KR102045429B1 - 무선 통신 시스템에서 혼잡 상태를 고려한 이종망의 사용을 위한 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LTE(Long Term Evolution)과 같은 무선 통신 시스템에서 WLAN과 같은 Non-3GPP 엑세스망을 사용해 사용자에게 데이터를 보낼 수 있는 무선 자원을 추가 확보하여 망 성능 및 사용자 체감 서비스 품질을 높일 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 기지국이 동적으로 변화하는 WLAN과 관련된 정보를 UE을 이용해 수집하여 WLAN의 혼잡 상태를 포함한 상태 정보를 빠르고 정확하게 UE에게 제공할 수 있어 종래 기술에 비하여 사용자 체감 서비스 품질을 높일 수 있는 방안을 제시한다. 또한, 본 발명은 한 엑세스망으로 많은 수의 UE들이 동시에 이동하는 것을 막고 트래픽을 전송할 엑세스망을 선택 가능한지 여부를 확인하는 과정의 빈도를 조절하는 방법을 제안한다. 또한 본 발명은, WLAN의 혼잡 정도를 보다 정확하게 나타낼 수 있는 지표를 사용하는 방법을 제안한다.

Description

무선 통신 시스템에서 혼잡 상태를 고려한 이종망의 사용을 위한 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING AN USE OF A HETEROGENEOUS NETWORK, CONSIDERING CONGESTION STATUS IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 이종망의 사용을 위한 제어 방법 및 장치에 대한 것으로서, 특히 이종망을 포함하는 무선 통신 시스템에서 액세스망(Access Network)의 신호 세기 및 혼잡 상태를 고려하여 사용자 단말에게 가장 적합한 액세스망을 선택하여 사용할 수 있도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 점차로 음성 뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하고 있으며, 현재에는 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 정도까지 발전하였다. 그러나 현재 서비스가 제공되고 있는 이동 통신 시스템에서는 자원의 부족 현상 및 사용자들이 보다 고속의 서비스를 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.

이러한 요구에 부응하여 차세대 이동 통신 시스템으로 개발 중인 중 하나의 시스템으로써 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)에서 LTE(Long Term Evolution)에 대한 규격 작업이 진행 중이다. LTE는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. 이를 위해 여러 가지 방안이 논의되고 있는데, 예를 들어 네트워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 있다.

이와 같은 이동통신 시스템에서 단말은 복수 개의 이종망을 동시에 사용하는 것이 가능하다. 이 경우, 사용자가 특정 트래픽을 어떠한 종류의 이동통신 시스템을 통해 전송할지 여부는 다양한 정보를 기반으로 결정될 수 있다. 시간에 따라 빠르게 변화하는 이동통신 시스템의 특성을 고려할 때, 트래픽을 전송할 엑세스망을 선택할 때 고려되어야 하는 정보는 실제 상황을 반영할 수 있을 만큼 빠르게 수집되어 제공되는 것이 필요하다. 또한, 이종망으로 구성된 시스템에서 동시에 많은 수의 사용자 트래픽을 한 엑세스망으로 이동시키게 되면, 해당 엑세스망을 혼잡하게 만들어 사용자 체감 서비스 품질을 저하시키는 요인이 된다. 한편, 사용자 단말이 한 엑세스망을 사용하다가 더 상황이 나은 다른 엑세스망을 검색하는 과정을 너무 자주 수행하면 배터리가 낭비되며, 너무 긴 간격으로 수행하면 상태가 좋은 엑세스망을 사용할 기회를 놓치는 문제가 발생한다. 마지막으로, 엑세스망의 혼잡 상태에 대한 지표가 정확하지 못할 경우 해당 엑세스망에 대한 접근을 불필요하게 막거나 이미 혼잡함에도 더 많은 수의 사용자 단말의 접근을 허용하게 될 수도 있으므로 각 엑세스망의 혼잡 상태를 정확하게 나타낼 수 있는 지표의 정의가 필요하다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 혼잡 상태를 고려한 이종망의 사용을 위한 효율적인 제어 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 이종망을 포함하는 무선 통신 시스템에서 액세스망(AN)의 혼잡 상태를 고려하여 사용자 단말에게 가장 적합한 액세스망을 선택하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 이종망의 사용을 위한 제어 방법은, 적어도 하나의 사용자 단말에게 적어도 하나의 이종망의 상태 보고를 지시하는 과정과, 상기 적어도 하나의 사용자 단말로부터 상기 적어도 하나의 이종망에 대한 상태 정보를 수신하는 과정과, 상기 상태 정보를 근거로 정해진 이종망으로 상기 사용자 단말의 트래픽 이동 여부를 결정하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 이종망 사용 제어 방법은 적어도 하나의 사용자 단말에게 적어도 하나의 이종 엑세스망의 상태를 수집하여 보고하라고 명령하는 명령 단계, 상기 이종 엑세스망으로 부터 직접 또는 상기 사용자 단말을 통해 상기 이종 엑세스망의 상태 정보를 획득하는 획득 단계, 상기 이종 엑세스망에 대한 정보 갱신이 필요한 경우 이를 적어도 하나의 사용자 단말에게 방송 방법을 이용하거나 또는 직접 통신을 이용해 알리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 이종망 사용 제어 방법은 적어도 하나의 사용자 단말에게 적어도 하나의 이종 엑세스망의 상태를 수집하여 보고하라고 명령하는 명령 단계, 상기 이종 엑세스망으로 부터 직접 또는 상기 사용자 단말을 통해 상기 이종 엑세스망의 상태 정보를 획득하는 획득 단계, 상기 이종 엑세스망과 자신의 상태를 고려하여 일부 사용자 단말의 트래픽을 상기 이종 엑세스망으로 오프로드 시킬지 결정하는 판단 단계, 상기 이종 엑세스망으로 오프로드가 필요한 경우 이를 적어도 하나의 사용자 단말에게 방송 방법을 이용하거나 또는 직접 통신을 이용해 알리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 무선 통신 시스템에서 이종 엑세스망 선택을 위한 정책을 제공하는 엔터티는 각 정책 별로 사용자 단말이 이종 엑세스망 선택을 시도할 수 있는 시간 간격에 대한 파라메터를 결정하는 결정 단계, 상기 시간 간격 파라메터를 포함하는 정책을 적어도 하나의 사용자 단말에게 알리는 전송 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 사용자 단말은 상기 시간 간격 파라메터를 포함하는 상기 정책을 수신한 경우, 상기 정책에 따라 트래픽을 전송할 엑세스망을 변경할 지 여부에 대한 판단을 상기 시간 간격 마다 한번씩 수행하도록 하는 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 무선 통신 시스템에서 사용자 단말의 파라메터를 설정하여 제공하는 엔터티는 사용자 단말이 이종 엑세스망 사이의 전환을 시도하는 시간 간격에 대한 파라메터를 결정하는 결정 단계, 상기 시간 간격 파라메터를 적어도 하나의 사용자 단말에게 알리는 전송 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 사용자 단말은 상기 시간 간격 파라메터를 수신하는 경우, 트래픽을 전송할 엑세스망을 전환할 지 여부에 대한 판단을 상기 시간 간격 마다 한번씩 수행하도록 하는 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 무선 통신 시스템에서, 각 엔터티가 교환하는 WLAN의 혼잡 정보는 Normalized Contention Window Size를 포함하는 것을 특징으로 하며, 만약 WLAN의 혼잡 정보에 STA 수와 Channel Utilization이 함께 포함된 경우 두 값을 모두 고려해 해당 WLAN이 혼잡한지 여부를 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 기지국이 동적으로 변화하는 무선랜(WLAN)과 관련된 정보를 사용자 단말을 이용해 수집하여 WLAN의 혼잡 상태를 포함한 상태 정보를 빠르고 정확하게 사용자 단말에게 제공할 수 있어 종래 기술에 비하여 사용자 체감 서비스 품질을 높일 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 엑세스망으로 다수의 사용자 단말들이 동시에 이동하는 것을 막아 엑세스망이 혼잡에서 해소되자마자 다시 혼잡해지는 상황을 막을 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 트래픽을 전송할 엑세스망의 선택을 위한 확인 과정의 빈도를 조절해 단말에서 불필요한 배터리 낭비나 엑세스망을 비효율적으로 사용하는 상황을 막을 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예는 액세스 망의 혼잡 상태를 고려한 트래픽 오프로딩 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, WLAN의 혼잡 정도를 나타내는 지표를 보다 정확하게 계산하여 사용함으로써 WLAN을 과도하게 사용하거나, WLAN의 유휴 자원이 낭비되는 상황을 막을 수 있다.

도 1은 이동 통신 시스템에서 이종 액세스 망을 사용하는 예를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 기지국이 사용자 단말을 이용해 주변 WLAN의 정보를 수집하는 과정의 예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 사용자 단말이 기지국의 명령에 따라 WLAN의 정보를 측정하여 수집하는 과정의 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 유휴 상태의 사용자 단말을 이용해 WLAN과 관련된 정보를 수집하는 과정의 예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 수집된 WLAN과 관련된 정보를 사용자 단말들에게 전달하는 과정의 예를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따라 사용자 단말의 트래픽을 WLAN으로 이동시키는 과정의 예를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따라 정책 Management Object에 재평가를 위한 시간 간격을 포함하는 구조의 예를 도시하는 도면
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따라 NAS 관리 대상(Management Object)에 이종망 간의 트래픽 이동이 가능한 시간 간격을 포함하는 구조의 예를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따라 WLAN의 혼잡 상황을 나타내는 요소 정보의 구조의 예를 도시하는 도면.

하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 기본적인 3GPP(Third Generation Partnership Project) LTE 시스템을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 실시 예들은 유사한 기술적 배경 및 시스템 형태를 가지는 여타의 통신/컴퓨터 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

도 1은 이동 통신 시스템에서 이종 액세스 망을 사용하는 예를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 이동 통신 시스템의 무선 액세스 네트워크(110)는 차세대 기지국(Evolved Node B, EUTRAN, 이하 기지국, eNB 또는 Node B라 한다)(도시되지 않음)과 제어 평명을 담당하는 MME(Mobility Management Entity)(도시되지 않음) 및 사용자 평면을 담당하는 S-GW(Serving - Gateway)(120)를 포함한다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE라 칭한다)(100)은 ENB 및 서빙 게이트웨이(S-GW)(120), 그리고 PDN(Packet Data Network) 게이트웨이(P-GW)(PDN - Gateway)(130)를 통해 외부 네트워크에 접속한다. 상기 S-GW(120)는 UE(100)의 핸드오버 시 네트워크 측면에서 변경되지 않은 기준점으로 동작한다. 즉 UE(100)가 다수의 eNB 사이에서 이동하더라도 상기 S-GW(120)는 변경되지 않는다. 상기 P-GW(130)는 UE(100)에게 IP 주소를 할당하고 서비스의 QoS 수준에 적응시키고 플로우(Flow) 기반의 과금을 수행한다.

상기 eNB는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. 상기 eNB는 UE(100)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. 도 1에서 상기 eNB는 3GPP Access(110) 블록 안에 포함된 것으로 가정하였다.

LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 상황 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며 이를 eNB가 담당한다.

또한 도 1에서 상기 S-GW(120)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, 상기 MME의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. 상기 MME는 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 하나의 MME는 다수의 기지국 들과 연결될 수 있다. PCRF(Policy Control and Charging Rules Function)(140)는 QoS(Quality of Service) 및 과금과 관련된 정책(policy)를 제어한다.

도 1의 예와 같이, 이동 통신 시스템은 LTE와 같은 3GPP 액세스망(또는, 제1 무선 네트워크, 이하 혼용하여 사용한다) 뿐만 아니라 WLAN, WiMAX, CDMA2000과 같은 Non-3GPP 액세스망(150)(또는, 제2 무선 네트워크, 이하 혼용하여 사용한다)을 이용해 접속할 수도 있다.

UE(100)는 Non-3GPP 엑세스망(150)를 통해 P-GW(130)에 접속하여 데이터를 송수신할 수 있는데, 이 경우엔 보안(security)나 QoS 매핑 등을 위해 별도의 ePDG(enhanced Packet Data Gateway)(150)라는 노드를 사용할 수도 있으며, 이러한 경우 Non-3GPP 엑세스망(150)은 신뢰할 수 없는(Untrusted) Non-3GPP 엑세스망이라 칭한다. 상기 ePDG(150)는 보안 상 문제가 있는 신뢰할 수 없는 액세스 망을 신뢰할 수 있게 만들고자, 단말과 ePDG(150) 사이에 인증을 하고 터널을 생성한다. 그리고 이를 통해 Non-3GPP 엑세스망(150)을 신뢰할 수 있게 된 단말은 ePDG(150)를 거쳐 P-GW(130)로 연결된다.

한편, 단말이 이동통신 시스템에 접속해 데이터를 송수신하기 위해 3GPP 엑세스망과 Non-3GPP 엑세스망(150)을 사용 가능한 경우엔 엑세스망을 선택하는데 필요한 정보 및 선택 정책이 있어야 하는데, 이는 UE에 미리 설정되어 있을 수도 있으며 ANDSF(Access Network Discovery Service Function)(도시되지 않음)와 같은 별도의 서버로부터 단말에게 제공될 수도 있다.

본 발명의 실시 예로 먼저 WLAN과 같은 non-3GPP 엑세스망(설명의 편의상 이하 WLAN를 예로 들어 설명하기로 한다.)의 상태 정보를 기지국이 얻을 수 있는 방법을 기술하기로 한다. 본 실시 예에 따라 수집된 엑세스망의 상태 정보는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 사용자에게 트래픽 이동과 관련된 결정을 돕기 위해 사용될 수 있으며, 이와 관련된 구체적인 동작은 하기에 설명하도록 하겠다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 기지국이 UE을 이용해 WLAN의 상태를 측정시킨 후 그 결과를 수집하는 과정을 나타내는 도면이다.

204 단계에서 기지국(202)는 UE(200)에게 주변에 존재하는 WLAN들에 대한 측정(measurement)을 설정하기 위한 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfiguration) 메시지를 전송하며, 이 메시지는 측정의 대상이 되는 WLAN의 정보인 측정대상무선랜 정보(measObjectWLAN)를 적어도 하나 이상 포함하여 전송되며, 상기 measObjectWLAN은 WLAN의 주파수 또는 채널 번호, WLAN의 식별자로서 HESSID(Homogenous Extended Service Set ID), SSID(Service Set ID), BSSID(Basic Service Set ID) 중 적어도 하나 이상이 포함된다. 205 단계에서 상기 메시지를 수신한 상기 UE은 메시지에 삽입된 상기 measObjectWLAN들을 저장하고, 그 저장된 정보를 이용해 해당 measObjectWLAN 각각에 대응되는 WLAN에 대한 정보를 수집한다. 만약 상기 measObjectWLAN에 주파수 또는 채널 정보만 포함된 경우, UE은 해당 주파수 또는 채널로 이동해 존재하는 WLAN AP의 정보(HESSID, SSID, BSSID, 신호 세기, BSS(Basic Service Set) 부하(load) 정보 중 적어도 하나)를 수집한다. BSS load 정보는 WLAN에 속한 STA(UE에 대응됨)의 수, 채널 이용(Channel Utilization), 가용 허용 용량(Available Admission Capacity), 노말라이즈된 경쟁 윈도우 사이즈(Normalized Contention Window Size) 중 적어도 하나를 포함하는 정보이다.

만약 상기 measObjectWLAN에 해당하는 WLAN에 대한 식별자, 즉 HESSID, SSID, BSSID가 포함된 경우, 해당 식별자를 갖는 WLAN이 존재하는지 감지한 후 존재 유무와 함께 상태(신호 세기 및 BSS load 정보)를 수집한다. WLAN에 대한 정보를 수집하는 과정은 208 단계에서 UE(200)이 프로브 요청(Probe Request) 메시지를 전송하고, 210 단계에서 UE(200)가 WLAN AP(206)로부터 프로브 답(Probe Response) 메시지를 수신함으로써 수행될 수 있고, WLAN AP(206)이 전송하는 Beacon 메시지를 UE(200)가 수신함으로써 수행될 수 도 있다. 상기 Probe Response 메시지나 Beacon 메시지는 WLAN의 정보, 즉 HESSID, BSSID, SSID, BSS load 중 적어도 하나를 포함한다. 추가적으로, 212 단계에서 UE(200)은 WLAN AP(206)로부터 수신하는 메시지를 이용해 신호 세기도 함께 측정할 수 있다. WLAN들에 대한 정보가 수집되면 214 단계에서 UE(200)은 측정보고(MeasurementReport) 메시지에 적어도 하나의 WLAN에 대한 측정 결과(measResultsWLAN)를 포함하여 기지국(202)에게 전송한다. 상기 measResultWLAN에는 측정된 WLAN에 대한 주파수 또는 채널 번호, HESSID, SSID, BSSID, BSS load, 신호 세기, 사용자 위치 중 적어도 하나가 포함된다. 216 단계에서 기지국(202)은 UE(200)로부터 만약 새로운 WLAN에 대한 정보가 보고되면 이를 저장하고, 기존에 존재하던 정보가 바뀐 경우 기존 정보를 갱신한다. 이와 유사하게, WLAN AP(206)가 직접 WLAN에 대한 정보를 기지국(202)에게 보고하는 것도 가능하며, 이 때 보고 메시지에 포함되는 정보는 상기 UE(200)이 보고하는 것과 동일하되, 자신의 WLAN의 정보만 포함할 수 있는 점만 다르다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따라 WLAN과 관련된 정보를 측정하여 수집하는 UE의 동작을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 302 단계에서 UE은 기지국으로부터 상기한 측정대상무선랜 정보(measObjectWLAN)을 수신하고, 304 단계에서 이들 measObjectWLAN을 이용해 측정 대상에 포함될 WLAN들의 set을 정한다. 308 단계에서 UE은 WLAN의 대상 set에서 하나의 measObjectWLAN을 선택하고, 310 단계에서 선택된 measObjectWLAN에 포함된 정보를 사용하여 측정 과정을 수행한다. WLAN들에 대한 정보를 수집하는 방법은 도 2에서 설명한 상기 206, 208, 210, 212 단계의 동작과 동일하다.

312 단계에서 만약 WLAN AP가 beacon이나 probe response 메시지에 BSS 부하 요소(Load element)를 포함한 경우 UE은 316 단계로 진행하여 그 측정 결과를 저장하고 해당 measObjectWLAN을 상기 대상 set에서 제외시킨다. 만약 312 단계에서 WLAN AP가 beacon이나 probe response 메시지에 BSS load element를 포함하지 않은 경우는 314 단계에서 UE가 직접 BSS load 정보를 측정한다. 측정하는 대상은 일정 시간 중 실제 패킷을 전송하는데 사용된 시간의 비율(Channel Utilization), 해당 WLAN을 사용 중인 STA(station)의 수(Station Count), 또는 contention window의 크기 중 적어도 하나이다(Normalized Contention Window). 그리고 318 단계에서 만약 해당 measObjectWLAN에 대한 측정이 완료되면, 남아있는 measObjectWLAN에 대해 동일한 과정을 반복한 후 이를 모두 마치면 측정과정을 종료한다.

본 발명의 실시 예로 지금부터 LTE 시스템이 데이터 송수신이 없어 유휴 상태(Idle mode)에 들어간 UE을 이용해서 주변 WLAN과 관련된 정보를 수집하는 방법을 기술한다. UE이 유휴 상태인 경우 데이터 송수신이 발생할 때까지 기지국과 별다른 통신을 하지 않는다. 이 경우 연결 상태와는 다르게 기지국은 단말의 위치를 셀 수준으로 파악할 수 없게 된다. 따라서 유휴 상태에서 측정한 정보는 측정을 수행했을 때 단말의 위치와 연관해 정보를 보고하는 것이 유용하다.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 유휴 상태의 UE을 이용해 WLAN의 정보를 수집시키고 보고 받는 과정을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 406 단계에서 기지국(404)는 적어도 하나의 UE(402)에게 유휴 상태에서 WLAN 정보를 수집하라고 설정할 수 있으며 이는 로그된 측정 설정(LoggedMeasurementConfiguration) 메시지에 WLAN 주파수 또는 채널 번호, HESSID, SSID, BSSID 중 적어도 하나 이상을 포함하여 전달된다. 이를 전달 받은 UE은 408 단계에서 유휴 상태로 되었을 때 WLAN에 대한 측정 및 정보 수집을 수행한다. 상기 408 단계에서 수행하는 구체적인 단말의 동작은 도 3에 나타난 것과 유사하므로 설명을 생략한다. 이후 단말과 기지국 간에 RRC 연결 설정 동작이 수행되고, 410 단계에서 UE는 연결 상태가 되면 측정을 한 UE은 RRC 메시지에 측정 무선랜 지시 정보(logMeasAvailableWLAN indication)을 포함하여 WLAN에 대한 측정 결과를 보고할 것이 있다는 것을 기지국에 알린다. 412 단계에서 상기 알림을 수신한 기지국은 UE로부터 수집된 정보를 보고받기 위한 요청을 UE에게 보낸다. 기지국으로부터 상기 보고 요청을 수신한 UE은 414 단계에서 UE 정보 응답(UEInformationResponse) 메시지에 WLAN에 대한 측정 정보를 로그측정보고(LogMeasReport)에 삽입하여 전송하며, 상기 로그측정보고에는 WLAN 주파수나 채널 번호, HESSID, SSID, BSSID, BSS load, 사용자 위치 중 적어도 하나가 포함된다. 416 단계에서 기지국은 UE로부터 만약 새로운 WLAN에 대한 정보가 보고되면 이를 저장하고, 기존에 존재하던 정보가 바뀐 경우 기존 정보를 갱신한다. 또한 420 단계에서 기지국은 필요한 경우 트레이스 서버(Trace Server)(418)에게 측정 정보를 보고한 UE의 ID를 포함해 측정된 정보를 보고한다. 여기서 상기 트레이스 서버는 사업자 망의 전체 상태를 수집하여 저장하는 네트워크 엔터티이다. UE가 상기한 과정에 따라 수집한 정보를 기지국에 보고하면, 기지국은 이를 다시 트레이스 서버에 보고한다. 이러한 과정을 통해 트레이스 서버는 사업자 망 전체의 상태를 수집할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따라 기지국이 수집한 정보를 이용해 적어도 하나의 UE에게 WLAN에 관련된 정보를 알려주는 방법을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 508, 510 단계에서 기지국(504)은 앞선 실시예의 UE을 이용한 측정 방법을 이용해 WLAN에 대한 정보를 수집할 수도 있으며, 다른 방법을 이용하여 WLAN에 대한 정보를 수집할 수도 있다. 512 단계에서 기지국(504)는 WLAN과 관련된 정보를 포함한 WLAN 탐색 정보(discovery information)을 방송(broadcast)을 통해 셀 내의 다수의 UE들에게 전송할 수도 있으며, RRC 시그널링을 이용해 한번에 하나의 UE에게 전송할 수도 있다. 이때 UE에게 전달되는 상기 WLAN discovery information은 WLAN 주파수 또는 채널 번호, HESSID, SSID, BSSID, BSS load, WLAN AP의 위치, validity timer 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 상기 WLAN discovery information는 방송을 통해 전송될 때는 SIB(System Information Block) 중 하나에 포함되며, RRC 시그널링을 통해 전송될 때는 기지국이 UE에게 전송하는 RRC 메시지 중 하나에 포함된다. 만약 상기 WLAN discovery information에 타이머(validity timer)가 포함된 경우 UE은 수신한 정보가 상기 타이머(validity timer)가 종료되는 시점까지 유효하다고 판단한다. 그리고 514 단계에서 상기 WLAN discovery information를 포함하는 메세지를 수신한 UE은 해당 정보를 저장하고, IP flow를 이동시킬지 판단을 내릴 때 (트래픽 이동/분산 기능을 수행하는 서버인 ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function)로부터 수신하거나 단말에 저장된 정책을 사용하는 경우를 포함해) 상기 수신된 정보를 활용한다.

한편, 일반적으로 이종망간 트래픽 이동/분산은 ANDSF와 같은 정책 서버로부터 UE에게 전달되는 정책에 의해 결정된다. 이러한 ANDSF 기반의 매커니즘은 다음과 같은 단점을 가지고 있다.

먼저, ANDSF를 통한 정책 전달은 ANDSF와 UE 사이의 IP 통신에 기반하고 있으며, ANDSF가 UE에게 정책을 전달하기 위해 반드시 보안이 유지되는 연결이 생성되어야 한다. 이러한 점을 고려할 때 빠르게 변화하는 엑세스망의 상태 정보를 수집하여 ANDSF가 이를 정책에 반영해 UE에게 전달하는 것은 엑세스망에 대한 적응력을 감소시키는 요인이 된다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 이미 UE과 보안이 유지되는 연결을 가지고 있는 기지국이 WLAN 사용에 대한 명령을 정확하고 빠르게 지시할 수 있는 방안을 제안한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따라 기지국이 UE에게 트래픽을 WLAN으로 이동시키는 과정을 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 608 단계에서 기지국(604)는 UE(602)에 대해 측정을 설정하고 측정에 대한 보고를 받는다. 610 단계에서 기지국은 UE로부터 보고된 측정 정보와 자기의 상태, UE이 가진 bearer의 QCI(QoS Class Identifier)를 고려하여 WLAN으로 트래픽을 이동시킬 것을 결정한다. 이 때 WLAN을 사용하게 될 UE이 WLAN을 사용하는 것이 계속 유용한지 여부를 차후에 판단하는데 사용되는 재평가 timer는 UE들 사이에 서로 다른 값을 가지도록 설정될 수 있다. 612 단계에서 기지국은 이동 명령(Mobility Command) 메시지를 UE에 전송하면서 메시지에 WLAN 주파수 또는 채널 번호, HESSID, SSID, BSSID, WLAN으로 이동시킬 트래픽에 대한 EPS bearer ID list, 재평가 timer, 그리고 귀환 조건 중 적어도 하나 이상을 포함시킨다. 여기서 상기 귀환 조건은 UE이 WLAN을 사용하는 것을 중지하고 다시 3GPP 엑세스망을 사용하도록 하는 조건이며, 여기에는 BSS load와 관련된 값들, 즉 단말 카운트(station count), 채널 이용(channel utilization), 경쟁 윈도우 크기(contention window size) 등에 대한 문턱값(Threshold)이 포함될 수 있다. UE이 WLAN 이동에 대한 Mobliity Command 메시지를 수신하면, 기존에 ANDSF로부터 수신한 정책이 있는 경우 이를 정책보다 더 우선해서 고려한다. 614 단계에서 UE은 WLAN을 사용하기로 결정하면 bearer ID list에 포함된 bearer로 전송하던 트래픽들을 WLAN을 통해 전송하기 시작한다. 616 단계에서 만약 상기 재평가 timer가 만료되면 UE은 재평가 timer를 리셋하고 엑세스망의 상태가 변화했는지 측정한 후, 618 단계에서 귀환 조건을 측정한 상태와 비교해 만족되는 경우 트래픽을 다시 3GPP 엑세스망을 통해 전송한다.

본 발명의 또 다른 실시예로 한 엑세스망으로 많은 수의 UE들이 동시에 이동하는 것을 막아 엑세스망이 혼잡에서 해소되자마자 다시 혼잡해지는 상황을 막고, 트래픽을 전송할 엑세스망이 사용 가능한지 여부를 확인하는 과정의 빈도를 조절해 불필요한 배터리 낭비나 엑세스망을 비효율적으로 사용하는 상황을 막는 방안을 기술하겠다. 첫 번째 문제 상황을 조금 더 구체적으로 셜명하면, 예를 들어 WLAN이 혼잡상태에 들어가 있어 추가적인 UE을 받아들일 여지가 없다가 혼잡이 해소되어 이를 알리면, 이를 인지한 많은 수의 UE이 동시에 WLAN을 사용하려고 시도할 수 있다. 이 경우 WLAN은 혼잡 상황에서 해소되자 마자 다시 혼잡 상황에 빠지게 된다. 두 번째 문제 상황은, 만약 UE이 WLAN이 사용 가능한지 여부를 확인하기 위해 주변 WLAN들에 대한 정보를 너무 자주 수신하려고 하면 배터리 소모가 커지게 되며, 반대로 WLAN이 사용 가능한 상태인지 여부에 대한 확인을 너무 긴 간격으로 수행하면 WLAN이 사용 가능한데도 사용하지 않는 시간이 늘어나게 된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명의 실시예에서는 다음의 두 가지 방안을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따라 정책 Management Object에 재평가를 위한 시간 간격을 포함하는 구조의 예를 나타낸 것이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따라 NAS 관리 대상(Management Object)에 이종망 간의 트래픽 이동이 가능한 시간 간격을 포함하는 구조의 예를 나타낸 것이다.

첫 번째 방안은 이종망 선택을 위한 정책(Policy 또는 ISRP Management Object 사용, 702)을 사용할 때 적용할 수 있는 방안이다.

도 7을 참조하면, ANDSF로부터 단말에 전달되거나, 단말이 미리 저장된 정책은 RulePriority, Roaming, PLMN 등과 같은 기존 정보에 추가적으로 평가 구간(Evaluation Interval)이라는 추가 정보를 갖도록 설정된다(704). UE이 상기 정책을 가진 경우, 해당 정책에 따라 트래픽을 전송할 엑세스망을 선택하는 과정은 상기 Evaluation Interval 당 한번만 수행하도록 한정된다. 즉, 만약 UE이 해당 정책에 따라 트래픽을 전송할 엑세스망을 평가하고 선택하는 과정을 수행했으면, 해당 정책에 따른 다음 평가는 Evaluation Interval 후에나 가능한 것이다. 여기서 Evaluation Interval은 매 정책별로 따로 설정되는 값이다.

두 번째 방안은 도 8을 참조하면, NAS(Non-Access Stratum) 관리 대상(Management Object)(802)를 사용해 UE에 Intersystem Mobility Interval(804)을 설정하는 것이다. 즉 UE이 NAS Management Object를 수신하고 그에 따라 시스템간 이동성 구간(Intersystem Mobility Interval)을 적용하는 경우, UE이 한 엑세스망을 사용하다가 다른 엑세스망으로 트래픽을 이동시키려고 하는 시도는 해당 Interval에 한번만 가능하다. 만약 UE이 정책 또는 기지국의 명령에 따라 트래픽을 전송할 엑세스망을 선택하는 과정을 수행했으면, 해당 정책 또는 명령에 따른 다음번 트래픽 이동 시도는 Intersystem Mobility Interval 후에나 가능한 것이다. 여기서 Intersystem Mobility Interval은 UE에 하나만 유지되는 값이다.

마지막으로, 본 발명의 실시예에 따라 WLAN의 혼잡 정도를 나타내는 지표를 보다 정확하게 계산하여 사용함으로써 WLAN을 과도하게 사용하거나, WLAN의 유휴 자원이 낭비되는 상황을 막을 수 있도록 하는 방안을 기술하겠다.

도 9는 본 발명의 제4 실시 예에 따라 WLAN의 혼잡 정도를 나타내는 지표들을 포함하는 정보 요소의 형식을 나타낸 도면이다.

이러한 정보 요소는 WLAN AP가 Probe Response나 Beacon 메시지에 삽입하여 UE에게 전달할 수도 있으며, 정보 요소의 일부는 UE이 WLAN의 상태를 기지국에게 보고할 때나, 기지국의 WLAN의 상태를 UE들에게 알릴 때에도 사용될 수 있다.

도 9를 참조하면, Station count(906)은 WLAN AP와 association을 맺은 STA(UE)의 수를 나타내며, Channel Utilization(908)은 연속하는 두 beacon 사이의 시간 중 실제 데이터 전송에 사용된 시간의 비율을 나타내는 값이다. Available Admission Capacity(910)은 WLAN이 UE들의 사용 요청을 얼마나 받아들일 수 있는지 여유 정도를 나타내는 값이며, Normalized Contention Window(912)는 WLAN 내에서 데이터 패켓을 전송하기 위해 필요한 경쟁 정도를 나타내는 지표로, 이 값이 클수록 패켓 전송에 대한 충돌 확률이 높으며 그만큼 WLAN이 혼잡함을 나타낸다. Normalized Contention Window(912)는 WLAN의 전체적인 상황을 반영할 수 있도록 통계적인 방법을 이용해 계산되어야 한다.

만약 UE이나 기지국이 STA 수(906)와 Channel Utilization(908) 정보를 모두 수신한 경우 해당 정보를 갖는 WLAN이 혼잡한지 여부를 판단할 때는 두 정보를 동시에 고려해야 한다. 이는, WLAN의 특성 상 단 한 개의 UE이 자원 전체를 사용하는 경우도 Channel Utilization이 100%를 될 수 있기 때문이다. 이 경우 WLAN은 혼잡하다고 볼 수 없으므로 STA 수와 Channel Utilization을 동시에 고려해야 한다. 한편, Normalized Contention Window(912)는 WLAN 전체의 혼잡 상황을 나타내는 지표로, WLAN이 혼잡한지 여부를 결정할 때 독립적으로 고려되어 사용될 수 있다.

Claims (20)

1. 무선 통신 시스템에서 무선랜 (WLAN: wireless local area network)과 관련된 정보를 전송하는 방법에 있어서,
   SSID (service set identifier), BSSID (basic service set identifier), 또는 HESSID (homogenous extended service set identifier) 중 일 이상을 포함하는 WLAN 식별자 정보를 방송 (broadcast)을 통해 사용자 단말에 전송하는 동작; 및
   타이머 (timer) 정보를 포함하는 WLAN 관련 정보를, 사용자 단말에 특정된 RRC (radio resource control) 시그널링 (signalling)을 통해 상기 사용자 단말에 전송하는 동작을 포함하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 WLAN 식별자 정보는 SIB (system information block)에 포함됨을 특징으로 하는 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 WLAN 관련 정보는 RRC (radio resource control) 메시지에 포함됨을 특징으로 하는 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 WLAN 관련 정보는 상기 타이머 (timer)가 종료되는 시점까지 유효한 것으로 간주됨 특징으로 하는 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 WLAN 식별자 정보 및 WLAN 관련 정보는 상기 사용자 단말에 저장됨을 특징으로 하는 방법.
   
6. 무선 통신 시스템에서 무선랜 (WLAN: wireless local area network)과 관련된 정보를 수신하는 방법에 있어서,
   기지국으로부터 SSID (service set identifier), BSSID (basic service set identifier), 또는 HESSID (homogenous extended service set identifier) 중 일 이상을 포함하는 WLAN 식별자 정보를 방송 (broadcast)을 통해 수신하는 동작; 및
   상기 기지국으로부터 타이머 (timer) 정보를 포함하는 WLAN 관련 정보를, 사용자 단말에 특정된 RRC (radio resource control) 시그널링 (signalling)을 통해 수신하는 동작을 포함하는 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 WLAN 식별자 정보는 SIB (system information block)에 포함됨을 특징으로 하는 방법.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 WLAN 관련 정보는 RRC (radio resource control) 메시지에 포함됨을 특징으로 하는 방법.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 WLAN 관련 정보는 상기 타이머 (timer)가 종료되는 시점까지 유효한 것으로 간주됨 특징으로 하는 방법.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 WLAN 식별자 정보 및 WLAN 관련 정보를 저장하는 동작을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
    
11. 기지국에 있어서,
    송수신부; 및
    상기 송수신부로 하여금 SSID (service set identifier), BSSID (basic service set identifier), 또는 HESSID (homogenous extended service set identifier) 중 일 이상을 포함하는 WLAN 식별자 정보를 방송 (broadcast)을 통해 사용자 단말에 전송하고, 타이머 (timer) 정보를 포함하는 WLAN 관련 정보를, 사용자 단말에 특정된 RRC (radio resource control) 시그널링 (signalling)을 통해 상기 사용자 단말에 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 기지국.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 WLAN 식별자 정보는 SIB (system information block)에 포함됨을 특징으로 하는 기지국.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 WLAN 관련 정보는 RRC (radio resource control) 메시지에 포함됨을 특징으로 하는 기지국.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 WLAN 관련 정보는 상기 타이머 (timer)가 종료되는 시점까지 유효한 것으로 간주됨 특징으로 하는 기지국.
    
15. 제11항에 있어서,
    상기 WLAN 식별자 정보 및 WLAN 관련 정보는 상기 사용자 단말에 저장됨을 특징으로 하는 기지국.
    
16. 사용자 단말에 있어서,
    송수신부; 및
    상기 송수신부로 하여금 기지국으로부터 SSID (service set identifier), BSSID (basic service set identifier), 또는 HESSID (homogenous extended service set identifier) 중 일 이상을 포함하는 WLAN 식별자 정보를 방송 (broadcast)을 통해 수신하고, 상기 기지국으로부터 타이머 (timer) 정보를 포함하는 WLAN 관련 정보를, 사용자 단말에 특정된 RRC (radio resource control) 시그널링 (signalling)을 통해 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 사용자 단말.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 WLAN 식별자 정보는 SIB (system information block)에 포함됨을 특징으로 하는 사용자 단말.
    
18. 제16항에 있어서,
    상기 WLAN 관련 정보는 RRC (radio resource control) 메시지에 포함됨을 특징으로 하는 사용자 단말.
    
19. 제16항에 있어서,
    상기 WLAN 관련 정보는 상기 타이머 (timer)가 종료되는 시점까지 유효한 것으로 간주됨 특징으로 하는 사용자 단말.
    
20. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 WLAN 식별자 정보 및 WLAN 관련 정보를 저장함을 특징으로 하는 사용자 단말.

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