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KR100705579B1 - 복합망을 이용한 핸드오프 구현 시스템 및 그 방법 - Google Patents

복합망을 이용한 핸드오프 구현 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR100705579B1
KR100705579B1 KR1020050070399A KR20050070399A KR100705579B1 KR 100705579 B1 KR100705579 B1 KR 100705579B1 KR 1020050070399 A KR1020050070399 A KR 1020050070399A KR 20050070399 A KR20050070399 A KR 20050070399A KR 100705579 B1 KR100705579 B1 KR 100705579B1
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정재동
전성준
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 복합망을 이용한 핸드오프 구현 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 무선랜 단말이 CDMA 기지국, GPS 위성과의 통신을 통해 자신의 위치 정보를 파악하고, 상기 무선랜 단말의 위치 정보를 제공받은 셀 매핑 서버가 상기 위치 정보로부터 무선랜 단말이 현재 위치하는 무선 랜 셀 정보를 획득하고, 무선랜 단말의 현재 위치로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하여 상기 무선랜 단말로 제공하여, 목적 액세스 포인트에 대한 검색 과정 없이 핸드오프를 수행하도록 함으로써, 무선 랜 핸드오프 소요 시간을 현저히 감축시킨다.

Description

복합망을 이용한 핸드오프 구현 시스템 및 그 방법{System and Method for Performing Handoffs Using Hybrid Network}
도 1은 일반적인 무선 랜 네트워크의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 기존의 무선 랜 네트워크의 핸드오프 과정을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 복합 네트워크의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 단말의 블록 구성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 셀 매핑 서버의 블록 구성을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 CDMA2000 셀과 무선 랜 셀의 중첩 구조를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 무선 랜의 서브 셀 구조를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 셀 매핑 데이터베이스의 구조를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따라 단말이 이동하는 경우의 전체 네트워크의 핸드오프 동작 흐름을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 단말과 셀 매핑 서버 간의 핸드오프 동작 흐름을 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
300 : 셀 매핑 서버 301 : 위치정보 수신 모듈
302 : 제어부 303 : 셀 매핑 데이터베이스
310 : 단말 312 : GPS 수신 모듈
313 : 무선랜 모듈 314 : CDMA 모듈
315 : 저장부 320 : 기지국
330 : GPS 위성 340 : 액세스 포인트(AP)
본 발명은 무선 근거리(WLAN : Wireless LAN) 통신망에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이동 단말의 핸드오프 과정에서 새로운 액세스 포인트를 탐색하여 무선 랜 네트워크에 접속하는 복합망을 이용한 핸드오프 구현 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 수년 동안 무선 근거리 통신(이하, 무선랜)의 전송 속도는 놀라운 속도로 발전하였다. 셀룰러 네트워크(Cellular Network)는 멀티미디어 서비스를 제공하기에 여전히 낮은 처리능력(Throughput)을 보이는 반면, 무선 랜은 54Mbps의 인터넷 액세스 서비스를 제공해 주고 있다. 광 대역폭과 저 비용의 특성을 가지는 무선 랜은 이동통신 환경에 적용시킬 수 있는 경쟁력 있는 기술로 자리잡고 있다.
도 1은 일반적인 무선 랜 네트워크의 구성을 나타낸다.
일반적으로, 무선 랜 네트워크는 네트워크로의 접속을 원하는 단말(Station 또는 Node)(120), 이를 중계하는 액세스 포인트(110-1, 110-2)를 포함하여 구성되며, 액세스 포인트들은 백본 네트워크로 연결되어 있다.
단말(120)은 배터리에 의해 동작하는 노트북이나 PDA인 경우가 많으나, 반드시 휴대 가능한 기기에 한정되는 것은 아니다.
802.11 네트워크의 프레임은 다른 네트워크로 전달되는 과정에서 다른 형태의 프레임으로 변환되어야 하는데, 액세스 포인트(access point)는 이러한 네트워크 간의 브리징(bridging) 기능을 수행한다. 또한, 백본 네트워크는 액세스 포인트의 목적지에 프레임을 전달하는 역할을 하며, 이더넷 망이 그 대표적인 예이다.
무선 랜 접속을 위한 무선 랜 모듈을 탑재한 단말(120)은 무선 랜 액세스 포인트(110-1)를 통해 데이터 서비스를 제공받게 되는데, 하나의 액세스 포인트는 제한된 영역만 커버한다. 단말이 다른 액세스 포인트(110-2) 영역으로 이동하게 되면 핸드오프(Handoff)가 발생한다. 단말이 하나의 액세스 포인트에서 다른 액세스 포인트로 연결되는 것을 액세스 포인트간 핸드오프(Inter AP Handoff)라고 하며, 이 과정을 IEEE 802.11 표준에서는 재결합(re-association)이라 한다. 핸드오프를 위해 단말은 새로운 액세스 포인트를 검색하여야 하고, 이러한 검색에는 적지 않은 시간이 소요되어 서비스 지연을 유발하는 주 요인이 된다.
이러한 액세스 포인트의 검색 지연 시간은 VoIP(Voice over Internet Protocol)와 같은 실시간 멀티미디어 서비스의 경우 필히 해결해야 할 문제가 될 수 밖에 없다.
무선 랜을 위한 IEEE802.11이 정의하는 무선 랜 핸드오프는 크게 검색(scanning), 인증(authentication), 재결합(re-association)의 세 가지 과정을 거치게 된다.
도 2는 기존의 무선 랜 네트워크의 핸드오프 과정을 보여준다.
단말이 접속하고 있던 액세스 포인트 영역에서 다른 액세스 포인트 영역으로 이동하는 경우, 이동 노드는 인접한 여러 액세스 포인트들이 제공하는 모든 채널을 스캐닝 한다(S200). IEEE802.11은 크게 두 가지 스캐닝 방법을 소개한다.
첫 번째 방법은 수동적 스캐닝(Passive Scanning)으로, 이 방법은 이동 노드가 모든 채널로부터의 신호를 성공적으로 수신하고 확인된 액세스 포인트의 비콘 메시지(beacon message)를 받을 때까지 기다렸다 액세스 포인트의 존재를 결정한다. 이 방법은 낮은 오버헤드(over)가 장점인 반면, 지연 시간이 너무 긴 단점을 가진다. 수동적 스캐닝의 단점을 보완하기 위한 방법이 능동적 스캐닝(Active Scanning) 방법으로, 도 2의 핸드오프 절차는 능동적 스캐닝을 택하는 경우를 나타내고 있다.
능동적 스캐닝을 선택하는 경우, 이동 노드는 각 채널에 대해 프로브 요청(Probe Request)을 브로드캐스트(broadcast)하고(S201), 이에 대한 각 채널로부터의 응답을 최소채널시간(MinChannelTime) 동안 기다린다(S202). 이동 노드는 모든 채널을 스캔하고, 모든 비콘(Beacon) 메시지 혹은 프로브 응답을 수신하여 가장 적 절한 액세스 포인트에 연결한다.
스캐닝 단계(S200)가 완료되면 인증 절차(S210)가 이어지게 된다. 이동 노드(120)가 새로이 접속하기로 결정된 새로운 AP(110-1)로 인증 요구(Authentication Request)를 전송하면(S211), 이를 수신한 새로운 AP(110-1)는 접속을 요구하는 이동 노드(120)가 네트워크에 접속할 정당한 권한을 가지고 있는지 체크하여 인증 응답(Authentication Response)을 이동 노드(120)로 전송한다(S212).
인증은 이동 노드의 존재를 인지시키고, 이동 노드가 액세스 포인트의 기본적인 서비스에 접근할 수 있도록 승인하는 과정이다. 무선 네트워크는 원천적으로 유선에 대응하는 물리적인 보안을 제공할 수 없으므로, 네트워크에 접근하는 사용자에게 접근 권한을 가지고 있음을 확인하는 추가적인 인증 루틴이 필요한 것이다.
핸드오프의 마지막 단계로 재결합(Re-association) 과정(S220)이 필요하다. 재결합은 이동 단말이 원래 접속 중이던 기존의 AP와의 접속을 해제하고 새로이 접속하려고 하는 새로운 AP와 결합하는 과정이며, 재결합 요구(Re-association Request)는 이동 단말에 의해 초기화된다(S205). 새로운 AP(110-1)는 기존의 AP(100-2)로 핸드오프 요청(Handoff Request)을 전송하고, 이를 수신한 기존의 AP(110-2)는 재결합에 필요한 정보 포함하는 핸드오프 응답(Handoff Response)을 새로운 AP(110-1)로 제공한다(S223). 기존의 AP와 새로운 AP 사이의 동작은 IAPP(Inter Access Point Protocol)에 정의되어 있다. 핸드오프 응답(Handoff Response)을 수신한 새로운 AP(110-1)는 재결합 요청(Re-association Response)을 이동 노드(120)로 전송한다(S224).
상기 살펴본 무선 랜 이동 노드의 핸드오프 과정 중 지연의 가장 주요한 요인이 검색 과정이라는 것이 여러 실험 결과와 논문을 통해 제시되었다. 검색 시간을 감소시키기 위해 선택적(Selective) 스캐닝 방법도 사용되고 있으나, 이 방법 역시 기본적으로 최적의 채널을 찾기 위한 대기 시간이 짧게는 최소채널시간(MinChanelTime)만큼, 길게는 최대채널시간(MaxChannelTime)만큼 소요된다는 점에서 효과적인 검색 시간 단축을 기대하기는 어렵다.
여기서, 무선 랜 이동 단말의 핸드오프시 발생하는 지연 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있는 채널 검색 방법에 대한 필요성이 제기되었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해, CDMA 네트워크 및 GPS 시스템을 무선 랜 네트워크의 핸드오프 절차에 이용하여 핸드오프 수행시의 채널 검색 시간을 줄일 수 있도록 하는 복합망을 이용한 핸드오프 구현 시스템 및 그 방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선 랜 핸드오프 시스템은, CDMA 기지국, GPS(Global Positioning Service) 위성과의 통신을 통해 자신의 위치 정보를 파악하는 무선랜 단말과 상기 무선랜 단말의 위치 정보를 제공받아, 상기 위치 정보로부터 무선랜 단말이 현재 위치하는 무선 랜 셀 정보를 획득 하고, 무선랜 단말의 현재 위치로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하여 상기 무선랜 단말로 제공하는 셀 매핑 서버를 포함한다.
상기 위치 정보는, 단말의 GPS 좌표 정보 또는 단말이 위치하는 CDMA 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 핸드오프 예상 셀 정보는, 상기 이동 단말의 이동이 예상되는 무선 랜 셀을 커버하는 액세스 포인트 정보를 포함한다.
상기 무선랜 단말은, GPS 위성으로부터 상기 무선랜 단말의 좌표 정보를 수신하는 GPS 수신 모듈; CDMA 기지국으로부터 상기 무선랜 단말이 접속하는 CDMA 셀 정보를 수신하는 CDMA 모듈; 상기 핸드오프 예상 셀 정보를 저장하는 저장부; 및 상기 좌표 정보와 상기 CDMA 셀 정보를 상기 셀 매핑 서버로 전송하고, 상기 셀 매핑 서버로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 수신하여 상기 저장부에 저장하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 제공받아 핸드오프를 수행하는 무선 랜 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 셀 매핑 서버는, CDMA 셀과 그에 매핑되는 무선 랜 셀에 관한 정보, 단말의 현재 무선 랜 셀에 매핑되는 핸드오프 예상 셀 정보를 저장하는 매핑 셀 매핑 데이터베이스; 와 상기 무선 랜 단말의 위치 정보와 상기 셀 매핑 데이터베이스가 저장하는 매핑 정보를 통해 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하고 상기 무선 랜 단말로 제공하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 무선 랜 단말이 위치하는 CDMA 셀과 중첩하는 무선 랜 셀 정보를 구하고, 무선 랜 셀의 GPS 위치 정보와 비교하여 현재 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀 정보를 구하고, 현재 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀과 매칭되는 핸드오프 예상 셀 정보를 검출한다.
상기 셀 매핑 데이터베이스는, CDMA 셀 전체의 구성에 관한 정보, 무선 랜 셀 전체의 구성에 관한 정보, 또는 각각의 무선 랜 셀 및 서브-셀의 GPS 좌표 정보 중 적어도 하나의 정보를 저장한다.
상기 셀 매핑 서버는, 상기 무선 랜 단말로부터 위치 정보를 수신하는 위치정보 수신 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 무선랜 단말은, 상기 셀 매핑 서버로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 제공받아 목적 액세스 포인트에 대한 스캐닝을 생략하고 핸드오프를 수행한다.
상기 무선 랜 핸드오프 시스템은, 상기 무선 랜 단말로 GPS 좌표 정보를 전송하는 GPS 위성과 상기 무선 랜 단말로 CDMA 셀 정보를 전송하는 CDMA 기지국 시스템을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 셀 매핑 시스템은, CDMA 셀과 그에 매핑되는 무선 랜 셀에 관한 정보, 각각의 무선 랜 셀에 매핑되는 핸드오프 예상 셀 정보를 저장하는 셀 매핑 데이터베이스; 와 단말의 GPS 좌표 정보 또는 단말이 위치하는 CDMA 셀 정보를 포함하는 단말의 위치 정보와 상기 셀 매핑 데이터베이스가 저장하는 정보를 이용해 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하여, 상기 단말로 제공하는 제어부를 포함하며, 상기 단말로부터 단말의 GPS 좌표 정보 또는 단말이 위치하는 CDMA 셀 정보를 수신하는 위치정보 수신 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 단말이 위치하는 CDMA 셀과 중첩하는 무선 랜 셀 정보를 구하고, 무선 랜 셀의 GPS 위치 정보와 비교하여 현재 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀 정보를 구하고, 현재 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀과 매칭되는 핸드오프 예상 셀 정보를 검출한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 무선 랜 핸드오프 방법에 있어서, 무선랜 단말이 CDMA 기지국, GPS(Global Positioning Service) 위성과의 통신을 통해 자신의 위치 정보를 파악하는 단계; 상기 무선랜 단말로부터 위치 정보를 제공받아, 무선랜 단말이 현재 위치하는 무선 랜 셀 정보를 획득하고, 무선랜 단말의 현재 위치로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 핸드오프 예상 셀 정보를 상기 무선랜 단말로 제공하는 단계를 포함한다.
상기 무선 랜 핸드오프 방법은, 상기 무선 랜 단말이 제공받은 핸드오프 예상 셀 정보를 저장하는 단계와 상기 저장된 핸드오프 예상 셀 정보를 이용해 목적 액세스 포인트에 대한 스캐닝을 생략하고 핸드오프를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 핸드오프 예상 셀 정보 검출 단계는, CDMA 셀과 그에 매핑되는 무선 랜 셀에 관한 정보 및 각각의 무선 랜 셀에 매핑되는 핸드오프 예상 셀 정보와, 상기 무선 랜 단말의 GPS 좌표 정보 또는 상기 무선 랜 단말이 위치하는 CDMA 셀 정보를 비교, 이용하여 핸드오프 예상 셀 정보를 검출한다.
상기 핸드오프 예상 셀 정보를 검출 단계는, 상기 단말이 위치하는 CDMA 셀 과 중첩하는 무선 랜 셀 정보를 검색하는 단계; 상기 검색된 무선 랜 셀의 GPS 위치 정보와 상기 무선 랜 단말의 GPS 좌표 정보를 비교하여 현재 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀 정보를 검색하는 단계; 및 상기 검색된 단말이 현재 위치하는 무선 랜 서브-셀과 매칭되는 인접 셀 정보를 검출하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 살펴보면서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 네트워크의 구조를 나타내고 있다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명은 IEEE802.11을 기반으로 하는 무선 랜 네트워크를 기본으로 하고 있으나, 무선 랜 네트워크 외에 CDMA2000 네트워크와 GPS 위성을 추가로 적용한다.
무선 랜 네트워크에는 단말(310), 단말과 백본망을 중계하는 액세스 포인트(340-1, 340-2)가 위치하고, CDMA2000 네트워크에는 기지국(320)을 비롯한 기지국 제어기, 교환기 등을 포함하는 기지국 시스템이 위치한다. GPS(Global Positioning Service) 서비스를 위해 GPS 위성(330)이 기지국(320) 및 단말(310)과 통신한다.
본 발명에 따른 단말(310)은 액세스 포인트(340-1, 340-2)를 통해 무선 랜 네트워크와 통신할 뿐 아니라 CDMA2000 네트워크의 셀 배치에 따른 단말의 위치를 파악하기 위해 CDMA2000 네트워크의 기지국과도 통신한다. 기지국(320)은 단말의 위치를 파악하기 위해 GPS를 통한 셀 동기화 방법을 사용한다. 단말(310)은 또한 단말의 좌표 값을 포함하는 위치 정보를 제공받기 위해 GPS 위성(330)과도 통신한다.
한편, 셀 매핑 서버(Cell Mapping Server)(300)는 단말(310)로부터 단말의 좌표값과 CDMA 셀 상의 위치를 제공받아, 매칭되는 무선 랜 셀을 검색하고 그에 따른 핸드오프 예상 셀을 검출하여 다시 단말(310)로 제공한다. 단말(310)은 셀 매핑 서버(300)로부터 제공받은 핸드오프 예상 셀 정보를 이용해 이동에 따른 다른 채널에 대한 검색(Scanning) 과정 없이 핸드오프를 수행할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 단말의 블록 구성을 나타낸다.
도 4의 단말(310)은 GPS 수신 모듈(312), 무선랜 모듈(313), CDMA 모듈(314), 저장부(315) 및 제어부(311)를 포함한다.
GPS 수신 모듈(312)은 GPS 위성(330)으로부터 수신한 단말(310)의 좌표 값을 제어부(311)로 제공하고, CDMA 모듈(314)은 단말이 접속하는 CDMA2000 네트워크의 기지국 정보를 추출해 제어부(311)로 제공한다. CDMA2000의 셀(cell) 설계는 기지국과 기지국 별 섹터를 기본으로 하여 이루어지므로, 여기서 기지국 정보는 셀 정보로도 표현될 수 있다.
제어부(311)는 GPS 수신 모듈(312)과 CDMA 모듈(314)로부터 제공받은 단말의 좌표 값과 기지국(CDMA2000 셀) 정보를 무선랜 모듈(313)을 통해 셀 매핑 서버(300)로 전송한다. 또한 셀 매핑 서버(300)로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 수신하고 이를 저장부(315)에 저장한다. 그러므로, 저장부(315)가 저장하는 핸드오프 예 상 셀 정보는 단말(310)의 이동에 따라 변화한다.
무선랜 모듈(313)은 무선랜 네트워크 상의 액세스 포인트와의 무선 연결을 통해 셀 매핑 서버(300)와 제어부(311)를 중계하고, 제어부(311)가 파악한 핸드오프 예상 셀 정보에 따라 무선랜 핸드오프를 수행하는 역할을 담당한다.
도 5는 본 발명에 따른 셀 매핑 서버의 블록 구성을 도시한다.
도 5의 셀 매핑 서버(300)는 위치정보 수신 모듈(301), 제어부(302) 및 셀 매핑 데이터베이스(303)를 포함한다.
셀 매핑 데이터베이스(303)는 CDMA2000 셀에 대한 정보, 무선 랜 셀에 대한 정보 및 CDMA200 셀과 무선 랜 셀의 매핑 정보를 포함한다. 매핑 정보는 리스트의 형태로 관리될 수 있는데, 셀 매핑 데이터베이스(303)의 구체적인 형태는 도 7에서 자세히 살펴보기로 한다.
위치정보 수신 모듈(301)은 단말(310)이 액세스 포인트를 통해 제공되는 단말(310)의 위치정보를 수신한다. 위치정보는 앞서 살펴본 단말의 GPS 좌표값과 단말이 위치하는 CDMA 셀 정보를 포함한다.
위치정보 수신 모듈(301)을 통해 단말(310)의 위치정보를 수신한 제어부(302)는 상기 위치정보와 셀 매핑 데이터베이스(303)가 저장하는 매핑 정보를 통해 단말(310)이 이동할 경우 어느 무선 랜 셀로 이동할 것인지에 관한 정보, 즉 핸드오프 예상 셀 정보를 검출한다. 검출된 핸드오프 예상 셀 정보는 다시 단말(310)로 제공되어 실제 핸드오프에 사용된다.
도 6은 본 발명에 따른 CDMA2000 셀과 무선 랜 셀의 중첩 구조를 도시한다.
숫자 1 내지 60이 표기된 육각형 모양의 작은 셀들은 무선 랜 셀, 즉 각각의 액세스 포인트가 커버하는 영역을 나타낸다. 반면, A, B, C, D, E, F, G로 표시된 큰 셀들은 CDMA2000 셀, 즉 기지국들이 커버하는 영역을 나타낸다.
도 6에서는 두 네트워크를 구성하는 각각의 셀들이 중첩되고 있음을 확인할 수 있는데, 이것은 공간적인 중첩일 뿐 실제로 각각의 네트워크에서 사용되는 통신 방식과 대역폭 등이 모두 다르므로 서로 간섭을 주지 않는 별개의 셀 구조로 보면 된다.
본 발명에서는 이처럼 공간적으로 중첩되는 독립된 셀 구조를 무선 랜 단말의 핸드오프에 이용하려는 것이다.
한편, 하나의 무선 랜 셀(600)을 확대하여 보면, 6개의 서브-셀로 구분되어 있음을 알 수 있다. 하나의 셀을 6개의 서브-셀로 분할한 것은 핸드오프 예상 셀을 검출하기 위한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 무선 랜 네트워크의 서브 셀 구조를 나타낸다.
본 발명에서는 액세스 포인트를 중심으로 하는 무선 랜의 셀을 다시 6개의 논리적 서브-셀로 분할한다. 도 7에서는 7개의 액세스 포인트가 7 개의 셀을 구성하고 있으며, 각각의 셀은 다시 6개의 서브-셀로 분할되어 있음을 알 수 있다.
무선 랜 셀 3을 살펴보면, 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5, 3-6의 서브-셀로 구분 되어 있음을 알 수 있다. 이렇듯 무선 랜 셀을 재 분할하는 이유는 핸드오프시 단말에게 정확한 이동 목적 액세스 포인트를 할당하기 위함이다. 단말이 어떤 서브-셀에 위치하는지는 GPS 위성(330)으로부터 제공받는 단말의 좌표 값과 기지국(320)으로부터 제공받는 CDMA 셀 정보를 이용해 이와 공간적으로 중첩되는 무선 랜 셀을 검색함으로써 알 수 있다.
무선 랜 네트워크에서 핸드오프는 단말이 접속하는 액세스 포인트가 달라질 때 발생한다. 예를 들어 단말이 도 7의 3-5 서브-셀로부터 7-2 서브-셀로 이동하는 경우, 3-3 서브-셀로부터 2-6 서브-셀로 이동하는 경우 등이다. 그러나, 3-3 서브-셀에서 3-4 서브-셀로 이동하는 경우처럼 서브-셀이 다르지만 셀은 같은 경우에는 접속하는 액세스 포인트가 동일하므로 핸드오프가 일어나지 않는다.
도 7의 셀 구조를 살펴보면, 각각의 서브-셀에서 핸드오프가 일어날 수 있는 서브-셀로의 이동은 한 가지 경우의 수밖에 없다. 물론 서브-셀 간의 경계를 타고 다른 영역으로 이동하는 예외를 생각해 볼 수 있으나, 이런 경우는 확률적으로 극히 드문 경우이므로 고려하지 않기로 한다. 예를 들어, 3-1에서 핸드오프가 일어날 수 있는 서브-셀은 8-4뿐이고 핸드오프 목적 액세스 포인트는 셀 8에 해당하는 액세스 포인트가 된다. 또한 3-2의 경우에는 5-5로 이동해야 핸드오프가 일어나고, 목적 액세스 포인트는 셀 5에 해당하는 액세스 포인트이다.
도 7에서 제시한 실시예는 무선 랜 셀과 서브-셀이 육각의 형태를 띠고 있으나, 본 발명의 범위를 육각의 서브-셀 모양으로 제한하는 것은 아니며, 삼각의 형태 등으로 제시되는 셀이라 하더라도 인접하는 다른 셀이 제한된 개수로 결정될 수 있는 경우라면 모두 본 발명의 범주에 포함된다 할 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 셀 매핑 데이터베이스의 구조를 보여준다.
도 5에서, 셀 매핑 데이터베이스(300)는 CDMA2000 셀에 대한 정보, 무선 랜 셀에 대한 정보 및 CDMA200 셀과 무선 랜 셀의 매핑 정보를 포함하고 있음을 설명하였다. 도 8은 셀 매핑 데이터베이스(300)가 리스트 형태를 띨 수 있음을 보여준다.
도 8에서 보는 바와 같이, 셀 매핑 데이터베이스(300)는 본 발명에서 이용하고자 하는 CDMA2000 네트워크의 전체 셀 리스트를 저장하고, 각 CDMA2000 셀과 공간적으로 중첩되는 무선 랜 셀의 리스트에 대한 정보를 포함한다. 예를 들어, CDMA 셀 A는 무선 랜 셀 1 내지 12의 영역과 중첩되고, CDMA 셀 B는 무선 랜 셀 5, 12, 22, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 41과 공간적으로 중첩되고 있다.
셀 매핑 데이터베이스(300)는 또한, 전체 무선 랜 네트워크 셀의 리스트와 각각의 무선 랜 셀이 가지는 서브-셀에 대한 리스트도 포함한다. 도 8에서 제시하지는 않았으나, 무선 랜 셀 리스트에 대해 각 셀이 커버하는 영역의 GPS 좌표 값을 매핑하는 리스트도 추가될 수 있다.
상기 제시한 여러 리스트들을 이용하여 단말이 위치하는 무선 랜 셀을 파악할 수 있는데, 예를 들어 다음과 같은 방법이 사용할 수 있다.
단말이 위치하는 CDMA 셀 정보로부터 해당 CDMA 셀과 중첩하는 무선 랜 셀을 파악 가능하다. 파악된 여러 무선 랜 셀의 GPS 좌표 값 리스트와 단말의 GPS 좌표 값을 비교하면 현재 단말이 위치하는 무선 랜 셀을 쉽게 파악할 수 있다. 이는 단지 실시예로 이해되어야 할 것이고, 이 외에도 여러 다른 방법들이 사용될 수 있을 것이다. 일단, 현재 단말이 위치하는 무선 랜 셀이 파악되면, 핸드오프 매핑 리스트를 통해 핸드오프 예상 서브-셀을 알 수 있다.
셀 매핑 데이터베이스(300)의 중요한 의미는 바로 핸드오프 매핑 리스트를 제공한다는 점인데, 핸드오프 매핑 리스트는 각각의 무선 랜 서브-셀들에 대해서 핸드오프 예상 서브-셀을 제공한다. 도 8을 살펴보면, 단말이 현재 위치하는 무선 랜 서브-셀에 대해 핸드오프가 예상되는 서브-셀이 하나씩 매칭되어 있는 것을 알 수 있다. 단말은 이렇게 파악된 핸드오프 예상 액세스 포인트로 핸드오프를 수행하게 된다.
도 9는 본 발명에 따라 단말이 이동하는 경우의 전체 네트워크의 핸드오프 동작 흐름을 보여준다.
무선 랜 네트워크를 통해 통신 중이던 이동 단말(310)은 새로운 AP 스캐닝을 위해 기지국(320) 및 GPS 위성(330)과 통신한다. 기지국(320)과의 통신을 통해 CDMA 네트워크 셀 상에서의 단말의 위치를 파악하고(S901), GPS 위성(330)과의 통신을 통해 좌표 값으로 나타나는 단말의 위치를 파악한다(S902). 단말(310)은 파악된 자신의 위치 정보(접속하는 CDMA 기지국 정보 및 단말의 좌표 값 정보)를 셀 매핑 서버(300)로 제공하고(903), 이를 수신한 셀 매핑 서버(300)는 단말의 위치 정보와 자신이 보유하는 셀 매핑 데이터베이스(303)를 이용하여 현재 단말(310)이 위 치하는 곳으로부터 핸드오프가 예상되는 셀에 대한 정보를 검출하고, 이를 단말(310)로 전송한다(S904).
스캐닝 단계가 완료되면 인증 절차가 이어지게 된다. 단말(310)이 새로이 접속하기로 결정된 새로운 AP(340-2)로 인증 요구(Authentication Request)를 전송하면(S905), 이를 수신한 새로운 AP(340-2)는 접속을 요구하는 단말(310)이 네트워크에 접속할 정당한 권한을 가지고 있는지 체크하여 인증 응답(Authentication Response)을 단말(310)로 전송한다(S906).
인증이 완료되면 단말(310)은 새로운 AP(340-2)로 재결합 요구(Re-association Request)를 전송한다(S907). 새로운 AP(340-2)는 기존의 AP(340-1)로 핸드오프 요청(Handoff Request)을 전송하고(S908), 이를 수신한 기존의 AP(340-1)는 재결합에 필요한 정보를 포함하는 핸드오프 응답(Handoff Response)을 새로운 AP(340-2)로 제공한다(S909). 핸드오프 응답(Handoff Response)을 수신한 새로운 AP(340-2)는 재결합 요청(Re-association Response)을 단말(310)로 전송한다(S910).
도 9의 절차를 도 2의 절차와 비교하여 보면, 검색(Scanning) 과정에서 두 절차가 확연히 다른 것을 알 수 있는데, 본 발명에 따른 도 9의 절차에 의하면 단말의 채널 검색 과정에 액세스 포인트와의 통신은 배제되는 것이 가장 큰 특징이라 할 수 있다. 즉, 핸드오프를 위한 새로운 액세스 포인트의 검색 과정에 CDMA 네트워크와 GPS 서비스를 사용한다는 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 단말과 셀 매핑 서버 간의 핸드오프 동작 흐름을 나타낸다.
단말(310)이 무선 랜 네트워크를 통해 통신중인 상태에서(S100), 단말의 현재 이동하고 있는지와는 무관하게 핸드오프 절차 이전에 미리 자신의 위치정보를 셀 매핑 서버(300)로 제공한다. 위치정보는 앞서 살펴본 단말의 GPS 좌표값과 단말이 위치하는 CDMA 셀 정보를 포함한다. 셀 매핑 서버(300)는 단말(310)이 제공하는 단말(310)의 위치정보를 수신한다(S120).
셀 매핑 서버(300)는 수신한 단말의 위치정보 중 CDMA 셀 정보, 즉 단말이 위치하는 CDMA 기지국 정보를 이용하여 해당 CDMA 셀과 중첩하는 무선 랜 셀을 셀 매핑 데이터베이스(303)에서 검색한다(S121). 무선 랜 셀이 파악되면, 단말의 GPS 위치 정보(좌표 값)를 이용하여, 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀을 검색한다(S122). 셀 매핑 서버(300)는 단말이 현재 위치하는 무선 랜 서브-셀 정보로부터 매칭되는 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하고(S123), 해당 핸드오프 예상 셀 정보를 단말(310)로 전송한다(S124).
핸드오프 예상 셀 정보를 제공받은 단말(310)은 실제 핸드오프가 발생하는 경우(S110), 새로운 액세스 포인트에 대한 검색(Scanning) 과정 없이, 인증 절차(S111)와 재결합 절차(S112)를 거쳐 핸드오프를 수행하게 된다.
본 발명은, 핸드오프 과정 중 많은 시간 비중을 차지하는 채널 스캐닝 과정 을 획기적으로 단축함으로써 전체적인 무선 랜 단말의 핸드오프 시간을 현격히 감소시켜 무선 랜 네트워크의 품질 향상을 가져올 수 있다.

Claims (21)

  1. 무선 랜 네트워크의 핸드오프 시스템에 있어서,
    CDMA 기지국, GPS(Global Positioning Service) 위성과의 통신을 통해 자신의 위치 정보를 파악하는 무선랜 단말; 과
    CDMA 셀과 그에 매핑되는 무선 랜 셀에 관한 정보, 각각의 무선 랜 셀에 매핑되는 핸드오프 예상 셀 정보를 저장하며, 상기 무선랜 단말로부터 무선랜 단말의 위치 정보를 수신하여 무선랜 단말이 위치하는 무선 랜 셀을 결정하고, 상기 무선랜 단말이 위치하는 무선 랜 셀로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하여 상기 무선랜 단말로 제공하는 셀 매핑 서버를 포함하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 위치 정보는,
    단말의 GPS 좌표 정보 또는 단말이 위치하는 CDMA 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 핸드오프 예상 셀 정보는,
    상기 이동 단말의 이동이 예상되는 무선 랜 셀을 커버하는 액세스 포인트 정 보를 포함하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 무선랜 단말은,
    GPS 위성으로부터 상기 무선랜 단말의 좌표 정보를 수신하는 GPS 수신 모듈;
    CDMA 기지국으로부터 상기 무선랜 단말이 접속하는 CDMA 셀 정보를 수신하는 CDMA 모듈;
    상기 핸드오프 예상 셀 정보를 저장하는 저장부; 및
    상기 좌표 정보와 상기 CDMA 셀 정보를 상기 셀 매핑 서버로 전송하고, 상기 셀 매핑 서버로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 수신하여 상기 저장부에 저장하는 제어부를 포함하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 무선랜 단말은,
    상기 제어부로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 제공받아 핸드오프를 수행하는 무선 랜 모듈을 더 포함하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 셀 매핑 서버는,
    CDMA 셀과 그에 매핑되는 무선 랜 셀에 관한 정보, 단말의 현재 무선 랜 셀에 매핑되는 핸드오프 예상 셀 정보를 저장하는 셀 매핑 데이터베이스; 와
    상기 무선 랜 단말의 위치 정보와 상기 셀 매핑 데이터베이스가 저장하는 매핑 정보를 통해 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하고 상기 무선 랜 단말로 제공하는 제어부를 포함하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 무선 랜 단말이 위치하는 CDMA 셀과 중첩하는 무선 랜 셀 정보를 구하고, 무선 랜 셀의 GPS 위치 정보와 비교하여 현재 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀 정보를 구하고, 현재 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀과 매칭되는 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 셀 매핑 데이터베이스는,
    CDMA 셀 전체의 구성에 관한 정보, 무선 랜 셀 전체의 구성에 관한 정보, 또 는 각각의 무선 랜 셀 및 서브-셀의 GPS 좌표 정보 중 적어도 하나의 정보를 저장하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 셀 매핑 서버는,
    상기 무선 랜 단말로부터 위치 정보를 수신하는 위치정보 수신 모듈을 더 포함하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 무선랜 단말은,
    상기 셀 매핑 서버로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 제공받아 목적 액세스 포인트에 대한 스캐닝을 생략하고 핸드오프를 수행하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 무선 랜 단말로 GPS 좌표 정보를 전송하는 GPS 위성; 과
    상기 무선 랜 단말로 CDMA 셀 정보를 전송하는 CDMA 기지국 시스템을 더 포함하는 무선 랜 핸드오프 시스템.
  12. CDMA 네트워크와 무선 랜 네트워크를 통합 관리하는 시스템에 있어서,
    CDMA 셀과 그에 매핑되는 무선 랜 셀에 관한 정보, 각각의 무선 랜 셀에 매핑되는 핸드오프 예상 셀 정보를 저장하는 셀 매핑 데이터베이스; 와
    단말의 GPS 좌표 정보 또는 단말이 위치하는 CDMA 셀 정보를 포함하는 단말의 위치 정보와 상기 셀 매핑 데이터베이스가 저장하는 정보를 이용해 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하여, 상기 단말로 제공하는 제어부를 포함하는 셀 매핑 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 단말로부터 단말의 GPS 좌표 정보 또는 단말이 위치하는 CDMA 셀 정보를 수신하는 위치정보 수신 모듈을 더 포함하는 셀 매핑 시스템.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 단말이 위치하는 CDMA 셀과 중첩하는 무선 랜 셀 정보를 구하고, 무선 랜 셀의 GPS 위치 정보와 비교하여 현재 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀 정보를 구하고, 현재 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀과 매칭되는 핸드오프 예상 셀 정보 를 검출하는 셀 매핑 시스템.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 셀 매핑 데이터베이스는,
    CDMA 셀 전체의 구성에 관한 정보, 무선 랜 셀 전체의 구성에 관한 정보, 또는 각각의 무선 랜 셀 및 서브-셀의 GPS 좌표 정보 중 적어도 하나의 정보를 저장하는 셀 매핑 시스템.
  16. 무선 랜 네트워크의 핸드오프 방법에 있어서,
    CDMA 셀과 그에 매핑되는 무선 랜 셀에 관한 정보, 각각의 무선 랜 셀에 매핑되는 핸드오프 예상 셀 정보를 저장하는 단계;
    무선랜 단말이 CDMA 기지국, GPS(Global Positioning Service) 위성과의 통신을 통해 자신의 위치 정보를 파악하는 단계;
    상기 무선랜 단말의 위치 정보를 이용하여 무선랜 단말이 위치하는 무선 랜 셀을 결정하고, 상기 무선랜 단말이 위치하는 무선 랜 셀로부터 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하여 상기 무선랜 단말로 제공하는 단계를 포함하는 무선 랜 핸드오프 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 위치 정보는,
    단말의 GPS 좌표 정보 또는 단말이 위치하는 CDMA 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함하는 무선 랜 핸드오프 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 핸드오프 예상 셀 정보는,
    상기 이동 단말의 이동이 예상되는 무선 랜 셀을 커버하는 액세스 포인트 정보를 포함하는 무선 랜 핸드오프 방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 무선 랜 단말이 제공받은 핸드오프 예상 셀 정보를 저장하는 단계; 와
    상기 저장된 핸드오프 예상 셀 정보를 이용해 목적 액세스 포인트에 대한 스캐닝을 생략하고 핸드오프를 수행하는 단계를 더 포함하는 무선 랜 핸드오프 방법.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 핸드오프 예상 셀 정보 검출 단계는,
    CDMA 셀과 그에 매핑되는 무선 랜 셀에 관한 정보 및 각각의 무선 랜 셀에 매핑되는 핸드오프 예상 셀 정보와, 상기 무선 랜 단말의 GPS 좌표 정보 또는 상기 무선 랜 단말이 위치하는 CDMA 셀 정보를 비교, 이용하여 핸드오프 예상 셀 정보를 검출하는 무선 랜 핸드오프 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 핸드오프 예상 셀 정보 검출 단계는,
    상기 단말이 위치하는 CDMA 셀과 중첩하는 무선 랜 셀 정보를 검색하는 단계;
    상기 검색된 무선 랜 셀의 GPS 위치 정보와 상기 무선 랜 단말의 GPS 좌표 정보를 비교하여 현재 단말이 위치하는 무선 랜 서브-셀 정보를 검색하는 단계; 및
    상기 검색된 단말이 현재 위치하는 무선 랜 서브-셀과 매칭되는 인접 셀 정보를 검출하는 단계를 포함하는 무선 랜 핸드오프 방법.
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