KR20160013611A - 이동 통신 시스템에서 셀 서비스 영역이 작은 셀간 핸드오버를 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

이동 통신 시스템에서 셀 서비스 영역이 작은 셀간 핸드오버를 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서 작은 셀간 효과적인 핸드오버를 위하여 매크로 셀에 속한 스몰 셀들을 그룹 단위로 관리하는 절차 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 내용은 효과적으로 스몰 셀을 그룹화하는 방법, 단말이 그룹 정보를 획득하는 방법, 단말이 특정 그룹으로 핸드오버 하는 방법, 단말의 잦은 핸드오버를 하는 것을 막기 위하여 특정 그룹에 핸드오버 하는 것을 제한하는 방법, 그룹 핸드오버를 통해 빠른 핸드오버를 수행하는 방법 등을 포함한다. 이에 따라, 이동 셀 관련 핸드오버가 효율적이고 정확하게 수행될 수 있는 방안이 제공될 수 있다.

Description

이동 통신 시스템에서 셀 서비스 영역이 작은 셀간 핸드오버를 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS TO EFFICIENTLY PERFORM HANDOVER BETWEEN SMALL CELLS IN MOBILE COMMUNICATION NETWORKS}
본 발명은 이동 통신 시스템에서 셀 서비스 영역이 작은 셀간 효과적인 핸드오버 절차 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신 시스템은 사용자의 이동성을 확보하면서 통신을 제공하기 위한 목적으로 개발되었다. 근래에는 차세대 이동통신 시스템 중 하나로 3GPP LTE(Long-Term Evolution) Release 12에 대한 규격 작업이 진행 중이다. 3GPP LTE Release 12 규격에서는 통신 속도를 높이고 무선망을 최적화시키기 위하여 작은 크기의 서비스 영역을 가진 셀을 사용하는 방법이 논의되고 있다. 이러한 작은 셀은 용량 증대 및 음영 지역 해소를 위해 고려되고 있으나 작은 크기의 서비스 영역으로 말미암아 잦은 핸드오버 실패 등 이동성 지원에서 적지 않은 문제점들이 발생 할 것으로 예상된다. 그럼에도 불구하고 작은 크기의 서비스 영역에 적합한 시스템 변수 적용 혹은 동작 메커니즘 개발 등은 구체적으로 마련되지 않은 상태이다.
작은 크기의 서비스 영역을 지원하는 스몰 셀을 효과적으로 그룹화하고 단말이 스몰 셀 그룹 정보를 획득하고, 단말이 효율적으로 특정 셀 그룹이나 셀 그룹 내 핸드오버를 하도록 지원하는 방법을 필요로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 무선 통신 시스템에서 단말이 서빙 셀에서 타겟 셀로 핸드오버 하는 방법에 있어서, 상기 서빙 셀로부터 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹 정보를 수신할 경우, 상기 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹에 속한 상기 타겟 셀을 포함한 복수의 인접 셀의 신호 세기를 측정하는 과정과, 상기 측정 결과 상기 타겟 셀의 신호 세기가 특정 핸드오버 조건을 만족할 경우 상기 서빙 셀로 상기 타겟 셀로의 핸드오버 요청을 전송하는 과정과, 상기 서빙 셀로부터 핸드오버 가부 결정을 수신하는 과정을 특징으로 한다.
또한 무선 통신 시스템에서 서빙 셀이 상기 서빙 셀에서 타겟 셀로 단말의 핸드오버를 제어하는 방법에 있어서, 상기 단말로부터 상기 타겟 셀로 핸드오버를 하는 것을 요청하는 핸드오버 요청을 수신하는 과정과, 상기 타겟 셀이 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있는지 판단하고, 상기 타겟 셀이 상기 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있는 경우 상기 타겟 셀로 핸드오버가 가능한지 여부를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과에 따른 핸드오버 가부 결정을 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 무선 통신 시스템에서 서빙 셀에서 타겟 셀로 핸드오버 하는 단말기에 있어서, 신호를 송수신하는 송수신부; 및 상기 서빙 셀로부터 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹을 수신할 경우 상기 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹에 속한 상기 타겟 셀을 포함한 복수의 인접 셀의 신호 세기를 측정하고, 상기 측정 결과 상기 타겟 셀의 신호 세기가 특정 핸드오버 조건을 만족할 경우 상기 서빙 셀로 상기 타겟 셀로의 핸드오버 요청을 전송하고, 상기 서빙 셀로부터 핸드오버 가부 결정을 수신하는 것을 특징으로 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 무선 통신 시스템에서 단말기가 서빙 셀에서 타겟 셀로 핸드오버 하는 것을 제어하는 서빙 셀에 있어서, 신호를 송수신하는 송수신부; 및 상기 단말기로부터 상기 타겟 셀로 핸드오버 하는 것을 요청하는 핸드오버 요청을 수신하고, 상기 타겟 셀이 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있는지 판단하고, 상기 타겟 셀이 상기 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있는 경우 상기 타겟 셀로 핸드오버가 가능한지 판단하고, 상기 판단 결과에 따른 핸드오버 가부 결정을 상기 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
스몰 셀의 효율적인 핸드오버를 통해 작은 크기의 서비스 영역 내에서 효과적으로 데이터를 송수신할 수 있다.
도 1은 매크로 셀, 스몰 셀과 스몰 셀 그룹의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 단말이 매크로 셀에 접속되어 있을 때 셀 그룹을 결정 하는 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3은 단말이 서빙 스몰 셀에 접속되어 있을 때 셀 그룹을 결정 하는 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 4는 단말의 셀 그룹을 이용한 핸드오버를 수행시 서빙 셀의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 단말의 셀 그룹을 이용한 핸드오버를 수행시 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 도 6는 입구 스몰 셀을 사용하여 건물 내부의 스몰 셀로 핸드오버 하는 것을 제한하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 서빙 스몰 셀에서 타겟 스몰 셀로 핸드오버하는 스몰 셀 핸드오버의 개념도이다.
도 8은 서빙 스몰 셀에서 타겟 스몰 셀로 핸드오버하는 스몰 셀 핸드오버의 동작흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 단말 장치를 도시하는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 셀 장치를 도시하는 블록도이다.
본 발명은 이동 통신 시스템에서 셀 서비스 영역이 작은 셀을 그룹화하여 효율적인 핸드오버를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 설명에서 셀 서비스 영역이 작은 셀을 스몰 셀로 통칭하며 상기 스몰 셀은 펨토 셀, 피코 셀 및 마이크로 셀 등을 의미할 수 있는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 당연한 바라 할 것이다.
도 1은 매크로 셀, 스몰 셀과 스몰 셀 그룹의 배치를 설명하기 위한 도면이다. 매크로 셀 (100)의 서비스 영역 내에 스몰 셀들 (105, 110, 115, 120, 125, 130, 135)이 서로 인접하여 밀집 형태로 배치되어 있다. 상기 매크로 셀은 Serving Gateway(이하 SGW), Mobility Management Entity(이하 MME)와 직접적으로 연결되어 단말의 데이터 정보와 제어 정보를 수신할 수 있다. 상기 스몰 셀들은 매크로 셀과 연결되어 있으며, 각 스몰 셀에 접속한 단말에 전달하는 데이터 및 제어 정보를 매크로 셀을 통해 수신하여 전달한다.
상기 스몰 셀들은 매크로 셀과 동일한 주파수 대역을 사용할 수 있으며 또는 매크로 셀과 구분되는 주파수를 사용 할 수 있다. 또한 스몰 셀들은 모두 동일한 주파수 대역을 사용할 수 있으며 이 경우 단말이 스몰 셀 사이를 이동시 스몰 셀 사이에 주파수 내(intra-frequency) 핸드오버가 발생한다. 또한 사용자가 스몰 셀에 접속한 경우 단말은 매크로 셀과 스몰 셀에 동시에 연결되어 데이터 및 제어 정보를 전송 받을 수 있고, 또한 데이터는 스몰 셀로부터 제어 정보는 매크로 셀로부터 받을 수도 있다. 이를 이중 접속(Dual Connectivity)이라고 한다.
도 1에는 스몰 셀 105, 110, 115, 120이 스몰 셀 그룹 1(140)을 구성하고, 스몰 셀 125, 130, 135이 스몰 셀 그룹 2(145)를 구성하는 모습이 도식화 되어 있다. 매크로 셀에 속한 스몰 셀은 일정 그룹에 속할 수도 있고, 그룹에 속하지 않고 단독으로 단말을 지원 할 수도 있다. 스몰 셀을 그룹화하는 방법은 각각 단말에 따라 구분될 수도 있고, 매크로 셀에 속한 모든 단말이 같은 그룹 정보를 공유 할 수도 있다.
본 발명은 효과적으로 스몰 셀을 그룹화하는 방법, 단말이 스몰 셀 그룹 정보를 획득해 단말이 특정 그룹으로 핸드오버 하는 과정, 단말의 잦은 핸드오버를 하는 것을 막기 위하여 특정 그룹에 핸드오버 하는 것을 제한하는 과정, 그룹 핸드오버를 통해 빠른 핸드오버를 수행하는 방법 등을 포함한다.
다음은 매크로 셀 내부에 복수의 스몰 셀이 존재할 때 이 중 일부 스몰 셀을 선택하여 스몰 셀 그룹을 결정하는 방법 및 결정된 스몰 셀 그룹을 단말과 스몰 셀에 전달하는 과정을 설명한다.
도 2와 3에서는 단말의 상향 링크 측정을 통해 스몰 셀 그룹을 결정하는 방법을 설명한다. 이때 단말이 접속 할 스몰 셀 그룹을 결정하기 위하여 매크로 셀에 속한 각각의 스몰 셀들은 단말의 상향링크 파일럿 신호를 측정하여 단말과 스몰 셀 사이의 채널을 측정한다. 각각의 스몰 셀들은 측정 내용을 매크로 셀에 보고하고 매크로 셀은 이를 바탕으로 단말이 핸드오버 할 스몰 셀 그룹을 결정한다. 스몰 셀 그룹을 결정하는 과정이 스몰 셀과 매크로 셀 사이에서 이뤄지므로 단말의 계산량 및 단말에 부과되는 역할이 최소화 될 수 있다.
도 2는 단말(210)이 매크로 셀(200)에 접속되어 코어 네트워크와 연결되어 있을 때, 스몰 셀 그룹을 결정하는 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다. 215 단계에서 매크로 셀은 단말이 상향링크 파일럿 신호를 전송할 채널을 결정한다. 이때 단말이 전송하는 파일럿 신호는 LTE에서 정의하는 Sounding Reference Signal(SRS), Uplink Demodulation Reference Signal(UL DRS) 등이 될 수 있다. 220 단계와 225 단계에서 매크로 셀은 매크로 셀에 속한 복수의 스몰 셀(205)과 단말(210)에 단말이 전송할 파일럿 신호 관련 정보를 전송한다. 220 단계에서 매크로 셀로부터 각각의 스몰 셀에 전송되는 정보의 내용은 단말의 ID(identification), 단말이 보낼 파일럿 신호의 종류, 단말이 파일럿 신호를 보낼 시간 및 채널 상태 정보 등이 포함될 수 있다. 225 단계에서 매크로 셀로부터 단말에 전송되는 정보의 내용은 단말이 보낼 파일럿 신호의 종류, 단말이 파일럿 신호를 보낼 시간 및 채널 정보 등이 포함될 수 있다. 230 단계에서 단말은 약속된 채널과 시간에 파일럿 신호를 전송하고 235 단계에서 매크로 셀에 속한 복수의 스몰 셀은 각각 단말과 자신과의 채널 상태를 측정한다. 240 단계에서 복수의 스몰 셀은 각각 매크로 셀에 단말의 파일럿 신호를 측정한 결과를 보고한다. 245 단계에서 매크로 셀은 단말과 스몰 셀들 사이의 상향링크 상태 정보, 각각의 스몰 셀들의 자원 상황, 단말의 위치 및 이동성을 고려하여 스몰 셀 그룹을 결정하고 250 단계와 255 단계에서 복수의 스몰 셀과 단말에 스몰 셀 그룹 정보를 전송한다. 상기 스몰 셀 정보에는 스몰 셀 그룹 ID, 스몰 셀 그룹에 속한 복수의 스몰 셀의 ID, 스몰 셀 그룹 지속 시간 등의 정보가 포함될 수 있다.
도 3은 단말(315)이 서빙 스몰 셀(310)에 접속되어 코어 네트워크와 연결되어 있을 때, 스몰 셀 그룹을 결정하는 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다. 320 단계에서 서빙 스몰 셀은 매크로 셀 (300)에 단말 정보를 보고한다. 이때 전송하는 메시지는 단말의 ID, 단말이 현재 서빙 스몰 셀과 사용하고 있는 채널의 상태 정보, 단말에 할당해야 하는 자원 정보 등이 포함될 수 있다. 325 단계에서 매크로 셀은 단말이 파일럿 신호를 전송할 상향링크 채널을 결정하고, 330 단계와 335 단계에서 매크로 셀은 매크로 셀에 속한 복수의 스몰 셀과 서빙 스몰 셀에 단말의 ID, 단말이 보낼 파일럿 신호의 종류, 단말이 파일럿 신호를 보낼 시간 및 채널 상태 정보 등을 포함한 정보를 전송한다. 이때 단말이 전송하는 파일럿 신호는 LTE에서 정의하는 Sounding Reference Signal(SRS), Uplink Demodulation Reference Signal(UL DRS) 등이 될 수 있다. 상기 정보를 수신한 서빙 스몰 셀은 340 단계에서 단말로 단말이 보낼 파일럿 신호의 종류, 단말이 파일럿 신호를 전송 할 시간 및 채널 상태 정보 등을 전송한다. 345 단계에서 단말은 파일럿 신호를 전송하고 350 단계와 355 단계에서 서빙 스몰 셀과 매크로에 속한 복수의 스몰 셀은 단말과 자신과의 채널 상태를 측정한다. 360 단계와 365 단계에서 서빙 스몰 셀과 매크로 셀에 속한 복수의 스몰 셀은 측정한 결과를 매크로 셀에 보고한다. 370 단계에서 매크로 셀은 단말과 스몰 셀들 사이의 상향링크 상태 정보, 각각의 스몰 셀들의 자원 상황, 단말의 위치 및 이동성을 고려하여 스몰 셀 그룹을 결정한다. 375 단계와 380 단계에서 매크로 셀은 매크로 셀에 속한 복수의 스몰 셀과 서빙 스몰 셀에 결정한 스몰 셀 그룹 정보를 전송한다. 385 단계에서 서빙 스몰 셀은 단말에 자신이 수신한 스몰 셀 그룹 정보를 전송한다. 상기 스몰 셀 그룹 정보는 스몰 셀 그룹 ID, 스몰 셀 그룹에 속한 복수의 스몰 셀의 ID, 스몰 셀 그룹 지속 시간 등의 정보가 포함될 수 있다.
위에서는 복수의 스몰 셀로 스몰 셀 그룹을 이루는 방법을 설명하였으나 매크로 셀과 스몰 셀이 포함된 셀 그룹을 결정하는 것도 가능하며, 매크로 셀에 대해서도 상기 설명한 방법을 이용할 수 있다.
다음은 단말이 특정 셀 그룹에 속해있는 타겟 셀로 핸드오버 하는 방법을 서빙 셀과 단말의 동작으로 설명한다.
도 4는 단말의 셀 그룹을 이용한 핸드오버를 수행시 서빙 셀의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 400 단계에서 서빙 셀은 단말과 연결되어 단말을 코어 네트워크에 접속시키고 있다. 이때 서빙 셀은 매크로 셀 또는 스몰 셀 등이 될 수 있고 타겟 셀은 매크로 셀에 속한 스몰 셀 또는 다른 매크로 셀 등이 될 수 있다. 이 단계에서 서빙 셀은 단말에게 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹 정보를 전송할 수 있고 상기 셀 그룹 정보에는 셀 그룹 ID, 셀 그룹에 속한 복수의 셀의 ID, 셀 그룹 지속 시간 등의 정보가 포함될 수 있다. 405 단계에서 서빙 셀은 단말로부터 타겟 셀로 핸드오버 시켜 줄 것을 요청받는다. 이때 단말로부터 수신하는 정보로는 단말이 핸드오버 하고자 하는 타겟 셀 ID, 타겟 셀과 단말 사이의 신호 세기 정보 등이 될 수 있다. 410 단계에서 서빙 셀은 타겟 셀이 단말이 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해 있는가에 대해 판단하며 상기 단계는 단말이 200 단계에서 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹 정보를 수신했을 경우 생략될 수 있다. 만약 타겟 셀이 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있지 않다면 415 단계에서 단말에 핸드오버 하지 않을 것을 명령한다. 만약 타겟 셀이 핸드오버 가능 한 특정 셀 그룹에 속해 있거나 상기 판단이 생략될 경우, 서빙 셀은 420 단계에서 단말을 타겟 셀로 핸드오버 시킬지 단말에 지원해야 하는 무선 자원의 용량, 타겟 셀과 단말 사이의 채널 상태, 타겟 셀에 가용한 무선 자원 등을 고려해 결정한다. 만약 타겟 셀로 핸드오버 시키지 않을 것을 결정한다면 서빙 셀은 415 단계에서 단말에 핸드오버 하지 않을 것을 명령한다. 만약 단말을 타겟 셀로 핸드오버 시키기로 결정한다면 425 단계에서 서빙 셀은 타겟 셀로 단말을 핸드오버 하는 과정을 진행한다. 상기 핸드오버 하는 과정은 기존의 핸드오버 과정을 따르거나 다음에서 제안하는 셀 그룹 핸드오버 과정 등을 통해 이뤄질 수 있다. 기존의 핸드오버 과정 수행 시 서빙 셀이 425 단계에서 수행하는 역할은
- 타겟 셀에 단말의 정보를 전달하고 핸드오버 가능 여부를 확인
- 단말에 핸드오버 할 것을 명령
- 단말에 타겟 셀로 핸드오버 하기 위해 필요한 정보를 전달
- 타겟 셀에 단말이 수신하고 있거나 송신하고 있는 상하향 패킷 정보를 전달
- 단말에 할당된 무선 자원을 해제
하는 과정들이 포함될 수 있다. 만약 단말이 타겟 셀로 성공적으로 핸드오버 하였다면 430 단계에서 서빙 셀은 코어 네트워크에 단말이 타겟 셀로 핸드오버 되었음을 보고하고 동작을 종료한다.
도 5는 단말의 셀 그룹을 이용한 핸드오버를 수행시 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 500 단계에서 단말은 서빙 셀에 접속하여 코어 네트워크에 연결되어 있다. 505 단계에서 단말은 서빙 셀로부터 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹 정보를 수신할 수 있다. 핸드오버 가능한 셀 그룹에는 특정 매크로 셀에 속한 복수의 스몰 셀, 주변(인접, 주위 등의 표현이 가능하며 이하 주변) 매크로 셀 등이 포함될 수 있으며 특정 셀 그룹 정보에는 셀 그룹 ID, 셀 그룹에 속한 복수의 셀의 ID, 스몰 셀 그룹 지속 시간 등의 정보가 포함될 수 있다. 510 단계에서 단말은 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속한 셀들에 관하여 신호 세기를 측정한다. 이때 단말은 주변에 있는 모든 셀이 아닌 505 단계에서 수신한 셀에 대해서만 신호 세기를 측정하여 단말에 부과되는 계산량이 줄어들 수 있다. 505 단계와 510 단계는 특정 주기를 기준으로 반복될 수 있다. 515 단계에서 단말은 측정한 셀 중 핸드오버 조건을 만족하는 셀이 존재하는지 판단한다. 상기 핸드오버 조건으로는 A3 이벤트와 같이 특정 셀과 단말 사이의 신호 세기가 서빙 셀과 단말 사이의 신호 세기보다 특정 오프셋(offset) 이상 좋은 상태로 일정 시간 이상 지속되는 것 등이 있을 수 있다. 만약 515 단계에서 핸드오버 조건을 만족하는 셀이 없으면 단말은 서빙 셀에 접속을 유지하여 코어 네트워크에 연결되며, 단말이 핸드오버 가능한 셀이 존재한다면 520 단계에서 단말은 서빙 셀에 상기 핸드오버가 가능한 셀인 타겟 셀로 핸드오버 시켜줄 것을 요청한다. 이때 단말로부터 서빙 셀에 전송되는 메시지는 단말이 측정한 타겟 셀 ID, 타겟 셀과 단말 사이의 채널 상태 정보 등이 포함될 수 있다. 서빙 셀은 핸드오버 가능 여부를 결정하고 325 단계에서 단말은 서빙 셀로부터 핸드오버 가부 결정을 수신한다. 만약 서빙 셀이 단말이 핸드오버 할 것을 제한하였다면 단말은 서빙 셀과의 연결을 유지하고 만약 서빙 셀이 단말이 타겟 셀로 핸드오버 할 것을 명령하였다면 530 단계에서 단말은 타겟 셀로 핸드오버하는 절차를 수행한다. 이때 단말이 수행하는 절차는 기존의 핸드오버 과정이 될 수 있으며
- 서빙 셀로부터 핸드오버 명령을 수신
- 서빙 셀과의 연결을 해제
- 타겟 셀로 접속
- 핸드오버 완료 메시지를 타겟 셀에 전송
하는 과정을 포함할 수 있다. 단말은 타겟 셀로 접속한 후 핸드오버 과정을 종료하고 타겟 셀을 통하여 코어 네트워크에 접속한다.
도 6은 입구 스몰 셀을 사용하여 건물 내부의 스몰 셀로 핸드오버 하는 것을 제한하는 과정을 설명하기 위한 개념도로, 건물 입구에 스몰 셀을 사용하여 스몰 셀 그룹을 결정하고 단말이 스몰 셀 그룹 내의 스몰 셀로 핸드오버 하는 것을 제한하는 방법을 설명한다. 이는 단말이 입구 스몰 셀을 지나왔을 때만 내부 스몰 셀로 핸드오버 하는 것을 허락하여 건물 내부에서 외부로 전파된 신호로 인해 단말이 불필요한 핸드오버를 하는 것을 제한하는 효과가 있다. 도 6은 건물 (600) 내부에 복수의 스몰 셀(610, 615, 620, 625)이 밀집되어 있는 상황에서 입구 스몰 셀(605)을 사용하여 건물 내부의 스몰 셀(610, 615, 620, 625)로 단말이 핸드오버 하는 것을 제한하는 방법을 설명하기 위한 그림이다. 입구 스몰 셀은 건물 입구에 위치하거나 주차장 등 내부 스몰 셀이 위치한 건물 내부로 들어오는 경로에 위치할 수 있으며, 한 개 또는 복수의 입구 스몰 셀이 존재 할 수 있다. 내부 스몰 셀들의 신호는 창문이나 얇은 벽을 투과해 외부로 전파될 수 있으므로 건물에 가까이 위치한 단말이 건물 내로부터 외부로 전파된 내부 스몰 셀의 신호를 수신할 수 있다. 단말이 내부 스몰 셀로 핸드오버 하는 것을 제한하기 위하여 내부 스몰 셀들로 핸드오버 하기 위해서는 반드시 입구 스몰 셀을 지나야 가능하도록 단말의 핸드오버를 제한할 수 있다. 이때 단말의 핸드오버를 제한하는 방법으로 도 4와 도 5의 단말이 특정 셀 그룹에 속해있는 타겟 셀로 핸드오버 하는 방법을 이용할 수 있다.
다음으로 서빙 스몰 셀에 접속되어 있는 단말이 타겟 스몰 셀로 핸드오버 하는 방법을 설명한다. 도 7는 서빙 스몰 셀에서 타겟 스몰 셀로 핸드오버하는 그룹 스몰 셀 핸드오버의 개념도이다. 단말(700)이 서빙 스몰 셀(705)와 연결되어 있을 경우 Radio Resource Control(이하 RRC)은 매크로 셀(715)에서 생성되어 서빙 스몰 셀을 통해 단말에게 전달된다. 따라서 핸드오버가 일어나기 전 RRC는 서빙 스몰 셀에 위치하며 쌍이 되는 RRC가 단말에 위치한다. 이때 서빙 스몰 셀은 매크로 셀과 Data Radio Bearer(이하 DRB)를 통하여 단말에 전달할 데이터를 수신할 수 있고 단말이 전송한 데이터를 매크로 셀에 전달할 수 있다. 서빙 스몰 셀은 단말과 DRB로 연결 되어 단말과 데이터를 송수신 할 수 있다. 이때 서빙 스몰 셀과 매크로 셀 사이의 제어 및 데이터 정보는 S1 또는 X2 인터페이스를 통해 전달될 수 있다.
상기 실시예에서 매크로 셀 기지국은 단말이 사용하고 있는 자원 상황을 알 수 있으며 단말과 서빙 스몰 셀 사이의 RRM(Radio Resouce Management) 기능을 컨트롤 할 수 있다. 예를 들어 매크로 셀 전체의 용량을 증가시키거나 단말간의 간섭을 최소화시키기 위하여 RBC(Radio Bearer Control), RAC(Radio Admission Control), DRA(Diameter Routing Agent), ICIC(Inter-cell Interference Coordination) 등을 조절하도록 서빙 스몰 셀을 관리할 수 있다. 단말이 서빙 스몰 셀로부터 타겟 스몰 셀(710)로 핸드오버를 완료 했을 경우 단말과 서빙 스몰 셀 사이의 RRC 및 DRB 연결은 끊어지며, 단말은 타겟 스몰 셀과의 새로운 RRC 및 DRB 연결을 통해 네트워크에 접속한다. 이때 매크로 셀은 타겟 스몰 셀과의 새로운 제어신호 및 데이터 연결을 통해 단말을 관리한다. 단말이 핸드오버를 통해 접속되어있는 스몰 셀을 서빙 스몰 셀에서 타겟 스몰 셀로 변경 하였더라도 매크로 셀과 MME(720)사이, MME와 SGW(725)사이, SGW와 PGW(Packet Data Network Gateway)(730)사이의 컨트롤 연결은 변경되지 않을 수 있다. 또한 상기 상황에서 매크로 셀과 SGW사이, SGW와 PGW 사이의 데이터 연결도 변경되지 않을 수 있다.
도 8은 매크로 셀에 연결된 서빙 스몰 셀에서 타겟 스몰 셀로 핸드오버하는 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도이다. 825 이전 단계에서 단말(800)은 서빙 스몰 셀(805)과 연결되어 네트워크와 통신하고 있다. 825 단계에서 단말은 단말과 주변 셀 간의 채널 측정 정보를 서빙 스몰 셀에 전송해 단말 상태를 보고한다. 825 단계가 시작하는 특정 시점은 현재 서빙 셀의 신호 세기가 특정 임계값보다 나빠지거나(이벤트 A2) 이웃 셀의 신호 세기가 현재 서빙 셀의 신호 세기보다 특정 오프셋 이상 좋아지는(이벤트 A3) 등의 특정 이벤트에 따라 시작할 수도 있고, 주기적으로 이뤄질 수도 있다. 825 단계에서 단말이 서빙 스몰 셀에 전송하는 정보는 단말과 주변 복수의 스몰 셀, 복수의 매크로 셀과의 신호 세기를 포함할 수 있다. 830 단계에서 서빙 스몰 셀은 단말이 측정한 정보를 매크로 셀(815)에 전송한다. 835 단계에서 매크로 셀은 단말이 보고한 정보 및 스몰 셀 및 주변 매크로 셀의 자원 할당 상황, 단말의 간섭 상황 등을 고려해 단말의 핸드오버 가부를 결정한다. (본 특허에서는 단말이 서빙 스몰 셀로부터 매크로 셀에 속한 타겟 스몰 셀로 핸드오버 하는 경우만을 고려한다.) 840 단계에서 매크로 셀은 단말이 핸드오버 할 타겟 스몰 셀(810)을 결정 한 후 서빙 스몰 셀에 핸드오버 명령(Handover Command) 메시지를 보내 단말의 핸드오버를 명령한다. 이때 전달되는 메시지는
- 단말이 이동할 타겟 스몰 셀의 ID
- 단말이 타겟 스몰 셀에서 사용할 보안 키(key) 정보
- 타겟 스몰 셀에서 사용할 단말의 C-RNTI 값 (핸드오버간 변경되지 않을 경우 전달하지 않을 수 있다.)
- 단말이 타겟 스몰 셀에서 사용자 패킷을 전달 받기 위해 설정한 상향/하향 DRB의 아이디 (매크로 셀이 타겟 스몰 셀의 자원 할당에 관여 할 경우 전달한다.)
등의 정보를 포함할 수 있다. 845 단계에서 매크로 셀은 핸드오버 명령 메시지를 타겟 스몰 셀에 보내 핸드오버를 명령한다. 이때 전송되는 메시지는
- 단말이 타겟 스몰 셀에서 사용자 패킷을 전달 받기 위해 설정한 상향/하향 DRB의 ID (매크로 셀이 타겟 스몰 셀의 자원 할당에 관여 할 경우 전달한다.)
- 단말이 타겟 스몰 셀에서 사용할 보안 키 정보
- 타겟 스몰 셀에서 사용할 단말의 C-RNTI 값 (핸드오버간 변경되지 않을 경우 전달하지 않을 수 있다.)
- 타겟 스몰 셀과 매크로 셀이 데이터를 주고 받을 상/하향 베어러 설정 정보 (S1 또는 X2 베어러 등이 될 수 있다.)
등의 정보를 포함할 수 있다. 850 단계에서 타겟 스몰 셀은 무선 자원을 할당하기 위한 핸드오버 준비를 한다. 무선 자원 할당을 위한 동작은 사용자에게 할당할 무선 자원을 예약하고, 단말 보안 키를 설정하는 것 등이 있다. 855 단계에서 서빙 스몰 셀은 단말에 핸드오버 명령을 전송한다. 이때 전달되는 메시지는 변경 할 타겟 스몰 셀 ID, 타겟 스몰 셀에서 사용 할 DRB ID, 타겟 스몰 셀에서 사용 할 보안 키 설정 정보 등을 포함할 수 있다. 860 단계에서 단말은 서빙 스몰 셀과의 연결을 끊고 타겟 스몰 셀에 접속한다. 단말이 타겟 스몰 셀에 접속하는 과정은 단말이 타겟 스몰 셀의 동기 신호를 검출하여 동기를 맞추고, 비경쟁 랜덤 억세스(non-contention random access)를 수행하고, 타겟 스몰 셀이 타이밍 정렬(timing alignment) 정보와 상향링크 그랜트(Uplink Grant)를 전송하는 과정 등이 될 수 있다. 865 단계에서 서빙 스몰 셀은 매크로 셀에게 단말에게 최종적으로 송수신한 데이터 정보를 보고하여 단말과 어느 패킷부터 송/수신 해야 하는지 알린다. 870 단계에서 단말은 타겟 스몰 셀에 접속되었음을 핸드오버 확정(Handover Confirm) 메시지를 통하여 전송한다. 이제 단말은 단말에서 타겟 스몰 셀로의 상향 데이터 전송이 가능하다. 875 단계에서 타겟 스몰 셀은 핸드오버 완료 보고를 통해 매크로 셀에 단말이 정상적으로 타겟 스몰 셀에 접속했음을 알리고 매크로 셀은 타겟 스몰 셀에 하향 데이터를 전송한다. 이제 단말은 네트워크에 상향/하향 데이터 전송이 가능하다. 880 단계에서 매크로 셀은 서빙 스몰 셀에 단말에 할당했던 자원을 해제할 것을 명령한다. 885 단계에서 서빙 스몰 셀은 단말에게 할당된 DRB 자원을 해제하고 단말에게 자원을 할당하기 위해 매크로 셀과 연결한 자원을 해제한다. 매크로 셀과 연결한 자원은 단말 데이터 송수신에 사용된 S1 또는 X1 베어러 등이 될 수 있다. 890 단계에서 서빙 스몰 셀은 단말에게 할당된 자원이 모두 해제 되었음을 매크로 셀에 보고한다. 895 단계에서 매크로 셀은 MME(820)에 단말이 타겟 스몰 셀로 핸드오버를 완료 했음을 보고한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치를 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면 단말 장치는 송수신부(900), 제어부(910)과 제어부 내의 측정부(920) 및 저장부(930)으로 구성된다. 송수신부는 신호를 송수신하며,제어부는 제 1셀로부터 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹을 수신할 경우 측정부에서 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹에 속한 복수의 인접 셀의 신호 세기를 측정하고, 측정 결과 상기 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹에 속한 복수의 인접 셀 중 제 2셀의 신호 세기가 특정 핸드오버 조건을 만족할 경우 제 1셀로 제 2셀로의 핸드오버 요청을 전송하고, 제 1셀로부터 핸드오버 가부 결정을 수신하도록 제어한다. 또한 제어부는 제 1셀로부터 파일럿 신호 정보를 수신하고, 수신한 파일럿 정보 신호에 따라 복수의 인접 셀로 파일럿 신호를 전송하고, 제 1셀로부터 복수의 인접 셀이 제 1셀로 전송한 단말과의 채널 상태 정보를 기반으로 제 1셀이 결정한 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹 정보를 더 수신하도록 제어한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제 1셀 장치를 도시한 도면이다. 도 10을 참조하면 제 1셀 장치는 송수신부(1000), 제어부(1010)와 제어부 내의 셀 그룹 생성 제어부(1020) 및 저장부(1030)으로 구성된다. 송수신부는 신호를 송수신하며, 제어부는 상기 단말기로부터 상기 제 2셀로 핸드오버 하는 것을 요청하는 핸드오버 요청을 수신하고, 상기 제 2셀이 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있는지 판단하고, 상기 제 2셀이 상기 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있는 경우 상기 제 2셀로 핸드오버가 가능한지 판단하고, 상기 판단 결과에 따른 핸드오버 가부 결정을 상기 단말기로 전송하도록 제어한다. 또한 제어부는 단말기로 파일럿 신호 정보를 전송하고, 복수의 인접 셀이 전송한 파일럿 신호 정보에 따라 단말이 전송한 파일럿 신호를 측정한 채널 상태 정보를 기반으로 셀 그룹 생성 제어부에서 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹을 결정하고, 단말기로 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹 정보를 더 전송하도록 제어한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (18)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말이 서빙 셀에서 타겟 셀로 핸드오버 하는 방법에 있어서,
    상기 서빙 셀로부터 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹 정보를 수신할 경우, 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹에 속한 상기 타겟 셀을 포함한 복수의 인접 셀의 신호 세기를 측정하는 과정과,
    상기 측정 결과 상기 타겟 셀의 신호 세기가 특정 핸드오버 조건을 만족할 경우 상기 타겟 셀로의 핸드오버 요청을 상기 서빙 셀로 전송하는 과정과,
    상기 서빙 셀로부터 핸드오버 가부 결정을 수신하는 과정을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 셀 신호 세기 측정 과정은,
    상기 서빙 셀로부터 상기 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹 정보를 수신하지 않을 경우, 복수의 인접 셀의 신호 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹 정보는,
    셀 ID(identification), 상기 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹에 속한 복수의 셀 ID 또는 셀 그룹 지속 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 서빙 셀로부터 파일럿 신호 정보를 수신하는 과정과,
    상기 파일럿 신호 정보에 따라 복수의 인접 셀로 파일럿 신호를 전송하는 과정과,
    상기 서빙 셀로부터, 상기 복수의 인접 셀이 상기 서빙 셀로 전송한 단말과의 채널 상태 정보를 기반으로 상기 서빙 셀이 결정한 상기 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 파일럿 신호 정보는,
    단말 ID, 파일럿 신호의 종류 또는 단말이 파일럿 신호를 전송할 시간 및 채널 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  6. 무선 통신 시스템에서 서빙 셀이 상기 서빙 셀에서 타겟 셀로 단말의 핸드오버를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 단말로부터 상기 타겟 셀로 핸드오버를 하는 것을 요청하는 핸드오버 요청을 수신하는 과정과,
    상기 타겟 셀이 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있는지 판단하고, 상기 타겟 셀이 상기 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있는 경우 상기 타겟 셀로 핸드오버가 가능한지 여부를 판단하는 과정과,
    상기 판단 결과에 따른 핸드오버 가부 결정을 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 타겟 셀로 핸드오버가 가능한지 여부를 판단하는 과정은,
    상기 단말에 지원해야 하는 무선 자원의 용량, 상기 타겟 셀과 상기 단말 사이의 채널 상태 또는 상기 타겟 셀에 가용한 무선 자원 중 적어도 하나를 기반으로 판단하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 단말로 파일럿 신호 정보를 전송하는 과정과,
    복수의 인접 셀이 전송한 상기 파일럿 신호 정보에 따라 상기 단말이 전송한 파일럿 신호를 측정한 채널 상태 정보를 기반으로 상기 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹을 결정하는 과정과,
    상기 단말로 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹 정보를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 파일럿 신호 정보는,
    단말 ID, 파일럿 신호의 종류 또는 단말이 파일럿 신호를 전송할 시간 및 채널 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 제어 방법.
  10. 무선 통신 시스템에서 서빙 셀에서 타겟 셀로 핸드오버 하는 단말기에 있어서,
    신호를 송수신하는 송수신부; 및
    상기 서빙 셀로부터 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹 정보를 수신할 경우 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹에 속한 상기 타겟 셀을 포함하는 복수의 인접 셀의 신호 세기를 측정하고, 상기 측정 결과 상기 타겟 셀의 신호 세기가 특정 핸드오버 조건을 만족할 경우 상기 타겟 셀로의 핸드오버 요청을 상기 서빙 셀로 전송하고, 상기 서빙 셀로부터 핸드오버 가부 결정을 수신하는 것을 특징으로 하는 제어부를 포함하는 단말기.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 서빙 셀로부터 상기 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹 정보를 수신하지 않을 경우 복수의 인접 셀의 신호 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 단말기.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹 정보는,
    셀 ID(identification), 상기 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹에 속한 복수의 셀 ID 또는 셀 그룹 지속 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 서빙 셀로부터 파일럿 신호 정보를 수신하고, 상기 파일럿 정보 신호에 따라 복수의 인접 셀로 파일럿 신호를 전송하고, 상기 서빙 셀로부터 상기 복수의 인접 셀이 상기 서빙 셀로 전송한 단말과의 채널 상태 정보를 기반으로 상기 서빙 셀이 결정한 상기 핸드오버가 가능한 특정 셀 그룹 정보를 더 수신하는 것을 특징으로 하는 단말기.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 파일럿 신호 정보는,
    단말 ID, 파일럿 신호의 종류 또는 단말이 파일럿 신호를 전송할 시간 및 채널 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기.
  15. 무선 통신 시스템에서 단말기가 서빙 셀에서 타겟 셀로 핸드오버 하는 것을 제어하는 상기 서빙 셀에 있어서,
    신호를 송수신하는 송수신부; 및
    상기 단말기로부터 상기 타겟 셀로 핸드오버 하는 것을 요청하는 핸드오버 요청을 수신하고, 상기 타겟 셀이 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있는지 판단하고, 상기 타겟 셀이 상기 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹에 속해있는 경우 상기 타겟 셀로 핸드오버가 가능한지 판단하고, 상기 판단 결과에 따른 핸드오버 가부 결정을 상기 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 제어부를 포함하는 서빙 셀.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 타겟 셀로 핸드오버가 가능한지 상기 단말기에 지원해야 하는 무선 자원의 용량, 상기 타겟 셀과 상기 단말기 사이의 채널 상태 또는 상기 타겟 셀에 가용한 무선 자원 중 적어도 하나를 기반으로 판단하는 것을 특징으로 하는 서빙 셀.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말기로 파일럿 신호 정보를 전송하고, 복수의 인접 셀이 전송한 상기 파일럿 신호 정보에 따라 상기 단말이 전송한 파일럿 신호를 측정한 채널 상태 정보를 기반으로 상기 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹을 결정하고, 상기 단말기로 핸드오버 가능한 특정 셀 그룹 정보를 더 전송하는 것을 특징으로 하는 서빙 셀.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 파일럿 신호 정보는,
    단말 ID, 파일럿 신호의 종류 또는 단말이 파일럿 신호를 전송할 시간 및 채널 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 서빙 셀.
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