KR20040051328A - 무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안 - Google Patents

무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안에 관한 것으로, 무선랜망에 위치한 이동단말의 서비스 요청에 따라 무선랜망 정합하는 패킷 관문 교환기의 아이피 주소를 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 제공 메시지에 담아 상기 이동단말에 전송하는 단계와, 유트란 영역으로 핸드 오버한 이동단말로부터 패킷 관문 교환기 아이피 주소가 담긴 세션 설정 요청 메시지를 수신하는 단계와, 수신한 메시지에 포함된 패킷 관문 교환기 아이피 주소가 나타내는 패킷 관문 교환기로 세션을 설정하는 단계를 포함하여 무선랜망에서 유트란 영역으로의 핸드오버가 이루어짐을 특징으로 한다.
따라서, IP 레벨에서 연동 처리하는 GGSN에서 핸드오버 기능을 제공하므로 보다 간편하게 서비스를 제공할 수 있으며 기존의 WLAN 및 3GPP UMTS 패킷망에 대한 수정을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안{Hand-Over Method Between Wireless Local Area Network and Mobile Telecommunication Network}
본 발명은 무선 패킷 서비스에 관한 것으로 특히, 아이피 레벨(IP Level)에서 보다 간편하게 핸드 오버 서비스를 제공하기에 적합한 무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안에 관한 것이다.
도 1은 WLAN-UMTS(Wireless Local Area Network-Universal Mobile Telecommunication Systems) 망간 연동을 위한 종래 기술에 따른 구조도로, 무선 랜(Wireless Local Area Network : 이하, WLAN이라 한다) 망을 통한 패킷 서비스와 3GPP UMTS를 통한 패킷 서비스를 제공할 수 있는 WLAN-3GPP 듀얼 모드(Dual Mode)/듀얼 밴드(Dual Band) 이동단말(10)은 자신의 위치에 따라서 WLAN(20)을 통한 서비스 또는 유트란(UMTS Terrestrial Radio Access Network: 이하, UTRAN이라 한다)(30)을 통한 서비스를 제공받을 수 있다.
즉, WLAN 서비스를 제공받을 수 있는 지역에 위치하는 경우에 상기 이동단말(10)은 접근점(Access Point : 이하, AP라 한다)(21)을 통하여 WLAN(20)에 무선 정합되는데, 상기 WLAN(20)는 해당 이동단말(10)이 요청하는 메시지를 억세스 라우터(Access Router)(22)를 통해 UMTS 패킷 망(40)으로 전달한다.
이때, 상기 WLAN(20)과 UMTS 패킷 망(40) 사이에는 인터워크 유닛(Inter-Work Unit : 이하, IWU라 한다)(23)이 존재하여 WLAN(20)이 UMTS 패킷 망(40)에 정합될 수 있도록 한다.
한편, 이동단말(10)이 WLAN 서비스를 제공받을 수 없는 지역에 위치하는 경우에는 노드-B(Node-B)(31)를 통해 UTRAN(30)에 정합되는데, 상기 UTRAN(30)은 상기 이동단말(10)이 요청하는 서비스 메시지를 무선 네트워크 제어기(Radio Network Controller : 이하, RNC라 한다)(32)를 통해 UMTS 패킷 망(40)으로 전달한다.
그리고, UMTS 패킷 망(40)에서는 이동통신 패킷 교환국(Serving GPRS Support Node : 이하, SGSN이라 한다)(41)을 이용하여 WLAN(20) 또는 UTRAN(30)을 통해 패킷 서비스를 요청하는 이동단말(10)에 대한 인증 및 패킷 호 설정 요청에 대한 처리를 하고 패킷 관문 교환국(Gateway GPRS Support Node :이하, GGSN이라 한다)(42)으로 IP 주소 할당/인증 요청을 하여 이동단말(10)에게 IP 주소를 할당하도록 한다.
상기 GGSN(42)에서는 상기 SGSN(41)에서 전송하는 임시(International Mobile Subscriber Identity: 이하, IMSI라 한다) 번호를 이용하여 이동단말(10)을 식별하는데, 상기 GGSN(42)은 IP 주소를 할당한 후 해당 IMSI 번호에 할당된 IP 주소를 저장한다. IP 주소가 이동단말(10)에 할당되면 서비스 가입자는 패킷 서비스를 이용할 수 있다.
그리고, UTRAN 영역에서는 3GPP에서 권고하는 패킷 세션 설정 절차를 이용하여 패킷 호 설정을 한다.
이와 같이 현재 제안되는 WLAN-UMTS 연동 방안에서는 SGSN(41)을 WLAN-UMTS 패킷 서비스를 위한 정합 노드로 사용하며, 무선 정합 규격을 사용하고 3GPP UMTS 패킷 서비스 절차를 따라 호 처리 절차 및 노드 정합을 하는데, 이와 같은 구조를WLAN-UMTS 타이트 커플링(Tight Coupling) 구조라 한다.
현재 WLAN가 UMTS간 핸드 오버 절차는 3GPP에서 표준화 규격 작업 중이다.
그러나, 상기한 종래 기술에서는 WLAN과 3GPP UMTS간 프로토콜 변환 및 SGSN과 정합 기능을 제공하기 위한 IWU 기능 개발 및 IWU와 SGSN간 정합 프로토콜을 새로이 정의해야 하므로 다소 복잡한 망 구성 형태를 가지면, 신규 노드 및 프로토콜 변환을 위한 기능 개발에 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
그리고, 핸드 오버 절차가 3GPP에서 표준화 작업 중에 있기 때문에 핸드 오버 방안이 나오기까지 많은 시간이 소요될 것으로 예상되는 바, 서비스 제공이 지연되게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 WLAN-UMTS간 연동에 따른 제어 및 WLAN-UTRAN간 핸드 오버를 용이하도록 하기 위한 무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안은 무선랜망에 위치한 이동단말의 서비스 요청에 따라 무선랜망 정합하는 패킷 관문 교환기의 아이피 주소를 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 제공 메시지에 담아 상기 이동단말에 전송하는 단계와, 유트란 영역으로 핸드 오버한 이동단말로부터 패킷 관문 교환기 아이피 주소가 담긴 세션 설정 요청 메시지를 수신하는 단계와, 수신한 메시지에 포함된 패킷 관문 교환기 아이피 주소가 나타내는 패킷 관문 교환기로 세션을 설정하는 단계를 포함하여 무선랜망에서유트란 영역으로의 핸드오버가 이루어짐을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 패킷 관문 교환기로 세션을 설정한 후에 상기 이동단말로부터 무선 정합이 해제되었음을 알리는 DHCP 릴리즈 메시지를 수신하여 유트란 영역에서의 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또, 유트란 영역에 위치한 이동단말의 서비스 요청에 따라 세션을 설정하는 하는 패킷 관문 교환기의 아이피 주소를 세션 설정 수락 메시지에 담아 상기 이동단말에 전송하는 단계와, 무선랜망으로 핸드 오버한 이동단말로부터 패킷 관문 교환기 아이피 주소가 담긴 DHCP 디스커버 메시지를 수신하는 단계와, 수신한 메시지에 포함된 패킷 관문 교환기 아이피 주소가 나타내는 패킷 관문 교환기로 무선 정합하는 단계를 포함하여 무선랜망에서 유트란 영역으로의 핸드오버가 이루어짐을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 패킷 관문 교환기로 무선 정합한 후에 상기 이동단말로부터 세션 비활성 요청 메시지를 수신하여 설정되었던 세션을 삭제하고 무선 자원을 해제한 후에 무선랜망을 통한 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 WLAN-UMTS 망간 연동을 위한 종래 기술에 따른 망 구조도이고,
도 2는 WLAN-UMTS 망간 연동을 위한 본 발명에 따른 망 구조도이고,
도 3a 및 3b는 이동 단말이 WLAN 망에서 UTRAN 영역으로 이동하는 경우에 본 발명에 따른 핸드오버 처리 과정을 나타낸 신호 흐름도이고,
도 4a 및 3b는 이동 단말이 UTRAN 영역에서 WLAN 망으로 이동하는 경우에 본 발명에 따른 핸드오버 처리 과정을 나타낸 신호 흐름도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
100 : 이동단말200 : 무선랜망
300 : 유트란400 : 범용 이동통신 패킷망
500 : 인터넷망201 : 접근점
202 : 억세스 라우터301 : 노드-B
302 : 무선 네트워크 제어기401 : 이동통신 패킷 교환국
402 : 패킷 관문 교환국 403 : AAA 서버
404 : DHCP 서버405: HLR
406 : RAN
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 WLAN-UMTS 망간 연동을 위한 본 발명에 따른 망 구조도로, 구성 노드의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
무선랜망(Wireless Local Area Network : 이하, WLAN이라 한다)을 통한 패킷서비스와 3GPP UMTS를 통한 패킷 서비스를 제공할 수 있는 WLAN-3GPP UMTS 듀얼 모드(Dual Mode)/듀얼 밴드(Dual Band) 이동단말(100)은 자신의 위치에 따라서 WLAN(200) 망을 통한 서비스 또는 유트란(UMTS Terrestrial Radio Access Network: 이하, UTRAN이라 한다)(300)을 통한 서비스를 제공받을 수 있다.
즉, 이동단말(100)이 WLAN 서비스를 제공받을 수 있는 지역에 위치하는 경우에는 접근점(Access Point : 이하, AP라 한다)(201)을 통하여 WLAN(200)에 무선 정합되는데, 상기 WLAN(200)는 해당 이동단말(100)이 요청하는 메시지를 억세스 라우터(Access Router)(202)를 통해 UMTS 패킷 망(400)의 패킷 관문 교환국(GGSN)(402)으로 전달한다.
한편, 이동단말(100)이 WLAN 서비스를 제공받을 수 없는 지역에 위치하는 경우에는 노드-B(Node-B)(301)를 통해 유트란(이하, UTRAN이라 한다)(300)에 정합되는데, 상기 UTRAN(300)은 상기 이동단말(100)이 요청하는 서비스 메시지를 무선 네트워크 제어기(이하, RNC라 한다)(302)를 통해 UMTS 패킷 망(400)으로 전달한다.
그리고, UMTS 패킷 망(400)에서는 이동통신 패킷 교환국(Serving GPRS Support Node : 이하, SGSN이라 한다)(401)을 이용하여 상기 UTRAN(300)를 통해 패킷 서비스를 요청하는 이동단말(100)에 위치 등록 기능과 인증 및 패킷 호 요청에 대한 처리를 수행하며 패킷 관문 교환국(이하, GGSN이라 한다)(402)과 연동하여 SGSN(401)-GGSN(402)간 세션 설정을 한다.
그리고, GGSN(402)은 인터넷망(500)과 정합하여 게이트웨이(Gateway) 역할을 수행하며, WLAN(200) 또는 UTRAN(300)을 통해 패킷 서비스를 요청하는이동단말(10)에게 IP 주소 할당/해제 등의 역할을 한다.
이때, 상기 GGSN(402)은 필요에 따라서 AAA 서버(403) 및 DHCP 서버(404)등과 같은 부가장치를 이용하여 이동단말(100)에 대하여 인증/과금/권한 및 IP 주소를 할당하기도 한다
이와 같이 본 발명은 종래 기술에 비하여 WLAN과 UMTS 패킷망간 연동을 위한 노드인 IWU 노드의 구성이 없고, WLAN-UMTS 패킷 서비스를 위한 정합 노드로 SGSN 대신에 GGSN을 사용하였다.
이처럼, IP를 관리/할당하는 노드인 GGSN을 통한 정합을 이루는 본 발명과 같은 구조를 IP 계층에서의 WLAN-UMTS간 연동 방안 내지는 IP 커플링 구조라 한다.
다음에 본 발명에 따른 핸드 오버 방안을 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 이동 단말이 WLAN 영역에서 UTRAN 영역으로 이동하는 경우에 본 발명에 따른 핸드오버 처리 과정을 나타낸 신호 흐름도이고, 도 4a 및 도 4b는 이동 단말이 UTRAN 영역에서 WLAN 영역으로 이동하는 경우에 본 발명에 따른 핸드오버 처리 과정을 나타낸 신호 흐름이다.
상기 도 3a와 도 3b, 도 4a와 도 4b는 연속되는 도면이므로 별도의 구분없이 설명한다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, WLAN 망을 통해 패킷 서비스를 요청하는 서비스 가입자는 듀얼 모드/듀얼 밴드 이동단말(10)을 이용하여 무선 정합을 한 후에(802.11 association request)(S301),(802.11 association response)(S302), AAA 서버(403)와 서비스에 대한 가입자 인증(Security)(S303)하고 동일GPRS(General Packet Radio Service)망에서 연동하는 여러 GGSN들로 DHCP 디스커버 메시지(DHCP DISCOVER)를 보내어 IP 주소 요청을 한다(S304).
이때, 상기 DHCP 디스커버 메시지(DHCP DISCOVER)에 이동단말을 식별하기 위한 유저 아이디(USER ID)와, 서비스를 식별하기 위해 3GPP UMTS 패킷망에서 사용하는 접근점 이름(Access Point Name : 이하, APN이라 한다)을 담아 전송한다.
상기 DHCP 디스커버 메시지(DHCP DISCOVER)를 수신한 GGSN들 중에 메시지에 포함된 유저 아이디(User ID)와 APN을 이용하여 서비스를 제공할 수 있는 GGSN들은 DHCP 제공 메시지(DHCP OFFER)에 자신의 IP 주소를 실어서 이동단말(100)에게 보낸다(S305).
이에, 상기 이동단말(100)은 여러 GGSN(402)들이 보내는 DHCP 디스커버 메시지(DHCP DISCOVER)중 하나를 선택하고 특정 GGSN이 선택되었음 DHCP 요청 메시지(DHCP REQUEST)를 보냄으로써 알린다(S306).
이어, 상기 선택된 GGSN(402)에서 상기 유저 아이디(USER ID)를 이용하여 이동단말(100)에게 할당할 IP 주소를 구하고, 이 IP 주소를 DHCP ACK 메시지에 실어 해당 이동단말(100)에게 할당한다(S307).
IP 주소를 할당받은 이동단말(100)은 WLAN 망을 통해서 패킷 서비스를 제공받을 수 있다(S308).
이처럼 WLAN망을 통해서 패킷 서비스를 제공받던 이동단말(100)이 3GPP UTRAN 영역으로 이동하게 되면 이동단말(100)은 3GPP UMTS 패킷 호 설정 절차를 통하여 서비스를 요청한다.
이때, 상기 이동단말(100)은 SGSN(401)으로 PDP Context 활성화 요청 메시지(Activate PDP Context Request)를 전송하는데(S309), 상기 WLAN 망에서 서비스를 제공했던 GGSN의 IP 주소를 상기 PDP Context 활성화 요청 메시지에 담아 전송하므로써 3GPP UTRAN 영역에서도 WLAN 망에서와 동일한 GGSN이 선택되도록 한다.
이어, SGSN(401)과 RAN(Radio Access Network)(406)간에 무선 접근 베어러(Radio Access Bearer)가 설정되고(S310) RAN(406)과 이동단말(100)간에 무선 베어러(Radio Bearer)가 설정되면(S311), 요청한 PDP context를 수락할 것인지를 판단하는데, 수락한다면 상기 WLAN을 통해 서비스 요청을 했을 때와 동일한 IP 주소를 PDP Context 생성 메시지(Create PDP Context)(S312)와 PDP Context 활성화 수락 메시지(Activate PDP Context Accept)(S313)를 통해 이동단말(100)에게 할당한다.
상기 GGSN(402)에서는 해당 이동단말(100)이 WLAN을 통한 서비스를 받고 있는 것으로 알고 있는데, 이동단말(100)은 자신이 UTRAN(300) 영역으로 이동함에 따라서 WLAN 정합을 해제함을 해당 이동단말(100)의 유저 아이디(USER ID)를 담아 DHCP RELEASE 메시지(DHCP RELEASE)를 통해 GGSN(402)에 통보하면(S314), 패킷 송/수신은 3GPP UMTS 망을 통해 이루어지게 된다(S315).
반대로, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 이동단말(100)은 패킷 서비스를 받기 위하여 억세스점 이름(Access Point Name : 이하 APN이라 약칭한다) 및 사용자가 요구한 트래픽 채널(Traffic Channel)의 베어러 정보(Bandwidth)를 지정하고, 이들을 PDP(Packet Data Protocol) Context 활성화 요청 메시지(S401)에 포함시켜 기지국을 통해 SGSN(12)으로 전송한다.
상기 PDP Context 활성화 요청 메시지를 수신한 SGSN(401)은 적절한 GGSN(402)을 선택한다.
이후, 상기 SGSN(401)과 RAN(Radio Access Network)(406)간에 무선 접근 베어러(Radio Access Bearer)를 설정되고(S402) RAN(406)과 이동단말(100)간에 무선 베어러(Radio Bearer)가 설정되면(S403), 상기 SGSN(401)은 상기 선택한 GGSN(402)과 PDP 컨텍스트를 생성한다(Create PDP Context)(S404).
이어, 상기 SGSN(401)은 상기 GGSN(402)로부터 적절한 IP 주소를 할당받고 이 IP 주소와 상기 선택한 GGSN IP 주소를 PDP Context 활성화 수락 메시지(Activate PDP Context Accept)에 담아 이동단말(100)에게 전송한다(S405).
이처럼 IP 주소가 이동단말(100)에게 할당되면 이동단말(100)은 WLAN 망을 통해서 패킷 서비스를 제공받을 수 있다(S406).
이와 같이 3GPP UTRAN 영역에서 패킷 서비스를 제공받던 이동단말(100)이 WLAN 영역으로 이동하게 되면 이동단말(100)은 3GPP UTRAN과의 연결은 그대로 유지하면서 WLAN(200) 망의 AP(201)와 무선 정합을 설정한다(802.11 association request)(S407),(802.11 association response)(S408).
이어, AAA 서버(403)와 서비스에 대한 가입자 인증(Security)(S409)한 후, DHCP 디스커버 메시지(DHCP DISCOVER)(S410)에 상기 3GPP UTRAN 영역에서 서비스를 제공하던 동일한 GGSN(402)의 IP 주소를 담아 전송한다.
이에, GGSN IP 주소에 해당하는 GGSN(402)은 3GPP UTRAN 영역에서의 서비스시에 할당한 IP 주소와 동일한 IP 주소를 DHCP 제공 메시지(DHCP OFFER)에 담아 이동단말(100)에게 전송한다(S411). 따라서, 상기 이동단말(100)에는 상기 3GPP UTRAN시 할당한 IP 주소와 동일한 IP가 할당된다.
그리고, 이동단말(100)에서 GGSN(402)으로 DHCP 요청 메시지(DHCP REQUEST)(S412)를 보내고, 이에 GGSN(402)가 DHCP 애크 메시지(DHCP ACK)(S413)로 이동단말(100)에 응답하여 WLAN 정합 연결이 완료한다.
이어, 3GPP UMTS 패킷망을 통해 연결된 자원을 해제시키는 절차를 수행하는데, 상기 이동단말(100)에서 GGSN(402)으로 PDP Context 비활성화 요청 메시지(Deactivate PDP Context Request)(S414)를 보내면 SGSN(401)은 GGSN(402)과의 사이에 설정된 PDP Context를 삭제하고(Delete PDP Context)(S415), 그 결과를 PDP Context 비활성화 응답 메시지(Deactivate PDP Context Response)(S416)에 실어 이동단말(100)에게 전송하여 유트란 영역에서의 서비스를 위해 설정했던 세션을 비활성화시킨다.
이어, 상기 라디오 접근 네트워크(Radio Access Network : RAN)(406)와 이동 단말(MS)(100)로 라디오 자원 억세스 해제 메시지(Radio Access Bearer Release)(S417) 및 무선 자원 해제 메시지(Radio Bearer Release)(S418)를 전송하여 무선 자원을 해제시킨다.
상기한 과정을 통해 WLAN망과 UTRAN망간에 핸드 오버가 이루어지게 된다.
상기와 같은 본 발명의 무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안은 IP 레벨에서 연동 처리하는 GGSN에서 핸드오버 기능을 제공하므로 보다 간편하게 서비스를 제공할 수 있으며 기존의 WLAN 및 3GPP UMTS 패킷망에 대한 수정을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허청구범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (4)

  1. 무선랜망에 위치한 이동단말의 서비스 요청에 따라 무선랜망 정합하는 패킷 관문 교환기의 아이피 주소를 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 제공 메시지에 담아 상기 이동단말에 전송하는 단계;
    유트란 영역으로 핸드 오버한 이동단말로부터 패킷 관문 교환기 아이피 주소가 담긴 세션 설정 요청 메시지를 수신하는 단계;
    수신한 메시지에 포함된 패킷 관문 교환기 아이피 주소가 나타내는 패킷 관문 교환기로 세션을 설정하는 단계를 포함하여 무선랜망에서 유트란 영역으로의 핸드오버가 이루어짐을 특징으로 하는 무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 패킷 관문 교환기로 세션을 설정한 후에,
    상기 이동단말로부터 DHCP 릴리즈 메시지를 수신하여 무선 정합이 해제되었음을 패킷 관문 교환기에 알린 후에 유트란 영역에서의 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 무선랜망과 이동통신망간의 핸드오버 방안.
  3. 유트란 영역에 위치한 이동단말의 서비스 요청에 따라 세션을 설정하는 하는 패킷 관문 교환기의 아이피 주소를 세션 설정 수락 메시지에 담아 상기 이동단말에 전송하는 단계;
    무선랜망으로 핸드 오버한 이동단말로부터 패킷 관문 교환기 아이피 주소가 담긴 DHCP 디스커버 메시지를 수신하는 단계;
    수신한 메시지에 포함된 패킷 관문 교환기 아이피 주소가 나타내는 패킷 관문 교환기로 무선 정합하는 단계를 포함하여 무선랜망에서 유트란 영역으로의 핸드오버가 이루어짐을 특징으로 하는 무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 패킷 관문 교환기로 무선 정합한 후에,
    상기 이동단말로부터 세션 비활성 요청 메시지를 수신하여 설정되었던 세션을 삭제하고 무선 자원을 해제한 후에 무선랜망을 통한 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 무선랜망과 이동통신망간의 핸드 오버 방안.
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