KR101231778B1 - 펨토셀의 핸드오버 방법 및 그 펨토셀 시스템 - Google Patents

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Abstract

펨토셀의 핸드오버 방법 및 그 펨토셀 시스템이 개시된다. 본 발명의 핸드오버 방법은 복수 개의 펨토셀을 포함하는 펨토존 내에서의 펨토셀 간 핸드오버를 통해 타깃 펨토셀이 서빙 펨토셀의 핸드오버 관련 정보를 수신할 수 있도록 한다. 이에 따라, 타깃 펨토셀에 핸드 인(Hand In)된 호가 다시 좀전의 서빙 펨토셀로 되돌아가는 것을 최대한 억제하여 펨토존 내의 전체적인 통화품질을 개선할 수 있다. 또한, 타깃 펨토셀은 그 자신이 서빙 펨토셀이 되는 경우에, 직전의 핸드오버과정에서 서빙 펨토셀로부터 제공받은 각종 정보를 이용하는 각종 통화품질 개선 알고리즘을 적용할 수 있다.

Description

펨토셀의 핸드오버 방법 및 그 펨토셀 시스템{Femto System and Handover Method thereof}
본 발명은 핸드오버를 수행한 타깃(Target) 기지국의 호처리를 개선하여 복수 개의 펨토셀(FemtoCell)을 구비한 펨토존에서의 펨토셀 간의 핸드오버 성공률을 높이는 펨토셀의 핸드오버 방법 및 그 펨토셀 시스템에 관한 것이다.
펨토셀(FemtoCell) 기지국은 매우 작은 서비스용량(8ch ~ 32ch 정도)과 출력제한에 따른 좁은 서비스 범위(Service Area)를 특징으로 하는 초소형 기지국이다. 좁은 서비스 범위의 특징으로 인해, 실내에 단독으로 설치해 가정용으로 사용하는 경우도 있으나 사무실이나 공공장소처럼 개방된 장소에 다수의 펨토셀을 설치하여 펨토존(FemtoZone)을 구성하여 서비스를 할 수도 있다.
단독으로 설치된 펨토셀의 핸드오버는 매크로(Macro) 셀과의 사이에서 이루어진다. 매크로 기지국이 펨토셀보다 서비스 범위도 매우 넓고 신호품질도 안정적이므로, 일단 매크로 기지국으로 핸드오버된 단말기가 다시 펨토셀로 되돌아오려는 핸드오버 시도는 차단할 필요가 있다. 이를 위해, 펨토셀에서 매크로 기지국의 다른 주파수로 핸드 오버시킴으로써, 매크로 기지국 쪽에서 다시 되돌아 오려는 시도를 막을 수 있다. 매크로 기지국 쪽으로 핸드오버하는 방법에는 블라인드 핸드오버(Blind Handover) 또는 주파수간 핸드오버(Inter Frequency Handover)가 사용된다.
펨토존은 서비스 범위를 확장시킬 목적으로 복수 개의 펨토셀이 상호 중첩되도록 배치하는 경우로서, 펨토존 내에서는 펨토셀 간에 핸드오버가 발생할 수 있다. 여기서, 펨토셀 간 핸드오버는 그 제한된 자원 탓에 소프트 핸드오버(Soft Handover)가 아닌 하드 핸드오버(Hard Handover)를 지원한다.
이하에서는 종래의 펨토셀 간의 하드 핸드오버 과정을 도 1을 참조하여 설명한다.
먼저, 서빙(Serving) 펨토셀(13)이 호 설정이 완료된 단말기(11)에게 Measurement Control 메시지를 전송하여 이웃목록(Neighbor List)과 검색(Measurement)방법 등을 지시하고(S101), 단말기(11)는 Measurement Control 메시지에 따라 액티브 셋(Active Set)과 모니터 셋(Monitored Set, 또는 이웃 셀)의 기지국을 감시하면서 이벤트 조건이 충족되는 경우 이에 대한 측정결과(Measurement Report)를 서빙 펨토셀(13)로 전송한다. 펨토셀의 경우 소프트 핸드오버(Soft Handover)를 지원하지 않으므로 액티브 셋은 1개이고, 이벤트 조건은 1a, 1c, 1d, 1e, 1f 등을 이용할 수 있다. 예컨대 1f 이벤트는 액티브 셋의 기준값이 1f 기준값보다 낮아지는 경우에 이벤트 조건이 완성된다(S103).
서빙 펨토셀(13)은 측정결과를 기초로 특정 이벤트에 의한 핸드오버가 필요하다고 판단한 경우, 억세스 게이트웨이(AGW: Access GateWay)(17)로 Direct Transfer 메시지를 전송한다. 이 메시지에는 RANAP(Radio Access Network Application Part) 메시지인 'Relocation Required' 메시지가 포함되어 있으며, 타깃(Target) 무선망제어기(RNC: Radio Network Controller)의 자원 설정에 필요한 정보가 포함된다(S105).
억세스 게이트웨이(17)에서는 타깃(Target) 펨토셀(15)로 Relocation Request 메시지를 전송하고(S107), 타깃 펨토셀(15)은 Relocation Request 메시지의 내용에 따라 자원을 할당한 다음, 억세스 게이트웨이(17)에게 Relocation Request Ack 메시지를 전송하여 Bearer Setup이 완료되었음을 알린다(S109, S111).
억세스 게이트웨이(17)가 서빙 펨토셀(13)에게 Relocation Command 메시지를 전송하면, 서빙 펨토셀(13)은 Relocation Command의 내용에 따라, 단말기(11)에게 Radio Bearer Reconfiguration 메시지를 전송한다. 이 RRC 메시지에는 타깃 측의 자원할당정보를 포함하고 있다(S113, S115).
타깃 펨토셀(15)은 내부 자원을 준비하고 Relocation Detect 메시지를 억세스 게이트웨이(17)에게 전송한다(S117, S119).
단말기(11)가 Radio Bearer Reconfiguration을 완료하고, 타깃으로 Complete을 전송한다. 이때 단말기(11)와 서빙 펨토셀(13)과의 연결은 끊어진다(S121).
타깃 펨토셀(15)은 억세스 게이트웨이(17)에게 Relocation Complete 메시지를 전송하여 단말기의 Acquisition을 알리면(S123), 억세스 게이트웨이(17)는 서빙 펨토셀(13)에게 IU Release Command 메시지를 전송하여 서빙 펨토셀(13)의 자원해제를 요청하게 된다(S125).
서빙 펨토셀(13)은 IU Release Complete 메시지를 전송하여 자원의 해제를 알림으로써 핸드오버를 완료한다(S127). 이상의 과정을 통해 펨토셀 간 하드 핸드오버가 이루어지며, 단말기(11)는 타깃 펨토셀(15)에서 서비스를 받게 된다.
서비스 범위를 확장시킬 목적으로 만들어진 펨토존에서는 펨토셀 간의 핸드오버가 빈번하게 발생할 수 있고, 펨토셀 간 핸드오버가 하드 핸드오버이므로 잦은 핸드오버는 통화품질을 떨어뜨릴 수밖에 없다.
이러한 펨토셀 간의 잦은 핸드오버에는 원래의 서빙 펨토셀로 되돌아 가려는 핸드오버도 상당히 포함된다. 다만, 펨토셀 기지국이 좁은 수신반경으로 인하여 전파간섭 현상이 매크로 셀보다 심하고, 특히 건물 등에 설치될 경우 사람의 이동이나 출입문의 개폐 등에 의해 신호 출렁임이 빈번하게 발생하는데, 타깃 펨토셀(15)로 핸드인(Hand-In)된 호가 원래의 서빙 펨토셀(13)로 바로 되돌아 가려는 핸드오버가 단말기(11)의 이동에 의해서가 아니라 이러한 신호 간섭을 이유로 빈번하게 발생할 수 있기 때문에 문제다.
도 2를 참조하면, 각각 2개의 FA(Frequency Assignment)를 사용하는 서빙 펨토셀(13)과 타깃 펨토셀(15) 사이의 핸드오버가 동일한 FA 사이에 이루어질 수도 있고(경우 1), 다른 FA 사이에 이루어질 수(경우 2)도 있다. 그리고 어느 경우에도 원래의 서빙 펨토셀(13)로 되돌아 가려는 핸드오버(①, ②)가 발생할 수 있다.
이 때문에 펨토존 내의 펨토셀 간에는 핸드오버의 발생, 특히 서빙 펨토셀로 다시 되돌아가는 핸드오버를 적절하게 차단해 주어야만 안정된 통화품질을 도모할 수 있게 된다.
이를 위해서는 타깃 펨토셀이 서빙 펨토셀의 관련 정보를 이용하여 핸드오버를 제어할 필요가 있다. 그러나 현재까지의 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 규약, 예컨대 3GPP TS 25.413에서의 서빙 시스템의 핸드오버에 관한 SRNS Relocation Handover 절차에는 타깃 펨토셀이 서빙 펨토셀의 이러한 정보를 수신할 수 있는 방안이 마련되어 있지 않다.
펨토셀 간 핸드오버가 완료된 후 타깃 펨토셀이 해당 호를 매크로 셀로 블라인드 핸드오버(Blind Handover)를 수행하고자 하는 경우에도 서빙 펨토셀에 관한 정보가 필요하다.
블라인드 핸드오버는 호 설정(Call Setup)이 완료되는 시점에서 단말기(11)의 측정결과 없이 타깃 펨토셀(15)이 가진 설정(Network Initiated)에 따라 기계적으로 수행되는 핸드오버의 하나이다. 일부 핵심 망이 호 설정 중에 발생하는 핸드오버를 지원하지 않기 때문에, 블라인드 핸드오버는 호 설정의 완료시점에서 수행된다.
그러나 핵심 망을 경유하지 않는 펨토셀 간 핸드오버의 경우에는 호 설정 중이어도 핸드오버가 지원되므로, 타깃 펨토셀(15)은 서빙 펨토셀(13)에서 호 설정이 진행 중에 핸드오버가 이루어진 것인지를 판단할 필요가 있다. 그러나, 종래의 펨토셀은 이러한 정보를 확인할 방법이 없는 상태이다.
본 발명의 목적은 펨토셀 간 핸드오버에서 서빙 펨토셀의 정보를 타깃 펨토셀로 제공하여 펨토셀 간의 핸드오버 성공률을 높이는 펨토셀의 핸드오버 방법 및 그 펨토셀 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 핸드오버를 통해 서빙 펨토셀로부터 수신한 핸드오버 정보를 이용하여 타깃 펨토셀이 핸드오버 받은 호의 처리를 개선하여 펨토셀에서의 통화품질을 개선하는 펨토셀의 핸드오버 방법 및 그 펨토셀 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 펨토셀 핸드오버 방법은, 핸드오버를 결정한 서빙 펨토셀 기지국이 핸드오버를 진행할 타깃 측이 펨토셀인지 판단하는 단계; 타깃 측이 펨토셀인 경우, 상기 서빙 펨토셀 기지국이 억세스 게이트웨이로 전송하는 리로케이션 요구(Relocation Required) 메시지에 자신의 셀 식별자(Cell ID)와 기 설정된 핸드오버 정보를 기록하는 단계; 타깃 펨토셀 기지국이 상기 억세스 게이트웨이로부터 상기 셀 식별자와 핸드오버 정보가 포함된 리로케이션 요청(Relocation Request) 메시지를 수신하고 상기 셀 식별자를 확인하여 서빙 측이 펨토셀인지 여부를 판단하는 단계; 및 서빙 측이 펨토셀인 경우, 상기 타깃 펨토셀 기지국이 상기 핸드오버를 완료하면서 상기 셀 식별자와 핸드오버 정보를 저장하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 서빙 측이 펨토셀인지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 타깃 펨토셀 기지국은 상기 셀 식별자에 포함된 무선망제어기 식별자(RNC ID)가 자신의 무선망제어기 식별자와 같은 경우에 상기 서빙 측을 펨토셀로 판단할 수 있다.
실시 예에 따라 본 발명의 펨토셀 시스템은 상기 저장하는 단계에서 저장한 정보를 이용하여 보다 개선된 통화품질을 유지할 수 있게 된다.
<저장한 정보의 이용 1>
본 발명의 방법은, 상기 타깃 펨토셀 기지국이 상기 저장하는 단계에 따라 핸드오버가 완료된 때 블로킹 타이머를 동작시키면서 상기 핸드오버 받은 호에 대한 서비스를 제공하는 단계; 상기 호에 대한 새로운 핸드오버 이벤트가 발생한 경우, 상기 타깃 펨토셀 기지국이 상기 새로운 핸드오버의 타깃 측이 상기 서빙 펨토셀 기지국인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 새로운 핸드오버의 타깃 측이 상기 서빙 펨토셀 기지국이면서 상기 블로킹 타이머가 기준 시간이 도과하지 않은 경우, 상기 타깃 펨토셀 기지국이 상기 새로운 핸드오버 이벤트를 무시하는 단계를 포함하여 핸드 인(Hand In)된 호가 직전의 서빙 펨토셀로 되돌아 가려는 시도를 제한할 수 있다. 이러한 시도가 펨토셀이 가진 열악한 무선 환경에 따른 불규칙한 무선환경 변화에 기인하는 경우가 많기 때문이다.
<저장한 정보의 이용 2>
또 다른 예에 의하면, 상기 셀 식별자와 핸드오버 정보는 리로케이션 요구 또는 리로케이션 요청 메시지 내에 'Last known UE Position' 파라미터에 기록된 것인 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 셀 식별자는 상기 'Last known UE Position' 파라미터의 'Cell ID' 항목에 기록되고, 상기 핸드오버 관련정보는 상기 'Last known UE Position' 파라미터의 'SFN(System Frame Number)' 항목에 기록된 호 타입 정보와, 'Position Information' 항목에 기록된 NAS(Non Access Spectrum) Signal Information일 수 있다.
이러한 정보를 기초로, 본 발명의 방법은, 상기 저장하는 단계 후에, 상기 타깃 펨토셀 기지국이 상기 핸드오버 받은 호가 매크로 기지국으로 블라인드 핸드오버할 대상인지 판단하는 단계; 및 상기 호가 블라인드 핸드오버 대상인 경우 호 설정이 완료되는 시점에 상기 블라인드 핸드오버를 진행시키는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 타깃 펨토셀 기지국은 상기 NAS Signal Information을 기초로 상기 호가 호 설정(Call Setup) 중에 핸드오버된 것인지 또는 호 설정 완료 후에 핸드오버된 것인지를 판단하게 된다.
나아가, 상기 블라인드 핸드오버를 진행시키는 단계에서, 상기 타깃 펨토셀은 상기 호 타입 정보를 기초로 상기 호가 발신 호인지 착신 호인지 판단하고, 상기 호 설정이 완료된 시점에서 상기 호가 기 설정된 호 타입인 경우에 기 설정된 시간을 더 기다린 후 상기 블라인드 핸드오버를 진행시킬 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 본 발명은 이상의 핸드오버 방법을 수행하는 서빙 펨토셀 기지국과 타깃 펨토셀 기지국, 그리고 이러한 펨토셀 기지국을 핵심망으로 연결하는 억세스 게이트웨이를 포함하여 매크로 셀 내에 위치하는 펨토존을 형성하는 펨토셀 시스템을 제안하는 것이다.
본 발명에서는 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 규약을 준수하는 복수 개의 펨토셀 기지국으로 펨토존(FemtoZone)을 구성하면서 발생할 수 있는 펨토셀 간의 핸드오버를 효과적으로 제어할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 타깃 펨토셀은 RANAP 메시지의 Relocation Required 메시지와 Relocation Request 메시지를 이용하여 서빙 펨토셀로부터 핸드오버 관련정보를 수신할 수 있게 되고, 그 정보를 이용하여 핸드 인(Hand-In)된 호를 서빙 펨토셀로 되돌려 보내는 것을 최대한 억제하여, 펨토셀 간의 무의미한 핸드오버가 반복되지 않도록 할 수 있다.
또한, 타깃 펨토셀은 서빙 펨토셀이 제공한 정보를 이용하여 핸드 인(Hand In)된 호를 매크로 기지국으로 블라인드 핸드오버(Blind Handover)를 시도하는 시점을 제어하여 펨토존 내에서의 핸드오버 성공률을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 펨토셀 기지국의 하드 핸드오버 방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 2는 펨토셀 간의 핸드오버를 설명하기 위해 제공된 도면,
도 3은 본 발명의 펨토셀 기지국을 포함하는 펨토존을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 펨토셀 기지국에서의 핸드오버 방법의 설명에 제공되는 흐름도, 그리고
도 5는 본 발명에 따른 'Last known UE Position' 파라미터를 포함하는 메시지 포맷을 도시한 도면이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에서는 복수 개의 펨토셀(Femtocell)로 구성된 펨토존(FemtoZone)에서 펨토셀 사이의 핸드오버를 제어하기 위한 방법을 제안한다. 그 중에서도, 펨토존 내에서 서빙(Serving) 펨토셀의 일부 정보를 타깃(Target) 펨토셀에게 전달하는 방안을 마련함으로써, 타깃 펨토셀이 핸드인(Hand In)된 호를 처리하는데 서빙 펨토셀 정보를 사용하도록 하여 펨토존 내에서의 핸드오버가 효과적으로 수행되도록 한다.
또한, 서빙 펨토셀과 타깃 펨토셀 사이의 하드 핸드오버의 전체 진행 방법은 도 1의 핸드오버 방법뿐만 아니라 종래에 알려진 다른 어떠한 방법도 가능하다.
도 3을 참조하면, 펨토존(C)의 커버리지 전체(또는 그 일부)는 매크로 기지국(23)의 매크로 셀(M) 내에 포함된다. 펨토존(C)은 복수 개의 펨토셀 기지국(101 ~ 105)과, 펨토셀 기지국(101 ~ 105)을 핵심 망(Core Network)에 연결하는 억세스 게이트웨이(AGW: Access gate Way)(110)를 포함한다.
펨토존(C) 내의 각 펨토셀 기지국(101 ~ 105)은 본 발명에서 특별히 제안하는 것을 제외하고는 도 1의 펨토셀 기지국(13, 15)과 동일하게 동작하며, 무선망 제어기 기능을 보유하여 억세스 게이트웨이(110)를 통해 개별적으로 매크로 기지국(23)과 연동이 가능하다.
다만, 펨토셀 기지국(101 ~ 105) 각각은 개별적으로 하나의 펨토셀을 형성하지만, 그 펨토셀 커버리지가 상호 중첩되어 펨토존(C)을 형성한다. 또한, 펨토존(C) 내의 펨토셀 기지국(101 ~ 105)은 동일한 무선망제어기 식별자(RNC ID: Radio Network Controller Identifier)를 가진다. 이하에서는 설명 중에 '펨토셀'과 '펨토셀 기지국'이 혼용되어 사용될 수 있으나 기본적으로 동일한 시스템 또는 구성을 의미하는 것으로 한다.
억세스 게이트웨이(110)는 복수 개의 펨토셀 기지국(101 ~ 105)을 핵심 망에 연결하며, 아래에서 설명하는 부분을 제외하고는 도 1의 억세스 게이트웨이(17)과 동일하게 설명될 수 있다.
억세스 게이트웨이(110)는 펨토존(C) 내의 복수 개의 펨토셀 기지국(101 ~ 105)에 대하여 동일한 무선망제어기 식별자(RNC ID)로 그룹핑하여 관리한다. 서로 인접한 펨토셀은 동일한 RNC ID로 관리되므로 핸드오버를 수행하는 두 대의 펨토셀은 동일한 RNC ID를 사용하게 된다.
본 발명은 펨토셀 기지국(101 ~ 105)과 억세스 게이트웨이(110) 사이에 송수신하는 RANAP(Radio Access Network Application Part) 메시지인 리로케이션 요구(Relocation Required) 메시지와 리로케이션 요청(Relocation Request) 메시지의 특정 파라미터 재정의함으로써, 서빙(Serving) 펨토셀의 정보가 타깃(Target) 펨토셀에게 전달되도록 한다. Relocation Request의 메시지는 핸드오버 상황에서 타깃 시스템이 핵심 망으로부터 수신하는 메시지이며, SRNS Relocation Info가 서빙 시스템의 무선망제어기(RNC: Radio Network Controller)에 의해 생성되어 Relocation Required 메시지와 Relocation Request 메시지에 실려 전송된다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 본 발명의 펨토셀 기지국(101 ~ 105) 간 핸드오버 절차를 설명한다. 설명의 편리를 위해, 제1 펨토셀 기지국(101)을 서빙 시스템으로 하고 제2 펨토셀 기지국(103)을 타깃 시스템으로 하는 핸드오버를 중심으로 설명한다. 도 4의 핸드오버 절차는 WCDMA 규약에 의하므로, 기본적으로 도 1의 S101 내지 S127 단계의 핸드오버 절차를 그대로 포함하며 대응되는 절차는 당연히 동일하게 설명된다.
서빙 펨토셀(101)이 S101 단계에서처럼 호 설정(Call Setup)이 완료된 단말기(11)에게 Measurement Control 메시지를 전송하고(S401), 단말기(11)는 Measurement Control 메시지에 따른 측정결과(Measurement Report)를 S103 단계에서처럼 서빙 펨토셀(101)로 전송한다(S403).
< 서빙 펨토셀이 타깃 펨토셀에게 핸드오버 관련정보 전송 : S405, S407 단계>
서빙 펨토셀(101)은 단말기(11)의 측정결과를 기초로 특정 이벤트에 의한 핸드오버가 필요하다고 판단한 경우, 호를 넘겨줄 타깃 시스템의 RNC ID를 기초로 타깃 시스템이 펨토셀인지 여부를 판단하고(S407), 타깃 시스템이 펨토셀인 경우 본 발명의 핸드오버 관련정보를 아래에서 제안하는 'Last known UE Position' 파라미터에 기록한다(S409).
앞서 설명한 바와 같이, 펨토존(C) 내의 복수 개의 펨토셀 기지국(101 ~ 105)은 동일한 무선망제어기 식별자(RNC ID)로 그룹핑되어 있으므로, 서빙 펨토셀(101)은 타깃 시스템이 동일한 RNC ID를 가진 시스템인지 여부를 판단하고, 동일한 RNC ID를 사용하는 시스템인 경우에 한해 아래의 'Last known UE Position' 파라미터에 핸드오버 관련정보를 설정한다.
서빙 펨토셀(101)이 자신의 핸드오버 관련 정보를 기록하는 'Last known UE Position' 파라미터는 RANAP 메시지의 리로케이션 요구(Relocation Required) 메시지 내에 포함된다. 도 5는 RANAP 메시지인 리로케이션 요구 메시지(또는 'Relocation Request' 메시지)이다.
도 5를 참조하면, Last known UE Position 정보는 RANAP Relocation Required 메시지 내의 Source RNC To Target RNC Transparent Container 항목 중, RRC Container 정보에서 UE Information elements 내에 포함된다.
핸드오버 관련 정보를 타깃 펨토셀로 전송하기 위해 'Last known UE Position' 파라미터를 이용하는 이유는, Source RNC To Target RNC Transparent Container 정보가 서빙 시스템에서 타깃 시스템으로 직접(Direct) 전송되는 정보로서, 펨토셀 상위 노드(Node)에서는 이 부분을 수정하지 않기 때문이다. 또한, RRC Container 내의 'Last known UE Position' 파라미터는 WCDMA 규약을 준수하는 매크로 시스템끼리의 핸드오버 시에는 단말기(11)의 최종 위치를 타깃 시스템에 알려주기 위한 정보이지만, 수십 미터의 반경의 단일 셀을 가지는 펨토셀에서는 단말기(11)의 최종위치가 서비스를 받고 있던 서빙 펨토셀 자신의 위치가 되므로 다른 용도로 사용하여도 무방하기 때문이다.
'Last known UE Position' 파라미터에 포함되는 핸드오버 관련정보는 다음의 표 1과 같다.
SFN 서빙 펨토셀에서 설정된 Call Type 정보를 설정
Cell ID 서빙 펨토셀의 Cell ID를 설정 (RNC ID 포함)
Position Information 서빙 펨토셀의 핸드오버 관련 정보들을 설정
(Data Length 가변)
SFN(System Frame Number)에는 서빙 펨토셀이 핸드오버 하려고 하는 호의 호 타입 정보(Call Type)를 기록한다. 호 타입 정보는 해당 호가 발신 호인지 착신 호인지 여부에 관한 정보이다.
Cell ID는 서빙 펨토셀의 Cell ID(셀 식별자)를 설정하며, Cell ID에는 RNC ID가 포함된다.
'Position Information'은 서빙 펨토셀의 핸드오버 관련 정보들을 설정한다. 핸드오버 관련 정보에는 타깃 펨토셀(103)의 핸드오버 동작을 위한 다양한 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 아래에서 설명될 블라이드 핸드오버를 위한 'NAS(Non Access Spectrum) Signal Information'이 포함될 수 있다.
S405 단계 이후에, 서빙 펨토셀(101)은 억세스 게이트웨이(110)로 Direct Transfer 메시지를 전송한다. 이 메시지에는 RANAP 메시지인 'Relocation Required' 메시지가 포함되어 있으며, 타깃 시스템이 펨토셀인 경우 타깃 펨토셀(103)에 제공될 핸드오버 관련 정보가 'Last known UE Position' 파라미터에 포함된다(S409).
<억세스 게이트웨이의 RANAP Relocation Request 메시지 제공: S411 단계 >
'Relocation Required' 메시지를 수신한 억세스 게이트웨이(110)는 타깃 펨토셀(103)로 RANAP Relocation Request 메시지를 전송한다. 본 발명의 RANAP Relocation Request 메시지의 'Last known UE Position' 파라미터에는 서빙 펨토셀(101)이 제공한 정보가 그대로 포함된다. 다시 말해, 서빙 시스템이 펨토셀인 경우, 타깃 펨토셀(103)로 전송하게 되는 RANAP 리로케이션 요청(Relocation Request) 메시지는 도 5와 동일한 형태를 가지게 된다.
<타깃 펨토셀의 핸드오버 관련 정보 추출 및 저장: S413, S415>
S411 단계에서 억세스 게이트웨이(110)로부터 RANAP Relocation Request 메시지를 수신한 타깃 펨토셀(103)은, 상기 파라미터의 Cell ID를 확인하여 펨토셀간 핸드오버 인지를 확인한다.
타깃 펨토셀(103)은 파라미터의 Cell ID로부터 추출한 RNC ID가 자신의 RNC ID와 동일하면 펨토셀간 핸드오버로 인지하고, 서빙 펨토셀(101)이 전송하는 핸드오버 정보를 자신의 저장매체(미도시)에 저장한다. 서빙 시스템이 펨토셀인 경우, 타깃 펨토셀(103)은 도 5와 동일한 형태의 RANAP Relocation Request 메시지를 수신하게 되므로, 자신의 것과 동일한 RNC ID를 확인하게 된다.
만약, Cell ID에 포함된 RNC ID가 자신의 RNC ID와 다르거나 해당 'Last known UE Position' 파라미터 부분이 누락되어 있으면, 매크로 기지국(23)으로부터의 핸드오버 요청으로 판단하여 종래의 WCDMA 규약에 따른 대응 동작을 수행한다.
매크로 기지국(23)이 전송하는 'Last known UE Position' 파라미터(종래의 경우)에도 Cell ID가 정의되어 있지만, 서빙 시스템의 Cell ID 정보가 아니라 단말기(11)가 최종 위치한 셀(Cell) 정보일 뿐만 아니라, Last known UE Position 파라미터가 강제적인 것이 아니라 선택적으로 사용하는 필드이므로 반드시 포함되어 있지도 않는다.
S415 단계 이후에, 서빙 펨토셀(101)과 타깃 펨토셀(103) 사이의 핸드오버 과정은 도 1의 S109 내지 S127 단계와 동일하다.
이상의 방법으로, 본 발명에 의한 서빙 펨토셀(101)의 핸드오버 정보 제공이 이루어진다.
<타깃 펨토셀의 핸드오버 제어동작: S430>
타깃 펨토셀(103)이 서빙 펨토셀(101)로부터 수신하여 저장한 'Position Information'의 핸드오버 관련정보는 타깃 펨토셀(103)이 다시 서빙 시스템이 되는 경우에 적용되며, 타깃 펨토셀(103)은 서빙 펨토셀(101)으로부터 수신한 핸드오버 관련 정보들을 기초로 이후의 핸드오버를 아래와 같이 제어한다.
<종전의 서빙 펨토셀로 되돌려 보내려는 시도를 억제하는 동작>
배경기술에서 밝힌 바와 같이, 펨토셀 기지국은 좁은 수신반경으로 인하여 전파간섭 현상이 매크로 셀보다 심하며, 특히 건물 등에 설치될 경우 사람의 이동이나 출입문의 개폐 등에 의해 신호 출렁임이 빈번하게 발생할 수 있다. 이러한 경우 타깃 펨토셀(103)로 핸드인(Hand-In)된 호가 원래의 서빙 펨토셀(101)로 바로 Hand-Out 하려는 시도가 일어날 수 있다.
그러나 본 발명의 타깃 펨토셀(103)은 수신한 핸드오버 관련정보의 Cell ID를 이용하여 서빙 펨토셀(101)로 되돌아 가려는 핸드오버 시도를 적절하게 억제할 수 있다.
이러한 정보에 기초한 핸드오버 제어방법과 관련하여, 출원인은 이미 대한민국 특허출원 제10-2010-0127440를 출원한 바 있다. 이러한 제어방법에 본 발명의 핸드오버 정보가 적용될 수 있다.
이에 의하면, 타깃 펨토셀(103)이 서비스 중인 호를 다른 셀(직전의 서빙 펨토셀)로부터 핸드 인(Hand In) 받은 것인 경우에, 핸드오버된 시점에서 블로킹 타이머(Blocking Timer)를 동작시킬 수 있다.
이러한 경우, 타깃 펨토셀(103)은 단말기(11)의 측정결과를 기초로 새로운 핸드오버를 진행할 시점이라고 판단한 경우에 해당 타깃 시스템이 직전의 핸드오버에 관여한 서빙 펨토셀(101)인지 판단한다. 타깃 시스템이 직전의 핸드오버에 관여한 서빙 펨토셀(101)인 것으로 확인되면, 타깃 펨토셀(103)은 블로킹 타이머에 현재까지 카운팅된 시간이 기준시간을 초과하는지를 판단하고 기준시간을 초과하지 않는 경우 해당 측정결과를 무시하고 핸드오버를 진행하지 아니한다.
이러한 동작을 통해, 타깃 펨토셀(103)은 신호 환경의 불규칙한 변화 때문에 핸드 인된 호를 다시 서빙 펨토셀(101)로 되돌려 보내는 핸드오버를 억제할 수 있다. 핸드 인 되고 일정 기준 시간이 초과한 경우라야, 단말기(11)의 이동에 의한 핸드오버로 판단한다는 것이다. 물론, 실제로 핸드 인 되자마자 단말기(11)의 이동에 의해 서빙 펨토셀(101)로 되돌려 보내는 핸드오버가 발생할 수 있으나, 기준 시간정도의 핸드오버 지연이 문제되지 않을뿐더러 앞서 말한 것과 같이 불필요한 핸드오버를 제한하는 큰 효과가 있다.
<매크로 기지국으로 블라인드 핸드오버 시점 결정>
배경기술에서 설명한 바와 같이, 블라인드 핸드오버(Blind Handover)는 호 설정(Call Setup)이 완료되는 시점에서 단말기의 측정결과 없이 타깃 펨토셀(103) 자체의 판단(Network Initiated, 사용자 설정)에 따라 수행되는 핸드오버의 하나이다. 예컨대, 데이터 전용 펨토셀에 음성 호가 유입되거나, 등록 가입자 전용 펨토셀에 등록되지 아니한 가입자의 호가 유입된 경우에 블라인드 핸드오버가 이루어질 수 있다. 타깃 펨토셀(103)은 핸드오버가 완료되면 즉각적으로 블라인드 핸드오버를 결정하게 된다.
다만, 일부 핵심 망이 호 설정 중에 발생하는 핸드오버를 지원하지 않기 때문에, 블라인드 핸드오버는 호 설정의 완료시점에서 수행되어야 한다(조건 1). 또한, 망 설계에 따라, 발신 단말기와 착신 단말기 모두에서 거의 동시에 발생하는 핸드오버 사이의 시간적 간격을 유지하기 위해 특정 호(발신 호 또는 착신 호)를 먼저 블라인드 핸드오버 하도록 설정된다(조건 2).
조건 1과 관련하여, 핵심 망을 경유하지 않는 펨토셀 간 핸드오버의 경우에는 호 설정 중이어도 핸드오버가 지원되므로, 타깃 펨토셀(103)은 서빙 펨토셀(101)에서 호 설정이 진행 중에 핸드오버가 이루어진 것인지를 판단할 필요가 있다. 만약 호 설정 중에 펨토셀간 핸드오버가 발생한 경우라면, 타깃 펨토셀(103)은 호 설정 절차가 완료될 때를 기다려 매크로 셀(M)로 블라인드 핸드오버를 시도하여야 하기 때문이다.
또한, 서빙 펨토셀(101)에서 호 설정이 이미 완료되었으나 블라인드 핸드오버를 개시하지 못한 상태에서 펨토셀 간 핸드오버가 수행된 경우에도, 타깃 펨토셀(103)은 이를 판단하여 매크로 셀(M)로 블라인드 핸드오버를 개시하여야 한다.
이를 위하여, 타깃 펨토셀(103)은 서빙 펨토셀(101)로부터 'Last known UE Position'의 'Position Information' 파라미터를 통해 수신한 'NAS Signal Information'로부터 호 설정 진행 상태에 관한 정보를 추출할 수 있다. 다시 말해, 타깃 펨토셀(103)은 'NAS Signal Information'에서 서빙 펨토셀(101)이 'Connetion Ack'를 받은 상태인지 여부를 확인하여 호 설정이 완료된 상태인지를 확인한다.
'Connetion Ack'를 받지 않은 상태라면, 타깃 펨토셀(103)은 도 4의 핸드오버가 완료되고 'Connetion Ack'를 기다렸다가 블라인드 핸드오버를 진행하게 된다. 'Connetion Ack'를 받은 상태라면, 타깃 펨토셀(103)은 도 4의 핸드오버가 완료되는 순간 블라인드 핸드오버를 진행하게 된다.
조건 2를 위해, 타깃 펨토셀(103)은 서빙 펨토셀(101)로부터 'Last known UE Position'의 SFN 파라미터를 통해 수신한 호 타입 정보(Call Type)로부터 유입된 호가 발신 호인지 착신 호인지 판단하고, 기 설정된 바에 따라 블라인드 핸드오버 시점을 제어할 수 있다. 예컨대, '착신 호'가 먼저 블라인드 핸드오버를 진행하도록 설정되고 도 4의 핸드오버를 통해 유입된 호가 '발신 호'라면, 타깃 펨토셀(103)은 기 설정된 시간을 기다렸다가 유입된 호에 대한 블라인드 핸드오버를 진행한다.
이를 통해, 종래의 타깃 시스템에서 서빙 펨토셀에서의 호 설정 완료 여부를 파악할 수 없어서 블라인드 핸드오버의 개시시점을 판단할 수 없었던 문제를 해결할 수 있고, 블라인드 핸드오버를 통해 펨토존(C)에서의 통화품질을 높일 수 있다.
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.

Claims (14)

  1. 펨토셀의 핸드오버 방법에 있어서,
    핸드오버를 결정한 서빙 펨토셀 기지국이 핸드오버를 진행할 타깃 측이 펨토셀인지 판단하는 단계;
    타깃 측이 펨토셀인 경우, 상기 서빙 펨토셀 기지국이 억세스 게이트웨이로 전송하는 리로케이션 요구(Relocation Required) 메시지에 자신의 셀 식별자(Cell ID)와 기 설정된 핸드오버 정보를 기록하는 단계;
    타깃 펨토셀 기지국이 상기 억세스 게이트웨이로부터 상기 셀 식별자와 핸드오버 정보가 포함된 리로케이션 요청(Relocation Request) 메시지를 수신하고 상기 셀 식별자를 확인하여 서빙 측이 펨토셀인지 여부를 판단하는 단계;
    서빙 측이 펨토셀인 경우, 상기 타깃 펨토셀 기지국이 상기 핸드오버를 완료하면서 상기 셀 식별자와 핸드오버 정보를 저장하는 단계;
    상기 타깃 펨토셀 기지국이 블로킹 타이머를 동작시키면서 상기 핸드오버 받은 호에 대한 서비스를 제공하는 단계;
    상기 호에 대한 새로운 핸드오버 이벤트가 발생한 경우, 상기 타깃 펨토셀 기지국이 상기 새로운 핸드오버의 타깃 측이 상기 서빙 펨토셀 기지국인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 새로운 핸드오버의 타깃 측이 상기 서빙 펨토셀 기지국이면서 상기 블로킹 타이머가 기준 시간이 도과하지 않은 경우, 상기 타깃 펨토셀 기지국이 상기 새로운 핸드오버 이벤트를 무시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펨토셀의 핸드오버 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서빙 측이 펨토셀인지 여부를 판단하는 단계에서,
    상기 타깃 펨토셀 기지국은 상기 셀 식별자에 포함된 무선망제어기 식별자(RNC ID)가 자신의 무선망제어기 식별자와 같은 경우에 상기 서빙 측을 펨토셀로 판단하는 것을 특징으로 하는 펨토셀의 핸드오버 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 셀 식별자와 핸드오버 정보는 리로케이션 요구 또는 리로케이션 요청 메시지 내에 'Last known UE Position' 파라미터에 기록된 것을 특징으로 하는 펨토셀의 핸드오버 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 셀 식별자는 상기 'Last known UE Position' 파라미터의 'Cell ID' 항목에 기록되고,
    상기 핸드오버 관련정보는 상기 'Last known UE Position' 파라미터의 'SFN(System Frame Number)' 항목에 기록된 호 타입 정보와, 'Position Information' 항목에 기록된 NAS(Non Access Spectrum) Signal Information인 것을 특징으로 하는 펨토셀의 핸드오버 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저장하는 단계 후에, 상기 타깃 펨토셀 기지국이 상기 핸드오버 받은 호가 매크로 기지국으로 블라인드 핸드오버할 대상인지 판단하는 단계; 및
    상기 호가 블라인드 핸드오버 대상인 경우, 상기 타깃 펨토셀 기지국이 상기 NAS Signal Information을 기초로 상기 호가 호 설정(Call Setup) 중에 핸드오버된 것인지 또는 호 설정 완료 후에 핸드오버된 것인지를 판단하고, 호 설정이 완료되는 시점에 상기 블라인드 핸드오버를 진행시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펨토셀의 핸드오버 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 블라인드 핸드오버를 진행시키는 단계에서,
    상기 타깃 펨토셀은 상기 호 타입 정보를 기초로 상기 호가 발신 호인지 착신 호인지 판단하고, 상기 호 설정이 완료된 시점에서 상기 호가 기 설정된 호 타입인 경우에 기 설정된 시간을 더 기다린 후 상기 블라인드 핸드오버를 진행시키는 것을 특징으로 하는 펨토셀의 핸드오버 방법.
  8. 서빙 펨토셀 기지국과 타깃 펨토셀 기지국을 포함하는 복수 개의 펨토셀 기지국; 및
    상기 복수 개의 펨토셀 기지국을 핵심망으로 연결하는 억세스 게이트웨이를 포함하여 매크로 셀 내에 위치하는 펨토존을 형성하며,
    상기 서빙 펨토셀 기지국은 핸드오버를 진행할 타깃 측이 상기 복수 개의 펨토셀 중 하나로 확인된 경우, 상기 억세스 게이트웨이로 전송하는 리로케이션 요구(Relocation Required) 메시지에 자신의 셀 식별자(Cell ID)와 기 설정된 핸드오버 정보를 기록하여 상기 핸드오버를 진행하며,
    상기 타깃 펨토셀 기지국은 상기 억세스 게이트웨이로부터 상기 셀 식별자와 핸드오버 정보가 포함된 리로케이션 요청(Relocation Request) 메시지를 수신하고, 상기 셀 식별자를 통해 확인한 서빙 측이 상기 복수 개의 펨토셀 중 하나인 경우 상기 핸드오버를 완료하면서 상기 셀 식별자와 핸드오버 정보를 저장하며,
    상기 타깃 펨토셀 기지국은 상기 핸드오버 완료 후 기준시간이 도과하기 전에 상기 핸드오버 받은 호에 대한 새로운 핸드오버 이벤트가 발생하더라도, 상기 새로운 핸드오버의 타깃 측이 상기 서빙 펨토셀 기지국인 것으로 확인되면 상기 새로운 핸드오버 이벤트를 무시하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 타깃 펨토셀 기지국은 상기 셀 식별자에 포함된 무선망제어기 식별자(RNC ID)가 자신의 무선망제어기 식별자와 같은 경우에 상기 서빙 측을 상기 복수 개의 펨토셀 중 하나로 판단하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 시스템.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 셀 식별자와 핸드오버 정보는 리로케이션 요구 또는 리로케이션 요청 메시지 내에 'Last known UE Position' 파라미터에 기록된 것을 특징으로 하는 펨토셀 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 셀 식별자는 상기 'Last known UE Position' 파라미터의 'Cell ID' 항목에 기록되고,
    상기 핸드오버 관련정보는 상기 'Last known UE Position' 파라미터의 'SFN(System Frame Number)' 항목에 기록된 호 타입 정보와, 'Position Information' 항목에 기록된 NAS(Non Access Spectrum) Signal Information인 것을 특징으로 하는 펨토셀 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 타깃 펨토셀 기지국은 상기 핸드오버 받은 호가 매크로 기지국으로 블라인드 핸드오버할 대상으로 확인된 경우, 상기 NAS Signal Information을 기초로 상기 호가 호 설정(Call Setup) 중에 핸드오버된 것인지 또는 호 설정 완료 후에 핸드오버된 것인지를 판단하고, 호 설정이 완료되는 시점에 상기 블라인드 핸드오버를 진행시키는 것을 특징으로 하는 펨토셀 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 타깃 펨토셀 기지국은 상기 호 타입 정보를 기초로 상기 호가 기 설정된 호 타입인 것으로 판단된 경우라면, 상기 호 설정이 완료된 시점에 기 설정된 시간을 더 기다린 후 상기 블라인드 핸드오버를 진행시키는 것을 특징으로 하는 펨토셀 시스템.
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