KR101264757B1 - 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법 및 무선 네트워크 - Google Patents

무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법 및 무선 네트워크 Download PDF

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Abstract

무선 네트워크(3)에서 스캐닝을 위한 방법은 이동국 MS(5)의 진행중 서비스에 대한 속성들을 결정하는 단계 및 상기 결정된 속성들에 의존하여 MS에 대한 스캐닝 구간들을 할당하는 단계를 포함한다. 진행중 서비스에 대한 속성들은 서비스의 유형, 및 서비스 품질 요건들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 방법에서, MS에 대한 스캐닝 구간들은 또한 이웃 셀 리스트의 사이즈에 의존하여 기지국(4)에 의해 할당된다. 예를 들면, 무선 네트워크는 WiMAX 네트워크일 수 있다.

Description

무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법 및 무선 네트워크{METHOD FOR ADAPTIVE SCANNING IN A WIRELESS NETWORK AND A WIRELESS NETWORK}
본 발명은 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법 및 적응 스캐닝을 갖는 무선 네트워크에 관한 것이다. 상기 방법은 보다 상세하게 광대역 액세스 모바일 네트워크들에 응용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
전형적인 무선 셀룰러 네트워크에서, 액티브 모바일은 서빙 셀(serving cell)이라 칭하는 셀에 등록된다. 서빙 셀로부터 모바일에 의해 수신된 신호 품질이 불충분할 때, 모바일은 새로운 서빙 셀로서 이용될 다른 셀을 찾아야 한다. 이러한 새로운 서빙 셀을 선택하는 과정을 핸드오버라고 부르며, 새로운 서빙 셀로서 선택된 셀을 핸드오버 타겟 셀이라 부른다. 예를 들면, 하나의 네트워크에서, 현 서빙 셀은 핸드오버 타겟 셀로서의 선택을 위한 잠재적 후보자들인 이웃하는 셀들의 리스트를 브로드캐스팅한다. 이러한 리스트를 이웃 셀 리스트라고 칭한다.
적합한 타겟 셀을 찾기 위해, 모바일은 이웃 셀 리스트에 포함된 셀들을 스캐닝한다. 모바일의 위치가 불확실하거나 이웃하는 셀들의 현재 상태가 알려지지 않은 곳이라도, 모바일이 충분히 강력한 신호로 또는 충분한 신호 대 간섭 비(SINR)로 타겟 셀을 찾아서, 모바일이 타겟 셀에 대해 성공적으로 핸드오버하는 것을 가능하게 하여 그것에 귀속되도록, 이웃 셀 리스트는 충분한 잠재적 후보자들을 포함해야 한다. 모바일이 스캐닝 과정을 실행할 수 있는 동안, 서빙 셀은 시간 구간들을 할당한다. 모바일이 스캐닝을 실행하는 동안의 시간적 지속 기간은 인터리빙(interleaving) 구간들: 즉, (청취 구간들이라 부르는) 정상적인 송신을 위한 시간들; 및 (스캐닝 구간들이라 부르는) 스캐닝을 위한 시간들로 분할된다.
현재 개발되고 있는 무선 네트워크의 몇몇 유형들은 때때로 WiMAX라고도 일컬어지는, IEEE 802 표준들에 따른 것들 등의 광대역 액세스 모바일 네트워크들을 제공하는 것을 목적으로 한다. 도 1에 도시된 바와 같은 하나의 WiMAX 네트워크에서, 모바일(2)에 서빙하는 서빙 기지국(1)은 간격을 두고 모바일(2)에 메시지 MOB_NBR-ADV를 전송한다. 이 메시지는 이웃 셀 리스트를 포함한다. 시간(t1)에서, 예를 들면, 서빙 셀로부터 수신하는 신호의 품질이 문턱치 품질 레벨 아래로 떨어지면, 모바일(2)은 핸드오버가 요구될 수 있는지를 결정한다. 모바일(2)은 스캐닝을 실행할 필요가 있음을 지시하는 기지국(1)에 메시지 MOB_SCN-REQ를 전송한다. 기지국(1)은 스캐닝 구간들로서 모바일(2)에 할당된 시간들을 주는 메시지 MOB_SCN-RSP를 전송한다. 이후 모바일(2)은 스캐닝 구간들로서 규정된 시간들에서 이웃 셀 리스트 내의 셀들을 스캐닝한다. 스캐닝하는 동안, 모바일(2)과 그의 서빙 셀 사이에서 페이로드 데이터(payload data)의 통신은 없다. 그러므로, 데이터 처리량은 아무런 스캐닝이 요구되지 않을 때의 기간들에 비해 감소된다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법은 이동국(MS)의 진행중 서비스에 대한 속성들을 결정하는 단계를 포함한다. MS에 대한 스캐닝 구간들은 결정된 속성들에 의존하여 할당된다. 하나의 방법에서, 진행중 서비스에 대한 속성들은 서비스의 유형 및 서비스 품질 요건들 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 방법을 이용함으로써, 진행중 서비스의 요건들을 고려하는 한, 성능상의 스캐닝의 영향이 제한될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, MS에 의한 스캐닝을 위한 이웃 셀 리스트는 진행중 서비스의 속성들에 의존하여 선택된다. 모바일에 전송되도록 잠재적으로 이용 가능한 복수의 이웃 셀 리스트들이 있을 수 있다. 상이한 서비스들이 서비스 품질의 상이한 레벨들을 요구함을 인식함으로써, 핸드오버 타겟 셀의 품질이 성능 저하를 최소화하는 경향이 있는 동안 진행중 서비스의 요건들을 충족하도록, 이웃 셀 리스트는 적당히 더 길거나 더 짧을 수 있다. 예를 들면, 진행중 서비스의 속성들을 고려함으로써, 스캐닝하기 위한 보다 적은 후보자들을 갖고, 그에 따라 요구된 스캐닝 시간을 감소시키고 모바일과의 정상 통신에 대해 증가된 청취 시간을 제공하고, 그에 따라 데이터 처리량을 강화하는 리스트를 선택하는 것이 가능할 수도 있다. 대조적으로, 고정된 이웃 리스트가 진행중 서비스의 속성들과 무관하게 이용된다면, 부가되는 이익 없이 긴 스캐닝 시간을 가져올 수 있다. 스캐닝이 상당한 시간을 차지하는 곳에서, 무선 상태들은 스캐닝이 완료될 때까지 변할 수 있으며, 이후 타겟 셀을 선택하기 위한 결정은 신뢰할 수 없을지도 모른다.
본 발명에 따른 방법에서, MS에 대한 스캐닝 구간들은 MS에 의한 스캐닝을 위한 이웃 셀 리스트의 사이즈에 의존하여 할당된다.
본 발명에 따른 하나의 방법은 WiMAX 네트워크와 함께 이용된다. 본 발명에 따른 방법은 무선 네트워크의 다른 유형들, 예를 들면 3GPP 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution; LTE) 구현 네트워크에서 이용될 수 있고, 이 경우에 기지국 eNodeB 및 MS는 UE(이용자 장비)라고 부른다. 본 발명에 따른 방법은 하나의 네트워크 노드로부터 다른 것으로의 핸드오버를 포함하는 네트워크 기술의 다른 유형들과 함께 이용될 수 있으며, 반드시 제 4 세대(4G) 네트워크들 또는 광대역 모바일 액세스를 제공하는 네트워크들로 강요되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 방법은 예를 들면, 핸드오버가 단일 네트워크 내에서 일어나는 곳에서 또는 동일한 기술 유형의 상이한 네트워크들 사이에서 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은 하나의 기술 유형의 네트워크에 포함된 네트워크 소자로부터 다른 기술 유형의 네트워크 내의 타겟 네트워크 소자로의 핸드오버 내에 이용된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 무선 네트워크는 복수의 기지국들을 포함하고, 이동국(MS)의 진행중 서비스에 대한 결정된 속성들에 의존하여 이동국(MS)에 대한 스캐닝 구간들을 할당하도록 동작하는 적응 시간 할당 모듈을 포함한다.
이후로 본 발명의 몇몇 실시예들은 예시적으로만 그리고 첨부 도면들에 관하여 서술될 것이다.
도 1은 종래의 WiMAX 네트워크의 동작을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 방법 및 네트워크를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 네트워크에 포함된 기지국을 도시한 도면.
도 4는 개략적인 예시 도표를 도시한 도면.
도 2에 관하여, WiMAX 네트워크(3)는 복수의 기지국들을 포함하고, 이들 중 하나(4)가 도시되었다. 기지국(4)은 서빙 셀을 제공받는 모바일(MS(5))에 대한 서빙 기지국이다. 파선(6)으로 도시된 바와 같이, 서빙 기지국(4)은 이웃 셀 리스트(NCL)를 MS(5)에 전송할 수 있으며, 도 1은 종래의 구성을 도시한 도면이다. 그러나, 이것은 핸드오버 과정 동안 이후의 단계에서 MS(5)로 전송되는 NCL과 더불어 선택 단계일 수 있다.
MS(5)가 7에서 핸드오버를 실행하기 위해 필요한 것을 검출할 때, 스캐닝 요청 SCN-REQ(8)을 기지국(4)에 전송한다.
기지국(4)은 MS(5)가 관계되는 진행중 서비스의 속성들을 결정하는, 도 3에 도시된 프로세서(9)를 포함한다. 선택된 실제 속성들은 특정 네트워크 또는 기지국 셋업에 의존한다. 이 예에서, 프로세서(9)는 스트리밍 비디오, VoIP 또는 다른 유형 등의 서비스 유형과, 또한 최대 대기 시간 허용 오차(maximum latency tolerance), 최소 자체 처리량(minimum sustain throughput) 등의 다양한 서비스 품질(QoS) 요건들을 식별한다. QoS 파라미터들은 프로파일들로부터, 기지국 관리 데이터로부터, 측정들로부터 정보를 검색함으로써 또는 다른 방법에 의해 채택될 수 있다. 결정의 결과는 적응 시간 할당 모듈(10)에 인가된다.
일 실시예에서, 이웃하는 셀들의 공통 스캐닝 리스트는 모든 모바일들에 대해 이용된다. 리스트는 저장소(11) 내에 보유되고 리스트의 사이즈는 적응 시간 할당 모듈(10)에 인가된다.
상이한 스캐닝 리스트들이 이용 가능하고, 가장 적당한 것이 특정 모바일과의 이용을 위해 선택되는 곳에서, 리스트들은 라이브러리(12) 내에 보유된다. 선택기(13)는 라이브러리(12)에 액세스하고 선택된 리스트를 스캐닝 리스트 저장소(11)에 입력한다.
이후 적응 시간 할당 모듈(10)은 출력(14)을 제공하기 위해 스캐닝에 대한 가장 양호한 시간 구간들을 계산한다. 서빙 기지국(4)은 스캐닝 리스트 및 메시지 SCN-RSP(15)를 통한 할당된 시간 구간들과 함께 모바일(5)에 응답한다. 그러므로, 진행중 서비스의 요건들은 중요시될 수 있고, 스캐닝에 기인하는 처리량 감소는 최소화될 수 있으며, 총 스캐닝 지속 기간은 최소화될 수 있다.
스캐닝에서의 시간들은 도 4에 도시되어 있다. 여기서 스캐닝을 완료하기 위한 지속 기간은 스캔 지속 기간(D)이라 부른다. 모든 청취 구간들의 합계는 L로 표시된다. 스캐닝 리스트는 N 셀들을 가지며, 모바일은 셀을 요구된 정확도로 스캔하기 위해 시간 A를 필요로 한다고 가정한다. 모바일은 이 리스트를 스캔하기 위해 시간 지속 기간 S = N x A를 필요로 할 것이다.
전송대 스캐닝 비(R)는 R = L/S이다(모바일은 청취 구간들 동안 정상 전송을 갖는다). 따라서, D = L + S = (R+1) x S이다.
일 실시예에서, 시간 L은 비율(R)이 범위 [Rmin, Rmax] 내에 한정되도록 할당된다. 하한 Rmin은 스캐닝 동안 서빙 셀과 함께 최소 처리량을 허용하는 한편, 상한 Rmax는 스캔 지속 기간 D의 신속 증가를 방지한다.
시간 할당의 예가 아래에 주어진다.
Given: 진행중 서비스의 최소 요구 처리량, 최대 대기 시간 허용 오차 등,
N - 스캐닝 리스트의 사이즈, 및
스캔 지속 기간의 신뢰성 있는 한계 Dmax
Compute: Rmin, Rmax, 및
S - N 셀들을 스캔하는데 필요한 시간
If: (Rmax + 1) x S <= Dmax
then: L = Rmax x S
else if: (Rmin + 1) x S <= Dmax
then: L = Dmax - S
else: L = Rmin x S
이러한 시간 할당 수단은 스캐닝 리스트의 사이즈를 고려하지 않고 시간 L을 할당하는 수단보다 더 긴 스캐닝 리스트를 허용한다.
그러므로, 본 발명에 따른 스캐닝을 위한 적응 시간 할당은 진행중 서비스에 대한 스캐닝의 영향이 제한되는 것을 허용할 수 있고, 핸드오버의 성능 뿐만 아니라, 네트워크의 전체 용량, 및 그에 따른 네트워크의 전체 품질을 강화한다.
본 발명은 그의 사상 및 본질적 특징들을 떠나지 않고 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다. 상기한 실시예들은 모든 점에서 단지 예시적일 뿐이고 한정적이 아님을 고려해야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 것이라기보다는 오히려 첨부된 청구항들에 의해 지시된다. 청구항들의 등가의 범위와 의미 내에서의 모든 변경들은 그들의 범위 내에 포함되어야 한다.
1, 4: 서빙 기지국 2, 5: 모바일
3: WiMAX 네트워크 9: 프로세서
10: 적응 시간 할당 모듈 11: 저장소

Claims (14)

  1. 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법에 있어서:
    이동국(MS)의 진행중 서비스(on-going service)에 대한 속성들을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 속성들에 의존하여 상기 MS에 대한 스캐닝 구간들을 할당하는 단계로서, 시간 할당은 스캔 지속 기간 Dmax 상에서 청취 구간(L) 대 스캐닝 구간(S)의 비율(R)이 범위 [Rmin, Rmax] 내에 한정되도록 선택되고, 여기서,
    if: (Rmax + 1) x S <= Dmax
    then: L = Rmax x S
    else if: (Rmin + 1) x S <= Dmax
    then: L = Dmax - S
    else: L = Rmin x S를 만족시키는 상기 스캐닝 구간 할당 단계를 포함하는, 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진행중 서비스에 대한 상기 속성들은 서비스 유형, 및 서비스 품질 요건들 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 MS에 의한 스캐닝을 위한 이웃 셀 리스트(neighbor cell list)는 상기 진행중 서비스의 속성들에 의존하여 선택되는, 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 MS에 의한 스캐닝을 위한 이웃 셀 리스트의 사이즈에 의존하여 상기 MS에 대한 스캐닝 구간들을 할당하는 단계를 포함하는, 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 MS는 상기 무선 네트워크의 서빙 기지국과 통신중에 있으며, 상기 서빙 기지국은 상기 스캐닝 구간들을 할당하고 상기 할당된 스캐닝 구간들에 관한 정보를 상기 MS에 통신하는, 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 네트워크는 광대역 모바일 표준에 따라 구현되는, 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 네트워크는 WiMAX 표준들에 따라 구현되는, 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 MS는 상기 무선 네트워크의 서빙 기지국과 통신중에 있고, 상기 서빙 기지국은 핸드오버를 필요로 할 때 상기 MS로부터 스캐닝 요청을 수신하고, 상기 스캐닝 요청 수신시, 상기 서빙 기지국은 상기 MS에 의한 스캐닝을 위해 할당될 시간 구간들을 계산하고, 상기 서빙 기지국은 스캐닝될 셀들의 리스트 및 상기 할당된 시간 구간들과 함께 상기 MS에 응답하는, 무선 네트워크에서 적응 스캐닝을 위한 방법.
  9. 삭제
  10. 복수의 기지국들을 포함하는 무선 네트워크에 있어서:
    이동국(MS)의 진행중 서비스에 대한 결정된 속성들에 의존하여, 이동국(MS)에 대한 스캐닝 구간들을 할당하도록 동작하는 적응 시간 할당 모듈로서, 스캔 지속 기간 Dmax 상에서 청취 구간(L) 대 스캐닝 구간(S)의 비율(R)이 범위 [Rmin, Rmax] 내에 한정되도록 선택된 시간 할당을 수행하고, 여기서,
    if: (Rmax + 1) x S <= Dmax
    then: L = Rmax x S
    else if: (Rmin + 1) x S <= Dmax
    then: L = Dmax - S
    else: L = Rmin x S를 만족시키는 상기 적응 시간 할당 모듈을 포함하는, 복수의 기지국들을 포함하는 무선 네트워크.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 진행중 서비스에 대한 상기 결정된 속성들은 서비스 유형, 및 서비스 품질 요건들 중 적어도 하나를 포함하는, 복수의 기지국들을 포함하는 무선 네트워크.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 진행중 서비스의 속성들에 의존하여, 상기 MS에 의한 스캐닝을 위한 이웃 셀 리스트를 선택하는 선택기를 포함하는, 복수의 기지국들을 포함하는 무선 네트워크.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 적응 시간 할당 모듈은 이웃 셀 리스트의 사이즈에 의존하여 상기 MS에 대한 스캐닝 구간들을 할당하도록 동작하는, 복수의 기지국들을 포함하는 무선 네트워크.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 적응 시간 할당 모듈은 상기 MS에 서빙하는 기지국에 위치하는, 복수의 기지국들을 포함하는 무선 네트워크.
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