KR101191395B1 - 이동단말 및 네트워크 선택방법 - Google Patents

이동단말 및 네트워크 선택방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동단말 및 네트워크 선택방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 네트워크에서 QoS(Quality of Service) 지원을 위한 이동단말 및 네트워크 선택방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말은 다중 통신 망이 공존하는 지역에서 제1 네트워크 인터페이스를 이용하여 미리 설정된 탐색시간동안 수신 가능한 주파수 대역의 네트워크를 탐색하는 네트워크 탐색부, 상기 탐색시간 동안 모든 수신 가능한 주파수 대역의 네트워크를 탐색하지 못하는 경우, 제2 네트워크 인터페이스로 핸드오버를 수행하는 네트워크 선택부 및 상기 제1 네트워크 인터페이스 및 제2 네트워크 인터페이스를 포함하여 통신을 수행하는 네트워크 인터페이스부를 포함할 수 있다.

Description

이동단말 및 네트워크 선택방법{Mobile Terminal and Network Selection Method Thereof}
본 발명은 이동단말 및 네트워크 선택방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 네트워크에서 QoS(Quality of Service) 지원을 위한 이동단말 및 네트워크 선택방법에 관한 것이다.
세계의 네트워크 기술은 유비쿼터스 네트워크 컴퓨팅을 위한 기술, 즉 언제 어디서나 사용자가 서비스를 받을 수 있는 기술 개발에 초점이 맞춰지고 있다. 그리고 이러한 사용자의 욕구를 충족시키기 위한 다양한 네트워크들이 연구개발 중이다.
특히, 무선 네트워크의 경우 서비스 범위, 이동성과 서비스 특성이 다른 네트워크들이 계속 연구 개발 중에 있다. 2세대 , 3세대 셀룰러 , 와이브로(WiBro), 와이리스랜(WLAN), 위성, 블루투스 등이 그 예들이다.
한편, 차세대 네트워크 혹은 4세대 네트워크는 다양한 무선 네트워크들이 통합 운영될 수 있는 네트워크 환경을 제공할 것이다. 또한 이동 단말의 경우에도 멀티 인터페이스 지원을 통해서 다양한 네트워크 서비스를 제공받을 수 있을 뿐 아니라, 지능적인 네트워크 선택 및 연결과정이 사용자에게 투명하게 이루어지는 기술 개발을 통해 끊김없는(Seamless) 서비스를 받을 수 있도록 기술이 개발되고 있다.
다른 네트워크 간의 이동은 버티컬(vertical) 이동이라고 불려진다. 끊김이 없는 버티컬(vertical) 이동의 주요 난제는 버티컬(vertical) 핸드오버인데, 핸드오버는 이동 사용자의 사용 중인 연결을 그것의 접속 지점이 바뀔 때 유지하는 과정이다. 전통적으로 핸드오버 탐색은 접속지점의 바뀌는데 따른 이동 노드에서 받는 신호세기에 기초되었다. 만약 필요하다면, 사용자 연결을 위한 라우팅 경로의 업데이트에도 따르게 된다.
그러나 각각의 멀티네트워크 환경의 미래와 투명한 광범위한 접속, 유비쿼터스 컴퓨팅과 끊임없는 이동성을 고려할 때, 전통적인 신호세기의 비교는 그것들이 현재 컨텍스트(context)나 이동 사용자를 위한 다양한 부가 옵션을 고려하지 않기 때문에 핸드오버 결정을 내리기에 불충분하다.
버티컬(vertical) 핸드오버를 수행하는데 중요한 두 가지 과정은 바로 핸드오버 대상 네트워크(Candidate Networks)를 탐색하는 것과 핸드오버 대상 네트워크들 중에서 최상의 네트워크를 선택하는 과정이다.
또한 이동 단말의 경우 배터리를 사용하기 때문에 네트워크 탐색과 핸드오버 네트워크 결정하는 과정에 있어서 중요하게 고려해야 할 요소는 바로 전력 소모이다.
종래의 네트워크 선택 방법은 네트워크 선택 시 QoS를 고려해서 네트워크를 선택하거나 전력 소모를 함께 고려하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 통합 네트워크 환경에서 다중 망을 효율적으로 활용하기 위해서 QoS를 보장하는 이동단말 및 네트워크 선택 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이동단말이 제공된다
본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말은 다중 통신 망이 공존하는 지역에서 제1 네트워크 인터페이스를 이용하여 미리 설정된 탐색시간동안 수신 가능한 주파수 대역의 네트워크를 탐색하는 네트워크 탐색부, 상기 탐색시간 동안 모든 수신 가능한 주파수 대역의 네트워크를 탐색하지 못하는 경우, 제2 네트워크 인터페이스로 핸드오버를 수행하는 네트워크 선택부 및 상기 제1 네트워크 인터페이스 및 제2 네트워크 인터페이스를 포함하여 통신을 수행하는 네트워크 인터페이스부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 네트워크 선택 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크를 선택하는 방법은 다중 통신망이 공존하고 있는 경우, 미리 설정된 우선순위에 의해 제1 네트워크 인터페이스를 이용하여 네트워크를 탐색하는 단계, 상기 제1 네트워크 인터페이스의 전송률이 임계값 이하로 떨어지거나 미리 설정된 최대 탐색시간에 모든 채널을 탐색하지 못하는지 판단하는 단계 및 상기 판단결과, 상기 제1 네트워크 인터페이스의 전송률이 임계값 이하인 경우 또는 미리 설정된 최대 탐색시간에 모든 채널을 탐색하지 못하는 경우, 제2 네트워크 인터페이스로 핸드오버를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 통합 네트워크 환경에서 다중 망을 효율적으로 활용하기 위해서 사용자가 허용할 수 있는 범위(service interruption time; SIT)에서 네트워크 탐색을 통해 최대한 채널을 탐색하고, 못한 채널은 다음 SIT에 탐색하여 끊김 없는 서비스를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 핸드오버시 패킷 손실을 줄이기 위해 사용자 우선순위가 높은 두 개의 인터페이스를 사용하여 데이터를 수신하여 처리량(throughput)을 보장하는 효과가 있다.
본 발명은 핫스팟(hotspot)지역에서 많은 사람들이 네트워크를 사용할 때 효율적으로 다중 망을 사용하기 위해서 부하 분산을 하여 이동단말은 데이터 지연과 패킷 손실을 동시에 줄여 사용자의 QoS를 보장하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 탐색 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 선택 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 탐색 및 선택방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 이동단말(100)은 제1 통신망(200), 제2 통신망(300), 제3 통신망(400)의 복수의 다중 통신망을 이동하여 통신을 수행한다.
이동단말(100)은 예를 들면, 스마트폰, 노트북, PDA 또는 차량용 수신기 등 이동을 하면 통신을 수행하는 단말이며, 효율적인 통신을 위하여 복수의 다중 통신망에 대한 인터페이스를 포함할 수 있다.
이동단말(100)은 복수의 다중 통신망의 서비스를 받기위해 주변 AP(access point)의 정보를 수집하고 서비스가 가능한 AP를 선택할 수 있다.
이동단말(100)이 채널을 탐색하는 과정에서 SIT(service interruption time) 과 SII(service interruption interval) 두 가지 파라미터가 정의된다. SIT와 SII는 실제 탐색 시간과 간격을 나타낸다.
이동단말(100)은 SIT 가 길어질수록 데이터 지연 및 패킷 손실이 커지므로, 최대SIT를 미리 설정할 수 있다.
이동단말(100)은 미리 설정된 최대 SIT를 고려하여 네트워크를 탐색한다.
또한, 이동단말(100)은 다중 통신망이 공존하고 있는 경우, 네트워크 비교 및 탐색 과정을 줄이기 위해, 미리 설정된 네트워크 우선순위에 의해 네트워크 비교 및 탐색을 수행한다. 여기서, 우선순위는 데이터클래스 종류 및 통신망의 종류에 따라 가중치를 두어 설정될 수 있다.
이동 단말(100)은 다중 통신망이 공존하고 있는 경우, 우선순위의 상위 2개의 네트워크 인터페이스를 이용하여 네트워크를 탐색 및 선택한다.
이동단말(100)은 데이터 통신이 요청되면, 우선순위가 높은 제1 네트워크 인터페이스를 선택하여 통신을 시작한다.
이동단말(100)은 우선순위가 두 번째로 높은 제2 네트워크 인터페이스는 전력소모를 줄이기 위해 탐색 주기에만 깨어나 네트워크 정보 수집 후 슬립 모드로 대기한다.
이동단말(100)은 이동을 하다가 통신 중인 AP에서의 신호가 약한 경우, 핸드오버를 위하여 다중 통신 망을 탐색하여야 하나, 최대 SIT 동안 각각의 채널을 다 탐색하지 못할 수 있다. 그렇게 되면 다음 SIT로 탐색이 넘어가는 도중에 이동단말(100)이 서비스 영역을 벗어나 채널의 단절이 생길 수 있다.
이동단말(100)이 현재 서비스 지역에서 신호의 세기가 특정 임계값 이하로 떨어졌을 때, 최대 SIT 동안 이웃 AP들을 탐색 못하면 이벤트 트리커를 통해 다음 우선순위의 제2 네트워크 인터페이스가 활성화되어 데이터를 전송한다.
즉, 이동단말(100)은 다음 우선순위의 제2 네트워크 인터페이스가 탐색 주기에 깨어나 주변 네트워크 정보를 수신하고 기지국을 미리 선택해 두고 트리거 신호를 받으면 활성화 되어 미리 선택된 기지국을 통하여 데이터를 전송할 수 있다.
이후 이동단말(100)은 기존의 탐색이 완전히 끝나고 최적의 AP를 선택하게 되면 다시 우선순위가 높은 제1 네트워크 인터페이스만 사용하고 나머지 제2 네트워크 인터페이스는 슬립 모드가 된다. 이동단말(100)은 두 개의 인터페이스로 중복된 데이터를 받았을 경우 늦게 들어온 패킷들은 삭제할 수 있다.
제1 통신망(200)은 음성 및 영상 통신을 위한 3세대 망, 예를 들면, WCDMA, LTE 망을 포함하여 미래에 적용될 4세대 망을 포함할 수 있다.
제2 통신망(300)은 초고속 무선 휴대 인터넷 통신망으로 예를 들면, 와이맥스(WiMax), 와이브로(WiBro/Wireless Broadband Internet) 망을 포함할 수 있다.
제 3 통신망(400)은 무선 랜 통신망으로 예를 들면, 와이파이(WiFi) 망을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 복수의 다중 통신망은 동일한 지역에 복수의 주파수 대역을 이용하여 공존하여 통신 서비스를 제공할 수 적어도 2개의 통신망을 포함할 수 있다.
본 명세서에서는 복수의 다중 통신망을 상술한 제1 통신망(200) 내지 제3 통신망(400)으로 예를 들어 설명하지만, 본 발명의 기술적 사상은 적어도 2개의 다중 통신망이면 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 이동단말(100)은 네트워크 탐색부(110), 네트워크 선택부(120), 저장부(130) 및 네트워크 인터페이스부(140)를 포함한다. 여기서, 이동단말(100)은 본 발명의 기술적 사상에 초점을 맞추어 표현하기 위하여 구성요소를 한정하여 설명하지만, 이외의 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 당업자에게 자명하다.
네트워크 탐색부(110)는 미리 설정된 최대 SIT를 고려하여 네트워크를 탐색한다.
네트워크 탐색부(110)는 다중 통신망이 공존하고 있는 경우, 우선순위의 상위 2개의 네트워크 인터페이스를 이용하여 네트워크를 탐색 및 선택한다.
네트워크 선택부(120)는 현재 서비스 지역에서 신호의 세기가 특정 임계값 이하로 떨어졌을 때, 최대 SIT 동안 이웃 AP들을 탐색 못하면 이벤트 트리커를 통해 다음 우선순위의 네트워크를 선택하여 데이터를 전송한다.
네트워크 선택부(120)는 이후 최대 SIT 동안 기존의 탐색이 완전히 끝나고 최적의 AP를 선택하게 되면, 다시 우선순위가 높은 인터페이스를 선택하여 데이터를 전송하고, 나머지 인터페이스는 슬립 모드로 변환한다.
저장부(130)는 네트워크 탐색 및 선택을 위한 소프트웨어 및 데이터를 저장한다.
저장부(130)는 최대 SIT 정보와 네트워크 선택에 대한 우선순위 정보를 포함한다. 여기서, 네트워크 우선순위는 사용자에 의해 트래픽 클래스 종류 및 통신망의 종류에 따라 가중치를 두어 설정될 수 있다.
여기서, 트래픽 클래스 종류는 3GPP에서 제안한 4개의 트래픽 클래스(Conversational, Streaming, Interactive, Background)를 적용한 것일 수 있으며, 스트리밍 클래스를 업(Up), 다운(Down) 스트리밍 클래스로 세분화할 수 있다.
네트워크 인터페이스부(140)는 복수의 다중 통신망과 통신하기 위하여 복수의 통신망에 상응하는 네트워크 인터페이스를 포함한다.
네트워크 인터페이스부(140)는 한 지역에 복수의 주파수 대역을 이용하여 공존하여 통신 서비스를 제공할 수 적어도 2개의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 탐색 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4을 참조하면, 단계 S410에서 이동단말(100)은 서비스 종류에 따라 탐색 시간을 설정한다.
여기서, 탐색시간은 도 3을 참조하면, SIT(service interruption time) 과 SII(service interruption interval) 두 가지 파라미터가 정의할 수 있으며, 이동단말(100)은 SIT 에는 데이터를 저장하고 있다가 SII 에 다시 데이터를 전송한다. 이동단말(100)은 데이터지연과 패킷 손실을 방지하기 위하여 최대 SIT(MaxSIT)를 미리 설정한다.
단계 S420에서 이동단말(100)은 주변의 네트워크를 탐색한다.
단계 S430에서 이동단말(100)은 미리 설정된 최대 SIT 동안 모든 채널이 탐색이 가능한지 판단한다. 이동단말(100)은 여러 개의 망이 겹쳐있는 곳에서는 탐색해야 할 채널수가 많아져 도 3에 도시된 바와 같이, 최대 SIT 내에 모든 채널을 스캔하지 못할 수 있다.
단계 S440에서 이동단말(100)은 판단결과, 미리 설정된 최대 SIT 동안 모든 채널의 탐색이 가능하면, 신호세기 등을 고려하여 필요시 핸드오버를 수행할 수 있다.
단계 S450에서 이동단말(100)은 판단결과, 미리 설정된 최대 SIT 동안 모든 채널의 탐색이 가능하지 않은 경우, 탐색하지 못한 채널을 다음 SIT에 탐색을 계속한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 선택 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 단계 S510에서 이동단말(100)은 다중 통신망이 공존하고 있는 경우, 미리 설정된 우선순위에 의해 상위 2개의 네트워크 인터페이스(제1 네트워크 인터페이스 및 제2 네트워크 인터페이스)를 이용하여 네트워크를 선택한다. 여기서, 상위 2개의 네트워크 인터페이스는 데이터클래스 종류 및 통신망의 종류에 따라 가중치를 두어 설정될 수 있다.
단계 S520에서 이동단말(100)은 제1 네트워크 인터페이스를 이용하여 통신을 수행하고, 나머지 제2 네트워크 인터페이스는 대기 상태를 유지한다.
단계 S530에서 이동단말(100)은 제1 네트워크 인터페이스의 전송률이 임계값 이하로 떨어지거나 최대 SIT에 모든 채널을 탐색하지 못하는지 판단한다.
단계 S540에서 이동단말(100)은 판단결과, 제1 네트워크 인터페이스의 전송률이 임계값 이하로 떨어지거나 최대 SIT에 모든 채널을 탐색하지 못하는 경우, 대기 상태의 나머지 제2 네트워크 인터페이스를 활성화하여 데이터를 전송한다.
단계 S550에서 이동단말(100)은 판단결과, 제1 네트워크 인터페이스의 전송률이 임계값 이하로 떨어지지 않거나 최대 SIT에 모든 채널을 탐색하는 경우, 기존의 제1 네트워크 인터페이스를 계속 이용하여 데이터를 전송한다.
단계 S560에서 이동단말(100)은 제1 네트워크 인터페이스의 전송률이 임계값을 초과하거나 다음 SIT에 모든 채널의 탐색을 완료했는지 판단한다.
단계 S570에서 이동단말(100)은 판단결과, 제1 네트워크 인터페이스의 전송률이 임계값을 초과하거나 다음 SIT에 모든 채널의 탐색을 완료하는 경우, 다시 제1 네트워크 인터페이스를 활성화하여 데이터를 전송한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 탐색 및 선택방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 탐색 및 선택방법의 효과를 설명하기 위하여 시뮬레이션을 수행하여 데이터 지연 및 전송률 값을 확인하였다.
여기서, 시뮬레이션은 OPNET14.0을 사용하였고 WLAN, WiMax, UMTS 망이 공존하는 환경에서에서 이동단말(100)이 이동하는 것으로 가정하였다.
주변에 6개의 AP가 있는 장소에서 이동단말(100)이 이동을 하고 있을 경우, 이동단말(100)은 네트워크 탐색을 통해 주변의 AP를 찾고 가장 좋은 수신률을 가진 AP를 선택하고 핸드오버를 하게 된다. 여기서, Scan duration: 4 second, Iterations: 10 second 로 가정하였다. 64k bps의 스트리밍 서비스를 하면서 이동하는 단말의 데이터 지연(End to End delay) 및 전송률(Throughput)을 측정하였다.
도 6a를 참조하면, 종래(파란색 라인으로 표시)의 경우, 300s에서의 핸드오버의 경우 신호가 좋지 않은 AP를 선택하게 되어 58k의 전송률이 나타난 것에 비해, 본 발명(빨간색 라인으로 표시)은 64k의 전송률으로 나타났다. 그리고, 400s에서와 같이 AP의 선택이 늦어져 데이터 손실이 생기는 경우가 있기도 하였다.
도 6b를 참조하면, 종래의 방식에서는 핸드오버를 할 때 마다 데이터지연(End to End delay)이 크게 나타나는 반면에 본 발명(빨간색 라인으로 표시)에서는 SIT 내에 탐색 못한 경우 다음 SIT로 넘김으로서 데이터지연을 많이 줄일 수 있다.
도 6c는 본 발명에 따른 2개의 네트워크 인터페이스를 이용하여 데이터를 전송한 전송률을 표시한 것으로 이동단말(100)이 64k bps의 데이터를 전송하고 있고 52k bps 이하로 전송률이 떨어지면 이벤트 트리거를 통해 다음 우선순위의 인터페이스로 데이터를 같이 받는 것으로 가정한다(빨간색 라인으로 표시). 다시 52k bps 이상으로 전송률이 상승하면 다시 우선순위가 높은 인터페이스만 사용하게 된다.
이 방식을 통해 핸드오버 할 경우 이외에도 사용자의 전송률이 보장되지 못할 때 부하 분산을 하여 다른 망을 통해 사용자 QoS를 보장해 줄 수 있다.

Claims (8)

  1. 이동단말에 있어서,
    다중 통신 망이 공존하는 지역에서 제1 네트워크 인터페이스가 미리 설정된 최대 SIT(Service Interruption Time)동안 모든 채널을 탐색하는 네트워크 탐색부;
    상기 미리 설정된 최대 SIT(Service Interruption Time)동안 모든 채널을 탐색하지 못하는 경우 제2 네트워크 인터페이스를 활성화하는 네트워크 선택부; 및
    상기 제1 네트워크 인터페이스 및 상기 제2 네트워크 인터페이스를 포함하여 통신을 수행하는 네트워크 인터페이스부를 포함하되,
    상기 네트워크 탐색부는 상기 제1 네트워크 인터페이스가 상기 미리 설정된 최대 SIT (Service Interruption Time)의 다음 최대 SIT(Service Interruption Time)에서 모든 채널의 탐색을 수행하고,
    상기 네트워크 선택부는 상기 다음 최대 SIT(Service Interruption Time)에서 모든 채널의 탐색을 완료한 경우, 제1 네트워크 인터페이스를 다시 활성화하는 것을 특징으로 하는 이동단말.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 네트워크 인터페이스 및 상기 제2 네트워크 인터페이스는 데이터클래스 종류 및 통신망의 종류에 따라 미리 설정되는 것을 특징으로 하는 이동단말.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 이동단말에서 네트워크를 선택하는 방법에 있어서,
    다중 통신망이 공존하고 있는 경우, 제1 네트워크 인터페이스를 이용하여 통신을 수행하고, 나머지 제2 네트워크 인터페이스는 대기 상태를 유지하는 단계;
    상기 제1 네트워크 인터페이스가 미리 설정된 최대 SIT(Service Interruption Time)동안 모든 채널을 탐색하지 못하는지 판단하는 단계;
    상기 미리 설정된 최대 SIT(Service Interruption Time)동안 모든 채널을 탐색하지 못하는 경우 제2 네트워크 인터페이스를 활성화하여 데이터를 전송하는 단계;
    상기 제1 네트워크 인터페이스가 상기 미리 설정된 최대 SIT (Service Interruption Time)의 다음 최대 SIT(Service Interruption Time)에서 모든 채널의 탐색을 완료한 경우, 제1 네트워크 인터페이스를 다시 활성화하여 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 네트워크 선택 방법.

  7. 삭제
  8. 삭제
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