KR101499700B1 - 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법 - Google Patents

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송용수
김용규
최현영
조용현
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Abstract

본 발명의 일실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법은 선로를 운행하는 단말과 선로 주변에 배치되는 eNB1사이에서 RRC 연결을 설정하는 단계, RRC 연결을 설정된 이후 단말이 eNB1에 형성되는 셀 간을 이동하면서 인트라핸드오버 수행하는 단계 및 단말이 동일한 MME 그룹에 배치되면서 eNB1와 다른 위치에 배치되는 eNB2에 형성되는 셀 간을 이동하면서 X2인터페이스를 통해 핸드오버를 수행하는 단계를 포함한다.

Description

핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법{Smart antenna control method for using handover}
본 발명은 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법에 관한 것으로, 기지국 및 중계국용 안테나의 수직 및 수평 조향 각도를 가변 제어하여, 열차의 이동에 따라 서비스 커버리지 조절을 원격에서 무인 상태로 수행할 수 있는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 상용 무선망은 안테나의 빔이 형성하는 원 형태의 셀 경계를 보완하기 위한 목적을 가지고 다수의 셀을 벌집 형태로 구성한다. 따라서 기계적으로 모터를 이용하거나 또는 전기적으로 위상 배열 안테나를 이용하여 안테나 빔의 틸팅 각도만을 조절하여 셀 경계를 중첩되게 하는 방법을 사용하고 있다.
그러나, 철도전용 무선통신망에서의 단말기는 열차이며, 안테나의 빔은 열차의 이동경로인 철도를 따라 셀을 형성하므로 그 형태는 사슬 형태가 된다. 또한 열차는 항상 정해진 방향으로 움직이고, 상시 모든 셀을 점유하고 있지 않기 때문에 철도전용 무선통신망에서는 틸팅뿐만 아니라 스윙 각도의 조향 방향 조절이 중요하나 이를 제어하는데 많은 문제점이 발생하였다.
등록번호 10-1140658
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기지국 및 중계국용 안테나의 수직 및 수평 조향 각도를 가변 제어하여, 열차의 이동에 따라 서비스 커버리지 조절을 원격에서 무인 상태로 수행할 수 있는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법은 선로를 운행하는 단말(UE : User equiment)과 선로 주변에 배치되는 eNB1사이에서 RRC 연결을 설정하는 단계, RRC 연결을 설정된 이후 단말이 eNB1에 형성되는 셀 간을 이동하면서 인트라 핸드오버(intra handover) 수행하는 단계 및 단말이 동일한 MME 그룹에 배치되면서 eNB1와 다른 위치에 배치되는 eNB2에 형성되는 셀 간을 이동하면서 X2인터페이스를 통해 핸드오버를 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 선로를 운행하는 단말과 선로 주변에 배치되는 eNB1사이에서 RRC 연결을 설정하는 단계는 RRC를 설치하는 단계, S1SIG를 설정하는 단계 및 E-RAB를 설치하는 단계를 포함하며, RRC를 설치하는 단계는 단말(UE)이 랜덤 액세스(Random Access) 절차를 eNB1과 수행한 후 NAS 메시지 서비스 요청(SERIVCE REQUEST)을 eNB1로 보내는 RRC 메시지에 포함시켜 MME로 보내는 것을 포함할 수 있다.
또한, eNB1이 서비스 요청 메시지를 요청하고, 서비스 요청 메시지에는 S1-AP 메시지의 초기 단말 메시지(INITIAL UE MESSAGE)에 포함시켜 MME로 전달하고, 네트워크상에서 단말에 대한 단말의 컨텍스트(CONTEXT)가 없거나 접속 요청(ATTACH REQUEST) 메시지가 무결성(integrity) 보호되지 않거나 무결성 검사가 실패할 경우 인증과 NAS ㅂ보안 셋업(security setup)을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
또한, E-RAB를 설치하는 단계는 MME가 S1-AP 메시지에 대한 초기 컨텍스트 셋업 요청(INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST) 메시지를 eNB1로 보내고, 모든 활성화된 EPS 베베어러(bearer)를 위해서 무선(Radio)과 S1 베어러를 활성화시키고, eNB1은 RRC 무선 베어러(RRC Radio Bearers)를 설정하여 사용자 평면 보안(user plane security)을 설정하고, 단말로부터의 업링크 데이터(uplink data)는 eNB1에 의해 S-GW로 전달하면서 RCS를 이용하여 원격으로 틸팅과 스윙각도를 제어하고, eNB1은 업링크 데이터를 상기 S-GW로 보내고, S-GW는 업링크 데이터를 P-GW로 전달하여 S1-AP 메시지에 대한 초기 컨텍스트 셋업 응답(INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE) 메시지를 상기 MME로 보내고, MME는 각 PDN 연결별 베어러 변경 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 S-GW로 보내고, S-GW는 다운링크 데이터(downlink data)를 단말로 보내고, S-GW는 베어러 변경 응답(Modify Bearer Response)을 MME로 보내는 것을 포함할 수 있다.
또한, RRC 연결을 설정된 이후 단말이 eNB1에 형성되는 셀 간을 이동하면서 인트라핸드오버 수행하는 단계는 측정 보고(Measurement Report)를 기반으로 인트라(Intra) eNB1 핸드오버를 결정하고, 인트라 eNB1 핸드오버를 결정하는 동안 목표 셀(Target Cell)에 RLC, MAC, PHY 구성(Configuration)을 설정하고, 목표 셀의 리소스 셋업(resource Setup)이 완료되면 RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 전송하여 단말의 핸드오버 수행을 지시하고 RCS를 통해 기지국 안테나의 틸팅 및 스윙 각도를 제어하고, RRC 연결 재구성 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 수신하여 인트라 핸드오버 절차를 완료하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 단말이 동일한 MME 그룹에 배치되면서 eNB1와 다른 위치에 배치되는 eNB2에 형성되는 셀 간을 이동하면서 X2인터페이스를 통해 핸드오버를 수행하는 단계는 단말이 시스템 정보나 규격 등의 규칙들에 의해서 측정 보고 메시지를 보내고, 소스(Source) eNB1은 측정 보고 메시지와 라디오 자원 관리 정보에 기반하여 단말을 넘길지 결정하고, 소스 eNB1은 핸드오버 요청 메시지와 핸드오버에 필요한 정보를 목표(target) eNB2로 보내고, 목표 eNB2는 수신받은 E-RAB QoS 정보에 따라 관리제어를 수행하면서 RCS를 이용하여 틸팅 및 스윙각도를 제어하고, 핸드오버를 준비하면서 핸드오버를 수행하도록 하는 모바일 컨트롤 정보(mobile ControlInfo) IE를 포함하는 RRC 연결 재구성 메시지를 생성하고, 핸드오버 요청 승인(HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE) 메시지에 RRC 연결 재구성 메시지를 포함시켜 소스 eNB1으로 보내는 것을 포함할 수 있다.
또한, 핸드오버 요청 승인 메시지를 수신받은 소스 eNB1은 RRC 연결 재구성 메시지와 필요한 인자를 단말로 보내어 핸드오버를 명령하고, SN 상태 전송(STATUS TRANSFER) 메시지를 목표 eNB2로 보내는 것을 포함할 수 있다.
또한, 단말은 모바일 컨트롤 정보 IE를 포함하는 RRC 연결 재구성 메시지를 받은 후 목표 eNB2와 동기화를 수행하고 RACH(Random Access Channel)을 통하여 목표 셀에 접속하면 목표 eNB2는 단말 할당과 타이밍 어드밴스(timing advance)로 응답하고, 단말이 목표 셀에 접속하면 핸드오버 절차 완료 사실을 RRC 연결 재구성 완료 메시지를 이용하여 목표 eNB2로 전송하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 핸드오버 절차 완료 사실이 전달되면, 목표 eNB2는 단말이 셀이 변경된 것에 대한 경로 전환 요청(PATH SWITCH REQUEST) 메시지를 MME로 전송하고, 경로 전환 요청 메시지를 수신받은 MME는 베어러 변경 요청 메시지를 S-GW로 보내고, S-GW는 다운링크 데이터 경로를 목표 쪽으로 변경하고, 하나 이상의 '엔드 마커(end marker)'를 이전 경로를 통하여 소스 eNB1로 보내고 소스 eNB1에 대한 사용자 평면 자원을 해제하고 베어러 변경 응답 메시지를 MME로 보내는 것을 포함할 수 있다.
또한, 목표 eNB2는 단말에 대한 컨텍스트 해제(CONTEXT RELEASE) 메시지를 소스 eNB1로 전송하여 핸드오버의 성공을 알리면서 소스 eNB1의 자원을 해제하고, 소스 eNB1은 단말에 대한 컨텍스트 해제(CONTEXT RELEASE) 메시지를 받으면 단말 컨텍스트와 관련된 무선과 제어 평면(control plane) 자원을 해제하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법은 기지국 및 중계국용 안테나의 수직 및 수평 조향 각도를 가변 제어하여, 열차의 이동에 따라 서비스 커버리지 조절을 원격에서 빠르고 정확하게 무인 상태로 수행할 수 있기 때문에 보다 나은 커버리지 및 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법을 동작하기 위한 장치의 간략도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법의 블록도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법의 동작도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법을 동작하기 위한 장치의 간략도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법의 블록도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법의 동작도이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법을 동작하기 위한 장치는 MME(131, Mobility Management Entity), S-GW(134, Serving Gateway) P-GW(135, PDN Gateway) 및 eNB1(120, evolved NodeB)로 구성된다.
MME(131)는 이동성 관리(Mobility Management), 베어러 관련 컨트롤 기능을 수행한다.
S-GW(134)는 베어러 트래픽(Bearer traffic) 처리 및 트래픽 앵커(traffic anchor) 역할을 수행한다.
P-GW(135)는 베어러 트래픽 처리 및 외부 PDN(Packet Data Network)과의 정합을 수행한다.
eNB1(120)은 RU(Radio Unit, 121)와 DU(Digital Unit, 122)로 구성된다. 이때 기지국 정보들을 관리하는 시스템이 LSM-R 서버(133)일 수 있다. 여기서 eNB1(120)과 관리시스템들은 무선으로 연결되어 있으며 철도 차량과 기지국은 무선으로 정보를 전송할 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 일실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법을 동작하기 위한 장치는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 동작할 수 있다.
선로를 운행하는 철도차량에 배치되는 단말(110)과 선로 주변에 배치되는 eNB1(120)사이에서 RRC 연결을 설정하는 단계(S110), RRC 연결을 설정된 이후 단말(110)이 eNB1(120)에 형성되는 셀 간을 이동하면서 인트라핸드오버 수행하는 단계(S120) 및 단말(110)이 동일한 MME(131) 그룹에 배치되면서 eNB1(120)와 다른 위치에 배치되는 eNB2(220)에 형성되는 셀 간을 이동하면서 X2인터페이스를 통해 핸드오버를 수행하는 단계(S130)를 포함한다.
이때 선로를 운행하는 철도차량에 배치되는 단말(110)과 선로 주변에 배치되는 eNB1(120)사이에서 RRC 연결을 설정하는 단계(S110)는 RRC를 설치하는 단계, S1SIG를 설정하는 단계 및 E-RAB를 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서 RRC를 설치하는 단계는 단말(110)이 랜덤 액세스 절차를 eNB1(120)과 수행할 수 있다. 이후 단말(110, UE)은 NAS 메시지 서비스 요청을 eNB1(120)로 보내는 RRC 메시지에 포함시켜 MME(131)로 보낼 수 있다.
또한, S1SIG를 설정하는 단계는 eNB가 서비스 요청 메시지를 요청할 수 있다. 이때 서비스 요청 메시지에는 S1-AP 메시지의 초기 단말(110) 메시지에 포함시켜 MME(131)로 전달할 수 있다.
네트워크상에서 단말(110)에 대한 단말(110)의 컨텍스트가 없거나 접속 요청 메시지가 무결성 보호되지 않거나 무결성 검사가 실패할 경우 인증과 NAS 보안 셋업을 필수적으로 수행할 수 있다.
이는 LTE 네트워크 및 단말(110) 간 가입자 인증 및 보안 절차를 수행하기 위한 것이다. 즉, 단말(110)은 RRC 연결을 하는 동안 LTE 네트워크와의 인증, 보안에 관련된 절차를 수행할 수 있다. 즉, LTE 네트워크 입장에서 개별 단말(110)들의 등록된 가입자 정보를 확인하는 동시에 단말(110) 입장에서는 어떤 사업자의 어떤 네트워크를 통해 RRC 연결 이후 서비스를 수행할 것인가를 판단할 수 있다.
또한, 인증을 성공적으로 마친 MME(131)는 보안에 관한 단말(110)과의 NAS 키(Key)를 안전하게 전송하기 위해 NAS 보안 셋업 절차 수행할 수 있다. 여기서 가입자 인증 및 NAS 보안 셋업 절차 설명은 다음과 같다.
가입자 인증 절차인 경우 MME(131)는 HSS로 인증 정보 요청 메시지(Authentication Information Request(PLMNID+IMSI 포함) Message)를 전송하여 단말(110)에 대한 인증 정보를 요청할 수 있고, HSS는 생성한 인증 정보에 사용자 접속 망 정보를 포함한 인증 정보 응답 메시지(Authentication Information Response Message)를 MME(131)로 전달할 수 있다. 이때, MME(131)는 eNB1(120)을 통해 인증 요청 메시지(Authentication Request Message)를 단말(110)로 전달하고, 단말(110)은 MME(131)로부터 인증 요청 메시지를 수신한 후 HSS가 생성한 내용과 같이 네트워크에 대한 인증 정보 값을 구할 수 있다.
이에 따라, 단말(110)은 생성한 인증 정보가 MME(131)로부터 수신한 인증 정보와 동일한지 비교하고 동일한 경우 Network을 인증하고 저장하고, Network 인증을 마친 후 MME(131)가 단말(110, UE)에 대한 인증을 할 수 있도록 자신이 발생한 인증 정보 값을 인증 응답 메시지(Authentication Response Message)를 eNB1(120)를 통해 MME(131)로 전달할 수 있다.
따라서, MME(131)는 인증 응답 메시지를 수신한 후 단말(110)이 생성한 인증 정보와 동일한지 비교하고 정확하게 인증할 수 있다.
또한, NAS 보안 셋업 절차인 경우 MME(131)는 단말(110)이 전송한 접속 요청 메시지로부터 NAS 메시지에 적용할 무결성 및 암호화 알고리즘을 선택할 수 있다. 이를 이용하여 NAS 메시지에 적용할 NAS 무결성 키와 NAS 보안 키(Security Key)를 생성하고, MME(131)는 선택한 보안(Security) 알고리즘을 보안 모드 커맨드 메시지(Security Mode Command Message)를 통하여 단말(110)에 알릴 수 있다.
이때 단말(110)은 NAS 보안 키를 생성하고 무결성 보호하여 MME(131)로 전송할 수 있고, MME(131)는 단말(110, UE)로 보안 모드 커맨드 메시지를 전달하고 단말(110)은 MME(131)가 선택한 NAS 보안 알고리즘을 이용하여 NAS 보안 키를 생성할 수 있다.
또한, 단말(110)은 NAS 무결성 키를 이용하여 보안 모드 커맨드 메시지에 대한 무결성 검증을 수행할 수 있다. 여기서 단말(110)에 의한 보안 모드 커맨드 메시지에 대한 무결성 검증이 성공하면 단말(110)과 MME(131) 간에 NAS 보안 키가 성공적으로 설정되어 동작하는 상태가 될 수 있다.
이와 같이, 단말(110, UE)은 보안 모드 완료 메시지(Security Mode Complete Message)를 MME(131)로 전송함으로써 NAS 보안 키 생성을 완료했음을 알릴 수 있을 뿐만 아니라 NAS 보안 키를 이용하여 메시지를 암호화하고 무결성을 보호하면서 안전하게 전송할 수 있다.
E-RAB를 설치하는 단계는 MME(131)가 S1-AP 메시지 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 eNB1(120)에 전송할 수 있다. 이러한 단계는 모든 활성화된 EPS 베어러를 위해서 무선과 S1 베어러를 활성화시킬 수 있다.
이와 같이, 무선과 S1 베어러를 활성화 시키는 이유는 다음과 같다.
먼저, ERAB 설정을 요구하여 베어러 설정을 완료하고, GW와 단말(110, UE) 간의 DL/UL 트래픽 인가를 위한 환경을 설정할 수 있다. 즉, LTE 네트워크를 사용하여 DL/UL 트래픽을 주고받기 위해서는 각각의 베어러를 요청 및 설정할 수 있다. 이때 무선과 S1 베어러를 활성화 절차는 데이터 무선 베어러(Data Radio Bearer :DRB)를 설정한다. 이후 단말(110)와 DRB를 설정할 수 있도록 초기 컨텍스트 요청 메시지를 eNB1(120)로 전송한다.
이에 따라, eNB1(120)는 무선 구간의 EPS(Evolved Packet System) 베어러인 DRB를 생성하기 위하여 DL/UL DRB ID를 할당할 수 있다.
또한, ERAB QoS로부터 DRB QoS 파라미터(Parameter)를 구성할 수 있다.
이후, 안전한 RRC 연결을 통하여 RRC 연결 재구성 메시지를 단말(110)로 전송할 수 있다.
여기서 RRC 연결은 단말(110)이 접속 요청 메시지를 전송할 때 설정되었으나 네트워크에 대한 접속을 허락받고 네트워크에서 할당받은 자원에 맞게 파라미터를 설정해야 하므로 RRC 연결을 재구성해야 한다.
따라서, 단말(110)의 RRC 계층은 RRC 연결 재구성 메시지로부터 수신한 구성 파라미터들로 무선 자원을 할당할 수 있다.
이때, 접속 승인 메시지(Attach Accept Message)를 추출하여 NAS 계층으로 전송함으로 인해 DRB를 설정할 수 있다. 게다가 S1 베어러를 설정하기 위해 MME(131)는 eNB1(120)이 SGW와 S1 베어러로 설정하여 eNB1(120)와 SGW 간의 DL/UL 트래픽이 인가 될 수 있는 환경을 설정할 수 있다.
또한, eNB1(120)은 RRC 무선 베어러(RRC Radio Bearers)를 설정할 수 있다. 이러한 단계에서 사용자 평면 보안이 설정될 수 있다.
단말(110)로부터의 업링크 데이터는 eNB1(120)에 의해 S-GW(134)로 전달될 수 있다. 이때 RCS(132)를 이용 원격으로 틸팅과 스윙각도를 제어할 수 있다. eNB1(120)은 업링크 데이터를 S-GW(134)로 보내고, S-GW(134)는 업링크 데이터를 P-GW(135)로 전달할 수 있다.
이에 따라, eNB1(120)은 S1-AP 메시지에 대한 초기 컨텍스트 셋업 응답 메시지를 MME(131)로 보낼 수 있다.
여기서, MME(131)는 각 PDN 연결별 베어러 변경 요청 메시지를 S-GW(134)로 보낼 수 있고, S-GW(134)는 다운링크 데이터를 단말(110)로 보낼 수 있다.
따라서, S-GW(134)는 베어러 변경 응답을 MME(131)로 보낼 수 있다.
RRC 연결을 설정된 이후 단말(110)이 eNB1(120)에 형성되는 셀 간을 이동하면서 인트라 핸드오버 수행하는 단계(S120)는 다음과 같다.
먼저 측정 보고를 기반으로 인트라 eNB1(120) 핸드오버를 결정할 수 있다.
이때 목표 셀(120b)에 새로운 RLC, MAC, PHY 구성을 설정할 수 있다.
이와 같이, 목표 셀(120b)의 리소스 셋업이 완료되면 RRC 연결 재구성 메시지를 전송하여 단말(110)의 핸드오버 수행을 지시하고 RCS(132)를 통해 기지국 안테나의 틸팅 및 스윙 각도를 용이하게 제어할 수 있다.
따라서, RC 연결 재구성 완료 메시지를 수신하여 정상적인 인트라 핸드오버 절차를 완료할 수 있다.
또한, RRC 연결을 설정된 이후 단말(110, UE)이 동일한 MME(131) 그룹에 배치되면서 eNB1(120)와 다른 위치에 배치되는 eNB2(220)에 형성되는 셀 간을 이동하면서 X2인터페이스를 통해 핸드오버를 수행하는 단계(S130)는 다음과 같다.
단말(110)은 시스템 정보나 규격 등의 규칙들에 의해서 측정 보고 메시지를 보낼 수 있다. 이때 소스 eNB1(220a)은 측정 보고 메시지와 라디오 자원 관리 정보에 기반하여 단말(110)을 넘길지에 대해 결정할 수 있다.
이러한 소스 eNB1(220a)은 핸드오버 요청 메시지와 핸드오버에 필요한 정보를 목표 eNB2(220b로 보낼 수 있다. 여기서 목표 eNB2(220b)는 수신받은 E-RAB QoS 정보에 따라 관리제어를 수행할 수 있다. 이에 따라, RCS(132)를 이용하여 틸팅 및 스윙각도를 효율적으로 제어할 수 있다.
이때 목표 eNB2(220b)는 핸드오버를 준비하고, 핸드오버를 수행하도록 하는 모바일 컨트롤 정보 IE를 포함하는 RRC 연결 재구성 메시지를 생성할 수 있다. 게다가 목표 eNB2(220b)는 핸드오버 요청 승인 메시지에 RRC 연결 재구성 메시지를 포함시켜 소스 eNB1(220a)으로 보낼 수 있다.
이와 같이, 메시지를 수신받은 소스 eNB1(220a)은 RRC 연결 재구성 메시지와 필요한 인자를 단말(110)로 보내어 핸드오버를 명령할 수 있다.
또한, 소스 eNB1(220a)은 SN 상태 전송 메시지를 목표 eNB2(220b)로 보낼 수 있다. 이는 PDCP 상태가 보존되어야 하는 E-RAB들의 업링크 PDCP SN 수신기(receiver) 상태와 다운링크 PDCP SN 송신기(transmitter) 상태로 용이하게 전달할 수 있기 때문이다.
또한, 단말(110)은 모바일 컨트롤 정보 IE를 포함하는 RRC 연결 재구성 메시지를 받은 후 목표 eNB2(220b)와 동기화를 수행하고 RACH(Random Access Channel)을 통하여 목표 셀에 접속할 수 있다. 이때 목표 eNB2(220b)는 단말(110) 할당과 타이밍 어드밴스로 응답할 수 있다.
이와 같이, 단말(110)이 성공적으로 목표 셀에 접속하면 핸드오버 절차 완료 사실을 RRC 연결 재구성 완료 메시지를 이용하여 목표 eNB2(220b)로 전송할 수 있다.
이에 따라, 목표 eNB2(220b)는 단말(110)이 변경된 셀(cell)에 대한 경로 전환 요청 메시지를 MME(131)로 전송할 수 있다. 경로 전환 요청 메시지를 수신받은 MME(131)는 베어러 변경 요청 메시지를 S-GW(134)로 보낼 수 있다.
S-GW(134)는 다운링크 데이터 경로를 목표 쪽으로 변경할 수 있다. S-GW(134)는 하나 이상의 '엔드 마커'를 이전 경로를 통하여 소스 eNB1(220a)로 보내고 소스 eNB1(220a)에 대한 사용자 평면 자원을 해제할 수 있다.
게다가, S-GW(134)는 베어러 변경 응답 메시지를 MME(131)로 보낼 수 있다. 이러한 MME(131)는 경로 전환 요청 메시지에 대하여 경로 전환 요청 승인(PATH SWITCH REQUEST ACKNOWLEDGE) 메시지로 확인시켜 줄 수 있다.
이에 따라, 목표 eNB2(220b)는 단말(110)에 대한 컨텍스트 해제 메시지를 소스 eNB1(220a)로 전송하여 핸드오버의 성공을 알리면서 소스 eNB1(220a)의 자원을 해제하도록 할 수 있다. 따라서, 단말(110)에 대한 컨텍스트 해제 메시지를 받으면 소스 eNB1(220a)은 단말(110)에 대한 컨텍스트와 관련된 무선과 제어 평면 자원을 해제할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 두 개의 eNB1(120), eNB2(220)가 동일한 MME(131)에 속한 경우 X2 인터페이스를 통한 핸드오버를 수행할 수 있고, 서로 다른 MME(131)에 속한 경우 S1 인터페이스를 통한 핸드오버를 수행하는 것이 정상이지만, 동일한 MME(131)에 속하였을지라도 두 eNB1(120), eNB2(220) 간 X2 인터페이스가 없는 경우 또는 X2 연결(Link) 장애가 발생된 경우에 S1 인터페이스를 통한 핸드오버를 수행할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법은 철도전용 통합무선망 핸드오버 방법을 이용하여 기지국 안테나의 틸팅 및 스윙 각도를 원격에서 RCS(132)를 자동으로 제어할 수 있기 때문에 보다나은 커버리지 및 성능 향상을 도모할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 단말 120: eNB1
121: RU(Radio Unit) 122: DU(Digital Unit)
130: 시스템 131 :MME(Mobility Management Entity)
132: RCS(Radio Contol System) 133: LSH-R
134:　S-GW(Serving Gateway) 135:P-GW(PDN Gateway)
２20: eNB２

Claims (10)

  1. 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법에 있어서,
    선로를 운행하는 철도차량에 배치되는 단말과 선로 주변에 배치되는 eNB1사이에서 RRC 연결을 설정하는 단계,
    상기 RRC 연결이 설정된 이후 상기 단말이 상기 eNB1에 형성되는 셀 간을 이동하면서 인트라 핸드오버 수행하는 단계; 및
    상기 단말이 동일한 MME 그룹에 배치되면서 상기 eNB1와 다른 위치에 배치되는 eNB2에 형성되는 셀 간을 이동하면서 X2인터페이스를 통해 핸드오버를 수행하는 단계;를 포함하되,
    상기 RRC 연결을 설정하는 단계는
    상기 eNB1이 서비스 요청 메시지를 요청하고, 상기 서비스 요청 메시지에는 S1-AP 메시지의 초기 단말 메시지에 포함시켜 상기 MME로 전달하고,
    네트워크상에서 상기 단말에 대한 상기 단말의 컨텍스트가 없거나 접속 요청 메시지가 무결성 보호되지 않거나 무결성 검사가 실패할 경우 인증과 NAS 보안 셋업을 수행하는 S1SIG를 설정하는 단계를 더 포함하는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 RRC 연결을 설정하는 단계는 상기 RRC를 설치하는 단계 및 E-RAB를 설치하는 단계를 더 포함하며,
    상기 RRC를 설치하는 단계는 상기 단말이 랜덤 액세스 절차를 상기 eNB1과 수행한 후 NAS 메시지 서비스 요청을 상기 eNB1로 보내는 RRC 메시지에 포함시켜 상기 MME로 보내는 것을 특징으로 하는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법.
  3. 삭제
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 E-RAB를 설치하는 단계는 상기 MME가 상기 S1-AP 메시지에 대한 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 상기 eNB1로 보내고, 모든 활성화된 EPS 베어러를 위해서 무선과 S1 베어러를 활성화시키고,
    상기 eNB1은 상기 RRC 무선 베어러를 설정하여 사용자 평면 보안을 설정하고,
    상기 단말로부터의 업링크 데이터는 상기 eNB1에 의해 S-GW로 전달하면서 RCS를 이용하여 원격으로 틸팅과 스윙각도를 제어하고
    상기 eNB1은 업링크 데이터를 상기 S-GW로 보내고, 상기 S-GW는 상기 업링크 데이터를 P-GW로 전달하여 상기 S1-AP 메시지에 대한 초기 컨텍스트 셋업 응답 메시지를 상기 MME로 보내고,
    상기 MME는 각 PDN 연결별 베어러 변경 요청 메시지를 상기 S-GW로 보내고, 상기 S-GW는 다운링크 데이터를 단말로 보내고,
    상기 S-GW는 베어러 변경 응답을 상기 MME로 보내는 것을 특징으로 하는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 RRC 연결을 설정된 이후 상기 단말이 상기 eNB1에 형성되는 셀 간을 이동하면서 인트라 핸드오버 수행하는 단계는
    측정 보고를 기반으로 인트라 eNB1 핸드오버를 결정하고, 상기 인트라 eNB1 핸드오버를 결정하는 동안 목표 셀에 RLC, MAC, PHY 구성을 설정하고, 상기 목표 셀의 리소스 셋업이 완료되면 상기 RRC 연결 재구성 메시지를 전송하여 상기 단말의 핸드오버 수행을 지시하고 상기 RCS를 통해 기지국 안테나의 틸팅 및 스윙 각도를 제어하고, 상기 RRC 연결 재구성 완료 메시지를 수신하여 상기 인트라 핸드오버 절차를 완료하는 것을 특징으로 하는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 단말이 동일한 MME 그룹에 배치되면서 상기 eNB1와 다른 위치에 배치되는 eNB2에 형성되는 셀 간을 이동하면서 X2인터페이스를 통해 핸드오버를 수행하는 단계는
    상기 단말이 시스템 정보나 규격 등의 규칙들에 의해서 측정 보고 메시지를 보내고, 소스 eNB1은 상기 측정 보고 메시지와 무선 자원 관리 정보에 기반하여 상기 단말을 넘길지 결정하고,
    상기 소스 eNB1은 핸드오버 요청 메시지와 상기 핸드오버에 필요한 정보를 목표 eNB2로 보내고,
    상기 목표 eNB2는 수신받은 E-RAB QoS 정보에 따라 관리제어를 수행하면서 상기 RCS를 이용하여 틸팅 및 스윙각도를 제어하고, 상기 핸드오버를 준비하면서 상기 핸드오버를 수행하도록 하는 모바일 컨트롤 정보 IE를 포함하는 상기 RRC 연결 재구성 메시지를 생성하고, 상기 핸드오버 요청 승인 메시지에 상기 RRC 연결 재구성 메시지를 포함시켜 상기 소스 eNB1으로 보내는 것을 특징으로 하는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 핸드오버 요청 승인 메시지를 수신받은 상기 소스 eNB1은 상기 RRC 연결 재구성 메시지와 필요한 인자를 상기 단말로 보내어 상기 핸드오버를 명령하고, SN 상태 전송 메시지를 상기 목표 eNB2로 보내는 것을 특징으로 하는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 단말은 모바일 컨트롤 정보 IE를 포함하는 상기 RRC 연결 재구성 메시지를 받은 후 상기 목표 eNB2와 동기화를 수행하고 RACH(Random Access Channel)을 통하여 목표 셀에 접속하면 상기 목표 eNB2는 단말 할당과 타이밍 어드밴스로 응답하고, 상기 단말이 상기 목표 셀에 접속하면 상기 핸드오버 절차 완료 사실을 상기 RRC 연결 재구성 완료 메시지를 이용하여 상기 목표 eNB2로 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 핸드오버 절차 완료 사실이 전달되면, 상기 목표 eNB2는 상기 단말이 변경된 셀에 대한 경로 전환 요청 메시지를 MME로 전송하고, 상기 경로 전환 요청 메시지를 수신받은 상기 MME는 베어러 변경 요청 메시지를 상기 S-GW로 보내고, 상기 S-GW는 다운링크 데이터 경로를 목표 쪽으로 변경하고, 하나 이상의 '엔드 마커'를 이전 경로를 통하여 상기 소스 eNB1로 보내고 상기 소스 eNB1에 대한 사용자 평면 자원을 해제하고 베어러 변경 응답 메시지를 상기 MME로 보내는 것을 특징으로 하는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 목표 eNB2는 상기 단말에 대한 컨텍스트 해제 메시지를 상기 소스 eNB1로 전송하여 상기 핸드오버의 성공을 알리면서 상기 소스 eNB1의 자원을 해제하고, 상기 소스 eNB1은 상기 단말에 대한 상기 컨텍스트 해제 메시지를 받으면 상기 단말에 대한 컨텍스트와 관련된 무선과 제어 평면 자원을 해제하는 것을 특징으로 하는 핸드오버를 이용한 지능형 안테나 제어방법.
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