KR20240015279A - 5g 밀리미터파 네트워크를 위한 핸드오버 장치 및 방법 - Google Patents

5g 밀리미터파 네트워크를 위한 핸드오버 장치 및 방법 Download PDF

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백정석
이창성
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Abstract

개시된 실시예는 서비스 기지국과 다수의 이웃 기지국에 대해 측정된 RSRP(Reference Signal Received Power)의 평균값을 기반으로 주기적으로 측정 리포트를 생성하여 서비스 기지국으로 전송하는 단계, 지정된 핸드오버 진입 이벤트가 발생되면, 서비스 기지국이 측정 리포트에 대해 신경망 연산하여 다수의 이웃 기지국 중에서 선택한 둘 이상의 후보 기지국을 확인하는 단계, 핸드오버 준비 기간 중 둘 이상의 후보 기지국과 이중 통신 연결되는 단계 및 둘 이상의 후보 기지국 중 적어도 하나의 후보 기지국의 RSRP가 지정된 핸드오버 실행 이벤트를 달성하면, 해당 후보 기지국을 타겟 기지국으로 선택하여 핸드오버를 실행하는 단계를 포함하여, 핸드오버 중 서비스 기지국이나 타겟 기지국의 쉐도잉 등으로 인한 연결 끊김 상태가 발생하지 않도록 방지할 수 있고, 핸드오버 시에 낮은 HIT와 작은 HOF 확률을 갖도록 하여 MIT가 짧아지도록 보장할 수 있는 핸드오버 장치 및 방법을 제공한다.

Description

5G 밀리미터파 네트워크를 위한 핸드오버 장치 및 방법{Handover Apparatus and Method for 5G Millimeter Wave Network}
개시되는 실시예들은 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것으로, 5G 밀리미터 웨이브 네트워크를 위한 다중 액티브 프로토콜 스택(Multiple Active Protocol Stacks)을 이용하는 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것이다.
5세대 이동 통신 시스템은 eMBB(Enhanced Mobile BroadBand) 및 URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 실시간 서비스를 위해 밀리미터파(mmWave) 신호를 사용한다. 그러나 밀리미터파는 통신을 위해 LOS(Line-of-Sight)가 필요하고, 쉐도잉(shadowing)에 취약하므로, NLOS(Non-LOS)에서는 상당한 신호 저하가 발생한다. 도심 지역의 잦은 NLOS 발생은 사용자 단말(User Equipment: UE)과 5G gNB 기지국 사이의 밀리미터파 링크의 갑작스러운 연결 끊김을 야기한다. UE가 60km/h 속도로 이동하는 조건에서의 시뮬레이션을 기반으로 기존 LTE 방식에서의 핸드오버(Handover: HO)는 2GHz LTE 대역 신호를 사용할 때보다 28GHz 밀리미터파 신호를 사용할 때 핸드오버 실패(HO Failure: HOF) 확률이 40배 더 높다.
한편 공장 자동화, 프로세스 자동화 및 스마트 그리드 애플리케이션 등에 주로 이용되는 고신뢰 저지연 통신(Ultra-Reliable Low Latency Communication: 이하 URLLC)의 경우 실시간성을 중요시하므로, 5G 네트워크는 URLLC에서 요구하는 1ms 미만의 지연 시간을 보장하기 위해 0에 가까운 이동성 중단 시간(Mobility Interruption Time: 이하 MIT)의 보장이 필요하다. MIT는 핸드오버 실패 시의 네트워크 복구 시간과 핸드오버 성공 시의 핸드오버 중단 시간(Handover Interruption Time: 이하 HIT)의 합으로 정의된다. 따라서 핸드오버 중에 발생하는 MIT가 짧아지도록 보장하기 위해서는 낮은 HIT와 작은 HOF 확률이 필요하다.
한국 공개 특허 제10-2021-0063911호 (2021.06.02 공개)
개시되는 실시예들은 핸드오버 시에 낮은 HIT와 작은 HOF 확률을 갖도록 하여 MIT가 짧아지도록 보장할 수 있는 핸드오버 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
개시되는 실시예들은 타겟 기지국에 대한 다중 이벤트 조건을 충족해야만 타겟 기지국으로의 핸드오버가 실행되도록 하여 서비스 안정성을 보장할 수 있는 핸드오버 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
개시되는 실시예들은 서비스 기지국으로부터 타겟 기지국으로 핸드오버가 수행되는 과정에서 다수의 후보 기지국이 동작할 수 있도록 하여 핸드오버 중 발생할 수 있는 연결 끊김 상태가 발생하는 것을 방지할 수 있는 핸드오버 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
실시예에 따른 핸드오버 방법은 하나 이상의 프로세서 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 5G 네트워크의 사용자 단말에 의해 수행되는 방법으로서, 서비스 기지국과 다수의 이웃 기지국에 대해 측정된 RSRP(Reference Signal Received Power)의 평균값을 기반으로 주기적으로 측정 리포트를 생성하여 서비스 기지국으로 전송하는 단계; 지정된 핸드오버 진입 이벤트가 발생되면, 상기 서비스 기지국이 상기 측정 리포트에 대해 신경망 연산하여 다수의 이웃 기지국 중에서 선택한 둘 이상의 후보 기지국을 확인하는 단계; 핸드오버 준비 기간 중 상기 둘 이상의 후보 기지국과 이중 통신 연결되는 단계; 및 상기 둘 이상의 후보 기지국 중 적어도 하나의 후보 기지국의 RSRP가 지정된 핸드오버 실행 이벤트를 달성하면, 해당 후보 기지국을 타겟 기지국으로 선택하여 핸드오버를 실행하는 단계를 포함한다.
상기 이중 통신 연결되는 단계는 상기 둘 이상의 후보 기지국과 패킷 복제 기법에 따라 통신을 수행할 수 있다.
상기 이중 통신 연결되는 단계는 상기 둘 이상의 후보 기지국 중 적어도 하나와 함께 상기 서비스 기지국이 이중 통신 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
상기 핸드오버 진입 이벤트는 표준으로 정의된 6개의 이벤트(Event A1 ~ A6) 중 하나로 설정되고, 상기 핸드오버 실행 이벤트는 상기 6개의 이벤트 중 동시에 달성되어야 하는 둘 이상의 멀티 이벤트로 설정될 수 있다.
상기 서비스 기지국으로 전송하는 단계는 미리 획득된 측정 환경 조건에 따라 주기적으로 상기 서비스 기지국 및 상기 다수의 이웃 기지국에서 수신된 기준 신호의 파워를 측정하여 각 기지국에 대한 RSRP를 획득하고, 측정 리포트 생성 주기마다 각 기지국에 대해 획득된 최근 k개의 RSRP의 평균값을 계산하여 측정 리포트를 생성하며, 생성된 측정 리포트를 상기 서비스 기지국으로 전달할 수 있다.
상기 핸드오버를 실행하는 단계는 상기 후보 기지국 중 핸드오버 실행 이벤트를 달성한 후보 기지국을 상기 타겟 기지국으로 레이블하고, 나머지 후보 기지국을 보조 기지국으로 레이블할 수 있다.
상기 핸드오버 방법은 상기 타겟 기지국과의 핸드오버가 완료되면, 상기 서비스 기지국과 함께 상기 보조 기지국과의 연결을 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 핸드오버 방법은 상기 타겟 기지국과의 핸드오버가 완료되면, 상기 타겟 기지국과 상기 보조 기지국으로 레이블된 후보 기지국에 대한 정보를 상기 서비스 기지국에서 신경망 연산을 수행하는 인공 신경망을 추가 학습시키기 위한 레이블 결과 메시지로서 상기 서비스 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 핸드오버 방법은 하나 이상의 프로세서 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 5G 네트워크의 서비스 기지국에 의해 수행되는 방법으로서, 이미 연결되어 서비스되고 있는 사용자 단말이 상기 서비스 기지국과 다수의 이웃 기지국에 대해 측정된 RSRP의 평균값을 기반으로 주기적으로 생성하여 전송한 측정 리포트를 수신하는 단계; 상기 측정 리포트에 대해 신경망 연산하여 상기 다수의 이웃 기지국 중 상기 사용자 단말이 핸드오버 준비 기간 중 이중 통신 연결되는 둘 이상의 후보 기지국을 선택하는 단계; 및 상기 사용자 단말이 지정된 핸드오버 진입 이벤트가 발생되어 핸드오버 진행 요청을 전송하면, 선택된 둘 이상의 후보 기지국에 대한 정보를 전송하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 핸드오버 장치는 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 5G 네트워크의 사용자 단말에 구현되는 장치로서, 상기 프로세서는 서비스 기지국과 다수의 이웃 기지국에 대해 측정된 RSRP의 평균값을 기반으로 주기적으로 측정 리포트를 생성하여 서비스 기지국으로 전송하고, 지정된 핸드오버 진입 이벤트가 발생되면, 상기 서비스 기지국이 상기 측정 리포트에 대해 신경망 연산하여 다수의 이웃 기지국 중에서 선택한 둘 이상의 후보 기지국을 확인하며, 핸드오버 준비 기간 중 상기 둘 이상의 후보 기지국과 이중 통신 연결되어, 상기 둘 이상의 후보 기지국 중 적어도 하나의 후보 기지국의 RSRP가 지정된 핸드오버 실행 이벤트를 달성하면, 해당 후보 기지국을 타겟 기지국으로 선택하여 핸드오버를 실행한다.
따라서, 실시예에 따른 핸드오버 장치 및 방법은 핸드오버 시에 타겟 기지국에 대한 다중 이벤트 조건을 충족해야만 핸드오버가 실행되도록 하여 신호 품질을 보장할 수 있다. 뿐만 아니라, 핸드오버 실행 시에 타겟 기지국으로 전환 될 수 있는 다수의 후보 기지국을 선택하여 핸드오버가 실행되기 이전 핸드오버 준비 기간 동안 선택된 후보 기지국이 사용자 단말과 다중 연결되도록 하여 핸드오버 중 서비스 기지국이나 타겟 기지국의 쉐도잉 등으로 인한 연결 끊김 상태가 발생하지 않도록 방지할 수 있다. 그러므로 핸드오버 시에 낮은 HIT와 작은 HOF 확률을 갖도록 하여 MIT가 짧아지도록 보장하고, 안정적인 서비스를 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일 실시예 따른 5G 네트워크의 핸드오버 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 사용자 단말에서 핸드오버를 수행하는 핸드오버 장치를 동작에 따라 구분한 구성을 나타낸다.
도 4는 기지국에서 핸드오버를 수행하는 핸드오버 장치를 동작에 따라 구분한 구성을 나타낸다.
도 5는 실시예에 따른 사용자 단말의 핸드오버 방법을 나타낸다.
도 6은 실시예에 따른 서비스 기지국의 핸드오버 방법을 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 일 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
일 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 일 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 일 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1 및 도 2는 일 실시예 따른 5G 네트워크의 핸드오버 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서 5G 네트워크는 크게 액세스 네트워크(Radio Access Network: 이하 RAN, 또는 NR)(11)와 코어 네트워크(Core Network)(12)로 구성된다. RAN(11)은 다수의 기지국(gNB)을 구비하여 사용자 단말(UE)과 무선 통신을 수행하고, 코어 네트워크(12)는 사용자 단말(UE)과 기지국(gNB)을 제어하고 데이터를 제공하는 역할을 수행한다.
일반적으로 핸드오버(HO)는 다수의 기지국(gNB) 중에서 현재 사용자 단말(UE)이 연결된 서비스 기지국(SgNB)과 사용자 단말(UE) 주변에 위치하는 다수의 이웃 기지국(Neighboring gNB)(NgNB1 ~ NgNB4) 중에서 선택된 타겟 기지국(Target gNB)(TgNB)의 상태(또는 상태 정보)를 기반으로 수행된다. 이때 사용자 단말(UE)은 서비스 기지국(SgNB) 및 다수의 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4) 각각에서 전송된 기준 신호가 수신된 파워를 나타내는 RSRP(Reference Signal Received Power)를 측정하여 핸드오버(HO) 수행 조건과 타겟 기지국을 설정할 수 있다. 현재 5G 네트워크에서는 핸드오버(HO) 수행 조건은 표 1과 같이 3GPP 표준으로 정의된 6개의 이벤트(Event A1 ~ A6) 중 적어도 하나를 기반으로 수행되고 있다.
표 1를 참조하여 도 2의 예에 따른 핸드오버(HO) 동작을 설명하면, 서비스 기지국(SgNB)은 사용자 단말(UE)이 RRC 연결 상태(Radio Resource Control)이면, 사용자 단말(UE)이 주변 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4)에 대한 RSRP을 측정하여 보고하는 조건을 지정하는 측정 환경 조건(Measurement Configuration: MC)을 설정하여 사용자 단말(UE)로 전달한다. 이에 사용자 단말(UE)은 측정 환경 조건(MC)에 따라 주기적(Δt)으로 서비스 기지국(SgNB)을 포함한 다수의 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4)에서 전송된 기준 신호를 수신하여 RSRP를 측정한다. 그리고 사용자 단말(UE)은 측정된 RSRP가 표 1로 정의된 6개의 이벤트 중 측정 환경 조건(MC)에 의해 지정된 핸드오버 진입 이벤트(여기서는 일 예로 이벤트 A2) 해당하면, 측정된 다수의 기지국(SgNB, NgNB1 ~ NgNB4)에 대한 RSRP를 기반으로 측정 리포트(Measurement Report: MR)를 생성하고, 생성된 측정 리포트(MR)를 서비스 기지국(SgNB)으로 전달한다.
여기서는 핸드오버 진입 이벤트가 이벤트 A2 인 것으로 가정하였으므로, 사용자 단말(UE)은 측정 환경 조건(MC)에 따라 서비스 기지국(SgNB)에 대해 측정된 RSRP가 이벤트 A2에 의해 지정된 A2 문턱값(Thresh A2) 미만이 되면, 즉 RSRP가 핸드오버 진입 이벤트를 만족하는 제1 시점(TA2)에 핸드오버(HO)가 필요하다고 판단하여, 생성된 측정 리포트(MR)를 서비스 기지국(SgNB)으로 전달한다. 이때 사용자 단말(UE)은 서비스 기지국(SgNB)의 RSRP가 여러 요인으로 인한 일시적 변동성(fluctuation)으로 인해 핸드오버 진입 이벤트가 달성된 것으로 잘못 판단하지 않도록, 상태가 지정된 트리거 기간(Time-To-Trigger:TTT) 동안 지속되는 경우에만 핸드오버 진입 이벤트가 달성된 것으로 판단할 수도 있다.
서비스 기지국(SgNB)은 전달된 측정 리포트(MR)를 기반으로 다수의 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4) 중에서 다음 사용자 단말(UE)과 연결되어 서비스를 제공할 타겟 기지국(TgNB, 여기서는 일 예로 제4 이웃 기지국(NgNB4))을 기지정된 방식에 따라 선택하여 사용자 단말(UE)로 전달한다. 이에 사용자 단말(UE)은 선택된 타겟 기지국(TgNB)으로의 랜덤 액세스를 시도하고, 타겟 기지국(TgNB)으로부터 랜덤 액세스 응신이 수신되면, 측정 환경 조건(MC)에 의해 지정된 핸드오버 실행 이벤트(여기서는 일 예로 이벤트 A3 또는 A4)가 발생하는지 판별한다.
지정된 핸드오버 실행 이벤트에 따라 타겟 기지국(TgNB)의 RSRP가 서비스 기지국(SgNB)의 RSRP보다 이벤트 A3에 의해 지정된 A3 오프셋(Off A3)만큼 크거나, 타겟 기지국(TgNB)의 RSRP가 이벤트 A4에 의해 지정된 A4 문턱값(Thresh A4) 이상이면, 핸드오버 실행 이벤트를 만족하는 제2 시점(THOE)에 서비스 기지국(SgNB)과의 RRC 연결을 타겟 기지국(TgNB)으로 재구축하여 핸드오버(HO)를 실행(HO Execution: HOE)한다. 그리고 타겟 기지국(TgNB)은 사용자 단말(UE)과의 핸드오버(HO)가 성공하면, 핸드오버 성공을 코어 네트워크(12)와 기존 서비스 기지국(SgNB)으로 통지하고, 기존 서비스 기지국(SgNB)은 코어 네트워크(12)를 타겟 기지국(TgNB)으로 상태 정보를 전달하고, 코어 네트워크(12)는 타겟 기지국(TgNB)을 사용자 단말(UE)에 대한 새로운 서비스 기지국(SgNB)으로 등록한다. 이에 타겟 기지국(TgNB)은 상태 정보를 전달받고, 새로운 서비스 기지국(SgNB)으로서 사용자 단말(UE)에 대한 통신 서비스를 제공한다.
초기 네트워크에서는 핸드오버 진입 이벤트와 핸드오버 실행 이벤트를 별도로 구분하지 않고 핸드오버 실행 이벤트만이 지정되어 핸드오버 실행 이벤트 발생시에 즉시 핸드오버(H)가 수행되도록 구성되었다. 그러나 최근에는 핸드오버 진입 이벤트와 핸드오버 실행 이벤트를 별도로 구분하여, 조기 예측(Early preparation)을 통해 핸드오버 진입을 우선 결정하고, 이후 핸드오버 실행 이벤트를 수행하도록 하여 핸드오버 실패(HOF) 확률을 낮추고 있다.
그럼에도 불구하고 5G 네트워크가 밀리미터파 신호를 이용하는 경우에, 각종 장애물(obs) 등에 의해 NLOS가 빈번하게 발생하여, 수시로 기지국과의 연결 끊김(outage) 상태가 될 수 있다. 그리고 이러한 연결 끊김 상태는 핸드오버(HO) 과정에서도 나타날 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이동 중인 사용자 단말(UE)에서 감지되는 서비스 기지국(SgNB)의 RSRP가 제1 시점(TA2)에 핸드오버 진입 이벤트를 달성하면, 사용자 단말(UE)은 서비스 기지국(SgNB)으로 측정 리포트(MR)를 전달하여 타겟 기지국(TgNB)이 선택되도록 하고, 선택된 타겟 기지국(TgNB)의 RSRP가 핸드오버 실행 이벤트를 만족하는 제2 시점(THOE)에 핸드오버를 실행한다. 여기서 제1 시점(TA2)으로부터 제2 시점(THOE) 사이의 핸드오버 준비 기간은 서비스 기지국(SgNB)과 타겟 기지국(TgNB)의 RSRP에 따라 변화될 수 있다. 그리고 사용자 단말(UE)에서 측정되는 밀리미터파를 이용하는 서비스 기지국(SgNB)의 RSRP는 각종 장애물(obs)이나 여러 환경 요소로 인해 도 2에서와 같이 핸드오버 준비 기간 동안에도 크게 변동될 수 있다. 따라서 핸드오버 준비 기간 동안 사용자 단말(UE)은 타겟 기지국(TgNB)으로의 핸드오버가 완료되지 않았음에도 서비스 기지국(SgNB)과의 신호 대 간섭잡음비(Signal to Interference Noise Ratio: SINR)가 SINR 문턱값 미만이 되어 연결이 끊어짐으로써 통신이 두절될 수 있다는 문제가 있다. 그리고 핸드오버 실행 이벤트로 이벤트 A3가 지정된 경우, 서비스 기지국(SgNB)의 급작스러운 RSRP 저하는 의도하지 않게 핸드오버 실행 이벤트로 지정된 A3 오프셋(Off A3)를 만족하게 되어 타겟 기지국(TgNB)의 RSRP 상태가 충분한 크기에 도달하지 않았음에도 핸드오버가 실행되도록 할 수 있다. 또한 핸드오버(HO) 준비 기간 동안 사용자 단말(UE)의 이동에 의해 서비스 기지국(SgNB)의 RSRP가 낮아진 상태임에도 타겟 기지국(TgNB)의 RSRP가 변동으로 인해 핸드오버 실행 이벤트를 만족하지 못하게 되어 통신이 두절될 수도 있다. 이러한 문제들은 핸드오버 실패(HOF)로 이어질 수 있다.
실시예에 따른 밀리미터파를 이용하는 5G 네트워크에서는 상기한 문제를 방지하기 위해, 우선 서비스 기지국(SgNB)이 딥러닝 기법에 의해 학습된 인공 신경망을 이용하여 RSRP가 크면서 변동될 가능성이 작은 기지국을 타겟 기지국(TgNB)으로 선택한다. 즉 이전 수행된 학습에 기반하여, 장애물 등에 의한 NLOS가 발생될 가능성이 낮은 타겟 기지국(TgNB)을 선택함으로써, 연결 끊김이나 핸드오버 실패(HOF) 발생 가능성을 줄여준다. 이와 함께 핸드오버 실행 이벤트를 단일 이벤트가 아닌 다중 이벤트로 설정하여 안정된 상태에서만 핸드오버가 실행될 수 있도록 한다.
특히 실시예의 5G 네트워크에서는 핸드오버 준비 기간 동안 서비스 기지국(SgNB)의 RSRP 변동에도 사용자 단말(UE)에 대한 안정적인 서비스가 유지될 수 있도록, 다수의 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4) 중 타겟 기지국(TgNB)과 함께 사용자 단말(UE)에 대한 통신 서비스를 제공할 수 있는 기지국(여기서는 일 예로 제2 이웃 기지국(NgNB2))을 선택하여 보조 기지국(Assisting AgNB: AgNB)을 추가로 설정할 수 있다.
이를 위해 서비스 기지국(SgNB) 측정 리포트(MR)를 기반으로 다수(여기서는 일 예로 2개)의 후보 기지국(candidate gNB: CgNB)을 선택한다. 여기서 후보 기지국(CgNB) 중 하나는 핸드오버 준비 기간에도 사용자 단말(UE)에 연결될 뿐만 아니라, 핸드오버 이후 타겟 기지국(TgNB)으로서 동작하고, 나머지 후보 기지국은 핸드오버 준비 기간 동안에만 보조 기지국(AgNB)으로서 동작하여 사용자 단말(UE)에 연결된다.
타겟 기지국(TgNB)은 핸드오버(HO) 실행 시에 사용자 단말(UE)이 랜덤 액세스 되면, 경로 전환을 시작하고 베어러(bearer)를 수정하여 코어 네트워크(12)에 연결되는 반면, 보조 기지국(AgNB)은 경로 스위치와 베어러를 수정하지 않고, 보조적으로 사용자 단말(UE)로 데이터를 전송하기 위해 선택되는 기지국이다. 즉 핸드오버 준비 기간 동안에는 선택된 2개의 후보 기지국(CgNB)이 사용자 단말(UE)과 연결되어 통신하는 반면, 핸드오버가 실행되면, 핸드오버 실행 이벤트를 만족한 타겟 기지국(TgNB)이 코어 네트워크(12)에 연결되어 새로운 서비스 기지국(SgNB)으로서 사용자 단말(UE)과 통신한다.
현재 5G 네트워크에서는 불안정한 밀리미터파 신호에 대한 문제를 극복하기 위해 사용자 단말(UE)이 두 개의 기지국에 동시에 연결되는 이중 연결(dual connectivity) 기법을 제공하고 있으며, 패킷 복제(Packet Duplication) 기법에 따라 다수개의 기지국이 동일한 데이터를 전송할 수 있도록 하고 있다. 이에 실시예에서는 선택되는 2개의 후보 기지국(CgNB)이 사용자 단말(UE)과 연결되도록 함으로써 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 이때 2개의 후보 기지국(CgNB)은 코어 네트워크(12)를 통해 패킷을 복제하여 사용자 단말(UE)과 이중 연결 통신을 수행할 수 있다. 여기서는 2개의 후보 기지국(CgNB)이 사용자 단말(UE)과 이중 연결 통신을 수행하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서 후보 기지국(CgNB)은 서비스 기지국(SgNB)과 함께 사용자 단말(UE)에 대해 이중 연결 통신을 수행할 수도 있다.
이때 사용자 단말(UE)과 2개의 후보 기지국(CgNB) 및 서비스 기지국(SgNB) 각각은 L2의 RRC(Radio Resource Control), PDCP(Packet-Data Convergence Protocol), RLC(Radio Link Control) 및 MAC(Medium Access Control)이 이중화된 이중 액티브 프로토콜 스택(Dual Active Protocol Stack: DAPS)을 생성하여 이중 연결 통신을 수행할 수 있다.
도 3은 사용자 단말에서 핸드오버를 수행하는 핸드오버 장치를 동작에 따라 구분한 구성을 나타내고, 도 4는 기지국에서 핸드오버를 수행하는 핸드오버 장치를 동작에 따라 구분한 구성을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 사용자 단말(UE)의 핸드오버 장치(20)는 신호세기 측정 모듈(21), 메모리 모듈(22), 측정 리포트 생성 모듈(23), 이벤트 대조 모듈(24) 및 레이블 결과 전송 모듈(25)을 포함할 수 있다. 신호세기 측정 모듈(21)은 측정 환경 조건(MC)에 따라 지정된 주기(Δt)마다 서비스 기지국(SgNB)을 포함한 다수의 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4)에서 수신된 기준 신호의 파워를 측정하여, 각 기지국(SgNB, NgNB1 ~ NgNB4)에 대한 RSRP를 획득한다. 도 1에서는 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4)의 4개인 경우를 도시하였으므로, 신호세기 측정 모듈(21)은 4개의 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4)과 서비스 기지국(SgNB) 각각에 대한 5개의 RSRP를 획득할 수 있다.
신호세기 측정 모듈(21)이 시간(t)에서 개별 이웃 기지국(NgNB)에 대한 RSRP(RSRPc[t])를 획득할 수 있으며, 이때 획득된 RSRP(RSRPc[t])에 포함될 수 있는 페이딩(fading)에 의한 변동과 측정 오류를 줄이기 위해 순차적으로 L1 및 L3 필터링을 수행하여 RSRP(RSRPc[t])를 획득할 수도 있다.
그리고 이웃 기지국(NgNB)의 개수는 사용자 단말(UE)과 기지국(gNB)의 위치에 따라 다양하게 변화된다. 만일 이웃 기지국(NgNB)의 개수가 G개(NgNB1 ~ NgNBG)라고 하면, 신호세기 측정 모듈(21)은 시간(t)에서 N(= G+1)개의 RSRPc[t]를 획득할 수 있다.
메모리 모듈(22)은 신호세기 측정 모듈(21)이 주기적(Δt)으로 획득하는 N개의 RSRPc[t]를 인가받아 저장한다. 이때 메모리 모듈(22)은 최근 획득된 순서로 이전 k번째까지 주기적(Δt)으로 획득된 N개의 RSRPc[t]를 저장할 수 있다. 즉 메모리 모듈(22)은 N × k 개의 RSRPc[t]를 저장할 수 있다.
측정 리포트 생성 모듈(23)은 측정 리포트 생성 주기(TI)마다 메모리 모듈(22)에 저장된 N × k 개의 RSRPc[t]를 기반으로 측정 리포트(MR)를 생성하여 서비스 기지국(SgNB)으로 전송한다. 상기한 바와 같이, 기존의 사용자 단말(UE)은 지정된 핸드오버 진입 이벤트가 발생되면, 측정 리포트(MR)를 생성하여 서비스 기지국(SgNB)으로 전송하는 반면, 실시예의 사용자 단말(UE)에서 측정 리포트 생성 모듈(23)은 측정 리포트 생성 주기(TI)마다 측정 리포트(MR)를 생성하여 서비스 기지국(SgNB)으로 전송한다. 이는 사용자 단말(UE)이 핸드오버를 필요로 하는 상태가 되기 이전에, 서비스 기지국(SgNB)이 사용자 단말(UE)의 주변에 위치하는 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNBG)에 대한 상태를 조기에 확인할 수 있도록 하기 위함이다.
측정 리포트 생성 모듈(23)은 N × k 개의 RSRPc[t]를 기반으로 N개의 기지국 각각에 대한 k 기간 동안의 RSRP 평균값()(여기서 i = {1, …, N}, t = {1, …, k})을 수학식 1에 따라 계산하여 획득한다.
여기서 는 바닥함수이다.
측정 리포트 생성 모듈(23)은 수학식 1에 따라 N개의 기지국(SgNB, NgNB1 ~ NgNBG) 각각에 대한 RSRP 평균값()이 획득되면, 측정 리포트 생성 모듈(23)은 계산된 N개의 기지국 각각에 대한 k 기간 동안의 RSRP 평균값() 정보()를 측정 리포트(MR)에 포함하여 서비스 기지국(SgNB)으로 전송한다.
이벤트 대조 모듈(24)은 신호세기 측정 모듈(21)에서 측정된 서비스 기지국(SgNB)과 다수의 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4)에 대한 RSRP와 지정된 핸드오버 진입 이벤트를 비교하여 핸드오버(HO) 진입 여부를 결정한다. 상기에서와 마찬가지로 측정 환경 조건(MC)에 의해 핸드오버 진입 이벤트가 이벤트 A2로 지정된 경우, 이벤트 대조 모듈(24)은 서비스 기지국(SgNB)에 대한 RSRP가 A2 문턱값(Thresh A2) 미만이 되면 핸드오버(HO) 진입을 결정할 수 있다. 이때 이벤트 대조 모듈(24)은 핸드오버 진입 이벤트로 지정된 조건이 트리거 기간(TTT) 이상 지속되는 경우에만 핸드오버(HO)로 진입하는 것으로 결정하도록 설정될 수도 있다.
또한 이벤트 대조 모듈(24)은 서비스 기지국(SgNB)에 의해 선택된 다수의 후보 기지국(CgNB)의 RSRP와 지정된 핸드오버 실행 이벤트를 비교하여 핸드오버(HO) 실행 여부를 결정한다. 이벤트 대조 모듈(24)은 다수의 후보 기지국(CgNB) 중 하나의 후보 기지국의 RSRP가 핸드오버 실행 이벤트를 충족하면, 핸드오버 실행 이벤트를 충족한 후보 기지국을 타겟 기지국으로 결정하고, 핸드오버 실행을 결정하여 핸드오버 실행(HOE) 메시지를 타겟 기지국(TgNB)으로 전송하는 한편, 사용자 단말(UE)이 서비스 기지국(SgNB)과의 RRC 연결을 타겟 기지국(TgNB)으로 재구축하여 핸드오버(HO)를 실행하도록 한다.
기존에는 핸드오버 실행 이벤트가 하나의 이벤트로 지정되었다. 그에 반해 실시예에서는 동시에 만족되어야 하는 둘 이상의 멀티 이벤트가 핸드오버 실행 이벤트로 지정된다. 이는 상기한 바와 같이, RSRP가 변동성을 고려하여 타겟 기지국(TgNB)의 RSRP이 안정된 상태에서 핸드오버(HO)가 실행되도록 함으로써, 핸드오버 실패(HOF) 가능성을 낮출 뿐만 아니라, 연결 끊김이 발생되는 것을 방지하기 위해서이다. 여기서는 핸드오버 실행 이벤트로서 이벤트 A3와 이벤트 A4가 함께 멀티 이벤트(A3 & A4)로 지정되는 것으로 가정한다. 이 경우, 이벤트 대조 모듈(24)은 후보 기지국(GgNB) 중 적어도 하나의 후보 기지국의 RSRP가 서비스 기지국(SgNB)의 RSRP보다 이벤트 A3에 의해 지정된 A3 오프셋(Off A3)만큼 크고, 해당 후보 기지국의 RSRP가 이벤트 A4에 의해 지정된 A4 문턱값(Thresh A4) 이상이어야만 타겟 기지국(TgNB)로 설정되어 사용자 단말(UE)이 핸드오버(HO)를 실행하도록 한다.
이 경우에도 이벤트 대조 모듈(24)은 핸드오버 실행 이벤트로 지정된 멀티 이벤트가 트리거 기간(TTT) 이상 지속되는 경우에만 핸드오버(HO)를 실행하도록 설정될 수 있다.
레이블 결과 전송 모듈(25)은 이벤트 대조 모듈(24)이 핸드오버 실행 이벤트가 충족되어 핸드오버(HO)를 실행하는 것으로 판별한 경우, 서비스 기지국(SgNB)에 의해 선택된 후보 기지국(CgNB) 중 핸드오버 실행 이벤트를 만족하는 후보 기지국을 타겟 기지국(TgNB)으로 레이블하고, 나머지 후보 기지국을 보조 기지국(AgNB)로 레이블하여 레이블 결과 메시지를 서비스 기지국(SgNB)로 전달한다.
즉 레이블 결과 전송 모듈(25)은 서비스 기지국(SgNB)에 의해 선택된 다수의 후보 기지국(CgNB) 중 타겟 기지국(TgNB)과 보조 기지국(AgNB)로 선택된 후보 기지국에 대한 정보를 레이블 결과로서 서비스 기지국(SgNB)으로 전달한다.
여기서 레이블 결과 전송 모듈(25)은 서비스 기지국(SgNB)에서 후보 기지국(CgNB)을 선택하는 인공 신경망을 학습시키기 위한 학습 데이터를 획득하는 구성으로서, 인공 신경망의 학습이 완료된 이후에는 생략될 수도 있다. 다만 서비스 기지국(SgNB)의 인공 신경망이 수시로 변화하는 통신 환경에 적응하여 계속적으로 학습되어 업데이트 될 수 있도록 레이블 결과 전송 모듈(25)이 유지될 수도 있다.
한편 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 기지국(gNB), 특히 서비스 기지국(SgNB)의 핸드오버 장치(30)는 측정 리포트 수신 모듈(31) 및 기지국 선택 모듈(32)을 포함할 수 있다.
측정 리포트 수신 모듈(31)은 사용자 단말(UE)에서 전송된 측정 리포트(MR)를 획득하여 기지국 선택 모듈(32)로 전달한다. 측정 리포트 수신 모듈(31)은 측정 리포트 생성 주기(TI)마다 사용자 단말(UE)에서 전송되는 측정 리포트(MR)를 인가받아 기지국 선택 모듈(32)로 전달할 수 있다. 경우에 따라서 측정 리포트 수신 모듈(31)은 사용자 단말(UE)에서 핸드오버 진입 이벤트가 달성되어 핸드오버 진입을 수행하는 것으로 판별한 경우에 가장 최근 획득된 측정 리포트(MR)를 기지국 선택 모듈(32)로 전달하도록 구성될 수도 있다.
기지국 선택 모듈(32)은 인공 신경망을 포함하여 구성되어, 측정 리포트 수신 모듈(31)로부터 측정 리포트(MR)가 전달되면, 학습된 방식에 따라 측정 리포트(MR)에 대해 신경망 연산을 수행하여 측정 리포트(MR)에 RSRP 평균값()이 포함된 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4) 중 후보 기지국(CgNB) 조합을 선택한다. 선택된 후보 기지국(CgNB) 중 하나는 이후 사용자 단말(UE)에서 타겟 기지국(TgNB)을 결정된다. 그리고 선택되지 않은 후보 기지국은 핸드오버 준비 기간 동안 사용자 단말의 연결 끊김을 방지하기 위해 보조 연결을 수행하는 보조 기지국(AgNB)으로서 동작한다.
이에 기지국 선택 모듈(32)은 서로 다른 인공 신경망을 이용하여 타겟 기지국(TgNB)과 보조 기지국(AgNB)을 구분하여 별도로 선택하지 않고, 단일 인공 신경망이 타겟 기지국(TgNB)과 보조 기지국(AgNB)으로 이용될 후보 기지국 조합을 한 번에 획득하도록 한다. 이는 인공 신경망이 출력해야 하는 클래스의 수를 최소화하여 타겟 기지국(TgNB)과 보조 기지국(AgNB)에 대한 선택 정확도를 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다. 그리고 기지국 선택 모듈(32)은 후보 기지국 조합으로 하나의 후보 기지국만을 선택할 수도 있다. 이 경우, 선택된 하나의 후보 기지국이 타겟 기지국(TgNB)과 보조 기지국(AgNB)의 동작을 함께 수행하게 된다.
기지국 선택 모듈(32)이 인공 신경망을 포함하여 다수의 후보 기지국(CgNB)을 선택하는 것은 변동성이 큰 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4)의 RSRP에서도 이후 안정적으로 사용자 단말(UE)과 연결될 수 있는 기지국을 검출할 수 있도록 하기 위함이다.
기지국 선택 모듈(32)은 다수의 후보 기지국(CgNB)이 선택되면, 선택된 후보 기지국(CgNB)을 사용자 단말(UE)로 전달하여, 사용자 단말(UE)이 핸드오버를 실제로 실행하기 이전 조기에 선택된 다수의 후보 기지국(CgNB) 각각에 랜덤 액세스 하도록 하여 이중 연결되도록 한다. 따라서 핸드오버 시에 낮은 HIT와 작은 HOF 확률을 갖도록 하여 MIT가 짧아지도록 보장할 수 있다.
한편, 기지국(gNB)의 핸드오버 장치(30)는 레이블 수신 모듈(33) 및 핸드오버 학습 모듈(34)을 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 기지국 선택 모듈(32)은 인공 신경망을 포함하여 다수의 후보 기지국(CgNB)을 선택할 수 있으므로, 기지국 선택 모듈(32)이 적합한 후보 기지국(CgNB)을 선택하기 위해서는 기지국 선택 모듈(32)에 포함된 인공 신경망은 학습이 되어야 한다. 여기서 인공 신경망은 다양한 환경에서의 시뮬레이션 등을 이용하여 지도 학습 방식으로 사전에 학습되어 구비될 수 있다. 만일 기지국 선택 모듈(32)의 인공 신경망이 학습되어 구비되는 경우, 레이블 수신 모듈(33) 및 핸드오버 학습 모듈(34)은 구비되지 않을 수도 있다.
그러나 각 기지국이 배치되는 위치에 따라 통신 환경이 매우 상이할 뿐만 아니라 통신 환경은 항시 변화하게 되므로, 후보 기지국(CgNB)의 선택 정확성을 향상시키기 위해서는 각 기지국의 현재 통신 환경에 따라 인공 신경망이 업데이트될 수 있도록 계속적으로 학습될 필요가 있다. 이에 실시예에서 핸드오버 장치(30)는 레이블 수신 모듈(33) 및 핸드오버 학습 모듈(34)을 더 구비할 수 있다.
레이블 수신 모듈(33)은 사용자 단말(UE)에서 전송된 레이블 결과 메시지를 수신하여 핸드오버 학습 모듈(34)로 전달한다. 상기한 바와 같이 레이블 결과 메시지는 핸드오버 실행에 따라 후보 기지국(CgNB)이 타겟 기지국(TgNB) 또는 보조 기지국(AgNB)으로 레이블된 결과를 포함한다.
그리고 핸드오버 학습 모듈(34)은 기지국 선택 모듈(32)에서 선택된 후보 기지국(CgNB)과 레이블 수신 모듈(33)에서 획득한 레이블 결과 메시지 및 측정 리포트 수신 모듈(31)이 획득한 측정 리포트(MR)를 기반으로 기지국 선택 모듈(32)을 학습시킨다. 핸드오버 학습 모듈(34)은 측정 리포트(MR)를 기지국 선택 모듈(32)로 입력하고, 기지국 선택 모듈(32)에서 출력되는 후보 기지국(CgNB)과 레이블 메시지에 포함된 타겟 기지국(TgNB)과 보조 기지국(AgNB)을 비교하여 손실을 계산하고 기지국 선택 모듈(32)로 역전파하여 인공 신경망을 학습시킬 수 있다. 경우에 따라서 핸드오버 학습 모듈(34)은 후보 기지국(CgNB)을 선택하기 위해 이용된 측정 리포트(MR) 이후 사용자 단말(UE)에서 전달된 측정 리포트(MR)를 기반으로 선택된 후보 기지국(CgNB)의 RSRP 변화를 추가로 확인하여 손실을 계산함으로써 기지국 선택 모듈(32)을 학습시킬 수 있다. 이때 핸드오버 학습 모듈(34)은 이후 획득된 측정 리포트(MR)에서 즉 핸드오버 준비 기간 동안, 평균 RSRP()가 가장 큰 기지국을 보조 기지국(AgNB)으로서 후보 기지국(CgNB)에 포함되도록 기지국 선택 모듈(32)을 학습시킬 수 있다.
핸드오버 학습 모듈(34)은 레이블 수신 모듈(33)이 획득된 레이블 결과 메시지를 인가받아 대응하는 측정 리포트(MR)와 함께 매칭하여 내부의 저장 공간에 대한 대기열에 저장하고, 대기열에 저장된 측정 리포트(MR)와 레이블 결과 메시지가 일정 크기에 도달하면 학습을 진행할 수 있다. 그리고 대기열에 저장된 측정 리포트(MR)와 레이블 결과 메시지를 이용한 학습이 완료되면 대기열에 저장된 데이터를 삭제할 수 있다.
기지국 선택 모듈(32)의 인공 신경망이 핸드오버 학습 모듈(34)에 의해 수시로 학습되어 업데이트되므로, 기지국 선택 모듈(32)은 수시로 변화하는 통신 환경에 대해 적응적으로 최적의 타겟 기지국(TgNB)과 보조 기지국(AgNB)을 선택할 수 있다.
도시된 실시예에서, 각 구성들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 구성을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 각 구성은 물리적으로 구분된 하나 이상의 장치를 이용하여 구현되거나, 하나 이상의 프로세서 또는 하나 이상의 프로세서 및 소프트웨어의 결합에 의해 구현될 수 있으며, 도시된 예와 달리 구체적 동작에 있어 명확히 구분되지 않을 수 있다.
그리고 도 3 및 도 4에 도시된 핸드오버 장치(20, 30)는 5G 네트워크의 사용자 단말(UE) 또는 적어도 하나의 기지국(gNB)에 구비되는 장치로서, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.
뿐만 아니라 핸드오버 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 장치 또는 서버에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 장치 또는 서버는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.
상기에서는 이해의 편의를 위하여 사용자 단말(UE)과 적어도 하나의 기지국(gNB) 각각에서 핸드오버 장치(20, 30)를 별도로 구분하여 도시하고 설명하였으나, 실제로는 5G 네트워크의 사용자 단말(UE)과 적어도 하나의 기지국(gNB)이 핸드오버를 수행하므로, 사용자 단말(UE)과 적어도 하나의 기지국(gNB) 각각을 모두 핸드오버 장치라 할 수 있다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여, 도 1에 도시된 5G 네트워크의 핸드오버 방법을 상세하게 설명한다.
도 5는 실시예에 따른 사용자 단말의 핸드오버 방법을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 사용자 단말(UE)은 우선 미리 획득된 측정 환경 조건(MC)에 따라 주기적(Δt)으로 서비스 기지국(SgNB)을 포함한 다수의 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4)에서 수신된 기준 신호의 파워를 측정하여, 각 기지국(SgNB, NgNB1 ~ NgNB4)에 대한 RSRP를 획득한다(51). 여기서 측정 환경 조건(MC)은 서비스 기지국(SgNB)에서 사전에 전송될 수 있다. 그리고 측정 리포트 생성 주기(TI) 단위로 각 기지국(SgNB, NgNB1 ~ NgNB4)에 대해 k개로 획득된 RSRP의 평균값()을 계산하여 측정 리포트(MR)를 생성하고, 생성된 측정 리포트(MR)를 서비스 기지국(SgNB)으로 전달한다(52). 여기서 측정 리포트(MR)는 서비스 기지국(SgNB)이 이후 타겟 및 보조 기지국(TgNB, AgNB)으로 이용될 수 있는 둘 이상의 후보 기지국(CgNB)을 선택하기 위한 입력 데이터로 이용된다.
한편, 사용자 단말(UE)은 각 기지국(SgNB, NgNB1 ~ NgNB4)에 대해 측정된 RSRP를 기반으로 측정 환경 조건(MC)에 의해 지정된 핸드오버 진입 이벤트가 발생되는지 판별한다(53). 이때 핸드오버 진입 이벤트는 지정된 조건 이벤트가 트리거 기간(TTT) 이상 유지되는 경우에만 발생된 것으로 판별할 수도 있다.
만일 핸드오버 진입 이벤트가 발생된 것으로 판별되면, 서비스 기지국(SgNB)으로 핸드오버 진행 요청을 전송하고, 서비스 기지국(SgNB)이 선택한 둘 이상의 후보 기지국(CgNB)을 인가받아 확인한다(54). 그리고 확인된 둘 이상의 후보 기지국(CgNB) 각각에 랜덤 액세스를 수행하여 RRC 연결을 재구축한다(55). 즉 둘 이상의 후보 기지국(CgNB) 각각과 통신 가능한 상태로 연결을 수행한다.
그리고 둘 이상의 후보 기지국(CgNB)과 패킷 복제 이중 연결 기법을 통한 통신을 수행한다. 이때, 서비스 기지국(SgNB)과 후보 기지국(CgNB)이 패킷 복제 이중 연결 기법으로 통신을 수행할 수도 있다.
이후 사용자 단말(UE)은 선택된 서비스 기지국(SgNB)과 후보 기지국(CgNB)에 대해 측정되는 RSRP를 기반으로 측정 환경 조건(MC)에 의해 지정된 핸드오버 실행 이벤트가 발생되는지 판별한다(54). 여기서 핸드오버 실행 이벤트는 핸드오버 진입 이벤트와 달리 둘이상의 조건 이벤트를 동시에 만족하는 경우에만 달성되는 멀티 이벤트로 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 핸드오버 진입 이벤트와 마찬가지로 지정된 멀티 이벤트가 트리거 기간(TTT) 이상 유지되는 경우에만 발생된 것으로 판별할 수도 있다.
그리고 둘 이상의 후보 기지국(CgNB) 중 적어도 하나의 후보 기지국이 핸드오버 실행 이벤트를 달성한 것으로 판별되면, 해당 후보 기지국을 타겟 기지국(TgNB)으로 설정하여 레이블하고 핸드오버를 실행한다. 이때 나머지 후보 기지국은 핸드오버 준비 기간 동안에만 임시적으로 동작하는 보조 기지국(AgNB)으로 레이블되며, 사용자 단말(UE)은 서비스 기지국(SgNB)과 함께 보조 기지국(AgNB)에 대한 연결을 해제한다.
한편 사용자 단말(UE)은 둘 이상의 후보 기지국(CgNB) 중 타겟 기지국(TgNB)과 보조 기지국(AgNB)으로 레이블된 후보 기지국에 대한 정보를 포함하는 레이블 결과를 서비스 기지국(SgNB)으로 전송하여, 이후 서비스 기지국(SgNB)이 측정 리포트(MR)를 인가받아 후보 기지국(CgNB)을 선택할 때, 선택의 정확도를 향상시키는 학습에 이용하도록 할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 서비스 기지국의 핸드오버 방법을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 서비스 기지국(SgNB)은 사용자 단말(UE)이 주기적(Δt)으로 서비스 기지국(SgNB)을 포함한 다수의 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4)에서 수신된 기준 신호의 파워를 측정하여, 각 기지국(SgNB, NgNB1 ~ NgNB4)에 대한 RSRP의 평균값()으로 측정 리포트 생성 주기(TI)마다 생성하여 전송한 측정 리포트(MR)를 수신한다(61). 사용자 단말(UE)가 측정 리포트(MR)를 생성할 수 있도록 서비스 기지국(SgNB)은 측정 환경 조건(MC)을 사전에 사용자 단말(UE)로 전송할 수 있다.
그리고 수신된 측정 리포트(MR)를 기반으로 학습된 인공 신경망으로 신경망 연산을 수행하여 다수의 이웃 기지국(NgNB1 ~ NgNB4) 중에서 둘 이상의 후보 기지국(CgNB)을 선택한다(62).
이후, 사용자 단말(UE)로부터 핸드오버 진행 요청이 수신되는지 판별한다(63). 만일 핸드오버 진행 요청이 수신되면, 선택된 둘 이상의 후보 기지국(CgNB)에 대한 정보를 사용자 단말로 전송하여 사용자 단말(UE)이 둘 이상의 후보 기지국(CgNB)과 이중 연결되어 패킷 복제 방식으로 통신을 수행할 수 있도록 한다(64). 이때 서비스 기지국(SgNB)이 하나의 후보 기지국(CgNB)과 함께 사용자 단말(UE)과 이중 연결될 수도 있다.
그리고 서비스 기지국(SgNB)은 사용자 단말(UE)로부터 핸드오버 완료 신호가 수신되는지 확인한다(66). 여기서 사용자 단말(UE)이 핸드오버 완료는 둘 이상의 후보 기지국(CgNB) 중 적어도 하나의 후보 기지국이 둘 이상의 멀티 이벤트로 구성되는 핸드오버 실행 이벤트를 달성한 것으로 판별하면, 후보 기지국(CgNB) 중 하나를 타겟 기지국(TgNB)로 선택하여 핸드오버를 성공적으로 완료하면 수신될 수 있다.
핸드오버 완료 신호가 수신되면, 서비스 기지국(SgNB)은 사용자 단말(UE)과 연결을 해제한다(67). 이때 서비스 기지국(SgNB)은 사용자 단말(UE)에서 후보 기지국(CgNB) 중 선택된 타겟 기지국(TgNB)과 나머지 보조 기지국(AgNB)에 대한 레이블 결과를 인가받을 수 있다.
사용자 단말(UE)과 연결이 해제되면, 서비스 기지국(SgNB)은 수신된 측정 리포트(MR)와 레이블 결과를 기반으로 인공 신경망에 대한 학습을 추가적으로 수행할 수 있다(68).
도 5 및 도 6에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5 및 도 6에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능하다.
도 7은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 실시예에서, 각 구성 요소들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 않은 것 이외에도 추가적인 구성 요소를 포함할 수 있다. 도시된 컴퓨팅 환경(70)은 컴퓨팅 장치(71)를 포함하여, 도 5 및 도 6에 도시된 핸드오버 방법을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(71)는 도 1에 도시된 사용자 단말(UE) 또는 기지국(gNB)에 포함된 하나 이상의 구성 요소일 수 있다.
컴퓨팅 장치(71)는 적어도 하나의 프로세서(72), 컴퓨터 판독 가능 저장매체(73) 및 통신 버스(75)를 포함한다. 프로세서(72)는 컴퓨팅 장치(71)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(72)는 컴퓨터 판독 가능 저장매체(73)에 저장된 하나 이상의 프로그램들(74)을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들(74)은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(72)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(71)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
통신 버스(75)는 프로세서(72), 컴퓨터 판독 가능 저장매체(73)를 포함하여 컴퓨팅 장치(71)의 다른 다양한 구성 요소들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(71)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(78)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(76) 및 하나 이상의 통신 인터페이스(77)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(76) 및 통신 인터페이스(77)는 통신 버스(75)에 연결된다. 입출력 장치(78)는 입출력 인터페이스(76)를 통해 컴퓨팅 장치(71)의 다른 구성 요소들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(78)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(78)는 컴퓨팅 장치(71)를 구성하는 일 구성 요소로서 컴퓨팅 장치(71)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(71)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(71)와 연결될 수도 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
UE: 사용자 단말 SgNB: 서비스 기지국
NgNB1 ~ NgNB4: 이웃 기지국 TgNB: 타겟 기지국
AgNB: 보조 기지국

Claims (20)

  1. 하나 이상의 프로세서 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 5G 네트워크의 사용자 단말에 의해 수행되는 방법으로서,
    서비스 기지국과 다수의 이웃 기지국에 대해 측정된 RSRP(Reference Signal Received Power)의 평균값을 기반으로 주기적으로 측정 리포트를 생성하여 서비스 기지국으로 전송하는 단계;
    지정된 핸드오버 진입 이벤트가 발생되면, 상기 서비스 기지국이 상기 측정 리포트에 대해 신경망 연산하여 다수의 이웃 기지국 중에서 선택한 둘 이상의 후보 기지국을 확인하는 단계;
    핸드오버 준비 기간 중 상기 둘 이상의 후보 기지국과 이중 통신 연결되는 단계; 및
    상기 둘 이상의 후보 기지국 중 적어도 하나의 후보 기지국의 RSRP가 지정된 핸드오버 실행 이벤트를 달성하면, 해당 후보 기지국을 타겟 기지국으로 선택하여 핸드오버를 실행하는 단계를 포함하는 핸드오버 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이중 통신 연결되는 단계는
    상기 둘 이상의 후보 기지국과 패킷 복제 기법에 따라 통신을 수행하는 핸드오버 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이중 통신 연결되는 단계는
    상기 둘 이상의 후보 기지국 중 적어도 하나와 함께 상기 서비스 기지국이 이중 통신 연결되어 통신을 수행하는 핸드오버 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 핸드오버 진입 이벤트는 표준으로 정의된 6개의 이벤트(Event A1 ~ A6) 중 하나로 설정되고,
    상기 핸드오버 실행 이벤트는 상기 6개의 이벤트 중 동시에 달성되어야 하는 둘 이상의 멀티 이벤트로 설정되는 핸드오버 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이중 통신 연결되는 단계는
    상기 핸드오버 진입 이벤트와 상기 핸드오버 실행 이벤트는 설정된 이벤트가 지정된 트리거 기간 이상 유지되면 달성되는 것으로 판별되는 핸드오버 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 서비스 기지국으로 전송하는 단계는
    미리 획득된 측정 환경 조건에 따라 주기적으로 상기 서비스 기지국 및 상기 다수의 이웃 기지국에서 수신된 기준 신호의 파워를 측정하여 각 기지국에 대한 RSRP를 획득하고,
    측정 리포트 생성 주기마다 각 기지국에 대해 획득된 최근 k개의 RSRP의 평균값을 계산하여 측정 리포트를 생성하며,
    생성된 측정 리포트를 상기 서비스 기지국으로 전달하는 핸드오버 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 핸드오버를 실행하는 단계는
    상기 후보 기지국 중 핸드오버 실행 이벤트를 달성한 후보 기지국을 상기 타겟 기지국으로 레이블하고, 나머지 후보 기지국을 보조 기지국으로 레이블하는 핸드오버 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 핸드오버 방법은
    상기 타겟 기지국과의 핸드오버가 완료되면, 상기 서비스 기지국과 함께 상기 보조 기지국과의 연결을 해제하는 단계를 더 포함하는 핸드오버 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 핸드오버 방법은
    상기 타겟 기지국과의 핸드오버가 완료되면, 상기 타겟 기지국과 상기 보조 기지국으로 레이블된 후보 기지국에 대한 정보를 상기 서비스 기지국에서 신경망 연산을 수행하는 인공 신경망을 추가 학습시키기 위한 레이블 결과 메시지로서 상기 서비스 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 핸드오버 방법.
  10. 하나 이상의 프로세서 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 5G 네트워크의 서비스 기지국에 의해 수행되는 방법으로서,
    이미 연결되어 서비스되고 있는 사용자 단말이 상기 서비스 기지국과 다수의 이웃 기지국에 대해 측정된 RSRP의 평균값을 기반으로 주기적으로 생성하여 전송한 측정 리포트를 수신하는 단계;
    상기 측정 리포트에 대해 신경망 연산하여 상기 다수의 이웃 기지국 중 상기 사용자 단말이 핸드오버 준비 기간 중 이중 통신 연결되는 둘 이상의 후보 기지국을 선택하는 단계; 및
    상기 사용자 단말이 지정된 핸드오버 진입 이벤트가 발생되어 핸드오버 진행 요청을 전송하면, 선택된 둘 이상의 후보 기지국에 대한 정보를 전송하는 단계를 포함하는 핸드오버 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 둘 이상의 후보 기지국은
    핸드오버 준비 기간 중 패킷 복제 기법에 따라 상기 사용자 단말과 통신을 수행하는 핸드오버 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 둘 이상의 후보 기지국 중 적어도 하나는
    핸드오버 준비 기간 중 상기 서비스 기지국과 함께 상기 사용자 단말에 이중 통신 연결되어 통신을 수행하는 핸드오버 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 핸드오버 방법은
    사용자 단말이 상기 둘 이상의 후보 기지국 중 적어도 하나의 후보 기지국의 RSRP가 지정된 핸드오버 실행 이벤트를 달성하여 해당 후보 기지국을 타겟 기지국으로 선택하고 핸드오버를 완료하면, 상기 타겟 기지국으로 선택되지 않은 나머지 후보 기지국인 보조 기지국과 함께 상기 사용자 단말과의 연결을 해제하는 단계를 더 포함하는 핸드오버 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 핸드오버 방법은
    상기 사용자 단말이 상기 둘 이상의 후보 기지국에 대해 상기 타겟 기지국과 상기 보조 기지국으로 레이블한 레이블 결과 메시지를 수신하고,
    수신된 상기 레이블 결과 메시지와 상기 측정 리포트를 기반으로 신경망 연산을 수행하는 인공 신경망을 추가 학습하는 단계를 더 포함하는 핸드오버 방법.
  15. 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 5G 네트워크의 사용자 단말에 구현되는 장치로서,
    상기 프로세서는
    서비스 기지국과 다수의 이웃 기지국에 대해 측정된 RSRP의 평균값을 기반으로 주기적으로 측정 리포트를 생성하여 서비스 기지국으로 전송하고,
    지정된 핸드오버 진입 이벤트가 발생되면, 상기 서비스 기지국이 상기 측정 리포트에 대해 신경망 연산하여 다수의 이웃 기지국 중에서 선택한 둘 이상의 후보 기지국을 확인하며,
    핸드오버 준비 기간 중 상기 둘 이상의 후보 기지국과 이중 통신 연결되어, 상기 둘 이상의 후보 기지국 중 적어도 하나의 후보 기지국의 RSRP가 지정된 핸드오버 실행 이벤트를 달성하면, 해당 후보 기지국을 타겟 기지국으로 선택하여 핸드오버를 실행하는 핸드오버 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 둘 이상의 후보 기지국과 패킷 복제 기법에 따라 통신을 수행하는 핸드오버 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 둘 이상의 후보 기지국 중 적어도 하나와 함께 상기 서비스 기지국이 이중 통신 연결되어 통신을 수행하는 핸드오버 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 핸드오버 진입 이벤트는 표준으로 정의된 6개의 이벤트(Event A1 ~ A6) 중 하나로 설정되고,
    상기 핸드오버 실행 이벤트는 상기 6개의 이벤트 중 동시에 달성되어야 하는 둘 이상의 멀티 이벤트로 설정되는 핸드오버 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 핸드오버 진입 이벤트와 상기 핸드오버 실행 이벤트는 설정된 이벤트가 지정된 트리거 기간 이상 유지되면 달성되는 것으로 판별하는 핸드오버 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 후보 기지국 중 핸드오버 실행 이벤트를 달성한 후보 기지국을 상기 타겟 기지국으로 레이블하고, 나머지 후보 기지국을 보조 기지국으로 레이블한 레이블 메시지를 상기 서비스 기지국에서 신경망 연산을 수행하는 인공 신경망을 추가 학습시키기 위해 상기 서비스 기지국으로 전달하고,
    상기 타겟 기지국과의 핸드오버가 완료되면, 상기 서비스 기지국과 함께 상기 보조 기지국과의 연결을 해제하는 단계를 더 포함하는 핸드오버 장치.
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