KR20130081672A

KR20130081672A - 무선 통신 시스템에서 핸드오버 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20130081672A
Application number: KR20130002455A
Authority: KR
Inventors: 장재혁; 데르 벨데 힘케 반; 정경인
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2013-07-17
Also published as: EP2804423A1; US9392510B2; EP2804423B1; KR102026725B1; CN104041125A; ES2720192T3; EP2804423A4; CN104041125B; US20140287726A1; WO2013105786A1

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말이 셀 간 핸드오버를 하는 경우, 핸드오버 실패로 인해 단말과 기지국이 갖고 있는 HFN (Hyper Frame Number) 및 PDCP SN (Packet Data Convergence Protocol Sequence Number)의 불일치로 인한 오류 해결 방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 무선통신시스템에서 단말이 매크로 셀에서 여러 사업자들이 공유하고 있는 CSG (Closed Subscriber Group) 셀로 핸드오버를 하는 경우에 핸드오버를 수행하는 절차에 대해 제안한다. 본 발명을 통해, 단말과 기지국은 핸드오버 실패 후에도 오동작 없는 통신을 수행할 수 있으며, 매크로 셀에서 여러 사업자들에 의해 공유된 CSG 셀로 핸드오버 하는 경우에도 단말이 접속 가능한 셀로 핸드오버를 수행할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 핸드오버 방법 및 장치 {METHOD AND APPRATUS FOR PERFORMING HANDOVER IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LTE (Long Term Evolution) 시스템에서, 단말이 핸드오버를 수행하는 방법에 관한 것이다.

최근 무선 통신 기술은 급격한 발전을 이루었으며, 이에 따라 통신 시스템 기술도 진화를 거듭하였고, 이 가운데 현재 4세대 이동통신 기술로 각광받는 시스템이 LTE 시스템이다. LTE 시스템에서는 이전 세대 통신 기술에서 지원되는 기본적인 셀 간 이동 기술인 핸드오버 지원뿐만 아니라, 다양한 시나리오에서의 핸드오버 시나리오를 지원한다.

예를 들어, 핸드오버를 시도하다가 실패한 경우에 대해 이를 복구하는 기술을 지원한다. 또한 다양한 종류의 셀로 핸드오버를 수행하는 방법에 대해 지원한다. 상기의 다양한 종류의 셀에는 넓은 범위를 커버하는 매크로 셀 (Macro Cell)이 있으며, 좁은 범위를 커버하는 피코 셀 (Pico Cell)이 있으며, 특정한 가입자들만 접속 가능한 CSG 셀 (Closed Subscriber Group Cell)이 있다.

우선 단말이 핸드오버를 실패하는 경우에 대해 살펴보도록 한다. 단말이 소스셀에서 타겟셀로 핸드오버를 수행할 때는 다양한 옵션이 있다. 예를 들어, 소스셀에서 사용하던 여러 가지 설정 가운데 대부분을 승계하여 사용하는 경우가 있으며 이를 완전 설정을 수반하지 않는 핸드오버 옵션('handover not involving full configuration option')이라 한다. 반면, 소스셀에서 사용하던 여러 가지 설정을 승계하여 사용하는 것이 여의치 않을 경우, 타겟셀로 핸드오버 한 이후에 모든 설정을 다시 설정하는 경우가 있으며 이를 완전 설정을 수반하는 핸드오버 옵션('handover involving full configuration option')이라 한다. 상기의 두 옵션에 따라 단말은 기존에 사용하던 파라미터들을 리셋할지 말지에 대해 결정하게 된다.

그런데, 단말이 소스셀로부터 핸드오버 명령을 받을 때 상기의 'handover involving full configuration option'으로 명령을 받아서 기존에 사용하던 파라미터들을 리셋하였는데, 이 후 핸드오버에 실패하여 다시 소스셀로 연결을 재수립 및 재설정(connection reestablishment and connection reconfiguration)하게 될 때, 기존에 파라미터들을 재사용해야하는데, 이미 기존에 사용하던 파라미터들을 리셋하여 이들을 재사용할 수 없는 경우가 발생하여 이를 해결할 필요가 있다.

다음은 단말이 매크로 소스셀에서 CSG 타겟셀로 핸드오버를 하는 경우에 대해 살펴본다. CSG 셀은 특정 가입자들만 접속이 가능하므로, 네트워크는 단말을 특정 CSG 셀로 핸드오버를 시키고자 하는 경우에, 해당 단말이 타겟셀의 회원인지 아닌지에 대해 판단할 수 있어야 한다. 이를 위해, 기존 절차에서는 단말이 핸드오버 수행 이전에 소스셀로 신호 측정 결과를 보고할 때, 측정한 셀의 CSG ID 및 해당 셀의 멤버인지 여부를 보고하게 된다.

상기의 절차에서는 CSG 타겟셀이 한 개의 사업자에 의해 사용되는 경우에 사용할 수 있는 방안이다. 하지만, 상기의 CSG 타겟셀이 여러 사업자들에 의해 사용되는 경우, 단말이 상기 CSG 타겟셀이 어떠한 사업자의 소속인지에 대한 여부를 알려주는 방법이 정의되어 있지 않아, 이를 해결할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 이동 통신 시스템에서 핸드오버 시에 실패하는 경우나, 공유된 CSG 셀로 핸드오버 하는 경우에 대해 단말과 네트워크의 구체적인 동작 방법을 제공한다.

본 발명에서 1 실시예에서는, 단말이 'handover involving full configuration option' 설정으로 핸드오버 수행 도중 상기 핸드 오버 실패 시, 기존 소스 셀과의 연결이 재수립 (connection reestablishment) 되는 경우, 기존 소스 셀에서 사용하던 파라미터를 재사용하는 방법에 대해 제안한다. 이 경우, 상기 파라미터에는 암호화 및 무결성 체크에 사용하는 값인, 카운트(COUNT 값)이 포함되며, 상기 카운트 값은 HFN(Hyper Frame Number 값과 PDCP SN(Packet Data Convergence Protocol Sequence Number)를 합친 형태이다.

본 발명에서 2 실시예에서는, 단말이 여러 사업자에 의해 공유된 CSG 셀로 핸드오버를 수행하는 경우에, 소스셀로 주변 셀들의 측정결과 보고 시, 대상 셀이 여러 사업자들에 의해 운용되는 경우, 자신이 접속 가능한 사업자 ID(들)을 보고하여 이를 타겟셀 결정 시에 활용하는 방법에 대해 제안한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 무선 통신 시스템에서 단말의 핸드오버 제어 방법은 소스 셀로부터 RRC 연결 재설정 메시지를 수신하는 단계, 상기 수신된 RRC 연결 재설정 메시지에 완전 설정(full configuration)이 설정되었는지 판단하는 단계,설정 시 상기 소스 셀에서 사용하던 파라미터를 저장하고, 상기 파라미터를 리셋하는 단계, 및 상기 리셋된 파라미터를 이용하여 암호화 및 무결성 확인을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 무선 통신 시스템에서 핸드오버를 제어하는 단말은 소스 셀 또는 타겟 셀과 신호를 송수신하는 송수신부, 및 소스 셀로부터 RRC 연결 재설정 메시지 수신 시 상기 수신된 RRC 연결 재설정 메시지에 완전 설정(full configuration)이 설정되었는지 판단하고, 설정 시 상기 소스 셀에서 사용하던 파라미터를 저장하고, 상기 파라미터를 리셋하며, 상기 리셋된 파라미터를 이용하여 암호화 및 무결성 확인을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제안하는 방법을 이용하면, 단말과 기지국은 핸드오버 실패 후에도 오동작 없는 통신을 수행할 수 있으며, 매크로 셀에서 여러 사업자들에 의해 공유된 CSG 셀로 핸드오버 하는 경우에도 단말이 접속 가능한 셀로 핸드오버를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면
도 2는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면
도 3은 LTE 시스템에서 데이터를 암호화 하고 복호화 하는 과정을 도식화 한 도면
도 4는 COUNT 값의 구성 도면
도 5는 LTE 시스템에서 데이터의 무결성 체크를 하는 과정을 도식화 한 도면
도 6은 본 발명에서 제안하는 내용이 적용될 수 있는 시나리오 예시 도면
도 7은 핸드오버 실패 시 오동작을 막기 위해 본 발명에서 제안하는 단말 동작 순서도 실시예
도 8은 단말이 매크로셀에서 공유되지 않은 CSG 셀로 핸드오버를 하는 경우에 메시지 흐름 예시 도면
도 9는 본 발명에서 제안하는, 단말이 매크로셀에서 여러 사업자들에 의해 공유된 CSG 셀로 핸드오버를 하는 경우에 메시지 흐름 예시 도면
도 10은 본 발명에서 제안하는 공유된 CSG 셀로 핸드오버하는 경우에 단말의 동작 순서 예시 도면
도 11은 본 발명에서 제안하는 공유된 CSG 셀로 핸드오버하는 경우에 기지국의 동작 순서 예시 도면
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도

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. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국)(105, 110, 115, 120)과 MME (125, Mobility Management Entity) 및 S-GW(130, Serving-Gateway)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(135)은 ENB(105 ~ 120) 및 S-GW(130)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.

도 1에서 ENB(105 ~ 120)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE(135)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 ENB(105 ~ 120)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. S-GW(130)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(125)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.

도 2는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol 205, 240), RLC(Radio Link Control 210, 235), MAC (Medium Access Control 215,230)으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(205, 240)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(210, 235)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(215,230)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(220, 225)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다. 또한 물리 계층에서도 추가적인 오류 정정을 위해, HARQ (Hybrid ARQ) 를 사용하고 있으며, 수신단에서는 송신단에서 전송한 패킷의 수신여부를 1 비트로 전송한다. 이를 HARQ ACK/NACK 정보라 한다. 업링크 전송에 대한 다운링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 물리 채널을 통해 전송되며 다운링크 전송에 대한 업링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)이나 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) 물리 채널을 통해 전송될 수 있다.

도 3은 LTE 시스템에서 데이터를 암호화 및 복호화 하는 과정을 도시하는 도면이다.

데이터 송신단에서, 하기의 입력을 받아 암호화 알고리즘 (EEA, EPS Encryption Algorithm)에 따라 키스트림 블록(KEYSTREAM BLOCK)을 생성한다.

- KEY: 128비트 길이의 암호화 키

- COUNT: 32비트 길이, HFN + PDCP SN으로 구성 (도 4 참조)

o 상기의 HFN 길이는 32 - PDCP SN으로 정해짐

o 상기의 PDCP SN의 길이는 무선자원제어계층 (RRC layer, Radio Resource Control Layer) 메시지로 설정됨

- BEARER: 5비트 길이의 베어러 식별자

- DIRECTION: 1비트 길이의 전송방향 (상향링크: 0, 하향링크: 1)

- LENGTH: 요구되는 KEYSTREAM의 길이

이에 따라 생성된 키 스트림 블록 을 실제 보내고자 하는 플레인텍스트 블록(PLAINTEXT BLOCK) 과 이진수 덧셈을 통해 사이퍼텍스트 블록(CIPHERTEXT BLOCK)을 생성하여 수신단으로 전송한다.

상기 사이퍼텍스트 블록을 수신한 수신단은, 상기의 절차와 동일한 방법으로 키스트림 블록 을 생성하여, 사이퍼텍스트 블록 과 키스트림 블록 을 이진수 덧셈하여 원래 수신하고자 하였던 플레인텍스트 블록 을 복원한다.

도 4는 키스트림 블록을 생성하는데 입력으로 사용되는 카운트(COUNT) 구조를 도시한다. 도 4에서 도시되는 바와 같이, 상기 카운트는 HFN(401)과 PDCP SN(403)으로 구성된다.

도 5는 LTE 시스템에서 데이터의 무결성 체크를 하는 과정을 도식화 한 도면이다.

데이터 송신단에서, 하기의 입력을 받아 무결성 알고리즘 (EIA EPS Integrity Algorithm)에 따라 메시지 인증 코드 (MAC-I: Message Authentication Code for Integrity 또는 NAS-MAC: Message Authentication Code for NAS for Integrity) 을 생성한다.

- KEY: 128비트 길이의 암호화 키

- COUNT: 32비트 길이, HFN + PDCP SN으로 구성 (도 4 참조)

o 상기의 HFN 길이는 32 - PDCP SN으로 정해짐

- BEARER: 5비트 길이의 베어러 식별자

- DIRECTION: 1비트 길이의 전송방향 (상향링크: 0, 하향링크: 1)

- MESSAGE: 보내고자 하는 데이터

이에 따라 생성된 32비트 길이의 메시지 인증 코드 (MAC-I/NAS-MAC)를 보내고자 하는 데이터에 추가로 붙여서 전송한다.

이를 수신한 수신단은, 상기의 절차와 예상되는 메시지 인증 코드 (XMAC-I/XNAS-MAC)을 생성하여, 수신한 메시지 인증 코드 (MAC-I/NAS-MAC)와 같은지를 비교하여 무결성 검사를 수행한다.

상기 도 3과 도 5에서 설명한 암호화 및 무결성 체크에서 공히 카운트(COUNT) 라는 값이 사용이 되며, 이 값은 네트워크의 명령에 따라 리셋이 될 수도, 안 될 수도 있다.

도 6은 본 발명에서 제안하는 내용이 적용될 수 있는 시나리오 예시 도면이다.

도 6에서 소스셀과 단말은 AM 형태 (Acknowledged Mode: 수신단이 수신 여부를 송신단으로 피드백 해주어, 수신하지 못한 패킷을 재전송을 가능하게 하는 전송 모드)의 데이터 베어러(bearer)에 대해 COUNT 값 (즉, HFN + PDCP SN 값)을 N으로 유지하고 있다. 이에 따라 전술한 도 3, 도 5 방법에 따라 송신단과 수신단은 암호화 및 무결성 검사를 수행할 수 있는 상태이다 (601).

이후, 단말의 신호 측정 결과 보고 등에 따라 네트워크는 핸드오버 명령을 전송한다 (602). 이 때, 핸드오버 명령 메시지에는 fullConfig-r9라는 필드의 값이 TRUE로 설정이 되어 완전 설정 옵션(full configuration option)이 설정되어있음을 알린다.

상기 완전 설정 옵션(full configuration option)은 단말과 기지국 사이에 오동작이 발생한다고 판단되거나 모든 연결을 재설정 해야한다고 판단되는 경우에, 기지국이 단말에게 C-RNTI(기지국 내 단말 식별자), 보안 설정 등을 제외한 현재 사용되는 모든 전용 무선 설정 (dedicated radio configurations)을 해지 또는 삭제하고 재 설정하는데에 사용된다.

상기 도 5에서 설명한 바와 같이 COUNT 값은 핸드오버 시에 full configuration이 핸드오버 명령에 설정되지 않은 경우에는 단말과 기지국 모두 COUNT 값을 유지하며, 이는 핸드오버 이 후 PDCP 레벨의 ARQ를 지원하기 위한 것이다.

만약 핸드오버 시에 full configuration이 핸드오버 명령에 포함된 경우 단말과 기지국은 모두 COUNT 값을 리셋하며, 이 경우 PDCP 레벨의 ARQ가 지원되지 않는다.

상기 핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말은 상기 카운트(COUNT) 값을 0으로 리셋한다 (603).

이후 단말은 핸드오버 명령에 따라 특정 셀로 핸드오버를 하고자 하나 핸드오버에 실패한다 (604).

여전히 단말의 상기 COUNT 값은 0 이다 (605).

이후에 단말은 상기 소스셀의 신호가 좋아졌음을 확인하여 상기 셀로 연결 재수립 (connection reestablishment)를 수행하고, 뒤이어 연결 재설정 (connection reconfiguration)을 수행한다. 이 때 상기 소스셀은 연결 재설정 시에 full configuration option을 설정하지 않는다(606).

이렇게 되면, 상기의 소스셀은 COUNT 값으로 이전에 마지막으로 사용하던 N 값을 사용하고, 단말은 COUNT 값으로 리셋한 0 값을 사용하게 되어, 암호화 및 무결성 확인에 실패하게 된다.

도 7은 핸드오버 실패 시 오동작을 막기 위해 본 발명에서 제안하는 단말 동작 순서를 도시하는 순서도이다.

단말과 기지국은 모두 카운트(COUNT) 값을 유지하며 데이터를 송수신한다 (703).

이후 단말이 기지국으로부터 RRC 연결 재설정(RRC connection reconfiguration) 메시지를 수신하여 연결을 재설정을 명령 받는다 (705). 이 경우, 핸드오버 또한 상기 RRC 연결 재설정(RRC connection reconfiguration) 메시지를 통해 명령 받는다.

핸드 오버 명령을 포함하는 RRC 연결 재설정 메시지를 수신한 단말은 상기 메시지 에 완전 설정(full configuration) 이 설정되어 있는지 여부를 판단한다 (707).

만약 완전 설정(full configuration)이 설정되어 있는 경우, 기존에 사용하던 카운트(COUNT) 값을 별도의 저장소에 저장해 두고 (709), 기존 카운트(COUNT) 값을 0으로 설정한다.

그리고 상기 신규 설정된 카운트(COUNT) 값을 이용해서 암호화와 무결성 확인을 수행한다(711).

만약 완전 설정(full configuration)이 설정되어 있지 않은 경우, 별도의 저장소에 기존에 사용하던 COUNT 값이 저장되어 있는 지 여부를 판단한다 (713). 만약 별도의 저장소에 기존에 사용하던 카운트(COUNT) 값이 저장이 되어 있는 경우, 별도의 저장소에 저장해둔 카운트(COUNT 값)으로 신규 카운트(COUNT)를 설정한다. 그리고 단말은 상기 신규 설정된 카운트(COUNT)를 이용해서 암호화를 수행하고 (715), 별도의 저장소에 저장해둔 COUNT 값을 폐기한다 (717).

반면에, 별도의 저장소에 기존에 사용하던 COUNT 값이 저장이 되어 있지 않은 경우에는 기존에 사용하던 COUNT 값을 그대로 사용해서 암호화를 수행한다 (719).

이후 단말은 RRC 연결 재설정*RRC connection reconfiguration) 이 제대로 설정되었는지 (혹은 핸드오버가 제대로 수행되었는지) 여부를 판단한다 (721). 만약 제대로 설정이 된 경우, 현재 COUNT 값을 계속 사용하여 데이터 암호화 및 무결성 확인을 수행한다 (723).

하지만, 만약 제대로 설정이 되지 못한 경우 (즉, 핸드오버 실패를 한 경우), 이후에 연결 재수립 및 재설정을 과정을 통해 상기의 705 이하의 과정을 재수행한다. 다시 말해서 별도의 저장소에 저장된 카운트(COUNT) 값으로 카운트(COUNT)를 재설정해서 암호화를 수행한다.

도 7의 동작 도면을 도 6의 예에 적용시키면 다음과 같다.

단말이 초기에 핸드오버 명령을 수신한 경우 (705), 완전 설정(full configuration) 이 설정되어 있으므로 (707), 기존 COUNT 값을 별도의 저장소에 저장하고 (709), COUNT 값을 0으로 재설정한다 (711).

하지만, 핸드오버에 실패하여 (721), 이후 소스셀로 다시 연결을 재수립하는 경우, 소스셀로부터 다시 연결 재설정 메시지를 수신한다 (705). 이 때, 상기 다시 받은 연결 재설정 (RRC connection reconfiguration) 메시지에, 완전 설정(full configuration)이 설정되어 있지 않음을 확인하고 (707), 별도의 저장소에 저장한 COUNT 값이 있는지 여부를 확인한다(713).

그리고 단말은 이전에 저장된 COUNT 값이 있음을 확인하여, 상기 별도의 저장소에 저장해둔 COUNT 값을 기존 COUNT 값으로 설정하고 (715), 기존의 별도의 저장소에 저장해둔 COUNT 값은 폐기한다(717). 이후, 연결 재설정이 성공적으로 끝난 경우 (721), 현재 설정된 COUNT 값을 사용하여 데이터 암호화 및 무결성 확인을 수행한다 (723).

이하에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 매크로셀에서 여러 사업자들이 공유하고 있는 CSG (Closed Subscriber Group) 셀로 핸드오버를 하는 경우에 핸드오버를 수행하는 절차에 대해 기술하도록 한다.

도 8은 단말이 매크로셀에서 공유되지 않은 CSG 셀로 핸드오버를 하는 경우에 메시지 흐름을 도시하는 순서도이다.

본 도면은, 본 발명에서 해결하고자 하는, 공유된 CSG 셀로 핸드오버를 하기 위한 경우의 배경 설명을 위한 도면이다. 현재 정의된 절차로는 단말이 여러 사업자에 의해 공유된 CSG 셀로 핸드오버를 하는 경우, 단말이 어떠한 사업자로 핸드오버를 수행 해야 하는 지에 대해 지시할 방법이 없다.

본 예시 도면에서는 설명의 편의를 위해 이동성 관리 장치 (MME: Mobility Management Entity)를 거쳐서 핸드오버하는 시나리오에 대해 설명하도록 한다.

도 8에서 소스기지국 (803)은 단말 (801)이 주변 셀들을 측정할 수 있도록, RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfiguration) 메시지를 사용하여 일반적인 측정 설정을 한다. 상기 측정 설정에는, 어떠한 주파수를 어떠한 조건에서 측정하여 어떠한 방법으로 보고하는지에 대한 내용이 포함된다 (811).

상기 설정한 내용에 따라 단말은 주변 셀들을 측정하고, 측정된 물리채널식별자 (PCI: Physical Cell Identifier)와 이에 대응하는 측정 결과를 포함하여 기지국에게 보고한다 (813).

이를 수신한 기지국은 측정된 결과를 보고 단말을 다른 기지국으로 핸드오버를 시킬지 여부를 판단한다 (815).

만약 수신한 PCI가 CSG 셀의 PCI이라고 판단이 되어, 어떠한 셀인지 추가 측정 결과가 필요한 경우, 소스기지국 (803)은 단말 (801)이 주변 셀의 셀 글로벌 식별자 (CGI: Cell Global Identifier) 정보 및 CSG 정보를 획득해 오라고 명령한다 (817). 이 때, 역시 상기와 동일한 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfiguration) 메시지를 사용하며, CGI보고를 설정 (reportCGI)하며, 추가로 단말이 스스로 공백구간을 만들어서 주변 셀들의 시스템 정보를 읽을 수 있도록 설정해 줄 수 있다 (si-RequestForHO 라는 필드를 통해 설정한다).

이를 수신한 단말은 주변 셀들의 시스템 정보를 수신한다 (819).

이 후 단말은, 상기 과정을 통해 수신한 시스템 정보를 포함한 측정된 결과를 기지국에게 보고한다 (821). 상기의 메시지에는 기존의 PCI와 이에 대응하는 측정 결과 뿐만 아니라, 이에 대응하는 CGI 정보 (여기에는 셀식별자 (ECGI, Evolved Cell Global Identifier), 페이징 등에 사용되는 트랙킹 영역 식별자 (TAC, tracking area code)등이 포함될 수 있음)와, 대상 셀이 CSG 셀인 경우 CSG 셀 식별자 및 해당 CSG 셀에서의 멤버 여부가 포함될 수 있다.

이를 수신한 소스기지국은 상기 단말이 핸드오버가 필요하다고 MME에게 핸드오버 요구(Handover Required) 메시지를 전송한다 (823). 이 때, 타겟셀이 CSG 셀인 경우, 소스셀은 타겟셀의 CSG ID를 포함하여 MME에게 알려주고, 이를 수신한 MME (805)는 상기 단말이 타겟셀 (807)의 멤버인지 여부를 확인하고 (825), 만약 아니라고 판단되는 경우는, 핸드오버 거절(Handover reject) 메시지를 전송하고 (829), 만약 멤버가 맞는 것으로 확인하여 해당 타겟셀로 핸드오버를 시키고자 하는 경우에는 (타겟 MME를 통해) 타겟셀로 핸드오버 요청(Handover Request) 메시지를 전송한다 (827).

도 9는 도 8의 확장된 예시 도면으로, 본 발명에서 제안하는, 단말이 매크로셀에서 여러 사업자들에 의해 공유된 CSG 셀로 핸드오버를 하는 경우에 메시지 흐름 순서를 도시하는 순서도이다.

본 예시 도면에서는 설명의 편의를 위해 이동성 관리 장치 (MME: Mobility Management Entity)를 거쳐서 핸드오버 하는 시나리오에 대해 설명하도록 한다.

도 9에서 소스기지국 (903)은 단말 (901)이 주변 셀들을 측정할 수 있도록, RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfiguration) 메시지를 사용하여 일반적인 측정 설정을 한다. 상기 측정 설정에는, 어떠한 주파수를 어떠한 조건에서 측정하여 어떠한 방법으로 보고하는지에 대한 내용이 포함된다 (911).

상기 설정한 내용에 따라 단말은 주변 셀들을 측정하고, 측정된 PCI와 이에 대응하는 측정 결과를 포함하여 기지국에게 보고한다 (913).

이를 수신한 기지국은 측정된 결과를 보고 단말을 다른 기지국으로 핸드오버를 시킬지 여부를 판단한다 (915).

만약 수신한 PCI가 CSG 셀의 PCI이라고 판단이 되어, 어떠한 셀인지 추가 측정 결과가 필요한 경우, 소스기지국 (903)은 단말 (901)이 주변 셀의 CGI 정보 및 CSG 정보를 획득해 오라고 명령한다 (917). 이 때, 역시 상기와 동일한 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 사용하며, CGI보고를 설정 (reportCGI)하며, 추가로 단말이 스스로 공백구간을 만들어서 주변 셀들의 시스템 정보를 읽을 수 있도록 설정해 줄 수 있다 (si-RequestForHO 라는 필드를 통해 설정한다).

이를 수신한 단말은 주변 셀들의 시스템 정보를 수신한다 (919).

만약 측정한 주변 셀이 여러 사업자들에 의해 공유되는 (shared) CSG 셀인 경우, 단말은 단말 내부에 저장된 현재 등록된 PLMN (R-PLMN: Registered Public Land Mobile Network; PLMN은 통신 사업자를 뜻함) 또는 이에 상응하는 PLMN (E-PLMN: Equivalent PLMN), 또는 CSG 화이트리스트 (white-list: 멤버 CSG 의 리스트)를 통해, 단말이 핸드오버가 가능한 (접속이 가능한) PLMN ID (혹은 PLMN ID 리스트)를 선택한다 (921). 즉 예를 들어, 단말이 C 사업자에 의해 운용되는 소스셀에 접속해 있는 경우, 타겟셀이 단말의 화이트리스트에 있으며, A, B, C 사업자에 공유되는 시나리오를 생각할 수 있고, 이 때 단말은 타겟 셀 측정 결과를 올리면서 C라는 PLMN ID를 선택한다.

이 후 단말은, 상기 과정을 통해 수신한 시스템 정보를 포함한 측정된 결과를 기지국에게 보고한다 (923). 상기의 메시지에는 기존의 PCI와 이에 대응하는 측정 결과 뿐만 아니라, 이에 대응하는 CGI 정보와, 대상 셀이 CSG 셀인 경우 CSG 셀 식별자 및 해당 CSG 셀에서의 멤버 여부, 뿐만 아니라 shared CSG 셀인 경우, 본 발명에서 제안하는 (921) 과정에서 선택한 PLMN ID (혹은 PLMN ID 리스트)가 포함될 수 있다.

이를 수신한 소스기지국은 상기 단말이 핸드오버가 필요하다고 판단될 때 MME에게 핸드오버 요구(Handover Required) 메시지를 전송한다 (927). 이 때, 타겟셀이 CSG 셀인 경우, 소스셀은 타겟셀의 CSG ID를 포함하여 MME에게 알려준다. 또한 타겟셀이 여러 사업자에 의해 공유되는 CSG 셀이며, 단말로부터 복수 개의 PLMN ID를 수신한 경우, 수신한 리스트로부터 한 개의 PLMN ID를 선택하여, 이를 포함하여 MME에게 알려준다 (927).

이를 수신한 MME (905)는 상기 단말이 타겟셀 (907)의 멤버인지 여부를 확인하고 (929), 만약 아니라고 판단되는 경우는, 핸드오버 거절(Handover reject) 메시지를 전송하고 (933), 만약 멤버가 맞는 것으로 확인하여 해당 타겟셀로 핸드오버를 시키고자 하는 경우에는 (타겟 MME를 통해) 타겟셀로 핸드오버 요청(Handover Request) 메시지를 전송한다 (931).

도 10은 본 발명에서 제안하는 공유된 CSG 셀로 핸드오버하는 경우에 단말의 동작 순서를 도시하는 순서도이다.

단말은 기지국으로부터 측정 설정이 포함된 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfiguration) 메시지를 수신한다 (1003). 상기 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfiguration) 메시지에 CGI 를 보고하라는 명령이 포함되어 있는지를 확인한다 (1005).

만약 포함되어 있지 않은 경우에는 조건에 따라 주변의 셀들이 PCI를 측정하고 (1011), 측정한 결과를 측정 보고(MeasurementReport) 메시지를 사용하여 기지국에게 보고한다 (1013). 이 때는 측정한 PCI 및 해당 PCI에 해당하는 측정된 결과를 전송한다.

반면에 만약 포함된 경우에는, 주변의 셀들을 측정할 때 물리적 신호 세기 및 품질을 측정하는 것은 물론, 주변의 셀들이 전송하는 시스템 정보를 수신한다 (1007). 수신한 시스템 정보로부터 각 셀의 특성에 맞게 측정 보고(MeasurementReport) 메시지를 생성하여 기지국에게 보고한다 (1009). 상기 측정 보고(MeasurementReport) 메시지를 생성할 때에는 셀의 종류에 따라 하기와 같이 생성한다.

- CSG 셀이 아닌 경우, 해당 셀의 PCI, CGI 정보를 포함하여 전송할 수 있음

o 상기 CGI 정보에는 ECGI, TAC 등이 포함될 수 있음.

- 공유되지 않은 CSG 셀인 경우, 해당 셀의 PCI, CGI 정보, CSG 정보를 포함하여 전송할 수 있음

o 상기 CSG 정보에는 CSG ID 및 해당 CSG ID의 멤버 여부 등이 포함될 수 있음.

- 공유된 CSG 셀인 경우, 해당 셀의 PCI, CGI 정보, CSG 정보 뿐만 아니라 본 발명에서 제안하는 단말이 선택한 PLMN ID 리스트를 포함하여 전송할 수 있음

상기의 정보를 보고하고 난 다음 단말은 기지국으로부터의 명령을 수신할 수 있다.

도 11은 본 발명에서 제안하는 공유된 CSG 셀로 핸드오버하는 경우에 기지국의 동작 순서 예시 도면이다.

기지국은 단말에게 별도의 CGI 보고를 요청하지 않고 측정을 설정한다 (1103). 상기 측정을 설정하는 경우에, RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfiguration) 메시지가 사용될 수 있다. 상기의 메시지에는 어떠한 주파수를 어떠한 조건에서 측정하여 어떠한 방법으로 보고하는지에 대한 내용이 포함된다.

이 후 기지국은 단말로부터 측정된 결과를 수신한다 (1105).

수신한 결과를 바탕으로 단말이 핸드오버가 필요하다고 판단되는 경우 (1107), 해당 측정한 셀이 CSG 셀인지 등을 판단하여 CGI 보고가 추가로 필요한지 여부를 판단한다 (1109). 만약 추가로 CGI 보고가 필요하다고 판단되는 경우에는 reportCGI 및 si-RequestHO 를 포함하여 측정을 설정한다 (1111). 이 경우에도 상기의 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfiguration) 메시지가 사용된다. 이후, 단말로부터 셀별 PCI 및 측정 결과 뿐만 아니라 CGI 정보, CSG 정보 및 본 발명에서 제안하는 PLMN ID 리스트가 포함된 측정 결과를 수신한다 (1113).

측정 결과에 포함된 셀들 가운데 단말은 대상셀이 CSG 셀인지 아닌지 (1115), 만약 CSG 셀이라면 여러 사업자들에 의해 공유된 CSG 셀인지 아닌지에 대한 여부를 판단한다 (1119).

만약 CSG 셀이 아닌 경우, 기지국은 MME에게 해당 셀의 CGI 정보 등을 포함하여 핸드오버 요구(Handover Required) 메시지를 전송한다 (1117).

만약 CSG 셀인 경우, 여러 사업자에게 공유되지 않은 CSG 셀인 경우, 기지국은 MME에게 CSG ID 등을 추가로 포함하여 핸드오버 요구(Handover Required) 메시지를 전송한다 (1121).

만약 CSG 셀이면서 여러 사업자에게 공유된 CSG 셀이고, 단말로부터 PLMN ID 리스트를 수신한 경우, 수신한 PLMN ID 리스트들 가운데 하나의 PLMN ID를 선택하여 (1123), 선택한 PLMN ID, CSG id를 포함하여 HO required 메시지를 MME에게 전송한다 (1125).

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 단말은 송수신부 (1205), 제어부 (1210), 다중화 및 역다중화부 (1215), 제어 메시지 처리부 (1230) 및 각 종 상위 계층 처리부 (1220) (1225)를 포함한다.

상기 송수신부 (1205)는 서빙 셀의 순방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신하고 역방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송한다. 다수의 서빙 셀이 설정된 경우, 송수신부 (1205)는 상기 다수의 서빙 셀을 통한 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다.

다중화 및 역다중화부 (1215)는 상위 계층 처리부 (1220) (1225)나 제어 메시지 처리부 (1230)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부 (1205)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부 (1220) (1225)나 제어 메시지 처리부 (1230)로 전달하는 역할을 한다.

제어 메시지 처리부 (1230)는 기지국으로부터 수신된 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취한다. 예를 들어 DRX와 관련된 파라미터들을 수신하면 제어부로 전달한다.

상위 계층 처리부 (1220) (1225)는 서비스 별로 구성될 수 있으며, FTP(File Transfer Protocol)나 VoIP(Voice over Internet Protocol) 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(1215)로 전달하거나 상기 다중화 및 역다중화부 (1215)로부터 전달된 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다.

제어부 (1210)는 송수신부 (1205)를 통해 수신된 스케줄링 명령, 예를 들어 역방향 그랜트들을 확인하여 적절한 시점에 적절한 전송 자원으로 역방향 전송이 수행되도록 송수신부(1205)와 다중화 및 역다중화부 (1215)를 제어한다. 제어부는 또한 DRX 동작 및 CSI/SRS 전송과 관련해서 송수신부를 제어한다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 단말의 제어부(1210)는 소스 셀로부터 RRC 연결 재설정 메시지 수신 시 상기 수신된 RRC 연결 재설정 메시지에 완전 설정(full configuration)이 설정되었는지 판단한다. 그리고 제어부(1210)는 상기 완전 설정이 설정된 경우, 상기 소스 셀에서 사용하던 파라미터를 저장하고, 상기 파라미터를 리셋한다. 그리고 상기 제어부(1210)는 상기 리셋된 파라미터를 이용하여 암호화 및 무결성 확인을 수행하도록 제어한다.

한편, 상기 제어부(1210)는 상기 완전 설정이 설정되지 않은 경우, 저장된 파라미터의 존재 여부를 판단하고, 존재 시 상기 저장된 파라미터를 신규 파라미터로 설정한다. 이어서, 제어부(1210)는 상기 저장된 파라미터를 폐기하도록 제어한다. 반면, 제어부(1210)는 상기 저장된 파라미터가 존재하지 않는 경우, 상기 소스 셀에서 사용하던 파라미터를 계속하여 사용하도록 제어한다.

여기서 언급한 상기 파라미터는 암호화 및 무결성 확인을 위한 입력으로 사용되는 카운트(COUNT)를 포함할 수 있으며, 상기 카운트는 하이퍼 프레임 넘버(Hyper Frame Number, HFN) 값과 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜 시퀀스 넘버(Packet Data Convergence Protocol Sequence Number, PDCP SN)을 합친 값에 상응한다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도로서, 도 9의 기지국 장치는 송수신부 (1305), 제어부 (1310), 다중화 및 역다중화부 (1320), 제어 메시지 처리부 (1335), 각 종 상위 계층 처리부 (1325) (1330), 스케줄러(1315)를 포함한다.

송수신부 (1305)는 순방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송하고 역방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신한다. 다수의 캐리어가 설정된 경우, 송수신부(1305)는 상기 다수의 캐리어로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다.

다중화 및 역다중화부 (1320)는 상위 계층 처리부 (1325) (1330)나 제어 메시지 처리부 (1335)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부 (1305)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부 (1325) (1330)나 제어 메시지 처리부(1335), 혹은 제어부 (1310)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(1335)는 단말이 전송한 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취하거나, 단말에게 전달할 제어 메시지를 생성해서 하위 계층으로 전달한다.

상위 계층 처리부(1325) (1330)는 단말 별 서비스 별로 구성될 수 있으며, FTP나 VoIP 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(1320)로 전달하거나 다중화 및 역다중화부(1320)로부터 전달한 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다.

제어부(1310)는 단말이 언제 CSI/SRS를 전송할지를 판단해서 송수신부를 제어한다.

스케줄러(1315)는 단말의 버퍼 상태, 채널 상태 및 단말의 Active Time 등을 고려해서 단말에게 적절한 시점에 전송 자원을 할당하고, 송수신부에게 단말이 전송한 신호를 처리하거나 단말에게 신호를 전송하도록 처리한다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말의 핸드오버 제어 방법에 있어서,
소스 셀로부터 RRC 연결 재설정 메시지를 수신하는 단계;
상기 수신된 RRC 연결 재설정 메시지에 완전 설정(full configuration)이 설정되었는지 판단하는 단계;
설정 시, 상기 소스 셀에서 사용하던 파라미터를 저장하고, 상기 파라미터를 리셋하는 단계; 및
상기 리셋된 파라미터를 이용하여 암호화 및 무결성 확인을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 핸드오버 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 완전 설정이 설정되지 않은 경우, 저장된 파라미터의 존재 여부를 판단하는 단계;
존재 시, 상기 저장된 파라미터를 신규 파라미터로 설정하는 단계; 및
상기 저장된 파라미터를 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 핸드오버 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 저장된 파라미터가 존재하지 않는 경우, 상기 소스 셀에서 사용하던 파라미터를 계속하여 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 핸드오버 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 암호화 및 무결성 확인을 위한 입력으로 사용되는 카운트(COUNT)인 것을 특징으로 하는 단말의 핸드오버 제어 방법.
제4항에 있어서, 상기 카운트는,
하이퍼 프레임 넘버(Hyper Frame Number, HFN) 값과 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜 시퀀스 넘버(Packet Data Convergence Protocol Sequence Number, PDCP SN)을 합친 값에 상응하는 것을 특징으로 하는 단말의 핸드오버 제어 방법.
무선 통신 시스템에서 핸드오버를 제어하는 단말에 있어서,
소스 셀 또는 타겟 셀과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
소스 셀로부터 RRC 연결 재설정 메시지 수신 시 상기 수신된 RRC 연결 재설정 메시지에 완전 설정(full configuration)이 설정되었는지 판단하고, 설정 시 상기 소스 셀에서 사용하던 파라미터를 저장하고, 상기 파라미터를 리셋하며, 상기 리셋된 파라미터를 이용하여 암호화 및 무결성 확인을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제6항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 완전 설정이 설정되지 않은 경우, 저장된 파라미터의 존재 여부를 판단하고, 존재 시 상기 저장된 파라미터를 신규 파라미터로 설정하며, 상기 저장된 파라미터를 폐기하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
제7항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 저장된 파라미터가 존재하지 않는 경우, 상기 소스 셀에서 사용하던 파라미터를 계속하여 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
제6항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 암호화 및 무결성 확인을 위한 입력으로 사용되는 카운트(COUNT)인 것을 특징으로 하는 단말.
제9항에 있어서, 상기 카운트는,
하이퍼 프레임 넘버(Hyper Frame Number, HFN) 값과 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜 시퀀스 넘버(Packet Data Convergence Protocol Sequence Number, PDCP SN)을 합친 값에 상응하는 것을 특징으로 하는 단말.