KR20110065825A - 중첩 네트워크 환경에서 핸드오버를 수행하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

중첩 네트워크 환경에서 핸드오버를 수행하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중첩 네트워크 환경에서 핸드오버를 수행하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 사용자 단말이 매크로 셀에서 펨토 셀로 진입하는 경우 새로운 핸드오버 수행 방법을 제공한다. 상기 핸드오버 수행 방법은 기존의 PCID 혼동 문제를 해결할 수 있고, 접근 제어 및 핸드오버 준비를 위한 시스널링을 새롭게 정의할 수 있다.
핸드오버, 접근 제어, 매크로 셀, 펨토 셀, 측정 보고 메시지

Description

중첩 네트워크 환경에서 핸드오버를 수행하기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PERFORMING HANDOVER IN OVERLAID NETWORK ENVIRONMENT}
본 발명은 무선통신시스템에서의 핸드오버(handover)에 관한 것으로, 특히 매크로 셀에서 펨토 셀로 바운드 핸드오버를 수행하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
셀룰러(cellular) 방식의 무선통신시스템에서는 셀 내의 지리적 요건 또는 단말과 기지국 간의 거리 또는 단말의 이동으로 인하여 채널 상태가 열악해지는 경우 단말과 기지국 간의 통신이 원활하게 수행되지 못하는 현상이 발생한다. 예를 들어, 단말이 사무실 및 가옥과 같은 밀폐된 건물 내에 위치하는 경우, 기지국의 서비스 영역 내에 전파 음영 지역이 형성된다. 따라서, 상기 기지국은 전파 음영 지역에 위치한 단말과 원활한 통신을 수행하지 못하게 된다.
이에 따라 무선통신시스템은 전파 음영 지역의 서비스 문제를 해결하면서 고속의 데이터 서비스를 제공하기 위한 펨토 셀(Femto-cell) 서비스를 제공한다. 상기 펨토 셀은 사용자가 원하는 지역에 설치한 펨토 기지국에 의해 형성되는 매크로 셀(Macro-Cell)에 비해 매우 작은 셀 영역을 의미한다. 즉, 상기 펨토 셀은 가정이 나 사무실 등 옥내에 설치된 브로드밴드망을 통해 이동통신 코어 망에 접속하는 초소형 이동통신 기지국이다. 펨토 셀의 명칭은 10의 마이너스 15승(100조 분의 1)을 의미하는 '펨토'와 이동전화의 통신 가능 범위를 일컫는 '셀'의 합성어이며, 셀 반경 10미터 이하의 커버리지를 제공할 수 있는 기지국을 의미한다.
한편, 상기 펨토 셀은 특정 가입자 그룹(Closed Subscriber Group, 이하 'CSG'라 칭함)이라는 개념을 채용한다. 따라서, 상기 펨토 셀은 일반적인 기지국처럼 서비스에 가입한 모든 가입자를 접속하도록 허용하지 않고 특정 가입자 그룹만을 접속 가능하도록 제어할 수 있다. 상기 펨토 셀은 통상 CSG 모드로 동작하고, 특정 가입자 그룹에 속하는 사용자 단말들에게만 서비스를 제공한다. 상기 CSG 모드로 동작하는 펨토 셀을 이하 설명에서는 CSG 셀로 지칭한다.
사용자 단말이 상기 CSG 셀에 진입하기 위해서는 접근 제어(access control)을 수행한다. 이를 위해, 상기 사용자 단말은 상기 CSG 셀에 접근할 수 있는 권리를 가지는 CSG 셀 식별자 리스트, 소위 사용자 단말의 허용 CSG 리스트를 보유하여야 한다.
한편, 핸드오버는 셀룰러 망을 이용하는 무선통신시스템의 가장 큰 특징 중 하나로서, 사용자 단말의 이동성을 보장하기 위해 요구된다. 하나의 매크로 셀 영역 내에는 다수 개의 펨토 셀이 설치될 수 있기 때문에, 사용자 단말이 상기 매크로 셀과 펨토 셀 사이를 이동하는 경우 핸드오버를 수행하게 된다. 사용자 단말이 매크로 셀에서 펨토 셀로 진입하는 것을 인바운드 핸드오버(inbound handover)라 지칭하고, 펨토 셀에서 매크로 셀로 진입하는 것을 아웃바운드 핸드오버(outbound handover)라 지칭한다.
상기 아웃바운드 핸드오버와 달리 상기 인바운드 핸드오버의 경우, 네트워크는 사용자 단말이 상기 펨토 셀, 즉 CSG 셀의 특정 가입자 그룹에 속하는지 여부를 확인한다. 상기 사용자 단말이 상기 CSG 셀의 특정 가입자 그룹에 속하는 경우에만, 상기 네트워크는 핸드오버 준비 절차를 개시할 수 있다. 즉, 상기 CSG 셀로 핸드오버를 수행하기 전에, 상기 네트워크는 상기 사용자 단말에 대한 접근 제어(access control)를 수행하여야 한다.
현재 사용자 단말이 인바운드 핸드오버를 수행하는 경우 여러 가지 기술적 문제점들이 존재하기 때문에, 그 구체적인 핸드오버 방법에 대해서는 정의되어 있지 않은 상태이다. 따라서, 상기 기술적 문제점들을 해결함과 동시에 상기 사용자 단말이 인바운드 핸드오버를 효율적으로 수행하기 위한 새로운 방법이 절실히 요구된다.
본 발명은 중첩 네트워크 환경에서 핸드오버를 수행하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 사용자 단말이 매크로 셀에서 펨토 셀로 이동하는 경우 핸드오버를 수행하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명은 매크로 셀에서 펨토 셀로의 인바운드 핸드오버를 수행하는 방법에 있어서, 매크로 기지국은 사용자 단말로부터 수신된 측정 보고 메시지를 이용하여 목적지 펨토 셀을 결정하는 과정과; 상기 매크로 기지국은 상기 목적지 펨토 셀의 식별자를 포함하는 핸드오버 요청 메시지를 이동성 관리 노드로 전송하는 과정과; 상기 핸드오버 요청 메시지가 수신되면, 상기 이동성 관리 노드는 상기 사용자 단말의 상기 목적지 펨토 셀에 대한 접근이 허용되는 지 여부를 확인하기 위한 접근 제어(access control)를 수행하는 과정; 및 상기 매크로 기지국은 상기 이동성 관리 노드의 접근 제어 결과에 따른 핸드오버 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 핸드오버 수행 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 매크로 셀에서 펨토 셀로의 인바운드 핸드오버를 수행하기 위한 이동통신시스템에 있어서, 사용자 단말로부터 수신된 측정 보고 메시지를 이용하여 목적지 펨토 셀을 결정하고, 상기 목적지 펨토 셀의 식별자를 포함하는 핸드오버 요청 메시지를 이동성 관리 노드로 전송하는 매크로 기지국; 및 상기 핸드 오버 요청 메시지가 수신되면, 상기 사용자 단말의 목적지 펨토 셀에 대한 접근이 허용되는 지 여부를 확인하기 위한 접근 제어(access control)를 수행하고, 상기 수행된 접근 제어 결과에 따라 핸드오버 응답 메시지를 상기 매크로 기지국으로 전송하는 이동성 관리 노드를 포함하는 이동통신시스템을 제공한다.
본 발명은 사용자 단말이 매크로 셀에서 펨토 셀로 진입하는 경우 새로운 핸드오버 수행 방법을 제공할 수 있다. 상기 핸드오버 수행 방법은 기존의 PCID 혼동 문제를 해결할 수 있고, 접근 제어 및 핸드오버 준비를 위한 시스널링을 새롭게 정의할 수 있다.
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 후술 되는 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 발명의 실시 예에서는 사용자 단말이 매크로 셀에서 펨토 셀로 이동하는 경우 핸드오버를 수행하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예가 적용되는 이동통신시스템을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 상기 이동통신시스템(100)은 매크로 기지국(130)에 의해 형성되는 매크로 셀(110)과 상기 매크로 셀 내에 설치된 다수의 펨토 셀(120)들을 포함한다.
상기 펨토 셀을 고려하지 않은 기존 이동통신시스템에서, 매크로 기지국(130)은 주변의 매크로 기지국(160) 및 그 외의 매크로 기지국을 이웃 목록에 등록한다. 그리고, 기지국이 추가 증설될 경우, 상기 매크로 기지국(130)은 최대 32개의 한도 내에서 주변 기지국을 이웃 목록에 추가함으로써, 핸드오버(Handover)를 지원할 수 있다.
한편, 펨토 셀을 고려한 이동통신시스템에서, 상기 매크로 기지국(130)에 의해 형성되는 매크로 셀 영역 내에는 다수 개의 펨토 셀(120)이 설치될 수 있다. 이때 기존 시스템(매크로 셀)과 새로 설치된 펨토 셀(120) 사이의 핸드오버를 지원하기 위해, 상기 매크로 기지국(130)은 주변의 펨토 셀(120)을 이웃 목록에 등록하여야 하지만 최대 32개를 넘어설 수 없다.
매크로 셀(110)을 관장하는 매크로 기지국(130)은 자신의 서비스 영역에 위치하는 각각의 펨토 기지국에 하나의 물리 계층 셀 식별자(Physical Cell IDentification; 이하 'PCID'라 칭함)를 할당한다. 하지만, 매크로 기지국에서 펨토 기지국들로 할당할 수 있는 PCID의 개수가 한정되기 때문에 상기 매크로 기지국이 상기 펨토 기지국들에 할당할 수 있는 PCID의 개수 보다 많은 수의 펨토 기지국 들이 존재하는 경우, 상기 매크로 기지국은 펨토 기지국들에 PCID를 중복하여 할당한다. 따라서, 상기 매크로 셀(110) 내에 존재하는 다수의 펨토 셀(120)들은 동일한 PCID를 가질 수 있고, 이러한 현상은 PCID 혼동(confusion)을 초래할 수 있다. 이 경우, 상기 매크로 기지국(130)은 사용자 단말(140)로부터 수신한 측정 보고 메시지(measurement report message) 내에 포함된 해당 PCID로부터 정확한 목적지 펨토 셀을 결정할 수 없는 문제점이 발생한다.
한편, 상기 펨토 셀(120)이 CSG 모드로 동작하는 경우, 사용자 단말이 CSG 셀로 인바운드 핸드오버를 수행하기 위한 또 하나의 중요한 문제는 접근 제어(Access Control)이다. 현재, 사용자 단말 기반 접근 제어와 네트워크 기반 접근 제어가 논의 중에 있다.
사용자 단말은 자신의 허용 CSG 리스트에 포함되지 않은 CSG 셀로 핸드오버하기 위한 시도를 제거하기 위해 목적지 CSG 셀에 대한 예비적 접근 제어를 수행할 필요가 있다. 따라서, 사용자 단말에 의해 보고된 셀이 허용 CSG 셀에 해당함을 지시하는 경우에만, 상기 네트워크는 보고된 CSG 셀로 핸드오버 준비 절차를 개시할 수 있다. 하지만, 상기 네트워크 역시 사용자 단말의 목적지 CSG 셀에 대한 접근 제어를 직접 수행할 필요가 있다.
따라서, 이하 본 발명의 실시 예에서는 상기 PCID 혼동을 제거하고, 상기 접근 제어를 고려한 새로운 인바운드 핸드오버 수행 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 현재 3GPP에서 진행하고 있는 진화된 패킷 시스템인 SAE(System Architecture Evolution) 아키텍처를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예가 적용되는 SAE는 단말(UE)(201), E-UTRAN(Enhanced UTRAN)(203), 이동성 관리 노드(Mobility Management Entity: 이하 'MME'라 칭함)(211), 서빙 게이트웨이(Serving Gateway : 이하 'SGW'라 칭함)(205), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet or Public Data Network(PDN) Gateway : 이하 'PGW'라 칭함)(207), SGSN(Serving GPRS Support Node)(209), 홈 가입자 서버(HSS)(213)등을 포함한다. 이하, 본 발명의 내용과 관련 없는 상기 SAE의 다른 구성 요소들에 대해서는 생략하도록 한다.
상기 E-UTRAN(203)은 진화된 액세스 망이며, 진화된 기지국(enhanced Node B : 이하 'eNB'라 칭함)(미도시)이 E-UTRAN 엔터티로 포함된다. 본 발명의 실시 예에서 상기 eNB는 매크로 셀의 기지국을 의미하고, Home enhanced Node(이하, 'HeNB'라 칭함)는 펨토 셀의 기지국을 의미한다.
상기 MME(211)는 NAS(Non Access Stratum) 시그널링, NAS 시그널링 보안, 3GPP 망 사이의 이동성 관리, 휴지 모드 단말(Idle mode UE)의 위치 관리, 로밍, 인증, 베어러 관리 등의 기능을 수행한다.
상기 SGW(205)는 eNB 사이의 이동성 관리, 3GPP 망 사이의 이동성 관리, E-UTRAN 휴지 모드 하향 링크의 버퍼링(idle mode downlink packet buffering), 합법적 감청(Lawful interception), 패킷 라우팅 및 전달(packet routing and forwarding) 등을 관리한다. 그리고, 상기 PGW(207)는 정책 실행(policy enforcement), 사용자 단위 기반 패킷 필터링(per-user based packet filtering), 과금 지원(charging support), 합법적 감청(lawful interception), 단말 IP 할 당(UE IP allocation), 패킷 스크리닝(packet screening) 등의 기능을 수행한다.
상기 SGSN(Serving GPRS Support Node)(209)은 legacy 패킷 망(GPRS)에 관련된 엔터티이며, 상기 HSS(Home Subscriber Server)(213)는 사용자 가입정보와 위치정보를 관리한다. 이외 상기 언급한 엔터티들이 추가적인 기능을 가질 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인바운드 핸드오버를 수행하기 위한 절차를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 301 단계에서, 사용자 단말은 서빙 기지국인 매크로 기지국(eNB)에 의해 구성된 주파수 내 및 주파수 간 핸드오버를 위해 이웃 셀들에 대한 측정을 수행한다. 상기 사용자 단말이 펨토 셀 영역으로 진입할 때, 상기 사용자 단말은 상기 펨토 기지국(HeNB)으로부터 수신된 파일럿 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정된 신호의 세기가 핸드오버를 수행하기 위한 임계값 이상인지 여부를 확인한다. 상기 사용자 단말이 소정의 임계값 이상의 세기를 가지는 신호를 수신하는 경우, 상기 사용자 단말은 상기 매크로 기지국에 측정 보고 메시지를 전송한다. 상기 측정 보고 메시지에는 사용자 단말이 진입하고자 하는 목적지 펨토 셀의 PCID를 포함한다.
한편, 상기 펨토 셀을 식별하는 PCIDs에는 스플릿(split)이 존재하여 CSG 셀을 식별하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 전체 PCIDs 중에서 몇몇 PCIDs의 그룹은 상기 CSG 셀 만의 사용을 위해 예약될 수 있다. 따라서, 상기 PCID의 스플릿에 대한 정보를 가지고 있다면, 사용자 단말 및 매크로 기지국은 상기 펨토 셀의 PCID를 보 고 상기 펨토 셀이 CSG 셀인지 여부를 구별할 수 있다.
303 단계에서, 상기 매크로 기지국은 상기 사용자 단말로부터 수신한 측정 보고 메시지 내에 포함된 PCID 정보를 검사한 후 PCID 혼동이 존재하는 지 여부를 확인한다.
만약, 상기 매크로 기지국이 상기 측정 보고 메시지 내에 포함된 PCID를 이용하여 목적지 펨토 셀을 구별할 수 있다면, 즉 상기 PCID 혼동 문제가 존재하지 않는다면, 311 단계로 이동하여 핸드오버 준비 절차를 수행한다. 이 경우, 사용자 단말에 대한 접근 제어는 코어 네트워크에 의해 수행될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술될 것이다.
한편, 상기 매크로 기지국이 상기 PCID를 이용하여 목적지 펨토 셀을 구별할 수 없다면, 이를 해결하기 위해 305 단계 내지 309 단계로 이동한다.
상기 305 단계에서, 상기 매크로 기지국은 상기 사용자 단말이 목적지 펨토 셀의 시스템 정보(system information)를 획득하도록 측정 갭(measurement gap)을 설정하고, 상기 설정된 측정 갭을 상기 사용자 단말에 할당한다. 이를 위해, 상기 매크로 기지국은 상기 측정 갭에 대한 정보를 포함하는 RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration, 이하 'RCR 메시지'라 칭함) 메시지를 사용자 단말로 전송한다.
상기 RCR 메시지는 정보 요소(Information Element)인 "measConfig" 필드를 포함하고 있고, 상기 "measConfig" 필드 내에는 서브 정보 요소인 "measGapConfig" 필드가 존재하며, 상기 "measGapConfig" 필드에는 측정 갭 파라미터들을 포함할 수 있다.
상기 사용자 단말은 상기 RCR 메시지에 포함된 측정 갭 파라미터들을 이용하여 목적지 펨토 셀의 시스템 정보를 획득할 수 있다. 그리고, 상기 사용자 단말은 상기 시스템 정보를 이용하여 상기 PCID 혼동을 해결할 수 있고, 예비적 접근 제어(Preliminary Access Control)를 수행할 수 있다.
이하에서는 상기 매크로 기지국이 상기 측정 갭을 설정하여 사용자 단말에 할당하는 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
일반적으로, 시스템 정보(또는 시스템 정보 메시지)는 사용자 단말이 속한 셀(Cell)에 공통적으로 필요한 정보를 제공함으로써, 상기 사용자 단말이 네트워크(network)에 접속할 수 있도록 한다. 상기 시스템 정보는 여러 시스템 정보를 총괄하는 스케줄링 블록(Scheduling Block)과, 네트워크의 정보에 대한 한 개의 마스터 정보 블록(Master Information Block, 이하 'MIB'라 칭함) 및 복수의 각종 시스템 정보 블록(System Information Block, 이하 'SIB'라 칭함)들로 이루어진다. 이러한 시스템 정보는 주기적으로 사용자 단말에게 전송되며, 상기 각 SIB는 복수개의 분할 블록으로 나뉠 수 있다.
사용자 단말은 자신이 속한 셀을 관할하는 네트워크(예컨대, EUTRAN)로부터 특정 채널(예컨대, BCCH(Broadcast Control Channel))을 통해 상기 시스템 정보를 수신한다. 상기 사용자 단말은 상기 시스템 정보를 통해 코어망 정보나 네트워크 정보를 비롯하여 사용자 단말이 네트워크로의 접속을 위해 필요한 정보들을 획득하게 된다.
상기 시스템 정보가 사용자 단말로 전송되는 경우, 상기 MIB는 40ms 주기를 가진 고정된 스케줄링을 사용하고, 40ms 내에서 반복 전송이 이루어진다. 상기 MIB의 첫 번째 전송은 시스템 프레임 번호(System Frame Number, 이하 'SFN'이라 칭함)를 4로 나눈 나머지가 0인(SFN mod 4 = 0) 무선 프레임들의 서브 프레임 0에서 스케줄링되고, 반복 전송은 모든 다른 무선 프레임들의 서브 프레임 0에서 스케줄링 된다.
한편, 상기 SIB는 80ms 주기를 가진 고정된 스케줄링을 사용하고, 반복 전송은 80ms 내에서 이루어진다. 상기 SIB의 첫 번째 전송은 상기 SFN을 8로 나눈 나머지가 0인(SFN mod 8 = 0) 무선 프레임들의 서브 프레임 5에서 스케줄링 되고, 반복 전송은 상기 SFN을 2로 나눈 나머지가 0인(SFN mod 2 = 0) 모든 다른 무선 프레임들의 서브 프레임 5에서 스케줄링 된다.
따라서, 상기 MIB 및 상기 SIB의 전송 스케줄링 정보를 기초로 측정 갭은 하기 표 1과 같이 설정될 수 있다.
Gap Pattern ID Gap length Gap Repetition Period Start Subframe
0 6ms 40ms subframe 0 of
SFN mod 4 = 0
1 6ms 80ms subframe 5 of
SFN mod 2 = 0
상기 표 1을 참조하면, 상기 갭 패턴(Gap pattern), 반복 주기(Repetition Period), 갭 길이(Gap length), 시작 서브프레임(Start Subframe)은 상기 측정 갭 파라미터를 구성하고, 상기 RCR 메시지에 포함되어 사용자 단말로 전송된다.
상기 사용자 단말은 상기 측정 갭을 설정하여 상기 MIB 및 상기 SIB의 전송 스케줄 정보를 획득함으로써 목적지 펨토 셀의 시스템 정보 내에 포함된 MIB 및 SIB를 획득할 수 있다.
이상, 전술한 측정 갭을 사용자 단말에 할당함으로써, 상기 사용자 단말은 상기 목적지 펨토 셀의 시스템 정보를 획득할 수 있다. 하지만, 상기 측정 갭은 진행 중인 음성 호들에 나쁜 영향을 미치며, 통화 품질을 떨어트릴수 있다. 따라서, 상기 측정 갭의 설정은 최소화되어야 한다.
상기 사용자 단말은 상기 MIB 및 상기 SIB 정보를 이용하여 상기 목적지 펨토 셀의 셀 글로벌 식별자(Cell Global Identification, 이하 'CGI'라 칭함), 추적 영역 식별자(Tracking Area Identification, 이하 'TAI'라 칭함), CSG 식별자(Closed Subscriber Group Identification, 이하 'CSG ID'라 칭함) 정보를 획득할 수 있다. 상기 사용자 단말은 상기 CGI 및/또는 상기 TAI 정보를 상기 매크로 기지국으로 제공하여 상기 PCID 혼동을 해결할 수 있고, 상기 CSG ID 정보를 이용하여 예비적 접근 제어를 수행할 수 있다.
307 단계에서, 사용자 단말은 새로운 측정 보고 메시지를 구성하여 상기 매크로 기지국으로 전송한다. 상기 새로운 측정 보고 메시지에는 CGI, TAI, Pre-AC result 정보를 포함한다.
새로운 논리형(Boolean Type) 정보 요소인 "Pre-AC result"는 사용자 단말에 의해 수행된 예비적 접근 제어 결과를 상기 매크로 기지국에 통지하기 위하여 상기 측정 보고 메시지의 "MeasResult" 필드에 추가된다. 만약, 상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID가 사용자 단말의 허용 CSG 리스트에 포함되어 있다면, 상기 사용자 단말은 상기 목적지 펨토 셀에 접근할 수 있기 때문에 상기 Pre-AC result를 "TRUE"로 설정한다. 만약, 상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID가 사용자 단말의 허용 CSG 리스트에 포함되어 있지 않다면, 상기 사용자 단말은 상기 목적지 펨토 셀에 접근할 수 없기 때문에 상기 Pre-AC result를 "FALSE"로 설정한다.
후술될 코어 네트워크에서 접근 제어가 수행됨에도 불구하고, 상기 사용자 단말에서 예비적 접근 제어를 수행하는 이유는 상기 매크로 기지국에서 상기 사용자 단말의 예비적 접근 제어 결과에 따라 핸드오버 준비 절차를 개시함으로써 불필요한 시그널링 오버헤드를 감소할 수 있기 때문이다.
상기 사용자 단말로부터 새로운 측정 보고 메시지를 수신하면, 309 단계로 이동한다. 상기 309 단계에서, 상기 매크로 기지국은 시스템 정보를 획득하기 위해 사용된 측정 갭 설정을 해제한다.
이후, 상기 매크로 기지국은 상기 측정 보고 메시지 내에 포함된 "pre-AC result" 정보를 읽어 사용자 단말의 예비적 접근 제어 결과를 확인한다. 만약, 상기 예비적 접근 제어 결과가 "TRUE"인 경우, 상기 매크로 기지국은 311 단계로 이동하여 핸드오버 준비 절차를 개시한다. 반면, 상기 예비적 접근 제어 결과가 "FALSE"인 경우, 상기 매크로 기지국은 핸드오버 준비를 종료한다.
311 단계에서, 상기 매크로 기지국은 핸드오버 준비 절차를 개시하기 위해 MME로 핸드오버 요청 메시지를 전송한다. 상기 핸드오버 요청 메시지에는 목적지 펨토 셀에 대한 정보가 포함되고, 상기 목적지 펨토 셀은 사용자 단말에 의해 보고된 PCID 또는 CGI를 통해 식별될 수 있다.
상기 매크로 기지국으로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신되면, 상기 MME는 목적지 펨토 셀에 대한 사용자 단말의 접근 제어를 수행한다. 비록, 사용자 단말이 예비적 접근 제어를 수행한 경우에도 상기 MME는 다시 접근 제어를 수행한다. 이는 상기 사용자 단말이 잘못된 "pre-AC result"를 보고할 수 있기 때문이다.
따라서, 이하에서는 상기 MME에서 수행되는 사용자 단말의 접근 제어에 대해 상세히 설명하도록 한다.
313 단계에서, 상기 MME는 상기 매크로 기지국으로부터 수신한 핸드오버 요청 메시지를 이용하여 사용자 단말의 국제 이동통신 가입자 식별번호(International Mobile Subscriber Identity, 이하 'IMSI'라 칭함) 및 목적지 펨토 셀 ID(이하 'HeNB ID' 칭함)를 결정한다. 상기 MME는 상기 핸드오버 요청 메시지 내의 "Target ID" 필드로부터 상기 HeNB ID를 결정할 수 있다. 한편, 사용자 단말의 IMSI는 상기 MME에 미리 저장되어 있다.
이후, 상기 MME는 자신의 데이터베이스 내에 사용자 단말의 허용 CSG 리스트 및 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 가지고 있는지 여부를 확인한다. 만약, 상기 MME가 상기 허용 CSG 리스트 및 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 가지고 있다면, 323 단계로 이동하여 접근 제어를 수행한다. 반면, 상기 MME가 허용 CSG 리스트 및 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 가지고 있지 않다면, 315 단계 내지 321 단계로 이동한다.
먼저, 상기 MME가 사용자 단말의 허용 CSG 리스트를 가지고 있지 않다면 315 단계로 이동한다. 상기 315 단계에서, 상기 MME는 상기 사용자 단말의 허용 CSG 리스트를 획득하기 위해 HSS로 허용 CSG 리스트(Allowed CSG List, 이하 'ACL'라 칭함) 요청 메시지를 전송한다. 상기 ACL 요청 메시지에는 상기 사용자 단말의 IMSI를 포함한다.
317 단계에서, 상기 HSS는 상기 ACL 요청 메시지에 대응하는 ACL 응답 메시지를 상기 MME로 전송한다. 상기 HSS는 상기 ACL 요청 메시지에 포함된 사용자 단말의 IMSI를 이용하여 해당 사용자 단말의 허용 CSG 리스트를 식별할 수 있다. 따라서, 상기 HSS는 해당 사용자 단말의 허용 CSG 리스트를 상기 ACL 응답 메시지에 포함하여 상기 MME로 전송한다.
한편, 상기 MME가 상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 가지고 있지 않다면 319 단계로 이동한다. 상기 319 단계에서, 상기 MME는 상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 획득하기 위해 펨토 기지국(HeNB)으로 CSG ID 요청 메시지를 전송한다. 상기 CSG ID 요청 메시지 내에는 상기 HeNB ID를 포함한다.
321 단계에서, 상기 펨토 기지국은 상기 CSG ID 요청 메시지에 대응하는 CSG ID 응답 메시지를 상기 MME로 전송한다. 상기 펨토 기지국은 상기 CSG ID 요청 메시지에 포함된 HeNB ID를 이용하여 해당 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 식별할 수 있다. 따라서, 상기 펨토 기지국은 해당 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 상기 CSG ID 응답 메시지에 포함하여 상기 MME로 전송한다.
상기 MME가 HSS 및 펨토 기지국으로부터 사용자 단말의 허용 CSG 리스트 및 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 획득하면, 323 단계로 이동한다.
상기 323 단계에서, 상기 MME는 사용자 단말에 대한 접근 제어를 수행한다. 즉, 상기 MME는 상기 사용자 단말의 허용 CSG 리스트 내에 상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID가 포함되는지 여부를 확인함으로써 상기 사용자 단말이 상기 목적지 펨토 셀에 접근할 수 있는지 여부를 결정할 수 있다. 이상, 전술한 과정을 통해 상기 MME는 사용자 단말에 대한 접근 제어를 수행할 수 있다.
상기 접근 제어 결과, 상기 사용자 단말이 상기 목적지 펨토 셀에 접근할 수 있다면, 상기 MME는 327 단계로 이동하여 핸드오버 절차를 계속 수행하고, 상기 사용자 단말이 상기 목적지 펨토 셀에 접근할 수 없다면, 325 단계로 이동한다.
상기 325 단계에서, 상기 MME는 상기 매크로 기지국으로 핸드오버 실패 메시지를 전송한다. 상기 핸드오버 실패 메시지를 수신한 매크로 기지국은 핸드오버 준비를 종료한다.
한편, 상기 327 단계에서, 상기 MME는 핸드오버 요청 메시지를 상기 펨토 기지국으로 전송한다. 이후 329 단계에서, 상기 펨토 기지국은 상기 핸드오버 요청 메시지에 대응하여 핸드오버 응답 메시지를 상기 MME로 전송한다.
상기 핸드오버 응답 메시지를 수신하면, 상기 MME는 331 단계로 이동하여 핸드오버 명령 메시지를 상기 매크로 기지국으로 전송한다. 이후, 333 단계에서, 상기 매크로 기지국은 상기 핸드오버 명령 메시지를 수신한 후 일반적인 핸드오버 절차를 수행한다.
이상, 전술한 과정을 통해 사용자 단말이 매크로 셀에서 펨토 셀로 진입하는 경우 새로운 핸드오버 수행 방법을 정의할 수 있다. 즉, 상기 핸드오버 수행 방법은 기존의 PCID 혼동 문제를 해결할 수 있고, 사용자 단말의 접근 제어 및 핸드오버 준비를 위한 시스널링을 새롭게 정의할 수 있다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예가 적용되는 이동통신시스템의 구성도;
도 2는 본 발명의 일 실시 예가 적용되는 SAE(System Architecture Evolution)의 구성도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인바운드 핸드오버를 수행하기 위한 절차의 흐름도.

Claims (18)

  1. 매크로 셀에서 펨토 셀로의 인바운드 핸드오버를 수행하는 방법에 있어서,
    매크로 기지국은 사용자 단말로부터 수신된 측정 보고 메시지를 이용하여 목적지 펨토 셀을 결정하는 과정과;
    상기 매크로 기지국은 상기 목적지 펨토 셀의 식별자를 포함하는 핸드오버 요청 메시지를 이동성 관리 노드로 전송하는 과정과;
    상기 핸드오버 요청 메시지가 수신되면, 상기 이동성 관리 노드는 상기 사용자 단말의 목적지 펨토 셀에 대한 접근이 허용되는 지 여부를 확인하기 위한 접근 제어(access control)를 수행하는 과정; 및
    상기 매크로 기지국은 상기 이동성 관리 노드의 접근 제어 결과에 따른 핸드오버 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 핸드오버 수행 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 매크로 기지국에 의한 결정 과정은,
    상기 측정 보고 메시지에 포함된 물리 계층 셀 식별자(Physical Cell IDentification, PCID)을 이용하여 상기 목적지 펨토 셀을 식별할 수 있는지 여부를 확인하는 과정과;
    상기 목적지 펨토 셀을 식별할 수 없는 경우, 상기 사용자 단말이 상기 목적지 펨토 셀의 시스템 정보를 획득하도록 측정 갭을 설정하고, 상기 설정된 측정 갭을 상기 사용자 단말로 제공하는 과정; 및
    상기 사용자 단말로부터 새로운 측정 보고 메시지를 수신하고, 상기 수신된 새로운 측정 보고 메시지를 이용하여 상기 목적지 펨토 셀을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 수행 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 목적지 펨토 셀의 시스템 정보는 셀 글로벌 식별자(Cell Global Identification, CGI), 추적 영역 식별자(Tracking Area Identification, TAI), CSG 식별자(Closed Subscriber Group Identification, CSG ID) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 수행 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 새로운 측정 보고 메시지는 셀 글로벌 식별자(Cell Global Identification, CGI), 추적 영역 식별자(Tracking Area Identification, TAI), 예비적 접근 제어 결과(pre-AC result) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 수행 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 예비적 접근 제어 결과는 상기 목적지 펨토 셀의 시스템 정보를 이용하여 상기 사용자 단말에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 핸드오버 수행 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 이동성 관리 노드에 의한 접근 제어 수행 과정은,
    사용자 단말의 허용 CSG 리스트 및 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 보유하고 있는지 여부를 검사하는 과정과;
    상기 사용자 단말의 허용 CSG 리스트를 보유하지 않는 경우, 홈 가입자 서버로부터 상기 허용 CSG 리스트를 획득하는 과정과;
    상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 보유하지 않는 경우, 펨토 기지국으로부터 상기 CSG ID를 획득하는 과정; 및
    상기 허용 CSG 리스트 및 상기 CSG ID가 획득되면, 상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID가 상기 사용자 단말의 허용 CSG 리스트에 포함되는지 여부를 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 수행 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 허용 CSG 리스트를 획득하는 과정은,
    상기 사용자 단말의 국제 이동통신 가입자 식별번호(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)를 포함하는 허용 CSG 리스트 요청 메시지를 상기 홈 가입자 서버로 전송하는 과정과;
    상기 IMSI에 해당하는 허용 CSG 리스트를 포함하는 허용 CSG 리스트 응답 메시지를 상기 홈 가입자 서버로부터 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 수행 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 CSG ID를 획득하는 과정은,
    상기 목적지 펨토 셀의 식별자를 포함하는 CSG ID 요청 메시지를 상기 펨토 기지국에 전송하는 과정과;
    상기 목적지 펨토 셀의 식별자에 해당하는 CSG ID를 포함하는 CSG ID 응답 메시지를 상기 펨토 기지국으로부터 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 수행 방법.
  9. 매크로 셀에서 펨토 셀로의 인바운드 핸드오버를 수행하기 위한 이동통신시스템에 있어서,
    사용자 단말로부터 수신된 측정 보고 메시지를 이용하여 목적지 펨토 셀을 결정하고, 상기 목적지 펨토 셀의 식별자를 포함하는 핸드오버 요청 메시지를 이동성 관리 노드로 전송하는 매크로 기지국; 및
    상기 핸드오버 요청 메시지가 수신되면, 상기 사용자 단말의 목적지 펨토 셀에 대한 접근이 허용되는 지 여부를 확인하기 위한 접근 제어(access control)를 수행하고, 상기 수행된 접근 제어 결과에 따라 핸드오버 응답 메시지를 상기 매크로 기지국으로 전송하는 상기 이동성 관리 노드를 포함하는 이동통신시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 매크로 기지국은,
    상기 측정 보고 메시지에 포함된 물리 계층 셀 식별자(Physical Cell IDentification, PCID)을 이용하여 상기 목적지 펨토 셀을 식별할 수 있는지 여부를 확인하고, 상기 목적지 펨토 셀을 식별할 수 없는 경우, 상기 사용자 단말이 상 기 목적지 펨토 셀의 시스템 정보를 획득하도록 측정 갭을 설정하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 매크로 기지국은,
    상기 설정된 측정 갭을 소정의 메시지에 포함하여 상기 사용자 단말로 제공한 후, 상기 사용자 단말로부터 새로운 측정 보고 메시지를 수신하고, 상기 수신된 새로운 측정 보고 메시지를 이용하여 상기 목적지 펨토 셀을 결정하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 목적지 펨토 셀의 시스템 정보는 셀 글로벌 식별자(Cell Global Identification, CGI), 추적 영역 식별자(Tracking Area Identification, TAI), CSG 식별자(Closed Subscriber Group Identification, CSG ID) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 새로운 측정 보고 메시지는 셀 글로벌 식별자(Cell Global Identification, CGI), 추적 영역 식별자(Tracking Area Identification, TAI), 예비적 접근 제어 결과(pre-AC result) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 예비적 접근 제어 결과는 상기 목적지 펨토 셀의 시스템 정보를 이용하여 상기 사용자 단말에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  15. 제 9항에 있어서, 상기 이동성 관리 노드는,
    사용자 단말의 허용 CSG 리스트 및 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 보유하고 있는지 여부를 검사하고,
    상기 사용자 단말의 허용 CSG 리스트를 보유하지 않는 경우 홈 가입자 서버로부터 상기 허용 CSG 리스트를 획득하고, 상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 보유하지 않는 경우 펨토 기지국으로부터 상기 CSG ID를 획득하여 상기 접근 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 이동성 관리 노드는,
    상기 사용자 단말의 허용 CSG 리스트를 보유하지 않는 경우,
    상기 사용자 단말의 국제 이동통신 가입자 식별번호(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)를 포함하는 허용 CSG 리스트 요청 메시지를 상기 홈 가입자 서버로 전송하고, 상기 IMSI에 해당하는 허용 CSG 리스트를 포함하는 허용 CSG 리스트 응답 메시지를 상기 홈 가입자 서버로부터 수신하여 상기 허용 CSG 리스트를 획득하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 이동성 관리 노드는,
    상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 보유하지 않는 경우,
    상기 목적지 펨토 셀의 식별자를 포함하는 CSG ID 요청 메시지를 상기 펨토 기지국에 전송하고, 상기 목적지 펨토 셀의 식별자에 해당하는 CSG ID를 포함하는 CSG ID 응답 메시지를 상기 펨토 기지국으로부터 수신하여 상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID를 획득하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  18. 제 15항에 있어서, 상기 이동성 관리 노드는,
    상기 허용 CSG 리스트 및 상기 CSG ID가 획득되면, 상기 목적지 펨토 셀의 CSG ID가 상기 사용자 단말의 허용 CSG 리스트에 포함되는지 여부를 확인하여 상기 접근 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템.
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