KR100277064B1 - 셀룰러시스템에서핸드오프처리지연시간의측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셀룰러 시스템이 핸드오프를 처리하는데 걸리는 지연시간을 측정하는 방법에 대한 것이다.

본 발명은, 핸드오프 처리 지연시간의 측정을 위하여 적어도 2개의 기지국으로부터 파일럿 신호를 감지할 수 있는 이동국의 이동경로를 선정하고, 이 이동경로가 최소의 무선지연을 가지도록 기지국들을 조절한다. 이동경로를 따라 이동하는 이동국으로부터 수집된 무선 인터페이스 메시지 데이터를 분석하여, 이동국이 측정한 파일럿 신호의 세기를 보고하는 파일럿 세기 측정 메시지가 전송된 이후로부터 이동국으로 핸드오프를 지시하는 핸드오프 지시 메시지가 수신되기까지의 시간을 측정하여 핸드오프 처리 지연시간으로 한다.

이로서 본 발명은, 핸드오프 처리 지연시간의 측정에서 무선지연에 의한 오차를 제거하여 핸드오프 처리 지연시간을 정확하게 측정할 수 있으며 또한 핸드오프 처리 지연시간의 최소화를 위한 작업을 효율화함으로써 결과적으로 이동국의 통화 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

셀룰러 시스템에서 핸드오프 처리 지연시간의 측정방법{METHOD FOR MEASURING HANDOFF PROCESSING DELAY TIME IN CELLULAR SYSTEM}

본 발명은 셀룰러 시스템에 대한 것으로서, 특히 셀룰러 시스템이 핸드오프를 처리하는데 걸리는 지연시간을 측정하는 방법에 대한 것이다.

도 1 은 통상적인 CDMA(Code Division Multiple Access) 기술을 사용하는 셀룰러 시스템의 구성도를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 일정 영역(셀)내의 이동국(Mobile Station: MS)(7)에게 서비스를 제공하는 다수개의 기지국(Base Station Transceiver Subsystem: BTS)(6), 상기 다수개의 기지국(6)을 제어하는 기지국 제어기(Base Station Controller: BSC)(5), 상기 다수개의 기지국 제어기(5)를 다른 가입자 시스템으로 연결하는 이동 교환국(Mobile Switching Center: MSC)(1)으로 구성된다.

상기와 같은 셀룰러 시스템에서는 이동국이 셀간을 이동할 때 통신에 장애가 없도록 하는 것은 매우 중요하기 때문에 핸드오프(handoff)를 통해 셀간을 이동하는 이동국의 통신을 보장하여야 한다. CDMA 시스템은 둘 이상의 기지국간의 중첩영역으로 진입한 이동국이 상기 둘 이상의 기지국과 동시에 무선 채널을 연결하고 통신을 수행하도록 함으로써 핸드오프를 수행하는데, 이러한 방식의 핸드오프를 소프트 핸드오프라 한다.

통상적인 소프트 핸드오프 절차에 대하여 설명하면 다음과 같다.

셀룰러 시스템에서 다수개의 기지국은 각각 고유한 파일럿 신호를 송출하기 때문에, 이동국이 셀간의 중첩지역으로 진입하게 되면 다수의 파일럿 신호를 수신하게 된다. 이동국은 상기 수신된 다수의 파일럿 신호의 세기를 측정하고, 그 측정결과를 파일럿 세기 측정 메시지(Pilot Strength Measurement Message: PSMM)에 실어 기지국 제어기로 전송한다. 기지국 제어기는 상기 측정결과에 따라 상기 이동국이 무선 채널을 연결할 수 있는 다수개의 기지국을 선택하고, 상기 선택된 다수의 기지국에 대한 정보를 핸드오프 지시 메시지(Handoff Direction Message: HDM)에 실어 이동국으로 전송한다. 그러면 이동국은 상기 선택된 다수의 기지국과 무선 채널을 연결한 뒤, 기지국 제어기로 핸드오프 완료 메시지(Handoff Complete Message: HCM)를 전송한다.

이러한 핸드오프의 처리에 있어서 시스템의 지연시간이 길어지게 되면 이에 따라 이동국의 통화가 단절되는 현상이 발생된다. 따라서 핸드오프의 처리 지연시간(Handoff Process Time Delay)을 정확하게 측정하여 측정된 지연시간이 미리 지정된 값을 초과하지 않도록 하여야 한다. 통상적으로 핸드오프 처리 지연시간을 측정하기 위해서는, 이동국이 기지국으로 파일럿 세기 측정 메시지를 전송한 시간으로부터 기지국이 이동국으로 핸드오프 완료 메시지를 전송하기까지의 시간을 측정한다. 이것은 종래 기술에서는 핸드오프의 처리 지연시간의 감소보다는 핸드오프의 성공 여부만을 위주로 시스템을 운용하였기 때문이다.

그러나 상기와 같이 핸드오프 처리 지연시간을 측정하게 되면, 실제로 시스템에서 핸드오프를 처리하는데 발생된 지연시간보다는 이동국과 기지국간에 메시지를 교환하는데 발생된 무선 지연시간 등이 핸드오프 처리 지연시간에 포함될 수 있었다. 따라서 핸드오프 처리 지연시간의 최소화를 위한 작업이 정확하게 수행될 수 없다는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 셀룰러 시스템에서 핸드오프 처리 지연시간을 정확히 측정하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 핸드오프 처리 지연시간의 측정에 있어서 무선지연에 의해 발생되는 오차를 제거하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 시스템에서 핸드오프 처리 지연시간의 측정방법은, 소정영역의 서비스 셀을 가지는 기지국의 핸드오프 처리 지연시간을 측정하기 위한 방법에 있어서,

셀내에 위치한 소정 이동국의 핸드오프 발생경로를 선정하는 단계;

상기 선정된 경로상에 위치하는 음영지역을 제거하는 단계;

상기 선정된 경로를 따라 상기 이동국을 이동시키고 상기 이동국의 핸드오프를 수행하는 중에 발생하는 무선 인터페이스 메시지들을 수집하는 단계; 및

상기 수집된 무선 인터페이스 메시지들을 이용하여 핸드오프 처리 지연시간을 측정하는 단계를 포함한다.

도 1 은 통상적인 코드분할 다중접속 셀룰러 시스템의 구성도.

도 2 는 핸드오프의 처리를 위한 메시지 흐름도.

도 3 은 핸드오프 처리 지연시간을 측정하는 과정을 나타낸 예시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명은 핸드오프 처리 지연시간의 측정에 필요한 이동경로를 선정함에 있어서 무선지연(Air Delay)이 최소가 되는 구간을 선정하고, 파일럿 세기 측정 메시지(PSMM)로부터 핸드오프 지시 메시지(HDM)까지의 시간을 측정하여 핸드오프 처리 지연시간으로 한다.

본 발명에 의하여 핸드오프 처리 지연시간을 측정하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.

핸드오프 처리 지연시간의 측정에 필요한 이동경로를 선정하기 위하여, 10개 정도의 기지국을 하나의 클러스터(Cluster)로 구성한다. 상기 구성된 클러스터 내에서 이동국이 적어도 2개의 파일럿 신호를 감지할 수 있는 시험 이동경로, 즉 핸드오프 발생경로를 선정한다. 즉, 상기 이동경로는 2 방향(2 way) 이상의 소프트 핸드오프 또는 소프터 핸드오프가 발생할 수 있다. 만일 적어도 2개의 파일럿 신호를 감지할 수 있는 이동경로가 여러 개라면, 셀 반경이 가장 작은 경로를 선정한다.

상기의 이동경로가 선정되면 핸드오프에 관련된 시스템 파라미터들과 기지국 상태를 확인한다. 이러한 핸드오프 관련 파라미터로는 호가 애드(Add)되는 임계 전력 세기인 T_ADD와, 호가 드롭(Drop)되는 임계 전력 세기인 T_DROP 및 호를 드롭시키기 위한 기준 타이머 설정 시간인 T_TDROP 등이 있다. 기지국 상태를 확인하기 위해서는, 인접 기지국 리스트(Neighbor List)로부터 목적지 셀(Target Cell)의 누락 여부 및 대상 기지국의 상태를 확인한다.

상기의 시스템 파라미터들과 기지국 상태가 확인되면, 상기 선정된 이동경로의 무선지연을 최소화하기 위하여 전파환경을 최적화한다. 이때 상기 전파환경의 최적화란, 상기 이동경로에 영향을 미치는 기지국들의 파라미터를 조절하여 상기 이동경로에서 음영지역을 제거함으로써 상기 이동경로의 무선지연을 최소화하는 작업을 의미한다.

이때 서비스 영역(Coverage Area)에 대한 음영지역의 기준은 다음과 같다. 순방향 서비스 영역의 경우 이동국이 수신하는 파일럿 신호의 세기가 -14dBm이하이고, 이동국의 수신 전력이 서비스 영역 외곽에서는 -95dBm이하, 도심에서는 -91dBm이하인 경우 음영지역으로 판단한다. 역방향 서비스 영역의 경우 이동국의 송신전력은 +10dBm 이상이면 음영지역으로 판단한다.

만일 상기 이동경로에 상기 기준에 따른 음영지역이 포함되는 경우에는 상기 이동경로에 영향을 미치는 기지국들의 송신 전력과 안테나의 방향(Direction) 및 기울기(Tilt)를 조정하여 상기 이동경로에서 음영지역을 제거한다.

이후 이동국과 기지국간에 무선 인터페이스 규격에 정의된 서비스 옵션 2 또는 서비스 옵션 3에 따른 호를 연결한다. 이후 상기 선정된 이동경로를 따라 이동하면서 상기 이동국과 기지국간에 발생되는 무선 인터페이스 메시지를 수집하면, 이동국과 기지국간에 핸드오프 관련 메시지들을 수집할 수 있다.

도 2 는 핸드오프의 발생시 발생되는 메시지의 흐름도를 나타낸 것이다.

도 2 를 참조하면, 이동국은 수신 가능한 모든 파일럿 신호들 중 자신이 가지고 있는 인접 기지국 리스트에 포함되어 있는 파일럿 신호의 세기가 미리 정해진 임계값인 T_ADD를 초과하면, 트래픽 채널소자(Traffic Channel Element: TCE)를 통하여 기지국 제어기의 송수신기 선별 뱅크(Transceiver and Selector Bank: TSB)에게 파일럿 세기 측정 메시지(PSMM)를 송신한다.

상기 파일럿 세기 측정 메시지는 상기 T_ADD를 초과하는 파일럿 신호들의 세기를 포함하는데, 상기 이동국은 미리 선정된 핸드오프 발생경로를 따라 이동하고 있으므로 상기 T_ADD를 초과하는 파일럿 신호들은 현재 호를 연결하고 있는 원래 기지국(Origination BTS)을 포함하면 적어도 2개가 된다.

상기 송수신기 선별 뱅크는 상기 파일럿 세기 측정 메시지를 분석하여, 상기 이동국이 적어도 하나의 새로운 파일럿 신호를 감지하고 있음을 확인한다. 이때 상기 새로운 파일럿 신호가 상기 원래 기지국의 파일럿 신호와 일치하면 소프트 핸드오프로 판단하고 일치하지 않으면 소프터 핸드오프로 판단한다. 본 명세서에서는 소프트 핸드오프의 경우에 대하여 설명한다. 상기 판단 결과는 핸드오프 요구 메시지에 실려 기지국 제어기의 호 제어 프로세서(Call Control Processor)로 전송된다.

호 제어 프로세서는 상기 핸드오프 요구 메시지를 참조하여 핸드오프될 목적 기지국(Destination BTS)을 결정하고, 상기 목적 기지국의 기지국 제어 프로세서(BCP)로 핸드오프 요구 메시지를 보낸다. 상기 목적 기지국의 기지국 제어 프로세서는 상기 이동국에게 할당될 수 있는 트래픽 채널 소자를 결정한 다음, 호 제어 프로세서에게 핸드오프 할당 메시지를 전송하여 트래픽 채널 소자가 결정되었음을 알린다.

그러면 호 제어 프로세서는 핸드오프 할당 메시지를 송수신기 선별 뱅크로 보내어 목적 기지국과 핸드오프에 필요한 정보를 알린다. 송수신기 선별 뱅크는 추가 정보가 필요하면 호 설정 요구 메시지(Call Configuration Request Message)로 호 제어 프로세서에게 관련 정보를 요청한다. 호 설정 요구 메시지를 받은 호 제어 프로세서는 호 설정 메시지를 통해 송수신기 선별 뱅크가 요구한 정보를 제공한다.

핸드오프에 필요한 모든 정보가 수신되면, 송수신기 선별 뱅크는 상기 원래 기지국과 상기 목적 기지국에게 핸드오프를 지시한다. 그러면 상기 원래 기지국과 상기 목적 기지국은 동시에 이동국으로 핸드오프 지시 메시지를 전송한다. 이동국은 상기 원래 기지국 및 상기 목적 기지국과 무선 채널을 연결하고, 상기 원래 기지국과 상기 목적 기지국을 통해 송수신기 선별 뱅크로 핸드오프 완료 메시지를 전달하여 핸드오프가 정상적으로 수행되었음을 알린다.

핸드오프에 관련된 무선 인터페이스 메시지로는 상기에서 언급된 파일럿 세기 측정 메시지, 핸드오프 요구 메시지, 핸드오프 할당 메시지, 핸드오프 지시 메시지 및 핸드오프 완료 메시지 등이 있다. 따라서 상기의 메시지 데이터를 분석하여 핸드오프 처리 지연시간을 측정하고 측정된 시간이 정해진 범위 이내인지를 확인한다.

상기와 같이 수행되는 핸드오프 절차에서 핸드오프 처리 지연시간은 크게 몇 개로 나뉘어질 수 있다. 첫 번째는 이동국이 기지국으로 파일럿 세기 측정 메시지를 전송하고 기지국이 그 메시지를 받을 때까지의 시간으로서, 이는 무선 경로상의 지연과 관계된다. 두 번째는 기지국이 상기 파일럿 세기 측정 메시지를 수신하고 기지국 제어기의 핸드오프 처리가 수행된 후 이동국으로 핸드오프 지시 메시지가 전송될 때까지의 시간으로서, 이는 시스템의 순수한 내부처리 시간으로서 시스템의 구조상 고정된다. 세 번째는 핸드오프 지시 메시지가 이동국으로 전송된 다음 이동국이 핸드오프 완료 메시지를 전송하기까지의 시간으로서, 이는 이동국의 처리 시간에 무선 경로상의 지연값이 추가된 것이다.

도 3 은 핸드오프 처리 시간을 측정하는 과정을 나타낸 예시도이다. 도시된 바와 같이, 역방향 및 순방향 트래픽 채널(TC)의 공통 무선 인터페이스(Common Air Interface: CAI) 환경에서 측정된 각 메시지의 처리 시간을 나타내었다. 이 예에서, 이동국이 파일럿 세기 측정 메시지(PSMM)를 전송한 시각은 05:53:35.805이고 이동국이 핸드오프 지시 메시지(HDM)를 수신한 시각은 05:53:35.993이다. 그러므로 파일럿 세기 측정 메시지(PSMM)로부터 핸드오프 지시 메시지(HDM)까지의 시간은 188ms이다.

또한 이동국이 핸드오프 지시 메시지(HDM)를 받아서 핸드오프를 처리한 후 기지국으로 핸드오프 완료 메시지(HCM)를 보낸 시각은 05:53:36.045이다. 그러므로 핸드오프 지시 메시지(HDM)로부터 핸드오프 완료 메시지(HCM)까지의 시간은 52ms이다. 그러므로 핸드오프가 발생되고 완료되기까지의 총 시간은 240ms가 된다.

상기 도 3 의 예에서도 알 수 있듯이 파일럿 세기 측정 메시지로부터 핸드오프 완료 메시지까지의 시간은 200ms를 초과하는 것이 일반적이다. 그러나 핸드오프 처리 지연시간은 시스템의 순수 처리시간만으로 보아야 하므로, 본 발명은 이동국의 파일럿 세기 측정 메시지로부터 핸드오프 지시 메시지까지의 시간을 핸드오프 처리 지연시간으로 본다. 이것은 핸드오프 지시 메시지로부터 핸드오프 완료 메시지까지의 시간은 기지국에서 이동국까지의 무선 경로상의 지연과 이동국의 지연시간에 의한 것이기 때문에, 핸드오프 처리 절차에서는 제외되어야 하기 때문이다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기한 바와 같이 동작하는 본 발명은, 이동국으로부터 파일럿 세기 측정 메시지를 수신한 이후부터 이동국으로 핸드오프 지시 메시지를 전송하기까지의 시간을 핸드오프 처리 지연시간으로 함으로써 핸드오프 처리 지연시간을 정확하게 측정할 수 있다. 게다가 핸드오프 처리 지연시간의 측정에서 무선지연에 의한 오차를 제거하여 핸드오프 처리 지연시간의 최소화를 위한 작업을 효율화함으로써 결과적으로 이동국의 통화품질을 향상시킨다.

Claims (7)

1. 소정영역의 서비스 셀을 가지는 기지국의 핸드오프 처리 지연시간을 측정하기 위한 방법에 있어서,

   상기 셀내에 위치한 소정 이동국의 핸드오프 발생경로를 선정하는 단계;

   상기 선정된 경로상에 위치하는 음영지역을 제거하는 단계;

   상기 선정된 경로를 따라 상기 이동국을 이동시키고 상기 이동국의 핸드오프를 수행하는 중에 발생하는 무선 인터페이스 메시지들을 수집하는 단계; 및

   상기 수집된 무선 인터페이스 메시지들을 이용하여 핸드오프 처리 지연시간을 측정하는 단계를 포함하는, 셀룰러 시스템에서 핸드오프 처리 지연시간의 측정방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 선정하는 단계는,

   상기 이동국이 적어도 2개의 파일럿 신호를 감지할 수 있는 다수개의 경로를 선정하는 단계; 및

   상기 다수개의 경로 중 셀 반경이 가장 작은 이동경로를 선정하는, 셀룰러 시스템에서 핸드오프 처리 지연시간의 측정방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 선정하는 단계는, 핸드오프를 위하여 미리 결정된 시스템 파라미터를 확인하는 단계를 더 포함하는, 셀룰러 시스템에서 핸드오프 처리 지연시간의 측정방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 시스템 파라미터는, 핸드오프 관련 파라미터와 인접 기지국 리스트의 서비스 여부, 목적지 셀의 누락 여부 및 대상 기지국의 상태인, 셀룰러 시스템에서 핸드오프 처리 지연시간의 측정방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 음영지역을 제거하는 단계는,

   상기 선정된 경로를 따라 상기 이동국의 유휴 핸드오프를 수행하는 중에 상기 경로에서 음영지역이 발견되면 상기 기지국의 송신 전력과 안테나의 방향 및 기울기를 조절하여 상기 음영지역을 제거하는, 셀룰러 시스템에서 핸드오프 처리 지연시간의 측정방법.
6. 제 1 항, 제 4항, 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핸드오프 처리 지연시간을 측정하는 단계는,

   상기 이동국이 측정한 파일럿 신호의 세기를 보고하는 파일럿 세기 측정 메시지가 전송된 이후로부터 상기 이동국으로 핸드오프를 지시하는 핸드오프 지시 메시지가 수신되기까지의 시간을 측정하여 상기 핸드오프 처리 지연시간으로 하는, 셀룰러 시스템에서 핸드오프 처리 지연시간의 측정방법.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핸드오프 처리 지연시간을 측정하는 단계는,

   상기 이동국이 핸드오프를 요구한 이후로부터 상기 이동국이 핸드오프를 지시받기까지의 시간을 측정하여 상기 핸드오프 처리 지연시간으로 하는, 셀룰러 시스템에서 핸드오프 처리 지연시간의 측정방법.