KR20210052205A

KR20210052205A - 고속열차 환경에서의 핸드오버 제어 방법

Info

Publication number: KR20210052205A
Application number: KR1020200114039A
Authority: KR
Inventors: 오상철; 윤병식
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2020-09-07
Publication date: 2021-05-10

Abstract

고속열차 환경에서의 핸드오버 제어 방법을 개시한다. 핸드오버 제어 방법은 철도 통신망에서 단말에서 수행되는 핸드오버 방법에 있어서, 상기 단말의 운행 속도를 기지국에 전송하는 단계; 상기 기지국으로부터 상기 운행 속도에 따라 재조정된 핸드오버 파라미터 세트를 수신하는 단계; 및 상기 핸드오버 파라미터 세트에 기초하여 핸드오버 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서 철도 통신망은 기지국 자원의 낭비 혹은 부족현상을 해소할 수 있다.

Description

고속열차 환경에서의 핸드오버 제어 방법{HANDOVER CONTROL METHOD IN HIGH SPEED TRAIN ENVIRONMENT}

본 발명은 고속열차 환경에서의 핸드오버 제어 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 철도 통신망에서 고속열차의 운행 속도에 따라 조절된 핸드오버 파라미터 세트를 사용하는 핸드오버 제어 기술에 관한 것이다.

이동통신망은 4세대 기술인 LTE(long-term evolution)를 적용함으로써 폭발적으로 증가하는 데이터 트래픽 수요를 충족할 수 있다. 이와 같은 이동통신망은 LTE기술을 도입하여 대용량 데이터 처리의 효율성을 증대시키고 있으며, 소형화/경량화를 위해 디지털 유닛((DU:digital unit)과 원격 무선 유닛((RRU:remote radio unit)으로 분리된 형태의 기지국을 사용할 수 있다. 이에 따라, 이동통신망에서 과거에 비해 통신망이 두절될 때 사회적/경제적 손실은 실로 막대하며, 가입자에게 안정적인 음성/데이터 서비스를 제공하기 위하여 통신망의 안정성에 대한 요구는 계속 증가할 수 있다.

이동통신망에서 사용하고 있는 LTE 네트워크는 단말기의 이동성 및 가입자 인증 등의 기능을 하는 코어 네트워크(EPC: evolved packet core)와, 단말기-기지국간의 무선 접속구간인 액세스(access) 네트워크로 분류할 수 있다. 여기에서 기지국은 대용량의 데이터 처리를 하는 디지털 유닛과 무선 신호를 방사 및 수신하는 원격 무선 유닛으로 나누어 질 수 있다. 일반적으로 하나의 디지털 유닛은 여러 대의 원격 무선 유닛과 광 링크(optical link)로 연결되고 각 원격 무선 유닛의 데이터를 처리하며, 각 원격 무선 유닛은 무선 접속 구간의 커버리지 셀을 형성할 수 있다.

철도 통신망(LTE-R:long-term evolution-railway)에서는 디지털 유닛 고장시 디지털 유닛 스위칭 시간 지연(DU switching time delay)을 보상하기 위해 서로 다른 디지털 유닛에 속한 원격 무선 유닛을 철도에 교번 설치하여 운용할 수 있다.

그러나 철도 통신망은 열차의 속도에 무관하게 단일한 핸드오버 파라미터 세트(handover parameter set)를 사용함으로써 핸드오버를 빨리해야 하는 고속 상황에서는 상대적으로 느리게(too late handover) 핸드오버가 진행되고, 핸드오버를 빨리 안해도 되는 저속 상황에서는 상대적으로 너무 빠르게(too early handover) 핸드오버가 진행되어 기지국에서 자원낭비 혹은 자원부족 상황을 겪을 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 철도 통신망에서 핸드오버 파라미터 세트를 고속열차의 운행 속도에 따라 조정하여 기지국 자원의 낭비 또는 부족 현상을 해소할 수 있도록 하고, 핸드오버 실패 확률을 줄일 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고속열차 환경에서의 핸드오버 제어 방법은, 철도 통신망에서 단말에서 수행되는 핸드오버 방법에 있어서, 상기 단말의 운행 속도를 기지국에 전송하는 단계; 상기 기지국으로부터 상기 운행 속도에 따라 재조정된 핸드오버 파라미터 세트를 수신하는 단계; 및 상기 핸드오버 파라미터 세트에 기초하여 핸드오버 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 서로 다른 다양한 운행 속도 구간을 갖는 고속철도 환경에서 철도 통신망은 열차의 운행 속도를 반영한 최적의 핸드오버를 수행할 수 있다. 따라서 철도 통신망은 기지국 자원의 낭비 혹은 부족현상을 해소할 수 있으며, 핸드오버 실패 확률을 줄일 수 있다.

도 1은 고속열차 환경에서 철도 통신망의 운용 체계를 보여주는 개념도이다.
도 2는 고속열차가 저속 이동하는 경우에 서빙 셀 및 타겟 셀의 신호 세기에 따른 핸드오버 조건을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 고속열차가 고속 이동하는 경우에 서빙 셀 및 타겟 셀의 신호 세기에 따른 핸드오버 조건을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속열차가 저속 이동하는 경우에 핸드오버 파라미터 세트의 조정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속열차가 고속 이동하는 경우에 핸드오버 파라미터 세트의 조정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속열차 환경에서의 핸드오버 제어 방법의 순서도이다.
도 7은 도 6의 핸드오버 파라미터 세트의 조정 과정을 보여주는 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

명세서 전체에서 망(network)은, 예를 들어, WiFi(wireless fidelity)와 같은 무선인터넷, WiBro(wireless broadband internet) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access)와 같은 휴대인터넷, GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통신망, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신망, LTE(long term evolution)망 또는 LTE-Advanced망과 같은 4G 이동통신망, 및 5G 이동통신망 등을 포함할 수 있다. 망이 5G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 사용자 평면 기능 장치(UPF: user plane function), 세션 관리 기능 장치(SMF: session management function), 접속 및 이동성 관리 기능 장치(AMF: access and mobility management function) 등을 포함할 수 있다.

명세서 전체에서 단말(terminal)은 이동국(mobile station), 이동 단말(mobile terminal), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 사용자 장치(user equipment), 접근 단말(access terminal) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.

명세서 전체에서 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNB), gNB, 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), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 매크로 기지국(macro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, NB, eNB, gNB, ABS, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다

도 1은 고속열차 환경에서 철도 통신망의 운용 체계를 보여주는 개념도이다.

도 1을 참조하면, 고속열차 환경에서 철도 통신망의 운용 체계는 복수의 원격 무선 유닛(RRU:Remote Radio Unit)(111, 112, 113, 114)과 복수의 디지털 유닛(DU:Digital Unit)(121, 122)을 포함할 수 있다.

각 원격 무선 유닛(111, 112, 113, 114)은 철로에서 소정의 영역을 담당하는 커버리지를 가질 수 있다. 각 디지털 유닛(121, 122)은 복수의 원격 무선 유닛 중 자신이 관리하는 원격 무선 유닛과 S1 인터페이스로 연결될 수 있다. 디지털 유닛(121, 122)은 대응하는 서빙 게이트웨이에 연결될 수 있다.

도 1에는 제1 디지털 유닛(121)이 제1-1 및 제1-2 원격 무선 유닛(111, 113)에 연결되고, 제2 디지털 유닛(122)이 제2-1 및 제2-2 원격 무선 유닛(112, 114)에 연결되어 있는 것으로 도시하였다.

철도 통신망(LTE-R)은 디지털 유닛(121, 122)의 고장시 디지털 유닛 스위칭 시간 지연(DU switching time delay)을 보상하기 위해 서로 다른 디지털 유닛(121, 122)에 속한 원격 무선 유닛(111, 112, 113, 114)들을 철로에 따라 진행하면서 교번하여 설치 운용할 수 있다. 즉, 철도 통신망(LTE-R)은 제1 디지털 유닛(121)에 속하는 제1-1 원격 무선 유닛(111)의 다음에 제2 디지털 유닛(122)에 속하는 제2-1 원격 무선 유닛(112)를 설치하고, 그 다음에 제1 디지털 유닛(121)에 속하는 제1-2 원격 무선 유닛(113)을 설치하며, 그 다음에 제2 디지털 유닛(122)에 속하는 제2-2 원격 무선 유닛(114)을 설치할 수 있다.

이러한 철도 통신망에서 하나의 디지털 유닛(121 또는 122)에 속한 서로 다른 원격 무선 유닛(111, 113 또는 112, 114)이 다음과 같이 서로 다른 위치에 설치 될 수 있다. 여기서는 하나의 예를 들어 설명하지만 많은 조합의 상황이 있을 수 있다.

● 제1-1 원격 무선 유닛(RRU1-1)(111)은 열차의 제1 저속구간(130)에 설치하고, 제1-2 원격 무선 유닛(RRU1-2)(113)은 열차의 고속구간(134)에 설치함

● 제2-1 원격 무선 유닛(RRU2-1)(112)은 열차의 제1 중속구간(132)-고속구간(134)에 걸쳐서 설치함

● 제2-2 원격 무선 유닛(RRU2-2)(114)은 열차의 제 2중속구간(136)-제2 저속구간(138)에 걸쳐서 설치

열차(170)는 철로 위에서 운행되며, 열차(170)에는 원격 무선 유닛(111, 112, 113, 114)과 통신할 수 있는 단말이 탑재될 수 있다.

도 1에서 철도 통신망이 롱텀 에볼루션(Long Term Evolution, LTE) 통신 시스템으로 형성되는 것으로 가정하였지만, 다른 통신 시스템으로 형성될 수도 있다.

열차(170)가 도 1에서 왼쪽에서 오른쪽으로 철로 위에서 운행한다고 할 경우에, 열차(170)는 제1-1 원격 무선 유닛(111)의 커버리지→제2-1 원격 무선 유닛(112)의 커버리지→제1-2 원격 무선 유닛(113)의 커버리지→제2-2 원격 무선 유닛(114)의 커버리지를 경유하여 이동할 수 있다. 이 경우, 열차(170)에 탐재된 단말은 제1-1 원격 무선 유닛(111)→제2-1 원격 무선 유닛(112)→제1-2 원격 무선 유닛(113)→제2-2 원격 무선 유닛(114)으로 핸드오버가 수행될 수 있다.

도 2 및 도 3은 통신 시스템에서, 고속열차가 고속 이동하면서 핸드오버하는 경우에 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 고속열차가 저속 이동하는 경우에 서빙 셀 및 타겟 셀의 신호 세기에 따른 핸드오버 조건을 설명하기 위한 그래프이고. 도 3은 고속열차가 고속 이동하는 경우에 서빙 셀 및 타겟 셀의 신호 세기에 따른 핸드오버 조건을 설명하기 위한 그래프이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 통신 시스템에서 가장 많이 사용되고 있는 핸드오버 결정 이벤트는, 타겟 기지국의 RSRP(Reference Signal Received Power)값(Mn)과 오프셋(Offset)값(Ocn)을 합산한 값(Mn+Ocn)이 서빙 기지국의 RSRP값(Ms), 마진값(Hys) 및 오프셋값(Off)을 합한 값(Ms+Hys+Off) 이상이 되는 이벤트 진입 지점(Event entering point)에서, 핸드오버가 트리거될 수 있다.

그리고 핸드오버 결정 이벤트는 트리거된 이후 트리거 시간(TTT:Time-to-Trigger)동안 핸드오버 진입 조건(Handover entering Condition)이 유지되는 경우에 핸드오버 운용점(HOP: Handover Operation Point)에서 핸드오버가 수행될 수 있다.

통신 시스템에서는 핑-퐁 효과(ping-pong effect)를 고려하여 트리거 시간(TTT)값이 비교적 크게 설정되는데, 저속 이동 환경과 비교하여 고속 이동 환경에서 서빙 셀의 신호 세기가 급격히 감쇠될 수 있다.

이와 관련하여 도 2에 도시된 바와 같이, 저속 이동 환경에서 통신 시스템은 트리거 시간(TTT)동안 서빙 셀의 신호 세기가 요구되는 데이터 전송률과 핸드오버 성공률을 만족시키는 임계값(Rmin)이하로 떨어지지 않을 수 있다. 하지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 고속 이동 환경에서 통신 시스템은 트리거 시간(TTT) 이전에 서빙 셀의 신호 세기가 임계값(Rmin)이하로 떨어지는 상황이 발생할 수 있다. 즉, 통신 시스템은 고속 이동 환경에서 핸드오버 수행 전에 서빙 셀의 신호 세기가 약화되어, 핸드오버 성공률이 낮아지고 쓰루풋(Throughput)이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

이에 본 발명은 철도 통신망에서 고속 이동 환경에서도 높은 데이터 전송률과 핸드오버 성공률을 보장할 수 있도록 하기 위해 핸드오버 파라미터 세트를 조정하는 핸드오버 제어 방법을 제안한다.

본 발명에서 제안하는 핸드오버 파라미터 세트는 트리거 시간(TTT: Time-to-Trigger), 보고 간격(reportInterval) 및 보고량(reportAmount) 파라미터 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아닐 수 있다. 이와 같은 트리거 시간(TTT: Time-to-Trigger), 보고 간격(reportInterval) 및 보고량(reportAmount) 파라미터의 정의는 다음과 같을 수 있다.

● 트리거 시간(TTT): 단말이 3GPP 36.331에 정의된 측정 보고 트리거링(measurement report triggering) 관련 이벤트(event)들의 진입(entering) 조건을 만족하는 경우 트리거 시간(TTT) 만큼 이 조건이 지속되는 경우 이벤트(event)를 기지국으로 전송함. 단위는 msec임.

● 보고 간격(reportInterval): 이벤트(event)를 기지국으로 보고하는 시간주기임. 단위는 msec임.

● 보고량(reportAmount): 이벤트(event)를 기지국으로 보고하는 총 개수임. 단위는 개수임.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속열차가 저속 이동하는 경우에 핸드오버 파라미터 세트의 조정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.

도 4를 참조하면, 철도 통신망은 단말에서의 수신 신호의 신호 세기가 저속 환경에서 천천히 감소하거나 천천히 증가하기 때문에 고속 환경에 비해 느린 핸드오버를 수행해야 하며, 너무 빨리하게 되면 위에서 설명한 바와 같이 핑-퐁(ping-pong) 현상이 증가될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속열차가 고속 이동하는 경우에 핸드오버 파라미터 세트의 조정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.

도 5를 참조하면, 철도 통신망은 단말에서의 수신 신호의 신호 세기가 고속 환경에서 급격히 빨리 감소하거나 급격히 빨리 증가하기 때문에 저속 환경에 비해 빠른 핸드오버를 수행해야 하며, 지연되는 경우 RLF(Radio Link Failure) 상황을 맞이하여 핸드오버 실패가 발생할 수 있다.

결론적으로, 도 4와 도 5를 비교하면, 철도 통신망은 도 4에 도시된 저속 환경에서 핸드오버 제어시 사용되는 트리거 시간이 도 5에 도시된 고속 환경에서 핸드오버 제어시 사용되는 트리거 시간보고 클 수 있다.

그리고, 철도 통신망은 도 4에 도시된 저속 환경에서 핸드오버 제어시 사용되는 보고 간격은 도 5에 도시된 고속 환경에서 핸드오버 제어시 사용되는 보고 간격보다 클 수 있다.

이와 달리, 철도 통신망은 도 4에 도시된 저속 환경에서 핸드오버 제어시 사용되는 보고량은 도 5에 도시된 고속 환경에서 핸드오버 제어시 사용되는 보고량보다 적을 수 있다.

이와 같이 저속 환경과, 고속 환경에서 적용되는 핸드오버 파라미터의 조정 방식은 중속 환경에서 핸드오버 제어시에도 동일한 방식으로 사용될 수 있다.

이처럼 저속 환경, 중속 환경 그리고 고속 환경에서 핸드오버 파라미터를 조정하기 위해서 아래 표 1과 같이 저속 환경, 중속 환경 그리고 고속 환경에서 파라미터 세트가 정의될 수 있다.

(표 1)은 저속용 핸드오버 파라미터 세트, 중속용 핸드오버 파라미터 세트 및 고속용 핸드오버 파라미터 세트의 일예를 보여줄 수 있다.

운행 속도	핸드오버 파라미터 세트 값	설명
저속	TTT_L reportInterval_L reportAmount_L	저속용 핸드오버 파라미터 세트
중속	TTT_M reportInterval_M reportAmount_M	중속용 핸드오버 파라미터 세트
고속	TTT_H reportInterval_H reportAmount_H	고속용 핸드오버 파라미터 세트

표 1을 참조하면, 본 발명에서 저속용 핸드오버 파라미터 세트는 저속용 트리거 시간의 파라미터로 TTT_L을 사용하고, 저속용 보고 간격의 파라미터로 reportInterval_L을 사용하며, 저속용 보고량의 파라미터로 reportAmount_L을 사용할 수 있다.

그리고, 본 발명에서 중속용 핸드오버 파라미터 세트는 중속용 트리거 시간의 파라미터로 TTT_M을 사용하고, 중속용 보고 간격의 파라미터로 reportInterval_M을 사용하며, 중속용 보고량의 파라미터로 reportAmount_M을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서 고속용 핸드오버 파라미터 세트는 고속용 트리거 시간의 파라미터로 TTT_H을 사용하고, 고속용 보고 간격의 파라미터로 reportInterval_H를 사용하며, 고속용 보고량의 파라미터로 reportAmount_H를 사용할 수 있다.

이처럼 본 발명의 철도 통신망은 속도별 핸드오버 파라미터 세트를 미리 준비하고 단말의 속도에 따라 동적으로 할당할 수 있다.

아래 (수학식1~3)은 본 발명에서 제안하는 파라미터들의 크기 관련 상호 관계를 설명하고 있다. 아래 (수학식 1)에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에서 제안하는 파라미터인 트리거 시간(TTL)은 저속보다는 중속이 더 작고, 중속 보다는 고속이 더 작아져야 하기 때문에 TTT_L이 가장 크고, 다음으로 TTT_M이 크며, TTT_H가 가장 작을 수 있다.

(수학식 1)

TTL_L>TTL_M>TTL_H

그리고, 보고 간격(reportInterval) 또한 아래 (수학식 2)에서 알 수 있는 바와 같이 저속보다는 중속이 더 작고, 중속 보다는 고속이 더 작아져야 하기 때문에 reportInterval_L이 가장 크고, 다음으로 reportInterval_M이 크며, reportIntervalT_H가 가장 작을 수 있다.

(수학식 2)

reportInterval_L>reportInterval_M>reportIntervalT_H

한편, 보고량(reportAmount)은 고속에서는 이벤트(event) 유실 확률이 높아 상대적으로 많은 양의 이벤트(event)를 보내야 하기 때문에, 아래 (수학식 3)에서 알 수 있는 바와 같이 저속보다는 중속이 더 많고, 중속 보다는 고속이 더 많아져야 하기 때문에, 이에 따라 reportAmount_H가 가장 많고, 다음으로 reportAmount_M이 많으며, reportAmount_L가 가장 적을 수 있다.

(수학식 3)

reportAmount_L<reportAmount_M<reportAmount_H

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속열차 환경에서의 핸드오버 제어 방법의 순서도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속열차 환경에서의 핸드오버 제어 방법은 단말(600), 디지털 유닛(DU)과 원격 무선 유닛(RRU)로 구성된 기지국(610) 및 SON 서버(Self Organizing Network server)(620)의 상호 동작으로 이루어 질 수 있다. 여기에서 SON 서버(620)는 기지국(610)의 외부에 구현될 수도 있고, 내부에 구현될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속열차 환경에서의 핸드오버 제어 방법은 먼저 단말(600)이 기지국(610)에 운행 속도, RSRP(reference signal received power), RSRQ(reference signal received quality) 등을 포함하여 측정 결과를 측정 보고(Measurement Report) 신호를 통하여 보고할 수 있다(S601).

그러면, 기지국(610)은 SON 서버(620)에 단말(600)로부터 수신한 운행 속도 정보를 비롯한 측정 결과를 성능 측정 보고(PMReport: Performance Measurement Report) 신호로 전달할 수 있다(S602).

이처럼 기지국(610)을 통하여 단말(600)의 운행 속도 정보를 수신한 SON 서버(620)는 핸드오버 파라미터 세트의 조정 과정을 수행할 수 있다(S603). 이때, SON 서버(620)에서 수행되는 핸드오버 파라미터 세트의 조정 과정이 도 7에 도시되어 있다.

도 7은 도 6의 핸드오버 파라미터 세트의 조정 과정을 보여주는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 도 6의 핸드오버 파라미터 세트의 조정 과정은, 먼저 SON 서버(620)가 단말(600)로부터 수신한 운행 속도가 어느 속도 범위에 포함되는지를 판단할 수 있다(S701).

여기에서, 속도 범위는 특정 기준값과 대비하여 높거나 낮은지를 기준으로, 3개의 레벨로 분류될 수 있다. 일 예로서, 속도 범위는 고속 범위, 중속 범위, 저속 범위의 3개의 레벨로 분류될 수 있으며, 구체적으로 저속은 대략 0 ~ 60 km/h, 중속은 대략 60 ~ 120 km/h, 고속은 대략 120 ~ 400km/h로 정의될 수 있다. 위의 속도 범위값은 하나의 예로 다양한 실험을 통하여 최적화된 값으로 조정될 수 있다.

SON 서버(620)는 단말(600)로부터 수신한 운행 속도가 어느 속도 범위에 포함되는지 판단한 결과, 단말(600)로부터 수신한 운행 속도가 저속 범위에 포함되면 핸드오버 파라미터 세트가 저속용인지 여부를 판단할 수 있다(S702). SON 서버(620)는 핸드오버 파라미터 세트가 저속용인지 여부의 판단결과, 저속용이면 현재 상태를 유지하고(S703), 저속용이 아니면 저속용 핸드오버 파라미터 세트로 변경할 수 있다(S704).

이와 달리, SON 서버(620)는 단말(600)로부터 수신한 운행 속도가 어느 속도 범위에 포함되는지 판단한 결과, 단말(600)로부터 수신한 운행 속도가 중속 범위에 포함되면 핸드오버 파라미터 세트가 중속용인지 여부를 판단할 수 있다(S705). SON 서버(620)는 핸드오버 파라미터 세트가 중속용인지 여부의 판단결과, 중속용이면 현재 상태를 유지하고(S706), 중속용이 아니면 중속용 핸드오버 파라미터 세트로 변경할 수 있다(S707).

그리고, SON 서버(620)는 단말(600)로부터 수신한 운행 속도가 어느 속도 범위에 포함되는지 판단한 결과, 단말(600)로부터 수신한 운행 속도가 고속 범위에 포함되면 핸드오버 파라미터 세트가 고속용인지 여부를 판단할 수 있다(S708). SON 서버(620)는 핸드오버 파라미터 세트가 고속용인지 여부의 판단결과, 고속용이면 현재 상태를 유지하고(S709), 고속용이 아니면 고속용 핸드오버 파라미터 세트로 변경할 수 있다(S710).

한편, SON 서버(620)는 핸드오버 파라미터 세트의 조정이 완료되면, 새로운 핸드오버 파라미터 세트를 설정 업데이트(ConfigurationUpdate) 신호로 기지국(610)으로 전달할 수 있다(S604).

이에 따라, 기지국(610)은 자신이 가지고 있는 측정 보고(measurement report)의 핸드오버 파라미터 세트를 수신한 새로운 핸드오버 파라미터 세트로 업데이트 할 수 있다(S605). 그리고, 기지국(610)은 새로운 핸드오버 파라미터 세트를 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfiguration) 신호를 이용해 단말(600)로 전달할 수 있다(S606).

단말(600)은 자신이 가지고 있는 측정 보고(measurement report)의 핸드오버 파라미터 세트를 수신한 새로운 핸드오버 파라미터 세트로 업데이트 할 수 있으며(S607), 업데이트 성공 후 RRC 연결 재설정 완료(RRCConnectionReconfigurationComplete) 신호를 이용해 절차 완료를 기지국(610)에게 알려줄 수 있다(S608).

한편, 위에서 고속열차의 속도 범위를 저속, 중속 및 고속의 3개의 레벨로 분류하였으나, 저속 및 고속의 2개의 레벨로 분류할 수도 있으며, 이에 따라 핸드오버 파라미터 세트도 저속용 핸드오버 파라미터 세트와 고속용 핸드오버 파라미터 세트로 분류하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

철도 통신망에서 단말에서 수행되는 핸드오버 방법에 있어서,
상기 단말의 운행 속도를 기지국에 전송하는 단계;
상기 기지국으로부터 상기 운행 속도에 따라 재조정된 핸드오버 파라미터 세트를 수신하는 단계; 및
상기 핸드오버 파라미터 세트에 기초하여 핸드오버 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고속열차 환경에서의 핸드오버 제어 방법.