KR20060040454A - 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의핸드오버 장치 및 방법 - Google Patents

이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의핸드오버 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종 네트워크에 접속하여 통신 서비스를 제공받을 수 있는 단말이 이종 네트워크간을 이동하는 경우에 대한 이동성을 보장하기 위한 것으로, 터널을 통해 서로 연결되는 이종의 네트워크에서 단말의 핸드오버가 요구되는 경우, 핸드오버로 인해 요구되는 새로운 경로를 터널을 사용하여 설정하는 이종 네트워크에서의 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것이다.
이종 네트워크, 셀룰러 네트워크, 무선 랜(Wireless LAN), 핸드오버, 터널, eBTS(enhanced Base Transceiver System), eBSC(enhanced Base Station Controller)

Description

이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF HANDOVER ON CELLULAR SYSTEM USING THE HETEROGENEOUS WIRELESS NETWORK}
도 1은 본 발명에 따른 도면으로, 무선 랜 인터페이스 및 셀룰러 인터페이스를 포함하는 단말의 구성도.
도 2는 단말과 eBTS 사이에 터널이 설정된 이종 네트워크의 도면.
도 3은 셀룰러 네트워크와 무선 랜 네트워크간의 단말의 이동으로 인한 핸드오버의 도면.
도 4는 단말과 eBSC간에 터널이 설정된 이종 네트워크의 구성도.
도 5a는 단말과 eBSC간에 터널이 설정된 이종 네트워크에서 단말이 셀룰러 네트워크로부터 무선 랜 네트워크로 이동함으로 인해 발생하는 핸드오버를 도시하는 도면.
도 5b는 도 5a에 도시된 경우의 핸드오버에 따른 호 흐름도.
도 5c는 도 5a에 도시된 핸드오버 시에 사용되는, CDMA2000 1X 데이터 서비스에서의 프로토콜 스택의 도면.
도 6a는 단말과 eBSC간에 터널이 설정된 이종 네트워크에서 단말이 무선 랜 네트워크로부터 셀룰러 네트워크로 이동함으로 인해 발생하는 핸드오버를 도시하는 도면.
도 6b는 도 6a에 도시된 핸드오버의 경우의 프로토콜 스택의 도면.
도 7a는 MSC가 셀룰러 네트워크 및 무선 랜 네트워크간을 이동하는 단말에 대한 핸드오버를 수행하는 도면.
도 7b는 셀룰러 영역에서 음성 서비스를 제공받던 단말이 무선 랜 영역으로 이동하는 경우의 핸드오버에 따른 호 흐름도.
도 7c는 무선 랜 영역에서 음성 서비스를 제공받던 단말이 셀룰러 영역으로 이동하는 경우의 핸드오버에 따른 호 흐름도.
도 8a는 PDSN이 셀룰러 네트워크 및 무선 랜 네트워크간을 이동하는 단말에 대한 핸드오버를 수행하는 도면.
도 8b는 무선 랜 영역에서 데이터 서비스를 제공받던 단말이 셀룰러 영역으로 이동함으로써 발생하는 핸드오버의 호 흐름도.
도 8c는 무선 랜 영역에서 데이터 서비스를 제공받던 단말이 셀룰러 영역으로 이동함으로써 발생하는 핸드오버에 대한 프로토콜 스택.
도 8d는 셀룰러 영역에서 데이터 서비스를 제공받던 단말이 무선 랜 영역으로 이동함으로써 발생하는 핸드오버에 따른 프로토콜 스택.
본 발명은 이종 무선 네트워크를 통해 셀룰러 시스템에 접속하여 셀룰러 서비스를 제공받는 단말의 이동성을 보장하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 통신 기술의 전반적인 추세가 유비쿼터를 지향함에 따라 각종 이종 통신네트워크간에 서로 연동하는 기술에 대한 필요성이 대두되었다. 그러나 이종의 네트워크들은, 서로 다른 주파수의 에어(air) 구간을 사용하는 등의 이유로 직접적으로 연동하기가 어려웠다. 이런 문제점을 해결하기 위해 셀룰러 네트워크와 다른 기술을 사용하는 이종의 네트워크를 터널로 연결하는, 터널링 기법을 사용한 이종 네트워크의 연동 방법이 제안되고 있다. 그러나 기존에 제안되고 있는 이종 네트워크의 연동 방법은, 단순히 셀룰러 네트워크와 이종의 네트워크간의 터널 설정에 대해서만 제시하고 있을 뿐, 터널을 사용하여 이종 네트워크에 접속하는 단말의, 네트워크 내에서의 이동성에 대한 방안을 제시하지 못하고 있다.
이와 같이 단말의 이동성이 보장되지 않는다는 것은, 특히 단말의 이동성을 중시하는 무선 네트워크에서 큰 문제점이 아닐 수 없다. 그러므로, 이종 네트워크의 연동을 효율적으로 수행하기 위해서는, 단말의 이동성을 보장하기 위해서, 단말이 이종 네트워크간의 서로 다른 에어 기술 사이를 자유롭게 오갈 수 있는 방법이 요구된다.
따라서 본 발명의 목적은 이종 네트워크간에서의 단말의 이동성을 보장할 수 있는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이종 네트워크의 서로 다른 에어 사이에서의 단말의 이동성을 보장할 수 있는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 단말과 셀룰러 네트워크간에 설정된 터널을 통해 연동하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은; 제 1 무선 주파수 대역을 사용하여 무선 자원을 제공하는 제 1 네트워크와, 상기 제 1 네트워크와 유선 네트워크를 통해 연결된 셀룰러 네트워크의 제 1 장치와, 상기 제 1 네트워크로부터 제공되는 무선 자원을 사용하여 상기 제 1 장치와 설정된 터널을 통해 셀룰러 네트워크에 접속하거나, 상기 셀룰러 네트워크가 제공하는 무선 자원을 사용하여 상기 셀룰러 네트워크에 접속하며, 핸드오버가 필요하다고 판단되면 핸드오버에 따른 새로운 경로를 설정하고 새로운 경로를 통해 상기 셀룰러 네트워크에 접속하는 단말을 포함함을 특징으로 하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치를 제안한다.
또, 본 발명은; 단말과 셀룰러 네트워크의 eBTS간에 설정되는 터널을 통해 셀룰러 네트워크와 이종의 네트워크인 제 1 네트워크가 연결되는 이종 네트워크에 있어서, 핸드오버가 필요하다고 판단되는 경우 핸드오버를 요청하는 단말과, 상기 단말로부터 핸드오버를 위한 터널 설정을 요청받으면, 상기 단말과 터널 설정을 통해 새로운 경로를 생성하며, 상기 새로운 경로를 통해 상기 단말과 데이터의 송수신을 수행하는 eBTS를 포함함을 특징으로 하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치를 제안한다.
또, 본 발명은; 단말과 셀룰러 네트워크의 eBSC간에 설정되는 터널을 통해 셀룰러 네트워크와 이종의 네트워크인 제 1 네트워크가 연결되는 이종 네트워크에 있어서, 핸드오버가 필요하다고 판단되는 경우 핸드오버를 요청하는 단말과, 상기 단말로부터 핸드오버를 위한 터널 설정을 요청받으면, 상기 단말과 터널 설정을 통해 새로운 경로를 생성하며, 상기 새로운 경로를 통해 상기 단말과의 데이터 송수신을 수행하는 eBSC를 포함함을 특징으로 하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치를 제안한다.
또, 본 발명은; 셀룰러 네트워크와 이종의 네트워크인 제 1 네트워크가 터널을 통해 연결되는 이종 네트워크에 있어서, 상기 단말이 핸드오버의 필요 여부를 판단하는 제 1 과정과, 핸드오버가 필요하다고 판단되는 경우, 핸드오버 후의 데이터 전송을 위해 사용할 새로운 경로를 생성하기 위해 상기 제 1 네트워크를 통해 상기 셀룰러 네트워크에 연결되는 터널을 설정하는 제 2 과정과, 상기 생성된 새로운 경로를 통해 상기 셀룰러 네트워크와의 데이터 송수신을 수행하는 제 3 과정을 포함함을 특징으로 하는 이종 무선망을 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 방법을 제안한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 서로 다른 에어 기술을 가지는 이종의 네트워크가 연동된 네트워크에서의 단말의 이동성을 보장하기 위한 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에서의 이종 네트워크는 셀룰러 네트워크 및 셀룰러 네트워크가 아닌 이종의 네트워크가 터널을 통해 연동된 네트워크임을 전제로 한다. 또, 이하 본 발명의 설명은, 그 이해를 돕기 위해 셀룰러(cellular) 네트워크, 특히 CDMA20001x 네트워크, 및 무선 랜(wireless LAN, IEEE 802.11) 네트워크가 연동된 이종 네트워크를 예로 들어 이루어질 것이다. 따라서, 이하 본 발명의 기술에서 "이종의 네트워크"는 무선 랜 네트워크가 되고, "이종 네트워크"는 셀룰러 네트워크 및 무선 랜 네트워크가 연동된 네트워크가 된다. 그러나 본 발명의 적용 범위는 무선 랜을 이종의 네트워크로 하는 경우에만 한정되는 것은 아니며, 블루투스(bluetooth), IEEE 802.16 WiMax 등의 다양한 네트워크를 이종의 네트워크로 하는 경우에도 적용될 수 있을 것이다.
또, 이하 본 발명을 설명함에 있어서, "셀룰러 영역"이라는 용어는 단말이 셀룰러 주파수를 사용하여 셀룰러 네트워크에 접속 가능한 지역을 의미하고, "무선 랜 영역"이라는 용어는 단말이 무선 랜 주파수를 사용하여 무선 랜 네트워크에 접속 가능한 지역을 의미한다. 이때, 무선 랜 영역의 단말은 셀룰러 네트워크와 연결된 터널을 사용함으로써 무선 랜 주파수를 사용하여 셀룰러 서비스를 제공받을 수 있다. 단말은 셀룰러 영역에서는 셀룰러 네트워크의 기지국 시스템(Base Station System, BSS)에 접속하고, 무선 랜 영역에서는 AP(Access Point)에 접속한다. 무선 랜 영역과 셀룰러 영역은 서로 중복될 수 있다. 일반적으로, 셀룰러 영역은 어떤 기지국(Base Transceiver System, 이하 "BTS"라 칭한다)이 관장하는 영역인가에 따라 서로 다른 셀룰러 영역으로 구분될 수 있다. 또, 무선 랜 영역은 어떤 접속점(Access Point, AP)이 관장하는 영역인가에 따라 서로 다른 무선 랜 영역으로 구분될 수 있다. 즉, 서로 다른 기지국들의 관장 하에 있는 셀룰러 영역은 서로 다른 셀룰러 영역이 되며, 서로 다른 AP의 과장 하에 있는 무선 랜 영역은 서로 다른 무선 랜 영역이 된다. 단말이 상기 서로 다른 셀룰러 영역간, 서로 다른 무선 랜 영역간, 무선 랜 영역-셀룰러 영역간을 이동하는 모든 경우에 핸드오버가 발생할 수 있다. 여기서, 셀룰러 영역간의 단말 이동에 따른 핸드오버는 종래의 셀룰러 네트워크에서의 핸드오버와 동일하다.
한편, 본 발명이 적용되는 단말은, 무선 랜 영역에서 네트워크에 접속할 수 있어야 하므로, 무선 랜 인터페이스 기능을 적어도 포함해야 한다. 먼저 하기의 도 1을 참조하여 본 발명이 적용될 수 있는 단말에 대해 기술하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 도면으로, 무선 랜 인터페이스 및 셀룰러 인터페이스를 포함하는 단말의 구성도이다.
도 1에 도시된 단말(100)은, 무선 랜 영역에서는 무선 랜 인터페이스 모듈(102)을 사용하여 무선 링크를 설정하고, 셀룰러 영역에서는 셀룰러 주파수를 사용하여 무선 링크를 설정할 수 있다. 단말(100)은, 두 영역에서의 무선 링크 설정이 모두 가능하다는 특징으로 인해, 무선 랜 영역과 셀룰러 영역간의 이동시에 두 네트워크간의 핸드오버를 가능하게 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 단말(100)은 무선 랜 인터페이스 모듈(102), 터널 관리부(104), 호처리부(106), 셀룰러 인터페이스 모듈(108) 및 메모리(110)를 포함하여 구성된다. 여기서 무선 랜 인터페이스 모듈(102)은 무선 랜 전용 주파수 대역을 이용하여 무선 랜 네트워크로부터 제공되는 무선 자원을 할당받아 무선 랜과 통신을 수행한다. 터널 관리부(104)는 무선 랜 인터페이스 모듈(102)을 통해 무선 랜 네트워크로부터 제공되는 무선자원을 이용하여 무선 랜 네트워크에 연결된 셀룰러 네트워크와 터널을 설정하고 관리한다. 호처리부(106)는 터널 관리부(104)를 통해 설정된 터널을 통해 셀룰러 네트워크에 접속하여 호 처리를 수행한다. 셀룰러 인터페이스 모듈(108)은 셀룰러 전용 주파수 대역을 이용하여 셀룰러 네트워크로부터 제공되는 무선 자원을 할당받아 셀룰러 네트워크와 통신을 수행한다. 메모리(110)는 터널 설정 정보를 저장한다.
또한 단말(100)은 핸드오버를 위한 기능을 수행할 수 있어야 한다. 단말(100)이 수행하는 핸드오버를 위한 기능은, 핸드오버가 필요한 상태인지를 판단하는 기능과, 핸드오버가 필요하다고 판단되는 경우 핸드오버를 요청하는 기능 등이다. 일반적으로, 단말(100)은 기존의 경로를 통해 수신되는 신호의 세기가 소정의 임계치 이하가 되는 경우 핸드오버가 필요하다고 판단한다. 물론, 이때 단말(100)은 기존의 경로를 통해 수신되던 신호보다 세기가 큰, 다른 경로를 통한 신호를 수신할 수 있어야 한다. 단말(100)의 핸드오버는 기존의 경로 대신 상기 다른 경로를 통해 통신 서비스를 제공받는 과정을 의미한다.
이하 언급되는 "단말"은 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 랜 네트워크 및 셀룰러 네트워크에 모두 접속 가능하며, 핸드오버가 가능한 단말을 의미한다. 그러므로, 하기에서는 단말(100)에 대한 별도의 설명을 생략하기로 한다.
이하 본 발명은 단말과 셀룰러 네트워크간의 터널 설정을 통해 두 네트워크가 연동되는 이종 네트워크에서의 핸드오버에 관한 것이다. 이때, 단말은 셀룰러 네트워크의 BSC 또는 기지국제어기(Base Station Controller, 이하 "BSC"라 칭한다)와의 사이에 터널을 설정하고, 설정된 터널을 통해 셀룰러 서비스를 제공받을 수 있다. 한편, 본 발명에서 사용되는, 무선 랜의 AP를 통해 접속되는 단말과의 사이에 터널을 설정할 수 있는 BTS 또는 BSC를 특별히 개선된 기지국(enhanced BTS, 이하 "eBTS"라 칭한다) 또는 개선된 기지국제어기(enhanced BSC, 이하 "eBSC"라 칭한다)라 한다. 한편, eBTS 및 eBSC는 통상의 셀룰러 네트워크의 BTS 또는 BSC와 달리 셀룰러 주파수를 사용하는 무선 자원의 할당 기능을 수행하지 않는다. 이는 eBTS 또는 eBSC에 접속되는 단말들이 무선 랜 영역에서 접속점(Access Point, 이하 "AP"라 칭한다)으로부터 무선 랜 주파수를 할당받는 단말들이기 때문이다.
이하 본 발명은, 크게 단말과 eBTS간에 터널이 설정되는 이종 네트워크에서의 핸드오버와 단말과 eBSC간에 터널이 설정되는 이종 네트워크에서의 핸드오버로 나뉘어 설명될 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 직접적인 관련이 없는, 셀룰러 네트워크 및 무선 랜 네트워크의 기본적인 기술 사항들에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
먼저, 단말과 eBTS 사이에 터널이 설정된 이종 네트워크에서의 핸드오버 장치 및 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 단말과 eBTS 사이에 터널이 설정된 이종 네트워크의 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이종 네트워크는 단말(100), AP(200), 라우터 또는 스위치(이하 "라우터"라고만 칭하기로 한다)(202), 게이트웨이(204) 및 eBTS(206)를 포함하여 구성된다. 여기서 AP(200)는 단말(100)과 무선 랜 주파수를 사용하여 무선 통신을 수행한다. 라우터(202)는 AP(200)를 외부 네트워크로 연결한다. 게이트웨이(204)는 라우터(202)를 통해 AP(200)를 인터넷 등의 외부 네트워크로 연결한다. eBTS(206)는 게이트웨이(204)에 유선 네트워크를 통해 연결되어 그 유선 네트워크를 통해 단말(100)까지 터널을 형성하고, 형성된 터널을 통해 단말(100)에 셀룰러 서비스를 제공한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, eBTS(206)는 BSC(210)를 통해 PDSN(Packet Data Switched Network)(212) 또는 MSC(Mobile Switching Center)(214)에 연결된다. PDSN(212)은 인터넷에 연결되어 단말(100)에 데이터 통신을 제공한다. MSC(214)는 공중전화망(Public Switched Telephone Network, PSTN)에 연결되어 단말(100)에 음성 통신을 제공한다. PDSN(212) 및 MSC(214)은 각각 셀룰러 시스템의 데이터 통신 및 음성 통신을 위한 교환 기능을 수행한다.
eBTS(206)는 자신이 관리하는 단말(100)과 셀룰러 주파수를 이용하여 무선 링크를 설정하고 관리하는 기능과 함께 무선 랜 주파수를 통해 접속한 단말(100)에 대한 서비스를 수행할 수 있는 기능을 가진다. 즉, eBTS(206)는 무선 랜 영역에서 터널을 통해 연결된 단말(100)로부터 전송되는 데이터를 BSC(210)를 통해 MSC(214) 또는 PDSN(212)으로 전송할 수 있다. 이때, BSC(210)와 eBTS(206)사이의 데이터 및 시그널링 전달은 표준(예를 들어 Abis) 혹은 각 장비 업체 공유의 내부 정의 방법(IPC: Inter Processor Communication)을 통해서 이루어질 수 있다. eBTS(206)는 BSC(210)로부터 셀룰러 서비스를 위한 데이터를 수신하고, 수신한 데이터를 미리 설정해 놓은 터널을 이용해서 단말(100) 전송한다. 또, eBTS(206)는 터널을 통하여 단말(100)로부터 수신한 데이터를 Abis 혹은 별도의 IPC를 통해서 BSC(210)에 전송한다.
한편, eBTS(206)는 BSC(210)가 자신을 다른 BTS(208)와 동일하게 인식할 수 있도록 하기 위해서 다른 BTS(208)들과 유사하게 동작한다.
이와 같은 구성을 가지는 이종 네트워크에서 단말(100)과 eBTS(206)간의 터널 설정 과정은 다음과 같다.
단말(100)은, eBTS(206)와의 터널링을 위해, 먼저 AP(200)에 접속한 후, DHCP 등의 방법을 통해서 게이트웨이(204)로부터 IP 어드레스를 할당받는다. IP 어드레스를 할당받은 후, 단말(100)은 eBTS(206)까지 UDP(User Datagram Protocol), GRE(Generic Routing Encapsulation), GTP(GPRS Transfer Protocol) 등의 터널링 방식을 이용한 터널을 설정한다.
단말(100)은, cBTS(208)까지 UDP 터널을 설정하는 경우, 자신이 저장하고 있는 eBTS(206)의 IP 어드레스와 UDP 포트를 이용하여 터널 설정을 요청하는 메시지를 eBTS(206)에 전송한다. 이 메시지는 단말(100)의 ID(IMSI, IP address, MAC address 등), user ID (예를 들면 NAI) 및 데이터의 종류(CS signaling, CS data, PS signaling, PS data, 기타정보 등)를 표시하는 정보를 포함할 수 있다. 이하 이 메시지를 "터널 설정 요청 메시지"라 칭하도록 한다.
eBTS(300)는, 단말(100)로부터 터널 설정 요청 메시지를 수신하면, BSC(210)로부터 수신한 Cell ID 등 시스템 관련 정보를 포함하는 메시지를 주기적으로 해당 단말(100)의 source port number를 통해서 전송한다. 이것으로 단말(100)과 eBTS(300) 사이의 UDP 터널은 완성되며, 이후 단말(100)과 eBTS(206)는 계속 이 터널을 이용하여 필요한 정보를 교환한다.
한편, 단말(100)은 eBTS(206)와의 연결에 GRE 터널을 사용할 수도 있다. 이 경우, 단말(100)은 우선 단말(100)의 ID 와 유저 ID 및 원하는 옵션 사항(sequence number 사용, encryption 적용 등)을 포함하는 메시지를 eBTS(206)에 전송한다. eBTS(206)는, 단말(100)로부터 상기 메시지를 수신하면, 필요한 옵션들을 할당하고 해당 옵션을 이용해 단말(100)에 GRE 메시지를 전송한다. 단말(100)은 상기 GRE 메시지를 수신하면, 이 다시 GRE 메시지를 이용해서 eBTS(300)에게 확인 메시지를 전송한다 이로서 단말(100)과 eBTS(206)간에 GRE 터널이 설정되고, 이후 단말(100)과 cBTS(208)는 계속 이 터널을 이용하여 필요한 정보를 교환한다.
그런데, 이와 같이 터널을 통해 연결되는 이종 네트워크에서 단말(100)이 하 나의 네트워크에서 이종의 다른 네트워크로 이동하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우 시스템에서는 핸드오버가 이루어져야 한다. 핸드오버 과정은, 단말이 기존의 영역에서 다른 영역으로 이동했음을 감지하는 과정과 이동 후의 통신을 위한 새로운 통신 경로를 설정하는 과정으로 크게 구분될 수 있다. 핸드오버 기능, 즉 핸드오버 여부 결정 및 그 결정에 따른 핸드오버 처리는 BSC에서 이루어진다. 그러나 핸드오버 요청은 단말에 의해 이루어짐이 일반적이다.
도 3은 셀룰러 네트워크와 무선 랜 네트워크간의 단말의 이동으로 인한 핸드오버의 도면이다.
도 3은 특히 단말(100)이 셀룰러 영역에서 무선 랜 영역으로 이동하는 경우의 핸드오버를 도시하고 있다. 이런 경우의 핸드오버는, 핸드오버 후의 새로운 경로 설정에 터널 설정 과정이 포함된다는 점을 제외하면, BSC(210)를 앵커(anchor)로 하는 BTS간 핸드오버와 동일하게 처리될 수 있다. BSC(210)는, 단말(100)과 eBTS(206)간에 터널이 설정된 이종 네트워크에서, BTS(208)와의 동일한 방법으로 eBTS(206)와 통신할 수 있기 때문이다.
즉, 단말(100)과 eBTS(206)간에 터널이 설정되는 이종 네트워크에서의 핸드오버는 셀룰러 네트워크의 핸드오버와 동일하게 처리될 수 있다.
다음으로 단말(100)과 eBSC(400)간에 터널이 설정되는 이종 네트워크에서의 핸드오버에 대해 설명하도록 한다. 먼저 첨부한 도면을 참조하여 단말(100)과 eBSC(400)간의 터널 설정에 대해 설명하도록 한다.
도 4는 단말과 eBSC간에 터널이 설정된 이종 네트워크의 구성도이다.
도 4의 eBSC(400)는 터널을 통해 연결된 단말(100)과 송수신하는 데이터를 MSC(214) 또는 PDSN(212)에 전송한다. eBSC(100)는 자신이 관리하는 기지국들(eBTS 및 BTS를 모두 포함)을 제어하는 기능을 수행하며, 무선 랜을 통해 접속한 단말(100)에 대한 셀룰러 통신 서비스를 수행한다. 즉, eBSC(400)는 BSC의 기능에 무선 랜을 통해 접속하는 단말(100)과의 터널 설정 기능이 추가된 것으로, 기존의 BSC로서의 기능을 동일하게 수행할 수 있다. 즉, eBSC(400) 역시 핸드오버 여부를 결정하고 그 결과에 따라 핸드오버를 처리하는 핸드오버 기능을 수행할 수 있다.
도 4의 다른 구성요소들에 대한 설명은 도 2의 설명을 참고하도록 한다. 주의할 것은, 도 4와 같이, eBSC(400)가 이용되는 경우에는 eBTS(206)가 필요치 않다는 점이다.
먼저, 단말(100)과 eBSC(400)간의 터널 설정에 대해 설명하면 다음과 같다.
단말(100)은 AP(200)에 연결한 후, DHCP 등의 방법을 통해서 게이트웨이(204)로부터 IP 어드레스를 할당받는다. 그 후에 단말(100)은 UDP, GRE등의 터널링 방식을 이용하여 eBSC(100)까지 터널을 설정한다.
단말(100)은, UDP를 사용하여 eBSC(400)와 터널을 설정하는 경우, 자신이 저장하고 있는 eBSC(400)의 IP 어드레스와 UDP 포트를 이용하여 eBSC(400)에 터널 설정 요청 메시지를 전송한다. eBSC(400)는, 단말(100)로부터 터널 설정 요청 메시지를 수신하면, Cell ID 등 BSC 관련 정보를 담은 메시지를 주기적으로 해당 단말(100)의 source port number를 통해서 전송한다. 이렇게 함으로써 단말(200)과 eBSC(100) 사이의 UDP 터널이 설정된다.
한편, 단말(100)은, GRE를 사용하여 eBSC(100)와 터널을 설정하는 경우, 자신의 ID 및 유저 ID 및 원하는 옵션 사항(sequence number 사용, encryption 적용 등)을 포함하는 메시지를 eBSC(400)에 전송한다. eBSC(400)는 필요한 옵션들을 할당하고 해당 옵션을 이용해 GRE 메시지를 전송한다. 이 GRE 메시지를 수신한 단말(100)이 다시 GRE 메시지를 이용해서 eBSC(400)에게 확인 메시지를 전송하면 GRE 터널 설정이 완료된다.
다음으로, 단말(100)과 eBSC(400)간에 터널이 설정되는 이종 네트워크에서의 핸드오버에 대해 설명한다.
단말(100)과 eBSC(400)간에 터널이 설정되는 이종 네트워크에서의 핸드오버는, BSC간 핸드오버, MSC(214)에서의 핸드오버 및 PDSN(212)에서의 핸드오버의 세 가지 경우로 나뉘어 설명될 수 있다.
먼저, 첫 번째의 BSC간 핸드오버에 대해 설명하기로 한다.
BSC간 핸드오버는 다시 단말(100)이 셀룰러 네트워크로부터 무선 랜 네트워크로 이동함으로 인해 발생하는 경우와 단말(100)이 무선 랜 네트워크로부터 셀룰러 네트워크로 이동함으로 인해 발생하는 경우의 두 가지로 구분될 수 있다.
도 5a는 단말과 eBSC간에 터널이 설정된 이종 네트워크에서 단말이 셀룰러 네트워크로부터 무선 랜 네트워크로 이동함으로 인해 발생하는 핸드오버를 도시하고 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 셀룰러 네트워크 영역에서 BTS(208) 및 BSC(210)를 통해 연결되는 트래픽 경로를 통해 셀룰러 네트워크로부터 통신 서비스를 제공 받던 단말(100)은, 무선 랜 영역으로 이동 후 AP(200), 라우터(202), 게이트웨이(204), eBSC(400) 및 BSC(210)를 통해 연결되는 새로운 트래픽 경로를 통해 통신 서비스를 제공받게 된다. 이때, 단말(100)은 새로운 트래픽 경로의 설정을 위해 eBSC(400)와의 터널 설정을 수행하여야 한다.
한편, 도 5a에 도시된 핸드오버는 기존의 셀룰러 네트워크에서 동작하던 BSC(210)가 앵커가 되어 이루어지는데, 터널의 설정은 단말(100)과 eBSC(400)간에서 이루어지므로, BSC(210)가 볼 때에 eBSC(400)는 다른 BSC와 똑같이 동작하므로 BSC간 핸드오버의 호 흐름은 기존의 셀룰러 표준과 같다.
도 5b는 도 5a에 도시된 경우의 핸드오버에 따른 호 흐름도이다.
먼저 단말(100)은 자신이 위치하는 영역이 바뀐 것을 감지함으로써 핸드오버의 시점을 인식한다(500). 이때, 단말은 BTS(208)로부터 수신되는 신호의 세기가 약해진 것을 감지하여 영역이 바뀌게 된 것을 감지할 수 있다. 단말(100)은, 핸드오버의 시점을 인식하면, AP(200)를 대상으로 하는 연결 설정(association)(502), 게이트웨이(204)를 대상으로 하는, DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 등을 통한 IP 어드레스 획득(504) 및 새로이 연결될 eBSC(400)를 대상으로 하는 터널 설정(506)을 수행하여 핸드오버 호에 데이터 전송을 위해 사용할 경로를 설정하게 된다. 여기서, 핸드오버를 위한 경로 설정 시에 터널 설정 과정이 포함되는 것은, 본 발명이 터널을 사용하여 연동되는 이종 네트워크에 적용되기 때문이다. 핸드오버 터널 설정이 이루어지면, 단말(100)은 이전의 BSC(210)에 새로운 BSC, 즉 eBSC(400)로의 핸드오버를 요청하는 메시지를 전송한다(508). 이 메시지는 전력 제어 메시지를 사용하여 전달될 수 있다. 또, 이 메시지는 새로이 경로가 설정될 eBSC(400)의 정보를 포함한다. 그 후, 이전의 BSC인 BSC(210)와 새로운 BSC인 eBSC(400) 간에서는 핸드오버 요청 메시지 및 응답 메시지의 교환(510)을 통해 핸드오버가 이루어진다. 한편, 핸드오버 이후, BSC(210)와 cBSC(210) 사이의 데이터 전송은 BSC간의 데이터를 전송하는 CDMA2000 1X 표준인 A7 프로토콜이 이용될 수 있다.
도 5c는 도 5a에 도시된 핸드오버 시에 사용되는, CDMA2000 1X 데이터 서비스에서의 프로토콜 스택의 도면이다.
도 5c를 참조하면, 단말(100)이 핸드오버 이전에 사용하던, 셀룰러 네트워크를 통한 접속을 위해 사용되던 BSC(210)와 단말(100)이 핸드오버 이후에 사용하는, 무선 랜을 통한 접속을 위해 사용되는 eBSC(400) 사이에 BSC간(inter-BSC) 핸드오버 경로가 설정되어 트래픽이 전달되는 것을 확인할 수 있다. 도 5c는 단말(100)과 eBSC(400)간에는 UDP 터널이 설정되었다는 가정 하의 도면이다.
도 6a는 단말과 eBSC간에 터널이 설정된 이종 네트워크에서 단말이 무선 랜 네트워크로부터 셀룰러 네트워크로 이동함으로 인해 발생하는 핸드오버를 도시하고 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 무선 랜 영역에서 AP(200), 라우터(202), 게이트웨이(204) 및 eBSC(400)를 통해 셀룰러 네트워크에 연결되어 통신 서비스를 제공받던 단말(100)은, 셀룰러 영역으로 이동 후 BTS(208), BSC(210) 및 eBSC(400)를 통해 연결되는 새로운 트래픽 경로를 통해 통신 서비스를 제공받게 된다.
도 6a에 도시된 경우에는 eBSC(400)가 앵커가 되어 BSC(210)와 BSC간 핸드오프를 수행하게 된다.
도 6b는 도 6a에 도시된 핸드오버의 경우의 프로토콜 스택의 도면이다.
다음으로, 단말(100)과 eBSC(400)간에 터널이 설정된 이종 네트워크에서의 핸드오버의 두 번째 경우인, MSC(214)에서의 핸드오버에 대해 설명하도록 한다. 이 경우는 단말(100)이 MSC(214)를 통해 PSTN과 연결되어 음성 서비스를 제공받는 경우의 핸드오버이다.
도 7a는 MSC가 셀룰러 네트워크 및 무선 랜 네트워크간을 이동하는 단말에 대한 핸드오버를 수행하는 도면이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 단말(100)은 eBSC(400)를 통해 MSC(214)와 연결되는 경로와 BSC(210)를 통해 MSC(214)에 연결되는 경로간에서 핸드오버될 수 있다.
이때의 핸드오버 과정을 첨부한 도 7b 및 도 7c의, 핸드오버 시의 호 흐름도를 찹조하여 설명하도록 한다.
도 7b는 셀룰러 영역에서 음성 서비스를 제공받던 단말이 무선 랜 영역으로 이동하는 경우의 핸드오버에 따른 호 흐름도이다.
BSC(210)에 연결되어 통신 서비스를 제공받던 단말(100)은 BTS(208)로부터 수신되는 신호의 세기가 약해진 것을 감지함으로써 자신의 영역 이동을 인식하면(700) eBSC(400)에 셀룰러 영역으로의 핸드오버를 요청한다. 단말(100)의 eBSC(400)에 대한 핸드오버 요청은 AP(200)와의 연결 설정(702), 게이트웨이(204) 로부터의 IP 어드레스 할당(704) 및 eBSC(400)와의 터널 설정(706) 과정들로 이루어진다.
eBSC(400)와의 터널 설정이 이루어지면 단말(100)은, 전력 제어 메시지를 사용하여, BSC(210)에 eBSC(400)로의 핸드오버를 요청하는 메시지를 전송한다(708). 이 메시지는 BSC(210)를 통해 MSC(214)에 전송된다. 이 메시지를 수신하면 MSC(214)는 핸드오버 후의 단말(100)에 연결될 eBSC(400)와 핸드오버 요청 메시지 및 응답 메시지를 서로 전송한다. MSC(214)는, eBSC(400)로부터 핸드오버를 수락하는 응답 메시지를 수신하면, 핸드오버에 따른 새로운 경로를 사용하여 데이터를 전송하라는 지시 신호를 단말(100)에 전송한다(710).
도 7c는 무선 랜 영역에서 음성 서비스를 제공받던 단말이 셀룰러 영역으로 이동하는 경우의 핸드오버에 따른 호 흐름도이다.
마지막으로, 단말(100)과 eBSC(400)간에 터널이 설정된 이종 네트워크에서의 핸드오버의 세 번째 경우인, PDSN(212)에서의 핸드오버에 대해 설명하도록 한다. 이 경우는 단말(100)이 데이터 서비스를 제공받는 중에 핸드오버가 발생하는 경우이다. 여기서 BSS(Base Station System)(750)은 BTS(208) 및 BSC(210)를 통칭하는 용어이다.
도 8a는 PDSN이 셀룰러 네트워크 및 무선 랜 네트워크간을 이동하는 단말에 대한 핸드오버를 수행하는 도면이다.
단말(100)은 eBSC(400)를 통해 PDSN(212)에 연결되는 경로와 BSC(210)를 통해 PDSN에 연결되는 경로간에서 핸드오버될 수 있다.
도 8b는 무선 랜 영역에서 데이터 서비스를 제공받던 단말이 셀룰러 영역으로 이동함으로써 발생하는 핸드오버의 호 흐름도이다.
이 때 역시 단말(100)은 AP(200)로부터 수신되는 신호의 세기가 약해진 것을 감지하여 핸드오버의 필요성을 인식함으로써 핸드오버 과정이 시작된다. 핸드오버 과정은, 도 8b에 도시된 바와 같이, BSC간 핸드오버 절차와 유사하게 이루어질 수 있다.
도 8c는 무선 랜 영역에서 데이터 서비스를 제공받던 단말이 셀룰러 영역으로 이동함으로써 발생하는 핸드오버에 대한 프로토콜 스택이다.
도 8c에 도시된 바와 같이, PDSN(212)에 의한 무선 랜 영역에서 셀룰러 영역으로의 핸드오버 시에는 PDSN(212)이 직접 핸드오버 후의 BSC(210)와 트래픽 경로를 설정하므로, eBSC(400)는 트래픽 경로 상에서 빠지게 된다.
도 8d는 셀룰러 영역에서 데이터 서비스를 제공받던 단말이 무선 랜 영역으로 이동함으로써 발생하는 핸드오버에 따른 프로토콜 스택이다.
여기서 HGW(800)는 홈 게이트웨이(Home GateWay)이다. HGW(800)에 대한 별도의 설명은 생략한다. 도 8d는 eBSC(400)와 단말(100)가네 UDP 터널이 설정되었다고 가정하고 있다.
이 때는 셀룰러 네트워크의 BSC(210)가 핸드오버 후의 트래픽 경로에서 빠지게 된다.
한편, 셀룰러 인터페이스 기능을 포함하지 않고 무선 랜 인터페이스 기능만을 포함하는 단말도 무선 랜 영역에서의 네트워크 접속은 가능하다. 그러나 이런 형태의 단말은 셀룰러 영역에서의 네트워크 접속이 불가하므로, 무선 랜 영역과 셀룰러 영역을 이동하는 핸드오버에 대해 기술하고자 하는 본 발명의 설명에는 적합하지 않다. 다만, 이러한 형태의 단말을 이용하여, 무선 랜 영역에서 셀룰러 서비스를 제공받는 경우, 단말은 하나의 무선 랜 영역에서 다른 하나의 무선 랜 영역으로 이동하는 경우의 핸드오버를 지원 받을 수 있을 것이다. 단말은, 무선 랜 영역에서 셀룰러 서비스를 제공받을 수 있는 네트워크에서, 본 발명의 적용을 통해 서로 다른 무선 랜 영역간의 이동에 따른 핸드오버를 지원 받을 수 있다.
다른 한편, 본 발명은, 셀룰러 네트워크와 무선 랜 네트워크가 연동되는 이종 네트워크에 한정되지 않고, 무선 랜 네트워크가 아닌 다른 이종의 네트워크가 셀룰러 네트워크와 연동되는 이종 네트워크에 대해서도 동일한 방법으로 적용될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 이종 네트워크간을 이동하는 단말에 대한 핸드오버 장치 및 방법을 적용함으로써 이종 네트워크 내에서의 단말의 이동성을 보장할 수 있게 된다.

Claims (21)

  1. 제 1 무선 주파수 대역을 사용하여 무선 자원을 제공하는 제 1 네트워크와,
    상기 제 1 네트워크와 유선 네트워크를 통해 연결된 셀룰러 네트워크의 제 1 장치와,
    상기 제 1 네트워크로부터 제공되는 무선 자원을 사용하여 상기 제 1 장치와 설정된 터널을 통해 셀룰러 네트워크에 접속하거나, 상기 셀룰러 네트워크가 제공하는 무선 자원을 사용하여 상기 셀룰러 네트워크에 접속하며, 핸드오버가 필요하다고 판단되면 핸드오버에 따른 새로운 경로를 설정하고 새로운 경로를 통해 상기 셀룰러 네트워크에 접속하는 단말을 포함하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 단말은 수신되는 신호의 세기가 소정의 임계치 이하가 되는 경우 핸드오버가 필요하다고 판단하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 단말은 상기 제 1 네트워크로부터 무선 자원을 할당받는 새로운 경로를 생성하기 위해 상기 제 1 장치가 아닌, 셀룰러 네트워크의 제 2 장치와 터널을 설정하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 단말은 상기 제 2 장치와의 새로운 경로 생성이 종료된 후에 상기 제 1 장치와의 기존의 경로를 해제하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 터널은 UDP(User Datagram Protocol), GRE(Generic Routing Encapsulation), GTP(GPRS Transfer Protocol) 중 하나의 프로토콜을 이용하여 설정되는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 단말은 상기 제 2 장치와의 새로운 경로 설정 시에 상기 제 1 장치와의 기존의 경로에 대한 정보를 상기 제 2 장치에 전송하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 단말은 상기 새로운 경로를 통해 데이터를 전송하기에 앞서, 상기 새로운 경로를 통해 데이터가 전송될 것임을 알리는 제 1 메시지를 상기 제 1 장치에 전송하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 메시지는 전력 제어 메시지를 사용하여 전송되는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 메시지는 상기 새로운 경로의 정보를 포함하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 장치는 개선된 기지국(enhanced Base Transceiver System, eBTS) 또는 개선된 기지국제어기(enhanced Base Station Controller, eBSC)인 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 네트워크는 IEEE 802.11 무선 랜 네트워크, 블루투스 네트워크, IEEE 802.16 WiMax 중 하나인 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  12. 단말과 셀룰러 네트워크의 eBTS간에 설정되는 터널을 통해 셀룰러 네트워크와 이종의 네트워크인 제 1 네트워크가 연결되는 이종 네트워크에 있어서,
    핸드오버가 필요하다고 판단되는 경우 핸드오버를 요청하는 단말과,
    상기 단말로부터 핸드오버를 위한 터널 설정을 요청받으면, 상기 단말과 터널 설정을 통해 새로운 경로를 생성하며, 상기 새로운 경로를 통해 상기 단말과 데이터의 송수신을 수행하는 eBTS를 포함하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 eBTS는 상기 단말이 핸드오버 전에 접속되는 BSC에 상기 단말로부터 수신한 데이터를 전송하고, 상기 BSC로부터 수신되는 데이터를 상기 단말에 전송하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 무선 시스템에서의 핸드오버 장치.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 eBTS는 상기 BSC에 대한 정보를 상기 새로운 경로 설정 시에 상기 단말로부터 수신하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 무선 시스템에서의 핸드오버 장치.
  15. 단말과 셀룰러 네트워크의 eBSC간에 설정되는 터널을 통해 셀룰러 네트워크와 이종의 네트워크인 제 1 네트워크가 연결되는 이종 네트워크에 있어서,
    핸드오버가 필요하다고 판단되는 경우 핸드오버를 요청하는 단말과,
    상기 단말로부터 핸드오버를 위한 터널 설정을 요청받으면, 상기 단말과 터널 설정을 통해 새로운 경로를 생성하며, 상기 새로운 경로를 통해 상기 단말과의 데이터 송수신을 수행하는 eBSC를 포함하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 eBSC는 상기 단말로부터 수신한 데이터를 상기 단말이 핸드오버 전에 접속되는 BSC에 전송하고, 상기 BSC로부터 수신되는 데이터를 상기 단말에 전송하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 무선 시스템에서의 핸드오버 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 eBSC는 상기 BSC에 대한 정보를 상기 새로운 경로 설정 시에 상기 단말로부터 수신하는 이종 무선 네트워크를 사용하는 셀룰러 무선 시스템에서의 핸드오버 장치.
  18. 셀룰러 네트워크와 이종의 네트워크인 제 1 네트워크가 터널을 통해 연결되는 이종 네트워크에 있어서,
    상기 단말이 핸드오버의 필요 여부를 판단하는 제 1 과정과,
    핸드오버가 필요하다고 판단되는 경우, 핸드오버 후의 데이터 전송을 위해 사용할 새로운 경로를 생성하기 위해 상기 제 1 네트워크를 통해 상기 셀룰러 네트워크에 연결되는 터널을 설정하는 제 2 과정과,
    상기 생성된 새로운 경로를 통해 상기 셀룰러 네트워크와의 데이터 송수신을 수행하는 제 3 과정을 포함하는 이종 무선망을 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 핸드오버 이전의 경로를 해제하는 제 4 과정을 더 포함하는 이종 무선망을 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 방법.
  20. 단말과 셀룰러 네트워크의 eBTS간에 설정되는 터널을 통해 셀룰러 네트워크와 이종의 네트워크인 제 1 네트워크가 연결되는 이종 네트워크에 있어서,
    상기 eBTS가 단말로부터 핸드오버를 위한 새로운 경로 생성을 요청받는 제 1 과정과,
    상기 단말과의 터널 설정을 통한 새로운 경로 생성을 수행하는 제 2 과정과,
    상기 새로운 경로를 통해 상기 단말과의 데이터 송수신을 수행하는 제 3과정을 포함하는 이종 무선망을 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 방법.
  21. 단말과 셀룰러 네트워크의 eBSC간에 설정되는 터널을 통해 셀룰러 네트워크와 이종의 네트워크인 제 1 네트워크가 연결되는 이종 네트워크에 있어서,
    상기 eBSC가 단말로부터 핸드오버를 위한 새로운 경로 생성을 요청받는 제 1 과정과,
    상기 단말과의 터널 설정을 통한 새로운 경로 생성을 수행하는 제 2 과정과,
    상기 새로운 경로를 통해 상기 단말과의 데이터 송수신을 수행하는 제 3과정을 포함하는 이종 무선망을 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서의 핸드오버 방법.
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