KR20020093322A - 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결핸드오버 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸드오버가 유력한 2개의 기지국에 유선 네트워크를 미리 연결하고, 이동 단말기로부터 핸드오버 요구가 수신될 경우 보다 정확한 기지국의 시호 강도를 선택할 수 있도록 한 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 유선 네트워크의 무리한 처리 과정의 부하를 막기 위해 먼저, 유력한 하나의 기지국에서 신호 강도가 수신될 경우에는 선행처리 핸드오버(pre-processing handover) 알고리즘을 사용하고, 두 기지국에서 비슷한 신호 강도가 수신될 경우에는 다중망 연결 핸드오버(Multi Network Connection Handover) 알고리즘을 사용함으로써, 유선 네트워크를 효율적으로 사용할 수 있도록 하고, 작은 셀(pico cell)에서 핸드오버 지연에 따른 실패율과 기지국 선택시의 오류를 줄일 수 있도록 한 다중망 연결 핸드오버 방법에 관한 것이다.

Description

피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 방법{Method for multi network connection handover of high speed mobile terminal in pico cell environment}

본 발명은 이동 단말기로부터 핸드오버 요구가 수신될 경우 보다 정확한 기지국의 신호 강도를 선택할 수 있도록 한 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 방법에 관한 것으로, 특히 핸드오버 요구 전에 핸드오버가 유력한 2개의 기지국에 유선 네트워크를 미리 연결한 후 이동 단말기로부터 핸드오버 요구가 수신되면 보다 정확한 기지국의 신호 강도를 선택할 수 있도록 한 다중망 연결 핸드오버 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 핸드오버(handover)란 셀 내에서 섹터간에 이동을 하거나 한 셀에서 다른 셀로 이동해 갈 때 현재의 통화 채널을 자동적으로 전환해 주는 것을 말한다. 핸드오버를 위해서는 무선 레벨의 핸드오버뿐만 아니라 망 레벨의 핸드오버가 이루어져야 하며, 여기서 무선 레벨의 핸드오버는 이전의 접속점에서 새로운 접속점으로 무선 링크를 전환하는 것을 말하고, 망 레벨의 핸드오버는 무선 레벨의 핸드오버를 지원하기 위해서 셀 버퍼링 및 연결 경로를 새롭게 재설정해 주는 것을 말한다.

이러한 핸드오버가 수행되는 단계는 크게 파라미터를 측정하는 단계와 수집된 정보로부터 적절한 핸드오버 시점을 결정하는 단계 및 핸드오버 실행 등의 세 단계로 나눌 수 있다.

먼저, 핸드오버 측정(Measurements) 단계에서 단말기와 기지국은 핸드오버 결정에 필요한 파라미터 값들을 주기적으로 측정한다. 예를 들어 기지국과 이동국간의 전송 신호의 세기와 기지국에 걸리는 트래픽 부하 등이 기지국과 이동국에서 측정된다.

다음으로, 핸드오버 결정(Decisions) 단계는 측정기간 동안 수집된 정보를 기초로 단말기가 언제 핸드오버 할 것인지, 최선의 서비스를 제공받을 수 있는 기지국은 어느 곳인지 등의 결정을 수행한다. 핸드오버 결정의 기준은 망 관리자가 정하는 다양한 파라미터들에 의해 제어된다.

다음으로, 핸드오버 실행(Execution) 단계는 일반적으로 새로운 링크를 설정하고, 이전 링크를 해제하는 과정이다.

한편, 핸드오버의 유형은 먼저 핸드오버가 발생하는 범위에 따라 셀 내의 핸드오버(intra-cell handover), 셀간의 핸드오버(inter-cell handover) 및 망간의 핸드오버(inter-network handover) 등으로 나뉜다. 셀 내의 핸드오버는 현재 단말기가 있는 셀 커버리지 내에서 사용중인 채널(타임 슬롯)을 바꾸는 것으로, 이 경우에 새로운 연결 설정이나 해제는 없다. 셀간의 핸드오버는 이동 단말기가 서비스 기지국의 셀 경계를 벗어남으로 인해 연결을 지속할 수 없는 경우에 새로운 기지국을 통해 기존 통신을 계속해 가는 방식으로, 이 경우 연결 재설정과 기존 연결의 해제 등으로 인해 핸드오버 지연과 셀 손실 등을 줄이기 위한 효율적인 기법이 필요하다. 망간의 핸드오버는 서로 다른 망간을 단말기가 이동하는 경우에 핸드오버를 수행하는 것이다.

또한, 핸드오버 실행 과정 동안 이용되는 링크의 수에 따라 하드 핸드오버와 소프트 핸드오버로 구분되며, 하드 핸드오버(Hard Handover)는 이전 기지국에서 새로운 기지국으로 단말기의 액세스 포인트를 전환시키는 동안 하나의 액세스 포인트와만 통화한다. 따라서, 액세스 포인트를 변환하는 과정에서 링크 스위칭으로 인해 짧은 시간동안 전송 중단이 발생한다. 소프트 핸드오버(Soft Handover)는 셀 스위칭 과정 동안 이전의 기지국과 핸드오버 가능한 새로운 기지국들로부터 동시에 신호를 수신한다. 이동 단말기가 두 개 이상의 기지국과 연결되어 있는 동안 단말기는 현재 기지국에서 제공하는 것보다 나은 품질을 제공하는 기지국으로 핸드오버를 수행한다.

또한, 핸드오버 요구와 제어 메시지의 전송 방식에 따라 핸드오버는 역방향 핸드오버와 순방향 핸드오버로 나누어진다. 역방향 핸드오버는 현재의 기지국을 통해 핸드오버 요구 신호를 이동할 새로운 기지국으로 전송하여 핸드오버를 수행하는 방식으로, 이동 단말기가 연결을 계속 유지하면서 핸드오버 시그널링을 통해 경로를 재라우팅 하거나 확장할 수 있다. 새로운 기지국으로 경로 설정이 완료되면, 현재 기지국은 이동 단말기에게 핸드오버를 할 수 있다는 것을 알려준다. 핸드오버를 위해서 이동 단말기는 단지 무선 채널을 새로운 기지국으로 바꾸기만 하면 연결이 복원된다. 역방향 핸드오버는 핸드오버 동안에 연결이 계속 유지되지만, 경로 확장이나 재라우팅에 관련된 시그널링 지연이 상대적으로 길어지는 문제가 있다.

순방향 핸드오버는 새로운 기지국을 통해 핸드오버 요구 신호를 전송하는 방식으로, 정상적인 핸드오버의 경우 외에도 이동 단말기와 현재의 기지국간의 연결이 끊어졌을 때 사용될 수 있다. 순방향 핸드오버는 새로운 기지국으로 무선 채널을 스위칭하는 시간과 경로를 재라우팅 하거나 확장하는 시간 동안에 연결이 끊어지기 때문에 매끄러운 핸드오버가 수행되기 어려운 문제가 있다.

도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 개략 구성도이며, 이를 이용하여 종래의 하드 핸드오버 과정을 설명하면 다음과 같다.

첫 번째 단계에서 이동 단말기(10)는 현재 연결이 접속되어 있는 제1 기지국(21)과 핸드오버할 제2 기지국(22)이 포함된 다른 기지국들로부터 전송되는 무선 신호의 세기 등을 측정하여 핸드오버 시기를 결정하고 제1 기지국(21)이나 제2 기지국(22)을 통해 핸드오버를 요구한다. 두 번째 단계에서는 상기 핸드오버 요구를 전송 받은 제2 기지국(22)과 스위치가 핸드오버의 연결 재라우팅에 중심이 되는 제2 교환기(32)를 선택한다. 상기 제2 교환기(32) 선택 과정이 완료되면, 세 번째 단계에서 상기 제2 교환기(32)와 제2 기지국(22) 사이에 새로운 연결 구간이 설정되고, 네 번째 단계에서 핸드오버 과정 동안의 셀 손실을 방지하기 위한 재전송 과정을 수행한다. 다섯 번째 단계에서는 이동 단말기(10)가 제1 기지국(21)과 연결을 해제하고 제2 기지국(22)에 접속하게 되면, 제2 교환기(32)에서는 이동 단말기(10')의 경로를 제2 기지국(22)으로 스위칭한다.

이상에서 설명한 종래 하드 핸드오버 과정은 모든 이동 단말기가 핸드오버 과정을 수행할 때마다 발생되며, 여섯 번째 단계의 경로 최적화 과정은 핸드오버의 신속성이나 서비스 품질(Quality Of Service) 보장 등의 이유로 인해 필요한 경우에만 핸드오버 연결의 부분 혹은 전체 경로 최적화를 수행한다.

이러한 하드 핸드오버(Hard Handover) 과정은 이동 단말기로부터 핸드오버 요구가 발생하면서 처리과정이 시작되며, 따라서 이동 단말기는 보다 가까운 거리에서 정확한 기지국의 신호를 선택할 수 있으나, 이동 단말기가 빠른 속도로 이동하게 되면 현재의 기지국으로부터 신호 강도의 감소로 인해 통화가 절단(dropping)되는 문제점을 야기한다.

상기와 같은 문제점을 보안하기 위해서 선행처리 핸드오버(pre-processing handover) 방식이 제안되었으며, 선행처리 핸드오버 방식은 핸드오버의 요구가 실행되기 전에 신호의 강도가 임계치 이하로 떨어질 경우, 핸드오버를 위한 유선망 연결을 실행함으로써, 매우 작아진 피코 셀(Pico Cell)에서도 신호 강도의 약화에 다른 핸드오버의 절단을 막을 수 있다.

첨부한 도면 도 1을 참조하여 종래의 선행처리 핸드오버 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이동 단말기(10)는 현재 연결이 접속되어 있는 제1 기지국(21)과 핸드오버할 제2 기지국(22)이 포함된 다른 기지국들로부터 전송되는 무선 신호의 세기 등을 측정하고, 핸드오버 시기를 결정하고 제1 기지국(21)이나 제2 기지국(22)을 통해 핸드오버를 요구한다. 이때, 상기 핸드오버의 요구가 실행되기 전에 신호의 강도가 임계치 이하로 떨어지게 되면, 이동 단말기(10)는 핸드오버를 위해 제1 교환기(31)와 유선망 연결을 실행한다. 다음으로, 상기 핸드오버 요구를 전송 받은 제2 기지국(22)과 스위치가 핸드오버의 연결 재라우팅에 중심이 되는 제2 교환기(32)를 선택하고, 상기 제2 교환기(32) 선택 과정이 완료되면, 상기 제2 교환기(32)와 제2 기지국(22) 사이에 새로운 연결 구간이 설정된다. 상기 새로운 연결 구간이 설정되면 핸드오버 과정 동안의 셀 손실을 방지하기 위한 재전송 과정을 수행한다. 마지막으로, 이동 단말기(10)가 제1 기지국(21)과 연결을 해제하고 제2 기지국(22)에 접속하게 되면, 제2 교환기(32)에서는 이동 단말기(10')의 경로를 제2 기지국(22)으로 스위칭한다.

그러나, 상기 방식은 핸드오버 요구가 실행되기도 전에 핸드오버를 위한 네트워크 연결 과정이 미리 실행되므로 하드 핸드오버 보다 정확한 핸드오버가 발생하지 못한다. 따라서 두 기지국에서 비슷한 강도의 신호 강도가 검출될 경우 이동 단말기의 방향에 적당하지 못한 기지국이 선택되어 지므로 핸드오버는 실패하게 되는 문제점을 야기한다.

또한, 이동 통신망의 최근 진보로 인한 셀 반경의 축소로 마이크로-셀(Micro-Cell)에서 피코-셀 환경으로 변하고 있는 시점에서 기존의 하드 핸드오버 방식으로 처리시, 작은 피코 셀 환경에서 이동 단말기가 고속으로 이동할 때, 핸드오버(handover) 지연 때문에 연결 서비스가 절단되는 문제점을 야기한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은 유력한 하나의 기지국에서 신호 강도가 수신될 경우에는 선행처리 핸드오버를 수행하고, 두 기지국에서 비슷한 신호 강도가 수신될 경우에는 다중망 연결 핸드오버를 수행함으로써, 유선 네트워크를 효율적으로 사용할 수 있도록 하고, 작은 셀에서 핸드오버 지연에 따른 실패율과 기지국 선택시 오류를줄일 수 있도록 한 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

이동 단말기에서 인근 기지국의 무선 신호 세기를 측정하는 단계와,

상기 측정된 무선 신호가 핸드오버 유력한 하나의 기지국에서 수신한 신호인지를 판단하는 단계와,

상기 판단 결과 하나의 기지국으로부터 신호가 수신된 경우, 현재 서비스중인 기지국의 신호 강도가 핸드오버 결정을 위해 미리 설정된 특정 임계치 이하로 저하되었는지 판별하는 단계와,

상기 판별 결과 신호 강도가 미리 설정된 임계치 이상인 경우, 선행처리 핸드오버(pre-processing handover) 알고리즘을 수행하는 단계와,

상기 판단 결과 수신 신호가 하나의 기지국으로부터 수신된 경우가 아닌 경우, 두 기지국에서 비슷한 신호 강도가 수신 되는지를 체크하는 단계와,

상기 체크 결과 두 기지국에서 비슷한 강도로 신호가 수신되면 다중망 연결 핸드오버(Multi Network Connection Handover) 알고리즘을 수행하는 단계로 구성됨을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 이동통신 시스템에서 하드 핸드오버 및 선행처리 핸드오버 과정을 설명하기 위한 도면이고,

도 2는 본 발명에 의한 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 과정을 설명하기 위한 이동통신 시스템의 개략 구성도이고,

도 3은 본 발명에 의한 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 방법을 나타낸 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 100' ..... 이동 단말기(Mobile Terminal)

210, 220, 230 ..... 제1, 제2, 제3 기지국(Base Station)

310, 320, 330 ..... 제1, 제2, 제3 교환기(Mobile Switching Center)

이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 과정을 설명하기 위한 이동통신 시스템의 개략 구성도이다.

본 발명은 유선 네트워크 관점에서 2단계로 나누어지며, 첫 번째는 한 기지국의 방향으로 이동 단말기가 이동시 선행처리 핸드오버 방식을 사용한다. 두 번째는 핸드오버 요구 전에 이동 단말기는 현재의 기지국으로부터 임계치 이하로 신호 강도가 저하되면, 핸드오버 발생이 유력한 2개의 기지국 각각에 유선 네트워크를 연결하여, 핸드오버 요구가 수신되면 신호 강도가 강한 기지국을 선택함으로써, 핸드오버 처리 시간을 줄이고 정확한 기지국을 선택하므로 인해 핸드오버 실패를 줄여주며 이러한 처리 과정은 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 현재 연결이 접속되어 있는 제1 기지국(210)과 핸드오버를 수행할 제2 기지국(220)이 포함된 다른 기지국들로부터 전송되는 무선 신호의 세기 등을 측정한다. 그 후, 측정된 기지국으로부터의 신호 강도가 핸드오버 판단을 위해 미리 설정된 특정 임계치 이하로 떨어지게 되면, 핸드오버 발생이 유력한 2개의 새로운 무선 교환기(320, 330)를 선택하고, 상기 선택된 2개의 교환기(320, 330)를 위해서 유선망을 연결하기 위한 핸드오버 경로를 설정한다.

다음으로, 상기 이동 단말기(100')는 핸드오버 수행을 위한 시기를 결정하고 제1 기지국(210)이나 제2 기지국(220)을 통해 핸드오버를 요구한다.

상기 핸드오버 요구가 전송되면, 2개의 유선망 중 신호강도가 강한 기지국으로 유선 경로를 선택하고, 무선망을 위한 무선 채널을 할당한 후, 기존의 기지국의 핸드오버 경로 및 선택되지 않은 기지국의 유선망 경로를 해제한다.

도 3은 본 발명에 의한 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 방법을 나타낸 흐름도이다.

이에 도시된 바와 같이, 단계 ST11에서 이동 단말기에서 인근 기지국의 무선 신호 세기를 측정하고, 단계 ST12에서 상기 측정된 무선 신호가 핸드오버 유력한 하나의 기지국에 대한 수신 신호인지를 판단하고, 그 결과 하나의 수신 신호이면 단계 ST13에서 현재의 기지국으로부터 수신한 신호 강도가 핸드오버 판단을 위해 미리 설정된 특정 임계치 이하로 떨어졌는지 체크하고, 그 결과 임계치 이상인 경우 단계 ST14에서 선행처리 핸드오버 알고리즘을 수행하고, 상기 체크 결과 특정 임계치 이하인 경우 단계 ST16으로 이동한다.

다음으로, 상기 단계 ST12의 판단 결과 하나의 수신 신호가 아닐 경우는 단계 ST13에서 두 기지국에서 비슷한 신호 강도의 신호가 전송되는지 체크하고, 그 결과 두 개의 기지국으로부터 신호가 수신되면 단계 ST16으로 이동한다.

다음으로, 단계 ST16에서는 두 개의 새로운 무선 기지국을 선택하여 유선 네트워크를 연결하고, 단계 ST17에서 상기 선택된 두 개의 새로운 무선 기지국을 위해서 유선망을 연결하기 위한 핸드오버 경로를 설정한다. 상기 경로가 설정되면, 단계 ST18에서는 이동 단말기로부터 핸드오버 요구가 있는지 체크하고 그 결과 핸드오버 요구가 전송되면 단계 ST19에서 상기 두 개의 유선망 중 신호 강도가 강한 유선 경로(기지국)를 선택한다.

다음으로, 단계 ST20에서는 이동 단말기는 무선망을 위해서 무선 채널을 할당하고, 단계 ST21에서는 기존의 핸드오버 경로 및 상기에서 선택되지 않은 유선망 경로를 해제한다.

이상에서 상술한 본 발명 "피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 방법"에 따르면, 유선 네트워크의 무리한 처리 과정의 부하를 막기 위해서 먼저 유력한 하나의 기지국에서 신호 강도가 수신될 경우 선행처리 핸드오버 방식을 사용하고, 다음으로 두 기지국에서 비슷한 신호 강도가 수신될 경우에는 다중망 연결 핸드오버 방식으로 2단계로 나누어 설계함으로써 유선 네트워크를 효율적으로 사용할 수 있으며, 일반적인 하드 핸드오버에서 발생할 수 있는 통신 절단(dropping)과 같은 문제점을 해결할 수 있는 이점을 가진다.

또한, 작은 셀에서 핸드오버 지연에 따른 실패율을 줄일 수 있으며, 핸드오버 요구 전에 유력한 두 기지국을 선택할 수 있으므로 기지국 선택시 오류를 줄일 수 있는 이점을 가진다.

Claims (2)

1. 고속 이동 단말기에 위한 핸드오버 방법에 있어서,

   이동 단말기에서 인근 기지국의 무선 신호 세기를 측정하는 단계와;

   상기 측정된 무선 신호가 핸드오버 유력한 하나의 기지국에서 수신한 신호인지를 판단하는 단계와;

   상기 판단 결과 하나의 기지국으로부터 신호가 수신된 경우, 현재 서비스중인 기지국의 신호 강도가 핸드오버 결정을 위해 미리 설정된 특정 임계치 이하로 저하되었는지 판별하는 단계와;

   상기 판별 결과 신호 강도가 미리 설정된 임계치 이상인 경우, 선행처리 핸드오버(pre-processing handover) 알고리즘을 수행하는 단계와;

   상기 판단 결과 수신 신호가 하나의 기지국으로부터 수신된 경우가 아닌 경우, 두 기지국에서 비슷한 신호 강도가 수신 되는지를 체크하는 단계와;

   상기 체크 결과 두 기지국에서 비슷한 강도로 신호가 수신되면 다중망 연결 핸드오버(Multi Network Connection Handover) 알고리즘을 수행하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다중망 연결 핸드오버 알고리즘은,

   상기 체크 결과 두 기지국에서 신호가 수신되면 상기 수신된 두 개의 새로운 무선 기지국을 선택하고 유선 네트워크를 연결하는 단계와;

   상기 선택된 두 개의 새로운 무선 기지국을 위해서 유선망을 연결하기 위한 핸드오버 경로를 설정하는 단계와;

   상기 핸드오버 경로가 설정되면, 이동 단말기로부터 핸드오버 요구가 수신되었는지 체크하는 단계와;

   상기 체크 결과 핸드오버 요구가 수신되면 상기 두 개의 유선 망 중 신호 강도가 강한 유선 경로를 선택하는 단계와;

   상기 유선 경로 선택 후 네트워크에서 무선망을 위해서 무선 채널을 할당하는 단계와;

   상기 채널 할당 후, 이동 단말기에서 기존의 핸드오버 경로 및 선택되지 않은 다른 유선 망 경로를 해제하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 피코 셀 환경에서 고속 이동 단말기의 다중망 연결 핸드오버 방법.