KR20090104471A

KR20090104471A - 핸드오버 과정 수행방법

Info

Publication number: KR20090104471A
Application number: KR1020080029910A
Authority: KR
Inventors: 김우성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-06
Also published as: KR101437693B1

Abstract

핸드오버 과정 수행방법은 소스기지국으로부터 핸드오버 명령 메시지를 수신하는 단계, 상기 핸드오버 명령 메시지가 지시하는 타겟기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 핸드오버 실패 여부를 나타내는 타입 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함한다. 시간 지연 없이 신속하게 핸드오버를 수행할 수 있다.

Description

핸드오버 과정 수행방법{Method of Performing A Handover Procedure}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 시스템에서 핸드오버 과정 수행방법에 관한 것이다.

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 접속(radio access) 기술을 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 이동통신 시스템은 전세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA의 첫번째 진화 단계로 정의할 수 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)은 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술을 3GPP에 제공한다. 그러나 사용자와 사업자의 요구 사항과 기대가 지속적으로 증가하고 경쟁하는 무선 접속 기술 개발이 계속 진행되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 3GPP에서의 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순 구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구 사항으로 되고 있다.

무선 통신 시스템이 유선 통신 시스템과 다른 점은 이동성을 가진 단말들에게 끊임없는 서비스를 제공하여야 하는 데에 있다. 즉, 단말이 한 지역에서 다른 지역으로 옮겨 가는 경우에 대한 지원이 있어야 한다. 단말이 현재 접속하고 있는 기지국에서 멀어지고 있고, 동시에 또 다른 기지국에 가까워지고 있다면, 네트워크는 단말의 접속점을 새로운 기지국으로 옮겨주는 작업을 수행하여야 한다. 이전 기지국을 소스기지국(Source Base Station)이라 하고, 새로운 기지국을 타겟기지국(Target Base Station)이라 하며, 단말이 소스기지국에서 타겟기지국으로 이동하는 절차를 핸드오버라 한다.

핸드오버 과정은 핸드오버 준비(Handover Preparation), 핸드오버 수행(Handover Execution) 및 핸드오버 완료(Handover Completion)로 이루어진다.

핸드오버 준비 과정은 소스기지국 및 신호가 감지되는 이웃(Neighboring) 기지국에 대한 측정 보고(Measurement Report) 단계 및 기지국이 상기 측정 보고를 이용하여 타겟기지국을 단말에게 알려주는 핸드오버 명령(Handover Command) 단계를 포함한다.

핸드오버 수행 과정은 단말이 타겟기지국에 대하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고 동기를 맞추는 단계 및 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 타겟기지국이 랜덤 액세스 응답으로 상항링크 무선자원과 시간 옵셋 정보를 포함한 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

핸드오버 완료 과정은 타겟기지국이 상위 네트워크에 대하여 경로의 변경을 알리는 단계 및 소스 기지국에 대하여 자원 해제 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

단말은 핸드오버 명령을 수신한 후, 타겟기지국에 대하여 접속을 시도한다. 무선 환경(Radio Condition)이 좋지 않은 경우, 로드 밸런싱(Load Balancing)을 위하여 기지국의 분산이 요구되는 경우, 또는 핸드오버 과정 동안 채널 파라미터가 변경된 경우에 접속은 실패할 수 있다.

일반적으로 핸드오버 과정에서 단말이 소스기지국에 대한 접속을 끊고, 타겟기지국으로의 접속을 완료하는 동안은 단말로의 데이터 송신 및 수신이 불가능하다. 따라서, 핸드오버가 지연되면 데이터 송신 및 수신이 단절되어 서비스 품질을 떨어뜨리는 문제가 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단말이 신속하게 핸드오버 과정을 수행하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따른 핸드오버 과정 수행 방법은 소스기지국으로부터 핸드오버 명령 메시지를 수신하는 단계, 상기 핸드오버 명령 메시지가 지시하는 타겟기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 핸드오버 실패 여부를 나타내는 타입 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따른 핸드오버 과정 수행 방법은 소스기지국으로부터 핸드오버 요청을 수신하는 단계, 상기 핸드오버 요청에 대한 응답을 전송하는 단계, 소스기지국으로 핸드오버 요청에 대한 응답을 전송한 후, 단말로부터 랜덤 액 세스 프리앰블을 수신하는 단계 및 단말로부터 수신한 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 핸드오버 실패 여부를 나타내는 타입 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

무선 환경이 좋지 않은 경우뿐만 아니라, 로드 밸런싱을 위하여 기지국의 분산이 요구되는 경우와 핸드오버 과정 동안 채널 파라미터가 변경된 경우에도 빠르게 핸드오버를 수행할 수 있는 방법을 제공한다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 이는 E-UMTS(Evolved- Universal Mobile Telecommunications System)의 망 구조일 수 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network)은 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다.

단말(10; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 기지국(20) 간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다. 이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다.

기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core), 보다 상세하게는 MME(Mobility Management Entity)/S-GW(Serving Gateway, 30)와 연결된다. S1 인터페이스는 기지국(20)과 MME/S-GW(30) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.

도 2는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)을 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 빗금친 블록은 무선 프로토콜 계층(radio protocol layer)을 나타내고, 빈 블록은 제어 평면의 기능적 개체(functional entity)를 나타낸다.

기지국은 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 단말로의 동적 자원 할당(dynamic resource allocation)와 같은 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM) 기능, (2) IP(Internet Protocol) 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 해독(encryption), (3) S-GW로의 사용자 평면 데이터의 라우팅(routing), (4) 페이징(paging) 메시지의 스케줄링 및 전송, (5) 브로드캐스트(broadcast) 정보의 스케줄링 및 전송, (6) 이동성과 스케줄링을 위한 측정과 측정 보고 설정.

MME는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 기지국들로 페이징 메시지의 분산, (2) 보안 제어(Security Control), (3) 아이들 상태 이동성 제어(Idle State Mobility Control), (4) SAE 베어러 제어, (5) NAS(Non-Access Stratum) 시그널링의 암호화(Ciphering) 및 무결 보호(Integrity Protection).

S-GW는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 페이징에 대한 사용자 평면 패킷의 종점(termination), (2) 단말 이동성의 지원을 위한 사용자 평면 스위칭.

도 3은 단말의 요소를 나타낸 블록도이다. 단말(50)은 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52), RF부(RF unit, 53), 디스플레이부(display unit, 54), 사용자 인터페이스부(user interface unit, 55)을 포함한다. 프로세서(51)는 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들이 구현되어, 제어 평면과 사용자 평면을 제공한다. 각 계층들의 기능은 프로세서(51)를 통해 구현될 수 있다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 단말 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다. 디스플레이부(54)는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부(55)는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다. RF부(53)는 프로세서와 연결되어, 무선 신호(radio signal)을 송신 및/또는 수신한다.

단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층), L3(제3 계층)로 구분될 수 있다. 이 중에서 제1 계층에 속하는 물리계층은 물리 채널(physical channel)을 이용한 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공하며, 제3 계층에 위치하는 무선 자원 제어(radio resource control; 이하 RRC라 함) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 네트워크 간에 RRC 메시지를 서로 교환한다.

도 4는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 5는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 이는 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸다. 데이터 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.

도 4 및 5를 참조하면, 제1 계층인 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용할 수 있다.

제2 계층의 MAC 계층은 논리채널(logical channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에게 서비스를 제공한다. 제2 계층의 RLC계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원한다. RLC 계층에는 데이터의 전송방법에 따라 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드가 존재한다. AM RLC는 양방향 데이터 전송 서비스를 제공하고, RLC PDU(Protocol Data Unit)의 전송 실패시 재전송을 지원한다.

제2 계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP(Internet Protocol) 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 패킷을 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더 압축(header compression) 기능을 수행한다.

제3 계층의 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 E-UTRAN 간의 데이터 전달을 위해 제2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 단말의 RRC와 네트워크의 RRC 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 모드(RRC Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들 모드(RRC Idle Mode)에 있게 된다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

이하, 핸드오버 과정을 살펴본다. 도 6은 일반적인 핸드오버 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 단말은 자신이 속한 소스기지국으로 측정 보고를 전송한다(S10). 소스기지국은 수신한 측정 보고 정보를 이용하여 핸드오버 여부를 결정한다(S11). 소스기지국은 타겟기지국으로 핸드오버 요청(Handover Request) 메시지를 전송한다(S12). 핸드오버 요청 메시지를 수신한 타겟기지국은 허가 제어(Admission Control)를 하고, 핸드오버 요청에 대한 수신확인(Acknowledgement) 메시지를 소스기지국으로 전송한다(S13). 소스기지국은 단말로 핸드오버 명령 메시지를 전송한다(S14).

단말은 소스기지국으로부터 핸드오버 명령 메시지를 수신한 후, 타겟기지국과 하향링크 동기를 맞추고, PRACH(Physical Random Access Channel)를 통하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다(S15). 여기서, 핸드오버 명령 메시지에서 전용(Dedicated) 랜덤 액세스 프리앰블이 할당되었다면, 단말은 비경합(Contention Free) 랜덤 액세스 과정을 수행할 수 있다. 타겟기지국은 상향링크 무선자원 할당정보 및 시간 옵셋(timing advance) 정보를 포함한 랜덤 액세스 응답 메시지를 단말로 전송한다(S16). 여기서, 랜덤 액세스 응답 메시지는 DL-SCH(Downlink-Shared Channel)을 통하여 전송될 수 있다. 또한, 랜덤 액세스 응답 메시지는 임시 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier)를 더 포함할 수 있다.

단말의 타겟기지국에 대한 랜덤 액세스가 성공하면, 단말은 타겟기지국으로 상향링크 버퍼 상태 보고(Buffer Status Report) 메시지를 포함한 핸드오버 확인(Handover Comfirm) 메시지를 전송한다(S17).

타겟기지국은 MME로 패스 스위치(path switch) 요청 메시지를 전송하여 단말이 셀을 바꾸었다는 것을 알려준다(S18). MME는 서빙 게이트웨이(Serving Gateway)로 사용자 평면 업데이트 요청(User Plane Update Request) 메시지를 전송한다(S19). 서빙 게이트웨이는 타겟기지국으로 하향링크 데이터 경로를 변경한다(S20). 서빙 게이트웨이는 MME로 사용자 평면 업데이트 응답(User Plane Update Response) 메시지를 전송한다(S21). MME는 타겟기지국으로 경로 변경 요청 수신확인(Path Switch Request Ack) 메시지를 전송한다(S22).

타겟기지국은 소스기지국으로 해제 자원(Release Resource) 메시지를 전송하여 핸드오버의 성공을 알린다(S23). 소스기지국은 상기 단말에 관련한 자원을 해제한다(S24).

이하, 핸드오버 과정 중 측정 보고(Measurement Report)에 대하여 살펴본다.

단말은 특정 이벤트(Event)가 발생한 경우 또는 특정 주기(Period)에 따라 소스기지국으로 측정 보고를 전송하고, 소스기지국은 수신한 측정 보고에 포함된 정보를 이용하여 타겟기지국을 선택하며, 선택된 타겟기지국에 대하여 핸드오버 요청 메시지를 전송하고, 타겟기지국으로부터 핸드오버 요청 수신확인 메시지를 수신 한다. 핸드오버 요청 수신확인 메시지를 수신한 소스기지국은 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지의 형태를 가지는 핸드오버 명령(Handover Command) 메시지를 단말로 전송한다.

여기서, 측정 보고(Measurement Report)를 위하여 기지국이 측정 대상(Measurement Object)에 대하여 SIB(System Information Block)형태로 전송한다. 측정 대상이란 단말이 이웃 셀 리스트(Neighbouring Cells List)에 대하여 측정하고자 하는 대상으로, 특정 셀에 대한 파라미터를 포함할 수 있다. SIB는 이웃하는 셀에 대한 중심 주파수 및 우선 순위 정보를 포함한다. 하기 표는 측정 보고를 위한 SIB의 일 예이다.

상기 표 1을 참조하면, SIB는 셀 재선택(Cell reselection)을 위하여 이웃 셀 및 주파수에 대한 정보를 포함한다. 셀에 대한 재선택 파라미터(Cell Specific Reselection Parameters)뿐만 아니라, 주파수 공통의 셀 재선택 파라미터(Cell Reselection Parameters common for a frequency)를 포함한다.

측정 보고에 포함된 우선 순위(Priority)에 기반하여 기지국을 재선택(Re-selection)한다. 예를 들어, 단말이 아이들(Idle) 상태에서 우선적으로 캠팽온(Camping On) 하고자 하는 셀에 대한 정보를 브로드캐스트 채널을 통하여 수신한다. 즉, 무선 링크 실패(Radio Link Failure(RLF))시에 RRC 연결 Re-Establishment 절차가 이루어지지 않으면, 단말은 최후의 서빙셀(Last Serving Cell)에 일단 캠핑온한 후, 측정 보고에 포함된 정보를 바탕으로 캠핑온하려는 셀을 선택하고 페이징 메시지(Paging Message)를 받는다.

이하, 핸드오버 명령(Command) 및 완료(Complete) 메시지의 형태에 대하여 설명한다. 단말은 핸드오버 명령 메시지를 수신하고, 타겟기지국으로 핸드오버 완료(Complete) 메시지를 전송한다. 여기서, 핸드오버 명령 메시지와 핸드오버 완료 메시지는 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 및 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지의 형태로 전송된다. 하기 표 2는 RRC 연결 재설정 메시지의 일 예를 나타낸다.

하기 표 3은 RRC 연결 재설정 완료 메시지의 일 예를 나타낸다.

하기 표 4는 RRC 연결 재설정 메시지에 포함되는 이동 제어 정보 요소(Mobility Control Information Element)의 일 예를 나타낸다.

도 7은 핸드오버 실패 절차의 일 예이다.

도 7을 참조하면, 단말은 소스기지국으로 측정보고를 전송한다(S100). 소스기지국은 수신한 측정보고에 기초하여 타겟기지국을 선택하고, 선택된 타겟기지국에 대하여 핸드오버 준비(Handover Preparation) 메시지를 전송한다(S110). 여기서, 소스기지국은 타겟기지국 이외의 다른 기지국(Prepared Base Station)에 대하여도 핸드오버 준비 메시지를 전송할 수 있다. 소스기지국이 타겟기지국으로부터 핸드오버 준비 수신확인 메시지를 수신한 경우 소스기지국은 단말로 RRC 연결 재설정 메시지의 형태를 가지는 핸드오버 명령 메시지를 전송한다(S120). 핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말은 타이머 T10를 시작(Start)하고, 타겟기지국으로 랜덤 액세스를 시도한다(S130). 타이머 T10가 만료(Expiry)될 때까지 단말이 랜덤 액세스에 성공하지 못할 경우, 단말은 타이머 T11을 시작하고, 소스기지국으로 랜덤 액세스를 재시도하고(S140), RRC 연결 재설정을 시도한다(S150). 타이머 T11가 만료될 때까지 RRC 연결 재설정에 성공하지 못할 경우, 단말은 RRC 아이들 모드로 진입한다(S160).

따라서, 단말은 타이머 T10, 및 T11이 만료될 때까지 기다려야 하므로, 접속 지연의 문제가 발생한다.

도 8은 핸드오버에 실패 절차의 다른 예이다.

도 8을 참조하면, 단말은 소스기지국으로 측정보고를 전송한다(S200). 소스기지국은 수신한 측정보고에 기초하여 타겟기지국을 선택하고, 타겟기지국에 대하여 핸드오버 요청 메시지를 전송한다(S210). 여기서, 소스기지국은 타겟기지국 이외의 다른 기지국(Prepared Base Station)에 대하여도 핸드오버 요청 메시지를 전송할 수 있다. 타겟기지국으로부터 핸드오버 요청 수신확인 메시지를 수신한 소스기지국은 RRC 연결 재설정 메시지의 형태를 가지는 핸드오버 명령 메시지를 단말로 전송한다(S220). 핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말은 타이머 T10를 시작(Start)하고, 타겟기지국에 대하여 랜덤 액세스를 시도한다(S230). 타이머 T10가 만료(Expiry)될 때까지 단말이 랜덤 액세스에 성공하지 못할 경우, 단말은 타이머 T311을 시작하고, 셀 선택(Cell Selection)을 한다(S240). 단말은 선택된 셀에 대하여 랜덤 액세스를 시도하고(S250), RRC 연결을 시도한다(S260). 타이머 T311이 만료할 때까지 RRC 연결에 성공하지 못할 경우 단말은 RRC 아이들 모드로 진입한다(S270).

따라서, 단말은 타이머 T10 및 T311이 만료될 때까지 기다려야 하므로, 접속 지연의 문제가 있다.

핸드오버의 접속이 지연되는 이유로는 무선 환경이 양호하지 않은 경우, 로드 밸런싱이 요구되는 경우 및 채널 파라미터가 변경된 경우 등이 있다. 따라서, 다양한 이유의 핸드오버 접속 지연에 대한 동작 방식이 필요하다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 수행시 복구방법을 나타낸 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 단말에 대한 소스기지국의 신호 강도(Signal Strength)가 임계치(Threshold) 이하로 떨어질 때, 단말은 소스기지국으로 측정 보고(Measurement Report)를 전송한다(S300). 소스기지국은 단말로부터 수신한 측정 보고 정보를 이용하여 적절한 타겟기지국을 선택하고, 선택된 타겟기지국에 대하여 핸드오버 요청(Handover Request)메시지를 전송하고(S310), 핸드오버 요청 메시지를 수신한 타겟기지국은 소스기지국으로 핸드오버 요청에 대한 수신확인(Acknowledgement) 메시지를 전송한다(S315). 여기서, 소스기지국은 핸드오버 요청 및 수신확인 절차를 통하여 단말을 위한 무선 자원을 예약한다.

소스기지국이 핸드오버 요청에 대한 수신확인을 수신한 후, 단말로 핸드오버 명령(Handover Command) 메시지를 전송한다(S320). 핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말은 소스기지국으로 수신 HARQ(Hybrid Automatic Repeat request)를 전송하고, 수신 HARQ를 수신한 소스기지국은 단말이 핸드오버 과정을 수행할 것으로 예상한다.

단말은 타겟기지국과 하향링크 동기(DL sync)를 맞추고, 타겟기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다(S330). 여기서, 단말은 소스기지국으로부터 수신한 핸드오버 명령 메시지에 포함된 랜덤 액세스 파라미터를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다.

타겟기지국은 로드 밸런싱을 위해 기지국의 분산이 필요한 경우 또는 현재 할당 가능한 무선 자원이 없는 경우, 다른 기지국으로 단말의 접속을 유도할 수 있다. 즉, 타겟기지국은 적합한 베스트기지국을 선택하고, 상기 베스트기지국에 대하여 핸드오버 요청 메시지를 전송하고(S340), 베스트기지국은 타겟기지국으로 핸드오버 요청에 대한 수신확인 메시지를 전송한다(S345). 여기서, 타겟기지국은 베스트기지국으로 핸드오버 요청 메시지 전송 및 수신확인 메시지 수신 절차를 통하여 단말을 위한 무선 자원을 할당하고 프리앰블을 예약할 수 있다. 베스트기지국은 기존에 준비된 기지국 중에 선택된 것일 수 있다.

타겟기지국은 베스트기지국으로부터 핸드오버 요청에 대한 수신확인 메시지를 수신한 경우, 단말로 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송한다(S350). 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 타겟기지국에서 핸드오버에 실패하였다는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 베스트기지국의 셀 식별자(ID)와 함께 새로운 랜덤 액세스 프리앰블을 포함할 수 있다.

단말이 수신한 랜덤 액세스 응답 메시지에 상향링크 무선자원 할당정보가 아닌 새로운 셀의 식별자가 포함된 경우, 단말은 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함된 정보를 이용하여 베스트기지국과 하향링크 동기를 맞추고, 베스트기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 재전송한다(S360).

기존의 방식에 의하면, 랜덤 액세스를 시작할 때 타이머를 시작하고, 타이머가 만료할 때까지 랜덤 액세스가 성공적으로 이루어지지 않으면 소스기지국 또는 다른 기지국에 대하여 RRC 연결을 재시도하므로, 시간 지연의 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 타겟기지국이 임의로 베스트기지국을 결정하여 상기 베스트기지국의 셀 ID를 단말에 알려주면 신속하게 핸드오버를 수행할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 핸드오버 수행시 복구방법을 나타낸 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 단말에 대한 소스기지국의 신호 강도(Signal Strength)가 임계치(Threshold) 이하로 떨어질 때, 단말은 소스기지국으로 측정 보고(Measurement Report)를 전송한다(S400). 소스기지국은 단말로부터 수신한 측정 보고 정보를 이용하여 적절한 타겟기지국을 선택하고, 선택된 타겟기지국에 대하여 핸드오버 요청(Handover Request)메시지를 전송하고(S410), 핸드오버 요청 메시지를 수신한 타겟기지국은 소스기지국으로 핸드오버 요청에 대한 수신확인(Acknowledgement) 메시지를 전송한다(S415). 여기서, 소스기지국은 핸드오버 요청 및 수신확인 절차를 통하여 단말을 위한 무선 자원을 예약한다.

소스기지국이 핸드오버 요청에 대한 수신확인을 수신한 후, 단말로 핸드오버 명령(Handover Command) 메시지를 전송한다(S420). 상기 핸드오버 명령 메시지는 타겟기지국에서 할당한 전용(Dedicated) 프리앰블을 포함할 수 있다. 핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말은 소스기지국으로 수신 HARQ(Hybrid Automatic Repeat request)를 전송하고, 수신 HARQ를 수신한 소스기지국은 단말이 핸드오버 과정을 수행할 것으로 예상한다.

단말은 타겟기지국과 하향링크 동기(DL sync)를 맞추고, 타겟기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다(S430). 여기서, 단말은 소스기지국으로부터 수신한 핸드오버 명령 메시지에 포함된 랜덤 액세스 파라미터를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다.

타겟기지국은 로드 밸런싱을 위해 기지국의 분산이 필요한 경우 또는 현재 할당 가능한 무선 자원이 없는 경우, 다른 기지국으로 단말의 접속을 유도할 수 있다. 그러나, 타겟기지국이 단말의 접속을 유도할 적절한 다른 기지국을 찾을 수 없는 경우, 타겟기지국은 단말을 다른 기지국으로 강제로 캠핑온(Camping On) 시킬 수 있다.

타겟기지국은 단말로부터 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송한다(S440). 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 타겟기지국에서 핸드오버에 실패하였다는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 타겟기지국이 강제로 캠핑온시키기로 결정한 기지국의 셀 식별자(Cell ID)와 함께 새로운 랜덤 액세스 프리앰블을 포함할 수 있다. 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신한 단말은 상기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 다른 기지국에 캠핑온한다(S450).

기존의 방식에 의하면, 타겟기지국이 핸드오버 타이머 및 재설정 타이머가 동작 중에 기지국 간 로드 밸런싱 또는 우선 순위가 변경된 경우, 타이머가 만료된 후 RRC 연결이 해제되고, 수신되는 SIB정보를 이용하여 캠핑온을 시도한다. 그러나, 타이머가 만료되기를 기다리지 않고, 타겟기지국이 지시하는 기지국으로 캠핑온하면 시간 지연을 줄일 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 핸드오버 수행시 복구방법을 나타내는 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 단말에 대한 소스기지국의 신호 강도(Signal Strength)가 임계치(Threshold) 이하로 떨어질 때, 단말은 소스기지국으로 측정 보고(Measurement Report)를 전송한다(S500). 소스기지국은 단말로부터 수신한 측정 보고 정보를 이용하여 적절한 타겟기지국을 선택하고, 선택된 타겟기지국에 대하여 핸드오버 요청(Handover Request)메시지를 전송하고(S510), 핸드오버 요청 메시지를 수신한 타겟기지국은 소스기지국으로 핸드오버 요청에 대한 수신확인(Acknowledgement) 메시지를 전송한다(S515). 여기서, 소스기지국은 핸드오버 요청 및 수신확인 절차를 통하여 단말을 위한 무선 자원을 예약한다.

소스기지국이 핸드오버 요청에 대한 수신확인을 수신한 후, 단말로 핸드오버 명령(Handover Command) 메시지를 전송한다(S520). 상기 핸드오버 명령 메시지는 타겟기지국에서 할당한 전용 프리앰블을 포함할 수 있다. 핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말은 소스기지국으로 수신 HARQ(Hybrid Automatic Repeat request)를 전송하고, 수신 HARQ를 수신한 소스기지국은 단말이 핸드오버 과정을 수행할 것으로 예상한다.

단말은 타겟기지국과 하향링크 동기(DL sync)를 맞추고, 타겟기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다(S530). 여기서, 단말은 소스기지국으로부터 수신한 핸드오버 명령 메시지에 포함된 랜덤 액세스 파라미터를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다.

타겟기지국은 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답 메시지를 단말로 전송한다(S540). 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 타겟기지국에서 핸드오버에 실패하였다는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 시스템 정보의 버전 정보 및 새로운 랜덤 액세스 프리앰블을 포함할 수 있다. 단말은 핸드오버 명령 메시지에 포함된 이전 시스템 정보의 버전 정보와 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함된 현재 시스템 정보의 버전 정보를 비교한다(S550). 비교 결과, 이전 시스템 정보의 버전 정보와 현재 시스템 정보의 버전 정보가 다르다면, 새로운 SIB(System Information Block)을 수신하여 시스템 정보를 업데이트한다(S560). 단말은 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함된 정보를 이용하여 새로운 랜덤 액세스 프리앰블을 재전송하고, 핸드오버 완료(Handover Complete) 메시지를 타겟기지국으로 전송한다(S570).

일반적으로 단말이 랜덤 액세스에 실패할 경우, 파워 램핑(Power Ramping) 오류 또는 경합(Contention) 발생에 의한 것으로 오인할 수 있다. 그러나, 랜덤 액세스 응답 메시지에 시스템 정보의 버전 정보가 포함되어 있다면, 이를 핸드오버 명령 메시지에 포함된 시스템 정보의 버전 정보와 비교하여 랜덤 액세스 실패가 채널 파라미터 변경으로 인한 것임을 쉽게 알 수 있다.

핸드오버 타이머 이내에 여러 차례 접속을 시도하고, 핸드오버 타이머 이내에 핸드오버에 성공하지 못할 경우, 재설정 타이머 이내에 현재 최적의 무선 환경(Best Radio Condition)을 기반으로 RRC 연결을 시도하는 것과 달리, 로드 밸런싱, 액세스 제어 또는 채널 파라미터 변경 여부를 랜덤 액세스 응답 메시지에 실어 보냄으로써 시간 지연을 일으키지 않고 신속하게 실패 회복을 할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 응답 메시지 포맷의 일 예를 나타낸다. 여기서, 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 MAC 메시지일 수 있다.

도 12를 참조하면, 랜덤 액세스 응답 메시지는 타입 정보(Type Info), 랜덤 액세스 프리앰블 식별자(RA Preamble Identifier), TA(Timing Advance), UL Grant(Uplink Grant), C-RNTI, 버전 정보(Version Info), 셀 식별자(Cell ID) 및 프리앰블 식별자(Preamble Identifier)를 포함할 수 있다. 여기서, E는 익스텐션 비트이다.

타입 정보는 경합 해결 또는 핸드오버 실패 여부를 구별하기 위한 비트이다. 예를 들어, 랜덤 액세스 응답 메시지가 경합 해결을 위한 것일 때는 0, 핸드오버 실패를 나타내기 위한 것을 때는 1로 나타낼 수 있다. TA는 시간 옵셋 정보이고, UL Grant는 상향링크 승인이며, C-RNTI는 셀 내에서 단말을 구별하기 위한 식별자이다. 버전 정보는 시스템 정보의 버전을 나타내고, 셀 식별자는 타겟기지국이 지시하는 기지국에 대한 셀 식별자를 나타내며, 프리앰블 식별자는 새로운 랜덤 액세스 시도를 위하여 사용하는 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 식별자를 나타낸다.

여기서, 도 12는 핸드오버를 위한 랜덤 액세스 응답 메시지의 일 예에 지나지 않는다. 따라서, 상기 메시지를 구성하는 성분의 일부가 생략되거나, 다른 성분이 추가될 수 있으며, 그 순서를 자유롭게 변형할 수 있다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 3은 단말의 요소를 나타낸 블록도이다.

도 4는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다.

도 5는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.

도 6은 일반적인 핸드오버 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 7은 핸드오버 실패 절차의 일 예이다.

도 8은 핸드오버에 실패 절차의 다른 예이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 응답 메시지 포맷의 일 예를 나타낸다.

Claims

소스기지국으로부터 핸드오버 명령 메시지를 수신하는 단계;

상기 핸드오버 명령 메시지가 지시하는 타겟기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계; 및

상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 핸드오버 실패 여부를 나타내는 타입 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 과정 수행방법.
제 1 항에 있어서,

상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 상기 타겟기지국이 지시기지국으로 핸드오버를 유도하도록 상기 지시기지국에 대한 셀 식별자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 과정 수행방법.
제 2 항에 있어서,

상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 상기 지시기지국으로 접속을 시도하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 과정 수행방법.
제 2 항에 있어서,

상기 지시기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 과정 수행방법.
제 1 항에 있어서,

상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 상기 타겟기지국의 시스템 정보의 버전 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 과정 수행방법.
제 5 항에 있어서,

상기 핸드오버 명령 메시지에 포함된 버전 정보와 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함된 버전 정보를 비교하여, 상기 핸드오버 명령 메시지에 포함된 버전 정보와 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함된 버전 정보가 다른 경우, 시스템 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 과정 수행방법.
소스기지국으로부터 핸드오버 요청을 수신하는 단계;

상기 핸드오버 요청에 대한 응답을 전송하는 단계;

소스기지국으로 핸드오버 요청에 대한 응답을 전송한 후, 단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 단계; 및

단말로부터 수신한 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 핸드오버 실패 여부를 나타내는 타입 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 과정 수행방법.
제 7 항에 있어서,

상기 랜덤 액세스 프리앰블에 관한 정보는 상기 핸드오버 요청에 대한 응답에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 핸드오버 과정 수행방법.