KR20100050337A

KR20100050337A - Ｅｐｓ망에 등록된 ｇａｎ 단말이 서킷 스위칭 도메인으로 핸드오버하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20100050337A
Application number: KR1020080109571A
Authority: KR
Inventors: 염태선; 임채권; 최성호; 배은희
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2010-05-13

Abstract

본 발명은 이동통신망에 관란 것으로, 특히 LTE 이동통신망과 GSM/WCDMA 이동통신 망 내에서 GAN 단말의 핸드오버 방법 및 이를 위한 이동통신망에 관한 것이다.

상기 본 발명에 따른 GAN 단말을 지원하는 이동 통신망은, 이동통신 핵심망에게 단말이 등록된 이동성 관리 엔터티의 정보를 전송하고, 이동성 관리 엔터티에게 GAN 제어기의 정보를 전송하고, 기지국으로부터의 핸드오버 요청에 따라 핸드오버를 수행하는 단말과, 상기 수신한 GAN 제어기 정보에 따라, 기지국으로부터의 핸드오버 요청 메시지를 GAN 제어기로 전달하는 이동성 관리 엔터티와 이동성 관리 엔터티로부터 수신한 핸드오버 요청 메시지를 이동 교환국에 전달하고, 이동 교환국으로부터 수신한 핸드오버 응답 메시지를 이동성 관리 엔터티에 전달하는 GAN 제어기를 포함한다.

GAN, EPS, MSC, CS, Handover

Description

ＥＰＳ망에 등록된 ＧＡＮ 단말이 서킷 스위칭 도메인으로 핸드오버하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR HANDOVER BETWEEN PACKET SWITCHING DOMAIN AND CIRCUIT SWITCHING DOMAIN}

본 발명은 이동통신망에 관한 것으로, 특히 이동통신망의 패킷 스위칭(Packet Switching : 이하, PS) 도메인에서 서킷 스위칭 (Circuit Switching: 이하, CS) 도메인으로의 단말의 핸드오버 방법 및 장치에 관한 것이다. 즉, GAN(Generic Access Network)을 통해 음성 서비스를 제공하는 EPS망에서 PS 도메인을 통해 음성 호를 제공 받던 단말이 GSM 또는 WCDMA 망으로 이동하는 경우, 음성 호를 CS 도메인으로 핸드오버 하는 방법 및 장치를 제공한다.

도 1은 종래 GANC(Generic Access Network Controller)를 포함하는 PS 도메인과 이동 교환국(Mobile Switching Center)를 포함하는 CS 도메인을 포함한 이동통신망을 나타낸 도면이다.

도 1에서 단말기(User Equipment : 이하, UE)(110)는 인터넷 프로토 콜(Internet Protocol : 이하, IP) 네트워크에서 전화 통화 서비스에 접속되어 있다.

참조번호을 참조하면, 참조번호 101~109는 유럽의 2.5세대 및 3세대 이동통신인 GPRS/UMTS(General Packet Radio Service/Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화된 이동통신 핵심망(Core Network, Non-Access Stratum) 및 접속 네트워크(Access Network, Access Stratum)를 나타낸 것이다.

기지국(enhanced Node B : 이하, eNB)(101)은 무선 접속을 관리한다. 이동성 관리 엔터티(Mobility Management Entity : 이하, MME)(103)는 UE(110)가 이동통신망에 접속할 때 UE(110)의 인증 및 등록을 담당하며, UE(110)로부터 서비스 요청을 처리하고, UE(110)가 eNB(101) 간을 이동할 때 이동성을 보장한다. 서빙 게이트웨이(Serving Gateway : 이하, SGW)(105)는 음성 정보 등 사용자의 서비스 데이터를 eNB(101)에 전달하기 위한 베어러 서비스를 제공한다. 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network Gateway : 이하, PDN GW)(107)는 이동 통신망에 접속한 UE(110)에게 IP 주소를 할당하고, IP 연결성(IP Connectivity)를 제공한다. IP 네트워크 상에서 PDN GW(107)는 일반적인 IP 라우터(Router)와 동일한 동작을 수행한다. 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server: 이하, HSS)(109)는 가입자의 가입 정보와 인증 정보를 저장하며, 가입자가 이동통신망에서 가입자가 등록된 이동 교환국 또는 이동성 관리 엔터티의 주소를 기억한다.

이동 교환국(Mobile Switching Center : 이하, eMSC)(115)은 이동 단말 장치 에게 회선 교환 호의 처리, 이동성 관리, GSM 서비스를 제공하는 전화 교환기이다. 여기서 말하는 서비스는 음성, 데이터, FAX, SMS를 모두 포함한다.

GANC(Generic Access Network Controller: 이하 GANC)(117)는 셀룰러망이 아닌 일반적인 IP 접속망을 통해 연결된 단말 장치가 이동 통신망과 통신할 수 있도록 시그널링을 변환해 주는 장치이다. GANC 는 일반적인 GERAN 네트워크의 기지국 컨트롤러(Base Station Controller: 이하 BSC) 또는 UTRAN 네트워크의 라디오 네트워크 콘트롤러 (Radio Network Controller: 이하 RNC)와 기능적으로 동일하다. 다만BSC/RNC 와는 달리 GANC는 IP 접속 네트워크를 통해 단말 장치와 연결되며, GAN 전용 프로토콜을 통해 단말 장치와 통신한다. GANC이 적용되는 IP 접속망의 예로서 무선랜 (Wireless LAN 또는 WiFi)이 일반적으로 쓰이나, 도 1에서는 진화된 패킷 시스템 (evolved Packet System: 이하 EPS)을 IP 접속망으로 사용하는 사례를 도시하고 있다.

UTRAN 기지국 (NodeB)(111)는 UTRAN 망에서의 무선 접속을 담당한다. 라디오 네트워크 콘트롤러 (Radio Network Controller: 이하 RNC)(113)는 UTRAN 기지국을 관리한다.

도 2는 무선랜과 UTRAN을 사용하는 GAN 단말이 무선랜을 이용해 통화 중이던 음성 호를UTRAN 접속망으로 핸드오버 하는 절차에 대한 시그널링을 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 201 단계에서 GANC(117)는 통화 품질이 불량함을 알리기 위해 GA-RRC UPLINK QUALITY INDICATION 메시지를 UE에게 보내어, UE가 핸드 오버 절차를 개시하도록 지시한다. 203 단계에서 UE(110)는 201 단계의 메시지를 GANC(117)로 부터 받았거나, 혹은 스스로 통화 품질이 불량함을 인지하여 핸드오버 절차를 개시할 것을 판단하고, GANC(117)에게 핸드오버 요청 메시지를 보낸다. 핸드오버 요청 메시지는 PLMN ID (Public Land Mobile Network), LAC (Location Area Code), 3G Cell id 등 핸드오버 대상 cell의 정보와 신호 강도 정보를 포함한다. 205 단계에서 GANC(117)는 UTRAN cell 정보를 통해 target RNC id를 선택하고, 이를 포함한 RelocationRequired 메시지를 MSC(115)에게 보낸다. 207 단계에서 MSC(115)는 핸드오버를 위한 리소스를 준비시키기 위하여 Relocation Request 를 target RNC(113)에게 보낸다. 209 단계에서 target RNC(113)는 UE를 위한 리소스 할당을 한 뒤, MSC(115)에게 응답으로 Relocation Request Ack 메시지를 보낸다. 211 단계에서 MSC(115) 는 GANC(117)에게 UTRAN으로 핸드오버 할 것을 Relocation Command 메시지를 보내어 명령한다. Relocation Command 메시지를 target UTRAN cell에서 사용할 physical channel reconfiguration 메시지를 포함한다. 213 단계에서 GANC(117)는 physical channel reconfiguration 메시지를 포함한 GA-RRC RELOCATION COMMAND를 UE(110)에게 보내어 핸드오버를 수행할 것을 지시한다. 215 단계에서 UE(110)와 RNC(113)는 상향 링크 동기화 절차를 수행한다. 217 단계에서 RNC(113)는 Relocation Detect 메시지를 MSC(115)에게 보내어 핸드오버가 감지되었음을 알린다. 219 단계에서 UE(110)는 Physical Channel Reconfig Complete 메시지를 보내어 핸드오버가 완료되었음을 알린다. 211 단계에서 RNC(113)는 Relocation Complete 메시지를 MSC에게 보내어 핸드오버가 완료되었음을 알린다. 이때부터 MSC(115)는 음성 데이터를 RNC(113)로 전송하기 시작한다. 213 단계에서 MSC(115)는 GANC(117)에게 Iu Release Command 메시지를 보내어, UE에게 할당된 자원을 해제하도록 명령한다. 215 단계에서 GANC(117)는 UE(110)에게 GA-RRC RELEASE 메시지를 보내어 자원을 해제하도록 지시하고, 217단계에서 UE(110)는 이에 대해GA-RRC RELEASE COMPLETE 메시지로 응답한다. 219 단계에서 UE(110)는 GA-RC DEREGISTER 메시지를 GANC(117)에게 보내어 GAN deregistration을 수행한다.

도 1에서 나타낸 GAN 시스템은 GSM/WCDMA/LTE 기술을 사용하는 단말에게 EPS 망에서 음성 서비스를 제공하기 위한 것이나, 도 2와 같은 기존의 GAN 절차는 무선랜과 GSM 또는 WCDMA 등의 이동통신 기술을 함께 사용하는 단말을 위한 것이므로, 단말이 LTE 망에서 UTRAN 또는 GERAN 망으로 이동하는 경우 핸드오버 절차는 도 2에서 설명한 기존의 GAN 절차로는 가능하지 않다. 한편 초기의 EPS 망이 GERAN/UTRAN 서비스 지역의 일부 지역에 핫존 형태로 설치될 것이 예상되기 때문에 EPS망과 UTRAN/GERAN 망 사이의 핸드오버는 빈번하게 발생될 것이다. 따라서 EPS망과 UTRAN/GERAN CS 망 사이의 핸드오버를 제공하는 방안이 요구된다.

본 발명은 GAN 서비스를 통해 음성 서비스를 지원하기 위한 이동통신 망에서, UE가 LTE 영역에서 UTRAN 또는 GERAN 영역으로 음성 호의 끊김 없이 이동하기 위한 핸드오버 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 UE가 등록된 MME에 대한 정보를 GANC에게 제공하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 이동성 관리 엔터티(MME)를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 GAN(Generic Access Network)제어기 동작 방법은, 상기 이동성 관리 엔터티에게 할당 받은 식별자를 포함한 등록 요청 메시지를 단말로부터 수신하는 단계와, 상기 수신한 등록 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 단말에게 전송하는 단계와, 상기 등록 요청 메시지에 포함된 상기 식별자로부터 상기 이동성 관리 엔터티에 대한 주소를 확인하는 단계와, 상기 확인된 주소를 이용하여 상기 이동성 관리 엔터티에게 상기 등록된 단말에 대한 정보를 전송하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 이동성 관리 엔터티(MME)를 포함하는 무선 통신 시스템은, 상기 이동성 관리 엔터티에게 할당 받은 식별자를 포함한 등록 요청 메시지를 GAN제어기에게 전송하는 단말과, 상기 전송된 등록 요청 메시지 내에 포 함된 식별자를 통해 해당되는 이동성 관리 엔터티에 대한 주소를 확인한 후, 해당 주소로 상기 단말에 대한 등록 정보를 전송하는 GAN제어기로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은, LTE 영역에서 GAN 서비스를 이용하여 음성 호를 진행 중이던 단말이 LTE 영역을 벗어나는 경우 핸드오버를 수행하는 것으로, 단말이 LTE와 WCDMA/GSM 영역을 이동 중에도 음성호 단절을 피할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서는 3GPP를 기반으로 하는 진화된 핵심망인 EPS(Evolved Packet System) 핵심망의 예를 들어 본 발명의 실시 예를 설명할 것이나, 본 발명에서 제 공하는 절차는 어떠한 이동통신망에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라, GAN을 통해 음성 호를 진행 중이던 UE가 EPS망의LTE 지역에서 WCDMA 지역으로 이동하는 경우에 대한 시그널링을 나타낸 도면이다. UE가 GSM 지역으로 이동하는 경우에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

도 3의 301 단계에서 UE(110)는 스스로의 판단이나 eNB(101)의 지시에 의하여 주변 UTRAN 혹은GERAN cell에 대한 정보와 신호 세기 등을 Measurement Report 메시지를 통해 eNB에게 알린다. 303 단계에서 eNB는 UTRAN cell로 핸드오버를 결정하고, target RNC id를포함한 Handover Required 메시지를 MME에게 보낸다. 305 단계에서 MME는 GAN을 이용한 음성 호가 진행 중임을 알고 있기 때문에, Target RNC id가가리키는 SGSN으로 핸드오버 요청 메시지를 보내는 대신, UE가 등록된 GANC로 Forward Relocation Request 메시지를 전달한다. GANC는 IMSI를 통해 GANC를 통해 음성 호를 진행하고 있는 UE를 구분할 수 있다. 307 단계에서 GANC는 MSC에게 음성 호에 대한 핸드오버 개시를 요청하는 Relocation Required 메시지를 보낸다. 이 때 Relocation Required는 Target RNC ID를 포함한다. 309 단계에서 MSC는 target RNC에게 Relocation Request 메시지를 보내어 Target RNC에게 UE를 위한 자원을 할당하도록 지시한다. 핸드오버 과정에서 MSC 가 변경되는 경우, 309 단계 이전에 MSC 간 HO prepare 메시지가 전달될 수 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 MSC가 변경되지 않는 경우만을 설명한다. 본 발명이 MSC가 변경되는 경우에도 적용될 수 있음은 자명하다. UE를 위한 무선 자원을 할당한 RNC는 311 단계에서 Relocation Request Ack 메시지를 MSC에게 전달한다. 313 단계에서 MSC는 GANC에게 핸드오버를 지시하 기 위해 Relocation Command 메시지를 보낸다. Relocation Command 메시지는 UE에게 전달될 Physical Channel Reconfiguration 메시지를 포함한다. 315 단계에서 GANC는 305단계에 대한 응답 메시지로 Forward Relocation Response를 MME에게 보낸다. Forward Relocation Response 메시지는target to source container를 포함하며, GANC는 이 container에 313 단계에서 MSC로부터 받은 Physical Channel Reconfiguration 메시지를 포함하여, Physical Channel Reconfiguration이 UE에게 전달되도록 한다. 317 단계에서 MME는 eNB에게 Handover Command 메시지를 보내어 UE에게 핸드오버 명령을 보낼 것을 지시한다. 319 단계에서 eNB는 단말에게 HO from E-UTRAN command 메시지를 보내어 핸드오버를 실제로 수행하게 한다. 이 메시지를 받은 UE는 321단꼐에서 target RNC와uplink synchronization 절차를 진행한다. 323 단계에서 RNC는Relocation Detect 메시지를 MSC에게 전달한다. 325 단계에서 UE는Physical Channel Reconfig Complete 메시지를 RNC에게 보내어 핸드오버가 완료되었음을 알린다. 327 단계에서 RNC는 MSC에게 Relocation Complete 메시지를 보내어 핸드오버가 종료되었음을 알린다. 이 때부터 MSC는 RNC로 음성 데이터를 전송하기 시작한다. 329 단계에서 MSC는 GANC에게 자원 해제를 알리는 Iu Release Command 메시지를 전달한다. 331 단계에서 GANC는 MME에게 Forward Relocation Complete 메시지를 보내어 핸드오버가 완료되었음을 MME에게 알리고, MME는 333단계에서 Forward Relocation Complete Ack 메시지로 응답한 뒤, 335 단계에서 eNB에게 UE에게 할당된 자원을 해제하도록 Release Resource 메시지를 보낸다.

도 4a - 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따라, MME에게 단말이 등록된 GANC의 정보를 알려주기 위한 세가지 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 4a는 첫 번째 실시 예에 따른 UE와 MME, GANC간 시그널링을 나타낸 도면이다. UE는 기존의 GAN 절차에 따라 GANC에 등록이 되어 있는 상태이다. UE는 등록 과정에서 GANC의 주소 및GANC가 MME와 통신을 하기 위한 UDP 포트 번호를 GANC로부터 수신한다. 도 4a를 참조하면, 401 단계에서 UE는 MME에게 GANC의 주소와 포트 번호를 MME에게INFORMATION 메시지에 포함하여 전달한다. 403 단계에서 MME는 UE에게 응답 메시지를 전송한다.

도 4b는 두 번째 실시 예에 따른 UE와 MME, GANC간 시그널링을 나타낸 도면이다.

도 4b를 참조하면, 411단계에서UE는 GA-RC REGISTER REQUEST 메시지를 GANC에게 보내어, GAN 등록 절차를 개시한다. 이 때GA-RC REGISTER REQUEST 메시지는CID (Cell Id), LAI (Location Area Identity), IMSI 외에도 추가적으로 EPS 망에 Attach 할 때 MME로부터 할당 받은 GUMMEI를 포함한다. 413 단계에서 GANC는 통상적인 GAN 등록 절차와 동일하게, UE에게 응답 메시지로 GA-RC REGISTER ACCEPT 메시지를 보낸다. 411단계에서 단말로부터 수신한 GUMMEI로부터 MME 주소를 확인한 GANC는 415 단계에서 GAN Registration Notify 메시지를 MME에게 보내어 단말이 GANC에 등록되었음을 MME에게 알린다. GAN Registration Notify 메시지는 GANC의 IP 주소와 포트 번호를 포함한다. 417 단계에서 MME는 GAN Registration Notify Ack 메시지로 응답한다.

도 4c는 세 번째 실시 예에 따른 UE와 MME, GANC, HSS간 시그널링을 나타낸 도면이다.

도 4c를 참조하면, 421 단계에서 UE는 GA-RC REGISTER REQUEST 메시지를 GANC에게 보내어 GAN 등록 요청을 한다. 423 단계에서 GANC는 UE에게 GAN 등록 응답 메시지인 GA-RC REGISTER ACCEPT 메시지를 전송한다. 단말이 GAN 등록을 마치면, 425단계에서 GANC는 HSS에게 UE가 등록된 MME의 주소를 요청하는 Location Info Request 메시지를 전송한다. 427 단계에서 HSS는 MME의 주소를 포함한 Location Info Answer 메시지를 GANC에게 전송한다. MME의 주소를 얻은 GANC는 429 단계에서 GAN Registration Notify 메시지를 MME에게 보내어 단말이 GANC에 등록되었음을 MME에게 알린다. GAN Registration Notify 메시지는 GANC 의 IP 주소와 포트 번호를 포함한다. 431 단계에서MME는 GAN Registration Notify Ack 메시지로 응답한다.

상기 설명한 세 가지 실시 예에 따라 MME는 GANC의 주소를 알게 되었기 때문에, 도 3에서 설명한 핸드오버 과정에서 GANC에게 핸드오버 요청 메시지를 보내는 것이 가능하다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 종래 GANC(Generic Access Network Controller)를 포함하는 PS 도메인과 이동 교환국(Mobile Switching Center)를 포함하는 CS 도메인을 포함한 이동통신망을 나타낸 도면

도 2는 무선랜과 UTRAN을 사용하는 GAN 단말이 무선랜을 이용해 통화 중이던 음성 호를UTRAN 접속망으로 핸드오버 하는 절차에 대한 시그널링을 도시한 도면

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라, GAN을 통해 음성 호를 진행 중이던 UE가 EPS망의LTE 지역에서 WCDMA 지역으로 이동하는 경우에 대한 시그널링을 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라, MME에게 단말이 등록된 GANC의 정보를 알려주기 위한 세가지 실시 예를 나타낸 도면

Claims

이동성 관리 엔터티(MME)를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 GAN(Generic Access Network)제어기 동작 방법에 있어서,

상기 이동성 관리 엔터티에게 할당 받은 식별자를 포함한 등록 요청 메시지를 단말로부터 수신하는 단계와,

상기 수신한 등록 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 단말에게 전송하는 단계와,

상기 등록 요청 메시지에 포함된 상기 식별자로부터 상기 이동성 관리 엔터티에 대한 주소를 확인하는 단계와,

상기 확인된 주소를 이용하여 상기 이동성 관리 엔터티에게 상기 등록된 단말에 대한 정보를 전송하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 GAN제어기 동작 방법
이동성 관리 엔터티(MME)를 포함하는 무선 통신 시스템에 있어서,

상기 이동성 관리 엔터티에게 할당 받은 식별자를 포함한 등록 요청 메시지를 GAN제어기에게 전송하는 단말과,

상기 전송된 등록 요청 메시지 내에 포함된 식별자를 통해 해당되는 이동성 관리 엔터티에 대한 주소를 확인한 후, 해당 주소로 상기 단말에 대한 등록 정보를 전송하는 GAN제어기로 구성된 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.