KR20050116497A - 광대역 무선 접속 시스템에 적용되는 주파수간 핸드오버방법 - Google Patents

광대역 무선 접속 시스템에 적용되는 주파수간 핸드오버방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 주파수 할당(FA; Frequency Allocation)을 지원하는 광대역 무선 접속 시스템(Broadband Wireless Access System)에 있어서, 서비스 제공 기지국(Serving Base Station)이 핸드오버 목적 기지국 (Target Base Station)에 핸드오버 할 이동국의 식별자를 포함하는 핸드오버 요청 알림 메시지를 전송하는 단계와, 상기 목적 기지국으로부터 핸드오버 할 주파수 할당에 관한 정보를 포함하는 응답 메시지를 수신하는 단계와, 상기 응답 메시에 따라 이동국이 핸드오버 할 것임을 알리는 핸드오버 확인 메시지를 상기 목적 기지국에 전송하는 단계와, 상기 이동국에 상기 목적 기지국의 주파수 할당으로 핸드오버 할 것을 요청하는 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 단계 및 상기 이동국으로부터 핸드오버 수행을 알리는 핸드오버 수행 알림 메시지를 수신하는 단계를 포함하여 이루어지는 광대역 무선 접속 시스템에 적용되는 핸드오버 방법에 관한 것으로써, 다중 FA 를 지원하는 광대역 무선 접속 시스템에 있어서, 하나의 셀의 FA 간 핸드오버 방법 및 서로 다른 셀에 있어서 FA 간 핸드오버 방법을 제공하는 효과가 있다.

Description

광대역 무선 접속 시스템에 적용되는 주파수간 핸드오버 방법{A Method for Handover between Frequency Allocation in Broadband Wireless Access System}
본 발명은 광대역 무선접속 시스템(Broadband Wireless Access System)에 적용되는 주파수간 핸드오버 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 기지국(BS; Base Station)이 적어도 2 이상의 주파수 할당(Frequency Allocation; 이하 'FA')을 사용하여 이동국(MSS; Mobile Subscriber Station)에 데이터를 전송하는 경우, 주파수간 핸드오버 방법을 제공하는 방법에 관한 것이다.
광대역 무선 접속 시스템에 대한 국제 표준화를 진행중인 IEEE802.16e 시스템에서는 복수의 FA 를 이용하여 보다 효율적인 데이터 전송을 하도록 하고 있다. 즉, 하나의 기지국에 하나의 주파수 대역만을 할당하여 그 대역 내에서만 데이터 전송을 하던 종래의 방식과는 달리, 하나의 이동국에 여러개의 주파수 대역을 할당함으로써, 가입자의 수용량을 늘리고, 보다 효율적으로 데이터를 전송하도록 하고 있다.
도 1 은 다중 FA 를 지원하는 광대역 무선 접속 시스템에 있어서, 셀 내 주파수간 핸드오버 및 서로 다른 셀 간의 주파수간 핸드오버를 나타낸 일실시예 설명도이다.
다중 FA 시스템에 있어서, 이동국이 하나의 셀 내에서 제 1 주파수(FA1) 대역을 이용하여 데이터를 수신하고 있는 경우에, 보다 많은 대역폭을 필요로 하는 멀티미디어와 같은 데이터를 수신하고자 하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에, 상기 제 1 주파수 대역(FA1)의 자원이 이미 다른 이동국에 의해 점유되고 있다면, 상기 제 1 주파수 대역을 통해 상기 이동국에 멀티미디어 서비스를 수행하는 것은 불가능하다.
이러한 경우, 상기 이동국에 아직 여유가 있는 제 2 주파수 대역(FA2)을 할당함으로써 상기 멀티미디어 서비스가 가능할 수 있다. 그러나, 현재까지 하나의 셀 내에서 다중 FA 를 사용하는 경우에 FA 간 핸드오버 방법이 제안되고 있지 않다.
한편, 이동국이 서비스 제공 기지국(Serving Base Station)에서 핸드오버 목적 기지국(Handover Target Base Station)으로 핸드오버를 수행하는 경우, 상기 핸드오버 목적 기지국에서 제공하는 다중 FA 중 어느쪽으로 핸드오버를 수행할 것인지, 이러한 경우에는 어떤 방법으로 핸드오버를 수행할 것인지에 대한 제안이 이루어지지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 다중 FA 를 지원하는 광대역 무선 접속 시스템에 있어서, 하나의 셀의 FA 간 핸드오버 방법 및 서로 다른 셀에 있어서 FA 간 핸드오버 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다중 주파수 할당(FA; Frequency Allocation)을 지원하는 광대역 무선 접속 시스템(Broadband Wireless Access System)에 적용되는 핸드오버 방법에 있어서, 서비스 제공 기지국(Serving Base Station)이 핸드오버 목적 기지국(Target Base Station)에 핸드오버 할 이동국의 식별자를 포함하는 핸드오버 요청 알림 메시지를 전송하는 단계와, 상기 목적 기지국으로부터 핸드오버 할 주파수 할당에 관한 정보를 포함하는 응답 메시지를 수신하는 단계와, 상기 응답 메시에 따라 이동국이 핸드오버 할 것임을 알리는 핸드오버 확인 메시지를 상기 목적 기지국에 전송하는 단계와, 상기 이동국에 상기 목적 기지국의 주파수 할당으로 핸드오버 할 것을 요청하는 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 단계 및 상기 이동국으로부터 핸드오버 수행을 알리는 핸드오버 수행 알림 메시지를 수신하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2 는 본 발명에 있어서, 이동국의 요청에 의해 서로 다른 셀에 있어서 FA 간 핸드오버 과정을 나타낸 일실시예 흐름도이다. 도 2 에서, 서비스 제공 기지국은 제 1 FA(FA1) 및 제 2 FA(FA2) 를 지원하고, 목적 기지국은 제 3 FA(FA3) 및 제 4 FA (FA4)를 지원한다고 가정한다.
기지국은 망구성 정보에 관련된 정보를 네트워크 토폴로지 광고 메시지(MOB_NBR-ADV)를 통해서 주변 기지국의 정보를 셀 내의 모든 단말들에게 알려준다. 다음 표 1 은 본 발명에 적용되는 네트워크 토폴로지 광고 메시지를 나타낸 일례이다.
Syntax Size Notes
MOB-NBR-ADV_Message_Format(){
Management Message Type = 49 8 bits
Operator ID 24 bits Unique ID assigned to the operator
N_NEIGHBORS 8 bits
For(j=0; j<N_NEIGHBORS; j++){
Neighbor BS-ID 48 bits
FA_ID 8 bits
Configuration Change Count 8 bits Increment each time the information for the associated neighbor BS has changed.
Hystersis threshold 8 bits
MAHO report period 8 bits
TVL Encoded Neighbor information variable TVL specific
}
}
이동국은 상기 네트워크 토폴로지 광고 메시지를 이용하여 스캐닝 구간 동안 주변 기지국 (Neighborhood Base Station)들에 대하여 스캐닝을 수행하여 주변 기지국들로부터 전송되는 채널의 품질을 파악한다.
이 때, 이동국은 하나의 목적 기지국이 지원하는 모든 FA 에 대하여 스캐닝 과정을 수행할 수도 있고, 하나의 목적 기지국에 대하여는 하나의 FA 에 관해서만 스캐닝 과정을 수행할 수도 있다. 이하에서는 다중 FA를 지원하는 하나의 목적 기지국에 대해서 하나의 FA 만을 대상으로 스캐닝을 수행하는 방법을 설명하기로 한다.
스캐닝 과정이 완료되면, 이동국은 상기 주변 기지국들 중에서 핸드오버 하기에 적합한 핸드오버 목적 기지국을 선택한다. 그리고, 선택된 목적 기지국 정보는 핸드오버 요청 메시지에 포함되어 서비스 제공 기지국에 전송된다. 서비스 제공 기지국은 핸드오버 요청 알림 메시지를 통해, 상기 핸드오버 목적 기지국으로 핸드오버 하고자 하는 이동국이 있음을 알려준다. 상기 핸드오버 요청 알림 메시지에는 이동국 식별자(MSS Identifier), 연결 파라미터(connection parameter), 수용능력(capabilities), 필요한 대역폭과 서비스 품질(required BW and QoS)등이 포함될 수 있다.
핸드오버 목적 기지국은 상기 핸드오버 요청 알림 메시지에 포함된 정보를 이용하여 자신의 지원하는 FA 들 중에서 어떤 FA 가 지원 가능한지 여부를 파악하고, 그 결과를 핸드오버 요청 알림 메시지에 대한 응답 메시지에 포함시켜 서비스 제공 기지국에 전송한다. 본 실시예에서는 이동국이 목적 기지국이 지원하는 FA 중 제 3 FA(FA3)에 대하여 스캐닝 하였으나, 목적 기지국이 지원 가능한 FA는 제 4 FA(FA4) 인 경우를 설명한다.
상기와 같이 목적 기지국이 제 4 FA(FA4)를 지원할 수 있는 경우, 핸드오버 요청 알림 메시지에 대한 응답 메시지에 제 4 FA(FA4)를 지원할 수 있음을 알린다. 상기 응답 메시지에는 수신확인여부(Acknowledgement), 지원 가능한 FA 정보가 포함될 수 있다. 상기 지원 가능한 FA 정보는 중심 주파수(Center Frequency) 정보를 직접 나타낼 수도 있고, 각 FA 들마다 미리 약속된 FA 식별자(FA_ID; FA Identifier)를 이용하여 보다 간략히 나타낼 수도 있다.
다음 표 2 는 본 발명에 적용되는 핸드오버 요청 알림 메시지에 대한 응답 메시지를 나타낸 일례이다.
Field Size Notes
Global Header 152 bits
For(j=0; j<Num Records; j++){
MSS unique identifier 48 bits 48-bit unique identifier used by MSS(as provided by the MSS or by the I-am-host-of message)
BW Estimated 8 bits Bandwidth which is provided by BS(to guarantee minimum packet data transmission) TBD how to set this field
QoS Estimated 8 bits Quality of Service level - Unsolicited Grant Service(UGS) - Real-time Polling Service(rtPS) - Non-real-time Polling Service(nrtPS) - Best Effort
FA_ID 8 bits The identifier of the FA which is recommended
}
Security Field TBD A means to authenticate this message
목적 기지국으로부터 응답메시지를 수신한 서비스 제공 기지국은 핸드오버 확인 메시지를 통해 이동국이 상기 목적 기지국의 제 4 FA(FA4)로 핸드오버 할 것임을 상기 목적 기지국에 알려준다. 그리고, 상기 서비스 제공 기지국은 제 4 FA(FA4)의 중심주파수 혹은 미리 약속된 FA_ID를 포함하는 핸드오버 응답 메시지를 상기 이동국에 전송한다. 다음 표 3 은 본 발명에 적용되는 핸드오버 응답 메시지의 일례를 나타낸 것이다.
Syntax Size Notes
MOB-NBR-ADV_Message_Format(){
Management Message Type = 54 8 bits
Estimated HO start 8 bits
For(j=0; j<N_Recommended; j++){ Neighbor base station shall be presented in an order such that the first presented is the one most recommanded and the last presented is the least recommended.N_Recommended can be derived from the known length of the message
Neighbor BS-ID 48 bits
FA_ID 8 bits The Identifier of the FA which is recommended
service level predication 8 bits
}
}
핸드오버 응답 메시지를 수신한 이동국은 상기 서비스 제공 기지국에 핸드오버 수행을 알리는 핸드오버 수행 알림 메시지를 전송하고, 이를 수신한 서비스 제공 기지국은 이동국에 대한 호를 해제(release)한다.
다음 표 4 는 본 발명에 적용되는 핸드오버 수행 알림 메시지의 일례를 나타낸 것이다.
Syntax Size Notes
MOB-BSHO-RSP_Message_Format(){
Management Message Type = 54 8 bits
reserved 6 bits Reserved; shall be set to zero
HO_IND_type 2 bits 00 : Serving BS release01 : HO cancel10 : HO reject11 : reserved
BS_ID 48 bits Serving BS ID or Target BS ID
FA_ID 8 bits The Identifier of the FA
HMAC Tuple 21 bytes
}
이동국은 상기 핸드오버 목적 기지국의 선택된 제 4 FA(FA4)로부터 고속 레인징 IE(Fast Ranging_IE)를 수신하고, 이를 이용하여 상기 목적 기지국에 레인징을 요청하며, 상기 목적 기지국은 레인징에 응답함으로써 핸드오버가 수행된다.
도 3 은 본 발명에 있어서, 기지국의 요청에 의해 하나의 셀 내에서 FA 간 핸드오버 과정을 나타낸 일실시예 흐름도이다.
도 3 을 참조하면, 이동국의 핸드오버 요청이 없이도 기지국이 임의로 핸드오버를 요청할 수 있다. 즉, 기지국은 이동국에 핸드오버 요청 메시지를 전송함으로써, 이동국으로 하여금 목적 기지국으로 핸드오버를 할 수 있도록 한다. 다만, 상기 핸드오버 요청 메시지를 수신한 이동국은 언제나 목적 기지국으로 핸드오버를 수행하여야 하는 것은 아니며, 기지국이 요청한 핸드오버를 거절(rejection) 할 수도 있다.
상기 기지국에서 이동국으로 전송되는 핸드오버 요청 메시지에는, 셀 내에서 FA 간에 일어나는 핸드오버인지, 혹은 다른 셀과의 관계에서 FA 간에 일어나는 핸드오버인지를 나타내는 정보를 포함한다.
또한, 상기 핸드오버 요청 메시지에는 실행 모드(Action Mode)에 관한 정보가 포함되는데, 실행모드는 다음과 같은 다섯가지 경우를 포함할 수 있다.
(1) 네트워크상의 백본 데이터 교환에 의해 지원되는 핸드오버
(2) 네트워크상의 백본 데이터 교환에 의해 지원되는 핸드오버
(3) 서비스 제공 기지국의 셀 내에서 다른 FA 로 직접 핸드오버가 일어나는 경우
(4) 서비스 제공 기지국의 셀 내에서 다른 FA 로 핸드오버가 일어나는 경우 새로운 FA 에 대해 엔트리(entry) 과정을 거치는 경우
(5) 서비스 제공 기지국에서 미리 이동국의 핸드오버에 필요한 FA를 할당하고 이동국이 핸드오버를 할 수 있도록 하는 경우
따라서, 상기 (1) 과 (2)의 경우는 목적 기지국의 FA로의 핸드오버를 나타내는 경우이고, (3)~(5)의 경우는 서비스 제공 기지국 내에서 다른 FA로의 핸드오버를 나타내는 경우이다.
다음 표 4 는 본 발명에 따라, 기지국에서 이동국으로 전송되는 핸드오버 요청 메시지를 나타낸 일례이다.
Syntax Size Notes
MOB-BSHO-REQ_Message_Format(){
Management Message Type = 52 8 bits
FID 1 bit 0 = Another FA in Serving BS,1 = FA in recommended BS
if(FID==0){
FA_ID 8 bits The Identifier of the FA
}else{
N_Recommended 3 bits Number of recommended neighbor BS
For(j=0; j<n_Recommended; j++) { Neighbor base stations shall be presented in an order such that the first presented is the one most recommended and the last presented is the least recommended
Neighbor BS-ID 48 bits
FA_ID 8 bits The Identifier of the FA
service level prediction 8 bits
}
}
Action mode 4 bits 0x00 : network assistant HO support0x01 : non network assistant HO support0x02 : direct use of own another FA_ID in Serving BS0x03 : network entry with another FA_ID in Serving BS0x04 : non-contention initial-ranging with another FA_ID in Serving BS0x05-0x0f : reserved
}
도 4 는 본 발명에 있어서, 기지국의 요청에 의해 서로 다른 셀의 FA 간 핸드오버 과정을 나타낸 일실시예 흐름도이다.
도 4 를 참조하면, 서비스 제공 기지국은 핸드오버 요청 알림 메시지를 통해, 상기 핸드오버 목적 기지국으로 핸드오버를 수행할 필요가 있는 이동국이 존재함을 알려준다. 상기 핸드오버 요청 알림 메시지에는 이동국 식별자(MSS Identifier), 연결 파라미터(connection parameter), 수용능력(capabilities), 필요한 대역폭과 서비스 품질(required BW and QoS)에 관한 정보가 포함될 수 있다.
핸드오버 목적 기지국은 상기 핸드오버 요청 알림 메시지에 포함된 정보를 이용하여 자신의 지원하는 FA 들 중에서 어떤 FA 가 지원 가능한지 여부를 파악하고, 그 결과를 핸드오버 요청 알림 메시지에 대한 응답 메시지에 포함시켜 서비스 제공 기지국에 전송한다. 상기 응답 메시지에는 수신확인여부(Acknowledgement), 지원 가능한 FA 정보가 포함될 수 있다. 상기 지원 가능한 FA 정보는 중심 주파수(Center Frequency) 정보를 직접 나타낼 수도 있고, 각 FA 들마다 미리 약속된 FA 식별자(FA_ID; FA Identifier)를 이용하여 보다 간략히 나타낼 수도 있다.
목적 기지국으로부터 응답메시지를 수신한 서비스 제공 기지국은 핸드오버 확인 메시지를 통해 이동국이 상기 목적 기지국의 특정 FA 로 핸드오버 할 것임을 상기 목적 기지국에 알려준다. 그리고, 상기 서비스 제공 기지국은 상기 특정 FA 에 관한 정보를 상기 이동국에 전송한다. 핸드오버 응답 메시지를 수신한 이동국은 상기 서비스 제공 기지국에 핸드오버 수행을 알리는 핸드오버 수행 알림 메시지를 전송한다.
그리고, 이동국은 인접 기지국에 대한 스캐닝을 수행하고, 상기 목적 기지국의 특정 FA 로 핸드오버 할지를 결정한다. 상기 특정 FA 로 핸드오버를 수행할 경우에는 상기 특정 FA 로 부터 고속 레인징 IE 를 수행한다.
도 5 는 본 발명에 따라 서로 다른 셀의 FA 간에 핸드오버를 수행하는 과정을 나타내는 일실시예 흐름도이다.
도 5 를 참조하면, 서비스 제공 기지국은 이동국에 DE/RE-레지스터 명령 메시지를 전송한다. 상기 DE/RE-레지스터 명령 메시지는 이동국이 핸드오버시 수행하는 실행 내용에 관한 정보를 가지는 실행 코드(Action Code)를 포함한다. 다음 표 5 는 실행 코드(Action Code) 및 이에 따른 실행(Action) 내용을 나타낸 일례이다.
Action Code Action
0x00 SS shall leave the current channel and attempt to access another channel
0x01 SS shall listen to the current channel but shall not transmit until an RES-CMD message or DREG_CMD with Action Code 0x00 is reserved.
0x02 SS shall listen to the current channel but only transmit on the Basic, Primary Management and Secondary Management Connections.
0x03 SS shall return to normal operation and may transmit on any of its active connections
0x04 SS shall terminate current Normal Operations with the BS: the BS shall tranmit this action code only in response to any SS DREG-REQ
0x05 require MSS de-registration from Serving BS and request initiation of MSS Idle Mode
0x06 The MSS may retransmit the DREG-REQ message after the time duration(REQ-duration) given by
0x07 The MSS shall not retransmit the DREG_REQ message and shall wait the DREG-REQ message
0x08 The MSS shall leave the current FA and move another FA without network re-entry
0x09 The MSS shall leave the current FA and attempt to non-contention based access another FA
0x0a The MSS shall leave the current FA and attempt to access another FA
상기 DE/RE-레지스터 명령 메시지에 포함된 실행 코드(Action Code)가 0x08 인 경우에는, 이동국은 서비스 제공 기지국과 FA1 을 해제하고(release), 핸드오버 목적 기지국의 FA2 에 연결을 수행한다. 이때, 네트워크 리엔트리(network re-entry) 과정이 없으므로, 상기 이동국의 MAC 주소(Address) 및 CID(Connection Identifier)가 유지된다.
한편, DE/RE-레지스터 명령 메시지에 포함된 실행 코드(Action Code)가 0x09 인 경우에는 이동국은 서비스 제공 기지국과 FA1 을 해제하고(release), 핸드오버 목적 기지국의 FA2 에 연결을 수행한다. 이때, 고속 레인징 IE 가 수행된다. 즉, 목적 기지국은 FA2를 핸드오버를 수행하는 이동국에 미리 할당하여 경쟁(contention) 없이 이동국과 연결을 수행한다. 따라서, 상기 이동국의 MAC 주소(Address)는 그대로 유지된다.
한편, DE/RE-레지스터 명령 메시지에 포함된 실행 코드(Action Code)가 0x0a 인 경우에는, 서비스 제공 기지국의 FA1 을 해제하고, 목적 기지국의 FA2 에 대하여 네트워크 엔트리(network entry) 과정을 새로 수행한다. 따라서, 이 경우에는 상기 이동국의 MAC 주소 및 CID와 같은 종래의 정보는 폐기된다.
본 발명은 다중 FA 를 지원하는 광대역 무선 접속 시스템에 있어서, 하나의 셀의 FA 간 핸드오버 방법 및 서로 다른 셀에 있어서 FA 간 핸드오버 방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1 은 다중 FA 를 지원하는 광대역 무선 접속 시스템에 있어서, 셀 내 주파수간 핸드오버 및 서로 다른 셀 간의 주파수간 핸드오버를 나타낸 일실시예 설명도.
도 2 는 본 발명에 있어서, 이동국의 요청에 의해 서로 다른 셀에 있어서 주파수 할당(Frequency Allocation; 이하 'FA')간 핸드오버 과정을 나타낸 일실시예 흐름도.
도 3 은 본 발명에 있어서, 기지국의 요청에 의해 하나의 셀 내에서 FA 간 핸드오버 과정을 나타낸 일실시예 흐름도.
도 4 는 본 발명에 있어서, 기지국의 요청에 의해 서로 다른 셀의 FA 간 핸드오버 과정을 나타낸 일실시예 흐름도.
도 5 는 본 발명에 따라 서로 다른 셀의 FA 간에 핸드오버를 수행하는 과정을 나타내는 일실시예 흐름도.

Claims (1)

  1. 다중 주파수 할당(FA; Frequency Allocation)을 지원하는 광대역 무선 접속 시스템(Broadband Wireless Access System)에 적용되는 핸드오버 방법에 있어서,
    서비스 제공 기지국(Serving Base Station)이 핸드오버 목적 기지국(Target Base Station)에 핸드오버 할 이동국의 식별자를 포함하는 핸드오버 요청 알림 메시지를 전송하는 단계;
    상기 목적 기지국으로부터 핸드오버 할 주파수 할당에 관한 정보를 포함하는 응답 메시지를 수신하는 단계;
    상기 응답 메시에 따라 이동국이 핸드오버 할 것임을 알리는 핸드오버 확인 메시지를 상기 목적 기지국에 전송하는 단계;
    상기 이동국에 상기 목적 기지국의 주파수 할당으로 핸드오버 할 것을 요청하는 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 이동국으로부터 핸드오버 수행을 알리는 핸드오버 수행 알림 메시지를 수신하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 광대역 무선 접속 시스템에 적용되는 핸드오버 방법.
KR1020040041575A 2004-06-08 2004-06-08 광대역 무선 접속 시스템에 적용되는 주파수간 핸드오버방법 KR101100157B1 (ko)

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