KR20070061741A - 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

서비스 품질 보장 장치는 IP 핵심 망을 통해 다수의 액세스 시스템이 연동되는 구조에서 액세스 시스템간 핸드오버가 발생되는 경우, 서빙 액세스 시스템으로부터 각 사용자의 QoS(Quality of Service) 관련 가입 정보를 수신하고, 타겟 액세스 시스템으로부터 자원 상태 정보를 수신한 후, 수신한 각 사용자의 QoS 관련 가입 정보 및 자원 상태 정보에 기초하여 타겟 액세스 시스템에서 적용할 각 사용자의 서비스 세션별 QoS 파라미터를 도출하여 타겟 액세스 시스템으로 전달한다.

QoS, 액세스 시스템, 이종, 핸드오버, UMTS, WLAN, 대역폭, 보장

Description

이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING HANDOVER IN HETEROGENEOUS ACCESS SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 품질 보장 장치를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 품질 보장 장치가 적용되는 이종 시스템들이 연동되어 구조를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이종 시스템간의 핸드 오버 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4는 도 3에 도시된 QoS 파라미터 도출 단계(S312)를 세부적으로 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 QoS 매핑 방법을 나타낸 도면이다.

도 6은 도 5에 도시된 QoS 매핑 방법을 알고리즘으로 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 QoS 매핑 방법을 나타낸 도면이다.

도 8은 도 7에 도시된 QoS 매핑 방법을 알고리즘으로 나타낸 도면이다.

도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 제3 및 제4 실시 예에 따른 QoS 매핑 방법을 알고리즘으로 나타낸 도면이다.

본 발명은 이종 액세스 시스템에서의 서비스 보장 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 이종 액세스 시스템간 핸드오버 발생 시에 QoS를 보장하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 핸드오버란 셀 내에서 섹터간에 이동을 하거나 한 셀에서 다른 셀로 이동해 갈 때 현재의 통화 채널을 자동적으로 전환해 주는 것을 말한다. 즉, 사용자의 물리적인 위치의 변화에 따라서 현재 서비스를 받고 있는 셀과 새로이 가까워지는 셀 사이에서 수신 신호의 크기를 비교하여 핸드오버를 수행한다. 이러한 핸드오버는 동일한 시스템 내의 핸드오버로서, 그 대상이 되는 특정한 두 셀이 동일한 시스템에 속해 있기 때문에 방향성이 다른 핸드오버 알고리즘이 필요하지가 않다.

그런데, 차세대 이동통신 시스템은 IP 망을 기반으로 하여 WCDMA, HPI 및 WLAN 등의 다수의 이종 시스템들이 혼재되어 있다. 따라서, 사용자들은 하나의 단말을 사용해 필요에 따라 최적의 시스템을 선택하여 사용할 수 있다. 이렇게 다양한 시스템을 넘나드는 것을 inter-RAT 핸드오버라 한다.

이러한 다수의 이종 시스템 각각은 그 통신 방식이 다르므로, 각각의 시스템들이 사용하는 물리적인 파라미터들이 그 이름이나 사용 방법 등이 동일하지 않을 수 있다. 따라서, 차세대 이동통신 시스템에서 inter-RAT 핸드오버 발생 시에는 하나의 시스템에서 보장받던 QoS를 다른 시스템에서도 보장하는 것이 매우 중요한 문 제로 대두되고 있다.

관련 기술로서, inter-RAT 핸드오버 시에 QoS를 보장하기 위한 방법으로, 이종 시스템과 연결되어 있는 IP 핵심 망이 중간자적 역할을 수행하는 방법이 있다. 이는 inter-RAT 핸드오버 시, IP 핵심 망이 핸드오버 하기 전 시스템의 QoS 파라미터들을 IP 핵심 망이 정의하고 있는 DiffServ 방식의 QoS 매커니즘에 의해 IP QoS 파라미터로 매핑한 후, IP QoS 파라미터를 다시 핸드오버 할 시스템의 QoS 파라미터로 매핑시킨다. 이때, IP 핵심 망은 단순히 현재 서비스 수준을 고려하여 사전에 정의된 QoS 클래스별로 매핑해주는 것에만 초점을 맞추어 QoS를 보장하고 있으며, 이와 같은 두 단계의 매핑은 핸드오버 딜레이를 증가시키는 요인으로 작용하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이종 시스템간 핸드오버 발생 시 QoS는 물론 핸드오버 딜레이를 최소화할 수 있는 이종 액세스 시스템에서의 서비스 보장 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, IP 핵심 망을 통해 다수의 액세스 시스템이 연동되어 있는 구조에서 액세스 시스템간 핸드오버 시 서비스 품질을 보장하는 장치가 제공된다. 이 장치는, 상기 다수의 액세스 시스템 중 타겟 액세스 시스템으로부터 전달받은 자원 상태 정보 및 상기 다수의 액세스 시스템 중 서빙 액세스 시스템으로부터 전달받은 각 사용자의 QoS(Quality of Service) 관련 가입 정보를 관리 하는 QoS 정보 관리부; 및 상기 자원 상태 정보 및 상기 각 사용자의 QoS 관련 가입 정보에 기초하여 다수의 매핑 방법 중 하나의 매핑 방법을 사용하여 상기 타겟 액세스 시스템에서 사용할 상기 각 사용자의 상기 서비스 세션별 QoS 파라미터를 설정하는 QoS 매핑 제어부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, IP 핵심 망을 통해 연동되어 있는 다수의 액세스 시스템 중 제1 액세스 시스템에서 제2 액세스 시스템으로 단말의 핸드오버가 결정된 경우, 서비스 품질을 보장하는 장치가 제공된다. 이 장치는, 상기 제1 액세스 시스템에서 서비스를 제공받는 각 사용자의 QoS(Quality of Service) 관련 가입 정보를 관리하고 있는 제1 QoS 관리부; 상기 제2 액세스 시스템의 자원 상태 정보를 관리하고 있는 제2 QoS 관리부; 및 상기 핸드오버 시에 상기 제1 QoS 관리부로부터 수신한 상기 각 사용자의 QoS 관련 가입 정보 및 상기 제2 QoS 관리부로부터 수신한 상기 자원 상태 정보에 기초하여 다수의 매핑 방법 중 하나의 매핑 방법을 사용하여 상기 각 사용자의 서비스 세션별 QoS 파라미터를 도출하여 상기 제2 액세스 시스템으로 전달하는 QoS 매핑 관리부를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, IP 핵심 망을 통해 연동되어 있는 다수의 액세스 시스템 중 제1 액세스 시스템에서 제2 액세스 시스템으로 핸드오버가 결정된 경우, 서비스 품질을 보장하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 제1 액세스 시스템에서 서비스를 제공받는 각 사용자의 QoS(Quality of Service) 관련 가입 정보를 수신하는 단계; 상기 제2 액세스 시스템의 자원 상태 정보를 수신하는 단계; 상기 수신한 QoS 관련 가입 정보 및 상기 자원 상태 정보에 기초하여 상기 제2 액세스 시스템에서 적용할 상기 각 사용자의 서비스 세션별 QoS 파라미터를 도출하는 단계; 및 상기 도출된 상기 서비스 세션별 QoS 파라미터를 상기 제2 액세스 시스템으로 전달하는 단계를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 이종 액세스 시스템에서의 서비스 보장 장치 및 방법에 대해서 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 이하에서는 복수의 액세스 시스템 중 두 액세스 시스템만을 도시하였으며, 두 액세스 시스템을 각각 UMTS(Universal Mobile Tele-communication System)과 WLAN 시스템(Wireless Local Area Network)으로 도시하였다. 이때, 커버리지가 넓은 UMTS 위에 좁은 커버리지의 WLAN 시스템이 존재하는 중첩 구조를 가정하였다. 그리고 UMTS 시스템과 WLAN 시스템 중 핸드오버 전에 단말이 위치한 시스템을 "서빙 AS"라 하고, 핸드오버 할 시스템을 "타겟 AS"라 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서비스 품질 보장 장치가 적용되는 이종 액세스 시스템들이 연동되어 구조를 나타낸 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 서비스 품질 보장 장치(100)는 QoS 관리부(Access network QoS Manager, 이하 "AQM"이라 함)(110a, 110b) 및 QoS 매핑 관리부(Inter-Access network QoS mapping Manager, 이하 "IAQM"이라 함)(120)를 포함한다.

AQM(110a, 110b) 각각은 UMTS(10)와 WLAN 시스템(20)에서의 QoS 관리 기능 및 유무선 자원 관리 기능을 담당하며, IAQM(120)과 연동하여 이종 시스템간 핸드오버 시에 QoS 제어 절차를 수행한다.

IAQM(120)은 UMTS(10)와 WLAN 시스템(20)간 핸드오버 발생 시에 UMTS(10)와 WLAN 시스템(20)에 각각 위치한 AQM(110a, 110b)과의 연동을 통하여 서비스 QoS 보장을 위한 협상 기능을 수행하며, 타겟 AS에서 서비스를 위한 최적의 파라미터를 설정하고 매핑하는 기능을 수행한다.

구체적으로, AQM(110a, 110b) 각각은 QoS 제어부(111a, 111b), 세션 관리부(112a, 112b) 및 QoS 가입 정보 관리부(113a, 113b)를 포함한다. QoS 제어부(111a, 111b) 각각은 해당 시스템의 QoS 제어 및 유무선 자원 관리 기능을 수행한다. 이때, QoS 제어부(111a, 111b) 각각은 해당 시스템의 자원을 관리하고 있는 자원 관리부(도시하지 않음)로부터 자원 상태 정보를 전달받아 해당 시스템의 자원 관리 기능을 수행한다. 세션 관리부(112a, 112b) 각각은 해당 시스템에서 서비스 중인 서비스 세션별 QoS 정보를 관리한다. QoS 가입 정보 관리부(113a, 113b)는 사 용자의 QoS 관련 가입 정보가 저장되어 있으며, 사용자의 QoS 관련 가입 정보를 관리한다.

IAQM(120)는 QoS 정보 관리부(121) 및 QoS 매핑 제어부(122)를 포함한다. QoS 정보 관리부(121)는 UMTS(10)와 WLAN 시스템(20)간 핸드오버 발생 시에 QoS 보장을 위한 협상 기능을 수행하기 위해 타겟 AS로부터 자원 상태 정보를 요청 받아 QoS 매핑 제어부(122)로 전달한다. QoS 매핑 제어부(122)는 타겟 AS의 자원 상태 정보에 기초하여 정해진 알고리즘에 따라 서비스 세션별 QoS 매핑 기능을 수행한다.

그리고 도 2에 도시한 바와 같이, UMTS(10)와 WLAN 시스템(20)은 IP 핵심 망(30)을 기반으로 연동되며, 하나의 IP 핵심 망(30)은 다른 IP 핵심 망과 연결될 수도 있다. 이때, AQM(110a, 110b)은 각각 UMTS(10)와 WLAN 시스템(20)에 위치하며, IAQM(120)은 UMTS(10)와 WLAN 시스템(20)간 단말(1)의 이동성을 관리하는 이동성 관리 노드(Inter-Access System Mobility Management, 이하 "Inter-AS MM"이라 함)(32)에 연결된다. Inter-AS MM(32)는 IP 핵심 망(30)에 위치하며, 타겟 AS로 단말(1)의 진입을 감지하여 타겟 AS로 단말(1)의 핸드오버를 결정하는 기능을 담당한다. 이러한 UMTS(10), WLAN 시스템(20) 그리고 IP 핵심 망(30)은 동일한 사업자 망에 의해 구현된다.

한편, 도 2에서는 UMTS(10), WLAN 시스템(20) 그리고 IP 핵심 망(30)이 동일한 사업자 망에 의해 구현된 것으로 설명하였지만, UMTS(10), WLAN 시스템(20) 그리고 IP 핵심 망(30)이 동일한 사업자 망에 의해 구현되지 않을 수도 있다. 예를 들어, UMTS(10)와 IP 핵심 망(30)이 하나의 사업자 망에 의해 구현되고, WLAN 시스템(20)은 이와 다른 사업자 망에 의해 구현될 수 있다. 이와 달리, WLAN 시스템(20)과 IP 핵심 망(30)이 하나의 사업자 망에 의해 구현되고, UMTS(10)가 이와 다른 사업자 망에 의해 구현될 수 있다. 또한 UMTS(10)와 WLAN 시스템(20)이 하나의 사업자 망에 의해 구현되고, IP 핵심 망(30)이 다른 사업자 망에 의해 구현될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이종 시스템간의 핸드 오버 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 3에서는 UMTS(10)를 "서빙 AS(10)"로 도시하였고, WLAN 시스템(20)을 "타겟 AS(20)"로 도시하였다.

도 3에 도시한 바와 같이, 서빙 AS(10)을 통해서 서비스를 제공받는 상태에서, 단말(1)은 서비스를 제공받고 있는 서빙 AS(10)로부터 이웃한 액세스 시스템의 정보를 주기적으로 수신하여, 이종의 액세스 시스템의 존재를 인식하고, 핸드오버 할 타겟 AS(20)를 검색하여 수직 핸드오버(Vertical Handover)를 결정한다(S302, S304).

단말(1)은 타겟 AS(20)의 정보 및 현재 서비스의 QoS 파라미터 정보를 포함한 수직 핸드오버 초기화 요청(Vertical Handover Init Req) 메시지를 서빙 AS(10)를 통해 Inter-AS MM(32)으로 전송한다(S306, S308).

Inter-AS MM(32)은 서빙 AS(10)에서 서비스 중인 서비스 세션을 위해 서비스 세션별 QoS 정보를 포함한 QoS 협상 요청(VHO QoS negotiation req) 메시지를 IAQM(120)으로 전송한다(S310).

IAQM(120)은 네트워크의 혼잡 정도, 사용자의 가입 정보(subscription), 그리고 타겟 AS(20)의 자원 할당 여부 등을 고려하여 각 세션 별로 서비스 특성을 보장하고, 서비스 연속성을 위한 QoS 파라미터를 도출한다(S312).

그리고 IAQM(120)은 타겟 AS(20)와 단말(1)의 서비스 세션을 위한 사전 작업을 수행한다(S314). 이때, 타겟 AS(20)로 이동될 단말(1)의 서비스 세션을 위한 사전 작업 절차는 Mobile IPv4 사용 시의 경우 홈 에이전트()와 CoA(Care of Address)의 요청 및 할당 과정이 수행될 수도 있으며, 단말(1)의 인증 과정이 수행될 수 있다.

IAQM(120)과 타겟 AS(20)과 서비스 세션을 위한 사전 작업이 완료되면, IAQM(120)은 단말(1)의 서비스 세션을 위해 QoS 협상 요청 메시지에 대한 응답 메시지인 QoS 협상 응답(VHO QoS negotiation rsp) 메시지를 Inter-AS MM(32)으로 전달한다(S316). 이때, QoS 협상 응답 메시지에는 요청된 세션에 대해 협상된 QoS 파라미터 정보가 포함된다.

IAQM(120)으로부터 QoS 협상 응답 메시지를 수신한 Inter-AS MM(32)은 서빙 AS(10)을 통해 단말(1)로 수직 핸드오버 초기화 요청 메시지에 대한 응답으로 협상된 QoS 파라미터 정보가 포함된 수직 핸드오버 초기화 응답(VHO QoS Negotiation Rep) 메시지를 전달한다(S318, S320).

그런 후에, 단말(1)과 타겟 AS(20)간 PHY/MAC 동기화 절차가 수행되고(S322), 단말(1)과 서빙 AS(10)간에 채널 해제 및 단말(1)로 제공한 서비스에 대한 자원을 해제하는 절차가 수행된다(S324).

이와 같은 과정이 완료되면, 단말(1)은 타겟 AS(20)을 통해서 서비스를 제공받을 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 QoS 파라미터 도출 단계(S312)를 세부적으로 나타낸 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, IAQM(120)으로 QoS 협상 요청 메시지가 전달되면(도 3의 S310), IAQM(120)의 QoS 정보 관리부(121)는 서빙 AS(10)의 QoS 제어부(111a)에게 해당 사용자의 QoS 관련 가입 정보 요청(QoS Context Req) 메시지를 전달한다(S402).

QoS 관련 가입 정보 요청 메시지를 수신한 QoS 제어부(111a)는 QoS 가입 정보 관리부(130a)로 QoS 관련 가입 정보 요청 메시지(QoS Context Req)를 전달하고(S404), QoS 가입 정보 관리부(130a)로부터 사용자의 QoS 관련 가입 정보가 포함된 QoS 관련 가입 정보 응답 메시지(QoS Context Rsp)를 전달받는다(S406). 그런 후에, QoS 제어부(111a)는 QoS 관련 가입 정보가 포함된 QoS 관련 가입 정보 응답 메시지(QoS Context Rsp)를 다시 QoS 정보 관리부(121)로 전달한다(S408).

QoS 정보 관리부(121)는 핸드오버를 요청한 사용자의 QoS 관련 가입 정보에 기초하여 타겟 AS(20)의 QoS 제어부(111b)로 타겟 AS(20)의 자원 상태 정보 요청(VHO Check Resource Req) 메시지를 전달한다(S410).

QoS 제어부(111b)는 타겟 AS(20)의 자원을 관리하고 있는 자원 관리부(도시하지 않음)로부터 자원 상태 정보를 요청하고, 자원 관리부(도시하지 않음)는 실제 자원 상태를 점검하여 QoS 정보 관리부(111b)로 자원 상태 정보를 전달한다(S412). 그런 후에, QoS 제어부(111b)는 타겟 AS(20)의 자원 상태 정보가 포함된 자원 상태 정보 응답(VHO Check Resource Req) 메시지를 QoS 정보 관리부(121)로 전달한다(S414).

QoS 정보 관리부(121)는 QoS 제어부(111b)로부터 전달받은 타겟 AS(20)의 자원 상태 정보가 해당 사용자에게 QoS를 지원해 줄 수 있는지 판단한 후에, QoS 매핑 제어부(122)로 QoS 매핑 요청(QoS Mapping Req) 메시지를 전달한다(S416).

QoS 매핑 제어부(122)는 사전에 정의된 알고리즘을 통하여 서빙 AS(10)와 타겟 AS(20)간 서비스 세션별 QoS 매핑을 수행한 후(S418), 그 매핑 결과가 포함된 QoS 매핑 응답(QoS Mapping Rsp) 메시지를 QoS 정보 관리부(121)로 전달한다(S420).

QoS 매핑이 성공적으로 수행되면, QoS 정보 관리부(121)는 타겟 AS(20)의 QoS 제어부(111b)로 QoS 매핑 결과가 포함된 핸드오버 사전 준비 요청(VHO Preparation Req) 메시지를 전달한다(S422).

핸드오버 사전 준비 요청 메시지를 수신한 QoS 제어부(111b)는 타겟 AS(20)의 자원을 관리하는 자원 관리부(도시하지 않음)와 자원 예약, 세션 설정 등의 준비 절차를 수행하고(S424), 핸드오버 사전 준비 절차가 완료되면, QoS 제어부(111b)는 그 결과가 포함된 핸드오버 사전 준비 응답(VHO Preparation Rsp) 메시지를 QoS 정보 관리부(121)로 전달한다(S426).

이러한 과정(S402~S426)이 모두 수행되면, QoS 정보 관리부(121)는 QoS 협상 요청 메시지에 대한 응답으로 QoS 협상 응답 메시지를 Inter-AS MM(32)으로 전달한 다(도 3의 S316).

한편, 단계(S418)에서 QoS 매핑 요청 메시지를 수신한 QoS 매핑 제어부(122)는 일련의 메커니즘을 통하여 서로 성격이 다른 서빙 AS(10)와 타겟 AS(20) 사이에서 서비스 세션별 QoS 파라미터를 매핑시킨다. 이와 같은 매핑 과정(S418)은 이종 액세스 시스템간의 핸드오버가 발생하는 상황에서 특정한 알고리즘에 의해 미리 핸드오버가 결정되어 있는 상황에서 수행된다. 그리고 이종 액세스 시스템간의 핸드오버는 두 개의 액세스 시스템의 성질이 다르기 때문에 어느 액세스 시스템에서 어느 액세스 시스템으로 넘어가는지에 따라서도 QoS 매핑 방법을 다르게 적용하여야 한다. 예를 들면, UMTS(10)는 QoS 지원을 위하여 "Conversational", "Streaming", "back ground" 및 "best effort"의 4 종류의 트래픽 클래스를 규정하고 있으며, 이는 3GPP 규격에 명시되어 있다. 그리고 WLAN 시스템(10)은 MAC에서 QoS를 처리하는 기법으로써 HCCA(Hybrid Coordination Function Controlled Channel Access)와 EDCA(Enhanced Distributed Channnel Access) 방식을 사용하며, 이는 IEEE 802.11e에 제안되어 있다. 아래에서는 WLAN 시스템(10)에서 QoS를 보장하기 위해 EDCA 방식이 사용되며, 동일한 서비스 클래스에 대해서 WLAN 시스템(20)에서의 QoS가 UMTS (10)의 QoS보다 좋다고 가정하였다.

앞서서 WLAN 시스템(20)은 EDCA 방식을 사용하여 QoS를 보장한다고 가정하였기 때문에, UMTS(10)와 마찬가지로 표 1과 같이 네 개의 서비스 클래스를 갖는다. 이때, UMTS(10)와 WLAN 시스템(20)에서 정의하고 있는 각각의 서비스 클래스들은 서로 그 성격이 같기 때문에 매핑을 함에 있어서 서로간에 일대일 대응 관계를 갖 는 것으로 정의한다.

한편, QoS 매핑에 앞서 각 개별 트래픽의 우선 순위가 결정되어야 한다. 우선 순위를 결정짓는 요소는 시간과 클래스 두 가지가 있을 수 있다. 동일한 시점에 발생한 다른 클래스의 서비스들에 대해서는 서비스 클래스의 우선 순위가 높은 트래픽이 우선 순위를 갖는다. 여기서, 동일한 시점이라 함은 시간 축 상의 한 점을 의미하는 것이 아니라 [t-1, t] 구간을 의미한다. 즉, 매우 작은 구간을 설정하여 동일한 구간 내에 발생한 트래픽들을 동일한 시점에서 발생한 것으로 간주한다. 단, 같은 구간 내에서 발생한 동일한 서비스 클래스들 사이에서의 우선 순위는 실제로 발생한 시점에 따라서 먼저 발생한 트래픽이 우선 순위를 갖는다. 따라서, 인덱스 t, n, m이 낮을수록 우선 순위가 높다. 그리고 t, n, m 순서로 판단하여 우선 순위를 결정한다. 이때, 특정한 시점에 다수의 핸드오버 요청이 발생하면 우선 그 시점에 발생한 트래픽과 k 시간 이하 동안 기다려온 트래픽에 대해서 처리 우선 순위를 파악하여 정렬한다. k 이상 기다린 트래픽에 대해서는 드랍(drop) 처리를 한다. 여기서, 두 시스템의 셀 자체가 중첩되어 있기 때문에 드랍한다고 해서 서비스가 종료됨을 의미하지는 않는다.

본 발명의 실시 예에서는 UMTS(10)에서 WLAN 시스템(20)으로 핸드오버가 발생하는 경우에는 시간과 서비스 클래스에 의해서 매핑 우선 순위가 결정되며, WLAN 시스템(20)에서 UMTS(20)로 핸드오버가 발생하는 경우에는 시간에 의해서만 우선 순위가 결정된다.

아래에서는 UMTS(10)에서 WLAN 시스템(20)으로 핸드오버하는 경우 QoS 매핑 방법에 대해서 도 5 내지 도 8을 참조하여 상세하게 설명하고, 이와 반대로 WLAN 시스템(20)에서 UMTS(10)로 핸드오버하는 경우 QoS 매핑 방법에 대해서 도 9 및 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 QoS 매핑 방법을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 QoS 매핑 방법을 알고리즘으로 나타낸 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 각 개별 트래픽에 대해 QOS 매핑을 위한 우선 순위가 결정되면(S510), QoS 매핑 제어부(122)는 타겟 AS(20)의 자원 관리부(도시하지 않음)로부터 네트워크 상태를 포함하여 자원 상태 정보를 수신한다(S520). 그런 후에, 가장 높은 우선 순위를 갖는 트래픽부터 사용자가 요구하는 대역폭(

)을 타겟 AS(20)에서 사용할 수 있는 대역폭과 비교한다(S530). 이때, 사용자가 요구하는 대역폭(

)이 타겟 AS(20)에서 사용할 수 있는 대역폭 이하이면 사용자가 요구하는 대역폭(

)을 할당하고(S540), 그렇지 않으면 최소로 요구되는 대역폭(

)만을 할당한다(S550). 이러한 과정을 통하여 가장 높은 우선 순위부터 가장 낮은 우선 순위를 가지는 트래픽까지 핸드오버 시 필요한 자원을 할당한다.

그리고 나서, QoS 매핑 제어부(122)는 할당된 대역폭(

또는

)을 서빙 AS(10)에서 동일한 트래픽에 할당된 대역폭으로 나누어서, 그 값을 보고 서비스가 얼마나 업그레이드(upgrade) 또는 디그레이드(degrade) 되었는지 확인할 수 있다.

그리고 도 5에 도시된 과정들을 알고리즘으로 나타내면 도 6과 같다. 도 6에서, t는 시간이고, n은 서비스 클래스의 수이며, m은 [(t-1), t] 구간에서 동일한 서비스 트래픽이다. 그리고

은 인덱스 n, m, t를 갖는 사용자가 타겟 AS(20)에서 요구하는 대역폭이며, 사용자의 QoS 관련 가입 정보를 기반으로 하며 각 사용자별로 다를 수 있다.

는 인덱스 n, m, t를 갖는 사용자가 타겟 AS(20)에서 요구하는 최소 대역폭이며, 서비스 클래스 별로 동일하게 적용할 수도 있고, 사용자별로 각기 다르게 적용할 수도 있다.

은 서빙 AS(10)에서 (t-1)부터 t 시점 사이에서 m 번째로 핸드오버를 요구하는 사용자에게 할당된 대역폭이다.

은 서비스의 업그레이드 또는 디그레이드를 판단하기 위한 파라미터이다.

이와 같이, 도 5 및 도 6에 도시된 매핑 방법은 개별적으로 원하는 자원의 양과 사용할 수 있는 자원의 양을 비교해 가면서 자원을 할당하므로, 사용할 수 있는 자원이 더 이상 없게 되면 그 수준 이하의 우선 순위를 같은 트래픽들에 대해서는 그 해당 시점에서 핸드오버를 지원해 줄 수가 없다. 그러나, 핸드오버가 허락되는 트래픽에 대해서는 최대한의 QoS를 보장해 줄 수가 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 QoS 매핑 방법을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 QoS 매핑 방법을 알고리즘으로 나타낸 도면이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 각 개별 트래픽에 대해 QOS 매핑을 위한 우선 순위가 결정되면(S710), QoS 매핑 제어부(122)는 타겟 AS(20)의 자원 관리부(도시하지 않음)로부터 네트워크 상태를 포함하여 자원 상태 정보를 수신한다(S720). 그런 후에, 가장 높은 우선 순위를 갖는 트래픽부터 사용자가 요구하는 최소 대역폭(

)을 할당한다(S720). 이때, 할당된 최소 대역폭(

)을 합산하면서 핸드오버가 가능한 사용자 집단을 결정한다(S730). 즉, 우선 순위가 높은 순서대로 요구하는 최소 대역폭(

)을 더해나가면서 그것이 타겟 AS(20)의 가용 자원을 넘지 않을 때까지 우선 순위를 가지는 사용자까지가 핸드오버가 가능한 집단이 되는 것이다. 이렇게 하여, 핸드오버가 가능한 사용자 집단을 추출한 후(S740), 타겟 AS(20)에서 사용할 수 있는 대역폭이 남아 있는지 확인한다(S750). 이때, 타겟 AS(20)에서 사용할 수 있는 대역폭이 남아 있다면, 핸드오버가 가능한 집단에서 우선 순위가 높은 트래픽부터 그 사용자가 요구하는 대역폭을 더 할당한다(S760). 그러다가 타겟 AS(20)에서 사용할 수 있는 대역폭이 남아 있지 않으면 나머지 트래픽들은 그 사용자가 요구하는 최소 대역폭을 사용한다(S770). 그리고 도 7에 도시된 과정들을 알고리즘으로 나타내면 도 8과 같다.

이와 같이, 도 7 및 도 8에 도시된 QoS 매핑 방법은 많은 수의 사용자에게 핸드오버를 허락할 수 있게 된다.

앞서 설명한 도 5 내지 도 8을 보면, QoS 매핑 제어부(122)는 각 개별 사용자에게 최대한의 QoS를 보장시켜 주는 QoS 매핑 방법(도 5 및 도 6 참조)과 최대한 많은 사용자에게 QoS를 보장시켜 주는 QoS 매핑 방법(도 7 및 도 8 참조) 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 이는 UMTS(10)에서 WLAN 시스템(20)으로 핸드오버하는 경우에만 적용되는 것이 아니라 WLAN 시스템(20)에서 UMTS(10)로 핸드오버하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

즉, QoS 매핑 제어부(122)는 WLAN 시스템(20)에서 UMTS(10)로 핸드오버하는 경우에도 도 5와 같이 각 개별 사용자에게 최대 QoS를 보장시켜 주는 QoS 매핑 방법을 사용할 수 있으며, 도 7과 같이 최대한 많은 사용자에게 최소 QoS를 보장시켜 주는 QoS 매핑 방법을 사용할 수 있다.

도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 제3 및 제4 실시 예에 따른 QoS 매핑 방법을 알고리즘으로 나타낸 도면이다. 도 9는 WLAN 시스템(20)에서 UMTS(10)로 핸드오버하는 경우 도 5와 같이 각 개별 사용자에게 최대 QoS를 보장시켜 주는 QoS 매핑 방법에 대응하는 알고리즘이며, WLAN 시스템(20)에서 UMTS(10)로 핸드오버하는 경우 도 7과 같이 최대한 많은 사용자에게 최소 QoS를 보장시켜 주는 QoS 매핑 방법에 대응하는 알고리즘이다.

도 9에서, t는 시간이고, m은 [(t-1), t] 구간에서 동일한 서비스 트래픽이다. 그리고

은 인덱스 m, t를 갖는 사용자가 타겟 AS(10)에서 요구하는 대역폭이며, 사용자의 QoS 관련 가입 정보를 기반으로 하며 각 사용자별로 다를 수 있다.

는 인덱스 m, t를 갖는 사용자가 타겟 AS(10)에서 요구하는 최소한의 대역폭이며, 서비스 클래스 별로 동일하게 적용할 수도 있고, 사용자별로 각기 다르게 적용할 수도 있다.

은 서빙 AS(20)에서 (t-1)부터 t 시점 사이에 m 번째로 발생한 핸드오버를 요구하는 사용자에게 할당된 대역폭이고,

는 핸드오버를 기다리는 최대 시간이다.

은 서비스의 업그레이드 또는 디그레이드를 판단하기 위한 파라미터이다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

그리고 본 발명의 권리 범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 번형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 의하면, 이종 시스템이 통합 운영되는 환경 내에서 적절한 QoS 매핑 방법을 제공함으로써, UMTS에서 WLAN 시스템으로 이동하는 또는 WLAN 시스템에서 UMTS로 이동하는 사용자에게 끊김 없이 지속적인 서비스를 제공할 수 있다. 그리고 IP 핵심 망과의 매핑 과정이 생략되므로, 보다 간단한 절차로 QoS 매핑을 수행할 수 있으며, 이로부터 핸드오버 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 네트워크의 혼잡도에 따라서 다수의 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘을 선택하여 적용이 가능하며, 이로부터 자원 활용도의 최적화는 물론이고 사용자의 만족도까지 동시에 증가시킬 수 있다.

Claims (11)

1. IP 핵심 망을 통해 다수의 액세스 시스템이 연동되어 있는 구조에서 액세스 시스템간 핸드오버 시 서비스 품질을 보장하는 장치에 있어서,

   상기 다수의 액세스 시스템 중 타겟 액세스 시스템으로부터 전달받은 자원 상태 정보 및 상기 다수의 액세스 시스템 중 서빙 액세스 시스템으로부터 전달받은 각 사용자의 QoS(Quality of Service) 관련 가입 정보를 관리하는 QoS 정보 관리부; 및

   상기 자원 상태 정보 및 상기 각 사용자의 QoS 관련 가입 정보에 기초하여 다수의 매핑 방법 중 하나의 매핑 방법을 사용하여 상기 타겟 액세스 시스템에서 사용할 상기 각 사용자의 상기 서비스 세션별 QoS 파라미터를 설정하는 QoS 매핑 제어부

   를 포함하는 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 장치.
2. IP 핵심 망을 통해 연동되어 있는 다수의 액세스 시스템 중 제1 액세스 시스템에서 제2 액세스 시스템으로 단말의 핸드오버가 결정된 경우, 서비스 품질을 보장하는 장치에 있어서,

   상기 제1 액세스 시스템에서 서비스를 제공받는 각 사용자의 QoS(Quality of Service) 관련 가입 정보를 관리하고 있는 제1 QoS 관리부;

   상기 제2 액세스 시스템의 자원 상태 정보를 관리하고 있는 제2 QoS 관리부; 및

   상기 핸드오버 시에 상기 제1 QoS 관리부로부터 수신한 상기 각 사용자의 QoS 관련 가입 정보 및 상기 제2 QoS 관리부로부터 수신한 상기 자원 상태 정보에 기초하여 다수의 매핑 방법 중 하나의 매핑 방법을 사용하여 상기 각 사용자의 서비스 세션별 QoS 파라미터를 도출하여 상기 제2 액세스 시스템으로 전달하는 QoS 매핑 관리부

   를 포함하는 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 다수의 매핑 방법은,

   상기 자원 상태 정보에 기초하여 상기 각 사용자의 QoS 관련 가입 정보로부터 우선 순위를 가지는 트래픽부터 대응하는 사용자에게 최대 QoS 값을 할당하는 제1 매핑 방법; 및

   상기 자원 상태 정보에 기초하여 상기 각 사용자의 QoS 관련 가입 정보로부터 우선 순위를 가지는 트래픽부터 대응하는 사용자에게 최소 QoS 값을 할당하는 제2 매핑 방법

   을 포함하는 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 액세스 시스템은 적어도 UMTS(Universal Mobile Tele- communication System) 및 WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템을 포함하는 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 제1 액세스 시스템과 상기 제2 액세스 시스템 중 하나는 UMTS(Universal Mobile Tele-communication System)이고, 다른 하나는 WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템인 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 장치.
6. 제3항에 있어서,

   상기 QoS 파라미터는 서비스 대역폭인 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 장치.
7. IP 핵심 망을 통해 연동되어 있는 다수의 액세스 시스템 중 제1 액세스 시스템에서 제2 액세스 시스템으로 핸드오버가 결정된 경우, 서비스 품질을 보장하는 방법에 있어서,

   상기 제1 액세스 시스템에서 서비스를 제공받는 각 사용자의 QoS(Quality of Service) 관련 가입 정보를 수신하는 단계;

   상기 제2 액세스 시스템의 자원 상태 정보를 수신하는 단계;

   상기 수신한 QoS 관련 가입 정보 및 상기 자원 상태 정보에 기초하여 상기 제2 액세스 시스템에서 적용할 상기 각 사용자의 서비스 세션별 QoS 파라미터를 도출하는 단계; 및

   상기 도출된 상기 각 사용자의 서비스 세션별 QoS 파라미터를 상기 제2 액세스 시스템으로 전달하는 단계

   를 포함하는 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 QoS 파라미터는 대역폭이며,

   상기 서비스 세션별 QoS 파라미터를 도출하는 단계는,

   상기 각 사용자의 QoS 관련 가입 정보에 기초하여 상기 제2 액세스 시스템에서 사용 가능한 대역폭 범위에서 우선 순위를 가지는 트래픽부터 대응하는 사용자에게 최대 대역폭을 할당하는 단계

   를 포함하는 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 QoS 파라미터는 대역폭이며,

   상기 서비스 세션별 QoS 파라미터를 도출하는 단계는,

   a) 상기 각 사용자의 QoS 관련 가입 정보에 기초하여 우선 순위를 가지는 트래픽부터 대응하는 사용자에게 최소 대역폭을 할당하는 단계; 및

   상기 a) 단계 이후에 상기 제2 액세스 시스템에서 사용 가능한 대역폭이 남 아 있는 경우, 상기 우선 순위를 가지는 트래픽부터 대응하는 사용자에게 추가 대역폭을 더 할당하는 단계

   를 포함하는 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 방법.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 액세스 시스템과 상기 제2 액세스 시스템 중 하나는 UMTS(Universal Mobile Tele-communication System)이고, 다른 하나는 WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템인 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 UMTS의 커버리지가 상기 WLAN 시스템의 커버리지보다 크며, 상기 UMTS와 상기 WLAN 시스템이 중첩되어 있는 이종 액세스 시스템의 서비스 품질 보장 방법.

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