KR20080113026A - 기지국 및 핸드오버 제어방법 - Google Patents

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Abstract

하드 핸드오버 방식을 채용하는 이동통신 시스템에 있어서, 일정의 시간간격으로 전송되는 하향 유저 데이터의 손실 및 지연증가를 감소시키고, 핸드오버 원기지국 단독으로 간이 그리고 고품질의 핸드오버를 수행한다. 기지국은 하향 유저 데이터를 일정의 시간간격으로 이동국으로 송신한다. 기지국은 하향 유저 데이터를 이동국으로 송신한 직후에 핸드오버 지시신호를 송신한다.
Figure P1020087021439
기지국, 이동국, 핸드오버, 이동통신, 패킷

Description

기지국 및 핸드오버 제어방법{BASE STATION AND HANDOVER CONTROL METHOD}
본 발명은 이동통신 시스템에 있어서의 기지국 및 핸드오버 제어방법에 관한 것이다.
이동통신 시스템 설계에 있어서, 기지국 간 핸드오버(handover) 시에 유저 데이터(user data)가 결락(缺落: loss)하지 않도록 하는 것은 극히 중요하다. 특히, 음성이나 화상 전화(videophone communication)와 같은 리얼타임 어플리케이션에 데이터의 손실이 있다면, 패킷의 재송에 의해 손실을 보상하는 것은 곤란하며, 음성품질이나 영상품질의 열화를 초래하는 것이 염려된다.
이동통신 시스템의 국제 표준방식의 하나인 IMT 2000 방식에서는, 기지국 간의 핸드오버에 소프트 핸드오버(soft handover) 방식을 적용할 수 있다. 소프트 핸드오버 방식에서는, 단말과 네트워크와의 사이에 동시에 2개 이상의 기지국을 통해 통신이 수행되므로, 유저 데이터의 손실은 발생하기 어렵고, 고품질의 핸드오버를 실현할 수 있다. 리얼타임 데이터를 통신하고 있는 단말에 소프트 핸드오버 방식을 적용하는 기술에 대해서는 종래 알려진 기술이다. 그러나 소프트 핸드오버 방식은 1 유저의 핸드오버에 복수의 무선채널(radio channel)을 필요로 하고, 기지국의 제어 부담도 크므로, 시스템 아키텍처(system architecture) 및 무선제어(radio communication control process)가 복잡화되고, 고가의 시스템이 되어 버리는 것이 염려된다.
발명의 개시
발명이 해결하려는 과제
소프트 핸드오버 방식과는 다르게, 하드 핸드오버(hard handover) 방식에서는, 이동국은 하나의 기지국과의 사이 이외에는 무선채널(radio channel)을 가지지 않는다. 그 무선채널은 어느 타이밍에서 다른 무선채널로 전환(switch)되므로, 송수신이 일시적으로 불통(unable)이 되어버리는 것이 예상된다. 따라서 이 방식의 핸드오버의 고품질화를 도모하는 관점에서는, 불통의 기간(통신 중단(interruption)으로 되어 있는 기간)을 가능한 한 단축하는 것이 바람직하다. 그러나 무선동기(radio synchronization)를 확보하지 않으면 안 되는 것이나 무선제어를 적절하게 수행하는 것 등의 이유에 의해, 통신 중단의 기간을 완전히 없애버리는 것은 곤란하다. 이 때문에, 음성 등과 같은 리얼타임 통신을 수행하고 있는 단말이 하드 핸드오버를 수행하는 경우에, 통신 중단의 기간에 기인하여 유저 데이터가 결락해버리는 것이 염려된다.
도 1은 그와 같은 문제점을 설명하기 위한 흐름도이다. 도시의 상황에서는 리얼타임계 서비스(real-time service)가 제공되며, 일정의 시간간격으로 유저 데이터(리얼타임 데이터)가, 패킷 교환기, 핸드오버(HO) 원(元)(starting) 또는 HO 처(先)(destination) 기지국을 통해 이동국으로 전송된다(101). 핸드오버의 계기 또는 트리거(trigger)가 되는 이벤트가 발생하면(102), 이동국은 HO 요구신호(HO-request signal)를 HO 원기지국(HO-starting base station)으로 송신한다(103). HO 원기지국은, 이동국으로부터의 HO 요구신호를 수신한 것에 응답하여 HO 지시신호(HO-command signal)를 이동국으로 송신한다(104). 이동국은 HO 지시신호를 수신한 것에 응답하여 무선채널의 전환(switching)을 개시하고, 어느 기간 동안 무선통신이 두절된다(105). 무선채널의 전환이 완료하면, 그것을 나타내는 신호가 HO 처기지국(HO-destination base station)으로 보고된다(106). HO 처기지국은, 이후의 유저 데이터의 전송경로가 변경되어야 하는 것을 나타내는 경로전환 요구신호(route-change request signal)를 패킷 교환기로 송신한다(107). 경로전환 요구신호에 응답하여 패킷 교환기는 그 이동국 앞으로의 유저 데이터의 전송경로를 변경한다(108).
이 경우에 있어서, 유저 데이터의 전송처리와 핸드오버의 처리는 개별적으로 독립으로 이루어진다. 그 결과, 도시된 상황에서는 이동국이 통신 중단이 되어 있는 기간 내에 HO 원기지국이 유저 데이터를 송신할지도 모른다. 그 유저 데이터는 도중 ×표시로 도시되어 있는 바와 같이 결락(lost)해버린다.
이와 같은 데이터의 결락을 회피하기 위한 몇 개의 수법이 생각될 수 있다. 제 1의 수법은 핸드오버를 수행하기 직전에 기지국보다도 상위의 장치에서 유저 데이터를 일시 정지하는 방법이다. 제 2의 수법은 기지국보다도 상위의 장치에서 HO 원 및 HO 처의 기지국에 데이터를 복제하여 송신하는 방법이다. 제 3의 수법은 HO 원기지국에서 송신할 수 없던 유저 데이터를 HO 처기지국으로 전송하는 방법이다. 그러나 제 1 및 제 3의 수법에서는, 송신의 일시 정지나 데이터 전송에 기인하여 유저 데이터의 지연이 증가하고, 이것은 리얼타임 어플리케이션에서 특히 불리해진다. 또한, 제 1 내지 제 3 중 어느 수법도 HO 원기지국 이외의 장치에 대한 제어를 요구하므로, 새로운 시그널링이나 제어상태를 정의할 필요가 생기며, 제어의 복잡화 및 코스트 상승이 염려된다.
본 발명의 과제는, 하드 핸드오버 방식을 채용하는 이동통신 시스템에 있어서, 일정의 시간간격(reqular time interval)으로 전송되는 하향 유저 데이터(downlink user data)의 손실 및 지연 증가를 감소시키고, HO 원기지국 단독으로 간이 그리고 고품질의 핸드오버를 수행하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에서는, 하향 유저 데이터를 일정의 시간간격으로 이동국으로 송신하는 기지국이 사용된다. 기지국은 하향 유저 데이터를 이동국으로 송신한 직후에 핸드오버 지시신호를 송신한다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, 하드 핸드오버방식을 채용하는 이동통신 시스템에 있어서, 일정의 시간간격으로 전송되는 하향 유저 데이터의 손실 및 지연 증가를 감소시키고, HO 원기지국 단독으로 간이 그리고 고품질의 핸드오버를 수행할 수 있다.
도 1은, 종래의 기지국 간 핸드오버의 수순 예를 나타내는 흐름도,
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템을 나타내는 도, 그리 고
도 3은, 발명의 일 실시예에 따른 기지국 간 핸드오버의 수순 예를 나타내는 흐름도.
부호의 설명
201 이동국
202 기지국
203 패킷 교환기
204 패킷 네트워크
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템을 나타낸다. 도 2에는 이동국(201), 기지국(202), 패킷 교환기(203) 및 패킷 네트워크(204)가 도시되어 있다. 이동국(201)은 물리 레이어(physical layer)로부터 어플리케이션 레이어(application layer)까지의 전 레이어의 기능을 포함한다. 특히 이동국(201)은 발착신이나 핸드오버 등의 무선제어기능을 포함한다. 본 실시예에서는 이동국(201)은 하나의 기지국 이외에는 접속할 수 없으며, 핸드오버시에는 네트워크 측으로부터 지시된 타이밍에서 무선채널이 전환된다. 즉 셀 또는 섹터의 전환은 하드 핸드오버(hard handover)로 수행된다.
기지국(202)도 발착신이나 핸드오버 등의 무선제어기능을 포함하는 것에 더해서, 기지국(202)은 무선측과 유선측의 프로토콜(protocol) 변환기능, 경로전환요 구(route-change request)를 패킷 교환기(packet switch)로 송출하는 기능 등을 포함한다. 기지국(202)은 핸드오버 지시신호의 송신 타이밍을, 핸드오버 요구신호의 후에 수신된 하향 유저 데이터의 송신 타이밍 직후까지 대기시키는 기능을 포함한다.
패킷 교환기(203)는 하향 유저 데이터의 전송경로를 관리하는 기능을 포함한다. 기지국 간 핸드오버가 수행된 경우에는 그 전송경로는 갱신된다.
패킷 네트워크(204)는 예를 들어 인터넷 프로토콜(IP)을 사용하는 네트워크이며, 다양한 서비스 어플리케이션 서버나 단말 등에 접속되어 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 간 핸드오버의 수순 예를 나타낸다. 설명의 간명화를 위해, 본 발명에 특히 관련하는 신호 이외에는 도시되어 있지 않지만, 다른 시그널링용의 신호가 송수신되어도 좋다. 이하의 설명에서는, 이동국 및 네트워크 간에 커넥션(connection)이 확립되며, 리얼타임계의 서비스가 제공되며, 파선 화살표로 도시되는 바와 같이 하향 유저 데이터가 정기적으로 전송되어 있는 것으로 한다(301). 데이터 전송 간격(data transmission interval)은 서비스 내용(type of service)이나 설정률(specified data rate) 등에 따라 다르면 좋지만, 본 실시예에서는 일 예로서 10미리초(ms) 간격으로 하향 유저 데이터의 송수신이 이루어지고 있다. 전송되는 유저 데이터는, 음성통신, 화상 전화, 스트리밍 등의 내용을 포함하여도 좋다.
핸드오버(HO)의 계기 또는 트리거가 되는 이벤트가 발생하면(302), 이동국은 HO 요구신호를 HO 원기지국으로 송신한다(303). 본 실시예에서는 이동기 어시스트 형 핸드오버(mobile-station-assisted handover) 방식이 사용된다. 이 방식에서는 이동국은 주변 기지국으로부터의 신호레벨을 측정하고, 측정결과를 네트워크 측에 보고한다. HO 처기지국이 어느 것인지, HO 타이밍이 언제인지 등에 대해서는 네트워크 측으로부터 지정된다.
HO 원기지국은, HO 요구신호를 수신하여도 바로 HO 지시신호를 송신하는 것이 아니라, 그 송신은 다음의 하향 유저 데이터가 이동국으로 송신될 때까지 대기하게 된다(304). 이 점, HO 요구신호의 수신에 대응하여 신속하게 HO 지시신호가 송신되고 있는 종래의 수법과 크게 다르다. 어느 하향 유저 데이터가 이동국으로 송신되고, 그 이동국으로부터 HO 요구신호가 수신된 후, 다음의 하향 유저 데이터가 그 이동국으로 송신된 직후에 HO 지시신호가 이동국으로 송신된다(305).
이동국은 HO 지시신호를 수신한 것에 대응하여 무선채널의 전환을 개시하고, 어느 기간 동안 무선통신이 두절된다(306). 무선채널의 전환이 완료하면, 그것을 나타내는 신호가 HO 처기지국으로 보고된다(307). HO 처기지국은, 이후의 유저 데이터의 전송경로가 변경되어야 한다는 것을 나타내는 경로전환 요구신호를 패킷 교환기로 송신한다(308). 경로전환 요구신호에 대응하여 패킷 교환기는 그 이동국 앞으로의 유저 데이터의 전송경로를 변경한다(309). 이것에 의해 일련의 핸드오버 수순이 완료된다. 이후의 하향 유저 데이터는 변경 후의 전송경로에서 HO 처기지국을 거쳐 이동국으로 전송된다.
본 실시예에 따르면, 이동국에서 통신 중단이 되는 시점으로부터 패킷 교환기에서 경로가 전환되는 시점까지의 동안(핸드오버에 소요되는 기간)에, 리얼타임 데이터가 HO 원기지국으로부터 이동국으로 전송되어버리는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 바꿔 말하면, 리얼타임 데이터의 전송 주기의 동안에, 핸드오버의 처리를 확실하게 완료시킬 수 있다. 단, 리얼타임 데이터의 전송 주기가 핸드오버 처리에 필요한 기간보다 긴 것이 전제이다.
기존의 이동통신 시스템에 본 발명을 적용하는 것에 특히 필요한 것은, HO 원기지국이 HO 지시신호의 송신 타이밍을, 다음의 하향 유저 데이터의 송신 직후까지 늦추는 것이다. 따라서 HO 원기지국 이외의 노드(node)와의 사이에 시그널링 등을 별도 규정할 필요는 없으며, 단지 HO 원기지국을 개선하는 것만으로 고품질의 핸드오버를 수행할 수 있다.
그리고, 상향 유저 데이터에 관하여는 통신 중단의 동안에 송신 타이밍이 오는 경우가 있을지도 모른다. 그러나 이 경우는 송신할 수 없던 상향 유저 데이터를 이동국이 버퍼링할 수 있으므로, 데이터 손실을 용이하게 방지할 수 있다.
본 국제출원은 2006년 2월 27일에 출원한 일본국 특허출원 2006-50435호에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로, 그 전 내용이 본 국제출원에 수용된다.

Claims (2)

  1. 하향 유저 데이터를 일정의 시간간격으로 이동국에 송신하는 기지국에 있어서,
    하향 유저 데이터를 이동국으로 송신한 직후에 핸드오버 지시신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  2. 하향 유저 데이터를 일정의 시간간격으로 이동국으로 송신하는 기지국에서 사용되는 핸드오버 제어방법에 있어서,
    하향 유저 데이터를 이동국으로 송신한 직후에 핸드오버 지시신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어방법.
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