KR100838199B1

KR100838199B1 - 기지국간 핸드오버시 데이터 전송 방법

Info

Publication number: KR100838199B1
Application number: KR1020070018505A
Authority: KR
Inventors: 백승권; 송재수; 신연승; 김영진
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-06-13
Also published as: KR20080050183A

Abstract

본 발명은 기지국간 핸드오버시 데이터 전송 방법에 관한 것이다.

이동통신 시스템에서 이동 단말이 기지국간 핸드오버를 수행하는 경우, 게이트웨이는 현재 이동 단말에 서비스를 수행하고 있는 서빙 기지국과 핸드오버될 타겟 기지국에 IGMP(Internet Group Managemet Protocol)를 이용하여 이동 단말로 전송될 데이터 트래픽을 바이캐스팅(bi-casting) 방법으로 전송한다.

따라서, 이동 단말이 기지국 간 핸드오버를 수행할 경우 게이트웨이가 바이캐스팅 방법으로 데이터 트래픽을 전송함으로써, 게이트웨이와 기지국간의 사용자 평면 접속 구간의 자원을 효율적으로 이용할 수 있으며, 하향링크로 전송되는 데이터 트래픽 즉, 데이터의 손실을 최소화할 수 있다.

핸드오버, 데이터 경로 설정, 기지국, 데이터 손실, 사용자 평면

Description

기지국간 핸드오버시 데이터 전송 방법{Method for data transfer in handover between RASs in WiBro system}

도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 구조도이다.

도 2는 일반적인 이동통신 시스템의 프로토콜 구조도이다.

도 3은 일반적인 게이트웨이와 기지국간의 데이터 접속 구조를 나타낸 예시도이다.

도 4는 일반적인 기지국간 핸드오버를 나타내는 예시도이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IGMP를 위한 패킷 구조도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IGMP 메시지를 정의하는 예시도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국간 핸드오버시 데이터 전송 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기지국간 핸드오버 절차 시 데이터 전달을 위한 게이트웨이의 동작 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 SAE(System Architecture Evoluation) 베어러 컨텍스트 정보를 나타내는 예시도이다.

본 발명은 핸드오버에 관한 것으로, 보다 자세하게는 기지국간 핸드오버시 데이터 전송 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차세대 이동통신 시스템(3GPP)에서는 이동 단말이 기지국간에 핸드오버를 수행할 경우, 게이트웨이는 기지국으로 유연한 서비스를 제공하기 위해 이용되는 게이트웨이와 기지국간의 사용자 평면 접속 구간(이하 "S1 인터페이스"라 지칭)을 이용하여 데이터 트래픽을 전송한다. 그러나 S1 인터페이스를 이용하여 게이트웨이에서 기지국으로 데이터 트래픽을 전송할 경우, 이동 단말로 서비스를 제공하는 서빙 기지국과 이동 단말이 핸드오버될 타겟 기지국 모두에 데이터 트래픽을 전송하는 바이캐스팅 전송 방법이 이용되며, 바이캐스팅에 따른 오버헤드가 발생한다.

또한, 이동 단말이 다수의 기지국간에 핸드오버가 발생하는 경우 포워딩 패스(forwarding path)가 길어지고, 이에 따라 핸드오버 대상인 타겟 기지국에서 패킷을 재정렬하기까지 패킷 전송 지연이 발생한다. 이와 같은 패킷 전송 지연을 방지하기 위해 게이트웨이에서 스위칭하는 방법이 대두되었으나, 게이트웨이의 버퍼링과 같은 패킷 손실을 줄이기 위한 방법이 추가적으로 고려되어야 한다는 문제점이 있다.

따라서, 이동통신 시스템에서 이동 단말이 기지국간 핸드오버를 수행할 때, 이동 단말로 전송될 데이터의 손실을 최소화할 수 있는 데이터 전송 방법을 제공한 다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징인 기지국간 핸드오버시 데이터 전송 방법은 이동통신 시스템에서 기지국간 핸드오버시 데이터를 전송하는 방법에 있어서,

서빙 기지국으로부터 타겟 기지국 정보를 포함하는 핸드오버 요청 메시지를 수신하고, 상기 핸드오버 요청 메시지를 토대로 멀티캐스트 그룹 정보를 포함한 핸드오버 요청 메시지를 상기 타겟 기지국으로 전달하는 단계; 상기 타겟 기지국로부터 상기 멀티캐스트 그룹으로의 합류를 알리는 메시지--여기서 메시지는 상기 타겟 기지국 정보를 포함하여 갱신된 멀티캐스트 그룹 정보를 포함함--를 수신하고, 상기 서빙 기지국 및 타겟 기지국으로 데이터 트래픽을 각각 전송하는 단계; 및 상기 서빙 기지국으로부터 상기 갱신된 멀티캐스트 그룹 정보에 포함된 타겟 기지국으로의 핸드오버가 완료되었음을 알리는 핸드오버 완료 메시지를 상기 타겟 지기국으로부터 수신하고, 상기 타겟 기지국을 통하여 상기 이동 단말로 데이터 트래픽을 전송하는 단계를 포함한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 기지국간 핸드오버시 데이터 전송 방법은 이동통신 시스템에서 기지국간 핸드오버시 데이터를 전송하는 방법에 있어서,

타겟 기지국은 게이트웨이로부터 멀티캐스트 그룹 정보를 포함하는 핸드오버 요구 메시지를 수신하는 단계; 상기 타겟 기지국은 상기 핸드오버 요구 메시지를 토대로 이동 단말과 서빙 기지국이 포함되어 있는 멀티캐스트 그룹으로 합류함을 알리는 메시지--여기서 메시지는 상기 타겟 기지국 정보를 포함하도록 갱신된 멀티캐스트 그룹 정보를 포함함--를 상기 게이트웨이로 전송하는 단계; 상기 타겟 기지국은 상기 게이트웨이로부터 데이터 트래픽을 수신하고, 상기 이동 단말이 핸드오버를 완료할 때까지 상기 수신한 데이터 트래픽을 버퍼링하는 단계; 상기 타겟 기지국은 상기 서빙 기지국으로부터 기지국 컨텍스트 데이터 메시지를 수신하고, 상기 이동 단말과 동기화 절차 및 무선 구간 설정 절차를 수행하는 단계; 및 상기 타겟 기지국은 상기 이동 단말로부터 핸드오버 완료 메시지를 수신하면, 상기 기지국 컨텍스트 데이터 메시지를 토대로 상기 버퍼링중인 데이터 트래픽을 상기 이동 단말로 전송하는 단계를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 구조도이다.

도 1에 도시된 시스템 구조도는 이동통신 시스템의 한 분야인 제3세대(3GE) 시스템의 IP 기반의 차세대 이동통신 시스템의 구조를 실시예로 하여 도시한 것이다. 여기서 IP 기반의 차세대 이동통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)과 같은 무선 접속 방식을 사용하는 시스템을 의미한다. 3세대 시스템은 크게 이동 단말(UE: User Equipment)(10), 이동 기지국(eNB: evolved Node B, 혹은 "기지국"이라고도 지칭)(30) 및 게이트웨이(aGW: Access Gateway)(40)가 상호 연결되어 있다.

이동 단말(10)은 보다 세부적으로 무선 접속 기능 및 프로토콜 기능을 담당하는 MT(Mobile Terminal)과 서비스 기능을 담당하는 TE(Terminal Equipment)(20)로 구분할 수 있으며, 기지국은 이동 단말(10)과 연동하여 무선 접속 및 프로토콜 기능을 담당한다. 게이트웨이는 이동 단말(10)과 연동하여 프로토콜 및 제어기능을 담당하는 MME(Mobility Management Entity)와 데이터 트래픽 처리기능을 담당하는 UPE(User Plane Entity)로 구분할 수 있다.

다음은 상기 도 1에서 언급한 이동통신 시스템의 각 노드에서 동작하는 프로토콜의 구조에 대하여 도 2를 참조하여 설명하기로 한다. 여기서 프로토콜 구조는 도 2는 상단의 도 2a에 도시한 바와 같이 제어 평면의 프로토콜 스택과, 하단의 도 2b에 도시한 사용자 평면의 프로토콜 스택으로 나누어 설명하도록 한다.

도 2는 일반적인 이동통신 시스템의 프로토콜 구조도이다.

특히 도 2a는 일반적인 이동통신 시스템의 프로토콜 구조 중 제어 평면(Control Plane)의 프로토콜 스택을 나타내는 도면이며, 도 2b는 일반적인 이동 통신 시스템의 프로토콜 구조 중 이동통신 시스템에서의 사용자 평면(User Plane)의 프로토콜 스택을 나타내는 도면이다.

도 2a에 나타낸 바와 같이 제어 평면의 프로토콜 스택은 이동 단말(10)의 프로토콜 스택 구조, 기지국(30)의 프로토콜 스택 구조 및 게이트웨이(40)의 프로토콜 스택 구조로 나누어 볼 수 있다. 먼저 이동 단말(10)의 프로토콜 스택은 PHY(Physical), MAC(Media Access Control), RLC(Radio Link Control), RRC(Radio Resource Control), PMM(Packet Mobility Management) 및 SM(Session Management)을 포함하고 있다.

또한, 기지국(30)의 프로토콜 스택은 PHY, L1(Layer 1), L2(Layer 2), MAC, IP, RLC. SCTP(Stream Control Transmission Protocol), RRC, RANAP(Radio Access Network Application Part) 및 릴레이(Relay)를 포함하고 있으며, 게이트웨이(40)의 프로토콜 스택은 L1, L2, IP, SCTP, RANAP, PMM 및 SM을 포함하고 있다. 이와 같은 제어 평면은 일반적으로 표준화된 UMTS 프로토콜 스택이고 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있으므로 본 발명의 실시예에서는 이하 구체적 설명은 생략한다.

다음 도 2b에 나타낸 바와 같이 사용자 평면의 프로토콜 스택은 상기 제어 평면과 마찬가지로 이동 단말(10)의 프로토콜 스택 구조, 기지국의 프로토콜 스택 구조 및 게이트웨이의 프로토콜 스택 구조로 나누어 볼 수 있다. 여기서 사용자 평면 프로토콜은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에서 설명하는 기지국간 핸드오버시의 데이터 트래픽 전송 방법은 상기 도 2의 이동통신 시스템의 프로토콜 구조에서 게이트웨이와 기지국간의 사용자 평면 프로토콜인 eGTP(evolved GPRS Tunneling Protocol)를 통한 데이터 트래픽의 전송을 통해 이루어진다. 본 발명의 실시예에 따른 eGTP를 통한 데이터 트래픽의 전송에 대하여 설명하기 앞서, 먼저 일반적인 게이트웨이(40)와 기지국간(30)의 데이터 접속 구조에 대하여 도 3을 참조로 설명하기로 한다.

일반적으로 게이트웨이와 기지국간의 사용자 평면 접속 지점은 S1으로 정의되어 있으며, S1은 IP 기반의 패킷을 상위 계층으로부터 전달받은 게이트웨이가 이동 단말이 서비스 받고 있는 서빙 기지국으로 상/하향 데이터 트래픽 전송 기능을 담당한다. 여기서 도 3은 상기 S1에 대해 도시한 것으로, S1 인터페이스를 위한 구조를 나타낸 것이다.

S1 인터페이스를 통해 기지국(30)에서 수신된 데이터 트래픽은 미리 설정된 무선 베어러(RB: Radio Bearer)를 이용하여 이동 단말로 전송되며, 이를 위하여 게이트웨이는 SAE 베어러 컨텍스트(System Architecture Evolution Bearer Context)를 관리해야 한다.

다음은 이동통신 시스템의 핸드오버 중 기지국간 핸드오버에 대하여 도 4를 참조로 설명하기로 한다. 여기서는 이동통신 시스템 중 제3 세대 시스템을 예로하여 설명하기로 하며, 반드시 제3 세대 시스템으로 한정되는 것은 아니다.

도 4는 일반적인 이동통신 시스템에서 기지국간 핸드오버를 나타내는 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일반적으로 이동통신 시스템의 핸드오버는 이동 단말(10)이 기지국(31, 32)간의 통화가 원활이 유지되면서 이동할 수 있도록 하는 과정을 의미한다. 즉, 기지국(31, 32)간 핸드오버 상황은 이동 단말(10)이 게이트웨이(40)에 연동된 서빙 기지국(31)에서 타겟 기지국(32)으로 이동함으로써 핸드오버가 발생함을 의미한다.

핸드오버가 발생할 경우, 해당 핸드오버의 결정은 이동 단말(10)의 주기적인 측정 리포트(Measurement report)를 서빙 기지국(31)이 수신하고, 수신한 정보를 토대로 타겟 기지국(32) 및 핸드오버가 결정된다. 현재 3GPP의 표준화에서는 이동통신 시스템간의 핸드오버 시에 서비스 중인 데이터 트래픽의 손실을 최소화하고 유연한 서비스를 제공하기 위해서 S1 인터페이스를 이용한 데이터 트래픽 전송 방법을 다음과 같이 제시하고 있다.

1) 게이트웨이에서 바이캐스팅(Bi-casting)

게이트웨이에서 바이캐스팅은 이동 단말이 기지국간에 핸드오버를 수행할 시, 게이트웨이에서 서빙 기지국과 타겟 기지국으로 S1 연결을 연결하여 데이터 트래픽을 바이캐스팅 하는 방법이다. 이 방법을 이용하면 서빙 기지국과 타겟 기지국간의 데이터 트래픽 포워딩(forwarding)이 존재하지 않기 때문에 포워딩에 따른 부하가 줄어든다. 그러나, S1간의 자원의 소모가 심하고, 게이트웨이에서 서빙 기지국과 타겟 기지국에 동시에 데이터 트래픽 전송에 대한 오버헤드(overhead)가 발생 한다.

2) 서빙 기지국에서 타겟 기지국으로 데이터 트래픽의 포워딩

서빙 기지국에서 타겟 기지국으로 데이터 트래픽의 포워딩은 서빙 기지국과 타겟 기지국간에 터널을 설정하고, 이 터널을 통하여 데이터 트래픽을 포워딩하는 방법이다. 이 방법은 S1 연결간의 자원 소모가 바이캐스팅에 비해 적다. 그러나, 타겟 기지국에서 수신한 패킷의 재정렬(reordering)에 대한 비용이 높고, 다수의 기지국간에 핸드오버가 발생할 경우 포워딩 경로(forwarding path)가 길어지게 된다. 또한, 타겟 기지국에서 수신한 패킷의 재정렬에 따른 패킷 전송지연이 발생한다.

3) 게이트웨이에서 스위칭(Switching)

게이트웨이에서 스위칭은 핸드오버가 발생할 경우 게이트웨이에서 S1 경로를 스위칭하는 방법이다. 이 방법은 패킷의 포워딩이 존재하지 않으나, 게이트웨이의 버퍼링과 같은 패킷 손실을 줄이기 위한 방법이 추가적으로 고려되어야 한다. 또한, 해당 버퍼링에 따른 패킷 전송 지연이 발생한다.

본 발명의 실시예에서는 기지국간의 핸드오버 수행 시 데이터 트래픽 손실을 최소화하고 기지국의 동작의 복잡도를 줄일 수 있는 방법을 제안한다. 이를 위해 상기 도 4에서 설명한 이동 단말이 기지국간의 핸드오버 수행할 때, 바이캐스팅 방법을 이용하여 게이트웨이와 기지국간의 데이터 트래픽을 전송한다.

다시 말해, 일반적인 방식에서는 핸드오버가 결정된 후 게이트웨이가 서빙 기지국과 타겟 기지국을 위해서 각각의 유니캐스트 터널(unicast tunnel)을 설정한 다. 그러나 본 발명의 실시예에서는 게이트웨이가 서빙 기지국과 타겟 기지국을 위한 멀티캐스트 그룹을 설정하여, 해당 멀티캐스트 그룹에 포함되어 있는 서빙 기지국과 타겟 기지국으로 바이 캐스팅 방식으로 데이터 트래픽을 전송한다.

또한, 상기 도 2의 사용자 평면에 도시된 eGTP 프로토콜을 이용하여 S1 인터페이스를 통해 게이트웨이와 기지국간의 데이터 접속을 수행하며, 이때의 eGTP 프로토콜은 UDP/IP의 형태이기 때문에, IP 수준의 멀티캐스트는 eGTP 프로토콜에는 영향을 주지 않는다. 다만 트랜스포트(Transport)만 멀티캐스트로 전송하여 S1 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

또한, 현재 표준화 작업중인 IP 기반의 이동통신 시스템에서는 트랜스포트가 IPv4 및 IPv6를 지원할 수 있어야 하므로, 이를 위해서는 인터넷 표준화 단체인 IETF에서 제시하는 IGMP(Internet Group Management Protocol)를 이용할 수 있다. 이와 같은 정의 하에서, 다음 도 5 및 도 6을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 IGMP를 위한 패킷 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IGMP를 위한 패킷 구조도이다. 여기서, 도 5는 IPv4를 토대로 하는 패킷 구조를 나타낸 예이다.

도 5에 도시된 바와 같이, IGMP 메시지는 타입(type), 최대 응답 시간(max resp.time), 검사 합(checksum) 및 그룹 주소(group address)의 필드들로 구성된 패킷 구조를 가진다.

여기서 타입 필드는 멀티캐스트 라우터가 호스트로 보낸 조회인지, 호스트가 보낸 응답인지에 대한 구분자 역할을 한다. 즉, 메시지의 유형을 정의하는 것으로 질의 메시지는 1, 보고 메시지는 2로 표시될 수 있다. 최대 응답 시간 필드는 조회시만 사용하며, 응답을 보낼 때 허용되는 최대 시간을 1/10 단위로 지정한다.

검사 합 필드는 헤더 정보의 오류를 확인하기 위해 사용되는 간단한 수학적 계산 값으로 ICMP 메시지에 대한 체크 섬이다. 그룹 주소 필드는 클래스 D(즉, 일대 다 통신인 멀티캐스트 형태의 통신을 지원하기 위한 그룹)의 IP 주소를 의미하며 일반적으로 조회 과정에서 그룹 주소는 0으로 설정되고, 보고 과정에서의 그룹 주소는 보고되는 그룹 주소를 표기한다. 상기와 같은 IPv4에서 IGMP 메시지 구조는 RFC2236에서 제시된 패킷 구조로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

IPv6에서도 IPv4에서와 같이 동일한 IGMP 메시지 구조를 이용하며, IPv4와는 달리 코드 필드와 멀티캐스트 주소 필드를 더 포함하고 있다. 이에 대해서는 본 발명의 실시예에 따른 IGMP를 위한 패킷 구조 중 IPv6를 예로 하여 도시된 도 6과 같다.

즉, 코드 필드는 패킷의 기능이 결정되도록 하는 구분자가 기입되며, 코드 필드를 토대로 메시지 브로드캐스트 여부를 알 수 있다. 멀티캐스트 주소 필드는 데이터 트래픽을 송수신하는 이동 단말 및 서빙 기지국이 포함되어 있는 멀티캐스트 그룹의 주소를 저장하고 있다.

이와 같은 IGMP를 위한 패킷 구조를 이용하는 IGMP 프로토콜의 절차는 크게 멀티캐스트 그룹의 정보를 전달하는 절차와 특정 멀티캐스트 그룹에 합류(Join)하는 절차, 그리고 특정 멀티캐스트 그룹에서 이탈(leave)하는 절차로 나누어 볼 수 있다. 이들 절차를 위한 메시지의 정의는 도 7과 같다.

도 7에 도시된 바와 같이, IGMP 메시지에는 타겟 기지국을 특정 멀티캐스트 그룹에 합류하기 위한 IGMP 멤버십 리포트 정보, 특정 멀티캐스트 그룹에서 이탈하기 위한 IGMP 이탈 그룹 정보, 멀티캐스트 그룹 정보를 전송하기 위한 쿼리 정보를 포함하고 있다.

다음은, 상기 도 7에서 언급한 IGMP 메시지를 이용하여, 기지국간 핸드오버 시 바이캐스팅을 이용하여 데이터 트래픽을 전송하는 절차에 대하여 도 8을 참조로 상세히 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국간 핸드오버시 데이터 트래픽 전송 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이동 단말(100)은 주기적으로 서빙 기지국과 연동하여 측정(measurement) 절차(S100)를 수행한다. 측정 절차를 통해 이동 단말(100)은 서빙 기지국(210)의 파일럿 채널의 신호 세기를 추정할 수 있으며, 서빙 기지국(210)은 이동 단말(100)로부터 보고되는 추정 결과에 따라 핸드오버가 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 추정된 파일럿 채널의 신호 세기 이상의 세기를 나타내는 이동 단말(100)이 존재하는 경우, 서빙 기지국(210)은 해당 이동 단말(100)에 핸드오버가 필요함을 판단하게 된다.

S100 단계에서 수집된 측정 정보를 토대로 이동 단말(100)에 핸드오버가 필요한 경우, 서빙 기지국(210)은 핸드오버 대상이 되는 타겟 기지국(220)을 결정(S110)하고, 타겟 기지국(220)으로의 핸드오버를 수행한다. 이와 동시에 서빙 기 지국(210)은 핸드오버 대상으로 결정된 타겟 기지국(220)으로 이동 단말(100)의 핸드오버를 수행하기 위하여 게이트웨이(300)로 핸드오버 요구 메시지를 전송(S120)하며, 핸드오버 요구 메시지를 수신한 게이트웨이(300)는 이동 단말(100)의 핸드오버 준비(Handover Preparation) 절차를 수행한다. 이때 핸드오버 준비 절차는 하기에서 설명할 S130단계부터 S165단계 까지를 의미한다.

서빙 기지국(210)이 전송한 핸드오버 요구 메시지를 수신한 게이트웨이(300)는 핸드오버 중에 서빙 기지국(210)과 타겟 기지국(220)으로 동일한 자원을 전송하는 바이캐스팅을 수행하기 위하여, 이동 단말(100)을 위해 미리 설정된 멀티캐스트 그룹 정보를 핸드오버 요구 메시지에 포함하여 타겟 기지국(220)으로 전송(S130)한다. 이때 멀티캐스트 그룹 정보는 상기 도 7의 IGMP 메시지 구조에 나타나 있듯이 멀티캐스트 그룹의 정보를 게이트웨이(300)가 전송하기 위해 쿼리 정보에 실려 타겟 기지국(220)으로 전송된다. 즉, 현재 게이트웨이(300)를 통해 서로 연동되어 있는 이동 단말(100) 정보 및 서빙 기지국(210) 정보 등이 포함되어 있는 멀티캐스트 그룹 정보를 타겟 기지국(220)으로 전송함으로써, 추후 이동 단말(100)이 핸드오버를 수행하면 타겟 기지국(220)이 핸드오버된 이동 단말(100)로 패킷을 전송할 수 있도록 한다.

핸드오버 요구 메시지를 수신한 타겟 기지국(220)은 IPv4인 경우에는 IGMP 멤버십 리포트 정보, IPv6의 경우에는 IGMP 리포트 메시지를 게이트웨이(300)로 전송(S140)한다. 이때의 메시지 전송 절차는 게이트웨이(300)에서 핸드오버가 수행될 타겟 기지국(220)을 기존 멀티캐스트 그룹에 합류시키기 위해 수행된다. 여기서 IGMP 리포트 메시지는 타겟 기지국(220)에서 이동 단말(100) 정보, 서빙 기지국(210) 정보 및 타겟 기지국(220) 정보로 갱신하여 생성한 멀티캐스트 그룹 정보가 포함되어 있다.

S140 절차를 통해 기지국을 기존 멀티캐스트 그룹에 합류된 타겟 기지국(220)은 핸드오버 요구 메시지의 응답 메시지로 핸드오버 응답 메시지를 게이트웨이(300)로 전송(S150)한다. 이와 같은 절차가 완료되면 멀티캐스트 그룹에 합류된 서빙 기지국(210)과 타겟 기지국(220)은 eGTP를 통해 동일한 트래픽을 게이트웨이(300)로부터 수신(S160, S165)할 수 있다. 즉, 게이트웨이(300)는 동일한 트래픽을 바이캐스팅하여 서빙 기지국(210)과 타겟 기지국(220)으로 각각 전송하며, 서빙 기지국(210)과 타겟 기지국(220)은 상기 트래픽을 각각 수신한다.

서빙 기지국(210)은 이렇게 수신한 트래픽을 이동 단말(100)로 전송하지만, 타겟 기지국(220)은 이동 단말(100)이 아직 핸드오버 되기 전의 상태이기 때문에 수신한 트래픽을 버퍼링 한다. 여기서 게이트웨이(300)가 바이캐스팅으로 서빙 기지국(210)과 타겟 기지국(220)으로 트래픽을 전송하는 것은, 이동 단말(100)이 핸드오버를 수행하는 동안 패킷이 손실될 수도 있는 경우를 막아 데이터 손실을 최소화하기 위함이다.

이상에서와 같이 게이트웨이(300)는 핸드오버 준비 절차(S130 ∼ S165)가 완료되면, 서빙 기지국(210)으로 유선 구간에서 핸드오버 명령(command) 메시지를 전송(S180)하여 상기 준비 절차가 완료되었음을 통보한다. 준비 절차가 완료되었음을 통보 받은 서빙 기지국(210)은 실질적으로 핸드오버를 수행할 수 있도록 핸드오버 명령 메시지를 이동 단말(100)에도 전송(S190)한다.

핸드오버 명령 메시지를 수신한 서빙 기지국(210)은 핸드오버 되는 이동 단말(100)의 컨텍스트 정보를 타겟 기지국(220)으로 전송(S200)한다. 이때 서빙 기지국(210)은 마지막으로 무선구간으로 전송된 eGTP 패킷의 시퀀스 번호(Sequence Number)를 포함한 기지국 컨텍스트 데이터 메시지를 타겟 기지국(220)으로 전송한다. 여기서, 컨텍스트 데이터 정보는 서빙 기지국(210)을 통해 데이터 트래픽을 전송하기 위해 필요한 정보(예를 들어, 서빙 기지국(210)에서 전송한 SDU의 시퀀스 번호 등) 및 이동 단말(100)/RAN 컨텍스트(예를 들어, 이동 단말(100)과 관련된 identifier, QoS 프로파일, SAE 베어러 정보 등) 정보를 포함하고 있다.

기지국 컨텍스트 데이터 메시지를 수신한 타겟 기지국(220)은 해당 메시지를 수신한 응답으로 기지국 컨텍스트 확인 메시지를 서빙 기지국(210)으로 전송(S210)한다.

이동 단말(100)의 컨텍스트 정보 전송 절차가 완료되면, 이동 단말(100)과 타겟 기지국(220)은 L1/L2(Layer 1/Layer 2) 시그널링 셋업 절차를 통해 무선 구간의 동기화 절차 및 무선 구간 설정 절차를 수행(S220)한다. 여기서 L1/L2 시그널링 셋업 절차는 PHY 계층의 동기화 및 MAC 계층의 랜덤 액세스/스케줄링(Random Access/Scheduling) 등과 같이 L1/L2와 관련된 절차이며, 이미 익히 알려진 사항으로 본 발명의 실시예에서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

S220 단계를 통해 무선 구간의 동기화 절차 및 무선 구간 설정 절차가 완료되면, 이동 단말(100)은 핸드오버 완료 메시지를 타겟 기지국(220)으로 전송(S230) 하고, 타겟 기지국(220)은 수신한 핸드오버 완료 메시지를 게이트웨이(300)로 전송(S240)한다. 게이트웨이(300)가 핸드오버 완료 메시지를 수신함으로써 게이트웨이(300)는 이동 단말(100)이 새로운 기지국 즉, 타겟 기지국(220)으로 핸드오버가 완료되었음을 인지한다.

다음, 이동 단말(100)이 타겟 기지국(220)으로 핸드오버가 완료되면, 타겟 기지국(220)은 바이캐스팅으로 버퍼링되었던 트래픽을 순차적으로 이동 단말(100)에 전송한다. 이때, S200 단계에서 서빙 기지국(210)으로부터 수신한 eGTP 패킷의 시퀀스 번호를 이용하여 트래픽을 이동 단말(100)로 전송한다. 또한, 버퍼링된 트래픽의 전송이 완료되면, 게이트웨이(300)로부터 수신되는 트래픽을 이동 단말(100)로 전송(S250)한다.

S220 단계가 완료된 후, 서빙 기지국(210)은 IGMP Leave Group(IPv4) 혹은 Done 메시지를 게이트웨이(300)로 전송하며, 이를 통해 서빙 기지국(210)은 미리 설정된 멀티캐스트 그룹에서 이탈(S260)한다. 도 8에는 S250 단계 이후 S260 단계가 수행되는 것과 같이 나타나 있으나, 실제적으로는 S220단계가 수행되면서 동시에 서빙 기지국(210)이 멀티캐스트 그룹에서 이탈하는 S260 단계가 병렬적으로 수행된다. 그 후, 서빙 기지국(210)은 설정된 무선구간의 자원을 해제하기 위하여 해제를 위한 L1/L2 시그널링 절차를 수행(S270)한다. 이때의 절차는 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다음은 상기 도 8을 토대로 설명한 핸드오버 절차 시, 게이트웨이에서 데이터 트래픽을 전달하기 위한 게이트웨이 동작 절차에 대하여 도 9를 참조로 설명하 기로 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기지국간 핸드오버 절차 시 데이터 트래픽 전달을 위한 게이트웨이의 동작 절차를 나타내는 흐름도이다. 여기서 게이트웨이의 동작 절차는 초기 세션 시작 절차(도 9a), 핸드오버 절차(도 9b) 및 세션 해제 절차(도 9c)로 나누어 설명하기로 한다.

먼저 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 휴지 상태(S310)에서 게이트웨이는 세션이 시작되었는지 여부를 판단(S311)한다. 만약 세션이 시작되지 않았다고 판단되면, 게이트웨이는 지속적으로 휴지 상태(S310)를 유지한다. 여기서 휴지 상태라 함은 이동 단말을 위한 세션이 존재하지 않은 상태를 의미한다. 그러나 세션이 시작된 경우, 게이트웨이는 해당 세션의 S1 접속을 위한 멀티캐스트 그룹을 생성(S312)하여 관리하고, 그에 따른 SAE 베어러를 설정(S313)하여 세션이 온(On)(S314)되도록 한다.

이와 같이 세션이 온인 상태에서 이동 단말의 이동으로 인한 핸드오버가 발생할 경우의 절차에 대하여 도 9의 (b)를 참조로 설명하기로 한다.

도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 게이트웨이는 이동 단말의 이동을 감지(S321)하면, 이동 단말이 핸드오버가 발생하였는지 여부를 판단(S322)한다. 만약 핸드오버가 발생하지 않은 상태로 이동 단말이 이동한 경우라면 세션은 지속적으로 온 상태(S320)를 유지한다.

그러나, 핸드오버가 발생한 경우라면, 게이트웨이는 타겟 기지국이 멀티캐스트 그룹의 합류 절차를 통해 갱신된 멀티캐스트 그룹 테이블을 관리(S323)하고, 바 이캐스팅으로 서빙 기지국 및 타겟 기지국에 각각 데이터 트래픽을 전송(S324)한다. 그 후, 게이트웨이는 이동 단말의 핸드오버가 완료되었는지 여부를 판단(S325)하고, 핸드오버가 완료된 경우 게이트웨이는 서빙 기지국이 멀티캐스트 그룹으로부터 이탈하여 발생된 멀티캐스트 그룹 테이블을 갱신하고 관리(S326)한다. 즉, S323 단계에서 게이트웨이가 관리하는 멀티캐스트 그룹 테이블에는 이동 단말의 정보, 서빙 기지국의 정보 및 타겟 기지국의 정보가 포함되어 있으나, S326 단계에서 관리하는 멀티캐스트 그룹 테이블에는 이동 단말의 정보 및 타겟 기지국의 정보가 포함되어 있다.

도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 이동 단말과 서빙/타겟 기지국 사이에 데이터 트래픽 전송이 완료되어 세션이 종료되었는지 여부를 판단(S331)하고, 온 상태(S330)를 유지하던 세션이 종료되는 경우 해당 세션의 S1 접속을 위해 설정된 SAE 베어러를 해제(S332)한다. 그 후, 게이트웨이는 자신이 관리하고 있던 멀티캐스트 그룹을 삭제(S333)한다.

여기서, 상기 도 9의 (a) 내지 (c)의 절차를 설명할 때 게이트웨이에서 설정되고 해제된 SAE 베어러를 위한 SAE 베어러 컨텍스트 정보는 다음 도 10과 같다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 SAE 베어러 컨텍스트 정보를 나타내는 예시도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본원 발명은 멀티캐스트를 이용하여 S1 데이터 접속 기능을 수행하기 때문에, SAE 베어러 컨텍스트는 멀티캐스트 IP 주소와 서빙 기지국 및 타겟 기지국의 IP 주소, eGTP에서 사용하는 터널 식별자(Tunnel identifier) 및 S1의 서비스 특성을 기술한 QoS 프로파일 등의 정보를 포함한다.

여기서, 전술한 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체 역시 본 발명의 범주에 포함되는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

전술한 실시예에 따르면, 이동 단말이 기지국 간 핸드오버를 수행할 경우, 게이트웨이는 이동 단말이 핸드오버될 타겟 기지국으로 데이터 트래픽을 바이캐스팅함으로써, 게이트웨이와 기지국간의 사용자 평면 접속 구간의 자원을 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 기지국간의 핸드오버시 바이캐스팅을 이용하여 데이터 트래픽을 전송함으로써, 하향링크로 전송되는 데이터의 손실을 최소화할 수 있다.

또한, 기지국에서 무선 구간을 통해 데이터 트래픽을 이동 단말로 전송할 때, 데이터의 재정렬(re-ordering) 절차가 생략되기 때문에, 기지국의 부하가 감소되고 기지국의 구조를 간단하게 구현할 수 있다.

Claims

이동통신 시스템에서 기지국간 핸드오버시 데이터를 전송하는 방법에 있어서,

서빙 기지국으로부터 타겟 기지국 정보를 포함하는 핸드오버 요청 메시지를 수신하고, 상기 핸드오버 요청 메시지를 토대로 멀티캐스트 그룹 정보를 포함한 핸드오버 요청 메시지를 상기 타겟 기지국으로 전달하는 단계;

상기 타겟 기지국로부터 상기 멀티캐스트 그룹으로의 합류를 알리는 메시지--여기서 메시지는 상기 타겟 기지국 정보를 포함하여 갱신된 멀티캐스트 그룹 정보를 포함함--를 수신하고, 상기 서빙 기지국 및 타겟 기지국으로 데이터 트래픽을 각각 전송하는 단계; 및

상기 서빙 기지국으로부터 상기 갱신된 멀티캐스트 그룹 정보에 포함된 타겟 기지국으로의 핸드오버가 완료되었음을 알리는 핸드오버 완료 메시지를 상기 타겟 지기국으로부터 수신하고, 상기 타겟 기지국을 통하여 상기 이동 단말로 데이터 트래픽을 전송하는 단계

를 포함하는 데이터 전송 방법.
제1항에 있어서,

상기 서빙 기지국 및 타겟 기지국으로 데이터 트래픽을 각각 전송하는 단계에서,

게이트웨이는 바이캐스팅(bi-casting) 방식으로 동일한 데이터 트래픽을 상기 서빙 기지국 및 타겟 기지국으로 각각 전송하는 데이터 전송 방법.
제2항에 있어서,

상기 타겟 기지국으로 전송되는 데이터 트래픽은 상기 이동 단말이 상기 서빙 기지국으로부터 상기 타겟 기지국으로 핸드오버가 완료될 때까지, 상기 타겟 기지국에서 버퍼링되는 데이터 전송 방법.
제1항에 있어서,

상기 핸드오버 요청 메시지를 상기 타겟 기지국으로 전달하는 단계 이전에,

상기 이동 단말로 데이터 트래픽을 전송할 세션이 연결되었는지 판단하는 단계;

상기 세션이 연결되면, 상기 이동 단말 정보 및 상기 서빙 기지국 정보를 포함하는 상기 멀티캐스트 그룹을 생성하는 단계; 및

상기 서빙 기지국으로 전송된 데이터 트래픽을 상기 이동 단말로 전송하기 위한 SAE(System Architecture Evolution) 베어러를 설정하는 단계

를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 서빙 기지국으로 핸드오버 명령 메시지를 전송하여, 핸드오버 준비 절 차가 완료되었음을 알리는 단계

를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 타겟 기지국으로의 핸드오버가 완료되면, 상기 멀티캐스트 그룹으로부터 이탈하였음을 알리는 멀티캐스트 그룹 이탈 메시지를 상기 서빙 기지국으로부터 수신하는 단계; 및

상기 멀티캐스트 그룹 이탈 메시지를 수신하면, 상기 멀티캐스트 그룹 정보를 갱신하는 단계

를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
제6항에 있어서,

상기 멀티캐스트 그룹 정보는 상기 이동 단말 정보, 상기 서빙 기지국 정보 및 상기 이동 단말과 상기 서빙 기지국 사이의 연결 정보를 포함하는 데이터 전송 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 서빙 기지국 및 타겟 기지국으로 전송되는 데이터 트래픽은 사용자 평면 프로토콜인 eGTP(evolved GPRS Tunneling Protocol)을 이용한 데이터 트래픽 방식으로 전송되는 데이터 전송 방법.
제8항에 있어서,

상기 SAE 베어러는 상기 멀티캐스트 그룹의 IP 주소, 서빙 기지국의 IP 주소, 타겟 기지국의 IP 주소, 상기 eGTP에서 사용하는 터널 식별자 및 QoS 프로파일 정보를 포함하는 데이터 전송 방법.
이동통신 시스템에서 기지국간 핸드오버시 데이터를 전송하는 방법에 있어서,

타겟 기지국은 게이트웨이로부터 멀티캐스트 그룹 정보를 포함하는 핸드오버 요구 메시지를 수신하는 단계;

상기 타겟 기지국은 상기 핸드오버 요구 메시지를 토대로 이동 단말과 서빙 기지국이 포함되어 있는 멀티캐스트 그룹으로 합류함을 알리는 메시지--여기서 메시지는 상기 타겟 기지국 정보를 포함하도록 갱신된 멀티캐스트 그룹 정보를 포함함--를 상기 게이트웨이로 전송하는 단계;

상기 타겟 기지국은 상기 게이트웨이로부터 데이터 트래픽을 수신하고, 상기 이동 단말이 핸드오버를 완료할 때까지 상기 수신한 데이터 트래픽을 버퍼링하는 단계;

상기 타겟 기지국은 상기 서빙 기지국으로부터 기지국 컨텍스트 데이터 메시지를 수신하고, 상기 이동 단말과 동기화 절차 및 무선 구간 설정 절차를 수행하는 단계; 및

상기 타겟 기지국은 상기 이동 단말로부터 핸드오버 완료 메시지를 수신하면, 상기 기지국 컨텍스트 데이터 메시지를 토대로 상기 버퍼링중인 데이터 트래픽을 상기 이동 단말로 전송하는 단계

를 포함하는 데이터 전송 방법.
제10항에 있어서,

상기 멀티캐스트 그룹 정보는 상기 이동 단말 정보 및 상기 서빙 기지국 정보를 포함하며, 상기 이동 단말과 상기 서빙 기지국간의 데이터 전송을 위해 미리 설정되는 데이터 전송 방법.
제10항에 있어서,

상기 서빙 기지국은 상기 이동 단말의 핸드오버를 결정하고, 타겟 기지국의 정보를 포함하는 핸드오버 요구 메시지를 게이트웨이로 전송하는 단계; 및

상기 서빙 기지국은 상기 이동 단말의 핸드오버 준비 절차가 수행되었음을 알리는 핸드오버 명령 메시지를 상기 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 기지국 컨텍스트 데이터 메시지를 타겟 기지국으로 전송하는 단계

를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
제12항에 있어서,

상기 지국 컨텍스트 데이터 메시지는 상기 서빙 기지국이 상기 이동 단말로 가장 마지막으로 전송한 트래픽의 시퀀스 번호를 포함하는 데이터 전송 방법.
제10항에 있어서,

상기 이동 단말과 상기 타겟 기지국간의 동기화 절차가 수행되는 동안, 상기 서빙 기지국은 상기 멀티캐스트 그룹으로부터 이탈하는 절차를 수행하는 데이터 전송 방법.
제14항에 있어서,

상기 서빙 기지국이 상기 멀티캐스트 그룹으로부터 이탈하면, 상기 서빙 기지국은 상기 이동 단말과의 사이에 설정된 무선 구간의 자원을 해제하는 절차를 수행하는 데이터 전송 방법.
제10항에 있어서,

상기 게이트웨이로부터 수신하는 데이터 트래픽은, 바이캐스팅 방식으로 상기 서빙 기지국으로 전송되는 데이터 트래픽과 동일한 데이터 트래픽을 수신하는 데이터 전송 방법.