KR100640479B1

KR100640479B1 - 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 절차 최적화 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100640479B1
Application number: KR1020040041540A
Authority: KR
Inventors: 김정원; 왕보경; 장용
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2006-10-30
Anticipated expiration: 2024-06-07
Also published as: US20100172326A1; CN101790210B; CN1965505B; BRPI0511836B1; CN101790210A; JP4629107B2; RU2006143213A; US20050282548A1; CN1965505A; RU2348110C2; AU2005253482B2; WO2005122435A1; US8185114B2; BRPI0511836A; AU2005253482A1; JP2008502269A; EP1605723B1; EP1605723A3; EP1605723A2; CA2567108A1

Abstract

본 발명은 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 지연시간을 줄일 수 있도록 하는 핸드오버 절차의 최적화 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 이동 단말기와, 상기 이동 단말기에게 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 적어도 하나의 인접 기지국들을 포함하는 이동통신 시스템에서, 핸드오버 방법에 있어서, 상기 서빙 기지국이 상기 이동 단말기로부터 핸드오버 요청을 수신하는 과정과, 상기 수신한 핸드오버 요청에 상응하여 상기 이동 단말기에게 핸드오버를 수행할 것을 지시하는 과정과, 상기 이동 단말기가 상기 핸드오버 지시에 포함된 정보에 상응하여 빠른 핸드오버를 위한 네트워크 재진입 절차를 수행하는 과정을 포함한다.

이동 광대역 무선접속 시스템, 핸드오버, 백본 통신(Backbone communication), 폴링 방식(polling mechanism)

Description

이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 절차 최적화 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZING HANDOVER PROCEDURE IN MOBILE BROADBAND WIRELESS ACCESS SYSTEM}

도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 일반적인 핸드오버 절차를 설명하기 위해 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 최적화를 위한 1단계에 따른 백본 통신 절차의 실시예를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 최적화를 위한 2단계에 따른 백본 통신 절차의 실시예를 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 최적화를 위한 3단계에 따른 백본 통신 절차의 실시예를 도시한 도면.

본 발명은 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 절차에 관한 것으로 서, 보다 상세하게는 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버의 성능을 개선하기 위해 핸드오버 시마다 발생하는 네트워크 재진입 절차를 줄이고, 핸드오버 지연시간을 줄일 수 있도록 하는 핸드오버 절차의 최적화 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 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 OFDM/OFDMA 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 단말기(Mobile Station, 이하 'MS'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, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 BS(140)와, 다수의 MS들(111),(113),(130),(151),(153)로 구성된다. 그리고, 상기 BS들(110),(140)과 상기 MS들(111),(113),(130),(151),(153)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 그런데, 상기 MS들(111),(113),(130),(151),(153) 중 MS(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버(handover) 영역에 존재한다. 즉, 상기 MS(130)은 상기 BS(110)와 신호를 송수신하는 중에 상기 BS(140)가 관장하는 셀(150)쪽으로 이동하게 되면 그 서빙 BS(Serving BS)가 상기 BS(110)에서 상기 BS(140)로 변경되게 된다.

상기 도 1에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 설명하였으 며, 다음으로 도 2를 참조하여 현재의 IEEE P802.16e/D3-2004 규격에서 지원하는 있는 핸드오버 절차를 살펴보기로 한다.

도 2는 일반적인 핸드오버 절차를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 서빙 BS인 BS1(220)에 접속된 MS(210)은 상기 서빙 BS(220)과의 링크 상태가 일정 범위 이상으로 나빠지면 새로운 BS와의 접속을 시도한다. 이를 위해서 먼저 상기 MS(210)는 접속 가능한 인접 BS(Neighbor BS)들 예컨대, BS2(230), BS3(240), 및 BS4(250)를 검색(Scan)한다(201단계). 이어서, 상기 MS(210)는 상기 검색결과를 바탕으로 핸드오버 요청을 전송할 BS들 예컨대, BS2(230), BS3(240)을 선택하고, 이후 상기 선택한 BS들(230),(240)과 그 검색 결과를 포함하는 MS 핸드오버 요청(Handover Request, 이하 'MOB_MSHO-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 서빙 기지국(220)으로 전송한다(203단계). 그러면 상기 서빙 BS(220)는 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지에 포함된 BS들 즉, BS2(230) 및 BS3(240)에게 상기 MS(210)의 핸드오버 요청 사실을 핸드오버 사전 통지(이하 'HO-pre-notification'이라 칭하기로 한다) 메시지로 통보한다(205단계, 207단계). 상기 HO-pre-notification 메시지에는 상기 MS(210)의 요구 대역폭(Required bandwidth)과 요구 QoS 정보 등이 포함된다.

다음으로, 상기 서빙 BS(220)로부터 상기 HO-pre-notification 메시지를 수신한 상기 인접 BS들(230),(240)은 자신의 자원 상태를 반영하여 상기 MS(210)에 대한 수용 여부(ACK/NACK)를 핸드오버 사전 통지에 대한 응답(이하 'HO-pre-notification-response'라 칭하기로 한다) 메시지를 통하여 상기 서빙 BS(220)에게 전송한다(209단계, 211단계). 그러면 상기 서빙 BS(220)은 상기 인접 BS들(230)(240)로부터 수신한 상기 HO-pre-notification-response 메시지를 취합한다. 이후, 상기 서빙 BS(220)은 상기 MS(210)가 핸드오버 할 수 있는 하나 또는 그 이상의 BS들 예컨대, 상기 BS2(230) 및 상기 BS3(240)을 결정하여 상기 MS(210)에게 핸드오버 응답(Handover Response, 이하 ' MOB_BSHO-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 통하여 전달한다(215단계). 이 때 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지에는 하나 이상의 BS들이 포함될 수 있다. 이후, 상기 서빙 BS(220)는 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지에 포함된 BS들 예컨대, BS3(240)에게 핸드오버 확인(이하 'HO-confirm'이라 칭하기로 한다) 메시지를 전송하여 상기 MS(201)의 핸드오버를 준비토록 한다(213단계).

상기 MOB_BSHO-RSP 메시지를 수신한 상기 MS210)는 상기 MS_BSHO-RSP 메시지에 포함된 BS들 중에서 핸드오버할 BS, 즉 타겟 BS(Target BS)을 최종 결정하여 핸드오버 지시(Handover Indication, 이하 'MOB_HO-IND'라 칭하기로 한다) 메시지를 통해 상기 서빙 BS(220)에게 통보한다(217단계). 상기 MOB_HO-IND 메시지를 수신한 상기 서빙 BS(220)는 상기 MS(210)와의 무선접속 채널을 해제한다(219단계). 이후, 상기 MS(210)는 상기 핸드오버할 최종 결정 BS, 즉 타겟 BS인 상기 BS3(240)으로부터 고속 레이징 정보 엘리먼트(Fast Ranging_IE)를 수신(221단계)하면, 상기 BS3(240)으로 네트워크 재진입 절차를 위한 레이징 요청(이하 'RNG-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 전송한다(223단계). 상기 BS3(240)은 상기 RNG-REQ 메시지를 수신하면, 상기 MS(210)에게 핸드오버 응답(MOB_HO-RSP) 메시지를 송신한다(225단계). 그러면, 상기 MS(210)는 상기 MOB_HO-IND 메시지에 포함된 상기 BS3(240)과 네트워크 재진입(Network reentry) 절차를 수행한다(227단계).
이하, 상기 MS(210)가 이동하여 새롭게 접속하는 인접 BS, 즉 상기 MS(210)가 핸드오버할 최종 결정 BS를 타겟 BS라 칭하기로 한다. 이후, 상기 MS(210)는 상기 네트워크-재진입 수행 후, 상기 타겟 BS(240)와의 새로운 무선접속 채널을 설정한다. 이때, 상기 타겟 BS(240)과의 네트워크 재진입은 상기 서빙 BS(220)과의 네트워크 진입(Network entry) 절차와 유사하다. 그 구성을 살펴보면, (1) downlink/uplink 파라미터 획득, (2) 레인징(ranging), (3) basic capability re-negotiation, (4) re-authorization, (5) re-register, (6) re-establish IP connectivity 등으로 구성된다. 마지막으로, 상기 MS(210)는 상기 타겟 BS, 즉 상기 BS3(240)과의 새로운 무선접속 채널이 설정되며, 상기 MS(210)는 상기 타겟 BS3(240)과 데이터 전송을 수행한다.

상기한 바와 같은 구조는 기존 서빙 BS의 무선접속 채널을 해제하고 새로운 타겟 BS와의 무선접속 채널을 설정하는 과정에서, 상기 서빙 BS가 상기 MS의 서비스 환경(context)을 삭제하는 시점은 다음과 같다. 즉, 상기 MS로부터 MOB_HO-IND 메시지를 수신하는 시점이거나, 또는 상기 MS와 타겟 BS 간의 무선접속 채널 설정이 완료된 후, 상기 타겟 BS로부터 핸드오버 완료 메시지를 수신하는 시점이다. 여기서, 상기 핸드오버 완료 메시지는 현재 구체적인 메시지를 정의하고 있지 않은 상태이다.
따라서, 상기 MS가 핸드오버 시에 상기 서빙 BS와의 무선접속 채널을 해제하고, 이후 상기 타겟 BS와의 새로운 무선접속 채널을 설정하는 방식에 기반한 기존 핸드오버 방법은 다음과 같은 문제점들을 가진다. 즉, 기존 핸드오버 방법은 셀 경계 지역에서 MS가 두 BS 사이를 오고 가는 경우에 빈번한 핸드오버가 발생하고, 상기 핸드오버시마다 네트워크 재진입 절차를 매번 수행하게 된다. 상기 네트워크 재진입 절차는 핸드오버시 많은 지연을 초래하게 된다. 따라서, 기존 기술에서는 핸드오버에 따른 데이터 송/수신의 중지 시간이 증가되는 악영향을 초래하게 되는 문제점을 가진다.

또한 종래와 같이 서빙 BS 신호의 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다) 값이 인접 BS의 CINR 값보다 낮을 때 핸드오버 절차를 수행하게 된다. 이때, 상기 서빙 BS와의 연결이 나쁜 상태에서는 상기 MOB_MSHO-REQ, MOB_BSHO-RSP 및 MOB_HO-IND 메시지를 전송해야 한다. 그러나, 상기와 같은 경우에는, 전송 에러 발생 및 재전송에 따른 시간 지연이 발생하게 된다. 또한 상기 MS에 의한 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지와 MOB_HO-IND 메시지 전송 시, 랜덤 액세스 지연을 겪을 수 있다. 따라서, 상기의 시간 지연에 따라 핸드오버 절차를 완료하지 못한 채 상기 서빙 BS와의 연결이 끊어질 수 있는 문제점을 가진다.

삭제

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 절차의 최적화 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 절차의 최적화를 위한 백본 통신 방법 및 폴링 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 이동 광대역 무선접속 시스템 규격인 IEEE P802.16e/D3-2004 규격에서 핸드오버 시마다 발생하는 네트워크 재진입 절차를 줄일 수 있는 백본 통신을 이용한 핸드오버 절차의 최적화 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 이동 광대역 무선접속 시스템 규격인 IEEE P802.16e/D3-2004 규격에서 폴링 방식 적용을 통해 핸드오버 지연시간을 줄일 수 있는 핸드오버 절차의 최적화 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 이동 단말기와, 상기 이동 단말기에게 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 적어도 하나의 인접 기지국들을 포함하는 이동통신 시스템에서, 핸드오버 방법에 있어서, 상기 서빙 기지국이 상기 이동 단말기로부터 핸드오버 요청을 수신하는 과정과, 상기 수신한 핸드오버 요청에 상응하여 상기 이동 단말기에게 핸드오버를 수행할 것을 지시하는 과정과, 상기 이동 단말기가 상기 핸드오버 지시에 포함된 정보에 상응하여 빠른 핸드오버를 위한 네트워크 재진입 절차를 수행하는 과정을 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 이동 단말기와, 상기 이동 단말기에게 서비스를 제공하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 다수의 인접 기지국들을 포함하는 이동 통신 시스템에서, 이동 단말기의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 이동 단말기가 핸드오버를 감지하면, 상기 서빙 기지국으로 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 핸드오버 요청에 상응하는 응답 메시지를 수신하는 과정과, 상기 서빙 기지국의 응답 메시지에 포함된 핸드오버를 위한 통신 레벨 정보를 확인하는 과정과, 상기 통신 레벨 정보에 상응하여 상기 타겟 기지국과 적어도 하나의 네트워크 재진입 절차를 생략하고 빠른 핸드오버를 위한 재진입 절차를 수행하는 과정을 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 이동 단말기와, 이동 단말기에게 서비스를 제공하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 타겟 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템에서, 서빙 기지국의 핸드오버 지원 방법에 있어서, 상기 이동 단말기로부터 핸드오버 요청을 수신하면, 상기 이동 단말기의 기능 프로파일을 전송하는 과정과, 상기 타겟 기지국과의 빠른 재진입 절차 수행을 위한 생략 정보를 포함하는 응답 메시지를 상기 이동 단말기로 전송하는 과정을 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 이동 단말기와, 이동 단말기에게 서비스를 제공하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 다수의 타겟 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템에서, 타겟 기지국의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 서빙 기지국과의 네트워크 백본 메시지를 통한 협상 과정에서 상기 이동 단말기에 대한 서비스 가능함을 인지하면, 그에 상응하는 응답 정보와 상기 이동 단말기와 수행할 통신 레벨 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 단말기의 기능 프로파일 정보를 수신하는 과정과, 상기 이동 단말기와 소정의 과정이 생략된 네트워크 재진입 절차를 통한 빠른 핸드오버를 수행하는 과정을 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 이동 단말기와, 상기 이동 단말기에게 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 타겟 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템에서, 핸드오버 절차의 최적화 방법에 있어서, 핸드오버시 발생하는 지연을 최소화하기 위해 핸드오버 수행 과정을 단계별 백본 통신으로 구분하고, 상기 서빙 기지국과 상기 타겟 기지국 간의 네트워크 백본 메시지를 통한 협상 과정에서 타겟 기지국이 해당 백본 통신 레벨을 선택하는 과정과, 상기 서빙 기지국이 상기 선택된 해당 백복 레벨을 상기 이동 단말기로 알리는 핸드오버 응답 메시지를 이동 단말기로 전송하는 과정과,상기 백본 통신 레벨에 상응하는 상기 이동 단말기의 정보를 상기 타겟 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 이동 단말기가 상기 서빙 기지국으로부터 수신한 백본 통신 레벨에 상응하여 소정의 메시지 송수신 절차를 생략하는 재진입 절차를 수행하는 과정을 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은, 이동 단말기와, 이동 단말기에게 서비스를 제공하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 타겟 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템에서, 핸드오버 방법에 있어서, 상기 서빙 기지국이 상기 타겟 기지국과의 빠른 네트워크 재진입 절차를 위한 생략된 정보를 갖는 핸드오버 요청 메시지를 이동 단말기로 전송하는 과정과, 상기 이동 단말기가 상기 핸드오버 요청 메시지에 포함된 정보에 상응하여 적어도 하나의 소정 과정을 생략하는 네트워크 재진입 절차를 통해 빠른 핸드오버를 수행하는 과정을 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은, 이동 단말기와, 상기 이동 단말기에게 서비스를 제공하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 타겟 기지국을 포함하는 이동통신 시스템에서, 핸드오버 시스템에 있어서, 네트워크 협상 과정에서 서비스 가능한 타겟 기지국으로부터 선택된 백본 통신 레벨을 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 수신한 메시지에 상응하여 상기 이동 단말기의 기능 프로파일을 상기 타겟 기지국으로 전송하고, 상기 타겟 기지국에서 지정된 백본 통신 레벨을 포함하는 핸드오버 응답 메시지를 상기 이동 단말기로 전송하여, 상기 백본 통신 레벨에 상응하는 소정의 절차를 생략하여 빠른 핸드오버를 수행 할 것을 상기 이동 단말기로 지시하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버할 이동 단말기의 정보를 수신하고, 상기 수신한 정보에 상응하여 해당 백본 통신 레벨을 지정하여 상기 서빙 기지국으로 전송하는 타겟 기지국과, 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 지시를 수신하고, 상기 수신한 핸드오버 응답 메시지에 포함된 상기 백본 통신 레벨에 상응하여 상기 타겟 기지국과 빠른 핸드오버를 위한 네트워크 재진입 절차를 수행하는 이동 단말기를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 그리고 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

먼저, 본 발명은 이동 광대역 무선접속 시스템(MBWA: Mobile Broadband Wireless Access System) 규격인 IEEE P802.16e/D3-2004 에서의 핸드오버(handover) 절차를 개선하기 위한 방안을 제안한다. 즉, 핸드오버 성능을 개선하기 위하여 IEEE P802.16e/D3-2004에서 핸드오버 절차를 최적화 방안을 제안하고, 상기 최적화 방안으로서, 단계별 백본 통신(Backbone Communication)과 폴링 방식(Polling Mechanism)을 제안하고 이를 구현하기 위한 시그널링 절차 및 메시지를 정의한다.

그리고, 본 발명에 따른 단계별 백본 통신은, 1단계(Level 1) 백본 통신, 2단계(Level 2) 백본 통신 및 3단계(Level 3) 백본 통신으로 이루어진다. 이하에서는 상기와 같은 각 단계별 백본 통신을 통해 네트워크 재진입 절차를 최적화하기 위한 방법을 살펴보기로 한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 이동 단말기(Mobile Station, 이하 'MS' 라 칭하기로 한다)가 이동 가능한 인접 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)(neighbor BS)들을, 즉 이동 가능한 BS들의 리스트(possible BS list)에 속한 인접 BS들을 BS1과 BS2라고 설정함에 유의하여야 한다. 한편, 이하에서는 핸드오버를 위한 최적화(HO process optimization) 방법에 있어서, 상기한 종래 기술 즉, 상기 도 2에 나타낸 핸드오버 방법과 중복되는 설명은 생략하거나 간략하게 설명하기로 하며, 본 발명의 실시예에 따른 단계별 백본 통신에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 최적화를 위한 1단계 백본 통신 절차의 일 실시예를 도시한 도면이다.
상기 도 3을 설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 1단계(Level 1) 백본 통신은, 서빙 BS(Serving BS)(320)가 MS(310)의 기능 프로파일(Capability Profile)을 인접 BS들 예컨대 BS1(330) 및/또는 BS2(340)로 넘겨줌으로써, 네트워크 재진입 절차 중에서 Basic Capability Re-negotiation 즉, SBC-REQ 및 SBC-RSP 절차를 생략할 수 있도록 하는 핸드오버 최적화(HO process optimization) 절차를 나타낸다. 즉, 상기 도 3은 본 발명에서 핸드오버시 지연을 최소화하고자 제안하는 단계별 백본 통신 중에서 1단계 과정을 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 MS(310)는 상기 서빙 BS(320)으로 MOB_MSHO-REQ 메시지를 전송한다(301단계). 이때, 상기 MS(310)는 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지에 자신에게 서비스 가능한 BS들(possible BSs)의 정보를 포함하여 전송한다. 즉, 인접 BS들 정보를 포함하여 전송한다. 그러면, 상기 서빙 BS(320)는 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지에 포함된, 가능한 BS 리스트(possible BS List)를 확인한다(303단계). 이때, 상기 가능한 BS 리스트에 포함된 인접 BS들을 상기한 바와 같이 BS1(330) 및 BS2(340)라 가정한다.
이후, 상기 서빙 BS (320)는 상기 가능한 BS 리스트에 상응하여 상기 BS1(330) 및 상기 BS2(340)로 HO-pre-notification 메시지를 전송한다(305단계, 307단계). 상기 HO-pre-notification 메시지를 수신한 상기 BS1(330) 및 BS2(340)는 상기 MS(310)에 대한 서비스 가능 여부(ACK/NACK)를 HO-pre-notification-response 메시지에 포함하여 상기 서빙 BS(320)로 전송한다(309단계, 311 단계). 이때, 상기 도 3에서는 상기 BS 1(330)에서는 NACK을 전송(309 단계)하고, 상기 BS2(340)에서는 ACK을 전송하는 경우를 가정한다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 상기 BS1(330) 및 상기 BS2(340)에서 동시에 ACK 또는 NACK를 전송하는 경우에도 적용 가능함은 물론이다.
상기 ACK을 전송하는 BS, 예컨대 상기 BS2(340)는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 상기 ACK과 함께 본 발명에서 제안하는 백본 통신 단계(Backbone Communication Level, 이하 'BCL'이라 칭하기로 한다)를 함께 지정하여 전송한다. 상기 도 3은 제안하는 본 발명의 단계별 백본 통신 중 1단계 BCL를 나타낸다. 따라서, 상기 BS2(340)에서는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 BCL=1을 지정하여 상기 서빙 BS (320)로 전송한다(311단계).
한편, 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위하여 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 ACK을 전송하는 BS를 타겟 BS(target BS)라 칭하기로 한다. 또한 이후 상기 MS(310)가 핸드오버할 최종 결정 BS를 타겟 BS(target BS)라 칭하기로 한다.
다음으로, 상기 서빙 BS(320)는 상기 BS1(330) 및 상기 BS2(340)로부터 전송되는 HO-pre-notification-response 메시지를 수신하고, 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 포함된 정보를 확인한다. 이후 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 ACK를 보내는 BS 예컨대, 상기 BS2(340)로 상기 MS(310)의 original SBC Profile을 MS-context-transfer 메시지에 포함하여 전송한다(313단계). 이때, 상기 서빙 BS(320)는 다수개의 BS, 예컨대 상기 BS1(330) 및 BS2(340)으로부터 ACK를 수신하는 경우에는, 상기 BS1(330) 및 BS2(340)로 상기 MS-context-transfer 메시지를 전송할 수도 있다.
즉, 상기 서빙 BS(320)는 적어도 하나 이상의 인접 BS들이 전송하는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 포함된 ACK/NACK 정보에 따라 하나 또는 그 이상의 타겟 BS들을 선택할 수 있다. 다음으로, 상기 서빙 BS(320)는 상기 하나 또는 그 이상의 타겟 BS를 선택한 후, 상기 선택된 타겟 BS들의 정보를 MOB_BSHO-RSP 메시지 포함하여 전송한다(315단계). 또한 상기 서빙 BS(320)는 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지 전송시, 상기 타겟 BS들의 정보와 함께 상기 타겟 BS에서 지정하여 전송하는 BCL 정보를 포함하여 전송하게 된다. 여기서는, ACK을 전송하는 타겟 BS가 상기 BS2(340)이고, 상기 BCL=1인 경우를 예로 하고 있으므로, 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에는 상기 BS2(340)에 대한 정보 및 상기 BS2(340)가 전송한 BCL=1의 정보를 전송한다. 하지만, 상기한 바와 같이 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지는 하나 또는 그 이상의 타겟 BS 정보와 상기 타겟 BS에 상응하는 BCL 정보를 전송할 수 있음은 물론이다.
상기 MOB_BSHO-RSP 메시지를 수신한 상기 MS(310)는 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함된 타겟 BS들 및 BCL 정보에 상응하여 상기 서빙 BS(320)로 MOB_HO-IND 메시지를 전송한다(317단계). 다른 실시예로서, 상기 MS(310)는 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함된 타겟 BS들 중에서 핸드오버할 최종 결정 BS, 즉 타겟 BS를 결정하여 상기 MOB_HO-IND 메시지를 통해 상기 서빙 BS(320)에게 통보할 수도 있다.
이후, 상기 MS(310)는 상기 타겟 BS들 중 소정의 타겟 BS, 예컨대 상기 BS2(340)로부터 UL_MAP 메시지를 통해 고속 레인징 정보 엘리먼트(Fast_Ranging_IE)를 수신하면(319단계), 상기 서빙 BS(320)과의 연결을 해제한다(321단계). 이어서, 상기 MS(310)는 상기 BS2(340)와 네트워크 재진입(network reentry) 절차를 통해 핸드오버를 완료하게 된다. 이때, 일반적으로, 상기 네트워크 재진입 절차는 상기 도 3에 나타낸 바와 같이, RNG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(323단계, 325단계), SBC-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(327단계, 329단계), PKM-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(331단계, 333단계) 및 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(335단계, 337단계)을 포함한다.
하지만, 본 발명에서는 핸드오버 최적화를 위하여 상기 BCL 정보에 상응하여 다음과 같이 소정의 메시지들의 송수신 과정을 생략할 수 있다. 즉, 상기 서빙 BS(320)와 타겟 BS들, 예컨대 BS2(340)간 네트워크 협상 과정(예컨대, 311단계, 313단계)과, 상기 서빙 BS(320)와 상기 MS(310)에 전송하는 MOB_BSHO-RSP 메시지를 전송 과정(315단계)을 통해 전송되는 BCL 정보 즉, BCL=1의 정보에 따라 상기 네트워크 재진입 절차동안 Basic Capability Re-negotiation 즉, 상기 SBC-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(327단계, 329단계)을 생략할 수 있다.

이하, 상기 본 발명의 실시예에 따른 1단계 백본 통신에 대한 절차를 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

상기 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 1단계 백본 통신에서는, 상기 서빙 BS(320)와 인접 BS들 즉 BS1(330) 및/또는 BS2(340) 사이에서, HO-pre-notification 메시지 및 HO-pre-notification response 메시지와 같은 네트워크 백본 메시지를 통한 협상 과정을 수행한다. 이때, 상기 협상 과정에서 상기 MS(310)에 대하여 서비스가 가능한 타겟 기지국들 즉, 타겟 기지국들(recommended target BSs)은 상기 HO-pre-notification response 메시지에 ACK을 실어서 보내게 된다. 상기 도 3에서는 상기 BS2(BS2)(340)가 서비스가 가능한 인접 BS인 경우를 가정하고 있다. 이때, 상기 BS2(340)는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 상기 ACK과 함께 상기 MS(310)와 수행할 해당 백본 통신 단계(Backbone Communication Level, 이하 'BCL'이라 칭하기로 한다), 예컨대 BCL=1을 지정해서 상기 서빙 BS(420)으로 전송한다. 그러면, 상기 서빙 BS(310)는 상기 BS2(340)로부터 전송받은 상기 BCL=1의 정보를 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함하여 상기 MS(310)에게 전송한다. 여기서, 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에는 아래와 같은 BCL 정보들이 포함된다.

삭제

BCL(Backbone Communication Level)

0 = Semi Nomadic

1 = Backbone Communication Level 1(Omit SBC-REQ/RSP during reentry processing)

2 = Backbone Communication Level 2(Omit SBC-REQ/RSP, PKM-REQ/RSP and REG-REQ/RSP during reentry processing)

3 = Backbone Communication Level 3(Omit SBC-REQ/RSP, PKM-REQ/RSP and REG-REQ/RSP during reentry processing/ARQ transmission)
또한, 상기 서빙 BS(310)는 상기 인접 BS들과의 네트워크 협상 과정에서, 상기 BCL에 따라 각 단계별 백본 통신에 해당하는 상기 MS(310)의 정보를 상기 인접 BS들, 예컨대 도 3에서는 상기 BS2(340)에게 넘겨준다. 이 때 상기 1단계 백본 통신에서는 상기 MS(310)의 Original SBC(Basic Capability) Profile을 넘겨준다.
따라서 이동 광대역 무선접속 시스템에서 상기와 같은 과정을 통해, 네트워크 재진입 절차에 포함되어 있던 SBC-REQ/RSP 메시지 송수신 절차를 제외할 수 있다. 이때, 상기 SBC-REQ/RSP 메시지 송수신 절차를 생략함에 따라, 상기 타겟 BS들, 예컨대 상기 BS2(340)에서는 SBC-RSP 메시지의 TLV Encoding 정보를 상기 RNG-RSP 메시지에 함께 실어서 전송하거나, 또는 상기 SBC-REQ 메시지 없이 타겟 BS들에서 단독으로 SBC-RSP 메시지를 통해 상기 MS(310)에게 전송해야 한다. 즉, 상기 SBC-RSP 메시지의 TLV Encoding 정보는 상기 MS(310)가 전송하는 SBC-REQ 메시지를 수신하는 인접 BS들이, 상기 SBC-REQ 메시지의 TLV를 확인하고, 상기 MS(310)에 대하여 지원 가능한 부분을 변경해야 하는 경우에 대한 정보를 전송하는 것을 의미한다. 예를 들면, 상기 MS(310)에서 H-ARQ를 수행할 수 있는데, 상기 인접 BS에서는 H-ARQ를 할 수 없는 경우, 이를 상기 MS(310)에게 알려주어야 한다. 이와 같은 정보들을 상기 SBC-RSP 메시지의 TLV Encoding 정보로 전송하게 된다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 단계별 백본 통신 중 1단계 백본 통신,즉 상기 타겟 BS들에서 BCL=1을 지정하여 전송함에 따른 핸드오버 최적화 방안에 대하여 설명하였다. 다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 상기 2단계 백본 통신 방법을 이하 도 4a 및 도 4b를 참조하여 살펴보기로 한다. 이때, 상기와 같은 1단계 백본 통신의 모든 내용은 후술하는 2단계 백본 통신 및 3단계 백본 통신에도 포함될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 최적화를 위한 단계별 백본 통신 절차의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 상기 도 4a 및 도 4b를 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예에 따른 2단계 백본 통신은 두 가지 방식으로 다시 분류된다. 즉, 상기 도 4a에 나타낸 보안키 재사용(이하 'Security key Reuse'라 칭하기로 한다) 방식과 상기 도 4b에 나타낸 사전 인증(이하 'Pre-Authentication'라 칭하기로 한다) 방식으로 분류된다. 상기 Security key reuse 방식은, 이전 서빙 BS에서 보안을 위해 사용하던 key를 모두 또는 일부를 MS가 핸드오버할 최종 결정 BS, 즉 새로운 타겟 BS에서 변경하지 않고 사용하는 방식을 나타낸다. 상기 Pre-authentication 방식은, 서빙 BS에서, 새로운 타겟 BS에서 사용할 key를 미리 받아와서, MS가 핸드오버를 시작 하기전, 예컨대, MOB_HO-IND 메시지를 보내기 전에 상기 MS에게 상기 key를 전송함으로써, 상기 MS가 네트워크 재진입시 PKM-REQ/RSP 메시지 송수신 과정을 전체 또는 일부를 생략할 수 있도록 해주는 방법을 나타낸다.
상기 도 4a를 참조하면, 상기 도 4a는 Security Key Reuse 방식에 따른 핸드오버 최적화 방안을 나타낸 것으로, MS(410)는 서빙 BS(420)로 MOB_MSHO-REQ 메시지를 전송한다(401단계). 이때, 상기 MS(410)는 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지에 자신에게 서비스 가능한 BS들(possible BSs)의 정보를 포함하여 전송한다. 즉, 인접 BS들(recommended neighbor BSs) 정보를 포함하여 전송한다. 그러면, 상기 서빙 BS(420)는 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지에 포함된, 가능한 BS 리스트(possible BS List)를 확인한다(403단계). 이때, 상기 가능한 BS 리스트에 포함된 인접 BS들을 BS1(430) 및 BS2(440)라 가정한다.
이후, 상기 서빙 BS(420)는 상기 가능한 BS 리스트에 상응하여 상기 BS1(430) 및 상기 BS2(440)로 HO-pre-notification 메시지를 전송한다(405단계, 407단계). 상기 HO-pre-notification 메시지를 수신한 상기 BS1(430) 및 BS2(440)는 상기 MS(410)에 대한 서비스 가능 여부(ACK/NACK)를 HO-pre-notification-response 메시지에 포함하여 상기 서빙 BS(420)로 전송한다(409단계, 411단계). 이때, 상기 도 4a에서는 상기 BS1(430)에서는 NACK을 전송하고(409단계), 상기 BS2(440)에서는 ACK을 전송하는 경우(411단계)를 가정한다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 상기 BS1(430) 및 상기 BS2(440)에서 동시에 ACK 또는 NACK를 전송하는 경우에도 적용 가능함은 물론이다.
상기 ACK을 전송하는 BS, 예컨대 상기 BS2(440)는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 상기 ACK과 함께 본 발명에서 제안하는 BCL를 함께 지정하여 전송한다. 상기 도 4a는 제안하는 본 발명의 단계별 백본 통신 중 2단계 BCL를 나타낸다. 따라서, 상기 BS2(440)에서는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 BCL=2를 지정하여 상기 서빙 BS(420)으로 전송한다(411단계).
한편, 이하의 설명에서는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 ACK을 전송하는 BS를 타겟 BS(recommended target BS)라 칭하기로 한다. 또한 이후 상기 MS(410)가 핸드오버할 최종 결정 BS를 타겟 BS라 칭하기로 한다.
다음으로, 상기 서빙 BS(420)는 상기 BS1(430) 및 상기 BS2(440)로부터 전송되는 HO-pre-notification-response 메시지를 수신하고, 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 포함된 정보를 확인한다. 이후 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 ACK를 보내는 BS, 예컨대 상기 BS2(440)로 상기 MS(410)의 original SBC Profile, security Keys, All CID들(Connection IDs) 및 SFID들(Service Flow CIDs)을 MS-context-transfer 메시지에 포함하여 전송한다(413단계). 이때, 상기 서빙 BS(420)는 다수개의 BS, 예컨대 상기 BS1(430) 및 BS2(440)로부터 ACK를 수신하는 경우에는, 상기 BS1(430) 및 상기 BS2(440)로 상기 MS-context-transfer 메시지를 전송할 수도 있다.
즉, 상기 서빙 BS(420)는 적어도 하나 이상의 인접 BS들이 전송하는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 포함된 ACK/NACK 정보에 따라 하나 또는 그 이상의 타겟 BS들을 선택할 수 있다. 다음으로, 상기 서빙 BS(420)는 상기 하나 또는 그 이상의 타겟 BS를 선택한 후, 상기 선택된 타겟 BS들의 정보를 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함하여 전송한다(415단계). 또한 상기 서빙 BS(420)는 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지 전송시, 상기 타겟 BS들의 정보와 함께 상기 타겟 BS에서 지정하여 전송하는 BCL 정보를 포함하여 전송하게 된다.
여기서는, ACK을 전송하는 타겟 BS가 상기 BS2(440)이고, 상기 BCL=2인 경우를 예로 하고 있으므로, 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에는 상기 BS2(440)에 대한 정보 및 상기 BS2(440)가 전송한 BCL=2의 정보를 전송한다. 하지만, 상기한 바와 같이 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지는 하나 또는 그 이상의 타겟 BS 정보와 상기 타겟 BS에 상응하는 BCL 정보를 전송할 수 있음은 물론이다.
상기 MOB_BSHO-RSP 메시지를 수신한 상기 MS(410)는 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함된 타겟 BS들 및 BCL 정보에 상응하여 상기 서빙 BS(420)로 MOB_HO-IND 메시지를 전송한다(417단계). 다른 실시예로서, 상기 MS(410)는 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함된 타겟 BS들 중에서 핸드오버할 최종 결정 BS, 즉 타겟 BS를 결정하여 상기 MOB_HO-IND 메시지를 통해 상기 서빙 BS(420)에게 통보할 수도 있다.
이후, 상기 MS(410)는 상기 타겟 BS들 중 소정의 타겟 BS, 예컨대 상기 BS2(440)로부터 UL_MAP 메시지를 통해 고속 레인징 정보 엘리먼트(Fast_Ranging_IE)를 수신하면(419단계), 상기 서빙 BS(420)와의 연결을 해제한다(421단계). 이어서, 상기 MS(410)는 상기 BS2(440)와 네트워크 재진입(network reentry) 절차를 통해 핸드오버를 완료하게 된다.
이때, 일반적으로, 상기 네트워크 재진입 절차는 상기 도 4a에 나타낸 바와 같이, RNG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(423단계, 425단계), SBC-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(427단계, 429단계), PKM-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(431단계, 433단계) 및 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(435단계, 437단계)을 포함한다.
하지만, 본 발명에서는 핸드오버 최적화를 위하여 상기 BCL 정보에 상응하여 다음과 같이 소정의 메시지들의 송수신 과정을 생략할 수 있다. 즉, 상기 서빙 BS(420)와 타겟 BS들 예컨대, BS2(440)간 네트워크 협상 과정(예컨대, 411단계, 413단계)과, 상기 서빙 BS(420)와 상기 MS(410)에 전송하는 MOB_BSHO-RSP 메시지 전송 과정(415단계)을 통해 전송되는 BCL 정보, 즉 BCL=2의 정보에 따라 상기 네트워크 재진입 절차동안 Basic Capability Re-negotiation 즉, 상기 SBC-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(427단계, 429단계), Re-authorization 즉, 상기 PKM-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(431단계, 433단계) 및 Re-registration 즉, 상기 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(435단계, 437단계)를 생략할 수 있다.
상기 도 4b를 참조하면, 상기 도 4b는 Pre-Authentication 방식에 따른 핸드오버 최적화 방안을 나타낸 것으로, 메시지 처리 과정은 상기 도 4a와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 상기 도 4b에서는 Pre-Authentication 방식을 사용함에 따라, 상기 서빙 BS(420)에서 상기 MS(410)로 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지를 전송하면(415단계), 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지를 수신한 상기 MS(410)가 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함된 정보에 상응하여 타겟 BS, 예컨대 BS2(440)와 Pre-Authentication 과정을 수행한다(441단계). 즉, 상기 도 4b에서, 상기 서빙 BS(420)는 상기 MS(410)가 MOB_HO-IND 메시지를 전송하기 전에, 상기 타겟 BS의 key 정보를 전송하고, 상기 MS(410)는 상기 정보에 상응하여 핸드오버할 최종 타겟 BS, 예컨대 BS2(440)와 Pre-Authentication 과정을 수행한다(441단계). 이후 절차는 상기한 도 4a에서의 처리 과정과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 상기 본 발명의 실시예에 따른 2단계 백본 통신에 대한 절차를 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

상기 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 2단계 백본 통신에서는, 상기 서빙 BS(420)와 인접 BS들, 즉 BS1(430) 및/또는 BS2(440) 사이에서, HO-pre-notification 메시지 및 HO-pre-notification response 메시지와 네트워크 백본 메시지를 통한 협상 과정을 수행한다. 이때, 상기 협상 과정에서 상기 MS(410)에 대하여 서비스가 가능한 타겟 BS들, 즉 타겟 BS들(recommended target BSs)은 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 ACK을 실어서 보내게 된다. 상기 도 4a 및 도 4b에서는 상기 BS2(440)가 서비스가 가능한 인접 BS인 경우를 가정하고 있다. 이때, 상기 BS2(440)는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 상기 ACK과 함께, 상기 MS(410)와 수행할 해당 BCL, 예컨대 BCL=2를 지정해서 상기 서빙 BS(420)로 전송한다.
그러면 상기 서빙 BS(420)는 상기 BS2(440)로부터 전송받은 상기 BCL=2의 정보를 MOB_BSHO-RSP 메시지를 통해 상기 MS(410)에게 알려준다. 여기서, 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에는 상기 도 3에서 설명한 바와 같은 BCL 정보(BCL=0, BCL=1, BCL=2 및 BCL=3)들이 포함될 수 있다. 또한, 상기 서빙 BS(420)는 상기 인접 BS들과의 네트워크 협상 과정에서, 상기 BCL에 따라 각 단계별 백본 통신에 해당하는 상기 MS(410)의 정보를 상기 인접 BS들, 예컨대 도 4a 및 도 4b에서는 상기 BS2(440)에게 넘겨주게 된다. 이를 통해 상기 2단계 백본 통신에서는 레인징 즉, RNG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정을 제외한 모든 네트워크 재진입 절차를 생략할 수 있다.

여기서, 상기 2단계 백본 통신에서 상기 서빙 BS(420)가 상기 인접 BS인 상기 BS2(440)로 넘겨주는 해당 정보를 살펴보면 다음과 같다.
즉, 상기 2단계 백본 통신에서는 상기 MS(410)의 기능 프로파일, 예컨대 MS original SBC profile 뿐만 아니라 All CIDs 및 SFIDs를 상기 BS2(440)로 넘겨주게 된다. 또한 본 발명의 방식이 상기 도 4a에 나타낸 바와 같이 Security Key Reuse 방식을 사용하는 경우, Security Keys를 더 포함하여 상기 BS2(440)로 넘겨주게 된다. 상기한 바와 같은 2단계 백본 통신을 통해 제안하는 본 발명에서는, 이동 광대역 무선접속 시스템의 네트워크 재진입 절차 중, SBC-REQ/RSP 메시지 송수신 단계(427단계, 428단계)와, PKM-REQ/RSP 메시지 송수신 단계(431단계, 433단계) 및 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 단계(435단계, 437단계)들을 생략할 수 있다.

이상에서는 핸드오버시 지연 시간을 최소화할 수 있는 단계별 백본 통신 중에서 2단계 백본 통신 즉, 상기 타겟 BS들에서 BCL=2을 지정하여 전송함에 따른 핸드오버 최적화 방안에 대하여 설명하였다.또한, 상기 2단계 백본 통신에서는 인증 방식에 따라 두 가지 방식을 제안하였다. 즉, Security Key reuse 방식과 Pre-Authentication 방식을 제안하였다.

상기 2단계 백본 통신에서는 상기 도 3에 나타낸 바와 같은 1단계 백본 통신의 모든 과정을 포함할 수 있으며, 그 외에 모든 CID들 예컨대, Basic CID, Primary CID, Secondary CID, Transport CID 그리고 SFID를 상기 서빙 BS(420)에서 상기 타겟 BS들로 넘겨준다. 또한 상기와 같은 2단계 백본 통신 이상에서는 RNG-RSP 메시지에 해시 메시지 인증 코드(HMAC: Hashed Message Authentication Code) 투플(Tuple)과 REG-RSP 메시지의 TLV Encoding 정보를 상기 RNG-RSP 메시지에 함께 실어서 전송하거나, 또는 상기 타겟 BS들에서 단독으로 상기 MS(410)에게 전송함으로써, 상기 2단계 백본 통신에서는 레인징 즉, RNG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(423단계, 425단계)을 제외한 모든 네트워크 재진입 절차를 생략할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 3단계 백본 통신 방법을 이하 도 5a 및 도 5b를 참조하여 살펴보기로 한다. 상기 3단계 백본 통신에서는 상기 도 3에 나타낸 1단계 백본 통신과 상기 도 4a 및 도 4b에 나타낸 2단계 백본 통신의 모든 과정을 포함할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 최적화를 위한 단계별 백본 통신 절차의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다. 상기 도 5a 및 도 5b를 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예에 따른 3단계 백본 통신은 상기 도 4a 및 도 4b에 나타낸 2단계 백본 통신에서와 같이, 두 가지 방식으로 분류된다. 즉, 상기 도 5a에 나타낸 Security key Reuse 방식과, 상기 도 5b에 나타낸 Pre-Authentication 방식으로 분류된다.
상기 도 5a를 참조하면, 상기 도 5a는 Security Key Reuse 방식에 따른 핸드오버 최적화 방안을 나타낸 것으로, MS(510)는 서빙 BS(520)로 MOB_MSHO-REQ 메시지를 전송한다(501단계). 이때, 상기 MS(510)는 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지에 자신에게 서비스 가능한 BS들(possible BSs)의 정보를 포함하여 전송한다. 즉, 인접 BS들(recommended neighbor BSs) 정보를 포함하여 전송한다. 그러면, 상기 서빙 BS(520)는 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지에 포함된, 가능한 BS 리스트(possible BS List)를 확인한다(503단계). 이때, 상기 가능한 BS 리스트에 포함된 인접 BS들을 BS1(530) 및 BS2(540)라 가정한다.
이후, 상기 서빙 BS(520)는 상기 가능한 BS 리스트에 상응하여 상기 BS1(530) 및 상기 BS2(540)로 HO-pre-notification 메시지를 전송한다(505단계, 507단계). 상기 HO-pre-notification 메시지를 수신한 상기 BS1(530) 및 BS2(540)는 상기 MS(510)에 대한 서비스 가능 여부(ACK/NACK)를 HO-pre-notification-response 메시지에 포함하여 상기 서빙 BS(520)으로 전송한다(509단계, 511단계). 이때, 상기 도 5a에서는 상기 BS1(530)에서는 NACK을 전송하고(509단계), 상기 BS2(540)에서는 ACK을 전송하는 경우(511단계)를 가정한다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 상기 BS1(530) 및 상기 BS2(540)에서 동시에 ACK 또는 NACK를 전송하는 경우에도 적용 가능함은 물론이다.
상기 ACK을 전송하는 BS, 예컨대 상기 BS2(540)는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 상기 ACK과 함께 본 발명에서 제안하는 BCL를 함께 지정하여 전송한다. 상기 도 5a는 제안하는 본 발명의 단계별 백본 통신 중 3단계 BCL를 나타낸다. 따라서, 상기 BS2(540)에서는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 BCL=3을 지정하여 상기 서빙 BS(540)로 전송한다(511단계).
한편, 이하의 설명에서는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 ACK을 전송하는 기지국을 타겟 BS(recommended target BS)라 칭하기로 한다. 또한 이후 상기 MS(510)가 핸드오버할 최종 결정 BS를 타겟 BS라 칭하기로 한다.
다음으로, 상기 서빙 BS(520)는 상기 BS1(530) 및 상기 BS2(540)로부터 전송되는 HO-pre-notification-response 메시지를 수신하고, 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 포함된 정보를 확인한다. 이후, 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 ACK을 보내는 BS, 예컨대 상기 BS2(540)로 상기 MS(510)의 모든 MAC(Media Access Control) 상태 정보(All MAC state information), 예컨대 Original SBC Profile, security Keys, All CIDs 및 SFIDs 등을 MS-context-transfer 메시지에 포함하여 전송한다(513단계). 이때, 상기 서빙 BS(520)는 다수개의 BS, 예컨대 상기 BS1(530) 및 BS2(540)로부터 ACK를 수신하는 경우에는, 상기 BS1(530) 및 상기 BS2(540)로 상기 MS-context-transfer 메시지를 전송할 수도 있다.
즉, 상기 서빙 BS(520)는 적어도 하나 이상의 인접 BS들이 전송하는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 포함된 ACK/NACK 정보에 따라 하나 또는 그 이상의 타겟 BS들을 선택할 수 있다. 다음으로, 상기 서빙 BS(520)는 상기 하나 또는 그 이상의 타겟 BS를 선택한 후, 상기 선택된 타겟 BS들의 정보를 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함하여 전송한다(515단계). 또한 상기 서빙 BS(520)는 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지 전송시, 상기 타겟 BS들의 정보와 함께 상기 타겟 BS에서 지정하여 전송하는 BCL 정보를 포함하여 전송하게 된다.
여기서는, ACK을 전송하는 타겟 BS가 상기 BS2(540)이고, 상기 BCL=3인 경우를 예로 하고 있으므로, 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에는 상기 BS2(540)에 대한 정보 및 상기 BS2(540)가 전송한 BCL=3의 정보를 전송한다. 하지만, 상기한 바와 같이 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지는 하나 또는 그 이상의 타겟 BS 정보와 상기 타겟 BS에 상응하는 BCL 정보를 전송할 수 있음은 물론이다.
상기 MOB_BSHO-RSP 메시지를 수신한 상기 MS(510)는 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함된 타겟 BS들 및 BCL 정보에 상응하여 상기 서빙 BS(520)로 MOB_HO-IND 메시지를 전송한다(517단계). 다른 실시예로서, 상기 MS(510)는 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함된 타겟 BS들 중에서 핸드오버할 최종 결정 BS, 즉 타겟 BS를 결정하여 상기 MOB_HO-IND 메시지를 통해 상기 서빙 BS(520)에게 통보할 수도 있다.
이후, 상기 MS(510)는 상기 타겟 BS들 중 소정의 타겟 BS, 예컨대 상기 BS2(540)로부터 UL-MAP 메시지를 통해 고속 레인징 정보 엘리먼트(fast_Ranging_IE)를 수신하면(519단계), 상기 서빙 BS(520)와의 연결을 해제한다(521단계). 이어서, 상기 MS(510)는 상기 BS2(540)와 네트워크 재진입(network reentry) 절차를 통해 핸드오버를 완료하게 된다. 이때, 일반적으로, 상기 네트워크 재진입 절차는 상기 도 5a에 나타낸 바와 같이, RNG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(523단계, 525단계), SBC-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(527단계, 529단계), PKM-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(531단계, 533단계) 및 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(535단계, 537단계)을 포함한다.
하지만, 본 발명에서는 핸드오버 최적화를 위하여 상기 BCL 정보에 상응하여 다음과 같이 소정의 메시지들의 송수신 과정을 생략할 수 있다. 즉, 상기 서빙 BS(520)와 타겟 BS들, 예컨대 BS2(540)간 네트워크 협상 과정(예컨대, 511단계, 513단계)과, 상기 서빙 BS(520)와 상기 MS(510)에 전송하는 MOB_BSHO-RSP 메시지 전송 과정(515단계)을 통해 전송되는 BCL 정보 즉, BCL=3의 정보에 따라 상기 네트워크 재진입 절차동안 Basic Capability Re-negotiation 즉, 상기 SBC-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(527단계, 529단계), Re-authorization 즉, 상기 PKM-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(531단계, 533단계) 및 Re-registration 즉, 상기 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정(535단계, 537단계)을 생략할 수 있다.
상기 도 5b를 참조하면, 상기 도 5b는 Pre-Authentication 방식에 따른 핸드오버 최적화 방안을 나타낸 것으로, 메시지 처리 과정은 상기 도 5a와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 상기 도 5b에서는 Pre-Authentication 방식을 사용함에 따라, 상기 서빙 BS(520)에서 상기 MS(510)로 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지를 전송하면(515단계), 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지를 수신한 상기 MS(510)가 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함된 정보에 상응하여 타겟 BS, 예컨대 BS2(540)와 Pre-Authentication 과정을 수행한다(541단계). 즉, 상기 도 5b에서, 상기 서빙 BS(520)는 상기 MS(510)가 MOB_HO-IND 메시지를 전송하기 전에, 상기 타겟 BS의 Key 정보를 전송하고, 상기 MS(510)는 상기 정보에 상응하여 핸드오버할 최종 타겟 BS, 예컨대 BS2(540)와 Pre-Authentication 과정을 수행한다(541단계). 이후 절차는 상기한 도 5a에서의 처리 과정과 동일하므로 생략하기로 한다.
이하, 상기 본 발명의 실시예에 따른 3단계 백본 통신에 대한 절차를 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

상기 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 3단계 백본 통신에서는, 상기 서빙 BS(520)와 인접 BS들, 즉 BS1(530) 및/또는 BS2(540) 사이에서, HO-pre-notification 메시지 및 HO-pre-notification-response 메시지와 네트워크 백본 메시지를 통한 협상 과정을 수행한다. 이때, 상기 협상 과정에서 상기 MS(510)에 대하여 서비스가 가능한 타겟 BS들, 즉 타겟 BS들(recommended target BSs)은 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 ACK을 실어서 보내게 된다. 상기 도 5a 및 도 5b에서는 상기 BS2(540)가 서비스가 가능한 인접 BS인 경우를 가정하고 있다. 이때, 상기 BS2(540)는 상기 HO-pre-notification-response 메시지에 상기 ACK과 함께, 상기 MS(510)와 수행할 해당 BCL, 예컨대 BCL=3을 지정해서 상기 서빙 BS(520)로 전송한다.
그러면 상기 서빙 BS(520)는 상기 BS2(540)로부터 전송받은 상기 BCL=3의 정보를 MOB_BSHO-RSP 메시지를 통해 상기 MS(510)에게 알려준다. 여기서, 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지에는 상기 도 3에서 설명한 바와 같은 BCL 정보(BCL=0, BCL=1, BCL=2 및 BCL=3)들이 포함될 수 있다.
또한, 상기 서빙 BS(520)는 상기 인접 BS들과의 네트워크 협상 과정에서, 상기 BLC에 따라 각 단계별 백본 통신에 해당하는 상기 MS(510)의 정보를 상기 인접 BS들, 에컨대 도 5a 및 도 5b에서는 상기 BS2(540)에게 넘겨주게 된다. 이를 통해 상기 3단계 백본 통신에서는 레인징 즉, RNG-REQ/RSP 메시지 송수신 과정을 제외한 모든 네트워크 재진입 절차를 생략할 수 있다. 여기서, 상기 3단계 백본 통신에서 상기 서빙 BS(520)가 상기 인접 BS인 상기 BS2(540)로 넘겨주는 해당 정보를 살펴보면 다음과 같다.
즉, 상기 3단계 백본 통신에서는 상기 MS(510)의 All MAC state 정보를 상기 BS2(540)로 넘겨주게 된다. 상기한 바와 같은 3단계 백본 통신을 통해 제안하는 본 발명에서는, 이동 광대역 무선접속 시스템의 네트워크 재진입 절차 중, SBC-REQ/RSP 메시지 송수신 단계(527단계, 528단계)와, PKM-REQ/RSP 메시지 송수신 단계(531단계, 533단계) 및 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 단계(535단계, 537단계)들을 생략할 수 있다.

또한, 상기 3단계 백본 통신에서는 ARQ 상태 정보를 전송할 수 있다. 즉, 상기 ARQ(Automatic Repeat Request) 상태 정보를 넘겨줌으로써 ARQ를 리셋(reset)하지 않고 재사용할 수 있도록 한다. 상기 ARQ 상태 정보는 상기 MS(510)가 어디까지 정보를 수신하였는지에 대한 정보를 나타낸다. 따라서 상기 ARQ 상태 정보가 정상적으로 전달 되지 않으면, ACK을 받지 못한 packet을 처음부터 전송해야 한다. 따라서 상기와 같이 MAC ARQ의 전송 상태를 알려줌으로써, 불필요한 낭비를 줄일 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 상기 도 5a 및 도 5b는 본 발명에서 핸드오버시 지연을 최소화할 수 있는 단계별 백본 통신 중에서 3단계 백본 통신 즉, 상기 타겟 BS들에서 BCL=3을 지정하여 전송함에 따른 핸드오버 최적화 방안에 대하여 설명하였다상기 3단계 백본 통신에서는 상기 2단계 백본 통신의 모든 과정과 메시지를 포함한다. 또한 상기 3단계 백본 통신에서는 상기 정보 외에 ARQ 상태 정보를 서빙 BS에서 타겟 BS로 넘겨준다. 이를 통해 상기 타겟 BS는 상기 ARQ 상태 정보를 리셋하지 않고, 상기 서빙 BS에서 넘겨주는 ARQ 상태 정보를 그대로 이용함으로서 핸드오버시 지연 시간을 단축할 수 있다.

그러면, 이하에서 상기와 같은 본 발명에 따라 새롭게 제안되는 상기 MOB-BSHO-RSP 메시지를 하기 표 1를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 또한 제안하는 본 발명은 상기에서 살펴본 바와 같은 MS의 핸드오버 요청에 의해서가 아닌, 상기 서빙 BS의 핸드오버 요청에 의한 핸드오버 과정에도 적용될 수 있다. 이때, 상기 서빙 BS 핸드오버 요청에 따른 핸드오버시 단계별 백본 통신을 지원하기 위해, 상기 BCL 정보를 MOB-BSHO-REQ 메시지에 포함할 수도 있다. 상기 MOB_BSHO-REQ 메시지를 후술하는 표 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지는 상기 MS가 핸드오버할 타겟 BS들에 대한 정보가 포함되어 있으며, 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지 구조는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 MOB-BSHO-RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과 핸드오버 절차를 시작할 것으로 예상되는 시간을 나타내는 Estimated HO Start과, 서빙 BS가 선택하는 적어도 하나 이상의 인접 BS들에 대한 결과를 나타내는 N_Recommended를 포함한다. 상기 N_Recommended에는 상기 서빙 BS가 선택하는 인접 BS들 각각에 대한 식별자(Neighbor BS ID)들과, 상기 인접 BS들 각각이 상기 MS에게 제공해줄 것으로 예상되는 서비스 레벨(service level prediction)이 표기된다. 또한 핸드오버 최적화를 위한 백본 통신 레벨(Backbone Communication Level)을 포함한다. 상기 백본 통신 레벨에는 상술한 바와 같이 Semi Nomadic(BCL=0), 1단계 백본 통신(BCL=1), 2단계 백본 통신(BCL=2) 및 3단계 백본 통신(BCL=3)의 내용을 포함한다.

다음으로, 본 발명에서는 이동 광대역 무선접속 시스템에서 MS의 요구에 따른 핸드오버 과정을 설명하고 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니므로, 본 발명은 BS 요청에 의한 핸드오버에도 적용할 수 있음은 물론이다. 이때, 상기 BS 요청에 의한 핸드오버시에는 상기 BCL 정보는, 상기 MOB-BSHO-REQ 메시지에 포함하여 상기 MS로 전송하게 된다.

상기 MOB-BSHO-REQ 메시지 구조는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 상기 MOB-BSHO-REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, MS가 스캐닝한 결과 즉, 적어도 하나 이상의 인접 BS들에 대한 결과를 나타내는 N_Recommended를 포함한다. 상기 N_Recommended에는 상기 인접 BS들 각각에 대한 식별자들과, 상기 인접 BS들이 상기 MS에게 제공해줄 것으로 예상되는 서비스 레벨이 표기된다. 또한 핸드오버 최적화를 위한 백본 통신 레벨(Backbone Communication Level)을 포함한다. 상기 백본 통신 레벨에는 상술한 바와 같이 Semi Nomadic(BCL=0), 1단계 백본 통신(BCL=1), 2단계 백본 통신(BCL=2) 및 3단계 백본 통신(BCL=3)의 내용을 포함한다. 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예, 즉 BS 요청에 의한 핸드오버시에는 상기 MOB_BSHO-REQ 메시지에 상기 BCL 정보를 포함하여 전송하게 된다.

즉, 상기 서빙 BS에서는 단계별 백본 통신을 위한 정보들 및 BCL 정보를 상기 인접 BS들와의 백본 통신 과정을 통해 미리 설정한다. 이후, 상기 서빙 BS는 상기 MOB_BSHO-REQ 메시지에 상기 BCL 정보를 포함하여 상기 MS에게 전송한다. 그러면, 상기 MS는 MOB_HO-IND 메시지를 상기 서빙 BS로 전송함으로써, 불필요한 네트워크 재진입 절차를 생략하고, 빠른 핸드오버를 수행할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 BCL를 이용하여 빠른 핸드오버 수행을 위한 네트워크 재진입 절차를 생략하는 핸드오버 최적화 방법에 대하여 설명하였으며, 다음으로, 본 발명의 다른 실시예로서 폴링 방식(Polling Mechanism)에 의한 핸드오버 최적화 방법에 대하여 설명하기로 한다. 즉, 본 발명에서는 네트워크 재진입 절차를 최적화하기 위한 단계별 백본 통신 외에 폴링 방식을 제안한다. 본 발명에서 제안하는 폴링 방식이 의미하는 바는 다음과 같다.

먼저, 이동 광대역 무선접속 시스템에서 MS는 다음과 같이 4단계의 대역폭 요구 절차를 수행한다. 즉, 대역 레인징을 요구(Bandwidth Request Ranging)하는 1단계와, 서빙 BS가 상기 MS에게 대역 요구 헤더를 위한 업링크 버스트(Uplink Burst)를 할당하는 2단계와, 상기 MS가 대역 요구 헤더를 상기 서빙 BS로 전송하는 3단계와, 상기 서빙 BS에서 상기 MS에게 패킷을 보낼 수 있는 버스트를 할당하는 4단계와 같은 대역폭 요구 절차를 순차적 수행한다.
다시 말해, 본 발명에서는 핸드오버 시 발생하는 지연 시간을 줄이기 위하여, 상기 MS가 MOB_MSHO-REQ 메시지를 전송한 이후에, 매 프레임마다 상기 MS에게 업링크 버스트를 할당하는 방식을 제안하며 이를 폴링 방식이라 한다.

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통상적으로, 이동 광대역 무선접속 시스템에서, 상기 서빙 BS가 상기 MS에게 대역폭(Bandwidth)을 할당하기 위해서는 상기한 바와 같은 4단계의 메시지를 주고받아야 한다. 따라서, 본 발명에서는 이를 해결하기 위하여 상기 서빙 BS가 상기 MS로부터 MOB-MSHO-REQ 메시지를 수신하거나, 상기 서빙 BS가 MOB-BSHO-REQ 메시지를 전송하는 시점부터 시작하여 상기 MS로부터 MOB_HO-IND 메시지를 수신할 때까지, 상기 MS에게 대역 요구(Bandwidth Request) 헤더를 보낼 수 있는 작은 버스트를 매 프레임 마다 할당해 준다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 폴링 방식은 상기 서빙 BS뿐만 아니라, 타겟 BS들 및 최종 결정된 타겟 BS에서도 적용 가능함은 물론이다. 즉, 상기 타겟 BS들 및 상기 타겟 BS에서는 상기 MS로부터 RNG-REQ 메시지를 받으면, 상기한 방식에서와 같이 상기 MS에게 대역 요구 헤더를 보낼 수 있는 작은 버스트를 매 프레임 마다 할당해 준다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동 광대역 무선접속 시스템에서 단계별 백본 통신 또는 폴링 방식을 이용하여 핸드오버 시마다 발생하는 네트워크 재진입 절차 및 핸드오버 지연시간을 줄일 수 있도록 함으로써, 이동 광대역 무선접속 시스템에서의 핸드오버 성능을 최적화한 시스템 및 방법을 제공한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 이동 광대역 무선접속 시스템에서 핸드오버 절차 최적화 시스템 및 방법에 따르면, 이동 광대역 무선접속 시스템 규격인 IEEE P802.16e/D3-2004에서 단계별 백본 통신 방식과 폴링 방식을 통해 기존의 핸드오버 성능을 개선할 수 있다.

또한, 각 단계별로 해당 정보 즉, 기본 능력 정보, 보안키, ARQ 상태 정보를 서빙 기지국과 타겟 기지국에서 미리 주고받음으로써 레인징을 제외한 네트워크-재진입 절차를 생략할 수 있으며, 이를 통해 핸드오버에 따른 데이터 송/수신의 중단 시간을 줄일 수 있다.

또한, 이동 광대역 무선접속 시스템에서 단계별 백본 통신을 이용하여 핸드오버 시마다 발생하는 네트워크 재진입 절차를 줄이고, 폴링 방식을 통해 핸드오버 지연시간을 줄일 수 있도록 함으로써, 이동 광대역 무선접속 시스템에서의 핸드오버 성능을 최적화할 수 있다.

Claims

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이동 단말기와, 상기 이동 단말기에게 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 적어도 하나의 인접 기지국들을 포함하는 이동통신 시스템에서, 핸드오버 방법에 있어서,

상기 서빙 기지국이 상기 이동 단말기로부터 핸드오버 요청을 수신하면, 상기 인접한 적어도 하나 이상의 인접 기지국들로 통보 메시지를 전송하는 과정과,

상기 인접 기지국들로부터 상기 통보 메시지에 상응하는 응답 메시지를 수신하는 과정과,

상기 응답 메시지를 수신하면, 핸드오버 최적화 절차 정보를 포함하는 핸드오버 응답을 상기 이동 단말기로 전송하는 과정을 포함하며,

상기 핸드오버 최적화 절차 정보에 상응하여 타겟 기지국과 상기 이동 단말기 간의 적어도 하나의 메시지 송수신을 생략하여 네트워크 재진입 절차를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
이동 단말기와, 상기 이동 단말기에게 서비스를 제공하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 다수의 인접 기지국들을 포함하는 이동 통신 시스템에서, 이동 단말기의 핸드오버 방법에 있어서,

상기 이동 단말기가 핸드오버를 감지하면, 상기 서빙 기지국으로 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 과정과,

상기 서빙 기지국으로부터 상기 핸드오버 요청에 상응하는 응답 메시지를 수신하는 과정과,

상기 서빙 기지국의 응답 메시지에 포함된 핸드오버를 위한 통신 레벨 정보를 확인하는 과정과,

상기 통신 레벨 정보에 상응하여 상기 타겟 기지국과 적어도 하나의 네트워크 재진입 절차를 생략하고 빠른 핸드오버를 위한 재진입 절차를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제6항에 있어서,

상기 통신 레벨 정보는, SBC-REQ/RSP, PKM-REQ/RSP 또는 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 생략 정보인 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
이동 단말기와, 이동 단말기에게 서비스를 제공하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 타겟 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템에서, 서빙 기지국의 핸드오버 지원 방법에 있어서,

상기 이동 단말기로부터 핸드오버 요청을 수신하면, 상기 이동 단말기의 기능 프로파일을 전송하는 과정과,

상기 타겟 기지국과의 빠른 재진입 절차 수행을 위한 생략 정보를 포함하는 응답 메시지를 상기 이동 단말기로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
제8항에 있어서,

상기 타겟 기지국과의 네트워크 백본 메시지를 통한 협상 과정에서, 상기 서빙 기지국이 상기 이동 단말기와 수행할 통신 레벨 정보를 수신하고, 상기 수신한 통신 레벨 정보에 상응하여 이동 단말기의 기능 프로파일을 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
제9항에 있어서,

상기 통신 레벨 정보는, SBC-REQ/RSP, PKM-REQ/RSP 또는 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 생략 정보인 것을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
제8항에 있어서,

상기 기능 프로파일은, 핸드오버 최적화를 위한 통신 레벨에 상응하는 정보로서, 기본 능력 정보, 보안 키 정보 및 자동 반복 요구(ARQ: Automatic Repeat Request) 상태 정보를 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
제8항에 있어서,

상기 서빙 기지국은, 상기 타겟 기지국으로부터 상기 통신 레벨 정보를 포함하는 상기 응답 메시지를 상기 이동 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
이동 단말기와, 이동 단말기에게 서비스를 제공하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 다수의 타겟 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템에서, 타겟 기지국의 핸드오버 방법에 있어서,

상기 서빙 기지국과의 네트워크 백본 메시지를 통한 협상 과정에서 상기 이동 단말기에 대한 서비스 가능함을 인지하면, 그에 상응하는 응답 정보와 상기 이동 단말기와 수행할 통신 레벨 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 과정과,

상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 단말기의 기능 프로파일 정보를 수신하는 과정과,

상기 이동 단말기와 소정의 과정이 생략된 네트워크 재진입 절차를 통한 빠른 핸드오버를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제13항에 있어서,

상기 통신 레벨 정보는, SBC-REQ/RSP, PKM-REQ/RSP 또는 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 생략 정보인 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제13항에 있어서,

상기 기능 프로파일은 핸드오버 최적화를 위한 통신 레벨에 상응하는 정보로서, 기본 능력 정보, 보안 키 정보 및 자동 반복 요구(ARQ: Automatic Repeat Request) 상태 정보를 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
이동 단말기와, 상기 이동 단말기에게 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 타겟 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템에서, 핸드오버 절차의 최적화 방법에 있어서,

핸드오버시 발생하는 지연을 최소화하기 위해 핸드오버 수행 과정을 단계별 백본 통신으로 구분하고, 상기 서빙 기지국과 상기 타겟 기지국 간의 네트워크 백본 메시지를 통한 협상 과정에서 타겟 기지국이 해당 백본 통신 레벨을 선택하는 과정과,

상기 서빙 기지국이 상기 선택된 해당 백본 레벨을 상기 이동 단말기로 알리는 핸드오버 응답 메시지를 이동 단말기로 전송하는 과정과,상기 백본 통신 레벨에 상응하는 상기 이동 단말기의 정보를 상기 타겟 기지국으로 전송하는 과정과,

상기 이동 단말기가 상기 서빙 기지국으로부터 수신한 백본 통신 레벨에 상응하여 소정의 메시지 송수신 절차를 생략하는 재진입 절차를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 절차의 최적화 방법.
제16항에 있어서,

상기 통신 레벨은, SBC-REQ/RSP, PKM-REQ/RSP 또는 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 생략 레벨인 것을 특징으로 하는 핸드오버 절차의 최적화 방법.
제16항에 있어서, 상기 백본 통신은,

상기 서빙 기지국이 상기 이동 단말기의 기능 프로파일을 상기 타겟 기지국으로 전송하여 네트워크 재진입 절차 중 네트워크 백본 메시지를 통한 협상 과정을 생략하는 제1레벨 백본 통신 과정과,

상기 서빙 기지국이 상기 이동 단말기의 기능 프로파일 및 소정의 기타 정보를 상기 타겟 기지국으로 전송하여 네트워크 재진입 절차 중 네트워크 백본 메시지를 통한 협상 과정, 재인가 과정, 재등록 과정을 생략하는 제2레벨 백본 통신 과정과,

상기 서빙 기지국이 상기 이동 단말기의 기능 프로파일, 보안 키 및 모든 상태 정보를 상기 타겟 기지국으로 전송하여 레인징을 제외한 모든 네트워크 재진입 절차를 생략하는 제3레벨 백본 통신 과정을 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 절차의 최적화 방법.
제18항에 있어서,

상기 제2레벨 백본 통신 및 제3레벨 백본 통신은, 인증 방식에 따라 보안키 재사용(Security Key Reuse) 방식과 사전 인증(Pre-Authentication) 방식으로 구분하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 벌차의 최적화 방법.
제18항에 있어서,

상기 제2레벨 백본 통신에서 모든 연결 식별자(CID)들, 서비스 플로우 연결 식별자(SFID)를 포함하며, 보안키 재사용 방식인 경우 보안키를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 절차의 최적화 방법.
제18항에 있어서,

상기 제3레벨 백본 통신은,

상기 서빙 기지국이 자동 반복 요구(ARQ: Automatic Repeat Request) 상태 정보를 상기 타겟 기지국으로 전송하여, 상기 타겟 기지국에서 상기 자동 반복 요구를 리셋하지 않고 재사용하도록 하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 절차의 최적화 방법.
제16항에 있어서,

상기 서빙 기지국이 상기 이동 단말기로부터 핸드오버 요구 메시지를 수신하거나, 상기 타겟 기지국으로 핸드오버 요구 메시지를 전송하는 시점에서 시작하여 핸드오버 지시 메시지를 수신할 때까지, 상기 이동 단말기에게 대역 요구 헤더를 전송할 수 있는 버스트를 매 프레임마다 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 절차의 최적화 방법.
제16항에 있어서,

상기 타겟 기지국이 상기 이동 단말기로부터 레인징 요청을 수신하는 경우, 상기 이동 단말기에게 매 프레임마다 대역 요구 헤더를 전송할 수 있는 버스트를 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 절차의 최적화 방법.
이동 단말기와, 이동 단말기에게 서비스를 제공하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 타겟 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템에서, 핸드오버 방법에 있어서,

상기 서빙 기지국이 상기 타겟 기지국과의 빠른 네트워크 재진입 절차를 위한 생략된 정보를 갖는 핸드오버 요청 메시지를 이동 단말기로 전송하는 과정과,

상기 이동 단말기가 상기 핸드오버 요청 메시지에 포함된 정보에 상응하여 적어도 하나의 소정 과정을 생략하는 네트워크 재진입 절차를 통해 빠른 핸드오버를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제24항에 있어서,

상기 서빙 기지국이 네트워크 백본 메시지를 통한 상기 타겟 기지국과의 협상 절차 전에 상기 이동 단말기를 위한 통신 레벨 정보를 설정하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제24항에 있어서,

상기 핸드오버 요청 메시지는 상기 이동 단말기의 핸드오버 최적화를 위한 통신 레벨 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제24항에 있어서,

상기 핸드오버 요청 메시지는, SBC-REQ/RSP, PKM-REQ/RSP 또는 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 생략 정보로 정의된 통신 레벨 정보에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
이동 단말기와, 상기 이동 단말기에게 서비스를 제공하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 인접한 타겟 기지국을 포함하는 이동통신 시스템에서, 핸드오버 시스템에 있어서,

네트워크 협상 과정에서 서비스 가능한 타겟 기지국으로부터 선택된 백본 통신 레벨을 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 수신한 메시지에 상응하여 상기 이동 단말기의 기능 프로파일을 상기 타겟 기지국으로 전송하고, 상기 타겟 기지국에서 지정된 백본 통신 레벨을 포함하는 핸드오버 응답 메시지를 상기 이동 단말기로 전송하여, 상기 백본 통신 레벨에 상응하는 소정의 절차를 생략하여 빠른 핸드오버를 수행 할 것을 상기 이동 단말기로 지시하는 서빙 기지국과,

상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버할 이동 단말기의 정보를 수신하고, 상기 수신한 정보에 상응하여 해당 백본 통신 레벨을 지정하여 상기 서빙 기지국으로 전송하는 타겟 기지국과,

상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 지시를 수신하고, 상기 수신한 핸드오버 응답 메시지에 포함된 상기 백본 통신 레벨에 상응하여 상기 타겟 기지국과 빠른 핸드오버를 위한 네트워크 재진입 절차를 수행하는 이동 단말기를 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 시스템.
제28항에 있어서,

상기 통신 레벨 정보는, SBC-REQ/RSP, PKM-REQ/RSP 또는 REG-REQ/RSP 메시지 송수신 생략 정보인 것을 특징으로 하는 핸드오버 시스템.
제28항에 있어서,

상기 기능 프로파일은 각 백본 통신 단계별 해당 정보로서, 기본 능력 정보, 보안키 정보 및 자동 반복 요구(ARQ: Automatic Repeat Request) 상태 정보를 적어도 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 시스템.
제28항에 있어서,

상기 이동 단말기는 레인징 절차 이후의 네트워크 재진입 절차 중 적어도 하나의 절차를 생략하고, 네트워크 재진입 절차를 수행함을 특징으로 하는 핸드오버 시스템.