KR101317035B1 - 와이브로 망과 무선랜 망간의 핸드오프 방법 및 이를지원하는 단말 장치 - Google Patents

와이브로 망과 무선랜 망간의 핸드오프 방법 및 이를지원하는 단말 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101317035B1
KR101317035B1 KR1020060116897A KR20060116897A KR101317035B1 KR 101317035 B1 KR101317035 B1 KR 101317035B1 KR 1020060116897 A KR1020060116897 A KR 1020060116897A KR 20060116897 A KR20060116897 A KR 20060116897A KR 101317035 B1 KR101317035 B1 KR 101317035B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wlan
signal
network
moving speed
terminal
Prior art date
Application number
KR1020060116897A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080047046A (ko
Inventor
손형철
엄태일
김선주
허서원
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020060116897A priority Critical patent/KR101317035B1/ko
Publication of KR20080047046A publication Critical patent/KR20080047046A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101317035B1 publication Critical patent/KR101317035B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/14—Reselecting a network or an air interface
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/2801—Broadband local area networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/46—Interconnection of networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • H04W52/0245—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal according to signal strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 WiBro-WLAN 간의 수직 핸드오프 방법 및 이를 지원하는 단말 장치에 관한 것이다. 본 발명은 WiBro-WLAN 간의 수직 핸드오프를 결정하기 위해 수신 신호의 세기와 함께 단말의 이동속도를 파라미터로 이용한다. 이와 같이 하면 불필요한 수직 핸드오프 수행을 방지할 수 있다. 또한 본 발명은 단말의 이동속도에 따라 WLAN의 Power를 on/off 하도록 제어함으로써 단말의 소모 전력을 최소화 할 수 있다.
Figure R1020060116897
WiBro, WLAN, interworking, 핸드오프

Description

와이브로 망과 무선랜 망간의 핸드오프 방법 및 이를 지원하는 단말 장치{METHOD AND APPARATUS FOR HANDOFF IN WIBRO-WLAN INTERWORKING NETWORK}
도 1은 WiBro 망과 WLAN 망이 상호 연동하는 경우를 나타내는 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 WiBro에서 WLAN으로의 수직 핸드오프 과정을 도시한 순서도.
도 3은 종래 기술에 따른 WLAN에서 WiBro로의 수직 핸드오프 과정을 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 WiBro-WLAN 상호 연동을 지원하는 단말의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 확장 칼만 필터를 적용한 단말의 위치 계산 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 WiBro에서 WLAN으로 수직 핸드오프 하는 경우에 대한 수직 핸드오프 결정부의 동작을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 WLAN에서 WiBro로 수직 핸드오프를 결정하는 방법을 도시한 순서도.
도 8은 본 발명의 성능을 검증하기 위해 수행한 시뮬레이션 환경을 나타낸 도면.
도 9는 단말의 추정된 위치를 WLAN AP를 주변으로 확대하여 나타낸 도면.
도 10은 실제 위치와 추정된 위치와의 오차를 나타낸 도면.
도 11은 단말의 실제 속도와 추정된 속도와의 오차를 나타낸 도면.
도 12는 수직 핸드오프에 사용되는 단말의 이동 속도를 나타낸 도면.
도 13은 Microcell path loss model에 따라 시뮬레이션한 Path loss L 값을 나타낸 도면.
도 14는 WLAN AP를 중심으로 단말에서 수신되는 WLAN 신호의 세기와 WLAN으로 수직 핸드오프하기 위한 임계값을 나타낸 도면.
본 발명은 이기종 망간의 핸드오프에 관한 것으로, 특히 와이브로 망과 무선랜 망간의 핸드오프에 관한 것이다.
최근 와이브로(WiBro)와 무선랜 망(WLAN), GSM(Global System for Mobile communication)과 같은 이기종 망간의 상호연동(Interworking)이 이슈가 되고 있다. 특히, WiBro-WLAN과 같이 서로 다른 이기종 망간의 핸드오프(handoff)를 수직 핸드오프(vertical handoff)라고 한다.
도 1은 WiBro 망과 WLAN 망이 서로 interworking하는 경우를 나타내는 것이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 WiBro 망의 셀 반경은 약 1km~2km이고, WLAN 핫 스폿(Hotspot)의 커버리지(Coverage)는 약 100m~300m이다. WiBro의 경우 약 60Km/h 이상의 속도에서도 정상적인 서비스를 제공하지만, WLAN은 정지상태 또는 보행자 수준의 속도에서 정상적인 서비스가 가능하다. 그러나 가격적인 측면에서는 WLAN이 WiBro 보다 저렴하게 서비스를 제공할 수 있는 장점이 있다.
종래에는 이러한 이기종 망간의 핸드오프를 위해, 일반적으로 수신된 신호의 세기를 이용한다. WiBro 망에 위치한 단말이 WLAN Hotspot 지역으로 이동하는 경우, WLAN 망으로부터 수신된 신호의 세기가 커짐에 따라 단말은 WiBro 망에서 WLAN 망으로 수직 핸드오프를 하게 된다.
도 2는 종래 기술에 따른 WiBro에서 WLAN으로의 수직 핸드오프 과정을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, WiBro 망에 위치한 단말은 201 과정에서 Wibro 서비스를 수신하며, 202 과정에서 WLAN 망으로 이동해가면서 WLAN 망으로부터 수신되는 신호의 강도(Received Signal Strength Indicator, 이하 RSSI라고 한다)를 측정한다. 203 과정에서는 WLAN 수신 신호의 RSSI(RSSI_WLAN)를 소정 임계값(RSSI_WLAN_TH)과 비교하며, RSSI_WLAN이 RSSI_WLAN_TH를 초과하면 204 과정에서 단말은 WLAN 망으로 수직 핸드오프하며 205 과정에서 WLAN 망으로부터의 서비스를 수신한다. 반면, RSSI_WLAN이 RSSI_WLAN_TH를 초과하지 않으면 단말은 WiBro 서비스를 계속 수신하면서 202 과정으로 복귀하여 RSSI_WLAN과 RSSI_WLAN_TH를 비교하는 동작을 반복한다.
도 3은 종래 기술에 따른 WLAN에서 WiBro로의 수직 핸드오프 과정을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, WLAN 망에 위치한 단말은 301 과정에서 WLAN 서비스를 수신하며, 302 과정에서 WLAN 망으로부터 수신되는 신호의 강도(Received Signal Strength Indicator, 이하 RSSI라고 한다)를 측정한다. 303 과정에서는 WLAN 수신 신호의 RSSI(RSSI_WLAN)를 소정 임계값(RSSI_WLAN_TH)과 비교하며, RSSI_WLAN이 RSSI_WLAN_TH보다 작으면 304 과정에서 단말은 WiBro 망으로 수직 핸드오프하며 305 과정에서 WiBro 망으로부터의 서비스를 수신한다. 반면, RSSI_WLAN이 RSSI_WLAN_TH보다 작지 않으면 단말은 WLAN 서비스를 계속 수신하면서 302 과정으로 복귀하여 RSSI_WLAN과 RSSI_WLAN_TH를 비교하는 동작을 반복한다.
더욱 자세히 설명하면, 도 1의 CASE 1과 같이 WLAN Hotspot 지역 내에서 단말이 매우 천천히 이동하거나 정지상태가 유지되는 경우에는 WiBro 망에서 WLAN 망으로 수직 핸드오프를 하여 안정적인 WLAN 서비스가 가능하다. 그러나 CASE 2와 같이 단말의 이동 속도가 빠른 경우에는 WLAN의 커버리지가 작기 때문에 순식간에 WLAN Hotspot 지역을 벗어나게 되므로 단말은 다시 WiBro 망으로 수직 핸드오프를 시도하게 된다. 이처럼 단말의 이동속도가 빠른 경우, WiBro → WLAN → WiBro로 여러 차례 수직 핸드오프를 하게 되며, 이로 인해 패킷 서비스가 여러 차례 끊기게 되어 정상적인 서비스 제공이 어렵다. 뿐만 아니라 WiBro의 경우에는 고속에서도 안정적인 서비스가 가능하지만 WLAN은 정지 상태 또는 저속에서만 정상적인 서비스가 보장되므로 고속에서 WLAN으로 수직핸드오프를 하게 되면 정상적인 서비스를 제 공하지 못한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이기종 망간의 상호 연동 시스템에서 단말에게 서비스를 끊김 없이 제공하면서 수직 핸드오프를 하도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는, 무선 휴대인터넷 망과 무선랜 망간의 핸드오프 방법에 있어서, 상기 무선랜 망으로부터 서비스 신호를 수신중인 단말의 수신신호 강도를 측정하고 이동 속도를 계산하는 과정과, 상기 측정된 수신신호 강도를 미리 설정된 제1 임계값과 비교하고, 상기 계산한 단말의 이동 속도를 미리 설정된 제2 임계값과 비교하는 과정과, 상기 제1 임계값이 상기 측정된 수신신호 강도보다 크거나, 상기 제2 임계값이 상기 계산된 이동 속도보다 작으면, 상기 제2 임계값 이상의 속도로 이동중인 단말에게 서비스를 제공할 수 있는 상기 무선 휴대인터넷 망으로 핸드오프 하고, 상기 무선 휴대인터넷 망으로부터 서비스 신호를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예는, 제1 임계값 이상의 속도로 이동중인 단말에게 서비스를 제공할 수 있는 무선 휴대인터넷 망과, 무선랜 망간의 핸드오프 방법에 있어서, 상기 무선 휴대인터넷 망으로부터 서비스 신호를 수신중인 단말의 이동 속도를 계산하는 과정과, 상기 계산한 단말의 이동 속도를 상기 제1 임계값과 비교하는 과정과, 상기 제1 임계값이 상기 계산된 이동 속도보다 크면, 상기 무선랜 망으로 부터의 수신신호 강도를 측정하는 과정과, 상기 측정한 수신신호 강도를 미리 설정된 제2 임계값과 비교하는 과정과, 상기 측정한 수신신호 강도가 상기 제2 임계값보다 크면 상기 무선랜 망으로 핸드오프 하고, 상기 무선랜 망으로부터 서비스 신호를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예는, 제1 임계값 이상의 속도로 이동중인 단말에게 서비스를 제공할 수 있는 무선 휴대인터넷 망과, 무선랜 망간의 상호연동을 지원하는 단말 장치에 있어서, 상기 무선 휴대인터넷 망으로부터 수신된 신호를 처리하는 무선 휴대인터넷 신호 처리부와, 상기 무선랜 망으로부터 수신된 신호를 처리하는 무선랜 신호 처리부와, 상기 무선 휴대인터넷 신호 처리부에서 처리한 결과값을 이용하여 현재 이동속도를 계산하는 속도 계산부와, 상기 무선랜 신호 처리부에서 수신되는 무선랜 망으로부터의 수신신호 강도와 상기 속도 계산부에서 계산된 이동속도를 이용하여 이종망으로의 핸드오프 여부를 결정하는 핸드오프 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등 에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 단말이 WiBro-WLAN 간에 수직 핸드오프시 수신 신호 세기뿐만 아니라 단말의 속도를 고려하여 수직 핸드오프 시점을 결정하도록 하는 방법을 제안한다. 이하 도면을 통하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 WiBro-WLAN 상호 연동을 지원하는 단말의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단말은 WiBro 신호처리부(401), WLAN 신호처리부(404), 속도 계산부(402) 및 수직핸드오프 결정부(403)를 포함한다.
WiBro 신호처리부(401)는 WiBro 기지국 신호를 처리하여 RD(Relative Delay)와 RSSI_WiBro를 출력하고, WLAN 신호처리부(404)는 WLAN AP 신호를 처리하여 RSSI_WLAN을 출력하며, 속도 계산부(402)는 WiBro 신호 처리부(401)에서 출력된 RD를 이용하여 단말의 속도를 결정한다. 수직핸드오프 결정부(403)는 WiBro 기지국 신호의 세기인 RSSI_WiBro와 WLAN AP(Access Point) 신호의 세기인 RSSI_WLAN 및 단말의 속도 Vm를 이용하여 수직 핸드오프를 결정하며, 수직 핸드오프 결정 결과에 따라 WLAN 신호처리부(404)의 전원을 온오프하기 위한 제어신호를 출력한다.
이하, 각 부의 역할에 대하여 구체적으로 설명한다.
1) WiBro 신호 처리부
WiBro 신호 처리부(401)는 WiBro 기지국으로부터 수신된 WiBro 신호를 처리한다. 즉, 액티브(Active) 기지국(WiBro BS#1)으로부터 수신된 WiBro 신호의 프리앰블(Preamble) 신호에 대하여 시간 영역으로 상관(correlation)하고, 그 상관값이 최대가 되는 시간 옵셋(
Figure 112006086488701-pat00001
)을 측정한다. 그리고 주변(Neighbor) 기지국들(WiBro BS#2, #3, #k)에 대해서도 마찬가지로 프리앰블 신호에 대하여 시간 영역의 상관값을 계산하고, 그 상관값이 최대가 되는 시간 옵셋(
Figure 112006086488701-pat00002
)을 측정한다. 이렇게 측정된 시간 옵셋을 이용하여 Active 기지국(WiBro BS#1) 신호에 대한 Neighbor 기지국(WiBro BS#k) 신호의 상대적인 지연(RD)을 계산하면 다음과 같다.
Figure 112006086488701-pat00003
또한, WiBro 신호 처리부(401)는 WiBro 기지국 #k의 신호 세기 RSSI(RSSI_WiBrok(t))를 측정하여 보고한다.
2) WLAN 신호처리부
WLAN 신호 처리부(404)는 WLAN AP의 신호 세기 RSSI(RSSI_WLANk(t))를 측정하여 보고한다.
3) 속도 계산부
단말의 위치나 속도 측정은 GPS(Global Positioning System)와 같은 항법 시스템을 이용하는 것이 일반적이다. 그러나 GPS가 내/외장 되지 않은 WiBro-WLAN Interworking 단말의 경우 단말의 위치나 속도 측정에 어려움이 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에서는 수직 핸드오프의 결정 파라미터인 단말 속도를 추정하기 위해 WiBro 신호를 이용하여 측정한 TDOA(Time Difference of Arrival) 신호를 사용한다. 이는 GPS와 같은 외부 장치의 도움 없이 단말 자체에서 측정 가능한 신호를 사용하여 단말 위치와 속도를 추정할 수 있다는 장점이 있다.
즉, 속도 계산부(402)는 WiBro 신호 처리부(401)에서 측정한 RD를 이용하여 단말의 이동 속도(Vm(t))를 계산한다. (수학식 1)의 RD는 Active 기지국과 Neighbor 기지국간의 TDOA 측정값이다. 이 값에 광속(c)을 곱하면 (수학식 2)와 같은 거리 측정값으로 나타낼 수 있다. 본 발명에서는 거리 측정값으로 변환된 값을 TDOA라 정의한다.
Figure 112006086488701-pat00004
상기 식에서,
Figure 112006086488701-pat00005
는 Active WiBro 기지국 #1과 주변 WiBro 기지국 #k간의 TDOA이고,
Figure 112006086488701-pat00006
는 WiBro 기지국 #k의 위치이며,
Figure 112006086488701-pat00007
는 이동 단말의 위치이다.
단말의 초기 추정위치(
Figure 112006086488701-pat00008
)에 대하여 선형화한 측정식은 다음과 같다.
Figure 112006086488701-pat00009
위의 식에서,
Figure 112006086488701-pat00010
는 (측정된 TDOA)-(초기 추정위치로 계산한 TDOA)이고,
Figure 112006086488701-pat00011
는 단말의 위치 오차이며, H는 초기 추정위치에서의 기지국의 시선 행렬(line of sight matrix)이다. H는 다음 수학식 4로 표현된다.
Figure 112006086488701-pat00012
위의 식에서
Figure 112006086488701-pat00013
는 단말의 초기 추정 위치와 WiBro 기지국 #k 간의 거리를 나타낸다.
단말의 위치와 속도를 결정하기 위하여, 반복 최소 자승법(Iterative Least Square method) 또는 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)를 이용할 수 있다.
이 중 반복 최소 자승법은, (수학식 3)을 다음의 (수학식 5) 및 (수학식 6)과 같이
Figure 112006086488701-pat00014
의 놈(norm)이 일정 값 이하가 될 때지 반복 계산하여 단말의 위치를 계산하는 것이다.
Figure 112006086488701-pat00015
Figure 112006086488701-pat00016
위의 식에서
Figure 112006086488701-pat00017
는 계산된 단말의 위치를 나타내며,
Figure 112006086488701-pat00018
는 단말의 초기 추정 위치를 나타낸다.
상기 수학식을 이용하여 일정 시간 간격(dt)에 대하여 단말의 위치 X(t), X(t+dt)를 구하면 최종적으로 단말의 이동속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112006086488701-pat00019
한편, 확장 칼만 필터를 적용하여 단말의 위치와 속도를 결정하기 위해서는 먼저 단말의 프로세스 모델(process model)을 정의해야 한다. 이 프로세스 모델은 단말의 다이나믹스(dynamics)를 나타낸다. 이때, 단말의 3차원 위치와 3차원 속도를 스테이트(state)로 정의할 수도 있으나, 일반적으로 단말 사용자가 수직 운동은 거의 없이 지표면상을 평면 이동한다고 가정하면 단말의 2차원 위치와 2차원 속도를 상태변수로 놓을 수 있다.
Figure 112006086488701-pat00020
Filter State :
위의 식에서 x1은 단말 위치의 동쪽 벡터 성분이고, x2는 단말 이동속도의 동쪽 벡터 성분이고, x3는 단말 위치의 북쪽 벡터 성분이고, x4는 단말 이동속도의 북쪽 벡터 성분이다.
이때 단말의 불연속 시간 프로세스 모델(discrete-time process model)은 다음과 같다.
Figure 112006086488701-pat00021
process model :
여기서, state transition matrix
Figure 112006086488701-pat00022
은 다음과 같다.
Figure 112006086488701-pat00023
또한,
Figure 112006086488701-pat00024
은 프로세스 노이즈이며, 노이즈의 공분산(covariance)
Figure 112006086488701-pat00025
은 다음과 같다.
Figure 112006086488701-pat00026
process의 측정(measurement)은 상기 기술된 TDOA가 사용되며 연속 시간 측정 모델(continuous-time measurement model)은 다음과 같다.
Figure 112006086488701-pat00027
Measurement model :
Figure 112006086488701-pat00028
위의 식에서 v는 측정 노이즈(measurement noise)이고,
Figure 112006086488701-pat00029
는 Active WiBro 기지국 #1과 주변 WiBro 기지국 #k간의 TDOA이며,
Figure 112006086488701-pat00030
는 WiBro 기지국 #k의 위치이다.
이때 (수학식 13)은 비선형이므로, 이를 초기 추정 위치(priori estimated state)인
Figure 112006086488701-pat00031
로 선형화하고 불연속 시간으로 표현한 식은 다음과 같다.
Figure 112006086488701-pat00032
Measurement model :
위의 식에서
Figure 112006086488701-pat00033
(Actual state와 estimated state의 차)이고,
Figure 112006086488701-pat00034
(Actual measurement와 estimated measurement의 차)이다.
(수학식 14)에서 H는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112006086488701-pat00035
또한 측정 에러(measurement error)
Figure 112006086488701-pat00036
의 공분산(covariance)
Figure 112006086488701-pat00037
은 다음과 같다.
Figure 112006086488701-pat00038
여기에 확장 칼만 필터를 적용하면 추정 위치
Figure 112006086488701-pat00039
를 구할 수 있다. 이 추정 위치는 구하고자 하는 단말의 위치와 속도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 확장 칼만 필터를 적용한 단말의 위치 계산 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5에서
Figure 112006086488701-pat00040
은 추정 에러의 공분산이며 다음과 같이 정의한다.
Figure 112006086488701-pat00041
그리고 단말의 속도 성분의 벡터 합의 크기가 단말의 전체 속도 Vm이 된다.
Figure 112006086488701-pat00042
4) 수직 핸드오프 결정부
수직 핸드오프 결정부(403)는 WiBro 신호 처리부(401)에서 측정한 WiBro 신호의 RSSI(RSSI_WiBro), WLAN 신호 처리부(404)에서 측정한 WLAN 신호의 RSSI(RSSI_WLAN) 및 속도 계산부(402)에서 계산한 단말의 이동속도(Vm)를 이용하여 수직 핸드오프 여부를 결정한다.
이하 도 6과 도 7을 참조하여 수직 핸드오프 결정부의 동작에 대하여 상세하 게 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 WiBro에서 WLAN으로 수직 핸드오프 하는 경우에 대한 수직 핸드오프 결정부의 동작을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 단말이 WiBro 서비스를 이용하고 있으며, 이때 WLAN 서비스는 파워 온(Power on) 또는 오프(off) 상태라고 가정한다. 601 과정에서 WiBro 서비스가 시작되면 602 과정에서 단말의 속도 계산부(402)에서 WiBro 신호의 상대적 지연(Relative delay) 측정값을 이용하여 단말의 속도(Vm)를 계산한다. 603 과정에서는 상기 계산한 단말의 속도 Vm과 미리 설정된 임계값 V_TH를 비교한다. 비교 결과, 상기 계산한 단말의 속도 Vm이 미리 설정된 임계값 V_TH 이상인 경우에, 수직 핸드오프 결정부(403)는 단말의 이동속도가 빠르다고 판단하여 WLAN으로 수직 핸드오프를 하지 않고 계속 WiBro 서비스를 이용하도록 한다. 이때 609 과정에서 WLAN은 Power off하여 전력 소모를 최소화 한다.
한편, Vm이 V_TH보다 작은 경우에는, 수직 핸드오프 결정부(403)는 단말의 이동 속도가 정상적인 WLAN 서비스를 받을 수 있는 속도라고 판단하고 604 과정에서 WLAN을 Power on한다. 605 과정에서는 WLAN 신호처리부(404)에서 WLAN 신호의 RSSI(RSSI_WLAN)를 측정하며, 606 과정에서는 측정된 RSSI_WLAN과 미리 설정된 임계값 RSSI_WLAN_TH를 비교한다. 비교 결과 측정값이 임계값 이하인 경우에는, 수직 핸드오프 결정부(403)는 정상적인 WLAN 서비스를 받을 수 없는 신호세기라고 판단하여 수직 핸드오프를 하지 않고 609 과정으로 진행하여 WLAN을 Power off하고 계속 WiBro 서비스를 이용한다. 반면, RSSI_WLAN이 임계값 RSSI_WLAN_TH보다 큰 경우에는, 수직 핸드오프 결정부(403)는 정상적인 WLAN 서비스를 받을 수 있는 신호세기라고 판단하여 607 과정에서 WiBro에서 WLAN으로 수직 핸드오프를 수행하며 608 과정에서 단말은 WLAN 서비스를 제공받는다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 WLAN에서 WiBro로 수직 핸드오프를 결정하는 방법을 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 단말이 WLAN 서비스를 이용하고 있으며, 이때 WiBro 서비스는 파워 온(Power on) 상태라고 가정한다. 701 과정에서 WLAN 서비스가 시작되면 702 과정에서 단말의 WLAN 신호처리부(404)는 WLAN 신호의 RSSI(RSSI_WLAN)를 측정하고, 속도 계산부(402)에서 WiBro 신호의 Relative delay 측정값을 이용하여 단말의 속도(Vm)를 계산한다. 703 과정에서는 상기 측정한 RSSI_WLAN과 미리 설정된 임계값 RSSI_WLAN_TH를 비교하거나, 단말의 이동속도 Vm과 미리 설정된 임계값 V_TH를 비교한다. 비교 결과, RSSI_WLAN 값이 임계값 RSSI_WLAN_TH 이상인 경우에는, 수직 핸드오프 결정부(403)가 WLAN 서비스를 계속 제공하기에 충분한 신호 세기라고 판단하여 WLAN 서비스를 계속 수신한다. 반면에, RSSI_WLAN 측정값이 임계값 보다 작은 경우에는, 수직 핸드오프 결정부(403)는 WLAN 신호가 약하다고 판단하여 704 과정에서 WiBro로 수직 핸드오프를 수행한다. 또는 Vm이 미리 설정된 임계값 V_TH보다 큰 경우에도 수직 핸드오프 결정부(403)는 정상적인 WLAN 서비스를 제공하기 어렵다고 판단하여 WiBro로 수직 핸드오프를 수행한다. 또한 WiBro로 수직 핸드오프를 하는 경우, 705 과정에서 전력 소모를 줄이기 위해 WLAN의 파워를 오프한다.
도 8은 본 발명의 성능을 검증하기 위해 수행한 시뮬레이션 환경을 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 3개의 WiBro 기지국과 1개의 WLAN AP가 존재하며 모든 WiBro 기지국의 셀 반경은 1.5km이고, WLAN AP의 셀 반경은 200m이다. WLAN AP는 WiBro 기지국 #1의 셀 반경 내에 존재하고 단말은 WiBro 기지국 내에서 17m/s(약 60km/h)으로 수평이동하고 있다.
먼저, 속도 계산부(403)에서 확장 칼만 필터를 이용하여 단말의 속도를 계산한 경우에 대하여 시뮬레이션을 통해 속도 계산부의 속도 추정 성능을 검증하였다. 단말의 WiBro 신호 처리부(401)는 3개의 WiBro 기지국 신호를 모두 수신하여 2개의 TDOA를 측정한다. 또한 WLAN 신호 처리부(404)는 WLAN AP의 신호를 수신한다. 측정된 TDOA를 이용하여 상기 기술된 확장 칼만 필터를 적용하여 단말의 위치와 속도를 추정하였다. 참고로 확장 칼만 필터의 첫 번째 state는 east position, 두 번째 state는 east velocity, 세 번째 state는 north position이고, 네 번째 state는 north velocity이다.
도 9는 단말의 추정된 위치를 WLAN AP를 주변으로 확대하여 나타낸 것이고, 도 10은 실제 위치와 추정된 위치와의 오차를 나타낸 것이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 초기 추정 오차는 크지만 약 20초가 지난 후에는 추정 위치오차가 상당히 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 단말의 실제 속도와 추정된 속도와의 오차를 나타낸 것이다. 도 11을 참조하면, 초기 추정 오차는 크지만 약 20초가 지난 후에는 추정 오차가 상당히 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
도 12는 수직 핸드오프에 사용되는 단말의 이동 속도 Vm을 나타낸 것이다. 도 12의 시뮬레이션 결과, 실제 단말의 이동 속도에 가까운 추정 속도 Vm의 획득이 가능함을 확인할 수 있다.
다음, 수직 핸드오프 결정부(403)의 알고리즘을 시뮬레이션 하기 위해 WLAN 수신 신호의 세기(RSSI_WLAN)를 다음 수학식 19와 같이 모델링 하였다. 사용된 모델은 'Microcell path loss model'로 Dual slope empirical model[1]을 적용한다.
Figure 112006086488701-pat00043
위의 식에서
Figure 112006086488701-pat00044
은 reference path loss(at r=1m)이고,
Figure 112006086488701-pat00045
는 breakpoint distance이고,
Figure 112006086488701-pat00046
은 path loss exponent(for
Figure 112006086488701-pat00047
)이며,
Figure 112006086488701-pat00048
는 path loss exponent(for
Figure 112006086488701-pat00049
)이다.
도 13은 상기 위의 모델에 따라 시뮬레이션한 Path loss L 값을 나타낸 것으로, 모델링에 사용된 파라미터 값은 n1=1, n2=2, rb=100m, L1=20dB 이다. 도 13을 보면, WLAN AP로부터 멀어질수록 Path loss가 증가하고 있음을 알 수 있다.
도 14는 WLAN AP를 중심으로 단말에서 수신되는 WLAN 신호의 세기(RSSI_WLAN)와 WLAN으로 수직 핸드오프하기 위한 임계값 RSSI_WLAN_TH를 나타낸 것이다. 여기서 RSSI_WLAN_TH는 -35dBm으로 설정하였을 때 WLAN AP의 셀 반경은 200m 이다. 이 임계값에 해당하는 지점을 경계로 영역을 나누면 세 영역(Zone1~3) 으로 구분된다.
단말이 Zone 1 → Zone 2 → Zone 3의 방향으로 상기 기술된 바와 같이 17m/s(약 60km/h)의 속도로 이동하는 경우, V_TH를 2.5m/s(약 10km/h)로 설정하였을 때, 기존 WLAN의 신호세기만을 이용하여 수직 핸드오프 하는 경우와, 본 발명에서 제안된 방법과 같이 WLAN의 신호세기와 단말의 이동속도를 모두 고려하여 수직 핸드오프하는 경우에 대하여 각 Zone에서 선택된 통신 서비스 방식은 다음 (표 1)과 같다.
Figure 112006086488701-pat00050
표 1을 참조하면, 종래 기술에 따라 WLAN의 신호세기만 적용하는 경우 Zone 2에서 WLAN 신호의 RSSI가 임계값을 초과하여 WLAN으로 수직 핸드오프를 하게 된다. 그러나 이 경우 단말의 이동속도가 60km/h로 정상적인 WLAN 서비스를 받기 어렵기 때문에 최악의 경우 단말이 Zone 2에 진입하여 빠져나가기 전까지 약 23.5초간 데이터 서비스가 단절될 수 있다. 그러나 본 발명에 따라 단말의 속도를 고려하여 수직 핸드오프를 결정하면, Zone 2에서 WLAN으로 수직 핸드오프를 하지 않고 WiBro 서비스가 유지되기 때문에 연속적인 서비스를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 WiBro-WLAN 간의 수직 핸드오프를 결정하기 위해 수신 신호의 세기와 함께 단말의 이동속도를 파라미터로 이용한다. 이와 같이 하면 불필요한 수직 핸드오프 수행을 방지할 수 있다. 또한 본 발명은 단말의 이동속도에 따라 WLAN의 Power를 on/off 하도록 제어함으로써 단말의 소모 전력을 최소화 할 수 있다.

Claims (14)

  1. 무선 휴대인터넷 망과 무선랜 망간의 핸드오프 방법에 있어서,
    상기 무선랜 망으로부터 서비스 신호를 수신중인 단말이 수신신호 강도를 측정하고 현재 이동 속도를 계산하는 과정과,
    상기 측정된 수신신호 강도를 미리 설정된 제1 임계값과 비교하고, 상기 계산한 이동 속도를 미리 설정된 제2 임계값과 비교하는 과정과,
    상기 비교 결과, 상기 제1 임계값이 상기 측정된 수신신호 강도보다 크거나, 상기 제2 임계값이 상기 계산한 이동 속도보다 작으면, 상기 제2 임계값 이상의 속도로 이동중인 단말에게 서비스를 제공할 수 있는 상기 무선 휴대인터넷 망으로 핸드오프 하는 과정과,
    상기 무선랜 망으로부터의 서비스 신호를 수신하는 수신부의 전원을 오프하고, 상기 무선 휴대인터넷 망으로부터 서비스 신호를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말의 이동속도를 계산하는 과정은,
    상기 휴대 인터넷 망의 액티브 기지국으로부터의 신호에 대한 네이버 기지국으로부터의 신호의 상대적 딜레이 값을 이용하여 상기 이동속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  3. 삭제
  4. 무선랜 망과, 제1 임계값 이상의 속도로 이동중인 단말에게 서비스를 제공할 수 있는 무선 휴대인터넷 망간의 핸드오프 방법에 있어서,
    상기 무선 휴대인터넷 망으로부터 서비스 신호를 수신중인 단말이 현재 이동 속도를 계산하는 과정과,
    상기 계산한 단말의 이동 속도를 상기 제1 임계값과 비교하는 과정과,
    상기 제1 임계값이 상기 계산한 이동 속도보다 크면, 상기 무선랜 망으로부터의 수신신호 강도를 측정하는 과정과,
    상기 측정한 수신신호 강도를 미리 설정된 제2 임계값과 비교하는 과정과,
    상기 측정한 수신신호 강도가 상기 제2 임계값보다 크면 상기 무선랜 망으로 핸드오프 하고, 상기 무선랜 망으로부터 서비스 신호를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이동속도를 계산하는 과정은,
    상기 휴대 인터넷 망의 액티브 기지국으로부터의 신호에 대한 네이버 기지국으로부터의 신호의 상대적 딜레이 값을 이용하여 상기 이동속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 임계값이 상기 계산한 이동속도보다 크면, 상기 무선랜 망으로부터의 서비스 신호를 수신하는 수신부의 전원을 온 한 후 상기 무선랜 망으로부터의 수신신호 강도를 측정하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 임계값이 상기 계산한 이동 속도 이하이거나, 상기 측정한 수신신호 강도가 상기 제2 임계값 이하이면 상기 무선랜 망으로부터의 서비스 신호를 수신하는 수신부의 전원을 오프하고 상기 무선 인터넷망으로부터 서비스 신호를 계속 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  8. 무선랜 망과, 제1 임계값 이상의 속도로 이동중인 단말에게 서비스를 제공할 수 있는 무선 휴대인터넷 망간의 상호연동을 지원하는 단말 장치에 있어서,
    상기 무선 휴대인터넷 망으로부터 수신된 신호를 처리하는 무선 휴대인터넷 신호 처리부와,
    상기 무선랜 망으로부터 수신된 신호를 처리하는 무선랜 신호 처리부와,
    상기 무선 휴대인터넷 신호 처리부에서 처리한 결과값을 이용하여 현재 이동속도를 계산하는 속도 계산부와,
    상기 무선랜 신호 처리부에서 수신되는 상기 무선랜 망으로부터의 수신신호 강도와 상기 속도 계산부에서 계산한 이동속도를 이용하여 이종망으로의 핸드오프 여부를 결정하고, 상기 무선랜 신호 처리부의 전원을 오프시키는 핸드오프 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 무선랜 망으로부터 서비스 신호를 수신하고 있을 때,
    상기 핸드오프 결정부는,
    상기 계산한 이동속도를 상기 제1 임계값과 비교하고, 상기 무선랜 신호 처리부의 신호 처리 결과에 따라 측정된 수신신호 강도를 미리 설정된 제2 임계값과 비교하며,
    상기 제1 임계값이 상기 계산한 이동 속도보다 작거나, 상기 제2 임계값이 상기 측정된 수신신호 강도보다 크면 상기 무선 휴대인터넷 망으로 핸드오프 하기로 결정하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 속도 계산부는,
    상기 휴대 인터넷 망의 액티브 기지국으로부터의 신호에 대한 네이버 기지국으로부터의 신호의 상대적 딜레이 값을 이용하여 상기 이동속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 무선 휴대인터넷 망으로부터 서비스 신호를 수신하고 있을 때,
    상기 핸드오프 결정부는,
    상기 단말의 이동 속도가 상기 제1 임계값보다 작으면, 상기 무선랜 신호 처리부의 신호 처리 결과에 따라 측정된 수신신호 강도를 미리 설정된 제2 임계값과 비교하고,
    상기 측정된 수신신호 강도가 상기 제2 임계값보다 크면 상기 무선랜 망으로 핸드오프 하기로 결정하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 핸드오프 결정부는,
    상기 제1 임계값이 상기 계산한 이동 속도보다 크면, 상기 무선랜 신호 처리부의 전원을 온 하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 핸드오프 결정부는,
    상기 제1 임계값이 상기 계산한 이동 속도 이하이거나, 상기 측정한 수신신호 강도가 상기 제2 임계값 이하이면 상기 무선랜 신호 처리부의 전원을 오프하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
KR1020060116897A 2006-11-24 2006-11-24 와이브로 망과 무선랜 망간의 핸드오프 방법 및 이를지원하는 단말 장치 KR101317035B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060116897A KR101317035B1 (ko) 2006-11-24 2006-11-24 와이브로 망과 무선랜 망간의 핸드오프 방법 및 이를지원하는 단말 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060116897A KR101317035B1 (ko) 2006-11-24 2006-11-24 와이브로 망과 무선랜 망간의 핸드오프 방법 및 이를지원하는 단말 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080047046A KR20080047046A (ko) 2008-05-28
KR101317035B1 true KR101317035B1 (ko) 2013-10-11

Family

ID=39663734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060116897A KR101317035B1 (ko) 2006-11-24 2006-11-24 와이브로 망과 무선랜 망간의 핸드오프 방법 및 이를지원하는 단말 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101317035B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101271513B1 (ko) * 2006-12-19 2013-06-05 재단법인서울대학교산학협력재단 이기종 시스템 간의 수직 핸드오프 방법 및 그를 이용한 데이터파일 송수신 방법
KR100965599B1 (ko) * 2008-06-13 2010-06-23 경기대학교 산학협력단 계층적 다자간 통신 방법
KR101231053B1 (ko) * 2008-12-19 2013-02-07 한국전자통신연구원 이종 통신 환경에서의 ｒａｔ 탐색 및 선택 시스템 및 그 방법
KR101440086B1 (ko) * 2012-11-08 2014-09-17 주식회사에어플러그 복수의 무선 통신망간의 접속전환을 제어하는 방법 및 장치
WO2017068230A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-27 Nokia Technologies Oy Positioning method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010059521A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 윤종용 이동통신시스템의 핸드오프 수행장치 및 방법
KR20010073534A (ko) * 2000-01-18 2001-08-01 윤종용 이동 통신 단말기의 위치추적을 이용한 핸드오버 가드채널 설정 장치 및 방법
KR20020051495A (ko) * 2000-12-22 2002-06-29 박종섭 아이엠티-2000 시스템에서 핸드오버 방법
KR20060040127A (ko) * 2004-11-04 2006-05-10 에스케이 텔레콤주식회사 이동 통신 단말의 이동 속도를 이용한 이기종 무선 통신시스템 간의 핸드오프 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010059521A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 윤종용 이동통신시스템의 핸드오프 수행장치 및 방법
KR20010073534A (ko) * 2000-01-18 2001-08-01 윤종용 이동 통신 단말기의 위치추적을 이용한 핸드오버 가드채널 설정 장치 및 방법
KR20020051495A (ko) * 2000-12-22 2002-06-29 박종섭 아이엠티-2000 시스템에서 핸드오버 방법
KR20060040127A (ko) * 2004-11-04 2006-05-10 에스케이 텔레콤주식회사 이동 통신 단말의 이동 속도를 이용한 이기종 무선 통신시스템 간의 핸드오프 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080047046A (ko) 2008-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Itoh et al. Performance of handoff algorithm based on distance and RSSI measurements
EP1767038B1 (en) System and method for geographically locating a cellular device
KR100910330B1 (ko) 통신신호의 초과지연을 검출하는 방법 및 장치
US9167507B2 (en) Cell reselection method and mobile terminal using the same
KR101317035B1 (ko) 와이브로 망과 무선랜 망간의 핸드오프 방법 및 이를지원하는 단말 장치
KR19980078229A (ko) 부호 분할 다중 접속방식 이동통신 시스템에서 이동 단말의 핸드오프 제어방법
SE9603561D0 (sv) Anordning och förfarande i ett cellulärt mobiltelefonsystem
EP2199820B1 (en) Terminal positioning technique
CN105578506A (zh) 一种轨道交通高速移动环境下基于信道信息的切换方法
CN103237324A (zh) 一种地理位置信息辅助lte系统快速切换判决方法
Kim et al. Ping-pong avoidance algorithm for vertical handover in wireless overlay networks
US10178644B2 (en) Positioning methods for a communication device and a positioning server in a wireless communication environment
Singh An improved handover algorithm based on signal strength plus distance for interoperability in mobile cellular networks
Gu et al. Mobility-based handover decision mechanism to relieve ping-pong effect in cellular networks
CN103096408A (zh) 移动通信中的越区切换方法
Kibria et al. A location aware three-step vertical handoff scheme for 4G/B3G networks
JP5976137B2 (ja) 移動通信システムにおけるドップラースペクトルを用いた移動局速度推定方法
Evangeline et al. Decision process for vertical handover in vehicular adhoc networks
Ai et al. Novel statistical criteria for local mean power estimation in wireless coverage prediction
KR20020094736A (ko) 무선 측위 시스템을 위한 비가시경로 오차 보정 방법
US8787916B2 (en) Handover decision method in wireless communication systems and apparatus thereof
WO2008152410A1 (en) Method and apparatus for determining the speed and orientation of networked mobile stations
CN103458476A (zh) 基于gps位置信息的运动感知垂直切换方法
EP2249176B1 (en) Terminal positioning technique
KR101436187B1 (ko) 단말기에서 수신신호 세기와 시신속도를 이용한 핸드오버 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160929

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170927

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180921

Year of fee payment: 6