KR20010016789A - 이동 통신망의 핸드오버 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신망에서의 핸드오버 방법에 관한 것으로서, 단말과 통신중인 기지국/단말은 단말/기지국으로부터 전송되는 전파의 RSSI값이 임계값 이하인가를 판단하여 수신 전파의 RSSI값이 임계값 이하이면 단말과 통신 중인 기지국은 단말과 수신가능한 다른 기지국의 가용 자원을 검출하고, 다른 기지국의 가용 자원이 검출되면, 단말/기지국에 수신되는 전파의 RSSI 값이 임계값 이하이며, 다른 기지국의 가용자원으로서 단말에 대한 서비스가 가능한 경우에 다른 기지국으로 핸드오버를 수행한다.

따라서, 본 발명에서는 별도의 시간 지연없이 핸드오버를 수행할 수 있으며, 자기측 및 상대편의 전파 수신 강도에 따라 핸드오버를 수행하므로써 상향 또는 하향 링크중 하나의 통화 불량 상태에 의하여 핸드오버가 발생하는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

Description

이동 통신망의 핸드오버 방법{METHOD FOR REDUCING TIME LATENCY IN HANDOVER PROCEDURE}

본 발명은 이동 통신망에서 핸드오버(handover) 절차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 핸드오버 절차에 필요한 시간을 축소한 이동 통신망의 핸드오버 방법에 관한 것이다.

이동 통신망에서는 각 기지국이 단말과 통신가능한 영역 즉, 셀(cell)들로 지역이 분할되며, 단말의 이동성으로 인하여 단말이 위치하고 있는 셀이 변경되는 경우에 단말과 통신하는 기지국을 변경시켜 주어야 한다. 이와 같이 단말과 통신하는 기지국이 변경되는 것을 핸드오버라 한다. 이러한 핸드오버는 상술한 바와같이 단말이 셀과 셀의 경계 지점에 위치하였을 때, 또는 동일 셀내에서 기지국과 통신하는 신호의 세기가 특별이 약해지는 경우에 발생한다. 즉, 핸드오버는 통신중인 신호의 전파 세기를 측정하여 수신된 전파의 세기가 일정 수준 이하로 떨어지는 경우에 개시된다. 전파의 세기를 측정하는 기준으로 사용되는 값은 수신 신호의 강도를 나타내는 RSSI(Received Signal Strength Indicate) 값이다.

핸드오버는 일반적으로 두가지의 경우로 나눈다. 단말에서 핸드오버 요청을 하는 것을 역방향 핸드오버(Backward Handover)라 하며, 기지국에서 핸드오버 요청을 시작하는 순방향 핸드오버(Forward Handover)라 한다.

순방향 핸드오버의 경우는 기지국에서 단말로부터 수신되는 전파의 세기(RSSI)를 지속적으로 측정하여 임계값 이하로 떨어지면, 전파의 세기가 일시적으로 떨어진 상태인지(즉, 단말이 일시적으로 전파 음영 지역에 들어간 상태인지) 그렇지 않으면 실제 셀 영역으로 벗어난 경우인지를 판단하기 위해 일정 시간 기다린 후에 다시 한 번 RSSI 값을 측정한다. 만약 이때의 RSSI값이임계값 이상이면 단말이 일시적으로 전파 음영 지역으로 들어간 상태로 판단하여 정상 상태의 통신을 수행하나, 일정 시간이 경과한 후에도 RSSI값이 임계값 이하인 경우에는 단말이 셀 영역을 벗어난 것으로 판단하여 핸드오버를 개시한다.

핸드로버를 개시하게 되면, 기지국에서 먼저 단말쪽으로 핸드오버를 요청할 것을 명령한다. 그러면, 단말은 기지국쪽으로 핸드오버를 요청하고, 이 핸드오버 요청에 따라 기지국은 인접 기지국이 해당 단말을 인식하고 있는지를 점검한다. 즉, 핸드오버하고자 하는 단말의 정보가 수신되는 기지국을 찾고, 찾아진 기지국에서 핸드오버를 원하는 단말이 사용하고자 하는 자원(대역폭)의 가용 여부를 점검한다. 가용 자원이 없는 경우에는 핸드오버를 거절하고 단말과의 연결을 종료하나, 가용 자원이 있는 경우에는 단말쪽으로 응답을 보내 핸드오버가 성공적으로 수행된다.

역방향 핸드오버의 경우에는 기지국으로부터 수신되는 전파의 세기(RSSI)를 단말에서 측정하여 전파의 세기가 임계값 이하이면 그 값이 일시적으로 떨어진 상태인지(즉, 단말이 일시적으로 전파 음영 지역에 들어간 상태인지) 그렇지 않으면 실제 셀 영역으로 벗어난 경우인지를 판단하기 위해 일정 시간동안 기다린 후에 다시 한 번 RSSI값을 측정한다. 만약, 이 경우에 RSSI 값이 임계값 이상인 경우에는 단말이 일시적으로 전파 음영 지역으로 들어간 상태로 판단하여 정상 상태의 통신을 행하나, 일정 시간이 경과한 후에도 RSSI 값이 임계값 이하인 경우에는 단말이 실제로 해당 셀 영역으로 벗어난 것으로 인식하여 핸드오버를 개시한다. 핸드오버를 개시하면, 단말을 기지국에 핸드오버를 요청하고, 핸드오버가 요청된 기지국은 새로운 기지국에 대해 자원의 사용 가능 여부를 검검한다. 점검 결과, 자원 사용이 불가능한 경우에는 핸드오버가 거절되어 단말과의 연결이 끊기게 되나, 자원 사용이 가능한 경우에는 새로운 기지국에서 이전의 기지국으로 응답을 보내고, 연이어 이전의 기지국에서는 단말로 응답을 보냄과 동시에 새로운 기지국으로 핸드오버가 시작됨을 알린다. 그러면, 새로운 기지국은 연결 설정을 시작하고 이전의 기지국은 새로운 기지국과의 연결 설정이 종료된 후에 연결을 끊어 핸드오버를 종료한다.

한편, 상술한 핸드오버는 다음과 같은 문제가 있다.

먼저, 순/역방향 핸드오버의 경우에, 이동 단말이 일시적으로 전파 음영 지역으로 들어가면 단말에서 송출되는 신호의 세기가 약해지므로 RSSI값이 약해져 임계치 이하로 떨어지게 된다. 이때, 기지국/단말 입장에서는 단말이 핸드오버를 요구하는 상황인지 아닌지를 파악하기 위해서 소정 시간이 경과한 후에 다시 RSSI값을 측정하는 과정을 수행하여야 한다. 이동 통신망에서의 핸드오버 시 선행되어야하는 하는 요구 사항은 신속성과 무손실성이다. 즉, 얼마나 빠르고 손실없이 핸드오버가 일어나는가 하는 것이 핸드오버시의 가장 큰 고려 사항인 것이다. 그러나, 종래의 방법에서는 핸드오버를 결정하기 위하여 기지국/단말에서 RSSI값을 다시 측정하기 위한 소정 시간이 필요로 하므로 이 시간이 핸드오버 대기 시간(latency time))이 되어 핸드오버의 선행 조건인 신속성을 위배하는 결과가 된다. 또한, 일정 시간 경과 후에 RSSI값이 임계값으로 회복되지 않았음을 인식하면 곧바로 기지국/단말에서는 핸드오버의 과정을 수행한다. 단말과 기지국 사이에 이루어지는 통신에서는 상향 링크와 하향 링크는 분리되어 있기 때문에 단말기가 건물뒤에 있어서 임의의 방향의 링크(상향 링크 또는 하향 링크)의 신호가 약해지더라도 다른 한 쪽의 신호 또한 반드시 약해지는 것은 아니다. 다른 한 쪽 링크에서의 멀티패스 신호 위상 조건이 잘맞는다면(수신 신호가 두 개일 경우에 한 신호의 파장이 다른 신호 반 파장의 짝수배이면) 신호의 품질은 유지될 수 있다. 따라서, 다음과 같은 경우를 생각해 볼 수 있다.

기지국/단말에서 수신하는 RSSI값은 임계값 이하인 반면에 단말/기지국이 수신하는 기지국/단말의 RSSI값은 충분히 커서 사용자의 입장에서 수신하는데 아무런 하자가 없는 경우를 생각해 볼 수 있다. 이 경우, 종래의 순방향/역방향 핸드오버 방식을 따르면 기지국/단말에서는 단말/기지국에서 송출하는 신호 세기가 현저하게 약하기 때문에 일단 실제로 핸드오버가 필요한 상황인지를 판단하기 위해 일정 시간의 지연 시간을 갖는다. 일정 시간이 지난 후에도 여전히 낮은 RSSI값을 수신하게 되면, 단말/기지국의 입장에서는 핸드오버 과정을 요구하는 상황이 아닌데도 기지국/단말은 단말/기지국에 핸드오버가 필요하다고 판단하고 핸드오버 과정을 수행한다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 상향 링크 및 하향 링크의 RSSI값이 임계값 이하인 상태에서 효율적으로 핸드오버를 수행하는 이동 통신망의 핸드오버 방법을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 이동 통신망에서의 순방향 핸드오버 방법으로서, 단말과 통신중인 기지국은 단말로부터 전송되는 전파의 RSSI값이 임계값 이하인가를 판단하는 단계와; 수신 전파의 RSSI값이 임계값 이하이면 단말과 통신중인 기지국은 단말과 수신가능한 다른 기지국의 가용 자원을 검출하는 단계와; 다른 기지국의 가용 자원이 검출되면, 단말과 통신중인 기지국은 통신중인 단말에 수신되는 기지국의 전파의 RSSI 값이 임계값 이하인가를 판단하는 단계와; 단말과 통신중인 기지국은 단말에 수신되는 기지국의 송신 전파의 RSSI값이 임계값 이하이면 검출된 다른 기지국의 가용자원으로서 단말에 대한 서비스가 가능한가를 판단하는 단계와; 단말과 통신중인 기지국은 검출된 다른 기지국의 가용자원으로서 단말에 대한 서비스가 가능하면, 단말과의 통신을 다른 기지국으로 핸드오버하는 단계를 구비한다.

본 발명은 이동 통신망에서의 역방향 핸드오버 방법으로서, 기지국과 통신중인 단말은 기지국으로부터 전송되는 전파의 RSSI값이 임계값 이하인가를 판단하는 단계와; 수신 전파의 RSSI값이 임계값 이하이면 단말은 RSSI값이 임계값 이하임을 통신중인 기지국에 통보하며, 단말과 통신중인 기지국은 단말과 수신가능한 다른 기지국의 가용 자원을 검출하는 단계와; 다른 기지국의 가용 자원이 검출되면, 단말과 통신중인 기지국은 통신중인 단말로부터 송신된 전파의 RSSI 값이 임계값 이하인가를 판단하는 단계와; 단말과 통신중인 기지국은 단말로부터 송신된 전파의 RSSI값이 임계값 이하이면 검출된 다른 기지국의 가용자원으로서 단말에 대한 서비스가 가능한가를 판단하는 단계와; 단말과 통신중인 기지국은 검출된 다른 기지국의 가용자원으로서 단말에 대한 서비스가 가능하면, 단말과의 통신을 다른 기지국으로 핸드오버하는 단계를 구비한다.

도 1은 본 발명에 따른 핸드오버 방법을 행하는 이동 통신망의 개략 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 이동 통신망의 핸드오버 방법의 흐름도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

BS1-BSn : 기지국 MS : 단말

MSC : 이동 스위칭 센터 HLR : 홈 위치 등록기

VLR : 방문 위치 등록기

먼저, 본 발명의 기본 사상을 간단히 설명하면 다음과 같다.

인접 기지국간의 자원 상태를 파악하기 위하여 기지국간에 오가는 신호의 속도는 무선 채널에서 정보가 오가는 시간에 비하여 훨씬 짧게 걸린다. 따라서, RSSI 값의 점검 종료 이전에 인접 기지국의 자원 상태를 파악할 수 있다.

또한, 전파 음영 지역 인가를 판단하기 위하여 RSSI값을 일차적으로 측정한 후에 소정의 대기 시간후에 RSSI값을 측정하는 종래의 방법에서의 소정 대기 시간 보다 단말 또는 기지국이 상대편(기지국 또는 단말)의 RSSI값을 수신 받아 점검하는데 필요한 시간이 훨씬 짧다.

또한, 단말이 전파 음영 지역으로 들어간 경우에 그 지역이 완전한 전파 음영 지역인 경우와 한쪽 방향에 대해서 전파 음영 지역인 경우가 있다. 완전한 전파 음영 지역인 경우에는 단말과 기지국간의 연결은 당연히 끊어질 것이므로 핸드오버는 필요없다. 그러나, 한쪽 방향에 대해서만 전파 음영 지역인 경우에는 RSSI가 임계값 이하인 방향 즉, 순방향 또는 역방향의 반대 방향에서 측정되는 RSSI값은 임계값 이상을 유지할 것이다. 따라서, 이 경우에는 핸드오버가 이루어질 필요가 없으며 단지 그 기간(단말이 해당 지역에 위치하는 기간)동안에만 통신 품질이 저하될 가능성이 높을 뿐이다. 특히, 전파의 세기가 임계값 이하로 떨어지는 경우도 이것은 통신의 완절한 두절을 의미하는 것은 아니며, 통신 품질에 문제가 있을 수 있다는 수준의 경고성 조치를 취할 수 있는 최초의 단계이므로 약간의 임계값 이하의 값에서는 양방향 통신에 전혀 문제가 없음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 사항들을 감안하여 안출한 것이다. 즉, 기지국 또는 단말에 수신되는 전파의 RSSI값이 임계값로 떨어지면, 인접 기지국의 자원 상태가 핸드오버가 가능한 상태인가를 판단한다. 또한, 순차적으로 상대편 단말/기지국의 RSSI값 역시 임계값 이하인가를 판단하고, 인접 기지국의 자원 상태가 핸드오버가 가능하며, 상대편 단말/기지국의 RSSI값이 임계값 이하일 때에 핸드오버를 수행하므로써 시간의 지연 없이 핸드오버가 수행되며, RSSI값이 상향 및 하향 링크 모두에 대하여 임계값 이하일 때에만 핸드오버가 수행된다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 행하는 이동 통신망의 개략 블럭도로서, MS는 단말기(Mobile Station를 의미하는 것으로서, 가입자는 단말(MS)을 이용하여 망(Network)과의 무선 접속이 가능하다. 기지국(Base Station ; BS1-BSn라 함)들은 해당 셀 영역(C1-Cn)내에 존재하는 단말(MS)와 이동 스위치 센터(Mobile Switch Center ; MSC)를 중재하는 것으로서 크게 BTS(Base Tranceiver System ; BTS) 및 BSC(Base Station Controller)로 구성된다. 여기서, BTS는 소정 장소들에 위치하는 하나 이상의 송수신기들로 구성되어 단말(MS)과의 무선 통신을 수행한다. BSC는 BTS들을 제어하기 위한 장치로서 BTS 및 이동 스위칭 센터(MSC)와의 메시지를 상호 교환한다.

이동 스위칭 센터(MSC)는 무선망으로부터 유선망 또는 무선망으로의 사용자 통신을 인터페이스하는 자동 시스템을 의미한다.

홈 위치 등록기(Home Location Register ;이하 HLR 이라함)는 가입자 정보(예컨데, 전기적 일련 번호(electronic serial number), 사용자 파일, 현재 위치)를 저장하여 이동 가입자를 관리하는 기능적 장치를 의미한다. 홈 위치 등록기(HLR)는 이동 스위칭 센터(MSC)와 통합되어 위치하거나 이동 스위칭 센터(MSC)와 독립적으로 위치할 수 있으며, 하나의 홈 위치 등록기(HLR)로서 다수의 이동 스위칭 센터(MSC)에 서비스를 제공할 수 있다.

방문 위치 등록기(Visited Location Register; VLR)는 하나 이상의 이동 스위칭 센터(MSC)들에 접속되며, 방문 위치 등록기(VLR)에 의하여 포괄되는 영역내에 가입자가 위치할 때에 사용자의 홈 위치 등록기(HLR)로부터 얻어지는 가입자 정보들을 저장하는 기능적 장치를 의미한다. 단말(MS)이 이동 스위칭 센터(MSC)에 의하여 포괄되는 새로운 서비스 영역에 진입한 경우에 이동 스위칭 센터(MSC)는 홈 위치 등록기(HLR)로부터 이 단말(MS)에 대한 정보를 요구 및 독출하여 관련 방문 위치 등록기(VLR)에 저장한다.

도 2에는 본 발명에 따른 방법의 흐름도가 도시되어 있다. 도시된 방법은 순방향 핸드오버의 경우이며,역방향의 경우에서도 도 2의 흐름도와 기본 기술 사상은 동일하다는 것은 후술하는 설명으로부터 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.

먼저, 예컨데, 기지국(BS1)는 단말(MS)과 정상적인 통화를 수행하면서(S1), 단말(MS)로부터 송신된 수신 전파의 RSSI값이 소정 임계값 이하인가를 판단한다(S2). 단계(S2)의 판단 결과, 수신 전파의 RSSI 값이 임계값 이하인 경우에는 단계(S3)로 진행하여 단말(MS)을 인식하고 있는 기지국(예컨데, BS2)을 찾고, 찾아진 기지국(BS2)의 가용 자원(대역폭) 정보를 검출한다. 이와 동시에 즉, 단계(S3)의 수행과 동시에 기지국(BS1)은 단말(MS)에서 수신되는 기지국(BS1) 송신 전파의 세기 정보 즉, RSSI값을 수신받아 이 RSSI값이 소정의 임계값 이하인가를 판단한다(S4).

단계(S4)의 판단 결과, 단말(MS)에 수신된 전파의 RSSI값이 임계값 이하인 경우에는 기지국(BS1)은 인접 기지국(BS2)이 가용 자원을 보유하고 있으며, 이 가용 자원으로서 단말(MS)의 통화를 보장할 수 있는가를 판단한다(S5, S6). 단계(S5, S6)의 판단 결과, 기지국(BS2)이 가용 자원을 갖고 있지 않거나, 가용 자원을 갖고 있다 하여도, 이 자원으로서 단말(MS)과의 통화를 보장할 수 없을 경우에는 기지국(BS2)으로의 핸드오버가 부족하며, 기지국(BS1)으로도 통화를 계속할 수 없는 상태이므로 단말(MS)과의 통화 서비스를 해제 하고 모든 과정을 종료한다(S7).

그러나, 기지국(BS2)의 가용 자원으로서 단말(MS)에 대한 서비스 즉, 통화를 지원할 수 있으면(S5, S6), 기지국(BS1)은 단말(MS)을 기지국(BS2)으로 핸드오버하고(S8), 단말(MS)과의 연결을 해제하므로써(S9) 모든 과정을 종료한다.

상술한 과정은 순방향 핸드오버의 경우이며, 역방향 핸드오버의 경우에는 단계(S1)의 판단 결과, 수신 전파의 RSSI값이 임계값 이하이면 단말(MS)은 이를 알리는 정보를 기지국(BS1)에 전송하여야 하며, 이에 따라 기지국은 단계(S2)를 수행하게 되며, 기지국(BS1)은 단말(MS)로부터 송신된 전파의 RSSI값이 임계값 이하이면 핸드오버를 위한 단계(S5) 및 이후의 과정을 수행하여야 할 것이다.

즉, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 기지국/단말에 수신되는 전파의 RSSI값이 임계값로 떨어지면, 인접 기지국의 자원 상태가 핸드오버가 가능한 상태인가 그리고, 상대편 단말/기지국의 RSSI값 역시 임계값 이하인가를 순차적으로 판단하여 인접 기지국의 자원 상태가 핸드오버가 가능하며 상대편 단말/기지국의 RSSI값이 임계값 이하일 때에 핸드오버를 수행하므로써 시간의 지연 없이 핸드오버가 수행되며, RSSI값이 상향 및 하향 링크 모두에 대하여 임계값 이하일 때에만 핸드오버가 수행되는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 별도의 시간 지연없이 핸드오버를 수행할 수 있으며, 자기측 및 상대편의 전파 수신 강도에 따라 핸드오버를 수행하므로써 상향 또는 하향 링크중 하나의 통화 불량 상태에 의하여 핸드오버가 발생하는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 이동 통신망에서의 순방향 핸드오버 방법으로서,

   단말과 통신중인 기지국은 단말로부터 전송되는 전파의 RSSI값이 임계값 이하인가를 판단하는 단계와;

   상기 수신 전파의 RSSI값이 임계값 이하이면 상기 단말과 통신중인 상기 기지국은 상기 단말과 수신가능한 다른 기지국의 가용 자원을 검출하는 단계와;

   상기 다른 기지국의 가용 자원이 검출되면, 상기 단말과 통신중인 기지국은 통신중인 단말에 수신되는 상기 기지국의 전파의 RSSI 값이 임계값 이하인가를 판단하는 단계와;

   상기 단말과 통신중인 상기 기지국은 상기 단말에 수신되는 기지국의 송신 전파의 RSSI값이 상기 임계값 이하이면 상기 검출된 다른 기지국의 가용자원으로서 상기 단말에 대한 서비스가 가능한가를 판단하는 단계와;

   상기 단말과 통신중인 상기 기지국은 상기 검출된 다른 기지국의 가용자원으로서 상기 단말에 대한 서비스가 가능하면, 상기 단말과의 통신을 다른 기지국으로 핸드오버하는 단계를 구비하는 이동 통신망의 핸드오버 방법.
2. 이동 통신망에서의 역방향 핸드오버 방법으로서,

   기지국과 통신중인 단말은 기지국으로부터 전송되는 전파의 RSSI값이 임계값 이하인가를 판단하는 단계와;

   상기 수신 전파의 RSSI값이 임계값 이하이면 상기 단말은 RSSI값이 임계값 이하임을 통신중인 기지국에 통보하며, 상기 단말과 통신중인 상기 기지국은 상기 단말과 수신가능한 다른 기지국의 가용 자원을 검출하는 단계와;

   상기 다른 기지국의 가용 자원이 검출되면, 상기 단말과 통신중인 기지국은 통신중인 단말로부터 송신된 전파의 RSSI 값이 임계값 이하인가를 판단하는 단계와;

   상기 단말과 통신중인 상기 기지국은 상기 단말로부터 송신된 전파의 RSSI값이 상기 임계값 이하이면 상기 검출된 다른 기지국의 가용자원으로서 상기 단말에 대한 서비스가 가능한가를 판단하는 단계와;

   상기 단말과 통신중인 상기 기지국은 상기 검출된 다른 기지국의 가용자원으로서 상기 단말에 대한 서비스가 가능하면, 상기 단말과의 통신을 다른 기지국으로 핸드오버하는 단계를 구비하는 이동 통신망의 핸드오버 방법.