KR101206181B1 - 무선 통신 접속 방법 및 랜덤 액세스 접속 방법 - Google Patents

Abstract

단말을 소스 기지국에서 목적 기지국으로 핸드오버시키는 무선 통신 접속 방법을 제공한다. 상기 무선 통신 접속 방법은 상기 소스 기지국이 상기 목적 기지국으로 핸드오버 요청을 보내고, 상기 목적 기지국은 수용된 상기 핸드오버 요청에 대해 고유한 핸드오버 식별자를 부여한다. 상기 목적 기지국은 상기 핸드오버 식별자를 상기 소스 기지국으로 전송한다. 상기 소스 기지국은 상기 핸드오버 식별자를 상기 단말로 전송하고, 상기 단말은 상기 핸드오버 식별자를 통해 상기 목적 기지국에 접속한다. 접속을 위한 단말을 위해 할당되는 자원의 양을 최소한으로 하여 시그널링(signaling) 부하를 줄일 수 있으며, 미리 예약된 식별자를 사용하여 초기 접속 과정의 성공률을 높이는 효과가 있다.

무선 통신, 접속, 핸드오버, 랜덤 액세스, 식별자

Description

무선 통신 접속 방법 및 랜덤 액세스 접속 방법{Connection method for wireless communication and random access connection method}

도 1은 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 무선 인터페이스 프로토콜의 제어 평면을 나타낸 블록도이다.

도 3은 무선 인터페이스 프로토콜의 사용자 평면을 나타낸 블록도이다.

도 4는 단말과 RNC 사이의 메시지 전송을 나타낸 예시도이다.

도 5는 PRACH 전송 방식을 나타낸 예시도이다.

도 6은 하향 물리채널 AICH의 구조를 나타낸 예시도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 접속 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 식별자를 이용한 접속 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 접속 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 접속 방법을 나타낸 흐름도이다.

** 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 **

10 : 단말(UE)

20 : 기지국(eNodeB)

30 : AG

본 발명은 무선 통신 접속 방법 및 랜덤 액세스 접속 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 단말의 접속 성능을 높이는 무선 통신 접속 방법 및 랜덤 액세스 접속 방법에 관한 것이다.

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 라디오 액세스 기술을 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 3세대 이동통신 시스템은 전세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA의 첫번째 진화 단계로 정의할 수 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)은 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 라디오 액세스 기술을 3GPP에 제공한다. 그러나 사용자와 사업자의 요구 사항과 기대가 지속적으로 증가하고 경쟁하는 라디오 액세스 기술 개발이 계속 진행되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 3GPP에서의 새로운 기술 진화가 요구된다.

이에 따라 3GPP는 고품질의 서비스를 제공하면서도 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 무선 전송 기술 개발을 목적으로 "Evolved UTRA and UTRAN"이라는 연구 과 제를 2004년 말에 착수하였다. 이 3G 미래 장기 진화(Long Term Evolution; 이하 LTE) 과제는 커버리지 확장 및 시스템 용량 개선뿐만 아니라 사용자와 사업자의 비용을 줄이고 서비스 품질을 개선하는 것을 목표로 한다. 3G LTE는 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순 구조와 개방형 인터페이스 및 단말의 적절한 파워 소모를 상위 레벨 요구사항으로 정의하고 있다.

일반적으로 하나의 셀에 하나의 기지국이 배치된다. 하나의 셀에는 다수의 단말이 위치할 수 있다. 단말이 트래픽 전송을 위해 네트워크와 접속할 경우 셀 내의 단말들을 구별하기 위한 식별자가 필요하다. 식별자를 이용하여 단말과 셀과의 접속이 진행되기 때문이다. 단말 구별을 위한 식별자는 셀에 접속할 수 있는 전체 단말의 수를 고려하여 설계되므로 상당히 큰 값의 식별자를 사용하여야 한다.

초기 접속과정 등의 경우에는 많은 수의 데이터를 전송할 수 없으므로 이러한 큰 수의 식별자는 시그널링 부하를 증가시키는 등의 문제를 발생시킨다. 또한, 초기 접속 시도를 위하여 임의의 식별자를 사용할 경우 두 개의 단말이 동일한 식별자를 사용하면 충돌이 발생하여 접속 시간의 지연 등이 발생할 수 있다.

실제로 단말에 접속하거나 접속을 요구하는 단말들의 숫자는 매우 제한적이다. 즉 보통 셀 내에 위치하는 단말의 수는 셀 용량보다 작다. 실제 네트워크상에서는 상기 단말들에 대한 식별이 가능한 정도의 식별자를 가지면 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 단말이 네트워크에 접속하고자 할 경우, 셀 내의 접속이 가능한 전체 단말을 구별할 수 있는 식별자 대신 실제 접속 을 요구하는 혹은 접속을 요구할 단말들만을 구별할 수 있는 식별자를 사용함으로써 단말의 초기 접속 시에 접속을 위한 단말을 위해 할당되는 자원의 양을 줄인 무선 통신 접속 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면 단말을 소스 기지국에서 목적 기지국으로 핸드오버시키는 무선 통신 접속 방법을 제공한다. 상기 무선 통신 접속 방법은 상기 소스 기지국이 상기 목적 기지국으로 핸드오버 요청을 보내고, 상기 목적 기지국은 수용된 상기 핸드오버 요청에 대해 고유한 핸드오버 식별자를 부여한다. 상기 목적 기지국은 상기 핸드오버 식별자를 상기 소스 기지국으로 전송한다. 상기 소스 기지국은 상기 핸드오버 식별자를 상기 단말로 전송하고, 상기 단말은 상기 핸드오버 식별자를 통해 상기 목적 기지국에 접속한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면 상향 링크로의 접속을 위한 랜덤 액세스 접속 방법을 제공한다. 상기 접속 방법은 단말은 핸드오버 과정을 통해 획득한 핸드오버 식별자를 통해 기지국에 접속하고, 상기 기지국은 상기 핸드오버 식별자를 통해 상기 단말을 구별한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 이는 E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System)의 망 구조를 나타낸다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다(deploy).

도 1을 참조하면, E-UMTS 망은 크게 E-UTRAN(Evoloved UMTS Terrestrial Radio Access Network)과 EPC(Evolved Packet Core)로 구분할 수 있다. E-UTRAN은 기지국(20; eNodeB)과 망의 종단에 위치하여 외부 망과 연결되는 접속 게이트웨이(30; E-UTRAN Access Gateway, 이하 AG)를 포함한다. EPC는 AG(30)와 기타 단말(10)의 사용자 등록 등을 위한 노드 등으로 구성될 수 있다.

단말(10; User Equipment, UE)은 사용자가 가지고 다니는 통신 장비를 의미하며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어(terminology)로 불릴 수 있다.

기지국(20)은 단말(10)에 사용자 평면과 제어 평면의 종단점을 제공한다. AG(30)는 단말(10)의 세션 및 이동성 관리 기능의 종단점을 제공한다. 기지국(20)과 AG(30)는 S1 인터페이스를 통해 연결된다.

기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, BS(base station), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀(Cell)이 존재할 수 있다. 기지국(20) 간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다.

AG(30)는 MME/UPE(Mobility Management Entity/User Plane Entity)라고도 한다. AG(30)는 사용자 트래픽 처리를 담당하는 부분과 제어용 트래픽을 처리하는 부분으로 나누어질 수 있다. 이 경우 새로운 사용자 트래픽 처리를 위한 AG와 제어용 트래픽을 처리하는 AG 사이에 새로운 인터페이스를 사용하여 서로 통신할 수 있다.

E-UTRAN과 EPC를 구분하기 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 기지국(20)과 AG(30) 사이에는 S1 인터페이스를 통하여 다수 개의 노드들끼리(Many to Many) 연결될 수 있다. 기지국(20) 간에는 X2 인터페이스를 통하여 연결되며, 인접한 기지국(20) 간에는 항상 X2 인터페이스가 존재하는 메쉬(meshed) 망 구조를 가질 수 있다.

한편, 단말(10)과 망 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호 접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층), L3(제3 계층)로 구분될 수 있다. 이 중에서 제1 계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제3 계층에 위치하는 무선 자원 제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 함) 계층은 단말과 망간에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 망간에 RRC메시지를 서로 교환한다. E-UTRAN 망에서(혹은 LTE 시스템)에서 RRC 계층은 기지국(20)에 위치하게 된다.

무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터 링크 계층(Data Link Layer) 및 네트워크 계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 사용자 평면(User Plane)과 제어 신호(Signaling) 전달을 위한 제어 평면(Control Plane)으로 구분된다.

도 2는 무선 인터페이스 프로토콜의 제어 평면을 나타낸 블록도이다. 도 3은 무선 인터페이스 프로토콜의 사용자 평면을 나타낸 블록도이다. 도 2 및 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸다.

도 2 및 3을 참조하면, 제1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.

제2 계층의 MAC 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에게 서비스를 제공한다. 제2 계층의 RLC계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있으며, 이 경우 RLC 계층은 존재하지 않을 수도 있다.

제2 계층의 PDCP 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP(Internet Protocol) 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 패킷을 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더 압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. E-UTRAN에서 PDCP 계층은 AG에 위치한다.

제3 계층의 가장 상부에 위치하는 무선자원제어(Radio Resource Control; 이 하 RRC) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 이때, 무선 베어러는 단말과 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.

망에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널로는 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 망으로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다.

이하에서는 RRC 연결과 신호 연결(Signaling Connection)에 대하여 설명한다. 통화를 시작하기 위해 단말은 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺어야 하고, CN(core network)과는 신호 연결을 맺어야 한다. RRC 연결과 신호 연결을 통해 단말은 단말 전용 제어 정보를 E-UTRAN 또는 CN과 교환하게 된다.

도 4는 단말과 RNC(Radio Network Controller) 사이의 메시지 전송을 나타낸 예시도이다. 이는 RRC 연결을 위해 단말과 RNC 사이에 교환되는 메시지들의 전송과 신호 연결을 맺기 위한 IDT(Initial Direct Transfer) 메시지 전송을 나타낸다. RNC는 자신이 속한 영역의 무선 자원을 제어하는 역할을 하며, 기지국에 포함될 수 있고 또는 AG에 포함될 수 있다.

도 4를 참조하면, RRC 연결을 위해 단말은 RRC 연결 요청 메시지(RRC Connection Request Message)를 RNC에게 전송한다(S11). RRC 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 RNC는 RRC 연결 설정 메시지(RRC Connection Setup Message)를 단말에게 전송한다(S12). 단말은 RRC 연결 설정 완료 메시지(RRC Connection Setup Complete Message)를 RNC에 전송한다(S13).

상기 과정이 성공적으로 종료되면 단말과 RNC는 RRC 연결을 맺게 된다. RRC 연결이 생성된 후, 단말은 IDT 메시지를 전송하여 신호 연결을 맺기 위한 과정을 시작하게 된다(S14).

이하에서는 WCDMA의 RACH에 대해 설명한다. RACH 채널은 상향으로 짧은 길이의 데이터를 전송하기 위해 사용된다. RRC 연결 요청 메시지(RRC Connection Request Message)와 셀 갱신 메시지(Cell Update Message), URA 갱신 메시지(URA Update Message) 등의 일부 RRC 메시지가 RACH를 통해 전송된다. 논리채널 CCCH(Common Control Channel), DCCH(Dedicated Control Channel), DTCH (Dedicated Traffic Channel)가 전송채널 RACH에 매핑될 수 있으며, 전송채널 RACH는 다시 물리채널 PRACH(Physical Random Access Channel)에 매핑된다.

도 5는 PRACH 전송 방식을 나타낸 예시도이다.

도 5를 참조하면, 상향 물리채널 PRACH는 프리앰블 부분(Preamble Part)과 메시지 부분(message Part)로 나누어진다. 프리앰블 부분은 메시지 전송에 사용되는 적절한 전송전력을 조절하는 전력 램핑(Power Ramping) 기능과 여러 단말 간의 충돌(Collision)을 방지하는 기능을 수행한다. 메시지 부분은 MAC에서 물리채널에 전달한 MAC PDU(Protocol Data Unit)를 전송하는 기능을 수행한다.

단말 MAC이 단말 물리계층에 PRACH 전송을 지시하면, 단말 물리계층은 먼저 하나의 액세스 슬롯(Access Slot)과 하나의 시그너처(Signature)를 선택하여 PRACH 프리앰블을 상향으로 전송한다. 상기 프리앰블은 1.33 ms 길이의 액세스 슬롯 구간 동안 전송되며, 액세스 슬롯의 처음 일정길이 동안에 16가지 시그너처 중 하나의 시그너처를 선택하여 전송한다. 단말이 프리앰블을 전송하면 기지국은 하향 물리채널 AICH(Acquisition Indicator Channel)을 통해 응답신호를 전송한다. 상기 프리앰블에 대한 응답으로 전송되는 AICH는 상기 프리앰블이 전송된 액세스 슬롯에 대응되는 액세스 슬롯의 처음 일정 길이 동안 상기 프리앰블이 선택한 시그너처를 전송한다. 이때 기지국은 상기 AICH가 전송하는 시그너처를 통해 긍정적인 응답(ACK) 또는 부정적인 응답(NACK)을 단말에게 전송한다.

만일 단말이 ACK을 수신하면, 단말은 상기 전송한 시그너처에 대응되는 OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor) 코드를 사용하여 10ms 또는 20ms 길이의 메시지 부분을 전송한다. 만일 단말이 NACK을 수신하면, 단말 MAC은 적당한 시간 이후에 단말 물리계층에게 다시 PRACH 전송을 지시한다. 한편, 만일 단말이 전송한 프리앰블에 대응되는 AICH를 수신하지 못하였을 경우, 단말은 정해진 액세스 슬롯 이후에 이전 프리앰블보다 한 단계 높은 전력으로 새로운 프리앰블을 전송 한다.

도 6은 하향 물리채널 AICH의 구조를 나타낸 예시도이다.

도 6을 참조하면, 하향 물리채널 AICH는 5120 chips 길이의 액세스 슬롯 동안 16심볼 시그너처 Si (i = 0…15)를 전송한다. 여기서, 단말은 S₀부터 S₁₅까지 있는 시그너처 중에서 임의의 시그너처 Si를 선택하여 처음 4096 chips 길이 동안 시그너처를 전송한다. 나머지 1024 chips 길이 동안은 어떤 심볼도 전송하지 않는 전송전력 OFF 구간으로 설정한다. 한편, 상향 물리채널 PRACH의 프리앰블 부분도 처음 4096 chips 길이 동안 16심볼 시그너처 Si (i = 0…15)를 전송할 수 있다.

단말은 초기 접속과정에서 네트워크(e.g. 기지국)와 랜덤 액세스(Random access) 과정을 통하여 접속한다. 또한, 핸드오버 과정에서 단말은 측정 과정(measurement)를 거쳐 기지국에 측정값에 대한 정보를 전송한다. 기지국은 상기 측정 정보를 수신하여 핸드오버가 필요한 상황임을 파악할 수 있다. 만약, 기지국이 핸드오버가 필요한 상황이라고 판단하면, 핸드오버를 결정하고, 핸드오버 준비 과정이 진행된다. 핸드오버 준비 과정은 실제 단말의 핸드오버에 앞서 네트워크 내에서 핸드오버를 위한 준비를 하는 과정이며, 자원의 할당, 수락 제어(admission control) 등이 포함될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 접속 방법을 나타내는 흐름도이다. 이는 단말이 E-UTRAN 내부에서 접속하고 있는 무선 망 노드를 변경할 경우에 첫 번째 무선 망 노드에서 두 번째 망 노드로 이동하여 접속을 유지하는 핸드오버(Handover; HO) 과정을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 네트워크는 영역 제한(area restriction)을 준비한다(S110). 단말 문맥정보(UE context)는 영역 제한 정보를 포함한다.

소스 기지국(Source eNodeB)에서 설정된 측정(Measurement) 과정에 따라 단말은 측정 과정을 수행하고 제어(control)한다(S120). 소스 기지국은 단말로부터 측정 정보를 수신하여 인접 기지국(혹은 셀)으로 핸드오버(HO)를 결정한다(S130). 소스 기지국은 목적 기지국(Target eNodeB)으로 핸드오버 요청(HO Request) 메시지를 전송한다(S140).

목적 기지국은 자신의 유, 무선 자원(resource)을 고려하여 핸드오버 요청 메시지에 대한 수락 여부를 결정한다(S150). 상기 핸드오버 요청 메시지를 수신한 목적 기지국은 QoS(Quality of service) 등의 단말을 위한 서비스 제공 가능 여부와 목적 기지국 상황에 따라 핸드오버 요청을 수용할지 여부를 결정한다. 목적 기지국이 핸드오버 요청을 수용하면 상기 단말이 사용하게 될 자원(resource)을 예약(reserve)할 수 있다.

그리고 목적 기지국은 수용된 핸드오버 요청에 해당하는 핸드오버 식별자(Handover Identifier)을 부여할 수 있다. 핸드오버 식별자는 핸드오버를 요구한 단말을 구별할 수 있는 식별자일 수 있고, 또는 핸드오버 요청 자체를 구별할 수 있는 식별자일 수 있다.

목적 기지국은 특정 셀에서 단말을 구별하기 위한 셀 단말 식별자(Cell UE Identifier)를 할당할 수 있다. 상기 셀 단말 식별자는 하나의 셀이 수용할 수 있는 전체 단말의 개수에 따라 크기(size)가 결정될 수 있다. 하지만, 실제 특정한 셀에 특정 시점에 핸드오버를 요구하는 단말의 수는 매우 제한된 수일 수 있으며, 전체 셀 단말 식별자의 크기보다는 매우 적은 크기로서 할당할 수 있다.

목적 기지국은 상기 단말이 사용하기 위하여 예약된 자원, 해당 핸드오버 식별자, 셀 단말 식별자 사이에 상호 매핑 관계 정보를 가지고 있을 수 있다.

목적 기지국은 소스 기지국으로 핸드오버 응답(HO Response) 메시지를 전송한다(S160). 상기 핸드오버 응답 메시지에는 핸드오버 요청에 할당된 핸드오버 식별자 정보, 자원 할당 관련 정보, 핸드오버 예정인 단말을 위한 셀 단말 식별자 등이 포함될 수 있다.

핸드오버 응답을 수신한 소스 기지국은 핸드오버 명령(HO command)을 단말에 전송한다(S170). 상기 핸드오버 명령 메시지에는 핸드오버 식별자, 자원 할당 정보, 셀 단말 식별자 등이 포함될 수 있다.

핸드오버 명령을 수신한 단말은 목적 기지국과 제1 계층, 제2 계층의 접속을 위한 시그널링(signaling)을 진행한다(S180). 이는 동기화(Synchronization) 과정 등이 포함된다. 단말은 핸드오버 식별자를 이용하여 목적 기지국과의 접속을 시도한다. 이때, 단말은 미리 네트워크와 협의하여 할당받은 식별자인 핸드오버 식별자를 사용하여 접속을 시도하게 됨으로써 타 단말과의 충돌 등으로 인한 접속 지연을 방지할 수 있다.

제1 계층 및 제2 계층 접속을 마친 단말은 핸드오버 완료(HO complete) 메 시지를 목적 기지국에 전송한다(S190). 목적 기지국은 MME/UPE에 핸드오버 완료(HO complete) 메시지를 전송한다(S200). MME/UPE는 핸드오버 완료 확인(HO complete ACK) 메시지를 목적 기지국에 전송한다(S210). 목적 기지국은 소스 기지국에 자원 해제(Resource release) 메시지를 전송한다(S220). 자원 해제 메시지를 수신한 소스 기지국은 모든 자원을 해제한다(S230).

소스 기지국에서는 핸드오버 명령을 단말에 전송하고, 하향 사용자 트래픽 블록을 목적 기지국으로 전송을 시작한다. 상기에서 사용자 트래픽 블록은 AG의 PDCP 계층에서 전송된 사용자 트래픽 블록 혹은 기지국의 RLC에서 상기 트래픽 블록을 수신하여 순차 번호(Sequence Number)를 첨가한 트래픽 블록일 수도 있다. 이때, 목적 기지국은 단말로 전송하였으나 단말의 수신 여부를 완전하게 확인할 수 없는 최소의 트래픽 블록 순서부터 전체의 트래픽 블록을 목적 기지국으로 전송할 수 있다.

이하에서는 목적 기지국이 할당하는 핸드오버 식별자에 대하여 상술한다.

목적 기지국이 핸드오버 식별자를 할당하는 목적은 단말이 목적 기지국으로 핸드오버하기 위해 목적 기지국에 접속을 시도할 경우 접속을 시도한 단말을 구별을 위한 가장 최적화된 크기의 식별자를 할당받도록 하기 위함이다. 따라서 매우 제한된 자원을 사용하여도 접속을 시도할 수 있다. 또한, 미리 협상된 식별자를 사용하여 단말과 목적 기지국 간의 접속 속도를 향상시킨다.

목적 기지국이 할당하는 핸드오버 식별자는 다양한 방식으로 정의할 수 있다.

일 실시예로, 핸드오버 식별자는 핸드오버 인덱스(HO Index) 일 수 있다. 핸드오버 인덱스는 목적 기지국이 핸드오버 요청에 대하여 정상적으로 핸드오버 요청을 허락하고 핸드오버 응답을 전송하였을 경우 예견되는 핸드오버 시도(Instance)를 구별하기 위하여 부여하는 식별자이다. 핸드오버 요청 메시지를 받은 특정 기지국의 셀은 허락한 핸드오버에 대하여 순차적으로 인덱스 번호를 부여한다. 이때, 핸드 인덱스 번호는 고정 크기일 수도 있고, 변경 가능한 크기일 수도 있다. 해당 핸드오버 인덱스는 소스 기지국이 핸드오버 응답 메시지에서 확인한 후 단말에 알려준다. 따라서, 특정 셀로 핸드오버를 시도하는 단말은 특정 셀에 대해서는 고유의 핸드오버 인덱스를 가지게 된다.

다른 실시예로, 핸드오버 식별자는 임의 구분자 정보(Random ID Information) 일 수 있다. 임의 구분자 정보는 단말이 새로운 셀에 접속하기 위하여 랜덤 액세스(Random Access) 과정 등을 수행하기 위하여 초기에 할당하는 식별자 혹은 식별자 생성 등을 위한 식별자 관련 정보이다. 예를 들면, 단말의 초기 접속과정 혹은 핸드오버 등으로 새로운 셀에 접속할 경우 단말을 식별하기 위하여 단말이 임의 구분자 정보를 포함시켜 기지국에 전송하고 수신한 임의 구분자 정보를 통하여 다시 상기 단말에 상향 전송을 위한 자원 할당 정보를 전송한다. 임의 구분자 정보는 핸드오버 요청 메시지를 수신한 후에 목적 기지국에 의해 할당된다. 이때, 할당된 하나의 임의 구분자 정보는 하나의 단말에만 할당되며, 두 개의 단말이 동시에 같은 임의 구분자 정보를 가질 수 없다. 단말이 핸드오버를 위하여 기지국과 접속시에 할당받은 임의 구분자 정보로 접속을 시도할 수 있다. 이때, 상기 임 의 구분자 정보는 고유한 값으로 목적 기지국과 협상을 통하여 확정된 값이므로 다른 단말과의 충돌 확률을 줄일 수 있다. 임의 구분자 정보는 소스 기지국에서 생성된 후에 목적 기지국으로 전송될 수 있다.

또 다른 실시예로, 핸드오버 식별자는 임의 구분자 정보와 핸드오버 인덱스를 포함할 수 있다. 목적 기지국에서 임의 구분자 정보를 여러 단말이 공유하여 사용하는 경우, 임의 구분자 정보와 핸드오버 인덱스를 동시에 포함시켜 하나의 식별자로 사용할 수도 있다.

또 다른 실시예로, 핸드오버 식별자는 시그니처 정보(Signature Information)일 수 있다.

상기에서는 목적 기지국이 핸드오버 식별자를 할당하는 것을 나타내고 있으나, 핸드오버 식별자는 소스 기지국에서 생성할 수 있다. 소스 기지국에서 생성된 핸드오버 식별자는 목적 기지국으로 전송될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 식별자를 이용한 접속 방법을 나타내는 흐름도이다. 이는 핸드오버 식별자가 할당되어 전송되는 과정을 나타낸다.

도 8을 참조하면, 소스 기지국은 단말의 측정 정보로부터 핸드오버가 필요한 상황임을 파악하여 목적 기지국으로 핸드오버하도록 결정한 상태이다. 소스 기지국은 핸드오버를 결정한 후 핸드오버 요청 명령을 목적 기지국에 전송한다(S310).

목적 기지국은 핸드오버 요청 메시지를 수신한 후 수락 제어를 통해 핸드오버 요청에 대한 허락 혹은 거부를 결정하여, 수락된 핸드오버 요청 메시지에 대해 서는 핸드오버 식별자를 할당한다(S320). 핸드오버 식별자는 핸드오버 인덱스일 수 있고, 임의 구분자 정보일 수도 있고, 혹은 시그니처 정보일 수 있다. 핸드오버 식별자는 하나 혹은 여러 가지 형태의 정보가 동시에 사용될 수도 있다. 이때, 해당 기지국의 해당 셀에서 사용될 셀 단말 식별자가 동시에 할당될 수도 있다. 핸드오버 도중에 혹은 핸드오버 후에 상기 단말이 사용할 유/무선 자원이 할당될 수도 있으며 이에 대한 정보도 동시에 전송될 수 있다. 핸드오버 식별자, 셀 단말 식별자, 자원 할당 정보는 서로 간에 연관성을 가지며 목적 기지국에 의해 관리될 수 있다.

목적 기지국은 핸드오버 수락 후에 핸드오버 응답 메시지를 소스 기지국에 전송한다(S330). 이때, 핸드오버 응답 메시지에는 핸드오버 식별자가 포함될 수 있다.

목적 기지국은 핸드오버 명령을 단말에 전송한다(S340). 이때, 핸드오버 명령 메시지에는 핸드오버 식별자가 포함될 수 있다.

단말은 목적 기지국과 접속하기 위하여 L1/L2 연결을 위한 시그널링을 진행한다(S350). 이때, 랜덤 액세스 과정이 진행되며, 이 과정에서 미리 할당받은 핸드오버 식별자를 목적기지국에서 단말을 구별하기 위하여 사용한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 접속 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 단말은 랜덤 액세스 과정을 위하여 RACH를 위한 프리앰블을 기지국으로 전송한다(S410). 랜덤 액세스 과정이 핸드오버로 인한 경우라면, 랜 덤 액세스를 시도하는 단말을 구별하기 위하여 핸드오버 식별자를 사용할 수 있다. 핸드오버 식별자는 핸드오버 인덱스일 수 있고, 임의 구분자 정보일 수도 있고, 혹은 시그니처 정보일 수 있다. 이때, 핸드오버 식별자는 미리 협의된 단말 고유의 값이므로 이를 이용하여 단말을 구분하면 단말이 동시에 같은 임의의 구분자(Random ID)를 사용함으로써 발생할 수 있는 충돌 등을 줄일 수 있다.

핸드오버 식별자는 핸드오버 인덱스와 임의 구분자 정보를 동시에 포함할 수 있다. 이때, 임의 구분자 정보 일부의 값을 핸드오버 인덱스 값으로 활용하거나 혹은 관련된 정보를 참조하여(refer) 사용할 수 있다. 할당되는 임의의 구분자(Random ID)를 핸드오버 과정에서 특정 단말을 구별하기 위한 고유한 값으로 유지하지 않을 경우에도 핸드오버 인덱스 자체는 고유한 값으로 유지된다. 따라서 핸드오버 식별자에 핸드오버 인덱스를 동시에 함께 사용하여 식별자로 사용하면 고유의 식별자를 할당하는 결과를 가져오게 되고 충돌을 방지할 수 있다.

기지국은 프리앰블에 대한 수신 확인을 단말로 전송한다(S420). 수신 확인 메시지에는 타이밍 정보 및 상향 자원 할당 정보가 포함될 수 있다.

단말은 기지국으로 스케줄링을 요청한다(S430). 단말은 수신 확인 메시지에 포함된 타이밍 정보와 상향 자원 할당 정보를 이용하여 스케줄링을 요청한다. 바람직하게는 상향 SCH(UL_SCH)를 이용하여 스케줄링을 요청한다. 이 경우에도 기지국은 핸드오버 식별자를 이용하여 단말을 구분할 수 있다. 핸드오버 식별자는 고유한 값이므로 이를 이용하여 충돌 확률을 줄일 수 있다.

다시 말해, 핸드오버 식별자로 핸드오버 인덱스와 임의 구분자 정보를 함께 포함하여 사용할 수도 있다(핸드오버 식별자= HO Index + Random ID). 혹은 핸드오버 식별자로 임의 구분자 정보만 사용할 경우 임의 구분자 정보 구조 내에 핸드오버 인덱스 값을 포함시키거나 관련된 정보를 참고할 수 있도록 할 수도 있다 (핸드오버 식별자 = Random ID including or referring HO Index).

핸드오버 식별자는 핸드오버 인덱스, 임의 구분자 정보, 시그니처 정보, 핸드오버 인덱스 값을 포함하거나 관련된 정보를 참고하는 임의 구분자 정보 등과 상기 정보들의 조합 등을 포함할 수 있다.

기지국은 상향 데이터 자원을 할당하고(S440), 단말은 상향 데이터를 전송한다(S450).

단말이 기지국으로 프리앰블을 전송하거나, 스케줄링을 요청하거나, 상향으로 데이터를 전송하는 등 상향으로 메시지를 전송할 때, 핸드오버 인덱스만으로 단말 구별을 위한 식별자로 사용할 수도 있다. 상향 데이터 전송 과정의 경우 셀 단말 식별자를 이용할 수 있지만, 본 발명의 경우 핸드오버 인덱스만을 이용하여 단말 식별이 가능하다.

핸드오버 준비 과정에서 미리 단말이 사용할 셀 단말 식별자 정보를 받을 수 있고, 실제 핸드오버 명령을 받은 이후의 시그널링 과정에서는 셀 단말 식별자 대신에 핸드오버 인덱스로 해당 단말을 식별할 수도 있다. 일반적으로 셀 단말 식별자의 크기는 핸드오버 인덱스 크기보다 클 수 있다. 따라서 셀 단말 식별자 대신에 핸드오버 인덱스 등을 이용하여 더 적은 크기의 정보를 이용하여 단말을 식별할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 접속 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 단말은 기지국으로 자원 할당을 위해 프리앰블을 전송한다(S510). 이때 단말은 프리앰블에 작은 메시지 정보를 포함하여 전송할 수도 있다. 기지국은 핸드오버 식별자를 이용하여 단말을 구분할 수 있다.

기지국은 단말로 타이밍 정보(Timing Adjustment) 및 상향 데이터 자원 할당 정보를 전송한다(S520). 이후, 단말은 타이밍 정보(Timing Adjustment) 및 상향 데이터 자원 할당 정보를 이용하여 상향으로 데이터를 전송한다(S530). 기지국은 핸드오버 식별자를 이용하여 단말을 구분할 수 있다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있 을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

상기에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 무선 단말이 네트워크에 접속을 이루고자 할 경우, 셀 내의 접속이 가능한 전체 단말을 구별할 수 있는 식별자 대신 실제 접속을 요구하는 혹은 접속을 요구할 단말들만을 구별할 수 있는 식별자를 사용함으로써 단말의 초기 접속 시에 접속을 위한 단말을 위해 할당되는 자원의 양을 최소한으로 하여 시그널링(signaling) 부하를 줄일 수 있으며, 미리 예약된 식별자를 사용하여 초기 접속 과정의 성공률을 높이는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 단말을 소스 기지국에서 목적 기지국으로 핸드오버를 수행하는 핸드오버 방법에 있어서,

   상기 목적 기지국이 상기 단말의 핸드오버 요청을 상기 소스 기지국으로부터 수신하는 단계;

   상기 목적 기지국이 셀 단말 식별자(Cell UE Identifier)로부터 상기 단말의 핸드오버 식별자를 생성하되, 상기 핸드오버 식별자는 핸드오버 동안 상기 단말을 식별하는데 사용되고, 상기 셀 단말 식별자는 상기 목적 기지국에 의해 제공되는 셀 내에서 상기 단말을 고유하게 식별하는데 사용되고, 상기 핸드오버 식별자의 비트수는 상기 셀 단말 식별자의 비트수 보다 작은 단계; 및

   상기 목적 기지국이 상기 소스 기지국으로 상기 핸드오버 식별자를 전송하는 단계를 포함하는 핸드오버 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 셀 단말 식별자의 일부는 상기 핸드오버 식별자와 동일한 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 셀 단말 식별자는 C-RNTI (Cell-Radio Network Temporary Identifier)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 핸드오버 식별자는 상기 셀 단말 식별자의 LSB(least significant bit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 핸드오버 식별자는 시그니처 정보(Signature Information)로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 핸드오버 식별자가 상기 소스 기지국으로부터 상기 단말로 전달된 후, 상기 목적 기지국이 상기 단말로부터 셀 단말 식별자를 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 셀 단말 식별자는 상기 단말이 상기 핸드오버 식별자로부터 변환시킨 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 핸드오버 식별자가 상기 소스 기지국으로부터 상기 단말로 전달된 후, 상기 목적 기지국이 상기 단말로부터 상기 핸드오버 식별자를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 핸드오버 식별자는 핸드오버 인덱스이고, 상기 핸드오버 인덱스는 상기 목적 기지국에 의해 제공되는 상기 셀 내에서 상기 단말의 핸드오버 요청을 식별하는 것을 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
9. 단말이 소스 기지국에서 목적 기지국으로 핸드오버를 수행하는 핸드오버 방법에 있어서,

   상기 단말이 소스 기지국으로부터 핸드오버 명령을 수신하되, 상기 핸드오버 명령은 상기 목적 기지국이 셀 단말 식별자로부터 생성한 핸드오버 식별자를 포함하고, 상기 셀 단말 식별자는 상기 목적 기지국에 의해 제공되는 셀 내에서 상기 단말을 고유하게 식별하는데 사용되고, 상기 핸드오버 식별자의 비트수는 상기 셀 단말 식별자의 비트수 보다 작은 단계; 및

   상기 단말이 상기 목적 기지국으로 접속 요청을 전송하되, 상기 접속 요청은 상기 핸드오버 식별자를 포함하고, 상기 목적 기지국은 상기 핸드오버 식별자를 이용하여 상기 단말을 식별하는 단계를 포함하는 핸드오버 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 셀 단말 식별자는 C-RNTI (Cell-Radio Network Temporary Identifier)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 핸드오버 식별자는 시그니처 정보(Signature Information)로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 핸드오버 식별자는 핸드오버 인덱스이고, 상기 핸드오버 인덱스는 상기 목적 기지국에 의해 제공되는 상기 셀 내에서 상기 단말의 핸드오버 요청을 식별하는 것을 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
13. 제 9 항에 있어서,

    상기 셀 단말 식별자의 일부는 상기 핸드오버 식별자와 동일한 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
14. 제 9 항에 있어서,

    상기 핸드오버 식별자는 상기 셀 단말 식별자의 LSB(least significant bit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.

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