KR20050089690A - 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 핑퐁 현상에 따른서비스 지연을 최소화하는 핸드오버 시스템 및 방법 - Google Patents

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 핑퐁 현상에 따른서비스 지연을 최소화하는 핸드오버 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 이동 가입자 단말기가 서빙 기지국에서 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출하면 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 후 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 핑퐁 현상이 발생함을 검출하면, 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 타겟 기지국에 보고하고; 상기 타겟 기지국은 상기 보고에 상응하여 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 서빙 기지국에 통보하며; 상기 서빙 기지국은 상기 통보에 상응하여 상기 이동 가입자 단말기로 비경쟁 기반의 레인징 자원을 할당함으로써 상기 이동 가입자 단말기가 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하도록 하여 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화한다.

Description

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 핸드오버 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR HANDOVER TO MINIMIZE SERVICE DELAY DUE TO PING PONG EFFECT IN A BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 핸드오버 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station, 이하 'SS'라 칭하기로 한다)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 가입자 단말기(MSS: Mobile Subscriber Station, 이하 'MSS'라 칭하기로 한다)라고 칭하기로 한다.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 MSS들(111),(113),(130),(151),(153)로 구성된다. 그리고, 상기 기지국들(110),(140)과 상기 MSS들(111),(113),(130),(151),(153)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 그런데, 상기 MSS들(111),(113),(130),(151),(153) 중 MSS(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버(handover) 영역에 존재한다. 즉, 상기 MSS(130)은 상기 기지국(110)과 신호를 송수신하는 중에 상기 기지국(140)이 관장하는 셀(150)쪽으로 이동하게 되면 그 서빙 기지국(serving BS)이 상기 기지국(110)에서 상기 기지국(140)으로 변경되게 된다.
상기 도 1에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 설명하였으며, 다음으로 도 2를 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS 요구에 따른 핸드오버 과정을 설명하기로 한다.
상기 도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS 요구에 따른 핸드오버 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 서빙 기지국(210)은 MSS(200)로 이동 가입자 단말기 인접 기지국 광고(MOB_NBR_ADV: Mobile Neighbor Advertisement, 이하 'MOB_NBR_ADV'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(211단계). 여기서, 상기 MOB_NBR-ADV 메시지 구조는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, MOB_NBR-ADV 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 네트워크 식별자를 나타내는 Operator ID와, 구성(configuration)이 변경되는 수를 나타내는 Configuration Change Count와, 인접 기지국들의 개수를 나타내는 N_NEIGHBORS와, 상기 인접 기지국들의 식별자(ID: Identifier)를 나타내는 Neighbor BS-ID와, 상기 인접 기지국의 물리 채널 주파수를 나타내는 Physical Frequency와, 상기 정보들 이외에 상기 인접 기지국과 관련된 기타 정보를 나타내는 기타 인접 정보(TLV Encoded Neighbor Information)를 포함한다.
상기 MSS(200)는 상기 MOB_NBR_ADV 메시지를 수신함에 따라 인접 기지국들에 대한 정보를 획득할 수 있으며, MSS(200) 자신이 인접 기지국들 및 서빙 기지국(210)으로부터 송신되는 파일럿 채널 신호들의 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)들을 스캐닝하기를 원할 때 상기 서빙 기지국(210)으로 이동 가입자 단말기 스캔 요구(MOB_SCN_REQ: Mobile Scanning Interval Allocation Request, 이하 'MOB_SCN_REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(213단계). 여기서, 상기 MOB_SCN_REQ 메시지 구조는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, MOB_SCN_REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 상기 인접 기지국들로부터 송신되는 파일럿 신호들의 CINR을 스캐닝하기를 원하는 스캔 구간을 나타내는 Scan Duration과, 스캐닝 동작을 시작할 프레임을 나타내는 Start Frame을 포함한다. 상기 Scan Duration은 프레임 단위로 구성된다. 상기 표 2에서 상기 MOB_SCN_REQ 메시지가 전송될 Management Message Type은 현재 결정되지 않은 상태이다(Management Message Type = undefined). 상기 MSS(200)가 스캔 요구를 하는 시점은 상기 파일럿 채널 신호의 CINR 스캐닝 동작과 직접적인 연관이 없으므로 여기서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 MOB_SCN_REQ 메시지를 수신한 서빙 기지국(210)은 상기 MSS(200)가 스캐닝할 정보를 포함하고, 스캐닝 구간이 0이 아닌 이동 가입자 단말기 스캔 응답(MOB_SCN_RSP: Mobile Scanning Interval Allocation Response, 이하 'MOB_SCN_RES'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 MSS(200)로 송신한다(215단계).
여기서, 상기 MOB_SCN_RSP 메시지 구조는 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, MOB_SCN-RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 상기 MOB_SCN-REQ 메시지를 전송한 MSS의 연결 식별자(CID: connection ID, 이하 'CID'라 칭하기로 한다)와, 스캔 구간과, 스캔 동작을 시작하는 시점이다. 상기 표 3에서 상기 MOB_SCN_RSP 메시지가 전송될 Management Message Type은 현재 결정되지 않은 상태이며(Management Message Type = undefined), 상기 스캔 구간은 상기 MSS가 상기 파일럿 CINR 스캐닝을 수행하는 구간을 나타내며 그 값이 0인 경우는 MSS의 스캐닝 요구가 거부된 것을 나타낸다.
상기 스캐닝 정보를 포함하는 MOB_SCN_RSP 메시지를 수신한 상기 MSS(200)는 상기 MOB_NBR_ADV 메시지 수신을 통해 획득한 인접 기지국들 및 상기 서빙 기지국(210)에 대해서 상기 MOB_SCN_RSP 메시지에 포함되어 있는 파라미터들, 즉 스캔 구간에 상응하게 파일럿 채널 신호들의 CINR 스캐닝을 수행한다(217단계).
상기 인접 기지국들 및 서빙 기지국(210)으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호들의 CINR들을 스캐닝 완료한 후 상기 MSS(200)가 현재 상기 MSS(200) 자신이 속해있는 서빙 기지국을 변경해야함을 결정하면(219단계), 즉 상기 MSS(200)가 현재의 서빙 기지국을 기지국(210)과 상이한 새로운 기지국으로 변경해야함을 결정하면 상기 MSS(200)는 상기 서빙 기지국(210)으로 MSS 핸드오버 요구(MOB_MSSHO-REQ: Mobile Subscriber Station HandOver Request, 이하 'MOB_MSSHO-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(221단계). 여기서, 상기 MSS(200)가 현재 속해 있는 서빙 기지국이 아닌 새로운 기지국, 즉 상기 MSS(200)가 핸드오버하여 새로운 서빙 기지국이 될 가능성이 있는 기지국을 '타겟 기지국(target BS)'이라 칭하기로 한다. 또한, 상기 MOB_MSSHO-REQ 메시지 구조는 하기 표 4에 나타낸 바와 같다.
상기 표 4에 나타낸 바와 같이 상기 MOB_MSSHO_REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과 MSS가 스캐닝한 결과를 포함한다. 상기 표 4에서, N_Recommended는 상기 MSS가 상기 인접 기지국들 각각에 대해서 파일럿 채널 신호의 CINR을 스캐닝한 결과 미리 설정한 설정 CINR 이상의 크기를 가지는 파일럿 채널 신호를 송신한 인접 기지국들의 개수를 나타내며, 결과적으로 상기 MSS가 핸드오버하기를 추천하는 인접 기지국들의 개수가 된다. 상기 MOB_MSSHO_REQ 메시지에는 또한 상기 N_Recommended에서 나타내는 인접 기지국들 각각에 대한 식별자들과, 상기 인접 기지국들 각각에 대한 파일럿 채널 신호의 CINR, 상기 인접 기지국들이 MSS에게 제공해줄 것으로 예상되는 서비스 레벨(service level), 그리고 상기 인접 기지국을 타겟 기지국으로 선정하여 핸드오버를 시작할 것으로 예상되는 시각(Estimated HO Time)이 표기된다.
상기 서빙 기지국(210)이 상기 MSS(200)가 송신한 MOB_MSSHO_REQ 메시지를 수신하면, 상기 수신한 MOB_MSSHO_REQ 메시지의 N_Recommended 정보로부터 상기 MSS(200)가 핸드오버 가능한 타겟 기지국 리스트를 검출하게 된다(223단계). 여기서, 설명의 편의상 상기 핸드오버 가능한 타겟 기지국 리스트를 '핸드오버 가능 타겟 기지국 리스트'라 칭하기로 하며, 상기 도 2에서는 상기 핸드오버 가능 타겟 기지국 리스트에 제1타겟 기지국(220)과 제2타겟 기지국(230)이 존재한다고 가정하기로 한다. 물론, 상기 핸드오버 가능 타겟 기지국 리스트에는 다수의 타겟 기지국들이 포함될 수 있다. 상기 서빙 기지국(210)은 상기 핸드오버 가능 타겟 기지국 리스트에 속한 타겟 기지국들, 즉 제1타겟 기지국(220)과 제2타겟 기지국(230)으로 핸드오버 통지(HO-PRE-NOTIFICATION, 이하 'HO-PRE-NOTIFICATION'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(225단계, 227단계). 상기 HO-PRE-NOTIFICATION 메시지 구조는 하기 표 5에 나타낸 바와 같다.
상기 표 5에 나타낸 바와 같이 상기 HO-PRE-NOTIFICATION 메시지는 다수의 IE들, 즉 백본 네트워크(backbone network)에서 기지국간 교환되는 메시지에 공통적으로 포함되는 Global Header와, 타겟 기지국들인 제1타겟 기지국(220) 혹은 제2타겟 기지국(230)으로 핸드오버하고자 하는 MSS(200)의 식별자(MSS ID)와, 상기 MSS(200)가 핸드오버를 시작할 것으로 예상되는 시각을 나타내는 Estimated Time to HO와, 상기 MSS(200)가 새로운 서빙 기지국이 될 타겟 기지국에게 요구하는 대역폭 정보인 Required BW와, 상기 MSS(200)가 제공받고자 하는 서비스 레벨 정보인 Required QoS 등의 정보를 포함한다. 상기 MSS(200)가 요구하는 대역폭 및 서비스 레벨은 상기 표 4에서 설명한 MOB_MSSHO_REQ 메시지에 기록한 예상되는 서비스 레벨 정보와 동일하다.
상기 HO-PRE-NOTIFICATION 메시지와 동일한 백본 네트워크에서 기지국간 교환되는 메시지들에 공통적으로 포함되는 일반적인 Global Header의 구조는 하기 표 6에 나타낸 바와 같다.
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, Global Header는 다수의 IE들 즉, 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Message Type과, 상기 송신되는 메시지를 전송하는 송신 기지국을 나타내는 Sender BS-ID와, 상기 송신되는 메시지를 수신하는 수신 기지국을 나타내는 Target BS-ID와, 상기 송신되는 메시지에 포함된 레코드의 대상이 되는 MSS의 개수를 나타내는 Num Records를 포함한다.
상기 제1타겟 기지국(220)과 제2타겟 기지국(230)은 상기 서빙 기지국(210)으로부터 HO-PRE-NOTIFICATION 메시지를 수신하면, 상기 HO-PRE-NOTIFICATION 메시지에 대한 응답 메시지인 핸드오버 통지 응답(HO-PRE-NOTIFICATION-RESPONSE, 이하 'HO-PRE-NOTIFICATION-RESPONSE'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 서빙 기지국(210)에게 송신한다(229단계, 231단계). 상기 HO-PRE-NOTIFICATION-RESPONSE 메시지 구조는 하기 표 7에 나타낸 바와 같다.
상기 표 7에 나타낸 바와 같이 상기 HO-PRE-NOTIFICATION-RESPONSE 메시지는 다수의 IE들, 즉 상기 표 6에서 설명한 바와 같이 백본 네트워크에서 기지국간 교환되는 메시지에 공통적으로 포함되는 Global Header와, 타겟 기지국들로 핸드오버하고자 하는 MSS의 식별자(MSS ID)와, 타겟 기지국들이 상기 MSS의 핸드오버 요구에 따라 핸드오버를 수행할 수 있는지에 대한 응답(ACK/NACK)과, 각 타겟 기지국들에게 상기 MSS가 핸드오버 하였을 때 상기 타겟 기지국들 각각이 제공할 수 있는 대역폭 및 서비스 레벨 정보를 포함한다.
한편, 상기 제1타겟 기지국(220) 및 제2타겟 기지국(230)으로부터 HO-PRE-NOTIFICATION-RESPONSE 메시지를 수신한 서빙 기지국(210)은 상기 제1타겟 기지국(220) 및 제2타겟 기지국(230)으로부터 수신한 HO-PRE-NOTIFICATION-RESPONSE 메시지를 분석하여 상기 MSS(200)가 핸드오버 하였을 때 상기 MSS(200)가 요구하는 대역폭과 서비스 레벨을 최적으로 제공해줄 수 있는 타겟 기지국을 상기 MSS(200)가 핸드오버할 최종 타겟 기지국으로 선택한다. 일 예로, 상기 제1타겟 기지국(220)이 제공할 수 있는 서비스 레벨은 상기 MSS(200)가 요구한 서비스 레벨보다 낮고, 상기 제2타겟 기지국(230)이 제공할 수 있는 서비스 레벨은 상기 MSS(200)가 요구한 서비스 레벨과 동일하다고 가정하면 상기 서빙 기지국(210)은 상기 제2타겟 기지국(230)을 상기 MSS(200)가 핸드오버할 최종 타겟 기지국으로 선택하는 것이다. 따라서, 상기 서빙 기지국(210)은 상기 제2타겟 기지국(230)으로 상기 HO-PRE-NOTIFICATION-RESPONSE 메시지에 대한 응답 메시지로서 핸드오버 통지 확인(HO-CONFIRM, 이하 'HO-CONFIRM'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(233단계). 상기 HO-CONFIRM 메시지 구조는 하기 표 8에 나타낸 바와 같다.
상기 표 8에 나타낸 바와 같이 상기 HO-confirm 메시지는 다수의 IE들, 즉 상기 표 6에서 설명한 백본 네트워크에서 기지국간에 교환되는 메시지에 공통적으로 포함되는 Global Header와, 선택한 타겟 기지국으로 핸드오버하고자 하는 MSS의 식별자(MSS ID)와, 상기 선택한 타겟 기지국에게 상기 MSS가 핸드오버하였을 때 상기 타겟 기지국으로부터 제공받을 수 있는 대역폭 및 서비스 레벨 정보를 포함한다.
또한, 상기 서빙 기지국(210)은 상기 MSS(200)로 상기 MOB_MSSHO_REQ 메시지에 대한 응답 메시지로서 기지국 핸드오버 응답(MOB_BSHO_RSP: BS HandOver Response, 이하 'MOB_BSHO_RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(235단계). 여기서, 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지에는 상기 MSS(200)가 핸드오버할 타겟 기지국에 대한 정보가 포함되어 있으며, 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지 구조는 하기 표 9에 나타낸 바와 같다.
상기 표 9에 나타낸 바와 같이 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과 핸드오버 절차를 시작할 것으로 예상되는 시간과, 서빙 기지국이 선택한 타겟 기지국들에 대한 결과를 나타낸다. 또한, 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지의 N_Recommended는 핸드오프 가능 타겟 기지국 리스트상의 타겟 기지국들중 상기 MSS가 요구한 대역폭 및 서비스 레벨을 만족하는 타겟 기지국들의 개수를 나타낸다. 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지에는 상기 N_Recommended에서 나타내는 타겟 기지국들 각각에 대한 식별자들과, 상기 타겟 기지국들 각각이 MSS에게 제공해줄 것으로 예상되는 서비스 레벨이 표기된다. 상기 도 2에서는 핸드오버 가능 타겟 기지국 리스트에 존재하는 타겟 기지국들중 최종적으로 상기 제2타겟 기지국(230)의 1개의 타겟 기지국 정보만이 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지에 포함되지만, 만약 핸드오버 가능 타겟 기지국 리스트에 존재하는 타겟 기지국들 중 MSS(200)가 요구하는 대역폭 및 서비스 레벨을 제공할 수 있는 타겟 기지국들이 다수개일 경우 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지에는 상기 다수개의 타겟 기지국들에 대한 정보가 포함되는 것이다.
상기 MOB_BSHO_RSP 메시지를 수신한 MSS(200)는 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지에 포함되어 있는 N_Recommended 정보를 분석하여 상기 MSS(200) 자신이 핸드오버할 타겟 기지국을 선택한다. 상기 핸드오버할 타겟 기지국을 선택한 MSS(200)는 상기 서빙 기지국(210)에게 MOB_BSHO_RSP 메시지에 대한 응답 메시지인 이동 가입자 단말기 핸드오버 지시(MOB_HO_IND: Mobile Handover Indication, 이하 'MOB_HO_IND'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(237단계). 상기 MOB_HO_IND 메시지 구조는 하기 표 10에 나타낸 바와 같다.
상기 표 10에 나타낸 바와 같이 상기 MOB_HO_IND 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과 MSS가 선택한 최종 타겟 기지국으로의 핸드오버를 결정하였는지 혹은 핸드오버를 취소하였는지 거부하였는지를 나타내는 HO_IND_type과, 핸드오버하기로 결정한 경우라면 MSS가 선택한 최종 타겟 기지국의 식별자와, 상기 MOB_HO_IND 메시지를 인증하기 위한 HMAC Tuple을 포함한다. 상기 HO_IND_type에서 MSS가 최종 타겟 기지국으로의 핸드오버를 수행하기로 하였다면 HO_IND_type=00을, 혹은 핸드오버를 취소하기로 하였다면 HO_IND_type=01, 혹은 핸드오버를 거부하기로 하였다면 HO_IND_type=10으로 세팅한 MOB_HO_IND 메시지를 전송하게 된다. 상기 MOB_HO_IND=10이 세팅된 MOB_HO_IND 메시지를 수신한 서빙 기지국(210)은 핸드오버 가능 타겟 기지국 리스트를 새로이 작성한 뒤 상기 MSS(200)에게 MOB_BSHO_RSP 메시지를 재전송한다.
상기 HO_IND_type=00을 포함하는 MOB_HO_IND 메시지를 수신한 서빙 기지국(210)은 상기 MSS(200)가 상기 MOB_HO_IND 메시지에 포함되어 있는 타겟 기지국, 즉 제2타겟 기지국(230)으로 핸드오버할 것임을 인식한 후 상기 MSS(200)와 현재 셋업되어 있는 연결(connection) 정보를 해제하거나 혹은 상기 MSS(200)가 최종 선택한 타겟 기지국, 즉 제2타겟 기지국(230)으로부터 핸드오버 절차가 완전히 끝났다는 통보를 받을 때까지 미리 설정한 설정 시간 상기 MSS(200)와 셋업되어 있는 연결 정보를 유지한다(239단계). 이렇게, 상기 서빙 기지국(210)에게 MOB_HO_IND 메시지를 전송한 후, 상기 MSS(200)는 상기 제2타겟 기지국(230)과 나머지 핸드오버 동작을 수행한다.
상기 도 2에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS 요구에 따른 핸드오버 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 요구에 따른 핸드오버 과정에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 요구에 따른 핸드오버 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 3을 설명하기에 앞서, 먼저 기지국 요구에 따른 핸드오버가 발생하는 경우는 상기 기지국 자신의 로드(load)가 과다해져서 인접 기지국들로 기지국 자신의 로드를 분산시키기 위한 load sharing이 필요하거나, 혹은 MSS의 업링크 상태 변화에 대응하기 위한 경우이다. 상기 도 3을 참조하면, 먼저 서빙 기지국(310)은 MSS(300)로 MOB_NBR_ADV 메시지를 송신한다(311단계). 상기 MOB_NBR_ADV 메시지를 수신함에 따라 인접 기지국들에 대한 정보를 획득할 수 있다.
한편, 상기 서빙 기지국(310)은 상기 서빙 기지국(310) 자신이 관리하고 있는 MSS(300)의 핸드오버 필요성을 검출하게 되면(313단계) 인접 기지국들에게 상기 HO-PRE-NOTIFICATION 메시지를 송신한다(315단계, 317단계). 여기서, 상기 HO-PRE-NOTIFICATION 메시지에는 상기 MSS(300)의 새로운 서빙 기지국이 될 타겟 기지국이 제공해야하는 대역폭 및 서비스 레벨에 대한 정보가 포함된다. 상기 도 3에서는 상기 서빙 기지국(310)의 인접 기지국들이 제1타겟 기지국(320) 및 제2타겟 기지국(330)의 2개의 기지국들이라고 가정하기로 한다.
상기 제1타겟 기지국(320) 및 제2타겟 기지국(330) 각각은 상기 HO-PRE-NOTIFICATION 메시지를 수신함에 따라 상기 HO-PRE-NOTIFICATION 메시지에 대한 응답 메시지로서 HO-PRE-NOTIFICATION-RESPONSE 메시지를 상기 서빙 기지국(310)에게 송신한다(319단계, 321단계). 상기 HO-PRE-NOTIFICATION-RESPONSE 메시지에는 상기 표 7에서 설명한 바와 같이 타겟 기지국들이 상기 서빙 기지국(310)이 요청한 핸드오버를 수행할 수 있는지 여부를 나타내는 응답(ACK/NACK)과 MSS(300)에게 제공할 수 있는 대역폭 및 서비스 레벨 정보가 들어있다.
상기 서빙 기지국(310)은 상기 제1타겟 기지국(320)과 제2타겟 기지국(330) 각각으로부터 상기 HO-PRE-NOTIFICATION-RESPONSE 메시지를 수신하면 상기 MSS(300)가 요구하는 대역폭과 서비스 레벨을 제공해줄 수 있는 타겟 기지국들을 선택한다. 일 예로, 상기 제1타겟 기지국(320)이 제공할 수 있는 서비스 레벨은 상기 MSS(300)가 요구한 서비스 레벨보다 낮고, 상기 제2타겟 기지국(330)이 제공할 수 있는 서비스 레벨은 상기 MSS(300)가 요구한 서비스 레벨과 동일하다고 가정하면 상기 서빙 기지국(310)은 상기 제2타겟 기지국(330)을 상기 MSS(300)가 핸드오버 가능한 타겟 기지국으로 선택하는 것이다. 상기 핸드오버 가능한 타겟 기지국으로 상기 제2타겟 기지국(330)을 선택한 서빙 기지국(310)은 상기 핸드오버 가능한 타겟 기지국 리스트를 포함한 기지국 핸드오버 요구(MOB_BSHO_REQ: Mobile BS HandOver Request, 이하 'MOB_BSHO-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 MSS(300)에게 전송한다(323단계). 이때 상기 핸드오버 가능한 타겟 기지국 리스트에는 여러 개의 타겟 기지국이 포함될 수 있는 것은 물론이다. 또한, 상기 MOB_BSHO_REQ 메시지 구조는 하기 표 11에 나타낸 바와 같다.
상기 표 11에 나타낸 바와 같이 상기 MOB_BSHO_REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지 타입을 나타내는 Management Message Type과 상기 서빙 기지국(310)이 선택한 타겟 기지국들에 대한 정보를 포함한다. 상기 표 11에서, N_Recommended는 상기 서빙 기지국이 핸드오버 가능한 타겟 기지국으로 선택한 인접 기지국들의 개수를 나타내며, N_Recommended에서 나타내는 인접 기지국들 각각에 대한 식별자들과, 상기 인접 기지국들이 MSS에게 제공할 수 있는 대역폭 및 서비스 레벨에 대한 정보를 포함한다.
상기 MOB_BSHO_REQ 메시지를 수신한 MSS(300)는 상기 서빙 기지국(310)에 의해 핸드오버가 요구되었음을 감지하고, 상기 MOB_BSHO_REQ 메시지에 포함되어 있는 N_Recommended 정보를 참고하여 핸드오버를 수행할 최종 타겟 기지국을 선택한다. 이때 최종 타겟 기지국을 선택하기 전에 상기 MSS(300) 자신이 상기 서빙 기지국(310) 및 인접 기지국들로부터 송신되는 파일럿 채널 신호들의 CINR들을 스캐닝하기를 원한다면 상기 서빙 기지국(310)으로 상기 MOB_SCN_REQ 메시지를 송신한다(325단계). 상기 MSS(300)가 스캔 요구를 하는 시점은 상기 파일럿 채널 신호의 CINR 스캐닝 동작과 직접적인 연관이 없으므로 여기서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 상기 MOB_SCN_REQ 메시지를 수신한 서빙 기지국(310)은 상기 MSS(300)가 스캐닝할 정보를 포함하는 MOB_SCN_RSP 메시지를 상기 MSS(300)로 송신한다(327단계). 상기 스캐닝 정보를 포함하는 MOB_SCN_RSP 메시지를 수신한 상기 MSS(300)는 상기 MOB_NBR_ADV 메시지 수신을 통해 획득한 인접 기지국들과, 상기 MOB_BSHO_REQ 메시지 수신을 통해 획득한 핸드오버 가능한 타겟 기지국들 및 서빙 기지국(310)에 대해서 상기 MOB_SCN_RSP 메시지에 포함되어 있는 파라미터들, 즉 스캔 구간에 상응하게 파일럿 채널 신호들의 CINR 스캐닝을 수행한다(329단계).
상기 MSS(300)는 핸드오버할 최종 타겟 기지국을 선택한 후 상기 MOB_BSHO_REQ 메시지에 대한 응답메시지인 MSS핸드오버 응답(MOB_MSSHO_RSP: MSS HandOver Response, 이하 'MOB_MSSHO_RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 서빙 기지국(310)으로 송신한다(331단계). 상기 MOB_MSSHO_RSP 메시지 구조는 하기 표 12에 나타낸 바와 같다.
상기 표 12에 나타낸 바와 같이 상기 MOB_MSSHO_RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지 타입을 나타내는 Management Message Type과 핸드오버 절차를 시작할 것으로 예상되는 시간과, 상기 MSS가 선택한 타겟 기지국들에 대한 정보를 포함한다. 상기 표 12에서 N_Recommended는 상기 MSS가 핸드오버 가능한 타겟 기지국으로 선택한 인접 기지국들의 개수를 나타내며, N_Recommended에서 나타내는 인접 기지국들 각각에 대한 식별자들과, 상기 인접 기지국들로부터 상기 MSS가 제공받을 수 있는 서비스 레벨에 대한 정보를 포함한다.
한편, 상기 서빙 기지국(310)은 상기 MSS(300)에 의해 최종 타겟 기지국으로 선택된 인접 기지국에게 상기 HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE 메시지에 대한 응답 메시지로서 상기 HO_CONFIRM 메시지를 송신한다(333단계). 상기 최종 타겟 기지국을 선택한 상기 MSS(300)는 상기 서빙 기지국(310)에게 HO_IND_type=00이 세팅된 상기 MOB_HO_IND 메시지를 송신한다(335단계). 상기 HO_IND_type=00이 세팅된 MOB_HO_IND 메시지를 수신하면 상기 서빙 기지국(310)은 MSS(300)가 상기 MOB_HO_IND 메시지에 포함되어 있는 최종 타겟 기지국으로 핸드오버할 것임을 재인식한 후 상기 MSS(300)와 현재 셋업되어 있는 연결 정보를 해제하거나 최종 선택한 타겟 기지국, 즉 제2타겟 기지국(330)으로부터 핸드오버 절차가 완료되었다는 통보를 받을 때까지 미리 설정한 설정 시간 동안 상기 MSS(300)과의 연결정보를 유지한다(337단계). 이렇게, 상기 서빙 기지국(310)에게 MOB_HO_IND 메시지를 송신한 후 상기 MSS(300)는 상기 제2타겟 기지국(330)과 나머지 핸드오버 동작을 수행한다.
상기 도 3에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 요구에 따른 핸드오버 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS의 핸드오버에 따른 네트워크 재진입(network re-entry) 과정에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 4는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS의 핸드오버에 따른 네트워크 재진입 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 MSS(400)는 최종 타겟 기지국(450)으로 연결 전환을 함에 따라 상기 최종 타겟 기지국(450)과 다운링크 동기를 획득한 후 상기 최종 타겟 기지국(450)에서 송신하는 DL(DownLink)_MAP 메시지를 수신한다(411단계). 여기서, 상기 DL_MAP 메시지는 상기 최종 타겟 기지국(450)의 다운링크에 관련된 파라미터들을 포함하는 메시지이다. 또한, 상기 MSS(400)는 상기 최종 타겟 기지국(450)에서 송신하는 UL(UpLink)_MAP 메시지를 수신한다(413단계). 여기서, 상기 UL_MAP 메시지는 상기 최종 타겟 기지국(450)의 업링크에 관련된 파라미터들을 포함하는 메시지로서, 상기 최종 타겟 기지국(450)이 상기 핸드오버를 수행하는 MSS인 MSS(400)의 고속 업링크 레인징(FAST UL RANGING)을 지원하기 위해 할당한 고속 업링크 레인징 정보 엘리먼트(FAST UL RANGING IE(Information Element))를 포함한다. 상기 최종 타겟 기지국(450)이 상기 MSS(400)에게 고속 업링크 레인징 정보 엘리먼트를 할당하는 이유는 상기 MSS(400)가 핸드오버를 수행함에 따라 발생할 수 있는 지연을 최소화하기 위함이며, 상기 MSS(400)는 상기 고속 업링크 레인징 정보 엘리먼트에 상응하게 비경쟁(contention-free) 방식으로 상기 최종 타겟 기지국(450)과 초기 레인징(initial ranging)을 할 수 있게 되는 것이다. 여기서, 상기 UL_MAP 메시지에 포함되는 고속 업링크 레인징 정보 엘리먼트는 하기 표 13에 나타낸 바와 같다.
상기 표 13의 Fast_UL_ranging_IE()는 레인징 기회를 제공받을 MSS의 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 한다) 주소(address)와, 상기 Fast_UL_ranging에 대한 시작 오프셋 값을 기록하는 영역 정보를 제공하는 (Uplink Interval Usage Code, 이하 'UIUC'라 한다) , 상기 MSS(400)에게 할당된 비경쟁 방식의 레인징 기회 구간의 오프셋 및 심볼 개수, 서브 채널 개수 등에 대한 정보를 포함하고 있다. 상기 MSS(400)의 MAC 주소는 상기 도 2 및 도 3에서 설명한 핸드오버 과정중 백본 네트워크에서 서빙 기지국과 상기 최종 타겟 기지국 사이에서 교환되는 HO_PRE_NOTIFICATION 메시지/HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE 메시지/HO_CONFIRM 메시지와 같은 메시지들을 통해 상기 최종 타겟 기지국(450)에게 통보되어 있다.
상기 UL_MAP 메시지를 수신한 MSS(400)는 상기 고속 업링크 레인징 정보 엘리먼트에 상응하게 상기 최종 타겟 기지국(450)으로 레인징 요구(RNG_REQ: Ranging Request, 이하 'RNG_REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하고(415단계), 상기 RNG_REQ 메시지를 수신한 상기 최종 타겟 기지국(450)은 상기 MSS(400)에게 상기 레인징을 위한 주파수, 시간 및 송신 전력을 보정하기 위한 정보들을 포함한 레인징 응답(RNG_RSP: Ranging Response, 이하 'RNG_RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(417단계).
상기 초기 레인징을 완료한 MSS(400)와 상기 최종 타겟 기지국(450)은 상기 MSS(400)에 대한 재인증 동작을 수행한다(MSS RE-AUTHENTICATION)(419단계). 상기 재인증 동작 수행시 상기 MSS(400)가 이전에 속해 있던 서빙 기지국과 상기 최종 타겟 기지국(450)간에 교환한 보안 컨텍스트(security context)가 변경되지 았았을 경우 상기 최종 타겟 기지국(450)은 상기 보안 컨텍스트를 그대로 사용한다. 여기서, 상기 MSS(400)의 보안 컨텍스트 정보를 제공하는 백본 네트워크 메시지인 이동 가입자 단말기 정보 응답(MSS-INFO-RSP: MSS-information-response, 이하 'MSS-INFO-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지 구조는 하기 표 14에 나타낸 바와 같다.
상기 표 14에서, 상기 MSS_INFO_RSP 메시지는 서빙 기지국에 등록되어 있는 MSS의 식별자 정보와, 상기 각 MSS들에 대한 Security Association Information과 같은 보안 컨텍스트 정보와, 각 MSS들에 대한 네트워크 서비스 정보와, 각 MSS들의 capability 정보 등을 포함한다.
상기 최종 타겟 기지국(450)과 상기 MSS(400)에 대한 재인증 동작이 완료되면 상기 MSS(400)는 상기 최종 타겟 기지국(450)으로 등록 요구(REG_REQ: Registration Request, 이하 'REG_REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(421단계). 상기 REG_REQ 메시지에는 상기 MSS(400)의 등록 정보가 포함되어 있다. 상기 최종 타겟 기지국(450)은 상기 MSS(400)로 상기 REG_REQ에 대한 응답 메시지인 등록 응답(REG_RSP: Registration Response, 이하 'REG_RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(423단계). 여기서, 상기 최종 타겟 기지국(450)은 상기 MSS(400)로부터 수신한 REG_REQ 메시지에 포함되어 있는 상기 MSS(400)의 등록 정보를 검출하여 상기 MSS(400)가 핸드오버한 MSS임을 인식할 수 있다. 이에 따라 상기 최종 타겟 기지국(450)은 상기 MSS(400)의 이전 서빙 기지국에서의 연결 설정 정보와 상기 최종 타겟 기지국(450)에서의 연결 설정 정보를 매핑시키고, 상기 최종 타겟 기지국(450)에서 실제로 제공받을 수 있는 서비스 플로우를 재설정할 수 있는 TLV(Type Length Variable) 값을 포함시켜 상기 REG_RSP 메시지를 상기 MSS(400)로 송신하는 것이다. 여기서, 상기 서빙 기지국과 최종 타겟 기지국(450)에서의 연결 설정에 대한 매핑 정보를 포함하는 상기 TLV의 구조는 하기 표 15에 나타낸 바와 같다.
상기 표 15에서, 상기 REG_RSP 메시지에 포함되는 TLV는 상기 MSS(400)가 핸드오버하기 전에 서빙 기지국에서 사용한 연결 식별자(CID: Connection ID, 이하 'CID'라 칭하기로 한다)와 핸드오버 수행 후 상기 최종 타겟 기지국(450)에서 사용할 CID 정보를 제공한다. 또한 상기 TLV는 핸드오버 이전에 서빙 기지국이 제공한 서비스 플로우와 상이한 서비스를 상기 최종 타겟 기지국(450)에서 제공하는 경우, 이전과 달라진 서비스 파라미터들에 대한 정보를 포함한다.
상기 MSS(400)는 상기 최종 타겟 기지국(450)과의 네트워크 재진입 절차를 완료하고, 상기 최종 타겟 기지국(450)을 통해 정상적인 통신 서비스를 수행하게 된다(425단계).
상기에서 설명한 바와 같이, IEEE 802.16e 통신 시스템에서 현재 서빙 기지국과의 통신을 유지할 수 없을 정도로 서빙 기지국의 파일럿 신호의 CINR이 감소하게 된 경우 MSS의 요구 혹은 기지국의 요구에 따라 상기 서빙 기지국과는 상이한 인접 기지국, 즉 최종 타겟 기지국으로 MSS가 핸드오버를 수행한다. 그러나 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 상기 MSS가 상기 최종 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에, 상기 최종 타겟 기지국에서 송신하는 파일럿 신호의 CINR이 감소하여 상기 최종 타겟 기지국을 통한 통신 서비스가 불가능하게 될 경우 상기 MSS는 상기 서빙 기지국으로 연결을 전환할 수 있다.
그런데, 상기 MSS가 최종 타겟 기지국과의 핸드오버 수행 중에 상기와 같은 핑퐁 현상(PINGPONG EFFECT)을 겪게 되어 서빙 기지국으로 전환한 뒤, 다시 상기 서빙 기지국을 통한 통신 서비스를 재개하려면 상기 서빙 기지국과의 초기 연결 설정 절차, 즉 네트워크 재진입 동작을 수행해야만 한다. 따라서, 상기 MSS가 핸드오버를 수행하는 중에 빈번하게 핑퐁 현상이 발생할 경우 상기 MSS는 상기 네트워크 재진입 동작 역시 빈번하게 수행하게 되어 서비스 지연이 길어진다는 문제점을 가진다. 또한, 상기 네트워크 재진입 동작의 빈번한 수행은 시그널링 로드(signalling load)를 증가시켜 시스템 전체 성능을 저하시킨다는 문제점을 가진다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 핸드오버 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 핑퐁 현상 발생시 MSS의 통신을 우선적으로 재개시키는 핸드오버 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 통신을 수행하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 핸드오버 시스템에 있어서, 상기 서빙 기지국에서 상기 인접 기지국들 중 특정 인접 기지국인 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출하면 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하고, 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 후 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 핑퐁 현상이 발생함을 검출하면 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 타겟 기지국에 보고하고, 이후 상기 서빙 기지국에서 할당받은 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하는 상기 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기와 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 상기 이동 가입자 단말기로부터 상기 핑퐁 현상이 발생함에 따라 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 통보받으면 상기 서빙 기지국으로 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 통보하는 상기 타겟 기지국과, 상기 타겟 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 통보받으면 상기 이동 가입자 단말기로 비경쟁 기반의 레인징 자원을 할당한 후, 상기 이동 가입자 단말기와 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 통신 서비스를 연결하는 상기 서빙 기지국을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 통신을 수행하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 핸드오버 방법에 있어서, 상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국에서 상기 인접 기지국들 중 특정 인접 기지국인 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출하면 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하는 과정과, 상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 후 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 핑퐁 현상이 발생함을 검출하는 과정과, 상기 이동 가입자 단말기는 상기 핑퐁 현상이 발생함에 따라 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 타겟 기지국에 보고하는 과정과, 상기 타겟 기지국은 상기 보고에 상응하여 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 서빙 기지국에 통보하는 과정과, 상기 서빙 기지국은 상기 통보에 상응하여 상기 이동 가입자 단말기로 비경쟁 기반의 레인징 자원을 할당하는 과정과, 상기 이동 가입자 단말기는 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 통신을 수행하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서,핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 이동 가입자 단말기의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 서빙 기지국에서 상기 인접 기지국들 중 특정 인접 기지국인 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출하면 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하는 과정과, 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 후 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 핑퐁 현상이 발생함을 검출하는 과정과, 상기 핑퐁 현상이 발생함에 따라 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 타겟 기지국에 보고하는 과정과, 상기 타겟 기지국에 보고한 후 상기 타겟 기지국에서 상기 서빙 기지국으로 연결 전환하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로 연결 전환한 후 상기 서빙 기지국으로부터 할당되는 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 통신을 수행하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 타겟 기지국의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출함에 따라 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 이동 가입자 단말기와 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 상기 이동 가입자 단말기로부터 핑퐁 현상에 따라 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 상기 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 보고받는 과정과, 상기 보고에 상응하여 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 서빙 기지국에 통보하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템에서 이동 가입자 단말기(MSS: Mobile Subscriber Station, 이하 'MSS'라 칭하기로 한다)가 타겟 기지국(target BS(Base Station))과 핸드오버(handover) 동작을 수행하는 중에 핑퐁 현상(pingpong effect)이 발생하는 경우 서비스 지연 시간을 최소화하는 방안을 제안한다. 즉, 본 발명은 MSS가 타겟 기지국과 네트워크 재진입(network re-entry) 동작을 수행하는 중에 상기 타겟 기지국으로의 핸드오버를 취소하고 서빙 기지국(serving BS)으로 연결을 전환하는 경우, 즉 핑퐁 현상이 발생하는 경우, 상기 서빙 기지국과의 연결 설정을 위한 서비스 지연 시간을 최소화하는 방안을 제안한다. 여기서, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하며, 다중셀(multi-cell) 구조를 지원하여 MSS의 이동성을 지원하는 통신 시스템이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버에 따른 네트워크 재진입시 핑퐁 현상이 발생할 경우 MSS의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 511단계에서 상기 MSS는 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 상기 타겟 기지국으로부터 수신되는 파일럿(pilot) 신호의 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)를 측정한 후 513단계로 진행한다. 여기서, 상기 네트워크 재진입 동작이라 함은 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 상기 MSS가 이전에 속해있던 서빙 기지국에서 타겟 기지국으로 연결 전환함에 따라, 상기 타겟 기지국과 동기를 획득하고, 초기 레인징(initial ranging)과, 인증 및 등록 등의 동작을 수행하는 동작을 나타낸다. 즉, 상기 네트워크 재진입 동작은 상기 MSS가 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하여 상기 타겟 기지국으로부터 등록 응답(REG_RSP: Registration Response, 이하 'REG_RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 수신하는 동작까지를 나타낸다. 따라서, 상기 511단계에서 상기 MSS가 상기 타겟 기지국과 상기 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중이라함은 상기 MSS가 상기 타겟 기지국으로부터 상기 REG_RSP 메시지를 수신하는 동작까지의 동작들중 어느 한 동작을 수행하는 것을 나타낸다.
상기 513단계에서 상기 MSS는 상기 측정한 타겟 기지국의 CINR(이하 'CINR_BS'라 칭하기로 한다)이 미리 설정한 핑퐁 임계값(이하 'PP_THRESHOLD'라 칭하기로 한다) 미만인지를 검사한다. 여기서, 상기 PP_THRESHOLD는 상기 MSS가 이전에 속해있던 서빙 기지국에서 상기 서빙 기지국이 아닌 다른 기지국으로 핸드오버해야함을 판단하는 임계값인 핸드오버 임계값(이하 'HO_THRESHOLD'라 칭하기로 한다) 보다는 큰 값으로 설정되는 값이며, 상기 MSS가 신뢰성있는 타겟 기지국으로 핸드오버하기 위해, 즉 핑퐁 현상에 따른 불필요한 핸드오버를 제거하기 위해 설정되는 값이다. 상기 검사 결과 상기 CINR_BS이 상기 PP_THRESHOLD 이상일 경우 상기 MSS는 505단계로 진행한다. 상기 505단계에서 상기 MSS는 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행한 후 종료한다.
상기 검사 결과 상기 CINR_BS이 상기 PP_THRESHOLD 미만일 경우 상기 MSS는 515단계로 진행한다. 상기 515단계에서 상기 MSS는 상기 CINR_BS이 상기 PP_THRESHOLD 미만이므로 핑퐁 현상이 발생하였다고 판단하여 상기 타겟 기지국으로 핑퐁 현상이 발생함에 따라 상기 MSS가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 다시 연결을 전환할 것임을 나타내는 MSS 핑퐁 보고(MSS_PINGPONG_REPORT, 이하 'MSS_PINGPONG_REPORT'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한 후 519단계로 진행한다. 여기서, 상기 MSS_PINGPONG_REPORT 메시지 포맷은 하기 표 16에 나타낸 바와 같다.
상기 표 16에서, 상기 MSS_PINGPONG_REPORT 메시지는 다수의 정보 엘리먼트(IE: Information Element, 이하 'IE'라 칭하기로 한다)들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 상기 MSS가 연결 전환하려는 서빙 기지국 식별자를 나타내는 Serving BS-ID와, 상기 MSS가 상기 서빙 기지국으로의 연결 전환을 수행할 시점을 나타내는 Estimated PP time을 포함한다.
상기 519단계에서 상기 MSS는 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결을 전환한 후 521단계로 진행한다. 상기 521단계에서 상기 MSS는 상기 서빙 기지국으로부터 DL_MAP 메시지 등을 수신하여 상기 서빙 기지국과 동기를 획득한 후 523단계로 진행한다. 상기 523단계에서 상기 MSS는 상기 서빙 기지국으로부터 UL_MAP 메시지를 수신하여 비경쟁(contention free) 기반의 레인징 자원을 획득한 후 525단계로 진행한다. 상기 서빙 기지국이 핑퐁 현상 발생에 따라 상기 서빙 기지국으로 재연결을 수행하는 MSS에 대해 비경쟁 기반의 레인징 자원을 할당하는 동작에 대해서는 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 525단계에서 상기 MSS는 상기 서빙 기지국에서 할당한 비경쟁 기반의 레인징 자원을 활용하여 상기 서빙 기지국으로 레인징 요구(RNG_REQ: Ranging Request, 이하 'RNG_REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한 후 527단계로 진행한다. 여기서, 상기 RNG_REQ 메시지는 여기서, 상기 RNG_REQ 메시지는 상기 MSS의 기본 연결 식별자(CID: Connection Identifier, 이하 'CID'라 칭하기로 한다)(basic CID)를 포함하며, 상기 기본 CID는 상기 MSS가 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하기 전에 상기 서빙 기지국으로부터 할당받았던 기본 CID이다. 상기 527단계에서 상기 MSS는 상기 서빙 기지국으로부터 상기 RNG_REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 레인징 응답(RNG_RSP: Ranging Response, 이하 'RNG_RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 수신한 후 529단계로 진행한다.
상기 529단계에서 상기 MSS는 수신한 RNG_RSP 메시지에 포함되어 있는 보유 플래그(Retain Flag, 이하 'Retain Flag'라 칭하기로 한다)의 값이 1로 설정되어 있는지 검사한다. 여기서, 상기 여기서, 상기 Retain Flag는 상기 서빙 기지국이 상기 MSS와의 연결 정보를 유지하고 있는지 여부를 나타내는 플래그로서, 상기 RNG_RSP 메시지에 새롭게 추가되는 플래그이다. 상기 Retain Flag의 값이 0으로 설정된다면 서빙 기지국이 MSS의 연결 정보를 유지하고 있지 않음을 나타내며, 상기 Retain Flag의 값이 1로 설정된다면 서빙 기지국이 상기 MSS의 연결 정보를 유지하고 있음을 나타낸다. 상기 Retain Flag에 대해서는 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 529단계에서 검사 결과 상기 Retain Flag의 값이 1로 설정되어 있을 경우 상기 MSS는 531단계로 진행한다. 상기 531단계에서 상기 MSS는 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하기 이전의 연결 정보, 즉 서빙 기지국과의 연결 정보를 이용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 재개한 후 종료한다. 한편, 상기 529단계에서 검사 결과 상기 Retain Flag의 값이 1로 설정되어 있지 않을 경우 상기 MSS는 533단계로 진행한다. 상기 533단계에서 상기 MSS는 상기 서빙 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행한 후 종료한다.
상기 도 5에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버에 따른 네트워크 재진입시 핑퐁 현상이 발생할 경우 MSS의 동작 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버에 따른 네트워크 재진입시 핑퐁 현상이 발생할 경우 타겟 기지국의 동작 과정에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버에 따른 네트워크 재진입시 핑퐁 현상이 발생할 경우 타겟 기지국의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 6을 참조하면, 먼저 611단계에서 상기 타겟 기지국은 이전의 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 MSS와 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 상기 서빙 기지국으로부터 상기 MSS_PINGPONG_REPORT 메시지가 수신되는지 검사한다. 여기서, 상기 타겟 기지국이 상기 연결 전환한 MSS와 상기 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중이라함은 상기 도 5에서 설명한 바와 같이 상기 타겟 기지국이 상기 MSS로 상기 REG_RSP 메시지를 송신하는 동작까지의 동작들중 어느 한 동작을 수행하는 것을 나타낸다.
상기 검사 결과 상기 서빙 기지국으로부터 상기 MSS_PINGPONG_REPORT 메시지가 수신되었을 경우 상기 타겟 기지국은 613단계로 진행한다. 물론, 상기 검사 결과 상기 서빙 기지국으로부터 상기 MSS_PINGPONG_REPORT 메시지가 수신되지 않았을 경우 상기 타겟 기지국은 상기 MSS와 상기 네트워크 재진입 동작을 지속적으로 수행한다. 상기 613단계에서 상기 타겟 기지국은 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행하고 있는 MSS가 상기 서빙 기지국으로 연결을 전환할 것임을 인식한 후 615단계로 진행한다.
상기 615단계에서 상기 타겟 기지국은 상기 MSS의 핸드오버가 핑퐁 현상에 따라 발생한 것임을 인식하여 상기 서빙 기지국으로 상기 MSS의 연결 전환을 나타내는 MSS 핑퐁 통지(MSS_PINGPONG_NOTIFICATION, 이하 'MSS_PINGPONG_NOTIFICATION'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한 후 617단계로 진행한다. 여기서, 상기 MSS_PINGPONG_NOTIFICATION 메시지의 구조는 하기 표 17에 나타낸 바와 같다.
상기 표 17에 나타낸 바와 같이, 상기 MSS_PINGPONG_NOTIFICATION 메시지는 다수의 IE들, 즉 백본 네트워크(backbone network)에서 기지국간 교환되는 메시지에 공통적으로 포함되는 Global Header와, 서빙 기지국으로 연결 전환하고자하는 MSS의 식별자를 나타내는 MSS unique identifier와, 상기 MSS가 상기 서빙 기지국으로의 연결 전환을 수행할 시점을 나타내는 Estimated PP time을 포함한다. 여기서, 상기 Estimated PP time은 상기 MSS가 상기 타겟 기지국에게 송신한 상기 표 16의 MSS_PINGPONG_REPORT 메시지에 포함된 Estimated PP time과 동일한 값이다.
한편, 상기 617단계에서 상기 타겟 기지국은 상기 MSS와 수행하고 있던 네트워크 재진입 동작을 중단한 후 종료한다.
상기 도 6에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버에 따른 네트워크 재진입시 핑퐁 현상이 발생할 경우 타겟 기지국 동작 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버에 따른 네트워크 재진입시 핑퐁 현상이 발생할 경우 서빙 기지국의 동작 과정에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버에 따른 네트워크 재진입시 핑퐁 현상이 발생할 경우 서빙 기지국의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 711단계에서 상기 서빙 기지국은 타겟 기지국으로부터 MSS_PINGPONG_NOTIFICATION 메시지를 수신하고 713단계로 진행한다. 상기 713단계에서 상기 서빙 기지국은 상기 MSS_PINGPONG_NOTIFICATION 메시지를 수신함에 따라 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 MSS가 핑퐁 현상 발생으로 인해 상기 서빙 기지국으로 다시 연결을 전환할 것임을 인식한 후 715단계로 진행한다. 여기서, 상기 서빙 기지국은 상기 MSS_PINGPONG_NOTIFICATION 메시지에 포함된 Estimated PP time 값을 참조하여 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 MSS가 어느 시점에서 연결 전환을 할 것인지를 인식할 수 있다.
이후, 상기 715단계에서 상기 서빙 기지국은 상기 연결 전환한 상기 MSS와 동기를 획득한 후 717단계로 진행한다. 상기 717단계에서 상기 서빙 기지국은 상기 핑퐁 현상으로 인해 상기 서빙 기지국으로 연결을 전환하는 MSS가 비경쟁 기반의 초기 레인징을 수행하도록 지원하기 위해 상기 MSS에게 비경쟁 기반의 레인징 자원을 할당한 후 719단계로 진행한다. 여기서, 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원이라 함은 상기 종래 기술 부분의 표 13에서 설명한 바와 같이 Fast_UL_ranging_IE()에 포함되어 있는 정보를 나타낸다.
상기 719단계에서 상기 서빙 기지국은 상기 MSS로부터 상기 MSS에게 할당한 자원에 상응하는 RNG_REQ 메시지를 수신하고 721단계로 진행한다. 여기서, 상기 RNG_REQ 메시지는 상기 MSS의 기본 CID를 포함하며, 상기 기본 CID는 상기 MSS가 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하기 전에 상기 서빙 기지국으로부터 할당받았던 기본 CID이다. 여기서, 상기 서빙 기지국은 상기 MSS로부터 상기 기본 CID가 포함된 RNG_REQ 메시지를 수신함에 따라 상기 MSS가 핑퐁 현상 때문에 상기 서빙 기지국으로 연결 전환하였음을 인식하게 된다.
상기 721단계에서 상기 서빙 기지국은 상기 서빙 기지국 자신이 상기 MSS의 연결 정보를 유지하고 있는지 검사한다. 여기서, 상기 서빙 기지국은 상기 MSS로부터 타겟 기지국으로 핸드오버할 것임을 통보하는 이동 가입자 단말기 핸드오버 지시(MOB_HO_IND: Mobile Handover Indication, 이하 'MOB_HO_IND'라 칭하기로 한다) 메시지를 수신하였을 때 상기 MSS의 연결 정보를 즉시 삭제할 수도 있고 혹은 미리 설정한 설정 시간 동안 유지할 수도 있다.
상기 721단계에서 검사 결과 상기 MSS의 연결 정보를 유지하고 있을 경우 상기 서빙 기지국은 723단계로 진행한다. 상기 723단계에서 상기 서빙 기지국은 상기 RNG_REQ 메시지에 대한 응답 메시지로서, Retain Flag를 1로 설정한 RNG_RSP 메시지를 상기 MSS로 송신하고 725단계로 진행한다. 여기서, 상기 Retain Flag는 상기 서빙 기지국이 상기 MSS와의 연결 정보를 유지하고 있는지 여부를 나타내는 플래그로서, 상기 RNG_RSP 메시지에 새롭게 추가되는 플래그이다.
상기 725단계에서 상기 서빙 기지국은 상기 MSS와 상기 MSS가 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하기 전에 할당하였었던 연결 정보를 사용하여 통신 서비스를 재개한 후 종료한다. 즉, 상기 서빙 기지국은 상기 MSS의 연결 정보를 이미 가지고 있으므로, 상기 MSS와 별도의 네트워크 재진입 동작, 즉 초기 레인징과, 인증 및 등록 등의 동작을 수행하지 않고도 바로 통신 서비스를 재개하는 것이 가능하다.
한편, 상기 721단계에서 검사 결과 상기 MSS의 연결 정보를 유지하고 있지 않을 경우 상기 서빙 기지국은 727단계로 진행한다. 상기 727단계에서 상기 서빙 기지국은 상기 서빙 기지국이 상기 MSS의 연결 정보를 삭제하였으므로 상기 MSS로 상기 Retain Flag를 0으로 설정한 RNG-RSP 메시지를 송신하고 729단계로 진행한다. 상기 729단계에서 상기 서빙 기지국은 상기 MSS의 연결 정보를 삭제하였으므로 상기 MSS와 일반적인 네트워크 재진입 동작, 즉 초기 레인징과, 인증 및 등록 등의 동작을 수행한 후 종료한다.
그러면 여기서, 상기 RNG-REQ 메시지에 포함되는, Basic CID에 대한 RNG-REQ 메시지의 인코딩(encoding) 구조는 하기 표 18에 나타낸 바와 같다.
상기 표 18에 나타낸 바와 같이, Basic CID에 대한 RNG_REQ 메시지 인코딩은, 상기 RNG_REQ 메시지에 설정된 TLV(Type Length Variable)의 타입이 Basic CID임을 나타내는 Type과, 상기 Basic CID의 길이를 알려주는 Length와, 상기 Basic CID가 의미하는 바를 나타내는 Value를 포함한다. 상기 Basic CID는 MSS가 서빙 기지국과 통신할 때 사용하던 Basic CID 정보이다.
또한, 상기 RNG_RSP 메시지에 포함되는, Retain Flag에 대한 RNG_RSP 메시지의 인코딩(encoding) 구조는 하기 표 19에 나타낸 바와 같다.
상기 표 19에 나타낸 바와 같이, Retain Flag에 대한 RNG_RSP 메시지 인코딩은, 상기 RNG_RSP 메시지에 설정된 TLV(Type Length Variable)의 타입이 Retain Flag임을 나타내는 Type과, 상기 Retain Flag의 길이를 알려주는 Length와, 상기 Retain Flag에 설정된 값이 의미하는 바를 나타내는 Value를 포함한다. 상기 Retain Flag는 서빙 기지국이 MSS의 연결 정보를 유지하고 있는지의 여부를 표시하기 위한 RNG_RSP 메시지의 TLV값이며, 상기 Retain Flag의 값은 0 혹은 1로 설정될 수 있다. 상기 Retain Flag의 값이 0으로 설정된다면 서빙 기지국이 MSS의 연결 정보를 유지하고 있지 않음을 나타내며, 상기 Retain Flag의 값이 1로 설정된다면 서빙 기지국이 상기 MSS의 연결 정보를 유지하고 있음을 나타낸다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템, 특히 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 서빙 기지국으로부터 최종 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행한 MSS가 상기 서빙 기지국과 상기 최종 타겟 기지국 사이에서 핑퐁 현상을 겪게 되어 상기 서빙 기지국으로의 연결 전환을 시도하는 경우에, 상기 최종 타겟 기지국이 상기 MSS의 핑퐁 현상으로 인한 연결 전환을 상기 서빙 기지국에게 미리 알림으로써 상기 MSS와 상기 서빙 기지국과의 연결 재설정 절차를 수행하는 데 드는 오버헤드를 최소화하고, 상기 MSS가 상기 서빙 기지국을 통한 신속한 통신 서비스를 재개를 수행함으로써 상기 MSS의 통신 서비스 품질을 향상시킬 수 있다는 이점을 가진다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS 요구에 따른 핸드오버 과정을 도시한 신호 흐름도
도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 요구에 따른 핸드오버 과정을 도시한 신호 흐름도
도 4는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS의 핸드오버에 따른 네트워크 재진입 과정을 도시한 신호 흐름도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버에 따른 네트워크 재진입시 핑퐁 현상이 발생할 경우 MSS의 동작 과정을 도시한 순서도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버에 따른 네트워크 재진입시 핑퐁 현상이 발생할 경우 타겟 기지국의 동작 과정을 도시한 순서도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버에 따른 네트워크 재진입시 핑퐁 현상이 발생할 경우 서빙 기지국의 동작 과정을 도시한 순서도

Claims (22)

  1. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 통신을 수행하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 핸드오버 방법에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국에서 상기 인접 기지국들 중 특정 인접 기지국인 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출하면 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하는 과정과,
    상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 후 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 핑퐁 현상이 발생함을 검출하는 과정과,
    상기 이동 가입자 단말기는 상기 핑퐁 현상이 발생함에 따라 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 타겟 기지국에 보고하는 과정과,
    상기 타겟 기지국은 상기 보고에 상응하여 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 서빙 기지국에 통보하는 과정과,
    상기 서빙 기지국은 상기 통보에 상응하여 상기 이동 가입자 단말기로 비경쟁 기반의 레인징 자원을 할당하는 과정과,
    상기 이동 가입자 단말기는 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하는 과정은;
    상기 서빙 기지국과 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 초기 레인징을 수행하는 과정과,
    상기 초기 레인징 결과 상기 서빙 기지국이 상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결을 전환하기 이전의 연결 정보를 보유하고 있을 경우 상기 이전의 연결 정보를 사용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하는 과정과,
    상기 초기 레인징 결과 상기 서빙 기지국이 상기 이전의 연결 정보를 보유하고 있지 않을 경우 상기 서빙 기지국과 인증 및 등록 동작을 수행한 후 상기 통신 서비스를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 기지국은 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 서빙 기지국에 통보한 후 상기 이동 가입자 단말기와 수행하고 있던 네트워크 재진입 동작을 중단하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출하는 과정은; 상기 서빙 기지국에서 송신하는 기준 신호의 캐리어대 간섭 잡음비가 미리 설정한 제1임계값 미만일 경우 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 핸드오버해야함으로 검출하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기가 상기 핑퐁 현상이 발생함을 검출하는 과정은; 상기 타겟 기지국에서 송신하는 기준 신호의 캐리어대 간섭 잡음비가 미리 설정한 제2임계값 미만일 경우 상기 핑퐁 현상이 발생함으로 검출하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2임계값은 상기 제1임계값을 초과하는 값임을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 통신을 수행하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서,핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 이동 가입자 단말기의 핸드오버 방법에 있어서,
    상기 서빙 기지국에서 상기 인접 기지국들 중 특정 인접 기지국인 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출하면 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하는 과정과,
    상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 후 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 핑퐁 현상이 발생함을 검출하는 과정과,
    상기 핑퐁 현상이 발생함에 따라 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 타겟 기지국에 보고하는 과정과,
    상기 타겟 기지국에 보고한 후 상기 타겟 기지국에서 상기 서빙 기지국으로 연결 전환하는 과정과,
    상기 서빙 기지국으로 연결 전환한 후 상기 서빙 기지국으로부터 할당되는 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하는 과정은;
    상기 서빙 기지국과 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 초기 레인징을 수행하는 과정과,
    상기 초기 레인징 결과 상기 서빙 기지국이 상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결을 전환하기 이전의 연결 정보를 보유하고 있을 경우 상기 이전의 연결 정보를 사용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하는 과정과,
    상기 초기 레인징 결과 상기 서빙 기지국이 상기 이전의 연결 정보를 보유하고 있지 않을 경우 상기 서빙 기지국과 인증 및 등록 동작을 수행한 후 상기 통신 서비스를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출하는 과정은; 상기 서빙 기지국에서 송신하는 기준 신호의 캐리어대 간섭 잡음비가 미리 설정한 제1임계값 미만일 경우 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 핸드오버해야함으로 검출하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 핑퐁 현상이 발생함을 검출하는 과정은; 상기 타겟 기지국에서 송신하는 기준 신호의 캐리어대 간섭 잡음비가 미리 설정한 제2임계값 미만일 경우 상기 핑퐁 현상이 발생함으로 검출하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2임계값은 상기 제1임계값을 초과하는 값임을 특징으로 하는 상기 방법.
  12. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 통신을 수행하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 타겟 기지국의 핸드오버 방법에 있어서,
    상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출함에 따라 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 이동 가입자 단말기와 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 상기 이동 가입자 단말기로부터 핑퐁 현상에 따라 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 상기 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 보고받는 과정과,
    상기 보고에 상응하여 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 서빙 기지국에 통보하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 서빙 기지국에 통보한 후 상기 이동 가입자 단말기와 수행하고 있던 네트워크 재진입 동작을 중단하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  14. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 통신을 수행하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 서빙 기지국의 핸드오버 방법에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국에서 상기 인접 기지국들 중 특정 인접 기지국인 타겟 기지국으로 핸드오버할 것임을 통보받으면 상기 이동 가입자 단말기의 연결 정보를 삭제하거나 혹은 미리 설정한 설정 시간 동안 보유하는 과정과,
    이후, 상기 타겟 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기가 핑퐁 현상에 따라 상기 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 통보받는 과정과,
    상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 통보받은 후 상기 이동 가입자 단말기로 비경쟁 기반의 레인징 자원을 할당하는 과정과,
    상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 상기 이동 가입자 단말기와 통신 서비스를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기와 통신 서비스를 연결하는 과정은;
    상기 이동 가입자 단말기와 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 초기 레인징을 수행하는 과정과,
    상기 초기 레인징 결과 상기 연결 정보를 보유하고 있을 경우 상기 이전의 연결 정보를 사용하여 상기 이동 가입자 단말기와 통신 서비스를 연결하는 과정과,
    상기 초기 레인징 결과 상기 연결 정보를 보유하고 있지 않을 경우 상기 이동 가입자 단말기와 인증 및 등록 동작을 수행한 후 상기 통신 서비스를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  16. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 통신을 수행하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핑퐁 현상에 따른 서비스 지연을 최소화하는 핸드오버 시스템에 있어서,
    상기 서빙 기지국에서 상기 인접 기지국들 중 특정 인접 기지국인 타겟 기지국으로 핸드오버해야함을 검출하면 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환하고, 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결 전환한 후 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 핑퐁 현상이 발생함을 검출하면 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 타겟 기지국에 보고하고, 이후 상기 서빙 기지국에서 할당받은 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결하는 상기 이동 가입자 단말기와,
    상기 이동 가입자 단말기와 네트워크 재진입 동작을 수행하는 중에 상기 이동 가입자 단말기로부터 상기 핑퐁 현상이 발생함에 따라 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 통보받으면 상기 서빙 기지국으로 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 통보하는 상기 타겟 기지국과,
    상기 타겟 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 통보받으면 상기 이동 가입자 단말기로 비경쟁 기반의 레인징 자원을 할당한 후, 상기 이동 가입자 단말기와 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 통신 서비스를 연결하는 상기 서빙 기지국을 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국과 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 초기 레인징을 수행하고, 상기 초기 레인징 결과 상기 서빙 기지국이 상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 연결을 전환하기 이전의 연결 정보를 보유하고 있을 경우 상기 이전의 연결 정보를 사용하여 상기 서빙 기지국과 통신 서비스를 연결함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국과 상기 비경쟁 기반의 레인징 자원을 사용하여 초기 레인징을 수행하고, 상기 초기 레인징 결과 상기 서빙 기지국이 상기 이전의 연결 정보를 보유하고 있지 않을 경우 상기 서빙 기지국과 인증 및 등록 동작을 수행한 후 상기 통신 서비스를 연결함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 타겟 기지국은 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국에서 서빙 기지국으로 연결 전환할 것임을 상기 서빙 기지국에 통보한 후 상기 이동 가입자 단말기와 수행하고 있던 네트워크 재진입 동작을 중단함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국에서 송신하는 기준 신호의 캐리어대 간섭 잡음비가 미리 설정한 제1임계값 미만일 경우 상기 서빙 기지국에서 상기 타겟 기지국으로 핸드오버해야함으로 검출함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  21. 제20에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기는 상기 타겟 기지국에서 송신하는 기준 신호의 캐리어대 간섭 잡음비가 미리 설정한 제2임계값 미만일 경우 상기 핑퐁 현상이 발생함으로 검출함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2임계값은 상기 제1임계값을 초과하는 값임을 특징으로 하는 상기 시스템.
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