KR101006391B1

KR101006391B1 - 초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법

Info

Publication number: KR101006391B1
Application number: KR1020090032171A
Authority: KR
Inventors: 권형욱; 이광수; 윤수근; 배경석
Original assignee: (주) 콘텔라
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2011-01-10
Also published as: KR20100113722A

Abstract

초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법이 개시된다. 본 발명의 초소형 이동통신 시스템은 복수 개의 초소형 기지국을 하나의 랜으로 구현하여, 상호 Iuo 인터페이스를 통한 초소형 기지국간 소프트 핸드오버를 제공한다. 이를 위해, 각 초소형 기지국은 이웃 목록에 속하는 초소형 기지국의 주 스크램블링 코드와 셀 아이디와 IP 어드레스 사이를 상호 매핑한 IP-어드레스-매핑테이블을 생성하여 보유함으로써, 핸드오버에 참여할 상대방 초소형 기지국의 IP 어드레스를 획득할 수 있다.

소프트 핸드오버, 초소형 기지국, Iuh 인터페이스, Femtocell

Description

초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법{Method for Soft Handover between Femtocells}

본 발명은, 복수 개의 초소형 기지국들 간에 소프트 핸드오버를 가능하게 하는 초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법에 관한 것이다.

초소형 기지국(Home Node-B)은 반경 200m 내외의 펨토셀(Femtocell)을 대상으로 이동 통신 서비스를 제공하는 기지국으로서, 이러한 초소형 기지국을 이용한 이동전화시스템을 초소형 이동전화 시스템(Femtocell System)이라 한다.

초소형 이동전화 시스템은 주로 가정이나 빌딩 내부와 같이 공중 이동통신망의 전파가 열화되는 지역이나 음영지역에 설치되어 이동 통신 서비스의 품질을 개선할 수 있다.

특히, 이러한 초소형 기지국은 이동 통신 코어 네트워크(CN: Core Network) 간의 인터페이스로 공중 인터넷 회선을 이용하기 때문에, 인터넷 회선이 설치된 지역 어디에서나 설치 가능하고 그 설치 비용 및 유지 보수 비용이 저렴하여 네트워 크 구축 비용을 크게 줄일 수 있다. 사용자 측면에서도, 초소형 기지국이 설치된 곳에서는 저렴한 비용으로 음성 및 데이터 통신 서비스를 이용할 수 있기 때문에, 초소형 기지국 시스템은 사업자와 사용자 모두 주목하고 있는 기술 분야이다.

도 1은 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 제안된 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 초소형 이동 통신 네트워크의 구조를 도시한 도면이다.

3G HNB(3rd Generation Home Node-B)(101)는 초소형 기지국으로서, 단말기(UE, 미도시)와 Uu 인터페이스를 통해 연결되고 HNB-GW(Home Node-B Gateway)(110)와 Iuh 인터페이스를 이용하여 연결된다.

HNB-GW(110)는 HNB(101)와 Iuh 인터페이스를 통하여 연결되고 Iu 인터페이스(Iu-CS, Iu-PS, Iu-BC)를 통하여 코어 네트워크(Core Network)(130)에 연결된다. 코어 네트워크(130)에는 회선 교환(CS: Circuit Switch) 도메인(131), 패킷 교환(PS: Packet Switch) 도메인(133) 및 방송(BC: Broadcast) 도메인(135)을 포함한다. 코어 네트워크(130)의 MSC(Mobile Switching Centre, 미도시)와 SGSN(Serving GPRS Support Node, 미도시)은 HNB-GW(110)를 RNC(Radio Network Controller)로 인식한다. Iuh 인터페이스는 HNB(101)와 HNB-GW(110) 사이의 인터페이스로서 3GPP의 펨토셀 표준에 정의된다.

HNB-GW(110)는 시큐리티 게이트웨이(Security Gateway) 기능도 포함할 수 있다. 시큐리티 게이트웨이는 Iuh 인터페이스가 공중 인터넷 회선을 사용할 때, Iuh의 안전(Security)을 보장하기 위해서 시큐어 터널(Secure Tunneling)을 제공하며, EAP-AKA(Extensible Authentication Protocol-Authentication and Key Agreement) 방식을 사용하여 HNB(101)의 인증 과정도 수행한다.(3GPP TR 25.820 "3G Home Node B Study Item Technical Report")

초소형 기지국(HNB)이 가지는 Cell ID 의 갯수 제한과 PSC(Primary Scrambling Code) 갯수의 제한 때문에, 매크로 기지국(Node-B)과 초소형 기지국간의 이동성에 제약이 있다. 즉, 초소형 기지국에서 매크로 기지국(Node-B)으로의 통화 중 이동성은 가능하지만, 매크로 기지국(Node-B)에서 초소형 기지국으로의 통화 중 이동성을 위한 방안이 아직 제안되지 않았다.

나아가, 초소형 이동전화 시스템이 기업이나 사무실 환경 등에 적용되면서, 단일 사용자에게 하나 이상의 초소형 기지국(HNB)을 설치하는 경우가 발생하게 되었고, 이에 기반한 초소형 기지국(HNB)간의 이동성이 요구되었다. 즉, 사무실 환경에서 사용할 초소형 이동전화 시스템은 가정에서 사용할 수 있는 초소형 기지국에 비하여 그 서비스 커버리지가 넓어야 하기 때문에 사무실 내에 여러 개의 초소형 기지국을 설치해야 하며, 이러한 환경에 기초하는 초소형 기지국(HNB) 간 핸드오버를 요구받게 되었다.

종래의 가정용 초소형 이동전화 시스템에서, 초소형 기지국 간 하드(Hard) 핸드오버 방식을 이용한 이동성 제공은 가능하였지만, 통화 품질 면에서 보다 우수한 소프트 핸드오버 방식은 다음과 같은 이유로 제안되지 못했다.

첫째, 소프트 핸드오버를 제공하기 위한 초소형 기지국간의 인터페이스가 아직 정해지지 않은 상태이다.

둘째, 현실적으로 초소형 기지국은 그 가격적인 부담에 따른 내부 시스템 클럭(Clock)의 정확도가 낮아 소프트 핸드오버를 위해 요구되는 가용한 주파수 오차(Frequency Error)의 사양을 만족시키지 못하고 있다.

셋째, 공중 인터넷 회선에서 발생되는 패킷에 대한 지연(Delay), 지터(Jitter) 및 패킷 유실로 인하여 전용채널(DCH: Dedicated Channel)의 데이터 스트림(Data Stream)의 "Selection-Combining 및 Splitting" 기능을 구현하기 어렵다. 즉, 소프트 핸드오버를 수행하기 위해서, 액티브 세트(Active Set) 안에 포함된 기지국들은 동일 시점에 동일한 정보의 프레임을 단말기로 전달해야 하는데, 종래의 초소형 이동전화 시스템은 초소형 기지국(HNB)들끼리나 초소형 기지국(HNB)과 HNB-GW(110) 사이에 공중 인터넷 회선(Internet Service Provider's Network)을 사용하기 때문에, 지터 성분을 예측할 수 없으므로 기지국간 프레임 동기를 맞추기가 어렵다.

본 발명의 목적은, 복수 개의 초소형 기지국들 간에 소프트 핸드오버를 가능하게 하는 초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라, 복수 개의 초소형 기지국(ONB)을 포함하고 ISP(Internet Service Provider) 망을 통해 Iuh 인터페이스로 HNB-GW(Home Node-B Gateway)에 연결되는 초소형 이동전화 시스템에서의 상기 초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법은, 상기 초소형 기지국 각각에 클럭 정보를 제공하는 마스터 장치와 상기 복수 개의 초소형 기지국을 하나의 랜(LAN)으로 연결하는 단계; 상기 복수 개의 초소형 기지국에 포함되는 제1 초소형 기지국이 자신의 이웃 목록에 속하는 다른 초소형 기지국의 주 스크램블링 코드와 셀 아이디와 IP 어드레스 사이를 상호 매핑한 IP-어드레스-매핑테이블을 생성하여 보유하는 단계; 및 단말기와 연결되어 서빙 중인 상기 제1 초소형 기지국이 상기 IP-어드레스-매핑테이블을 이용하여 핸드오버에 관여할 상대방 초소형 기지국의 IP 어드레스를 획득하고, 상기 상대방 초소형 기지국과 핸드오버 과정을 수행하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 IP-어드레스-매핑테이블은, 상기 제1 초소형 기지국이 스니퍼 기능에 의해 인접한 셀 신호를 서치하고 상기 HNB-GW로부터 시스템 정보 블록(SIB)을 수신하여 상기 이웃 목록을 생성하는 단계; 제1 초소형 기지국이 상기 이웃 목 록에 대해 주 스크램블링 코드와 셀 ID를 매핑하는 1차 매핑 테이블을 생성하여 상기 HNB-GW에게 전송하는 단계; 셀 ID에 대한 IP 어드레스 정보를 가지고 있는 상기 HNB-GW가 제1 초소형 기지국으로부터 수신한 1차 매핑 테이블에 포함된 셀 ID에 대해 IP 어드레스를 매핑한 2차 매핑 테이블을 생성하여 상기 제1 초소형 기지국에게 전송하는 단계; 및 상기 제1 초소형 기지국이 상기 HNB-GW로부터 수신한 2차 매핑 테이블을 이용하여 주 스크램블링 코드와, 셀 ID와, IP 어드레스를 매핑한 상기 IP-어드레스-매핑테이블을 생성하는 단계에 의해 생성될 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 초소형 이동전화 시스템은, 초소형 기지국 기능을 포함하고 상기 랜을 제어하는 마스터 초소형 기지국으로 동작하는 제어기를 더 포함하고, 상기 복수 개의 초소형 기지국은 상기 제어기를 통해 상기 HNB-GW에 연결된다.

본 발명의 초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법에서, 상기 복수 개의 초소형 기지국은 Iuo 인터페이스로 연결되고, 상기 Iuo 인터페이스의 스택은 무선망 계층과 전송망 계층에 걸쳐 구현되며, 제어평면과 사용자 평면을 포함한다.

상기 제어평면은 상기 무선망 계층에 제어 애플리케이션 프로토콜인 RNSAP(Radio Network Subsystem Application Part)를 구비하고, 상기 RNSAP를 위한 RNSAP 사용자 적용 프로토콜(RNSAP User Adaptation)을 구비하며, 전송망 계층의 전송망 사용자 평면에 시그널링 베어러로 SCTP/IP(Stream Control Transmission Protocol/Internet Protocol)를 구비한다.

상기 사용자 평면은 상기 전송망 계층의 전송망 사용자 평면에 데이타 베어 러로 UDP/IP(User Datagram Protocol/ Internet Protocol)를 구비하고, 무선망 계층에 프레임 프로토콜을 구비한다.

본 발명에 따른 초소형 이동전화 시스템은 초소형 기지국 간 핸드오버를 가능하게 한다.

특히, 빌딩이나 일정한 범위의 사업장 등에 복수 개의 초소형 기지국을 설치하여 그 커버리지 확장을 시도하는 경우에, 초소형 기지국간 소프트 핸드오버를 제공함으로써 단말기에게 신뢰성 있고 우수한 이동성을 제공할 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 소프트 핸드오버를 지원하는 본 발명의 초소형 이동전화 시스템의 네트워크 구성도이다.

본 발명의 초소형 이동통신 시스템(200)은 기본적으로 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 제안된 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 규약을 따르며, 도 1에 설명된 초소형 이동 통신 네트워크의 구조에 연결된다. 따라서, 본 발명의 초소형 이동통신 시스템(200)은 ISP 망(Internet Service Provider's Network)(150)을 통해 Iuh 인터페이스로 HNB-GW(Home Node-B Gateway)(110)에 연결된다. 그 밖의 네트워크 구성인, HNB-GW(110)나 종래의 가정 용 초소형 기지국(HNB)(101)은 도 1과 동일한 연결을 가진다.

초소형 이동통신 시스템(200)은 그 커버리지가 일정한 범위로 한정되는 건물이나 지역에 설치된 시스템으로서, 내부 초소형 기지국 간의 소프트 핸드오버를 제공한다. 여기서, 본 발명의 초소형 이동통신 시스템(200)에 포함되는 초소형 기지국을 가정용 초소형 기지국인 HNB(101)와 구분하여 ONB(Office Node-B)라 한다. ONB는 기본적인 동작이 HNB(101)와 동일하며, 다만 다른 ONB와의 소프트 핸드오버(Soft Handover)를 제공할 수 있다는 점에서 HNB(101)와 구별된다.

이하에서는, 본 발명의 ONB 간 소프트 핸드오버를 위한 ONB 간 인터페이스를 'Iuo 인터페이스'라 칭한다. 도 2에는 ONB 간에 Iuo 인터페이스를 도시하고 있으나, Iuo 인터페이스가 ONB 간의 물리적 직접 연결을 의미하지는 않는다.

초소형 이동통신 시스템(200)은 복수 개의 ONB와 마스터 장치(Master)(207)를 포함하는 하나의 랜(LAN: Local Area Network)으로 구축되며, 자체적으로 또는 HNB-GW(110)와 연계하여 ONB 간 소프트 핸드오버를 단말기(UE)(211)에게 제공한다. 도 2에는 복수 개의 ONB를 대신하여 제1 ONB 내지 제3 ONB(201~205)를 포함하며, 이하에서는 제1 ONB 내지 제3 ONB(201~205)를 중심으로 설명한다.

제1 ONB 내지 제3 ONB(201~205) 각각은 기지국(Node B)으로서의 기능과 무선망 제어기(RNC: Radio Network Controller)의 기능을 함께 수행하며, 별도의 셀 커버리지(즉, 펨토셀)를 가진다. 따라서, 기본적으로, 제1 ONB 내지 제3 ONB(201~205)는 HNB-GW(110)를 통해 다른 ONB, HNB, Macro Node-B 또는 다른 유무선 통신망 장치와 음성 또는 데이터 이동통신을 위한 호처리를 수행하며, 이러한 호 처리는 공지(公知)의 펨토셀 기지국의 호처리와 동일하게 설명될 수 있다.

본 발명은 소프트 핸드오버에 관한 것으로서, 이하에서는 ONB의 통상의 호처리에 관하여는 설명을 생략하며, 제1 ONB(201)를 서빙-ONB(Serving ONB)로 하고 제2 ONB(203)를 드리프트-ONB(Drift ONB)로 하는 소프트 핸드오버를 중심으로 설명한다. 소프트 핸드오버를 위해, 제1 ONB 내지 제3 ONB(201~205) 각각은 아래에서 설명할 'IP-어드레스-매핑테이블'을 생성하여 보유한다.

마스터 장치(207)는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1588 규약에 기초한 서버로서 GPS(Global Positioning System) 신호를 받아서 제1 ONB 내지 제3 ONB(201~205)에게 클럭 정보(Clock Information)를 전달해 준다. 마스터 장치(207)는 ISP 망(150)보다 더 정확한 클럭 정보를 제1 ONB 내지 제3 ONB(201~205)에게 전달함으로써, 소프트 핸드오버를 위해 요구되는 주파수 오차(Frequency Error) 사양을 만족하게 한다.

또한, 초소형 이동통신 시스템(200)은 제1 ONB 내지 제3 ONB(201~205)와 마스터 장치(207)를 포함하는 랜(LAN)을 형성하기 위한 장비를 부가적으로 포함한다. 이러한 장비에는 도 2에 도시된 라우터(Router)(209) 또는 공유기 등이 해당한다. 초소형 이동통신 시스템(200)은 자체가 하나의 랜으로 구현됨으로써, Iuo 인터페이스를 통하여 전달되는 패킷에 대한 지연(Delay)과 지터(Jitter) 성분을 최소화하고, 핸드오버에 참여하는 서빙-ONB(Serving ONB)와 드리프트-ONB(Drift ONB) 사이의 전용채널(DCH: Dedicated Channel)의 데이터 스트림(Data Stream)의 "Selection-Combining 및 Splitting" 기능을 가능하게 한다.

정리하면, 도 2에 도시된 초소형 이동통신 시스템(200)은 ONB 간의 이더넷(Ethernet) 인터페이스를 랜(LAN)으로 구성하고 랜(LAN)에 IEEE 1588 마스터 장치(207)를 포함함으로써, ONB 간의 Iuo 인터페이스의 사용자 데이터 스트림(User Data Stream)에 대하여 지터 성분의 평균 변화량과 네트워크 지연 성분을 최소화하고 클럭 정보의 정확도를 높여서, ONB 간의 소프트 핸드오버를 가능하게 한다.

도 3은 본 발명의 Iuo 인터페이스의 프로토콜 스택의 구조를 도시한 도면이다. 도 3의 Iuo 인터페이스를 위한 프로토콜 스택 구조는 ONB 간 소프트 핸드오버 처리와 관련한 프로토콜 스택 및 계층별 수행 기능을 보이는 것으로, ONB들은 ONB 간 논리적인 Iuo 인터페이스를 통해서 신호 정보를 교환한다. 여기서, Iuo 인터페이스의 스택은 무선망 계층(Radio Network Layer)(301)과 전송망 계층(Transport Network Layer)(303)에 걸쳐 구현되며, 제어평면(Control Plane)(305)과 사용자 평면(315)을 포함한다.

Iuo 인터페이스의 제어평면(Control Plane)(305)은 무선망 계층(301)에 제어 애플리케이션 프로토콜인 RNSAP(Radio Network Subsystem Application Part)(307)를 구비하고, RNSAP(307)를 변경없이 사용하기 위하여 RNSAP 사용자 적용 프로토콜(RNSAP User Adaptation)(309)을 구비한다. 제어평면(305)은 전송망 계층(303)에 전송망 사용자 평면(Transport Network User Plane)(311)을 포함하며, 전송망 사용자 평면(311)은 시그널링 베어러(Signaling Bearer)로 SCTP/IP(Stream Control Transmission Protocol/Internet Protocol)(313)를 사용한다.

RNSAP 사용자 적용 프로토콜(309)이 제공하는 대표적인 프로토콜는 다음과 같다.

① Connect (서빙-ONB → 드리프트-ONB)

② Direct Transfer (서빙-ONB ↔ 드리프트-ONB)

③ Disconnect (서빙-ONB ↔ 드리프트-ONB)

여기서, RNSAP 사용자 적용 프로토콜(309)은 3GPP의 RUA(RANAP User Adaptation)의 기능과 유사하나, RANAP 메시지 전달을 대신하여, RNSAP 메시지의 ONB 간 전달을 위해 사용된다는 점이 다르다.

사용자 평면(315)은 전송망 계층(303)에 전송망 사용자 평면(Transport Network User Plane)(317)을 포함하며, 전송망 사용자 평면(317)은 데이타 베어러(Data Bearer)로 UDP/IP(User Datagram Protocol/ Internet Protocol)(319)를 사용한다. 또한, 사용자 평면(315)은 무선망 계층(301)에 프레임 프로토콜(FP: Frame Protocol)(321)을 이용한다.

이하에서는 이러한 Iuo 인터페이스의 프로토콜 스택을 이용한 ONB간 소프트 핸드오버 방법을 설명하며, 먼저 'IP-어드레스-매핑테이블'을 설명한다.

초소형 이동통신 시스템(200)에 포함된 복수 개의 ONB인 제1 ONB 내지 제3 ONB(201~205)는 소프트 핸드오버를 위해, 자신의 이웃 목록(Neighbor Cell List)에 속하는 이웃 셀(Neighbor Cell)에 대한 주 스크램블링 코드(PSC: Primary Scrambling Code)와 셀 ID(CI: Cell Identify)와 IP 어드레스(Address) 사이를 상 호 매핑한 매핑 테이블(PSC-CellID-IP Address Mapping Table)(이하 간단히 'IP-어드레스-매핑테이블'이라 함)을 생성하여 보유한다. 주 스크램블링 코드는 WCDMA 규약에 따라 셀을 구분하는데 사용되는 512개의 코드를 말한다.

서빙-ONB로 동작하는 ONB는 'IP-어드레스-매핑테이블'을 이용하여 소프트 핸드오버를 위한 드리프트-ONB의 IP 어드레스를 찾아내고, RNSAP 사용자 적용 프로토콜(309)의 Connect 과정을 수행한다.

도 4는 ONB의 IP-어드레스-매핑테이블 생성 과정을 도시한 도면으로, 제1 ONB(201)를 예로서 설명한다.

제1 ONB(201)는 파워 온(Power On)에 따른 초기 구동을 하였거나 그 외의 경우라도 스니퍼(Sniffer) 기능에 의해서 인접한 셀 신호를 서치하고 HNB-GW(110)로부터 시스템 정보 블록(SIB: System Information Block)을 수신하면, 스니퍼 기능에 의한 서치 결과와 시스템정보 블록(SIB)에 포함된 시스템 정보를 이용하여 이웃 목록(Neighbor Cell List)을 생성한다(S401).

제1 ONB(201)는 S401 단계에서 생성한 이웃 목록의 ONB에 대해 주 스크램블링 코드(PSC)와 셀 ID를 매핑하는 '1차 매핑 테이블(PSC-CellID Mapping Table)'을 생성한다(S403).

제1 ONB(201)는 이웃 목록에 대해 S403 단계에서 생성한 1차 매핑 테이블(PSC-CellID Mapping Table)을 HNB-GW(110)로 전송한다(S405).

셀 ID에 대한 IP 어드레스 정보를 가지고 있는 HNB-GW(110)는 제1 ONB(201)로부터 1차 매핑 테이블(PSC-CellID Mapping Table)을 수신한 다음, 1차 매핑 테이 블의 셀 ID에 대해 IP 어드레스를 매핑한 2차 매핑 테이블(CellID-IP Address Mapping Table)을 생성하여(S407), 제1 ONB(201)에게 전송한다(S409).

제1 ONB(201)는 S409 단계에서 HNB-GW(110)로부터 수신한 2차 매핑 테이블(CellID-IP Address Mapping Table)을 이용하여 주 스크램블링 코드와, 셀 ID와, IP 어드레스를 매핑한 'IP-어드레스-매핑테이블'을 생성한다(S411).

도 4는 제1 ONB(201)를 중심으로 설명하였으나, 초소형 이동통신 시스템(200)에 속하는 모든 ONB가 도 4의 과정을 수행하게 된다. 이와 같이 생성된 IP-어드레스-매핑테이블은 소프트 핸드오버의 액티브 세트 추가/삭제(Add/ Drop) 과정과 재배치(Relocation) 과정에서 드리프트-ONB의 주 스크램블링 코드에 대한 IP 어드레스를 찾을 때 사용된다.

이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여, 초소형 이동통신 시스템(200)의 ONB간 소프트 핸드오버 과정을 설명한다. 소프트 핸드오버를 위해, 서빙-ONB는 단말기(211)가 측정한 파일럿 채널의 세기 등을 이용하여 핸드오버를 수행할 새로운 셀을 결정하여 액티브 세트(Active Set)에 추가(Add 과정)하거나 액티브 세트에 포함된 셀을 삭제(Drop 과정)하면서, 액티브 세트를 관리한다.

도 5는 ONB 간의 소프트 핸드오버의 액티브 세트 추가(Add)과정을 도시한 도면이다. 여기서, 제1 ONB(201)가 단말기(211)와 연결 중이므로 서빙-ONB(201)가 되고, 제2 ONB(203)는 드리프트-ONB(Drift ONB)(203)라 가정한다.

단말기(211)는 파일롯 채널의 신호 세기가 소정 추가기준값(Threshold for Add)을 넘는 셀을 검색하게 되면, 그 측정 결과(Measurement Report)를 RRC 메시지로 서빙-ONB(201)에게 전송한다. 측정 결과에는 이웃 셀의 전파세기 측정결과(RSSI: Received Signal Strength Indication)와 이웃 셀의 정보(PSC, 셀 ID) 등을 포함한다. 여기서, 임계값을 넘는 것으로 검색된 셀이 제2 ONB(203)라 가정한다(S501).

서빙-ONB(201)는 단말기(211)로부터 수신한 측정 결과를 기초로, 새로운 셀을 액티브 세트(Active Set)에 추가할 지 여부를 결정한다(S503).

서빙-ONB(201)는 단말기(211)로부터 수신한 셀 ID 또는 주 스크램블링 코드에 해당하는 IP 어드레스를 'IP-어드레스-매핑테이블'에서 추출하는 방법으로, 액티브 세트에 추가할 새로운 셀(여기서, 제2 ONB)의 IP 어드레스를 찾아낸다(S505).

서빙-ONB(201)는 S505 단계에서 확인한 IP 어드레스의 ONB, 즉 제2 ONB(203)를 드리프트-ONB(203)로 하여, Iuo 인터페이스를 통해 소프트 핸드오버를 시작한다. Iuo 인터페이스에 따라, 서빙-ONB(201)는 RNSAP 메시지인 Radio Link Setup Request 메시지를 RNSAP 사용자 적용 프로토콜(309)의 Connect 메시지를 이용하여 드리프트-ONB(203)에게 전달한다(S507).

드리프트-ONB(203)는 Radio Link Setup Request 메시지에 포함된 정보를 이용하여, 기지국 모뎀에 새로운 전용채널(DCH: Dedicated Channel) 리소스를 할당하고 단말기(211)로부터의 무선신호를 수신하기 시작한다(S509).

전용채널(DCH) 리소스를 새로 할당하고 수신 준비를 마친 후에, 드리프트-ONB(203)는 Iuo 인터페이스의 RNSAP 사용자 적용 프로토콜(309)의 Direct Transfer 메시지를 통하여 RNSAP 메시지인 Radio Link Setup Response 메시지를 서빙-ONB(201)인 서빙-ONB(201)에게 전달한다(S511).

드리프트-ONB(203)는 전용채널(DCH)의 업링크(Uplink)를 통해 단말기(211)로부터 무선 신호를 획득하면(S513), 그 사실을 RNSAP 사용자 적용 프로토콜(309)의 Direct Transfer 메시지를 통하여 RNSAP 메시지인 Radio Link Restore Indication 메시지를 서빙-ONB(201)로 전달한다(S515).

서빙-ONB(201)의 DCH Frame Protocol이 드리프트-ONB(203)의 DCH Frame Protocol로 Uplink/Downlink DCH Frame을 수신 혹은 송신하는 시점을 맞추기 위해서 서빙-ONB(201)와 드리프트-ONB(203)간의 DCH Frame 동기를 맞추는 과정을 수행한다(S517, S519).

서빙-ONB(201)와 드리프트-ONB(203)간의 DCH Frame 동기가 이루어지면, 드리프트-ONB(203)는 서빙-ONB(201)로부터 수신한 DCH Frame을 단말기(211)로 전송하기 시작한다(S521).

서빙-ONB(201)는 RRC 메시지를 이용하여 Active Set Update 메시지를 단말기(211)에게 전송하고(S523), 단말기(211)는 Active Set Update 메시지를 수신한 후에 드리프트-ONB(203)가 송신하는 신호를 수신하기 시작하며, 서빙-ONB(201)와 드리프트-ONB(203)에게 Active Set Update Complete 메시지를 전송한다(S525).

이로써, 초소형 이동통신 시스템(200)의 ONB간 소프트 핸드오버 액티브 세트 추가과정이 수행된다.

도 6은 ONB 간의 소프트 핸드오버의 액티브 세트 삭제과정을 도시한 도면이다.

단말기(211)는 액티브 세트(Active Set) 내의 셀 중에서 신호의 세기가 소정 삭제기준값(Threshold for Drop)에 미치지 못하는 셀을 검색하면, 그 측정 결과(Measurement Report)를 RRC 메시지로 서빙-ONB(201)에게 전송한다. 도시된 드리프트-ONB(203)가 단말기(211)에 의해 검색된 셀에 해당한다(S601).

서빙-ONB(201)는 단말기(211)로부터 수신한 측정결과를 기초로, 해당 셀을 액티브 세트(Active Set)에서 삭제할 지 여부를 결정한다(S603).

서빙-ONB(201)는 'IP-어드레스-매핑테이블'을 이용하여 액티브 세트에서 삭제할 셀을 관장하는 Drift ONB의 IP 어드레스를 추출한 다음(S605), 단말기(211)에게 Active Set Update 메시지를 전달한다(S607).

서빙-ONB(201)로부터 Active Set Update 메시지를 수신한 단말기(211)는 새로 수신된 액티브 세트에 따라 삭제된 셀로부터의 무선 수신을 중단하고, 서빙-ONB(201)의 RRC로 Active Set Update Complete 메시지를 전송한다(S609).

서빙-ONB(201)는 Active Set Update Complete 메시지를 단말기(211)로부터 수신한 후에, S605 단계에서 추출한 IP 어드레스에 해당하는 드리프트-ONB(203)로 RNSAP 사용자 적용 프로토콜(309)의 Disconnect 메시지를 통하여 RNSAP메시지인 Radio Link Deletion Request 메시지를 드리프트-ONB(203)에게 전달한다(S611).

드리프트-ONB(203)는 서빙-ONB(201)로부터 수신한 Radio Link Deletion Request 메시지에 따라, 기지국 모뎀에 할당되어 있는 전용채널(DCH) 리소스를 삭 제하여 단말기(211)와의 무선 송수신을 중지한다(S613).

전용채널(DCH) 리소스를 삭제한 드리프트-ONB(203)는 RNSAP 사용자 적용 프로토콜(309)의 Disconnect 메시지를 통하여 RNSAP 메시지인 Radio Link Deletion Response 메시지를 서빙-ONB(201)로 전달하고 해당 SCTP Socket를 해지한다(S615).

이상의 과정을 통해, 초소형 이동통신 시스템(200)의 ONB간 소프트 핸드오버 액티브 세트 삭제과정이 수행된다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ONB 간의 재배치(Relocation) 과정을 도시한 도면으로서, 코어 네트워크에 의해 제어되는 과정이다.

서빙-ONB(201)가 단말기(211)로부터 수신한 측정 결과를 기초로, 타깃 ONB(203)를 새로운 서빙-ONB(201)로 재배치(Relocation)하기로 결정하면(S701), 'IP-어드레스-매핑테이블'을 이용하여 타깃 ONB(203)의 IP 어드레스를 추출한다(S703).

서빙-ONB(201)는 HNB-GW(110)를 통하여 코어 네트워크(130)의 MSC/SGSN(137)에게 Relocation Required 메시지를 전송한다(S705, S707).

Relocation Required 메시지를 수신한 MSC/SGSN(137)가 HNB-GW(110)에게 Relocation Request 메시지를 전송하여 응답하면(S709), HNB-GW(110)는 RUA Connect 메시지를 이용하여 타깃 ONB(203)에게 Relocation Request 메시지를 전달한다(S711).

이에 따라, 타깃 ONB(203)와 HNB-GW(110)는 Iuh 인터페이스를 위한 전송망 사용자 평면(Transport Network User Plane)의 전송 베어러인 SCTP/IP를 셋업(Setup)하고, HNB-GW(110)는 MSC/SGSN(137)와 Iu 베어러를 셋업한다(S713).

Iuo 베어러와 Iu 베어러가 모두 설정되면, 타깃 ONB(203)는 HNB-GW(110)를 통하여 MSC/SGSN(137)에게 Relocation Request Acknowledge 메시지를 전송하고(S715, S717), MSC/SGSN(137)은 Relocation Command 메시지를 서빙-ONB(201)에게 전송하여 타깃 ONB(203)와 새로운 트랜스포트 베어러가 셋업되었음을 알린다(S719, S721).

서빙-ONB(201)는 단말기(211)에게 전달하지 못한 데이터를 모두 타깃 ONB(203)에게 전송하고, 서빙-ONB(201)와 타깃 ONB(203) 사이의 Iuo 인터페이스를 통하여 RNSAP 사용자 적용 프로토콜(309)의 Disconnect 메시지를 통하여 RNSAP 메시지인 Relocation Commit 메시지를 타깃 ONB(203)에게 전달한다(S723).

타깃 ONB(203)는 HNB-GW(110)를 통하여 MSC/SGSN(137)에게 Relocation Detect 메시지를 전달하고(S725, S727), 단말기(211)로 UTRAN Mobility Information 메시지를 통하여 C/u-RNTI 정보와 모빌리티(Mobility) 정보를 전달한다(S729).

타깃 ONB(203)는 단말기(211)로부터 UTRAN Mobility Information Confirm 메시지를 수신한 후에(S731), HNB-GW(110)를 통하여 MSC/SGSN으로 Relocation Complete 메시지를 전송한다(S733, S735).

이후에, MSC/SGSN(137)은 서빙-ONB(201)에 할당된 Iu 베어러를 삭제하고, 서빙-ONB(201)는 HNB-GW(110)와의 Iuh 베어러를 삭제한다(S737).

도 8은 다른 실시 예에 따른 ONB 간의 재배치 과정을 도시한 도면으로서, HNB-GW(110)에 의해 제어되는 과정이다. 도 7의 과정에서 코어 네트워크(130)의 MSC/SGSN(137)에 의해 이루어지던 과정이 도 8의 재배치 과정에서 HNB-GW(110)에 의해 처리됨으로서, 기존 MSC나 SGSN에 추가적인 부하를 제공하지 않아도 된다는 장점이 있다.

서빙-ONB(201)가 단말기(211)로부터 수신한 측정 결과를 기초로, 타깃 ONB(203)를 새로운 서빙-ONB(201)로 재배치(Relocation)하기로 결정하면(S801), 'IP-어드레스-매핑테이블'을 이용하여 타깃 ONB(203)의 IP 어드레스를 추출한다(S803).

서빙-ONB(201)는 HNB-GW(110)로 RUA Direct Transfer 메시지를 이용하여 Relocation Required 메시지를 전송하지만, S707 단계처럼 HNB-GW(110)는 코어 네트워크(130)의 MSC/SGSN(137)으로 전달하지 않는다(S805).

HNB-GW(110)는 타깃 ONB(203)로 RUA Connect 메시지를 이용하여 Relocation Request 메시지를 전달함으로써(S807), 타깃 ONB(203)와 HNB-GW(110) 사이에 SCTP/IP Bearer를 셋업한다(S809).

Iuh Bearer가 설정되면, 타깃 ONB(203)는 HNB-GW(110)로 Relocation Request Acknowledge 메시지를 전송하고(S811), HNB-GW(110)는 Relocation Command 메시지를 서빙-ONB(201)로 전송하여, 타깃 ONB(203)와 새로운 Transport Bearer Setup이 완료되었음을 서빙-ONB(201)로 알린다(S813).

서빙-ONB(201)는 단말기(211)로 전달하지 못한 데이터를 모두 타깃 ONB(203)로 전송하고 서빙-ONB(201)와 타깃 ONB(203) 사이의 Iuo 인터페이스를 통하여 RNSAP 사용자 적용 프로토콜(309)의 Disconnect 메시지를 통하여 RNSAP 메시지인 Relocation Commit 메시지를 타깃 ONB(203)로 전달한다(S815).

타깃 ONB(203)는 HNB-GW(110)에게 Relocation Detect 메시지를 전달하고(S817), 단말기(211)로 UTRAN Mobility Information 메시지를 통하여 C/u-RNTI 정보와 다른 Mobility 정보를 전달한다(S819).

타깃 ONB(203)는 단말기(211)로부터 UTRAN Mobility Information Confirm 메시지를 수신한 후에, HNB-GW(110)에게 Relocation Complete 메시지를 전송한다(S821, S823).

HNB-GW(110)는 서빙-ONB(201)에 할당된 Iuh Bearer를 삭제하고 서빙-ONB(201)는 HNB-GW(110)와의 Iuh Bearer를 삭제한다(S825).

실시 예에 따라, 본 발명의 초소형 이동통신 시스템(200)은 도 2의 라우터(209)를 대신하여 ONB를 제어하는 제어기(Concentrator)를 포함할 수 있으며, 다음의 도 9는 그 구성을 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 초소형 이동통신 시스템(900)은 복수 개의 ONB(901~905), 마스터 장치(907) 및 제어기(909)를 포함한다. 복수 개의 ONB(901~905)와 마스터 장치(907)는 도 2의 ONB(201~205) 및 마스터 장치(207)와 동일하게 동작하며, 동일하게 설명될 수 있다.

제어기(909)는 초소형 이동통신 시스템(900)을 ISP 망(150)을 통해 HNB-GW(110)에 연결되어 HNB-GW(110)와 Iuh 인터페이스를 형성하며, 제1 ONB 내지 제3 ONB(201~205)에게 Iuh 인터페이스를 제공한다. 도 9의 초소형 이동통신 시스템(900)은 라우터(209)를 대신하여 제어기(909)를 포함하는 것을 제외하고 도 2의 초소형 이동통신 시스템(200)과 동일한 구성과 구조를 가진다.

마찬가지로, 제1 ONB 내지 제3 ONB(901~905) 간의 인터페이스가 랜(LAN)을 이용한 Iuo 인터페이스로 연결됨으로써, 패킷에 대한 지연과 지터성분을 최소화하여 서빙-ONB(901)와 드리프트-ONB(903) 사이에서 DCH Data Stream의 Selection-Combining 및 Splitting 기능을 가능하게 한다.

또한, 제어기(909)는 ONB 기능을 포함하여 하나의 ONB로 동작할 수 있으며, 또한 Master-ONB로 동작할 수도 있다. 이를 위해, 제어기(909)는 Iuo 인터페이스로 랜(LAN)을 통해 다른 ONB와 연결될 수 있다.

제어기(909)를 이용하는 경우, 소프트 핸드오버의 추가 및 삭제과정은 각각 도 5 및 도 6의 과정과 유사하다. 특히, 제어기(909)를 이용하는 경우에는 제어기(909)가 ONB 간의 재배치를 처리해 주므로 코어 네트워크(130)에 ONB 간의 재배치에 의한 부하를 주지 않는 구조이다.

제어기(909)는 HNB-GW(110)와 ONB 사이에서 Iuh 릴레이(Relay) 기능을 수행하는 것 외에, ONB간의 재배치(Relocation)과정을 수행한다. 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초소형 이동전화 시스템의 재배치 과정을 도시한 도면으로서, 제어기(909)를 중심으로 하는 재배치 과정을 나타낸다.

도10을 참조하면, 제어기(909)에 의한 재배치 과정은 도 8의 과정과 모두 동일하며, 다만 제어기(909)가 HNB-GW(110)의 모든 동작을 대신한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

도 1은 3 GPP에서 제안된 WCDMA 초소형 이동 통신 네트워크의 구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 초소형 이동전화 시스템을 포함하는 네트워크 구성도,

도 3은 본 발명의 Iuo 인터페이스의 프로토콜 스택의 구조를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 ONB의 IP-어드레스-매핑테이블 생성 과정을 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 ONB 간의 소프트 핸드오버의 액티브 세트 추가(Add)과정을 도시한도면,

도 6은 본 발명에 따른 ONB 간의 소프트 핸드오버의 액티브 세트 삭제(Drop)과정을 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ONB 간의 재배치(Relocation) 과정을 도시한 도면,

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ONB 간의 재배치 과정을 도시한 도면,

도 9은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초소형 이동전화 시스템의 네트워크 구성도, 그리고

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초소형 이동전화 시스템의 재배치 과정을 도시한 도면이다.

Claims

복수 개의 초소형 기지국(ONB)을 포함하고 ISP(Internet Service Provider) 망을 통해 Iuh 인터페이스로 HNB-GW(Home Node-B Gateway)에 연결되는 초소형 이동전화 시스템에서의 상기 초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법에 있어서,

상기 초소형 기지국 각각에 클럭 정보를 제공하는 마스터 장치와 상기 복수 개의 초소형 기지국을 하나의 랜(LAN)으로 연결하는 단계;

상기 복수 개의 초소형 기지국에 포함되는 제1 초소형 기지국이 자신의 이웃 목록에 속하는 초소형 기지국의 주 스크램블링 코드와 셀 아이디와 IP 어드레스 사이를 상호 매핑한 IP-어드레스-매핑테이블을 생성하여 보유하는 단계; 및

단말기와 연결되어 서빙 중인 상기 제1 초소형 기지국이 상기 IP-어드레스-매핑테이블을 이용하여 핸드오버에 관여할 상대방 초소형 기지국의 IP 어드레스를 획득하고, 상기 상대방 초소형 기지국과 핸드오버 과정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법.
제1항에 있어서,

상기 IP-어드레스-매핑테이블은,

상기 제1 초소형 기지국이 스니퍼 기능에 의해 인접한 셀 신호를 서치하고 상기 HNB-GW로부터 시스템 정보 블록(SIB)을 수신하여 상기 이웃 목록을 생성하는 단계;

제1 초소형 기지국이 상기 이웃 목록에 대해 주 스크램블링 코드와 셀 ID를 매핑하는 1차 매핑 테이블을 생성하여 상기 HNB-GW에게 전송하는 단계;

셀 ID에 대한 IP 어드레스 정보를 가지고 있는 상기 HNB-GW가 제1 초소형 기지국으로부터 수신한 1차 매핑 테이블에 포함된 셀 ID에 대해 IP 어드레스를 매핑한 2차 매핑 테이블을 생성하여 상기 제1 초소형 기지국에게 전송하는 단계; 및

상기 제1 초소형 기지국이 상기 HNB-GW로부터 수신한 2차 매핑 테이블을 이용하여 주 스크램블링 코드와, 셀 ID와, IP 어드레스를 매핑한 상기 IP-어드레스-매핑테이블을 생성하는 단계에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법.
제1항에 있어서,

상기 초소형 이동전화 시스템은, 초소형 기지국 기능을 포함하고 상기 랜을 제어하는 마스터 초소형 기지국으로 동작하는 제어기를 더 포함하고,

상기 복수 개의 초소형 기지국은 상기 제어기를 통해 상기 HNB-GW에 연결되는 것을 특징으로 하는 초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수 개의 초소형 기지국은 Iuo 인터페이스로 연결되고,

상기 Iuo 인터페이스의 스택은 무선망 계층과 전송망 계층에 걸쳐 구현되며, 제어평면과 사용자 평면을 포함하고,

상기 제어평면은 상기 무선망 계층에 제어 애플리케이션 프로토콜인 RNSAP(Radio Network Subsystem Application Part)를 구비하고, 상기 RNSAP를 위한 RNSAP 사용자 적용 프로토콜(RNSAP User Adaptation)을 구비하며, 전송망 계층의 전송망 사용자 평면에 시그널링 베어러로 SCTP/IP(Stream Control Transmission Protocol/Internet Protocol)를 구비하며,

상기 사용자 평면은 상기 전송망 계층의 전송망 사용자 평면에 데이타 베어러로 UDP/IP(User Datagram Protocol/ Internet Protocol)를 구비하고, 무선망 계층에 프레임 프로토콜을 구비하는 것을 특징으로 하는 초소형 기지국간 소프트 핸드오버 방법.