KR20050080836A - 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드 제어방법 - Google Patents

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드 제어 방법은 단말의 동작 모드를 세분화 함으로써 단말의 전력 낭비를 효과적으로 줄일 수 있는 효과가 있다. 특히 일정 시간 이상 기지국과의 트래픽이 없는 가입자 단말의 경우 연결 식별자를 반납하고 기지국과의 다운 링크만을 유지하는 인액티브 모드로 동작하도록 함으로써 슬립모드로 동작 중에 단말의 전력이 소모되는 것을 방지할 수 있다. 또한 인액티브 모드로 동작 중인 단말에게 연결 식별자를 할당하지 않음으로써 기지국의 자원활용도를 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING OPERATION MODE OF MOBILE TERMINAL IN BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드 제어 방법에 관한 것으로서, 특히, 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 전력 소모를 줄이기 위한 동작 모드 제어 방법에 관한 것이다.
통상적으로 이동통신망에서는 단말의 전력 소모를 줄이기 위해 단말이 실제로 사용되는 상태를 나타내는 액티브 모드에 대응된 개념으로 단말의 대기 상태를 나타내는 슬립모드(sleep mode)란 개념을 사용하였다.
종래의 셀룰러(cellular) 망(예컨대, CDMA(Code Division Multiplex Access)망, GSM(Global System for Mobile communication)망 등)에서는 슬립 모드(sleep mode)를 구현하기 위하여 추적 페이징(slotted paging) 방식을 사용하였다. 즉 종래의 셀룰러 망에서 동작하는 단말들은 액티브 모드(active mode)가 아닐 경우 파워(power)를 적게 소비하는 슬립 모드에 머물러 있다가 이따금 한번씩 깨어나(awake) 자신에게 온 메시지(message)가 있는지 확인하고, 자신에게 온 메시지가 있는 경우에만 액티브 모드로 상태천이하고 그렇지 않은 경우 다시 슬립 모드로 진입하였다.
이 때, 기지국과 단말 사이에는 자신이 확인해야 할 페이징 슬롯(paging slot)이 정해져 있어, 각 단말은 약속된 페이징 슬롯에만 깨어나 자신의 페이징 메시지(paging message)를 확인하면 되었다. 예컨대, CDMA의 경우 각 단말은 페이징 슬롯이 정해져 있고 GSM의 경우 페이징 그룹(paging group)이 정해져 있어서, CDMA 및 GSM 단말들은 일정 시간마다 한 번씩 깨어나면 되었고 그 시간은 시스템에서 정해주는 고정된 값이어서 시스템에서 구현 및 관리하기가 매우 쉬었다.
그렇지만 고속 서비스를 지원하기 위해 연구 및 개발이 활발하게 진행중인 광대역 무선 접속 통신 시스템(일명, 4세대(4G: 4th Generation) 통신 시스템이라고도 함)에서는 슬립 모드를 제어하는 것이 어렵다. 이는 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말의 이동성을 고려한 시스템인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하는 슬립 모드의 경우 슬립 인터벌(sleep interval)이 2의 지수승으로(exponentially) 증가하는 방식을 사용하기 때문이다. 즉, IEEE 802.16e 통신 시스템의 경우 슬립 인터벌이 2의 지수승으로 증가하는 방식을 사용함으로써 다수의 가입자 단말들 각각의 슬립 모드 시작시점(start time)과 슬립 인터벌(sleep interval), 그리고 깨어나는 시점을 관리하기가 쉽지 않기 때문에 IEEE 802.16e 통신 시스템은 슬립 모드의 제어가 어렵다.
도 1은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 슬립 모드 제어방법에 대한 개략적인 절차도이다. 통상적으로 IEEE 802.16e 통신 시스템의 슬립 모드는 가입자 단말의 요구 또는 기지국의 제어에 따라 개시되는데, 도 1에는 가입자 단말의 요구에 의해 슬립 모드의 제어가 개시되는 방법을 예시하고 있다.
도 1을 참조하면 슬립 모드로 진입하고자 하는 가입자 단말(10)은 슬립 요청 메시지(SLP-REQ message)를 기지국(20)에게 보낸다(S31). 이 때 가입자 단말은 자신이 원하는 슬립 인터벌(sleep interval)구간의 최소 크기(minimum size)값(예컨대, 최소시구간(min-window))과 최대 크기(maximum size)값(예컨대, 최대시구간(max-window)), 그리고 해당 단말이 깨어서 자신에게 전송될 페이징 메시지를 확인하는 시구간인 감시구간(listening interval)값을 보낸다. 이 값들의 단위는 프레임(frame) 이다.
그러면, 상기 SLP-REQ 메시지를 수신한 기지국(20)은 기 설정된 슬립 제어 정보(예컨대, 허용 가능한 최소시구간, 최대시구간 및 감시구간 등)를 참조하여 슬립 시간 스케줄링을 수행한 후(S32) 가입자 단말(10)에게 슬립 응답 메시지(SLP-RSP message)를 보낸다(S33). 이 때, 가입자 단말(10)이 슬립 모드로 진입할 시간까지 남은 프레임 수(start-time, 이하 '시작시점'이라 함), 기지국에서 승인된 최소시구간(min-window), 최대시구간(max-window) 및 감시 구간(listening interval)값을 보낸다. 이 값들의 단위는 프레임(frame)이다.
한편, 상기 SLP-RSP 메시지를 수신한 가입자 단말(10)은 SLP-RSP 메시지에 포함된 시작시점(start time)에 슬립 모드로 진입한다(S34). 그리고 가입자 단말(10)은 슬립 인터벌(sleep interval)이 지난 후에 깨어나 기지국(20)으로부터 자신이 받아야 할 PDU 데이터가 있는지를 확인한다. 즉, 슬립 인터벌(sleep interval)이 경과하면 가입자 단말(10)은 어웨이크 모드(awake mode)로 진입하여(S35) 감시구간(listening interval)동안 기지국(20)에서 브로드캐스팅(broadcasting)하는 트래픽 지시 메시지(TRF-IND 메시지: TRaFfic-INDmessage, 일명 페이징 메시지)를 확인한다(S36). TRF-IND 메시지는 기지국(20)이 가입자 단말(10)에게 브로드캐스팅하는 정보로서 TRF-IND 메시지에는 PDU 데이터를 전송해야 할 단말의 기본(basic) CID들이 포함되어 있다.
가입자 단말(10)은 TRF-IND 메시지 내에 자신의 기본(basic) CID가 포함되었는지의 여부를 판단하여 깨어날지의 여부를 결정한다. 즉, 가입자 단말(10)은 자신이 수신한 TRF-IND 메시지 내에 자신의 BCID가 포함되어 있으면 자신이 받아야 할 PDU가 있음을 인식하고 깨어난다. 즉, 가입자 단말(10)이 수신한 TRF-IND 메시지가 포지티브 트래픽 인디케이션(positive traffic indication)이면(S37) 가입자 단말(10)의 상태를 액티브 모드로 천이한다(S38).
한편, 가입자 단말(10)은 자신이 수신한 TRF-IND 메시지 내에 자신의 BCID가 포함되지 않으면 자신에게 전송될 PDU 데이터가 없다고 판단하고 다시 슬립 모드로 진입한다. 즉, 가입자 단말(10)이 수신한 TRF-IND 메시지가 네가티브 트래픽 인디케이션(negative traffic indication)이면 가입자 단말(10)의 상태를 슬립 모드로 천이한 후(S34) 슬립 인터벌 동안 해당 가입자 단말(10)은 슬립모드를 유지한다.
이 때 가입자 단말(10)은 슬립 인터벌을 이전 슬립 인터벌의 2배로 증가시킨 후(S39) 그 슬립 인터벌 동안 슬립모드(S34)를 유지한다. 가입자 단말(10)은 가입자 단말의 상태가 액티브 모드가 될 때까지 슬립 모드와 어웨이크 모드를 반복 수행하는데 그 반복 주기마다 슬립 인터벌을 이전 슬립 인터벌의 2배로 증가시키되 기지국(20)이 가입자 단말(10)에게 허용한 최대 시구간이 될 때까지 증가시킨다. 이와 같이 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 슬립 업데이트 알고리즘에 의해 슬립 인터벌을 이전 슬립 인터벌의 2배로 연장하면서 슬립 모드를 구동한다. 따라서 IEEE 802.16e 통신 시스템은 슬립 인터벌(sleep interval)이 2의 지수승으로(exponentially) 증가하게 되고, 이로 인해 기지국이 다수의 가입자 단말들 각각의 슬립 구간을 일괄적으로 관리하는 것이 어렵게 되는 것이다.
한편, IEEE 802.16e 통신 시스템에서 가입자 단말이 슬립 모드로 진입하기 위해 가입자 단말과 기지국 사이에 정의된 메시지(message)는 세 가지가 있다. 즉, 슬립 요청 메시지(SLP-REQ message: SLeeP REQuest message)와, 슬립 응답 메시지(SLP-RSP message: SLeeP ReSPonse message)와, 트래픽 지시 메시지(TRF-IND message: TRaFfic INDication message)가 그것이다.
도 2a 내지 도 2d는 이와 같이 슬립 모드를 제어하기 위해 기지국 및 단말간에 송/수신되는 메시지 포맷이다. 도 2a는 슬립 요청 메시지(40)의 포맷을 나타내고, 도 2b는 슬립을 거부할 때의 슬립 응답 메시지(50a)의 포맷을 나타내고, 도 2c는 슬립을 승인할 때의 슬립 응답 메시지(50b)의 포맷을 나타내고, 도 2d는 트래픽 지시 메시지(60)의 포맷을 나타낸다.
도 2a를 참조하면, SLP-REQ 메시지(40)는 관리 메시지 타입(MENAGEMENT MESSAGE TYPE)(8bits)(41), 최소 윈도우(MIN-WINDOW)(6bits) (42), 최대 윈도우(MAX-WINDOW)(10bits)(43) 및 감시구간(LISTENING INTERVAL) (8bits)(44)을 포함한다. SLP-REQ 메시지(40)는 가입자 단말의 연결 식별자(CID: Connection ID)를 기준으로 전송되는 전용 메시지(dedicated mesasge)로서, 가입자 단말이 슬립(sleep) 하겠다고 요청하는 메시지이다.
이 때, 관리 메시지 타입(MANAGEMENT MESSAGE TYPE)(41)은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 관리 메시지 타입이 '45'일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 45) 해당 메시지가 SLP-REQ 메시지임을 나타낸다. 관리 메시지 타입(41)은 8비트(bits)로 구현된다.
최소 윈도우(MIN-WINDOW)(일명, 최소시구간)(42)는 슬립 인터벌을 위해 요구된 시작 값(requested start value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타내며, 최대 윈도우(MAX-WINDOW)(일명, 최대시구간)(43)는 슬립 인터벌을 위해 요구된 종료 값(requested stop value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다. 즉, 슬립 인터벌은 최소 윈도우(42) 값부터 상기 최대 윈도우(43) 값까지 최소 윈도우 값의 2배씩 증가하면서 업데이트 된다.
감시 구간(LISTENING INTERVAL)(44)은 요구된 LISTENING INTERVAL(requested LISTENING INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다.
이 때, 최소 윈도우(42), 최대 윈도우(43) 및 감시 구간(44)은 모두 프레임 단위로 설정된다.
도 2b를 참조하면 슬립 요청을 거부할 때 사용되는 SLP-RSP 메시지(50a)는 관리 메시지 타입(8bits)(51a), 슬립 허락(SLEEP-APPROVED)(1bits) (52a), 예약영역(RESERVED)(7bits)(53a)을 포함한다. 이러한 SLP-RSP 메시지(50a)는 역시 가입자 단말의 연결 식별자를 기준으로 전송되는 전용 메시지로서, 기지국에서 가입자 단말의 슬립 시간을 스케줄링(scheduling)한 후에 가입자 단말의 슬립 타이밍(sleep timing)을 정해주는 메시지이다.
이 때, 관리 메시지 타입(51a)은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 46일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 46) 상기 SLP-RSP 메시지임을 나타낸다.
슬립 허락(SLEEP-APPROVED)(52a)은 1비트로 표현되며, 상기 슬립 허락(52a)이 0일 경우 슬립 모드로의 천이가 불가능함(SLEEP-MODE REQUEST DENIED)을 나타낸다.
예약영역(RESERVED)(53a)은 예비영역이다.
도 2를 참조하면 슬립 요청에 대하여 기지국이 승인(approve)할 경우 가입자 단말에게 전송하는 SLP-RSP 메시지(50b)는 관리 메시지 타입(8bits)(51b), 슬립 허락(SLEEP-APPROVED) (1bits) (52b), 시작시점(START-TIME)(7bits)(53b), 최소윈도우(MIN-WINDOW)(54b), 최대윈도우(MAX-WINDOW)(55b) 및 감시구간(LISTENING INTERVAL)(56b)을 포함한다.
이 때, 관리 메시지 타입(51b)은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 46일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 46) 상기 슬립 응답 메시지임을 나타낸다.
슬립 허락(SLEEP-APPROVED)(52b)은 1비트로 표현되며, 상기 슬립 허락(52a)이 1일 경우 슬립 모드로의 천이가 가능함(SLEEP-MODE REQUEST APPROVED)을 나타낸다.
시작시점(START TIME)(53b)은 가입자 단말이 제1 SLEEP INTERVAL(the first SLEEP INTERVAL)로 진입하는 시점까지의 프레임들 값으로, 상기 슬립 응답 메시지를 수신한 프레임은 포함되지 않는다. 즉, 상기 가입자 단말은 상기 슬립 응답 메시지를 수신한 프레임 이후의 바로 다음 프레임부터 상기 시작시점(START TIME)에 해당하는 프레임들이 경과한 후 슬립 모드로 상태 천이하게 된다.
최소 윈도우(54b)는 슬립 인터벌을 위한 시작 값(start value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타내며, 최대 윈도우(55b)는 슬립 인터벌을 위한 종료 값(stop value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다. 상기 감시 구간(56b)은 감시 구간(LISTENING INTERVAL)을 위한 값(value for LISTENING INTERVAL(measured in frames))이다.
도 2d를 참조하면 TRF-IND 메시지(60)는 관리 메시지 타입(8bits)(61), 포지티브 가입자들의 개수(NUM-POSITIVE)(8bits)(62), 포지티브 가입자들 각각의 연결 식별자들(CID)(16bits)(63, 64)을 포함한다. 이러한 TRF-IND 메시지(60)는 SLP-REQ 메시지 및 SLP-RSP 메시지와는 달리 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 전송된다.
먼저, 관리 메시지 타입(61)은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입(61)이 47일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 47) 상기 TRF-IND 메시지임을 나타낸다.
포지티브 가입자들의 개수(62)는 패킷 데이터가 전송될 가입자 단말들의 개수를 나타내고, 포지티브 가입자들 각각의 연결 식별자들(CID)(63, 64)은 상기 포지티브 가입자들의 개수에 해당되는 수의 연결 식별자 정보를 포함한다.
도 3은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 슬립구간 업데이트 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서 'SS'는 가입자 단말을, 'BS'는 기지국을 나타내고, 'SS' 및 'BS'가 기재된 박스는 프레임을 나타낸다.
도 3에는 n번째 프레임에서 가입자 단말(SS)이 기지국(BS)에게 슬립 모드를 요청하고(S71) n+1번째 프레임에서 기지국(BS)이 슬립 모드 시작시점을 n+3번째 프레임으로 지정하여 그 슬립 모드 요청에 대하여 응답한 경우(S72) 가입자 단말(SS)이 슬립 인터벌과 감시 구간을 반복하는 과정이 예시되어 있다. 도 3을 참조하면 최초의 슬립 인터벌은 2개의 프레임으로 구성되지만, 두 번째 슬립 인터벌은 최초 슬립 인터벌의 2배인 4개의 프레임으로 구성됨을 알 수 있다.
이와 같이 통상적인 IEEE 802.16e 통신 시스템은 슬립 모드를 구현하여 단말의 전력 소모를 줄이고자 하였으나 이러한 슬립 모드의 구현도 단말의 전력 소모를 줄이기에는 한계가 있었다. 즉 단말은 특정 시간 단위로 깨어나서 자신에게 전송되는 TRF-IND가 있는지를 확인해야 하므로 이를 위해 전력을 소모하는 단점이 있다. 한편 기지국의 경우 계속해서 해당 단말에게 연결 식별자(CID: connection ID)와 같은 불필요한 자원(resource)을 할당함으로써 자원을 효율적으로 사용하지 못하는 결과를 초래하였다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 단말의 동작 모드를 세분화 함으로써 단말의 전력 낭비를 효과적으로 줄일 수 있는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드 제어 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가입자 단말의 동작 모드 제어 방법은 상기 가입자 단말의 접속 요청에 응답하여 상기 기지국이 상기 가입자 단말에게 상기 기지국이 관할하는 영역 내에서 유일한 연결식별번호와, 상기 다수의 기지국들이 관할하는 영역을 포함하는 페이징 영역에서 유일한 임시이동식별번호를 부여하는 제1 과정과, 상기 연결식별번호 및 임시 이동식별번호를 부여받은 가입자 단말이 액티브 모드로 상태 천이하여 기지국과의 업/다운 링크를 유지하면서 데이터 통신을 수행하는 제2 과정과, 상기 가입자 단말의 요청에 의해 상기 가입자 단말이 업/다운 링크를 유지한 상태에서 슬립모드로 천이하는 제3 과정과, 상기 가입자 단말이 슬립모드 진입 후 기지국과의 트래픽이 없는 상태에서 기 설정된 소정 시간 이상이 경과하면 상기 제1 과정에서 부여받은 연결식별번호를 상기 기지국으로 반납하고 상기 기지국과의 다운 링크만을 유지하는 인액티브 상태로 천이하는 제4 과정과, 상기 제1 과정에서 부여받은 임시이동식별번호를 이용하여 기지국에서 주기적으로 발생되는 시스템 정보를 기 설정된 소정 페이징 주기로 확인하는 제5 과정과, 상기 인액티브 상태의 가입자 단말이 그 가입자 단말에게 전송할 데이터가 있음을 알리는 페이징 인디케이터를 포함하는 시스템 정보를 수신한 경우 소정 프레임 이후에 전달되는 페이징 통보 메시지(PAG_ADV)를 수신하는 제6 과정과, 상기 페이징 통보 메시지(PAG_ADV)에 상기 가입자 단말의 임시이동식별번호(TMI)가 포함된 경우 상기 가입자 단말의 동작 모드를 액티브 상태로 천이하는 제7 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 때, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면 본 발의 일 실시 예에 따른 광대역 무선 접속 통신 시스템의 단말은 액티브(active)(110), 슬립(sleep)(120) 및 인액티브(inactive)(130)의 동작 모드로 동작한다.
액티브(active)(110) 모드는 단말기가 기지국으로부터 할당받은 연결 식별자들(예컨대, Basic CID, Primary CID, Secondary CID 및 Traffic CID 등)을 모두 유지하는 상태에서 기지국과 지속적으로 다운링크(downlink) 및 업링크(uplink)를 유지하는 상태를 말한다.
슬립(sleep)(120) 모드는 단말기가 기지국으로부터 할당받은 상기 연결 식별자들을 보유하고는 있지만 기지국과의 통신은 일시적으로 이루어지지 않고 있는 상태를 말한다. 이 때 단말기는 기지국과의 데이터 통신이 없는 상태이지만 기지국과의 다운링크(downlink) 및 업링크(uplink) 동기를 모두 유지하면서 슬립 모드(sleep mode) 동작을 통하여 자신에게 해당하는 메시지(message)가 있는 지를 지속적으로 감시한다.
인액티브(inactive)(130) 모드는 단말기가 슬립모드 상태에서 기 설정된 일정 시간을 초과하여 머무르는 경우를 말하는 것으로서, 이 때 단말기는 자신에게 할당된 모든 연결 식별자들을 기지국에 반납하고 매 5ms 프레임 마다 기지국에서 발생되는 시스템 정보(system information)를 소정 주기로 확인(check)한다. 이를 위해 단말기는 기지국과의 다운링크(downlink) 동기만을 유지하게 된다.
따라서 액티브(110)모드로 동작중인 단말기는 기지국과의 데이터 통신 여부 및 연결 식별자의 소유 여부에 따라 슬립(120) 모드 또는 인액티브(130) 모드로 상태 천이가 가능하고, 슬립(120) 모드로 동작중인 단말기는 일정 시간 이상 슬립 모드 상태를 유지하는 가의 여부에 따라 액티브(110) 모드 또는 인액티브(130) 모드로 상태 천이가 가능하다. 한편 인액티브(130) 모드로 동작중인 단말기는 기지국으로부터 자신을 목적지로 하는 페이징 신호를 수신할 때까지 인액티브(130) 모드를 유지하고 상기 페이징 신호를 수신하면 액티브(110) 모드로 상태 천이가 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 페이징 영역(paging area)을 설명하기 위한 도면이다. 페이징 영역(paging area)은 네트웍(network)에서 단말기를 페이징(paging)하는 단위로서, 여러 기지국을 묶어서 하나의 페이징 영역(paging area)을 형성할 수 있다. 도 5는 7개의 기지국이 관할하는 영역들을 하나의 페이징 영역(A)으로 형성한 후 그 페이징 영역을 페이징 영역 관리서버(230)가 관리하는 예를 도시하고 있다. 이러한 페이징 영역들은 페이징 영역 식별자(PAID: Paging Area IDentifier)에 의해 구분되며, 페이징 영역에 포함된 기지국들이 브로드캐스팅(broadcasting)하여 해당 영역에 위치한 단말들에게 알린다.
페이징 영역 관리서버(230)는 페이징 영역별로 페이징 영역 식별자(PAID)를 관리하고, 그 페이징 영역에 포함된 인액티브(inactive) 상태의 단말들을 관리한다. 이 때 인액티브 상태의 단말들은 기지국으로부터 받은 연결 식별자(CID)를 반납한 상태이므로 페이징 영역 내에서 각 단말들을 식별하기 위한 별도의 식별자를 필요로 한다. 이러한 식별자를 임시 이동 식별자(TMI: Temporary Mobile Identifier)라 하며, 단말기가 기지국에 등록할 때 기지국으로부터 제공받는다. 이 때 기지국은 단말들이 페이징 영역 내에서 유일한 임시 이동 식별자(TMI)를 가지도록 하기 위해 페이징 영역 관리 서버(230)로부터 정보를 받아 임시 이동 식별자(TMI)를 할당함이 바람직하다.
이러한 임시 이동 식별자(TMI)는 단말의 페이징 영역이 변경되었을 때만 변경되며, 기지국은 임시 이동 식별자(TMI)를 이용하여 단말을 페이징(paging)한다. 따라서 인액티브 상태에 있는 단말들은 같은 페이징 영역(paging area) 내에서는 기지국간을 이동하더라도 핸드오버(handover)를 수행하지 않고, 페이징 영역이 변경되었을 경우에만 페이징 영역 업데이트(paging area update, 단말이 위치하는 paging area가 변경되었음을 네트웍(network)에 알리는 동작)를 수행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드 제어 방법에 대한 절차도이다.
도 6을 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드 제어 방법은 다음과 같다.
먼저, 가입자 단말(210)이 기지국(220)에 접속을 요청하면서 RNG_REQ(Range_ Request)를 통해 가입자 단말(210)의 매체접속제어(MAC: Media Access Control) 주소(address)를 전송하면(S101) 기지국(220)은 가입자 단말(210)의 연결 식별자(CID)를 결정하고(S103) 페이징 영역 관리 서버(230)에게 해당 가입자 단말(210)의 TMI를 요청한다(S103).
그러면 페이징 영역 관리 서버(230)는 그 요청에 대한 응답으로 해당 가입자 단말(210)의 TMI를 결정한 후(S107) 그 TMI를 기지국(220)으로 전송한다(S109).
한편, 기지국(220)은 상기 과정(S103)에서 결정된 가입자 단말(210)의 접속 요청에 응답한 CID와, 상기 RNG_REG에 대한 응답 메시지(RNG_RSP)를 가입자 단말(210)에게 전송한다(S111). 이 때 기지국은 RNG_RSP에 상기 과정(S109)에서 수신한 TMI를 포함하여 전송한다. RNG_RSP 메시지의 데이터 포맷에 대한 예는 도 7a에 도시되어 있다. RNG_RSP 메시지의 데이터 포맷은 도 7a를 참조하여 설명할 것이다.
이와 같이 기지국(220)으로부터 CID 및 RNG_RSP를 수신한 가입자 단말(210)은 액티브 모드로 동작한다(S113).
그리고 가입자 단말(210)이 액티브 모드로 동작하는 중에 사용자의 요청 또는 기 설정된 슬립 주기 등의 요인으로 가입자 단말(210)이 기지국(220)에게 슬립 모드로의 상태 천이를 요청하면(SLP_REQ)(S115) 기지국(220)은 그에 대한 응답(SLP_RSP)을 가입자 단말(210)에게 전송한다(S117). 이 때, 가입자 단말(210)과 기지국(220)은 가입자 단말(210)의 슬립 정보(예컨대, 슬립 주기 정보, 슬립 인터벌 등)를 서로 공유하게 된다. 즉 상기 과정(S115 및 S117)을 통해 가입자 단말(210) 또는 기지국(220)에서 결정된 슬립 정보를 가입자 단말(210)과 기지국(220)이 서로 공유하는 것이다.
상기 과정(S117)에서 기지국으로부터 응답 메시지(SLP_RSP)를 수신한 가입자 단말(210)은 슬립모드로 상태 천이한다(S119). 그리고 상기 슬립 정보에 의거하여 소정 시간 마다 깨어나서 기지국(220)으로부터 전달된 TRF_IND가 포지티브(positive) TRF_IND 인지의 여부를 판단한다(S121, S123).
상기 과정(S121)에서 수신한 TRF_IND가 포지티브 TRF_IND 인 경우 가입자 단말(210)은 액티브 모드로 상태 천이하고(S113), 그렇지 않은 경우 다시 슬립모드로 진입한 후 경과 시간을 카운트 한다(S125). 이는 가입자 단말(210)이 기 설정된 일정 시간 이상 슬립모드 상태를 유지하는 경우, 즉 기 설정된 일정 시간 이상 가입자 단말(210)과 기지국(220)간에 트래픽(traffic)이 존재하지 않으면 가입자 단말(210)의 상태를 인액티브 모드로 천이하도록 하기 위함이다.
그리고 가입자 단말(210)은 상기 과정(S125)에서 카운트된 경과 시간을 기 설정된 기준값과 비교하여(S127) 상기 과정(S125)의 카운트 결과가 기 설정된 기준값 이하인 경우 가입자 단말(210)은 계속해서 슬립모드상태를 유지한다. 한편 상기 과정(S125)의 카운트 결과가 기 설정된 기준값을 초과하면 가입자 단말(210)은 연결 해제를 요청하는 메시지(CR_REQ: Connection Release REQuest message)를 기지국(220)에게 요청한 후(S129) 기지국(220)으로부터 그에 대한 응답 메시지(CR_RSP: Connection Release ReSPonse)를 수신하여(S131) 인액티브 모드로 상태 천이한다(S133). 이 때 CR_RSP에는 인액티브 모드인 가입자 단말(210)이 기지국(220)에서 전달된 시스템 정보를 수신하는 페이징 주기 정보가 포함되어 있다.
CR_REQ 메시지의 데이터 포맷 및 CR_RSP 메시지의 데이터 포맷 각각에 대한 예가 도 7b 및 도 7c에 예시되어 있다. CR_REQ 메시지 및 CR_RSP 메시지의 데이터 포맷은 도 7b 및 도 7c를 참조하여 설명할 것이다.
상기 과정(S133)에서 인액티브 상태로 상태 천이한 가입자 단말(210)은 상기 페이징 주기 정보에 의거하여 소정 시간 마다 기지국(220)에서 출력된 시스템 정보를 수신하여(S135) 그 시스템 정보를 확인한다(S137). 이 때 시스템 정보(system information)는 브로드캐스팅 메시지(broadcasting message)로 기지국 내의 모든 단말기 들이 공통적으로 수신해야 하는 정보들(예컨대, 프레임 넘버(frame number(16bits), 페이징 영역 식별자(PAID: Paging Area ID(12bits) 및 페이징 인디케이터(paging indicator) 등)을 포함한다.
상기 과정(S137)에서 가입자 단말(210)은 기지국(220)으로부터 수신된 시스템 정보(system information)에 페이징 인디케이터(paging indicator)가 세팅(setting) 되었는지의 여부를 확인한다(S137).
이 때 페이징 인디케이터(paging indicator)는 페이징 영역(paging area) 내에서 같은 페이징 그룹(paging group)으로 묶인 가입자 단말들을 그룹(group) 단위로 페이징(paging) 하기 위해 사용되는 값이다. 즉 페이징 인디케이터는 해당 시스템 정보를 수신할 것으로 예측되는 페이징 그룹의 가입자 단말들 중에 페이징할 단말기가 있는지의 여부를 알려준다.
다시 말해, 페이징 인디케이터(paging indicator)는 페이징 영역(paging area) 내에 포함된 다수의 가입자 단말들이 다시 소정 기준에 의해 페이징 그룹(paging group)으로 분류되고 그 페이징 그룹별로 시스템 정보를 수신하는 페이징 주기가 설정된 상태에서 임의의 페이징 그룹에 해당되는 가입자 단말들이 시스템 정보를 수신할 것으로 예측되는 시점에 그 페이징 그룹의 가입자 단말들 중 페이징할 단말기가 있는지의 여부를 알려준다.
이 때 페이징 영역 내에 포함된 다수의 가입자 단말들을 페이징 그룹으로 분류하는 방법은 각 가입자 단말들에게 고유하게 주어지는 맥 어드레스(MAC address)를 이용하여 가입자 단말들을 그룹핑함이 바람직하다. 즉, 통상 48 비트로 구성되는 맥 어드레스의 하위 8비트를 이용하여 가입자 단말들의 페이징 그룹을 256개로 분류하고, 그 페이징 그룹에 속한 가입자 단말들이 페이징할 주기를 결정하기 위한 2비트의 값을 설정하는 것이 바람직하다.
상기 확인(S137) 결과 가입자 단말(210)이 수신한 시스템 정보에 페이징 인디케이터가 세팅되었으면 가입자 단말(210)은 일정 프레임 후에 기지국(220)으로부터 페이징 할 가입자 단말의 TMI를 포함하는 페이징 통보 메시지(Paging Advertisement Message, 이하 PAG_ADV)를 수신한다(S139). 그리고 그 수신된 PAG_ADV 에 포함된 TMI가 자신의 TMI와 동일한지의 여부를 판단한다(S141). 상기 비교 결과 상기 과정(S139)에서 수신한 PAG_ADV에 포함된 TMI가 가입자 단말(210)의 TMI와 동일하면 액티브 모드로 전환하고(S113), 그렇지 않으면 인액티브 모드를 유지한다(S133).
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드를 제어하기 위해 기지국 및 단말간에 송/수신되는 메시지 포맷들이다.
도 7a는 가입자 단말의 RNG_REQ 메시지에 대한 기지국의 응답 메시지(RNG_RSP)(310)의 예를 도시한다. 도 7a를 참조하면 RNG_RSP 메시지(310)는 관리 메시지 타입(MENAGEMENT MESSAGE TYPE)(8bits)(311), 업-링크 채널 식별자(UPLINK CHANNEL ID)(6bits)(312) 및 해당 가입자 단말의 TMI(24bits)를 포함하는 TLV 데이터(variable)(313)를 포함한다.
도 7b는 가입자 단말이 기지국으로 연결 해제(Connection Release)를 요청할 때 사용되는 메시지(CR_REQ)(330)의 예를 도시한다. 도 7b를 참조하면 CR_REQ 메시지(330)는 관리 메시지 타입(MENAGEMENT MESSAGE TYPE)(8bits)(331), 해당 가입자 단말의 기본 CID(basic CID)(16bits)(332)를 포함한다. 즉 가입자 단말은 CR_REQ 메시지에 자신의 기본 CID를 실어서 해당 기지국으로 전송함으로서 연결 해제를 요청한다.
도 7c는 상기 CR_REQ 에 대한 응답으로 기지국이 가입자 단말에게 전송하는 메시지(CR_RSP)(350)의 예를 도시한다. 도 7c를 참조하면 CR_RSP(350)는 관리 메시지 타입(MENAGEMENT MESSAGE TYPE)(8bits)(351), 해당 가입자 단말의 기본 CID(basic CID)(16bits)(352), 페이징 주기 인덱스(PAGING PERIOD INDEX)(2bits)(353) 및 응답채널번호(ack channel number)(6bits)(354)를 포함한다. 페이징 주기 인덱스(PAGING PERIOD INDEX)(353)는 해당 가입자 단말이 인액티브 모드로 동작할 때 기지국으로부터 시스템 정보를 수신하는 주기가 저장된다. 응답채널번호(ack channel number)(354)는 상기 CR_RSP를 수신한 가입자 단말이 기지국으로 응답할 때 사용하는 채널 번호가 저장된다.
도 7d는 기지국에서 가입자 단말에게 전송하는 페이징 통보 메시지(Paging Advertisement Message, 이하 PAG_ADV)(370)의 예를 도시한다. 도 7d를 참조하면 PAG_ADV(370)는 관리 메시지 타입(MENAGEMENT MESSAGE TYPE)(8bits)(371), 페이징할 가입자단말(예컨대, TMI)의 수(NUMBER OF TMIs)(8bits)(372) 및 상기 영역(372)에서 지정된 수의 TMI(24bits)들(373, 374)을 포함한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 제어 방법에 의해 인액티브 모드인 단말을 깨우는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에서 프레임들(frames) 중 빗금으로 처리된 부분은 가입자 단말이 시스템 정보를 수신하는 시점을 나타내고, 'T'는 가입자 단말이 수신한 시스템 정보(390)에 해당 가입자 단말이 속한 그룹의 페이징 인디케이터(391)가 설정된 경우 PAG_ADV를 수신할 때까지 대기하여야 할 시간 정보(예컨대, 프레임 수)를 나타낸다.
도 8을 참조하면 가입자 단말이 해당 가입자 단말이 속한 그룹의 페이징 인디케이터(391)가 설정된 시스템 정보(390)를 수신한 경우 그 가입자 단말은 시스템 정보(390)를 수신한 후 'T'시간이 경과된 후에 PAG_ADV(370)를 수신하여 그 PAG_ADV(370)에 자신의 TMI가 포함되었는지의 여부를 확인하기 위해 TMI 정보 영역(371)의 내용을 확인한다.
만일 상기 TMI 영역(371)에 해당 가입자 단말의 TMI가 저장된 경우 그 가입자 단말은 액티브 모드로 상태 천이 한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상기와 같은 본 발명의 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드 제어 방법은 단말의 동작 모드를 세분화 함으로써 단말의 전력 낭비를 효과적으로 줄일 수 있는 효과가 있다. 특히 일정 시간 이상 기지국과의 트래픽이 없는 가입자 단말의 경우 연결 식별자를 반납하고 기지국과의 다운 링크만을 유지하는 인액티브 모드로 동작하도록 함으로써 슬립모드로 동작 중에 단말의 전력이 소모되는 것을 방지할 수 있다. 또한 인액티브 모드로 동작 중인 단말에게 연결 식별자를 할당하지 않음으로써 기지국의 자원활용도를 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 슬립 모드 제어방법에 대한 개략적인 절차도,
도 2a 내지 도 2d는 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드를 제어하기 위해 기지국 및 단말간에 송/수신되는 메시지 포맷들,
도 3은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 슬립구간 업데이트 알고리즘을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 페이징 영역을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드 제어 방법에 대한 절차도,
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말의 동작 모드를 제어하기 위해 기지국 및 단말간에 송/수신되는 메시지 포맷들,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 제어 방법에 의해 인액티브 모드인 단말을 깨우는 과정을 설명하기 위한 도면.

Claims (7)

  1. 기지국과 가입자 단말들을 포함하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상기 가입자 단말의 동작 모드 제어 방법에 있어서,
    상기 가입자 단말이 기지국과 접속된 상태에서 기 설정된 소정 시간 이상 트래픽(traffic)이 없는 경우 기지국으로부터 할당된 연결 식별번호(CID)를 기지국에 반납하고 기지국에서 주기적으로 발생되는 시스템 정보를 기 설정된 소정 페이징 주기로 확인하는 인액티브 상태로 천이하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인액티브 상태의 가입자 단말은 다수의 기지국이 관할하는 영역을 포함하는 페이징 영역 내에서 유일한 임시이동식별번호(TMI)에 의해 식별됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인액티브 상태의 가입자 단말은 상기 페이징 주기에 의해 소정 그룹으로 분류되고 기지국은 그 페이징 주기에 포함된 가입자 단말 중 적어도 하나의 가입자 단말에게 전송할 데이터가 있는 경우 이를 알리기 위한 페이징 인디케이터(paging indicator)를 상기 시스템 정보에 포함하여 전달함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인액티브 상태의 가입자 단말이 상기 페이징 인디케이터를 포함하는 시스템 정보를 수신한 경우 상기 가입자 단말은 소정 프레임 이후에 전달되는 페이징 통보 메시지(PAG_ADV)를 수신하는 과정과,
    상기 페이징 통보 메시지(PAG_ADV)에 상기 가입자 단말의 임시이동식별번호(TMI)가 포함되었는지를 확인하는 과정과,
    상기 페이징 통보 메시지(PAG_ADV)에 상기 가입자 단말의 임시이동식별번호(TMI)가 포함된 경우 상기 가입자 단말의 동작 모드를 액티브 상태로 천이하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 액티브 상태 천이 단계는
    상기 가입자 단말이 위치한 영역을 관할하는 기지국이 상기 가입자 단말에게 연결식별번호를 부여하고 그 연결식별번호를 이용하여 기지국과의 업/다운 링크를 설정함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 기지국과 가입자 단말들을 포함하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상기 가입자 단말의 동작 모드 제어 방법에 있어서,
    상기 가입자 단말의 접속 요청에 응답하여 상기 기지국이 상기 가입자 단말에게 상기 기지국이 관할하는 영역 내에서 유일한 연결식별번호와, 상기 다수의 기지국들이 관할하는 영역을 포함하는 페이징 영역에서 유일한 임시이동식별번호를 부여하는 제1 과정과,
    상기 연결식별번호 및 임시 이동식별번호를 부여받은 가입자 단말이 액티브 모드로 상태 천이하여 기지국과의 업/다운 링크를 유지하면서 데이터 통신을 수행하는 제2 과정과,
    상기 가입자 단말의 요청에 의해 상기 가입자 단말이 업/다운 링크를 유지한 상태에서 슬립모드로 천이하는 제3 과정과,
    상기 가입자 단말이 슬립모드 진입 후 기지국과의 트래픽이 없는 상태에서 기 설정된 소정 시간 이상이 경과하면 상기 제1 과정에서 부여받은 연결식별번호를 상기 기지국으로 반납하고 상기 기지국과의 다운 링크만을 유지하는 인액티브 상태로 천이하는 제4 과정과,
    상기 제1 과정에서 부여받은 임시이동식별번호를 이용하여 기지국에서 주기적으로 발생되는 시스템 정보를 기 설정된 소정 페이징 주기로 확인하는 제5 과정과,
    상기 인액티브 상태의 가입자 단말이 그 가입자 단말에게 전송할 데이터가 있음을 알리는 페이징 인디케이터를 포함하는 시스템 정보를 수신한 경우 소정 프레임 이후에 전달되는 페이징 통보 메시지(PAG_ADV)를 수신하는 제6 과정과,
    상기 페이징 통보 메시지(PAG_ADV)에 상기 가입자 단말의 임시이동식별번호(TMI)가 포함된 경우 상기 가입자 단말의 동작 모드를 액티브 상태로 천이하는 제7 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제7 과정은
    상기 가입자 단말이 위치한 영역을 관할하는 기지국이 상기 가입자 단말에게 연결식별번호를 부여하고 그 연결식별번호를 이용하여 기지국과의 업/다운 링크를 설정함을 특징으로 하는 상기 방법.
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