KR20050063614A - 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법 - Google Patents

차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법에 관한 것이다.
차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법은, 핸드오버 발생 이전에 GPS를 이용하여 이동단말기의 위치 정보와 이동 방향을 추정하고, 이를 토대로 핸드오버 셀 선정 알고리즘에 의해 최대 2개의 핸드오버 셀을 선정하여 핸드오버 요구 이전에 각 셀에 대한 망/무선 연결을 설정한 후, 이동 단말기로부터 핸드오버가 요청되면 순방향 핸드오버, 역방향 핸드오버, 또는 재설정 과정을 통해 핸드오버 결정을 수행하고, 이동단말기와 홈 셀과의 절단을 수행하도록 한다.
이와 같이 하면, 이음매 없는 멀티미디어 서비스를 만족시킬 수 있고, 핸드오버 지연에 의한 연결 서비스의 절단을 막을 수 있다.

Description

차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법{METHOD FOR HAND-OVER OF NEXT GENERATION MOBILE COMMUNICATION NETWORK}
본 발명은 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법에 관한 것으로, 특히 핸드오버 지연에 의한 연결 서비스의 절단을 방지할 수 있는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법에 관한 것이다.
차세대 이동통신 시스템(B3G 또는 4G)은 3세대 이동통신 시스템(3G)과 전혀 다른 새로운 시스템으로서 고속의 전송률로 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하는 것을 목표로 하고 있다.
이러한 차세대 이동통신 시스템은 이동 단말기가 고속 이동 중에서도 정지 상태와 동일한 초고속의 멀티미디어 통신이 가능해야 하고, 초고속의 멀티미디어 서비스를 수용하기 위하여 광대역(차세대 이동통신 시스템에서는 대역폭을 20MHz로 함)을 사용해야 하며, 주파수 사용의 효율성을 위해 셀 반경(피코 셀의 경우 반경 30m, 메가 셀인 경우 반경 10m으로 추정됨)이 더욱 작아져야 한다.
위와 같이, 차세대 이동통신 시스템에서는 셀의 반경이 더욱 더 작아지고 이동 단말기의 고속 이동성으로 인하여 더욱 빈번한 핸드오버가 발생하게 되어 망의 부하가 커지게 되고, 보다 빠른 핸드오버 처리(즉, 무시간 핸드오버)가 요구된다.
차세대 이동통신 시스템에서 무시간 핸드오버 처리를 보장하지 못할 경우에 시스템 성능이 저하되므로 고속의 이동성을 고려한 핸드오버 기술의 연구가 필요하다.
종래의 3세대 이동통신 시스템에서는 수분에 한번씩 핸드오버가 일어지만, 차세대 이동통신 시스템에서는 핸드오버의 수가 증가하고, 핸드오버 간 시간 간격이 줄어들며 이동 단말기의 이동 속도에 따라 수십 초 내지 수초에 한번씩 핸드오버가 일어난다.
따라서 차세대 이동통신 시스템에서는 핸드오버 처리 시간(hand-over processing time)이 기존의 3세대 이동통신 시스템에서보다 더 작아진다.
그로 인해, 차세대 이동통신 시스템에서는 이전 셀(old cell)과 신호 감쇠 때문에 통신할 수 없는 상황임에도 핸드오버를 완료하지 못하는 상황이 발생하게 되고 핸드오버가 실패할 수도 있는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차세대 이동통신망에서 이동 단말기의 셀 내 위치와 이동 방향 정보를 이용하여 핸드오버 셀 선택을 수행하고, 핸드오버 요구 전에 핸드오버 절차를 미리 수행하여 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 이동통신망에서의 핸드 오버 방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 핸드오버 발생 이전에 이동단말기의 위치 정보와 이동 방향을 추정하고, 이를 토대로 최대 2개의 핸드오버 셀을 선정하여 각 셀에 대한 망/무선 연결을 설정한 후에 핸드오버가 발생하면 핸드오버 결정을 수행하도록 한다.
본 발명의 특징에 따른 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법은, 홈 셀에서 목적 셀로의 이동 단말기 핸드오버를 지원하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법에 있어서, a) 상기 홈 셀이 서비스 영역 내의 상기 이동 단말기에게 주변 셀 정보와 핸드오버를 위한 파라미터들의 임계값 정보를 방송하고, 상기 이동 단말기로부터 상기 이동 단말기의 위치정보와 주변 셀 및 홈 셀의 하향 링크 채널 품질 정보를 보고받는 단계; b) 상기 a) 단계에서 보고된 이동 단말기의 정보를 토대로 상기 이동단말기의 현재 위치를 정의하고, 상기 이동 단말기의 이동 방향을 고려하여 핸드오버 셀을 선정하는 단계; c) 상기 b) 단계에 의해 선정된 셀 정보를 이용하여 무선/망 레벨의 핸드오버를 수행하는 단계; d) 상기 c) 단계를 거친 핸드오버 셀을 상기 이동 단말기로 통지하고, 상기 이동 단말기의 핸드오버 요청시 이동 단말기가 측정한 인접 셀 및 홈 셀의 하향 링크 채널 품질 정보를 토대로 최종 목적 셀로 핸드오버를 결정하는 단계; 및 e) 상기 e) 단계에서 이동 단말기가 목적 셀로 핸드오버가 완료되면, 호 셀과 이동단말기관의 각종 핸드오버 관련 연결, 설정, 및 자원을 해제하는 단계를 포함한다.
상기 a) 단계는, a-1) 상기 이동 단말기는 GPS를 이용한 자신의 위치 정보를 홈 셀로 보고하는 단계; a-2) 상기 이동 단말기는 액티브 셀(active cell)로부터 방송된 주변 셀 집합 정보를 이용하여 상기 주변 셀들의 하향 링크 채널 품질을 모니터링하고, 후보 셀 집합으로 천이를 위한 임계값 이상인 주변 셀의 발생 여부를 홈 셀로 보고하는 단계; 및 a-3) 상기 이동 단말기는 주변 셀 집합 이외의 셀이 탐색되면, 상기 탐색된 셀을 홈 셀로 보고하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 b) 단계는, b-1) 상기 셀이 파일럿 신호 세기에 따라 제1 섹터, 제2 섹터, 및 제3 섹터로 분할되는 단계; b-2) 상기 이동 단말기의 이동방향을 추정하여 상기 이동 단말기의 위치를 블록 번호로 표시하는 단계; b-3) 상기 홈 셀에서 기지국에 대한 블록의 평면상의 상대적 위치를 표시하기 위해 각 블록에 위치 정보를 부여하는 단계; 및 b-4) 상기 b-3) 단계에서 부여된 각 블록 정보를 수집하여 블록 객체를 생성하고, 각 이동 단말기의 핸드오버 셀 관련 정보인 단말기 객체를 갱신하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 b-2) 단계는, 상기 제2 섹터를 다수개의 블록으로 구분하고, 각 블록의 셀 내 위치를 나타내기 위해 벡터 데이터를 이용하여 GPS에 이한 위치 정보를 상기 다수개의 블록 중 한 블록과 연관시키는 것이 바람직하다.
상기 b-4) 단계는, 상기 블록 객체는 각 블록의 ID, 각 블록의 위치를 표시하는 벡터 데이터, 상기 핸드오버를 위한 다음 셀 ID, 상기 이동 단말기가 이동하기 위한 다음 블록 ID, 유효성 확률을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 b-4) 단계는, 상기 단말기 객체는 상기 이동 단말기의 현 위치를 표시하는 블록의 ID, 상기 핸드오버를 위한 다음 셀 ID, 상기 이동 단말기가 이동하기 위한 다음 블록 ID, 상기 이동 단말기의 이동 경로, 유효성 확률을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 b) 단계는, b-ⅰ) 상기 이동 단말기는 상기 GPS 수신기와 위성 사이의 거리를 이용하여 위치 정보를 산출하는 단계; b-ⅱ) 상기 b-ⅰ) 단계에서 산출한 위치 정보를 각 블록 객체의 벡터 데이터와 비교하여 해당하는 블록 객체를 선정하는 단계; 및 b-ⅲ) 상기 b-ⅱ) 단계에서 선정된 핸드오버 셀과 후보 셀 집합과의 일치 여부를 검사하여, 핸드오버 셀을 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 b-ⅲ) 단계는, 상기 핸드오버 셀과 후보 셀 집합이 일치하면 유효성이 검증되었다고 판단하여, 상기 선정된 블록 객체의 다음 셀 ID로부터 핸드오버 셀을 결정하고, 상기 핸드오버 셀과 후보 셀 집합이 일치하지 않으면 예외 처리 과정을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 d) 단계는, 상기 이동 단말기가 측정한 인접 셀의 하향 링크 채널 품질의 임계값 정보를 순방향 핸드오버 결정 조건으로 하여, 상기 순방향 핸드오버 결정 조건의 충족 여부에 따라 순방향 핸드오버, 역방향 핸드오버, 재설정 과정을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 e) 단계는, 상기 핸드오버가 종료되면, 상기 홈 셀은 각종 핸드오버 관련 연결들을 해제하고, 상기 핸드오버 중인 상기 이동 단말기에 대한 각종 자원을 해제하고, 상기 핸드오버에 선택되지 않은 이전 핸드오버 셀의 각종 설정을 해제하는 것이 바람직하다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 차세대 이동통신망에서 핸드오버 방법에서 이동 단말기와 홈 셀, 또는 목적 셀로의 핸드오버 시, 이동 단말기와 각 셀 간에는 액세스 라우터(ACCESS ROUTER)가 존재한다.
액세스 라우터는 통합 멀티미디어 서비스 네트워킹을 지원하기 위해 데이터 접속을 제공하는 것으로서 이동 단말기가 이동 중에도 연속적인 통신이 가능토록 하는 핸드오버 제어부(HAND-OVER CONTROL BLOCK)를 포함하고 있다.
핸드오버 제어부는 이동 단말기의 셀 선정을 지원하기 위하여 셀을 아래와 같이 구분하여 관리한다.
홈 셀( home cell)은 이동 단말기와 트래픽 데이터 및 제어 채널을 유지하고 있는 서비스 셀을 의미하고, 후보 셀 집합(Candidate cell set)은 이전 핸드오버 셀 집합(Pre-Handover cell set)과 1차 유효성 검사를 수행하기 위하여 선정된 셀을 의미한다.
이전 핸드오버 셀 집합은 GPS의 위치 정보에 근거한 이동 방향 추정에 의한 핸드오버 예측 셀을 의미하고, 이후 핸드오버 셀 집합(Post-handover cell set)은 인접 셀들 중에서 액티브 셀을 대체할 만큼의 하향 링크 품질이 임계값 이상인 셀을 의미하며, 주변 셀 집합(surrounding cell set)은 방송 정보를 이용하여 이동 단말기에 보고한 액티브 셀 주변의 셀을 의미한다.
남은 셀 집합(remaining cell set)은 액티브 셀, 후보 셀 집합, 및 주변 셀 집합을 제외한 다른 모든 셀을 의미한다.
핸드오버 제어부는 단말기로부터 보고된 각 셀들의 하향 링크 채널 품질 정보를 이용하여 홈 셀, 후보 셀 집합, 이전 핸드오버 셀 집합, 이후 핸드오버 셀 집합, 및 주변 셀 집합의 관리를 수행한다.
핸드오버 제어부는 이후 핸드오버 셀 집합으로 결정된 셀과 핸드오버 셀은 2차 유효성 검사를 수행하여, 두 셀이 일치하지 않는 경우에 예외 처리 과정을 수행한다. 그런데, 핸드오버 제어부는 두 셀이 일치하는 경우에 하향 링크 채널 품질 정보와 후보 셀에 대한 무선 자원 정보를 이용하여 최적의 목적 셀을 선정한다.
본 발명의 실시예에 따른 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법에서 이동 단말기에서 기지국으로의 정보 보고 방식의 순서도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법은, 먼저 기지국이 이동 단말기에게 후보 셀 정보 및 핸드오버를 위한 파라미터들의 임계값 정보를 방송한다.(S100)
기지국은 주변 셀 집합(Surrounding cell set)에 대한 정보를 주기적으로 방송하고, 이동 단말기로부터 주변 셀에 포함된 셀들의 하량 링크 채널 품질 정보를 추정하여 보고하도록 한다.
핸드오버 제어부는 홈 셀(home cell)과 주변 셀 집합 관리를 위한 하향 링크 채널 품질의 임계 값 정보, 즉 순방향 핸드오버 결정 조건을 방송한다.
기지국은 이동단말기로부터 위치 정보와 주변 셀, 및 홈 셀의 하향 링크 채널 품질 정보를 보고받는다.(S200)
제공중인 서비스에 대한 최적의 목적 셀을 선정하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 이동 단말기는 정보 보고에 관련된 파라미터를 핸드오버 제어부에 보고한다.
이때 이동 단말기에서 기지국으로의 정보 보고 방식은, 이동 단말기는 GPS를 이용한 위치 인식에 의하여 생성된 이동 단말기의 위치 정보를 기지국으로 보고한다.(S201)
이동 단말기는 액티브 셀(active cell)로부터 방송된 주변 셀 집합 정보를 이용하여 주변 셀들의 하향 링크 채널 품질을 모니터링하고(S202), 후보 셀 군으로 천이를 위한 임계 값 이상인 주변 셀이 발생하면 관련 정보를 기지국으로 보고한다.(S203)
이동 단말기는 액티브 셀로부터 방송된 주변 셀 집합 이외의 셀이 탐색되면 탐색된 셀 관련 정보를 기지국으로 보고한다.(S204)
기지국은 이동 단말기로부터 보고받은 위치 정보, 주변 셀 신호 품질 정보, 그리고 해당 셀의 부하 정보에 근거하여 핸드오버 셀 선정 알고리즘을 수행한다.(S300)
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀의 세분화 과정을 도시한 것이고, 도 4는 도 3에 의해 세분화된 섹터를 구분한 상태를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 셀은 3개의 섹터로 세분화되고, 각 섹터들은 이동 단말기가 수신한 신호 세기와 연관지어 셀 안에 존재하는 이동 단말기의 특정 위치가 정의되도록 한다.
이러한 셀 세분화 작업과 GPS에 의한 위치 정보의 연관 작업은 셀을 블록 단위로 나누고, 각각의 블록 정보를 생성하여 간단한 데이터베이스를 구축하는 단계를 거친다.
즉, 셀 세분화 작업과 GPS에 의한 위치 정보의 연관 작업은 트랙 분할, 블록 정의, 블록의 위치 표현, 블록 객체 및 단말기 객체 생성 과정을 거쳐 생성된다.
먼저, 트랙 분할 과정은 하나의 셀이 3개의 섹터로 분할되고, PSS(Pilot Signal Strength)가 각 섹터 결정 변수로 사용되어 각 트랙은 도 4에 도시된 바와 같이 PSS의 임계값에 의해 구분된다.
섹터 분할은 LOS 알고리즘으로 표현될 수 있는데, LOS 알고리즘은 PSS에 따라 각 임계 값 범위를 결정하고, 신호 세기를 거리 정보로 바꾸기 위하여 각 임계값에 해당하는 거리 함수에 의하여 결정하며, 거리 함수를 이용하여 트랙을 분할한다.
도 4에 도시된 바와 같이 Sector_1은 홈 셀 지역, Sector_2는 핸드오버 셀 선정 지역, Sector_3은 핸드오버 지역으로 구분한다. Sector_2 지역을 다수개의 블록으로 구분하고 각 블록의 객체 정보를 생성한다.
GPS에 의한 위치 정보는 Sector_2에서만 유효하며, 그 외의 지역일 경우는 무시한다. 결국 GPS에 의한 위치 정보를 Sector_2의 한 블록과 연관시키고 이에 해당하는 블록 객체 정보에서 이동 방향 정보를 얻는 절차를 갖는다.
블록 정의 과정에서 방향 추정기는 이동 단말기의 위치를 블록 번호에 의해 표현한다. 방향 추정기는 블록들을 추정하기 위해 해당 블록의 셀 내 위치를 식별할 수 있어야 한다.
방향 추정기는 Sector-2의 각 블록의 셀 내 위치를 나타내기 위하여 벡터 데이터를 이용하는데, 이 벡터 데이터는 기지국을 기점으로 하여 직각 좌표(x, y)를 구한 후 직각 좌표의 극좌표 변환 방법을 적용하여 기지국으로부터의 거리(distance)와 방향 정보(angle)를 갖는 2차원 벡터를 구한 것이다.
블록의 위치 표현 과정은 홈 셀에서 기지국에 대한 블록의 평면상의 상대적인 위치를 나타내기 위하여 각 블록에 위치 정보를 부여한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블록의 위치 표현 상태를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, Sector_2의 블록은 그 중심점 (xi, yi)과 그 지역을 구분하는 4개의 (xij, yij)로 구성된다.
위와 같이 정의되는 블록 객체들의 셀 내 위치 정보와 GPS에 의해서 생성된 위치 정보를 비교하여 셀 내 그 해당 위치를 결정한다.
블록 객체 및 단말기 객체 정보를 생성하는 과정은 블록 정보를 모은 자료를 블록 객체(Block Object)로 정의하고, 블록 객체는 블록 ID, 블록의 위치를 표시하는 벡터 정보, 다음 셀 ID(Next cell ID), 다음 블록 ID, 유효성 확률(Verification)과 같은 정보를 갖는다.
위에서, 다음 셀 ID는 해당 블록에서 Sector_3으로 이동할 경우에, 핸드오버 할 가능성이 가장 많은 최대 2개의 인접 셀을 나타내고, 다음 블록 ID는 해당 블록에서 다른 블록으로 이동할 경우에 다음 블록을 나타낸다.
각각의 이동 단말기는 주기적으로 핸드오버 셀 관련 정보인 단말기 객체(Terminal Object)를 갱신한다. 단말기 객체는 현재 단말기가 위한 블록의 ID, 다음 셀 ID, 다음 블록 ID, 이동 경로(Movement Path), 유효성 확률과 같은 정보를 갖는다.
위에서, 다음 셀 ID는 핸드오버 할 가능성이 있는 최대 2개의 인접 셀을 나타내고, 다음 블록 ID는 단말기가 이동할 가능성이 있는 다음 블록을 나타내며, 이동 단말기의 이동 경로는 블록 번호를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 셀 결정 과정을 도시한 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 핸드오버 셀 결정 과정은, GPS 수신기는 위성들로부터 C/A(Course/Acquisition) 코드를 포함한 신호를 수신하고, 이동 단말기의 GPS 엔진은 신호를 전송하는 시간 지연에 근거하여 위성과 GPS 수신기 사이의 의사 거리를 계산한다.(S301, S302)
이동 단말기의 중앙처리장치(CPU)는 각 위성간의 의사 거리를 이용한 삼각 측량 법에 의하여 위치 정보 산출한다.(S303)
기지국은 이동단말기로부터 위치 정보를 보고받아 이동 단말기가 위치한 블록을 결정한다.(S304) 즉, AR의 HoCB은 이동 단말기의 위치 정보를 각 블록 객체의 블록의 벡터 정보와 비교하여 해당하는 블록 객체를 선정한다.
기지국은 홈 셀 신호 세기가 미리 설정된 신호 세기인 T1과 T3 내에 존재하지 않는다면, 핸드오버 셀 선정 과정을 종료한다.(S305, S306)
그런데, 홈 셀 신호 세기가 T1과 T3 내에 존재한다면, 이동 단말기의 위치 정보에 대한 유효성을 검증해야 한다.(S307)
이때, 유효성 검증은 단말기 도는 AR의 핸드오버 제어블록에서 수행하는데, 셀 관리 모듈의 후보 셀 집합(Candidate cell set)과 결정된 핸드오버 셀과의 일치 여부를 1차 유효성 검사로 수행한다.(S308)
후보 셀 집합과 결정된 핸드오버 셀과의 일치하지 않는 경우에, 예외 처리 과정을 수행한다.(S309) 여기서, 예외 처리 과정은 이동 단말기가 예측이 불가능한 지역(지하철, 터널 또는 자연 조건 등)에서 이동 중이므로 잘못된 위치 정보를 생성하거나 위치 정보 생성이 불가능한 경우를 처리하기 위한 것이다.
위의 유효성 검사에 두 셀이 일치하는 경우에(S310), 기지국은 이동 단말기로부터 수신된 위치 정보가 블록 객체(i)의 위치를 표시하는 벡터 정보에 포함되었는지를 확인한다.(S311) 기지국은 위에서 결정된 블록 객체의 다음 셀 ID로부터 핸드오버 셀을 결정한다.(S312)
또한, 기지국은 위의 핸드오버 셀 결정 과정에 의하여 결정된 핸드오버 셀 정보, 주변 셀 신호 품질 정보에 근거한 핸드오버 후보 셀 정보 등을 셀 관리 모듈에 등록한다.
이렇게, 핸드오버 셀 결정 과정이 종료되면, 기지국은 사전 가공(Pre-processing) 절차를 수행한다.(S400) 그리고, 기지국은 이동단말기에게 사전 가공 절차를 수행한 핸드 오버 셀을 통지하고(S500), 핸드오버를 결정한다.(S600)
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 수행 및 결정 과정을 도시한 순서도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 기지국은 핸드오버 셀 선정 알고리즘에 의하여 생성된 셀 정보를 이용하여 핸드오버를 위한 무선 레벨의 핸드오버와 망 레벨의 핸드오버를 수행한다.(S410)
먼저, 망 레벨의 핸드오버는 무선 레벨의 핸드오버를 지원하기 위한 셀 버퍼링 및 재라우팅(연결 경로의 재설정)을 의미하며 일부 기능을 제외하고 매크로셀 핸드오버를 위해 수행된다.(S411)
다음 무선 레벨의 핸드오버는 이전의 접속점에서 새로운 접속점으로 무선 링크의 전환을 수행하는데, 대개 모뎀 설정 및 동기 설정 등의 절차를 의미한다. (S412)
기지국은 홈 셀 및 인접 셀의 하량 링크 패널 품질 추정 절차를 수행하고, 순방향 핸드오버 기준에 충족하는지를 확인한다.(S610, S620)
순방향 핸드오버는 이전 핸드오버 셀과 이후 핸드오버 셀이 동일할 경우에 수행하는 것으로서, 두 개 이상의 셀이 서비스하는 영역에 단말기가 존재 할 경우에 단말기는 이전 핸드오버 셀 정보와 측정된 인접 셀 하향 링크 채널 품질 측정에 의해 결정된 이후의 핸드오버 셀 정보 및 자원의 부하 량을 고려하여 순방향 핸드오버 결정 조건에 맞는 최적의 목적 셀을 결정한다.
이동 단말기가 순방향 핸드오버 기준에 충족하는 경우에, 이전 핸드오버 셀과 이후 핸드오버 셀의 일치성을 검사한다.(S630), 두 셀이 일치하면 순방향 핸드오버를 수행한 후에 핸드오버 지연 없이 목적 셀과 연결되고 목적 기지국에 핸드오버 완료 보고를 수행한다.(S640, S650)
그런데, 두 셀이 일치하지 않으면, 기지국은 역방향 핸드오버를 수행한다. (S660)
역방향 핸드오버는 이전 핸드오버 셀과 이후 핸드 오버 셀이 다를 경우에 수행되는 것으로서, 이동 단말기는 핸드오버를 요구할 때 이동단말기에서 측정된 인접 셀 하향 링크 채널 품질 측정에 의하여 결정된 이전 핸드오버 셀 정보를 기지국으로 보낸다.
기지국의 핸드오버 제어부는 이동 단말기로부터 보고된 정보와 인접 셀의 무선 자원 정보를 이용하여 해당 단말기를 위한 목적 셀을 결정하고 핸드오버 수행을 이동 단말기와 목적 기지국에 명령한다.
순방향 핸드오버나 역방향 핸드오버가 핸드오버 지역으로 이동할 경우, 즉 이동 단말기가 측정한 인접 셀 하향 링크 채널 품질이 핸드오버 결정 조건에 일치하는 경우에 발생하는데, 재설정은 이동 단말기가 다른 블록으로 위치를 변경할 경우에 발생한다.
재설정은 다시 사전 가공 절차, 이동 단말기에서 핸드오버 셀 정보 통지, 핸드 오버 결정 과정을 수행하게 된다.
이동 단말기는 목적 셀을 통하여 핸드오버가 되었음을 보고하고, 핸드오버 제어부는 이동 단말기의 홈 셀에게 각종 관련 연결들을 해제할 것을 요청한다. (S700)
홈 셀은 핸드오버 제어부로부터 핸드오버 중인 사용자 단말기에 대한 각종 자원을 해제하고, 이를 핸드오버 제어부에 보고하며, 선택되지 않은 이전 핸드오버 셀의 각종 설정을 해제한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 의한 차세대 이동통신망에서의 핸드 오버 방법은 이동 단말기의 셀 내 위치 정보 및 이동 방향 정보를 이용하여 핸드오버 전에 핸드오버를 위한 망 연결 부분과 무선 연결 부분을 설정하고, 이를 핸드오버 발생시 바로 적용함으로서 핸드오버 지속 시간을 줄여 연결 서비스의 절단을 막을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실 시예에 따른 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실 시예에 따른 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법에서 이동 단말기에서 기지국으로의 정보 보고 방식의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실 시예에 따른 셀의 세분화 과정을 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 의해 세분화된 섹터를 구분한 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실 시예에 따른 블록의 위치 표현 상태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실 시예에 따른 핸드오버 셀 결정 과정을 도시한 순서도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실 시예에 따른 핸드오버 수행 및 결정 과정을 도시한 순서도이다.

Claims (22)

  1. 홈 셀(HOME CELL)에서 목적 셀로의 이동 단말기 핸드오버를 지원하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법에 있어서,
    a) 상기 홈 셀이 서비스 영역 내의 상기 이동 단말기에게 주변 셀 정보와 핸드오버를 위한 파라미터들의 임계값 정보를 방송하고, 상기 이동 단말기로부터 상기 이동 단말기의 위치정보와 주변 셀 및 홈 셀의 하향 링크 채널 품질 정보를 보고받는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 보고된 이동 단말기의 정보를 토대로 상기 이동단말기의 현재 위치를 정의하고, 상기 이동 단말기의 이동 방향을 고려하여 핸드오버 셀을 선정하는 단계;
    c) 상기 b) 단계에 의해 선정된 셀 정보를 이용하여 무선/망 레벨의 핸드오버를 수행하는 단계;
    d) 상기 c) 단계를 거친 핸드오버 셀을 상기 이동 단말기로 통지하고, 상기 이동 단말기의 핸드오버 요청시 상기 이동 단말기가 측정한 인접 셀 및 홈 셀의 하향 링크 채널 품질 정보를 토대로 최종 목적 셀로 핸드오버를 결정하는 단계; 및
    e) 상기 e) 단계에서 이동 단말기가 목적 셀로 핸드오버가 완료되면, 호 셀과 이동단말기관의 각종 핸드오버 관련 연결, 설정, 및 자원을 해제하는 단계
    를 포함하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    a-1) 상기 이동 단말기는 GPS를 이용한 자신의 위치 정보를 홈 셀로 보고하는 단계;
    a-2) 상기 이동 단말기는 액티브 셀(active cell)로부터 방송된 주변 셀 집합 정보를 이용하여 상기 주변 셀들의 하향 링크 채널 품질을 모니터링하고, 후보 셀 집합으로 천이를 위한 임계값 이상인 주변 셀의 발생 여부를 홈 셀로 보고하는 단계; 및
    a-3) 상기 이동 단말기는 주변 셀 집합 이외의 셀이 탐색되면, 상기 탐색된 셀을 홈 셀로 보고하는 단계
    를 포함하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 a-1) 내지 a-3) 단계에서 보고된 이동 단말기의 위치 정보, 주변 셀 신호 품질 정보, 및 해당 셀의 부하 정보에 근거하여 핸드오버 셀을 선정하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 셀을 3개의 섹터로 세분하고, 상기 세분화된 섹터들을 상기 이동 단말기가 수신한 신호 품질 정보와 연관하여 상기 셀 내에서 상기 이동 단말기의 특정 위치를 정의하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    b-1) 상기 셀이 파일럿 신호 세기에 따라 제1 섹터, 제2 섹터, 및 제3 섹터로 분할되는 단계;
    b-2) 상기 이동 단말기의 이동방향을 추정하여 상기 이동 단말기의 위치를 블록 번호로 표시하는 단계;
    b-3) 상기 홈 셀에서 기지국에 대한 블록의 평면상의 상대적 위치를 표시하기 위해 각 블록에 위치 정보를 부여하는 단계; 및
    b-4) 상기 b-3) 단계에서 부여된 각 블록 정보를 수집하여 블록 객체를 생성하고, 각 이동 단말기의 핸드오버 셀 관련 정보인 단말기 객체를 갱신하는 단계
    를 포함하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 b-1) 단계는,
    상기 파일럿 신호 세기에 따라 각 임계값 범위를 결정하고, 상기 파일럿 신호 세기를 거리 정보로 바꾸기 위한 각 임계값에 해당하는 거리 함수에 의하여 섹터를 분할하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 b-1) 단계는,
    상기 제1 섹터는 홈 셀 지역, 상기 제2 섹터는 핸드오버 셀 선정 지역, 상기 제3 섹터는 핸드오버 지역으로 구분하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  8. 제5항 또는 제7항에 있어서,
    상기 b-2) 단계는,
    상기 제2 섹터를 다수개의 블록으로 구분하고, 각 블록의 셀 내 위치를 나타내기 위해 벡터 데이터를 이용하여 GPS에 이한 위치 정보를 상기 다수개의 블록 중 한 블록과 연관시키는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 벡터 데이터는 기지국을 기점으로 하여 직각 좌료를 구한 후 상기 직각 좌표의 극좌표 변환 방법을 적용하여 상기 기지국으로부터의 거리와 방향 정보를 갖는 2차원 벡터를 구하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 b-3) 단계는,
    상기 각 블록들의 셀 내 위치 정보와 상기 GPS에 의해 생성된 위치 정보를 비교하여 상기 이동 단말기의 셀 내 특정 위치를 결정하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 b-4) 단계는,
    상기 블록 객체는 각 블록의 ID, 각 블록의 위치를 표시하는 벡터 데이터, 상기 핸드오버를 위한 다음 셀 ID, 상기 이동 단말기가 이동하기 위한 다음 블록 ID, 유효성 확률을 포함하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 b-4) 단계는,
    상기 단말기 객체는 상기 이동 단말기의 현 위치를 표시하는 블록의 ID, 상기 핸드오버를 위한 다음 셀 ID, 상기 이동 단말기가 이동하기 위한 다음 블록 ID, 상기 이동 단말기의 이동 경로, 유효성 확률을 포함하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    b-ⅰ) 상기 이동 단말기는 상기 GPS 수신기와 위성 사이의 거리를 이용하여 위치 정보를 산출하는 단계;
    b-ⅱ) 상기 b-ⅰ) 단계에서 산출한 위치 정보를 각 블록 객체의 벡터 데이터와 비교하여 해당하는 블록 객체를 선정하는 단계; 및
    b-ⅲ) 상기 b-ⅱ) 단계에서 선정된 핸드오버 셀과 후보 셀 집합과의 일치 여부를 검사하여, 핸드오버 셀을 결정하는 단계
    를 포함하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 b-ⅲ) 단계는,
    상기 핸드오버 셀과 후보 셀 집합이 일치하면 유효성이 검증되었다고 판단하여, 상기 선정된 블록 객체의 다음 셀 ID로부터 핸드오버 셀을 결정하고,
    상기 핸드오버 셀과 후보 셀 집합이 일치하지 않으면 예외 처리 과정을 수행하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 예외 처리 과정은,
    상기 이동 단말기가 위치 예측이 불가능한 지역을 이동 중이므로, 위치 정보의 오류나 위치 정보 생성이 불가능하다고 판단하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 b-ⅲ) 단계는,
    상기 핸드오버 셀과 후보 셀 집합의 일치 여부에 대한 유효성 검사는 상기 이동 단말기 또는 상기 이동 단말기의 데이터 접속을 지원하는 액세스 라우터의 핸드오버 제어블록에서 수행하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 핸드 오버를 위해 이전의 접속점에서 새로운 접속점으로 무선 링크의 전환을 수행하는 무선 레벨의 핸드오버, 및 상기 무선 레벨의 핸드오버를 지원하기 위한 셀 버퍼링 및 재라우팅을 수행하는 망 레벨의 핸드오버를 수행하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    상기 이동 단말기가 측정한 인접 셀의 하향 링크 채널 품질의 임계값 정보를 순방향 핸드오버 결정 조건으로 하여, 상기 순방향 핸드오버 결정 조건의 충족 여부에 따라 순방향 핸드오버, 역방향 핸드오버, 재설정 과정을 수행하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 순방향 핸드오버는,
    상기 이동 단말기가 측정한 인접 셀 하향 링크 채널 품질 측정에 의해 결정된 이전 핸드오버 셀 정보와 이후의 핸드오버 셀 정보가 일치하면, 상기 순방향 핸드오버 결정 조건에 부합되는 최적의 목적 셀을 결정하고, 상기 목적 셀과 연결되어 핸드오버를 완료하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 역방향 핸드오버는,
    상기 이동 단말기가 측정한 인접 셀 하향 링크 채널 품질 측정에 의해 결정된 이전 핸드오버 셀 정보와 이후의 핸드오버 셀 정보가 일치하지 않으면, 상기 이전 핸드오버 셀 정보와 인접 셀의 무선 자원 정보를 이용하여 최적의 목적 셀을 결정하고, 상기 목적 셀과 연결되어 핸드오버를 완료하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 재설정 과정은,
    상기 이동 단말기가 다른 블록으로 위를 변경할 경우에, 상기 c) 단계 내지 e) 단계를 반복 수행하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 e) 단계는,
    상기 핸드오버가 종료되면, 상기 홈 셀은 각종 핸드오버 관련 연결들을 해제하고, 상기 핸드오버 중인 상기 이동 단말기에 대한 각종 자원을 해제하고, 상기 핸드오버에 선택되지 않은 이전 핸드오버 셀의 각종 설정을 해제하는 차세대 이동통신망에서의 핸드오버 방법.
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