KR101190991B1 - 무선 네트워크에서의 사전 등록/사전 인증 - Google Patents

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Abstract

무선 네트워크 이동성 및 무선 네트워크 리소스를 관리하는 시스템 및 방법이 제공된다. 발명의 일 태양에 있어서, 네트워크 장비는 과거의 사용자 디바이스가 네트워크 장비의 통달 범위 내에 머물렀던 시간과 관련된 샘플을 획득하고 사용자 디바이스가 현재 셀에서 머무르고 있는 시간을 상기 획득된 샘플에 기초하여 추정한다. 다른 태양에 있어서, 다른 네트워크에서 사용자 디바이스의 사전 인증 및 사전 등록이 상기 추정된 시간에 기초하여 수행된다. 또다른 태양에 있어서, 사용자 디바이스용으로 예약된 네트워크 리소스가 상기 추정된 시간에 기초하여 해제된다.

Description

무선 네트워크에서의 사전 등록/사전 인증{PRE-REGISTRATION/PRE-AUTHENTICATION IN WIRELESS NETWORKS}
관련 출원에 대한 교차 참조
이 출원은 2009년 8월 18일자 출원한 미국 가특허 출원 제61/234,757호를 우선권 주장하며, 이 우선권 출원의 내용은 인용에 의해 여기에 통합된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 무선 통신 네트워크에서 사전 등록/사전 인증을 수행하고 리소스를 예약하는 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 진화형 범용 지상 무선 접근 네트워크(E-UTRAN) 및 진화형 고속 패킷 데이터(eHRPD) 네트워크에서 상기 방법 및 시스템을 이용하는 것에 관한 것이다.
제4세대(4G) 무선 시스템은 종단 대 종단(무선 접근 네트워크로부터 코어 네트워크까지) 올-IP(all-IP) 시스템이다. 4G 시스템은 기존의 통신 네트워크, 예를 들면 3G 네트워크를 업그레이드하고 크게 향상된 데이터 전송률로 "언제 어디서든" 기반("Anytime, Anywhere" basis)으로 안전한 유비쿼터스 IP-기반 통신을 제공하는 것으로 기대된다. 4G 네트워크는 기존의 서비스(예를 들면, 음성, 이메일)를 향상시키고, 예를 들면 무선 광대역 액세스, 영상 채팅, 모바일 TV, HDTV 컨텐트 및 디지털 영상 방송(DVB)과 같은 새로운 서비스를 제공할 것으로 예상된다. 이러한 네트워크는 스펙트럼 효율(단위 주파수당 더 많은 비트/시간 단위)을 향상시키고 더 많은 용량, 매끄러운 핸드오프, 끊김없는 접속, 및 복수의 네트워크에 걸친 글로벌 로밍을 제공하는 것으로 기대된다.
선도하는(leading) 4G 무선 시스템은 제3세대 파트너십 프로젝트(3GPP)에서 규정된 진화형 패킷 시스템(EPS)이다. 이 시스템은 무선 접근 네트워크(RAN)에 대한 롱텀 에볼루션(LTE)과 코어 네트워크에 대한 서비스 구조 에볼루션(SAE)을 포함한다. 이 시스템은 이종(heterogeneous) 무선 접근 기술을 지원하고 완만한(graceful) 네트워크 진화를 가능하게 하기 위해 3GPP2 진화-데이터 최적화(Evolution-Data Optimized; EV-DO)와 같은 다른 무선 기술과 연동하는 구조를 또한 포함한다. 3GPP LTE 및 SAE에 의해 규정된 무선 접근 네트워크 및 코어 네트워크는 각각 진화형 범용 지상 무선 접근 네트워크(E-UTRAN) 및 진화형 패킷 코어(EPC)라고 부른다.
EV-DO는 일반적으로 3GPP2 고속 패킷 데이터(HRPD) 및 진화형 HRPD(eHRPD) 표준을 인용한다. HRPD는 3GPP2 C.S0024-A v3.0 명세서에 설명된 것처럼 패킷 전송을 위한 CDMA2000 기반 기술이다. eHRPD 네트워크는 진화형 동작 모드를 지원하는 무선 접근 네트워크를 제공하고 3GPP EPC를 통해 복수의 패킷 데이터 네트워크에 IP 환경 지원 첨부(attachment)를 제공한다. 연동 구조는 3GPP2 X.S0057 명세서에 설명된 것처럼 E-UTRAN 및 eHRPD 연동으로서 인용된다.
3GPP 및 3GPP2와 같은 표준 보디가 네트워크들 사이에서의 인터네트워킹 구조(예를 들면, 도 1 참조), 통화 흐름(예를 들면, 도 2 참조) 및 사용자 장비 또는 이동국/모바일 디바이스 핸드오프(handoff)와 관련된 고급 명세서를 제공함에 있어서 중요한 역할을 하고 있지만, 많은 세부(detail)가 구현을 위해 남겨져 있다. 예를 들어서 도 2를 참조하면, 사전 등록할 때와 관련된 절차가 특정되어 있지 않다(도 2의 블록 208 참조). 또한, 얼마나 오랫동안 리소스가 예약되어야 하는지 결정하는 절차가 구현예를 설계하도록 유사하게 개방되어 있다(도 2의 블록 218 참조).
일반적으로, 표준 보디(bodies)는 사전 등록 및 사전 인증을 수행하기 위한 알고리즘을 표준화하지 않는다. 따라서, 사전 등록 및 사전 인증을 이용하여 핸드오프 지연을 감소시키기 위해 다른 방법들이 제안되었다. 하나의 방법에 있어서, 독립적으로 동작하거나 하나 이상의 기지국과 함께 동작하는 사용자 장비 또는 이동국은, 사용자 장비 또는 이동국이 이웃 네트워크로 핸드오프되기 전에, 후보 기지국과 사전 등록/사전 인증, 주도적 키 분배 및 기타의 절차를 수행하는데 방문 및 참여할 가능성이 있는 이웃 기지국을 선택한다. 그러나, 대부분의 기존 사전 등록/사전 인증 메카니즘은 전형적으로 사용자 장비 움직임을 예측하는 것에, 및 그러한 움직임에 기초해서 사용자 장비 스테이션이 핸드오프될 목표 기지국을 선택하는 방법에 촛점을 두고 있다.
더 구체적으로, 일부 메카니즘은 서버와 관련된 중앙 데이터베이스를 이용하여 셀들 간의 사용자 장비 이동 이력을 수집하고, 예를 들면 와이파이(WiFi) 네트워크 내의 접근점(access point)들 사이에 이웃 그래프를 구성함으로써 미래의 핸드오프 행동을 예측한다. 그러나, 접근점들 사이에서 교환되는 여분의 시그널링 메시지는 동일한 알고리즘을 사용하지 않는 다른 접근점에 신호함에 있어서 일관성 문제를 야기할 수 있다. 또한, 중앙 서버는 성능 병목현상을 발생할 가능성이 있다. 더 나아가, 이 기술은 접근점들이 동일한 관리 영역 내에 있어야 하기 때문에 이종 네트워크(다른 액세스 기술을 이용하는 네트워크)에 적합하지 않다.
다른 메카니즘에 있어서, 각 접근점은 이동국 또는 사용자 장비가 그 이웃에 도달할 수 있는 평균 필요 시간 간격을 기록한다. 사용자 장비가 사전 인증을 요청할 때, 서빙 접근점은 그 필요조건을 만족시키는 모든 이웃들을 식별하는 것을 돕는다. 이 메카니즘은 다수의 이동국이 있는 경우에 구현하기가 어렵다.
기존 기술의 관점에서, 사전 등록/사전 인증이 핸드오프 지연을 효과적으로 감소시킬 수 있도록 몇 가지 기술적 문제점이 해결되어야 한다. 전술한 바와 같이, 하나의 문제점은 사전 등록/사전 인증을 수행할 때이다. 모바일 디바이스 또는 사용자 장비는 임의의 속도로 이동할 수 있고 임의의 시간에 그 현재 셀을 떠날 수 있다. 만일 사전 등록/사전 인증이 수행되어야 하면, 이것은 실제 핸드오프가 발생하기 전에 실행되어야 한다. 그러나, 현재 셀이 작고 사용자 장비가 고속으로 이동할 때, 사용자 장비는 일부 또는 임의의 이웃 셀과 사전 등록/사전 인증을 수행할 충분한 시간을 갖지 못할 수 있다. 그러므로, 이웃 셀과의 사전 등록/사전 인증을 언제 시동(trigger)할 것인지 결정하는 것이 중요하다.
다른 하나의 문제점은 어떤 이웃 네트워크 또는 셀이 사전 등록/사전 인증을 함께 수행해야 하는가이다. 사용자 장비는 임의의 방향으로 이동할 수 있고 그 이동 방향을 언제든지 변경할 수 있다. 그러므로 사용자 장비가 사전 등록 및 사전 인증을 함께 수행할 이웃 셀을 결정하는 것이 중요하다. 만일 사전 등록 및 사전 인증이 복수의 이웃 네트워크 또는 셀과 함께 수행되어야 하면, 사용자 장비가 이들 이웃 셀과 사전 등록 및 사전 인증을 수행하는 순서를 결정하는 것이 또한 중요하다. 이것은 사전 등록 및 사전 인증이 시간 소모적이고 모바일 디바이스가 함께 사전 등록 및 사전 인증을 추구하는 모든 이웃 네트워크 또는 셀과 사전 등록 및 사전 인증 동작을 완료하기 전에 모바일 디바이스가 그 현재 셀을 떠날 수 있기 때문이다.
다른 문제점은 이웃 네트워크에서 사전 등록/사전 인증에 의해 예약된 네트워크 리소스를 해제하는 때이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일단 사전 등록/사전 인증이 이웃 셀 또는 네트워크와 함께 달성되면, IP 어드레스, 보안 키 및 이동성 콘텍스트(mobility context)를 포함하는 일부 콘텍스트가 이웃 네트워크의 특정 사용자 장비 또는 이동국용으로 예약될 것이다. 그러나, 사용자 장비는 사용자 장비가 함께 사전 등록/사전 인증을 수행한 후보 셀들 중의 일부를 방문하지 않을 수 있다. 그러므로, 이러한 셀들의 콘텍스트를 시기 적절하게 삭제하는 것이 중요하다.
그래서, 무선 네트워크에서, 및 특히 올-IP 무선 네트워크에서 언제 핸드오프를 수행하고 리소스를 얼마나 오랫동안 예약할 것인지를 결정하는 것과 관련된 문제점 및 단점들을 취급하는 시스템 및 방법들이 개시된다.
본 발명의 일 태양은 무선 네트워크 이동성을 관리하는 방법이다. 이 방법은 바람직하게 제1 네트워크 장비의 통달 범위 내에 하나 이상의 사용자 디바이스가 머무르는 시간과 관련된 하나 이상의 시간 샘플을 제1 네트워크 장비에서 획득하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 다른 사용자 디바이스가 통달 범위 내에 머무를 수 있는 시간을 상기 획득된 시간 샘플에 기초하여 제2 네트워크 장비에서 추정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이 태양에 따르면, 이 방법은, 바람직하게, 상기 획득된 샘플을 위너 처리(Wiener process)를 포함한 확률적 처리(stochastic process)를 이용하여 처리하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 이 태양에 따르면, 이 방법은 획득된 샘플을 시계열 분석을 이용하여 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이 태양에 따르면, 이 방법은 추정된 시간을 제2 네트워크 장비에 의해 다른 사용자 디바이스에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이 태양에 따르면, 제1 네트워크 장비와 제2 네트워크 장비는 동일한 네트워크 장비일 수 있다.
또한, 본 발명의 이 태양에 따르면, 제1 또는 제2 네트워크 장비는 기지국, 셀폰, 이동성 관리 엔티티, 홈 가입자 서버, 서빙 게이트웨이 및 인증/권한부여/계정 서버로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
더 나아가, 이 방법은 다른 사용자 디바이스로부터의 사전 인증/사전 등록 요청을 네트워크 장비에서 수신하고 사전 인증/사전 등록 요청을 추정된 시간에 기초하여 네트워크 장비에서 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이 태양에 따르면, 이 방법은 다른 사용자 디바이스와 관련된 하나 이상의 이웃 기지국의 커버리지에 의해 규정된 하나 이상의 이웃 셀의 신호대 잡음비를 획득하고, 다른 사용자 디바이스를 핸드오프할 목표 셀을 획득된 신호대 잡음비에 기초하여 이웃 셀들 중에서 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 태양으로서, 본 발명은 무선 네트워크 리소스를 관리하는 방법을 포함한다. 이 방법은, 바람직하게, 제1 기지국과 관련된 복수의 사용자 디바이스에 대한 하나 이상의 시간 샘플을 제1 네트워크 장비에서 획득하는 단계와; 제1 기지국과 관련된 다른 사용자 디바이스의 셀 체류 시간을 획득된 시간 샘플에 기초하여 제2 네트워크 장비에서 추정하는 단계와; 네트워크 리소스를 해제할 시간을 추정된 셀 체류 시간에 기초하여 제2 네트워크 장비에서 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 이 태양에 따르면, 추정하는 단계는 추정된 셀 체류 시간의 표준편차를 계산하는 단계를 또한 포함한다.
또한, 본 발명의 이 태양에 따르면, 네트워크 리소스는 네트워크 어드레스, QoS 프로파일, 보안 키 또는 베어러를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이 태양에 따르면, 이 방법은 다른 사용자 디바이스로부터의 사전 인증 또는 사전 등록 요청을 제2 기지국에서 수신하는 단계와; 추정된 시간에 기초하여 다른 사용자 디바이스를 제2 기지국에서 사전 인증 및 사전 등록하는 단계와; 다른 사용자 디바이스를 다른 사용자 디바이스와 관련된 이웃 셀에 핸드오프하기 위한 네트워크 리소스를 예약하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 추정하는 단계는 획득된 시간 샘플을 위너 처리를 포함한 확률적 처리 또는 시계열 분석을 이용하여 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 이 방법은 추정된 시간을 네트워크 장비에 의해 다른 사용자 디바이스로 전송하는 단계를 포함할 수 있다
다른 태양으로서, 본 발명은 기지국과 관련된 복수의 사용자 디바이스에 대한 하나 이상의 시간 샘플을 획득하는 기지국과; 기지국과 관련된 다른 사용자 디바이스의 셀 체류 시간을 획득된 시간 샘플에 기초하여 추정하는 네트워크 장치와 관련된 프로세서를 포함한 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 이 태양에 따르면, 네트워크 장치는 기지국, 셀폰, 이동성 관리 엔티티, 홈 가입자 서버, 서빙 게이트웨이 및 인증/권한부여/계정 서버로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 이 태양에 따르면, 시간 샘플은 셀 체류 시간, 사용자 디바이스가 셀에 진입하는 시간 또는 사용자 디바이스가 셀을 떠나는 시간을 포함한다.
본 발명에서는 사전 등록/사전 인증이 핸드오프 지연을 효과적으로 감소시킬 수 있게 한다.
도 1a는 E-UTRAN 및 eHRPD 네트워크의 인터네트워킹 네트워크 토폴로지를 보인 도이다.
도 1b는 E-UTRAN 및 eHRPD 인터네트워킹 구조의 계통도이다.
도 2는 E-UTRAN 및 eHRPD 연동에서 사전 등록 및 사전 인증을 하기 위한 통화 흐름을 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 일 태양에 따른 흐름도이다.
도 4는 일 태양의 시스템 및 방법에 따른 계통도이다.
도 5a는 본 발명의 일 태양에 따른 통화 흐름을 보인 도이다.
도 5b는 본 발명의 일 태양에 따른 통화 흐름을 보인 도이다.
도 5c는 본 발명의 일 태양에 따른 통화 흐름을 보인 도이다.
도 5d는 본 발명의 일 태양에 따른 통화 흐름을 보인 도이다.
도 1a는 E-UTRAN 및 eHRPD 네트워크에 대한 인터네트워킹 네트워크 토폴로지를 보인 도이다. 도시된 바와 같이, 토폴로지(100)는 eHRPD 네트워크부 또는 셀(101)과 E-UTRAN 네트워크부 또는 셀(102)을 포함한다. 사용자 장비, 이동국 또는 네트워크 장치(103)가 이들 네트워크 또는 셀(101, 102) 사이에서 이동할 때, 기지국(109, 113)을 통하여 적절히 통신을 끊김없이 확립할 필요가 있다. 이것은 사전 인증 및 사전 등록뿐만 아니라, 네트워크와 셀 간에 매끄럽고 끊김없는 핸드오프를 가능하게 하기 위해 네트워크 리소스의 할당을 필요로 한다.
도 1b는 단순화한 E-UTRAN 및 eHRPD 인터네트워킹 구조(160)를 보인 도이다. 도시된 바와 같이, E-UTRAN 네트워크는 기지국 또는 e노드B(진화형 노드 B 또는 eNB, 이것은 기지국을 포함할 수 있다)(113)를 포함한 무선 접근 네트워크(168)를 포함한다. e노드B(113)는 3GPP 진화형 패킷 코어(EPC) 네트워크(170)의 하나 이상의 네트워크 장비 또는 요소에 접속된다. 구체적으로, e노드B(113)는 서빙 게이트웨이(164) 또는 이동성 관리 엔티티(174)에 접속될 수 있다. 서빙 게이트웨이(164)는 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(176) 및 폴리시 및 챠징 규칙 기능 네트워크 요소(184)에 접속될 수 있다. 이동성 관리 엔티티(174)는 홈 가입자 서버(180)에 접속되고, 홈 가입자 서버(180)는 3GPP 인증/권한부여/계정(AAA) 서버(186)에 접속된다. 비록 도 1b에서는 이러한 접속을 상기 네트워크 장비 간의 선으로서 도시하였지만, 네트워크 장비 또는 요소들 사이에는 중간 장비가 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 각 네트워크 장비 사이에 도시된 선은 이들 네트워크 장비 또는 요소가 각각의 다른 장비 또는 요소와 직접 또는 간접적으로 통신하는 것을 보이기 위한 것이다.
기능적으로, 서빙 게이트웨이(164)는 네트워크의 E-UTRAN부(168)와 EPC부(170) 사이에서 데이터 패킷을 운송한다. 이동성 관리 엔티티(174)는 이동성 관리 및 인증과 관련된 기능을 수행한다. 서빙 게이트웨이(164)는 각 사용자 장비(1031)와 관련된다. 사용자 장비가 e노드B(113)를 가로질러 이동할 때, 서빙 게이트웨이(164)는 국소 이동성 고정점(anchor point)으로서 기능한다. 즉, 서빙 게이트웨이(164)는 사용자 패킷 데이터를 라우팅 및 회송한다. 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(176)는 3GPP EPC와 외부 패킷 데이터 네트워크(도시 생략됨) 사이에서 패킷 데이터의 고정점으로서 기능한다. 복수의 패킷 데이터 네트워크에 액세스하기 위해 하나 이상의 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이가 있을 수 있다. 홈 가입자 서버(180)는 가입자에 대한 정보를 저장한다. 폴리시 및 챠징 규칙 기능 요소(184)는 QoS 리소스의 폴리시 제어 및 관리를 지원한다. 3GPP AAA 서버(186)는 인증(authentication), 권한부여(authorization) 및 계정(accounting)을 수행한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 사용자 장비(1031)는 eHRPD 무선 접근 네트워크(192)를 통하여 eHRPD 네트워크(188)에 로밍할 수 있다. 무선 접근 네트워크(192)는 사용자 장비(103)와 통신하는 기지국(109)을 포함한다. 기지국(109)은 진화형 접근 네트워크/진화형 패킷 제어 함수(eAN/ePCF)(194)에 접속된다. eAN/ePCF(194)는 HRPD 서빙 게이트웨이(190) 및 접근 네트워크 AAA(196)에 접속되고, 바람직하게는 이동성 관리 엔티티(174)에도 접속된다. HRPD 서빙 게이트웨이(190)는 3GPP AAA 서버(198)에 접속된다.
3GPP2 eHRPD 네트워크(188)에 있어서, HRPD 서빙 게이트웨이(190)는 eHRPD 접근 네트워크를 3GPP EPC에 접속하는 서빙 게이트웨이이다. eAN/ePCF(194)는 진화형 접근 네트워크(eAN)와 진화형 패킷 제어 함수(ePCF)의 조합이다. eAN은 사용자 장비와 라디오 통신을 위해 사용된다. ePCF는 eAN과 HRPD 서빙 게이트웨이(190) 사이에서 패킷의 중계(relay)를 관리한다. 비록 논리적으로, eAN과 ePCF는 분리될 수 있지만, 실제로, 이들은 구현될 때 물리적으로 함께 위치되는 것으로 기대된다. 접근 네트워크 AAA(196)는 도 1b에서 eHRPD 무선 접근 네트워크(192)인 접근 네트워크의 인증을 수행한다. 3GPP2 AAA(198)는 eHRPD 시스템에서 AAA 서버로서 기능한다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 사용자 장비는 사용자 장비가 현재 체류중에 있는 셀로부터 다른 셀로 이동할 때 핸드오프된다. 셀은 기지국에 의해 서빙되는 라디오 신호 통달 영역에 의해 규정된다. 3GPP LTE에 있어서, 셀 통달 영역은 1Km로부터 100Km까지의 범위일 수 있다. 활성 핸드오프는 사용자 장비(103)가 활성 상태에 있을 때, 즉 물리적 트래픽 채널이 사용자 장비(103)와 eAN/ePCF(194) 사이에 존재하고 eAN/ePCF(194)와 HSGW(190) 사이에 접속이 존재할 때 발생하는 핸드오프를 말한다. 사용자 장비(103)와 HSGW(190) 사이에는 점대점 프로토콜(PPP) 링크가 또한 존재한다. 휴면(dormant) 핸드오프에서는 사용자 장비(103)와 eAN/ePCF(194) 사이에 물리적 트래픽 채널이 존재하지 않는다. 따라서, 휴면 핸드오프에 있어서, 사용자 장비는 패킷 데이터가 HSGW(190)와 사용자 장비(130) 사이에서 전송될 수 있기 전에 페이징되어야 한다.
핸드오프를 위한 2개의 단계가 있다. 제1 단계는 목표 이웃 셀과 함께 사전 등록 및 사전 인증을 수행하는 것이다. 이와 관련하여, 이웃 셀이 다른 네트워크에, 예를 들면, 3GPP EPC와 3GPP2 eHRPD에 있을 때, 핸드오프는 이웃 네트워크들 사이에서 발생한다. 핸드오프 단계인 제2 단계는 나머지의 핸드오프 절차, 즉, 사용자 장비 또는 네트워크 장치가 네트워크 또는 서빙 기지국을 실제로 변경하는 것을 포함한다. 연구에 의하면, 등록과 인증은 핸드오프 중에 정상적으로 수행되는 다른 절차에 비하여 더 많은 시간이 소요된다. 그러므로, 사전 등록 및 사전 인증은 핸드오프 지연시간(latency)을 크게 감소시킬 수 있다.
이제, 도 2를 참조하면, 3GPP1 X.0057에서 특정된 것처럼 E-UTRAN과 eHRPD 네트워크 간의 핸드오프 절차의 일부로서 사전 등록 및 사전 인증을 위한 단계들을 나타내는 통화 흐름(call flow)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 사용자 장비(103)는 eHRPD 시스템에서 새로운 세션의 확립을 개시한다. 디바이스 인증(210) 후에, eHRPD eAN/ePCF(194)는 HRPD 서빙 게이트웨이(190)와 메인 A10 접속을 확립한다. 그 다음에, 사용자 장비(103)와 HRPD 서빙 게이트웨이(190)는 PPP 접속 확립 절차(212)를 개시한다. 그 다음에, 사용자 장비(103)는 IETF RFC 4187에서 설명된 것처럼 EAP-AKA(2121~2123)를 이용하여 사용자 인증 및 권한부여를 수행한다. EAP-AKA 메시지는 사용자 장비(103)와 HRPD 서빙 게이트웨이(190) 사이에서 점대점 프로토콜(PPP)을 이용하여 교환된다. EAP-AKA 메시지는 사용자 장비를 인증 및 권한부여하는 3GPP AAA 서버(186)로 3GPP2 AAA 서버(198)에 의해 또한 중계된다.
인증 및 권한부여가 성공한 때, 3GPP AAA 서버(186)는 홈 가입자 서버(180)에 질의하고 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이 어드레스를 eHRPD 시스템에 되돌려보낸다. HRPD 서빙 게이트웨이(190)는 3GPP AAA 서버(186) 또는 홈 가입자 서버(180)로부터 수신한 PDN GW IP 어드레스, QoS 프로파일 및 기타의 사용자 콘텍스트 정보(213, 214)를 저장한다. 상기 단계 후에, 네트워크는 모든 전용 베어러를 확립하기 위해 리소스 예약 절차를 시작하고 사전 등록/인증 처리를 종료한다. 이 절차를 이용해서, eHRPD 및 IP 콘텍스트가 확립된다.
본 발명의 각종 태양에 따르면, 무선 네트워크 이동성 및 리소스 관리는 사용자 장비가 언제 어떤 이웃 라디오 셀 또는 네트워크와 함께 사전 등록/사전 인증을 수행할 것인지를 예측하고, 핸드오프 지연을 감소시키기 위해 사전 등록/사전 인증 중에 확립된 콘텍스트(예를 들면, 예약된 네트워크 리소스)의 수명시간을 추정하는 방법 및 시스템에 의해 향상된다. 구체적으로, 상기 방법 및 시스템은 사용자 장비가 기지국에 접속할 때부터 사용자 장비가 다른 기지국으로 핸드오프될 때까지의 시간 간격으로서 규정되는 사용자 장비의 셀 체류 시간을 예측하기 위해 이력 정보를 사용한다. 뒤에서 자세히 설명하는 것처럼, 이력 정보는, 바람직하게, 예전에 셀에 체류하였던 사용자 장비의 체류 시간 샘플을 포함한다.
이제, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 태양에 따른 방법을 나타내는 흐름도(300)가 도시되어 있다. 이 방법은 네트워크 장비와 관련된 셀에 체류한 사용자 장비의 셀 체류 시간의 샘플을 네트워크 장비(예를 들면, 기지국)가 획득하는 단계 305에서 시작한다. 전형적으로, 셀 체류 시간은 사용자 장비가 그들의 본래 서빙 셀로부터 이웃 셀로 핸드오프될 때 획득될 것이다. 다른 실시예에 있어서, 셀 체류 시간은 사용자 장비를 폴링함으로써, 또는 사용자 장비가 그 현재 체류 시간을 네트워크 장비에 주기적으로 보고함으로써 주기적으로 획득될 수 있다.
단계 310에서, 네트워크 장비는, 단계 305에서 획득한 샘플에 기초해서, 사용자 장비가 셀에 체류한 셀 체류 시간을 추정한다. 그 다음에, 네트워크 장비는, 추정된 셀 체류 시간에 기초해서, 사용자 장비용으로 예약될 네트워크 리소스의 수명시간을 추정하고(단계 315), 사용자 장비에 대한 사전 인증 및 사전 등록을 수행한다(단계 320).
도 4는 본 발명의 일 태양에 따라 구현될 수 있는 시스템(400)을 보인 도이다. 특히, 도 4는 기지국(401)과 사용자 장비(402)를 포함한 시스템(400)을 예시적으로 도시한 것이다. 전술한 것처럼, 기지국(401)은 e노드B 또는 eNB를 포함할 수도 있고, 이들을 인용할 수도 있다. 일반적으로, 기지국(401))은 사용자 장비(402)로/로부터 사용자 및 제어 정보를 통신하기 위한 수신기 및 송신기(함께 송수신기 유닛이라고 부른다)와 안테나를 포함한다. 이 점에서, 안테나는 라디오 주파수 파를 사용자 장비로 방사하거나 사용자 장비로부터 수신하도록 구성된다. 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 기지국은 RAN의 일부를 구성하고, 코어 네트워크, 예를 들면 EPC(170) 또는 eHRPD(188)에 결합된다.
기지국(401)은 기지국(401)의 셀 즉 서빙 영역에 이전에 체류하였던 사용자 장비의 셀 체류 시간에 대한 획득된 샘플을 저장하는 데이터베이스(403)를 포함한다. 비록 도 4에서는 데이터베이스(403)를 기지국의 일부로서 도시하고 있지만, 데이터베이스는 도 2에 도시된 것처럼 코어 네트워크에 존재할 수도 있다. 예를 들면, 데이터베이스는 도 1b에 도시된 임의의 네트워크 장비 또는 요소 내에 있을 수도 있고 별도의 데이터베이스로 존재할 수도 있다. 마찬가지로, 단계 413~423 중의 임의의 단계는 이러한 임의의 네트워크 장비에 의해 또한 수행될 수 있다.
도 4에 도시된 것처럼, 단계 410에서, 사용자 장비(402)는 예를 들면 다른 사용자 장비에 현재 접속되었거나 사용자 장비와 통신하기 위해 이용하는 기지국의 신호대 잡음비(SNR)를 모니터링한다. 이와 관련하여, 기지국은 사용자 장비(402)에 컨텐트(예를 들면, 음성, 영상 등)을 제공하는 기지국이라는 점에서 서빙 기지국이라고 부를 수 있다. 이와 같이, 비록 사용자 장비(402)가 다른 기지국을 청취할 수 있지만, 기지국(401)은 기지국이 체류하는(또는 머무르는) 현재 셀을 규정한다. 또한, 전술한 바와 같이, 사용자 장비가 기지국의 통달 영역 또는 셀 내에 머무르거나 체류하는 시간은 일반적으로 사용자 장비의 셀 체류 시간이라고 말한다.
사용자 장비 즉 사용자 장비(402)는 일반적으로 기지국(401)과 무선으로 통신할 수 있는 모바일 디바이스 또는 이동국을 포함한다. 사용자 장비(402)의 예로는 셀폰, 스마트폰, 개인용 디지털 단말기 또는 모바일 컴퓨팅 장치가 있다.
단계 411에서, 사용자 장비(402)는 현재 측정된 SNR을 미리 정해진 임계치 T1(예를 들면, T1≤50%)과 비교한다. 만일 SNR이 T1보다 낮으면, 사용자 장비는 단계 412에서 후보 이웃 기지국 또는 셀과 함께 사전 등록 및 사전 인증을 수행하고 싶다고 기지국에게 통보한다. 단계 413~420에서, 기지국(401)(또는 다른 네트워크 장비)은 사용자 장비(402)의 셀 체류 시간을 추정함으로써 사전 등록/사전 인증을 시동할 것인지를 결정한다.
구체적으로, 기지국(401)은 단계 413에서 사전 등록 및 사전 인증 요청을 사용자 장비(402)로부터 수신한다. 그 다음에, 단계 414에서, 기지국(401)은 기지국(401)에 의해 서빙된 셀로부터 이웃 셀로 핸드오프되는 사용자 장비에 대한 셀 체류 시간의 수집된 샘플들을 데이터베이스(403)로부터 검색한다. 뒤에서 더 자세히 설명하는 단계 415~418에서, 기지국(401)은 사용자 장비의 셀 체류 시간을 통계 모델에 기초하여 추정한다. 단계 419에서, 사용자 장비의 잔여 시간이 계산된다. 잔여 시간은 추정된 셀 체류 시간과 사용자 장비가 현재 셀에 체류한 시간 사이의 차이다. 단계 420에서, 만일 사용자 장비의 잔여 시간이 임계치 T2(예를 들면, T2≤500ms)보다 작으면, 기지국(401)은 단계 423에서 사용자 장비에게 사전 등록/사전 인증을 수행하도록 지시하고, 단계 421에서 셀 체류 시간의 표준편차를 추정한다. 셀 체류 시간의 추정된 표준편차는, 단계 422에서, 핸드오프를 수행하기 위해 사용자 장비용으로 예약되는 네트워크 리소스의 수명시간을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 만일 체류 시간이 미리 정해진 임계치 T2와 같거나 그보다 더 크면, 기지국(401)은 사전 등록 및 사전 인증 요청을 허가하지 않는다.
이제 도 5a를 참조하면, 본 발명의 추가의 태양을 보여주는 통화 흐름도가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 단계 411에서, 사용자 장비(402)는 현재 측정된 SNR을 미리 정해진 임계치 T1(예를 들면, T1≤50%)과 비교한다. 만일 SNR이 T1보다 낮으면, 사용자 장비는 단계 412에서 후보 이웃 기지국 또는 셀과 함께 사전 등록 및 사전 인증을 수행하고 싶다고 기지국에게 통보한다. 단계 418~419에서, 기지국(401)은 사용자 장비(402)의 셀 체류 시간과 잔여 시간을 추정한다. 도 4를 참조하여 위에서 설명한 것처럼, 단계 420에서, 만일 잔여 시간이 미리 정해진 임계치 T2와 같거나 그보다 더 크면, 기지국(401)은 단계 424에서 사전 등록/사전 인증 요청을 거절한다. 반면에, 만일 사용자 장비의 잔여 시간이 임계치 T2보다 작으면, 기지국(401)은 단계 423에서 사전 등록/사전 인증 요청을 허가한다.
도 5b는 본 발명의 다른 태양을 보인 것이다. 이 태양에서, 기지국(401)은 사용자 장비가 기지국에 접속될 때 또는 기지국과 관련한 사용자 장비의 SNR이 임계치 T1보다 더 낮다는 것을 사용자 장비가 기지국에 보고할 때, 기지국(401)은 예측된 셀 체류 시간을 사용자 장비에게 전송한다. 그 다음에, 사용자 장비 자체는 기지국으로부터 수신된 예측된 셀 체류 시간을 이용하여 언제(및 그 여부) 사전 등록 및 사전 인증을 개시해야 하는지를 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 기지국은 또한 하나 이상의 사용자 장비로부터 획득한 셀 체류 시간을 다른 네트워크 장비에 전송할 수 있다. 상기 획득된 체류 시간 또는 샘플은 상기 다른 네트워크 장비 또는 요소에 저장되어 다른 네트워크 장비에서 셀 체류 시간을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 위에서 언급한 것처럼, 이러한 네트워크 장비는 이동성 관리 엔티티(174), 홈 가입자 서버(180), 서빙 게이트웨이(164) 또는 AAA 서버(186)와 같은 3GPP EPC 내의 네트워크 성분들을 포함할 수 있다. 3GPP2 eHRPD 네트워크에 대하여, 네트워크 장비는 eAN/ePCF(194), 접근 네트워크 AAA(196), 또는 AAA 서버(198)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 기지국은 SNR의 내림차순에 기초하여 분류된 리스트 내의 이웃 셀과 함께 사전 등록/사전 인증을 수행하도록 사용자 장비에게 지시할 수 있다. 도 5c와 도 5d는 사용자 장비가 단계 453에서 기지국의 이웃 셀의 SNR을 수집하고 수집된 SNR을 단계 454에서 기지국에 보고하는 것을 도시한 것이다. 전형적으로, E-UTRAN 또는 eHRPD일 수 있는 이웃 셀의 수는 10 미만이다. E-UTRAN으로부터 eHRPD로의 핸드오프에 있어서, 기지국은 먼저 eHRPD의 셀들을 리스트로 만든다. 그 다음에, 기지국은 단계 455에서, 사용자 장비에 의해 보고된 SNR에 기초해서 eHRPD 셀의 리스트를 분류한다. 리스트 내의 일부 또는 모든 셀의 SNR은 사용자 장비가 사전 등록 및 사전 인증을 시작하기 전에 모든 이웃 셀들을 찾지 못할 가능성이 있기 때문에 0일 수 있다. 그 다음에, 네트워크는, 단계 456에서, 분류된 리스트를 사용자 장비에게 되돌려 보내고, 사용자 장비에게 SNR의 내림차순에 기초하여 리스트 내의 셀들과 함께 사전 등록/사전 인증을 수행하도록 지시한다. 최고 SNR을 가진 셀과 함께 사전 등록/사전 인증을 수행하게 하는 이유는 사용자 장비가 그 셀에 로밍할 가능성이 있기 때문이다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 기지국은 SNR 자체 대신에 SNR의 증가율에 기초하여 사용자 장비의 사전 등록 및 사전 인증을 위한 후보 셀들의 순위(ranking)를 결정한다. SNR의 증가율이 더 높다는 것은 사용자 장비가 그 후보 셀쪽으로 이동하고 있다는 것을 표시한다. 도 5a 및 도 5b에 있어서, 사용자 장비가 사전 등록 및 사전 인증을 수행하려고 결정한 때, 사용자 장비는 단계 453에서 소정의 시간 주기 [t1, t2] 동안 후보 셀의 SNR을 샘플링하고, 단계 454에서 이웃 셀의 SNR을 t1 및 t2에서 기지국에 보고한다. 사용자 장비로부터 SNR을 수신하면, 기지국은 단계 455에서 각 후보 셀에 대하여 이 시간 주기 동안 SNR의 증가율을 계산한다. 그 다음에, 기지국은 SNR의 증가율에 따른 내림차순으로 후보 셀들을 순위지정하고, 단계 456에서 그 리스트를 사용자 장비에게 되돌려 보낸다.
도 5a 내지 도 5d는 사용자 장비가 SNR의 최고 증가율 또는 최고 SNR을 가진 후보 셀로부터 시작해서 사전 등록 및 사전 인증을 수행하는 것을 도시한 것이다. 네트워크가 사용자 장비의 사전 등록 및 사전 인증으로 진행한 후에, 기지국은 네트워크 체류 시간의 표준편차의 추정 및 사용자 장비의 핸드오프를 위해 예약된 콘텍스트 데이터의 수명시간의 계산을 시작하고(단계 459), 콘텍스트 데이터의 수명시간을 그에 따라서 설정한다(단계 460). 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 콘텍스트 수명시간의 계산은 다른 네트워크 장비 또는 요소에서 수행될 수 있다. 그러한 네트워크 장비는 이동성 관리 엔티티(174), 홈 가입자 서버(180), 서빙 게이트웨이(164) 또는 AAA 서버(186)와 같은 3GPP EPC 내의 네트워크 성분들을 포함할 수 있다. 3GPP2 eHRPD 네트워크에 대하여, 장비는 eAN/ePCF(194), 접근 네트워크 AAA(196), 또는 AAA 서버(198)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양호한 태양에 있어서, 위너 처리는 셀 체류 시간을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 위너 처리는 각각 비교적 작은 영향력을 가진 다수의 독립적 또는 약한 의존성의 인수(factor)에 의해 확률 변수(random variable)들의 값이 영향을 받는 모델링 처리에 있어서 유효성이 입증된 확률적 처리이다. 셀 체류 시간은 서로 독립적이거나 의존성이 약한 다수의 인수에 의해 영향을 받는 모델이다. 그러므로, 위너 처리는 셀 체류 시간을 모델링하기 위한 효과적인 방법을 제공한다.
일반적으로 위너 처리(Xt)는 하기와 같은 3가지 속성에 의해 규정된다: Xt는 모든 t≥0에 대하여 분포된 N(0, c2t)이다. N은 제로의 평균 및 c2t의 분산(variance)을 가진 정규 분포를 나타낸다. {Xt; t≥0}는 독립 증분을 갖는다.
0≤s≤t에 대하여, 증분 {Xt-Xs}는 N(0, c2(t-s)) 분포이다.
c=1인 표준 위너 처리는 {Wt; t≥0}으로 표시되고, 여기에서 모든 0≤s≤t에 대하여 E[Wt]=0이고 Var(Wt)=t이다. 또한, 드리프트 또는 트렌드 μt를 가진 일반 위너 처리는 수학식 1과 같이 된다.
Figure 112012021080378-pct00001
Δt를 예측 시간 간격이라고 하고 α를 표준 정규 확률 변수라고 하자. 일반 위너 처리를 이용하면, 변화량(ΔK)는 수학식 2와 같이 될 수 있다.
Figure 112012021080378-pct00002
ΔK는 t-Δt로부터 t까지의 변화량이다. ΔK의 크기는 매 Δt 시간 단위로 계산된다. ΔK는 임의의 주어진 Δt에 대하여 정규 확률 변수로서 모델링될 수 있다. 또한, 하기의 수학식에서 위너 처리의 변화량은 ΔK의 평균 및 표준편차가 시간에 따라 변하게 한다.
Figure 112012021080378-pct00003
여기에서 μ와 δ는 상수이다. 수학식 3으로 표시된 것처럼, ΔK는 평균 μΔt와 표준편차
Figure 112012021080378-pct00004
를 가진 정규 분포 확률 변수로 된다. 이것은 임의의 주어진 시간 간격(Δt)에 대하여, ΔK의 평균 및 표준편차가 μ와 δ로부터 직접 계산될 수 있다는 것을 시사한다. 그러므로, μ와 δ는 각각 ΔK의 예상된 드리프트 및 표준편차율이라고 부른다. 또한 임의의 주어진 시간 간격 θ에 대하여, μ와 δ는 길이 θ인 이전 시간 간격에서 ΔK의 샘플 값의 평균 및 분산에 기초하여 추정될 수 있다. k(t)를 K(t)의 샘플 값이라고 하면, 이전의 r 시간 간격 [t-iθ-θ, t-iθ]에서 ΔK의 샘플 값은 k(t-iθ) - k(t-iθ-θ)이고, 여기에서 i=0, ..., r-1이다. 그러므로, μ는 수학식 4와 같이
Figure 112012021080378-pct00005
에 의해 추정될 수 있다.
Figure 112012021080378-pct00006
또한,
Figure 112012021080378-pct00007
는 δ의 추정치이고 수학식 5와 같이 주어진다.
Figure 112012021080378-pct00008
수학식 3 내지 수학식 5를 이용해서, ΔK는 r이 충분히 클 때 근접하게 추정될 수 있다. 통상적으로 25이면 r에 대하여 충분하다. 위너 처리는 임의의 주어진 샘플링 시간 간격 θ에서 옛 기록을 이용하여 가까운 미래의 K(t+Δt)의 값을 추정할 수 있다.
셀 체류 시간은 다른 사용자 장비에서, 특히 E-UTRAN - eHRPD 연동 네트워크 시스템에서 크게 변할 수 있다. 그러므로, k(t-iθ)는 모든 i=0, ..., r-1에 대하여 t-iθ 전에 이웃 셀로의 핸드오프를 수행한 n개의 최종 사용자 장비에 대한 셀 체류 시간의 순간 평균을 나타내도록 규정된다. 그 다음에, k(t-iθ)는 수학식 4와 수학식 5에서
Figure 112012021080378-pct00009
와
Figure 112012021080378-pct00010
를 계산하기 위해 사용되고,
Figure 112012021080378-pct00011
와
Figure 112012021080378-pct00012
는 그 다음에 수학식 3에서 ΔK를 발생하기 위해 사용된다. 위너 처리를 이용할 때, 먼저, 기지국은 충분한 샘플을 수집하기 위해 r×θ 시간 단위로 구동할 필요가 있다. 그 후, 기지국은 수학식 3 내지 수학식 5를 이용하여 ΔK의 추정치의 계산을 시작할 수 있다. 그 다음에, 추정된 K(t+Δt)가 ΔK 및 K(t)에 의해 계산될 수 있다.
위너 처리의 상기 단계들은 도 4의 단계 413~418로서 나타나 있다. 특히, 시간 t에서, 기지국(401)은 사용자 장비(402)로부터 사전 등록 및 사전 인증 요청을 수신한다(단계 413). 그 다음에, 단계 414에서, 기지국(401)은 예를 들면 길이 θ인 r-1 시간 간격 동안 최종 n개의 사용자 장비에 대한 셀 체류 시간의 수집된 샘플을 데이터베이스(403)로부터 검색한다. 단계 415에서, t-(r-1)θ 전의 셀 체류 시간의 순간 평균이 계산된다. 그 다음에, 단계 416에서, 기지국(401)은 t-Δt로부터 t까지 셀 체류 시간의 변화량의 예상된 드리프트 및 표준편차를 계산한다. t-Δt로부터 t까지 셀 체류 시간의 변화량은 그 다음에 단계 417에서 계산된다. 단계 418에서, 사용자 장비(402)의 셀 체류 시간은 t-Δt로부터 t까지 셀 체류 시간의 계산된 변화량에 기초하여 추정된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 시계열 분석과 같은 다른 통계 모델을 이용하여 셀 체류 시간을 추정할 수 있다. 평균화를 포함한 다른 모델들이 셀 체류 시간을 추정하기 위해 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 사전 등록/사전 인증에 의해 예약된 네트워크 리소스의 콘텍스트 수명시간이 셀 체류 시간에 기초하여 추정될 수 있다. 예측된 콘텍스트 수명시간이 잔여 셀 체류 시간보다 더 짧으면, 예약된 콘텍스트는 핸드오프를 시작하기 전에 만료될 수 있다. 이것은 사전 등록/사전 인증 처리에 영향을 주어서, 일부 경우에 사전 등록/사전 인증 처리를 의미 없게 할 수 있다.
수학식 3 내지 수학식 5에 의해 추정된 셀 체류 시간의 표준편차가 계산될 수 있다. std(t-iθ)는 모든 i=0, ..., r-1에 대하여 t-iθ 전에 이웃 셀로의 핸드오프를 수행한 n개의 최종 사용자 장비의 셀 체류 시간의 순간 표준편차로서 규정된다. std(t-iθ)는 또한 k(t-iθ), 및 모든 i=0, ..., r-1에 대하여 시간 간격 [t-iθ-θ, t-iθ] 내에서 셀 내의 모든 사용자 장비에 의해 계산된다.
전술한 바와 같이, K(t+Δt)가 그 다음에 ΔK 및 K(t)에 의해 계산될 수 있다. σ(t+Δt)가 셀 체류 시간의 추정된 표준편차를 나타낸다고 하자. 즉, σ(t+Δt)=std(t)라고 하자. 사용자 장비의 콘텍스트 수명시간이 사용자 장비가 핸드오프를 수행하기 전에 만료되지 않을 확률을 높이기 위해, 콘텍스트 수명시간이 하기와 같이 예측될 수 있고, 여기에서 a는 양의 실수인 신뢰 계수(confidence coefficient)이다. 예를 들어서, a=2일 때, 사용자 장비의 실제 콘텍스트 수명시간이 예측된 콘텍스트 수명시간보다 더 길게 될 확률은 5% 미만일 것이다.
콘텍스트 수명시간 = K(t+Δt) + a×σ(t+Δt)
예약된 네트워크 리소스를 해제하는 한가지 방법은, 사용자 장비가 셀 내로 이동할 때, 다른 셀을 시동하기 위한 명시적 시그널링을 이용하여 콘텍스트를 삭제하는 것이다. 그러나, 네트워크 구조 및 새로운 시그널링 흐름은 이 절차를 구현하도록 변경 또는 규정될 필요가 있다. 3GPP2 eHRPD에 있어서, 기지국은 다른 기지국과 직접 대화할 수 없다. 시그널링 메시지는 다른 기지국에 도달하기 위해 eAN/ePCF 또는 HSGW를 통과할 필요가 있을 것이다. 비록 eGPP EPS의 e노드B가 X2 인터페이스라고 부르는 인터페이스에 의해 접속될 수 있지만, X2 인터페이스의 1차 목적은 핸드오프 후에 구 e노드B로부터 신 e노드B로 패킷을 회송하는 것이다. 비사용 콘텍스트를 삭제하기 위해 X2 인터페이스를 사용하는 것은 표준화될 필요가 있다. E-UTRAN 및 eHRPD로부터의 핸드오프를 위하여, 기지국 간의 시그널링 메시지는 PDN GW를 통과할 필요가 있고, 이것은 긴 라우팅 경로를 야기할 것이다. 표준화 문제 외에도, 이 방법은 사전 등록/사전 인증의 복잡도를 크게 증가시킨다.
상기 목적을 위해, 각각의 미리 확립된 콘텍스트는 그 자체에서 만료되는 콘텍스트 수명시간을 가질 수 있다. 이것은 이웃 네트워크에게 미리 확립된 텍스트를 제거하도록 명령하기 위한 추가의 시그널링을 사용자 장비가 사용할 필요성을 제거하고, 그에 따라서 사전 등록/사전 인증의 복잡도를 크게 감소시킨다.
미리 확립된 콘텍스트의 수명시간을 결정하는 방법은 중요하다. 만일 콘텍스트 수명시간이 너무 길거나 무한대이면, 비사용 콘텍스트에서의 예약된 리소스는 이 예약된 리소스가 다른 사용자 장비에 의해 사용될 수 없기 때문에 후보 네트워크 및 사용자 장비 둘 다에서 낭비될 것이다. 만일 사전 등록/사전 인증을 수행하는 많은 사용자 장비가 있으면, 각 셀의 리소스가 불필요하게 허비될 수 있다. 그 외에, 사용되지 않은 보안키 재료들은 만일 이들이 삭제되지 않으면 보안 문제를 야기할 것이다. 반면에, 만일 콘텍스트가 핸드오프가 발생하기 전에 삭제되면, 사용자 장비는 셀을 방문할 때 등록/인증을 다시하고 콘텍스트를 다시 재확립할 필요가 있다. 이때, 이전에 실행된 사전 등록/사전 인증은 소용없게 되고, 사용자 장비 및 기지국에서의 메시징 오버헤드 및 계산 오버헤드가 증가된다. 이 문제점은 대규모 네트워크에 있어서 특히 중요하다.
임시로 선택된 정적 콘텍스트 수명시간은 성능 악화를 초래하는 것으로 증명되었다. 하나의 평가 기준은 통화 차단(call blocking)/핸드오프 강하(dropping) 확률이다. 더 긴 수명시간은 더 높은 통화 차단/핸드오프 강하 확률을 유도한다. 분명히, 새로운 통화의 차단 확률은 만일 더 많은 리소스가 핸드오프 통화용으로 예약되면 강하될 것이다. 반면에, 핸드오프 강하 확률은 만일 더 많은 리소스가 새로운 통화용으로 예약되면 강하될 것이다. 그러므로, 더 짧은 수명시간은 통화 차단/핸드오프 강하 확률면에서 더 잘 수행한다.
다른 하나의 평가 기준은 얼마나 많은 예약된 콘텍스트가 실제로 사용되는가에 대한 측정치이다. 이것은 적중률(hit rate)로서 정의될 수 있다.
Figure 112012021080378-pct00013
콘텍스트 수명시간이 증가함에 따라서, 적중률도 또한 증가한다. 반대로, 콘텍스트 수명시간이 짧으면 짧을수록 적중률도 낮아진다. 따라서, 통화 차단/핸드오프 강하 확률 및 적중률의 2개의 성능 메트릭은 정적 콘텍스트 수명시간의 사용으로 서로 충돌한다. 그러므로 동적 콘텍스트 수명시간 알고리즘이 필요하다.
사용자 장비가 후보 셀로 핸드오프된 후, 이 후보 셀에서 사용자 장비용으로 예약된 콘텍스트 수명시간은 사용자 장비가 이 셀 내측에 머무르고 있는 한 최종(last)으로 제설정될 것이다.
여기에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 목적이고, 발명을 제한하는 의도는 없다. 여기에서 사용된 용어 중 단수 형태 표현은 문장 내에서 명확하게 다르게 표시하지 않는 한 복수 형태도 또한 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 이 명세서에서 설명한 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니라고 이해하여야 한다.
본 발명의 각종 태양은 컴퓨터, 프로세서 및/또는 기계에서 실행될 때 컴퓨터 또는 기계로 하여금 본 발명의 방법의 각 단계를 수행하게 하는 컴퓨터 또는 기계 사용가능 또는 판독가능 매체에서 구체화되는 프로그램, 소프트웨어, 또는 컴퓨터 명령어로서 실시될 수 있다. 더 구체적으로, 여기에서 설명한 방법들은 메모리에 저장되고 프로세서 또는 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로프로세서 등에 의해 실행되는 프로그래밍 명령어로 감소될 수 있다. 이러한 프로세서는 인텔, AMD 등에서 제조한 것 또는 임의의 다른 유사한 제품을 포함할 수 있다. 또한, 명령어는 방법을 기지국 또는 사용자 장비에 대하여 더 휴대성 좋게 하는 용도 지정 집적회로(ASIC)를 이용하여 동작하도록 프로그램될 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법은 범용 컴퓨터 또는 특수 용도 컴퓨터 시스템에서 구현 및 동작될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 임의 유형의 공지된 또는 공지 예정인 시스템일 수 있고, 전형적으로 통신 하드웨어 및 소프트웨어 등과 협력하여 다른 컴퓨터 시스템과 통신하기 위한 프로세서, 메모리 장치, 스토리지 장치, 입력/출력 장치, 내부 버스, 및/또는 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 사용자 장비, 이동국 또는 사용자 디바이스는 셀폰, 모바일 컴퓨터, 모바일 미디어 리코더, 모바일 미디어 플레이어, 모바일 게임 콘솔, 내비게이션 장치, 통신 장치 및 부속품과 같은 모바일 디바이스를 포함할 수 있다. 모바일 디바이스가 핸드오프를 수행하는 무선 네트워크는 3GPP, 3GPP2 또는 WiFi 네트워크를 포함할 수 있다.
지금까지 특정의 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 이 실시예들은 단지 본 발명의 원리 및 응용을 예시한 것에 불과한 것임을 이해하여야 한다. 그러므로, 예시된 실시예에서 많은 수정이 있을 수 있고, 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 다른 구성을 안출할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (23)

  1. 네트워크 장비의 통달 범위 내에 복수의 제1 디바이스가 머무르는 시간과 관련된 하나 이상의 시간 샘플을 상기 네트워크 장비에서 획득하는 단계와;
    제2 디바이스가 상기 통달 범위 내에 머무르게 될 시간량을 적어도 부분적으로 상기 하나 이상의 획득된 시간 샘플에 기초하여 추정하는 단계와;
    상기 제2 디바이스로부터 사전 인증 요청을 수신하는 단계와;
    적어도 부분적으로 상기 추정된 시간량에 기초하여 상기 제2 디바이스를 사전 인증하는 단계를 포함한 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 추정하는 단계는 상기 하나 이상의 획득된 샘플을 확률적 처리를 이용하여 처리하는 단계를 더 포함한 것인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 확률적 처리는 위너(Wiener) 처리를 포함한 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 추정하는 단계는 상기 하나 이상의 획득된 샘플을 시계열 분석을 이용하여 처리하는 단계를 더 포함한 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 시간량 추정 단계 이후, 상기 추정된 시간량을 상기 제2 디바이스에 전송하는 단계를 더 포함한 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 디바이스로부터 사전 등록 요청을 수신하는 단계와;
    적어도 부분적으로 상기 제2 디바이스의 사전 인증에 기초하여 상기 제2 디바이스의 사전 등록을 수행하는 단계를 더 포함한 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 사전 인증 요청 수신 단계 이후, 상기 제2 디바이스와 관련된 하나 이상의 이웃 기지국의 통달 범위에 의해 규정된 하나 이상의 이웃 셀의 하나 이상의 신호대 잡음비를 획득하는 단계를 더 포함한 방법.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 부분적으로 상기 하나 이상의 획득된 신호대 잡음비에 기초하여 상기 제2 디바이스를 핸드오프하기 위한 목표 셀을 상기 하나 이상의 이웃 셀들로부터 결정하는 단계를 더 포함한 방법.
  13. 제1 기지국과 관련된 복수의 제1 디바이스에 대한 하나 이상의 시간 샘플을 네트워크 장비에서 획득하는 단계와;
    상기 제1 기지국과 관련된 제2 디바이스에 대한 셀 체류 시간을 상기 하나 이상의 획득된 시간 샘플에 기초하여 추정하는 단계와;
    네트워크 리소스를 해제할 시간을 상기 추정된 셀 체류 시간에 기초하여 결정하는 단계를 포함한 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 추정된 셀 체류 시간의 표준 편차를 계산하는 단계를 더 포함한 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 네트워크 리소스는 네트워크 어드레스, 네트워크 베어러, 서비스 품질 프로파일 및 보안 키 중의 적어도 하나를 포함한 것인 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제2 디바이스로부터의 사전 인증 요청 및 사전 등록 요청을 제2 기지국에서 수신하는 단계와;
    적어도 부분적으로 상기 추정된 셀 체류 시간에 기초하여 상기 제2 디바이스를 상기 제2 기지국에서 사전 인증 및 사전 등록하는 단계와;
    상기 제2 디바이스와 관련된 이웃 셀에 상기 제2 디바이스를 핸드오프하기 위해 하나 이상의 네트워크 리소스를 예약하는 단계를 더 포함한 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제13항에 있어서, 상기 추정된 셀 체류 시간을 상기 네트워크 장비에 의해 상기 제2 디바이스에 전송하는 단계를 더 포함한 방법.
  21. 기지국으로서, 이 기지국과 관련된 복수의 제1 디바이스에 대한 하나 이상의 시간 샘플을 획득하도록 구성된, 상기 기지국과;
    적어도 프로세서를 포함한 네트워크 요소를 포함하며, 상기 네트워크 요소는,
    상기 기지국과 관련된 제2 디바이스의 셀 체류 시간 - 셀 체류 시간은 적어도 부분적으로 상기 하나 이상의 획득된 시간 샘플에 기초하는 것임 - 을 추정하고;
    상기 제2 디바이스로부터 사전 인증 요청을 수신하며;
    적어도 부분적으로 상기 추정된 시간량에 기초하여 상기 제2 디바이스를 사전 인증하도록 구성된 것인 시스템.
  22. 삭제
  23. 제21항에 있어서, 상기 하나 이상의 시간 샘플은 상기 복수의 제1 디바이스의 하나 이상의 셀 체류 시간을 포함한 것인 시스템.
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