KR20010090817A

KR20010090817A - 대역폭 의존 셀 레벨 선택

Info

Publication number: KR20010090817A
Application number: KR1020017005595A
Authority: KR
Inventors: 라그네보르그요한; 루네요한
Original assignee: 클라스 노린, 쿨트 헬스트룀; 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-10-19
Also published as: AR021859A1; CN1332947A; CA2348487C; JP2002529989A; EP1125461B1; AU1515100A; CA2348487A1; US6529734B1; CN1149889C; TW474109B; EP1125461A1; JP4874463B2; WO2000027157A1; KR100709804B1

Abstract

지리적으로 작지만 고 대역폭을 활용하는 셀이 보다작은 대역폭 활용도를 갖는 지리적으로 보다 큰 셀에 위치되도록 계층적인 셀 구조로 지역을 분할하는 셀룰러 전기통신 시스템에서, 이동국 접속은 셀 구조내에서 이동국의 이동도의 우도와 함께 이동국의 대역폭 필요조건을 토대로 이루어진다. 낮은 대역폭 필요조건을 갖고 높은 이동도(가령 전화)인 이동국에 대해서, 이동국은 상대적으로 큰 지역을 갖지만 낮은 대역폭 활용도를 갖는 셀 층에서의 셀에 접속된다. 다른 한편으로, 고 대역폭 필요조건을 갖는 이동국에 대하여, 이동국은 고 대역폭 활용도를 갖는 지리적으로 작은 셀에 접속된다. 이 방식으로, 고 대역폭 활용도를 갖지만 저 이동도를 갖는 이동국은 자신의 통신을 위하여 필요로되는 고 대역폭을 얻을수 있는 한편, 보다 낮은 대역폭 필요조건을 갖지만 고 이동도를 갖는 이동국은 필요로되는 핸드오프의 수를 최소화하면서 셀 배치를 통해서 이동할 수 있다.

Description

대역폭 의존 셀 레벨 선택{BANDWIDTH DEPENDENT CELL LEVEL SELECTION}

셀룰러 이동 시스템은 여러 빌딩 블록을 포함하는데, 이중 가장 대표적인 것은 이동국, 기지국 및 이동 서비스 교환실을 포함한다. 이들 각각의 기능이 종래 기술에 널리 공지되어 있다. 이동국은 셀룰러 시스템과 통신하도록 사용된다. 이동국 타입은 예를 들어 휴대용 전화에서 랩탑 컴퓨터 또는 그외다른 개인용 통신 장치까지 광범위하게 존재한다. 이동국은 기지국으로의 무선 채널을 사용하여 셀룰러 시스템과 통신한다. 기지국은 대기를 통해서 할당 지역내에 있는 이동국과 통신하는 역할을 한다. 기지국은 호출 처리와 관계되는 모든 스위칭 기능에 대한 역할을 하는 이동 서비스 교환실(MSC)과 통신한다. MSC는 한측상의 기지국 및 다른 측상의 외부 코어 네트워크와 통신한다.

셀룰러 네트워크는 무선 유효면적이 활용될 수 있는 지역을 규정하는 다수의셀로 지리적으로 분할된다. 각각의 셀은 하나의 기지국에 의해 서비스받고 인접 셀에 의해 사용되는 주파수와 상이한 하나 또는 여러개의 주파수(트래픽 로드에 좌우됨)를 사용한다.

도 1은 이동 통신 시스템용 셀 설계의 실시예를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 각각의 원은 특정 기지국, 원의 중심에 점선으로 도시된 기지국에 대한 유효면적이다. 따라서, 셀(A1, A2, A3 및 A4)은 이들을 통해서 이동하는 이동국에 대한 지리적 유효 면적이 된다. 각각의 셀(A1, A2, A3 및 A4)은 셀과 관계되는 기지국이 제공할 수 있는 유효 대기 통신 거리에 의해 지리적으로 규정된다. 이 거리는 다수의 인자, 예를 들어 기지국 및 상기 기지국 셀내의 이동국의 신호 출력의 전력 레벨에 좌우된다. 이 기지국(A1', A2', A3' 및 A4')은 자신의 각각의 셀(A1, A2, A3 및 A4)내에 도시된다.

통상적으로, 이동국이 특정 지역내에서 이동할때, 이것은 하나의 지리적 셀 에리어에서 또다른 지리적 셀 에리어로 이동하여 셀 각각의 기지국간에서 핸드 오프 절차를 발생시킨다. 따라서, 예를 들어, 이동국이 셀(A1)내에 있고 유효 호출과 관계된 경우, 이것은 기지국(A1')와 통신한다. 그러나, 이동국이 셀(A1)에서 예를 들어 셀(A2)로 이동할때, 기지국(A1')은 이동국용 서비스를 새로운 기지국(A2')으로 핸드오프할 것이다. 이상적으로, 핸드오프 절차는 이동국의 사용자에게 심리스(seamless)된다. 핸드오프 절차동안 이동국의 심리스 및 이동도를 개선시키는데 사용될 수 있는 다수의 공지된 핸드오프 기술이 존재한다.

당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 셀(A1, A2, A3 및 A4) 각각은 본래 처리할 수 있는 트래픽 양에 대한 제한을 갖고 있다. 따라서, 각각의 셀은 자신의 지역내의 모든 이동국을 (이상적으로) 수용하여만 하는 관계된 대역폭을 갖는다. 이 대역폭이 작동중인 이동국에 의해 사용되면, 작동중인 이동국중 하나가 자신의 호출을 종료하고 다른 이동국을 위한 어떤 대역폭을 해제할 때 까지 부가적인 트래픽 서비스는 특정 셀내의 기지국에 의해 제공되지 않는다. 각각의 셀에서 충분한 대역폭의 활용도는 많은 이동국이 셀룰러 네트워크내에 사용됨에 따라서 점점 중요하게 되었다. 따라서, 셀 구조의 지역(즉, 각각의 특정셀이 서비스하는 유효면적 에리어 양)은 셀룰러 네트워크를 구성할때의 설계 인자이다. 따라서, 도 1에 도시된 균일한 크기 및 형상의 셀은 정상적이지 않을 수 있는데, 그 이유는 네트워크 설계자가 통상적으로 고 트래픽 에리어에서 셀 크기를 감소시키고 저 트래픽 에리에선 셀 크기를 증가시키기 때문이다. 또한, 셀룰러 네트워크에서 사용가능한 대역폭을 효율적으로 사용하기 위한 새롭고 개선된 기술은 상업적으로 가치가 있다.

본 출원은 에 출원된 발명의 명칭이 "Page Response On Existing Radio Signaling Channel"인 미국 특허 출원/ (Atty. Docket No. 2380-17)에 관한 것이며, 이 특허원이 본원에 참조되어 있다.

본 발명은 전기통신 시스템에 관한 것이며, 특히 이동 단말기용 전기통신 시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래 셀 구조의 일예의 간단화된 개요도.

도 2는 일예의 계층적인 셀 구조를 도시한 도면.

도 3은 또다른 일예의 계층적인 셀 구조를 도시한 도면.

도 4는 종래 기술의 이동 무선 통신 네트워크의 간단화된 개요도.

도 5는 본 발명의 실시예의 개요도.

도 6은 본 발명의 실시예의 개요도.

도 7은 본 발명의 실시예를 따른 순서도.

본 발명의 바람직한 실시예를 따르면, 지역은 상이한 크기의 셀의 중첩 층으로 지리적으로 분할된다. 즉, 셀의 제1 층은 지역을 작은 셀 그룹으로 분할하고 나서 동일한 지역은 다시 보다 큰 중첩 셀 그룹으로 분할된다. 또한, 중첩하는 층은 제1의 2개의 층 이외에 사용될 수 있다. 이것을 일반적으로 계층 셀 구조라 칭한다.

계층 셀 구조에서, 보다 낮은 셀 층(지리적으로 작은 셀)은 보다 큰 대역폭을 그 내의 이동국에 제공하는 한편, 보다 큰 층 셀( 지리적으로 보다 큰 셀)은 대역폭 활용도를 그 지역내의 이동국에 제공하지만 보다 큰 지역에 걸쳐서 유효면적을 제공한다.

따라서, 이 계층적인 셀 구조에서, 지리적으로 작지만 높은 대역폭 활용도 셀은 보다 작은 대역폭 활용도의 지리적으로 보다 큰 셀내 위치된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 이동국의 대역폭 조건은 셀을 호출 요청을 따르는 이동국에 할당할때를 고려한다. 이동국은 호출 요청과 더불어 대역폭 조건 요청을 전송하고 나서, 대역폭 요청은 이동국이 보다 작은 지역 및 보다 큰 대역폭 활용도를 갖는 셀 또는 보다 큰 지역 및 보다 작은 대역폭 활용도를 갖는 셀에 할당되는지를 결정하기 위하여 사용된다.

본 발명의 다른 장점 및 목적이 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

본 셀룰러 시스템은 상대적으로 협대역폭 조건(가령 이동 전화)을 갖고 상당히 큰 잠재적인 대역폭 조건(가령 멀티미디어 처리 장치)을 갖는 이동국을 포함하면서 많은 상이한 타입의 이동국에 대한 대역폭 효율성을 최대화하는 것이다. 도 1에 도시된 바와같은 네트워크 시스템에서, 각각의 이동국은 일반적으로 모든 다른 이동국과 동일한 셀룰러 시스템에 대한 협 대역폭 활용도를 갖고 있다. 상이한 대역폭 및 트래픽 용량 필요조건의 관계가 도입되고 광대역에 대한 요구가 보다 빈번하게 요구됨에 따라서, 도 1에 설명된 셀룰러 구조는 점점 더 부적절하다는 것이 입증되었다.

도 2의 계층적인 구조는 광대역 접속에 대한 일부 필요조건을 충족한다. 도 2의 실시예에서, 지역(20)은 예를 들어 세개의 상이한 계층적인 셀 레벨로 분할된다. 제1의 계층적인 셀 레벨은 지역(20)을 많은수의 상대적으로 작은 셀 영역(A1, A2 및 A3) 등으로 분할한다. 이들 셀 영역(A1, A2, A3)각각은 기지국(A1', A2' 및 A3')에 의해 서비스받는다. 이 레벨에서, 셀룰러 구조는 일반적으로 도 1에 도시된 구조에 대응한다. 또한, 당업자가 알수 있는 바와 같이, 하나의 기지국은 여러 셀 영역을 서비스할 수 있다.

그러나, 도 2의 지역(20)은 제1 계층적인 셀 레벨(A1, A2, A3)등과 중첩하는 보다 높은 레벨의 셀 구조를 포함한다. 제2 계층적인 셀 레벨에서, 지역(20)은 기지국(C1', C2')등에 의해 서비스되는 상대적으로 큰 지리적으로 배치된 셀(C1, C2 등)을 포함하는 부가적인 계층적인 레벨(이 경우에, 제3 계층적인 레벨)로 분할된다. 계층적인 셀의 부가적인 층은 도 2에 도시된 3개의 층에 부가될 수 있다.

도 2에 도시된 계층적인 구조에서, 이동국이 지점 "X"에서 식별되는 지역(20)에 위치될때, 이동국은 3개의 상이한 기지국중 임의의 한 기지국을 통해서 셀룰러 네트워크에 접속될 수 있다. 우선, 지점 "X"에서의 이동국은 셀(A3)(제1 계층적인 레벨), 셀 (B1)(제2 계층적인 레벨) 또는 셀(C1)(제3 계층적인 레벨)에서의 기지국을 통해서 통신될 수 있다. 지점"X"에서의 이동국이 셀(A3)에서 통신할 때, 기지국(A3')와 관계되는 주파수에서 기지국(A3')과 또한 통신한다. 다른 한편으로, 지점 "X"에서 이동국이 셀(B1)을 통해서 통신하는 경우, 이동국은 (B1')에서 관계되는 주파수에서 기지국(B1')과 통신한다. 최종적으로, 지점 "X"에서의 이동국이 셀(C1)을 통해서 통신하는 경우, 이 이동국은 기지국(C1')와 관계되는 주파수에서 기지국(C1')과 통신함으로써 또한 통신한다. 지점 "X"에서의 기지국은 셀(A3)이 지리적으로 작지만 높은 대역폭 활용도를 갖기 때문에 셀(A3)을 통해서 통신하는 경우 자신의 통신을 위하여 상대적으로 큰 대역폭을 얻는 기회를 갖는 것이 중요하다. 다른 한편으로, 이동국이 셀(C1)을 통해서 통신하는 경우, 자신의 통신을 위하여 상대적으로 낮은 대역폭 활용도를 갖지만 임의의 핸드-오프를 필요로하기 전 큰 거리)(A1 또는 B1과 비교시)를 이동할 수 있다.

본 발명은 지점 "X"에서의 이동국에 대하여 유용한 트레이드오프(tradeoff)의 존재를 인지하는 것이다. 특히, 지점 "X" 에서의 이동국이 고대역폭 요구 장치인 경우, 셀(C1)으로부터 얻는 것보다 셀(A3)로부터의 고 트래픽 용량 필요조건을 얻는 기회를 보다 많이 갖는다. 다른 한편으로, 이동국이 셀(A3)을 통해서 통신하는 경우, 셀(A3)에서 이동되는 인접 셀로의 핸드오프 절차를 필요로함이 없이 지역을 이동시 상대적으로 제한된다. 대조적으로, 지점 "X"에서의 이동국은 어떤 핸드오프 절차 없이 셀(C1)에서 통신하는 겨우 지역(20)에서 상대적으로 큰 지리적인 거리를 이동할 수 있다. 따라서, 핸드오프 절차를 필요로함이 없이 높은 지리적인 이동도 및 고 대역폭 통신을 성취하기 위해선 지점"X"의 이동국에 대한 트레이드오프가 존재한다.

도 3은 도 1에 도시된 계층적인 셀 레벨을 보다 간단화된 포맷으로 도시한 것이다. 도 3에서, 지역(20)은 3개의 계층적인 셀 레벨과 관계된다. 제1 레벨의 셀 (30)은 지리적으로 작다. 따라서, 층(30)에서 각각의 셀은 자신의 고정된 대역폭을 상대적으로 적은수의 사용자들과 공유하여만 하고 이에 따라서 보다 높은 대역폭을 지리적인 셀 에리어내의 각각의 특정 사용자에게 제공할 수 있다. 층(31)(제2 계층 레벨)의 셀은 층(30)의 셀과 관계하여 예측된 것보다 지리적으로 크며 이에 따라서 사용자당 보다 작은 대역폭을 제공할 수 있다(물론, 인구 밀도는 예측에서 제외하고 생성될 수 있다) 또한, 층(32)에서 셀(제3 계층 레벨)은 또한 보다 큰 지역을 커버하고 이에 따라서 일반적으로 레벨 (30 또는 31) 보다 훨씬 적은 사용자당 대역폭을 제공한다. 도 2의 실시예 및 도 3의 실시예간의 일치성을 고려시, 셀(A1, A2, A3 등)은 층(30)에 존재하며, B1, B2등은 층(31)에 존재하며, 셀(C1, C2 등)은 층(32)에 존재한다. 물론, 설계 제한 및 소망의 이점에 따라서, 지역(20)은 도 2 또는 3에 도시된 계층 수 보다 다소 많은 수의 계층으로 분할된다. 게다가, 셀이 각각의 계층적인 레벨내에서 균일한 형태 및 크기로 도 2 및 도 3에 도시되었지만, 이것은 반드시 이와같은 경우로 될 필요가 없다. 즉 , 예를 들어 층(30)내의 셀은사대적으로 작은 지역으로 될 수 있지만, 층(30)내의 다른 셀과 관계하여 다른 형태로 될 수 있다. 이것은 층(31, 32 등)에서 사실일 수 있다. 도 2 및 도 3에서, 지역(20)내의 이동국이 층(30)에서의 셀들중 하나를 떠나기 전 상대적으로 멀리 이동할 수 없지만, 층(32)내의 셀을 떠나기전 상대적으로 먼 거리를 이동할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 두개이상의 인자, 즉 이동국의 대역폭 조건 및 이동국의 잠재적인 이동도에 따라서 호출 접속을 행한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 두개의 상이한 타입의 이동국, 이동국 전화(MS1) 및 이동국 랩탑 계산 장치(PC1)이 도시되어 있다. 통상적으로, 고 대역폭을 필요로하는 이동국은 전화(가령 MS1)이라기 보다 차라리 랩탑(가령 PC1)일 것이다(반드시 이와같은 경우일 필요는 없다).

게다가, 본 발명은 고 대역폭을 요구하는 장치(가령 랩탑)는 보다 낮은 대역폭을 요구하는 장치(가령 셀룰러 전화)의 사용자와 비교하여 지역(20)에서 이동하지 않는 사람에 의해 사용될 수 있을 것이다. 어쨋든, 도 5에 도시된 바와 같이, 고 대역폭을 필요로하는 장치, 즉 랩탑(PC1)은 셀 레벨(52)에서 기지국과 통신함으로써 RNC(51)를 통해서 코어 네트워크(50)와 통신하는 한편, 전화 MS1(보다 낮은 대역폭 조건을 갖음)은 셀 레벨(53)에서 통신한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 셀 레벨(52)은 셀 레벨(53)에서 보다 지역당 많은 수의 기지국을 갖는다. 이 점에서, 셀 레벨(52)은 예를 들어 도 3의 층(30)에 대응하는 한편, 셀 레벨(53)은 예를 들어 도 3의 층(31)에 대응한다. 임의의 기지국의 주파수 대역에 대한 운반 능력이 셀의 크기에 반드시 좌우되지 않기 때문에, 기지국(54)(전화(MS1)와 통신)은 예를들어 셀 레벨(52)에서의 기지국(55)이 행하는 것보다 많은 수의 사용자들 간에서 자신의 운반 능력을 분할하여야만 한다. 따라서, 전화(MS1)는 일반적으로 랩탑(PC1)보다 작은 대역폭 활용도로 활용되는데, 그 이유는 전화(MS1)가 랩탑(PC1)(셀 레벨(52)에서)보다 높은 레벨의 셀 구조(셀 레벨(53)에)에서 통신하기 때문이다. 물론, 랩탑(PC1)이 핸드오프가 기지국(55) 및 셀 레벨(52)간에서 발생하기 전 상대적으로 멀리 셀 레벨(52)에서 지리적으로 이동할 수 없다는 것을 도 5로부터 알수 있다. 다른 한편으로, 전화(MS1)는 핸드오프가 발생되기 전 셀 레벨(53)에서 상대적으로 지리적으로 멀리 이동할 수 있다.

도 6에 도시된 본 발명의 예는 이동국의 이동 특성 및 본 발명에 대한 이동국의 관련성을 나타낸 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 지역(20)은 두개의 셀 레벨을 갖는다. 이 제1 셀 레벨은 상대적으로 작은 지리적인 셀(A4, A5 및 A6)을 갖는다. 제2 계층적인 셀 레벨은 상대적으로 보다 큰 지리적인 크기(B3)의 한 셀을 갖는다. 지역(20)에서, 이동국(MS3)은 셀(A4) 및 셀(B3)내에 위치된다(A4 및 B3은 중첩한다). 게다가, 랩탑 컴퓨터(PC2)는 셀(A4) 및 셀(B3)내의 위치내의 셀룰러 시스템에서 동작한다. 이것이 모두 사실은 아니지만, 랩탑(PC2)이 통신중에 지역(20)에서 이동하는 것 보다 이동국(MS3)이 지역(20)에서 이동할 가능성이 보다 높다.따라서, 이동국(MS3)은 셀 (A4)에서 셀(A5)로 향하여 이동하는 속도(V1)로 도시된다. 랩탑(PC2)은 셀(A4) 및 셀(B3)내에서 제로와 거의 동일한 속도(V2)로 도시된다(셀룰러 네트워크상에서 통신할때 여전히 이와같은 가능성이 있을수 있다.). 하나의 셀에서 또다른 셀로의 임의의 이동국의 전이가 핸드오프 절차를 필요로하기때문에 상이한 장치(MS3 및 PC2)의 속도가 관계된다. 즉 이동국(MS3)이 셀(A4)의 기지국과 통신하는 경우, 이동국(MS3)은 셀(A4)에서 셀(A5)로 이동시 처럼 셀(A4)에서 기지국 서비스 셀(A5)로의 핸드오프 절차를 필요로한다. 다른 한편으로, 이동국(MS3)이 셀(B3)을 서비스하는 기지국과 통신하는 경우, 이동국(MS3)은 임의의 핸드오프 절차를 필요로함이 없이 셀(A4)의 지역에서 셀(A5)의 지역으로 이동할 수 있는데, 그 이유는 셀(B3)이 셀(A4 및 A5) 둘다를 둘러쌓기 때문이다. 따라서, 이동국(MS3)은 상대적으로 큰 셀(B3)을 떠날때 까지 셀(B3)의 기지국과 통신하는 경우 핸드오프 절차를 필요로하지 않는다.

셀(A4)과 대조적으로 셀(B3)과 통신하는 이동국(MS3)의 트레이드오프는 자신에게 활용될 수 있는 대역폭이다. 그 이유는 셀(B3)이 일반적으로 셀(A4)(보다 작은 지역이다)과 동일한 트래픽 용량을 갖는 보다 큰 지역을 서비스하기 때문에, 셀(A4)의 기지국과 대조적으로 셀(B3)의 기지국과 통신하는 경우 고 대역폭이 이동국(MS3)에 활용될 가능성이 보다 적기 때문이다.

이 대역폭 활용도는 일반적으로 가령 랩탑(PC2)와 같은 고 대역폭과 관계한다. 랩탑(PC2)은 보다 높은 대역폭 활용도를 필요로한데, 바람직하게는 셀(A4)의 기지국과 통신하며, 여기서 셀(B3)의 기지국의 대역폭 활용도보다 높은 대역폭 활용도가 존재할 것이다.

이동국(MS3) 및 랩탑(PC2) 둘다에서, 이동 단말기가 호출을 발신하면, 단말기(MS3 또는 PC2)는 지역(20)내의 이동 단말기의 이동도의 우도(likelihoode) 뿐만아니라 특정 이동 단말기에 필요로되는 대역폭을 토대로 고레벨의 기지국 또는 저레벨의 기지국(레벨(30, 31 또는 32)에 대응)을 선택할 수 있다. 따라서, 이동 단말기는 고, 중간 또는 저 레벨 셀 층을 선택함으로써 핸드오프 없이 보다높은 대역폭 활용도 또는 보다 높은 이동도중 하나를 선택할 수 있다. 이동 단말기가 선택을 행하면, 셀 층과 관계되는 기지국과의 접속을 초기화할 수 있다. 이동 단말기가 적절한 선택을 행한다라고 네트워크가 결정하면, 핸드오버를 또다른 셀 레벨에서 상이한 기지국으로 시도함으로써 또는 단말기로의 메시지를 갖는 제1 기지국에서 호출을 거부함으로써 네트워크는 단말기가 또다른 셀 레벨에서 또다른 기지국을 사용하도록 한다. 게다가, 고 대역폭을 필요로하는 이동 단말기가 저 계층 레벨의 기지국을 통해서 호출을 설정하도록 시도하고 저 계층 레벨용 셀에서의 용량이 존재하지 않는 경우, 네트워크는 셀내에서 현재 작동중인 저대역폭 이동 단말기가보다 높은 계층 레벨의 기지국으로 핸드오버하도록 함으로써 고 대역폭 이동 단말기에 대한 용량을 자유롭게 상승시킬 수 있다.

또다른 네트워크 접속 시스템에서, 호출을 발부하는 이동국은 이동국 단말기가 자신의 통신을 위한 셀 계층 레벨을 개별적으로 선택하는 것이 아니라 대신 자신의 대역폭 조건을 전송하고 이동도 기준을 네트워크에 전송하여 네트워크가 어느 셀 레벨에서 이동 단말기 호출 접속이 접속되는지를 결정하도록 한다. 그리고나서, 이 네트워크는 이동 단말기와 통신하며, 이 이동 단말기는 호출을 접속하기 위하여 기지국(적절한 셀 레벨에서)과 통신한다. 따라서, 단말기가 고 대역폭 조건을 갖는 경우(및 고정되거나 매우 저속으로 이동), 이 네트워크는 저 계층 레벨에 속하는 기지국을 통해서 이동국 호출을 루팅하도록 선택(발신 또는 종료중 하나)하여 보다높은 운반 성능을 이동국 단말기에 제공한다. 다른 한편으로, 단말기가 대역폭에 대해 보다 낮은 조건을 갖을 때(그러나, 지역에서 상대적으로 빠르게 이동), 네트워크는 보다 높은 계층 레벨에 속하는 기지국을 통해서 이동국을 루팅하도록 선택(발신 또는 종료중 하나)하여 보다 큰 이동도를 핸드오프 없이 이동 단말기에 제공한다.

본 발명을 따르면, 다음의 조건이 유효하여야만 된다.

● 중첩 셀(가령 도 2의 A1, B1 및 C1)은 상이한 주파수 대역을 사용하여만 한다.

● 인접 셀(가령 도 2의 C1 및 C2)은 상이한 주파수 대역을 사용하여만 한다.

본 발명에서 구체화될 수 있는 부가적인 유용한 특징은 전송 세션을 최근 트래픽 및 이동 단말기의 로밍 동작에 보다 적절하게 되는 하나로 진행중인 동안 현재 사용되는 접속을 위한 계층적인 셀 레벨을 변경할 가능성을 포함한다. 이것은 예를 들어 네트워크가 로밍 및 사용되는 비트율과 관계하여 단말기의 최근 동작에 대한 통계를 수집하는 것을 필요로한다.

도 4는 본 발명과 결합되어 시스템을 개선시킬 수 있는 종래 기술의 이동 통신 시스템을 도시한 것이다. 특히, 이동 시스템은 셀과 관계되는 기지국과 통신하는 이동국(MS1, MS2, MS3, MSn)을 포함하는데, 이 셀내에 각각의 이동국이 위치된다(기지국은 BS1, BS2, BS3, BS4등이다). 물론, 도 4의 예는 기지국당 많은 이동국이 사용될 수 있고 셀룰러 통신 시스템당 보다 많은 기지국이 사용될 수 있다는것을 간단히 도시한 것이다. 이동국(MS1, MS2, MS3, MSn)이외에, 컴퓨터(PC1, PC2등)과 같은 부가적인 이동 단말기는 셀룰러 통신에 의해 기지국(BS1, BS2 및 BS3 및 BS4)와 통신할 수 있다. 기지국(BS1, BS2, BS3 및 BS4)은 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 이동 서비스 교환실(MSC)와 통신하는 기지국 제어기를 포함한다. 이 MSC는 방문자 위치 레지스터(VLR)을 포함한다. 이 이동 서비스 교환실(MSC/VLR)은 공중 교환 전화망(PSTN)과 같은 외부 코어 네트워크와 통신한다. 본 발명에서, 기지국(BS1, BS2, BS3, BS4등)은 도시된 셀 구조를 형성하도록 배치된다. 본 발명을 따르면, 기지국은 도 2 또는 3 에 도시된 셀 구조 또는 본 발명의 기술에 따라서 유사한 계층 셀 구조를 형성하도록 배치된다. 그리고나서, 이동 서비스 교환실(MSC)은 각각의 이동 단말기의 대역폭 필요조건 및 이동도에 따라서 이동 단말기(MS1, MS2, MS3, MSn, PC1 및 PC2)에 호출을 행한다. 게다가, 이동 발신 호출에 대해서, 이동 단말기(MS1, MS2, MS3, MSn, PC1 및 PC2)는 본 출원의 도 2, 3, 5, 6 및 7의 기술에 따라서 이동 단말기의 대역폭 필요조건 및 이동도 모두에 따라서 기지국을 선택한다. 물론, 이것은 단지 본 발명의 실시예의 일예이고 당업자는 이동 단말기의 대역폭 필요조건 및 이동도에 따라서 셀과의 통신 및 각종 계층 셀 레벨을 선택하는 본 발명의 일반적인 특징을 가지면서 이 시스템 구성요소를 수정할 수 있다는 것을 알수 있을 것이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라서 이동 발신된 호출의 순서도를 도시한 것이다. 도 7에서, 이동 단말기는 단계(60)에서 자신의 대역폭 필요조건을 분석한다. 통상적으로, 반드시 그러한 것은 아니지만, 이것은 계산 기능(가령 랩탑)에 포함된이동 단말기가 전화 대화에 사용되는 이동 단말기보다 높은 대역폭을 필요로한다는 것을 의미한다. 대역폭 필요조건의 분석을 토대로, 이동 단말기는 단계(61)에서 셀 레벨을 선택한다(예를 들어, 도 3의 레벨 30, 31, 32). 단계(61)에서 셀 레벨을 선택한 후, 이동 단말기는 단계(62)에서 선택된 셀 레벨에서의 셀에 대한 대응하는 기지국에 접속을 시도할 것이다. 그리고나서, 이 네트워크는 단계(63)에서 접속 시도가 단계(62)에서 행해지는지에 대한 셀 레벨을 적절하게 선택하는지를 확인할 것이다. 이동 단말기가 선택되고 단계(64)에서 적절한 셀 레벨에 접속하도록 시도된 경우, 이 공정은 단계(66)로 진행할 것이다. 만일 그렇치 않다면, 이 공정은 네트워크가 이동 단말기로 하여금 상이한 레벨의 셀 의 기지국으로 핸드오프하도록 하는 단계(65)로 진행할 것이다. 이것은 예를 들어 이동 단말기가 보다 작은 대역폭을 사용하지만 보다 큰 대역폭 용량을 갖는 셀 레벨을 요청할때 발생할 것이다. 이와같은 경우에, 네트워크는 이동 단말기로 하여금 단계(65)에서 보다 낮은 대역폭 활용도를 갖는 셀 레벨로 핸드오프하도록 한다. 그리고나서, 이 공정은 이동 단말기가 단계(65)에서 네트워크에 의해 전용되는 새로운 셀 레벨에서의 접속을 시도하는 단계(62)로 리턴할 것이다.

이동 단말기가 단계(64)에서 적절한 셀 레벨로 접속을 시도하는 경우, 네트워크는 충분한 트래픽 용량이 단계(61)에서 이동 단말기에 의해 선택되는 셀 레벨에서의 셀에서 활용되는지를 결정한다. 충분한 용량이 단계(60)에서 결정된 대역폭 필요조건에서 이동국에 대해 활용가능한 경우, 이 결정은 "예"로 될 것이고 이 네트워크는 단계(67)에서 호출을 접속할 것이다. 다른 한편으로, 불충분한 용량이 단계(62)에서 이동 단말기에 의해 요청되는 셀 레벨에서 활용되는 경우, 이 공정은 네트워크가 임의의 이동 단말기가 단계(64)에서 결정된 부적절한 셀 레벨에서의 셀의 작동중인 셀에 포함되는지에 대한 문의를 하는 단계(68)로 진행한다. 즉, 단계(68)에서, 네트워크는 예를 들어 셀에서 작동중인 이동 단말기가 보다 높은 대역폭 활용가능한 셀 층에서 동작하는 보다 낮은 대역폭을 필요로하는 장치인지를 결정함으로써 이동 단말기가 단계(62)에서 접속을 하고자 하는 셀 층의 셀에서 작동중인 셀을 분석한다. 단계(68)에서 임의의 이동 단말기가 보다 낮은 대역폭 활용가능한 셀로 이동되어 단계(62)에서 접속을 시도하는 이동국을 위하여 트래픽 용량을 활용하도록 하는 경우, 이 네트워크는 단계(69)에서 오배치된 이동 단말기로 하여금 보다 높은 계층 레벨의 셀로 핸드오프하도록 한다.

그리고나서, 이 공정은 오배치된 이동 전화가 단계(68)에서 보다 높은 레벨의 셀 층으로 핸드오프되도록 하는 셀에서 트래픽 용량이 활용되는지를 네트워크가 다시 결정하는 단계(66)로 리턴할 것이다. 충분한 용량이 단계(66)에서 활용되는 경우, 호출은 단계(67)에서 접속된다. 다른 한편으로, 충분한 용량이 단계(66)에서 활용되지 않고 부가적인 이동 단말기가 단계(68 및 69)에서 보다 높은 레벨의 셀 층으로 이동되는 경우, 이 공정은 네트워크가 단계(70)에서 이동 단말기가 원하는 것과 상이한 셀 층(통상적으로, 보다 낮은 대역폭에서 활용되는 셀층)으로 핸드오프하여만 되는 현재 이동 단말기를 추종하는 단계(70)로 진행한다. 이것은 접속이 이동 단말기가 통상적으로 원하는 것(따라서, 예를 들어 이동 단말기에 대한 저속 통신)보다 높은 셀 층에서 행해지지만 이동 단말기가 단계(62)에서 접속을 행하도록 한다.

다른 한편으로, 호출이 코어 네트워크로부터 발신되고 이동 단말기에서 종료되는 경우, 네트워크는 이동 단말기에 대한 대역폭 필요조건에 대해서 문의한다. 이것은, 예를 들어 도 7에서 단계(60)를 발생시킬 것이다. 그리고나서, 이동 단말기에 대한 대역폭 필요조건이 코어 발신 및 이동 단말기 종료 호출에 대하여 결정되면, 접속용 셀 레벨이 계층적인 셀룰러 시스템에서 어떻게 선택되는지가 이하에서 상세하게 설명된다. 우선, 접속을 위한 필요로되는 대역폭이 실제 접속 설정 절차를 진행하는 협상 절차에서 액세스 네트워크에 접속될 것이다. 액세스 네트워크에서 RNC 노드(도 5)는 협상 절차에서 통신 파티이고 어느 셀 레벨이 결국 접속에 의해 사용되는지를 제어할 것이다. 접속 설정시에, 액세스 네트워크는 이동 단말기(또는 룩업 테이블 등으로부터)로부터 접속을 위한 필요로된 대역폭을 얻을 것이다. 단말기 발신된 접속 설정이 존재하는 경우, 단말기는 셀 계층에서 접속을 위한 레벨을 선택할 수 있다. 도 7과 관계하여 서술된 바와 같이, 네트워크가 접속을 위한 보다 적절한 또다른 레벨을 찾는 경우, 네트워크는 적절한 셀 레벨로 주파수 핸드오버하도록 명령한다. 다른 한편으로, 접속 설정이 단말기에서 종료되는 경우, 필요로되는 대역폭은 접속 설정시에 코어 네트워크로부터 액세스 네트워크로 전송된다. 이 접속을 위한 대역폭 필요조건은 접속을 위하여 수용될 수 있는 최소 레벨의 형태로 될 수 있다. 이 대역폭 요구조건이 GSM 환경(일예로서)에서 액세스 네트워크로 전송되는 한가지 방식이 이하에 설명된다.

단말기 발신된 호출에 대하여

단계 1 : 랜덤 액세스 채널에 대하여 시그널링 채널을 요구한다.

단계 2 : 시그널링 채널이 자신의 사용을 위하여 활용되는 네트워크로부터 액세스 허여 채널에 대해 단말기에 통보한다.

단계 3 : 이동 단말기가 전용의 제어 채널상에 접속 설정 메시지를 전송하는 경우, 이 메시지는 접속을 위한 대역폭 필요조건을 포함한다.

상기 절차는 GSM 셀룰러 네트워크의 표준화와 관계되고 유사한 절차는 비-GSM 절차에서 본 발명을 사용하는 당업자에게 공지될 것이다.

단말기 종료된 호출에 대하여

단말기 종료된 호출에 대하여, 이하의 절차가 접속 설정을 위하여 사용될 수 있다.

단계 1 : 페이지 채널상에 페이지 요청을 전송하며, 이 요청은 접속을 위한 대역폭 필요조건을 포함하며,

단계 2 : 랜덤 액세스 채널상에 전용의 시그널링 채널을 요청하며,

단계 3 : 시그널링 채널을 얻고, 액세스 허여 채널상에서 응답하며,

단계 4 : 전용의 시그널링 채널상에 이동 단말기로부터 페이지 응답을 얻고,

단계 5 : 접속 설정 메시지를 이동 단말기로부터 네트워크로 전송하다.

본 발명이 비록 가장 실용적이고 바람직한 실시예와 관계하여 서술되었지만, 본 발명이 서술된 실시예에 국한되지 않고 첨부된 청구범위의 원리 및 영역내에서 포함된 각종 수정 및 등가의 장치를 포함한다는 것을 알수 있을 것이다.

Claims

계층적인 셀 층을 형성하는 기지국의 네트워크내에서 동작하는 이동 단말기와의 호출을 접속시키는 이동 무선 액세스 노드에 있어서,

호출 접속을 위한 최소 대역폭 필요조건을 포함하는 상기 이동 단말기로의 호출 접속 요청을 수신하는 입력 및,

상기 최소 대역폭 필요조건에 따라서 관계된 트래픽 용량을 갖는 계층적인 셀 층중 하나의 층에 대응하는 상기 기지국중 선택된 하나의 기지국을 상기 이동 단말기와 통신시키는 출력을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 무선 액세스 노드.
셀룰러 전기통신 시스템에 있어서,

보다 낮은 계층적인 기지국에 의해 서비스되는 보다 낮은 계층적인 셀을 갖는 셀 구조를 형성하고 보다 높은 계층적인 기지국에 의해 서비스되는 보다 높은 계층 셀을 중첩하는 다수의 기지국과,

상기 세 구조내에서 동작하는 다수의 이동 단말기 및,

1) 각각의 호출 접속을 위한 최소 대역폭 필요조건 및 2) 상기 보다 낮고 보다 높은 계층적인 기지국과 관계되는 트래픽 처리 성능에 따라서 상기 이동국 및 상기 기지국간의 호출 접속을 조정하는 이동 무선 액세스 노드를 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 전기통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 다수의 이동 단말기는 셀룰러 전화 및 셀룰러 컴퓨터를 구비하며, 상기 이동 무선 액세스 노드는 상기 보다 높은 계층적인 기지국으로 선호도를 제공함으로써 셀룰러 전화와의 호출 접속을 조정하고 상기 보다 낮은 계층적인 기지국으로 선호도를 제공함으로써 셀룰러 컴퓨터와의 호출 접속을 조정하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 전기통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 이동 무선 액세스 노드는 상기 호출 요청을 위한 상기 최소 대역폭 필요조건을 규정하는 정보를 포함하는 호출 요청을 수신하는 입력을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 전기통신 시스템.
제4항에 있어서, 상기 입력은 상기 이동 단말기로부터의 상기 호출 요청을 수신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 전기통신 시스템.
제4항에 있어서, 상기 무선 액세스 노드와 통신하는 코어 네트워크를 더 구비하며, 상기 입력은 상기 코어 네트워크로부터의 상기 호출 요청을 수신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 전기통신 시스템.
규정된 지역에 서비스하는 이동 무선용 셀룰러 전기통신 시스템에 있어서,

제1 층 기지국에 규정되고 상대적으로 보다 작은 지리적인 유효면적을 각각 갖는 제1 층 셀과,

제2 층 기지국에 의해 규정되고 상대적으로 보다 큰 지리적인 유효면적 에리어를 각각 갖는 제2 층 셀을 구비하며, 상기 제 및 제2 층 셀은 일반적으로 중첩되며,

상기 제2 층 기지국에 대한 선호도가 보다 낮은 최소 대역폭 필요조건을 갖는 호출 접속에 제공되도록 하고 상기 제1 층 기지국에 대한 선호도가 보다 높은 최소 대역폭 필요조건을 갖는 호출 접속에 제공되도록 상기 호출 접속의 최소 대역폭 필요조건에 따라서 상기 제1 및 제2 층의 기지국간의 호출 접속을 조정하는 이동 무선 액세스 노드를 구비하는 이동 무선용 셀룰러 전기통신 시스템.
제7항에 있어서, 상기 제2 층의 기지국에 대한 선호도는 상기 이동 단말기중 많은 이동 단말기에 호출 접속하도록 제공되고 상기 제1 층 기지국에 대한 선호도는 상기 이동 단말기의 많은 정지 단말기에 호출 접속하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 이동 무선용 셀룰러 전기통신 시스템.
제7항에 있어서, 상기 다수의 이동 무선은 셀룰러 전화 및 셀룰러 컴퓨터를 구비하며, 상기 이동 무선 액세스 노드는 선호도를 상기 제2 층 기지국에 제공함으로써 상기 셀룰러 전화와의 호출 접속을 조정하고 선호도를 상기 제1 층 기지국에 제공함으로써 상기 셀룰러 컴퓨터와의 호출 접속을 조정하는 것을 특징으로 하는 이동 무선용 셀룰러 전기통신 시스템.
제7항에 있어서, 상기 이동 무선 노드는 상기 호출 요청을 위한 상기 최소 대역폭 필요조건을 규정하는 정보를 포함하는 호출 요청을 수신하는 입력을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 무선용 셀룰러 전기통신 시스템.
제10항에 있어서, 상기 입력은 상기 이동 무선으로부터의 상기 호출 요청을 수신하는 것을 특징으로 하는 이동 무선용 셀룰러 전기통신 시스템.
제10항에 있어서, 상기 무선 액세스 노드와 통신하는 코어 네트워크를 더 구비하며, 상기 입력은 상기 코어 네트워크로부터의 상기 호출 요청을 수신하는 것을 특징으로 하는 이동 무선용 셀룰러 전기통신 시스템.
상대적으로 작은 지리적인 셀에서 셀룰러 통신을 조정하는 제1 층의 기지국및 상기 상대적으로 작은 지리적 셀과 중첩하는 상대적으로 큰 지리적 셀에서 셀룰러 통신을 조정하는 제2 층의 기지국을 구비하는 셀룰러 시스템내에서 이동 무선으로부터 발신하는 셀룰러 호출을 접속하는 방법에 있어서,

상기 셀룰러 셀에 대한 최소 대역폭 필요조건을 판단하는 단계와,

상기 최소 대역폭이 상기 제2 층의 기지국의 트래픽 처리 특성과 비교하여 상대적으로 높은 경우 상기 제1 층의 기지국에 호출을 접속하도록 시도하는 단계와,

상기 최소 대역폭이 상기 제1층의 기지국의 트래픽 처리 특성과 비교하여 상대적으로 낮은 경우 제2 층의 기지국에 호출을 접속하도록 시도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 호출 접속 방법.
제15항에 있어서, 상기 호출을 발신하는 이동 무선은 상기 판단 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 호출 접속 방법.
제14항에 있어서, 상기 호출을 발신하는 상기 이동 무선은 상기 최소 대역폭 판단을 토대로 예비 판단시에 상기 제1 층의 기지국을 통해서 또는 제2 층의 기지국을 통해서 호출을 접속할지를 선택하고,

상기 셀룰러 시스템은 상기 예비 판단의 특성을 분석하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 호출 접속 방법.
제15항에 있어서, 상기 셀룰러 시스템이 상기 예비 판단을 조정하는 경우, 상기 이동 무선은 상기 선택된 층의 기지국에 접속되고,

상기 셀룰러 시스템이 상기 예비 판단을 거부하는 경우, 상기 이동 무선은 선택되지 않은 층의 기지국에 접속하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 호출 접속 방법.
제13항에 있어서, 상기 호출 접속이 제1 층의 기지국으로 시도될때 상기 제1층의 기지국으로부터 제2 층의 기지국으로 트래픽을 재지향시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 호출 접속 방법.
제17항에 있어서, 상기 재지향된 트래픽은 상기 제1층의 기지국의 트래픽 처리 특성과 비교하여 상대적으로 낮은 최소 대역폭의 사전 호출 접속과 관계되는 것을 특징으로 하는 셀룰러 호출 접속 방법.
제18항에 있어서, 상기 재지향된 트래픽은 셀룰러 전화 호출 접속과 관계되는 것을 특징으로 하는 셀룰러 호출 접속 방법.
제13항에 있어서, 상기 호출 접속이 제2 층의 기지국으로 시도될때 상기 제2 층의 기지국으로부터 상기 제1 층의 기지국으로 트래픽을 재지향시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 호출 접속 방법.
제20항에 있어서, 상기 재지향된 트래픽은 상기 제1 층의 기지국의 트래픽 처리 특성과 비교하여 상대적으로 낮은 최소 대역폭의 사전 호출 접속과 관계되는 것을 특징으로 하는 셀룰러 호출 접속 방법.
제21항에 있어서, 상기 재지향된 트래픽은 셀룰러 컴퓨터 호출 접속과 관계되는 것을 특징으로 하는 셀룰러 호출 접속 방법.