KR20060030428A

KR20060030428A - 이동통신망의 하드 핸드오프 제어 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20060030428A
Application number: KR1020040079278A
Authority: KR
Inventors: 권재영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-10
Also published as: US20060084438A1

Abstract

본 발명, 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법 및 시스템은, 이동 단말이 후보자격기준치(T_ADD) 이상의 파일럿 세기를 가지는 목적 셀을 파악하고 파일럿세기측정 메시지를 기지국으로 전송하고, 핸드오프 제한시간 내에 상기 이동 단말과 상기 기지국간에 파일럿측정요구명령 메시지와 파일럿세기측정 메시지를 반복 교환하여 핸드오프 수행 여부를 결정하며, 상기 기지국 시스템이 핸드오프 제한시간 이후에 제공 셀과 목적 셀의 파일럿세기 차이가 활성화간격치(T_COMP) 이상 되는 경우 상기 이동 단말로 목적 셀로 핸드오프 할 것을 지시하는 핸드오프지시 명령을 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동통신망의 하드 핸드오프 제어 방법 및 시스템{Method and System for Controlling Hard Handoff in Mobile Network}

도 1은 일반적인 교환기간 하드 핸드오프 절차 흐름도.

도 2는 본 발명이 적용되는 CDMA 이동통신 시스템의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 교환기간 하드 핸드오프 절차 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

111, 112, 113 : 이동 단말(MS) 121, 122, 123 : 기지국(BTS)

131, 132, 133 : 기지국 제어기(BSC) 140 : 교환기(MSC)

150 : DCN 160 : GAN

본 발명은 이동통신 시스템의 핸드오프에 관한 것으로, 보다 자세하게는 이동통신 시스템의 교환기간 하드 핸드오프 시 발생하는 통화 단절, 핸드오프 성공률 저하, 핑퐁 현상 등으로 인해 야기되는 통화품질 저하를 차단하고, 궁극적으로는 이동통신 서비스의 통화품질 개선을 위한 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.

이동통신망의 가장 일반적인 예로 CDMA 시스템을 들 수 있는데, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서는 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위해 서비스 지역을 셀(cell)이라고 하는 작은 지역으로 분할하고 동일한 주파수를 재사용한다. 이처럼 서비스 지역이 셀 구획으로 나뉘어져 있기 때문에 이동 단말이 다른 셀로 이동하는 경우, 새로운 해당 셀을 관장하는 기지국와 통신을 시작하는데, 이를 '핸드오프(Handoff)'라 한다.

이동 단말이 핸드오프시, 현 기지국으로부터 인근 기지국으로의 핸드오프에 앞서 하나 이상의 기지국과 동시에 통신하면서 핸드오프를 수행하는데, 이를 소프트 핸드오프(Soft Handoff)라 한다. 소프트 핸드오프는 현 기지국과 통신을 종료하기 전에 인근 기지국과 통신을 개시하는 특징을 지니며, 이를 "연결 후 차단(Make Before Break)" 방법으로 표현한다. 소프트 핸드오프를 변형한 것 중에 소프터 핸드오프(Softer Handoff)가 있는데, 여기서는 이동 단말이 동일한 기지국의 복수 개의 섹터와 동시에 통신을 한다.

소프트 핸드오프는 전화가 끊기거나 핸드오프시 통화가 중간에 단절되는 현상을 감소시키고, 다운링크 신호 대 잡음비의 이득을 증대시키며, 또한 평균적으로 페이딩(Fading) 또는 다중 경로 효과로부터의 수렴이 동시에 발생하지 않기 때문에 로그 노멀(Log Normal)과 다중 경로 페이딩(Multi-path Fading)으로부터 영향을 줄 일 수 있는 등 여러 장점이 있다.

CDMA 시스템에서 발생하는 또 다른 형태의 핸드오프는 "하드 핸드오프(Hard Handoff)"이며, 두 개의 주파수 사이에서 또는 기지국이 소프트 핸드오프를 위해 적절히 동기화 되지 않은 경우 행하여진다. 이러한 형태의 핸드오프를 종종 "차단 후 연결(break before make)"로 특징짓는데, 두 번째 주파수 상에서 통신이 설정되기 전에 첫 번째 주파수 상의 통신이 종료되기 때문이다.

같은 셀 내에서 발생하는 하드 핸드오프를 셀 내 하드 핸드오프(Inter-Cell Hard Handoff)라 하며, 셀 간에 발생하는 것을 셀 간 하드 핸드오프(Inter-Cell Hard Handoff)라 한다. 또한 교환기(MSC : Mobile Switching Center) 간에 발생하는 하드 핸드오프는 교환기 간 하드 핸드오프(Inter-MSC Hard Handoff)라 한다.

국내에서 서비스되고 있는 이동통신 시스템에서는 교환기간 핸드오프시 라우터(router)를 사용하여 교환기간(Inter-MSC) 소프트 핸드오프로 진행하는 경우가 있다.

라우터를 이용한 교환기간 소프트 핸드오프의 경우 일반적인 소프트 핸드오프와 동일하게 단말기는 양쪽 셀( 제공 셀(Serving Cell) 및 목적 셀(Target Cell) )을 모두 활성화 집합(Active Set)으로 유지하면서 핸드오프를 진행하게 되므로, 하드 핸드오프처럼 핸드오프 시 단절이 발생하지 않고 핸드오프 성공률도 일반 핸드오프와 같이 상당히 양호하다.

하지만, 라우터를 사용하지 않는 교환기간의 하드 핸드오프는 소프트 핸드오프와 달리 이동 단말이 양쪽 셀(제공 셀과 목적 셀)을 동시에 활성화 집합으로 유 지하지 않고 순간적으로 제공 셀에서 목적 셀로 단말의 점유상태를 넘겨주므로 통화 단절이 발생할 확률이 높게 된다.

우선, 일반적으로 핸드오프를 이해하기 위해 알아두어야 할 것부터 살펴보도록 한다.

핸드오프를 고려할 때, 단말기는 수신 가능한 파일럿(Pilot) PN(Pseudo Random Noise)을 활성화 집합(Active Set), 후보 집합(Candidate Set), 네이버 집합(Neighbor Set), 잔여 집합(Remaining Set)으로 분류하여 처리한다.

활성화 집합은 순방향 트래픽 채널(Forward Traffic Channel)에 할당된 채널이며, 후보 집합은 활성화 집합에 속하지는 않지만 충분한 전계 강도를 가지는 파일럿 PN(Pseudo Normal)을 가진다. 또한 네이버 집합은 핸드오프를 위해 충분히 후보 집합이 될 수 있는 파일럿 PN을 포함하며, 잔여 집합은 이 밖에 단말에 수신되는 파일럿 PN들을 포함한다.

파일럿 집합을 분류하는 기준에는 T_ADD, T_DROP, T_COMP, T_TDROP 등의 파라미터를 이용하는데, T_ADD는 네이버 집합에서 후보 집합이 되기 위한 기준점, T_DROP은 활성화 집합에서 T_TDROP이 동작하는 기준점, T_COMP는 활성화 집합과 비교하는 기준값, T_TDROP은 T_DROP 이하로 떨어질 때 동작하는 타이머(Timer)를 의미한다.

이러한 파일럿 집합 분류는 단말기의 탐색기(searcher)에서 수신되는 Ec/Io(신호 대 잡음비) 값을 기준으로 정의된다. 퀄컴 기준의 단말기는 Ec/Io 값을 이용하여 수신 전계강도를 산출하여 산출 결과를 단말기 표시부에 나타낸다.

상기한 파라미터를 이용해 MSC(Mobile Station Controller)간 하드 핸드오프(Hard Handoff)를 처리하는 흐름은 다음과 같다.

도 1은 일반적인 교환기간 하드 핸드오프 절차 흐름을 나타내고 있다.

이동 단말이 목적 셀(Target Cell)로 이동하면서(S11), T_ADD 이상의 파일럿 PN을 감지하고(S12), 기지국 시스템(Base Station Subsystem : BSS System)에 PSMM(Pilot Strength Measurement Message)을 전송한다(S13). 여기서 기지국 시스템은 기지국(Base Transceiver Station : BTS)과 기지국 제어기(Base Station Controller : BSC)를 포함하는 시스템으로 정의한다. PSMM을 수신한 기지국 시스템은, 단말이 보고한 PSMM 상의 목적 셀의 Ec/Io 값과 제공 셀(Serving Cell)의 Ec/Io 값 차이가 T_COMP 값 이상이 되는지 판단한다(S14). Ec/Io는 수신 대역폭 내의 총 전력 스펙트럼 밀도(Io)에 대한 하나의 의사잡음(PN) 칩 주기 동안 누적된 파일럿 에너지(Ec)의 비율을 말한다.

목적 셀의 파일럿신호 세기가 제공 셀의 파일럿신호 세기를 일정 정도를 초과하는 경우에 기지국 시스템은, 목적 셀로의 핸드오프를 수행하라는 핸드오프지시 메시지 HDM(Handoff Direction Message)을 이동 단말로 발송한다(S15).

시스템에서 활성화 집합(Active Set)을 제어할 수 있는 것은 아이들(Idle) 상태에서는 채널 할당 메시지(Channel Assignment Message)이고, 통화 상태(Traffic State)에서는 핸드오프지시 메시지(Handoff Direction Message)이므로 핸드오프지시 메시지를 사용하는 것이다.

HDM을 수신한 이동 단말은, 목적 셀로의 핸드오프를 진행하기 위하여 목적 셀로 HCM(Handoff Completion Message)을 발송한다(S16). 기지국 시스템은 새로운 시스템 정보를 단말에게 알려주기 위하여 통화중 시스템 파라미터 메시지(In-Traffic System Parameter Message), 전력 제어 메시지(Power Control Message), 네이버 리스트 갱신 메시지(Neighbor List Update Message) 등을 단말에게 전송한다(S17).

하지만, 상기와 같은 방법으로 핸드오프 절차를 처리하는 방법에 있어서는 아래와 같은 문제점이 발생하게 된다.

시스템이 IMHHO를 처리하기 위한 가장 기본이 되는 정보는 단말의 PSMM으로, 단말이 PSMM을 시스템으로 전송기 위해서는 다음의 세 가지 조건 중 하나를 만족해야 한다.

첫째, 목적 셀의 Ec/Io가 T_ADD값 이상인 경우

둘째, 목적 셀의 Ec/Io가 제공 셀의 Ec/Io 값보다 T_COMP 이상인 경우

셋째, 제공 셀의 Ec/Io가 T_DROP값 이하로 떨어지고 T_TDROP이 만료가 되었을 경우

즉, 단말은 상기의 세 가지 조건 중 하나를 만족하는 것이 아니라면 PSMM을 보고하지 않으며, 시스템 역시 핸드오프를 처리하지 않게 된다.

또한, 하드 핸드오프의 경우 핑-퐁 현상을 방지하기 위하여 특별한 제한시간인 Guard_Time(핸드오프 제한시간)을 두고 있는데, 이 Guard_Time은 목적 셀로의 핸드오프를 진행한 후 다시 제공 셀로 하드 핸드오프를 하지 못하도록 설정된 제한 시간을 의미한다. Guard_Time 내에는 단말이 하드 핸드오프를 위한 T_COMP 조건을 만족하는 PSMM을 보고하더라도 시스템은 핸드오프 처리를 하지 않게 된다.

이러한 상태에서 만일 Guard_Time 내의 T_COMP 조건을 만족하는 PSMM을 단말이 전송하게 되면 시스템은 핸드오프 처리를 하지 않고 있다가 제공 셀의 신호가 T_DROP 이하로 떨어지고 T_TDROP이 만료되는 시점에서 PSMM을 보고하여 목적 셀로의 하드 핸드오프가 이루어지게 된다. 그러나 T_DROP 이하의 전파 환경에서는 제공 셀의 신호가 이미 불량해진 상태이므로 단말과 기지국 간의 신호 처리 오류로 인한 하드 핸드오프 시 호 손실(Call Drop)이 필연적으로 발생하게 되고, 교환기간 하드 핸드오프 서비스 품질이 크게 저하되는 결과를 초래한다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해, 교환기간 하드 핸드오프시 제공 셀과 목적 셀의 핑퐁 현상을 방지할 수 있도록 하는 핸드오프 메카니즘에 일정한 변경을 가함으로써, 보다 안정적인 교환기간 하드 핸드오프를 제공하는 이동통신망의 하드 핸드오프 제어 방법 및 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법은, 이동 단말이 후보자격기준치(T_ADD) 값 이상의 파일럿 세기를 가지는 목적 셀을 파악하고 파일럿세기측정 메시지를 기지국으로 전송하는 단계와 핸드오프 제한 시간 내에 상기 이동 단말과 상기 기지국 간에 파일럿측정요구명령 메시지와 파일럿세기측정 메시지를 반복 교환하여 핸드오프 수행 여부를 결정하는 단계를 포함한다.

상기 기지국 시스템이 핸드오프 제한시간 이후에 제공 셀과 목적 셀의 파일럿세기 차이가 활성화간격치(T_COMP) 이상 되는 경우, 상기 이동 단말로 목적 셀로 핸드오프 할 것을 지시하는 핸드오프지시 명령을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 핸드오프 방법은, 상기 이동 단말이 상기 핸드오프지시 명령을 수신하여 목적 셀로의 핸드오프를 수행하고, 핸드오프를 완료했음을 알리는 핸드오프완료 메시지를 상기 기지국 시스템으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 핸드오프완료 메시지를 수신한 상기 기지국 시스템은, 핸드오프 후 필요한 목적 셀에 대한 정보를 포함한 메시지를 상기 이동 단말로 제공하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

상기 기지국 시스템은, 제공 셀과 목적 셀의 파일럿 신호 세기의 차이가 활성화간격치(T_COMP) 이상 되더라도 핸드오프, 제한시간이 경과하기 전에는 핸드오프를 수행하지 않으며, 상기 핸드오프 제한시간 내에 상기 이동 단말로 파일럿측정요구명령 메시지를 주기적으로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동 단말은 상기 기지국 시스템으로부터 파일럿측정요구명령 메시지를 정기적으로 수신하고, 보유하고 있는 일정 세기 이상의 파일럿 신호 정보를 상기 기지국 시스템으로 제공하며, 상기 파일럿 신호 정보는 파일럿세기측정 메시지를 통해 상기 기지국 시스템으로 전송되는 것을 특징으로 한다.

상기 기지국 시스템은 목적 셀의 신호 대 잡음비가 T_DROP 이하인 경우에는 상기 이동 단말로의 파일럿측정요구명령 메시지 전송을 중단하며, 목적 셀의 신호 대 잡음비가 후보자격기준치(T_ADD) 이상이 되는 파일럿세기측정 메시지를 수신하게 되면, 다시 상기 이동 단말에 대한 파일럿측정요구명령 메시지 전송을 재개한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 시스템은, 서로 다른 교환기에 의해 제어되는 제공 셀과 목적 셀의 인접 부분에 위치하고 제공 셀에서 목적 셀로 핸드오프를 시도하되, 후보자격기준치(T_ADD) 값 이상의 파일럿 세기를 가지는 목적 셀을 파악하고 파일럿세기측정 메시지를 무선 네트워크로 전송하는 이동 단말과 상기 이동 단말로부터 파일럿세기 정보를 수신하고 상기 이동 단말로 파일럿측정요구명령 메시지를 주기적으로 전송하여 교환기간 하드 핸드오프 여부를 결정하는 기지국 시스템을 포함한다.

상기 기지국 시스템은, 상기 이동 단말로부터 보고되는 파일럿세기 정보로부터 목적셀의 파일럿세기와 제공셀의 파일럿세기 차이가 활성화간격치(T_COMP) 값을 초과하는 것을 파악한 경우에도, 핸드오프 제한시간 내에는 핸드오프를 수행하지 않고, 상기 이동 단말로 파일럿측정요구명령 메시지를 주기적으로 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 이동 단말은, 핸드오프 제한시간 내에는 핸드오프를 수행하지 않 고, 상기 기지국 시스템으로부터 수신되는 파일럿측정요구명령 메시지에 대해 파일럿세기측정 메시지로 주기적인 응답을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 이동통신 단말은 후보자격기준치(T_ADD) 값 이상의 파일럿 세기를 가지는 목적 셀을 파악하고 파일럿세기측정 메시지를 기지국으로 전송하며, 핸드오프 제한시간 내에 상기 기지국으로부터 주기적으로 수신한 파일럿측정요구명령 메시지에 대해 상기 기지국에 파일럿세기측정 메시지를 보고하고, 제공 셀과 목적 셀의 파일럿 세기를 비교하여 핸드오프 수행 여부를 결정하는 상기 기지국의 명령에 따라 핸드오프를 수행한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 살펴보면서 구체적으로 설명하기로 한다. 이하에서 전개하는 본 발명은 주로 CDMA 시스템을 중심으로 하여 전개될 것이나, 그 범위를 CDMA 시스템으로 한정하는 것은 아니며, GSM, 무선 인터넷 등 기타 이동통신망에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

본 발명의 구성은 종래의 교환기간 하드 핸드오프 시의 호 흐름을 그대로 수용하면서 새로운 호 흐름을 추가함으로써 가능하다. 즉, 이동 단말이 핸드오프 제한시간(Guard_Time) 내에 활성화간격치(T_COMP) 조건이 되는 PSMM을 보고하게 되면, 더 이상의 PSMM을 전송하지 않는 문제점을 해결하기 위하여 파일럿측정요구명령(PMRO : Pilot Measurement Request Order) 메시지를 사용한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 CDMA 이동통신 시스템의 구성을 나타내고 있다.

CDMA 이동통신 시스템은 기지국 단위의 하나의 셀(cell)이 모여 다수의 셀 사이트들을 포함한다. 기지국(121, 122, 123)들은 다수의 이동 단말(111, 112, 113, 114)과 통신하도록 동작된다. 이동 단말(111, 112, 113, 114)은 종래의 셀룰러 전화, PCS(Personal Communication System) 핸드셋 장치, 휴대용 컴퓨터, 원격측정 장치 등의 임의의 적당한 무선통신 장치일 수 있다. 상기 장치들은 무선 링크를 통해서 기지국과 통신할 수 있다. 또한 고정 액세스 단말들을 포함하여 다른 형태의 액세스 단말들이 무선통신 시스템에 존재할 수 있다. 도 2에서는 이동 단말들만 도시하였다.

도 2를 살펴보면, 점선은 기지국 시스템들이 위치하는 셀 사이트들의 개략적인 경계를 도시한다. 셀 사이트들은 대부분 원형으로 도시되며, 선택된 셀 구성과 자연 및 인공적인 장애에 따라서 다른 불규칙적인 형상들을 가질 수도 있다. 여기서, 각각의 기지국 시스템(Base Station Subsystem : BSS)은 각각의 기지국 제어기(Base Station Controller : BSC) 및 이와 연동된 기지국(Base Transceiver Station : BTS)을 포함하는 것으로 정의하기로 한다.

기지국 제어기(131, 132, 133)는 무선 통신망 내의 지정된 셀들에 대해서 기지국을 포함하는 무선 통신 자원들을 관리하는 장치이다. 기지국(121, 122, 123)은 무선 송수신기, 안테나 및 각 셀 사이트에 배치된 다른 전자 장치들을 포함한다. 이러한 장치는 공조기 장치, 가열 장치, 전원, 전화선 인터페이스 및 RF 송신기 및 RF 수신기를 포함한다.

기지국 시스템은 통신라인 및 교환기(Mobile Switching Center : MSC)를 통해 서로 통신하고, 공중교환 전화망(Public Switched Telephony Network) 사이에서 음성 및 데이터 신호들을 전달한다. 교환기(140)는 공중교환 전화망 또는 인터넷과 같은 무선망 및 외부망들의 가입자들 사이에 서비스 및 조정을 제공하는 교환 장치이다. 통신 라인은 기지국 제어기 내의 각각의 보코더(Vocoder)를 교환기 내의 스위치 소자들과 링크시킨다.

각각의 링크는 PCM(Pulse Code Modulation) 포맷에서 음성 신호들의 전송을 위한 디지털 경로를 제공한다. 통신 라인은 T1 라인, T3 라인, 광섬유링크, 망 백본(Backbone) 접속 등을 포함하는 임의의 적당한 접속 수단이 될 수도 있고, 여러 상이한 데이터 링크들이 될 수도 있으며, 여기서 각각의 데이터 링크는 기지국 시스템 중 하나를 교환기와 연동시킨다.

기지국 시스템은 통신 라인 및 데이터 코어망(Core Network) 서버를 통해서 상기 통신 라인 및 데이터통신망(Data Communication Network : DCN)(150) 서버 사이에서 그리고 인터넷 또는 다른 패킷 데이터 망 사이에서 데이터 신호들을 전달한다. 데이터통신망(150) 서버는 회사 이더넷 시스템 또는 인터넷과 같은 무선 망 및 외부 패킷 데이터망들의 가입자들 사이에서 서비스를 제공하는 패킷 데이터 교환 및 라우팅 장치이다. 통신 라인은 이더넷 링크, T1 접속, T3 라인, 광섬유 링크, 망 백본(backbone) 접속 등을 포함하는 임의의 접속 라인이 될 수 있으며, 여러 상이한 데이터 링크들을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 데이터 링크는 기지국 시스템 중 하나를 데이터통신망 서버로 결합시킨다.

GAN(General ATM Switch Network)(160, 161)은 다수의 기지국 제어기들과 연동되어 있으며, GAN(160, 161)을 통해 다수의 기지국 제어기와 다수의 기지국에 대한 유지 및 보수를 수행할 수 있다. 즉, GAN은 기지국 제어기에 대해 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 스위치의 역할을 한다.

IMSHO 라우터(Router)(미도시)가 다수의 GAN에 연결되면, 교환기간 소프트 핸드오프를 가능하게 한다. 본 발명에서는 교환기간 소프트 핸드오프용 라우터가 없는 경우, 즉 교환기간 하드 핸드오프 밖에 이루어지지 않는 경우에 있어서 하드 핸드오프의 개선 방법을 강구하고자 한다.

무선망에서 이동 단말은 셀 사이트에 비치되어 기지국 시스템과 통신하고, 이동 단말은 또한 셀 사이트의 외곽에 근접한 셀 사이트에 위치하기도 하는데, 이동 단말(112)에 인접한 방향 화살표는 이동 단말이 목적 셀 사이트를 향해 이동하는 것을 표시한다. 임의의 시점에서 이동 단말이 제공 셀 사이트로부터 목적 셀 사이트로 이동함에 따라 핸드오프가 발생하게 된다.

핸드오프 절차는 제1 셀(제공 셀)로부터 제 2 셀(목적 셀)로 셀 제어를 전달하면서 이루어진다. 핸드오프는 소프트 핸드오프 또는 하드 핸드오프가 될 수 있다. 소프트 핸드오프에서는 기존의 접속이 제1 셀 내에서 이동 단말 및 기지국 시스템 사이에서 해제되기 전에 제2 셀 내에서 이동 단말 및 기지국 시스템 사이에 또 다른 접속이 이루어지게 되나, 하드 핸드오프에서는 제2 셀에서 이동 단말 및 기지국 시스템 사이에서 새로운 접속이 이루어지기 전에 제1 셀에서 이동 단말 및 기지국 시스템 사이에 기존의 접속이 해제되는 것이 특징이다.

도 2의 시스템 구성을 기반으로 하여 교환기간 하드 핸드오프 과정을 교환기를 중심으로 알아보기로 한다.

제공 기지국 제어기(131)는 교환기 ID, 셀 ID를 포함하는 정보를 핸드오프요구 메시지를 통해 제공 교환기(140)로 전송한다. 제공 교환기(140)는 핸드오프 요구 메시지를 수신하면 중계선 할당 요구를 수행한다. 제공 교환기(140)는 TGN(Trunk Group Number), TMN(Trunk Member Number), 셀 ID를 포함하는 정보를 자원할당요구 메시지를 통해 전송한다. 목적 교환기(141)는 상기 자원 할당요구 메시지를 수신하면, 셀 ID를 포함하는 정보를 기지국 자원 할당요구 메시지를 통해 목적 기지국 제어기(133)로 전송한다.

목적 기지국 제어기(133)는 무선 채널 정보를 포함하는 데이터를 기지국 자원할당 응답 메시지를 통해 상기 목적 교환기(141)로 전송한다. 이후에 목적 교환기(141)는 중계선 할당 과정과 목적 시스템 내 스위치 연결 과정을 수행한다. 목적 교환기(141)는 양도용 자원할당 요구응답 메시지를 통해 무선채널 정보를 포함하는 데이터를 제공 교환기(140)로 전송하고, 제공 교환기(140)는 상대 가입자와 중계선 간의 통화로 연결 과정을 수행한다. 제공 교환기(140)가 핸드오프 수행 명령 메시지를 상기 목적 기지국 제어기(133)로 전송하면, 목적 기지국 제어기(133)는 핸드오프 완료 메시지를 목적 교환기(141)로 전송하고, 목적 교환기(141)는 제공 교환기(140)로 핸드오프 완료 통보 메시지를 전송한다. 도 2에서는 제공 교환기와 목적 교환기간의 연결 관계는 도시하지 않았으나 교환기 간 일대일 혹은 접속 매개체를 중심으로 한 중앙 집중식 등의 방법으로 상호 연동되어 있다.

상기에서는 교환기의 역할을 중심으로 교환기간 하드 핸드오프를 서술하였고, 아래에서는 기지국 시스템과 이동 단말을 중심으로 하여 교환기간 하드 핸드오프 과정에 대해서 살펴보기로 한다.

CDMA 시스템에서, 이동 단말들이 CDMA 채널을 통해 기지국 시스템과 통신한다고 가정해 보자. 이동 단말이 하나의 셀로부터 다른 셀로 이동함에 따라 이동 단말은 핸드오프가 기지국 시스템으로부터 제어 신호의 검출, 기지국 시스템으로부터의 신호상에서 증가된 비트 에러율, 신호 시간 지연 또는 일부 다른 특징에 기초하여 요구된다고 판단한다.

제어 신호의 강도가 기지국 시스템에 의해서 전송되거나, 신호의 비트 에러율이 기지국 시스템으로부터 수신되거나 라운드 트립(Round Trip) 시간 지연이 임계값을 초과할 때, 기지국 시스템은 핸드오프가 요구되는 시그널링 이동 단말 및 목적 기지국에 의해서 핸드오프 프로세스를 개시한다. 기지국 시스템 및 이동 단말은 통신 링크의 설정을 협상하기 시작한다. 따라서 호출은 하나의 기지국 시스템으로부터 다른 기지국 시스템으로 전달된다.

이제 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 교환기간 하드 핸드오프 방법의 바람직한 일 실시예에 대해 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 교환기간 하드 핸드오프 절차 흐름을 나타내고 있다.

도 3의 핸드오프는 통화중 핸드오프이며, 이미 한 번 이상의 하드 핸드오프가 이루어져 핸드오프 제한시간(Guard_Time)이 가동된 상태임을 전제로 한다. 또한 본 발명에서 언급하는 파일럿(Pilot) 신호라 함은 주로 CDMA 2000 시스템을 기준으로 한 것이므로, 타 이동통신망에서 파일럿 신호와 같이 기지국 시스템의 신호 세기를 측정하는 데 있어 기준이 되는 신호라면 그 명칭을 불문하고 본 발명에서 사용하는 '파일럿 신호'와 같은 의미로 이해되어야 할 것이다.

도 2의 이동 단말(112)이 통화중 상태에서 이동하면서(S301), 이동 단말(112)이 이동하는 방향의 목적 셀(Target Cell)의 파일럿 신호를 감지한다(S302). 이동 단말이 감지한 파일럿 신호의 세기가 후보자격기준치(T_ADD) 값 이상으로 파악되는 경우(S303), 단말기가 PSMM을 보고하는 첫째 조건인 목적 셀의 파일럿 신호의 세기가 후보자격기준치(T_ADD) 값 이상 조건을 만족하게 되므로, 이동 단말(112)은 기지국 시스템으로 PSMM을 보고하게 된다(S304). PSMM은 기지국 시스템이 이동 단말(112)로부터 수신하는 파일럿 세기 측정용 메시지이다. PSMM은 해당 이동 단말(112)이 수신하는 여러 파일럿 신호 세기와 파일럿 PN의 위상 등의 정보가 포함되어 있다.

여기서, 후보자격기준치는 인접 기지국이 후보 기지국으로 진입하기 위해 만족해야 하는 기지국 파일럿 세기의 값으로, CDMA 시스템에서는 T_ADD 값으로 이해할 수 있으며, 다른 이동통신망에서는 그 명칭이 다르다 하더라도 그와 같은 역할을 하는 값이라면 이에 해당한다 할 것이다. 이는 활성화간격치와 CDMA 시스템의 T_COMP 값, 그리고 탈락타이머가동기준치와 CDMA 시스템의 T_DROP과의 관계에서도 마찬가지이다.

기지국이 후보자격기준치 이상의 파일럿 신호를 감지에 대한 단말의 파일럿세기측정 메시지를 수신했을 때는, 대부분의 경우 아직 핸드오프 제한시간(시스템에 따라 달리 설정되나 대략 5초 정도)이 경과하지 않는다.

하드핸드오프 시의 핑퐁 현상을 방지하기 위한 핸드오프 제한시간(Guard_Time) 내에서는 활성화간격치(T_COMP) 조건을 만족하더라도 기지국 시스템은 핸드오프 처리를 하지 않게 되므로, 기지국 시스템은 단말로 하여금 지속적으로 파일럿 세기를 측정해 보고할 것을 요구하는 PMRO(Pilot Measurement Request Order : 파일럿측정요구명령)메시지를 전송한다(S305).

PMRO를 통해 기지국이 이동 단말(112)에 대해 단말이 파악하고 있는 주변 기지국의 파일럿 신호 리스트를 요구하는 경우, 이동 단말(112)은 주어진 임계값보다 높은 파일롯을 모두 기지국 시스템으로 보고하게 된다(S306). 기지국 시스템에 보고된 메시지에는 후보 셋 각 파일롯의 크기와 PN 위상이 포함된다.

PSMM을 수신한 기지국 시스템은, i) 목적 셀과 제공 셀의 파일럿신호 세기 차이가 활성화간격치(T_COMP) 값 이상의 조건을 만족하는지와 ii) 핸드오프 제한시간의 경과 여부를 검토해야 한다.

목적 셀과 제공 셀의 파일럿신호 세기 차이가 활성화간격치 이상인지 판단하여(S307), 활성화간격치 이상인 경우에는 핸드오프 제한 시간이 경과했는지 검토한다(S309). 활성화간격치(T_COMP)는 후보군의 기지국이 활성 집합으로 들어가기 위한 후보군의 파일럿 세기와 활성 집합의 파일럿 세기의 차이값 및 활성 집합에 속 해 있는 파일럿들의 세기 차이값을 비교한 값이다.

만일 목적 셀과 제공 셀의 파일럿신호 세기 차이가 활성화간격치 이상이 아닌 경우에는, 목적 셀의 파일럿신호 세기가 탈락타이머기준치(T_DROP) 이상인지 다시 판단하여(S308), 탈락타이머기준치 이상일 때만 기지국 시스템이 단말로 PMRO를 전송하는 단계(S305)로 돌아가 이후 과정을 반복하고, 탈락타이머기준치 밑으로 내려간 경우에는 그대로 핸드오프 절차를 종료한다.

목적 셀과 제공 셀의 파일럿신호 세기 차이가 활성화간격치(T_COMP) 이상이라는 것은 이동 단말(112)이 진행하는 방향의 목적 셀의 파일럿신호가 이동 단말(112)에 대한 호 제어권을 제공 셀에서 목적 셀로 넘겨주어야 할 만큼 단말에 강하게 수신된다는 것을 의미한다.

즉, 기지국 시스템은 핸드오프 제한시간을 체크하여, 핸드오프 제한시간이 경과되기 전까지는 PMRO(Pilot Measurement Request Order : 파일럿측정요구명령)를 이동 단말로 주기적으로 전송하여 이동 단말(112)로 하여금 보유하고 있는 파일럿신호의 세기에 대한 정보를 요구하는 것이다.

핸드오프 제한시간의 만료 후 활성화간격치(T_COMP) 조건을 만족하는 PSMM이 보고되는 경우, 즉 이동 단말(112)이 보고한 PSMM 상의 목적 셀의 Ec/Io와 제공 셀의 Ec/Io가 활성화간격치(T_COMP) 값 이상 차이가 나는 경우에 있어서 기지국 시스템은, 목적 셀로의 핸드오프를 진행하라는 핸드오프지시 메시지(HDM)를 이동 단말(112)로 전송하여 핸드오프 지시 명령을 내린다(S310). 핸드오프지시 메시지는 기지국 시스템이 이동 단말(112)로부터 핸드오프를 요구할 때 사용하는 메시지이다.

기지국 시스템은, 이동 단말(112)의 부하를 고려해 목적 셀의 Ec/Io가 탈락타이머가동기준치(T_DROP) 이하로 보고되는 PSMM이 발생하는 경우에는 PMRO을 더 이상 전송하지 않는다. 이후 목적 셀의 Ec/Io가 후보자격기준치(T_ADD) 값 이상이 되는 PSMM 보고를 받게 되는 경우, 기지국 시스템은 다시 PMRO의 전송을 개시하게 된다.

이동 단말(112)은 핸드오프 지시 메시지를 수신한 후 목적 셀로의 핸드오프를 진행하기 위하여 목적 셀로의 핸드오프를 완료했음을 알리는 핸드오프 완료 메시지(Handoff Completion Message : HCM)를 전송한다(S311). 핸드오프 완료 메시지를 수신한 기지국 시스템은, 이동 단말(112)을 제어하는 기지국의 변화에 따른 새로운 시스템 정보를 이동 단말(112)에 제공하기 위해 순방향 트래픽 채널을 통해, 통화중 시스템 파라미터 메시지(In-Traffic System Parameter Message), 전력제어 메시지(Power Control Message), 네이버리스트 갱신 메시지(Neighbor List Update Message)를 전송하게 된다(S312).

실제로 개선되기 전의 교환기간 하드 핸드오프 방법을 이용한 핸드오프 성공률이 80% 내외였던 반면, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 교환기간 하드 핸드오프 방법을 이용한 경우 핸드오프 성공률은 97% 이상인 것으로 측정되었다. 핸드오프 성공률만을 비교해 본다면 무려 20% 이상의 통화품질 향상이라고 볼 수 있다.

본 발명은, 기존의 교환기간 하드 핸드오프에 있어서 발생하는 문제점인 핑 퐁 현상 등을 방지하기 위해 파일럿측정요구명령 메시지를 이용하여 핸드오프 메카니즘을 제어함으로써 서비스 중 예기치 않던 호 손실 발생율을 현저하게 감소시켜 이동통신망의 통화 품질을 개선시키는 효과를 지닌다.

Claims

이동통신망의 핸드오프 제어 방법에 있어서,

단말이 후보자격기준치 값 이상의 파일럿 세기를 가지는 목적 셀을 파악하고 파일럿세기측정 메시지를 기지국 시스템으로 전송하는 단계; 와

핸드오프 제한시간 내에도 상기 단말과 상기 기지국 시스템간에 파일럿측정요구명령 메시지와 파일럿세기측정 메시지를 교환하여, 핸드오프 수행 여부를 결정하는 단계를 포함하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 1항에 있어서,

상기 기지국 시스템은,

제공 셀과 목적 셀의 파일럿 신호 세기의 차이가 활성화간격치 이상 되더라도 핸드오프 제한시간이 경과하기 전에는 핸드오프를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기지국 시스템은,

상기 핸드오프 제한시간 내에는 핸드오프를 수행하지 않고, 상기 단말로 파 일럿측정요구명령 메시지를 주기적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 3항에 있어서,

상기 단말은,

상기 기지국 시스템으로부터 파일럿측정요구명령 메시지를 정기적으로 수신하고, 보유하고 있는 일정 세기 이상의 파일럿 신호 정보를 상기 기지국 시스템으로 제공하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 4항에 있어서,

상기 파일럿 신호 정보의 전송은 파일럿세기측정 메시지를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 3항에 있어서,

상기 기지국 시스템은,

목적 셀의 신호 대 잡음비가 탈락타이머가동기준치 이하인 경우에는 상기 단말로의 파일럿측정요구명령 메시지 전송을 중단하는 것을 특징으로 하는 이동통신 망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 6항에 있어서,

상기 기지국 시스템은 목적 셀의 신호 대 잡음비가 후보자격기준치 값 이상이 되는 파일럿세기측정 메시지를 수신하게 되면, 다시 상기 단말에 대한 파일럿측정요구명령 메시지 전송을 재개하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 1항에 있어서,

상기 기지국 시스템이 핸드오프 제한시간 이후에 제공 셀과 목적 셀의 파일럿세기 차이가 활성화간격치 이상 되는 경우, 상기 단말로 목적 셀로 핸드오프 할 것을 지시하는 핸드오프지시 명령을 전송하는 단계를 더 포함하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 8항에 있어서,

상기 단말은 상기 핸드오프지시 명령을 수신하여 목적 셀로의 핸드오프를 수행하고, 핸드오프를 완료했음을 알리는 핸드오프완료 메시지를 상기 기지국 시스템 으로 전송하는 단계를 더 포함하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 9항에 있어서,

상기 핸드오프완료 메시지를 수신한 상기 기지국 시스템은, 핸드오프 후 필요한 목적 셀에 대한 정보를 포함한 메시지를 상기 단말로 제공하는 단계를 더 포함하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 10항에 있어서,

상기 목적 셀에 대한 정보는, 통화중 시스템 파라미터 메시지, 전력 제어 메시지, 및 네이버리스트 갱신 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
이동통신망의 핸드오프 제어 시스템에 있어서,

서로 다른 교환기에 의해 제어되는 제공 셀과 목적 셀의 인접 부분에 위치하고 제공 셀에서 목적 셀로 핸드오프를 시도하되, 후보자격기준치 값 이상의 파일럿 세기를 가지는 목적 셀을 파악하고 파일럿세기측정 메시지를 무선 네트워크로 전송 하는 단말;

상기 단말로부터 파일럿세기 정보를 수신하고 파일럿측정요구명령 메시지를 상기 단말로 주기적으로 전송하여 교환기간 하드 핸드오프 여부를 결정하는 기지국 시스템을 포함하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 시스템.
제 12항에 있어서,

상기 기지국 시스템은,

상기 단말로부터 보고되는 파일럿세기 정보로부터 목적셀의 파일럿세기와 제공셀의 파일럿세기 차이가 활성화간격치 값을 초과하는 것을 파악한 경우에도,

핸드오프 제한시간 내에는 핸드오프를 수행하지 않고, 상기 단말로 파일럿측정요구명령 메시지를 주기적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 13항에 있어서,

상기 단말은,

핸드오프 제한시간 내에는 핸드오프를 수행하지 않고, 상기 기지국 시스템으로부터 수신되는 파일럿측정요구명령 메시지에 대해 파일럿세기측정 메시지로 주기적인 응답을 수행하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 방법.
제 13항에 있어서,

상기 기지국 시스템은,

목적 셀의 신호 대 잡음비가 탈락타이머가동기준치 이하인 경우에는 상기 단말로의 파일럿측정요구명령 메시지 전송을 중단하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 시스템.
제 15항에 있어서,

상기 기지국 시스템이 목적 셀의 신호 대 잡음비가 후보자격기준치 값 이상이 되는 파일럿세기측정 메시지를 수신하게 되면, 다시 상기 단말에 대한 파일럿측정요구명령 메시지 전송을 재개하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 시스템.
제 12항에 있어서,

상기 기지국 시스템이 핸드오프 제한시간 이후에 제공 셀과 목적 셀의 파일럿세기 차이가 활성화간격치 이상 되는 경우, 목적 셀로 핸드오프할 것을 지시하는 핸드오프지시 명령을 상기 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 시스템.
제 17항에 있어서,

상기 단말은 상기 핸드오프지시 명령을 수신하여 목적 셀로의 핸드오프를 수행하고, 핸드오프를 완료했음을 알리는 핸드오프완료 메시지를 상기 기지국 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 시스템.
제 18항에 있어서,

상기 핸드오프완료 메시지를 수신한 상기 기지국 시스템은, 핸드오프 후 필요한 목적 셀에 대한 정보를 포함한 메시지를 상기 단말로 제공하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 시스템.
제 19항에 있어서,

상기 목적 셀에 대한 정보는, 통화중 시스템 파라미터 메시지, 전력 제어 메시지, 및 네이버리스트 갱신 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망의 교환기간 하드 핸드오프 제어 시스템.
이동통신망 내에 위치하면서 서로 다른 교환기에 속하는 제공 셀과 목적 셀간의 교환기간 하드 핸드오프를 수행하는 단말에 있어서,

후보자격기준치 이상의 파일럿 세기를 가지는 목적 셀을 파악하고 파일럿세기측정 메시지를 기지국으로 전송하며,

핸드오프 제한시간 내에 상기 기지국으로부터 주기적으로 수신한 파일럿측정요구명령 메시지에 대해 상기 기지국에 파일럿세기측정 메시지를 보고하고, 제공 셀과 목적 셀의 파일럿 세기를 비교하여 핸드오프 수행 여부를 결정하는 상기 기지국의 명령에 따라 핸드오프를 수행하는 이동통신 단말.
제 21항에 있어서,

상기 기지국으로부터 파일럿측정요구명령 메시지를 수신하고, 보유하고 있는 일정 세기 이상의 파일럿 신호 정보를 포함하는 파일럿세기측정 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말.
제 21항에 있어서,

상기 기지국 시스템으로부터 핸드오프지시 명령을 수신한 경우, 목적 셀로의 핸드오프를 수행하고 핸드오프를 완료했음을 알리는 핸드오프완료 메시지를 상기 기지국 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말.