KR101042763B1 - 이기종 시스템 간의 핸드오버 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 환경에서 서로 다른 시스템 사이에 핸드오버에 관한 것으로서, 특히 부호분할 다중접속(CDMA) 기반의 UMTS 시스템과 직교주파수 분할 다중화(OFDM) 기반의 E-UMTS 시스템간의 핸드오버 방법 및 장치에 대한 것이다. E-UMTS 시스템을 통해 통화중인 단말이 상기 UMTS 시스템의 신호를 수신함에 따라, 상기 E-UMTS 시스템의 E-코어 네트워크(E-CN)는 상기 UMTS 시스템의 코어 네트워크와 사용자 데이터를 위한 터널을 설정하고, 상기 UMTS 시스템은 상기 UE에게 자원을 할당한다. 이후 상기 E-UMTS 시스템에서 상기 UE로 핸드오버 명령 메시지를 전송하면, 상기 UE는 상기 UMTS 시스템을 통해 상기 E-UMTS 시스템의 E-CN으로 접속한다. 한편 UMTS 시스템을 통해 통화중인 단말을 E-UMTS 시스템으로 옮겨가도록 하기 위해서 상기 UMTS 시스템의 코어 네트워크는 상기 E-UMTS 시스템의 E-코어 네트워크와 사용자 데이터를 위한 터널을 설정하고 상기 E-UMTS 시스템은 상기 UE에게 자원을 할당한다. 이후 상기 UMTS 시스템에서 상기 UE로 핸드오버 명령 메시지를 전송하면, 상기 UE는 상기 E-UMTS 시스템을 통해 상기 UMTS 시스템의 코어 네트워크로 접속한다.
Handover, Inter-RAT handover, E-UMTS, UMTS

Description

이기종 시스템 간의 핸드오버 방법 및 장치{HAND-OVER METHOD AND APPARATUS BETWEEN DIFFERENTIAL SYSTEMS}
도 1은 전형적인 UMTS 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 E-UMTS 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 E-UMTS 시스템으로부터 UMTS 시스템으로의 핸드오버 절차에 관여하는 노드들을 나타낸 도면.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 핸드오버 과정을 나타낸 메시지 흐름도.
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 핸드오버 과정을 나타낸 메시지 흐름도.
도 5는 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 관련된 UE의 구성을 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따르는 UE의 동작을 나타낸 흐름도.
도 7은 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 관련된 E-RAN의 구성을 나타낸 블록도.
도 8은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 E-RAN의 동작을 나타낸 흐름도.
도 9는 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 관련된 E-CN의 구성을 나타낸 블록도.
도 10a는 본 발명의 제1 실시예를 따른 E-CN의 동작을 나타낸 흐름도.
도 10b는 본 발명의 제2 실시예를 따른 E-CN의 동작을 나타낸 흐름도.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 GGSN의 구성도.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 GGSN의 동작을 나타낸 흐름도.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 핸드오버 과정을 나타낸 도.
본 발명은 이기종 시스템 간의 핸드오버에 관한 것으로서, 특히 기존(Legacy) UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 시스템과 E-UMTS(Enhanced UMTS) 시스템 사이의 핸드오버를 가능하게 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
유럽식 이동통신 시스템인 GSM(Global System for Mobile Communications)과 GPRS(General Packet Radio Services)을 기반으로 하고 광대역(Wideband) 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 칭함)을 사용하는 비동기 방식의 제3 세대 이동통신 시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 시스템은, 이동 전화나 컴퓨터 사용자들이 전 세계 어디에 있든지 간에 패킷 기반의 텍스트, 디지털화된 음성이나 비디오 및 멀티미디어 데이터를 2 Mbps 이상의 고속으로 전송할 수 있는 일관된 서비스를 제공한다. UMTS는 인터넷 프로토 콜(Internet Protocol: IP)과 같은 패킷 프로토콜을 사용하는 패킷교환 방식의 접속이란 가상접속이라는 개념을 사용하며, 네트워크 내의 다른 어떠한 종단에라도 항상 접속이 가능하다.
도 1은 전형적인 UMTS 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, UE(User Equipment)(110)는 무선 통신에 참여하는 단말 장치 혹은 가입자를 의미하며, 단말(110)은 노드 B(Node B)(120)와 무선으로 연결된다. 노드 B(120)는 단말(110)과의 통신에 직접적으로 관여하는 무선 기지국 장치로 셀들을 관리한다. 무선망 제어기(Radio Network Controller; 이하 'RNC'라 한다.)(130)는 다수의 노드 B를 제어하고 핸드오버가 필요한지를 판단하는 등의 역할을 수행한다. RNC(130)와 UE(110) 사이의 접속은 무선 자원 제어(Radio Resource Control, 이하 'RRC'라 한다) 인터페이스로 연결된다.
RNC(130)는 서빙 GPRS 지원 노드(Serving GPRS Support Node; 이하 'SGSN'라 한다)(140)에 의해 인터넷 등과 같은 패킷 교환 서비스(Packet Switched or Packet Service: 이하 'PS'라 한다) 네트워크로 접속된다. RNC(130)와 PS 네트워크 사이의 통신은 패킷 교환 시그널링(Packet Switched Signaling: PS Signaling)에 의해 이루어진다. 특히 RNC(130)와 SGSN(140) 간의 접속은 Iu-PS 인터페이스라 칭해진다. SGSN(140)은 각각의 가입자들에 제공하는 서비스를 제어한다. 또한 SGSN(140)이 담당하는 역할의 대표적인 예로는 각 가입자의 서비스 과금 관련 데이터를 관리하는 역할과 UE(110)와 주고받아야 하는 데이터를 해당 UE(110)를 관리하는 서빙 RNC(Serving RNC: 이하 'SRNC'라 한다.)(130)를 통해 선별적으로 전송 및 수신하는 역할 등이 있다.
게이트웨이 GPRS 지원 노드(Gateway GPRS Support Node; 이하 'GGSN'라 한다.)(150)는 패킷 서비스를 받는 UE(110)에게 IP(Internet Protocol) 주소를 할당하고 외부 패킷 데이터 네트워크(Packet Data Network: 이하 'PDN'이라 한다.)(160)와 UE(110)를 연결하는 게이트웨이 역할을 수행한다.
도 1에 나타낸 것처럼 일반적으로 노드 B(120)와 RNC(130)를 합쳐 RAN(Radio access network)(170)이라 하며, SGSN과 GGSN을 합쳐 CN(core network)(180)이라 칭하며, SGSN과 GGSN을 각각 CN 노드라 칭한다.
CDMA를 기반으로 하는 UMTS 시스템으로부터 개량된, E-UMTS 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Modulation)을 사용하며, 패킷 데이터 네트워크와 연결되기 위한 네트워크 노드의 수를 감소시켜 보다 빠른 데이터 전송이 가능하다
도 2는 E-UMTS 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, UE(210)는 단말 장치 혹은 사용자를 나타내며, E-RAN(Enhanced RAN)(240)은 기존 UMTS 시스템에서의 노드 B(120)와 RNC(130)의 역할을 수행한다. 이때 E-RAN(240)은 기존 UMTS 시스템에서와 같이 E-노드 B(220)와 E-RNC(230)의 역할이 물리적으로 서로 다른 노드에 분리되어 있는 형태가 될 수도 있다. E-CN(250)은 기존 UMTS 시스템의 SGSN과 GGSN의 기능을 하나로 합친 노드로, 패킷 데이터 네트워크(260)와 E-RAN(240) 사이에 위치하여, UE(210)에게 IP 주소를 할당하고 UE(210)를 패킷 데이터 네트워크(260)로 연결하는 게이트웨이 역할을 담 당한다.
상기와 같이 구성되는 기존 UMTS 시스템과 E-UMTS 시스템의 서비스영역들은 상호간에 중첩될 수 있으며, 이와 같이 중첩되는 영역에서, 기존 UMTS 시스템 및 E-UMTS 시스템 모두의 신호들을 수신 가능한 듀얼-모드 UE는 상기 두 시스템들 간에 핸드오버를 수행할 필요가 있다. 특히 서비스 업자가 E-UMTS 시스템을 통하여 가입자를 서비스하고자 하는 경우, 기존 UMTS 시스템과 E-UMTS 시스템 간의 핸드오버 절차는 반드시 필요하다.
따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 데이터 전송 중인 UE가 E-UMTS 시스템에서 기존 UMTS 시스템으로 핸드오버를 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은, 데이터 전송중인 UE가 기존 UMTS 시스템에서 E-UMTS 시스템으로 핸드오버를 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은, E-UMTS 시스템의 코어 네트워크(E-CN)와 기존 UMTS 시스템의 코어 네트워크 사이에 터널을 설정하고, E-UMTS 시스템과 기존 UMTS 시스템 사이에서 핸드오버하는 UE에게 패킷 데이터 서비스를 끊김없이 제공하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 직교주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Modulation: OFDM) 시스템으로부터 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 기반의 UMTS 시스템으로 핸드오버를 수행하는 방법에 있어서, 상기 OFDM 시스템을 통해 패킷 데이터 네트워크(Packet Data Network: PDN)와 통신하고 있는 사용자 단말(User Equipment: UE)이 상기 UMTS 시스템의 신호세기를 측정하고, 상기 측정된 신호세기를 나타내는 측정보고 메시지를 상기 OFDM 시스템으로 전송하는 과정과, 상기 측정된 신호세기에 기초하여 상기 OFDM 시스템의 무선 액세스 네트워크(Enhanced-Radio Access Network: E-RAN)가, 상기 OFDM 시스템으로부터 상기 UMTS 시스템으로 핸드오버를 수행할 것을 결정하는 과정과, 상기 E-RAN이 상기 OFDM 시스템의 코어 네트워크(Enhanced-Core Network: E-CN)로 소스 RNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너를 포함하는 핸드오버 요청(Handover Required) 메시지를 전송하는 과정과, 상기 E-CN에서 상기 UMTS 시스템의 타겟 SGSN로 상기 트랜스페어런트 컨테이너를 포함하는 순방향 재할당 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 타겟 SGSN에서 상기 타겟 RNC로 재할당 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 재할당 요청 메시지를 수신한 타겟 RNC에서 무선 자원을 할당하여 상기 타겟 SGSN을 통해 상기 E-CN로 전송하는 과정과, 상기 E-CN에서 상기 사용자 단말로, 상기 무선 자원을 포함하는 핸드오버 명령 메시지를 전송하는 과정과, 상기 사용자 단말이 상기 무선 자원을 이용하여 상기 UMTS 시스템으로 접속하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 직교주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Modulation: OFDM) 시스템으로부터 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 기반의 UMTS 시스템으로 핸드오버를 수행하는 시스템에 있어서, 상기 UMTS 시스템의 신호세기를 측정하고, 상기 측정된 신호세기를 나타내는 측정보고 메시지를 상기 OFDM 시스템으로 전송하는 사용자 단말(User Equipment: UE)과, 상기 측정된 신호세기에 기초하여 상기 OFDM 시스템으로부터 상기 UMTS 시스템으로 핸드오버를 수행할 것을 결정하고, 상기 OFDM 시스템의 코어 네트워크(Enhanced-Core Network: E-CN)로 소스 RNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너를 포함하는 핸드오버 요청(Handover Required) 메시지를 전송하는 상기 OFDM 시스템의 무선 액세스 네트워크(Enhanced-Radio Access Network: E-RAN)와, 상기 UMTS 시스템의 타겟 SGSN로 상기 트랜스페어런트 컨테이너를 포함하는 순방향 재할당 요청 메시지를 전송하고, 상기 사용자 단말로 무선 자원을 포함하는 핸드오버 명령 메시지를 전송하는 상기 E-CN과, 상기 타겟 RNC로 재할당 요청 메시지를 전송하는 상기 타겟 SGSN과, 상기 무선 자원을 할당하고, 할당된 무선 자원을 상기 타겟 SGSN를 통해 상기 E-CN로 전송하는 타겟 RNC와, 상기 사용자 단말이 상기 무선 자원을 이용하여 상기 UMTS 시스템으로 접속함을 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 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.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 E-UMTS 시스템과 UMTS 시스템 사이의 핸드오버 절차에 관여하는 노드들을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 예로서 UE(310)가 E-UMTS 시스템(370)에 연결되어 IP 네트워크와 같은 패킷 데이터 네트워크(390)에서 제공되는 서비스를 받고 있는 상태에서, UE(310)가 UMTS 시스템(380)에 연결되어 서비스를 받는 상태로 이동하고 있다. 여기서 상기 UE(310)는 E-UMTS 시스템(370)과 UMTS 시스템(380) 모두의 신호들을 수신 가능한 영역(즉 핸드오버 영역)에 위치한다. E-UMTS 시스템(370)으로부터 UMTS 시스템(380)로의 핸드오버시, 패킷 데이터의 순방향 및 역방향 전송 경로는 초기에 UE(310) - E-RAN(320) - E-CN(330)에서, 핸드오버가 끝났을 때 UE(310) - RNC(340) - SGSN(350) - GGSN(360)으로 변화하거나, UE(310) - RNC(340) - SGSN(350) - E-CN(330)으로 변화한다.
다른 예로서, UE(310)가 UMTS 시스템(380)에 연결되어 패킷 데이터 네트워크(390)에서 제공하는 서비스를 받고 있는 상태에서, E-UMTS 시스템(370)에 연결되어 같은 서비스를 받는 상태로 이동하고 있다. 여기서 상기 UE(310)은 E-UMTS 시스템(370)과 UMTS 시스템(380) 모두의 신호들을 수신 가능한 영역(즉 핸드오버 영역)에 위치한다. 패킷 데이터의 순방향 및 역방향 전송 경로는 초기에 UE(310) - RNC(340) - SGSN(350) - GGSN(360)에서, 핸드오버가 끝났을 때에는 UE(310) - E-RAN(320) - E-CN(330)으로 변화한다.
도 3에서 UMTS 시스템(380)에서 RNC(340)와 UE(310) 사이에 존재하는 노드 B(들) 및 E-UMTS 시스템(370)에서 E-RAN(320)와 UE(310) 사이에 존재하는 E-노드 B(들)는 본 발명의 동작과 큰 관련이 없으므로 생략하였다. 또한 이기종 핸드오버를 가능하게 하기 위하여 E-CN(330)은 GGSN(360) 및/또는 SGSN(350)과의 사이에 연결(365, 355)을 가진다.
하기에서는 본 발명을 실현하기 위한 실시예들을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 제1 실시예는 UE가 핸드오버 이전에 사용하던 IP 주소를 핸드오버 후에도 그대로 이용할 수 있도록 하기 위하여, E-CN과 GGSN 사이에 터널을 만들어서 사용자 데이터를 전송하는 것이다. 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 핸드오버 후의 데이터 전송 경로는 PDN(390) - E-CN(330) - GGSN(360) - SGSN(350) - RNC(340) - UE(310)이 된다. 핸드오버를 위한 각 노드간의 시그널링은, 기존 UMTS 시스템 내에서의 SGSN간(inter-SGSN) SRNS(Serving Radio Network System) 재할당(relocation) 절차를 최대한 이용하여, 기존 SGSN 및 RNC를 변경하지 않고 시스템간 핸드오버를 지원할 수 있는 장점이 있다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 핸드오버 과정을 나타낸 것이다. 여기 서 각 노드들의 이름 앞에 첨부된 s 및 t는 각각 핸드오버 절차의 소스(Source)와 타겟(Target)을 의미한다.
도 4a를 참조하면, 단계 410에서 E-UMTS 시스템에 연결되어 있는 단말(401)은 UMTS 시스템의 수신 전력 등의 품질 정보를 측정하여 E-RAN(402)에 상기 UMTS 시스템의 품질 정보를 포함하는 측정 보고(Measurement report) 메시지를 전송한다. 단계 411에서 E-RAN(402)은 RAT간(Inter-RAT) 핸드오버 수행 여부를 결정한다. 핸드오버를 수행하기로 결정한 경우, 단계 412에서 E-RAN(402)은 E-CN(403)에 핸드오버 요청(Handover Required) 메시지를 전송한다. 이때 상기 핸드오버 요청 메시지에는 기존 UMTS 시스템의 SRNS 재할당 과정에서 사용되는 소스 RNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너(Source RNC to Target RNC transparent container)와 핸드오버 하고자 하는 타겟 셀 식별자(target cell id) 등이 포함된다. 즉, E-RAN(402)은 타겟 RNC(406)가 이해할 수 있도록, 상기 소스 RNC(402)로부터 타겟 RNC(406)로의 트랜스페어런트 컨테이너를 생성한다.
상기 트랜스페어런트 컨테이너는 SGSN간 재할당에 사용된다. 상기 컨테이너는 코어 네트워크를 통해서 소스 RNC로부터 타겟 RNC로 전달되지만, 코어 네트워크는 상기 컨테이너의 내용을 열어서 확인하지는 않기 때문에 트랜스페어런트 컨테이너라 칭한다. 마찬가지로 타겟 RNC로부터 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너가 존재한다. 소스 RNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너에 포함되는 정보로는, RRC 컨테이너, Iu 인터페이스의 번호(예를 들어 '1'은 Iu-PS를 의미한다.), 재할당 유형(always set to UE involved), 무결성 보호/암호화 정보(Integrity protection/encryption information), 타겟 셀 식별자, 추적 기록 세션 정보(trace recording session info), MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Service) 링킹 정보(Linking info.)가 있다. 타겟 RNC로부터 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너는 RRC 컨테이너, 즉 RRC 메시지 자체를 포함한다.
단계 413에서는 E-CN이 GGSN에게 RAT간 핸드오버 요청(inter-RAT HO request) 메시지를 전달하고, 단계 414에서 이에 대한 응답으로 RAT간 핸드오버 응답(inter-RAT HO response) 메시지를 전달받는다. 상기 RAT간 핸드오버 요청 메시지는 E-UMTS 시스템에서 UE(401)에게 할당하였던 IP 주소와 QoS(quality of service) 등급 등의 정보를 포함하는 PDP 컨텍스트(packet data protocol context)와 사용자 식별자(UE-id) 등을 포함한다. 또한 RAT간 핸드오버 요청 및 RAT간 핸드오버 응답 메시지에는 E-CN(403)과 GGSN(404) 간에 사용자단(User Plane: UP) 데이터 터널을 만들기 위한 GGSN의 주소 정보 등이 포함된다. 단계 415에서는 상기 단계 413과 414에서 교환한 정보를 통해 E-CN(403)과 GGSN(404)간에 터널을 생성한다. 이때 만약 E-CN(403)이 GGSN(404)을 미리 알 수 있다면, (예를 들어 GGSN의 개수가 1개인 경우) 상기 단계 413과 414는 생략될 수 있다.
단계 416에서 E-CN(403)은 상기 단계 412에서 받은 타겟 셀 식별자를 이용하여 핸드오버 명령이 전달되어야 할 SGSN(405)을 찾고, 상기 찾아낸 SGSN에 순방향 할당 요청(Forward relocation request) 메시지를 전송한다. 상기 순방향 할당 요청 메시지에는, 상기 단계 412에서 전달받은 트랜스페어런트 컨테이너와 타겟 셀 식별자, E-CN에서 생성한 PDP 컨텍스트 및 MM 컨텍스트 등이 포함된다. 단계 417에 서 SGSN(405)은 RNC(406)에게 재할당 요청(relocation request) 메시지를 전송하고, 단계 418에서 이에 대한 응답으로 재할당 요청 애크(relocation request acknowledgement) 메시지를 전달받는다. 상기 RNC(406)는 상기 재할당 요청 메시지에 응답하여, 상기 UE(401)에게 자원을 할당한 후 상기 재할당 요청 애크 메시지를 상기 SGSN(405)로 전송한다.
단계 419에서 SGSN은 상기 순방향 재할당 요청 메시지에 대한 응답으로 순방향 재할당 응답(forward relocation response) 메시지를 전송한다. 상기 재할당 요청 애크 메시지와 상기 순방향 재할당 응답 메시지에는, 상기 트랜스페어런트 컨테이너와 RAB(Radio Access Bearer) 설정/장애 리스트(RAB setup/failed list) 등이 포함된다. 상기 RAB 설정/장애 리스트는 RNC(406)와 접속하기 위한 RB(Radio Bearer) 정보를 포함한다. 구체적으로 RAB 설정 리스트는 설정하도록 요청받은 RAB 중 정상적으로 설정된 RAB들의 식별자와 QoS 정보를 포함하며, RAB 장애 리스트(RAB failed to setup list)는 요청받은 RAB 중 정상적으로 설정되지 못한 RAB들의 식별자를 포함한다. 상기 단계 416 내지 419의 메시지들은, 기존 UMTS 시스템에서 SGSN간 SRNS 재할당 절차에서 사용하던 메시지들을 그대로 이용할 수 있다. 또한 상기 단계 413 내지 415와, 상기 단계 416 내지 419는 순서에 상관없이 서로 동시에 일어날 수 있다.
이상과 같이 타겟 시스템인 UMTS 시스템에서 HO와 관련된 모든 준비가 끝났으므로, 단계 420에서는 E-CN(403)으로부터 GGSN(404)으로 사용자 데이터가 상기 단계 415에서 생성된 터널을 통해서 전송된다. 이러한 데이터의 전송은 상기 단계 420 뿐만 아니라 후술되는 단계 432에서 일어날 수도 있다.
단계 421과 422에서 E-CN(403) 은 E-RAN(402)을 통해 UE(401)에게 핸드오버 명령(Handover command) 메시지를 전달한다. 상기 핸드오버 명령 메시지에는, 상기 단계 419에서 UMTS 시스템으로부터 전달받은 RB 정보 등이 포함된다. 상기 핸드오버 명령 메시지를 전달받은 UE(401)는, 단계 423에서 RAT(Radio Access Technology)를 CDMA 방식으로 전환한다.
단계 424에서 UE(401)는 CDMA 방식에 따라 RNC(406)와 상향링크(Uplink: UL)/하향링크(Downlink: DL) 동기를 수행한다. 단계 425와 426에서 UE(401)와 RNC(406)가 각각 서로를 감지하면, 단계 427에서 RNC(406)는 SGSN(405)로 UE(401)가 감지되었음을 알리는 재할당 검출(Relocation detect) 메시지를 전송한다. 단계 428에서 UE(401)는 RNC(406)로 RRC 연결을 요청하는 RRC 메시지를 전송하면, 단계 429에서 RNC(406)는 SGSN(405)로 재할당 완료(Relocation Complete) 메시지를 전송한다. 그러면 단계 430과 431에서 SGSN(405)은 E-CN(403)으로 순방향 재할당 완료(Forward Relocation Complete) 메시지를 전송하고, 이에 대한 응답으로 순방향 재할당 완료 애크(Forward Relocation Complete Ack) 메시지를 수신한다.
단계 432에서 E-CN(403)은 UE(401)를 위한 데이터 전송 경로를 E-RAN(402)에서 GGSN(404)로 변경할 수 있다. 그러면 단계 433과 434에서 SGSN(405)는 GGSN(404)으로 PDP 컨텍스트 갱신 요구(Update PDP context request) 메시지를 전송한 후 PDP 컨텍스트 갱신 응답(Update PDP context response) 메시지를 수신하며, 단계 435에서 UE(401)와 RNC(406) 사이에 라우팅 영역 갱신(Routing Area Update) 절차가 수행되어 최종적으로 UE(401)와 RNC(406) 사이에 통신이 가능하게 된다.
본 발명의 제2 실시예는 UE가 핸드오버 이전에 사용하던 IP 주소를 핸드오버 후에도 그대로 이용할 수 있도록 하기 위하여, E-CN이 기존 UMTS 시스템의 GGSN의 역할을 수행하여 E-CN과 SGSN 사이에 터널을 만들어서 사용자 데이터를 전송하는 것이다. 도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 핸드오버 후의 데이터 전송 경로는 PDN(390) - E-CN(330) - SGSN(350) - RNC(340) - UE(310)이 된다. 핸드오버를 위한 각 노드간의 시그널링은, 기존 UMTS 시스템 내에서의 SGSN간 SRNS 재할당 절차를 최대한 이용하며, E-CN이 GGSN의 역할을 완벽히 수행함으로써, 기존 SGSN 및 RNC를 변경하지 않고 시스템간 핸드오버를 지원할 수 있는 장점이 있다.
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 핸드오버 과정을 나타낸 것이다. 여기서 각 노드들의 이름 앞에 첨부된 s 및 t는 각각 핸드오버 절차의 소스와 타겟을 의미한다.
도 4b를 참조하면, 단계 460에서 E-UMTS 시스템에 연결되어 있는 단말(451)은 UMTS 시스템의 수신 전력 등의 품질 정보를 측정하여 E-RAN(452)에 상기 UMTS 시스템에 대한 품질 정보를 포함하는 측정 보고(Measurement report) 메시지를 전송한다. 단계 461에서 E-RAN(452)은 RAT간(Inter-RAT) 핸드오버 수행 여부를 결정한다. 핸드오버를 수행하기로 결정한 경우, 단계 462에서 E-RAN(452)은 E-CN(453)에 핸드오버 요청(Handover Required) 메시지를 전송한다. 이때 상기 핸드오버 요청 메시지에는 기존 UMTS 시스템의 SRNS 재할당 과정에서 사용되는 소스 RNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너(Source RNC to Target RNC transparent container)와 핸드오버 하고자 하는 타겟 셀 식별자(target cell id) 등이 포함된다. 즉, E-RAN(452)은 타겟 RNC(456)가 이해할 수 있도록, 상기 소스 RNC(452)로부터 타겟 RNC(456)로의 트랜스페어런트 컨테이너를 생성한다.
상기 트랜스페어런트 컨테이너는 SGSN간 재할당에 사용된다. 상기 컨테이너는 코어 네트워크를 통해서 소스 RNC로부터 타겟 RNC로 전달되지만, 코어 네트워크는 상기 컨테이너의 내용을 열어서 확인하지는 않기 때문에 트랜스페어런트 컨테이너라 칭한다. 마찬가지로 타겟 RNC로부터 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너가 존재한다. 소스 RNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너에 포함되는 정보로는, RRC 컨테이너, Iu 인터페이스의 번호(예를 들어 '1'은 Iu-PS를 의미한다.), 재할당 유형(always set to UE involved), 무결성 보호/암호화 정보(Integrity protection/encryption information), 타겟 셀 식별자, 추적 기록 세션 정보(trace recording session info), MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Service) 링킹 정보(Linking info.)가 있다. 타겟 RNC로부터 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너는 RRC 컨테이너를 포함한다.
단계 463에서 E-CN(453)은 자신이 마치 기존 UMTS 시스템의 SGSN인 것처럼 동작하기 위해서 UE(451)과의 사이에 PDP 컨텍스트 및 MM 컨텍스트, 즉 PDP/MM 컨텍스트를 생성한다. 이때 상기 PDP 컨텍스트에는 E-UMTS 시스템에서 UE(451)에게 할당하였던 IP 주소와 QoS(quality of service) 등급 등의 정보가 포함된다. 상기 E-CN(453)은 상기 MM 컨텍스트 및 PDP 컨텍스트를 자체적으로 생성하거나, 다른 경 우 UE(451)로부터 상기 MM 컨텍스트 및 PDP 컨의 생성에 필요한 정보를 획득할 수 있다. 상기 두 번째 경우 E-CN(453)은 MM 컨텍스트 및 PDP 컨를 생성하기 위해 필요한 정보를 문의하는 메시지를 UE(451)에게 전송하고, 이에 대한 응답으로 UE(451)로부터 MM 컨텍스트 및 PDP 컨텍스트를 생성하기 위해 필요한 정보를 담은 메시지를 수신한다.
단계 464에서 E-CN(453)은 상기 단계 462에서 받은 타겟 셀 식별자를 이용하여 핸드오버 명령이 전달되어야 할 SGSN(455)을 찾고, 상기 찾아낸 SGSN(455)에 순방향 할당 요청(Forward relocation request) 메시지를 전송한다. 상기 순방향 할당 요청 메시지는, 상기 단계 412에서 전달받은 트랜스페어런트 컨테이너 및 타겟 셀 식별자 등과 함께, 상기 단계 463에서 생성된 MM 컨텍스트 및 PDP 컨텍스트를 포함한다. 이때 상기 PDP 컨텍스트에는 SGSN(455)이 적절한 GGSN을 찾도록 하기 위해 GGSN의 주소가 포함되는데, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 GGSN의 주소로 E-CN(453)의 주소를 넣어 SGSN(455)이 E-CN(453)을 GGSN으로서 인식하도록 한다. 이로써 E-CN(453)과 SGSN(455) 사이에 GGSN(454)를 경유하지 않고 직접 데이터 터널이 열리게 된다.
단계 465에서 SGSN(455)은 RNC(456)에게 재할당 요청(relocation request) 메시지를 전송한다. 단계 466에서 상기 RNC(456)는 상기 재할당 요청 메시지에 응답하여, 상기 UE(451)에게 자원을 할당한 후 재할당 요청 애크(relocation request acknowledgement) 메시지를 상기 SGSN(455)로 전송한다. 상기 재할당 요청 애크 메시지에는 타겟 RNC로부터 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너(TRNC to SRNC transparent container)가 포함된다.
단계 467에서 SGSN(455)은 상기 순방향 재할당 요청 메시지에 대한 응답으로 순방향 재할당 응답(forward relocation response) 메시지를 E-CN(453)에게 전송한다. 상기 재할당 요청 애크 메시지와 상기 순방향 재할당 응답 메시지에는, 상기 타겟 RNC로부터 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너와 RAB(Radio Access Bearer) 설정/장애 리스트(RAB setup/failed list) 등이 포함된다. 상기 RAB 설정/장애 리스트는 RNC(456)와 접속하기 위한 RB(Radio Bearer) 정보를 포함한다. 구체적으로 RAB 설정 리스트는 설정하도록 요청받은 RAB들 중 정상적으로 설정된 RAB의 식별자와 QoS 정보를 포함하며, RAB 장애 리스트는 요청받은 RAB들 중 정상적으로 설정되지 못한 RAB의 식별자를 포함한다. 상기 단계 464 내지 467의 메시지들은, 기존 UMTS 시스템에서 SGSN간 SRNS 재할당 절차에서 사용하던 메시지들을 그대로 이용할 수 있다.
이상과 같이 타겟 시스템인 UMTS 시스템에서 핸드오버와 관련된 모든 준비가 끝나면, 단계 468에서는 E-CN(453)으로부터 SGSN(455)으로 사용자 데이터가 상기 단계 464 이후에 생성된 데이터 터널을 통해서 전송된다. 이러한 데이터의 전송은 상기 단계 468 뿐만 아니라 후술되는 단계 480에서 일어날 수도 있다.
단계 469 및 470에서 E-CN(453)은 E-RAN(452)을 통해 UE(451)에게 핸드오버 명령(Handover command) 메시지를 전달한다. 상기 핸드오버 명령 메시지에는, 상기 단계 467에서 UMTS 시스템으로부터 전달받은 RB 정보와 타겟 RNC로부터 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너 등이 포함된다. 상기 핸드오버 명령 메시지를 전달받 은 UE(451)는, UMTS 시스템에 접혹하기 위해 단계 471에서 RAT(Radio Access Technology)를 CDMA 방식으로 전환한다.
단계 472에서 UE(451)는 CDMA 방식에 따라 RNC(456)와 상향링크(UL)/하향링크(DL) 동기를 수행한다. 단계 473과 474에서 UE(451)와 RNC(456)가 각각 서로를 감지하면, 단계 475에서 RNC(456)는 SGSN(455)로 UE(451)가 감지되었음을 알리는 재할당 검출(Relocation detect) 메시지를 전송한다. 단계 476에서 UE(451)가 RNC(456)로 상기 타겟 RNC로부터 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너에 실려 있는 정보에 따라 RRC 메시지를 전송하면, 단계 477에서 RNC(456)는 SGSN(455)로 재할당 완료(Relocation Complete) 메시지를 전송한다. 그러면 단계 478과 479에서 SGSN(405)은 E-CN(403)으로 순방향 재할당 완료(Forward Relocation Complete) 메시지를 전송하고, 이에 대한 응답으로 순방향 재할당 완료 애크(Forward Relocation Complete Ack) 메시지를 수신한다.
단계 480에서 E-CN(453)은 UE(451)를 위한 데이터 전송 경로를 E-RAN(452)에서 SGSN(455)로 변경할 수 있다. 그러면 단계 481과 482에서 SGSN(455)는 E-CN(453)으로 PDP 컨텍스트 갱신 요구(Update PDP context request) 메시지를 전송한 후 PDP 컨텍스트 갱신 응답(Update PDP context response) 메시지를 수신하며, 단계 483에서 UE(451)와 E-CN(453) 사이에 라우팅 영역 갱신(Routing Area Update) 절차가 수행되어 최종적으로 UE(451)와 E-CN(453) 사이에 통신이 가능하게 된다.
상기와 같은 방법은 핸드오버를 위한 각 노드간의 시그널링은, 기존 UMTS 시스템의 SGSN간 SRNS 재할당 절차를 최대한 이용하면서, 통화중인 UE(401, 451)의 IP 주소를 바꾸지 않고 수행된다. 따라서 본 발명의 실시예들은 기존 SGSN 및 RNC를 바꾸지 않고 그대로 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 관련된 UE의 구성을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 참조번호 510과 530은 UMTS 메시지 송/수신부와 E-UMTS 메시지 송/수신부로, 각각 UMTS 시스템 및 E-UMTS 시스템과의 메시지 전달을 담당하며, 메시지 생성부(520)와 연결된다. 메시지 생성부(520)는 UMTS 시스템 및 E-UMTS 시스템에 전송하는 메시지를 생성한다. UMTS 신호세기 측정부(540)로 UMTS 시스템으로부터의 신호세기를 측정하는 역할을 수행하며, 특정 임계값 이상의 신호세기가 측정되었을 경우 메시지 생성부(520)에 상기 측정된 신호세기를 전달한다.
도 6은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따르는 UE의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 단계 610에서 UMTS 신호세기 측정부(540)는 UMTS 시스템으로부터의 신호세기를 측정하여 상기 측정된 신호세기가 일정 세기 이상이면 상기 측정된 신호세기 정보를 메시지 생성부(520)로 전달한다. 메시지 생성부(520)는 상기 측정된 신호세기 정보를 포함하는 측정 보고 메시지(단계 410)를 생성하며, 상기 측정 보고 메시지는 E-UMTS 메시지 송/수신부(530)에 의해 E-UMTS 시스템으로 전송된다.
단계 620에서 E-UMTS 메시지 송/수신부(530)가 핸드오버 명령 메시지(단계 422)를 수신하였다면 단계 630으로 이동하고 그렇지 않다면 단계 610으로 복귀한다. 상기 핸드오버 명령 메시지를 수신하였다면, 630에서 UE는 데이터 송수신부(도 시하지 않음)의 RAT 방식을 E-UMTS(즉 OFDM)에서 UMTS(즉 CDMA)로 변경한 후, 단계 640으로 진행해 메시지 생성부(520)과 UMTS 메시지 송/수신부(510)를 통해 UMTS 시스템과 SGSN간 SRNS 재할당 절차(단계 424 내지 435)를 수행한다.
도 7은 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 관련된 E-RAN의 구성을 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 무선 메시지 송/수신부(710)는 UE와의 통신을 담당하는 부분으로 UE로부터 측정 보고 메시지(단계 410)를 수신하거나, 핸드오버 명령 메시지(단계 422)를 UE에게 전달하는 역할을 한다. 핸드오버 판단부(740)는 상기 무선 메시지 송/수신부(710)로부터 전달받은 측정 보고 메시지에 포함된 신호세기 정보를 바탕으로 UE의 핸드오버를 판단하는 부분으로, 각 셀의 부하 등을 고려하여 RAT간 핸드오버가 필요한지를 판단한다.
만약 핸드오버가 필요하다면 상기 핸드오버가 필요함을 메시지 생성부(720)로 통지한다. 메시지 생성부(720)는 UE 혹은 E-CN에게 전달할 메시지를 생성하는 부분이다. 네트워크 메시지 송/수신부(730)는 E-CN과의 메시지 교환을 담당하는 부분으로, 특히 핸드오버 요청 메시지(단계 412)를 E-CN에게 송신하고 핸드오버 명령 메시지(단계 421)를 E-CN으로부터 수신하는 역할을 담당한다.
도 8은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 E-RAN의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 단계 810에서 UE로부터 무선 메시지 송/수신부(710)로 측정 보고 메시지(단계 410)를 수신하고, 단계 820에서 핸드오버 판단부(740)는 상기 측정 보고 메시지에 포함된 UMTS 시스템의 신호세기 정보에 따라 RAT간 핸드오버가 필요한지를 결정한다.(단계 411) 상기 핸드오버 판단부(740)는 상기 UMTS 시스템의 신호세기가 특정 임계값 이상이면, RAT간 핸드오버가 필요한 것으로 판단한다.
만약 핸드오버가 필요하다고 판단했다면, 단계 830에서 메시지 생성부(720)에서 핸드오버 요청 메시지(단계 412)를 생성하고 상기 핸드오버 요청 메시지는 네트워크 메시지 송/수신부(730)에 의해 E-CN으로 전달된다. 이때 상기 핸드오버 요청 메시지에는 소스 RNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너 등이 포함된다. 단계 840에서 네트워크 메시지 송/수신부(730)는 E-CN으로부터 핸드오버 명령 메시지(단계 421)가 수신되기를 기다린다. 상기 단계 840에서 상기 핸드오버 명령 메시지가 수신되면, 단계 850에서 메시지 생성부(720)는 상기 핸드오버 명령 메시지를 바탕으로 UE에게 보낼 핸드오버 명령 메시지(단계 422)를 생성하고 상기 생성된 핸드오버 명령 메시지는 무선 메시지 송/수신부(710)에 의해 UE에게 전달된다.
도 9는 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 관련된 E-CN의 구성을 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 3개의 메시지 송/수신부(910, 930, 940)는 각각 E-RAN, SGSN, GGSN 과의 메시지 송/수신을 담당하며, 메시지 생성부(920)와 연결된다. 메시지 생성부(920)는 E-CN에서 다른 노드들로 보내고자 하는 메시지를 생성하는 역할을 수행한다. 데이터 송/수신부(950과 960)는 각각 외부망인 PDN 및 GGSN과 사용자 데이터의 송/수신을 담당한다.
구체적으로 도 4a를 참조하여 설명하면, 핸드오버 이전에 E-CN은 PDN과의 데 이터 송/수신부(950)를 통해 PDN에서 받은 하향 데이터를, E-RAN과의 데이터 송/수신부(도시하지 않음)를 통해 E-RAN에게 전달한다. 메시지 송/수신부(940)가 GGSN 주소 정보를 포함하는 RAT간 핸드오버 응답 메시지(단계 414)를 GGSN으로부터 수신하면, 터널 생성부(970)는 상기 GGSN 주소 정보를 이용하여 사용자 데이터를 위한 터널을 생성한다. 이로써, 핸드오버 이후에 데이터는 PDN - E-CN -(터널)- GGSN - SGSN - RNC - UE의 경로로 흐를 수 있게 된다.
또한 도 4b를 참조하여 설명하면, 핸드오버 이전에 E-CN은 PDN과의 데이터 송/수신부(950)를 통해 PDN에서 받은 하향 데이터를, E-RAN과의 데이터 송/수신부(도시하지 않음)를 통해 E-RAN에게 전달한다. 메시지 송/수신부(930)가 순방향 재할당 요청/응답 메시지를 SGSN과의 사이에 교환하고 나면, 터널 생성부(970)는 SGSN과의 사이에 사용자 데이터를 위한 터널을 생성한다. 이로써, 핸드오버 이후에 데이터는 PDN - E-CN -(터널)- SGSN - RNC - UE의 경로로 흐를 수 있게 된다.
상기 터널 생성부(970)에 의해 상기 데이터 터널이 생성되면, 데이터 송/수신부(960)는 상기 데이터 송/수신부(950)로부터의 하향 데이터를 GGSN 혹은 SGSN에게 송신하게 된다.
도 10a는 본 발명의 제1 실시예를 따른 E-CN의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 10a를 참조하면, 단계 1002에서 E-RAN으로부터 메시지 송/수신부(910)로 핸드오버 요청 메시지(단계 412)를 수신하고, 단계 1004에서 메시지 생성부(920)는 RAT간 핸드오버 요청 메시지(단계 413)를 생성하고 상기 RAT간 핸드오버 요청 메시지는 메시지 송수신부(940)에 의해 GGSN에게 송신된다. 상기 RAT간 핸드오버 요청 메시지에는 E-CN이 앞으로 사용자 데이터를 전달(forwarding)하게 될 터널 정보와 PDP 컨텍스트 및 사용자 식별자(UE-id) 등의 정보가 포함될 수 있다.
단계 1006에서 메시지 송/수신부(930)는, 메시지 생성부(920)에 의해 생성된 순방향 재할당 요청 메시지(단계 416)를 SGSN에게 송신하게 된다. 상기 순방향 재할당 요청 메시지는 기존 UMTS 시스템 내의 SGSN간 SRNS 재할당 절차에 사용하던 메시지 형태와 동일할 수 있으며, 따라서 E-CN의 메시지 생성부(932)는 SGSN의 메시지 생성 기능을 모방할 수 있는 기능을 가진다. 여기서 단계 1004과 단계 1006의 순서는 바뀔 수 있다.
상기 RAT간 핸드오버 요청 메시지와 상기 순방향 재할당 요청 메시지를 전송한 이후, 단계 1008에서 메시지 송/수신부(940)는 RAT간 핸드오버 요청 메시지에 대한 GGSN의 응답인 RAT간 핸드오버 응답 메시지를 기다리며, 단계 1012에서 메시지 송/수신부(930)는 순방향 재할당 요청 메시지에 대한 SGSN의 응답인 순방향 재할당 응답 메시지를 기다린다.
상기 단계 1008에서 RAT간 핸드오버 요청 메시지가 수신되면, 단계 1010에서 터널 생성부(970)는 GGSN과 사용자단(user plane)의 터널을 생성한 후 단계 1012으로 진행한다. 또한 상기 단계 1012에서 순방향 재할당 응답 메시지가 수신되면, 단계 1014에서 메시지 생성부(920)에 의해 생성된 핸드오버 명령 메시지가 메시지 송/수신부(910)에 의해 E-RAN에게 전달된 후 단계 1016으로 진행한다.
핸드오버 명령 메시지를 E-RAN에게 송신한 이후, 단계 1016에서 GGSN과의 사이에 터널이 설정된 상태인지를 확인한다. 만일 GGSN과의 터널이 설정되지 않았으 면, GGSN과의 터널이 설정되기까지 대기하기 위하여 단계 1008으로 복귀한다. 반면 GGSN과의 터널이 설정되었다면, 단계 1020에서 순방향 재할당 완료 메시지가 메시지 송/수신부(930)에 의해 SGSN으로부터 수신되기를 대기한다. 상기 순방향 재할당 완료 메시지가 수신되면, 단계 1022에서 메시지 송/수신부(930)는 메시지 생성부(920)에 의해 생성한 순방향 재할당 완료 애크 메시지(단계 431)를 SGSN으로 송신한다. 이때 설계자의 구현에 따라서, 단계 1016과 단계 1020 사이에서 GGSN과의 데이터 터널을 통해 하향 데이터를 보내거나(단계 1018), 단계 1022 이후에 하향 데이터를 GGSN과의 데이터 터널을 통해 하향 데이터를 보낼 수 있다.(단계 1024)
도 10b는 본 발명의 제2 실시예를 따른 E-CN의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 10b를 참조하면, 단계 1032에서 E-RAN으로부터 메시지 송/수신부(910)로 핸드오버 요청 메시지(단계 452)를 수신하고, 단계 1034에서 메시지 송/수신부(930)는, 메시지 생성부(920)에 의해 생성된 순방향 재할당 요청 메시지(단계 464)를 SGSN에게 송신하게 된다. 상기 순방향 재할당 요청 메시지는 기존 UMTS 시스템 내의 SGSN간 SRNS 재할당 절차에 사용하던 메시지 형태와 동일할 수 있으며, 따라서 E-CN의 메시지 생성부(932)는 SGSN의 메시지 생성 기능을 모방할 수 있는 기능을 가진다. 상기 순방향 재할당 요청 메시지에는 PDP 컨텍스트 및 MM 컨텍스트 등이 포함되며, 상기 PDP 컨텍스트에 포함되는 GGSN 주소를 E-CN의 주소로 설정하여 SGSN이 E-CN을 GGSN으로 인식하게 한다.
상기 순방향 재할당 요청 메시지를 전송한 이후, 단계 1036에서 메시지 송/수신부(940)는 상기 순방향 재할당 요청 메시지에 대한 SGSN의 응답인 순방향 재할 당 응답 메시지를 기다린다. 상기 순방향 재할당응답 메시지가 수신되면, 단계 1038에서 터널 생성부(970)는 SGSN과 사용자단(user plane)의 터널을 생성한 후 단계 1040으로 진행한다. 단계 1040에서 E-CN은 SGSN으로 데이터 전송을 시작한다. 여기서 단계 1040은 생략될 수 있다. 상기 단계 1038에서 상기 순방향 재할당 응답 메시지가 수신되면, 단계 1042에서 메시지 생성부(920)에 의해 생성된 핸드오버 명령 메시지가 메시지 송/수신부(910)에 의해 E-RAN에게 전달된 후 단계 1044로 진행한다.
핸드오버 명령 메시지를 E-RAN에게 송신한 이후, 단계 1044에서 E-CN은 순방향 재할당 완료 메시지가 메시지 송/수신부(930)에 의해 SGSN으로부터 수신되기를 대기한다. 상기 순방향 재할당 완료 메시지가 수신되면, 단계 1046에서 메시지 송/수신부(930)는 메시지 생성부(920)에 의해 생성한 순방향 재할당 완료 애크 메시지(단계 431)를 SGSN으로 송신한다. 이때 설계자의 구현에 따라서, 단계 1038과 단계 1042 사이에서 SGSN과의 데이터 터널을 통해 하향 데이터를 보내거나(단계 1040), 단계 1046 이후에 하향 데이터를 SGSN과의 데이터 터널을 통해 하향 데이터를 보낼 수 있다.(단계 1048)
도 11은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 GGSN의 구성도이다. 메시지 생성부(1120)와 메시지 송/수신부(1110)는, 각각 E-CN과 관련한 메시지를 생성하고, 상기 메시지를 송수신한다. 참조번호 1130은 기존 GGSN 기능부로 기존 UMTS 시스템의 GGSN 역할을 그대로 수행한다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 GGSN의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 단계 1210에서 메시지 송/수신부(1110)는 RAT간 핸드오버 요청 메시지를 E-CN으로부터 수신하며, 단계 1220에서 메시지 송/수신부(1110)는 메시지 생성부(1120)에 의해 생성된 RAT간 핸드오버 응답 메시지를 E-CN에게 송신한다. 이 때 상기 RAT간 핸드오버 응답 메시지는, 사용자 터널에 관련된 GGSN 주소 정보 및 포트 번호 등을 포함하여, E-CN이 GGSN으로 터널을 생성할 수 있도록 한다. 단계 1230에서 상기 터널을 통해 E-CN으로부터 하향 사용자 데이터가 수신되면, 단계 1240에서 기존 GGSN 기능부(1130)는 상기 하향 사용자 데이터를 외부 PDN으로부터 전해진 데이터로서 처리한다. 상기 기존 GGSN 기능부(1130)의 동작은 본 발명의 주요한 요지와는 관련이 없으므로 상세한 설명을 생략한다.
후술되는 본 발명의 제 3 실시예에서는 UMTS 시스템으로부터 E-UMTS 시스템으로 핸드오버가 일어나는 경우에 대한 것이다. UE가 핸드오버 이전에 사용하던 IP 주소를 핸드오버 후에도 그대로 이용할 수 있도록 하기 위하여, E-CN은 기존 UMTS 시스템의 SGSN의 역할을 수행하여 E-CN과 SGSN 사이에 데이터 터널을 만들어서 사용자 데이터를 전송한다. 도 3을 참조하면, 제3 실시예에 따른 핸드오버 후의 데이터 전송 경로는 PDN(390) - GGSN(360) - E-CN(330) - E-RNC(320) - UE(310)이 된다. 핸드오버를 위한 각 노드간의 시그널링은, 기존 UMTS 시스템 내에서의 SGSN간 SRNS 재할당 절차를 최대한 이용하며, E-CN이 SGSN의 역할을 완벽히 수행함으로써, 기존 UMTS 시스템의 GGSN, SGSN 및 RNC를 변경하지 않고 시스템간 핸드오버를 지원한다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 핸드오버 과정을 나타낸 것이다. 여기 서 각 노드들의 이름 앞에 첨부된 s 및 t는 각각 핸드오버 절차의 소스와 타겟을 의미한다.
도 13을 참조하면, 단계 1310에서 UMTS 시스템에 연결되어 있는 단말(1301)은 E-UMTS 시스템의 수신 전력 등의 품질 정보를 측정하여 RNC(1302)에게 상기 E-UMTS 시스템에 대한 품질 정보를 포함하는 측정 보고(Measurement report) 메시지를 전송한다. 단계 1311에서 RNC(1302)는 핸드오버 수행 여부를 결정한다. 핸드오버를 수행하기로 결정한 경우, 단계 1312에서 RNC(1302)는 SGSN(1303)에게 재할당 요청(Relocation required) 메시지를 보낸다. 상기 재할당 요청 메시지에는, 기존 UMTS 내의 핸드오버와 마찬가지로 타겟 셀 식별자(target cell id), 소스 SRNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너(SRNC to TRNC transparent container) 등의 정보가 포함된다.
단계 1312에서 SGSN(1303)은 상기 재할당 요청 메시지에 포함된 상기 타겟 셀 식별자에 따라 SGSN간 SRNS 재할당 절차를 수행해야 된다고 판단하고, 단계 1313에서 E-CN(1305)에게 순방향 재할당 요청(Forward relocation request) 메시지를 전송한다. 이때 SGSN(1303)은 E-CN(1305)이 UMTS 시스템의 또 다른 SGSN인 것으로 간주하여, 일반적인 SGSN간 SRNS 재할당에 사용하는 순방향 재할당 요청 메시지를 전송한다. 상기 순방향 재할당 요청 메시지에는 GGSN의 주소 및 상기 소스 RNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너, RAB 설정 리스트(RAB to setup list), MM 컨텍스트, PDP 컨텍스트 등이 포함된다.
단계 1314에서 E-CN(1305)은 상기 순방향 재할당 요청 메시지에 포함된 RAB 정보, 즉 RAB 설정 리스트 등을 E-UMTS에서 사용하는 사용자단 베어러 정보로 재해석하여, 단계 1315에서 E-NB와의 사이에 사용자단의 베어러를 설정한다. 또한 단계 1319에서 E-CN(1305)은 상기 순방향 재할당 요청 메시지에 포함된 GGSN 주소를 바탕으로 GGSN(1304)과의 사이에 사용자단 데이터 터널을 설정한다.
상기 단계 1315 및 1319와 동시에, 단계 1316에서 E-CN(1305)은 상기 순방향 재할당 요청 메시지에 대한 응답으로 순방향 재할당 응답 메시지를 SGSN(1303)에게 전송한다. 상기 순방향 재할당 응답 메시지에는 타겟 RNC로부터 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너 등이 포함된다. 참고로 E-CN(1305)은 SGSN간 SRNS 재할당 절차에서 타겟 SGSN이 보내는 순방향 재할당 응답 메시지를 가능한 한 완벽히 모방(emulation)한다.
단계 1317에서 SGSN(1303)은 상기 순방향 재할당 응답 메시지에 응답하여 RNC(1302)에게 재할당 명령 메시지를 보낸다. 단계 1318에서 RNC(1302)는 상기 재할당 명령 메시지에 포함된 타겟 RNC로부터 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너를 읽어내고, 상기 트랜스페어런트 컨테이너에 포함된 RRC 메시지를 재할당 명령 메시지에 실어 UE(1301)에게 전송한다.
단계 1320에서 UE(1301)는 상기 재할당 명령 메시지에 응답하여 RAT을 E-UMTS 시스템에 따라, 에를 들어 OFDM 방식으로 바꾼다. 단계 1321에서 UE(1301)는 E-NB(1306)과의 사이에 UL/DL 동기화를 수행한다. 단계 1322 및 1323에서 UE(1301)와 E-NB(1306)가 각각 서로를 감지하면, 단계 1324에서 UE(1301)는 E-NB에 의해 커버되는 타겟 셀로 캠핑한다. 이후 단계 1325 내지 1328은 E-CN(1305)이 SGSN간 SRNS 재할당 절차에서 타겟 SGSN의 역할을 모방하여 수행되는 것으로, 단계 1325 및 1326에서 E-CN(1305)는 소스 SGSN(1303)에게 SGSN간 SRNC 재할당이 정상적으로 완료되었음을 알리기 위해 순방향 재할당 완료 메시지를 전송한 후 순방향 재할당 완료 애크 메시지를 상기 SGSN(1303)으로부터 수신한다. 또한 단계 1327 및 1328에서 E-CN(1305)는, 만약에 있을 수 있는 QoS 정보 등의 변경 등을 PDP 컨텍스트에 반영해 GGSN(1304)에서 관리하는 PDP 컨텍스트를 수정하도록 요청하기 위해 PDP 컨텍스트 갱신 요청(Update PDP context request) 메시지를 전송하고, PDP 컨텍스트 갱신 응답(Update PDP context response) 메시지를 GGSN(1304)로부터 수신한다. 마지막으로 단계 1329에서 UE(1301)와 E-CN(1305) 및 GGSN(1304) 사이에 라우팅 영역 갱신(Routing area update) 절차가 수행될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 핸드오버를 마친 후에는 이미 기술되었듯이 UE에게 할당된 IP 주소가 변하지 않으며 데이터 전송 통로는 GGSN - E-CN - E-RNC - UE가 된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발 명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 무선 환경에서 서로 다른 시스템 사이에 핸드오버에 관한 것으로서, 특히 단말이 E-UMTS 시스템으로부터 기존 UMTS 시스템으로 움직일 때 및 E-UMTS 시스템으로부터 기존 UMTS 시스템으로 움직일 때 핸드오버를 가능하게 하는 방법을 제시한다. 이러한 본 발명은 E-UMTS 시스템과 기존 UMTS 시스템 사이의 핸드오버 시 UE가 기존 시스템으로부터 받은 IP 주소를 그대로 사용하며 기존 SGSN 이나 RNC, 노드 B 등을 변경하지 않아도 되는 장점이 있다.

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  18. 직교주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Modulation: OFDM) 시스템으로부터 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 기반의 UMTS 시스템으로 핸드오버를 수행하는 방법에 있어서,
    상기 OFDM 시스템을 통해 패킷 데이터 네트워크(Packet Data Network: PDN)와 통신하고 있는 사용자 단말(User Equipment: UE)이 상기 UMTS 시스템의 신호세기를 측정하고, 상기 측정된 신호세기를 나타내는 측정보고 메시지를 상기 OFDM 시스템으로 전송하는 과정과,
    상기 측정된 신호세기에 기초하여 상기 OFDM 시스템의 무선 액세스 네트워크(Enhanced-Radio Access Network: E-RAN)가, 상기 OFDM 시스템으로부터 상기 UMTS 시스템으로 핸드오버를 수행할 것을 결정하는 과정과,
    상기 E-RAN이 상기 OFDM 시스템의 코어 네트워크(Enhanced-Core Network: E-CN)로 소스 RNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너를 포함하는 핸드오버 요청(Handover Required) 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 E-CN에서 상기 UMTS 시스템의 타겟 SGSN로 상기 트랜스페어런트 컨테이너를 포함하는 순방향 재할당 요청 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 타겟 SGSN에서 상기 타겟 RNC로 재할당 요청 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 재할당 요청 메시지를 수신한 타겟 RNC에서 무선 자원을 할당하여 상기 타겟 SGSN을 통해 상기 E-CN로 전송하는 과정과,
    상기 E-CN에서 상기 사용자 단말로, 상기 무선 자원을 포함하는 핸드오버 명령 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 사용자 단말이 상기 무선 자원을 이용하여 상기 UMTS 시스템으로 접속하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 순방향 재할당 요청 메시지는 이동 관리(Mobility Management: MM) 컨텍스트를 더 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 핸드오버 명령 메시지는 상기 타겟 RNC로부터 상기 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너를 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  21. 직교주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Modulation: OFDM) 시스템으로부터 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 기반의 UMTS 시스템으로 핸드오버를 수행하는 시스템에 있어서,
    상기 UMTS 시스템의 신호세기를 측정하고, 상기 측정된 신호세기를 나타내는 측정보고 메시지를 상기 OFDM 시스템으로 전송하는 사용자 단말(User Equipment: UE)과,
    상기 측정된 신호세기에 기초하여 상기 OFDM 시스템으로부터 상기 UMTS 시스템으로 핸드오버를 수행할 것을 결정하고, 상기 OFDM 시스템의 코어 네트워크(Enhanced-Core Network: E-CN)로 소스 RNC로부터 타겟 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너를 포함하는 핸드오버 요청(Handover Required) 메시지를 전송하는 상기 OFDM 시스템의 무선 액세스 네트워크(Enhanced-Radio Access Network: E-RAN)와,
    상기 UMTS 시스템의 타겟 SGSN로 상기 트랜스페어런트 컨테이너를 포함하는 순방향 재할당 요청 메시지를 전송하고, 상기 사용자 단말로 무선 자원을 포함하는 핸드오버 명령 메시지를 전송하는 상기 E-CN과,
    상기 타겟 RNC로 재할당 요청 메시지를 전송하는 상기 타겟 SGSN과,
    상기 무선 자원을 할당하고, 할당된 무선 자원을 상기 타겟 SGSN를 통해 상기 E-CN로 전송하는 타겟 RNC와,
    상기 사용자 단말이 상기 무선 자원을 이용하여 상기 UMTS 시스템으로 접속함을 특징으로 하는 핸드오버 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 순방향 재할당 요청 메시지는 이동 관리(Mobility Management: MM) 컨텍스트를 더 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 시스템.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 핸드오버 명령 메시지는 상기 타겟 RNC로부터 상기 소스 RNC로의 트랜스페어런트 컨테이너를 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 시스템.
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