KR101574570B1 - 트래픽 부하량의 오차 보정에 따른 핸드오버 방법 및 그를 수행하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트래픽 부하량의 오차 보정에 따른 핸드오버 방법 및 그를 수행하는 시스템에 관한 것으로 서빙 기지국이 이동 통신 단말기로부터 적어도 하나의 후보 기지국별 수신 신호 세기를 수신하는 과정; 상기 서빙 기지국이 상기 수신된 수신 신호 세기에 해당하는 상기 후보 기지국별로 트래픽 부하량을 확인하는 과정; 상기 서빙 기지국이 상기 후보 기지국별로 상기 수신 신호 세기, 상기 트래픽 부하량을 이용하여 핸드오버가 수행될 시점의 트래픽 부하량인 비용 함수를 산출하는 과정; 상기 서빙 기지국이 상기 산출된 비용 함수에 따라 상기 후보 기지국 중에 하나를 상기 목표 기지국으로 결정하는 과정; 및 상기 단말기가 상기 서빙 기지국의 결정에 따라 상기 목표 기지국으로 핸드오버하는 과정을 갖는다.
Figure R1020090011889
이동 통신 단말기, 서빙 기지국, 트래픽 부하량, 트래픽 부하량 보정값

Description

트래픽 부하량의 오차 보정에 따른 핸드오버 방법 및 그를 수행하는 시스템{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING HAND-OVER TARGET CELL BY COMPENSATING THE ERROR OF TRAFFIC LOAD}
본 발명은 핸드오버 방법 및 그를 수행하는 시스템에 관한 것으로 특히 멀티 서비스를 지원하는 시스템에서 기지국들 간에 교환되는 트래픽 부하량을 이용하여 목표 기지국을 결정하고, 결정된 목표 기지국으로 핸드오버 하는 방법 및 그를 수행하는 시스템에 관한 것이다.
핸드오버는 이동 통신 단말기가 셀 내에서 섹터 간에 이동을 하거나, 한 셀에서 다른 셀로 이동할 때, 현재의 통화 채널을 이동 통신 단말기가 위치한 셀을 관리하는 기지국으로 자동 전환해주는 것을 의미한다. 일반적으로 기지국 간의 핸드오버를 수행하는 방법은 다음과 같을 수 있다. 기지국 간의 핸드오버를 수행하는 방법에 대하여 도 1을 참조로 하여 설명한다. 도 1은 종래 기술에 따른 핸드오버가 수행되는 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 적어도 두 개의 인접한 셀 중에서 하나의 셀을 관리하는 서빙 기지국(100)에 이동 통신 단말기(200)가 연결되어 있다고 가정한다.
서빙 기지국(100)에 연결되어 있던 이동 통신 단말기(200)가 후보 기지국(300)이 관리하는 셀로 근처로 이동된다. 이동 통신 단말기(200)의 위치가 후보 기지국(300)이 관리하는 셀로 가까이 이동할수록 서빙 기지국(100)과 이동 통신 단말기(200)간에 송수신되던 신호의 세기가 설정된 신호 세기보다 약해진다. 그리고 이동 통신 단말기(200)과 후보 기지국(300) 간에 송수신되는 신호의 세기가 설정된 신호 세기보다 강해지면, 서빙 기지국(100)과 후보 기지국(300)간의 핸드오버가 수행된다. 좀 더 상세히 설명하면, 다음과 같을 수 있다.
서빙 기지국(100)과 이동 통신 단말기(200)는 핸드오버 결정에 필요한 파라미터 값을 주기적으로 측정한다. 여기서 파라미터 값은 주변 기지국(100, 300)과 이동 통신 단말기(200) 간의 전송 신호 세기와 주변 기지국(100, 300)에 걸리는 트래픽 부하량, 서빙 기지국(100)과 이동 통신 단말기(200) 간에 형성된 통신 채널의 품질에 대한 정보 등이 될 수 있다.
측정되는 파라미터 값들이 망관리자가 정한 다양한 핸드오버 조건들에 부합되면, 서빙 기지국(100)은 이동 통신 단말기(200)가 핸드오버될 기지국을 결정한다. 도 1을 참조하면, 이동 통신 단말기(200)는 후보 기지국(300)이 관리하는 셀로 이동하고 있다. 따라서 이동 통신 단말기(200)이 핸드오버될 기지국은 후보 기지국(300)이 된다. 여기서 망관리자가 정한 조건들로는 이동 통신 단말기와 기지국들 간에 수신 신호의 전계 강도, 비트 오류율, 이동 통신 단말기와 기지국 간의 거리, 기지국의 서비스 반경, 네트워크망에 걸리는 트래픽 부하 조절 등이 될 수 있다.
그리고 핸드오버가 결정되면, 이전에 설정되었던 서빙 기지국(100)간의 통신 링크를 해제한 후, 목표 기지국(300)으로의 새로운 통신 링크 설정을 시도한다.
이중 트래픽 부하량에 따라 핸드오버가 될 기지국이 선택되는 방법은 어느 특정 셀에 트래픽 부하도가 치중되었을 경우에 핸드오버될 기지국을 용이하게 결정할 수 있다. 그러나 이러한 경우 트래픽 부하량의 변화에 따라 핸드오버가 많이 발생될 수 있다는 문제점이 발생한다.
그리고 핸드오버될 기지국이 선택되기 위해서 트래픽 부하도에 대한 정보의 신뢰성이 높아야 한다. 그러나 핸드오버를 결정하는데 걸리는 시간이 지연되면, 트래픽 부하량에 대한 정보의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 트래픽 부하량의 오차를 보정하여 핸드오버하는 방법 및 그를 수행하는 시스템을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 방법은 서빙 기지국이 이동 통신 단말기로부터 적어도 하나의 후보 기지국별 수신 신호 세기를 수신하는 과정; 상기 서빙 기지국이 상기 수신된 수신 신호 세기에 해당하는 상기 후보 기지국별로 트래픽 부하량을 확인하는 과정; 상기 서빙 기지국이 상기 후보 기지국별로 상기 수신 신호 세기, 상기 트래픽 부하량을 이용하여 핸드오버가 수행될 시점의 트래픽 부하량인 비용 함수를 산출하는 과정; 상기 서빙 기지국이 상기 산출된 비용 함수에 따라 상기 후보 기지국 중에 하나를 상기 목표 기지국으로 결정하는 과정; 및 상기 단말기가 상기 서빙 기지국의 결정에 따라 상기 목표 기지국으로 핸드오버하는 과정을 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 시스템은 핸드 오버될 목표 기지국으로 결정되는 적어도 하나의 후보 기지국; 핸드오버 수행 시, 상기 적어도 하나의 후보 기지국으로부터 수신되는 수신 신호 세기를 서비스를 제공하는 서빙 기지국으로 전송하는 상기 이동 통신 단말기; 및 상기 수신 신호 세기가 수신되면, 상기 후보 기지국별로 트래픽 부하량을 결정하고, 상기 수신 신호 세기와 상기 트래픽 부하량을 이용하여 비용 함수를 산출하고, 상기 산출된 비용 함수에 따라 상기 후보 기지국을 상기 목표 기지국으로 결정하는 상기 서빙 기지국으로 구성된다.
본 발명에 따르면, 트래픽 부하량의 오차가 보정됨에 따라 이동 통신 단말기가 핸드오버될 목표 기지국이 정확하게 결정될 수 있다. 또한 비용 함수값을 통해 핸드오버가 수행될 시점에서 목표 기지국의 트래픽 부하량를 미리 예측하여 핸드오버될 목표 기지국을 결정할 수 있다는 장점이 있다. 그리고 핸드오버될 목표 기지국이 정확하게 결정됨에 따라 핸드오버의 성공률이 높아진다는 장점이 있다.
'서빙 기지국'은 이동 통신 단말기와 서비스를 수행할 수 있는 기지국을 의미한다.
'후보 기지국'은 서빙 기지국과 인접하며, 이동 통신 단말기와 송수신되는 신호의 세기에 따라 핸드오버될 목표 기지국로 선택될 수 있는 기지국을 의미한다.
'목표 기지국'은 핸드오버가 수행되면, 이동 통신 단말기가 새로 연결되는 기지국을 의미한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 기지국을 구성하는 구성을 개략적으로 도시 한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기지국은 기지국 통신부(110), 기지국 저장부(120), 기지국 제어부(130)로 구성된다. 여기서 기지국은 이동 통신 단말기(200)과 서비스 수행 여부에 따라 서빙 기지국(100)과 후보 기지국(300)로 구분된다.
기지국 통신부(110)는 기지국 제어부(130)의 제어 하에 SIB(System Information Block)를 포함한 Measurement control를 전송할 수 있다. SIB는 이동 통신 단말기(200)와 기지국 간의 신호 세기, 이동 통신 단말기(200)와 기지국 간의 통신 채널 품질, 주변 기지국 목록(NCL; Neighbor Cell List) 등에 대한 정보 및 Hysteresis값과 Time to Trigger의 길이와 같은 핸드오버와 관련된 정보를 포함한다. 여기서 Hysteresis는 핸드오버를 결정하기 위한 전계감도를 의미한다.
그리고 기지국 통신부(110)는 이동 통신 단말기(200)로부터 전송되는 Measurement Report를 기지국 제어부(130)로 전달한다. Measurement Report는 각 후보 기지국별로 측정된 수신 신호 세기 및 각 후보 기지국별 식별 정보인 cell ID가 포함된다.
기지국 통신부(110)는 기지국 제어부(130)의 제어 하에 인접한 주변 기지국의 트래픽 부하량과 관련된 정보가 포함된 기지국 정보를 송수신할 수 있다. 여기서 기지국 정보는 이동 통신 단말기(200)가 후보 기지국(300)에 요구하는 부채널의 개수, 후보 기지국(300)에서 현재 할당되어 사용 중인 부채널의 개수, 후보 기지국(300)의 총부채널의 개수에 대한 정보가 포함될 수 있다. 이러한 정보들을 통해 트래픽 부하량이 확인될 수 있다.
기지국 저장부(120)는 핸드오버될 목표 기지국을 선택하기 위한 알고리즘을 저장할 수 있다. 알고리즘은 트래픽 부하량을 확인하기 위한 수학식, 트래픽 부하량 보정값을 산출하기 위한 웨이블 분포 함수 및 비용 함수를 산출하기 위한 수학식을 의미한다. 그리고 기지국 저장부(120)는 트래픽 부하량에 따라 핸드오버가 수행될 목표 기지국을 선택하기 위한 비용 함수 임계값(125)을 저장할 수 있다.
기지국 제어부(130)는 기지국(100 또는 300)을 구성하는 구성들의 상태 및 동작을 제어한다. 여기서 기지국 제어부(130)는 서빙 기지국(100)을 기준으로 설명한다. 이동 통신 단말기(200)로부터 각 후보 기지국별 수신 신호 세기가 포함된 measurement report가 수신되면, 기지국 제어부(130)는 각 후보 기지국(300)별로 트래픽 부하량을 결정한다. 그리고 기지국 제어부(130)는 후보 기지국(300)의 트래픽 부하량에 이용하여 비용 함수를 산출한다. 그리고 기지국 제어부(130)는 산출된 비용 함수가 설정된 비용 함수 임계값 이상이 되는 후보 기지국을 이동 통신 단말기(200)가 핸드오버될 목표 기지국을 결정한다.
다시 말해 기지국 제어부(130)는 이동 통신 단말기(200)로부터 수신된 measurement report에 포함된 후보 기지국별 수신 신호 세기를 확인한다. 다음으로 기지국 제어부(130)는 이동 통신 단말기(200)로부터 수신된 수신 신호 세기에 해당하는 후보 기지국(300)과 기지국 정보를 송수신한다. 기지국 정보에는 후보 기지국의 총 부채널 개수와 후보 기지국에서 현재 사용 중인 부채널의 개수에 대한 정보가 포함된다.
기지국 제어부(130)는 기지국 정보에 포함된 정보들을 이용하여 후보 기지국 별로 트래픽 부하량를 확인한다. 여기서 트래픽 부하량은 <수학식 1>로 표현될 수 있다.
Figure 112009009051020-pat00001
여기서 Rk,j는 트래픽 부하량이다. rk,j는 이동 통신 단말기(200)가 후보 기지국(300)에 요구하는 부채널의 개수이며, Aj는 현재 후보 기지국(300)에서 다른 이동 통신 단말기에 할당되어 사용 중인 부채널의 개수이다. 그리고 Nj는 후보 기지국(300)의 총 부채널의 개수이다.
다음으로 기지국 제어부(130)는 목표 기지국이 결정된 시점부터 핸드오버가 수행되는 시점 사이에 발생될 수 있는 트래픽 부하량의 변화에 따른 오차를 보정하기 위한 트래픽 부하량 보정값을 산출한다. 그리고 기지국 제어부(130)는 수신된 수신 신호 세기, 확인된 트래픽 부하량 및 트래픽 부하량 보정값을 이용하여 후보 기지국(300)별로 비용 함수를 산출한다. 여기서 비용함수에 사용되는 트래픽 부하량과 트래픽 부하량의 보정값은 핸드오버가 수행되는 시점을 기준으로 예측되는 후보 기지국의 트래픽 부하량이 될 수 있다.
기지국 제어부(130)는 산출된 비용 함수가 가장 큰 후보 기지국을 목표 기지국으로 결정한다. 이때 기지국 제어부(130)는 산출된 비용 함수를 저장부에 저장된 비용 함수 임계값(125)과 비교한다. 그리고 산출된 비용 함수가 비용 함수 임계값을 이상하면, 기지국 제어부(130)는 산출된 비용 함수에 해당하는 후보 기지국(300)을 목표 기지국로 결정한다. 그러기 위해 기지국 제어부(130)는 목표 기지국 선택부(140)를 포함한다.
목표 기지국 선택부(140)는 핸드오버될 목표 기지국을 결정하기 위한 트래픽 부하량 보정값 산출부(145)와 비용 함수 산출부(147)로 구성된다.
트래픽 부하량 보정값 산출부(145)는 트래픽 부하량 보정값을 산출한다. 좀 더 상세히 설명하면, 핸드오버 전에 확인된 목표 기지국의 트래픽 부하량은 핸드오버가 수행되는 시점에 변경될 수 있다. 그래서 핸드오버가 수행되는 시점에서 목표 기지국의 트래픽 부하량이 높아진 경우 이동 통신 단말기(200)의 핸드오버가 수행되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 트래픽 부하량 보정값 산출부(145)는 트래픽 부하량의 변화를 미리 예상하여 핸드오버 수행시 발생될 수 있는 목표 기지국의 트래픽 부하 변화량을 보정할 수 있는 보정값을 산출한다.
트래픽 부하량 보정값은 통신 시스템의 환결에 따라 생신되는 웨이블 분포 함수를 이용하여 산출될 수 있다. 트래픽 부하량 보정값을 산출하기 위한 웨이블 분포 함수는 다양한 통신 시스템의 환경에서 미리 실험으로 실측되는 데이터를 통해 산출될 수 있다. 다시 말해 웨이블 분포 함수는 실험을 통해 산출되는 파라미터들을 이용하여 산출될 수 있다. 여기서 웨이블 분포 함수는 <수학식 2>와 같이 정의된다.
Figure 112009009051020-pat00002
여기서 k1, k2는 통신 시스템의 환경에 따라 확률 분포의 영향 범위를 조절하기 위한 파라미터이다. 기지국간의 기지국 정보가 갱신되는 시간이 길어지거나, 핸드오버 수행에 걸리는 시간이 길어진다면, k1, k2의 범위는 작아진다. 반대로 기지국간의 기지국 정보가 갱신되는 시간이나 핸드오버 수행에 걸리는 시간이 짧다면, k1, k2의 범위는 길어진다. a, b는 웨이블 분포 함수가 균등한 확률을 갖도록 조절되는 파라미터들이다. 여기서 k1, k2, a, b는 다음과 같이 결정될 수 있다.
예를 들어 Haxagon 모양이며, 19개의 기지국로 구성된 셀룰러 이동 통신 환경에서 사용자가 최대 4개의 서비스를 동시에 사용할 수 있다고 가정한다. 그리고 이동 통신 단말기(200)의 이동 속도는 3km/h 에서120km/h의 범위에서, 균등한 확률로 임의의 값을 가지게 한다고 가정한다. 이러한 실험 조건에서 웨이블 분포 함수의 파라미터 a는 0.4, b는 0.3, k1는 0.35, k2는 0.56으로 결정될 수 있다. 그러면 트래픽 부하량 보정값 산출부(145)는 <수학식 2>에 결정된 파라미터들을 대입하여 웨이블 분포 함수를 산출한다. 다음으로 트래픽 부하량 보정값 산출부(145)는 결정된 웨이블 분포 함수에 따른 랜덤 변수를 확인한다. 이때 확인된 랜덤 변수가 트래 픽 부하량 보정값이 될 수 있다.
다음으로 비용 함수 산출부(147)는 수신 신호 세기, 트래픽 부하량 및 트래픽 부하량 보정값을 이용하여 비용 함수를 산출할 수 있다. 여기서 비용 함수는 핸드오버가 수행되는 시점을 기준으로 예측되는 이동 통신 단말기(200)가 핸드오버될 목표 기지국의 트래픽 부하량을 의미한다. 비용 함수는 <수학식 3>을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112009009051020-pat00003
여기서 fk,j는 비용 함수를, Pi는 수신 신호 세기를 의미한다. 그리고 Rk,j는 트래픽 부하량, Ek,j는 <수학식 2>의 분포에 따른 랜덤 변수인 트래픽 부하량 보정값을 의미한다.
기지국 제어부(130)는 비용 함수 산출부(147)을 통해 산출된 비용 함수 중에서 가장 큰 비용 함수에 해당하는 후보 기지국을 목표 기지국으로 결정한다. 이때 기지국 제어부(130)는 산출된 비용 함수를 기지국 저장부(120)에 저장된 비용 함수 임계값(125)과 비교한다. 산출된 비용 함수가 비용 함수 임계값 이상이면, 기지국 제어부(130)는 후보 기지국(300)을 목표 기지국로 결정할 수 있다. 예를 들어 후보 기지국 A에 해당하는 비용 함수가 다른 후보 기지국보다 높아도, 기지국 저장부(120)에 저장된 비용 함수 임계값(125) 이상이 아니면, 기지국 제어부(130)는 후 보 기지국 A를 목표 기지국로 결정하지 않는다.
이상에서는 목표 기지국을 결정하기 위한 기지국을 구성하는 구성에 대하여 설명했다. 다음으로 목표 기지국을 결정하기 위한 이동 통신 단말기(200)를 구성하는 구성에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 이동 통신 단말기(200)는 이동 단말 통신부(210), 이동 단말 제어부(220), 이동 단말 저장부(230)로 구성된다.
이동 단말 통신부(210)는 서빙 기지국(100)과 서비스를 수행한다. 그리고 이동 단말 통신부(210)는 서빙 기지국(100)으로부터 수신된 Measurement control를 이동 단말 제어부(220)로 전달한다. 여기서 Measurement control는 SIB(System Information block)을 포함한다. SIB는 이동 통신 단말기(200)와 기지국 간의 신호 세기, 이동 통신 단말기(200)와 기지국 간의 통신 채널 품질, 주변 기지국 목록(NCL; Neighbor Cell List), 핸드오버를 위한 조건들인 Hysteresis, Time to trigger 등에 대한 정보를 포함한다. 그리고 이동 단말 통신부(210)는 이동 단말 제어부(220)의 제어 하에 Measurement report를 서빙 기지국(100)으로 전송한다. Measurement report는 후보 기지국별로 측정된 수신 신호 세기에 대한 정보를 포함한다.
이동 단말 제어부(220)는 이동 통신 단말기(200)를 구성하는 각 구성들의 상태 및 동작을 제어한다. 그리고 이동 단말 제어부(220)는 주변 기지국로부터 수신 되는 수신 신호의 세기를 확인하기 위한 수신 신호 세기 측정부(225)를 구비한다. 여기서 이동 단말 제어부(220)는 주기적으로 주변 기지국의 수신 신호 세기를 측정할 수 있다. 또는 이동 단말 제어부(220)는 서빙 기지국(100)의 수신 신호 세기가 이동 단말 저장부(230)에 저장된 신호 세기 임계값(235)보다 약한 경우 주변 기지국의 수신 신호 세기를 측정할 수 있다.
이동 단말 제어부(220)는 수신 신호 세기 측정부(225)를 통해 측정되는 적어도 하나의 주변 기지국의 수신 신호 세기가 이동 단말 저장부(230)에 저장된 신호 세기 임계값(235) 이상인지 판단한다. 이동 단말 제어부(220)는 이동 단말 통신부(210)를 통해 저장된 신호 세기 임계값(235) 이상으로 측정되는 수신 신호 세기를 서빙 기지국(100)로 전송한다.
이동 단말 저장부(230)는 이동 통신 단말기(200)에서 수행될 수 있는 기능과 관련된 응용 프로그램 및 기능이 수행될 때 발생되는 각종 데이터를 저장할 수 있다. 그리고 이동 단말 저장부(230)는 신호 세기 임계값(235)을 저장한다. 여기서 신호 세기 임계값(235)은 핸드오버를 결정하기 위해 미리 설정되는 값이다. 신호 세기 임계값(235)은 서빙 기지국(100)이 관리하는 셀에 이동 통신 단말기(200)가 캠핑 혹은 연결될 때, 서빙 기지국(100)으로부터 수신된 SIB에 포함된 hysteresis를 의미한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기와 다수 개의 기지국들로 구성된 시스템에서 목표 기지국을 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 서빙 기지국(100)과 이동 통신 단말기(200)간의 핸드오버 가 시작되면, 서빙 기지국(100)은 410단계에서 핸드오버를 위한 Measurement control를 이동 통신 단말기(200)로 전송한다. 여기서 Measurement control은 서빙 기지국(100)과 인접한 후보 기지국들의 식별 정보인 call ID에 해당하는 후보 기지국 목록(NCL; Neighbor cell List)을 포함한다. 그러면 이동 통신 단말기(200)는 420단계에서 Measurement control에 포함된 NCL을 해당하는 후보 기지국(300)들의 수신 신호 세기를 측정한다. 여기서 이동 통신 단말기(200)는 후보 기지국(300)로부터 수신되는 수신 신호 세기가 신호 세기 임계값(235) 이상으로 측정되는지 판단할 수 있다.
그리고 이동 통신 단말기(200)는 425단계에서 후보 기지국 별로 측정된 수신 신호 세기 및 후보 기지국의 call ID가 포함된 Measurement report를 서빙 기지국(100)로 전송한다. 여기서 이동 통신 단말기(200)는 신호 세기 임계값(235) 이상으로 측정되는 수신 신호 세기 및 그에 해당하는 후보 기지국들의 call ID를 전송한다. 그러면 서빙 기지국(100)은 Measurement report에 포함된 call ID를 확인하고, 430단계에서 각각의 후보 기지국(300)과 기지국 정보 교환을 통해 후보 기지국(300)의 트래픽 부하량을 확인한다. 예를 들어 도 4에서 도시된 바와 같이 후보 기지국(300)이 세 개라면, 서빙 기지국(100)는 각각의 후보 기지국(300a,)의 트래픽 부하량을 확인한다. 그리고 서빙 기지국(100)과 후보 기지국(300) 간에 교환되는 기지국 정보는 각 기지국마다 요구되는 부채널 개수와 각 기지국마다 현재 할당되어 사용 중인 부채널 개수, 각 기지국에서의 총 부채널 개수 등이 포함될 수 있다.
다음으로 서빙 기지국(100)은 435단계에서 트래픽 부하량 보정값을 산출한다. 여기서 트래픽 부하량 보정값은 웨이블 분포 함수에 따른 랜덤 변수로, 핸드오버가 수행되는 시점에서 변화할 수 있는 트래픽 부하량에 따라 발생될 수 있는 오차를 줄이기 위해 산출되는 값이다.
서빙 기지국(100)은 440단계에서 수신 신호 세기, 트래픽 부하량 및 트래픽 부하량 보정값을 이용하여 비용 함수fk,i를 산출한다. 이때 서빙 기지국(100)은 이동 통신 단말기(200)로부터 수신된 call ID에 해당하는 후보 기지국(300)별로 비용 함수fk,i를 산출할 수 있다. 여기서 비용 함수fk,i는 핸드오버가 수행되는 시점의 후보 기지국 트래픽 부하량을 나타낸다.
서빙 기지국(100)은 445단계에서 산출된 비용 함수fk,i에 따라 목표 기지국로 선택한다. 좀 더 상세히 설명하면, 서빙 기지국(100)은 후보 기지국별로 산출된 비용 함수fk,i중에서 가장 큰 비용 함수fk,i를 갖는 후보 기지국을 목표 기지국으로 결정할 수 있다. 이때 서빙 기지국(100)은 가장 큰 비용 함수fk,i가 미리 설정된 비용 함수 임계값(125) 이상인지를 판단해야 한다. 따라서 후보 기지국별로 산출된 비용 함수fk,i 중에서 가장 큰 비용 함수fk,i에 해당하더라도 미리 설정된 비용 함수 임계값(125) 이상이 아니면, 서빙 기지국(100)은 산출된 비용 함수fk,i에 해당하는 후보 기지국을 목표 기지국으로 결정하지 않는다. 서빙 기지국(100)은 이동 통신 단말기(200)로부터 다시 Measurement report를 수신하여, 목표 기지국을 결정하기 위한 비용 함수를 다시 산출한다. 여기서 목표 기지국은 후보 기지국(300a)로 결정되었다고 가정한다. 이렇게 목표 기지국이 결정되면, 상기 이동 통신 단말기(200)는 상기 서빙 기지국의 결정에 따라 상기 목표 기지국으로 핸드오버될 수 있다.
그러기 위해 서빙 기지국(100)은 450단계에서 결정된 목표 기지국(300a)으로 Handover request 신호를 전송한다. 여기서 Handover request 신호는 서빙 기지국(100)과 이동 통신 단말기(200) 간에 수행되는 서비스와 이동 통신 단말기(200)의 식별 정보 등을 포함한다. Handover request 신호를 수신한 목표 기지국(300a)은 455단계에서 Handover request에 대한 응답 신호인 Handover request ACK를 서빙 기지국(100)으로 전송한다.
이를 수신한 서빙 기지국(100)은 460단계에서 이동 통신 단말기(200)로 Handover commend를 전송한다. 그리고 서빙 기지국(100)은 이동 통신 단말기(200)에 할당되었던 무선 자원을 회수한다. Handover commend를 수신한 이동 통신 단말기(200)은 470단계에서 목표 기지국(300a)로 Handover confirm을 전송한다.
다음으로는 통신 시스템을 구성하는 구성인 이동 통신 단말기(200)에서 핸드오버가 수행될 목표 기지국을 선택하는 방법에 대하여 도 5를 참조로 하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 이동 통신 단말기의 목표 기지국을 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 이동 통신 단말기(200)는 510단계에서 서빙 기지국(100)과 서비스를 수행한다. 여기서 서비스는 음성 데이터, 화상 데이터 등과 같은 다양한 데이터들을 송수신할 수 있는 서비스, 착신 대기 서비스 등이 포함될 수 있다.
이동 통신 단말기(200)는 520단계에서 서빙 기지국(100)으로부터 핸드오버를 제어하기 위한 Measurement control이 수신되는지 판단한다. Measurement control은 서빙 기지국(100)의 주변에 인접한 후보 기지국에 대한 식별 정보에 해당하는 후보 기지국 목록(NCL) 및 핸드오버를 수행하기 위한 조건인 Hysteresis, Time to trigger의 길이에 대한 정보를 포함한다.
Measurement control이 수신되면, 이동 통신 단말기(200)는 530단계에서 Measurement control에 포함된 후보 기지국 식별 정보를 확인한다. 그리고 이동 통신 단말기(200)는 540단계에서 확인된 식별 정보에 해당하는 후보 기지국(300)들의 수신 신호 세기를 측정한다. 이때 이동 통신 단말기(200)는 측정된 각 후보 기지국(300)의 수신 신호 세기가 저장된 수신 신호 임계값 이상인지 판단한다.
다음으로 이동 통신 단말기(200)는 550단계에서 측정된 후보 기지국(300)의 수신 신호 세기 및 각 수신 신호 세기가 측정된 후보 기지국(300)의 식별 정보인 Call ID를 포함하는 Measurement report를 서빙 기지국(100)로 전송한다.
도면에 도시되지 않았지만, 이동 통신 단말기(200)는 서빙 기지국(100)에 의해 선택된 목표 기지국로 핸드오버될 수 있다. 만약 핸드오버가 되면, 이동 통신 단말기(200)는 현재 서비스를 제공하던 서빙 기지국(100)과 형성되었던 통신 채널을 해제한다. 다음으로 이동 통신 단말기(200)는 핸드오버된 목표 기지국과 통신 채널을 새롭게 형성하여 서비스를 수행할 수 있다. 또는 이동 통신 단말기(200)는 핸드오버된 목표 기지국과 통신 채널을 새롭게 형성한 다음, 서비스를 제공하던 서빙 기지국(100)과 형성되었던 통신 채널을 해제할 수 있다.
지금까지는 이동 통신 단말기(200)에서 핸드오버를 위한 목표 기지국을 결정하기 위해 후보 기지국(300)들의 수신 신호 세기를 서빙 기지국(100)로 전송하는 과정에 대하여 설명했다. 다음으로 서빙 기지국(100)에서 목표 기지국을 결정하는 방법에 대하여 도 6을 참조로 하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서빙 기지국의 목표 기지국을 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 서빙 기지국(100)은 610단계에서 이동 통신 단말기(200)에 서비스를 제공한다. 그리고 서빙 기지국(100)은 615단계에서 이동 통신 단말기(200)로부터 후보 기지국(300)별로 측정된 수신 신호 세기가 포함된 Measurement report가 수신되는지 판단한다.
만약 이동 통신 단말기(200)로부터 Measurement report가 수신되면, 서빙 기지국(100)은 620단계에서 Measurement report에 포함된 후보 기지국(300)별 수신 신호 세기를 확인한다. 그리고 서빙 기지국(100)이 625단계에서 후보 기지국별로 트래픽 부하량을 결정한다. 여기서 서빙 기지국(100)은 후보 기지국(300)과 송수신하는 기지국 정보를 통해 트래픽 부하량을 확인할 수 있다.
서빙 기지국(100)은 630단계에서 웨이블 분포 함수를 이용하여 트래픽 부하량 보정치를 산출한다. 여기서 트패릭 부하량 보정치는 핸드오버가 수행되는 시점에서 변화할 수 있는 트래픽 부하량을 보정하기 위해 산출되는 값이다. 그리고 서빙 기지국(100)은 635단계에서 수신 신호 세기, 트래픽 부하량 및 트래픽 부하량 보정치를 이용하여 비용 함수fk,i를 산출한다. 비용 함수는 핸드오버가 수행되는 시 점에 핸드오버될 기지국의 트래픽 부하량을 미리 예측한 값이다. 여기서 비용 함수fk,i를 산출하는 방법은 도 2에서 설명하였으므로 상세한 설명을 생략한다.
서빙 기지국(100)은 640단계에서 산출된 비용 함수fk,i에 따라 선택되는 후보 기지국(300)을 목표 기지국로 결정한다. 예를 들어 산출된 비용 함수fk,i가 가장 작은 후보 기지국(300)이 목표 기지국이 될 수 있다. 그리고 산출된 비용 함수fk,i가 미리 저장된 비용 함수 임계값(125) 미만이 되지 않으면, 서빙 기지국(100)은 해당 후보 기지국(300)을 목표 기지국로 결정하지 않는다. 도면에서 도시되지 않았지만, 만약 목표 기지국이 결정되지 않으면, 서빙 기지국(100)은 다시 이동 통신 단말기(200)로부터 수신 신호 세기가 수신되는지 판단한다. 그리고 수신 신호 세기가 수신되면, 서빙 기지국(100)은 다시 비용 함수를 산출하여 목표 기지국을 결정할 수 있다.
목표 기지국이 결정되면, 서빙 기지국(100)은 645단계는 핸드오버가 수행될 시점이지 판단한다. 핸드오버가 수행될 시점이 아니면, 서빙 기지국(100)은 650단계에서 원래 이동 통신 단말기(200)과 수행되었던 서비스를 지속한다.
반면에 핸드오버가 수행될 시점이면, 서빙 기지국(100)은 660단계에서 이동 통신 단말기(200)에 할당된 무선 자원을 회수한다. 그리고 서빙 기지국(100)는 670단계에서 핸드오버를 수행한다. 좀 더 상세히 설명하면, 핸드오버가 수행될 시점이면, 서빙 기지국(100)은 목표 기지국으로 핸드오버 요청 신호를 전송한다. 이때 서빙 기지국(100)은 이동 통신 단말기(200)의 식별 정보와 수행되고 있는 서비스에 대한 정보를 핸드오버 요청 신호에 포함시켜 함께 목표 기지국으로 전송한다. 그리고 목표 기지국으로부터 핸드오버 응답 신호가 수신되면, 서빙 기지국(100)은 이동 통신 단말기(200)으로 Handover commend를 전송한다. 다음으로 서빙 기지국(100)은 이동 통신 단말기(200)에 할당된 무선 자원을 회수하고 핸드오버를 완료한다.
다음으로 각 조건에 따라 핸드오버가 수행되었을 때의 결과와 본원발명에 따라 핸드오버가 수행되었을 때의 결과를 도 7을 참조하여 설명한다. 수신 신호 세기에 따라 목표 기지국이 결정된 경우, 수신 신호 세기와 트래픽 부하량에 따라 목표 기지국이 결정된 경우, 비용 함수에 따라 목표 기지국이 결정된 경우에 핸드오버가 수행되는 확률에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 핸드오버의 드롭률를 그래프화한 도면이다.
도 7을 참조하면, 가로축은 호 수락 시도(new call service try)를 나타내고, 세로축은 핸드오버 드롭률(Handover drop rate)을 나타낸다. 핸드오버를 위한 목표 기지국을 결정하는 방법으로는 수신 신호 세기만으로 목표 기지국을 결정하는 방법, 수신 신호 세기와 트래픽 부하량에 따라 목표 기지국을 결정하는 방법 및 수신 신호 세기, 트래픽 부하량 및 트래픽 부하량 보정값을 이용하여 산출된 비용 함수에 따라 목표 기지국을 결정하는 방법이 사용되었다.
그리고 웨이블 확률 분포에 대한 파라미터 값들은 표 1과 같이 결정된다.
파라미터 a b k1 k2
값 0.4 0.3 0.35 0.56
또한 핸드오버를 수행하기 위한 신호 세기 임계값의 크기는 3.5dB, Time To Trigger의 길이는 300ms, 기지국 간에 교환되는 기지국 정보는 100ms마다 갱신되도록 설정되었다. 이렇게 설정된 조건들을 이용하여 핸드오버가 수행된 결과는 도 7에 도시된 그래프와 같이 나타난다.
그래프를 살펴보면, 수신 신호 세기를 통해 목표 기지국을 결정된 경우 핸드오버 드롭률이 가장 높다는 것을 알 수 있다. 그리고 비용 함수를 산출하여 목표 기지국을 결정된 경우가 핸드오버 드롭률이 가장 낮다는 것을 알 수 있다. 이에 따라 비용 함수를 통해 목표 기지국이 결정된 경우가 성능이 좋다는 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기서 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 핸드오버가 수행되는 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 기지국을 구성하는 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기와 다수 개의 기지국들로 구성된 시스템에서 목표 기지국을 결정하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 이동 통신 단말기의 목표 기지국을 결정하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서빙 기지국의 목표 기지국을 결정하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 핸드오버의 수행 확률을 그래프화한 도면.

Claims (12)

  1. 서빙 기지국의 핸드오버 방법에 있어서,
    이동 통신 단말기로부터 적어도 하나의 후보 기지국별 수신 신호 세기를 수신하는 과정;
    상기 수신된 수신 신호 세기에 해당하는 상기 후보 기지국별로 트래픽 부하량을 확인하는 과정;
    상기 후보 기지국별로 상기 수신 신호 세기, 상기 트래픽 부하량을 이용하여 핸드오버가 수행될 시점의 트래픽 부하량인 비용 함수를 산출하는 과정; 및
    상기 산출된 비용 함수에 따라 상기 후보 기지국 중에 하나를 목표 기지국으로 결정하는 과정; 을 포함하고,
    상기 비용 함수를 산출하는 과정은,
    상기 핸드오버가 수행되는 시점에 변화될 수 있는 상기 트래픽 부하량을 보정하기 위한 트래픽 부하량 보정값을 상기 후보 기지국별로 산출하는 과정; 및
    상기 수신 신호 세기, 상기 트래픽 부하량 및 상기 트래픽 부하량 보정값을 이용하여 비용 함수를 상기 후보 기지국별로 산출하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 목표 기지국을 결정하는 과정은
    상기 산출된 후보 기지국별 비용 함수 중에서 가장 큰 비용 함수에 해당하는 후보 기지국을 상기 목표 기지국으로 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 목표 기지국을 결정하는 과정은
    상기 산출된 후보 기지국별 비용 함수가 설정된 비용 함수 임계값 이상인지 판단하는 과정; 및
    상기 산출된 비용 함수가 상기 비용 함수 임계값 이상이면, 상기 산출된 비용 함수에 해당하는 후보 기지국을 상기 목표 기지국으로 결정하고, 상기 비용 함수 임계값 미만이면, 상기 후보 기지국을 상기 목표 기지국으로 결정하지 않는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수신 신호 세기를 수신하는 과정은,
    상기 수신 신호 세기가 설정된 신호 세기 임계값 이상이면, 상기 이동 통신단말기로부터 상기 수신 신호 세기를 수신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  6. 서빙 기지국에 있어서,
    이동 통신 단말기로부터 적어도 하나의 후보 기지국별 수신 신호 세기를 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부를 통해 수신된 수신 신호 세기에 해당하는 상기 후보 기지국별로 트래픽 부하량을 확인하고, 상기 후보 기지국별로 상기 수신 신호 세기, 상기 트래픽 부하량을 이용하여 핸드오버가 수행될 시점의 트래픽 부하량인 비용 함수를 산출하여,상기 산출된 비용 함수에 따라 상기 후보 기지국 중에 하나를 목표 기지국으로 결정하는 제어부; 를 포함하며,
    상기 제어부는,
    핸드오버시 변경될 수 있는 상기 트래픽 부하량을 보정하기 위한 트래픽 부하량 보정값을 산출하고, 상기 수신 신호 세기, 상기 트패픽 부하량, 및 상기 트래픽 부하량 보정값을 이용하여 비용 함수를 산출함을 특징으로 하는 서빙 기지국.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 후보 기지국별 비용 함수 중에서 가장 큰 비용 함수에 해당하는 후보 기지국을 상기 목표 기지국으로 결정함을 특징으로 하는 서빙 기지국.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 비용 함수가 설정된 비용 함수 임계값 이상인지 판단하고, 상기 비용 함수가 상기 비용 함수 임계값 이상이면, 상기 후보 기지국을 상기 목표 기지국로 결정하고, 상기 비용 함수 임계값 미만이면, 상기 후보 기지국을 상기 목표 기지국으로 결정하지 않음을 특징으로 하는 서빙 기지국.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 이동 통신 단말기로부터 상기 후보 기지국으로부터 수신되는 수신 신호 세기가 설정된 신호 세기 임계값 이상인 경우, 상기 수신 신호 세기를 수신하는 것을 특징으로 하는 서빙 기지국.
  11. 제6항에 있어서, 상기 트래픽 부하량 보정값은
    미리 실측한 데이터로부터 얻어지는 웨이블 분포 함수를 이용하여 생성된 랜덤 변수임을 특징으로 하는 서빙 기지국.
  12. 제11항에 있어서, 상기 웨이블 분포 함수는
    통신 시스템의 환경에 따라 갱신된 웨이블 분포 함수를 산출하기 위한 파라미터을 결정하고, 상기 결정된 파라미터를 이용하여 산출됨을 특징으로 하는 서빙 기지국.
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