KR20130011289A - 멀티모드 펨토 셀 기지국의 부하 분산 방법 및 이를 위한 멀티모드 펨토 셀 기지국 - Google Patents

멀티모드 펨토 셀 기지국의 부하 분산 방법 및 이를 위한 멀티모드 펨토 셀 기지국 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서로 다른 규격의 무선망을 제공하는 멀티모드 펨토 셀 기지국의 부하 분산 방법 및 이를 위한 멀티모드 펨토 셀 기지국에 관한 것으로, 본 발명에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국은 이종망간 이동성 정책 정보를 저장하는 저장 수단; 멀티모드 이동 단말에 대해 각각 서로 다른 규격의 무선망을 제공하며, 적어도 하나는 상기 이종망간 이동성 정책 정보 및 다른 무선망의 부하 정보에 기초하여 상기 멀티모드 이동 단말의 접속을 수락하거나 다른 무선망으로 접속을 천이시키는 복수의 무선 모듈; 및 상기 복수의 무선 모듈로부터 각 무선망의 부하 정보를 수집하고, 상기 복수의 무선 모듈의 요청에 따라 다른 무선망의 부하 정보를 응답하는 무선망 부하 관리 모듈;을 포함한다.

Description

멀티모드 펨토 셀 기지국의 부하 분산 방법 및 이를 위한 멀티모드 펨토 셀 기지국{THE LOAD BALANCING METHOD IN MULTI-MODE FEMTOCELL AND MULTI-MODE FEMTOCELL THEREFOR}
본 발명은 펨토 셀(Femto Cell)에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 서로 다른 규격의 무선망을 제공하는 멀티모드 펨토 셀에 관한 것이다.
스마트 폰 및 태블릿 PC의 출현으로 모바일 데이터 트래픽이 폭증하고 있으며, 이에 대응하기 위해 각 이동통신사업자들은 차세대 무선통신기술인 LTE(Long Term Evolution)를 상용화 진행 중이다. 그러나 LTE 기술만으로 폭증하는 모바일 데이터 트래픽을 모두 수용하는 것은 어렵다고 조사되고 있으며, 따라서 무선 랜(WiFi) 및 휴대인터넷(Mobile WiMAX) 등으로 무선망 확충을 꾀하고 있다.
특히 WiFi가 망 부하를 감쇄시킬 수 있는 유력한 대책으로 이미 많은 사업자들이 WiFi 액세스 포인트의 현장 설치를 확대하고 있다. 더불어 많은 이동 단말들이 멀티 모드로 출시되고 있으며, 사용자들은 그들의 사용 패턴 혹은 요금제에 따라 적절한 무선망을 선택하여 사용하고 있다. 즉, 무선 데이터 요금에 민감한 사용자라면 무료로 서비스되고 있는 WiFi를 주로 이용할 것이고, 그렇지 않은 사용자는 이동성 등 서비스 품질이 높은 3G 혹은 4G와 같은 공중망을 이용하게 된다.
이와 같이 여러 종류의 무선망이 혼재하고 있는 상황에서 사업자는 각 무선망이 효율적으로 균등하게 사용되길 희망하나, 가입자들이 무선망을 선택하고 있는 현재의 상황에서는 특정 무선망으로 사용자들이 몰릴 수 있다. 예를 들면, 많은 스마트 폰 사용자들이 배터리 소모를 최소화하기 위해 평소 WiFi를 오프(OFF)한 상태에서 사용함에 따라, 많은 WiFi 액세스 포인트(AP:Access Point)를 설치했음에도 불구하고 해당 지역의 공중망 부하 감소 효과는 기대 이하라고 보고되고 있다.
위와 같은 문제를 해결하기 위해 공중망 주파수를 그대로 이용하면서 데이터 오프로드(Data Offload) 효과를 낼 수 있는 펨토 셀이 중요 기술로 떠오르고 있으며, 따라서 각 사업자들은 모바일 데이터 폭증 지역에 WiFi 액세스 포인트 기능이 내장된 멀티모드 펨토 셀의 설치를 서두르고 있다. 여기서 멀티모드 펨토 셀이란 WiFi 액세스 포인트와 3G 혹은 4G가 결합된 듀얼모드 펨토 셀일 수가 있으며, 세 가지 무선망이 모두 결합된 트리플모드 펨토 셀일 수도 있다.
하지만 멀티모드 펨토 셀을 이용하여 모바일 데이터 폭증 지역의 데이터 분산 효과를 배가시킬 수는 있으나, 멀티모드 펨토 셀에서 운용하는 복수의 무선망 중 특정 무선망으로 사용자가 몰릴 수 있는 문제는 여전히 남아 있다. 더구나 펨토 셀은 가용 자원이 충분하지 않은 경우가 대부분이므로 사용자가 특정 무선망에 몰리게 되면 해당 무선망의 서비스 품질은 현저히 저하될 수밖에 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 멀티모드 펨토 셀을 구축함에 있어서 멀티모드 펨토 셀 기지국 자체적으로 사용자별 최적의 무선망을 선택하여 이종망간 부하 분산을 수행하는 멀티모드 펨토 셀 기지국의 부하 분산 방법 및 이를 위한 멀티모드 펨토 셀 기지국을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이종망간 부하 분산을 위한 멀티모드 펨토 셀 기지국은 이종망간 이동성 정책 정보를 저장하는 저장 수단; 멀티모드 이동 단말에 대해 각각 서로 다른 규격의 무선망을 제공하며, 적어도 하나는 상기 이종망간 이동성 정책 정보 및 다른 무선망의 부하 정보에 기초하여 상기 멀티모드 이동 단말의 접속을 수락하거나 다른 무선망으로 접속을 천이시키는 복수의 무선 모듈; 및 상기 복수의 무선 모듈로부터 각 무선망의 부하 정보를 수집하고, 상기 복수의 무선 모듈의 요청에 따라 다른 무선망의 부하 정보를 응답하는 무선망 부하 관리 모듈;을 포함한다.
상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 수용 가입자 수를 포함하고, 상기 복수의 무선 모듈 중 적어도 하나는, 상기 멀티모드 이동 단말의 접속 시도시, 접속 중인 가입자 수가 해당 무선망의 수용 가입자 수 이상인 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선망으로 접속 천이시킬 수 있다.
또한, 상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 부하율 임계치를 포함하고, 상기 복수의 무선 모듈 중 적어도 하나는, 상기 멀티모드 이동 단말의 접속시, 해당 무선망의 부하율이 부하율 임계치보다 큰 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선망 모듈로 접속 천이시킬 수 있다.
또한, 상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 접속 가능 가입자의 정보를 포함하고, 상기 복수의 무선 모듈 중 적어도 하나는, 상기 멀티모드 이동 단말이 상기 무선망별 접속 가능 가입자가 아닌 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선 모듈로 접속 천이시킬 수 있다.
상기 복수의 무선 모듈 각각은, 상기 멀티모드 이동 단말을 상기 다른 무선망 모듈로 접속 천이시키기 위해, 접속 천이를 지시하는 메시지를 상기 멀티모드 이동 단말로 전송할 수 있다.
상기 접속 천이를 지시하는 메시지는, 접속 천이를 지시하는 파라미터를 포함하는 RRC 연결 거부 메시지(RRC Connection Reject)일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국의 이종망간 부하 분산 방법은, (A) 멀티모드 이동 단말로부터 서로 다른 무선 규격의 복수의 무선망 중 어느 하나에 대한 접속 시도를 수신하는 단계; 및 (B) 이종망간 이동성 정책 정보에 기초하여 상기 멀티모드 이동 단말의 접속을 수락하거나 다른 무선망으로 접속 천이시키는 단계;를 포함한다.
상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 수용 가입자 수를 포함하고, 상기 (B) 단계는, 상기 멀티모드 이동 단말이 접속하는 무선망의 접속 중인 가입자 수가 해당 무선망의 수용 가입자 수 이상인 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선망으로 접속 천이시킬 수 있다.
상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 부하율 임계치를 포함하고, 상기 (B) 단계는, 상기 멀티모드 이동 단말이 접속하는 무선망의 부하율이 부하율 임계치보다 큰 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선망으로 접속 천이시킬 수 있다.
상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 접속 가능 가입자의 정보를 포함하고, 상기 (B) 단계는, 상기 멀티모드 이동 단말이 상기 무선망별 접속 가능 가입자가 아닌 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선망으로 접속 천이시킬 수 있다.
상기 (B) 단계는, 상기 멀티모드 이동 단말을 상기 다른 무선망으로 접속 천이시키기 위해, 접속 천이를 지시하는 메시지를 상기 멀티모드 이동 단말로 전송할 수 있다.
본 발명은, 멀티모드 펨토 셀 기지국이 자체적으로 이종망간 부하 분산을 수행함으로써 별도의 이종망간 이동성 제어 서버의 복잡성 및 구현 어려움을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명은 펨토 셀 지역에서 사용자들이 인위적인 무선망 선택을 하지 않아도 항상 최적의 무선망을 선택하여 이용할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 WiFi 액세스 포인트 혹은 펨토 셀을 이용한 공중망의 망 부하 감쇄 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 WiFi 지역에서만 이동 단말의 WiFi 모뎀을 활성화시킴으로써 이동 단말의 배터리 소모를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 셀을 포함하는 통신 시스템의 네트워크 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국에 이종망간 이동성 정책 정보를 다운로드하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국의 구성요소 간 신호 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국에서 이동 단말의 접속 무선망을 이종망으로 천이하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국이 이동 단말을 LTE 접속에서 WiFi 접속으로 천이시키는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국이 이동 단말을 LTE 접속에서 WCDMA 접속으로 천이시키는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 이동 단말에서의 WiFi 접속 제어를 위한 구성요소 간 신호 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 셀을 포함하는 통신 시스템의 네트워크 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템은 펨토 셀(Femto Cell), 매크로 셀(Macro Cell), IP 네트워크(130) 및 코어 네트워크를 포함하여 구성된다. 여기서 펨토 셀과 매크로 셀을 구분하여 도시하였지만 펨토 셀은 매크로 셀의 서비스 영역 내에 위치할 수 있다.
매크로 셀은 이동통신시스템의 통상적인 무선 접속 셀로서 무선 자원을 관리하는 기지국(140)을 포함한다. 매크로 셀의 기지국(140)은 해당 기지국(140)을 제어하는 기지국 제어기(RNC:Radio Network Controller)(150)에 연결되고 이동 단말(110)과 무선 통신을 수행하여 이동통신서비스를 제공한다.
펨토 셀은 주로 가정이나 빌딩 내부와 같이 상기 매크로 셀의 전파가 열화되는 지역이나 음영 지역에서 이동통신서비스의 품질을 보장하기 위한 목적으로 또는 펨토존 서비스 등과 같이 저렴한 요금을 제공하기 위한 목적으로 활용되는 무선 접속 셀로서 범용 인터넷 회선(IP 네트워크(130))과 연결된 펨토 셀 기지국(120)(Femto AP)을 포함한다.
펨토 셀 내에 진입한 이동 단말(110)은 상기 펨토 셀 기지국(120)과 연결되어 상기 펨토 셀 기지국(120)을 통해 IP 네트워크(130)를 경유하여 코어 네트워크와 연결된다. 일반적으로 펨토 셀은 1개의 주파수를 지원하며, 매크로 셀(130)에 대한 간섭을 줄이기 위해 매크로 셀(130)과 다른 주파수를 사용할 수 있다. 또한, 펨토 셀 기지국(113)은 작은 커버리지를 갖기 때문에 작은 수의 동시 사용자 수를 지원한다.
코어 네트워크는 데이터 서비스 및 음성 서비스를 제공하기 위한 이동통신시스템의 네트워크로서 상기 매크로 셀과는 교환기(MSC)(170) 또는 패킷 교환 노드(SGSN)(180)를 통해 연결되고, 상기 펨토 셀과는 IP 네트워크(130) 및 게이트웨이(GW)(160)를 통해 연결되어, 상기 매크로 셀 또는 상기 펨토 셀 내의 이동 단말(110)들로 통신 서비스를 제공한다. 도 1에서는 코어 네트워크의 구성요소로서 교환기(MSC)(170), 패킷 교환 노드(SGSN)(180), 게이트웨이(160)만을 도시하였지만 이외 홈 위치 등록기 등 통신 서비스를 위한 구성요소를 포함하고 이러한 코어 네트워크는 주지된 통신 네트워크 또는 차세대 통신 네트워크를 모두 포함할 수 있다.
펨토 셀 관리 서버(190)는, 펨토 셀 기지국(120)을 관리하는 관리 장치로서, 펨토 셀 기지국(120)의 인증 처리, 활성화/비활성화 처리 등의 관리를 수행하고, 또한 펨토 셀 기지국(120)으로 이종망간 이동성 정책 정보를 해당 펨토 셀 기지국(120)의 초기 구동시 내려준다. 여기서 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 수용 가입자 수, 무선망별 접속 가능 가입자 정보인 화이트 리스트(White List), 무선망별 부하율 임계치, 무선망별 접속 우선 순위 등을 포함한다.
펨토 셀 기지국(120)은 복수의 서로 다른 규격의 무선망을 지원하는 멀티모드 펨토 셀 기지국으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)은 무선망 부하 관리 모듈(121)과 복수의 무선 모듈(123, 125, 127)을 포함한다. 본 실시예에서는 복수의 무선 모듈(123, 125, 127)로서 WiFi 모듈(123), WCDMA 모듈(125) 및 LTE 모듈(127)을 포함한다. 그러나 여기에 제한되는 것은 아니고 WiFi 모듈(123)과 WCDMA 모듈(125)만을 포함할 수도 있고, 또는 WiFi 모듈(123)과 LTE 모듈(127)만을 포함할 수 있으며, 또는 WCDMA 모듈(125)과 LTE 모듈(127)만을 포함할 수도 있다.
복수의 무선 모듈(123, 125, 127)은 각 무선망 규격에 따라 무선 신호로 이동 단말(110)과 통신을 수행하고 무선 모듈(123, 125, 127) 각각은 이동 단말(110)과 통신하는 무선망의 부하 정보를 분석하여 주기적으로 또는 이벤트성으로 상기 무선망 부하 관리 모듈(121)로 전달한다. 여기서 상기 무선망의 부하 정보는 액티브(Active) 사용자 수, 평균 데이터 쓰루풋(Throughput), CPU 부하율 등이 포함된다.
또한, 복수의 무선 모듈(123, 125, 127)은, 이동 단말(110)이 접속을 시도하는 경우 상기 이종망간 이동성 정책 정보에 기초하여 해당 이동 단말(110)의 접속 수용 여부를 결정하고, 접속을 수용할 수 없는 경우, 무선망 부하 관리 모듈(121)로부터 다른 무선망의 부하 정보를 전달받아 그 전달받은 다른 무선망의 부하 정보 및 상기 이종망간 이동성 정책 정보를 토대로 다른 무선망으로 접속을 천이시킨다.
무선망 부하 관리 모듈(121)은, 상기 복수의 무선 모듈(123, 125, 127)로부터 주기적으로 또는 이벤트성으로 부하 정보를 수신하여 저장하고, 상기 복수의 무선 모듈(123, 125, 127) 각각으로부터 무선망 부하 정보 요청을 수신하는 경우 다른 무선망의 부하 정보를 응답한다.
바람직하게, 무선망 부하 관리 모듈(121)은 펨토 셀 기지국(120)의 초기 구동시 펨토 셀 관리 서버(190)로 상기 이종망간 이동성 정책 정보를 요청하여 수신하고 복수의 무선 모듈(123, 125, 127)이 참조할 수 있도록 저장 수단에 저장할 수 있다.
이하에서는 도 1의 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)에서 이종망간 이동성 정책 정보를 다운로드하는 과정 및 그 이종망간 이동성 정책 정보에 따라 이동 단말(110)의 접속을 천이하는 과정의 예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)에 이종망간 이동성 정책 정보를 다운로드하는 방법을 설명하는 흐름도로, 도 2를 참조하면, 펨토 셀 관리 서버(190)는, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)이 초기 구동(Start Up)되어 접속해 오면(S201), 이종망간 이동성 정책 정보를 상기 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)으로 다운로드한다(S203). 이후, 운용자에 의해 이종망간 이동성 정책 정보가 변경되어 펨토 셀 관리 서버(190)에 반영되면(S205), 펨토 셀 관리 서버(190)는 그 변경된 이종망간 이동성 정책 정보를 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)으로 전송하며 변경을 지시한다(S207). 이에 따라 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)은 저장되어 있던 기존 이종망간 이동성 정책 정보를 삭제하고 상기 펨토 셀 관리 서버(190)로부터 전송된 변경된 이종망간 이동성 정책 정보를 저장하는 업데이트를 수행한다(S209). 그리고 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)은 펨토 셀 관리 서버(190)로 이동성 정책 변경 응답을 전송한다(S211). 펨토 셀 기지국(120)은 그 수신된 이종망간 이동성 정책 정보를 저장 수단에 저장한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 구성요소 간 신호 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 복수의 무선 모듈(123, 125, 127) 각각은 주기적으로 또는 이벤트성으로 각 무선 모듈(123, 125, 127)의 무선망 부하 정보를 무선망 부하 관리 모듈(121)로 전달한다(S301). 이때, 각 무선 모듈(123, 125, 127)과 무선망 부하 관리 모듈(120) 간 통신은 IP 통신이 될 수도 있고, 공유 메모리를 이용할 수도 있다.
이후, LTE 모듈(127)로 이동 단말(110)이 유입되어 접속을 시도하는 경우(S303), LTE 모듈(127)은 이종망간 이동성 정책 정보와 자신의 무선망 부하 정보를 참조하여 접속 수용 불가를 결정한다(S305). 예를 들어, 상기 이종망간 이동성 정책 정보를 참조할 때, 현재 LTE 무선망 접속 중인 가입자 수가 LTE 무선망 수용 가입자 수 이상일 경우, 상기 이동 단말(110)의 접속 수용 불가를 결정하거나, 현재 부하율(예컨대, 데이터 쓰루풋이나 CPU 부하율)이 상기 이종망간 이동성 정책 정보에 포함된 LTE 무선망 부하율 임계치를 상회할 경우 상기 이동 단말(110)의 접속 수용 불가를 결정한다.
이와 같이 상기 이동 단말(110)의 접속 수용 불가를 결정한 LTE 모듈(127)은, 해당 이동 단말(110)을 다른 무선망으로 천이시키기 위해, 무선망 부하 관리 모듈(121)로 무선망 부하 정보 요청을 전송하고(S307), 무선망 부하 관리 모듈(121)로부터 다른 무선망의 부하 정보를 포함하는 부하 정보 응답을 수신한다(S309). 예컨대, WiFi 무선망의 부하 정보와 WCDMA 무선망 부하 정보를 수신한다.
그리고 나서, LTE 모듈(127)은 상기 수신된 다른 무선망의 부하 정보 그리고 상기 이종망간 이동성 정책 정보를 참조하여 WiFi 무선망이나 WCDMA 무선망으로 상기 이동 단말(110)을 천이시킨다(S311).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)에서 이동 단말의 접속 무선망을 이종망으로 천이하는 방법을 설명하는 순서도이다. 도 4를 참조한 실시예에서, 이종망간 이동성 정책 정보에는 LTE 화이트 리스트, 각 무선망별 부하율 임계치, 무선망별 접속 우선 순위로서 LTE 접속의 경우 WiFi->WCDMA의 순서로 우선 순위 정보가 포함된 것을 가정한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이동 단말(110)이 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)로 접속하는 경우, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 이종망간 이동성 정책 정보에 LTE 화이트 리스트가 설정되어 있는지 확인한다(S401, S403).
LTE 화이트 리스트가 설정되어 있는 경우, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 그 LTE 화이트 리스트에 기초하여 상기 이동 단말(110)이 LTE 접속이 허용된 가입자 단말인지 확인한다(S405).
상기 이동 단말(110)이 LTE 접속이 허용된 가입자 단말이거나, 또는 상기 단계 S401에서 LTE 화이트 리스트가 설정되어 있지 않은 경우, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 이종망간 이동성 정책 정보에 포함된 LTE 부하율 임계치와 자신의 부하율을 비교하고(S407), 부하율이 LTE 부하율 임계치보다 작은 경우, LTE 접속을 수용한다(S409).
한편, 상기 단계 S405에서 확인한 결과, 이동 단말(110)이 LTE 접속이 허용되지 않은 가입자 단말이거나, LTE 부하율이 LTE 부하율 임계치보다 큰 경우, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 무선망 부하 관리 모듈(121)로 다른 무선망의 부하 정보를 요청하여 수신하고, 그 수신된 다른 무선망의 부하 정보와 이종망간 이동성 정책 정보에 기초하여 상기 이동 단말(110)을 다른 무선망으로 천이시킨다.
구체적으로, LTE 모듈(127)은 이종망간 이동성 정책 정보에 포함된 무선망 접속 우선 순위에 기초하여 이동 단말(110)을 WiFi로 천이하기 위해 이종망간 이동성 정책 정보에 포함된 WiFi 부하율 임계치와 무선망 부하 관리 모듈(121)로부터 전달된 WiFi 무선망의 부하율을 비교한다(S411).
WiFi 무선망 부하율이 WiFi 부하율 임계치보다 작은 경우, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 이동 단말(110)을 LTE 접속에서 WiFi 접속으로 천이시킨다(S413).
한편, 상기 단계 S411의 비교 결과, WiFi 무선망 부하율이 WiFi 부하율 임계치보다 큰 경우, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 이동망간 이동성 정책 정보에 포함된 무선망 접속 우선 순위에 따라 이동 단말(110)을 LTE 접속에서 WCDMA 접속으로 천이시킨다(S415). 본 실시예에서 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)이 트리플모드이고 WCDMA의 우선순위가 가장 낮으므로, WCDMA 접속 천이 결정시 WCDMA 부하율을 판단하지 않는 것으로 설명한다.
이하에서는 도 1의 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)에서 이종망간 이동성 정책 정보에 따라 이동 단말(110)로 하여금 무선망 접속을 천이하도록 지시하는 방법의 실시예를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)이 이동 단말을 LTE 접속에서 WiFi 접속으로 천이시키는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 이동 단말(110)은 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)으로 LTE 접속을 시도한다. 구체적으로, 이동 단말(110)은 RRC 연결 설정 과정(Connection Setup) 과정을 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)과 진행하고(S501), 이 과정에서 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 도 4를 참조하여 설명한 방법과 같이 LTE 부하율 임계치와 현재 LTE 무선망 부하율을 비교하여 LTE 접속에서 WiFi 접속으로 천이를 결정한다(S503).
이와 같이 LTE 접속에서 WiFi 접속으로 천이가 결정되면, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 이동 단말(110)로 WiFi 접속으로 천이를 지시하는 파라미터를 포함하는 다운링크 정보 전송 메시지(DLInformationTransfer)를 전송한다(S505). 예컨대, 다운링크 정보 전달 메시지에 "Transfer to WiFi"의 텍스트를 파라미터로서 기록한다.
이와 같이 WiFi 접속으로 천이를 지시하는 파라미터를 포함하는 다운링크 정보 전송 메시지(DLInformationTransfer)를 수신한 이동 단말(110)은, 상기 WiFi 접속으로 천이를 지시하는 파라미터에 기초하여 현재 연결 중인 접속을 해제한다. 즉, 이동 단말(110)은 RRC 연결 해제 과정(Connection Release) 과정을 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)과 진행한다(S507). 그리고 이동 단말(110)은 WiFi 모뎀을 켜고 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 WiFi 모듈(123)로 접속을 시도한다(S509).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)이 이동 단말을 LTE 접속에서 WCDMA 접속으로 천이시키는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저 이동 단말(110)은 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)으로 LTE 접속을 시도한다. 구체적으로, 이동 단말(110)은 RRC 연결 설정 과정(Connection Setup) 과정을 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)과 진행하는데, 이때 이동 단말(110)은 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)으로 RRC 연결 요청 메시지(Connection Request)를 전송한다(S601).
RRC 연결 요청 메시지를 수신한 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 이종망간 이동성 정책 정보를 토대로 LTE 접속에서 WCDMA 접속으로의 천이를 결정한다. 구체적으로, 도 4를 참조하여 설명한 실시예와 동일한 방식으로 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 LTE 부하율 임계치와 현재 LTE 무선망 부하율을 비교하여 LTE 접속에서 WCDMA 접속으로 천이를 결정한다(S603).
이와 같이 LTE 접속에서 WCDMA 접속으로 천이가 결정되면, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)은 이동 단말(110)로 WCDMA 접속으로 천이를 지시하는 한다. 구체적으로, 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 LTE 모듈(127)은 상기 RRC 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 RRC 연결 거부 메시지(Connection Reject)를 이동 단말(110)로 전송하면서 그 RRC 연결 거부 메시지에 WCDMA 접속으로 천이를 지시하는 파라미터, 예를 들어 "Redirectioninfo : UMTS"를 설정한다(S605).
이와 같이 WCDMA 접속으로 천이를 지시하는 파라미터를 포함하는 RRC 연결 거부 메시지를 수신한 이동 단말(110)은, 상기 WCDMA 접속으로 천이를 지시하는 파라미터에 기초하여 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)의 WCDMA 모듈(125)로 접속을 시도한다(S607).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말(110)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 이동 단말(110)은 멀티모드 단말로서, 접속 제어 모듈(710)과 복수의 무선 모듈(720, 730, 740)을 포함한다. 본 실시예에서는 복수의 무선 모듈(720, 730, 740)로서 WiFi 모듈(720), WCDMA 모듈(730) 및 LTE 모듈(740)을 포함한다. 그러나 여기에 제한되는 것은 아니고 WiFi 모듈(720)과 WCDMA 모듈(730)만을 포함할 수도 있고, 또는 WiFi 모듈(720)과 LTE 모듈(740)만을 포함할 수 있으며, 또는 WCDMA 모듈(730)과 LTE 모듈(740)만을 포함할 수도 있다.
복수의 무선 모듈(720, 730, 740)은 접속 제어 모듈(710)의 제어에 따라 각 무선망 규격에 따라 무선 신호로 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)과 통신을 수행한다.
접속 제어 모듈(710)은, 복수의 무선 모듈(720, 730, 740) 중 적어도 하나의 무선 모듈(720, 730, 740)을 선택하여 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)으로 접속을 제어하되, 복수의 무선 모듈(720, 730, 740) 중 어느 하나가 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)로부터 접속 천이를 지시하는 파라미터를 수신하는 경우, 그 파라미터에 기초하여 현재 접속 중인 무선망과의 접속 과정을 종료하고 상기 파라미터에 대응하는 다른 무선망으로 접속을 천이한다.
접속 제어 모듈(710)에 있어서 LTE 접속으로부터 WCDMA 접속으로의 천이는 3GPP 규격에 의한 처리가 가능하지만, LTE 접속으로부터 WiFi 접속으로의 천이 또는 WCDMA 접속으로부터 WiFi 접속으로의 천이는 3GPP 규격에서 제시되어 있지 않기 때문에, 3GPP 접속과 Non-3GPP 접속 간 천이를 위해 별도의 처리 수단이 접속 제어 모듈(710)에 구현될 필요가 있다. 이러한 3GPP 접속과 Non-3GPP 접속 간 천이를 위한 별도의 처리 수단은 어플리케이션으로 구현되어 탑재될 수도 있고 이를 사용자가 제어할 수 있다.
상기 3GPP 접속과 Non-3GPP 접속 간 천이를 위한 별도의 처리 수단은 LTE 접속에서 WiFi 접속으로의 서비스 천이 또는 WCDMA 접속에서 WiFi 접속으로의 서비스 천이를 제어할 뿐만 아니라, 이동 단말(110)이 WiFi 서비스 지역에 있지 않은 경우 WiFi 모듈(720)의 WiFi 모뎀을 오프(off)시킴으로써 배터리 소모를 방지할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티모드 이동 단말에서의 WiFi 접속 제어를 위한 구성요소 간 신호 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 멀티모드 이동 단말(110)은 WiFi 오프 상태이고, 멀티모드 이동 단말(110)의 접속 제어 모듈(710)은 WCDMA 모듈(730) 및 LTE 모듈(740)을 모니터링하여 멀티모드 펨토 셀 기지국(120)으로부터 WiFi 접속으로의 접속 천이를 지시하는 파라미터가 수신되는지 감시한다(S803).
WiFi 접속으로의 접속 천이를 지시하는 파라미터가 수신된 것을 확인한 멀티모드 이동 단말(110)의 접속 제어 모듈(710)은, WiFi 모듈(720)로 접속 지시 명령(WiFi ON)을 전달하고, WiFi 모듈(720)은 WiFi 모뎀을 온(on)시켜 WiFi 접속을 시도한다(S805, S807).
한편, 멀티모드 이동 단말(110)이 WiFi 서비스 영역을 벗어나는 경우, 멀티모드 이동 단말(110)은 다른 무선망, 즉 WCDMA 모듈(730)이나 LTE 모듈(740)을 통해 멀티모드 펨토 셀 기지국(710)으로 재접속한다. 따라서 멀티모드 이동 단말(110)의 접속 제어 모듈(710)은 WCDMA 모듈(730)이나 LTE 모듈(740)을 통한 데이터 전송(Data Transfer)을 감시함으로써 멀티모드 이동 단말(110)의 WiFi 서비스 영역 이탈을 판단할 수 있다(S809, S811).
이와 같이 멀티모드 이동 단말(110)이 WiFi 서비스 영역을 벗어나는 경우, 멀티모드 이동 단말(110)의 접속 제어 모듈(710)은 WiFi 모듈(720)로 턴 오프 명령(WiFi OFF)을 전달하고, WiFi 모듈(720)은 WiFi 모뎀을 오프(off)시켜 배터리의 소모를 방지한다(S813, S815).
이상의 실시예를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 멀티모드 펨토 셀 기지국은 이종망간 부하 분산 기능을 내장함으로써 펨토 셀을 이용한 효율적인 데이터 오프로드(offload) 효과를 꾀할 수 있고, 사용자별 최적의 무선망 선택을 가능하게 하며, 공중망의 부하를 경감할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 아니된다. 어떤 환경에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
120 : 멀티모드 펨토 셀 기지국 121 : 무선망 부하 관리 모듈
123 : WiFi 모듈 125 : WCDMA 모듈
127 : LTE 모듈

Claims (14)

  1. 이종망간 부하 분산을 위한 멀티모드 펨토 셀 기지국에 있어서,
    이종망간 이동성 정책 정보를 저장하는 저장 수단;
    멀티모드 이동 단말에 대해 각각 서로 다른 규격의 무선망을 제공하며, 적어도 하나는 상기 이종망간 이동성 정책 정보 및 다른 무선망의 부하 정보에 기초하여 상기 멀티모드 이동 단말의 접속을 수락하거나 다른 무선망으로 접속을 천이시키는 복수의 무선 모듈; 및
    상기 복수의 무선 모듈로부터 각 무선망의 부하 정보를 수집하고, 상기 복수의 무선 모듈의 요청에 따라 다른 무선망의 부하 정보를 응답하는 무선망 부하 관리 모듈;을 포함하는 멀티모드 펨토 셀 기지국.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 수용 가입자 수를 포함하고,
    상기 복수의 무선 모듈 중 적어도 하나는, 상기 멀티모드 이동 단말의 접속 시도시, 접속 중인 가입자 수가 해당 무선망의 수용 가입자 수 이상인 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선망으로 접속 천이시키는 것을 특징으로 하는 멀티모드 펨토 셀 기지국.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 부하율 임계치를 포함하고,
    상기 복수의 무선 모듈 중 적어도 하나는, 상기 멀티모드 이동 단말의 접속시, 해당 무선망의 부하율이 부하율 임계치보다 큰 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선망 모듈로 접속 천이시키는 것을 특징으로 하는 멀티모드 펨토 셀 기지국.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 접속 가능 가입자의 정보를 포함하고,
    상기 복수의 무선 모듈 중 적어도 하나는, 상기 멀티모드 이동 단말이 상기 무선망별 접속 가능 가입자가 아닌 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선 모듈로 접속 천이시키는 것을 특징으로 하는 멀티모드 펨토 셀 기지국.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 무선 모듈 각각은,
    상기 멀티모드 이동 단말을 상기 다른 무선망 모듈로 접속 천이시키기 위해, 접속 천이를 지시하는 메시지를 상기 멀티모드 이동 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티모드 펨토 셀 기지국.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 접속 천이를 지시하는 메시지는, 접속 천이를 지시하는 파라미터를 포함하는 RRC 연결 거부 메시지(RRC Connection Reject)인 것을 특징으로 하는 멀티모드 펨토 셀 기지국.
  7. 멀티모드 펨토 셀 기지국의 이종망간 부하 분산 방법에 있어서,
    (A) 멀티모드 이동 단말로부터 서로 다른 무선 규격의 복수의 무선망 중 어느 하나에 대한 접속 시도를 수신하는 단계; 및
    (B) 이종망간 이동성 정책 정보에 기초하여 상기 멀티모드 이동 단말의 접속을 수락하거나 다른 무선망으로 접속 천이시키는 단계;를 포함하는 멀티모드 펨토 셀 기지국의 이종망간 부하 분산 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 수용 가입자 수를 포함하고,
    상기 (B) 단계는, 상기 멀티모드 이동 단말이 접속하는 무선망의 접속 중인 가입자 수가 해당 무선망의 수용 가입자 수 이상인 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선망으로 접속 천이시키는 것을 특징으로 하는 멀티모드 펨토 셀 기지국의 이종망간 부하 분산 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 부하율 임계치를 포함하고,
    상기 (B) 단계는, 상기 멀티모드 이동 단말이 접속하는 무선망의 부하율이 부하율 임계치보다 큰 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선망으로 접속 천이시키는 것을 특징으로 하는 멀티모드 펨토 셀 기지국의 이종망간 부하 분산 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 이종망간 이동성 정책 정보는, 무선망별 접속 가능 가입자의 정보를 포함하고,
    상기 (B) 단계는, 상기 멀티모드 이동 단말이 상기 무선망별 접속 가능 가입자가 아닌 경우, 상기 멀티모드 이동 단말을 다른 무선망으로 접속 천이시키는 것을 특징으로 하는 멀티모드 펨토 셀 기지국의 이종망간 부하 분산 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (B) 단계는, 상기 멀티모드 이동 단말을 상기 다른 무선망으로 접속 천이시키기 위해, 접속 천이를 지시하는 메시지를 상기 멀티모드 이동 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티모드 펨토 셀 기지국의 이종망간 부하 분산 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 접속 천이를 지시하는 메시지는, 접속 천이를 지시하는 파라미터를 포함하는 RRC 연결 거부 메시지(RRC Connection Reject)인 것을 특징으로 하는 멀티모드 펨토 셀 기지국의 이종망간 부하 분산 방법.
  13. 멀티모드 펨토 셀 기지국과 통신하는 멀티모드 단말에 있어서,
    상기 멀티모드 펨토 셀 기지국에서 제공하는 서로 다른 규격의 무선망 각각으로 접속하는 복수의 무선 모듈; 및
    상기 멀티모드 펨토 셀 기지국으로부터 무선망 접속 천이를 지시하는 파라미터 수신시, 그 파라미터에 기초하여 상기 멀티모드 펨토 셀 기지국에 현재 접속 중인 무선망의 접속을 해제하고 다른 무선망으로 접속을 천이하도록 상기 복수의 무선 모듈을 제어하는 접속 제어 모듈;을 포함하는 멀티모드 단말.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 무선 모듈 중 하나는 무선랜 모듈이고,
    상기 접속 제어 모듈은, 상기 복수의 무선 모듈 중 상기 무선랜 모듈을 제외한 나머지 무선 모듈의 데이터 전송을 감시하여 무선랜 영역 이탈을 판단하고, 그 판단 결과에 따라 상기 무선랜 모듈의 모뎀을 오프(OFF)시키는 것을 특징으로 하는 멀티모드 단말.
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