차 및 ２차 에이전트들로서 동작가능한 기지국들로부터 형성된 네트워크 활성 세트를 사용하는 무선 통신 시스템{A wireless communications system employing a network active set formed from base stations operable as primary and secondary agents}
본 발명은 일반적으로 정보 통신에 관한 것이며, 특히 무선 통신에 관한 것이다.
무선 산업과 인터넷이 통합(converging)하고 있다. 무선 셀룰러 기술에서, 이러한 통합은 특히 ETSI(European Telecommunications Standards Institute) GPRS(General Packet Radio Service)와 같은 2세대 시스템들에서 시작하는 TDMA(Time Division Multiple Access) 기반 기술에서 사용된다. 대안적으로, CDMA(Code Division Multiple Access) 기반 시스템들에서, 이러한 통합은 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 표준과 같은 새로운 표준들 또는 CDMA 2000 형태의 IS95와 같은 현존하는 2G(Second Generation) CDMA 표준들의 발달을 통하여 이루어진다. 이러한 시스템들은 레가시 음성 트래픽(legacy voice traffic) 뿐만 아니라 데이터를 운반하기 위한 것으로 의도된다. 미래를 보면, 새로운 통신 시스템들이 정의되는 과정에 있으 며, 현재 4세대 시스템들(4G)로 지칭된다. 이러한 4G 시스템들은 전형적으로 높은 대역폭들과 작은 셀 크기에 의해 특징된다. 이러한 4G 시스템들의 목적은 인터넷으로의 투명한(transparent) 액세스를 포함하는 인터넷 연결성(connectivity)을 제공할 수 있도록 하는 동시에, 또한 사용자가 다양한 셀룰러 시스템들 근처를 돌아다니는 동안 다양한 무선 인터페이스들을 통해 무결절성으로(seamlessly) 사용자들로 다량의 서비스들 및 애플리케이션들을 제공하는 것이다. 이러한 타입의 미래 시나리오는 특성에서 매우 이질적이며 ITU-R(International Telecommunication Union Radiocommunication sector)에 의해 포착된다.
이러한 제안된 4G 시스템들은 현재의 셀룰러 아키텍처들이 원하는 상호연결성 및 서비스들을 제공하기 위하여 많이 변경되도록 요구될 것이라는 사실을 포함하는 다양한 결점들을 갖는다. 이러한 변경들은 셀룰러 아키텍처가 매우 복잡한 셀룰러 아키텍처를 야기하고, 따라서 구성과 유지에 비용이 들 것이다.
셀룰러 액세스를 제공하는 표준 접근법은 PSTN들(Public Switched Telephone Networks) 또는 인터넷으로의 액세스를 얻기 위해 계층적 아키텍처 접근법을 채택하는 것을 포함한다. 이러한 타입의 해법은 시스템의 복잡성에 부가하는 다양한 인터페이스들의 제공 및 관리를 통해 전형화된다. 이러한 아키텍처들에서, 시스템으로의 엔트리 포인트는 무선 인터페이스의 출구 포인트로부터 물리적으로 떨어져 있다. 또한, 전형적으로, 셀룰러 시스템의 타입을 특징짓는 RLP(Radio Link Protocols)는 두 개 또는 그 이상의 네트워크 요소들을 통해 스플리트된다. 예를 들어, RLP는 기지국(BTS 또는 노드B)과 무선 시스템/네트워크 제어기(Radio System/Network Controller;RSC/RNC) 사이에서 스플리트된다. 부가적으로, 이러한 네트워크들의 제어 요소들은 다수의 네트워크 요소들을 통해 다시 스플리트된다. 예를 들어, GSM(Global System for Mobile communications) 시스템에서 제어 요소들은 BSC들(Base Station Controllers) 및 MSC(Mobile-services Switching Center)를 통해 분배되며, 또는 GPRS의 경우에, 제어 요소들은 BSC 및 SGSN(Serving GPRS Support Node)을 통해 분배된다. UMTS에서, 유사한 스플리트가 음성 트래픽에 대해 RNC 및 MSC를 통해서 또는 패킷 데이터에 대해 RNC 및 SGSN을 통해서 일어날 것이다. 보여질 수 있는 바와 같이, 제어 및 사용자 평면들(planes) 모두에 스플리트들이 있다. 이러한 스플리트들은 근본적으로 네트워크 요소들 사이의 제한된 처리 파워와 전송 시스템들의 대역폭의 제한된 가용성으로부터 발생하는 기술적인 문제들을 해결하기 위해 이행되었다. 이러한 스플리트들은 많은 BTS들을 감독하는(oversee) RNC를 갖는 것이 바람직하다는 것을 의미한다. 유사하게, 다수의 RNC들이 MSC 또는 SGSN과 같은 중앙 데이터 분배기에 의해 제어된다. 요컨대, 예전의 처리 능력들은 실행가능하게 될 셀룰러 시스템에 대하여 충분히 고가였으며, 프로세싱은 다양한 네트워크 요소들을 통하여 스플리트되어야 했다.
무선 연결성에서 Hiperlan 및 802.11 기반 시스템들과 같은 광대역 무선 액세스를 위한 필요를 원리적으로 해결한 다른 접근법들이 있었다. 일부 이전의 시도들은 셀룰러 양상들에서 광대역 액세스의 일반적인 아이디어로 묶고자 시도하였으나, 그들은 무선 인터페이스들의 백워드 호환성(backword compatibility)을 해결하지 않았으며, 주로 MAC(Media Access Control) 계층 및 물리적인 계층에 대한 것인 다른 시도들은 제어된 셀룰러 네트워크의 전역에 걸친 무선 리소스 관리 또는 이동성과 관련된 셀룰러 시스템들의 일반적인 양상들을 해결하지 않는다. 두 시스템들 모두 셀룰러 네트워크를 완성하기 위해 제공되는 직교 시스템들로 고려될 수 있으며, 따라서 셀룰러 시스템으로의 간이화로 고려될 수 없다.
일반적으로, 위에서 기술된 해결책들과 연관된 적어도 세 가지의 중요한 결점들이 있다. 첫째로는, 시스템의 확장성(scalability)이 상당히 제한된다. 종래의 셀룰러 네트워크에서, 시스템의 증가된 용량은 BTS들을 부가함으로써 얻어질 수 있다. 그러나 BTS들은 결과적으로 시스템의 부가적인 요소들에 대한 필요를 생성하지 않고 시스템으로 간단히 부가될 수 없다. 예를 들면, RNC들의 용량이 포화되면, 다른 BTS의 부가는 다른 RNC들을 필요로 할 것이다. 이러한 논의는 또한 MSC들, SGSN들 등에게까지도 또한 제기된다. 따라서, 이러한 접근법은 용량 제한들이 도달됨에 따라 해결책을 세우는데 필요한 장비의 양에 대하여 너무 높은 비용을 갖는다. 또한, 이러한 문제는 또한 이전 시스템들에 의해 지지된 것과 같은 작은 셀들을 향한 경향에 의해 악화될 될 것이다. 또한, 새로운 BTS는 존재하는 BTS들보다 가벼운 로드(load)를 지원하기 시작할 것이며, 따라서 무선 네트워크에서 리소스들의 비효율적인 사용을 조장할 것이다.
둘째, 시스템의 유연성이 상당히 제한된다. 종래의 셀룰러 네트워크들이 갖는 두번째 문제는 존재하는 해결책들이 상이한 무선 인터페이스들을 사용하는 장치의 사용을 허용하도록 설계되지 않는다는 것이다. 즉, 준비(provision)가 다른 무선 인터페이스들로부터의 핸드오버(hand-over)로 만들어짐에도 불구하고, 인터페이 스들의 미래 타입들로의 직접 액세스가 제공되지 않는다.
세번째로, 시스템이 과도하게 복잡해진다. 위의 두 문제 영역들은 네트워크의 미래 발전의 견지에서 본 해결책들이 복잡하게 되거나 또는 적어도 너무 뒤얽히게 하였다. 즉, 각 새로운 세대는 UMTS의 경우에서와 같이, 전형적으로 새로운 인프라구조가 개발되는 것을 필요로 한다. 이러한 복잡성은 이후 새로운 인프라구조를 생성하는데 높은 자본적 지출들을 필요로 한다. 복잡성의 두번째 형태는 이러한 시스템들이 제공하는 다양한 인터페이스들의 관리를 생성한다. 이러한 타입의 복잡성은 보다 높은 동작적 지출들에 반영된다.
무선 통신 시스템들은 점점 현대 통신의 통합적 양상으로 변화한다. QoS(Quality of Service)와 최종 사용자 만족을 확실히 하기 위하여, 효율적인 리소스 할당과 관리 방법들이 필요하다. 종래의 무선 네트워크들은 음성 트래픽을 먼저 운반하였으나, 현재 및 다음 세대 무선 네트워크들은 TCP(Transmission Control Protocol)와 같은 프로토콜들을 사용하는 데이터 애플리케이션들의 증가된 대중성으로 인하여 점점 데이터 중심적이 되고 있다. 이와 같이, 미래의 무선 네트워크들은 점점 음성과 데이터 트래픽 모두 사이에서 효율적으로 리소스들을 할당할 수 있게 되어야 한다. 그러나, 이러한 효율은 데이터 애플리케이션들이 종래의 음성 애플리케이션들과 트래픽 특성들 및 QoS 요청사항들 모두의 관점에서 본질적으로 상이하므로 이루기 어려울 수 있다. 이러한 차이점들은 일반적으로 음성 애플리케이션들이 전형적으로 네트워크 로딩 및 무선 채널 품질과는 독립적인, 일정한 전송 레이트를 필요로 한다는 사실로부터 기인한다. 이러한 음성 애플리케이션들에서의 신뢰할만한 통신은 일반적으로 반대의(adverse) 채널 조건들을 완화하기 위한 파워 제어를 통해 이루어진다. 한편, 데이터 애플리케이션들에서, 최종 사용자에 의해 인식된 성능은 네트워크 계층 처리율(throughput), 연결을 개시하기 위한 처리 시간 및 데이터를 전송하기 위한 처리 시간과 밀접히 관련된다. 처리율 및 데이터 전송들을 위한 처리 시간은 채널 품질, 네트워크 로드 및 리소스 할당(스케쥴링) 방법에 의존한다.
데이터 애플리케이션들은 개선된 장기(long-term) 처리율 및 보다 큰 에너지 효율을 이루기 위하여 전형적으로 음성 애플리케이션들보다 많이 지연이 허용되고 지연에서 한계 증가를 수용할 수 있다. 예를 들면 이메일 통신들은 음성 통신들에서보다 통신의 지연들 및 방해들에 덜 민감하다. 이와 유사하게 인터넷 액세스 및 파일 전송들은 버스티(bursty) 통신 채널을 견딜 수 있으며, 합당한 응답 시간들 및 합당한 평균 처리율들이 유지된다. 또한, 음성 디바이스들과 비교하여 데이터 디바이스들 상에서 전형적으로 사용가능한 증가된 버퍼링으로 인하여, 및 통신의 실질적으로 직접적이지 않은 특성으로 인하여, 스트리밍(streaming) 데이터 애플리케이션들이라도 데이터 방해들에 대해 음성 통신들을 수행하는 것보다 큰 견고성(robustness)을 나타낸다. 이는 데이터 트래픽의 버스티 특성에 부가하여(즉, 전송 중의 데이터 패킷들은 폭발적으로 전송되는 경향이 있다) 데이터 트래픽의 상대적으로 높은 지연 내성이 유연한 전송 스케쥴링 방법들에 대하여 제한된 네트워크 리소스들의 보다 큰 효율성을 이루도록 한다.
본 발명은 앞서 기술된 문제들의 하나 또는 그 이상의 효과들을 극복하고, 또는 적어도 감소시키는 것에 대한 것이다.
본 발명의 한 양상에서, 무선 통신 시스템을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 1차 에이전트(primary agent)로 동작하기 위한 제 1 기지국을 선택하는 것을 포함하며, 1차 에이전트는 네트워크 및 적어도 하나의 2차 에이전트와 통신할 수 있다. 제 2 및 제 3 기지국이 또한 선택되며, 제 2 및 제 3 기지국들은 각각 2차 에이전트로서 동작하도록 구성되며, 2차 에이전트는 모바일 디바이스 및 1차 에이전트와 통신할 수 있다. 제 2 및 제 3 기지국들 중 적어도 하나는 모바일 디바이스와 통신하기 위한 서빙 2차 에이전트(serving secondary agent)로 동작하도록 선택된다.
본 발명은 동일 참조 숫자들이 동일 요소들을 나타내는 첨부 도면들과 함께 다음의 상세한 설명을 참조하여 이해될 것이다.
도 1은 BSR들(Base Station Routers)을 이용하여 전 IP(all-IP) 네트워크 아키텍처를 이행하는 전형적인 정보통신 시스템을 문체적으로 묘사하는 도면.
도 2는 도 1의 정보통신 시스템에서 사용될 수 있는 전형적인 이동성 관리 구조를 문체적으로 묘사하는 도면.
도 3은 도 1의 정보통신 시스템 내의 PFA(Primary Foreign Agent)의 재할당과 연관된 신호 흐름을 문체적으로 묘사하는 도면.
도 4는 FCSS(Fast Cell-Site Selection)의 시간라인 표현을 문체적으로 묘사 하는 도면.
도 5는 PFA(Primary Foreign Agent), SFA들(Secondary Foreign Agents) 및 모바일 사이의 관계를 문체적으로 묘사하는 도면.
도 6은 백홀(backhaul) 네트워크 내의 제어 및 시그널링 메세지들의 운반을 위한 MPLS 접근법이 도시되는 본 발명의 대안의 실시예를 문체적으로 묘사하는 도면.
도 7은 계층적 아키텍처를 통하여 상이한 BSR들이 라우터에 연결되고 최종적으로는 GFA로 연결되는 예증적인 네트워크 구성을 문체적으로 묘사하는 도면.
도 8은 서스펜션 시간(Suspension Time)의 상이한 값들에 대한 VoIP 패킷 지연 예산들의 함수로서 지원된 VoIP 사용자들의 평균수의 그래프를 문체적으로 묘사하는 도면.
도 9는 달성된 처리량 vs. 다양한 전송 방법들의 CDF의 그래프를 문체적으로 묘사하는 도면.
도 10은 서스펜션 시간의 함수로서 평균 내부 도달 시간의 그래프를 문체적으로 묘사하는 도면.
도 11은 내부 도달 시간들에 대한 변수의 계수를 문체적으로 묘사하는 도면.
도 12는 링크가 10의 사용 효율을 가질 때 메세지 대기 시간에 대한 상보적인 누적 함수를 문체적으로 묘사하는 도면.
본 발명은 다양한 변경들 및 대안의 형태들을 허용하지만, 그의 특정 실시예 들이 도면들에 예로써 도시되었으며, 본 명세서의 상세한 설명에서 기술되고 있다. 그러나, 본 명세서의 특정 실시예들의 기술은 본 발명을 기술된 특정 형태들로 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 그 반대로, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 정신과 범주 내에 속하는 모든 변경들, 동등물들 및 대안들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 예증적인 실시예들이 이하로 기술된다. 명확성을 위하여, 실질적인 이행의 모든 특성들이 본 명세서에 기술되지는 않는다. 물론 임의의 이러한 실질적인 실시예의 연구에서, 다양한 이행-특정 결정들이 하나의 이행으로부터 다른 이행으로 변화할 수 있는 시스템 관련 및 사업 관련 제약들을 갖는 것과 같은 개발자들의 특정한 목적들을 이루기 위해 생성될 수 있다는 것이 인정될 것이다. 또한, 이러한 개발 효과는 복잡하고 시간 소비적인 것이지만, 그럼에도 불구하고 이러한 명세의 이득을 갖는 당업자를 위한 일상적인 업무가 될 것임이 인정될 것이다.
본 발명의 몇몇 양상들이 있으며, 각각은 BSR(Base Station Router)의 관념으로부터 생성되는 경향이 있다. BSR은 첨부한 도면들과 함께 이하에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 종래의 집중화되고 계층적인 셀룰러 아키텍처에서 이행가능한 분산된 셀룰러 아키텍처(migratable distributed cellular architechture)로 옮겨가고 있다.
이제 도면들로 돌아가서, 특히 도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따라 전형적인 전 IP(all-Internet Protocol) 네트워크 아키텍처를 사용하는 통신 시스템(100)이 문체적으로 도시되어 있다. 일반적으로, 시스템(100)은 복수의 BSR들(102)을 포함한다. BSR들(102)은 인트라넷(104)(백홀 네트워크로도 불림)과 연결된다. 게이트웨이들(106)은 인트라넷(104)을 인터넷(108)과 연결한다. 본 발명의 전형적인 실시예에서, IP(Internet Protocol)는 인트라넷(104) 내의 사용자와 제어 정보를 운반하는데 사용될 수 있는 네트워크 프로토콜이다. 제어 서버(110)는 호출 서비스 제어를 제공한다. 전형적인 통신 시스템(100)의 하나의 중요한 특성은 무선 네트워크 기능들의 상당한 부분이 기지국 기능들과 통합되며 따라서 네트워크 전역에 걸쳐 분배된다는 것이다.
제 3 세대 CDMA 셀룰러 네트워크들은 음성 및 데이터 서비스들 모두를 지원하도록 설계된다. 고속의 공유된 채널들(UMTS의 HSDPA, CDMA 2000의 EV-DV)을 통한 패킷 데이터 운반으로의 개선들이 현재 표준화되고 있다. 이러한 시스템들에서, 음성 트래픽은 종래의 회로-스위치된 모드에서 운반되고 데이터는 패킷 스위칭의 형태의 스케쥴된-모드(scheduled-mode) 공유된 채널들을 통해 운반된다. 그러나, 많은 멀티미디어 세션을 제공하기 위하여, 모든 서비스들에 대해 단일의 운반 모드를 갖는 것이 이득이다. 이는 호출 제어를 간단하게 하고 멀티미디어 사용자 경험을 지원하는 장치 비용을 감소시킨다. 이러한 통합은 음성 통신이 VoIP(voice-over-IP) 포맷으로 점점 이동하는 유선 네트워크들에서 또한 나타난다. 따라서, 예증의 목적들을 위하여 본 발명은 무선 인터페이스와 같이, CDMA 2000 1x EV-DO 시스템에서와 같은 공유된 운반 채널만을 지원하는 CDMA 시스템의 문맥에서 기술된다. 당업자는 본 발명의 양상들이 본 발명의 정신과 범주로부터 벗어남이 없는 다른 타입들의 통신 시스템들에서 이행될 수 있다는 것을 인정할 것이다. 당업자는 어떠한 시스템이든지 본 발명의 양상들을 이행하도록 선택되면, 이러한 시스템에 대하여 VoIP 트래픽과 같은 실시간 트래픽을 운반하기 위해 요구된 서비스 품질(QoS)을 전달할 수 있도록 하는 것이 유익할 것임을 또한 인정할 것이다.
본 발명의 전형적인 실시예에서, 특히 셀들의 에지들 근처에 있어 CDMA 시스템의 공유된 채널들 상에서 소프트 핸드오프(soft handoff)가 없을 때 VoIP 용량을 강화하는 사용자들을 위한 지연 제약들을 달성하도록 FCSS(Fast Cell-Site Selection)이 사용된다. FCSS는 약한 무선 링크를 갖는 하나의 기지국으로부터 보다 나은 링크를 갖는 다른 기지국으로의 호출을 위한 전송의 빠른 스위칭을 허용하는 절차이며, 따라서 무선 링크의 시간에 따라 변화하는 채널 품질의 이점을 사용한다. 따라서, FCSS는 또한 여기서 간단하게 셀 스위칭으로 불린다. 일부 애플리케이션들에서, 용량의 상당한 손실없이 소프트 핸드오프들을 회피하는 것이 가능할 수 있으며, 제공된 그 FCSS가 사용된다. 본 발명은 소프트 핸드오프보다는 셀들 사이의 빠른 스위칭을 허용하는 아키텍처의 사용에서 이러한 사실을 이용한다. 이는, 다른 경우에는 소프트 핸드오프들을 위하여 요청될, (애플리케이션이 이를 필요로 하지 않는 때라도) 정밀한 대기 시간(latency) 요청들을 보장하기 위해 기지국들 사이의 조밀한 동기화와 노드들 사이의 프레이밍(framing) 프로토콜들에 대한 필요를 제거한다. 소프트 핸드오프들이 현재의 CDMA 시스템들의 리버스 링크(reverse link) 상의 데이터 채널에 대하여 제안되었으나, 본 발명의 양상들은 아키텍처를 단순화하기 위해 프레임 선택 또는 소프트 핸드오프 대신 리버스 링크 상에서 사용될 수 있다. 리버스 링크 상의 채널 인식 스케쥴링으로, 소프트 핸드오프를 이행하지 않는 것으로부터의 다이버시티(diversity)의 손실이 사용자의 채널이 상대적으 로 양호할 때 전송에 의해서만 이루어지는 다중 사용자 다이버시티에 의해 어느 정도 보상된다.
HMIP(Hierarchical Mobile IP), HAWAII, 셀룰러 IP, 및 BCMP(Brain Candidate Mobility Protocol)를 포함하는, IP RAN에 대한 및 마이크로-이동성(micro-mobility) 관리에 대한 몇몇 제안들이 서적으로 출판되었다. 그러나, 이러한 제안들은 특히 CDMA 시스템에서 일어나는 문제들을 해결하지 않으며 CDMA 네트워크로 테일러드(tailored)되지 않는다. 특히, 이들은 상이한 기지국들로부터의 빠른 신호 변동들(fluctuations)의 경우에 기지국들 사이의 모바일의 핑퐁(ping-pong)의 문제를 해결하지 않는다. 무선 링크 프로토콜 정보의 무결절성(seamless) 전송이 또한 고려되지 않았다. CDMA 시스템에서, 용량을 최대화하기 위하여 범용 주파수 재이용이 사용되고, 따라서 기지국의 바로 이웃에서 간섭이 생길 수 있다. 또한, 이웃의 기지국들 중에서 그의 최적의 SINR(signal-to-interference-plus-noise ratio)에 의해 반영되는 것과 같은 주어진 모바일을 가장 잘 서브할 수 있는 기지국으로부터의 무선 링크가, 시간에 따라 변화하는 채널 페이딩(fading) 때문에 모바일이 정지한 상태에서도 빠르게 변화할 수 있다. 따라서, 핸드오프들이 사용자 이동성에 의해서만 구동되는 것은 아니며 신호 전파 특성들에 의해서도 또한 구동된다. 기지국들의 작은 세트 사이의 상당수의 핸드오프들을 위하여 임의의 이동성 관리 아키텍처가 설계되어야 한다. 주파수 핸드오프들의 시나리오에서, 이는 핸드오프 프로세스가 빠르고, 손실이 없으며 유효하다는 것을 확실히 하는데 유용하게 될 것이다.
셀룰러 네트워크들의 현재 세대는 집중화된 아키텍처를 통하여 낮은 패킷 손실과 낮은 핸드오프 지연의 요청들과 연관된 이동성 관리를 지원한다. 집중화된 아키텍처 내에서 IP 운반을 고려하는 것이 가능하지만, 비집중화된 제어를 갖는 분배된 아키텍처가 확장성과 견고성(robustness)의 시각으로부터 바람직하다. CDMA 시스템들에 대한 집중화된 아키텍처에서, (전형적으로 다수의 기지국들을 서브하는) 무선 네트워크 제어기는 개별적인 셀들의 로드 및 정체(congestion) 제어, 단방향 및 소프트 핸드오프 모드들의 승인 제어, 개별적인 셀들에 대한 CDMA 코드 트리(code tree) 관리, 개별적인 셀들의 관리 및 구성, 적절한 물리적 채널들로의 트래픽 매핑, 소프트 핸드오프에 대한 매크로-다이버시티(macro-diversity) 조합 및 분배, 리버스 링크 상의 소프트 핸드오프에 대한 외부 루프 파워 제어(outer loop power control), 페이징 조정(paging coordination) 및 이동도 관리와 같은 기능들을 수행한다. 이러한 상이한 기능들 중, 코드 할당 관리, 정체 제어 및 단방향 모드에서의 승인 제어와 같은 개별적인 셀들로 특정된 기능들은 이러한 기능들이 기지국들 사이의 상호작용들을 필요로 하지 않음에 따라 기지국들로 바로 분배될 수 있다. 그러나, 소프트 핸드오프, 페이징 및 이동성 관리와 관련된 기능들은 분배될 때 기지국들 사이의 시그널링(signaling)을 필요로 하며, 따라서 이러한 기능들을 용이하게 하는 아키텍처의 신중한 설계가 유용하다. 분배되는 것과 함께, 제안된 아키텍처는 IP 기반 프로토콜들이 무선 액세스 네트워크 내의 데이터 및 시그널링의 운반을 위해 사용된다는 점에서는 전 IP이다.
IP 네트워크들의 매크로-이동성 관리를 위해 모바일 IP가 표준화되었다. 모바일 IP로의 몇몇 확장들은 무선 네트워크들에서 마이크로-이동성 및 낮은-대기 시간, 낮은 손실의 핸드오프들을 지원하는데 사용될 수 있다. 예들은 상술된 HAWAII, 셀룰러 IP, 및 HMIP(Hierarchical Mobile)를 포함한다. 본 발명의 예시된 전형적인 실시예에서, 라우트 최적화를 갖는 HMIP의 프레임워크가 이동성 관리를 이행하기 위하여 사용된다. 전형적인 실시예는 프레임워크로 HMIP를 사용하지만, CDMA 무선 인터페이스에 의해 구동되는 이동성 관리로의 강화들이 또한 다른 마이크로-이동성 관리 프로토콜들로 적용될 수 있다. 설명된 실시예에서, HMIP는 CDMA 시스템으로 특정되는 무결절성 RLC 전송들과 헤더 압축을 갖는 FCSS를 지원하도록 강화된다.
제안된 전형적인 아키텍처가 도 2에 도시된다. 게이트웨이 외부 에이전트(gateway foreign agent;GFA)(200)는 무선 액세스 네트워크와 인터넷의 경계에 위치된다. 패킷들은 대응 호스트(correspondent host;CH)(202)로부터 BSR들(102)로 GFA(200)를 통하여 계층적으로 터널링된다. 네트워크 활성 세트(network active set;NAS)는 그 사이에서 모바일(204)이 빠른 시간 스케일로 스위치할 수 있는 BSR들(102)의 세트로 구성되는 것으로 정의된다. BSR들(102)은 모바일(204)과 부가되거나 삭제된 BSR(102) 사이의 링크 품질을 위한 어떠한 기준에 기초하여, 느린 시간 스케일로 NAS로부터 부가되거나 삭제된다. NAS 내에서, BSR들(102) 중 하나가 1차 외부 에이전트(primary foreign agent;PFA)로 호출되고 다른 BSR들(102)이 2차 외부 에이전트들(secondary foreign agents;SFA)로 호출된다. PFA는 이동성과 무선 리소스 관리를 위한 앵커(anchor)로서 서브하며, 종래의 아키텍처에서 무선 네트워크 제어기(RNC)와 유사한 기능들을 수행한다. 모든 사용자 위치 정보를 수집하는 데이터베이스(208)는 GFA(200)에 연결된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 위치 데이터베이스(208)는 네트워크에 위치되고 GFA(200)에 연결된 개별적인 엔티티(entity)이다.
PFA 및 SFA들이 다양한 네트워크 제어 기능들을 수행하기 위한 논리적 엔티티들이며, 그들 모두는 물리적으로 BSR들(102)이라는 것은 가치있는 언급이다. 제안된 아키텍처에서, NAS의 하나 및 단지 하나의 BSR(102)이 각 모바일(204)을 동시에 서브하며, 이는 서빙(serving) BSR(102)로 불린다. 결과적으로, PFA, SFA들 및 서빙 BSR(102)은 주어진 모바일(204)에 대하여 동일한 BSR(102)에 대응하는 것이 가능하다. 또한, 단일 RNC가 모든 모바일들(204)에 대한 리소스 관리를 수행하는 종래의 아키텍처에서와 달리, 상이한 BSR들(102)은 상이한 모바일들(204)을 위한 PFA로서 서브한다. 부가적으로, 사용자 이동성으로 인하여, 상이한 BSR들(102)이 연결 동안 상이한 시간들에서 그러한 특별한 사용자를 위한 PFA로서 서브할 수 있다. 네트워크로의 모바일의 연결 동안 하나의 BSR에서 다른 것으로의 PFA 기능들의 재배치(relocation)가 이하의 보다 상세한 설명에서 논의된다. 따라서, 리소스 관리 기능이 네트워크 전역에 걸쳐 분배된다. NAS는 소프트 핸드오프에 대해 정의된 CDMA 시스템에서의 활성 세트와 유사하다. 그러나, FCSS에서, 몇몇 기지국들이 동일한 사용자로 동시에 전송하고 그로부터 동시에 수신하는 소프트 핸드오프에서와 달리, 임의의 주어진 시간에서 NAS내의 단지 하나의 BSR(102)이 전송한다. 그럼에도 불구하고, NAS의 모든 BSR들(102)이 무선 인터페이스 리소스들로 할당되고 모바일(204)에 대한 일부 RLC 상태 정보를 유지하며 따라서 그들은 그들이 서빙 BSR(102)이 되면 즉시 전송할 수 있다.
제안된 아키텍처의 중요한 특성들 중 적어도 일부는 다음을 포함한다:
1)호출 승인 제어, CDMA 코드 트리 관리, 및 페이징 제어와 같은 무선 네트워크 제어 기능들이 네트워크의 상이한 기지국 라우터들(BSR들)(102)로 분배된다.
2)IP는 상이한 노드들 사이의 모든 데이터와 시그널링 트래픽을 운반하기 위한 운반 프로토콜로 사용된다.
3)하나 또는 그 이상의 위치 또는 페이징 영역을 서브하는 도메인의 루트에서의 HMIP에서와 같은 게이트웨이 외부 에이전트(FGA)를 유지.
4)각 모바일에 대하여 빠른 셀 사이트 선택(FCSS)을 가능하게 하기 위해 기지국들의 네트워크 활성 세트(NAS)를 유지.
5)1차 외부 에이전트(PFA)는 이동성 앵커 및 PPP/PDCR 개시/종료 포인트로서 서브한다. 가능하다면, 헤더 압축이 PFA에서 이행된다.
6)이하의 보다 상세한 설명에서 설명되는 바와 같이, RLC 기능이 PFA와 SFA 사이에서 스플리트되는 스플리트 RLC 이행.
7)PFA는 포워드-링크(forward-link) 사용자 데이터를 NAS의 모든 SFA들 또는 선택적으로 SFA들의 서브세트를 멀티캐스트(multicasts)한다. 서브세트는 시스템 로딩, 채널 특성들 및 모바일 이동성 패턴에 기초하여 PFA에 의해 동적으로 및 지능적으로 선택될 수 있다.
8)개별적인 전송 및 수신 BSR들은 임의의 주어진 모바일과 연관될 수 있다. 일반적으로, 모바일이 포워드 및 리버스 링크들 상에서 최적의 채널 품질을 갖도록 BSR이 양 링크들 상에서 동일할 필요가 없기 때문에, 셀 스위칭은 포워드 및 리버스 링크들 상에서 독립적일 수 있다. 다른 실시예에서, 동일한 BSR이 포워드 및 리버스 링크들 모두를 위한 서빙 BSR로서 사용될 수 있다.
9)모바일이 네트워크를 따라 이동함에 따라 PFA의 부드러운(smooth) 재배치를 확실히 하기 위한 MIP 라우트 최적화에서와 같은 패킷 포워딩 매카니즘. 부가적으로, 한 실시예에서, 가능할 때마다, 모바일이 휴지 상태에 있고 따라서 패킷들이 네트워크에 버퍼링되지 않았을 때 기회주의적인(opportunistic) 방법으로 PFA 재배치가 이행된다. PFA 재배치는 라우팅 효율과 너무 많은 PFA 재배치들과 연관된 오버헤드 사이의 교환조건(tradeoff)을 지배하는 상이한 매카니즘들과 상이한 목적물들에 따라 최적화된다.
10)임의의 계층 3(Layer 3) 메세지들이 없이 이동성 관리가 가능하도록 모바일과 네트워크 사이의 RRC(Radio Resource Control) 및 호출-프로세싱 시그널링 유지. 이는 MIP로의 프록시 레지스트레이션(proxy registration) 메세지들의 도입을 필요로 하며, 따라서 BSR은 모바일 노드를 대신하여 홈 에이전트로 등록할 수 있다.
11)본 발명의 일 실시예에서, FCSS를 가능하게 하기 위한 백홀 네트워크 상의 제어 신호들 및 관련 데이터 전송들을 위한 QoS는 기지국들 간에서 의사-정적(quasi-static) 다중-프로토콜 라벨 스위칭(MPLS) 경로들을 이용하여 확실하게 된다. 다른 실시예들에서, IntServ 및 DiffServ와 같은, 백홀 네트워크에서 QoS를 확실히 하기 위한 상이한 매카니즘들이 본 출원에서 계획된다.
12)제안된 분배된 네트워크 아키텍처에 의해, 분배된 레지스트레이션 및 페이징이 지원되고 사용가능하며 용이하다.
호출을 개시하는데 포함된 단계들 및 제안된 아키텍처에서 이것이 어떻게 진행되는가를 고려하는 것이 유익할 것이다. BSR들(102)의 세트의 근처에서 파워가 상승하는 모바일(204)을 고려한다. 표준 CDMA 시스템에서와 같이, 모바일(204)은 BSR들(102)로부터의 파일럿 신호들을 얻으며, 세션을 개시하기 위한 가장 강력한 신호가 수신되는 BSR(102)과 통신하기 위하여 액세스 채널을 사용한다. 모바일의 신호를 수신하고 이어 승인 제어를 수행하는 BSR(102)은 만일 그가 사용자를 승인하면 모바일(204)에 대한 리소스들을 확립한다. 모바일의 신호를 수신하는 BSR(102)은 이러한 모바일(204)에 대하여 PFA가 되도록 선정된다. 예증의 목적을 위하여 모바일(204)은 그가 파워 업되는 현재의 네트워크에서 위상적으로(topologically) 유효한, 이미 그에 할당된 IP 어드레스를 갖는 것으로 가정한다. (그렇지 않다면, 모바일(204)은 이후 위상적으로 유효한 IP 어드레스를 로컬 DHCP(도시되지 않음)를 통해 얻을 수 있으며 이러한 MIP 시그널링은 요청되지 않을 것이다.) 모바일(204)은 이후 이러한 IP 어드레스로 BSR(102)로 등록하고, 차례로 계층적 MIP 프록시 레지스트레이션 메세지들을 GFA로, 모바일(204)의 홈 에이전트(HA)(206)로 보낸다. 모바일(204)이 어떠한 임계치보다 높은 신호 강도를 갖는 이웃의 BSR 파일럿을 수신할 때, 소프트 핸드오프에 대한 종래의 CDMA 시스템에서와 같은 방법으로, 이러한 BSR(102)의 부가를 요청하기 위한 RRC 신호를 NAS로 보낸다. 이러한 RRC 신호는 PFA에 의해 처리되고, PFA는 이후 표시된 BSR(102)을 NAS 로 보내며, (소스로서 모바일(204)을 갖고 다음 레벨 외부 에이전트로서 PFA를 갖는) HMIP 프록시 레지스트레이션 및 응답 메세지들에 의한 SFA와 같이 이를 구성한다. 모바일(204)로 어드레스된 패킷을 전송하는 대응 호스트(CH)(200)가 먼저 홈 네트워크로 라우트되고 HA(206)에 의해 인터셉트된다. HA(206)는 이후 패킷을 GFA(200)로 터널링하고, 차례로 패킷을 PFA로 터널링한다. PFA는 헤드 압축(가능하다면)을 수행하고 무선 전송을 위하여 패킷을 서빙 BSR(102)로 포워드한다. 모바일(204)이 이동함에 따라 또는 신호 강도가 변화함에 따라, 서빙 BSR(102)은 이하에서 기술된 FCSS 프로토콜에 따라 빠르게 변화할 수 있다. 주기적으로, 모바일(204)이 보다 큰 거리를 통해 움직임에 따라, 바로 밑에서 기술되는 바와 같이, PFA는 컨텍스트(context) 전송 프로토콜들을 사용하여 재배치된다.
이동성 관리의 중요한 양상은 모바일(204)이 네트워크를 통해 움직임에 따른 PFA 기능의 재배치이다. PFA 재배치의 목적은 NAS의 현재의 PFA로부터 SFA로의 모바일(204)에 대한 "앵커(anchor)"로서 PFA 기능들 및 응답가능성들을 전송하기 위한 것이다. PFA 재배치들의 부재시, 패킷들은 모바일(204)이 이동함에 따라 PFA로부터 위상적으로 떨어지게 될 수 있는 NAS의 PFA로부터 서빙 BSR(102)로 포워드되어야 할 것이다. 한편, 빈번한 PFA 재배치들은 백홀 네트워크 상에 상당한 양의 시그널링 트래픽 및 부가적인 지연을 생성할 것이다. 따라서, 얼마나 자주 PFA 재배치들이 수행되어야 하는지를 결정하는데 포함된 교환조건이 있으며, 이는 네트워크에서의 연결성 정도, 백홀 네트워크에서 사용가능한 대역폭 및 고려되는 QoS 요청들과 같은, 특정 네트워크의 임의의 다양한 팩터들과 시스템 파라미터들의 값들에 의존할 수 있다. 네트워크가 맞물려 높게 연결되어 임의의 BSR(102)이 작은 수의 홉(hop)들을 갖는 다른 BSR(102)에 도달할 수 있게 되면, PFA로부터의 포워딩 데이터로부터 초래된 지연은 주파수 재배치들을 갖지 않더라도 크지 않다. 충분한 대역폭이 사용가능하고 전송 지연이 관계되지 않으면, 빈번한 재배치들은 다시 필요하지 않다. 재배치 시간에서 잠재적으로 활성적으로 전송 또는 수신될 수 있는 PFA(소위 O-PFA)를 NAS 내의 SFA(이후 N-PFA로 불림)로 재배치시키기 위한 시그널링 프로토콜이 본 명세서에서 설명된다. 새로운 PFA가 되어야 하는 노드는 임의의 주어진 네트워크 아키텍처에 대하여 최적화될 수 있다.
PFA 재배치를 위한 시그널링 흐름이 도 3에 도시된다.
1)PFA 재배치를 수행하기 위한 결정시, O-PFA는 프록시 바인딩 업데이트 요청 메세지(proxy binding update request message)를 모바일(204)과 GFA 어드레스의 CoA(care-of-address;보조 주소)를 나타내는 N-PFA로 보낸다. 모든 관련 상태 정보가 또한 이러한 메세지의 일부로서 운반된다.
2)N-PFA는 PFA의 역할을 수락하기 위하여 리소스들의 가용성을 나타내는 긍정 응답(Acknowledgment;Ack)으로 응답하고 상태 정보를 저장하기 위해 필요한 구조들을 생성한다. N-PFA는 O-PFA로의 리버스 링크 패킷들의 포워딩을 정지한다.
3)Ack의 수신 상의 O-PFA는 포워드 및 리버스 링크 패킷들을 N-PFA로 포워딩하기 시작하고 또한 그들을 버퍼에 일시적으로 보유한다. O-PFA는 그들이 N-PFA로 다시 등록되어야 한다는 것을 나타내는 프록시 메세지들을 다른 SFA(들)로 보낸다.
4)SFA(들)은 바인딩을 생성하기 위하여 레지스트레이션 요청 메세지를 N-PFA 로 보낸다.
5)N-PFA는 GFA(200)의 바인딩 업데이트를 결과적으로 얻게하는 GFA(200)으로 등록(지역적 레지스트레이션)한다.
6)GFA(200)로부터 레지스트레이션 응답.
7)N-PFA로부터 SFA(들)로의 레지스트레이션 응답.
8)바인딩 업데이트를 나타내는 SFA(들)로부터 O-PFA로의 응답.
9)다양한 노드들에서의 바인딩 업데이트들의 성공 또는 실패를 나타내는 N-PFA로부터 O-PFA로의 응답.
10)모든 포워드 및 리버스 링크 패킷들의 포워딩의 완료를 나타내는 O-PFA로부터 N-PFA로의 전송 메세지의 완료. O-PFA는 모든 버퍼들을 비우고 상태 정보를 삭제한다.
FCSS의 주 목적은 다중 셀 사이트들의 채널 페이딩을 추적하고 모바일(204)을 서브하기 위한 최적의 채널 품질로 셀을 선택하며, 따라서 셀 사이트 다이버시티와 보다 높은 링크 처리율을 이루는 것이다. 따라서 FCSS는 임의의 주어진 시간에서 주어진 모바일을 지원하는 정확히 하나의 서빙 기지국이 있는 기지국들 사이의 하드(hard) 핸드오프와 유사하다. 그러나, FCSS와 하드 핸드오프 사이의 이론적인 차이점은 우리가 FCSS 스킴의 각 모바일에 대하여, 최적의 파일럿 SINR(모바일에서 수신된 것과 같은)을 갖는 BSR(102) 및 최적의 SINR을 갖는 BSR(102)에 대하여 그의 일부 임계치 내의 모바일에 링크 손실을 갖는 모든 다른 BSR들(102)을 포함하는 BSR들(102)의 활성 세트를 유지하도록 제안한다는 것이다. 하드 핸드오프를 위한 활성 세트가 없기 때문에, 하나의 기지국에서 다른 기지국으로 스위치하는데 보다 오래 걸린다. 포워드 링크에 대하여, FCSS는 이론적으로 종래의 하드 핸드오프와 비교하여 용량에서 상당한 개선을 가져올 수 있다.
예시된 실시예에서, 각 모바일(204)은 포워드 및 리버스 링크 모두에 대한 셀 스위칭을 개시하도록 응답할 수 있다. 특히, 각 모바일(204)은 활성 세트의 BSR들(102)로부터의 모든 링크들에 대한 채널 품질을 모니터링하고, 미리 정해진 기준에 따라 최적의 하나를 선택하며 리버스 링크 시그널링을 통해 선택된 셀 아이덴티티를 브로드캐스트(broadcast)한다. 필요하지 않은 셀 스위칭(즉, 핑퐁 효과들)을 감소시키기 위해, 최적의 BSR(102)을 선택하기 위하여 시간 평균화된 채널 품질의 형태를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 접근법은 그의 결점을 가진다는 것; 즉, 모바일(204)에 의한 스위칭 결정이 트래픽 로딩 및 리소스 소비와 같은 임의의 다른 팩터들을 고려하지 않고 채널 품질에 기초한다는 것에 주의한다. 결정 생성을 위한 중앙 제어기(예를 들면, PFA)를 사용하는 것은 동적 로드 발란싱 및 셀 조정을 허용한다. 그러나, 이는 과도한 시그널링으로 인하여 셀 사이트들 사이의 스위칭에 높은 지연을 가져온다. 따라서, 모바일(204)에 의하여 셀 스위칭을 개시하는 것에 부가하여, 예를 들면 모바일(204)에 의해 선택된 새로운 셀 사이트에서의 트래픽 오버로드의 경우에, 시그널링 메세지와 같은 수신 상의 PFA가 선택된 셀 스위치를 취소하도록 모바일(204)에 시그널링할 수 있다는 것이 또한 제안된다. 본 발명의 한 실시예에서, 초기의 셀 선택이 거부되면, 모바일(204)은 특정 기준에 따른 다음의 최적 셀 사이트를 선택 하고 그의 선택을 PFA에 알려준다는 것이 계획된다. 대안적으로, 셀 사이트의 선택을 위한 이러한 반복적인 절차를 통하여 잠재적으로 가는 것보다, 모바일(204)은 PFA로 셀 사이트들의 순서 리스트를 제공할 수 있고, 이는 PFA가 트래픽 로딩과 같은 네트워크-와이드(network-wide) 기준에 기초한 선택을 형성하게 한다.
일반적으로, 두개의 상이한 BSR들(102)이 주어진 모바일(204)에 대하여 포워드 및 리버스 링크들에 대한 서빙 BSR들(102)로서 선택될 수 있다. 포워드 및 리버스 링크들의 채널 품질들은 전형적으로 때맞추어 서로에 대해 독립적으로 변동하며, 이러한 선택은 FCSS 이득이 그의 최고 범위를 달성하도록 허용한다. 그럼에도 불구하고 동작 단순성을 위하여 포워드 및 리버스 링크들 모두에 대해 단일 활성 세트가 유지될 수 있다. 모바일(204)이 BSR들(102)로부터 그의 포워드 링크들의 모두에 대한 채널 품질을 모니터링할 수 있기 때문에, 모바일(204)에 대하여 그의 포워드 링크에 대한 최적의 서빙 BSR(102)을 결정하는 것이 당연하다. 이후 선택은 결정을 완성하기 위하여 PFA로 포워드된다. 모바일(204)로부터의 리버스 링크들에 대해서와 같이, 포함된 BSR들(102)은 채널 품질을 평가하고 모바일(204)에 대하여 리버스 링크를 서브하는 최적의 셀 상의 그들 중에서 (예를 들면 PFA와 같은 중앙 결정 형성 엔티티를 통해) 결정한다.
한편, 설계를 단순화하고 연관된 시그널링 오버헤드를 감소시키기 위하여 네트워크 설계자는 모바일(204)에 대하여 양 링크들을 서브하기 위한 동일한 기지국을 사용하는 것을 선호할 수 있다. 이러한 경우에, 각 모바일(204)은 그의 포워드 및 리버스 링크들 모두를 서브하기 위한 BSR들(102)의 하나의 단일 활성 세트를 가진다. 본 발명의 한 실시예에서, 포워드 및 리버스 링크들 모두에 대하여 최적의 조합된 채널 품질은 주어진 모바일(204)에 대해 서빙 BSR(102)을 결정하는데 기준으로서 사용된다. 이러한 조합된 품질의 예들은: 1)포워드 및 리버스 링크들에 대하여 시간 평균된 파일럿 SINR의 가중된 합; 및 2)활성 세트에서 모바일(204)과 BSR(102) 사이의 포워드 및 리버스 링크들에 대한 최소 시간 평균된 파일럿 SINR을 포함한다. 모바일(204)이 다양한 BSR들(102)로부터 그의 포워드 링크들의 전부의 품질을 BSR들(102)로부터 수신된 리버스 링크 품질에 대한 정보로 미리 평가할 수 있음에 따라, 모바일(204)은 이후 특정 기준에 기초한 그의 최적의 셀을 선택할 수 있다. 포워드 및 리버스 링크들에 대하여 개별적인 BSR들(102)의 경우와 유사하게, PFA는 트래픽 로딩과 같은 팩터들로 인하여 모바일(204)에 의한 최적의 셀 사이트 선택을 겹쳐쓰기할 수 있다.
셀들을 스위치하기 위한 FCSS 요청은 몇몇 방법들로 트리거(trigger)될 수 있다. 다음 논의에서, 시간 평균된 파일럿 SINR들의 가중된 합 또는 최소(포워드 및 리버스 링크들 사이의) 중 하나에 기초한 포워드 및 리버스 링크들 모두에 대한 단일의 서빙 BSR이 논의된다. 별개의 서빙 BSR들(102)이 포워드 및 리버스 방향들에 대하여 선택되면, 이후 두개의 BSR들(102)이 독립적으로 선택되며, 동일한 논의가 각 방향으로 적용된다.
주기적으로, 고정된 간격들에서, 모바일은 활성 세트의 모든 BSR들(102)로부터 시간 평균된 파일럿 SINR들의 가중된 합 또는 최소를 비교하며, 새로운 서빙 BSR(102)로서 가장 큰 가중된 합 또는 가장 큰 최소(포워드 및 리버스 링크들 사이 의) 파일럿 SINR을 갖는 BSR(102)을 선택한다. 이러한 시간 기반 접근법은 이하에서 논의된 시간 이력(time-hysteresis) 및/또는 레벨 이력(level-hysteresis) 기술들로 조합될 수 있다.
시간 이력은 일반적으로 변환(transition)이 생성되도록 허용되기 전에 시간의 미리 선택된 주기에 대해 조건이 존재할 것을 요청한다. 예를 들어, 모바일을 (서빙 BSR과 다른) BSR(102)에 연결시키는 포워드 및 리버스 링크들 상의 시간 평균된 파일럿 SINR들의 가중된 합 또는 최소가 어떠한 시간 임계치를 넘는 주기에 대하여 서빙 BSR(102)의 그것 이상으로 남아있으면, 현재의 서빙 BSR(102)로부터 그 특정 BSR(102)로의 연결을 스위치하도록 요청이 생성된다.
레벨 이력은 일반적으로 변환이 생성되도록 허용되기 전에 미리 선택된 크기에 의해 조건이 설정값을 넘도록 요청한다. 예를 들어, FCSS 요청은 활성 세트의 일부 BSR(102)에 대한 시간 평균된 파일럿 SINR들의 가중된 합 또는 최소가 미리 선택된 마진(margin)에 의해 현재의 서빙 BSR(102)에 대하여 초과할 때 개시된다.
시간 이력 및 레벨 이력의 조합이 서빙 BSR들(102) 사이의 변환을 제어하는데 사용될 수 있다. 여기서, 활성 세트의 일부 BSR(102)에 대한 시간 평균된 파일럿 SINR들의 가중된 합 또는 최소가 미리 선택된 시간 주기보다 긴 간격에 대한 미리 선택된 임계치에 의한 현재의 서빙 BSR(203)에 대해 초과하면, FCSS 요청이 개시된다.
트리거 매카니즘으로서 상기 방법들 중 하나의 선택은 많은 기준들에 의존한다. 타이머 기반 알고리즘들은 정기적인 동기성 트리거들(synchronous)에 기초하고 따라서 이행하기가 쉽다. 타이머 주기가 너무 작으면, 큰 타이머 값이 성능 열화들을 리드할 수 있는데 반하여, 시스템 오버헤드가 지배될 수 있다. 시간 및 레벨 이력 트리거들은 비동기성 트리거들이다. 시간 이력 기반 알고리즘들이 중요한 성능 이득을 갖지 않는 너무 많은 FCSS 스위칭 이벤트들을 리드할 수 있는데 반하여 레벨 이력 알고리즘들의 성능은 임계치의 선택에 의존할 수 있다. 제어 알고리즘의 복잡성이 상당한 오버헤드를 부가하지 않으면, 시간 및 레벨 이력의 조합은 일부 애플리케이션들에 최적의 성능을 줄 수 있다.
다음은 FCSS 절차에 대한 동작적인 시간라인의 한 실시예를 설명한다.
각 모바일(204)은 두개의 동작 상태들:활성(Active) 및 서스팬딩(Suspending) 상태 사이를 교대한다. 모바일(204)이 활성 상태에 있을 때, 신호 강도와 같은 미리 규정된 기준에 따라 그로부터 데이터를 수신하기 위한 최적의 셀 사이트(즉, BSR)(각각 그로 데이터를 전송하기 위한 최적의 셀 사이트)를 결정할 수 있다. 최적의 셀 사이트가 현재의 서빙 셀과 상이하면, 모바일(204)은 활성 상태를 떠나 서스팬딩 상태로 들어간다. 서스팬딩 상태 동안, 모바일(204)은 네트워크 활성 세트의 각 BSR(102)로 채널 품질을 지속적으로 모니터링하고 채널 통계를 수집한다. 서스펜션 시간(Suspension Time)으로 불리는 이러한 상태의 지속시간은 조율가능한 파라미터이지만 지나친 부정확한 셀 스위칭을 피하기 위해 채널 품질의 충분한 평균화를 제공하기에 충분히 길어야 한다. 방법에서, 조율가능한 지속시간은 FCSS 절차의 속도 및 공격성(aggressiveness)을 제어한다. 즉, 긴 서스펜션 시간은 평균화된 채널 품질의 안정적인 평가를 제공하지만 빠른 채널 변환의 추적이 나 셀 사이트 다이버시티의 사용을 덜 가능하게 한다. 반대로, 짧은 서스펜션 시간은 가짜의(spurious) 셀 스위치들을 리드할 수 있다.
적절한 서스펜션 시간의 선택은 하드웨어 이행들, 모바일 속도, 채널 평가의 품질뿐만 아니라 백홀 네트워크의 지연 특성들에 의존한다. 낮은 이동성 및 순간적인 채널 평가 및 예언에 대하여, 채널 변화들을 추적하고 모바일 하드웨어를 과로시키지 않는 용량 이득을 위하여 셀들 사이에서 스위치하는 것이 가능하다. 모바일의 속도가 증가함에 따라, FCSS가 더이상 다이버시티 이득을 위해 빠른 채널 변환들을 추적할 수 없으므로 FCSS의 이득은 작아진다.
도 4는 모바일(204)이 활성 상태에 있고 새로운 셀로 스위치하기 위한 결정을 형성하는 프로세스(FCSS 결정으로 불림)에 있는 동안 각 흰 사각형이 시간 지속기간을 표현하는 FCSS 동작 시간라인을 도시한다. 각 FCSS 결정은 모바일(204)이 활성 상태를 떠나 서스팬딩 상태로 들어가도록 트리거하며, 이는 도 4의 회색 사각형에 의해 표현된다. 하나의 셀 사이트로부터 다른 셀 사이트로의 모바일(204)의 스위칭 동작은 FCSS 행동으로 불린다. 이상적인 상황에서, 각 FCSS 결정은 다음 FCSS 행동에 바로 뒤따른다. 그러나, 이러한 실행은 무시할 수 없는 시그널링 지연들과 하드웨어 제한들로 인하여 실제 시스템들에서 제한된다. FCSS 결정과 그의 연관된 FCSS 행동 사이의 시간 갭은 행동 지연(Action Delay)으로 불린다. 짧은 행동 지연은 FCSS 행동의 시간에서 FCSS의 이득을 구현하고 FCSS 행동의 시간에서 FCSS 결정의 정밀성을 지키는데 이득이다.
FCSS 결정 후에, 현재의 서빙 BSR(102) 및 다음 서빙 BSR(102)이 FCSS 활동 에 대하여 준비되어야 한다. 전송을 위해 준비되는 것 외에, 하나의 중요한 팩터는 필요없는 패킷 손실들 또는 중복된 패킷 전송들을 회피하기 위해 두개의 BSR들 사이의 MAC 레벨에서의 데이터와 상태 동기화이다. 이러한 동기화를 이루기 위한 하나의 접근법은, 행동 지연이 서스펜션 시간과 비교하여 상대적으로 작다는 것을 가정하고, 각 FCSS 결정의 바로 후에 MAC 및 RLC 계층들 모두에서의 데이터 전송을 서스펜드하고 FCSS 행동의 시간에서 데이터 전송을 재개하는 것이다. 이러한 서스펜션으로 인한 부정적 효과들은 BSR들(102)이 다른 사용자들을 서브하기 위하여 이러한 시간 주기를 사용할 수 있으므로 많은 사용자들을 서브하는 셀들에 대하여 상대적으로 작아야 한다. 이것은 채널 인식 스케쥴링 알고리즘들을 사용하는 시스템들에 대하여 특히 진실이다. 또한, FCSS로 인한 전송 서스펜션의 시간 지속 기간이 활동 지연보다 상당히 길지 않도록 시스템이 설계되어야 하며, 이는 FCSS 동작들을 완성하기 위한 시간의 최소량이다. 이는 특히 동일한 BSR(102)이 주어진 모바일(204)에 대한 포워드 및 리버스 링크들 모두를 서브하는 시나리오들을 위한 것이다. 단일의 BSR(102)의 경우에, 양 링크들 상의 양 전송들이 서스펜션에 의해 휴지된다.
FCSS 행동의 일부로서, 서빙 BSR(102)과 모바일(204) 모두에의 MAC 프로토콜들이 리셋되고 모바일(204)과 연관된 각 RLC 엔티티에 대한 상태 보고가 생성되며 FCSS 행동을 준비하기 위해 다음 서빙 BSR(102)로 포워드된다. 새로운 서빙 BSR(102)이 현재의 서빙 BSR(102)에서의 MAC 프로토콜 상태에 관해 어떠한 정보도 갖고 있지 않음에 따라, MAC 프로토콜 상태를 리세팅하는 것이 현재의 서빙 BSR(102)로부터 새로운 서빙 BSR(102)로의 전체적인 MAC 프로토콜 정보를 전송하는데 시그널링 오버헤드를 회피할 수 있다. 그러나, 모바일 MAC 프로토콜의 리셋은 플러쉬(flush)되는 재주문(reordering) 버퍼들을 필요로 하지 않으며, 그보다는 재주문 버퍼들의 콘텐츠가 보다 높은 계층들로 전달된다.
종래의 집중화된 아키텍처에서, PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 및 RLC(Radio Link Control) 프로토콜들(또는 그들의 동등한 프로토콜들)이 RNC에서 종결하고, MAC(Medium Access Control) 프로토콜은 종래의 기지국들 또는 기지국 제어기들에서 실행한다. 집중화된 아키텍처에서 FCSS를 지원하기 위해, 본 발명의 한 실시예는 현재의 서빙 BSR(102)로부터 다음 서빙 BSR(102)로 MAC 프로토콜 상태를 전송한다. 그러나, 이러한 MAC 상태 전송은 두가지 이유들로 많은 오버헤드를 가질 것이다. 먼저, MAC 상태는 전형적으로 채널 품질의 변동들에 따라 변화한다. 채널 품질에서의 빠른 변화들로 인한 MAC 상태에서의 빠른 변화들은 포함된 BSR들(102) 중에서 MAC 레벨에서의 동기화를 성취하기 어렵게 한다. 두번째로, 모든 필요한 정보를 포착하기 위하여, MAC 프로토콜 상태는 일반적으로 RLC 레벨들이 포함하는 것보다 많은 데이터를 포함한다. 셀 스위치들이 상대적으로 빠르게 발생할 수 있으므로, BSR들(102) 사이의 MAC 프로토콜 상태의 잦은 전송은 상당한 양의 오버헤드를 생성할 수 있고 이는 백홀 네트워크에서 수용가능하지 않은 지연을 생성하며 따라서 FCSS의 효율성을 감소시킬 수 있다.
이러한 이유들에 대하여, PDCP, RLC 및 MAC 프로토콜들이 모두 BSR들 상에서 동작한다는 사실과 함께, 본 발명의 다른 실시예에서는 제안된 아키텍처가 FCSS 동 작의 일부로서 현재의 서빙 BSR(102)로부터 다음의 서빙 BSR(102)로 RLC 프로토콜 상태의 전송만을 포함한다. 이와 비교하여, MAC 상태 전송에 대한 오버헤드를 회피하기 위하여, 새로운 서빙 BSR(102)이 간단히 MAC 프로토콜 상태를 리셋한다. RLC와 MAC 프로토콜 레벨 사이의 흐름 제어 창이 일반적으로 작기 때문에, 이러한 접근법은 백홀 네트워크에 상당한 오버헤드를 생성하지 않고 데이터 손실 및 중복 전송을 감소시킬 수 있다.
효율적인 FCSS 동작들을 가능하게 하기 위하여, PDCP 및 RLC 기능들이 주어진 호출과 연관된 제어 정보가 분배되고 네트워크 활성 세트에서 하나 이상의 BSR(102)에서 복제되는 분배된 방법으로 이행될 수 있다. 분배된 RLC 이행은 단지 제한된 양의 RLC 정보가 서빙 BSR(102)의 스위치에 포함되고 그에 의해 영향을 받는 활성 세트의 BSR들(102) 중에서 전송되는 빠르고 무결절성의 RLC (상태) 전송을 지원한다.
본 발명의 한 실시예에서, 분배된 PDCP/RLC는 PFA에 PDCP/PPP가 존재하도록 이행된다. 일반적으로, 표준 PDCP 또는 PPP 프로토콜들(또는 그들의 동등물)은 PFA에서만 이행된다. 이러한 방법에서, 각 모바일(204) 사이의 점대점 PDCP/PPP 연결들과 그의 선정된(designated) PFA가 모바일 이행들에 영향을 미치지 않으며 유지되고, FCSS로 인한 빈번한 PDCP/PPP 상태 전송이 회피되거나 또는 적어도 상당히 감소된다. 각 모바일(204)에 대하여, RLC 기능들이 PFA와 서빙 BSR 사이에서 스플리트된다. 도 5에 도시된 바와 같이, PFA에서의 RLC 단계는 1차 RLC(PRLC)(500)로 불리며 서빙 BSR(102)에서의 것은 가상 RLC(VRLC)(502)로 불린다.
PRLC(500)는 세그먼트화(segmentation) 및 재조합(reassembly), 접합(concatenation) 및 충전(padding), 상부 계층 패킷 데이터 유닛들(PDU들)의 차례적인 전달, 복제 검출, 흐름 제어, 프로토콜 에러 검출 및 회복, 암호(ciphering), 서비스 데이터 유닛(SDU) 폐기 등을 포함하는 3GPP와 3GPP2 표준들에 의해 정의되는 대부분의 RLC 기능들을 제공한다. 포워드 링크 전송들에 대하여, PFA는 백홀 네트워크를 통해 PFA에 의해 네트워크 활성 세트의 SFA들의 전체 또는 선택된 서브세트로 멀티캐스트하기 위하여 각 상부 계층 패킷을 다중 RLC-PDU들로 세그먼트하며 다중 RLC-PDU들을 IP 패킷으로 재조합한다. 서브세트는 시스템 로딩과 채널 특성들에 기초하여 PFA에 의해 동적으로 및 지능적으로 선택될 수 있다. 다중 RLC-PDU들을 IP 패킷으로 재조합하기 위한 목적은 백홀 네트워크의 프로토콜 오버헤드를 감소시키는 것이다.
서빙 BSR(102) 상에서, VRLC(502)는 RLC-PDU 전송, 에러 회복/재전송, 폴링(polling) 등을 조절한다. VRLC(502)는 또한 활성 세트의 BSR(102)의 전체 또는 서브세트중에서 PFA를 통해 또는 직접 주기적인 업데이트와 RLC 프로토콜 상태의 동기화를 위해 책임이 있다. 이러한 주기적인 업데이트의 목적은 효율적인 FCSS를 위해 BSR들(102)을 동기화하는 것이다. IP 패킷이 다중 RLC-PDU들로 세그먼트되기 때문에, RLC-PDU 레벨에서의 동기화는 필요없는 패킷 손실 및 복제 전송을 회피하거나 또는 적어도 상당히 감소시킨다. 셀 스위치가 시작함에 따라 오래된 서빙 BSR(102) 및 그의 연관된 VRLC(502)는 RLC 프로토콜 상태를 전송하기 시작하고, 가장 최근의 RLC STATUS 보고를 얻기 위하여 다른 RLC 전송을 서스펜드하며 모바일(204)을 폴링한다. 이러한 보고를 새로운 서빙 BSR(102)에 이미 존재하는 다른 RLC 상태 정보와 조합하여, 후자가 모바일(204)에 대한 전송 및 수신을 재개하기 위한 완전한 RLC 프로토콜 상태를 빠르게 얻을 수 있다.
부가적으로, 본 발명의 일부 실시예들에서, 활성화 세트에서 서빙 BSR(102)이 아닌 SFA들의 전부 또는 적어도 서브세트 상에 부분적인 RLC 상태 정보를 복제하는 것이 유용할 수 있다. 이러한 방법에서, 이들 BSR들(102) 중 하나가 연속적으로 서빙 BSR(102)이 되면, 이는 RLC 상태 정보의 적어도 일부를 이미 유지하여, 완전한 RLC 프로토콜 상태가 빠르게 확립될 수 있도록 할 것이다.
배경 RLC(BRLC)(504)의 예가 먼저 주어진 모바일(204)에 대하여 활성 세트를 결합할 때 BSR(102) 상에서 시작된다. 각 BRLC(504) 단계는 서빙 BSR(102) 또는 PFA로부터의 RLC 업데이트 및 동기화 메세지들 또는 PFA로부터 포워드 링크 RLC-PDU들을 수신하는 것에 기초하여 전송 버퍼 상태를 업데이트(즉, RLC-PDU들이 전송되었다는 것을 나타내는)하는데 책임이 있다. 이는 활성 세트의 BSR들(102) 중 빠른 동기화를 허용하고 서빙 BSR(102)의 스위치 동안 RLC 전송과 연관된 시그널링 오버헤드의 양을 감소시킨다. BRLC(504)는 연관된 BSR(102)이 모바일(204)에 대하여 서빙 BSR(102)이 될 때 VRLC로 변화된다.
FCSS에 대하여, 제한된 양의 RLC 정보가 서빙 BSR(102)의 스위치에 의해 영향받고 그에 포함된 활성 세트의 BSR들(102) 중에서 전송될 수 있다. 서빙 BSR(102)의 스위치가 초기화될 때, 오래된 서빙 BSR(102) 및 잔존하는 VRLC(502)은 부분적인 RLC 프로토콜 상태 정보를 전송하는 것에 의해 다음 서빙 BSR(102)로 동기화할 필요가 있다. 이러한 정보는 전송이 파워 제어된 모드를 사용할 때 파워 제어에 관련된 정보뿐만 아니라 상태 변수, 긍정 응답 상태 변수, 수신 상태 변수 등을 보내는 것을 포함한다. 새로운 서빙 BSR(102)이 (PFA로부터의 패킷 멀티캐스트로 인하여) 전송/재전송되도록 대기하는 모든 RLC-PDU들을 이미 포함하므로, 사용자 데이터의 전송이 필요하지 않게 되었으며, 따라서 빠른 셀 스위치가 가능하다. 또한, 활성 세트의 각 기지국에서 RLC 상태 정보의 일부가 사용가능하므로(복제되므로) 단지 최신 상태 정보의 제한된 양만이 포함된 기지국들 중의 FCSS를 위해 전송된다. 따라서, 연관된 시그널링 오버헤드가 전체 RLC 프로토콜 전송의 것에 비해 상당히 작아진다. 무결절성 RLC 전송이 빠르게 완성될 수 있으며, 따라서 임의의 모바일(204)에 대하여 전송 혼란을 최소화할 수 있다.
RLC 상태 전송은 RLC가 긍정 응답된 모드에 있을 때에만 필요하다는 것에 주의한다. RLC가 투명 또는 긍정 응답되지 않은 모드에서 동작할 때, 이는 임의의 재전송을 수행하지 않으며, 동기화가 다음에 전송될 RLC-PDU의 시퀀스 넘버를 제공하고 업데이트하는 것에 의해 간단히 이루어질 수 있다.
활성 세트의 BSR들(102) 중에서는 MAC 프로토콜 레벨의 동기화가 필요하지 않다. 제안된 아키텍처에서, 단지 서빙 BSR(102) 만이 MAC 프로토콜 상태의 트랙을 유지한다. 시그널링 오버헤드를 감소시키기 위하여, MAC 상태 정보는 주어진 모바일(204)에 대한 활성 세트의 다른 BSR들(102)에서 업데이트되지 않는다. FCSS에 대해, 하나의 접근법은 현재의 서빙 BSR(102)로부터 새로운 것으로 전체 MAC 프로토콜 상태를 전송하는 것이다. 그러나, 과도한 시그널링 오버헤드를 회피하고 빠른 셀 스위칭을 성취하기 위해서, MAC 프로토콜 상태는 3GPP/3GPP2 표준들에 따라 새로운 서빙 BSR(102) 및 모바일(204)에서 리셋된다.
포워드 및 리버스 링크들이 주어진 모바일(204)에 대하여 동일한 서빙 BSR(102)을 갖는 RLC 동작 절차들을 고려하는 것이 유용할 것이다. 포워드 링크 전송들에 대하여, PFA 상의 PRLC(500)는 상부 계층 데이터를 RRC(Radio Resource Control)에 의해 정의된 적절한 크기의 RLC-PDU들로 세그먼트하고, 다중 RLC-PDU들을 활성 세트의 모든 SFA들 또는 서브세트로 백홀 네트워크들을 통해 멀티캐스트될 IP 패킷으로 접합한다(concatenates). 서빙 BSR(102) 상의 VRLC(502)는 RLC-PDU들을 모바일(204)로 전송하고 각 수신된 RLC-STATUS-PDU 또는 리버스 링크 RLC-PDU들의 피기백된(piggybacked) 정보로부터 포워드 링크에 대한 RLC-STATUS를 추출한다. VRLC(502)는 이후 서빙 BSR(102) 상의 RLC 프로토콜 상태를 업데이트하고, 전송 버퍼로부터 적절히 긍정 응답된 포워드 링크 RLC-PDU들을 폐기하며 폐기되지 않고 부정적으로 응답된 RLC-PDU들에 대해 시간적으로 재전송들을 배열한다. VRLC(502)는 또한 주기적으로 그의 RLC 상태 정보를 적절한 동기화를 위한 활성 세트의 SFA들의 선택된 서브세트 상의 BRLC(504) 및 PFA 상의 PRLC(500)로 포워드한다. 따라서, RLC 프로토콜 레벨에서 동기화가 이루어진다. (하나의 BSR(102)로부터 다른 것으로 모바일(204)을 스위치하기 위한) FCSS 결정 직후에, RLC 및 MAC 전송들이 현재로부터 새로운 서빙 BSR(102) 및 새로운 서빙 BSR(102)의 MAC 상태 리셋으로 RLC 상태의 완성을 전송할 때까지 현재의 서빙 BSR(102)에서 서스펜드되어야 한다. 이러한 완성에서, 새로운 서빙 BSR(102)은 VRLC(502)로 동작하고, 이전 서빙 BSR(102)에서 의 VRLC(502) 단계는 BRLC(504)의 단계가 되도록 스위치한다.
리버스 링크 전송들에 대하여, 서빙 BSR(102) 상의 VRLC(502)는 모바일(204)로부터 RLC-PDU들을 수신하고 수신된 데이터의 적절한 긍정 응답을 위하여 RLC-STATUS-PDU를 구성한다. VRLC(502)는 또한 다중 수신된 RLC-PDU들을 IP 패킷들로 접합하고 이들을 백홀 네트워크를 통해 PFA 상의 PRLC(500)로 포워드한다. PRLC(500)는 이후 재구성된 데이터를 적절한 시퀀스에 상부 계층으로 전달한다. FCSS에 대하여, 현재의 서빙 BSR(102)은 VRLC(502) 상태 정보의 일부만을 새로운 서빙 BSR(102)로 전송하여 사용가능한 BRLC(504) 상태 정보에 기초하여, 후자가 모바일(204)에 대하여 데이터 전송의 빠른 재개를 위한 완전한, 업데이트된 RLC 상태를 재구성할 수 있다.
리버스 링크에서, 전송의 두가지 모드들이 허용된다: 현재 세대의 무선 시스템들과 유사한 모든 사용자들의 동시 전송의 파워 제어된 모드와, 포워드 링크의 고속 패킷 데이터 전송과 유사한 전송의 스케쥴된 모드가 그것이다. 단일의/적은 사용자들을 갖는 전송의 스케쥴된 모드는 셀 내부의 간섭 회피로 인하여 높은 데이터 레이트 전송들을 위하여 적절하며, 이러한 전송 방법은 휴지였던 사용자들에 대해서는 적절하지 않고 활성 상태로 되돌아갈 필요가 있으며 스케쥴링을 위하여 사용자들의 풀로 그들을 부가한다.
먼저 스케쥴된(레이트 제어된) 모드로 돌아가서, 모바일들(204)의 그룹에 대한 서빙 BSR(102)은 주어진 임의의 시간에서 그들 중 단지 하나가 실제적으로 전송하는 것과 같이 모바일들(204)의 전송들을 조정한다. 주어진 시간 슬롯에서 어떤 모바일(204)이 스케쥴될 것인가의 선택은 예를 들면 비례-공정(Proportional-Fair) 또는 채널 인식 스케쥴링 및 리소스 할당 알고리즘들의 사용에서 스케쥴링 방법에 따라 만들어진다. 스케쥴링 알고리즘의 목적은 전형적으로 각 모바일(204)에 대한 서비스 품질(QoS)(예를 들면 대기 시간 및 처리율) 및 공정한 기준을 확정하여 시스템 처리율을 극대화하는 것이다. 이는 일반적으로 시간 에포치들(epochs) 및 전송들의 지속 시간들을 결정하는데 뿐만 아니라 전송 레이트들을 결정하는데도 필수적이다.
파워 제어된 모드는 동일한 서빙 BSR(102)에 의해 지원된 하나 이상의 모바일들(204)이 임의의 주어진 시간에서 전송될 수 있는 잘 알려진 다중 액세스 시나리오에 대응한다. 현재의 2G 및 3G 시스템들에서와 같이, 파워 제어된 모드는 간섭과 근원 효과(near-far effect)를 완화시키는데 사용된다. 서빙 BSR(102)은 수신된 SINR이 타겟 SINR 이하(상대적으로 이상)일 때 그의 전송 파워를 증가시키기 위해서(상대적으로 감소시키기 위해서) 수신된 타겟 SINR 및 시그널링을 모바일(204)로 세팅하는 것에 의해 모바일(204)로부터 리버스 링크 전송들 상의 파워 제어를 수행한다. 타겟 SINR은 먼저 세션의 시작에서 설정되고, 이후 이루어진 FER(Frame Error Rate)를 서비스의 모바일의 클래스에 대해 QoS에 의해 규정된 타겟 FER과 비교하는 것에 의해 주기적으로 재계산된다. 이루어진 FER이 타겟 FER보다 낮을 때, 타겟 SINR은 감소되고, 반대로 수신된 FER이 타겟 FER보다 높으면, 이후 타겟 SINR이 증가된다. 서빙 BSR(102)에서의 타겟 SINR의 이러한 변화들은(외부 루프 파워 제어로 불림) 모바일 전송 파워를 조절하는 서빙 BSR(102)로부터의 파워 제어 명령 들(내부 루프 파워 제어로 불림)보다 매우 느리게 일어난다.
본 발명의 한 실시예는 포워드 링크와 유사하게 리버스 링크 상에서 빠른 셀 스위칭을 이행하지만, 네트워크 활성 세트의 개념들 및 PFA가 소프트 핸드오프를 이행하지 않은 것으로부터의 손실이 잠재적으로 상당할 수 있는 파워 제어된 모드에 대하여 PFA에서 프레임 선택을 이행하는 가능성을 가지고 있음이 주의되어야 한다. 이러한 경우에, 활성 세트의 많은 BSR들(102)은 프레임 선택에 대하여 IP에 캡슐화된 성공적으로 수신된 RLC 패킷들을 PFA로 포워드한다. 분포된 외부 루프 파워 제어는 네트워크 활성 세트의 BSR들(102) 사이의 시그널링을 감소시키도록 이행될 수 있다.
개별적인 레그들(legs)의 타겟 SINR 값들이 공통(앞선 선택에서 얻어진)인 경우, 또는 로컬 링크 품질 측정들에 기초하여 독립적으로 설정되는 것을 허용하는 경우에 대하여 프레임 선택이 리버스 링크 상에서 수행될 때 시뮬레이션들이 모바일 전송 파워들의 누적적 분포 함수들을 비교하기 위하여 사용되었다. 1%의 FER(Frame Error Rate) 레벨에서, 레그들 상에 독립적으로 동작하는 파워 제어 루프들을 갖는 프레임 선택을 통해 앞서 선택된 SINR 타겟 선택을 갖는 프레임 선택에 대해 0.57 dB의 장점이 관찰되었다. 이는 앞선 선택을 갖는 프레임 선택에 대해 약 14%의 증가된 시스템 용량으로 변형된다.
서빙 BSR(102)이 파워 제어된 전송 모드에서 스위치될 때, 타겟 FER(QoS에 의해 규정된 바와 같은) 및 타겟 SINR, 즉 각각 외부 및 내부 파워 제어 루프들에 대한 타겟들은 이전 서빙 BSR(102)에서 새로운 것으로 전송된다는 것에 주의한다. 유사하게, 스케쥴된 모드에서 셀 스위치동안, 타겟 FER 및 전송 레이트 정보가 이전 서빙 BSR(102)로부터 새로운 것의 스케쥴러로 전송된다. 예를 들어, 비례 공정 스케쥴러가 사용되면, 모바일(204)에 의해 수신된 평균 처리율이 선택된 시간 수평선(horizon)을 통해 계산된 바와 같이 이전 서빙 BSR(102)로부터 새로운 것으로 전송된다.
한편, 포워드 링크 전송들은 포워드 링크들에 대한 채널 품질들이 모바일(204)에 의해 서빙 BSR(102)로 지속적으로 피드백되는 스케쥴된 모드에 기초한다. 서빙 BSR(102)은 모바일(204)로의 전송들을 현재의 채널 조건들, 사용자 데이터 큐 사이즈, 지난 전송 히스토리 및 결정된 데이터 레이트에 기초하여 스케쥴한다.
도 2에서 제안된 아키텍처가 다양한 네트워크 요소들 중에서 통신을 제공하기 위해 IP 인트라넷(104) 또는 백홀 네트워크를 사용한다. 백홀 네트워크(104)는 사용자 트래픽 및 제어와 시그널링 메세지들을 네트워크 요소들 중에서 운반한다. 그러나, 다음 논의들은 백홀 네트워크의 사용자 트래픽의 운반의 간단한 논의가 또한 이하에서 이루어질 것임에도 불구하고, FCSS 동작들에 대하여 제어 메세지들의 운반에 우선적으로 포커싱된다.
IP 네트워크 장비의 풍부한 가용성에도 불구하고, 제안된 네트워크 아키텍처는 이하의 IP 네트워크에 대한 키 챌린지(key challenge)를 부과한다. 한편, 제안된 아키텍처는 존재하는 CDMA 시스템들의 소프트 핸드오프들에 대하여와 같이 BSR들(102)이 동기화될 것을 필요로 하지 않기 때문에, 백홀 네트워크(104)는 제안된 네트워크에서의 데이터 운반을 위해 완화된 서비스 품질(QoS) 요청들을 가질 수 있다. 그러나, 한편으로 개선된 네트워크 성능을 위해 FCSS를 지원하기 위하여, 연관된 시그널링 및 제어 메세지들은 패킷 지연, 처리율 및 패킷 손실 가능성에 대하여 매우 강한 요구들을 갖는다. 따라서, IP 백홀 네트워크(104)는 다양한 네트워크 요소들 사이의 이러한 제어 메세지 교환들을 지원하기 위하여 충분한 QoS를 제공하여야 한다. 이러한 문제들을 해결하기 위한 몇몇 대안의 접근법들이 여기서 논의된다. 또한, 고려된 문맥의 애플리케이션들을 위한 실현 가능성 및 연관된 교환조건들이 또한 여기에 제공된다. 이하에서 보다 전체적으로 논의될 바와 같이, FCSS와 연관된 제어 트래픽이 "부드러워(smooth)" 백홀 네트워크(104)의 버스티 제어 트래픽을 위해 필요한 바와 같은 과도한 양의 대역폭없이 제안된 아키텍처의 실현 가능성을 변화시키는 것이 보여질 수 있다.
일반적으로, IP 네트워크들의 QoS에 대한 적어도 두가지의 접근법들이 있다. 제 1 접근법은 IP 계층에서의, 즉 통합된 서비스들(IntServ) 및 특수화된 서비스들(DiffServ)의 사용에 의한 것이며, 두번째는 계층 2에서, MPLS(Multi-Protocol Label Switching) 프로토콜의 사용에 의한 것이다. 하이 레벨에서, IntServ는 단 대 단(end-to-end) 성능을 보장하기 위한 수단으로서 명백한 시그널링과 주어진 연결의 통신 경로를 따른 리소스들의 동적인 할당을 위해 RSVP(Resource Reservation Protocol)을 사용한다. 명백히, (예를 들면 핸드오프로 인한) 연결에 대하여 빈번한 변화들이 있으면, 시그널링 오버헤드는 IntServ가 실질적으로 매력적이지 못하게 되도록 매우 강하게 될 수 있다. 한편, DiffServ는 프리미엄, 보장된(assured) 및 최적 효율 클래스들과 같은 다수의 서비스 클래스들을 제공한다. DiffServ에 대하여 패킷들이 에지 라우터(edge router)에서 마크되고 분류된다. 전형적으로, QoS는 홉 대 홉(hop by hop) 기반의 라우터의 스케쥴링 메카니즘에 의해 제공된다. 따라서, DiffServ는 절대적인 지연 또는 처리율 성능을 보장하지 않으며, 그보다는 다양한 서비스 클래스들 사이의 상대적인 성능 차별화를 제공한다. 한편, MPLS는 네트워크 요소들의 각 쌍 사이의 LSP(Label-Switch Path)의 셋업을 필요로 하며, 할당된 대역폭은 전체 경로를 따라 보장될 수 있다. 따라서, 미리 규정된 제공된 트래픽 로드를 위한 바람직한 QoS가 LSP들의 적절한 대역폭 디멘저닝(dimensioning)에 의해 성취될 수 있다.
능력의 관점에서, IntServ는 FCSS 동작들에 대하여 엄격한 QoS 요청사항들을 성취하는데 적절할 수 있다. 이는 특히 무선 액세스 네트워크의 토폴로지(topology)가 자주 변화하지 않기 때문이다. 다양한 네트워크 요소들 사이의 제어 메세지 변화들이 관련되는 한, 연관된 연결들은 때맞추어 상대적으로 정적으로 유지되며 연결 변화들에 대한 IntServ와 연관된 오버헤드는 따라서 회피될 수 있다. 따라서, IntServ는 일부 애플리케이션들에서는 실행가능한(viable) 선택일 수 있다.
본 발명의 대안의 실시예에서, 도 6에 도시된 것과 같은 백홀 네트워크(104) 내의 제어 및 시그널링 메세지들의 운반을 위한 MPLS 접근법이 사용될 수 있다. MPLS 접근법에서, 적절한 네트워크 디멘저닝이 FCSS 동작들에 의해 부과된 QoS 요청들을 성취하기 위해 사용된다.
일반적으로, 하나의 LSP(600)가 BSR들(102)의 각 쌍에 대하여 BSR(102)과 GFA(200)와 같은 다른 네트워크 요소 사이에서 설정된다. 주어진 네트워크 요소들의 쌍 사이의 모든 호출과 연관된 제어 트래픽은 대응 네트워크 요소들 사이의 단일 LSP(600)로 멀티플렉스된다(multiplexed). 각 호출에 대한 식별 정보는 보다 높은 프로토콜 계층들에 저장되며 수신된 단부에서 분해된다(resolve). 네트워크 요소들의 각 쌍 사이의 시그널링 트래픽 로드는 제어 메세지들의 예상된 크기 및 이러한 메세지들의 주파수에 기초하여 평가된다. 차례로, 메세징 주파수는 실질적 분포된 네트워크의 이웃 셀들의 호출 분포, 이동성 특성들 및 무선 조건들에 의존한다. 시그널링 트래픽 로드는 네트워크 요소들의 각 쌍에 대한 요청과 같은 평균, 피크 또는 동등 대역폭의 항으로서 규정될 수 있다. 트래픽 로드 평가들에 기초하여, 존재하는 툴들이 그들의 할당된 대역폭들이 보장되도록 필요한 LSP들(600)의 세트를 얻기 위해 적용된다. 실제 네트워크들의 LSP들(600)의 실질적인 셋업이 RSVP-TE 프로토콜에 의해 성취된다. 존재하는 MPLS 디멘저닝 툴들은 통신 경로를 따른 보장된 대역폭 할당을 갖는 LPS들(600)을 생성하기 위한 성능 요청들로서, 타겟 단 대 단 지연을 사용하지 않는다. 따라서, 엄밀히 말하면, 단 대 단 지연 성능은 MPLS 네트워크에서 보장되지 않는다. 그러나, LPS들(600)의 각각에 대해 남겨진 적절한 대역폭으로, 제어 트래픽에 대한 QoS가 높은 신뢰 정도로 만족될 수 있다. 상대적으로 말하면, DiffServ 접근법에 대해 홉 대 홉 기준으로 패킷 스케쥴링을 우선화하는 것에 의해 이러한 요청된 QoS를 제공하는 것은 더욱 어렵다. 먼저 지적된 바와 같이, 이러한 접근법은 특히 네트워크 토폴로지가 자주 변화하지 않기 때문에 더욱 실현가능성이 있다. 사실, 개선된 네트워크 성능을 위하여, MPLS 네트워크(104)는 트래픽 요구들의 느린 변화들 또는 주기적인 성질을 적응시키기 위하여, 실질적인 트래픽 측정들에 기초하여 때때로 또는 주기적으로 재디멘저닝(re-dimension)될 수 있다.
이하에서 제공된 시뮬레이션 결과들에 기초하여, FCSS 동작들과 연관된 제어 트래픽은 완전히 부드러우며, 상당한 버스티니스(burstiness)를 나타내지 않는다는 것이 보여질 수 있다. 따라서, 적절한 백홀 네트워크 디멘저닝을 갖는 MPLS 접근법은 FCSS에 대한 강한 지연 요구사항을 만족시킬 수 있다.
일부 애플리케이션들에서, FCSS 이하의 호출들(특히 셀 경계들에 위치된 것들)은 링크 품질의 변동들에 따라 몇몇 BSR들(102) 사이에서 앞뒤로 바운스(bounce)될 수 있다. 이러한 경우들에서, 호출이 하나의 BSR(102)에서 다음 것으로 스위치됨에 따라, RSVP-TE 프로토콜이 연관된 LSP들(600)을 변경하기 위하여 사용될 수 있다. BSR들(102) 사이에서 모바일(204)이 스위치하는 때마다 LSP들(600)이 설정 및 재설정되어야 하는 것과 같이, FCSS 하의 BSR들(102)의 빠른 변화들이 상당한 프로토콜 오버헤드 및 지연을 초래할 수 있다.
대안의 실시예에서, 넓게 이행된 DiffServ 서비스가 백홀 네트워크(104)의 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽을 운반하도록 사용될 수 있다. 물론, DiffServ 접근법은 부가적인 복잡성을 도입하는, QoS를 확실히 하기 위한 호출 승인 제어로서 서브하는 집중화된 대역폭 브로커(centralized bandwidth broker)를 필요로 한다. 이러한 집중화된 브로커는 GFA(200)에 잠재적으로 위치될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 2차 에이전트들의 캐싱(caching) 데이터는 현재 모바일 디바이스를 서브하는 2차 에이전트가 사용불가능될 때에도 실질적으로 방해없이 이동국으로 데이터가 전달될 수 있는 가능성을 증가시키도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 SFA가 모바일로의 데이터 전송을 시작하면, 이후 PFA는 제 2 SFA가 모바일 디바이스를 서브하는 것을 인계하여야 한다는 것을 결정하고, 이후 제 2 SFA로의 전송들을 제어하며 통신은 지속적으로 약해지지 않는다. 한가지 선택에서, 제 1 SFA에 의해 이미 보내진 데이터는 제 1 SFA로부터 제 2 SFA로 포워드된다. 데이터를 모바일 디바이스로 보내도록하는 요청이 이후 제 1 SFA로 다시 스위치되고, 제 2 SFA는 제 1 SFA로 데이터를 다시 포워드한다. 그러나, 이러한 접근법은 두개의 SFA들 사이의 네트워크에 혼잡과 지연을 초래할 수 있지만, 이러한 방법은 일부 애플리케이션들에서 유용하게 남아있다. 대안의 접근법은 처음에 제 2 SFA로 포워딩되었던 데이터를 제 1 SFA가 캐싱하는 것을 포함한다. 이 방법은 제 1 SFA가 다시 서빙 SFA가 될 때, 미해결된(outstanding) 데이터의 일부가 제 1 SFA에서 여전히 사용가능하게 될 것이다. SFA는 이후 일반적으로 제어 메세지 업데이트를 수신하고, 모바일 디바이스에 의해 성공적으로 전송되고 수신되었던 어떠한 양의 데이터를 기술한 후 캐시된 데이터를 폐기할 뿐이다.
본 발명의 대안의 실시예에서, SFA에 의해 전송되는 데이터는 동시에 네트워크 활성 세트의 SFA들의 전부로 전송되며, 다음 서빙 SFA에 대한 시작 포인트로 PFA 포인트들에 의해 제공된 정보를 제어한다. 이러한 실시예에서, 데이터가 네트워크 활성 세트의 각 SFA에 이미 존재하고 있기 때문에, 이전 서빙 SFA로부터 새로 운 서빙 SFA로 포워드될 필요가 없다. 따라서, PFA가 SFA에 이제 서빙 SFA가 되도록 명령할 때, 이는 PFA에 의해, 또는 일부 경우에는 이전 서빙 SFA에 의해 식별된 캐시의 포인트에서 시작하는 그의 선재 캐시로부터 간단히 데이터 전송을 시작할 수 있다.
현재 및 미래 무선 네트워크들의 분포 및 성공은 언제나 어디서나 모바일 사용자들에게 신뢰가능한 통신을 제공하는 그들의 능력에 의존한다. 이러한 범용 연결성을 제공하기 위하여, 네트워크는 임의의 주어진 시간에서 모바일의 지리적 위치에 독립적으로 소스로부터 목적지로의 연결 경로를 확립하고 유지할 필요가 있어야 한다. 이러한 문제는 특히 사용자 이동성 및 모바일로부터 네트워크로의 접속(attachment)의 물리적 단일 지점이 없다는 사실(예를 들면 유선 네트워크들의 경우에서와 같이)로 인한 무선 네트워크들에서 일어난다.
위치 관리의 이러한 방대한 문제는 몇몇 양상들을 포함한다:먼저, 활성 호출동안, 네트워크는 모바일(204)이 네트워크에서 움직일 때라도 연결을 유지해야 할 필요가 있다. 이러한 양상은 일반적으로 그 BSR(102)로의 연결이 이전에 선택된 BSR(102)로의 것보다 강하게 되어 여기서 논의된 FCSS 절차들 하에 놓이게 될 때 모바일(204)을 다른 BSR(102)로 연결하는 핸드오프 스킴들에 의해 해결된다. 위치 관리의 제 2 양상은 무선위치(radiolocation)에 관한 것으로, 이것은 모바일(204)의 정확한 지리적 위치(단지 가장 가까운 BSR(102)과 반대로)를 정확히 정하는 것을 의미한다. 이러한 기술들은 긴급 서비스들 및 차량과 사람들의 추적을 위해 유용하나 본 발명의 임의의 상세한 설명에서 논의되지 않았다. 위치 관리의 제 3 양 상은 그 모바일(204)로 최종된 호출이 네트워크에서 개시될 때 모바일(204)로의 새로운 연결을 확립하는 것이 가능하게 되는 것이다. 모바일(204)이 마지막의 알려진 위치로부터 이동되었으며 따라서 네트워크의 어디에나 잠재적으로 위치될 수 있다는 사실로부터 주요 곤란이 파생한다. 이러한 문제는 본질적으로 페이징 및 레지스트레이션 절차들에 의하여 해결되며, 이는 연결이 확립될 필요가 있을 때에 맞추어 모바일(204)에 가장 가까운 BSR(102)을 결정하는 것에 대한 작업이다.
레지스트레이션(또는 업데이트) 절차에서, 모바일(204)은 그의 위치를 네트워크에 알리기 위해 레지스트레이션 메세지들을 보낼 필요가 있다. 모바일(204)이 활성화되지 않았을 때(즉, 모바일(204)이 실행중인 호출에 속하지 않을 때) 관련 레지스트레이션 절차만이 논의된다. 대신, 모바일(204)이 활성일 때, 네트워크는 (종래의 셀룰러 네트워크들의 핸드오프 절차들 또는 여기서 논의된 아키텍처의 FCSS 절차들과 같은) 마이크로 및 매크로 이동성 관리 절차들을 통하여 모바일을 추적할 수 있다. 모바일(204)은 네트워크의 특정 위치 또는 지역으로 이동할 때 또는 모바일(204)이 마지막 레지스트레이션이 발생한 위치로부터 미리 정해진 멀리 떨어진 거리로 여행할 때라도 레지스트레이션 메세지들은 타이머의 종료 후에 주기적으로 보낼 수 있다. 다양한 잘 알려진 레지스트레이션 절차들이 본 발명의 정신과 범주로부터 벗어남이 없이 사용될 수 있다. 또한, 이러한 절차들은 당업자에게 잘 알려져 있기 때문에, 본 발명을 쓸데없이 제한하는 것을 피하도록 여기서 논의되지 않을 것이다. 물론 여기서 설명된 것에 부연된 절차들이 또한 가능하며 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어남이 없이 본 명세서에서 사용될 수 있을 것이다.
제 2 중요한 절차는 네트워크가 특별한 지역의 모든 BSR들(102)을 모바일(204)을 배치시키기 위하여 페이징하는 것에 의한 페이징 절차이다. 한번 BSR(102)이 네트워크로부터 페이징 요청을 수신하면, 이는 배치될 필요가 있는 모바일(204)에 대한 유일한 식별자를 갖는 그의 페이징 채널을 통해 페이징 메세지를 전송한다. 파워 업되는 모바일들(204)은 페이징 채널들을 주기적으로 모니터링하고 그들의 식별자들을 갖는 페이징 메세지들로 응답할 것을 요구한다. 일상적으로, 모바일(204)이 파워 업되지 않을 때는, 페이징 요청에 응답하지 않을 것이며, 결과적으로 성공적이지 않은 연결들을 야기하고, 위치 정보가 변화되지 않을 것이다. 페이징 절차는 모바일(204)이 배치될 수 있는 가능한 BSR들(102)의 리스트(위치 영역으로 불림)를 사용한다(이러한 리스트는 잠재적으로 네트워크의 모든 BSR들(102)을 포함한다). 페이징 절차들은 위치 영역의 다양한 BSR들(102)이 페이징되는 순서에 의해 달라진다. 예를 들면, BSR들(102)의 동시 또는 연속적인 페이징이 사용될 수 있다. BSR들(102)이 페이징되는 순서는 페이징 방법의 설계의 일부이며 모바일 속도 및 움직임 방향, 호출 도착 통계들 및 모바일의 가능한 위치에 대한 임의의 선험적(a priori ) 정보와 같은 파라미터들에 의존한다.
페이징 및 레지스트레이션을 위한 두 가지의 기본 방법들이 포함된 기본적인 교환조건들을 설명한다. 지속적인 업데이트 방법은 모바일(204)이 새로운 셀로 들어갈 때 업데이트 메세지를 보낼 것을 필요로 한다. 다시 말해, 모바일(204)이 BSR(102)로의 그의 신호 강도가 현재의 BSR(102)로의 신호 강도보다 세게 되었다는 것을 검출할 때, 이는 상대적인 신호 강도를 그 변화의 네트워크에 알려주기 위해 레지스트레이션 메세지를 전송한다. 물론, 네트워크는 항상 사용자로의 최적의 연결을 갖는 BSR(102)을 인식하므로 이러한 방법 대한 페이징 비용은 0이다. 한편, 레지스트레이션 비용(및 모바일(204)과 레지스트레이션 트래픽 및 신호 프로세싱에 대하여 연관된 파워 소비)은 특히 사용자가 심하게 이동중일 때 매우 크다.
업데이트되지 않는 방법의 다른 끝에서, 모바일(204)은 임의의 레지스트레이션 메세지들을 보내지 않고, 따라서 네트워크 폭의 페이징을 필요로 한다. 레지스트레이션 비용은 물론 0이지만, 백홀 네트워크(104)의 페이징 지연 및 연관된 트래픽이 수용불가능하게 커질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일부 애플리케이션들에서 이러한 두개의 방법들 사이의 절충안을 사용하는 것이 유용할 것이다. 이러한 교환 조건에 영향을 미치고 절충안의 결과를 결정하는 주요 문제들은 특별한 모바일(204)을 찾는데 있어서의 지연 및 성공적이지 않은 페이징 요청의 확률과 비용뿐만 아니라 네트워크에서 모바일(204)의 레지스트레이션 및 페이징 비용, 보급, 위치 정보의 기록 및 저장을 포함한다.
현재 분포된 네트워크들에서 사용되는 전형적인 페이징 및 레지스트레이션 시나리오는 임의의 수의 기지국들을 포함하도록 위치 영역을 정의하는 것이다. 당업자는 위치 영역들을 어떻게 설계하는지 및 얼마나 많은 어떤 기지국들이 위치 영역의 일부가 되어야 하는지를 인식한다. 각 모바일(204)은 그가 파워 업될 때 및 다시 새로운 위치 영역으로 들어갈 때 네트워크로 등록될 필요가 있다. 기지국들(102)에 의해 보내진 파일럿 신호들의 상대적인 신호 강도들을 비교하는 것에 의해, 모바일(204)은 그가 새로운 기지국(102)의 근처 내에 이동되었는지, 언제 이동 되었는지를 결정할 수 있다. 모바일(204)이 (어떤 기지국들(102)이 어떤 위치 영역들에 속하는가와 같은) 위치 영역들 상의 정보를 가지면 이는 각각 위치 영역을 떠났다는 것과 새로운 위치 영역으로 들어갔다는 것 및 대응 레지스트레이션 메세지를 개시하였다는 것을 결정할 수 있다. 대안적으로, 모바일(204)이 위치 영역 정보를 가지지 않으면, 기지국들(102)은 이러한 지식을 가질 수 있을 것이다. 새로운 기지국(102)으로의 모바일의 신호가 가장 커질 때마다, 모바일(204)은 그의 모바일 식별 넘버와 그의 이전에 연관된 기지국(102)의 식별 넘버를 전송하는 것에 의해 그 기지국(102)에 등록한다. (식별 넘버들을 위치 영역 정보와 비교한 후에) 새로운 기지국(102)이 모바일(204)이 위치 영역 경계를 넘어 움직였음을 결정하면, 새로운 기지국(102)은 모바일(204)을 대신하여 네트워크로 레지스트레이션 메세지를 개시한다. 연관된 위치 영역의 대응 정보 뿐만 아니라, 새로운 기지국(102)의 식별 넘버가 이후 위치 레지스트리 데이터베이스에 저장된다. 이러한 초기 레지스트레이션이 새로운 위치 영역으로 들어간 후로 모바일(204)은 동일한 위치 영역 내에서 이동하는 동안에는 다시 등록될 필요가 없다. 그러나, 상기 기술된 절차들과 결합된, 시간 기반 또는 거리 기반 절차들과 같은 보다 개선된 절차들은 모바일(204)이 그의 현재 위치 영역을 떠나기 전에 등록하도록 리드한다. 이러한 레지스트레이션 메세지는 모바일(204)이 등록된 마지막의 알려진 기지국(102)의 정보의 업데이트를 트리거할 뿐이며, 본질적으로 위치 영역 정보는 업데이트하지 않는다.
위치 영역들에 기초하는 위치 관리 방법들에서, 사용자의 페이징은 마지막 알려진 위치 영역의 기지국들(102)로 제한된다. 위치 영역 내의 모든 기지국 들(102)은 모바일(204)이 배치될 때까지 페이징된다. 페이징은 모든 기지국들(102)에 대하여 동시에 수행될 수 있으며, 사용자들의 위치 상의 부가적인 정보가 사용가능할 때에는 일부 순서로 수행될 수 있다. 현재 네트워크들에서, 위치 영역들은 네트워크의 모든 사용자들에 대하여 동일한 것으로 가정된다.
현재 무선 네트워크들에 의해 이행된 종래의 페이징 및 레지스트레이션 절차들은 여기서 설명된 제안된 네트워크 아키텍처의 한 실시예에서 매우 잘 사용될 수 있다. 그러나, 본 아키텍처에서, 그의 분배된 특성에 의해, 부가적인 유연성이 내트워크 내에 페이징 및 레지스트레이션 기능들과 대응하는 계산적 복잡성 및 시그널링 로드를 분배하는 것을 허용한다. 분배된 페이징 절차로 돌아가기 전에, 분배된 아키텍처의 한 실시예에 계획되는 것으로서 집중화된 페이징 절차가 설명된다.
도 7에서, 계층적 아키텍처를 통하여 상이한 BSR들(102)이 라우터(702)에 연결되고 최종적으로는 GFA로 연결되는 것으로 가정되는 예증적인 네트워크 구성(700)이 있다. 간단화와 주요 개념들을 예증하기 위하여, 모든 BSR들(102)이 단일 라우터(702)를 통하여 GFA(200)에 연결되는 것으로 가정된다. 위치 영역은 하나 또는 그 이상의 라우터들(702) 및 연관된 BSR들(102)을 포함한다는 것이 주의되어야 한다. GFA(200)는 관련 위치 정보가 저장되는 위치 등록 데이터베이스를 포함한다. 도 7에 도시되지는 않았지만, GFA(200)는 하나 이상의 위치 영역에 연결될 수 있다는 것에 또한 주의한다.
전통적으로, 페이징 기능은 RNC와 같은 중앙 지역에 위치한다. 그러나, 본 발명은 네트워크 구성의 전반에 이러한 기능을 분배하는 아키텍처의 장점을 갖는 다. 페이징 절차의 한 실시예가 도 7과 관련하여 이하에서 논의된다.
중심 네트워크에서 대응 호스트가 호출을 개시하면, 호출은 그의 홈 네트워크의 수신 모바일의 홈 에이전트(HA)(206)로 라우트된다. 확립된 바인딩(binding)을 통하여, HA(206)는 이후 데이터 패킷들을 모바일의 외부 에이전트(FA)로 포워드하고, 이는 BSR 아키텍처의 GFA(200) 또는 종래의 집중화된 아키텍처의 RNC에 대응한다. 위치 등록(LR) 데이터베이스(208)를 프로브(probing)하는 GFA(200)는 가장 가까운 BSR(102)을 모바일(204)로 적시에 배치시키기 위하여 마지막으로 알려진 위치 영역을 결정하고 적절한 페이징 요청들을 상기 위치 영역 내의 모든 BSR들(102)로 보낸다. 이는 동시에 페이징되는 BSR들(102)의 서브세트(또는 총량)에 대하여 IP 멀티캐스팅에 의해 본 발명의 한 실시예에서 수행될 수 있다. BSR들(102)은 이후 계층 2 페이징 메세지를 전용 페이징 채널들을 사용하여 모바일(204)로 보낸다. 모바일(204)은 그가 페이징 요청 메세지를 검출한 BSR(102)로 페이지 응답 메세지에 의해 응답한다. 결과적으로 모바일(204)을 배치하는 BSR(102)은 계층 3 페이징 응답 메세지를 갖는 GFA(200)에 응답하며, 이는 이후 HA(206)로 포워드된다. 모바일(204)을 배치하지 않는 BSR들(102)은 본 발명의 상이한 실시예들에 대응하여, 명백한 부정 응답(NACK) 메세지들에 의해 응답하거나 응답하지 않을 수 있다. 그 포인트에서, 모바일(204)은 배치되는 것으로 고려되고 호출 셋업은 진행한다. 이러한 시나리오에서, 페이징 기능 및 LR은 집중화되고 GFA(200)와 공동 배치된다는 것에 주의한다. 당업자는 페이징 기능이 (GFA(200)에 배치되는 대신) 네트워크의 어느 곳이든 배치된 전용 페이징 서버 내에 위치할 수 있다는 것을 인정할 것이다.
제안된 아키텍처의 문맥에서, 현재 시스템들에서 사용되는 것과 실질적으로 유사하고 이전 단락들에서 설명된 페이징 및 레지스트레이션 절차들이 사용된다. 그러나, 본 발명의 적어도 한 실시예에서, 특정 노드들의 과도한 프로세싱과 네트워크의 어떠한 링크들 상의 과도한 시그널링 트래픽을 회피하기 위하여 네트워크의 기능들을 분배시키는 것이 유용할 것이다. 당업자에 명백하게 될 것과 같이 본 발명의 정신과 범주로부터 벗어남이 없이 보다 상세한 페이징 절차가 이러한 아키텍처의 문맥에서 또한 이행될 수 있다.
이러한 시나리오에서, 예증적인 목적들을 위하고 불필요하게 설명을 복잡하게 만드는 것을 회피하기 위하여, 관심있는 지리적 영역 내의 모든 BSR들(102)이 인접하는 위치 영역들로 재그룹되는 것으로 가정한다. 모바일(204)은 또한 위치 영역으로 들어갈 때 등록하도록 요청되지만, 동일한 위치 영역 내의 BSR들(102)을 가로질러 움직일 때에는 등록할 필요는 없다. 모바일(204)이 새로운 위치 영역으로 들어가는 때의 결정은 집중화된 아키텍처에서와 같이 동일한 절차들에 따라 만들어질 수 있다. 특별한 사용자에 대한 새로운 호출이 수신되면, 페이징은 이후 마지막 알려진 위치 영역으로 제한된다.
본 발명의 한 실시예에서, LR 데이터베이스(208)는 여전히 집중화되며 하나 또는 다수의 위치 영역들과 연관된 사용자의 위치 정보를 조정한다. 한 실시예에서, LR 데이터베이스(208)는 GFA(200)과 같은 중앙 제어 엔티티로 배치되거나 연관된다. 다른 실시예에서, LR 데이터베이스(208)는 또한 분배된 방법으로 이행될 수 있다. 그러나, 페이징 기능은 모바일(204)이 위치되었던 마지막 기지국(BSR_last) 으로 분배되고 존재한다. BSR_last는 네트워크에서 모바일(204)이 제일 먼저 파워 업될 때 등록한 BSR(102)이거나 또는 모바일(204)이 현재 위치 영역으로 들어갈 때 등록한 BSR(102)일 수 있다. 그러나, 더욱 복잡한 레지스트레이션 절차들이 위치 영역들의 최상에 또는 그에 부가하여 이행되며(시간 기반 또는 거리 기반 절차들), BSR_last는 위치 영역에서 임의의 BSR(102)이 되도록 선택될 수 있다.
대응 분배된 페이징 절차의 한 실시예가 이하에 논의되며, BSR_last의 정보가 LR 데이터베이스(208)에 저장되는 것으로 가정한다. 호출 도착시, 수신 모바일의 GFA(200)는 BSR_last에 대한 정보를 위하여 LR 데이터베이스(208)를 검색하고 페이징 요청 메세지를 BSR_last로 보낸다. 계층 2 페이징 절차들을 확실히 하는 것은 집중화된 페이징 논의로부터 변화되지 않는다. BSR_last가 모바일(204)을 배치시키는데 사용가능하지 않으면, 중앙 페이징 엔티티에 응답하기보다는, BSR_last가 동일한 위치 영역 내의 모든 다른 기지국들(204)로 페이징 요청들을 개시하는 것이 가능하다. BSR들(102)이 페이징되어야 하는 것에 관한 정보(즉, 동일한 위치 영역 내의 모든 BSR들(102)의 아이덴티티들)가 각 BSR(102)에 저장될 수 있으며, 또는 대안적으로 GFA(200)로부터의 초기 페이징 요청 메세지동안 BSR_last로 전송될 수 있다. 분배된 레지스트레이션과 관련하여 이하에서 논의되는 바와 같이 후자는 특히 위치 영역들이 고정되지 않고 특정 사용자에 의존할 수 있을 때 매력적이다. 모바일(204)의 배치시, 대응 BSR(102)은 페이징 응답 메세지를 LR 데이터베이스(208)로 보낸다. LR 데이터베이스(208)는 이후 페이징 응답 메세지를 모바일(204)의 HA(206)로 보내고 호출 셋업이 집중화된 페이징 절차와 유사한 경향으로 진행할 수 있다. 부가적으로, LR 데이터베이스(208)는 BSR_last 상의 그의 정보를 단지 모바일(204)를 배치시킨 BSR(102)의 정보와 존재하는 정보를 바꾸도록 업데이트한다. 마지막으로, 이전 BSR_last은 모바일(204)이 위치되었음을 알리며 이는 모바일(204)에 대하여 그의 페이징 신뢰성을 포기한다.
요약하면, 이러한 분배된 페이징 절차에서, 집중화된 아키텍처의 중앙 엔티티(RNC와 같은)로 존재하는 페이징 기능은 네트워크에 동적으로 분배되고 페이징된 모바일(204)에 대하여 마지막으로 알려진 BSR(102)로 존재한다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 모든 BSR들(102)은 동일한 기능들을 가지며 페이징 신뢰성들을 공유한다. 모바일(204)이 마지막으로 등록되었던 BSR(102)이 특정 모바일에 의존하고 시간을 따라 변화하므로, 페이징 로드(신호 프로세싱 및 위치 정보의 관리 뿐만 아니라 네트워크의 요청된 시그널링 트래픽을 포함하는)는 페이징 신뢰성을 마지막 알려진 BSR(102)로 할당하는 것에 의해 네트워크에 더욱 고르게 분배될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 그 위치 영역에 위치된 모바일들의 전부 또는 일부에 대한 페이징 기능들 모두를 조정하기 위하여 특정 BSR(102)이 각 위치 영역에 대해 선택된다.
도 7에서 설명된 네트워크에 대하여 집중화되고 분배된 페이징 절차들 모두 하에서, 특정 모바일을 배치시키는데 필요한 페이징 트래픽의 총량 및 총 시간은 실질적으로 변화되지 않았다는 것이 인정되어야 할 것이다. 그러나, 이것은 개별적인 사용자에 대해서는 진실이지만, 분배된 페이징 절차는 네트워크 전체에 걸쳐 더욱 고르게 전체적인 페이징 트래픽의 분배(많은 사용자들이 배치되어야 할 때)를 허용한다. 부가적으로, (전용 페이징 서버를 갖는 경우에와 같이) 네트워크에는 단일의 실패 포인트는 없으며 버퍼링 및 트래픽 분배에 요구된 프로세싱 능력들은 네트워크에서 더욱 고르게 분배된다. 위치 영역을 각 사용자에게 적응시키는 것에 의해, 사실 이하에서 논의되는 바와 같이 네트워크의 페이징 트래픽을 더욱 잘 맞추는 것이 가능하다.
전통적으로, 위치 영역들은 네트워크의 모든 사용자들에 대하여 동일하며, 임의 세트의 BSR들(102)을 포함한다. 위치 영역들을 포함하는 BSR들(102)의 세트는 정적으로 구성되고 네트워크의 동작 전체에 대해 모든 사용자들에 대하여 동일하게 남아있다. 이러한 가정은 어느 정도 논리적이며, 직접적인 해법을 제공하지만, 계산들은 이것이 네트워크의 레지스트레이션 트래픽 로드의 평탄치 않은 분배를 리드하는 것을 보여준다. 특히, 단지 위치 영역의 경계에 위치된 이러한 BSR들(102)만이 레지스트레이션 트래픽을 조정하며, 위치 영역 내부의 BSR들(102)은 부담을 공유하지 않는다.
분포된 레지스트레이션 뒤의 하나의 목표는 레지스트레이션 트래픽이 상이한 사용자들에 대해 상이한 위치 영역들을 선택하는 것에 의해 네트워크의 다수의 BSR들(102) 중에 분포되는 것을 확실히 하는 것이다. 위치 영역들은 본질적으로 지리적 영역의 타일링(tiling)을 형성하고, 상이한 사용자들은 위치 영역들의 공통 기저 패턴의 상이한 시프트된 버전들과 연관될 수 있다. 예시된 실질적 예로서, 네트워크의 BSR들(102)이 위치 영역들 P1 및 P2의 두개의 상이한 패턴들에 따라 분리될 수 있다고 가정한다. 본 발명의 한 실시예에서 각 사용자는 예를 들면 사용자 ID의 패리티(parity)에 따라 P1 또는 P2 중 하나로 할당된다. 다시 말해, 짝수 ID 넘버들을 갖는 사용자들은 그들이 P1에 의해 정의된 바와 같은 위치 영역 경계들을 넘으면 등록하도록 요청되고, 홀수 넘버링 사용자들은 그들이 P2로 정의된 위치 영역 경계들을 넘을 때마다 등록한다. 본 발명의 대안의 실시예에서, 사용자들을 위치 영역들의 상이한 세트들로 할당하는 보다 동적인 방법들이 네트워크 전역에 걸치 레지스트레이션 트래픽을 더욱 잘 맞추기 위해 계획된다. 예를 들어, 모바일(204)이 파워 업될 때, 모바일(204)은 적시에 그로 할당된 가장 적은 수의 모바일들(204)을 갖는 위치 영역들의 세트로 할당된다. 일반적으로, 주어진 지리학적 영역의 레지스트레이션 트래픽의 총량은 변화하지 않는다; 그러나 이는 BSR들(102)의 작은 변동으로 더이상 한정되지 않으며, 네트워크 전체를 통하여 공정하고 효율적인 방법으로 분배될 수 있다. 부가적으로, 당업자는 상기 기술이 위치들의 영역들의 많은 세트들이 사용가능하면 확장될 수 있으며, 위치 영역들의 세트들의 수가 증가되어 네트워크에서 레지스트레이션 트래픽이 맞춰질 수 있는 효율로 수행할 수 있다는 것을 인정할 것이다. 실질적인 레지스트레이션 절차들은 위치 영역 경계와 레지스트레이션 절차가 호출되는 때가 각 사용자에 대해 상이하다는 것과 동적으로 조절될 수 있다는 것을 제외하고, 앞서 설명되고 현재 무선 네트워크들에서 사용되는 것과 실질적으로 유사하다.
제안된 아키텍처의 성능을 나타내기 위한 시뮬레이션 결과들이 이제 설명된 다. 특히, FCSS의 사용으로 인한 성능 향상과 네트워크 용량의 증가가 나타난다. 시뮬레이션은 또한 백홀 네트워크의 적절한 디멘저닝이 어떻게 아키텍처가 FCSS에 대한 엄격한 지연 요청들을 만족하도록 허용하는지를 보여준다. 당업자는 이하의 시뮬레이션들의 설명이 단지 아키텍처의 하나의 예증적인 예와 그에 의해 지원된 애플리케이션들에 적용된다는 것을 인정할 것이다. 당업자는 다른 시뮬레이션 결과들을 얻기 위하여 이러한 설명들을 사용하는 것이 가능할 것이다.
VoIP와 같은 실시간 트래픽에 대하여, 한가지 중요한 성능 상의 장점은 패킷 손실 레이트, 즉 패킷들의 퍼센트가 패킷의 사용하지 않은 단부에 의해 수신기로 전달되지 않았다는 것이고, 이는 여기서 패킷 지연 예산(packet delay budget)으로 정의된다. 마지노선은 허용가능한 단 대 단 지연 상의 상부 바운드이다. 패킷 지연은 RAN 내에서만 평가되며 음성 코덱, 중심 네트워크 스위칭, 및 재생 버퍼로 인한 지연은 포함하지 않는다. MAC 재전송들이 채널 에러들을 극복하기 위해 적용되며, 패킷 손실들은 주로 늦은 패킷 전달로 인한 것이다. 예증적인 예에서와 같이, 여기서는 VoIP 세션이 대응 패킷 손실 레이트가 2%의 임계치보다 낮을 때 만족스럽게 지원된다고 가정된다. 네트워크 용량은 지원된 VoIP 세션들의 평균 수의 항으로 표현된다. 복잡한 고려사항들로 인하여, 호출 승인 제어 및 호출 취소 매카니즘들이 여기에 포함되지 않는다. 이러한 경우에, 용량은 셀 적용범위, 즉, 각 모바일(204)의 평균적인 SINR의 분포에 의존하고, 셀 로드 즉, 시스템의 활성 모바일 VoIP 사용자들의 수에 의존한다.
OPNET 네트워크 시뮬레이션 툴에 기초하여 무선 네트워크의 동적인 프로세스 들을 포착하기 위한 시뮬레이션 툴이 개발되었다. 시뮬레이션된 무선 네트워크는 GFA, BSR들의 세트 및 모바일들로 구성된다. 모바일들은 시간 멀티플렉싱에 의한 포워드 링크 데이터 채널을 공유한다. MAC 계층에서의 스케쥴러는 각 시간 프레임에서 서브되는 사용자를 결정한다. 각 스케쥴링 간격 또는 프레임은 2 msec로 지속된다. 시뮬레이트된 시스템은 정삼각형의 꼭지점들에 있는 3개의 BSR들과 세 개의 BSR들 사이의 삼각형 영역 내에 랜덤하게 위치된 21명의 사용자들로 구성된다. FCSS는 특히 셀들의 에지들 근처의 사용자들을 위한 지연 제약들을 보장하는 수단으로서 이행되어 CDMA 시스템에 공유된 채널들 상의 소프트 핸드오프의 부재시 VoIP 용량을 강화한다. 낮은 이동성에서 제안된 스킴들로부터의 이점을 설명하기 위하여, 레일레이 페이딩(Rayleigh fading;3km/h의 모바일 속도로 대응하여 선택된)에 부가하여 경로 손실 변수들과 섀도잉(shadowing) 변수들을 고려할 필요가 없으므로 사용자의 물리적 이동성은 고려되지 않았다. 도 8은 서스펜션 시간(Suspension Time)의 상이한 값들에 대한 VoIP 패킷 지연 예산들의 함수로서 지원된 VoIP 사용자들의 평균수를 도시한다. FCSS가 불가능하고 각 모바일 사용자에 대한 셀 사이트가 최적의 평균 채널 품질을 갖는 것이 되도록 선택될 때의 네트워크 성능이 또한 시뮬레이트된다. 이러한 접근법은 무한한 서스펜션 시간을 갖는 FCSS와 동등한 "STAT"로 불린다. 명백하게 서스펜션 시간의 작은 값, 즉 20 msec 또는 50 msec을 갖는 FCSS 은 큰 서스펜션 시간보다 상당한 개선을 이룬다. 또한, 5 msec의 행동 지연(Action Delay)은 이상적인 FCSS의 것과 비교하여 단지 5-10%의 성능 열화만을 가져온다. 손실은 주로 FCSS 결정과 FCSS 활동 사이의 시간동안 서 스펜드된 RLC 및 MAC 전송들로부터 영향을 받는다.
현재 세대의 무선 네트워크들의 리버스 링크는 주로 모든 활성 사용자들이 기지국의 조밀한 관리 하에서 동시에 전송하는 가변 레이트 파워 제어된 모드 [3GPP202a][XXX]에서 주로 작업한다. 기지국은 활성적으로 모든 전송 사용자들의 전송 파워를 모니터링하고 제어한다. 리버스 링크 전송은 비동시성이며 사용자는 본질적으로 비직교(non-orthogonal)되도록 따라서 간섭하도록 설계된다. 파워 제어는 각 전송 사용자에 의해 관찰된 간섭을 조밀하게 제어하는 것에 의해 근원 문제를 완화시킨다. 전송의 파워 제어된 모드는 특히 모든 활성 사용자들이 고정된 리버스 링크 전송 레이트를 필요로 하는, 음성과 같은 지속적인, 지연 민감(delay-sensitive) 전송을 위해 적절하다. 요구되는 전송 레이트는 요구되는 SINR을 결정하고, 파워 제어 매카니즘은 수신된 SINR이 요구되는 SINR을 만족시키는 것을 확실히 한다. 각 사용자는 부분을 각 기지국의 RoT(Rise over Thermal) 타겟으로 분배한다. 이러한 타겟 RoT와 SINR 요청사항들로부터 시스템의 폴 용량(pole capacity), 및 따라서 동시에 지원될 수 있는 사용자들의 수가 다시 계산될 수 있다.
전송의 파워 제어된 모드를 위해, 각 사용자는 144kbps의 고정된, 연속적인 타겟 데이터 레이트를 갖는 것으로 가정한다. 1.5km의 셀 반경을 위하여 위에서 개략된 계산은 11명의 활성 사용자들이 동시에 전송할 수 있다는 것을 보여준다. 완벽한 내부 루프 파워 제어를 가정하면, 빠른 페이딩 효과들이 실질적으로 보정된다. 각 사용자는 최대 전송 파워를 가지며, 전송은 타겟 SINR이 최대 전송 파워 제 한으로 인하여 도달될 수 없을 때 정지되도록 정의된다. 파워 제어된 모드에서, 사용자는 단 하나의 기지국이 전송된 프레임을 디코드하는 단방향 연결에 있거나, 많은 (대부분 셋) 기지국들이 전송된 프레임을 디코드하는 소프트 핸드오프에 있도록 허용되고, 프레임 선택이 (PFA와 같은) 집중화된 위치에서 사용된다.
리버스 링크 상의 파워 제어된 모드의 성능은 전송의 스케쥴된 모드와 비교된다. 전송의 스케쥴된 모드에서, 각 시간 순간에, 각 기지국은 최대 전송 파워로 전송하기 위하여 단지 하나의 사용자만을 스케쥴한다. 수신된 SINR이 전송된 데이터 레이트에 대해 적절하지 않을 때 전송 프레임 에러가 발생한다. 두개의 전송들의 최대가 허용되며, 세개의 상이한 전송 방법들이 고려된다:
1. 프레임 선택을 갖는 단순 재전송: 각 전송은 이전 전송들에 독립적으로 고려된다. 활성 세트의 세개의 SFA들이 프레임 선택에 참여하며 공간적 다이버시티를 제공한다.
2. 프레임 선택을 갖지 않는 하이브리드 ARQ: 전송된 데이터 패킷들이 하나의 기지국에 의해 단방향 모드로 디코드된다. 기지국은 FCSS에 따라 선택된다. 에러 상에서, NACK 신호가 보내지고 패킷이 재전송된다. 전송된 패킷이 디코드되기 전에 이전 전송들과 재전송된 데이터의 간단한 추적 조합이 수행된다.
3. 프레임 선택을 갖는 하이브리드 ARQ: 이 스킴은 이전 두 스킴들의 조합이다. 활성 세트의 SFA들은 추적 조합 및 프레임 선택의 일부를 갖는다.
도 9에서, 성취된 처리량의 CDF가 다양한 전송 방법들에 대해 그려진다. 결과들로부터 명백해지는 바와 같이, 파워 제어된 모드와 비교하여 상당한 용량 이득 이 전송의 스케쥴된 모드에서 얻어진다. 스케쥴된 모드에서, 단방향 모드의 하이브리드 ARQ는 프레임 선택을 갖는 간단한 ARQ 스킴을 능가한다. 프레임 선택 기능을 리버스 링크의 하이브리드 ARQ 스킴에 부가하는 것으로부터 얻은 이득은 최소이다. 파워 제어된 모드에서 처리율에 대한 일부 성능 향상이 소프트 핸드오프가 허용된다면 이루어질 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, MPLS의 사용은 백홀 네트워크의 제어 트래픽을 위한 QoS를 지원하도록 계획된다. 제어 트래픽의 운반을 위한 MPLS 네트워크의 실행 가능성을 증명하기 위하여, MPLS 백홀 네트워크에서의 FCSS 메세지들의 도착 프로세스가 연구된다. FCSS 메세지들은 주어진 BSR의 제어 하의 모든 호출들로부터 생성된다. 여기에서 아이디어는 만일 FCSS 메세지들의 도착들이 높게 버스티하면, 이후 잠재적으로 대량의 대역폭이 FCSS에 대한 엄격한 QoS 요청을 만족시키도록 MPLS 백홀의 각 LSP에 대하여 남겨져야 한다는 것이다. 이러한 목적을 위하여, 위의 시뮬레이션 모델에서 단일 BSR에 의해 생성된 FCSS 메세지들의 내부 도착 시간들이 수집된다. 도 10은 서스펜션 시간의 함수로서 평균 내부 도달 시간을 도시한다. 그래프에서 보여질 수 있는 바와 같이, 서스펜션 시간이 증가할수록, FCSS에 대한 요구가 보다 긴 서스펜션 시간에 대해 감소되므로 FCSS 메세지들을 위한 내부 도달 시간이 또한 증가한다.
FCSS 메세지들의 버스티니스를 연구하기 위하여, 도 11은 내부 도달 시간들에 대한 변수의 계수(즉, 평균에 대한 표준 편차의 비율)를 도시한다. 계수는 FCSS 서스펜션 시간에 사실상 독립적이라는 것이 관찰된다. 부가적으로, 계수는 1보다 약간 작은, 약 0.9이며, 잘 나타난 푸아송(Poisson) 트래픽에 대한 그의 대응 값이다. 사실, FCSS 트래픽의 이러한 부드러움에 대한 한가지 설명은 다음 팩터들로부터 생길 수 있다. 다양한 채널 품질을 갖는 많은 BSR들과 "연결(connect)"될 수 있는 각 호출을 재호출한다. FCSS 메세지는 모바일이 상이한 BSR이 사용시 현재의 것보다 더 나은 채널 품질을 가지는 것을 검출할 때 생성된다. 고려하의 서스펜션 시간은 적어도 몇 십배의 msec의 단위이며, 이는 전형적인 무선 조건들 및 이동성에 대한 (임의의 주어진 BSR에 대해 유사한 채널 품질이 남아있는 동안의) 채널 간섭 시간보다 매우 길다. 적어도 이러한 이유를 위하여, 모바일이 서스펜션 시간 후에 활성 세트의 BSR들의 각각의 채널 품질을 샘플링할 때, 샘플링된 채널 품질들은 마지막 샘플링 순간의 그에 독립적이 된다. 이것을 모든 BSR들이 독립적인 채널 페이딩을 경험한다는 사실과 조합하면, BSR이 마지막 샘플링 시간의 상황에 독립적인 최고의 품질을 갖는다는 것을 나타낸다. 이는 메모리가 없는 특성으로 보여질 수 있다. 따라서 충분히 긴 서스펜션 시간으로, 하나의 BSR에서 다른 것으로의 스위칭을 위한 필요가 때맞추어 랜덤을 표현한다. 다시 말해, FCSS 메세지들의 도착 프로세스는 푸아종 프로세스와 유사하게 된다. 도 11의 결과들에 기초하여, FCSS와 연관된 제어 트래픽은 매우 부드러우며, 이는 트래픽 버스티니스를 조절하도록 과도한 MPLS 대역폭에 대한 필요를 회피하는 것을 도와준다고 결론될 수 있다.
FCSS에 대한 실질적인 제어 트래픽 로드는 제어 정보의 양과, 현재의 BSR에서 새로운 BSR로 포워드될 필요가 있는 사용자 데이터와 같은 많은 팩터들에 의존한다. 정확한 데이터량은 상세한 시스템 아키텍처 및 대응 프로토콜들의 최종 설계 가 완성될 때까지 알려지지 않는다. 어떻게 MPLS 링크들이 준비되어야 하는가에 대한 사전 준비 식견들을 얻고, 제안된 분배된 네트워크 아키텍처의 실행 가능성을 보이기 위하여, 하나의 BSR로부터 다른 것으로의 각 MPLS 링크가 단일 서버 큐로서 모델링될 수 있다(시뮬레이트될 수 있다). 또한, BSR은 각 FCSS 요청에 대한 하나의 메세지를 생성하고, 메세지 길이는 주어진 MPLS 링크 사용을 매칭하기 위해 적절히 조절된 평균으로 지수적으로 분배된다. 제어 메세지들이 전형적으로 사용자 패킷들보다 높은 우선순위를 가지므로, MPLS 링크 상의 전송 지연과 비교될 때 목적지 BSR의 제어 메세지들을 위한 처리 지연은 무시될 수 있다.
메세지 대기 시간은 그의 전송이 MPLS 링크 상에서 시작할 때까지 FCSS 메세지의 생성으로부터의 시간으로 정의된다. 도 12는 링크가 10%의 사용을 가질 때 메세지 대기 시간에 대한 상보적인 누적 함수를 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 서스펜션 시간이 20 및 50 msec일 때, 98퍼센트의 대기 시간이 각각 약 4 및 5 msec이다. 20 msec의 가장 짧은 서스펜션 시간의 경우에, 도 8은 5 msec의 행동 지연을 갖는 FCSS가 상당한 용량 이득을 산출할 수 있다는 것을 보여준다. 행동 지연의 주요 구성요소가 MPLS 링크 상의 메세지 지연이므로, 도 12로부터 약 4 msec의 메세지 지연의 98퍼센트를 갖는 것은 5 msec의 행동 지연을 성취하는 강한 가능성을 나타낸다. 요약하면, MPLS 링크가 충분한 대역폭으로 디멘저닝되면, FCSS는 상당한 용량 개선을 산출할 수 있으며, 따라서 CDMA 무선 IP 네트워크들에 대한 제안된 분배된 아키텍처의 실행 가능성을 증명한다. MPLS 링크에 대해 필요한 대역폭의 양이 증가된 행동 지연에 대해 감소될 것이라는 인지는 중요하다. 명백히, 교환조 건은 FCSS에 의해 감소된 용량 이득이다.
여기서 설명된 분배된 아키텍처는 CDMA 기반 공유된 액세스를 사용하는 전 IP 무선 네트워크들에서 유용하도록 형성될 것이다. 빠른 셀 사이트 선택(FCSS)과 연관된 기능들은 개선된 네트워크 성능을 위하여 기지국 라우터들 중에 분배된다. 본질적으로, FCSS와 함께 제안된 아키텍처는 멀티미디어 IP 애플리케이션들을 지원하기 위한 통일된 무선 인터페이스 및 네트워크 아키텍처를 제공한다. 부가적으로, 본 발명은 프로토콜들의 세트를 사용하며 FCSS 동작들을 지원하기 위해 백홀 네트워크의 MPLS를 사용한다. 또한, 제안된 아키텍처에 대하여 분배된 페이징 및 레지스트레이션 절차들이 또한 여기서 설명되었다. 아키텍처는 개선된 확장성, 신뢰성 및 감소된 백홀 대기 시간의 장점들을 가지며, 전 IP 통일된 구조 때문에 비용 절감들을 제공한다.
여기서 논의된 시뮬레이션 결과들은 표준 셀 사이트 선택 기술들과 비교할 때 제안된 아키텍처의 낮은 이동성에 대해 FCSS를 사용하는 VoIP 용량에 상당한 증가를 보여준다. 또한, FCSS는 섀도우 페이딩에서의 빠른 변화들을 포함하는 최악의 경우의 페이딩 시나리오들에서 VoIP와 같은 실시간 애플리케이션들에 대해 양호한 성능을 보장한다. 제어 트래픽의 운반을 위한 MPLS 네트워크에 대하여와 같이, 결과들은 FCSS와 연관된 제어 트래픽이 매우 부드럽다는 것을 나타내며, 따라서 MPLS 링크 상의 버스티 트래픽을 조정하기 위한 상당히 큰 양의 대역폭을 남겨둘 필요가 감소된다. 적절한 대역폭 디멘저닝으로, 시뮬레이션 결과들은 MPLS 백홀 네트워크가 성능 이득들에 대하여 FCSS의 엄격한 지연 요청을 만족시킬 수 있다는 것을 보 여준다. CDMA 전 IP 무선 네트워크들에 대한 제안된 아키텍처의 장점들의 일부 및 실행 가능성이 증명되었다.
특별히 다르게 기술되지 않는 한, 또는 논의로부터 명백하지 않는 한, "처리하는(processing)" 또는 "계산하는(computing)" 또는 "계산하는(calculating)" 또는 "결정하는(determining)" 또는 "디스플레이하는(displaying)" 등과 같은 용어들은 컴퓨터 시스템의 레지스터들 및 메모리들 내의 물리적, 전자적 양들로 표현된 데이터를 컴퓨터 시스템들의 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 이러한 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 디바이스들 내에 물리적 양들로 유사하게 표현된 다른 데이터로 조종하고 변환하는 컴퓨터 시스템, 또는 유사한 전자적 계산 디바이스의 행동 및 프로세스들을 나타낸다.
당업자는 본 명세서의 다양한 실시예들에서 예증된 다양한 시스템 계층들, 루틴들, 또는 모듈들이 실행가능한 제어 유닛들이 될 수 있다는 것을 인정할 것이다. 제어 유닛들은 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 프로세서 카드(하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서들 또는 제어기들을 포함), 또는 다른 제어 또는 계산 디바이스들을 포함할 수 있다. 본 논의에서 참조된 저장 디바이스들은 데이터 및 명령들을 저장하기 위한 하나 또는 그 이상의 기계 판독가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 저장 매체는 동적 또는 정적 랜덤 액세스 메모리들(DRAM들 또는 SRAM들), 소거가능하고 프로그램가능한 판독 전용 메모리들(EPROM들), 전기적으로 소거가능하고 프로그램가능한 판독 전용 메모리들(EEPROM들), 및 플래시 메모리들과 같은 반도체 메모리 디바이스들; 고정된, 플로피, 삭제 가능한 디스크들과 같은 자기 디스크들; 테이프를 포함하는 다른 자기 매체; 컴팩트 디스크들(CD들) 또는 디지털 비디오 디스크들(DVD들)과 같은 광학적 매체를 포함하는 메모리의 상이한 형태들을 포함할 수 있다. 다양한 시스템들에서 다양한 소프트웨어 계층들, 루틴들 또는 모듈들을 형성하는 명령들이 각각의 저장 디바이스들에 저장될 수 있다. 각각의 제어 유닛(220)에 의해 수행될 때 명령들은 대응 시스템이 프로그램된 행동들을 수행하도록 한다.
상술된 특정 실시예들만이 예증되었으나, 본 발명은 본 명세서에서 교수의 이득을 갖는 당업자에게 명백한 상이한 그러나 동등한 방법들로 변경되고 실행될 수 있다. 또한, 이하의 청구항들에서 논의된 것과 다른 제한들이 본 명세서에서 도시된 구조 또는 설계의 상세한 내용으로 의도되지 않는다. 따라서, 위에서 개시된 특정 실시예들은 변경되거나 바뀔 수 있으며 모든 이러한 변화들은 본 발명의 범위 및 정신 내에 있는 것으로 고려된다는 것이 분명하다. 따라서, 본 명세서에서 얻어진 보호사항이 이하의 청구항들에서 서술된다.

Claims (40)

  1. 무선 통신 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
    복수의 기지국 라우터(router)들을 선택하고, 상기 선택된 복수의 기지국 라우터들로 액티브 네트워크를 형성하는 단계;
    기지국 라우터와 모바일 디바이스 사이의 통신 특성에 기초하여, 상기 액티브 네트워크로 상기 기지국 라우터를 주기적으로 더하는 단계;
    기지국 라우터와 모바일 디바이스 사이의 통신 특성에 기초하여, 상기 액티브 네트워크로부터 상기 기지국 라우터를 주기적으로 제외하는 단계;
    1차 에이전트(primary agent)로서 동작하도록 상기 선택된 복수의 기지국 라우터들로부터 제 1 기지국 라우터를 선택하는 단계로서, 상기 1차 에이전트는 네트워크 및 적어도 하나의 2차 에이전트와 통신할 수 있는, 상기 제 1 기지국 라우터 선택 단계;
    상기 선택된 복수의 기지국 라우터들로부터 제 2 및 제 3 기지국 라우터들을 선택하는 단계로서, 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들은 각각 상기 2차 에이전트로서 동작하도록 구성되고, 상기 2차 에이전트는 모바일 디바이스 및 상기 1차 에이전트와 통신할 수 있는, 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 선택 단계; 및
    통신 세션(session) 사이에, 상기 모바일 디바이스와 통신하는 서빙 2차 에이전트(serving secondary agent)로서 동작하도록 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 적어도 하나를 선택하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기지국 라우터는 2차 에이전트로서 동작하도록 구성되고, 상기 2차 에이전트로서 동작하도록 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 적어도 하나를 선택하는 단계는, 상기 모바일 디바이스와 통신하는 상기 서빙 2차 에이전트로서 동작하도록 상기 제 1, 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 모바일 디바이스와 통신하는 서빙 2차 에이전트로서 동작하도록 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 적어도 하나를 선택하는 단계는, 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들과 상기 모바일 디바이스 사이의 통신들의 특성에 기초하여 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 적어도 하나를 상기 모바일 디바이스와 통신하는 상기 서빙 2차 에이전트로서 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들과 상기 모바일 디바이스 사이의 통신들의 특성에 기초하여 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 적어도 하나를 상기 모바일 디바이스와 통신하는 상기 서빙 2차 에이전트로서 선택하는 단계는, 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들과 상기 모바일 디바이스 사이의 통신들의 특성에 기초하여 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 하나를 상기 모바일 디바이스와 통신하는 상기 서빙 2차 에이전트로서 주기적으로 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들과 상기 모바일 디바이스 사이의 통신들의 특성에 기초하여 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 하나를 상기 모바일 디바이스와 통신하는 상기 서빙 2차 에이전트로서 주기적으로 선택하는 단계는, 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들과 상기 모바일 디바이스 사이의 신호 강도에 기초하여 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 하나를 상기 모바일 디바이스와 통신하는 상기 서빙 2차 에이전트로서 주기적으로 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 제 4 기지국 라우터를 선택하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 4 기지국 라우터는 상기 제 4 기지국 라우터와 상기 모바일 디바이스 사이의 통신들의 특성에 기초하여 상기 2차 에이전트로서 동작하도록 구성되는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 기지국 라우터와 상기 모바일 디바이스 사이의 신호 강도에 기초하여 상기 제 3 기지국 라우터를 선택해제하는(deselecting) 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기지국 라우터는 상기 1차 에이전트로서 동작하도록 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 기지국 라우터들과 상기 2차 에이전트 사이의 통신들의 특성에 기초하여 상기 1차 에이전트로서 동작하도록 상기 제 1 및 제 2 기지국 라우터들 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기지국 라우터는 상기 1차 에이전트로서 동작하도록 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 기지국 라우터들과 상기 2차 에이전트 사이의 신호 강도에 기초하여 상기 1차 에이전트로서 동작하도록 상기 제 1 및 제 2 기지국 라우터들 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  10. 복수의 기지국 라우터들을 포함하는 무선 통신 시스템에서 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법에 있어서,
    복수의 기지국 라우터(router)들을 선택하고, 상기 선택된 복수의 기지국 라우터들로 액티브 네트워크를 형성하는 단계;
    기지국 라우터와 모바일 디바이스 사이의 통신 특성에 기초하여, 상기 액티브 네트워크로 상기 기지국 라우터를 주기적으로 더하는 단계;
    기지국 라우터와 모바일 디바이스 사이의 통신 특성에 기초하여, 상기 액티브 네트워크로부터 상기 기지국 라우터를 주기적으로 제외하는 단계;
    상기 모바일 디바이스를 상기 복수의 기지국 라우터들 중 제 1 기지국 라우터와 연관시키는 단계;
    상기 제 1 기지국 라우터와 연관된 기지국 라우터들의 서브세트로부터 상기 모바일 디바이스로 페이징 신호를 전달하는 단계;
    상기 제 1 기지국 라우터와 연관된 기지국 라우터들의 서브세트 내의 상기 기지국 라우터들 중 하나로부터, 상기 모바일 디바이스가 상기 하나의 기지국 라우터로부터의 상기 페이징 신호에 응답하였음을 나타내는 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 모바일 디바이스를 상기 하나의 기지국 라우터와 연관시키는 단계를 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 기지국 라우터와 연관된 상기 기지국 라우터들의 서브세트로부터 상기 모바일 디바이스로 상기 페이징 신호를 전달하는 단계는, 상기 기지국 라우터들의 서브세트가 페이징 신호를 상기 모바일 디바이스로 전달하도록 요청하는 신호를 상기 제 1 기지국 라우터로부터 상기 기지국 라우터들의 서브세트로 전달하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 기지국 라우터들의 서브세트가 페이징 신호를 상기 모바일 디바이스로 전달하도록 요청하는 신호를 상기 제 1 기지국 라우터로부터 상기 기지국 라우터들의 서브세트로 전달하는 단계는,
    상기 페이징 신호를 상기 모바일 디바이스로 전달하도록 상기 제 1 기지국 라우터에서 요청을 수신하는 단계; 및
    상기 제 1 기지국 라우터에서 복수의 기지국 라우터들을 상기 기지국 라우터들의 서브세트 내에 포함되는 것으로 식별하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 기지국 라우터에서 복수의 기지국 라우터들을 상기 기지국 라우터들의 서브세트 내에 포함되는 것으로 식별하는 단계는, 상기 제 1 기지국 라우터에서 공통의 지리적 위치를 갖는 복수의 기지국 라우터들을 상기 기지국 라우터들의 서브세트 내에 포함되는 것으로 식별하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 기지국 라우터에서 복수의 기지국 라우터들을 상기 기지국 라우터들의 서브세트 내에 포함되는 것으로 식별하는 단계는, 상기 제 1 기지국 라우터에서 상기 제 1 기지국 라우터의 미리 선택된 거리 내에 위치된 복수의 기지국 라우터들을 상기 기지국 라우터들의 서브세트 내에 포함되는 것으로 식별하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 모바일 디바이스를 상기 복수의 기지국 라우터들 중 상기 제 1 기지국 라우터와 연관시키는 단계는 상기 모바일 디바이스를 상기 제 1 기지국 라우터와 상관시키는 파일을 유지하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 모바일 디바이스를 상기 제 1 기지국 라우터와 상관시키는 상기 파일을 유지하는 단계는 상기 모바일 디바이스를 상기 제 1 기지국 라우터와 상관시키는 데이터베이스를 유지하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 모바일 디바이스를 상기 제 1 기지국 라우터와 상관시키는 상기 파일을 유지하는 단계는 상기 모바일 디바이스를 상기 제 1 기지국 라우터와 상관시키는 파일을 GFA에서 유지하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 모바일 디바이스를 상기 복수의 기지국 라우터들 중 상기 제 1 기지국 라우터와 연관시키는 단계는 상기 제 1 기지국 라우터를 통하여 상기 모바일 디바이스를 등록하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 기지국 라우터를 통하여 상기 모바일 디바이스를 등록하는 단계는 상기 제 1 기지국 라우터에 의해 서비스된 지역에서 파워 업(power up)되는 상기 모바일 디바이스에 응답하여 상기 제 1 기지국 라우터를 통하여 상기 모바일 디바이스를 등록하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치시키는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 기지국 라우터를 통하여 상기 모바일 디바이스를 등록하는 단계는 상기 모바일 디바이스가 이전에 등록되었된 기지국 라우터로부터 미리 선택된 거리를 이동하는 상기 모바일 디바이스에 응답하여 상기 제 1 기지국 라우터를 통하여 상기 모바일 디바이스를 등록하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 기지국 라우터를 통하여 상기 모바일 디바이스를 등록하는 단계는 상기 모바일 디바이스가 이전에 등록되었던 때로부터 만료하는 미리 선택된 시간 주기에 응답하여 상기 제 1 기지국 라우터를 통하여 상기 모바일 디바이스를 등록하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 기지국 라우터를 통하여 상기 모바일 디바이스를 등록하는 단계는 상기 모바일 디바이스가 이전에 등록되었던 기지국 라우터와 연관된 기지국 라우터들의 서브세트의 외부에 있는 상기 제 1 기지국 라우터에 응답하여 상기 제 1 기지국 라우터를 통하여 상기 모바일 디바이스를 등록하는 단계를 더 포함하는, 모바일 디바이스를 위치 특정하기 위한 방법.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들에서 상기 통신 세션에 관한 실질적으로 유사한 제어 정보를 유지하는 단계; 및
    상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 제 1의 하나를, 상기 모바일 디바이스와 통신하고, 상기 모바일 디바이스와의 상기 통신 세션 동안 상기 제어 정보를 사용하는, 제 1 서빙 2차 에이전트로서 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 제 2의 하나를, 상기 제 1 서빙 2차 에이전트 대신 상기 모바일 디바이스와 통신하고, 상기 모바일 디바이스와의 상기 통신 세션 동안 상기 제어 정보를 사용하는, 제 2 서빙 2차 에이전트로서 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 제 1의 하나를 상기 모바일 디바이스와 통신하는 상기 제 1 서빙 2차 에이전트로서 선택하는 단계는, 상기 제 1 서빙 2차 에이전트와 상기 모바일 디바이스 사이의 통신 채널의 특성에 기초하여 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 상기 제 1의 하나를, 상기 모바일 디바이스와 통신하는 상기 제 1 서빙 2차 에이전트로서 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 제 2의 하나를 상기 제 1 서빙 2차 에이전트 대신 상기 모바일 디바이스와 통신하는 제 2 서빙 2차 에이전트로서 선택하는 단계는, 상기 제 1 서빙 2차 에이전트와 상기 모바일 디바이스 사이의 통신 채널의 특성 보다 양호한 상기 제 2 서빙 2차 에이전트와 상기 모바일 디바이스 사이의 상기 통신 채널의 상기 특성에 응답하여, 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들 중 제 2의 하나를 상기 제 1 서빙 2차 에이전트 대신 상기 모바일 디바이스와 통신하는 제 2 서빙 2차 에이전트로서 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들에 전송된 상기 제어 정보를 주기적으로 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들에 전송된 상기 제어 정보를 정기적으로 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 기지국 라우터들 중 하나를, 네트워크 및 상기 2차 에이전트와 통신하는 1차 에이전트로서 동작하도록 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 통신 세션에 관한 제어 정보를 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들로 전송하는 단계는, 상기 1차 에이전트로부터 상기 통신 세션에 관한 제어 정보를 상기 제 2 및 제 3 기지국 라우터들로 전송하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템을 제어하는 방법.
  31. 삭제
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