KR101555020B1 - 이동통신 서비스를 제공하는 시스템 및 이동통신 서비스 방법 - Google Patents

이동통신 서비스를 제공하는 시스템 및 이동통신 서비스 방법 Download PDF

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고영채
김기만
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에서는 이동통신 서비스를 제공하는 시스템 및 이동통신 서비스 방법에 대해 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 서비스를 제공하는 기지국은, 임의의 영역을 높이에 따라 구분하여 설정된 각각의 수직셀을 향하여 복수의 빔을 방사하도록 배치된 배열 안테나 및 상기 배열 안테나를 통해 동일한 반송 주파수를 사용하여 상기 임의의 영역 내 모바일 노드에 대해 패킷 데이터를 송신하는 통신부를 포함한다.

Description

이동통신 서비스를 제공하는 시스템 및 이동통신 서비스 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING MOBILE COMMUNICATIONS SERVICE}
본 발명은 이동통신 서비스를 제공하는 시스템 및 이동통신 서비스 방법에 관한 것이고, 구체적으로 이동통신 서비스를 제공하는 기지국 및 모바일 노드의 이동통신 서비스 방법에 관한 것이다.
최근 이동통신 서비스 환경에서 스마트폰 등으로 유발된 스마트 혁명에 의해 데이터 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 이러한 최근 상황으로 인해 매크로 셀(Macro Cell)을 기반으로 하는 기존 이동통신 시스템은 폭증하는 데이터 수요를 감당해내기 어렵게 되었다. 따라서 서비스 제공자들은 시스템 용량(System Capacity)을 높이기 위한 다양한 방법을 강구하고 있다.
예를 들어, 분산 안테나 시스템(Distributed Antenna System; DAS)은 적절한 위치에 기지국보다 단순한 구조로 설계되어 있는 중계기를 배치함으로써 전력 효율과 시스템 용량을 높일 수 있는 시스템이다.
다른 예를 들면, WiFi를 통한 트래픽 분산 (WiFi offloading) 기법은 도심지, 스포츠경기장 등과 같은 인구 밀집 지역에서 쉽게 운용될 수 있는 기법이다.
또 다른 예를 들면, 스몰셀 중계기 기법은 셀을 배치할 때 셀 크기를 작게하여 인구 밀도가 높은 주거 지역이나 사무실 등과 같은 음영 지역을 적절히 커버하는 이동통신 서비스를 제공할 수 있는 기법이다.
하지만 서울의 강남, 미국의 뉴욕과 같이 인구 밀집도가 매우 높은 지역의 경우 여전히 이동통신 서비스 또는 사용자들의 요구에 맞는 서비스 제공을 위한 시스템 용량이 충분하지 않은 실정이다.
한편, 한국공개특허 제2004-0008750호 (발명의 명칭: 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량증대 장치 및 그 제어 방법)는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치 및 그 제어 방법에 관하여 개시하고 있다.
본 발명의 일부 실시예는 3차원 공간을 높이에 따라 구분하여 수직적으로 설정된 복수의 셀에 의한 서비스 영역을 통해 시스템 용량 증대시킬 수 있는 이동통신 서비스 시스템 및 이동통신 서비스 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예는 수직적으로 설정된 복수의 셀에 의한 서비스 영역 내에 위치한 모바일 노드가 수직적으로 이동함에 따라 발생하는 수직적 핸드오버를 지원하여 모바일 노드에 대해 끊김없이 통신 서비스를 제공할 수 있는 이동통신 서비스 시스템 및 이동통신 서비스 방법을 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 서비스를 제공하는 기지국은, 임의의 영역을 높이에 따라 수직적으로 구분하여 설정된 각각의 셀을 향하여 복수의 빔을 방사하도록 배치된 배열 안테나 및 상기 배열 안테나를 통해 동일한 반송 주파수를 사용하여 상기 임의의 영역 내 모바일 노드에 대해 패킷 데이터를 송신하는 통신부를 포함한다.
이때, 상기 모바일 노드가 상기 임의의 영역 내 제 1 셀에 의한 제 1 서비스 영역에서 제 2 셀에 의한 제 2 서비스 영역으로 수직적으로 이동함에 따라 수직적 핸드오버 절차를 수행하고, 상기 배열 안테나와 연결되는 핸드오버 처리부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드의 이동통신 서비스 방법은, 임의의 영역 내에서 기지국의 배열 안테나를 통해 동일한 반송 주파수를 사용하여 패킷 데이터를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 배열 안테나는 상기 임의의 영역을 높이에 따라 수직적으로 구분하여 설정된 각각의 셀을 향하여 복수의 빔을 방사하도록 배치된다.
이때, 상기 임의의 영역 내 제 1 셀에 의한 제 1 서비스 영역에서 제 2 셀에 의한 제 2 서비스 영역으로 수직적으로 이동함에 따라 수직적 핸드오버 절차를 수행할지 여부를 결정하는 단계, 및 상기 결정하는 단계에서 상기 수직적 핸드오버 절차를 수행하도록 결정된 경우, 상기 기지국에 유휴 채널(Idle Channel)이 존재하는지 체크하여 상기 기지국과 수직적 핸드오버 절차를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 임의의 영역을 높이에 따라 수직적으로 구역화하여 설정된 각각의 3차원 수직셀 및 배열 안테나를 사용하는 기지국을 활용함으로써, 각각의 수직셀에 대해 서로 동일한 반송 주파수 (Carrier Frequency)를 사용할 수 있어 주파수 재사용률 및 시스템 용량을 증대시킬 수 있다.
또한, 하나의 기지국과 모바일 노드 간에 수직적 핸드오버 절차가 이루어 지기 때문에, 기지국간 정보 공유 단계를 생략할 수 있고, 시스템 복잡도를 감소시킬 수 있다.
또한, 하나의 기지국에 의해 서비스가 제공되기 때문에, 기지국 사용자간의 채널 정보를 쉽게 공유하여 협력통신에 응용할 수 있으며, 수직셀 경계에서의 이동통신 성능을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 서비스를 제공하는 시스템을 간단하게 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 서비스를 제공하는 기지국의 구성도이다.
도 3은 도 1의 시스템 환경에서 모바일 노드의 수직적 이동에 따른 수직적 핸드오버를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드의 이동통신 서비스 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 도 4에서 수직적 핸드오버 절차를 수행할지 여부를 결정하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에서 수직적 핸드오버 절차를 수행하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통산의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 서비스를 제공하는 시스템을 간단하게 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이동통신 서비스를 제공하는 시스템(10)은 기지국(100), 배열 안테나(110), 수직적으로 구성된 복수 개의 셀(30, 31, 32)(이하,‘수직셀’이라 지칭함), 모바일 노드(200)를 포함한다.
즉, 이동통신 서비스를 제공하는 시스템(10)은 3차원 공간을 높이에 따라 구역화하거나 분할하여 복수 개의 수직셀(30, 31, 32)을 설정할 수 있고, 기지국(100)의 배열안테나(110)를 통해 복수 개의 수직셀(30, 31, 32)의 서비스 영역에 위치한 모바일 노드(200)에 대해 이동통신 및 각종 서비스를 지원할 수 있다.
이동통신 서비스를 제공하는 시스템(10)을 구성하는 요소들은 일반적으로 네트워크를 통해 연결된다. 네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
기지국(100)은 배열 안테나(Array Antenna)(110)를 통해 시스템 용량을 증대시킬 필요가 있는 임의의 영역(예를 들어, 고층건물)을 수직적으로 구역화(Vertical sectoring) 하여, 제 1셀(30), 제 2셀(31) 및 제 3 셀(32)과 같은 3차원 수직셀에 의한 서비스 영역 내 모바일 노드(200)에 대하여 이동통신 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 경우에 따라, 기지국(100)은 특정 영역을 수직적 구역화뿐만 아니라 수평적 구역화(Horizental Sectoring) 하여 이동통신 서비스를 제공할 수도 있다.
또한, 모바일 노드(200)는 기지국(100)의 배열 안테나(110)를 통해 동일한 반송 주파수를 사용하여 패킷 데이터를 수신할 수 있다.
아울러, 만약 모바일 노드(200)가 제 2 셀(31)에 의한 제 2 서비스 영역에서 제 1 셀(30)에 의한 제 1 서비스 영역 또는 제 3 셀(32)에 의한 제 3 서비스 영역으로 수직 이동하는 경우, 기지국(100)과 모바일 노드(200)는 핸드오버 절차를 수행할지 여부를 결정하고, 기지국(100)과의 핸드오버 절차를 수행할 수 있다. 이를 통해 모바일 노드(200)는 끊김없이 지속적으로 원하는 서비스를 제공받을 수 있다.
참고로, 모바일 노드(200)는 무선 액세스 네트워크 등의 네트워크 망에 접속할 수 있는 컴퓨터나 휴대용 단말기로 구현될 수 있다. 이러한 컴퓨터는 예를 들어 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등을 포함하고, 휴대용 단말기는 예를 들어 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치인 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 또한, 모바일 노드(200)는 스마트폰(Smart phone)과 같이 휴대전화에 인터넷 통신과 정보검색 등 컴퓨터 지원 기능을 추가한 지능형 단말기로서 사용자가 원하는 애플리케이션을 설치할 수 있는 스마트 디바이스(Smart device)일 수 있다.
다만 이러한 도 1의 이동통신 서비스를 제공하는 시스템(10)은 본 발명의 일 실시예에 불과함으로 도 1을 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 이동통신 서비스를 제공하는 시스템(10)은 도 1과 다르게 구성될 수 있다.
예를 들어, 기지국(100) 대신에 중계기에 배열 안테나(110)가 배치되어 모바일 노드(200)와의 관계에서 기지국(100)과 같은 역할을 동일하게 수행할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 서비스를 제공하는 기지국의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 서비스를 제공하는 기지국(100)은 배열 안테나(110), 배열 안테나 조절부(112),통신부(120), 승인 제어부(132) 및 작업 수행부(134)를 포함하는 핸드오버 처리부(130), 복수의 서브 유닛(140, 141, 142)을 포함한다.
배열 안테나(110)는 임의의 영역을 높이에 따라 구역화 하여 설정된 각각의 수직셀을 향하여 복수의 빔을 방사한다. 배열 안테나(110)는 지향성 방사 패턴을 가지는 복수의 안테나로 구성될 수 있다.
이때, 임의의 영역은 복수의 층으로 이루어진 건물이고, 각각의 수직셀에 의한 서비스 영역은 건물의 각각의 층과 대응하도록 설정할 수 있다.
안테나 조절부(112)는 사용자의 조작에 의해 발생된 제어신호를 수신하여 배열 안테나(110)의 방사 각도 및 배열 안테나(110)를 구성하는 각각의 안테나의 배치 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제 1 셀(30)에 의한 제 1 서비스 영역이 A 건물의 5층과 대응하고, 제 2 셀(31)에 의한 제 2서비스 영역이 A 건물의 8층과 대응하도록 배열 안테나(110)를 구성하는 각각의 안테나의 배치 및 방사 각도가 적절히 조절될 수 있다.
핸드오버 처리부(130)는 배열 안테나(110)에 연결되고, 승인 제어부(132) 및 작업 수행부(134)를 포함할 수 있다. 핸드오버 처리부(30)는 모바일 노드(200)가 제 1 셀(30)에 의한 제 1 서비스 영역에서 제 2 셀(31)에 의한 제 2 서비스 영역으로 수직적으로 이동함에 따라 수직적 핸드오버 절차를 수행할 수 있다. 이러한 핸드오버 처리부(130)의 동작으로 인해 모바일 노드(200)에 대해 지속적인 서비스 제공이 가능할 수 있다.
승인 제어부(132)는 수직적 핸드오버 절차에 따라 핸드오버 요청(HO Request) 메세지를 수신하여 모바일 노드(200)를 위한 제 1 셀(30)의 제 1서비스 영역에서 제 2 셀(31)의 제 2서비스 영역으로 수직적 핸드오버를 승인하고, 핸드오버 요청 메세지에 대응하는 핸드오버 요청 인지(HO Request ACK) 메세지를 생성한다.
작업 수행부(134)는 핸드오버 요청 인지(HO Request ACK) 메세지를 수신하여 제 2 셀과 모바일 노드(200) 간의 이동통신 서비스를 위한 작업을 수행한다.
또한, 작업 수행부(134)는 모바일 노드(200)로 다운링크 할당(DL allocation) 메세지, 업링크 할당(UL allocation) 메세지, 및 타이밍 어드밴스(timing advance) 메세지를 전송하고, 제 2 셀과 모바일 노드(200) 간의 동기화를 수행하며, 모바일 노드(200)로부터 핸드오버 확인(HO confirm) 메세지 수신한다.
통신부(120)는 배열 안테나(110)를 통해 동일한 반송 주파수를 사용하여 임의의 영역 내 모바일 노드(200)에 대해 패킷 데이터를 송신하여 모바일 노드(200)와 통신한다.
복수의 서브 유닛은 도 2처럼 제 1셀 서브유닛(140), 제 2셀 서브유닛(141), 제 3셀 서브유닛(142)일 수 있다. 각각의 서브 유닛은 수직적으로 분할되어 생성된 3차원 수직셀 중 서로 다른 수직셀을 담당할 수 있다. 또한, 각각의 서브 유닛은 모바일 노드(200)의 수직적 핸드오버를 위한 절차 수행시 서브 유닛 간에 관련 메세지를 송수신하거나 모바일 노드(200)와 관련 메시지 또는 패킷 데이터를 송수신할 수 있다.
도 3은 도 1의 시스템 환경에서 모바일 노드의 수직적 이동에 따른 수직적 핸드오버를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 서비스 시스템 환경에서 모바일 노드(200)가 수직적으로 이동하는 경우, 기지국(100)과 모바일 노드(200) 간의 수직적 핸드오버 절차가 필요하다. 기존의 이동통신 시스템의 경우 핸드오버 절차가 이루어지기 전에 모바일 노드에 대해 서비스를 제공하는 제 1 기지국과, 핸드오버 절차가 이루어진 이후에 모바일 노드에 대해 서비스를 제공하는 제 2 기지국이 기본적으로 필요하다. 제 1 기지국과 제 2 기지국은 서로 물리적으로 떨어져서 모바일 노드와 수평적 핸드오버 절차를 수행하므로, 하나의 기지국과 모바일 노드 간에서 이루어지는 본 발명에 따른 수직적 핸드오버 절차는 종래의 수평적 핸드오버 절차와 상이하다.
도 3을 참조하면, 기지국(100)은 배열 안테나(110)를 통하여 높이에 따라 구역화된 각각의 수직셀 내 모바일 노드(200)에 대해 통신 서비스를 제공한다.
모바일 노드(200)가 각각의 수직셀에 의한 서비스 영역 간 이동을 하는 경우, 모바일 노드(200)는 기존 서비스 영역을 벗어나서 새로운 서비스 영역에 진입하게 된다. 따라서 원활하고 끊김없는 이동통신 서비스를 위해서 모바일 노드(200)는 새로운 서비스 영역을 담당하는 서브 유닛 또는 기지국(100)과 연결을 시도해야 한다.
즉, 서비스 영역을 변경하기 위해 기지국(100)과 모바일 노드(200) 간의 수직적 핸드오버 절차가 요구된다.
도 3을 참조하여 예를들면, 제 1셀(30)의 제 1서비스 영역 내 모바일 노드(200)가 아래에 설정된 제 2셀(31)의 제 2서비스 영역으로 이동하면, 모바일 노드(200)의 핸드오버 처리부가 동작할 수 있다. 이러한 경우, 제 1셀(30)로부터 수신한 제어신호(Control Signal)의 수신신호세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)는 약해지고, 제 2 셀(31)로부터 수신한 제어신호(Control Signal)의 수신신호 세기(RSSI)는 강해진다.
여기서, 제어신호(Control Signal)는 기지국(100)으로부터 지속적으로 또는 주기적으로 제공되는 핸드오버 관련 신호이고, 모바일 노드(200)는 각각의 수직셀로부터 제어신호를 수신하여 식별할 수 있다.
또한, 제어신호의 수신신호세기는 이동통신 시스템에서 일반적으로 핸드오버 절차를 수행함에 있어서, 구현상의 이유 등으로 인해 주로 사용되는 일종의 측정값이다.
이 측정값은 기지국(100)에서 전송되는 송신 신호의 크기를 Pt, 안테나 자체의 잡음 혹은 기타 잡음등으로 인한 신호 손실을 L이라 했을때, 모바일 노드(200)의 경로손실지수 n, 기지국(100)과 모바일 노드(200)의 거리d[k] 및 음영 페이딩 (shadowing) N[k] 을 고려하여 이산시간으로 변환된 수신신호세기(RSSI)값을 나타내고, 다음의 수식을 통하여 구할 수 있다.
Figure 112014092651888-pat00001
모바일 노드(200)는 서로 인접한 제 1 서비스 영역과 제 2 서비스 영역을 각각 담당하는 제 1 셀(30)과 제 2 셀(31)로부터 제어신호를 각각 수신할 수 있다. 또한, 모바일 노드(200) 또는 핸드오버 처리부는 일정시간 동안 제어신호의 수신신호세기(RSSI)를 수집하여 평균값을 구하고, 그 값을 비교 판단하여 수직적 핸드오버 절차의 수행 여부를 결정할 수 있다. 또한, 수직적 핸드오버 절차를 수행하도록 결정한 경우, 모바일 노드(200) 또는 핸드오버 처리부는 기지국(100)과 핸드오버 절차를 수행하여 끊김없이 통신서비스를 제공받을 수 있다.
즉, 도 3에서 제 2셀(31)과 관련된 제어신호가 제 1셀(30)과 관련된 제어신호보다 일정 시간 이상 동안 강하다고 판단되는 경우, 모바일 노드(200)는 제 1셀(30)에 의한 제 1서비스 영역보다 제 2셀(31)에 의한 제 2서비스 영역으로부터 서비스를 제공받는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 경우 모바일 노드(200)는 기지국(100)과의 관계에서 수직적 핸드오버 절차를 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드의 이동통신 서비스 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의를 위해 도 1 내지 도 3에 도시된 도면부호도 함께 참조하여 설명하기로 한다.
모바일 노드(200)는 임의의 영역 내에서 기지국(100)의 배열 안테나(110)를 통해 동일한 반송 주파수를 사용하여 패킷 데이터를 수신하고, 기지국(100)과 통신을 수행한다(S410). 이때, 배열 안테나(110)는 임의의 영역을 높이에 따라 구분하여 설정된 각각의 수직셀을 향하여 복수의 빔을 방사하도록 배치된 것이다.
예를 들어, 모바일 노드(200)는 도 3처럼 복수의 수직셀 중 제 1셀(30)에 의한 제1 서비스 영역에 위치하여 제 1셀(30)을 향하여 빔을 방사하는 배열안테나를 통해 데이터패킷을 송수신할 수 있다. 또한, 모바일 노드(200)는 기지국(100)으로부터 핸드오버와 관련된 제어신호(Control Signal)를 지속적으로 또는 주기적으로 수신할 수 있다.
모바일 노드(200)는 임의의 영역 내 제 1 셀에 의한 제 1 서비스 영역에서 제 2 셀에 의한 제 2 서비스 영역으로 수직적으로 이동함에 따라 수직적 핸드오버 절차를 수행할지 여부를 결정한다(S420).
예를 들어, 모바일 노드(200)는 도 3처럼 현재 접속하여 통신 서비스를 수행하고 있는 제 1셀(30)의 제 1 서비스 영역인 B 건물의 10층에서 제 2 셀(31)의 제 2서비스 영역인 B 건물의 9층으로 수직적으로 이동함에 따라 수직적 핸드오버 절차를 수행할지 여부를 결정할 수 있다.
이후 수직적 핸드오버 절차를 수행하도록 결정된 경우, 모바일 노드(200)는 기지국(100)과 수직적 핸드오버 절차를 수행한다 (S430).
예를 들어, 모바일 노드(200)는 제 1 셀(30)과의 접속을 끊고, 제 2 셀(31)과의 접속을 시도하는 수직적 핸드오버 절차를 수행할 수 있다.
이하에서는 도 5와 도 6를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드의 이동통신 서비스 방법을 구체적으로 설명한다.
도 5는 도 4에서 수직적 핸드오버 절차를 수행할지 여부를 결정하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참고하면, 모바일 노드(200)는 기지국(100)이 지속적으로 송신한 제어신호(Control Signal)를 산술하여 수신신호세기(RSSI)값을 구하고, 그 값을 지속적으로 체크하여, 모바일 노드(200)가 제 1셀(30) 서비스 영역에서 제 2 셀(31)의 서비스 영역으로 수직적으로 이동함에 따라, 제 1셀(30)의 제 1서비스 영역에서의 연결을 끊고, 제 2셀(31)의 제 2 서비스의 연결 여부를 결정할 수 있다.
도 5에 나타난 바와 같이 핸드오버는 모바일 노드(200)에서 핸드오버와 관련한 신호인 제어신호(Control Signal)의 수신신호세기(RSSI)값에 따라 핸드오버 절차를 수행할지 여부를 결정하게 된다.
즉 핸드오버 절차를 수행할지 여부를 결정하는 단계는 다음과 같다.
먼저 모바일 노드(200)는 기지국(100)의 제 1 셀(30) 및 제 2 셀(31)과 관련된 각각의 제어신호(Control Signal)의 수신신호세기(RSSI)를 일정 시간 동안 수집하고, 수집된 수신신호세기(RSSI)의 평균 값을 측정하여 획득한다(S511).
다음으로 측정된 평균 값이 제 1 셀(30)로부터 수신된 신호의 수신신호세기(RSSI)를 초과하는지 비교하여 판단한다(S512).
다음으로 평균 값이 제 1 셀(30)로부터 수신된 신호의 수신신호세기(RSSI)를 초과하는 경우, 기지국에 유휴 채널(Idle Channel)이 존재하는지 체크한다(S513).
유휴 채널이 존재하는 경우 수직적 핸드오버 절차를 수행하는 단계로 넘어간다 (S520).
또는 유휴 채널이 존재하지 않는 경우, 수직적 핸드오버 대기 상태가 된다(S514).
대기 상태인 경우,수신신호세기(RSSI)의 평균 값을 다시 체크하고, 그 값이 제 1 셀로부터 수신된 신호의 수신신호세기(RSSI)를 초과하는지 한번 더 판단한다(S515).
S515 단계의 판단 결과에 기초하여 초과하는 경우(S516), 유휴 채널이 존재하는지 다시 체크하고, 그 유무에 따라 S514 단계 또는 S520 단계를 수행한다.
S515단계의 판단 결과에 기초하여 초과하지 않는 경우, 수직적 핸드오버 절차를 미수행을 결정한다(S517). 즉, 모바일 노드(200)는 제 1 셀(30)과의 접속을 유지한다.
도 6은 도 4에서 수직적 핸드오버 절차를 수행하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
모바일 노드(200)로부터 제 1셀(30)의 제 1 서비스 영역에서 제 2셀(31)의 제 2 서비스 영역으로 핸드오버 절차 수행 여부가 결정되면(S420), 핸드오버 처리부(130)는 제 2 셀(31)의 제 2 서비스 영역으로 핸드오버를 할것을 요청하는 핸드오버 요청(HO Request) 패킷 메세지를 제 2셀 서브유닛(141)에 전송한다(S521).
이때 기지국(100)내의 핸드오버와 관련한 패킷송수신은 각각의 제 1셀(30) 의 제 1셀 서브유닛(140) 및 제 2셀(31)의 제 2셀 서브 유닛(141)을 통해 이루어질수 있으며, 또한 각각의 셀을 담당하는 서브유닛의 판단결과는 핸드오버 처리부(130)에서 처리될 수 있다.
이후 승인 제어부(132)를 통해 생성된 핸드오버 요청 인지(HO Request ACK) 메시지가 제 1셀 서브유닛(140)으로 전송됨으로써, 기지국(100)이 모바일 노드(200)를 제 2셀(31)의 제 2서비스 영역에서 서비스 할 것을 확인할 수 있다(S621).
이후 기지국(100)은 핸드오버 처리부(130)의 작업 수행부(134)를 통해 모바일 노드에 다운링크 할당(DL allocation) 메시지를 전송함으로 기지국의 인지 여부를 전달할 수 있다(S622).
이후 모바일 노드(200)는 제 1셀(30)의 제 1서비스 영역에서의 서비스 수신을 완전히 분리시킨다(623).
이후 모바일 노드(200)는 제 2 셀(31)의 제 2서비스 영역에서 서비스 제공받기 위해 작업 동기화(Synchronization)패킷을 전송한다(S624).
이후 작업 수행부(134)는 모바일 노드(200)와 동기를 확인하여 업링크 할당(UL allocation) 메세지, 및 타이밍 어드밴스(Timing advance) 응답 메시지를 전송한다(S625).
이후 최종적으로 모바일 노드(200)에서 핸드오버 확인(HO confirm) 메시지 패킷을 제 2 서브유닛(141)에 전송함으로서 최종 핸드오버를 확인한다(S630).
이후 모바일 노드와 기지국은 제 2 셀(31)의 제 2 서비스 영역에서 지속적으로 데이터 패킷을 이동시킴으로써 통신서비스를 제공받는다(S631).
이상에서의 본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 이동통신 서비스를 제공하는 시스템
30: 제 1셀
31: 제 2셀
32: 제 3셀
100: 기지국
110: 배열안테나
200: 모바일 노드

Claims (13)

  1. 이동통신 서비스를 제공하는 기지국에 있어서,
    임의의 영역을 높이에 따라 구분하여 설정된 각각의 수직셀을 향하여 복수의 빔을 방사하도록 배치된 배열 안테나; 및
    상기 배열 안테나를 통해 동일한 반송 주파수를 사용하여 상기 임의의 영역 내 모바일 노드에 대해 패킷 데이터를 송신하는 통신부를 포함하는 기지국.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모바일 노드가 상기 임의의 영역 내 제 1 셀에 의한 제 1 서비스 영역에서 제 2 셀에 의한 제 2 서비스 영역으로 수직적으로 이동함에 따라 수직적 핸드오버 절차를 수행하고, 상기 배열 안테나와 연결되는 핸드오버 처리부를 더 포함하는 기지국.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 핸드오버 처리부는
    상기 수직적 핸드오버 절차에 따라 핸드오버 요청(HO Request) 메세지를 수신하여 상기 모바일 노드를 위한 상기 제 1 셀에서 상기 제 2 셀로의 수직적 핸드오버를 승인하고, 상기 핸드오버 요청 메세지에 대응하는 핸드오버 요청 인지(HO Request ACK) 메세지를 생성하는 승인 제어부; 및
    상기 핸드오버 요청 인지 메세지를 수신하여 상기 제 2 셀과 상기 모바일 노드 간의 이동통신 서비스를 위한 작업을 수행하는 작업 수행부를 포함하는 기지국.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 작업 수행부는
    상기 모바일 노드로 다운링크 할당(DL allocation) 메세지, 업링크 할당(UL allocation) 메세지, 및 타이밍 어드밴스(timing advance) 메세지를 전송하고, 상기 제 2 셀과 상기 모바일 노드 간의 동기화를 수행하며, 상기 모바일 노드로부터 핸드오버 확인(HO confirm) 메세지를 수신하는 기지국.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배열 안테나는 지향성 방사 패턴을 가지는 복수의 안테나로 구성되는 기지국.
  6. 제 1 항에 있어서,
    사용자의 조작에 의해 발생된 제어신호를 수신하여 상기 배열 안테나의 방사 각도 및 상기 배열 안테나를 구성하는 각각의 안테나의 배치 중 적어도 하나를 조절하는 안테나 조절부를 더 포함하는 기지국.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 임의의 영역은 복수의 층으로 이루어진 건물이고,
    상기 각각의 수직셀에 의한 서비스 영역은 상기 건물의 각각의 층과 대응하도록 설정되는 기지국.
  8. 모바일 노드의 이동통신 서비스 방법에 있어서,
    임의의 영역 내에서 기지국의 배열 안테나를 통해 동일한 반송 주파수를 사용하여 패킷 데이터를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 배열 안테나는 상기 임의의 영역을 높이에 따라 구분하여 설정된 각각의 수직셀을 향하여 복수의 빔을 방사하도록 배치된 것인, 이동통신 서비스 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 임의의 영역 내 제 1 셀에 의한 제 1 서비스 영역에서 제 2 셀에 의한 제 2 서비스 영역으로 수직적으로 이동함에 따라 수직적 핸드오버 절차를 수행할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 이동통신 서비스 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는
    상기 제 1 셀 및 상기 제 2 셀로부터 각각 수신된 신호의 수신신호세기(RSSI)를 일정 시간 동안 수집하여 수신신호세기의 평균 값을 획득하는 단계; 및
    상기 평균 값이 상기 제 1 셀로부터 수신된 신호의 수신신호세기를 초과하는지 판단하는 단계를 포함하는 이동통신 서비스 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계에서 상기 수직적 핸드오버 절차를 수행하도록 결정된 경우, 상기 기지국에 유휴 채널(idle channel)이 존재하는지 체크하여 상기 기지국과 수직적 핸드오버 절차를 수행하는 단계를 더 포함하는 이동통신 서비스 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 수직적 핸드오버 절차를 수행하는 단계는
    상기 유휴 채널이 존재하지 않는 경우 수신신호세기의 평균 값이 상기 제 1 셀로부터 수신된 신호의 수신신호세기를 초과하는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계의 판단 결과 초과하는 경우 상기 유휴 채널이 존재하는지 다시 체크하고, 상기 판단하는 단계의 판단 결과 초과하지 않는 경우 상기 수직적 핸드오버 절차를 미수행하는 단계를 포함하고,
    상기 평균 값은 상기 제 1 셀 및 상기 제 2 셀로부터 각각 수신된 신호의 수신신호세기(RSSI)를 일정 시간 동안 수집하여 획득되는 것인, 이동통신 서비스 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 수직적 핸드오버 절차를 수행하는 단계는
    상기 기지국으로부터 다운링크 할당(DL allocation) 메세지, 업링크 할당(UL allocation) 메세지, 및 타이밍 어드밴스(timing advance) 메세지를 수신하는 단계;
    상기 제 1 셀과 연결을 끊고 상기 제 2 셀과의 연결을 위한 동기화를 수행하는 단계; 및
    상기 기지국으로 핸드오버 확인(HO confirm) 메세지를 전송하는 단계를 포함하는 이동통신 서비스 방법.
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