KR20010003794A - 이동통신시스템에서 핸드오프를 지원하기 위한 비동기전송모드아이피씨 네트워크 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

이동통신시스템에서 핸드오프를 지원하기 위한 비동기전송모드 아이피씨 네트워크가, 비동기전송모드 셀 헤더내의 가상 경로 식별자/가상 채널 식별자 영역을 두 부분으로 구분하여, 교환 가상 연결시 각 부분을 소스 아이디와 목적지 아이디로 사용하도록 구성함을 특징으로 한다.

Description

이동통신시스템에서 핸드오프를 지원하기 위한 비동기전송모드 아이피씨 네트워크 및 그 제어 방법{ARCHITECURE OF EFFICIENT ATM IPC NETWORK FOR WIRELESS ACCESS NETWORK CONSTRUCTION AND THE CONTROL METHOD THEREPOF}

본 발명은 이동통신시스템에 있어서 핸드오프(handoff)를 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 ATM스위치를 이용하여 빠른 시간내에 핸드오프 연결 설정이 이루어지게 하는 ATM IPC 네트워크 및 그 제어방법에 관한 것이다.

비동기전송모드(Asynchronous Transfer Mode: 이하 ATM이라 함.) 스위치를 이용하여 대규모 이동통신시스템을 구축하는 경우 핸드오프를 할 때 연결(path)를 형성하기 위한 연결 설정(connection setup)은 매우 어려운 문제이다. 표준(standard) ATM 교환 가상 연결(Switched Virtual Connection: 이하 SVC라 함.) 서비스를 사용하여 핸드오프 연결 설정을 하면 필요한 모든 경우의 연결 설정이 가능하지만, 설정 시간이 오래 걸려서 호(call)가 비정상적으로 종료되는 문제가 ATM 전용 연결(Permanent Virtual Connection: 이하 PVC라 함.) 서비스를 사용하는 경우에는 별도의 연결 설정 절차가 필요 없어 설정 시간이 문제가 되지는 않지만, 설정 가능한 연결의 수가 매우 제한되어 있어서 넓은 지역을 감당(cover)할 수 없는 문제점이 있다. 그러므로 ATM 스위치를 이용하여 대규모 이동통신시스템의 핸드오프를 지원하려면, 필요한 연결을 빠르게 설정할 수 있어야 하고, 발생할 수 있는 모든 경우의 연결 설정이 가능해야 한다. 다시 말해서, 상기 ATM SVC와 ATM PVC의 장단점을 효율적으로 절충할 필요가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 ATM 스위치를 이용하여 대규모 이동통신시스템에서 핸드오프를 지원할 수 있도록 필요한 연결을 빠르게 설정할 수 있고, 발생할 수 있는 모든 경우의 연결 설정이 가능한 ATM 네트워크를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이동통신시스템에서 핸드오프를 지원하기 위한 비동기전송모드 아이피씨 네트워크가, 비동기전송모드 셀 헤더내의 가상 경로 식별자/가상 채널 식별자 영역을 두 부분으로 구분하여, 교환 가상 연결시 각 부분을 소스 아이디와 목적지 아이디로 사용하도록 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서 핸드오프를 지원하기 위한 비동기전송모드 네트워크의 구성을 나타낸 도면

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

ATM 셀 헤더(cell header)내의 가상 경로 식별자(Virtual Path Identifier: 이하 VPI라 함.)/가상 채널 식별자(Virtual Channel Identifier: 이하 VCI라 함.) 영역(field)을 효과적으로 활용하여 송신측, 수신측 및 연결(route)를 고유하게 지정하는 방법은 다음과 같다.

ATM 셀 헤더내의 VPI/VCI 영역은 24비트인데, 상기 영역을 운영함에 있어서 상위 12비트는 소스 ID, 하위 12비트는 목적지 ID로 고정하여 운영함으로써 SVC 설정 절차를 간단하고 빠르게 처리하도록 한다. 각 ATM 스위치 노드(switch node)에서 입력되는 셀을 수신하면 하위 12비트, 즉 지역 목적지 ID를 이용하여 출력 포트 및 새로운 VPI/VCI 값을 참조하게 된다. 이때 상위 12비트는 테이블의 내용과 상관없이 입력값을 그대로 유지되도록 한다. 또한 하위 12비트는 참조 표의 내용, 즉 다음 스위치 노드에서의 지역목적지 ID값이 되도록 치환하여 운영한다. 이로써 상위 12비트, 즉 소스 ID는 여러 스위치 노드를 경유하더라도 일정하게 유지되어 최종 수신측에서 송신측을 고유하게 구분하기 위한 ID로 사용한다. 또한 하위 12비트, 즉 목적지 ID는 각 스위치 노드의 입력 포트(port)에 해당하는 목적지로 셀을 라우팅하기 위한 라우트 ID로 사용한다. 소스 ID는 각각의 수신측에서 송신측에 대한 고유의 ID를 할당하며 목적지 ID는 연결상의 각 스위치 노드의 제어기(controller)가 셀을 목적지로 라우팅하기 위한 라우트에 대한 고유 ID로서 할당한다.

동적(dynamic) VPI/VCI 할당 및 캐쉬 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

이동국 제어기(Base Station Controller: 이하 BSC라 함.) 사이의 핸드오프시에 발생하는 통화채널을 지원하기 위해서 모든 경우의 경로를 고정된 VPI/VCI로 미리 지정하는 것은 불가능하므로, 대신 핸드오프 요구시에 다음 동작 설명에서 언급될 연결 설정 절차를 통하여 동적으로 소스 ID 및 목적지 ID를 할당시키고 연결의 사용이 종료되더라도 향후 있을 핸드오프 요구에 대비하여 연결을 캐쉬시켜 두고 계속 사용한다. 신규 연결 요청이 들어와서 이를 할당한 후에 만일 연결 캐쉬의 개수가 가용한 자원의 90% 이상을 차지하게 되면 후술하는 캐쉬 관리 규약(Cache management protocol)에 의해 연결 캐쉬 개수를 적절히 조절한다.

본 실시 예에서 캐쉬를 사용하는 것은 가급적 연결의 설정 빈도를 최대한 줄여서 핸드오프 처리 속도를 최대한 올리기 위한 것이다. 캐쉬 갱신(update)을 위해 홉 카운트(hop count)를 사용한다. 여기서 홉 카운트란 통신하는 종단점들 사이의 위치상의 거리를 반영하는 것이다. 다시 말해서, 홉 카운트는 통신하기 위해 경유하는 ATM 스위치 노드의 개수를 의미한다. 홉 카운트를 사용하는 이유는 첫째 위치상의 근접한 접속을 보다 오래 유지하기 위한 것이고, 둘째 망운영 도중에 신규 이동국송수신시스템(Base station Transceiver System: 이하 BTS라 함.)나 BSC를 증설하는 경우 이로 인해 발생하는 근접한 신규 연결이 기존 캐쉬의 내용에 상관 없이 설정될 수 있도록 보장하기 위한 것이다. 즉 지리적인 특성에 따라 자주 발생하는 핸드오프용 연결을 PVC처럼 오랜 기간 지속적으로 사용하기 위해 연결 캐쉬를 사용한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서 핸드오프를 지원하기 위한 비동기전송모드 네트워크의 구성을 나타낸 도면이다.

예를 들어 제1∼제3스위치노드(100∼300)가 있다고 가정한다. 여기서 상기 제1 및 제2스위치노드(100, 200)는 BSC, 제3스위치노드(300)는 BTS이다. 상기 제1스위치노드(100)에 연결된 통신종단점(communication end point)(a)[이하 제1통신종단점(a)이라 함.]은 호 제어를 위한 앵커(anchor)이다. 또한 제3스위치노드(300)에 연결된 통신종단점(c)[이하 제3통신종단점(c)이라 함.]은 단말기 이동에 따른 소정의 제어를 하는 기지국의 보드(board)이다.

현재 상기 제1통신종단점(a)의 제어를 받아 호를 진행중인 단말기가 그 호를 계속 유지하면서 지역을 이동하는 경우 적절한 핸드오프가 이루어져야 한다. 이를 위해 제1통신종단점(a)이 제3통신종단점(c)과 통신을 하기 위해 상호 연결 설정 절차를 수행하는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1단계: 제1통신종단점(a)의 응용 타스크(task)가 제3통신종단점(c)으로 보내는 메시지를 제1통신종단점(a)의 IPC 계층(layer)에 전달한다.

2단계: 상기 제1통신종단점(a)의 IPC 계층에서는 상기 제3통신종단점(c)로 가는 연결이 캐쉬에 이미 설정되어 있는지 확인하고, 만일 연결이 이미 설정되어 있으면 별도의 설정 절차 없이 바로 메시지를 상기 제3통신종단점(c)으로 송신한다.

3단계: 캐쉬에 연결이 설정되어 있지 않은 경우, IPC 계층에서는 설정메시지(setup message)를 만들어 보내려는 메시지에 피기백 형태(piggyback style)로 제1스위치노드(100)의 제어기(410)에게 보낸다. 이때 제1통신종단점(a)이 제3통신종단점(c)을 고유하게 구분할 수 있도록 제3통신종단점(c)에 대한 소스 아이디(source identification: 이하 소스 ID라 함.)를 할당한다. 그리고 설정메시지 안에 제1통신종단점(a)의 어드레스, 제3통신종단점(c)의 어드레스 그리고 할당된 소스 ID 등을 포함시켜서 보낸다.

4단계: 제1스위치노드(100)의 제어기(410)는 제3통신종단점(c)으로 가는 지역목적지(local destination) ID를 할당하고 참조 표(lookup table)에 반영하며, 이를 설정메시지 안에 추가하여 제2스위치노드(200)의 제어기(420)에게 보낸다.

5단계: 제2스위치노드(200)의 제어기(420)는 제3통신종단점(c)으로 가는 지역목적지 ID를 할당하고 참조 표에 반영하며, 이를 설정메시지 안에 대치하여 제3스위치노드(300)의 제어기(430)에게 보낸다.

6단계: 제3스위치노드(300)의 제어기(430)는 제3통신종단점(c)으로 가는 지역목적지 ID를 할당하고 참조 표에 반영하며, 이를 설정메시지 안에 대치하여 제3통신종단점(c)에게 보낸다.

7단계: 제3스위치노드(300)의 제어기(430)는 본래의 수신된 메시지를 처리하고 난후, 설정에 대한 응답메시지를 만들어 처리결과에 대한 메시지와 함께 피기백 형태로 제3스위치노드(300)의 제어기(430)에게 보낸다. 이때 제3통신종단점(c)이 제1통신종단점(a)을 구분할 수 있도록 상기 제1통신종단점(a)에 대한 소스 ID를 할당하고, 설정응답메시지(setup response message) 안에 상기 제3통신종단점(c)의 어드레스, 제1통신종단점(a)의 어드레스 그리고 할당된 소스 ID 등을 포함시켜서 보낸다.

8단계: 제3스위치노드(300)의 제어기(430)는 제1통신종단점(a)으로 가는 지역목적지 ID를 할당하고 참조 표에 반영하며, 이를 설정메시지 안에 추가하여 제2스위치노드(200)의 제어기(420)에게 보낸다.

9단계: 제2스위치노드(200)의 제어기(420)는 제1통신종단점(a)으로 가는 지역목적지 ID를 할당하고 참조 표에 반영하며, 이를 설정메시지 안에 대치하여 제1스위치노드(100)의 제어기(410)에게 보낸다.

10단계: 제1스위치노드(100)의 제어기(410)는 제1통신종단점(a)으로 가는 지역목적지 ID를 할당하고 참조 표에 반영하며, 이를 설정메시지 안에 대치하여 제1통신종단점(a)에게 보낸다.

11단계: 이로써 상기 제1통신종단점(a)와 제3통신종단점(c) 사이에는 새로운 연결이 설정되었으므로 이후의 통신은 중간 스위치 노드의 제어기가 개입하지 않고 직접 이루어진다.

다음으로, 연결 해제 절차에 대하여 설명한다.

연결의 사용이 종료되면, 한 측에서 해제메시지(release message)를 보내게 되며 양측 모두 해당 연결이 캐쉬상에 미사용중인 것으로 마스킹 (masking) 한다. 그러나 각 종단점 및 경로상의 모든 스위치 노드들에는 채널상태 정보가 캐쉬 형태로 그대로 남아 있어서, 이후에 동일 구간에 핸드오프가 발생되더라도 별도의 설정 절차 없이 바로 캐쉬된 연결을 이용하여 통신할 수 있다.

다음으로, 캐쉬 관리 규약 및 알고리즘에 대하여 설명한다.

미사용중인 캐쉬의 개수가 가용한 자원(ID)의 90% 이상을 차지하게 되면 미리 캐쉬를 초기화(clear)시켜서 캐쉬의 크기를 적절히 유지할 필요가 있다. 왜냐하면 신규 연결 설정 요구가 들어왔는데 가용 자원이 없다면 캐쉬 하나를 초기화시키고 나서 설정 절차를 진행시켜야 되므로 전체적인 설정 시간이 길어질 수 있기 때문이다. 그러므로 각 종단점들과 스위치 노드의 제어기들은 상호간에 다음과 같은 캐쉬 관리 규약 및 알고리즘을 통화여 캐쉬 크기를 적절히 유지시킨다.

1단계: 각 종단점들은 주기적으로 연결에 대한 홉 카운트(hop count), 사용중인지 여부, 사용 빈도 등을 자신의 스위치 노드의 제어기에게 알리며, 스위치노드의 제어기들은 다시 자신의 상위 스위치노드의 제어기에게 이 정보를 알려서 각 종단점 및 스위치 노드들이 캐쉬 개수를 조절할 수 있도록 한다.

2단계: 만일 종단점 및 스위치 노드들이 캐쉬를 초기화시키려고 한다면 홉 카운트가 가장 큰 연결 캐쉬에 대해 가장 사용빈도가 작고 미사용중인 연결에 대한 캐쉬를 초기화시켜서 캐쉬의 개수를 줄인다. 이는 가장 유용하지 않은 연결을 선택하여 초기화시키기 위한 것이다.

3단계: 중간 스위치 노드에서 캐쉬가 초기화될 때는 이와 해당 연결에 참여한 목적지 및 소스 종단점들에게 이 사실을 알리고 연결이 미사용중인 것을 확인하고 난후에 초기화시켜야 한다. 만일 종단점이 해당 연결을 사용중이면 다른 연결을 초기화하는 것을 시도한다.

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 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 ATM 스위치를 사용하여 설계된 이동통신시스템은 대규모의 구성을 갖더라도 핸드오프에 필요한 모든 경우의 연결을 설정할 수 있으며, ATM의 VPI/VCI영역을 효과적으로 활요하여 연결의 설정 시간을 빠르게 하는 장점이 있다. 또한 이동통신의 핸드오프가 지리적인 특성으로 인해 빈번한 구간이 있고 영역이 국부적이라는 특성을 감안하여 연결에 대한 캐쉬기법을 적용함으로써 이후에 반복되는 핸드오프에 대한 연결 설정 절차를 피할 수 있어 ATM IPC 네트워크의 전체적인 성능을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 이동통신시스템에서 핸드오프를 지원하기 위한 비동기전송모드 아이피씨 네트워크에 있어서,

   비동기전송모드 셀 헤더내의 가상 경로 식별자/가상 채널 식별자 영역을 두 부분으로 구분하여, 교환 가상 연결시 각 부분을 소스 아이디와 목적지 아이디로 사용하도록 구성함을 특징으로 하는 네트워크.
2. 이동통신시스템에서 핸드오프를 지원하기 위한 비동기전송모드 아이피씨 네트워크를 제어하는 방법에 있어서,

   임의의 한 스위치노드에 연결된 통신종단점에서 다른 스위치노드에 연결된 통신종단점으로 핸드오프에 관련된 소정의 메시지를 송신하기 위해 자신의 아이피씨 계층에 상기 메시지를 송신하는 제1과정과,

   상기 아이피씨 계층에서 캐쉬를 체크하여 이미 연결 상태로 설정되어 있는지 체크하는 제2과정과,

   상기 제2과정에서 이미 연결 상태로 설정되어 있으면 연결 절차 없이 바로 메시지를 상기 다른 스위치노드에 송신하는 제3과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.