KR20100079093A - 이종망 환경에서 네트워크 발견을 위한 위치 기반 스캐닝 방법 및 시스템 - Google Patents

이종망 환경에서 네트워크 발견을 위한 위치 기반 스캐닝 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20100079093A
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강충구
윤현서
김진우
박순준
백상헌
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 이동통신시스템에서 이종망 환경에서 네트워크 발견을 위한위치 기반의 스캐닝 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 본 발명은, 이동통신 시스템에 있어서 이종망 환경에서 다중모드 이동단말이 서로 다른 네트워크로 수직적 핸드오버를 하는 과정에서 스캐닝을 통해 주변에 접속이 가능한 네트워크를 발견하여야 하는데, 이와 같은 스캐닝 과정에서 망 발견 시간에 소요되는 지연 시간을 만족하면서 이동 단말의 배터리 소모가 최소화될 수 있도록 하는 것이다.
이동통신시스템, 스캐닝, 핸드오버

Description

이종망 환경에서 네트워크 발견을 위한 위치 기반 스캐닝 방법 및 시스템{A location-based scanning method for network discovery in the heterogeneous network and system thereof}
본 발명은 이동통신시스템에서 이종망 환경에서 네트워크 발견을 위한위치 기반의 스캐닝 방법 및 시스템에 관한 것이다.
이종 망간의 핸드오버를 위해 현재 접속된 망과의 통신이 일어나는 과정에서, 중간에 일정한 주기로 다른 망과의 접속을 위한 인터페이스를 활성화하여 해당 망의 신호 세기를 측정하게 된다. 이 신호세기가 일정한 임계값 이상을 넘어 네트워크 발견이 확인되면 네트워크 발견이 종료된다. 즉, 이기종 망을 발견하기 위해 주기적인 인터페이스의 활성화가 필요하며, 이때 이 스캐닝 활성화 주기가 너무 짧을 경우에는 불필요하게 많은 단말의 전력 소모가 야기된다. 한편, 이 스캐닝 활성화 주기가 너무 길게 되면 주변에 선호하는 네트워크의 존재를 너무 늦게 인지하여 이종망간의 수직적인 핸드오버가 효율적으로 인지할 수 없게 된다. 이와 같은 주기적인 스캐닝 활성화에 따른 전력 소모 문제를 해소하기 위해서 제안된 기존 방식 중의 하나는 이동 단말의 수신 신호 세기를 근거로 새로운 망의 출현 가능성이 높 아지면서 점진적으로 스캐닝 활성화 주기를 줄여 나가는 방식이다(Qingyang Song and Abbas Jamalipour, “A time-adaptive vertical handoff decision scheme in wireless overlay networks,”, IEEE International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications 2006, pp. 1-5, Sept 2006). 즉, 새로운 네트워크의 발견 가능성이 낮을 때는 스캐닝 활성화 주기를 길게 설정함으로써 전력을 줄이고, 그 네트워크로부터의 수신 신호 세기가 증가하면서 그 발견 가능성이 높아지는 것으로 판단함으로써 스캐닝 활성화 주기를 감소 시켜 신속한 네트워크 발견이 가능하도록 하고 있다.
이기종 네트워크 환경에서 이동 서비스 사용자가 서로 다른 특성의 네트워크로 이동할 경우 최대한 응용서비스의 품질을 투명하게 보장하는 심리스 핸드오버 기술로써 IEEE 802.21 WG은 2004년 3월 생성되었으며, 해당 기술을 MIH라 명명했다(IEEE P802.21/D7.1, Draft Standard for Local and Metropolitan Area Networks: Media Independent Handover Services, 2007. 10.). MIH 기술에서는 단말이 둘 이상의 다른 특성을 갖는 네트워크 접속 인터페이스를 갖는 다중모드 단말을 고려했다. 또한, 와이브로와 무선랜간과 같이 IEEE 802 계열 내 다른 특성을 갖는 네트워크간의 핸드오버와 와이브로와 3GPP 네트워크간의 핸드오버와 같이 IEEE 802 계열과 비 IEEE 802 계열 네트워크간의 핸드오버를 모두 작업의 범위로 한다. IEEE 802.21 MIH 기술을 통하여 제공되는 심리스 이동성 서비스는 사용자 단말이 서로 다른 이기종 네트워크간 핸드오버 시 사용자가 이전 네트워크에서 제공받던 서비스 수준을 최대한 만족시켜 사용자가 서비스의 품질 저하를 느끼지 않을 정도 의 품질을 보장하는 것을 의미한다. 통상의 서로 다른 특성을 갖는 이기종 네트워크간의 핸드오버는 서로 다른 IP 서브넷간 핸드오버를 유발시켜 이전 네트워크에서의 IP 연결을 계속 유지시키기 위한 이동성 관리 프로토콜의 수행이 필요하다. Mobile IP및 Proxy Mobile IP등의 IP 이동성 관리 프로토콜은 새로운 네트워크에서의 IP 설정, 서브넷 이동 탐지 및 이동등록처리에 따른 지연문제가 지적되어 왔으며, 이러한 문제는 하부계층과의 밀접한 연동을 필요로 한다. IEEE 802.21 MIH 기술은 이동성 관리 프로토콜이 하부 물리 및 링크 계층과 밀접한 연계를 통하여 이기종 네트워크간 핸드오버 시 사용자 응용서비스의 성능을 최적화하기 위한 구조, 서비스 및 프로토콜 절차를 규정하고 있다.
이하, IEEE 802.21 MIH 기술을 설명한다.
1. MIH 참조 모델
IEEE 802.21 표준에서 정의하는 MIH 참조 모델은 하기 설명과 같다. MIHF은 계층 3 이상의 프로토콜, 응용 혹은 관리 기능과 계층 2 이하의 디바이스 드라이버의 중간 수준에 위치하는 기능 엔티티(entity)로서 하위 디바이스 드라이버에서 발생하는 네트워크 상태 정보 등을 상위 계층(예: 이동성 관리 프로토콜)으로 전달하여 상위 계층으로 하여금 IP 이상에서의 이동성 처리에 따른 성능을 최적화 할 수 있도록 지원한다. 또한, 상위 계층이 하위 디바이스 드라이버를 제어할 수 있도록 지원하는데 예를 들면, 네트워크 접속 상태를 변경시키거나 네트워크 특성 및 상태 정보 질의에 응답하며, 원격지에 위치하고 있는 MIH 정보 서버와의 통신을 통해 인접한 이기종 네트워크들에 대한 정보를 제공하기도 한다. 인접 네트워크에 대한 정 보의 예로써는 무선 접속장치 및 IP 라우터의 식별자, MAC 주소, IP 주소 및 네트워크 운영사 등을 들 수 있다. 초기 IEEE 802.21 표준에서는 MIHF를 계층 2.5에 위치하는 것으로 간주하였으나 표준화 진행 과정에서 더 이상 특정 2.5 계층이 아닌 시스템 내부 독립적인 기능 엔티티로 간주한다. 이는 MIHF가 계층 1, 2와 계층 3 이상의 상위 계층간의 정보소통을 위한 징검다리 기능 이외에 원격지 MIHF간 시그널링 메시지 교환을 통하여 상위 이동성 관리 프로토콜의 목적 네트워크 선택을 지원하는 시그널링 평면의 역할도 수행하기 때문이다. 또한, MIHF는 MIH 프로토콜 메시지의 전송 계층으로 하위 계층 2의 MAC 프레임과 상위 계층 3 이상의 전송 프로토콜을 사용할 수 있는 유연성을 가지므로 MIHF를 2.5 계층이 아닌 기능 엔티티로 간주한다.
2. MIH 서비스
IEEE 802.21 표준에서는 MIHF가 제공하는 서비스를 크게 이벤트 서비스, 커맨드 서비스 및 정보 서비스로 분류하여 정의한다.
가. MIH 이벤트 서비스
MIH 이벤트 서비스는 하위 디바이스 드라이버에서 발생하는 네트워크 상태 정보를 이동성관리 프로토콜로 전달하여 IP 계층 이상에서의 이동성 처리에 따른 성능을 최적화 할 수 있도록 지원한다. Mobile IP 및 Proxy Mobile IP와 같은 이동성관리 프로토콜은 이동단말이 새로운 IP 서브넷으로 이동할 경우 새로운 IP 주소를 설정, 중복주소검사, 새로운 IP 주소등록처리에 따른 패킷 손실 및 지연을 초래하여 전체 응용 서비스의 성능을 저하시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 FMIP과 같은 빠른 핸드오버 프로토콜들에서는 현재 접속한 네트워크의 품질이 저하될 경우, 단말의 새로운 IP 주소를 미리 등록 처리하거나 현재 접속 액세스 라우터와 새로운 액세스 라우터간 패킷 손실을 줄이기 위한 터널을 설정한다. 따라서, 하부물리 및 링크 계층의 상태정보를 최적의 시점에 정확히 파악하는 것이 필요하다. 하지만, FMIP과 같은 프로토콜은 계층 3 이상에 대한 표준화를 진행하는 IETF의 프로토콜로 하부 링크 계층에서 발생하는 상태정보에 대한 정의는 작업의 범위로 두고 있지 않다. IEEE 802.21 표준의 MIH 이벤트 서비스는 하부 물리 및 링크계층에서 발생하는 네트워크 상태정보를 세밀하게 정의한다. MIH 이벤트 서비스 모델은 Link Event와 MIH Event를 정의한다. Link Event는 특정 물리 네트워크에서 MIHF 측으로 전달되는 하부 물리 및 링크 계층의 상태정보이며, MIH Event는 여러 이기종 네트워크에서 발생하는 Link Event를 취합하여 상위 이동성 관리 프로토콜 및 응용 측에서 특정 네트워크 미디어에 독립적인 형태로 인식할 수 있도록 MIHF에서 상위 계층으로 전달하는 이벤트이다. MIH Event는 원격 MIHF 엔티티간 전달될 수 있으며, 이를 활용하여 원격에서 발생하는 링크 상태 변화를 파악할 수 있다.
나. MIH 커맨드 서비스
MIH 커맨드 서비스는 상위 응용 및 이동성관리 프로토콜에서 하위의 디바이스 드라이버를 제어할 수 있는 인터페이스를 지원하여 상위 응용 및 이동성 관리 프로토콜에서 네트워크 접속 상태를 변경시키거나 네트워크의 상태정보를 질의할 수 있도록 한다. MIH 커맨드 서비스모델에서는 Link 커맨드와 MIH 커맨드를 정의한다. Link 커맨드는 MIHF에서 생성되어 하부 계층인 MAC 또는 PHY 계층으로 전달된 다. Link 커맨드는 가능하면 특정 액세스 네트워크에서 정의한 커맨드를 활용하는 것을 원칙으로 하고 있다. 또한, Link 커맨드는 MHF에서 생성되기는 하지만 MIHF 상위의 MIH User 명령을 수행하는 것을 목적으로 한다. 즉, MIHF 자체가 지능을 갖고 하부 계층을 제어하는 것이 아니라, 상위 MIH User의 명령을 특정 미디어에 적합한 명령으로 파악하여 수행하는 것이다. 따라서, MIH User 입장에서는 특정 링크를 제어하기 위한 세부 명령형식을 이해할 필요 없이 MIH User와 MIHF간 이기종 미디어에 독립적인 인터페이스를 통하여 하부 계층의 동작을 제어하게 된다. IEEE 802.21에서는 이러한 MIH User와 MIHF간의 미디어 독립적인 인터페이스를 MIH_SAP으로 정의한다. MIH 커맨드들 중에는 원격지 MIHF간 전달되는 원격 MIH 커맨드가 있다. 주로 원격 MIHF 엔티티와의 통신을 통해 원격 네트워크 장치의 하부 링크 품질 상태를 질의하거나 하부 링크의 동작을 제어하기 위하여 사용한다. 또한, 원격 MIHF간 MIH 프로토콜 메시지를 전달함으로써 이기종 네트워크 환경에서 최적의 목적 네트워크를 선택할 수 있도록 지원한다.
다. MIH 정보 서비스
MIH 정보 서비스는 멀티모드 단말이 위치하고 있는 현 네트워크에 인접한 다양한 이기종 네트워크에 대한 정보를 제공한다. 이를 위하여, 이기종 네트워크에 대한 정보를 관리하는 MIH 정보서버를 정의한다. MIH 정보서버에서는 이기종 네트워크에 위치하고 있는 인접한 무선 접속장치와 IP 라우터에 대한 식별자, MAC 주소, IP 주소 및 해당 네트워크의 운영사 등에 대한 네트워크 정보를 수집, 관리하여 이를 이동 단말 또는 네트워크 장치가 요청시 제공한다. MIH 정보서버가 관리하 는 이기종 네트워크 정보의 단위를 IE라 칭하며 크게 일반적이며 액세스 네트워크에 관련된 정보, PoA에 관련된 정보, 벤더 및 기타 정보로 구분할 수 있다.
상기 설명한 IEEE 802.21 MIH 규격에서는 이동단말의 위치에 따른 주변 가용 네트워크의 정보를 MIH 정보서버에서 제공하는 것을 고려하여, 주변 가용 네트워크를 발견하기 위한 스캐닝 절차는 언급하지 않고 있다.
도 1은 종래 기술로서, 망 신호세기를 고려한 적응적 스캐닝 활성화 주기 산출 기법의 순서도이다. 도 1을 참조하여, 도 1의 각 과정을 설명하면 다음과 같다.
S1: 다중모드 이동단말이 새로운 네트워크(망)에서 전송되는 신호를 스캔하다.
S2: 스캔된 신호세기를 네트워크에서 사용 가능한 임계 신호세기와 비교한다.
S3: 만약 상기 과정(S2)에서 측정된 신호세기가 임계 신호세기를 넘지 않는 경우에는, 다음 스캐닝 활성화 주기를 계산한다.
S4: 그러나, 만약 상기 과정(S2)에서 측정된 신호세기가 임계 신호세기를 넘어, 임계 신호세기를 연속해서 넘은 스캐닝 횟수를 카운팅하고, 다음 스캐닝 활성화 주기를 특정 최소 주기로 결정한다.
S5: 상기 S4 과정에서 카운팅한 임계 신호세기를 연속해서 넘은 스캐닝 횟수를 특정 카운터와 비교한다.
여기서 상기 S3 과정은, 측정된 해당 네트워크 신호세기와 임계 신호세기의 비를 고려하여 측정된 신호세기가 임계 값에 가까울 경우에는 다음 스캐닝 활성화 주기를 짧은 시간으로 설정하며, 측정된 신호세기가 미약할 경우에는 다음 스캐닝 활성화 주기를 긴 시간으로 계산되도록 아래의 수학식을 활용한다.
Figure 112008090757437-PAT00001
여기서,
Figure 112008090757437-PAT00002
는 현재 시간 t에서 설정하는 스캐닝 활성화 주기값,
Figure 112008090757437-PAT00003
는 스캐닝 활성화 주기의 최대 가능값,
Figure 112008090757437-PAT00004
는 스캐닝 활성화 주기의 최소값,
Figure 112008090757437-PAT00005
는 현재 스캐닝이 적용되고 있는 해당 네트워크로부터의 수신 신호 세기,
Figure 112008090757437-PAT00006
는 네트워크 발견을 결정하기 위한 수신 신호세기의 임계값을 나타낸다. 이 수식의 의미는 다음과 같다. 해당 네트워크으로부터의 신호 세기가 매우 낮아, 예를 들어
Figure 112008090757437-PAT00007
= 0일 때는 스캐닝 활성화 주기를
Figure 112008090757437-PAT00008
로 하고, 반대로 신호 세기가 임계값을 넘게 될 때는 활성화 주기를
Figure 112008090757437-PAT00009
으로 설정한다. 한편, 그 수신 신호세기가
Figure 112008090757437-PAT00010
일 때는 수신 신호세기에 비례해서 점진적으로 감소시키게 된다.
상기 종래 기술은 수신 신호세기에 따라 스캐닝 활성화 주기를 적응적으로 변경시키지만, 최대 스캐닝 활성화 주기 시간이 정해져 있는 기술적 한계점이 있다. 따라서, 이동성이 없는 다중모드 이동단말이 찾고자 하는 네트워크에서 멀리 떨어진 상태에서 상기의 망 신호 세기를 고려한 적응적 스캐닝 활성화 주기 산출 기술을 적용하여 특정 망을 찾고자 한다면, 주변에 해당 네트워크가 존재하지 않더라도 이와 같이 설정된 최대 활성화 주기에 의해 지속적으로 스캐닝을 실시하게 될 것이다. 즉, 단말의 이동성에 대한 정보를 전혀 고려하지 않고 단순히 수신 신호세기만을 가지고 적응적인 주기를 설정할 경우에는 불필요한 전력 소모가 야기되는 기술적 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 이종망간 수직적 핸드오버를 지원하는 단말이 주변의 새로운 망을 발견하는데 있어 네트워크의 별도 장치에서 이동단말의 현 위치를 예측하고 또한 이동단말의 이동성을 고려하여 찾고자 하는 네트워크가 발견될 가능성이 없는 시간 동안은 스캐닝을 활성화하지 않음으로써 이동단말의 배터리 소모를 줄이고자 한다.
본 발명은 IEEE 802.21 WG에서 표준화한 서로 다른 기종의 망 간에 무결한 핸드오버(seamless handover)를 지원하기 위한 Media Independent Handover (MIH) 규격을 이용하여, MIH (Information) 서버(Server)와 단말 간의 정보 교환이 가능한 네트워크 구조를 고려한다. 이 구조에서 단말은 자신이 수신한 주변 네트워크의 신호를 MIH 서버(Server)로 전달하고, MIH 서버에서는 이 값들을 이용하여 이동단말의 위치를 추정하여 이동성을 분석함으로써 스캐닝 활성화 주기를 결정한 후에 현재 접속된 망을 통해 이를 단말에게 전달한다. MIH 서버와 이동 단말 사이에 필요한 정보는 IEEE 802.21 WG에서 규정한 MIH 프로토콜(Protocol)을 활용하여 MIH Message에 의해 전달된다.
도 2는 와이브로 망과 HSDPA 망 간의 수직적 핸드오버를 고려한 연동 네트워크 구조를 일 예이다. 도 2는 MIH 서버를 중심으로 한 스캐닝 활성화 주기의 산출과 정보 전달이 수행되는 구조를 보여주고 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이동통신시스템에서의 네트워크 스캐닝 방법은,
이동통신시스템에서 네트워크 발견을 위한 스캐닝 방법에 있어서,
(A) 네트워크 엔터티가 이동단말로부터 서비스 가능한 네트워크를 요청받는 단계와; (B) 상기 요청에 응답하여, 상기 네트워크 엔터티가 상기 이동단말이 서비스 가능한 네트워크 리스트를 생성하여 상기 이동단말에 전송하는 단계와; (C) 상기 네트워크 엔터티가 상기 이동단말로부터 상기 서비스 네트워크의 스캐닝 정보를 수신하는 단계와; (D) 상기 네트워크 엔터티가 상기 서비스 네트워크의 스캐닝 정보를 기초로 하여 상기 이동단말의 서비스 네트워크 스캐닝 활성화 주기를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, (E) 상기 네트워크 엔터티가 상기 계산한 스캐닝 활성화 주기 를 상기 이동단말에 전송하는 단계와; (F) 상기 이동단말은 상기 전송받은 스캐닝 활성화 주기에 기초하여, 서비스 네트워크 발견을 위한 스캐닝을 수행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 네트워크 엔터티는 MIH 서버이고,
상기 이동단말은 이종망 간의 네트워크에서 사용가능하고 다중모드 사용 가능한 장치인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (C) 단계에서 상기 서비스 네트워크의 스캐닝 정보는
상기 이동단말이 주변 네트워크로부터 수신한 각 네트워크의 신호세기의 정보와, 상기 이동단말의 속도 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (D) 단계에서,
Figure 112008090757437-PAT00011
를 이용하여 상기 스캐닝 활성화 주기를 계산하는 것을 특징으로 하고, 여기서
Figure 112008090757437-PAT00012
는 현재 시간 t에서의 스캐닝 활성화 주기이고,
Figure 112008090757437-PAT00013
는 예측된 이동단말의 위치에서 가장 가까운 목표 네트워크까지의 추정 거리이고,
R는 목표 네트워크의 서비스 반경이고,
Figure 112008090757437-PAT00014
은 이동단말의 위치추정 오차에 대한 보정값(margin)이고,
는 이동단말의 이동속도인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이동통신시스템 은,
이동단말과;
상기 이동단말로부터 서비스 가능한 네트워크를 요청을 수신하고, 상기 이동단말로부터 상기 서비스 네트워크의 스캐닝 정보를 수신하는 수신부와,
상기 요청에 응답하여, 상기 네트워크 엔터티가 상기 이동단말이 서비스 가능한 네트워크 리스트를 생성하여 상기 이동단말에 전송하는 송신부와,
상기 서비스 네트워크의 스캐닝 정보를 기초로 하여 상기 이동단말의 서비스 네트워크 스캐닝 활성화 주기를 계산하는 처리부를 포함하는 네트워크 엔터티를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 네트워크 엔터티의 처리부는
Figure 112008090757437-PAT00015
를 이용하여 상기 스캐닝 활성화 주기를 계산하는 것을 특징으로 하고, 여기서
Figure 112008090757437-PAT00016
는 현재 시간
Figure 112008090757437-PAT00017
에서의 스캐닝 활성화 주기이고,
Figure 112008090757437-PAT00018
는 예측된 이동단말의 위치에서 가장 가까운 목표 네트워크까지의 추정 거리이고,
R는 목표 네트워크의 서비스 반경이고,
Figure 112008090757437-PAT00019
은 이동단말의 위치추정 오차에 대한 보정값(margin)이고,
Figure 112008090757437-PAT00020
는 이동단말의 이동속도인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 네 트워크 스캐닝 방법.
본 발명은 이종망 환경에서 새로운 망 발견을 위한 스캐닝 과정에서 주변 가용한 네트워크 리스트와 더불어 이동단말의 위치와 이동단말의 속도를 고려한 스캐닝 활성화 주기 정보를 함께 단말에게 제공함으로써, 단말의 이동성에 따라 불필요한 스캐닝을 제거함으로써 기존 방식과 동일한 수준의 망 발견 성능을 유지하면서 단말의 전력소모를 줄일 수 있다.
본 발명은 네트워크의 스캐닝과 관련된 이동통신망 시스템에 적용된다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하지 않고 타 통신 시스템 및 방법에도 적용될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항복들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 거이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않 는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 기본개념은, 이동통신 시스템에 있어서 이종망 환경에서 다중모드 이동단말이 서로 다른 네트워크로 수직적 핸드오버를 하는 과정에서 스캐닝을 통해 주변에 접속이 가능한 네트워크를 발견하여야 하는데, 이와 같은 스캐닝 과정에서 망 발견 시간에 소요되는 지연 시간을 만족하면서 이동 단말의 배터리 소모가 최소화될 수 있도록 하는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로서, 본 발명에 따른 위치기반 스캐닝 주기 결정을 하는 단말과 서버(MIH 서버) 간의 신호 흐름도이다. 즉, 도 3은 이종망(예를 들어, 와이브로 망과 HSDPA 망) 네트워크 환경에서 망 발견을 위하여 다중모드 이동단말에서 시행되는 위치기반 스캐닝 활성화 주기 결정하는 과정을 나타낸 것이다.
이하, 도 3에 도시된 구성요소, 이동단말(도 3에서 Mobile Node)와, MIH 서버와, PoA를 간략히 설명한다.
이동단말는, 다중 모드(도 3에서, 3G와 WiBro) 지원 가능한 단말로서, 서로 다른 네트워크로부터 통신 서비스를 받을 수 있는 장치를 통칭한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 이동 단말은, 이종망으로부터 MIH 서버로부터 스캐닝 주기에 관한 정 보를 획득하기 위한 신호를 주고 받을 수 있는 기능을 수행하고, 그 스캐닝 주기에 따라 네트워크 발견을 위한 스캐닝을 수행할 수 있는 이동통신 단말(예를 들어, UE(User Equipment), 핸드폰, 휴대폰, DMB 폰, 게임폰, 카메라폰, 스마트폰 등등)과, 그 이외 노트북, 데스크탑 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), 백색 가전 제품 등을 포함하는 포괄적인 의미이다.
PoA(Point of Attachment)는, MIH 규격에서 MIHF이 올라가 있지 않은 기지국을 의미한다.
MIH 서버는, MIH에서 이종망의 네트워크 정보를 보관하고 있는 MIH Information Server,
그 외에 도 3에 도시된 구성요소를 간략히 설명한다. MIHF는 MIH Protocol이 전달될 수 있는 Media Independent Handover Function으로 엔터티에 해당한다. GGSN은 Gateway GPRS Support Node이고, SGSN은 Service GPRS Support Node, RNC는 Radio Network Controller이고, ACR은 Access Control Router이고, RAS는 Radio Access Station이다.
이하, 도 3을 참조하여 이종망(예를 들어, 와이브로 망과 HSDPA 망) 네트워크 환경에서 망 발견을 위하여 다중모드 이동단말에서 시행되는 위치기반 스캐닝 활성화 주기 결정하는 과정을 설명한다.
S31: 이동단말이 MIH Get_Informaiton Request 메시지를 MIH 서버에 보내어이동단말 주변에 가용한 네트워크가 있는지 요청을 한다.
S32: MIH 서버는 상기 메지시(MIH Get_Informaiton Request 메시지)를 수신 하고, 이동단말에게 주변의 가용한 (이종) 네트워크 리스트 생성한다. 즉, MIH 서버는 이동단말이 주변의 네트워크로부터 통신 서비스를 받기 위한 네트워크(예를 들어, 도 3에서 Candidate Network 1 또는 Candidate Network 2)에 대한 후보 망 리스트를 생성을 한다. 그리고, MIH 서버는 상기 생성한 네트워크 리스트를 MIH Get_Information Response 메시지를 통하여 이동단말에게 보낸다.
S33: 이동단말은 상기 S32과정을 통하여 MIH 서버로부터 수신한 가용한 네트워크 리스트(즉, 도 3에서, Candidate Network 1 및 Candidate Network 2)를 기반으로, 후보 망 1(Candidate Network 1) 과 후보 망 2(Candidate Network 2)에 대하여 스캐닝을 실시한다. 스캐닝을 실시하는 동작은 후보 망 1 및 후보 망 2의 신호를 수신하여, 그 수신된 신호의 세기를 이용하는 것으로서, 이에 대한 설명은 이미 종래기술과 같기에, 그 상세한 설명은 생략한다.
S34: 이동단말은 상기 S33 과정에서 후보 망들(즉, Candidate Network 1 및 Candidate Network 2)의 스캐닝을 통하여 측정한 후보 망들의 수신 신호세기(RSS)에 대한 정보를 MIH 서버에 보고한다. 이때, 이동단말이 보내는 정보는 후보 망들의 정보(예를 들어, 후보망의 ID, 후보망의 신호세기에 대한 정보 등등)와, 이동단말의 정보(예를 들어, 단말의 ID, capability 정보, 이동단말의 위치정보, 이동단말의 속도정보 등등) 등을 MIH Scan Response 메시지를 통하여 보낸다.
S35: MIH 서버는 상기 S34과정에서 이동단말이 전송한 정보를 기초로 하여이동단말이 네트워크 발견을 위한 스캐닝 주기, 즉 스캐닝 활성화 주기를 계산한다. 예를 들어, 상기 S34 과정의 정보를 기초로, MIH 서버는 단말의 현재 위치 및 이동 속도를 근거로 현재 단말이 정지하고 있다거나, 서비스 받고 있는 셀 지역을 벗어나는 시간 등을 예측할 수 있을 것이다. 이러한 정보에 기초하여, MIH 서버는 이동단말이 네트워크 발견을 위한 스캐닝 활성화 주기를 길게 설정할 수 있을 것이다.
또한, MIH 서버는 이동단말에서 보고된 네트워크 별 수신신호세기를 바탕으로 이동단말의 위치 추정할 수 있다. 또한 MIH 서버는 예측된 이동단말의 위치로부터 가장 가까운 목표 네트워트의 거리 산출할 수 있다. 이러한 정보에 기초하여, MIH 서버는 수학식2에 의한 스캐닝 활성화 주기 계산할 수 있다.
Figure 112008090757437-PAT00021
상기 수학식 2에서
Figure 112008090757437-PAT00022
는 현재 시간 t에서의 스캐닝 활성화 주기,
Figure 112008090757437-PAT00023
는 예측된 이동단말의 위치에서 가장 가까운 목표 네트워크까지의 추정 거리, R는 목표 네트워크의 서비스 반경,
Figure 112008090757437-PAT00024
은 이동단말의 위치추정 오차에 대한 보정값(margin),
Figure 112008090757437-PAT00025
는 이동단말의 이동속도를 나타낸다. 단말이 이동속도를 알지 못하는 경우에는
Figure 112008090757437-PAT00026
를 최대 예상 가능한 이동속도로 설정한다(예를 들어,
Figure 112008090757437-PAT00027
=120km/h).
S36: MIH 서버는 상기 S35 과정에서 계산한 스캐닝 활성화 주기 정보를 MIH Get_Information Response 메시지를 통하여 이동단말에게 전송한다.
한편, 이동단말과 MIH 서버는 상기 S33 ~ S36 과정을 반복하여 스캐닝을 실시하여, 이동단말이 측정된 목표 네트워크(즉, 도 3에서 Candidate Network 1 및 Candidate Network 2)의 수신신호 세기가 위치추정 오차보정 영역의 임계 값을 넘는 경우, 망 신호세기를 고려한 적응적 스캐닝 활성화 주기 산출 기법을 활용한다.
도 4및 도 5는, 도 3의 본 발명의 실시 예를 통하여, 본 발명이 어떠한 기능 및 효과를 발생시키는지 알 수 있다. 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 실시 예를 적용한 알고리즘을 통하여 시뮬레이션한 결과를 도시한 실험 그래프이다. 즉, 도 3에서 설명한 바와 같이, 이동단말이 MIH 서버로부터 네트워크발견을 위한 스캐닝 활성화 주기 정보를 수신하고, 이동단말이 그 주기에 따라 네트워크 발견을 위한 스캐닝의 횟수를 나타내는 그래프이다. 스캐닝의 횟수가 작다는 것은, 이동단말의 측면에서 배터리 소비를 절약할 수 있다는 의미가 된다.
도 4는 MIH 서버에서 이동단말의 속도를 알지 못하는 경우에 대해서, 단말의 이동 속도에 따라 위치기반의 본 발명을 적용했을 때 망 발견 시간 및 스캐닝 횟수를 기존 방식과 비교한 그래프이다. 본 발명의 효과는 이동단말의 위치추정 오차에 대한 보정값(margin) 값에 따라지므로, 여기서 그 값을 100m, 200m, 300m, 400m 바꾸어 가면서 성능을 비교한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이동 단말의 이동속도가 낮을 경우에는 보정(margin)값에 상관 없이, 종래 방식(도 4에서 Dynamic)과 본 발명간의 스캐닝 횟수는 급격하게 줄어드는 것을 볼 수 있다. 즉, 보정(margin)값을 작게 둘수록 그 이득은 더욱 커지게 되며, 예를 들어, margin = 100m일 때는 스캐닝 횟수를 50%까지 줄일 수 있다.
도 5은 단말의 이동 속도를 정확하게 아는 경우, 보정(margin)값을 300m로 고정한 후에 성능을 비교한 그래프이다. 여기서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 적용했을 때 스캐닝 횟수는 급격하게 줄어드는 것을 볼 수 있다. 예를 들어, 이동단말이 현재 3(km/h)로 이동 중이라면, 종래 기술의 경우 단말은 129회의 네트워크 발견을 위한 스캐닝을 한다. 그러나, 본 발명의 경우, 이동단말은 MIH 서보로부터 수신한 스캐닝 활성화 주기에 따라 25회의 네트워크 발견을 위한 스캐닝 절차를 수행함을 알 수 있다. 이동단말의 속도가 30(km/h) 및 60(km/h)인 경우에도, 스캐닝의 횟수가 종래보다 현저하게 줄어드는 것을 알 수 있다. 특히, 단말의 이동 속도가 낮을 경우에는 불필요한 스캐닝 횟수를 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 확인할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명은 수직적 핸드오버 기술을 필요로 하는 모든 이기종 망 환경에서 적용될 수 있다. 특히, 2개의 네트워크가 서로 다른 커버리지를 갖고 있는 경우에도(overlay된 형태이든 아니든) 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.
여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 이동 단말기 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 이동 단말기 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발 명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래 기술로서, 망 신호세기를 고려한 적응적 스캐닝 활성화 주기 산출 기법의 순서도이다.
도 2는 와이브로 망과 HSDPA 망 간의 수직적 핸드오버를 고려한 연동 네트워크 구조를 일 예이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로서, 본 발명에 따른 위치기반 스캐닝 주기 결정을 하는 단말과 서버(MIH 서버) 간의 신호 흐름도이다.
도 4는 MIH 서버에서 이동단말의 속도를 알지 못하는 경우에 대해서, 단말의 이동 속도에 따라 위치기반의 본 발명을 적용했을 때 망 발견 시간 및 스캐닝 횟수를 기존 방식과 비교한 그래프이다.
도 5는 단말의 이동 속도를 정확하게 아는 경우, 보정(margin)값을 300m로 고정한 후에 성능을 비교한 그래프이다.

Claims (7)

  1. 이동통신시스템에서 네트워크 발견을 위한 스캐닝 방법에 있어서,
    (A) 네트워크 엔터티가 이동단말로부터 서비스 가능한 네트워크를 요청받는 단계와;
    (B) 상기 요청에 응답하여, 상기 네트워크 엔터티가 상기 이동단말이 서비스 가능한 네트워크 리스트를 생성하여 상기 이동단말에 전송하는 단계와;
    (C) 상기 네트워크 엔터티가 상기 이동단말로부터 상기 서비스 네트워크의 스캐닝 정보를 수신하는 단계와;
    (D) 상기 네트워크 엔터티가 상기 서비스 네트워크의 스캐닝 정보를 기초로 하여 상기 이동단말의 서비스 네트워크 스캐닝 활성화 주기를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 네트워크 스캐닝 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (E) 상기 네트워크 엔터티가 상기 계산한 스캐닝 활성화 주기를 상기 이동단말에 전송하는 단계와;
    (F) 상기 이동단말은 상기 전송받은 스캐닝 활성화 주기에 기초하여, 서비스 네트워크 발견을 위한 스캐닝을 수행하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 네트워크 스캐닝 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 네트워크 엔터티는 MIH 서버이고,
    상기 이동단말은 이종망 간의 네트워크에서 사용가능하고 다중모드 사용 가능한 장치인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 네트워크 스캐닝 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (C) 단계에서 상기 서비스 네트워크의 스캐닝 정보는
    상기 이동단말이 주변 네트워크로부터 수신한 각 네트워크의 신호세기의 정보와, 상기 이동단말의 속도 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 네트워크 스캐닝 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (D) 단계에서,
    Figure 112008090757437-PAT00028
    를 이용하여 상기 스캐닝 활성화 주기를 계산하는 것을 특징으로 하고, 여기서
    Figure 112008090757437-PAT00029
    는 현재 시간 t에서의 스캐닝 활성화 주기이고,
    Figure 112008090757437-PAT00030
    는 예측된 이동단말의 위치에서 가장 가까운 목표 네트워크까지의 추정 거리이고,
    R는 목표 네트워크의 서비스 반경이고,
    Figure 112008090757437-PAT00031
    은 이동단말의 위치추정 오차에 대한 보정값(margin)이고,
    Figure 112008090757437-PAT00032
    는 이동단말의 이동속도인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 네 트워크 스캐닝 방법.
  6. 이동단말과;
    상기 이동단말로부터 서비스 가능한 네트워크를 요청을 수신하고, 상기 이동단말로부터 상기 서비스 네트워크의 스캐닝 정보를 수신하는 수신부와,
    상기 요청에 응답하여, 상기 네트워크 엔터티가 상기 이동단말이 서비스 가능한 네트워크 리스트를 생성하여 상기 이동단말에 전송하는 송신부와,
    상기 서비스 네트워크의 스캐닝 정보를 기초로 하여 상기 이동단말의 서비스 네트워크 스캐닝 활성화 주기를 계산하는 처리부를 포함하는 네트워크 엔터티를
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 네트워크 엔터티의 처리부는
    Figure 112008090757437-PAT00033
    를 이용하여 상기 스캐닝 활성화 주기를 계산하는 것을 특징으로 하고, 여기서
    Figure 112008090757437-PAT00034
    는 현재 시간 t에서의 스캐닝 활성화 주기이고,
    Figure 112008090757437-PAT00035
    는 예측된 이동단말의 위치에서 가장 가까운 목표 네트워크까지의 추정 거리이고,
    R는 목표 네트워크의 서비스 반경이고,
    Figure 112008090757437-PAT00036
    은 이동단말의 위치추정 오차에 대한 보정값(margin)이고,
    Figure 112008090757437-PAT00037
    는 이동단말의 이동속도인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
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