KR102231597B1 - RAN-Sharing 기술이 적용된 LTE 기반 이종망 공존 환경에서 핸드오버 파라미터를 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

RAN-Sharing 기술이 적용된 LTE 기반 이종망 공존 환경에서 핸드오버 파라미터를 제어하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서 핸드오버(handover) 파라미터를 제어하는 기술에 관한 것으로, 이종망 기지국 간의 RLF(Radio Link Failure) 발생을 감지하고, 감지된 상기 RLF가 RF 환경에 비해 핸드오버 준비 절차의 완료 전 서빙(serving) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 늦은(too late) 핸드오버인지, 또는 감지된 상기 RLF가 RF 환경에 비해 타겟(target) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 빠른(too early) 핸드오버인지 여부를 판단하여 각각의 횟수를 계수(count)하며, 계수된 늦은 핸드오버 및 빠른 핸드오버의 횟수를 고려하여 핸드오버 성공률을 주어진 목표 수준 이상으로 유지하고 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버가 감소하도록 핸드오버 파라미터를 조절한다.

Description

RAN-Sharing 기술이 적용된 LTE 기반 이종망 공존 환경에서 핸드오버 파라미터를 제어하는 방법 및 장치{Method and apparatus for controlling handover parameters in heterogeneous networks of RAN-sharing enabled LTE}
본 발명은 서로 다른 네트워크 규격이 공존하는 환경에서 사용자 단말의 통신 연결이 끊김없이 하나의 무선 기지국으로부터 다른 무선 기지국으로 연결이 유지되는 핸드오버(handover) 기술에 관한 것으로, 특히 이종망(Heterogeneous Network) 무선 네트워크 환경에서 RAN-Sharing 기술이 적용된 경우 핸드오버 파라미터를 설정하거나 관리하는 장치, 방법 및 그 방법을 기록한 기록매체에 관한 것이다.
대한민국의 통합 재난안전통신망은 TETRA 및 WiBro를 주요 기술 후보군으로 한 사업 추진으로 시작되었다. 그러나 TETRA의 경우 기존 상용 이동통신망 기지국 대비 과도한 가격　문제, WiBro의 경우 국내 WiBro 사업의 부진으로 인한 기술개발 지연의 문제로 논의가 중단되었다. 그러나, 2014년 세월호 참사를 계기로 안정적이고 지속적인 재난안전통신망의 중요성이 부각되었고, LTE의 상용화와 함께 상용 이동통신망의 표준을 바탕으로 한 재난안전통신망 구축사업이 추진되고 있다. 현재 PS-LTE(Public Safety LTE, 이하 PS-LTE)를 포함한 3GPP Rel.14를 기준으로, 700MHz에서 철도망(LTE based high speed Railway, 이하 LTE-R), 해상망(LTE-Maritime, 이하 LTE-M) 및 PS-LTE 기지국이 공존하는 모델이 결정되어 시범사업 및 이후 상용화 가능 여부를 검증 중에 있다.
통합공공통신망으로 총칭되는 세 시스템(PS-LTE, LTE-R, LTE-M)의 구축 방식은 국가 별로 상이한 방법을 채택하고 있다. 앞서 언급한 대로, 대한민국에서는 Heterogeneous Network (Het-Net, 이하 이종망) 환경에서 700MHz의 동일 대역을 공유하도록 세 시스템이 혼재하는 구축 방식을 사용할 예정이다.
이러한 재난안전통신망은 재난 상황을 가정할 때 최대한 많은 사용자가 접속 가능하도록 하는 것이 첫 번째 목적이다. 즉, 일반적인 상용 이동통신망이 Edge Throughput, latency　보장과 같이 사용자에게 지속적인 QoS(Quality of Service, 이하 QoS)를 제공하도록 셀을 구축하는 것에 비해, 재난안전통신망의 경우 사용자의 attach coverage 및 connected mode coverage에 중점을 두고 셀을 구축한다.
대한민국 재난안전통신망의 주파수 공유방식과, 목적의 특수성으로 인해 기존 상용 이동통신망과는 다른 문제가 발생할 수 있다. 특히, 가장 큰 문제로 발생할 수 있는 것이 이종망 간 동일채널간섭이다.
이러한 동일채널간섭을 극복하기 위해 사용자별 주파수 영역/시간영역에서 적용 가능한 간섭완화기법(Inter-Cell Interference Coordination, 이하 ICIC, enhanced Inter-Cell Interference Coordination, 이하 e-ICIC) 및 협력 통신 기법(Coordinated Scheduling Coordinated Multipoint, 이하 CS-Comp), 사용자별 우선순위를 통한 접속 제어(Admission Control, 이하 AC)，무선　접속　네트워크공유(RAN-Sharing) 등의 기법이 제안되고 있다. 이러한 기법들은 주로 동일채널간섭의 양을 감소시켜 커버리지를 확장하거나 자원관리를 효율적으로 하는 것에 목적이 있다.
그러나, 동일채널채널간섭은 기지국간 핸드오버의 성능에도 큰 영향을 줄 수 있다. 핸드오버의 성능 향상은 동일채널간섭의 양을 감소시키는 방법으로는 한계가 있다. 따라서, 기지국간 핸드오버의 성능을 향상시키기 위한 접근 방법은 주로 다음의 절차를 따라 구성된다. 첫 번째로 핸드오버의 실패를 검출하고, 두 번째로 검출한 핸드오버 실패의 종류를 구별하고, 세 번째로 핸드오버 실패의 종류에 따라 핸드오버를 시도하는 타이밍을 조절한다. 이러한 접근방법을 사용하는 대표적인 기법으로 Mobility Robustness Optimization(이하, MRO)를 들 수 있다. MRO의 경우, 발생한 핸드오버 실패를 검출하고, 검출된 핸드오버 실패의 횟수와 종류의 정보를 X2 interface를 이용하여 교환한다. 이후, 핸드오버를 시도하는 타이밍을 조절하기 위하여 핸드오버 파라미터 최적화를 수행한다. 이러한 MRO 기법은 네트워크 최적화를 위해 주로 제안되는 Self-Organization-Network(이하, SON)과 같은 장치에서 동작할 수 있다.
언급한 MRO와 같은 기법은 단일망으로 설치된 상용 LTE 시스템에서 사용되는 것을 전제로 한다. 즉, MRO와 같은 기법으로 핸드오버 파라미터를 최적화 하는 경우, 이종망 환경의 핸드오버 실패에 따른 성능저하에 대응하기에는 어려움이 있다. 첫 번째로 이종망 환경에서 발생하는 핸드오버 실패의 종류가 단일망에 비해 더 많기 때문이며, 두 번째로 단일망 환경과 달리 X2 interface와 같은 기지국 간 직접 연결 링크(direct link)의 존재 여부를 보장할 수 없기 때문이다.
이러한 이종망 환경의 핸드오버 성능 저하에 대응하기 위하여 핸드오버 검출 시, X2 interface를 사용하지 않고 S1 interface를 사용하거나, 새로운 Network 장치를 설치하여 3GPP 규격에 제한받지 않고 핸드오버 실패를 검출하는 장치가 제안되기도 하였다. 또한, 핸드오버 파라미터를 기지국 단위로 조절하는 개선된 MRO 기법이 제안되고 있다.
Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2, 3GPP TR 36.300 v14.6.0, 2018.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, RAN-Sharing 이 적용되는 LTE 계열의 서로 다른 이동통신시스템이 공존하는 이종망 환경에서, 사용자의 RLF(Radio Link Failure)가 빈번하게 발생하는 문제를 해결하고, 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버의 발생으로 인해 통신에 불편을 야기하는 약점을 최소화하고자 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서 핸드오버(handover) 파라미터를 제어하는 방법은, 파라미터 제어 장치가 이종망 기지국 간의 RLF(Radio Link Failure) 발생을 감지하는 단계; 상기 파라미터 제어 장치가 감지된 상기 RLF가 RF 환경에 비해 핸드오버(handover) 준비 절차의 완료 전 서빙(serving) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 늦은(too late) 핸드오버인지, 또는 감지된 상기 RLF가 RF 환경에 비해 타겟(target) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 빠른(too early) 핸드오버인지 여부를 판단하여 각각의 횟수를 계수(count)하는 단계; 및 상기 파라미터 제어 장치가 계수된 상기 늦은 핸드오버 및 상기 빠른 핸드오버의 횟수를 고려하여 핸드오버 성공률을 주어진 목표 수준 이상으로 유지하고 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버가 감소하도록 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에 따른 핸드오버 파라미터의 제어 방법은, 상기 파라미터 제어 장치가 상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계에 따라 주기적으로 핸드오버 파라미터를 갱신한 후 상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에 따르는 사용자 단말(User Equipment, UE)에게 RRC(Radio Resource Control) 재설정 메시지를 송신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 RRC 재설정 메시지를 송신하는 단계는, 상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서의 제 1 핸드오버 파라미터 및 단일 네트워크 환경에서의 제 2 핸드오버 파라미터를 분리하여 저장하는 단계; 및 사용자 능력 메시지(UE capability indication)를 통해 어떤 범위의 기지국을 대상으로 핸드오버 파라미터를 포함하여 RRC 메시지를 보낼지를 판단함으로써, 상기 제 1 핸드오버 파라미터 또는 상기 제 2 핸드오버 파라미터를 구별하여 상기 사용자 단말에게 송신하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 핸드오버 파라미터의 제어 방법에서, 상기 이종망 기지국 간의 RLF 발생을 감지하는 단계는, 기지국이 RLF의 발생을 인지하되, 사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 기지국으로 접속 재확립 메시지(RRC-connection-reestablishment request)가 송신된 경우 핸드오버에 영향을 주지 않는 일반 RLF로 판별하고, 사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 인접 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 서비스 중이던 기지국으로 RLF 표시 메시지(RLF indication message)의 송신 여부에 따라 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별하며, 사용자 단말과 인접 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 서비스 중인 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 상기 접속 재확립 메시지로부터 인접 기지국 정보를 참조하여 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별할 수 있다.
일 실시예에 따른 핸드오버 파라미터의 제어 방법에서, 상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계는, 상기 늦은 핸드오버의 횟수, 상기 빠른 핸드오버의 횟수, 및 사용자 단말이 성공적으로 핸드오버한 횟수를 집계하여 핸드오버 성공률을 산출하는 단계; 및 산출된 상기 핸드오버 성공률과 미리 설정된 기준값을 비교하여 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격에 따른 핸드오버 파라미터의 조절 여부를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계는, 모든 기지국에 대해 늦은 핸드오버의 횟수가 빠른 핸드오버의 횟수보다 크거나 같으면, 현재 설정되어 있는 TTT(Time To Trigger)의 값이 설정 가능한 TTT의 최소값인지 여부를 검사하는 단계; 및 검사 결과, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 최소값이면 A3-Offset을 한 단계 감소시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 감소시키는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계는, 모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 상기 핸드오버의 횟수보다 크면, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 설정 가능한 TTT의 최대값인지 여부를 검사하는 단계; 및 검사 결과, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 최대값이면 A3-Offset을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다.
나아가, 모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 크지 않으면, 개별 기지국 각각에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 많은 기지국은 대상 기지국별 오프셋(offset)을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않은 기지국은 대상 기지국별 오프셋을 한 단계 감소시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 크거나 같은 경우, 상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계는, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진(margin)의 합보다 큰지를 검사하는 단계; 및 검사 결과, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진의 합보다 더 크다면 TTT를 한 단계 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다.
나아가, 이하에서는 상기 기재된 핸드오버 파라미터의 제어 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서 기지국에 구비되어 핸드오버(handover) 파라미터를 제어하는 장치는, 프로토콜 스택(Protocol Stack)을 구현하고, 기지국이 인지한 사용자 단말의 RLF(Radio Link Failure) 발생 정보를 해석하는 처리 및 통신 모듈; 및 상기 처리 및 통신 모듈의 해석에 따라 이종망 기지국 간에 RLF가 발생한 대상 기지국의 정보를 전달받고, 전달받은 정보에 기초하여 무선 접속 네트워크를 공유하는 기지국을 대상으로 핸드오버 파라미터의 조절 여부를 결정하는 SON(Self-Organization Network) 모듈;을 포함하고, 상기 SON 모듈은, 상기 RLF가 RF 환경에 비해 핸드오버(handover) 준비 절차의 완료 전 서빙(serving) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 늦은(too late) 핸드오버인지, 또는 상기 RLF가 RF 환경에 비해 타겟(target) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 빠른(too early) 핸드오버인지 여부를 판단하여 각각의 횟수를 계수(count)하고, 계수된 상기 늦은 핸드오버 및 상기 빠른 핸드오버의 횟수를 고려하여 산출된 핸드오버 성공률과 미리 설정된 기준값을 비교하여 핸드오버 성공률을 주어진 목표 수준 이상으로 유지하고 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버가 감소하도록 핸드오버 파라미터를 조절하여 상기 처리 및 통신 모듈에 전달하도록 구성된다.
일 실시예에 따른 핸드오버 파라미터의 제어 장치에서, 상기 처리 및 통신 모듈은, 상기 핸드오버 파라미터의 조절에 따라 주기적으로 핸드오버 파라미터를 갱신한 후 상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에 따르는 사용자 단말(User Equipment, UE)에게 RRC(Radio Resource Control) 재설정 메시지를 송신하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 처리 및 통신 모듈은, 상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서의 제 1 핸드오버 파라미터 및 단일 네트워크 환경에서의 제 2 핸드오버 파라미터를 분리하여 저장하고, 사용자 능력 메시지(UE capability indication)를 통해 어떤 범위의 기지국을 대상으로 핸드오버 파라미터를 포함하여 RRC 메시지를 보낼지를 판단함으로써, 상기 제 1 핸드오버 파라미터 또는 상기 제 2 핸드오버 파라미터를 구별하여 RRC 재설정 메시지를 상기 사용자 단말에게 송신하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 핸드오버 파라미터의 제어 장치에서, 상기 처리 및 통신 모듈은, RLF의 발생을 인지하되, 사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 기지국으로 접속 재확립 메시지(RRC-connection-reestablishment request)가 송신된 경우 핸드오버에 영향을 주지 않는 일반 RLF로 판별하고, 사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 인접 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 서비스 중이던 기지국으로 RLF 표시 메시지(RLF indication message)의 송신 여부에 따라 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별하며, 사용자 단말과 인접 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 서비스 중인 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 상기 접속 재확립 메시지로부터 인접 기지국 정보를 참조하여 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별함으로써, 이종망 기지국 간의 RLF 발생을 감지하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 핸드오버 파라미터의 제어 장치에서, 상기 SON 모듈은, 상기 늦은 핸드오버의 횟수, 상기 빠른 핸드오버의 횟수, 및 사용자 단말이 성공적으로 핸드오버한 횟수를 집계하여 핸드오버 성공률을 산출하고, 산출된 상기 핸드오버 성공률과 미리 설정된 기준값을 비교하여 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격에 따른 핸드오버 파라미터의 조절 여부를 결정함으로써, RAN-Sharing 기법이 적용된 이종망 네트워크 환경에서 상기 핸드오버 파라미터를 조절하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 SON 모듈은, 모든 기지국에 대해 늦은 핸드오버의 횟수가 빠른 핸드오버의 횟수보다 크거나 같으면, 현재 설정되어 있는 TTT(Time To Trigger)의 값이 설정 가능한 TTT의 최소값인지 여부를 검사하고, 검사 결과, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 최소값이면 A3-Offset을 한 단계 감소시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 감소시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 SON 모듈은, 모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 상기 핸드오버의 횟수보다 크면, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 설정 가능한 TTT의 최대값인지 여부를 검사하고, 검사 결과, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 최대값이면 A3-Offset을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 증가시키도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 SON 모듈은, 모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 크지 않으면, 개별 기지국 각각에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 많은 기지국은 대상 기지국별 오프셋(offset)을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않은 기지국은 대상 기지국별 오프셋을 한 단계 감소시키도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 크거나 같은 경우, 상기 SON 모듈은, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진(margin)의 합보다 큰지를 검사하고, 검사 결과, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진의 합보다 더 크다면 TTT를 한 단계 증가시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, RAN-Sharing 기술을 제공하는 LTE-R 기지국에서 RAN-Sharing을 위한 핸드오버 파라미터를 따로 관리함으로써, LTE-R 시스템의 커버리지(coverage) 및 사용자 QoS에 영향을 주지 않고 PS-LTE, LTE-R 기지국의 핸드오버 파라미터를 최적화 할 수 있다. 또한, 지속적으로 핸드오버 파라미터를 최적화하여 시스템의 핸드오버 성공률을 주어진 목표값 대로 달성할 수 있으며, 목표 성공률을 달성함과 동시에 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버를 최소화함으로써 핸드오버 과정에서 발생할 수 있는 시스템 수율(throughput) 저하를 포함한 QoS 저하를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 LTE-R 기지국과 PS-LTE 기지국의 배치를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서 핸드오버(handover) 파라미터를 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 늦은(too late) 핸드오버를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 빠른(too early) 핸드오버를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 핸드오버 파라미터를 최적화하는 알고리즘의 제어 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서 기지국에 구비되어 핸드오버(handover) 파라미터를 제어하는 장치를 도시한 블록도이다.
본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 발명이 구현되는 환경에서 지적되는 기술적 한계와 문제점을 간략히 소개하도록 한다.
앞서 논의되었던 동일채널간섭 문제를 해결하기 위한 기술로서 무선　접속　네트워크공유(RAN-Sharing) 기법이 제안되었다. 특히, LTE-R 기지국은 열차의 특성상 도 1과 같이 PS-LTE 기지국 커버리지(coverage) 내에 설치될 것으로 예상되며, 이 경우 LTE-R 기지국의 신호가 PS-LTE 사용자에게 간섭원으로 작용하게 된다. 이 때, LTE-R 기지국에 RAN-Sharing 기술을 적용하여 LTE-R 기지국에서 PS-LTE RAN을 함께 제공하여, LTE-R 기지국에 접속한 PS-LTE 사용자는 PS-LTE 서비스를 받게 하는 것이 RAN-Sharing 기술의 한 예이다.
그러나, 이렇게 RAN-Sharing 기술을 적용할 경우, 사업자가 기존에 PS-LTE 환경에 맞추어 결정한 파라미터에 따라 커버리지 중첩(coverage overlap) 또는 커버리지 공백(coverage hole) 문제가 발생할 수 있으며, 그에 따라 대표적으로 사용자에게 발생 가능한 문제가 사용자의 Radio Link Failure(이하, RLF) 및 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버이다.
RLF 해결을 위해 PS-LTE 에서는 중계기를 설치하거나, 수신부(Receiver Unit, 이하 RU)의 개수를 늘리거나 D2D(Device to Device 통신, 이하 D2D), Inter-RAT(Inter-Radio Access Technology) 핸드오버 기능을 제공할 수 있다. 그러나 중계기를 설치하거나 수신부의 개수를 늘리는 방안, D2D 의 경우는 기지국의 신호가 약하여 발생하는 커버리지 홀(coverage hole)을 제거하는 것에 근본적인 목적이 있다. 즉, 하나의 기지국에 접속 가능한 커버리지를 증가시키는 방안으로는 유용하나, 다수 기지국 간 커버리지의 조절에는 적절하지 못한 대응 방안이다.
또한, Inter-RAT 핸드오버 기능은 사용자가 핸드오버 가능한 시스템을 모두 지원할 경우 유용한 기능이나, 실제로 LTE-R, PS-LTE 시스템은 시스템의 목적이 다르기 때문에 두 시스템을 모두 지원하는 사용자가 새로 개발되어야 하는 단점이 있다.
따라서, 이하에서 제시되는 본 발명의 실시예들은 상기된 약점을 극복하기 위해 이종망 무선 네트워크 환경, 예를 들어 PS-LTE 와 LTE-R 망이 공존하는 환경에서 RAN-Sharing 적용 시 핸드오버 파라미터를 설정, 관리하는 기술을 제안하고자 한다. 이러한 실시예들은 사용자의 QoS(Quality of Service)를 보장하도록 핸드오버 파라미터를 최적화하는 기술과, 단일망내(Intra-System) 및 RAN-Sharing이 적용된 이종망간(Inter-System)을 위한 핸드오버 파라미터를 관리하는 기술을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 단일망을 위한 핸드오버 파라미터는 LTE-R 기지국 간 핸드오버 파라미터로 사용될 수 있으며, 이종망을 위한 핸드오버 파라미터는 PS-LTE 기지국과의 핸드오버를 위한 RAN-Sharing 기술이 적용된 LTE-R 기지국의 핸드오버 파라미터로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들에서 핸드오버 파라미터를 최적화하는 기준은 RLF(Radio Link Failure)를 이용한다. 또한, 핸드오버 성공률이 마진(margin)으로 설정한 기준보다 높을 경우 핸드오버 파라미터를 조절하여 핑퐁(ping-pong) 발생 횟수를 감소시킬 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, PS-LTE 망과 LTE-R 망이 공존하는 이종망 환경에서 핸드오버 파라미터를 주기적으로 조절하고, LTE-R 과 RAN-Sharing의 핸드오버 파라미터를 다르게 관리하는 방법이 제공된다. 본 방법은, (i) RLF 의 발생을 인지하는 단계, (ii) 발생한 RLF 가 LTE-R 기지국 간 발생한 RLF 인지 PS-LTE 와 LTE-R 기지국 간 발생한 RLF 인지 구분하는 단계, (iii) PS-LTE 와 LTE-R 기지국에서 발생한 RLF 가 너무 늦은(too late) 핸드오버, 또는 너무 빠른(too early) 핸드오버인지 구분하고 카운트하는 단계, (iv) 기준치 이상 발생한 RLF 의 원인에 따라 핸드오버 파라미터 TTT(Time To Trigger, 이하 TTT), A3-offset을 조절하는 단계, (v) 기준치에 margin 을 더한 값에 비해 RLF가 발생하지 않을 경우 핸드오버 파라미터 TTT, A3-offset을 조절하는 단계 (vi) RAN-Sharing 핸드오버 파라미터와 LTE-R 핸드오버 파라미터를 구분하는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
특별히 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서 핸드오버(handover) 파라미터를 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다. 도 2를 통해 제시되는 일련의 처리 과정은 기지국에 구비되는 핸드오버(handover) 파라미터의 제어 장치에 의해 구현될 수 있다. 이때, 상기 무선 접속 네트워크의 공유는 RAN-Sharing 기법에 따르고, 상기 이종망 네트워크 환경은 PS-LTE(Public Safety LTE), LTE-R(LTE based high speed Railway), 및 LTE-M(LTE-Maritime) 중 적어도 둘 이상이 공존하는 LTE(Long Term Evolution) 기반의 무선 네트워크 환경인 것이 바람직하다.
S210 단계에서, 파라미터 제어 장치는 이종망 기지국 간의 RLF(Radio Link Failure) 발생을 감지한다. 이를 위해, 먼저 기지국이 RLF 발생을 인지하고, 인지된 RLF가 단일망 기지국 간에 발생한 것인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 것인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말이 RAN-Sharing을 지원하는 경우 사용자 단말로부터 수신한 RLF 표시 메시지(RLF indication message)를 확인하고 발생한 RLF가 LTE-R 기지국 간 발생한 RLF인지 여부를 확인하여 LTE-R 기지국과 PS-LTE 기지국 간에 발생한 RLF인 경우에만 알고리즘을 수행하도록 제어할 수 있다.
구현의 관점에서 RLF는, 실제 사용자 단말과 기지국 간 데이터 채널(data channel)의 "Out of Sync"가 발생하거나, 기지국이 송신한 제어 채널(control channel) 내 메시지에 대하여 단말이 일정 시간 동안 응답하지 못하는 "Timer expired"에 의해 발생할 수 있으며, 이를 통해 기지국이 RLF의 발생을 인지할 수 있다. 그런 다음, 기지국은 RLF의 유형을 다음과 같이 세분화하여 판별할 수 있다.
첫째, 사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 기지국으로 접속 재확립 메시지(RRC-connection-reestablishment request)가 송신된 경우 핸드오버에 영향을 주지 않는 일반 RLF로 판별할 수 있다.
둘째, 사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 인접 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 서비스 중이던 기지국으로 RLF 표시 메시지(RLF indication message)의 송신 여부에 따라 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별할 수 있다. 이 경우, 접속 재확립 메시지 내에 RLF가 발생한 기지국의 정보가 존재한다. 따라서, 만약 인접 기지국에서 수신한 접속 재확립 메시지를 확인한 후 서비스 중이던 기지국으로 RLF 표시 메시지를 송신한 경우, 기존 서비스 중이던 기지국은 X2 interface가 연결된 단일망 간의 핸드오버 실패(handover failure)(그 중에서도, 늦은(too late) 핸드오버)로 판별할 수 있다. 만약 인접 기지국에서 수신한 접속 재확립 메시지를 확인한 후 서비스 중이던 기지국으로 RLF 표시 메시지를 송신하지 않는 경우, 기존 서비스 중이던 기지국은 X2 interface가 연결되지 않은 이종망 간 핸드오버 실패(그 중에서도, 늦은(too late) 핸드오버)로 판별할 수 있다.
셋째, 사용자 단말과 인접 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 서비스 중인 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 상기 접속 재확립 메시지로부터 인접 기지국 정보를 참조하여 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별할 수 있다. 이 경우, 접속 재확립 메시지 내의 셀(cell) 정보를 확인 가능하다. 따라서, 접속 재확립 메시지 내의 "인접 기지국 정보"가 단일망인지 또는 이종망인지 여부에 따라 단일망 또는 이종망 간 핸드오버 실패(그 중에서도, 빠른(too early) 핸드오버)로 판별할 수 있다.
S220 단계에서, 상기 파라미터 제어 장치는 S210 단계를 통해 감지된 상기 RLF가 RF 환경에 비해 핸드오버(handover) 준비 절차의 완료 전 서빙(serving) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 늦은(too late) 핸드오버인지, 또는 감지된 상기 RLF가 RF 환경에 비해 타겟(target) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 빠른(too early) 핸드오버인지 여부를 판단하여 각각의 횟수를 계수(count)한다.
이와 관련하여, 핸드오버 파라미터를 최적화하기 위한 알고리즘에 사용되는 늦은(too late) 핸드오버와 빠른(too early) 핸드오버에 대해 정의하도록 한다.
도 3은 늦은(too late) 핸드오버가 선언되는 기준을 보여준다. 사용자가 RF 환경에 비해 너무 '늦게' 핸드오버를 시도한 경우이며, 실제 시스템에서는 서빙(serving) 기지국과 타겟(target) 기지국 사이 핸드오버 준비 절차가 완료되기 전(handover preparation, 이하 HO preparation) 서빙(serving) 기지국으로 접속 실패(Radio Link Failure, 이하 RLF)가 발생하고 타겟(target) 기지국으로 RRC 재접속 메시지(RRC re-establishment, 이하 RRE)를 전송한 경우를 의미한다.
도 4는 빠른(too early) 핸드오버가 선언되는 기준을 보여준다. 사용자가 RF 환경에 비해 너무 '빨리' 시도한 경우를 의미하며, 실제 시스템에서는 핸드오프 진행 사용자가 타겟 기지국에 랜덤 억세스(Random Access)를 시도한 이후, 타겟 기지국으로 RLF가 발생하고 서빙 기지국으로 RRE를 전송한 경우를 의미한다.
따라서, 도 2의 S220 단계에서는 앞서 감지된 이종망 기지국 간의 RLF에 대해 각각의 RLF의 유형이 이상에서 정의한 늦은 핸드오버 또는 빠른 핸드오버 중 어느 것인지를 식별하여 계수하고, 이후 핸드오버 파라미터 조절의 근거로 활용한다.
S230 단계에서, 상기 파라미터 제어 장치는 S220 단계를 통해 계수된 상기 늦은 핸드오버 및 상기 빠른 핸드오버의 횟수를 고려하여 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버가 감소하도록 핸드오버 파라미터를 조절한다. 이를 위해, 상기 늦은 핸드오버의 횟수, 상기 빠른 핸드오버의 횟수, 및 사용자 단말이 성공적으로 핸드오버한 횟수를 집계하여 핸드오버 성공률을 산출하고, 산출된 상기 핸드오버 성공률과 미리 설정된 기준값을 비교하여 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격에 따른 핸드오버 파라미터의 조절 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 핸드오버 성공률과 기준값을 비교하여, 핸드오버 성공률이 기준값 이상일 경우 마진(margin)과 비교하여 마진보다 높을 경우 핸드오버 파라미터를 조절할 수 있다. 또한, 핸드오버 성공률이 기준값 이하일 경우 모든 기지국이 대상인지 확인하고, 모든 기지국이 대상일 경우 핸드오버 파리미터 중 TTT(Time To Trigger) 또는 A3-offset을 조절하며, 모든 기지국이 대상이 아닐 경우 개별 기지국을 대상으로 대상 기지국별 오프셋(offset)을 조절할 수 있다. 여기서, 대상 기지국별 오프셋은 Ocn(Cell Individual Offset)가 될 수 있다. RLF의 발생을 억제하고 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버를 감소시키기 위한 보다 구체적인 핸드오버 파라미터의 조절 방법은 이후 표 1을 참조하여 도 5 및 도 6의 제어 알고리즘을 통해 자세히 설명하도록 한다.
한편, S240 단계에서, 상기 파라미터 제어 장치는 상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 S230 단계에 따라 주기적으로 핸드오버 파라미터를 갱신한 후 상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에 따르는 사용자 단말(User Equipment, UE)에게 RRC 재설정 메시지(Radio Resource Control Connection reconfiguration message)를 송신할 수 있다.
이를 위해, 상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서의 제 1 핸드오버 파라미터 및 단일 네트워크 환경에서의 제 2 핸드오버 파라미터를 분리하여 저장하는 과정이 필요하다. 즉, RAN-Sharing 적용 시스템의 핸드오버 파라미터와 단일 네트워크 대상 핸드오버 파라미터를 구별하여 관리하는 것이 바람직하다.
그런 다음, 사용자 능력 메시지 (UE capability indication)에 따라 업데이트된 핸드오버 파라미터를 RRC 재접속 메시지에 포함하여 RAN-Sharing 네트워크에 접속 가능한 사용자를 대상으로 송신한다. 여기서, 사용자 능력 메시지(UE capability indication)를 통해 어떤 범위의 기지국을 대상으로 핸드오버 파라미터를 포함하여 RRC 메시지를 보낼지를 판단함으로써, 상기 제 1 핸드오버 파라미터(예를 들어, RAN-Sharing 핸드오버 파라미터) 또는 상기 제 2 핸드오버 파라미터(예를 들어, 단일 네트워크 핸드오버 파라미터)를 구별하여 상기 사용자 단말에게 송신할 수 있게 된다.
도 5 및 도 6은 핸드오버 파라미터를 최적화하는 알고리즘의 제어 과정을 도시한 흐름도이다. 양자는 표현을 달리하여 동일한 제어 과정을 나타내었으며, 동일한 단계 번호는 동일한 연산을 나타냄을 밝혀둔다.
아래 표는 알고리즘에서 사용되는 변수들에 관한 설명이다. HOFL,j는 기지국 j에서 출발한 사용자가 다른 기지국으로 핸드오버를 완료하기 전 RLF가 발생한 횟수를 의미한다. 즉, 기지국 j에서 발생한 늦은(Too late) 핸드오버 횟수이다. HOFE,j는 기지국 j에서 다른 기지국 k로 핸드오버한 직후 RLF가 발생한 횟수를 의미한다. 즉, 지기국 j에서 발생한 빠른(too early) 핸드오버 횟수이다. HOSj는 사용자가 기지국 j에서 출발하여 다른 기지국으로 성공적으로 핸드오버한 횟수를 의미한다. TTT와 A3-Offset은 모든 기지국에 동일한 값으로 적용되는 핸드오버 파라미터이며, Ocnj는 기지국 j에 적용되는 핸드오버 오프셋(handover offset)이다.
파라미터 description
N 기지국의 수
HOFL,j 기지국 j에서 발생한 too late handover 횟수
HOFE,j 기지국 j에서 발생한 too early handover 횟수
HOSj 기지국 j에서의 핸드오버 성공 횟수
TTT[k] Time To Trigger, index k
A3-Offset[m] A3-Offset, index m
Ocnj[n] 기지국 j의 Cell Individual Offset,
index n
k 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
TTT[k] 40 64 80 100 128 160 256 320 480 512 1024 1028
m 0 1 2 3 4 ... 57 58 59
A3-
Offset[m]		 -15 -14.5 -14 -13.5 -13 ... 14 14.5 15
n 0 1 2 3 4 ... 57 58 59
Ocnj[n] -15 -14.5 -14 -13.5 -13 ... 14 14.5 15
도 5 및 도 6을 참조하면, 해당 알고리즘은 사용자가 송신한 RLF 인지(indication) 메시지를 통해 어떤 기지국과 RLF가 발생했는지, 즉 어떤 네트워크상에서 발생한 RLF 인지를 이미 판단한 후의 과정을 보여준다.
먼저 단계 1은 주기적으로 핸드오버 파라미터를 갱신한 후 RAN-Sharing 사용자를 대상으로 RRC 재설정 메시지(RRC reconfiguration message)를 송신한다. 이 때, 업데이트된 TTT와 A3 offset은 각 기지국 별로 설정이 가능하므로 구별해서 송신 가능하며, 이미 사용자 단말(User Equipment, UE)이 접속시 송신한 사용자 능력(UE capability indication) 메시지를 통해 기지국은 사용자에게 어떤 범위의 기지국을 대상으로 핸드오버 파라미터를 포함하여 RRC 메시지를 보낼지 여부를 판단할 수 있다.
단계 2에서는 핸드오버 파라미터를 갱신하기까지 기다리는 시간이 만료된 후, 해당 시간동안 발생했던 모든 기지국의 HOFL,j, HOFE,j, HOSj 횟수, 즉 늦은 핸드오버의 횟수, 빠른 핸드오버의 횟수, 및 사용자 단말이 성공적으로 핸드오버한 횟수를 집계한다.
이를 바탕으로 단계 3에서 다음의 수학식 1과 같이 핸드오버 성공률(HOS rate)를 계산한다.
Figure 112019070892055-pat00001
단계 4에서 핸드오버 성공률(HOS rate)을 확인한 후, 핸드오버 성공률이 미리 설정된 기준값(Threshold)보다 크면 단계 5로, 그렇지 않으면 단계 14로 진행한다.
단계 5에서 모든 기지국에 대해 늦은(too late) 핸드오버가 빠른(too early) 핸드오버보다 같거나 많이 발생하였다면, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 설정 가능한 TTT의 최소값이면 A3-offset을 한 단계 감소시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 감소시킨다(단계 6-8).
반면, 단계 9에서와 같이 모든 기지국에 대해 빠른(too early) 핸드오버가 늦은(too late) 핸드오버보다 많이 발생하였다면, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 설정 가능한 TTT의 최대값이면 A3-offset을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 증가시킨다(단계 10-12).
이제 단계 5와 9의 조건이 모두 만족하지 않으면, 즉 모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 크지 않으면, 단계 13에서는 각 기지국에 대하여 빠른(too early) 핸드오버 횟수가 늦은(too late) 핸드오버 횟수보다 많은 기지국은 Ocnj을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않은 기지국은 Ocnj을 한 단계 감소시킨다. 이후 단계 1로 돌아가 다시 일정 시간 대기한다.
한편, 단계 4의 조건이 만족하지 않았다면, 단계 14에서 핸드오버 성공률(HOS rate)이 기준값(threshold)에서 일정 마진(margin)만큼 더 큰지 여부를 확인한다. 즉, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진(margin)의 합보다 큰지를 검사한다. 더 크다면, 불필요하게 핸드오버 성공률이 큰 것이므로 단계 15로 진행하여 TTT를 한 단계 증가시켜 핑퐁(Ping-pong)의 가능성을 가능한 낮춘다. 마찬가지로 본 과정이 완료되면 단계 1로 돌아간다.
단계 14 및 단계 15의 경우를 보다 구체적으로 살펴보자. 일반적인 네트워크 구조에서 핸드오버 실패는 TTT 또는 A3-offset이 너무 크기 때문에 발생하게 된다. 핸드오버 트리거(trigger) 조건은 단말이 수신한 인접(neighbor) 기지국의 RSRP(Reference Signal Received Power)가 "서빙(serving) 기지국의 RSRP + A3-offset(Off)"보다 큰 시간이 TTT 이상 되어야 한다. 여기서, 핸드오버 트리거 조건은 사용자 단말이 핸드오버용 이벤트 A3(event A3) 상태 보고(measurement report)를 송신하는 조건과 같다.
그런데, TTT와 A3-offset을 증가시킬수록 같은 RF 환경에서 상기된 핸드오버 트리거 조건을 만족하기 어려워진다. 즉, 핸드오버 실패(특히, 늦은 핸드오버)의 발생 확률이 증가하게 된다. 일반적인 환경에서는 늦은 핸드오버가 빠른 핸드오버에 비하여 전체 핸드오버 성공률에 미치는 영향이 크기 때문에, 핸드오버 성공률을 증가시키는 것은 늦은 핸드오버의 발생률을 감소시키는 방향으로 파라미터 최적화가 진행되고, TTT와 A3-offset을 감소시키는 방향으로 파라미터가 수렴하게 된다.
예를 들어, 늦은 핸드오버 / 빠른 또는 잘못된 셀 핸드오버(wrong cell handover)로 핸드오버를 분류하고, 늦은 핸드오버의 발생 횟수가 더 많을 경우 TTT와 A3-offset을 감소시키고, 반대의 경우에는 TTT와 A3-offset을 증가시키는 방법을 고려할 수 있다. 그러나, 일반적인 RF 환경에서는 늦은 핸드오버가 대다수이며 그에 따라 TTT와 A3-offset이 최저값으로 설정될 수 있다. 이러한 환경에서, TTT와 A3-offset이 최저값으로 설정되더라도 빠른 또는 잘못된 셀 핸드오버가 유의미한 정도로 많이 발생하지 않으며, 발생하더라도 극히 소수의 영역으로 제한되게 된다. 즉, 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버가 일어나는 상황이 고려되지 않았다.
따라서, 본 발명의 실시예들에서는 이러한 일반적인 RF 환경을 고려하여, 핸드오버 성공률을 주어진 목표만큼 달성하는 것뿐만 아니라 이와 함께 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버의 발생 확률을 동시에 감소시키기 위하여 핸드오버 성공률이 기준값과 마진의 합보다 크거나 같은 경우 TTT 혹은 A3-offset을 증가시키는 방법을 제안하게 되었다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서 기지국에 구비되어 핸드오버(handover) 파라미터를 제어하는 장치(710)를 도시한 블록도로서, 도 2를 통해 기술된 핸드오버 파라미터의 제어 방법의 각 과정을 하드웨어 구성의 관점에서 재구성한 것이다. 따라서, 여기서는 설명의 중복을 피하고자 각 구성의 개요만을 약술하도록 한다.
처리 및 통신 모듈(713)은 프로토콜 스택(Protocol Stack)을 구현하고, 기지국이 인지한 사용자 단말(720)의 RLF(Radio Link Failure) 발생 정보를 해석한다.
SON(Self-Organization Network) 모듈(715)은 상기 처리 및 통신 모듈(713)의 해석에 따라 이종망 기지국(730) 간에 RLF가 발생한 대상 기지국의 정보를 전달받고, 전달받은 정보에 기초하여 무선 접속 네트워크를 공유하는 기지국을 대상으로 핸드오버 파라미터의 조절 여부를 결정한다. 여기서 SON은 "Heterogeneous Self-Organization Network"이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 SON 모듈(715)은, 상기 RLF가 RF 환경에 비해 핸드오버(handover) 준비 절차의 완료 전 서빙(serving) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 늦은(too late) 핸드오버인지, 또는 상기 RLF가 RF 환경에 비해 타겟(target) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 빠른(too early) 핸드오버인지 여부를 판단하여 각각의 횟수를 계수(count)하고, 계수된 상기 늦은 핸드오버 및 상기 빠른 핸드오버의 횟수를 고려하여 산출된 핸드오버 성공률과 미리 설정된 기준값을 비교하여 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버가 감소하도록 핸드오버 파라미터를 조절하여 상기 처리 및 통신 모듈에 전달하도록 구성된다.
처리 및 통신 모듈(713)은, 상기 핸드오버 파라미터의 조절에 따라 주기적으로 핸드오버 파라미터를 갱신한 후 상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에 따르는 사용자 단말(User Equipment, UE)에게 RRC(Radio Resource Control) 재설정 메시지를 송신하도록 구성된다. 또한, 상기 처리 및 통신 모듈(713)은, 상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서의 제 1 핸드오버 파라미터 및 단일 네트워크 환경에서의 제 2 핸드오버 파라미터를 분리하여 저장하고, 사용자 능력 메시지(UE capability indication)를 통해 어떤 범위의 기지국을 대상으로 핸드오버 파라미터를 포함하여 RRC 메시지를 보낼지를 판단함으로써, 상기 제 1 핸드오버 파라미터 또는 상기 제 2 핸드오버 파라미터를 구별하여 RRC 재설정 메시지를 상기 사용자 단말에게 송신하도록 구성될 수 있다.
처리 및 통신 모듈(713)은, RLF 발생을 인지하고, 발생한 RLF가 단일망 기지국 간에 발생한 것인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 것인지 여부를 판단함으로써, 이종망 기지국 간의 RLF 발생을 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 처리 및 통신 모듈(713)은 RLF의 발생을 인지하되, 사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 기지국으로 접속 재확립 메시지(RRC-connection-reestablishment request)가 송신된 경우 핸드오버에 영향을 주지 않는 일반 RLF로 판별하고, 사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 인접 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 서비스 중이던 기지국으로 RLF 표시 메시지(RLF indication message)의 송신 여부에 따라 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별하며, 사용자 단말과 인접 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 서비스 중인 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 상기 접속 재확립 메시지로부터 인접 기지국 정보를 참조하여 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별함으로써, 이종망 기지국 간의 RLF 발생을 감지하도록 구성될 수 있다.
SON 모듈(715)은, 상기 늦은 핸드오버의 횟수, 상기 빠른 핸드오버의 횟수, 및 사용자 단말이 성공적으로 핸드오버한 횟수를 집계하여 핸드오버 성공률을 산출하고, 산출된 상기 핸드오버 성공률과 미리 설정된 기준값을 비교하여 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격에 따른 핸드오버 파라미터의 조절 여부를 결정함으로써, RAN-Sharing 기법이 적용된 이종망 네트워크 환경에서 상기 핸드오버 파라미터를 조절하도록 구성된다.
만약 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 SON 모듈(715)은, 모든 기지국에 대해 늦은 핸드오버의 횟수가 빠른 핸드오버의 횟수보다 크거나 같으면, 현재 설정되어 있는 TTT(Time To Trigger)의 값이 설정 가능한 TTT의 최소값인지 여부를 검사하고, 검사 결과, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 최소값이면 A3-Offset을 한 단계 감소시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 감소시키도록 구성될 수 있다.
만약 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 SON 모듈(715)은, 모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 상기 핸드오버의 횟수보다 크면, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 설정 가능한 TTT의 최대값인지 여부를 검사하고, 검사 결과, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 최대값이면 A3-Offset을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 증가시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 SON 모듈(715)은, 모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 크지 않으면, 개별 기지국 각각에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 많은 기지국은 대상 기지국별 오프셋(offset), 예를 들어 Ocn(Cell Individual Offset)을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않은 기지국은 대상 기지국별 오프셋을 한 단계 감소시키도록 구성될 수 있다.
만약 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 크거나 같은 경우, 상기 SON 모듈(715)은, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진(margin)의 합보다 큰지를 검사하고, 검사 결과, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진의 합보다 더 크다면 TTT를 한 단계 증가시키도록 구성될 수 있다.
상기된 본 발명의 실시예들에 따르면, RAN-Sharing 기술을 제공하는 LTE-R 기지국에서 RAN-Sharing을 위한 핸드오버 파라미터를 따로 관리함으로써, LTE-R 시스템의 커버리지(coverage) 및 사용자 QoS에 영향을 주지 않고 PS-LTE, LTE-R 기지국의 핸드오버 파라미터를 최적화 할 수 있다. 또한, 지속적으로 핸드오버 파라미터를 최적화하여 시스템의 핸드오버 성공률을 주어진 목표값 대로 달성할 수 있으며, 목표 성공률을 달성함과 동시에 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버를 최소화함으로써 핸드오버 과정에서 발생할 수 있는 시스템 수율(throughput) 저하를 포함한 QoS 저하를 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
710: 핸드오버 파라미터의 제어 장치
713: 처리 및 통신 모듈
715: SON(Self-Organization Network) 모듈
720: 기지국
730: 사용자 단말

Claims (20)

  1. 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서 핸드오버(handover) 파라미터를 제어하는 방법에 있어서,
    파라미터 제어 장치가 이종망 기지국 간의 RLF(Radio Link Failure) 발생을 감지하는 단계;
    상기 파라미터 제어 장치가 감지된 상기 RLF가 RF 환경에 비해 핸드오버(handover) 준비 절차의 완료 전 서빙(serving) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 늦은(too late) 핸드오버인지, 또는 감지된 상기 RLF가 RF 환경에 비해 타겟(target) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 빠른(too early) 핸드오버인지 여부를 판단하여 각각의 횟수를 계수(count)하는 단계; 및
    상기 파라미터 제어 장치가 계수된 상기 늦은 핸드오버 및 상기 빠른 핸드오버의 횟수를 고려하여 핸드오버 성공률을 주어진 목표 수준 이상으로 유지하고 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버가 감소하도록 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계;를 포함하고,
    상기 이종망 기지국 간의 RLF 발생을 감지하는 단계는,
    기지국이 RLF의 발생을 인지하되,
    사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 기지국으로 접속 재확립 메시지(RRC-connection-reestablishment request)가 송신된 경우 핸드오버에 영향을 주지 않는 일반 RLF로 판별하고,
    사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 인접 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 서비스 중이던 기지국으로 RLF 표시 메시지(RLF indication message)의 송신 여부에 따라 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별하며,
    사용자 단말과 인접 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 서비스 중인 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 상기 접속 재확립 메시지로부터 인접 기지국 정보를 참조하여 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별하는, 핸드오버 파라미터의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터 제어 장치가 상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계에 따라 주기적으로 핸드오버 파라미터를 갱신한 후 상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에 따르는 사용자 단말(User Equipment, UE)에게 RRC(Radio Resource Control) 재설정 메시지를 송신하는 단계;를 더 포함하는, 핸드오버 파라미터의 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 RRC 재설정 메시지를 송신하는 단계는,
    상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서의 제 1 핸드오버 파라미터 및 단일 네트워크 환경에서의 제 2 핸드오버 파라미터를 분리하여 저장하는 단계; 및
    사용자 능력 메시지(UE capability indication)를 통해 어떤 범위의 기지국을 대상으로 핸드오버 파라미터를 포함하여 RRC 메시지를 보낼지를 판단함으로써, 상기 제 1 핸드오버 파라미터 또는 상기 제 2 핸드오버 파라미터를 구별하여 상기 사용자 단말에게 송신하는 단계;를 포함하는, 핸드오버 파라미터의 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계는,
    상기 늦은 핸드오버의 횟수, 상기 빠른 핸드오버의 횟수, 및 사용자 단말이 성공적으로 핸드오버한 횟수를 집계하여 핸드오버 성공률을 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 핸드오버 성공률과 미리 설정된 기준값을 비교하여 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격에 따른 핸드오버 파라미터의 조절 여부를 결정하는 단계;를 포함하는, 핸드오버 파라미터의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계는,
    모든 기지국에 대해 늦은 핸드오버의 횟수가 빠른 핸드오버의 횟수보다 크거나 같으면, 현재 설정되어 있는 TTT(Time To Trigger)의 값이 설정 가능한 TTT의 최소값인지 여부를 검사하는 단계; 및
    검사 결과, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 최소값이면 A3-Offset을 한 단계 감소시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 감소시키는 단계;를 포함하는, 핸드오버 파라미터의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계는,
    모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 상기 핸드오버의 횟수보다 크면, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 설정 가능한 TTT의 최대값인지 여부를 검사하는 단계; 및
    검사 결과, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 최대값이면 A3-Offset을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 증가시키는 단계;를 포함하는, 핸드오버 파라미터의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 크지 않으면, 개별 기지국 각각에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 많은 기지국은 대상 기지국별 오프셋(offset)을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않은 기지국은 대상 기지국별 오프셋을 한 단계 감소시키는 단계;를 더 포함하는, 핸드오버 파라미터의 제어 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 크거나 같은 경우, 상기 핸드오버 파라미터를 조절하는 단계는,
    상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진(margin)의 합보다 큰지를 검사하는 단계; 및
    검사 결과, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진의 합보다 더 크다면 TTT를 한 단계 증가시키는 단계;를 포함하는, 핸드오버 파라미터의 제어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 접속 네트워크의 공유는 RAN-Sharing 기법에 따르고,
    상기 이종망 네트워크 환경은 PS-LTE(Public Safety LTE), LTE-R(LTE based high speed Railway), 및 LTE-M(LTE-Maritime) 중 적어도 둘 이상이 공존하는 LTE(Long Term Evolution) 기반의 무선 네트워크 환경인, 핸드오버 파라미터의 제어 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 내지 제 10 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  12. 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서 기지국에 구비되어 핸드오버(handover) 파라미터를 제어하는 장치에 있어서,
    프로토콜 스택(Protocol Stack)을 구현하고, 기지국이 인지한 사용자 단말의 RLF(Radio Link Failure) 발생 정보를 해석하는 처리 및 통신 모듈; 및
    상기 처리 및 통신 모듈의 해석에 따라 이종망 기지국 간에 RLF가 발생한 대상 기지국의 정보를 전달받고, 전달받은 정보에 기초하여 무선 접속 네트워크를 공유하는 기지국을 대상으로 핸드오버 파라미터의 조절 여부를 결정하는 SON(Self-Organization Network) 모듈;을 포함하고,
    상기 SON 모듈은,
    상기 RLF가 RF 환경에 비해 핸드오버(handover) 준비 절차의 완료 전 서빙(serving) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 늦은(too late) 핸드오버인지, 또는 상기 RLF가 RF 환경에 비해 타겟(target) 기지국으로 접속 실패가 발생하는 경우의 빠른(too early) 핸드오버인지 여부를 판단하여 각각의 횟수를 계수(count)하고,
    계수된 상기 늦은 핸드오버 및 상기 빠른 핸드오버의 횟수를 고려하여 산출된 핸드오버 성공률과 미리 설정된 기준값을 비교하여 핸드오버 성공률을 주어진 목표 수준 이상으로 유지하고 핑퐁(Ping-pong) 핸드오버가 감소하도록 핸드오버 파라미터를 조절하여 상기 처리 및 통신 모듈에 전달하도록 구성되며,
    상기 처리 및 통신 모듈은,
    상기 핸드오버 파라미터의 조절에 따라 주기적으로 핸드오버 파라미터를 갱신한 후 상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에 따르는 사용자 단말(User Equipment, UE)에게 RRC(Radio Resource Control) 재설정 메시지를 송신하도록 구성되고,
    상기 무선 접속 네트워크를 공유하는 이종망 네트워크 환경에서의 제 1 핸드오버 파라미터 및 단일 네트워크 환경에서의 제 2 핸드오버 파라미터를 분리하여 저장하고,
    사용자 능력 메시지(UE capability indication)를 통해 어떤 범위의 기지국을 대상으로 핸드오버 파라미터를 포함하여 RRC 메시지를 보낼지를 판단함으로써, 상기 제 1 핸드오버 파라미터 또는 상기 제 2 핸드오버 파라미터를 구별하여 RRC 재설정 메시지를 상기 사용자 단말에게 송신하도록 구성되는, 핸드오버 파라미터의 제어 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 처리 및 통신 모듈은,
    RLF의 발생을 인지하되,
    사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 기지국으로 접속 재확립 메시지(RRC-connection-reestablishment request)가 송신된 경우 핸드오버에 영향을 주지 않는 일반 RLF로 판별하고,
    사용자 단말과 서비스 중인 기지국 간에 RLF 발생 후 인접 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 서비스 중이던 기지국으로 RLF 표시 메시지(RLF indication message)의 송신 여부에 따라 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별하며,
    사용자 단말과 인접 기지국 간에 RLF 발생 후 기존 서비스 중인 기지국으로 접속 재확립 메시지가 송신된 경우 상기 접속 재확립 메시지로부터 인접 기지국 정보를 참조하여 단일망 기지국 간에 발생한 RLF인지 또는 이종망 기지국 간에 발생한 RLF인지를 판별함으로써, 이종망 기지국 간의 RLF 발생을 감지하도록 구성되는, 핸드오버 파라미터의 제어 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 SON 모듈은,
    상기 늦은 핸드오버의 횟수, 상기 빠른 핸드오버의 횟수, 및 사용자 단말이 성공적으로 핸드오버한 횟수를 집계하여 핸드오버 성공률을 산출하고,
    산출된 상기 핸드오버 성공률과 미리 설정된 기준값을 비교하여 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격에 따른 핸드오버 파라미터의 조절 여부를 결정함으로써, RAN-Sharing 기법이 적용된 이종망 네트워크 환경에서 상기 핸드오버 파라미터를 조절하도록 구성되는, 핸드오버 파라미터의 제어 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 SON 모듈은,
    모든 기지국에 대해 늦은 핸드오버의 횟수가 빠른 핸드오버의 횟수보다 크거나 같으면, 현재 설정되어 있는 TTT(Time To Trigger)의 값이 설정 가능한 TTT의 최소값인지 여부를 검사하고,
    검사 결과, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 최소값이면 A3-Offset을 한 단계 감소시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 감소시키도록 구성되는, 핸드오버 파라미터의 제어 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 SON 모듈은,
    모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 상기 핸드오버의 횟수보다 크면, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 설정 가능한 TTT의 최대값인지 여부를 검사하고,
    검사 결과, 현재 설정되어 있는 TTT의 값이 최대값이면 A3-Offset을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않으면 TTT를 한 단계 증가시키도록 구성되는, 핸드오버 파라미터의 제어 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 SON 모듈은,
    모든 기지국에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 크지 않으면, 개별 기지국 각각에 대해 빠른 핸드오버의 횟수가 느린 핸드오버의 횟수보다 많은 기지국은 대상 기지국별 오프셋(offset)을 한 단계 증가시키고, 그렇지 않은 기지국은 대상 기지국별 오프셋을 한 단계 감소시키도록 구성되는, 핸드오버 파라미터의 제어 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값보다 크거나 같은 경우, 상기 SON 모듈은,
    상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진(margin)의 합보다 큰지를 검사하고,
    검사 결과, 상기 핸드오버 성공률이 상기 기준값과 일정 마진의 합보다 더 크다면 TTT를 한 단계 증가시키도록 구성되는, 핸드오버 파라미터의 제어 장치.
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