KR100962798B1

KR100962798B1 - ＷｉＭＡＸ 시스템에서의 단말 위치 등록 방법

Info

Publication number: KR100962798B1
Application number: KR1020070140903A
Authority: KR
Inventors: 이송학
Original assignee: 엘지노텔 주식회사
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2010-06-09
Also published as: KR20090072708A

Abstract

WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법이 개시된다. 이동 단말이 망으로부터 주기적으로 수신되는 DL-MAP(Downlink Access Definition) 메시지에서 BS ID(base station ID)를 추출한다. 이동 단말에 현재 저장된 BS ID의 유무 여부를 판단한다. 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 없는 것으로 판단된 경우, 추출된 BS ID를 이동 단말에 저장한다. 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 있는 것으로 판단되고, 이동 단말에 현재 저장된 BS ID와 추출된 BS ID가 상이한 경우, 이동 단말에 현재 저장된 BS ID를 추출된 BS ID로 갱신하고, 추출된 BS ID를 ASN-GW로 알리기 위한 위치등록을 수행한다. 또한, 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 있는 것으로 판단되고, 이동 단말에 현재 저장된 BS ID와 상기 추출된 BS ID가 상이한 경우, 핸드오버 수행 여부를 판단할 수 있다. 핸드오버가 수행되지 않은 것으로 판단된 경우, 이동 단말에 현재 저장된 BS ID를 추출된 BS ID로 갱신하고, 추출된 상기 BS ID를 ASN-GW로 알리기 위한 위치등록을 수행한다. 핸드오버가 수행된 것으로 판단된 경우, 이동 단말에 현재 저장된 BS ID를 추출된 BS ID로 갱신하고, ASN-GW로 핸드오버 수행을 요청하고, 요청된 핸드 오버가 성공되지 않은 경우 추출된 BS ID를 ASN-GW로 알리기 위해서 위치등록을 수행한다.

WiMAX, 이동 단말, 위치 등록, 페이징 그룹, 핸드오버

Description

ＷｉＭＡＸ 시스템에서의 단말 위치 등록 방법{Method of location registering in WiMAX system}

본 발명은 이동 단말의 위치 등록 방법에 관한 것으로, 특히 WiMAX 시스템에서의 단말의 위치 등록 방법에 관한 것이다.

802.16 WiMAX 기술은, 핫 스팟(hot spot)을 중심으로 옥내 서비스를 제공하는 무선통신기술인 Wi-Fi 보다 그 기능 및 범위가 확장된 광역, 옥외 서비스를 제공하는 차세대 무선 광대역 통신기술이다. Wi-Fi(802.11b/g)의 커버리지(coverage)는 30 m ~ 200 m 정도이고 전송속도도 4 Mbps ∼11Mbps에 불과한 반면, WiMAX는 10 Km까지 커버리지를 확대시킬 수 있고 전송속도도 최대 40 Mbps까지 가능하여 상당한 기술적 우위를 갖는다.

IEEE 802.16e-2005 규격에 의하면 Idle Mode 단말의 위치등록은 아래의 네 가지 조건에 의해 수행된다.

1) 페이징 그룹 갱신 ( Paging Group Update )

단말은 자기가 속해있는 페이징 그룹 정보가 변경되면 위치등록을 수행해야 한다. 단말에서는 페이징 그룹 식별자(Paging Group Identifier, PG-ID) 값을 모니 터링 함으로써, 페이징 그룹의 변경을 감지할 수 있다. 이 페이징 그룹 식별자 정보는 단말의 페이징 리스닝 기간(Paging Listening Interval) 동안에 최우선적으로 선택된 기지국(preferred BS)에 의해서 DCD(Downlink Channel Description) 또는 MOB_PAG-ADV 브로드케스팅 메시지에 포함되어 전달된다. 만일 수신된 페이징 그룹 식별자가 현재 단말이 속해 있는 페이징 그룹 정보와 일치하지 않는다면 단말에서는 페이징 그룹이 변경된 것으로 간주하고 위치등록을 수행하게 된다.

2) Idle Mode 타이머 갱신 ( Idle Mode Timer Update )

단말은 자신이 관리하고 있는 Idle mode 타이머가 타임아웃 되기 전에 주기적으로 위치등록을 수행해야 한다. Idle mode 타이머 값은 BS에서 단말로 전달되며, Idle mode의 단말은 주기적으로 위치등록을 함으로써, 자신의 유효성을 망으로 알리게 된다.

3) 전원 차단 ( Power Down Update )

단말의 전원이 차단(Off)될 때, 단말은 위치등록을 수행하여 망으로 이 사실을 알린다. ASN-GW(Acess Service Node GateWay)에 위치한 페이징 제어기(Paging Controller)는 전원 차단에 의한 위치등록 메시지를 단말로부터 수신하게 되면 단말의 상태를 갱신하고 Idle mode 보유(Retain) 정보를 삭제한다.

4) MAC Hash 를 생략할 수 있는 임계값 갱신( MAC Hash Skip Threshold Update )

단말은 자신의 MAC Hash Skip 카운터 값이 MAC Hash Skip 임계 값(Threshold)을 초과하는 경우에 위치등록을 수행한다. 위치등록이 성공적으로 수 행되면 BS와 단말은 자신의 MAC Hash Skip 카운터 값을 초기화 한다.

위의 네 가지 위치등록 조건 중에서 페이징 그룹 갱신에 의한 위치등록은 ASN-GW에서 단말의 위치정보를 페이징 그룹 단위로만 관리할 수 밖에 없는 문제점을 가지고 있다. 특히, IEEE 802.16e-2005 규격에 의하면, 도 1에 보이는 바와 같이 하나의 페이징 그룹 A에는 여러 개의 BS(BS1, BS2, BS3)가 포함될 수 있다. 종래에는 동일 페이징 그룹에서 단말 위치 변화에 따라 서빙 기지국이 BS1에서 BS2로 변경되더라도 페이징 그룹에는 변화가 없기 때문에 위치등록을 수행하지 않는다. 따라서, 단말의 서빙 기지국이 BS1에서 BS2로 변경되었음에도 불구하고 ASN-GW X에서는 현재 단말의 위치는 BS1로 관리되는 문제점이 발생한다. 즉, 종래에는 도 1의 단말의 서빙 기지국이 페이징 그룹 A의 기지국으로부터 페이징 그룹 B 또는 C에 속해 있는 기지국 BS4, BS5 또는 BS6으로부터 변경될 때에만 단말이 위치등록이 수행된다. 만일 동일한 페이징 그룹 내에서 BS 정보만 변경된다면, 종래에는 단말의 위치 변경을 망으로 알릴 방법이 없으므로 ASN-GW에서는 정확한 단말의 위치정보를 알 수가 없다. 따라서, 여러 개의 BS로 구성되는 하나의 페이징 그룹 내에서의 변경되는 단말의 위치 등록 방법이 필요하다.

또한 종래 단말의 위치등록은 Idle Mode 단말에 대해서만 수행되던 절차로서 Active 상태의 단말에 대해서는 단말 이동에 따른 핸드오버 기능에 의해 서빙 BS가 변경됨에 따라 묵시적으로 위치정보가 갱신되는 경우가 발생하지만 핸드오버 기능은 무선 자원의 가용 여부에 따른 특정 조건에 의해서만 수행이 되는 절차이므로 만일 단말의 위치는 변경되었지만 핸드오버가 수행되지 않는다거나 핸드오버 동작 이 실패되는 경우에는 Active 상태의 단말의 위치변경 내용을 ASN-GW에서는 알 수 있는 방법이 없다. 즉, 단말의 서빙 기지국이 페이징 그룹 A의 기지국 BS3에서 페이징 그룹 B의 기지국BS4로 변경되는 경우에 핸드오버가 수행되지 않는다면 핸드오버 메시지에 위한 묵시적 위치등록을 수행할 수 없으므로 단말의 현재 위치정보(BS4)를 ASN-GW Y로 알릴 방법이 없다.

본 발명은 동일 페이징 그룹 내에서의 서빙 기지국 변경을 정확히 반영할 수 있는 WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 핸드오버 실패시 단말 위치 등록을 수행하는 WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법은, 이동 단말이 망으로부터 주기적으로 수신되는 DL-MAP(Downlink Access Definition) 메시지에서 BS ID(base station ID)를 추출하는 단계; 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID의 유무 여부를 판단하는 단계; 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 없는 것으로 판단된 경우, 상기 추출된 BS ID를 상기 이동 단말에 저장하는 단계; 및 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 있는 것으로 판단되고, 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID와 상기 추출된 BS ID가 상이한 경우, 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID를 상기 추출된 BS ID로 갱신하고, 상기 추출된 BS ID를 ASN-GW로 알리기 위한 위치등록을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법은 이동 단말이 망으로부터 주기적으로 수신되는 DL-MAP(Downlink Access Definition) 메시지에서 BS ID(base station ID)를 추출하는 단계; 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID의 유무 여부를 판단하는 단계; 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 없는 것으로 판단된 경우, 상기 추출된 BS ID를 상기 이동 단말에 저장하는 단계; 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 있는 것으로 판단되고, 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID와 상기 추출된 BS ID가 상이한 경우, 핸드오버 수행 여부를 판단하는 단계; 상기 핸드오버가 수행되지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID를 상기 추출된 BS ID로 갱신하고, 추출된 상기 BS ID를 ASN-GW로 알리기 위한 위치등록을 수행하는 단계; 및 상기 핸드오버가 수행된 것으로 판단된 경우, 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID를 상기 추출된 BS ID로 갱신하고, ASN-GW로 핸드오버 수행을 요청하고, 상기 요청된 핸드 오버가 성공되지 않은 경우 상기 추출된 BS ID를 상기 ASN-GW로 알리기 위해서 위치등록을 수행하는 단계를 포함한다.

종래 Idle Mode 단말에 국한되어 페이징 그룹 단위로 발생하던 위치등록 기능을 BS 단위로 수행하게 함으로써, ASN-GW에서는 보다 정확한 단말의 위치정보를 관리할 수 있다. 또한 Active 상태의 단말에 대해서 핸드오버 절차가 실패된 경우 에도 단말로 하여금 위치등록을 하도록 하여 비 정상적인 동작에 의한 단말과 ASN-GW간에 위치정보 불일치 문제를 해결할 수 있다.

위치서버(LS; Location Server)로부터의 특정 가입자에 대한 위치정보 요청에 대해서 Idle Mode 상태의 단말인 경우에는 종래에는 페이징 그룹 변경에 의해서만 위치등록이 수행되나, 본 발명에 따른 BS 정보 변경에 위한 위치등록에 의해 페이징을 수행하지 않고도 현재 단말이 위치한 정확한 BS정보를 전달할 수 있으며, Active 상태의 단말에 대해서도 마찬가지로 가장 최근에 단말이 통보한 BS정보로 응답할 수 있다. 또한 페이징 절차를 수행하지 않음으로 인한 무선자원의 효율적인 사용에 기여할 수 있다.

본 발명은 모바일 와이맥스(Mobile WiMax) 시스템에서의 단말(Mobile Station; MS) 위치등록 방법에 관한 것으로, 단말에 대한 이동성을 관리하는 ASN-GW에서 현재 단말의 서빙 기지국 정보 즉, 최신의 기지국 정보(latest BS information)을 기초로 단말의 위치정보를 필요로 하는 위치기반 서비스(Location Based Services; LBS)를 보다 정확하고 신속하게 제공한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위치 서비스 방법이 적용되는 WiMAX 시스템(100)의 개략적인 구성을 보인다.

접속 서비스망(Connectivity Service Network, CSN)(10)은 운영자가 제공하는 광대역 무선 접속 시스템 가입자에게 인터넷, VoIP((Voice over Internet Protocol) 등과 같은 응용 서비스의 연결, 이동 IP(mobile IP)의 홈 에이전트(Home Agent), 인증 및 과금 기능, 위치 서비스, 타 망과의 연동 기능을 제공하기 위한 망의 집합이다. 이를 위해, 접속 서비스망(10)에는 AAA 서버(authentication, authorization and accounting server)(11), HA 서버(home agent server)(12), LCS 서버(LoCation Service Server)(13) 등이 구비된다.

접근 서비스망(Access Service Network, ASN)(20)은 가입자에게 광대역 무선 접속을 제공하는 망의 집합이다. 접근 서비스망(20)은 다수의 기지국(21)과 ASN 게이트웨이(ASN_GW)(22)를 포함하며, 기지국(BS)(21)과 이동 단말(Mobile Station, MS)(30)의 연결설정, 망 발견(network discovery), 망 선택(network selection), 무선자원 관리(radio resource management) 등의 기능을 지원한다. 각 기지국(21)은 이동 단말(30)과 ASN_GW(22)를 연결하고,인터넷 무선접속 기능, 무선자원 관리 및 제어기능, 이동성(핸드오프) 지원기능, 인증 및 보안기능, QoS 제공기능, 하향링크(Downlink) 멀티캐스트 기능, 과금/통계 정보 생성 및 통보기능을 제공한다. ASN_GW(22)는 세션 이동성 관리(session mobility management), 접근 서비스망(ASN) 무선자원 관리 기능을 수행한다. ASN-GW(22)는 IP 라우팅 및 이동성 관리기능, 인증 및 보안기능, QoS 제공기능, IP 멀티캐스트 기능, 과금 서버에 과금 서비스 제공기능, ASN-GW간 핸드오버 기능, 자원관리 및 제어기능을 제공한다.

LS는 위치정보 서비스를 제공하는 서버이다. 외부로부터 위치정보 요청을 수신하면 ASN-GW로 알리고, 획득한 위치정보를 요청자에게 전달한다.

MS(30)는 가입자 장치로 인터넷 무선접속 기능, IP 기반 서비스 접속기능, IP 이동성 기능, 장치/사용자 인증 및 보완기능, 멀티캐스트 서비스 수신기능 등을 수행한다.

운영자 IP망(40)은 이동 통신 서비스를 제공하는 사설 사업자 망으로서 국가 통신 기간 사업자가 관리하고 운용하는 공중망(50)에 접속될 수 있다. 또는 운영자 IP망(40) 자체가 공중망일 수도 있다.

본 발명에 의해 변경되는 노드는 단말로 국한된다. 즉, 단말의 위치등록 조건에 BS 정보 변경에 의한 위치등록 조건을 추가한다. 표 1은 종래 IEEE 802.16e-2005 규격의 RNG-REQ 메시지의 Ranging Purpose Indication의 TLV(Type, Length, Value)를 보인다.

이름	길이	값
Ranging Purpose Indication	1 Byte	Bit #0: HO indication (when this bit is set to 1 in combination with other included information elements indicates the MS is currently attempting to HO or Network Re-entry from Idle Mode to the BS) Bit #1: Location Update Request (when this bit is set to 1, it indicates MS action of Idle Mode Location Update Process) Bits 2-7: Reserved

표 1과 종래 Ranging Purpose Indication 값으로는 Bit #0, #1 두 개의 값만이 정의되어 있다. 여기에 다음의 표 2와 같이 Bit #2 값을 새로 정의하여 BS정보 변경에 의한 위치등록 기능을 구현할 수 있다.

이름	길이	값
Ranging Purpose Indication	1 Byte	Bit #2: Location Update Request by BS information changes (when this bit is set to 1, it indicates MS action of Location Update by BS information changes) Bits 3-7: Reserved

실시예 1

단말은 자신이 저장하고 있는 BS정보와 새로운 BS정보가 다른 경우에 망으로 위치등록을 수행하는 기능을 구현하여야 한다. 도 3을 참조하면, Active Mode 또는 Idle Moe 상태의 단말은 이동 중에 주기적으로 망으로부터 DL-MAP(Downlink Access Definition) 메시지를 수신한다(S30). DL-MAP 메시지는 단말의 다운링크 접속을 위한 정보를 포함하는 MAC 계층의 메시지로서 BS로부터 브로드캐스팅(broad casting)된다. 이동 단말은 DL-MAP 메시지에서 BS ID(base station ID)를 추출하고(S31), 현재 자신에 저장된 BS ID가 있는지 판단한다(S32a). 현재 저장된 BS ID가 없는 경우 추출된 BS ID를 저장하고(S34), ANS-GW로 위치 등록을 수행한다(S34). 이어서, 단계 S30부터 재수행한다.

현재 자신에 저장된 BS ID가 있는 것으로 판단되면, 추출된 BS ID와 현재 자신에 저장되어 있는 BS ID를 비교한다(S32b). 두 BS ID가 동일한 것으로 판단된 경우에도 단계 S30부터 다시 수행한다. 두 BS ID가 다른 경우, 자신에 저장된 BS ID를 추출된 BS ID로 갱신하고(S35), 새로운 BS ID를 ASN-GW로 알리기 위해서 위치등록을 수행한다(S36). 이어서, 단계 S30부터 재수행한다.

실시예 2

Active 상태의 단말은 BS ID가 변경되었으나, 핸드오버 절차가 수행되지 않거나 핸드오버 절차가 실패한 경우에도 위치등록 절차를 수행해야 한다. Active 상태의 단말이 핸드오버를 수행한 경우에는 핸드오버 메시지에 의해서 새로운 BS ID(BS 정보)가 ASN-GW로 전달되므로 단말에서는 추가적으로 위치등록을 수행할 필요가 없다. 그러나, 단말의 핸드오버 동작이 수행되지 않거나 실패된 경우에는 단말에서 명시적으로 위치등록을 수행함으로써, ASN-GW로 새로운 BS ID를 통보한다.

도 4를 참조하면, 단말은 전술한 실시예 1의 단계 S32b를 수행하고, 두 BS ID가 다른 경우, 핸드 오버 수행 여부를 판단한다(S40).

핸드오버가 수행된 경우, 자신의 BS ID를 추출된 BS ID로 저장하고(S41), ASN-GW로 핸드오버 수행을 요청한다(S42). 핸드 오버 성공 여부를 판단하고(S43), 핸드오버가 성공되었으면, 단계 S30부터 재수행하고, 핸드오버가 성공되지 않은 경우 BS ID를 ASN-GW로 알리기 위해서 위치등록을 수행한다(S44). 이어서, 단계 S30부터 재수행한다.

핸드오버가 수행되지 않은 경우, 자신의 BS ID를 추출된 BS ID로 저장하고(S41), ID를 ASN-GW로 알리기 위해서 위치등록을 수행한다(S46). 이어서, 단계 S30부터 재수행한다.

상술한 실시예는 본 발명의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해해야 한다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질로부터 벗어남이 없이 여러 가지 변형이 가능함을 명백히 알 수 있을 것이다.

도 1은 종래 페이징 그룹 변경에 의한 위치 등록을 설명하기 위한 개략도.

도 2는 본 발명의 실시예가 적용되는 WiMAX 시스템의 구성을 보이는 개략도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말 위치 등록 방법을 보이는 순서도.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단말 위치 등록 방법을 보이는 순서도.

Claims

WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법으로서,

이동 단말이 BS(base station)로부터 브로드 캐스팅(broad casting)되어 주기적으로 수신되는 DL-MAP(Downlink Access Definition) 메시지에서 BS ID(base station ID)를 추출하는 단계;

상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID의 유무 여부를 판단하는 단계;

상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 없는 것으로 판단된 경우, 상기 추출된 BS ID를 상기 이동 단말에 저장하는 단계; 및

상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 있는 것으로 판단되고, 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID와 상기 추출된 BS ID가 상이한 경우, 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID를 상기 추출된 BS ID로 갱신하고, 상기 추출된 BS ID를 ASN-GW로 알리기 위한 위치등록을 수행하는 단계

를 포함하고,

하기의 비트(bit) #0 및 #1이 정의된 IEEE 802.16e-2005 규격 RNG-REQ 메시지의 Ranging Purpose Indication에 하기 비트 #2를 추가 정의하여 상기 위치등록을 수행하는,

이름 길이 값 Ranging Purpose Indication 1 Byte Bit #0: HO indication (when this bit is set to 1 in combination
with other included information elements indicates
the MS is currently attempting to HO or Network
Re-entry from Idle Mode to the BS)

Bit #1: Location Update Request (when this bit is set to 1, it indicates MS action of Idle Mode Location Update
Process)

Bit #2: Location Update Request by BS information changes
(when this bit is set to 1, it indicates MS action of Location Update by BS information changes)

Bits 3-7: Reserved

WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법.
WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법으로서,

이동 단말이 BS(base station)로부터 브로드 캐스팅(broad casting)되어 주기적으로 수신되는 DL-MAP(Downlink Access Definition) 메시지에서 BS ID(base station ID)를 추출하는 단계;

상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID의 유무 여부를 판단하는 단계;

상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 없는 것으로 판단된 경우, 상기 추출된 BS ID를 상기 이동 단말에 저장하는 단계;

상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID가 있는 것으로 판단되고, 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID와 상기 추출된 BS ID가 상이한 경우, 핸드오버 수행 여부를 판단하는 단계;

상기 핸드오버가 수행되지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID를 상기 추출된 BS ID로 갱신하고, 추출된 상기 BS ID를 ASN-GW로 알리기 위한 위치등록을 수행하는 단계; 및

상기 핸드오버가 수행된 것으로 판단된 경우, 상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID를 상기 추출된 BS ID로 갱신하고, ASN-GW로 핸드오버 수행을 요청하고, 상기 요청된 핸드 오버가 성공되지 않은 경우 상기 추출된 BS ID를 상기 ASN-GW로 알리기 위해서 위치등록을 수행하는 단계

를 포함하고,

하기의 비트(bit) #0 및 #1이 정의된 IEEE 802.16e-2005 규격 RNG-REQ 메시지의 Ranging Purpose Indication에 하기 비트 #2를 추가 정의하여 상기 위치등록을 수행하는,

이름 길이 값 Ranging Purpose Indication 1 Byte Bit #0: HO indication (when this bit is set to 1 in combination
with other included information elements indicates
the MS is currently attempting to HO or Network
Re-entry from Idle Mode to the BS)

Bit #1: Location Update Request (when this bit is set to 1, it indicates MS action of Idle Mode Location Update
Process)

Bit #2: Location Update Request by BS information changes
(when this bit is set to 1, it indicates MS action of Location Update by BS information changes)

Bits 3-7: Reserved

WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 이동단말의 서빙 기지국은 동일 페이징 그룹 또는 서로 다른 페이징 그룹의 기지국들 사이에서 변경되는, WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법.
제3항에 있어서,

상기 이동 단말에 현재 저장된 BS ID와 상기 추출된 BS ID는 동일 페이징 그룹에 속하는 BS들의 ID인, WiMAX 시스템에서의 단말 위치 등록 방법.