KR20160046245A - 데이터 송수신 방법 - Google Patents

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KR20160046245A
KR20160046245A KR1020140142056A KR20140142056A KR20160046245A KR 20160046245 A KR20160046245 A KR 20160046245A KR 1020140142056 A KR1020140142056 A KR 1020140142056A KR 20140142056 A KR20140142056 A KR 20140142056A KR 20160046245 A KR20160046245 A KR 20160046245A
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강숙양
박현서
오성민
윤미영
박애순
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한국전자통신연구원
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Abstract

단말은 커버리지 홀에 진입하였거나 매크로망의 무선 기술을 사용하지 않고 매크로망의 서비스를 제공받고자 할 경우에, 매크로망 인터페이스와 자율망 인터페이스를 가진 거점 단말을 이용하여 서비스를 제공 받는다.

Description

데이터 송수신 방법{METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING DATA}
본 발명은 데이터 송수신 방법에 관한 것으로, 특히 매크로망 무선 인터페이스와 자율망 인터페이스를 가진 단말이 커버리지 홀(coverage hole)에 진입하였을 때 자율망 인터페이스를 통해 매크로망의 서비스를 제공받기 위한 방법에 관한 것이다.
현재 이동통신 시스템에서는 음영 지역에 있는 단말에게 매크로 망 서비스를 제공하기 위해서 릴레이 노드를 이용한다. 일반적으로 전파가 닿지 않는 곳에 고정적으로 릴레이 노드를 설치하여 서비스 커버리지를 확장하거나 동적으로 릴레이 노드를 설치하여 서비스를 제공한다.
릴레이 노드는 도너 기지국으로부터 자원을 할당 받아 네트워크의 커버리지 밖의 단말을 릴레이하며, 릴레이 노드는 단말과 기지국 프로토콜이 모두 탑재되어, 커버리지 밖의 단말에게는 기지국의 역할을 수행하며, 도너 기지국에게는 단말의 기능을 수행한다.
그런데 릴레이 노드 등을 설치하여 모든 영역을 커버하기엔 사업자의 비용 측면에서 효율적이지 못하다. 또한 일반적으로 릴레이 노드는 도너 기지국과 동일 주파수를 사용하는 인-밴드(in-band) 릴레이 노드로서, 인-밴 릴레이 노드를 설치할 경우 도너 기지국과 릴레이 노드간에 자원을 분배하여 사용하여야 하므로 자원 활용에 있어서 비효율적이다.
또한 밀리미터파(Millimeter wave)와 같은 고주파 대역의 경우는 주변 건물의 매질이나 날씨 등 환경적인 영향에 따라 LOS(Line of Sight)가 보장이 안되거나, 동적으로 커버리지 영역이 변경될 수도 있어 릴레이 노드로 커버할 수 없는 영역이 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 기지국이나 릴레이 노드로 커버하지 못하는 커버리지 홀에 진입한 단말에 대한 서비스의 연속성을 보장해 줄 수 있는 데이터 송수신 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 기지국의 데이터 송수신 방법이 제공된다. 데이터 송수신 방법은 상기 단말과 제1 무선 접속 베어러를 통해 데이터를 송수신하는 단계, 상기 단말의 커버리지 홀 진입을 대비하여 릴레이 기능을 가진 거점 단말과 제2 무선 접속 베어러를 설정하는 단계, 그리고 상기 단말이 커버리지 홀에 진입하면, 상기 제2 무선 접속 베어러를 통해 상기 단말로 전송할 데이터를 상기 거점 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 설정하는 단계는 상기 단말로 거점 단말의 탐색을 요청하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 요청하는 단계는 상기 단말의 측정 보고를 수신하는 단계, 그리고 상기 단말의 측정 보고를 토대로 서빙 빔의 신호세기가 임계 값 이하이고 후보 빔이 존재하지 않는 경우에 상기 거점 단말의 탐색을 요청하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 설정하는 단계는 상기 거점 단말로부터 상기 단말의 접속 변경 요청을 수신하는 단계, 그리고 상기 단말로 연결된 베어러가 상기 거점 단말을 통해 연결되도록 게이트웨이로 세션정보 변경을 요청하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송하는 단계는 상기 단말과의 통신을 위한 무선 접속 베어러를 상기 제1 무선 접속 베어러에서 상기 제2 무선 접속 베어러로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 설정하는 단계는 게이트웨이로부터 상기 게이트웨이와 상기 거점 단말 사이에서의 통신을 위한 상기 거점단말의 IP 주소를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 거점 단말의 데이터 송수신 방법이 제공된다. 데이터 송수신 방법은 매크로망의 기지국에 접속할 수 없는 단말로부터 등록 요청을 수신하는 단계, 상기 단말을 위한 제1 무선 접속 베어러를 상기 기지국과 설정하는 단계, 상기 제1 무선 접속 베어러를 통해 상기 기지국으로부터 수신되는 데이터를 상기 단말로 전송하는 단계, 그리고 상기 단말로부터 수신되는 데이터를 상기 제1 무선 접속 베어러를 통해 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 설정하는 단계는 상기 단말에 자율망의 로컬 IP 주소를 할당하는 단계를 포함하고, 상기 단말로 전송하는 단계는 상기 제1 무선 접속 베어러를 통해 수신되는 데이터의 IP 주소를 상기 로컬 IP 주소로 변환하여 상기 단말로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 설정하는 단계는 상기 등록 요청에 따라서 상기 단말의 등록 대행을 위해 매크로망으로 접속 요청을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 접속 요청은 접속 타입 필드를 포함하고, 상기 접속 요청을 전송하는 단계는 상기 접속 타입 필드를 릴레이 타입으로 설정하여 상기 단말의 등록 대행을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 설정하는 단계는 상기 매크로망으로부터 상기 단말을 위한 프록시 IP 주소를 할당 받는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 설정하는 단계는 상기 단말의 등록이 완료되었음을 나타내는 접속 완료를 수신하는 단계, 그리고 상기 단말로 등록 완료 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 접속 완료 및 상기 등록 완료 메시지는 상기 단말의 IP 주소를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 실시 예에 따르면, 단말의 데이터 송수신 방법이 제공된다. 데이터 송수신 방법은 매크로망의 기지국에 접속할 수 없는 경우에, 매크로망 인터페이스와 자율망 인터페이스를 가진 거점 단말을 탐색하는 단계, 그리고 상기 거점 단말을 통해 상기 매크로망과 데이터를 송수신하는 단계를 포함한다.
상기 탐색하는 단계는 발견 신호를 주변의 단말로 브로드캐스팅하는 단계, 상기 주변의 단말 중 적어도 하나의 단말로부터 상기 발견 신호의 응답 신호를 수신하는 단계, 그리고 상기 적어도 하나의 단말 중 하나를 거점 단말로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 탐색하는 단계는 상기 매크로망의 기지국으로부터 탐색 요청을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 소규모의 커버리지 홀이 존재하는 이동통신 환경에서 이종 무선 접속(inter-Radio Access Technology, inter-RAT) 릴레이 기능을 가진 단말을 이용하여 커버리지 홀에 진입한 단말에 대한 서비스의 연속성을 보장할 수 있고 매크로 망에서 제공하는 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 거점 단말을 통한 매크로망 서비스를 제공받는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 거점 단말을 통한 데이터 송수신을 위한 절차를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 기지국, 단말 및 거점 단말의 프로토콜 구조 및 데이터 송수신을 위한 주소 변환을 이용한 서비스 제공 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 거점 단말을 통한 매크로망 서비스를 제공받는 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 거점 단말을 통한 데이터 송수신을 위한 절차를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 기지국, 단말 및 거점 단말의 프로토콜 구조 및 데이터 송수신을 위한 주소 변환을 이용한 서비스 제공 방법을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은, 사용자 장비(user equipment, UE), 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, UE, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNB), 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS) 등을 지칭할 수도 있고, 노드B, eNB, BS, ABS, HR-BS AP, RAS, BTS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송수신 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 이동통신 네트워크는 단말(132, 134, 136, 138), 기지국(112, 114, 122, 124) 및 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)(10) 및 게이트웨이(Gateway, GW)(20)를 포함한다.
기지국(112, 114)은 코어망의 MME(10) 및 GW(20)와 연결되며, 무선망을 코어망과 연결한다. 이때 기지국(112, 114)은 LOS(Line of Sight) 보장, 커버리지 확대 등을 목적으로 다른 기지국과 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1과 같이 기지국(112)은 기지국(122, 124)과 연결될 수 있으며, 이러한 연결 구조를 계층 구조라 한다. 이때 코어망과 연결되어 있는 기지국(112)은 1단계 기지국이며, 1단계 기지국과 연결되어 있는 기지국(122, 124)은 2단계 기지국이다.
기지국(112, 114)은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(112, 114)은 S1 인터페이스를 통해 코어망의 MME(10) 및 GW(20)와 연결될 수 있다. 기지국(112)은 Uu 인터페이스를 통해 단말(132)과 연결될 수 있다.
기지국(112, 114)은 다중 안테나를 포함하며, 커버리지 내의 단말에게 빔 포밍 기반으로 데이터를 전송할 수 있다. 무선통신에서 빔 포밍은 안테나에서 방사된 에너지가 특정한 방향을 따라서 집중적으로 방사되는 안테나 구현 방식이다. 빔 포밍의 목적은 원하는 방향으로부터 신호를 수신하거나 원하는 방향으로 신호를 전달하는 것이다. 각 안테나는 하나의 빔을 형성할 수 있으며 특정 방향을 지향하도록 고정될 수 있다.
기지국(112, 114)은 넓은 서비스 영역을 커버하고, 기지국(112)에 의해 커버되지 못하는 영역은 기지국(122, 124)을 이용하여 커버한다.
기지국(122, 124)은 S1 인터페이스를 통해 기지국(112)과 연결될 수 있고, 기지국(122, 124)은 Uu 인터페이스를 통해 커버리지 내의 단말(134, 136)과 연결될 수 있다.
이와 같이 기지국(112, 114, 122, 124)은 트리 구조의 토폴로지를 구성하며, 기지국의 계층 단계가 증가할수록 커버리지는 확장되나, 시그날링 오버헤드가 늘어나는 문제가 있어 환경에 따라 기지국의 단계를 최적화하여 구성한다. 기지국(112, 114, 122, 124)의 구성에 관한 내용은 본 발명과 무관하며, 기지국(112, 114, 122, 124)의 단계별 구성은 망 운용 방법에 따라 달리 구성될 수 있다.
단말(132, 134, 136, 138)은 매크로망 인터페이스와 자율망 인터페이스를 모두 가지며, 적어도 하나 이상이 활성화되며, 기지국(112, 114) 또는 기지국(122, 124)에 연결되어 매크로망의 서비스를 제공 받을 수 있고, 다수의 단말들과 클러스터를 형성하여 인프라 없는 환경의 자율망을 구성하여 단말간 직접 통신을 수행할 수 있다.
단말(132, 134, 136, 138) 중에 매크로망 인터페이스와 자율망 인터페이스를 모두 가진 이종 무선 접속(inter-Radio Access Technology, inter-RAT) 릴레이 기능을 가진 단말(도 1에서는 136)을 거점 단말이라 한다.
거점 단말(136)은 매크로망 인터페이스와 자율망 인터페이스를 가진 이종 무선 접속 릴레이 기능을 가지며, 매크로망의 전파가 닿지 않는 커버리지 홀에 위치한 단말(138)을 위해 릴레이 기능을 수행한다. 거점 단말(136)은 단말(138)을 위해 릴레이 기능을 수행할 때 자율망에서 사용할 로컬 IP 주소를 단말(138)에 할당한다. 또한 거점 단말(136)은 매크로망에서 단말(138)에 할당한 IP 주소와 자율망에서 단말(138)에 할당한 IP 주소간의 변환을 수행하며, 이를 위해 IP 주소 테이블을 관리한다. IP 주소 테이블에는 매크로망에서 단말(138)에 할당한 IP 주소와 자율망에서 단말(138)에 할당한 IP 주소가 매핑되어 있다.
거점 단말(136)은 역할에 따라 항상 릴레이 기능을 활성화시킨 상태로 동작할 수도 있고, 전원의 절약을 위하여 필요 시 릴레이 기능을 활성화시킬 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 거점 단말을 통한 매크로망 서비스를 제공받는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 기지국(124)은 단말(138)로 매크로망의 서비스를 제공한다.
단말(138)이 이동하여 기지국(124) 즉, 매크로망의 신호가 닿지 않는 커버리지 홀에 가까이 진입하면 기지국(124)에서는 단말(138)에게 거점 단말(136)로 연결을 하도록 요청하며, 거점 단말(136)은 단말(138)을 위한 무선 베어러를 추가한다. 기지국(124)은 단말(138)에 대한 베어러 정보를 변경하여 거점 단말(136)을 통해 단말(138)로 데이터가 전송되도록 한다.
이렇게 함으로써, 단말(138)은 커버리지 홀에 진입하여도 서비스의 연속성을 보장 받을 수 있게 된다. 또한 기지국(124)에서는 매크로망으로부터 단말이 해제되어도 거점 단말(136)을 통해 서비스 제공을 지속적으로 관리할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 거점 단말을 통한 데이터 송수신을 위한 절차를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 기지국(124)은 서비스의 중단이 잦은 빔에 대하여 상습적인 커버리지 홀이 존재하는 것으로 판정하고 서비스의 중단이 잦은 빔을 블랙 리스트로 관리한다(S302).
기지국(124)은 단말(138)과 설정된 무선 접속 베어러(Radio Access Bearer, RAB#1)를 이용하여 데이터를 송수신한다(S304).
기지국(124)은 서비스중인 서빙 빔이 블랙리스트에 있는 빔인 경우, 단말(138)로 측정 제어(Measurement Control) 메시지를 전송한다(S306). 측정 제어 메시지는 측정 파라미터와 보고 조건을 포함한다. 측정 파라미터는 주변 기지국들에 대한 무선 신호 세기를 포함할 수 있으며, 보고 조건은 측정 파라미터를 보고하는 조건을 명시한다. 일반적으로 핸드오버를 위한 측정 제어 메시지의 보고 조건은 서빙 빔의 신호 세기가 특정 임계 값 이하인 경우 보고하거나 소스와 타겟 빔간의 신호 세기의 핸드오버 마진(Handover Margin, HOM)을 만족하는 경우에 보고하도록 설정된다. 본 발명의 실시 예에 따른 측정 제어 메시지의 보고 조건은 핸드오버를 요청하기 위한 보고 조건뿐만 아니라 서빙 빔의 신호 세기가 임계 값 이하이면 측정 파라미터 정보를 보고할 수 있도록 설정된다.
단말(138)은 측정 제어 메시지에 따라 주변 기지국들에 대한 무선 신호 세기를 측정하고, 서빙 빔 즉 기지국(124)의 신호 세기가 일정 임계 값 이하이면 기지국(124)으로 측정 보고 메시지를 전송한다(S308).
기지국(124)은 단말(138)로부터 수신된 측정 보고 메시지를 통해서 서빙 빔의 신호세기가 임계값 이하이고 주변의 후보 빔이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 후보 빔이 없음을 단말(138)로 통보함으로써(S310), 커버리지 홀에 대비하여 거점 단말을 탐색하도록 단말(138)로 요구할 수 있다. 단계(S310)는 선택적으로 수행될 수 있다.
단말(138)은 단계(S310)에서와 같이 기지국(124)으로부터 거점 단말의 탐색 요구를 수신할 수도 있지만, 주변 빔의 신호 세기가 약해진 것으로 판단되면, 거점 단말로 이전을 직접 결정하고(S312), 거점 단말을 선택할 수 있다(S314). 거점 단말을 선택하는 과정은 자율망의 프로토콜에 따르며, 본 발명에서는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
단말(138)은 선택된 거점 단말(136)에게 등록 요청(register request) 메시지를 전송한다(S316). 등록 요청 메시지는 이전의 무선 자원 베어러에 대한 정보를 포함할 수 있다.
거점 단말(136)은 단말(138)로부터 등록 요청 메시지를 수신하면, 자율망에서 사용할 로컬 IP 주소를 할당하여 단말(138)로 전송한다(S318).
거점 단말(136)은 단말(138)로부터 등록 요청 메시지를 통해 이전의 무선 자원 베어러에 대한 정보를 수신하면, 매크로망과 연결되었을 때 가지고 있던 단말(138)의 컨텍스트(context)의 정보를 모두 기지국(124)으로 전송하면서 단말(138)의 접속 변경을 요청한다(S320).
기지국(124)은 단말(138)로 연결된 베어러 정보를 거점 단말(136)을 통해 연결되도록 MME(10)로 접속 변경을 요구하고(S322), MME(10)는 GW(20)로 망의 세션 정보 변경을 요구한다(S324).
GW(20)는 세션 정보 변경을 요구 받으면, 단말(138)로 가던 베어러를 거점 단말(136)로 변경하며, 거점 단말(136)이 단말(138)의 프록시 역할을 하는 것으로 설정한다. 다음, GW(20)는 세션 정보 변경 요구에 대해 MME(10)로 응답하고(S326), MME(10)는 기지국(124)으로 접속 변경 요구에 대해 응답한다(S328).
기지국(124)은 MME(10)로부터 접속 변경 요구에 대한 응답을 수신하면, 거점 단말(136)과 무선 접속 베어러(RAB#2)를 설정하고, 무선 접속 베어러(RAB#2)의 정보를 포함한 RRC(Radio Resource Control) 연결 재구성 메시지를 거점 단말(136)로 전송하여 접속 변경 요청에 대해 응답한다(S330).
거점 단말(136)은 기지국(124)으로부터 RRC 연결 재구성 메시지를 수신하면, 무선 접속 베어러(RAB#2)의 정보에 따라서 RRC 연결을 재구성한다. 또한 거점 단말(136)은 등록 승인(register accept) 메시지를 단말(138)로 전송함으로써(S332), 기지국(124)과 RRC 연결이 준비되었음을 알린다.
거점 단말(136)은 기지국(124)과 무선 자원 베어러(RAB#2)의 설정이 완료되면 단말(138)에게 베어러 설정 완료를 통보한다(S334).
단말(138)은 자율망의 로컬 IP 주소 설정을 완료하고, 거점 단말(136)로 등록 완료(register complete) 메시지를 전송한다(S336).
거점 단말(136)은 단말(138)로부터 등록 완료 메시지를 수신하면, 기지국(124)으로 RRC 연결 재구성 완료 메시지를 전송하여 새로운 무선 베어러가 할당되었음을 알린다(S338).
기지국(124)은 거점 단말(136)로 베어러 정보를 변경한다(S340). 즉 기지국(124)은 단말(138)로 향하는 무선 접속 베어러를 무선 접속 베어러(RAB#1)에서 무선 접속 베어러(RAB#2)로 변경한다.
기지국(124)은 무선 접속 베어러(RAB#2)를 이용하여 거점 단말(136)로 데이터를 전송하며(S342), 거점 단말(136)은 무선 접속 베어러(RAB#2)를 통해 수신되는 데이터를 IP 라우팅하여 자율망 인터페이스를 통해 단말(138)로 전송한다(S344).
한편, 도 1과 같이 기지국(112)에 단말(132)이 직접 연결되어 있는 경우, 단말(132)이 커버리지 홀에 진입하면, 기지국(112)이 도 2 및 도 3에서 설명한 기지국(124)의 동작을 수행할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 기지국, 단말 및 거점 단말의 프로토콜 구조 및 데이터 송수신을 위한 주소 변환을 이용한 서비스 제공 방법을 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 단말(138)은 매크로망 인터페이스와 자율망 인터페이스를 모두 가지고 있지만 매크로망의 음영지역에 진입하면 두 개의 무선 인터페이스 중 기지국(124)과의 통신을 위한 매크로망 인터페이스는 신호가 약해지고 자율망 인터페이스만이 동작 가능해진다.
거점 단말(136) 또한 단말(138)과 동일한 프로토콜 구조를 가지고 있으며, 거점 단말(136)은 단말(138)을 위해 매크로망 인터페이스와 자율망 인터페이스 모두 동작하며, 이들간의 릴레이 기능을 수행한다.
거점 단말(136)은 단말(138)과의 통신을 위한 자율망 프로토콜뿐만 아니라 기지국(112)과의 통신을 위한 매크로망 프로토콜을 포함한다. 기지국(112)과의 통신을 위한 매크로망 프로토콜은 매크로망의 프로토콜 기능을 따른다.
자율망 프로토콜은 제1 계층에 해당하는 L1 계층과 제2 계층에 해당하는 L2 계층을 포함한다. 단말(138, 136)의 L1 계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동하며, L1 계층과 L2 계층 사이에는 전송 채널 또는 논리 채널을 통해 데이터가 이동한다.
단말(138)은 매크로망의 기지국(124)에 연결되어 GW(20)로부터 매크로망의 IP 주소(IP#1)를 할당 받고(S402), 기지국(124)과 무선 자원 베어러(RAB#1)를 설정한다(S404). 단말(138)은 IP 주소(IP#1)를 사용하여 무선 자원 베어러(RAB#1)를 통해 기지국(124)과 데이터를 송수신할 수 있다. GW(20)와 기지국(124)간은 GTP(GPRS Tunneling Protocol) 터널을 설정하고(S406), GTP 터널을 통해 데이터를 송수신할 수 있다. GTP는 기지국(124)과 GW(20)간의 전송 프로토콜로, 편의상 GTP를 사용했으며, 또 다른 통신프로토콜로 대체 가능하다.
단말(138)이 기지국(124)의 커버리지 홀에 진입하면, 거점 단말(136)은 자율망의 로컬 IP 주소(자율 IP)를 단말(138)에 할당하고(S408), 단말(138)을 대신하여 무선 베어러를 연결하도록 기지국(124)에 요구하여 기지국(124)과 무선 자원 베어러(RAB#2)를 설정한다(S410). 이때 기지국(124)은 GW(20)로부터 GW(20)와 거점 단말(136)간의 프록시 IP 주소(IP#2)를 할당 받는다(S412). 기지국(124)은 프록시 IP 주소(IP#2)를 거점 단말(136)을 위한 IP 주소로 사용한다.
기지국(124)은 무선 자원 베어러를 무선 자원 베어러(RAB#1)에서 무선 자원 베어러(RAB#2)로 스위칭하고(S414), 무선 자원 베어러(RAB#1)를 해제한다.
거점 단말(136)은 기지국(124)로부터 수신되는 무선 자원 베어러(RAB#2)에 대하여 프로토콜 변환 기능을 수행하고, 자율망 인터페이스를 통해 단말(138)과 연결될 수 있도록 IP 라우팅을 수행한다(S416).
거점 단말(136)은 매크로망에서 단말(138)에 할당한 IP 주소와 자율망에서 단말(138)에 할당한 IP 주소간의 변환을 수행하며, 단말(138)은 매크로망에서 사용하던 IP 주소를 동일하게 사용한다.
이로써 GW(20)에서 GTP을 통해 단말(138)로 향하는 데이터는 거점 단말(136)로 연결된 무선 자원 베어러(RAB#2)를 통해 무선 자원 베어러가 재설정된다. 기지국(124)에서는 무선 자원 베어러(RAB#1)를 통해 전달되는 데이터를 무선 자원 베어러(RAB#2)로 연결을 하여 거점 단말(136)로 전송하고, 거점 단말(136)에서는 무선 자원 베어러(RAB#2)로 오는 데이터를 자율망의 로컬 IP 주소(자율 IP)를 통해 단말(138)로 전달한다.
이렇게 함으로써, 단말(138)은 매크로망에서 할당된 IP 주소를 변경 없이 서비스의 이동에 따라 GW(20)와 각 노드(예를 들면, 기지국)에서 베어러 정보 변경만으로 용이하게 서비스를 제공받을 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 거점 단말을 통한 매크로망 서비스를 제공받는 다른 예를 나타낸 도면으로, 매크로망으로부터 신호가 모두 끊겨 매크로망으로부터 단말(138)이 해제되었을 때 거점 단말(136)을 통해 매크로망 서비스를 제공받기 위한 방법을 설명한 도면이다.
도 5를 참고하면, 단말(138)은 매크로망으로부터 신호가 없는 상황에서 거점 단말을 탐색하여 적절한 거점 단말(136)을 선택하고 선택된 거점 단말(136)로 매크로망의 연결을 요구한다. 이때 매크로망으로부터 신호가 없는 상황이라 함은 단말(138)이 커러리지 홀에 진입하여 매크로망으로부터 신호가 모두 끊겨 매크로망으로부터 단말(138)이 해제되었거나 매크로망의 무선 전송 기술을 사용하지 않고 자율망을 통한 매크로망의 서비스를 제공 받는 상황을 포함할 수 있다.
거점 단말(136)은 단말(138)을 대신하여 매크로망에 연결하기 위해 다른 PDN(Packet data Network)을 하나 더 설정하고, 자율망 인터페이스를 통해 단말(138)과 연결될 수 있도록 IP 라우팅 기능을 수행한다.
도 6은 도 5에 도시된 거점 단말을 통한 데이터 송수신을 위한 절차를 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 단말(138)은 매크로망에 접속할 수 있는지 확인한다.
단말(138)은 매크로망으로부터 신호가 없어 매크로망에 접속할 수 없는 경우에(S600), 주변의 거점 단말을 탐색한다. 단말(138)은 거점 단말을 탐색하기 위해 발견 신호(Discover network)를 브로드캐스팅하고(S602), 주변 단말로부터 수신되는 응답 신호(Discover response)를 수신하여 거점 단말(136)을 선택할 수 있다(S604, S606). 거점 단말을 탐색하고 응답을 수신하는 절차는 자율망의 프로토콜에 따라 다를 수 있다.
단말(138)은 자율망 인터페이스를 통해, 선택된 거점 단말(136)에게 등록 요청 메시지를 전송한다(S608). 등록 요청 메시지는 단말(138)이 매크로망에 등록하기 위한 등록 정보를 포함하며, 이 등록 정보에는 사용자의 식별자, 위치 정보 등이 포함될 수 있다.
거점 단말(136)은 단말(138)과의 연결 설정을 위한 자율망의 로컬 IP 주소를 할당하여 단말(138)로 통보해준다(S610).
거점 단말(136)은 단말(138)의 등록 정보를 기반으로 단말(138)을 대신하여 매크로망의 MME(10)로 접속 요청(attach request) 메시지를 전송한다(S614). 이때 단말(138)의 접속 요청은 거점 단말(136)과 망간에 설정된 무선제어채널을 통하여 전달된다(S612). 거점 단말(136)은 단말(138)의 등록 대행임을 표시하기 위하여 접속 요청(attach request) 메시지의 접속 타입(attach type)을 릴레이 타입(relay type)으로 설정한다.
접속 요청(attach request) 메시지를 수신한 MME(10)는 거점 단말(136)이 단말(138)의 등록을 대행함을 인식하고 단말(138)의 식별자를 토대로 단말(138)의 프로파일을 검증한다.
MME(10)는 GW(20)에 세션 생성 요청 메시지를 전송하고(S616), GW(20)로부터 세션 생성 응답 메시지를 수신한다(S618). GW(20)는 GW(20)와 거점 단말(136)간 프록시 IP 주소를 할당한다. 또한 GW(20)는 단말(138)의 IP 주소를 할당한다.
MME(10)는 GW(20)로부터 세션 생성 응답 메시지를 수신하면, 접속 응답(attach response) 메시지를 통해 등록이 완료되었음을 기지국(124)을 통해 거점 단말(136)로 통보한다(S620, S622). 이때 단말(138)을 위한 거점단말(136)과 기지국(124)간의 추가 베어러(RAB#2)가 생성된다. 접속 응답 메시지는 GW(20)와 거점 단말(136)간 프록시 IP 주소 및 단말(138)의 IP 주소를 포함한다.
거점 단말(136)은 등록 응답(register response) 메시지를 통해 등록이 완료되었음을 단말(138)로 전달한다(S624). 등록 응답 메시지는 GW(20)와 거점 단말(136)간 프록시 IP 주소 및 단말(138)의 IP 주소를 포함한다. 또한 거점 단말(136)은 접속 완료 메시지를 기지국(124)을 통해 MME(10)로 전송한다(S626, S628).
이로써, 단말(138)과 거점 단말(136), 거점 단말(136)과 기지국(124)간의 무선 베어러와 매크로망과의 베어러 설정이 완료된다.
다음, 거점 단말(136)은 단말(138)의 프록시 역할을 하며, GW(20)는 거점 단말(136)의 IP 주소를 이용하여 거점 단말(136)를 통해 단말(138)과 데이터를 송수신할 수 있다(S630, S632).
도 7은 도 5에 도시된 기지국, 단말 및 거점 단말의 프로토콜 구조 및 데이터 송수신을 위한 주소 변환을 이용한 서비스 제공 방법을 나타낸 도면이다.
도 7을 참고하면, 단말(138)은 매크로망에 연결할 수 없는 상황으로, 매크로망에 접근하기 위해서 거점 단말(136)을 이용한다.
거점 단말(136) 및 단말(138)은 자율망 프로토콜 및 매크로망 프로토콜을 포함하며, 단말(138)은 자율망 프로토콜을 이용하여 주변의 단말과 데이터를 송수신하여 적절한 거점 단말(136)을 선택한다.
단말(138)은 거점 단말(136)에게 매크로망에 접속하기 위해 등록을 요청하며, 거점 단말(136)은 단말(138)에게 자율망의 로컬 IP 주소(자율 IP)를 할당한다(S702).
거점 단말(136)은 매크로망 프로토콜을 통해서 단말(138)에 대한 네트워크 접속 및 베어러 설정을 요청하여 단말(138)의 등록 대행을 수행한다. 이때 거점 단말(136)은 단말(138)을 위하여 추가의 거점 단말용 베어러를 설정하며, GW(20)로부터 GW(20)와 거점 단말(136)간의 추가의 IP 주소(IP#2)를 할당 받는다(S706). GW(20)는 추가의 IP 주소(IP#2)가 단말(138)을 위한 프록시 IP로 설정하고, 단말(138)에게도 매크로망의 서비스를 위한 IP 주소(IP#1)를 할당한다(S708).
GW(20)는 단말(138)에게 할당된 IP 주소를 관리하며, 단말(138)이 매크로망의 영역으로 다시 나오면 프록시 IP로 할당되었던 거점 단말(136)과의 베어러 및 IP 주소(IP#2)를 삭제하고 단말(138)과 IP 주소(IP#1)로 서비스를 계속 제공할 수 있도록 한다. 단말(138)의 IP 주소(IP#1)는 캡슐화되어 거점 단말(136)을 거쳐 자율망을 거쳐 최종적으로 단말(136)로 전달될 수 있다.
거점 단말(136)은 기지국(124)과 무선 액세스 베어러(RAB#2)를 설정하고(S710), 기지국(124)과 GW(20)간에는 GTP 프로토콜을 통하여 코어망에 연결된다.
GW(20)에서 GTP를 통해 단말(138)로 향하는 데이터는 기지국(124)에서 무선 자원 베어러(RAB#2)를 통해 거점 단말(136)로 전달되고, 거점 단말(136)은 이미 할당해 놓은 자율망의 로컬 IP 주소로 IP 라우팅하여 자율망 인터페이스를 통해 단말(138)로 데이터를 전달한다(S712).
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 기지국의 데이터 송수신 방법으로서,
    상기 단말과 제1 무선 접속 베어러를 통해 데이터를 송수신하는 단계,
    상기 단말의 커버리지 홀 진입을 대비하여 릴레이 기능을 가진 거점 단말과 제2 무선 접속 베어러를 설정하는 단계, 그리고
    상기 단말이 커버리지 홀에 진입하면, 상기 제2 무선 접속 베어러를 통해 상기 단말로 전송할 데이터를 상기 거점 단말로 전송하는 단계
    를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 설정하는 단계는 상기 단말로 거점 단말의 탐색을 요청하는 단계를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 요청하는 단계는
    상기 단말의 측정 보고를 수신하는 단계, 그리고
    상기 단말의 측정 보고를 토대로 서빙 빔의 신호세기가 임계 값 이하이고 후보 빔이 존재하지 않는 경우에 상기 거점 단말의 탐색을 요청하는 단계를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 설정하는 단계는
    상기 거점 단말로부터 상기 단말의 접속 변경 요청을 수신하는 단계, 그리고
    상기 단말로 연결된 베어러가 상기 거점 단말을 통해 연결되도록 게이트웨이로 세션정보 변경을 요청하는 단계를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 전송하는 단계는 상기 단말과의 통신을 위한 무선 접속 베어러를 상기 제1 무선 접속 베어러에서 상기 제2 무선 접속 베어러로 변경하는 단계를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 설정하는 단계는 게이트웨이로부터 상기 게이트웨이와 상기 거점 단말 사이에서의 통신을 위한 상기 거점단말의 IP 주소를 수신하는 단계를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  7. 거점 단말의 데이터 송수신 방법으로서,
    매크로망의 기지국에 접속할 수 없는 단말로부터 등록 요청을 수신하는 단계,
    상기 단말을 위한 제1 무선 접속 베어러를 상기 기지국과 설정하는 단계,
    상기 제1 무선 접속 베어러를 통해 상기 기지국으로부터 수신되는 데이터를 상기 단말로 전송하는 단계, 그리고
    상기 단말로부터 수신되는 데이터를 상기 제1 무선 접속 베어러를 통해 상기 기지국으로 전송하는 단계
    를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 설정하는 단계는 상기 단말에 자율망의 로컬 IP 주소를 할당하는 단계를 포함하고,
    상기 단말로 전송하는 단계는 상기 제1 무선 접속 베어러를 통해 수신되는 데이터의 IP 주소를 상기 로컬 IP 주소로 변환하여 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  9. 제7항에서,
    상기 설정하는 단계는 상기 등록 요청에 따라서 상기 단말의 등록 대행을 위해 매크로망으로 접속 요청을 전송하는 단계를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 접속 요청은 접속 타입 필드를 포함하고,
    상기 접속 요청을 전송하는 단계는 상기 접속 타입 필드를 릴레이 타입으로 설정하여 상기 단말의 등록 대행을 표시하는 단계를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  11. 제9항에서,
    상기 설정하는 단계는 상기 매크로망으로부터 상기 단말을 위한 프록시 IP 주소를 할당 받는 단계를 더 포함하는 데이터 송수신 방법.
  12. 제9항에서,
    상기 설정하는 단계는
    상기 단말의 등록이 완료되었음을 나타내는 접속 완료를 수신하는 단계, 그리고
    상기 단말로 등록 완료 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 접속 완료 및 상기 등록 완료 메시지는 상기 단말의 IP 주소를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  13. 단말의 데이터 송수신 방법으로서,
    매크로망의 기지국에 접속할 수 없는 경우에, 매크로망 인터페이스와 자율망 인터페이스를 가진 거점 단말을 탐색하는 단계, 그리고
    상기 거점 단말을 통해 상기 매크로망과 데이터를 송수신하는 단계
    를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 탐색하는 단계는
    발견 신호를 주변의 단말로 브로드캐스팅하는 단계,
    상기 주변의 단말 중 적어도 하나의 단말로부터 상기 발견 신호의 응답 신호를 수신하는 단계, 그리고
    상기 적어도 하나의 단말 중 하나를 거점 단말로 선택하는 단계를 포함하는 데이터 송수신 방법.
  15. 제13항에서,
    상기 탐색하는 단계는 상기 매크로망의 기지국으로부터 탐색 요청을 수신하는 단계를 포함하는 데이터 송수신 방법.
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