KR20080050301A - 다중 모드 단말의 시스템간 핸드오버 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 모드 단말의 시스템간 핸드오버 방법에 관한 것이다.
IP(Internet Protocol) 기반의 무선 망에 멀티캐스트 기반의 프로토콜을 추가하여, 단말의 무선 접속 프로토콜과 연동할 수 있도록 한다. 또한, 기존 광역 커버리지를 갖는 무선 접속 프로토콜을 그대로 이용할 수 있도록 최소한의 절차만을 추가한다. 이를 통해 사용자의 이동에 따른 패킷의 손실 또는 서비스 지연을 최소화할 수 있으며, 단말의 복잡도를 증가시키지 않고 시스템 간의 핸드오버를 처리할 수 있다.
Figure P1020070102544
수직 핸드 오버, 멀티캐스트 IP, 다중모드 단말

Description

다중 모드 단말의 시스템간 핸드오버 방법{Method for handover of multi mode terminals}
본 발명은 핸드오버 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 다중 모드의 단말이 시스템간에 핸드오버를 수행하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-404-32, 과제명: 3G Evolution 단말 기술 개발].
IP(Internet Protocol)를 사용하는 인터넷 응용 서비스의 사용 증가와 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), cdma2000, WLAN(Wireless Local Area Network), WPAN(Wireless Personal Area Network) 등의 다양한 무선 접속 시스템의 등장으로, 차세대 환경에서 IP를 기반으로 하는 다양한 이종망 간의 통합이 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 언제, 어디서나 서비스를 제공받고자 하는 사용자에게 IP 기반의 통합 망에서 적절한 서비스를 제공하기 위해서는, 무선 접속 시스템간의 적절한 핸드오버 절차가 요구된다.
사용자의 이동, 개인별 망 가입 상황 및 사용 요금 정책 등에 따라 발생하는 다양한 무선 접속 시스템간의 수직 핸드오버(vertical handover)는 사용자에게 제공되는 서비스가 끊기지 않아야 한다. 또한, 서비스 품질(QoS: Quality of Service 또한 최적의 상태를 유지할 수 있어야 한다.
IP 기반의 망에서 사용자의 이동에 따라 무선 접속 망이 변경되어 단말에 새로운 IP가 할당되면, 기존에 존재하는 응용의 연결은 모두 종료되고 재 설정되어야 한다. 이를 방지하기 위해 IP 이동성을 지원하는 프로토콜이 필요하다. 이를 위해 고려되고 있는 Mobile IPv6 기반의 핸드오버는 HA(Home Agent)의 존재와 바인딩 갱신(Binding Update)과 같은 위치 등록 절차로 인해, 핸드오버 시의 지연과 패킷이 손실되는 문제점이 있다.
이를 보완하기 위하여 Mobile IPv6(MIPv6) 기반의 다양한 핸드오버 방식이 제안되고 있으나, 무선 접속 프로토콜과의 적절한 연동 부족이나, 부가적인 기능의 추가로 인해 단말의 복잡도가 증가되는 문제가 발생하고 있다.
또한, MIPv6 무선 망에서 멀티캐스트 기반의 빠른 핸드오버 절차에 의하면, 단말이 특정 외부 망으로 이동할 때 게이트웨이로부터 할당받은 멀티캐스트 주소를 이용하여 HA, CN(Correspondent Node, 대응 단말) 등에 단말의 등록 절차가 수행되고, 단말이 접속한 기지국과 주변 기지국을 멀티캐스트 그룹으로 생성하여 핸드오버가 수행된다. 이를 이용하면, 단말이 특정 외부 망 내에서 이동할 때에 주소의 변경이나 단말의 등록 절차 없이 이동에 따른 패킷 지연이나 손실을 효과적으로 줄일 수 있다.
그러나, 대부분의 IP 기반 이동 프로토콜과 마찬가지로 단말 무선 접속 프로 토콜의 고려가 충분하지 않아 무선 접속 프로토콜과의 연동 시에 제안하고 있는 절차의 변경이나 새로운 절차의 추가가 필요하다. 또한, 단말이 다양한 무선 접속 환경을 이동할 때 수직 핸드오버에 대한 고려가 전혀 이루어지지 않으며, 단말이 홈 망에서 외부 망으로 이동할 때, 또는 특정 외부 망에서 다른 외부 망으로 이동할 때에는 MIPv6을 사용하기 때문에 HA의 존재와 바인딩 갱신과 같은 위치 등록 절차를 수행해야 하기 때문에 핸드오버시의 지연과 패킷이 손실되는 문제가 발생한다.
이 외에도 HSU(Hybrid Subscriber Unit)의 시스템간 액티브 핸드오버를 위한 방법에서는 음성 통신을 위한 서킷 기반의 망과 패킷 기반의 망간의 효율적인 핸드오버 방법을 제안하고 있다. 여기서는 하나 이상의 MSCe(Mobile Switching Center Evolution-Emulation), MGW(Media Gateway), SIP(Session Initiation Protocol) 서버 및 보코더 트랜스 코딩 장치들을 이용하여 패킷 기반 망과 서킷 기반 망을 통합하는 PDCS(Packet Data Control Switch)를 제안하고, 이를 통한 멀티캐스트 방식으로 서로 다른 망 간의 핸드오버 절차를 지원한다.
그러나, HSU의 시스템간 액티브 핸드오버는 다양한 무선 접속 망간의 핸드오버 지원을 위하여, 다양한 망과 연결할 수 있는 PDCS가 필요하며, PDCS가 신호 및 트래픽을 모두 제어해야 하기 때문에 PDCS와 각 무선 접속 시스템간에 새로운 프로토콜이 필요하다. 또한, PDCS로의 트래픽 집중 현상이 발생하며, PDCS에서 지원하지 않는 서비스에 대한 핸드오버는 지원하지 않기 때문에 PDCS에서 핸드오버를 지원 받기 위해서는 단말의 복잡도가 증가된다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지연 또는 패킷 손실이 없는 다중 모드 단말기의 시스템간 핸드오버 방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 핸드오버 방법은 제1 무선 접속 시스템의 단말이 상기 제1 무선 접속 시스템에 혼재되어 있는 제2 무선 접속 시스템의 영역으로 이동하는 경우, 상기 제1 무선 접속 시스템에서 핸드오버를 수행하는 방법에 있어서,
상기 단말로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신하는 단계; 상기 핸드오버 요청 메시지를 토대로 상기 단말의 네트워크 주소를 포함한 핸드오버 준비 요청 메시지를 상기 제2 무선 접속 시스템으로 전송하는 단계; 상기 단말의 네트워크 주소를 토대로 상기 제2 무선 접속 시스템에 의해 생성된 멀티캐스트 그룹 정보를 포함한 핸드오버 준비 완료 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 핸드오버 준비 완료 메시지를 토대로 상기 단말에 핸드오버를 지시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 핸드오버 방법은 제1 무선 접속 시스템의 단말이 상기 제1 무선 접속 시스템에 혼재되어 있는 제2 무선 접속 시스템의 영역으로 이동하는 경우, 상기 제2 무선 접속 시스템에서 핸드오버를 수행하는 방법에 있어서,
상기 제1 무선 접속 시스템으로부터 상기 단말의 네트워크 주소가 포함된 핸드오버 준비 요청 메시지를 수신하는 단계; 상기 네트워크 주소를 토대로 멀티캐스트 그룹을 생성하는 단계; 상기 멀티캐스트 그룹의 정보를 포함하는 핸드오버 준비 완료 메시지를 생성하여 상기 제1 무선 접속 시스템으로 전송하는 단계; 및 상기 멀티캐스트 그룹의 정보를 이용하여 상기 단말로 서비스를 제공하는 단계를 포함한다.
따라서 IP 기반의 이동성 프로토콜과 단말의 무선 접속 프로토콜의 연동을 통해 사용자의 이동에 따른 패킷의 손실 또는 서비스 지연을 최소화할 수 있다.
또한, 기존 광역 커버리지를 갖는 무선 접속 프로토콜을 그대로 이용하여 최소한의 절차 추가로 시스템 간의 핸드오버를 처리할 수 있다.
또한, 시스템 간의 멀티캐스트 프로토콜에 의한 핸드오버 방법을 이용하여 단말의 이동에 따른 위치 등록 절차가 최소화되고, 단말 이동에 따른 IP 주소의 변경을 고려하지 않아도 된다.
또한, 단말이 기존 무선 접속 프로토콜을 이용할 수 있으므로, 단말의 복잡도가 증가하지 않는다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 여기 에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 이동국(Mobile Station, MS)은 단말(terminal), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 다중 접속 시스템은 복수의 무선 접속 시스템으로 이 루어지며, WCDMA, cdma2000등과 같이 넓은 지역을 커버하는 무선 접속 시스템과 WLAN, WPAN등과 같이 인터넷과 직접 연결되고 좁은 지역을 커버하는 무선 접속 시스템으로 이루어질 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 넓은 영역을 커버하는 광역 무선 접속 시스템으로 WCDMA를, 좁은 영역을 커버하는 무선 접속 시스템으로는 WLAN을 예로 하여 설명하지만, 다른 무선 접속 시스템이 다중 접속 시스템에 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 접속 시스템의 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 접속 시스템은 넓은 영역을 커버하는 제1 무선 접속 시스템(110)과 제1 무선 접속 시스템 내에 혼재되어 있는 제2 무선 접속 시스템(120)을 포함한다.
앞서 설명한 것처럼, 본 발명의 실시예에서 제1 무선 접속 시스템(110)은 WCDMA 시스템으로, 제2 무선 접속 시스템(120)은 WLAN 시스템으로 형성되는 것으로 가정한다. 그리고 본 발명의 실시예에서는 종단 라우터(122)를 통하여 다중 접속 시스템의 인터넷(150)에 연결되어 있는 서비스 제공 서버(121)와 단말(mobile node, MN)(100)이 통신을 하는 것으로 가정하여 설명한다. 여기서 서비스 제공 서버(121)라 함은 단말(100)이 패킷을 주고받는 상대방을 일컫는다.
또한, 제2 무선 접속 시스템(120)이 WLAN 시스템으로 형성되는 경우에, 제2 무선 접속 시스템은 제1 및 제2 액세스 포인트(access point)(111, 112) 및 인터넷(150)에 연결되어 서비스 제공 서버(121)와 제1 및 제2 액세스 포인트(111, 112) 사이에 패킷을 전달하는 게이트웨이(GW: Gateway)(113)를 포함한다. 이때, 제1 및 제2 액세스 포인트(111, 112)는 기지국의 기능을 수행하여 기지국이라 불릴 수 있으며, 각각 셀 영역을 가진다.
그리고 제1 무선 접속 시스템이 WCDMA 시스템으로 형성되는 경우에, 제1 무선 접속 시스템(110)은 제1 및 제2 기지국(101, 102), GGSN(Gateway General Packet Radio Service Support Node)(105), SGSN(Service GPRS Support Node)(104) 및 RNC(Radio Network Controller)(103)를 포함한다.
GGSN(105)은 SGSN(104)과 인터넷(150) 사이의 무선 게이트웨이 역할을 수행하여 단말(100)이 인터넷(150)에 접속할 수 있도록 한다. SGSN(104)은 제1 및 제2 기지국(110, 120)과 정합 되어 패킷 호 처리 및 세션 관리, 이동성 관리 등의 기능을 수행한다. RNC(103)는 제1 및 제2 기지국(101, 102)을 제어하여 무선 구간을 관리한다. 이들 구성 요소의 역할은 이미 알려진 기술로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이때, 제1 및 제2 기지국(101, 102)은 Node B로 불릴 수 있으며, 각각 셀 영역을 가진다.
아래에서는, 단말(100)은 제1 무선 접속 시스템의 제1 기지국(101) 영역에서 서비스 제공 서버(121)와 연결되어 서비스를 제공받다가, 제2 기지국(102)을 거쳐 제2 무선 접속 시스템의 제1 액세스 포인트(111) 영역으로 이동한다고 가정하여, 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 수행 방법에 대해서 설명한다.
먼저 최초로 단말(100)이 제1 무선 접속 시스템(110)에 접속하는 절차에 대해 도 2를 참조로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 모드 단말의 최초 접속 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 단말(100)이 제1 무선 접속 시스템(110)에 접속하여 서비스를 제공받는 단계는 크게, 단말(100)이 신호가 수신되는 제1 무선 접속 시스템(110)에 접속하는 절차와 접속된 제1 무선 접속 시스템(110)으로부터 트래픽 경로를 통해 서비스를 제공받는 절차로 나눌 수 있다.
먼저 단말(100)은 자신이 위치한 영역의 제1 기지국(101)/RNC(103)와 RRC(Radio Resource Control) 연결 설정 절차(S100)를 수행하여 신호 채널을 생성한다. 여기서, RRC 연결 설정 절차는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 네트워크에 위치한 단말(100)이 제1 기지국(101)과의 통신을 시작하기 앞서 설정하는 연결 설정 절차이다. RRC 연결 설정 절차를 통해 각종 RRC 메시지들이 단말과 기지국 사이에 송수신된다. 다시 말해 RRC 연결을 설정한다는 것은 단말이 RRC 메시지들의 송수신에 사용할 SRB(Signaling Radio Bearer)를 설정하는 것이다.
제1 기지국(101)과 RNC(103) 사이에 RRC 연결 설정이 완료되면, 단말(100)은 SGSN(104)과 MM(Mobility Management, 이동성 관리) 프로토콜의 접속(Attach) 절차(S101)를 수행한다. 여기서 MM 프로토콜은 SGSN(104) 내에 저장되어 있으며, 단말(100)은 SGSN(104)으로부터 단말에 할당된 네트워크 주소나 서비스를 제공받기 위해 설정될 터널링 정보 등을 수신한다. 본 발명의 실시예에서는 모바일 IP망에서 사용하는 IP 주소를 네트워크 주소의 일 예로 하여 설명한다.
다음 단말(100)은 SGSN(104)에 접속하여 PDP(Packet Data Protocol) 컨텍스 트 활성화 요청(Activate PDP Context Request) 메시지를 전달(S102)한다. 이때 SGSN(104)에는 단말(100)에 대한 SM(Session Management, 세션 관리) 프로토콜 정보가 저장되어 있으며, PDP 컨텍스트 활성화 요청 메시지에는 PDP 컨텍스트 생성을 위해 요구되는 단말(100)의 QoS(Quality of Service), 다른 이기종 망과의 수직 핸드오버 지원 여부, 단말이 접속하고자 하는 무선 접속 시스템의 정보 등이 포함되어 있다.
SGSN(104)은 GTP(GPRS Tunneling Protocol) 터널 설정을 위해 PDP 컨텍스트 생성 요청(Create PDP Context Request) 메시지를 GGSN(105)으로 전달(S103)하고, SGGN(104)과 RNC(103) 간의 무선 접속 베어러(RAB: Radio Access Bearer)를 설정한다. 여기서 GTP 터널은 외부 패킷 데이터망과 GPRS 망 내의 단말(100)간 통신에 사용되며, GPRS 망 내에서 SGSN이 PDP 컨텍스트 생성 요청 메시지를 보낼 때마다 생성된다.
RNC(103)는 SGSN(104)으로부터 수신한 무선 접속 베어러의 할당을 요청하는 메시지를 수신(S106)하고 이를 이용하여 RNC(103)와 단말(100)간의 무선 베어러를 설정(S105)한다. RNC(103)와 단말(100)간에 무선 베어러가 설정되면, SGSN(104)은 RNC(103)로부터 무선 접속 베어러 할당 응답 메시지를 수신(S106)한다. 이때 무선 접속 베어러 할당 응답 메시지에는 QoS 정보가 포함되어 있다.
SGSN(104)으로부터 QoS 및 단말(100)이 지원하는 무선 접속 시스템 목록을 포함하는 PDP 컨텍스트 생성 요청 메시지를 수신한 GGSN(105)은 단말(100)이 사용할 IP 주소를 할당(107)한다. 이때 할당되는 IP 주소는 단말(100)이 다른 시스템 (혹은 이기종 망)으로 이동하더라도 IP 주소를 변경하지 않고 통신을 지속적으로 수행할 수 있도록 하기 위한 수직 핸드오버용 멀티캐스트 IP 주소이다.
GGSN(105)이 할당한 수직 핸드오버용 멀티캐스트 IP 주소는 PDP 컨텍스트 생성 응답 메시지에 포함되어 SGSN(104)으로 전송(S108)되고, SGSN(104)은 멀티캐스트 IP 주소를 PDP 컨텍스트 활성화 허용(Activate PDP Context Accept) 메시지에 포함하여 단말(100)로 전송(S109)한다. 이때 메시지에는 단말(100)의 수직 핸드오버용 멀티캐스트 IP 주소뿐만 아니라 지원 가능한 QoS 등에 대한 정보도 함께 포함된다. S109 단계가 완료되면 단말(100)과 GGSN(105) 사이에 터널이 형성되고, 단말(100)은 형성된 터널을 통해 자신이 접속되어 있는 제1 무선 접속 시스템(110)과 트래픽을 송수신하게 된다.
단말(100)이 제1 무선 접속 시스템(110)과 신호 및 트래픽 통로를 설정하고, GGSN(105)으로부터 서비스 제공을 위한 IP 주소를 할당받으면, 해당 수직 핸드오버용 멀티미디어 IP 주소를 소스 주소로 하고 서비스 제공 서버(121)를 목적 주소로 하는 서비스로의 접속 요구를 S109 단계에서 형성된 터널을 통해 GGSN(105)에 전송(S110)한다. 여기서 서비스 종류는 VoIP(Voice over Internet Protocol), WEB, FTP(File Transfer Protocol) 또는 VoD(Video on Demand)등을 포함하며, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
단말(100)의 서비스 접속 요구를 수신한 GGSN(105)은 자신을 멀티캐스트 프로토콜의 수신자로 설정하고, 서비스 제공 서버(121)의 종단 라우터(122)를 송신자로 하는 초기 접속 멀티캐스트 그룹을 생성(S111)한다. 그 후 GGSN(105)은 단 말(100)로부터 수신한 서비스 접속 요청을 서비스 제공 서버(121)에 전달(S112)하여 단말(100)과 서비스 제공 서버(121)간의 서비스가 이루어지도록 한다(S113).
초기 접속 멀티캐스트 트리가 생성되면 단말(100)과 서비스 제공 서버(121)간의 서비스가 제1 무선 접속 시스템의 제1 기지국(101)을 통해 제공된다. 이때 서비스 제공 서버(121)는 자신이 보내는 패킷의 목적 주소로 S107 단계에서 단말(100)이 전송한 수직 핸드오버용 멀티캐스트 주소를 사용하여 패킷을 전송한다. 서비스 제공 서버(121)와 인터넷을 연결하는 종단 라우터(122)는 서비스 제공 서버(121)로부터의 패킷을 자신의 멀티캐스트 그룹에 전송하고, 현 시점에서 종단 라우터(122)에 가입한 수신자는 GGSN(105)이 유일하기 때문에, 이 패킷은 GGSN(105)에 전달되어 단말(100)에 전송된다.
다음은 제1 무선 접속 시스템(110)에서 서비스를 제공받던 단말(100)이 제2 무선 접속 시스템(120)으로 이동하는 경우, 사용자에게 서비스를 지속적으로 제공하는 방법에 대하여 도 3을 참고로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 접속 시스템에서 단말의 이동에 따라 목적지 무선 접속 망으로의 핸드오버 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단말(100)이 제1 무선 접속 시스템(110)의 제1 기지국(101) 영역으로부터 제2 무선 접속 시스템(120)이 혼재된 제2 기지국(102) 영역으로 이동하는 경우, 단말(100)은 제1 기지국(101) 영역에서 제2 기지국(102) 영역으로의 핸드오버 절차를 수행(S200)한다. 이러한 핸드오버 절차는 WCDMA 시스템에서의 일반적인 핸드오버 절차가 사용될 수 있다.
그리고 RNC(103)는 단말(100)이 측정 제어(Measurement control) 메시지를 이용하여 주변 WCDMA 셀, 즉 제1 무선 접속 시스템(110)의 주변 기지국 영역에 대한 정보와 현재 영역 내에 위치하는 다른 무선 접속 시스템에 대한 정보를 포함하는 측정 관련 정보를 단말(100)로 전송(S201)한다. 여기서 다른 무선 접속 시스템에 대한 정보는 제2 기지국(102) 영역에서 보면 자신의 영역과 혼재되어 존재하는 제2 무선 접속 시스템(120)의 제1 및 제2 액세스 포인트(111, 112) 영역에 대한 정보라 할 수 있다.
다시 말해, 측정 제어 메시지는 자신의 영역 즉, 제2 기지국(102)의 정보에 해당하는 인트라 주파수(intra frequency) 측정 정보와, 제1 및 제2 액세스 포인트(111, 112)의 정보에 해당하는 Inter-RAT(Radio Access Technology) 측정 정보를 포함한다. 이때, RNC(103)가 인트라 주파수 및 Inter RAT 정보들을 사전에 모두 알고 있다는 가정 하에 제어 메시지에 기지국 정보들을 포함하여 단말(100)로 전송한다.
이와 같이, RNC(103)는 제2 기지국(102)의 영역 안에 있는 제1 및 제2 액세스 포인트(111, 112)에 대한 정보를 미리 저장하고 있다가, 단말(100)이 핸드오버를 수행할 때 WCDMA와 WLAN 기능을 갖는 즉, 다중 모드의 기능을 갖는 단말(100)에 해당 정보를 알려준다. 만약 단말(100)이 WLAN에서 서비스를 제공받는 기능을 갖고 있지 않은 경우 즉, 다중 모드 단말이 아닌 싱글 모드 단말인 경우, 해당 정보를 전송하지 않고 제1 무선 접속 시스템(110)만으로 서비스를 제공한다.
RNC(103)의 지시에 따라 단말(100)은 현재 위치에서의 무선 환경 즉, 제1 무 선 접속 시스템(110)의 무선 신호 세기 및 제2 무선 접속 시스템 내의 제1 및 제2 액세스 포인트(111, 112)에 대한 신호 세기를 측정(S202)한다. 단말(100)의 이동에 따라 제1 액세스 포인트(111)의 신호 세기가 미리 설정해 놓은 제1 임계값(ThWLAN1) 보다 커질 경우, 단말(100)은 자체적으로 제1 액세스 포인트(111)로의 접속 절차를 시작(S203)한다. 즉, 제1 액세스 포인트(111)의 신호 세기가 제1 임계값 보다 커질 경우, 단말(100)은 제1 액세스 포인트(111)로의 핸드오버를 수행하지는 않고 제1 액세스 포인트(111)에 접속만 하여 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.
단말(100)이 제1 액세스 포인트(111)와 접속되면, 단말(100)의 WLAN 접속 모듈을 통해 데이터 송/수신이 가능하다. 이때 단말(100)이 시스템에서 미리 설정해 놓은 속도보다 빠른 속도로 이동하면서 제1 액세스 포인트(111) 영역을 지나는 경우, 제1 무선 접속 시스템-제2 무선 접속 시스템간의 수직 핸드오버는 추가적인 신호 트래픽의 증가만을 가져오기 때문에 데이터의 송/수신은 제1 무선 접속 시스템의 제2 기지국(102)을 통해 이루어진다.
상기에서 설명한 바와 같이 단말(100)이 제1 액세스 포인트(111)에 접속하여 서비스를 제공받을 수 있는 상태에 있다가, 제1 액세스 포인트(111) 영역으로 완전하게 진입한 경우 수직 핸드오버 절차를 수행한다. 이에 대해 좀 더 상세히 살펴보면, 단말(100)이 제1 액세스 포인트(111)에 대한 신호 세기를 측정(S204)한 결과 제1 액세스 포인트(111)의 신호 세기가 제2 임계값(ThWLAN2)(제2 임계값은 제1 임계 값 보다 더 큰 값으로 미리 설정함)보다 커질 경우, 단말(100)은 측정 리포트(measurement report) 메시지를 이용하여 측정 결과를 전송(S205)함으로써 RNC(103)에 제1 액세스 포인트(111)로의 수직 핸드오버를 요청한다.
여기서 단말(100)은, 제1 액세스 포인트(111)의 신호 세기가 제2 임계값(ThWLAN2)보다 크다는 이벤트를 발생시킴으로써 RNC(103)에 핸드오버를 요청한다. RNC(103)는 단말(100)의 이동 속도나 사용자의 현재 위치, 단말(100)의 행동 패턴 등에 따라 제2 무선 접속 시스템으로의 핸드오버 여부를 결정(S206)한다.
여기서 단말(100)의 행동 패턴이라 함은 기지국에 저장되어 있는 단말(100)의 주기적인 패턴 정보로써, 단말(100)의 위치 정보를 토대로 패턴 정보를 파악할 수 있다. 또한, 단말(100)의 이동 속도를 측정하는 방법은, 단말(100)에 GPS를 장착하여 이동 속도를 측정하거나, 단말(100)의 위치 정보를 이용하거나, 상기 S202 단계와 S204 단계가 발생하는 주기를 판단하여 이동 속도를 측정할 수 있다. 그러나 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
단말(100)의 제2 무선 접속 시스템(120)의 제1 액세스 포인트(111)로의 핸드오버가 RNC(103)에서 결정되면, RNC(103)는 GGSN(105)에 단말(100)이 핸드오버 하고자 하는 제1 액세스 포인트(111)의 정보와 단말(100)의 정보를 전달(S207)한다. GGSN(105)은 이러한 정보를 바탕으로 제1 액세스 포인트(111)와 연결된 게이트웨이(113)에 핸드오버 준비 요청 메시지(Handover Preparation Request)를 전달하여 단말(100)의 멀티캐스트 IP 주소를 알려준다(S208).
이 후 게이트웨이(113)는 자신을 멀티캐스트 프로토콜의 수신자로 하고, 서비스 제공 서버(121)의 종단 라우터(122)를 송신자로 하는 멀티캐스트 그룹을 생성(S209)한다. 멀티캐스트 그룹에 대한 정보는 GGSN(105)과 게이트웨이(113) 둘 다 알고 있으며, 특히 GGSN(105)의 경우에는 단말(100)이 지원하는 멀티캐스트 프로토콜에 대한 정보를 저장하고 있다. 멀티캐스트 그룹이 생성되면 게이트웨이(113)는 핸드오버 준비가 끝났음을 GGSN(105)에 알리고(S210), GGSN(105)은 이를 다시 RNC(103)에 알려 망 간 핸드오버(제1 무선 접속 시스템에서 제2 무선 접속 시스템으로의 핸드오버) 준비가 완료되었음을 알린다(S211).
RNC(103)는 베어러, 전송 채널 또는 물리 채널 변경 메시지를 이용하여 단말(100)에 제2 무선 접속 시스템의 제1 액세스 포인트(111)으로의 핸드오버 수행을 지시(S212)한다. 이때 핸드오버의 지시는 채널의 재구성을 통해 수행된다. 다시 말해, RNC(103)는 단말(100)이 제1 무선 접속 시스템(110)에 최초 접속하여 서비스를 받을 때 생성된 채널 중, 트래픽이 전송되는 채널은 최소로 축소하고 신호가 전송되는 채널만 연결되도록 채널의 재구성을 지시함으로써, 단말(100)에 수직 핸드오버의 수행을 알릴 수 있다.
이후 단말(100)은 제1 액세스 포인트(111)로 트래픽 전송 경로를 변경하여 제1 무선 접속 시스템(110)에서 제공받던 서비스를 지속적으로 제공받는다. 여기서 트래픽은 종단 라우터(122)와 게이트웨이(113), 제1 액세스 포인트(111)를 거쳐 단말(100)에 전달(S219)된다. 이때, 단말(100)과 제1 무선 접속 시스템(110)과의 RRC 연결은 그대로 유지되어, 신호 메시지가 단말(100)로 전송될 수 있다. 이는 S212 단계에서 채널의 재구성 과정을 통한 수직 핸드오버가 지시되었기 때문에 신호 메시지가 단말(100)로 전송될 수 있는 것이다.
반면에, 제1 무선 접속 시스템(110)과의 트래픽 베어러는 추후 제2 무선 접속 시스템(120)에서 제1 무선 접속 시스템(110)으로 다시 핸드오버가 발생할 경우를 대비하여 RRC 연결을 유지한다. 이때 핸드오버 수행 시 패킷 지연 또는 패킷 손실을 최소화하기 위해 베어러와 전송채널의 변경 등의 절차를 통해 최소한의 트래픽 전송만이 가능하도록 RRC 연결을 설정하고, 실제 트래픽을 위한 자원은 할당하지 않는다.
한편, 제1 무선 접속 시스템(110)에서 제2 무선 접속 시스템(120)으로 단말(100)의 핸드오버가 완료되었음을 알리는 메시지를 RNC(103)로부터 수신(S216)한 GGSN(105)은, S200 단계에서 사용한 핸드오버 정책에 따라 종단 라우터(122)와의 멀티캐스트 그룹을 해지할지 여부를 결정한다. 멀티캐스트 그룹의 해지 여부는 GGSN(105)에서 S213 단계에 실행한 멀티캐스트 유지 타이머의 종료 여부에 따라 결정된다.
즉, 단말이 제1 무선 접속 시스템(110)으로부터 제2 무선 접속 시스템(120)으로 핸드오버를 수행할 때 설정한 타이머(TLeave _WCDMA)가 종료되었는지 판단하여, 멀티캐스트 타이머가 완료(S217)된 경우 GGSN(105)은 종단 라우터(122)와의 초기 접속 멀티캐스트 그룹(상기 도 2의 S111 단계에서 생성된 멀티캐스트 그룹)을 해지(S218)한다. 여기서 타이머는 GGSN(105)에서 동작하며, S207 단계에서 핸드오버 준비 요청 메시지를 수신함과 동시에 동작한다.
멀티캐스트 그룹이 해지되기 전까지 종단 라우터(122)는 자신의 멀티캐스트 멤버인 GGSN(105)과 게이트웨이(113) 모두에 트래픽을 전송한다. GGSN(105)이 멀티캐스트 그룹을 해지하면, GGSN(105)은 멀티캐스트 멤버로 가입된 상황에서 단말(100)의 현재 위치가 제2 무선 접속 시스템(120)인 경우 종단 라우터(122)로부터 수신하는 패킷을 폐기한다.
다음은 상기 도 3의 절차를 통해 제1 무선 접속 시스템(110)에서 제2 무선 접속 시스템(120)으로 핸드오버를 수행한 단말(100)이 다시 제1 무선 접속 시스템(110)으로 이동할 경우, 상기 도 2의 절차에 의해 최초 접속한 무선 접속 시스템을 통해 서비스를 제공받는 방법에 대하여 도 4를 참조로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 모드 단말의 이동에 따라 최초에 접속한 무선 접속 시스템으로의 재 핸드오버 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 액세스 포인트(111) 영역에 위치하는 단말(100)은 종단 라우터(122), 게이트웨이(113) 및 제1 액세스 포인트(111)를 거치는 패킷을 수신한다. 이때, 단말(100)이 제1 액세스 포인트(111) 영역의 신호 세기를 측정(S300)한 결과 단말(100)의 이동 또는 무선 환경의 변화 등으로 제1 액세스 포인트(111)의 수신 신호 세기가 시스템에서 미리 설정한 제3 임계값(ThWLAN3)보다 작아지는 경우가 발생하면, 단말(100)은 해당 이벤트를 그대로 유지하고 있는 제1 무선 접속 시스템(110)의 신호 채널을 통해 RNC(103)에 현재 상태에 대해 보 고(S301)한다.
RNC(103)는 상기 도 3의 S206 절차와 같이 단말의 이동 속도나, 사용자의 현재 위치, 단말(100)의 행동 패턴 등에 따라 제1 무선 접속 시스템(110)으로의 핸드오버를 수행할지 여부를 결정(S302)한다. 제2 무선 접속 시스템에서 제1 무선 접속 시스템(110)으로 핸드오버가 결정되면, RNC(103)는 GGSN(105)으로 핸드오버 준비 요청 메시지(Handover Preparation Request)를 전달(S303)하여, 단말(100)이 다시 제1 무선 접속 시스템(110)을 이용하여 트래픽을 송/수신 받기를 원함을 알린다.
이때 GGSN(105)은 멀티캐스트 그룹이 존재하는지 여부를 판단(S304)하고, 도 3에 도시된 S218 단계에서 타이머 만료 등의 이유로 종단 라우터(122)와의 멀티캐스트 그룹이 해제된 경우, GGSN(105)은 다시 종단 라우터(122)와의 멀티캐스트 멤버로 등록 절차를 수행(S305)한다. 그러나 멀티캐스트 그룹이 존재할 경우 바로 핸드오버를 위한 준비가 끝났음을 RNC(103)에 알린다(S306).
망측의 핸드오버 준비가 완료되면 RNC(103)는 베어러, 전송 채널 또는 물리 채널 변경 메시지 중 어느 하나의 메시지를 이용하여 채널을 재구성하도록 요청하여 수직 핸드오버를 지시(S307)하고, 단말(100)로부터 수직 핸드오버에 대한 완료 정보를 수신(S308)한다. 이때, 단말(100)에 채널을 재구성하도록 요청하는 것을 통해 제1 무선 접속 시스템(110)으로 핸드오버를 수행하도록 단말(100)에 지시한다. 이후 단말(100)은 제1 무선 접속 시스템(110)의 제1 기지국(101)으로 트래픽 전송 경로를 변경(S309)하여, 서비스를 계속적으로 제공받는다(S311). 여기서 트래픽은 종단 라우터(122)와 GGSN(105)을 거쳐 단말(100)에 수신된다.
다음 단말(100)이 제1 무선 접속 시스템(110)으로의 핸드오버 완료와 함께 제1 무선 접속 시스템(110)을 통해 서비스를 제공받고 있으면, 핸드오버 이전의 게이트웨이(113)로 단말(100)의 핸드오버 종료를 알린다(S312). 게이트웨이는 단말(100)이 제1 무선 접속 시스템(110)으로 핸드오버를 위해 제2 무선 접속 시스템(120)을 이탈함과 동시에 설정된 타이머(TLeave _ WLAN)가 종료(S313)되거나, 상기 S312 단계에서 GGSN(105)으로부터 멀티캐스트 그룹 해지를 요청 받으면, 종단 라우터(122)와의 멀티캐스트 그룹 해지 절차를 수행(S314)한다. 멀티캐스트 그룹 해지 절차는 이미 알려진 기술로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이와 같이 넓은 영역을 커버하는 무선 접속 망인 WCDMA 시스템과 좁은 영역을 커버하는 무선 접속 망인 WLAN 시스템 간의 실시예에서는 망 관리나 단말의 정보 관리 등이 모두 WCDMA에서만 이루어지므로, 두 시스템간 수직 핸드오버의 제어는 WCDMA 시스템의 GGSN(105)에서 주로 이루어진다. 그러나, WCDMA 시스템과 cdma2000 시스템 등 광역 무선 접속 망 시스템간의 핸드오버 시의 멀티캐스트 그룹 관리나 단말의 정보 관리 등은 단말에서 결정하는 정책에 따라 하나의 시스템이 주도적으로 관리할 수 있으며, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 접속 시스템의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 모드 단말의 최초 접속 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 모드 단말의 이동에 따라 목적지 무선 접속 시스템으로의 핸드오버 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 모드 단말의 이동에 따라 최초에 접속한 무선 접속 시스템으로의 재 핸드오버 절차를 나타낸 흐름도이다.

Claims (17)

  1. 제1 무선 접속 시스템의 단말이 상기 제1 무선 접속 시스템에 혼재되어 있는 제2 무선 접속 시스템의 영역으로 이동하는 경우, 상기 제1 무선 접속 시스템에서 핸드오버를 수행하는 방법에 있어서,
    상기 단말로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 핸드오버 요청 메시지를 토대로 상기 단말의 네트워크 주소를 포함한 핸드오버 준비 요청 메시지를 상기 제2 무선 접속 시스템으로 전송하는 단계;
    상기 단말의 네트워크 주소를 토대로 상기 제2 무선 접속 시스템에 의해 생성된 멀티캐스트 그룹 정보를 포함한 핸드오버 준비 완료 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 핸드오버 준비 완료 메시지를 토대로 상기 단말에 핸드오버를 지시하는 단계
    를 포함하는 핸드오버 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핸드오버 요청 메시지를 수신하기 전에, 상기 단말로 상기 제2 무선 접속 시스템에 대한 정보를 포함하는 제어 메시지를 전달하는 단계
    를 더 포함하는 핸드오버 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 무선 접속 시스템에 대한 정보는 상기 제2 무선 접속 시스템 속한 기지국에 대한 정보를 포함하며,
    상기 제어 메시지는 상기 제1 무선 접속 시스템의 주변 기지국에 대한 정보를 더 포함하는 핸드오버 방법.
  4. 제2항 또는 3항에 있어서,
    상기 핸드오버 요청 메시지는 상기 제2 무선 접속 시스템에 속한 기지국의 신호 세기에 대한 정보를 포함하는 핸드오버 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 핸드오버 요청 메시지를 수신한 후, 상기 단말의 측정 정보, 상기 단말의 이동 속도, 상기 단말의 행동 패턴, 상기 단말의 위치 정보 중 적어도 하나를 이용하여 핸드오버를 결정하는 단계를 더 포함하는 핸드오버 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 그룹은 상기 단말이 통신하는 상대방을 네트워크에 연결하고 있는 제1 노드와 상기 제2 무선 접속 시스템을 상기 네트워크에 연결하고 있는 제2 노드를 포함하는 핸드오버 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 제1 무선 접속 시스템으로부터 이탈한 정도를 측정하는 타이머를 동작시키는 단계;
    상기 타이머의 동작이 완료되면, 상기 단말이 상기 제1 무선 접속 시스템에 접속하기 위해 생성 되었던 기존의 멀티캐스트 그룹을 해지하는 단계
    를 포함하는 핸드오버 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기존의 멀티캐스트 그룹은 상기 단말이 통신하는 상대방을 네트워크에 연결하고 있는 제1 노드와 상기 제1 무선 접속 시스템을 상기 네트워크에 연결하고 있는 제3 노드를 포함하는 핸드오버 방법.
    를 더 포함하는 핸드오버 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 제1 무선 접속 시스템으로부터 이탈한 정도를 측정하는 타이머를 동작시키는 단계;
    상기 타이머의 동작이 완료되지 않으면, 상기 단말이 상기 제1 무선 접속 시스템에 접속하기 위해 생성 되었던 RRC(Radio Resource Control) 연결을 유지하는 단계
    를 더 포함하는 핸드오버 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 무선 접속 시스템에 속한 기지국의 신호 세기에 대한 정보를 포함하는 측정 정보 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제2 무선 접속 시스템에 속한 기지국의 신호 세기에 기초하여 상기 제1 무선 접속 시스템으로의 핸드오버 수행 여부를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 핸드오버 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 핸드오버 수행 여부를 결정하는 단계는,
    상기 단말에서 측정된 상기 제1 무선 접속 시스템에 속한 기지국의 신호 세기가 미리 설정된 임계값 보다 작으면, 상기 단말의 핸드오버를 결정하는 핸드오버 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 무선 접속 시스템으로 핸드오버를 수행하는 경우,
    상기 타이머가 완료되었으면, 상기 단말을 포함하는 상기 제1 무선 접속 시스템으로의 접속을 위한 멀티캐스트 그룹을 생성하고, 상기 단말로 상기 제2 무선 접속 시스템으로의 핸드오버를 지시하는 단계; 및
    상기 단말로부터 핸드오버 완료 메시지를 수신하고, 상기 멀티캐스트 그룹의 정보를 통해 서비스를 제공하는 단계
    를 포함하는 핸드오버 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 무선 접속 시스템으로 핸드오버를 수행하는 경우,
    상기 타이머가 완료되지 않으면, 상기 단말이 제1 무선 접속 시스템에 접속하기 위해 생성된 기존의 멀티캐스트 그룹을 토대로 상기 서비스를 제공하는 단계
    를 포함하는 핸드오버 방법.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네트워크 주소는 멀티캐스트 IP(Internet Protocol) 주소를 포함하는 핸드오버 방법.
  15. 제1 무선 접속 시스템의 단말이 상기 제1 무선 접속 시스템에 혼재되어 있는 제2 무선 접속 시스템의 영역으로 이동하는 경우, 상기 제2 무선 접속 시스템에서 핸드오버를 수행하는 방법에 있어서,
    상기 제1 무선 접속 시스템으로부터 상기 단말의 네트워크 주소가 포함된 핸드오버 준비 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 네트워크 주소를 토대로 멀티캐스트 그룹을 생성하는 단계;
    상기 멀티캐스트 그룹의 정보를 포함하는 핸드오버 준비 완료 메시지를 생성 하여 상기 제1 무선 접속 시스템으로 전송하는 단계; 및
    상기 멀티캐스트 그룹의 정보를 이용하여 상기 단말로 서비스를 제공하는 단계
    를 포함하는 핸드오버 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 그룹은 상기 단말이 통신하는 상대방을 네트워크에 연결하고 있는 제1 노드와 상기 제1 무선 접속 시스템을 상기 네트워크에 연결하고 있는 제2 노드를 포함하는 핸드오버 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 네트워크 주소는 멀티캐스트 IP(Internet Protocol) 주소를 포함하는 핸드오버 방법.
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