KR20120061818A - 셀룰러 라디오 통신을 위한 개선된 핸드오버 - Google Patents

Abstract

셀룰러 무선 네트워크를 위한 개선된 핸드오버 프로세스가 설명된다. 한 예에서, 방법은 이동국을 제1 기지국 및 제1 게이트웨이에 등록하는 단계, 이동국을 제1 게이트웨이에 연결된 제2 기지국으로 핸드오버하는 단계, 이동국에 연결된 제2 게이트웨이를 선택하는 단계, 이동국을 제2 게이트웨이에 등록하는 단계, 이동국을 제1 게이트웨이로부터 등록 해제하는 단계, 및 이동국을 제2 게이트웨이에 연결되고 제1 게이트웨이에 연결되지 않은 제3 기지국으로 핸드오버하는 단계를 포함한다.

Description

셀룰러 라디오 통신을 위한 개선된 핸드오버{IMPROVED HANDOVER FOR CELLULAR RADIO COMMUNICATIONS}

본 설명은 무선 통신을 위한 핸드오버 분야에 관한 것이며, 더 상세하게는, 통신을 하나의 클러스터(cluster) 또는 제어 그룹으로부터 다른 클러스터 또는 제어 그룹으로 핸드오버하는 것에 관한 것이다.

셀룰러 통신 시스템에서, 기지국들은 모바일 사용자의 디바이스들에 데이터, 음성 및 다른 서비스들을 제공하기 위해 사용된다. 각각의 기지국은 제한된 범위를 가지므로, 사용자가 기지국으로부터 멀리 떨어진 곳으로 이동하면, 그 기지국과의 연결은 사용자에게 더 근접한 상이한 기지국으로 핸드오버 또는 핸드오프되어야 한다. 이는 기지국들 및 사용자 디바이스들로 하여금 더 낮은 전력을 사용하도록 허용한다. 핸드오버를 제공하기 위해, 연결들을 전달하기 위한 정교한 프로세스들이 개발되었다.

각각의 기지국은 전형적으로, 일부 업스트림 장비에 또한 연결되며, 업스트림 장비는 차례로 전화 네트워크, 인터넷 및 다른 데이터 소스들에 연결된다. 이러한 업스트림 장비는 그것이 서브하는 기지국들로의 고속 데이터 경로들을 가지며, 이는 통상적으로 일부 숫자의 기지국들로 제한된다. 모바일 사용자가 이 기지국들의 그룹을 지나가면, 연결이 소실될 수 있거나, 또는 어떤 더 복잡한 데이터 연결들의 세트가 사용되어야 한다.

WiMAX 또는 3GPP LTE(Third Generation Partnership Project Long Term Evolution)와 같은 광대역 무선 네트워크에서, 각각의 기지국은 게이트웨이에 연결되며, 게이트웨이들은 모두 특정 클러스터에 할당된다. 모바일 사용자가 클러스터 외부의 기지국 또는 동일한 게이트웨이에 직접 연결되지 않은 기지국으로 이동하면, 그 모바일 사용자를 위한 데이터는 사용자에 도달하기 위해 하나의 게이트웨이로부터 다른 게이트웨이로 전달되어야 한다. 많은 게이트웨이들 사이에서 이동하는 많은 사용자들을 지원하기 위해, 게이트웨이들 사이의 연결은 사용자들로부터의 대량의 데이터 트래픽을 운반하도록 구축되어야 한다. 이는 데이터가 사용자에 도달하는 것을 지연시킬 수 있다. 게이트웨이들 사이에 모든 사용자 데이터를 빠르게 전달하기 위해, 게이트웨이들 및 그들의 연결은 더 비싸게 제작되어야 한다.

본 발명의 실시예들은, 유사한 참조 번호들이 유사한 특징들을 참조하기 위해 사용되는 수반하는 도면들에서 제한적이지 않은 예로서 도시된다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는, 게이트웨이들을 갖는 무선 네트워크 아키텍쳐의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는, 액세스 서비스 네트워크 클러스터들을 갖는 무선 네트워크 아키텍쳐의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 기지국을 공유하는 액세스 서비스 네트워크 클러스터들을 갖는 무선 네트워크 아키텍쳐의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 하나의 클러스터로부터 다른 클러스터로 이동국을 전달하는 신호도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 게이트웨이를 공유하는 액세스 서비스 네트워크 클러스터들을 갖는 무선 네트워크 아키텍쳐의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 하나의 클러스터로부터 다른 클러스터로 이동국을 전달하는 신호도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 라디오 단말기 또는 스테이션의 블록도이다.

WiMAX 액세스 네트워크와 같은 셀룰러 무선 통신 시스템의 클러스터(cluster)들은, 앵커링(anchoring)의 영향을 감소시키고, 핸드오버의 종단 대 종단(E2E; end-to-end) 동작 및 다른 네트워크 동작들을 현저히 단순화하기 위해 중복될 수 있다. 결과로서, 중복되는 클러스터들은 또한 셀룰러 네트워크 아키텍쳐 및 핸드오버를 단순화할 수 있다.

WiMAX 네트워크의 예에서, R4 인터페이스 상의 "앵커링"이 제거될 수 있다. 앵커링은 네트워크 배치에 부정적인 영향을 끼친다. 그것은 복잡성를 증가시키고 상호 이용성을 어렵게 하여, 일부 이동성 시나리오들에서의 열악한 성능을 야기한다. 아래에 설명한 것과 같이, 비용이 감소되고 성능이 개선될 수 있다.

도 1은 셀룰러 라디오 시스템(10)의 예를 도시한다. MS(이동국)(12, 14)는 이동 가능하거나 또는 고정될 수 있으며, 셀룰러 전화, 넷북, 개인 컴퓨터, 미디어 플레이어, 가전 제품, 또는 다양한 다른 무선 연결된 디바이스들 중 임의의 것의 형태일 수 있다. MS는 또한 가입자국, 원격 스테이션, 단말기, 또는 다른 용어로 명명될 수 있다.

MS들에 대한 연결을 제공하기 위해 다수의 기지국들(BS)(16 내지 24)이 시스템 내에 제공된다. 응용에 따라, BS는 다양한 상이한 형태들일 수 있고, 큰 또는 작은 영역을 커버할 수 있으며, 전력을 송신할 수 있다. 도 1에서 BS들은 유사한 것으로 도시되지만, 그것들은 서로 상이하게 연결되고 구성될 수도 있다. 일부 응용들에서, 네트워크 액세스 포인트 또는 MS 피어(peer)가 BS의 역할 또는 기능을 할 수 있다. 예시된 예에서, 제1 MS는 BS(19)에 등록되며, 제2 MS는 다른 BS(23)에 등록된다. 이러한 등록은, MS 및 시스템이 지원하는 서비스들 모두를 지원하도록 각각의 MS로 하여금 BS와 통신하도록 허용한다.

각각의 BS(16 내지 24)는 게이트웨이(GW) 또는 기지국 컨트롤러에 연결된다. WiMAX의 경우, 기지국 컨트롤러들은 ASN-GW(Access Service Network-Gateway)로 명명된다. 세 개의 게이트웨이들(25, 26, 27)이 존재한다. 각각의 게이트웨이는 몇몇의 BS를 지원한다. 게이트웨이들은 서로 연결되거나 연결되지 않을 수 있으며, 모두 모바일 전화 스위칭 센터(MTSC)(도시되지 않음)에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 임의의 한 시스템 내에 하나 이상의 MTSC들이 존재할 수 있다. MTSC는 다른 전화 시스템, 데이터 서버 및 서비스 등에의 액세스를 제공하는 전화 백본(backbone)에 연결된다. 일부 경우들에서, BS는 게이트웨이 대신 백본을 통해 MTSC에 직접 연결될 수 있다.

예시된 예에서, 시스템 운영 및 관리는 다양한 상이한 방식으로 BS, GW, 및 MTSC 사이에서 분배될 수 있다. 통신을 위해, 제1 MS(12)는 각각의 연결된 BS 및 GW를 통해 제2 MS와 통신할 수 있다. MS들 양쪽 모두가 동일한 BS에 등록되었다면, BS는 GW를 통해 라우팅하지 않고 통신을 지원할 수 있다. 유사하게, 제2 MS가 다른 시스템, MTSC 또는 ISP(Internet Service Provider)에 연결되었다면, 두 개의 MS는 백본을 통해 통신할 수 있다.

도 1은 네트워크의 한 예를 도시하지만, 본 발명은 광범위한 상이한 네트워크 구성들에 적용될 수 있으며, 통신은 상이한 상황들 및 응용들에 적합하도록 상이하게 라우팅될 수 있다. 도 1의 도면은 하나의 액세스 서비스 네트워크(ASN)를 나타낸다. 각각의 ASN은 몇몇의 BS 및 GW들을 가질 수 있거나, 수백개의 BS 및 GW들을 가질 수도 있다. BS는 R6 인터페이스를 사용하여 고정된 GW에 연결된다.

도 1은 BS(19)에 연결된 MS(12)의 예를 도시한다. 그것은 도면에서 다음 BS(20)를 향해 우측으로 이동하고 있다. 제2 BS(20)는 GW2(26)에 연결된다. MS가 GW1에 연결된 제1 BS로부터 GW2에 연결된 제2 BS로 이동하면, 제1 BS로부터 제2 BS로의 MS의 핸드오버가 존재할 것이다. 핸드오버 동안, 이 MS의 데이터 경로는 제1 BS를 통해 GW1에 앵커링된다. 핸드오버 동안 MS로의 연결을 유지하기 위해, GW1로의 연결은 두 개의 GW들 사이의 R4 인터페이스(28)를 통해 GW2로 이동한다. 그것은 그 후 GW2와 BS 사이의 R6 인터페이스(30)를 통해 제2 BS(20)로 계속 이동한다.

MS가 제1 게이트웨이 GW1에 앵커링된 상태로 유지되는 한, MS에 대한 데이터 경로는 R4 인터페이스를 통해 GW2로부터 GW3으로 계속될 것이다. MS가 GW1로부터 더 멀리 이동함에 따라, 데이터 경로는 더 복잡해지고, 길어지고, 느려진다. 네트워크 내에 많은 MS들이 존재한다면, R4 연결의 용량은 멀리 떨어진 게이트웨이들에 앵커링된 MS들 모두를 서브하도록 적응되어야 한다. 결과로서, 앵커링은 네트워크에 일부 복잡성을 더하며, 네트워크 내에 상호 이용성 테스트(IOT) 문제점들을 야기할 수 있다.

이 데이터 경로를 단순화하기 위해, MS에 대한 앵커 GW는 GW1(68)로 변경되어야 한다. 이는 CSN(Connectivity Services Network)(도시되지 않음)을 위한 홈 에이전트(HA)(94)에 의해 수행된다. 그것은 전형적으로 HA에 의해 시작되는, 하이 레이턴시(latency)를 갖는 개별적인 프로세스이다. HA는 모든 GW들에 연결되며, 도 1, 2, 3 및 4의 네트워크들과 외부 네트워크들 사이의 트래픽을 관리한다.

도 2는 셀룰러 라디오 시스템의 다른 예를 도시한다. 이 예에서, ASN은 두 개의 상이한 ASN 클러스터들(40, 42)로 나누어졌다. 제1 클러스터(40) 내의 MS(60)는 BS(49)에 연결된다. MS에 대한 연결을 제공하기 위해, 두 개의 ASN 클러스터들 내에 다수의 기지국들(BS)(46 내지 54)이 제공된다. BS들의 제1 그룹(46 내지 51)이 제1 ASN 클러스터(40) 내에 제공되며, BS들의 제2 그룹(52 내지 54)이 제2 ASN 클러스터(42) 내에 제공된다.

제1 그룹(46 내지 51) 내의 각각의 BS는 복수의 GW들에 연결된다. 예시된 예에서, 세 개의 GW들(65, 66, 67)은 각각 R6-Flex 인터페이스를 통해 두 개의 BS들 각각에 연결된다. GW2는 복수의 BS들에의 연결들(43, 44)을 가지며, GW3는 유사하게 동일한 BS들에의 연결들(63, 64)을 갖는다. 유사한 연결들이 다른 BS들과 이루어질 수 있으나, 도면을 단순화하기 위해 도시되지 않았다. 게이트웨이들은 서로 연결되거나 연결되지 않을 수 있으며, 도면을 단순화하기 위해 이 연결은 도시되지 않는다. 도 1에서와 같이, GW들은 모두 하나 이상의 MTSC들 또는 유사한 제어 스테이션들(도시되지 않음)에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 도 1에서와 같이, 각각의 ASN은 몇몇의 BS 및 GW들을 가질 수 있거나, 수백개의 BS 및 GW들을 가질 수도 있다. 각각의 GW는 몇몇의 또는 수백개의 BS들을 가질 수 있다. 도면을 단순화하기 위해 단지 몇개만이 도시되었다. 유사하게, 하나의 ASN 내에 많은 ASN 클러스터들이 존재할 수 있다.

예시된 예에서, 각각의 ASN은 몇 개의 클러스터들로 구성된다. 각각의 클러스터는 몇 개의 GW들 및 BS들을 포함한다. 클러스터 내의 임의의 BS는 R6-Flex 인터페이스를 사용하여 클러스터 내의 임의의 GW에 직접 연결될 수 있다. 이 아키텍쳐를 사용하여, MS가 동일한 클러스터의 상이한 BS들 사이에서 이동하는 한, 그것은 하나의 GW로의 직접 연결을 유지할 수 있다.

직접 연결 때문에, 도 1의 R4 연결을 통해 GW들 사이에서 데이터가 송신될 필요가 없다. 핸드오버에서의 목표 BS는, 이 MS를 위해 서빙 BS가 연결되었던 것과 동일한 GW에 다시 연결될 수 있다. 도 2에서, MS는 GW, 예컨대 GW1(65)에 연결된 서빙 BS(49)에 처음 연결된다. 핸드오버 후에, MS는 GW1에 또한 연결된 목표 BS(50)에 연결될 것이다. MS가 클러스터 내에 머무르는 한, 데이터 트래픽이 게이트웨이들 사이에서 통신될 필요가 없다.

그러나, MS가 도면에서 우측으로 계속 이동한다면, 그것은 다음 클러스터(42)의 내부로 건너갈 것이다. 그 경우, MS는 제2 클러스터(42) 내의 BS(52, 53, 54)로 핸드오버될 것이다. 이 BS들은 R6-Flex를 사용하여 동일한 클러스터 내의 GW들(68, 69)에 연결된다. R6-Flex는 ASN 내의 클러스터 경계를 넘지 않으므로, MS는 더 이상 다른 클러스터에서 핸드오버될 때와 같이 그것의 앵커 GW에 직접 연결될 수 없다. 이는, BS들과 GW들 사이에서 일어날 수 있는 연결들 모두의 복잡성을 관리하기 위한 R6-Flex의 제한이다.

MS가 제1 클러스터 내의 GW에 앵커링되는 동안 제2 클러스터 내에서 MS를 지원하기 위해, 두 개의 GW들(65, 68) 사이의 R4 연결(61)이 사용될 수 있다. 이 MS(60)의 데이터 경로는 이전 클러스터(40)의 GW(65)에 앵커링되며, 데이터는 R4 인터페이스(61)를 사용하여 새로운 클러스터(42) 내의 새로운 GW(68)로 전달된다. 그 결과는 도 1에 도시된 R4 연결과 유사한다. 따라서, 클러스터링은 BS가 클러스터 내에 머무르는 한, 시스템으로 하여금 GW들 사이의 R4 연결을 사용하는 것을 피하도록 허용한다. 다수의 더 많은 R4 연결들이 존재할 수 있다. 도면을 단순화하기 위해 단지 하나만이 도시된다. BS가 다른 클러스터로 이동하면, 그 결과는 도 1과 동일하지만, R6-Flex의 추가된 복잡성을 갖는다.

클러스터들 사이에 일부 중복을 도입함으로써 GW들 사이의 연결들의 사용이 감소될 수 있다. 두 클러스터들은 하나 이상의 공통 BS들, GW들을 가짐으로써 중복될 수 있다. 바꾸어 말하면, 하나 이상의 BS들 또는 GW들을 두개의 클러스터들 모두에 존재하게 함으로써 효율이 개선된다.

도 3은 하나의 BS(81)가 두 개의 상이한 ASN 클러스터들(70, 72) 내에 나타나는 예를 도시한다. 제1 클러스터(70) 내의 MS(90)는 제1 BS(81)에 연결된다. MS에 대한 연결들을 제공하기 위해, 두 개의 ASN 클러스터들 내에 다수의 기지국들(BS)(76 내지 84)이 제공된다. BS들의 제1 그룹(76 내지 81)이 제1 ASN 클러스터(70) 내에 제공되며, BS들의 제2 그룹(81 내지 84)은 제2 ASN 클러스터(72) 내에 제공된다. 언급한 것과 같이, BS(81)는 두 클러스터들 내에 있다.

제1 그룹(76 내지 81) 내의 각각의 BS는 복수의 GW들에 연결된다. 예시된 예에서, 세 개의 GW들(95, 96, 97)은 각각 R6-Flex 인터페이스를 통해 공유 BS(81)에 연결된다. 유사한 연결들이 다른 BS들과 이루어질 수 있으나, 도면을 단순화하기 위해 도시되지 않는다. 게이트웨이들은 서로 연결될 수 있거나 연결되지 않을 수 있으며, 도면을 단순화하기 위해 이 연결은 도시되지 않는다.

유사하게, 제2 클러스터(72)는 네 개의 BS들(81, 82, 83, 84)을 가지며, 이들은 R6-Flex 연결을 통해 GW들(98, 99) 각각에 연결된다. 도면에서 볼 수 있는 것과 같이, 공통 BS(81)는 두 클러스터들 모두의 GW들에 직접 R6-Flex 연결들을 갖는다. 예시된 예에서, 공통 BS로부터 각각의 클러스터 내의 모든 GW로의 직접 연결이 존재한다. 그러나, 다른 BS들은 동일한 클러스터 내의 GW로의 연결만으로 제한될 수 있다.

이 아키텍처를 사용하여, MS는 제1 클러스터의 상이한 BS들 사이에서 이동할 수 있으며, 그것의 앵커 GW와 직접 연결을 유지할 수 있다. 이 예에서, MS는 제1 클러스터(70)의 우측으로 이동하였으며, 제1 클러스터의 가장 우측의 BS(81)에 연결된다. 앵커 GW는 가장 우측의 GW(97)이지만, 그것은 클러스터 내의 임의의 다른 GW일 수 있다.

직접 연결 때문에, 공통 BS(81)로부터 MS를 서브하기 위해 데이터가 R4 또는 임의의 다른 종류의 연결을 통해 GW들 사이에 송신될 필요가 없다. 핸드오버에서의 목표 BS는, 이 MS를 위해 서빙 BS가 연결되었던 것과 동일한 GW에 다시 연결될 수 있다.

MS가 공통 BS(81)로 이동하면, BS는 그 MS에 대한 그것의 제휴를 제1 클러스터(70)의 MS의 앵커 GW1(97)로부터 제2 클러스터(72)의 GW2(98)와 같은 상이한 게이트웨이로 스위칭할 수 있다. 이는 공통 BS로의 핸드오버가 완료된 후, 및 제2 클러스터 내에만 있는 BS로의 핸드오버 전에 행해질 수 있다. MS는 얼마동안 공통 BS를 사용할 가능성이 있으므로, 하나의 GW로부터 다른 GW로의 스위칭은 백그라운드 프로세스로서 더 천천히 행해질 수 있다.

GW들의 변경 후, MS가 공통 BS(81)로부터 상이한 BS(예컨대, 제2 클러스터(72) 내의 BS(82))로 이동할 때, 새로운 목표 BS는 여전히 새로운 앵커 GW(98)에 연결될 수 있다. 목표 BS 및 새로운 앵커 GW가 둘다 동일한 클러스터 내에 있으므로, R6-flex를 사용한 직접 연결이 수립될 수 있다. 제2 클러스터 내의 다른 BS들로의 후속의 핸드오버들은 도 1에서와 같이 처리될 수 있다. 이 프로세스로 인해, 임의의 GW들에서의 엄격한 앵커링이 제거된다. 앵커링 대신에, GW와의 더 유연한, 변경 가능한 연관이 수립된다.

도 4는 도 3의 문맥에서 설명된 것과 같은 핸드오버를 수행하기 위해 사용될 수 있는 메시지 교환을 도시한다. 스테이션들 또는 단말기들 각각이 도면의 상부에 걸쳐 식별되며, 메시지들은 위에서 아래로 도시된 순서로 단말기들 사이에서 전송된다. 프로세스는 BS(80)로부터 BS(81)로의 MS의 핸드오버로 시작된다. 이는 일반적으로 블록(100)으로 표시된다. 이는 다양한 방식들 중 임의의 방식으로 행해질 수 있다. WiMAX 및 다른 무선 프로토콜들에 대한 표준들은 그러한 핸드오버를 수행하기 위해 사용될 수 있는 특정 프로토콜을 지정한다. 핸드오버 후에, MS는 클러스터들 양쪽 모두에서 R6-Flex를 통해 GW에 연결되는 공통 BS에 연결된다.

제1 핸드오버가 달성되면, 먼저 새로운 목표 GW가 선택되고 알려진다. 그 후, MS로의 데이터 경로는 원래의 GW로부터 목표 GW로 변경된다. 마지막으로, 원래의 GW로부터 목표 GW로의 컨텍스트(context) 전달이 존재한다. 이는 WiMAX 컨텍스트에서의 전달을 완료한다. 다른 종류의 통신 시스템들에 대해, 연결을 한 GW로부터 다른 GW로 전달하기 위해 상이한 동작들이 사용되거나 또는 요구될 수 있다.

이제, BS로부터 GW로의 연결이 MS가 온 제1 클러스터(70)로부터 MS가 향하는 제2 클러스터(72)로 스위칭될 수 있다. 먼저, BS(81)는 그것의 R6 연결을 통해 목표 GW(98)에 선택 요청(102)을 전송한다. 이 메시지는 GW 선택 REQ 메시지일 수 있다. 메시지는 목표 GW, 및 아마도 원래의 GW를 나타낸다. 목표 GW는 동일한 R6 연결을 통해 GW 선택 RSP 메시지(104)를 사용하여 BS(81)에 응답할 것이다. MS가 목표 GW와 통신을 수립하면, 원래의 GW는 그것의 컨텍스트를 목표 GW(98)에 직접 전달할 수 있다(110).

이 시점에서, 또는 나중에, HA(94)는 GW와 서빙 BS 사이의 연결을 원래의 게이트웨이로부터 목표 게이트웨이로 이동시킬 수 있다(111). 이는 또한, HA와 GW 사이의 R3 연결을 원래의 GW로부터 목표 GW로 이동시킨다. 그러므로, 이 예에서, 그것은 R3 재배치로 명명될 수 있다. 연결이 재배치되면, GW들 사이의 R4 연결을 더 이상 사용할 필요가 없다.

BS와 목표 GW 사이의 통신이 구축되면, 데이터 경로 등록(106)이 수행될 수 있다. WiMAX에서, 이는 R6 DP Reg 프로세스일 수 있다. 이 프로세스는 데이터 통신을 위해 BS를 목표 GW에 연결시킨다. 사실상, 그것은 목표 GW를 MS를 위한 앵커 GW로서 구축한다. 동시에, 또는 잠시 후에, BS는 원래의 GW(97)와의 데이터 경로 등록을 취소한다. 이는 도 4에 R6 DP De-Reg(108)로 표시된다.

이 프로세스의 결과로서, R4 연결을 통해 단지 컨텍스트만이 전달된다. 모든 다른 통신 및 데이터 전달은 R6 인터페이스를 통한다. 컨텍스트가 전송되고 등록이 목표 GW로 이동된 후, MS는 목표 게이트웨이를 통한 R6-Flex 연결을 통해 직접 통신할 수 있다. BS는 GW들 중 하나 또는 양쪽 모두에 항상 등록되어 있으므로, MS는 GW 중 하나 또는 양쪽 모두를 통해 항상 통신할 수 있다. 한 클러스터로부터 다른 클러스터로의 이동은 MS에 영향을 끼치지 않는다.

MS가 제2 클러스터로 완전히 전달된 후, 그것은 제2 클러스터 내의 임의의 다른 BS로 핸드오버될 수 있다. 예시된 예에서, 그 후 공통 BS(81)로부터 제2 클러스터(72) 내에만 있는 BS로의 핸드오버(112)가 존재한다.

등록 및 등록 해제는 전형적으로 핸드오버되는 MS에만 적용 가능하다. BS는 GW 또는 클러스터의 어떠한 변경도 없이, 클러스터들 양쪽 모두의 GW들을 통해 MS들을 계속 서브할 수 있다. GW 선택 REQ 메시지(102), RSP 메시지(104), DP Reg(106), 및 DP De-Reg(108)는 데이터 경로가 변경될 MS(90)의 식별들을 포함할 수 있다. 데이터 경로 및 등록의 변경을 지원하기 위해, MS의 계정 정보, 가입 정보, 및 다른 속성들이 체크되어 MS가 제2 클러스터 내에서 동작하도록 인가 또는 허가되었다는 것을 보장할 수 있다.

도 4의 프로토콜이 수행되기 전에, MS가 공통 BS로의 핸드오버 후에 제2 클러스터로의 핸드오버를 요구할지의 여부가 결정될 수 있다. MS가 제1 클러스터의 범위 내에 남아 있을 가능성이 높다면, 데이터 경로 등록의 변경을 피할 수 있다. 그러한 결정은 MS, BS, GW, 또는 시스템에 연결되지만 도면에 도시되지 않은 관리 또는 제어 시스템에 의해 내려질 수 있다. 결정을 위한 최선의 방식은 임의의 특정 응용에 적합하도록 적응될 수 있다.

MS에 대한 다음의 가능성 있는 핸드오버를 예측하는 한 방식은, MS의 이동의 속도 및 방향을 추정하고, 그것을 인접한 기지국들의 무선 범위와 비교하는 것이다. 그러한 추정은 MS 상의 위치 추적 시스템을 사용하여 직접 행해질 수 있거나, MS 또는 몇몇의 BS들에서 수신된 신호 강도, 예컨대 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 측정함으로써 간접적으로 행해질 수 있다. 대안적으로, MS를 모니터링하고, 그것이 핸드오버를 요구할지의 여부, 및 만약 그렇다면 언제 어디서인지를 예측하기 위해 개별적인 위치 및 이동 예측 시스템이 사용될 수 있다.

도 5의 예에서, 두 개의 클러스터들은 적어도 하나의 GW를 공유함으로써 중복된다. MS가 서빙 클러스터의 경계를 향해 이동함에 따라, 데이터 경로는 서빙 클러스터와 목표 클러스터에 중복되는 GW로 재배치된다. 클러스터 간 핸드오버가 발생하면, 데이터 경로는 두 클러스터에 공통인 GW에서 이미 앵커링되었으므로 앵커링이 요구되지 않는다. 추가적인 부하 밸런싱을 위해, 후속 시점에서 GW 재배치가 행해질 수 있다.

더 상세하게 고려하면, 제1 클러스터(110) 및 제2 클러스터(112)가 존재한다. 제1 클러스터(110) 내의 MS(130)는 제1 BS(120)에 연결된다. MS를 위한 연결들을 제공하기 위해, 다수의 기지국들(BS)(116 내지 124)이 두 개의 ASN 클러스터들 내에 제공된다. BS들의 제1 그룹(116 내지 120)이 제1 ASN 클러스터(110) 내에 제공되며, BS들의 제2 그룹(121 내지 124)이 제2 ASN 클러스터(112) 내에 제공된다. 도 3과 반대로, 공통 BS가 존재하지 않는다. 각각의 BS는 특정 클러스터에 제한된다.

제1 그룹(116 내지 120) 내의 각각의 BS는 복수의 GW들에 연결된다. 예시된 예에서, 세 개의 GW들(125, 126, 127)이 각각 클러스터의 가장자리에서 R6-Flex 인터페이스를 통해 BS(120)에 연결된다. 유사한 연결들이 다른 BS들과 이루어질 수 있으나, 도면을 단순화하기 위해 도시되지 않는다. 게이트웨이들은 서로 연결되거나 또는 연결되지 않을 수 있으며, 도면을 단순화하기 위해 이 연결은 도시되지 않는다.

유사하게, 제2 클러스터(112)는 네 개의 BS들(121, 122, 123, 124)을 가지며, 이들은 R6-Flex 연결을 통해 GW들(127, 128, 129) 각각에 연결된다. 도면에서 볼 수 있는 것과 같이, 공통 GW(127)는 두 클러스터들 모두에 있는 BS들에 직접 R6-Flex 연결들을 갖는다. 예시된 예에서, 공통 GW로부터 각각의 클러스터 내의 단 하나의 BS로의 직접 연결(113, 114)이 존재한다. 그러나, GW는 각각의 클러스터 내의 둘 이상의 BS 또는 모든 BS들에 연결될 수 있다.

이 아키텍처를 사용하여, MS는 제1 클러스터의 상이한 BS들 사이에서 이동할 수 있으며, 그것의 앵커 GW와 직접 연결을 유지할 수 있다. 이 예에서, MS는 제1 클러스터(110)의 우측으로 이동하였으며, 제1 클러스터의 가장 우측의 BS(120)에 연결된다. 앵커 GW는 가장 우측의 GW(127)이지만, 그것은 클러스터 내의 임의의 다른 GW일 수 있다.

인접한 클러스터(112)의 BS(121)로 이동하기 위해, MS는 목표 BS로의 핸드오버를 수행할 수 있다. 이 BS는 앵커 GW(127)에 또한 직접 연결되므로, 앵커 게이트웨이로의 R6-Flex 연결이 유지될 수 있다. 제2 클러스터 내로 더 진행하기 위해, MS는 제2 클러스터의 GW(128)로 옮길 수 있다. 그 변경은, 서빙 BS(121)와 목표 GW 사이의 직접 연결(115)을 사용하여, MS를 위한 서비스에 어떠한 영향도 끼치지 않고 행해질 수 있다. 제2 클러스터 내의 GW로 옮겨지면, 통신에 어떠한 영향도 없이, 그리고 GW 사이의 R4 연결들을 사용하지 않고 그 클러스터 내의 임의의 BS로의 핸드오버가 존재할 수 있다.

도 6은 위의 도 5의 컨텍스트에서 설명된 핸드오버 프로세스를 지원하는 콜 흐름 절차이다. 먼저, MS는 그것의 클러스터의 에지에 있는 BS(도 5의 BS(120)와 같은)에 도달하도록 핸드오버된다. 이는 블록(132)으로서 간략히 표시된다. 그러한 동작은 전형적으로 많은 스텝들 및 많은 신호들을 수반하지만, 도면을 단순화하기 위해 이들은 도시되지 않는다. 이 예에서, MS(130)를 서빙하는 BS(120)는 원래의 클러스터(제1 클러스터(110)) 내의 GW(126)를 통한 데이터 경로에 의해 연결된다. MS가 제2 클러스터(112)로 이동할 것을 결정함과 동시에, BS는 MS의 서비스를 제2 클러스터에 전달하기 위한 프로세스 또는 프로토콜을 시작할 수 있다.

우선, BS는 공통 GW(127)에 선택 요청(134)을 전송한다. 그 후, 공통 GW는 BS에 응답(136)을 반송한다. 이것이 완료되면, 원래의 GW로부터 목표 GW로의 컨텍스트 전달(142)이 행해진다. 이 때 또는 다른 때, HA(94)는 또한 원래의 GW로부터 목표 GW로 R3 연결을 재배치(137)할 수 있다.

그 후, BS 및 공통 GW는 MS를 공통 GW에 등록하기 위한 등록(138)을 수행할 수 있다. 이는 예컨대 DP Reg 프로세스를 사용하여 행해질 수 있다. 이것이 완료된 후, BS는 예컨대 DP De-Reg(140)을 사용하여 MS를 원래의 GW(126)로부터 등록 해제할 수 있다. 이제 MS는 다음 클러스터의 GW에 등록된다.

MS가 제2 클러스터(112) 내로 더 이동하고 제1 클러스터(110)로부터 더 멀리 이동함에 따라, MS는 제2 클러스터 내의 다른 BS들로 핸드오버(144)될 수 있다. 이러한 BS들이 목표 GW에 연결된다면, 추가적인 GW 전달들은 요구되지 않는다. 제2 클러스터 GW로부터 공통 GW로의 컨텍스트 전달(142) 후의 임의의 시간에, 시스템은 MS를 상이한 GW에 할당할 수 있다. 이는 제2 클러스터 내의 더 많은 BS들을 지원하기 위해, 또는 부하 밸런싱을 위해 행해질 수 있다. MS를 다른 GW로 전달하는 프로세스는 도 6에서 메시지들(134, 136, 138, 140 및 142)을 사용하여 도시된 것과 유사할 수 있다.

더 큰 유연성을 위해, 두 개의 인접한 클러스터들은 GW들 및 BS들 양쪽 모두를 공유하도록 구성될 수 있다. 그러한 예에서, 두 개의 클러스터에 공통인 적어도 하나의 BS 및 GW가 존재할 것이다. MS를 하나의 클러스터로부터 다른 클러스터로 이동시키기 위한 동작들은 위에서 설명한 동작들과 유사할 것이다. 특정 상황에 따라, 도 4 및 도 6에 도시된 것과 같은 동작들 중 하나 또는 양쪽 모두가 사용될 수 있다.

도 7은 위에서 설명한 통신들을 구현하기 위해 기지국 및 이동국 양쪽 모두에 대해 사용될 수 있는 하드웨어 구성의 예를 도시한다. 도 7에서, 스테이션(150)은 프로세서(152)에 의해 구동된다. 이는 MS의 경우, 작은 저전력 프로세서일 수 있고, 또는 BS의 경우 고전력, 고속 프로세서일 수 있다.

프로세서는 자기 메모리, 광메모리, 또는 고체 상태 메모리, 또는 이들의 어떤 조합과 같은 메모리(156)에 연결된 메모리 버스를 갖는다. 메모리는 스테이션들 사이에서 전송되고 수신될 수 있는 프로그래밍 명령들 및 사용자 데이터를 포함한다. 계정 데이터(158)가 또한 버스에 연결될 수 있다. MS에 대해, 이는 SIM(Subscriber Identity Module) 및 다른 저장된 개인 파라미터들을 포함할 수 있다. BS에 대해, 이는 계정 인가 데이터베이스들 또는 그러한 데이터베이스들로의 연결들을 포함할 수 있다.

프로세서에 추가적인 데이터를 제공하기 위해, 위치 센서, 배터리 또는 전력 센서, 카메라 및 마이크, 및 트랜스시버 신호 센서들과 같은 센서들(154)의 모음이 프로세서에 연결된다.

USB(Universal Serial Bus) 또는 다른 종류의 사용자 인터페이스 연결과 같은 사용자 인터페이스 버스는 프로세서를 키보드, 터치스크린, 마우스, 트랙볼, 또는 다른 인터페이스와 같은 사용자 인터페이스(160), 디스플레이(162), 및 다른 디바이스들이 연결되는 것을 허용하기 위한 다른 커텍터들(164)에 연결한다. 특정 사용자 인터페이스는 특정한 어플리케이션에 적합하도록 적응될 수 있다. 사용자는 사용자 인터페이스를 통해 문자 또는 다른 단문 메시지들을 입력하거나 또는 부착시킬 수 있으며, 시스템 관리 및 제어를 위해 인터페이스를 사용할 수 있다. MS에 대해, 사용자는 인터페이스를 통해 마이크 및 카메라를 사용하여 레코딩들을 제작하고, 키보드 또는 터치스크린을 사용하여 그것들을 특정 사용자 또는 사용자들의 그룹으로 전송되도록 명령되는 단문 메시지들에 부착시킬 수 있다.

프로세서(152)는 다른 디바이스들과의 통신을 위해 다른 통신 버스에 연결된다. 유선 인터페이스(166)는 BS로 하여금 다른 BS들, 게이트웨이들, 기지국 컨트롤러들, 동작 및 관리 센터들 등과 통신하도록 허용한다. BS에 대해, 유선 인터페이스는 네트워크 연결을 허용할 수 있으며, 휴대용 디바이스에 대해, 유선 인터페이스는 그 디바이스로 하여금 업데이트 및 관리를 위해 개인 컴퓨터에 연결될 수 있도록 허용한다. 통신 버스는 또한 블루투스와 같은 개인 영역 연결(PAN)(168), Wi-Fi와 같은 로컬 영역 연결(LAN)(170), 및 802.16m과 같은 광역 네트워크(172), 또는 수도권 영역 네트워크로의 유선 또는 무선 연결들을 제공한다. 응용에 따라 더 많은 또는 더 적은 네트워크 어댑터들이 제공될 수 있다. 일부 네트워크 기능들은 통합되거나 분리될 수 있으며, 다양한 상이한 통신 프로토콜들 및 구성들이 사용될 수 있다.

광역 네트워크(WAN) 어댑터(172)는 WAN을 통해 전송될 패킷들을 생성하고, 어셈블링하고(assemble), 인코딩하고, 암호화하고, 큐잉하기(queue) 위한 로직(174)을 포함한다. 로직은 WAN에 걸쳐 로직으로부터의 패킷들을 안테나(178)를 통한 송신을 위해 변조하고, 인코딩하고, 증폭하는 트랜스시버(176)에 연결된다. 성능, 비용 및 설계 고려 사항들에 따라, 안테나는 하나 이상의 요소들을 가질 수 있다. 동일한 송신 체인은 또한 수신 체인 또는 개별적인 수신 체인(도시되지 않음)으로서 동작할 수 있다. 수신 체인은 통신 버스를 통해 프로세서로 반송할 데이터를 얻기 위해, 수신, 복조, 증폭, 분석, 디코딩 등의 상호 기능들을 수행할 것이다.

제어 메시지들을 갖는 패킷을 수신하는 경우, 메시지들은 프로세서에 전송되며, 그 후 등록, 콜 개시 등을 위해 동작 파라미터들 또는 콜 루틴들을 조정하기 위해 사용된다. 사용자 메시지를 갖는 패킷을 수신하는 경우, 메시지는 프로세서에 전송되며, 그 후 디스플레이 상에서 사용자에게 제공된다. 어느 경우에서든, 메시지는 메모리에 저장될 수 있다.

도 7의 구성은 무선 어댑터를 갖춘 휴대용 또는 데스크톱 컴퓨터에 또한 적용될 수 있다. WAN 어댑터(172)는 USB, PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스, 또는 임의의 다른 적합한 버스 상의 개별적인 컴포넌트로서 제공될 수 있거나, 또는 내부 시스템 컴포넌트로서 제공될 수 있다.

위에서 설명한 예보다 덜 갖추어진 또는 더 갖추어진 통신 스테이션(150)이 특정 구현들을 위해 바람직할 수 있다. 그러므로, 시스템의 구성은, 가격 제한, 성능 요구 사항, 기술적 발전 및/또는 다른 상황들과 같은 다수의 요인들에 따라 구현마다 다를 것이다.

본 발명의 실시예들은 WiMAX, 및 그 통신 프로토콜 및 표준 내의 특정 메시지들의 컨텍스트에서 설명되었으나, 본 발명은 그렇게 제한되지 않는다. 이동국 또는 가입자국들이 다양한 경계들에 걸쳐 핸드오버되는 것을 허용하기 위해, 본 발명의 실시예들은 WiMAX 내의 다른 통신 프로토콜들 및 다른 종류의 제어 메시지들, 및 3GPP LTE를 포함하는 다른 프로토콜들에 적용될 수 있다.

유사하게, 본 발명의 실시예들은 WiMAX 아키텍처 및 프로토콜과 일치하는 용어를 사용하여 설명되었다. 그러나, 본 설명은 또한 상이한 이름을 사용하는 유사한 및 동등한 디바이스들 및 신호들에 적용 가능한 것으로 이해될 수 있다. 예컨대, 본원에 사용된 용어 이동국은, 대신, 또는 추가적으로, 진보한 이동국, 가입자국, 사용자국, 원격 디바이스, 가입자 유닛, 모바일 유닛 또는 유사한 디바이스에 적용될 수 있다. 용어 기지국은 베이스 트랜스시버 스테이션, 액세스 포인트, 무선 네트워크 노드, 릴레이 또는 리피터 스테이션 또는 유사한 디바이스에 적용될 수 있다. 용어 게이트웨이는 기지국 컨트롤러, 스위칭 센터, 무선 라우터, 및 유사한 디바이스들에 적용될 수 있다. 추가적으로, 본원에서 R4, R6, 및 R6-Flex와 같은 특정 신호 프로토콜들에 적용된 것과 같은 설명은, 기지국들과 게이트웨이들 및 유사한 디바이스들 사이의 다른 신호 프로토콜에 또한 적용될 수 있다. 본 발명은 이러한 프로토콜들의 변형들 및 변경들 뿐 아니라, 다른 종류의 시스템들에서 사용되는 다른 프로토콜들을 사용하여 동작하도록 적응될 수 있다.

본원에 설명된 스텝들은 프로세서(152)와 같은 프로그래밍된 프로세서의 제어 하에 수행될 수 있으나, 대안적인 실시예들에서, 스텝들은, 예컨대 FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), TTL 로직, 또는 ASICs(Application Specific Integrated Circuits)와 같은 임의의 프로그램 가능한 또는 하드 코딩된 로직에 의해 완전히 또는 부분적으로 구현될 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 방법은 프로그래밍된 범용 컴퓨터 컴포넌트 또는 커스텀 하드웨어 컴포넌트의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다. 그러므로, 본원에 개시된 어떤 것도, 열거된 스텝들이 하드웨어 컴포넌트들의 특정 조합에 의해 실시되는 특정한 실시예에 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

본 발명은, 컴퓨터(또는 다른 기계)를 본 발명에 따른 프로세스를 수행하도록 프로그래밍하기 위해 사용될 수 있는, 명령들이 그 위에 저장된 기계 판독 가능한 매체를 포함할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 제공될 수 있다. 기계 판독 가능한 매체는 플로피 디스켓, 광 디스크, CD-ROM, 자기-광 디스크, ROM, RAM, EPROM, EEPROM, 자기 또는 광학 카드, 플래시 메모리, 또는 전자 명령들을 저장하기에 적합한 임의의 다른 종류의 매체를 포함할 수 있으나, 이들에 제한되지 않는다.

본 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해, 설명의 목적으로 다양한 구체적인 세부 사항들이 제시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 구체적인 세부 사항들 중 일부 없이 실시될 수 있다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 구조들 및 디바이스들은 블록도의 형태로 도시된다. 구체적인 세부 사항은, 본 기술분야의 당업자에 의해 임의의 특정 구현에 대해 적합하게 제공될 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 상세히 설명하지만, 본 발명은 설명된 바로 그 실시예들에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다. 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 범위 내에서 다양한 적응들, 변형들 및 변경들이 실시될 수 있다.

Claims (20)

1. 이동국을 제1 기지국 및 제1 게이트웨이에 등록하는 단계;
   상기 이동국을 상기 제1 게이트웨이에 연결된 제2 기지국으로 핸드오버하는 단계;
   상기 이동국에 연결된 제2 게이트웨이를 선택하는 단계;
   상기 이동국을 상기 제2 게이트웨이에 등록하는 단계;
   상기 이동국을 상기 제1 게이트웨이로부터 등록 해제하는 단계; 및
   상기 이동국을 상기 제2 게이트웨이에 연결되고 상기 제1 게이트웨이에 연결되지 않은 제3 기지국으로 핸드오버하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   제2 게이트웨이를 선택하는 단계는, 상기 제2 게이트웨이에 선택 요청 메시지를 전송하고, 상기 게이트웨이로부터 선택 응답을 수신하는 단계를 포함하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   선택 요청을 전송하는 단계는, 상기 선택 요청을 상기 기지국과 상기 제2 게이트웨이 사이의 직접 연결을 통해 상기 기지국으로부터 상기 제2 게이트웨이에 전송하는 단계를 포함하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 게이트웨이를 선택하는 단계는, 상기 제1 게이트웨이의 액세스 서비스 네트워크 클러스터와 상이한 액세스 서비스 네트워크 클러스터에 있는 제2 게이트웨이를 선택하는 단계를 포함하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 게이트웨이를 선택하는 단계는, 상기 제1 게이트웨이의 액세스 서비스 네트워크 클러스터와 상이한 액세스 서비스 네트워크 클러스터에 있으며, 또한 상기 제1 게이트웨이의 액세스 서비스 네트워크 클러스터에 있는 제2 게이트웨이를 선택하는 단계를 포함하는 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 게이트웨이로부터 상기 제2 게이트웨이로 컨텍스트(context)를 전달하는 단계를 더 포함하는 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 게이트웨이와 홈 에이전트 사이의 연결을 상기 제2 게이트웨이에 재배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 홈 에이전트는 상기 제1 게이트웨이 및 상기 제2 게이트웨이 양쪽 모두에 공통인 연결 서비스 네트워크의 홈 에이전트인 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 이동국을 상기 제1 게이트웨이로부터 등록 해제하고, 상기 이동국을 상기 제2 게이트웨이에 등록하는 단계를 더 포함하는 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기지국으로부터 상기 제2 게이트웨이로의 데이터 경로를 등록하고, 상기 제2 기지국으로부터 상기 제1 게이트웨이로의 데이터 경로를 등록 해제하는 단계를 더 포함하는 방법.
11. 복수의 게이트웨이들을 갖는 클러스터;
    상기 게이트웨이들에 연결된 복수의 기지국들; 및
    상이한 클러스터의 게이트웨이에 연결된 적어도 하나의 기지국
    을 포함하는 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 게이트웨이들 중 적어도 하나는 상이한 클러스터 내에 또한 존재하는 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기지국과 상기 복수의 게이트웨이들 각각의 사이의 직접적인 데이터 경로 연결, 및
    상기 적어도 하나의 기지국과 상기 상이한 클러스터의 게이트웨이 사이의 직접적인 데이터 경로
    를 더 포함하는 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 기지국들 각각과 상기 복수의 게이트웨이들 각각의 사이의 직접적인 데이터 경로 연결을 더 포함하는 장치.
15. 제13항에 있어서,
    상기 직접적인 데이터 경로 연결은 WiMAX R6-Flex 연결인 장치.
16. 복수의 게이트웨이들을 갖는 클러스터;
    상기 게이트웨이들에 연결된 복수의 기지국들; 및
    상이한 클러스터의 기지국에 연결된 적어도 하나의 게이트웨이
    를 포함하는 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 기지국들 중 적어도 하나는 상이한 클러스터 내에 또한 존재하는 장치.
18. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 게이트웨이와 상기 복수의 기지국들 각각의 사이의 직접적인 데이터 경로 연결, 및
    상기 적어도 하나의 게이트웨이와 상기 상이한 클러스터의 기지국 사이의 직접적인 데이터 경로
    를 더 포함하는 장치.
19. 제16항에 있어서,
    상기 게이트웨이들은 네트워크 외부의 데이터 통신을 위해 공통 홈 에이전트에 연결되는 장치.
20. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 게이트웨이들 및 상기 적어도 하나의 게이트웨이는 데이터 통신을 위해 함께 연결되는 장치.

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