무선 통신 시스템에서 망 진입을 수행하는 방법 document_id A220623019175

본 발명은 광대역 무선접속 시스템에서 기지국 재시작으로 인한 이동단말의 네트워크 진입에 관한 것으로, 보다 네트워크로의 진입 지연을 개선한 네트워크 진입에 관한 것이다. 이하, 본 발명에 따른 통신 방법이 적용되는 통신 시스템을 설명한다.본 발명은, 광대역 무선 접속 시스템(Broadband Wireless Access System)에서 적용될 수 있다. 이하 종래의 광대역 무선 접속 시스템에서의 통신 방법을 설명한다. 도 1은 광대역 무선접속 시스템의 프로토콜 계층 구조를 나타내는 블록도이다. 광대역 무선접속 시스템은 기지국과 이동단말간의 점대다중점(Point-to-Multipoint) 연결을 위한 매체접속제어(MAC)계층과 물리(PHY)계층의 프로토콜을 정의한다. 광대역 무선접속 시스템의 프로토콜 계층 구조는 도 1과 같으며, MAC계층의 가장 상위부는 서비스 수렴 부계층으로서 상위의 다양한 핵심망의 패킷 데이터를 MAC 규격에 따른 공통의 PDU 형식으로 변환하고 그 해당 패킷의 헤더를 압축하는 역할을 수행한다. 도 2는 이동 단말의 초기 망 진입 절차를 나타내는 절차 흐름도이다. 이하, 도 2를 참고하여, 종래 광대역 무선접속 시스템의 OFDMA 방식에서 이동단말의 초기화 시에 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정을 나타낸 것이다. 이하, S201 단계를 설명한다. 이동단말(MS)이 최초 전원을 켜면, 하향 채널을 검색하고 상향링크/하향링크 맵 메시지(UL-MAP/DL-MAP)와 상향링크/하향링크 채널 서술자(UCD: Uplink Channel Descriptor/DCD: Downlink Channel Descriptor) 메시지를 수신하여 기지국(BS)과의 동기(Synchronization)를 획득한다. 이하, S202 단계를 설명한다. 이동단말이 초기 레인징(initial ranging) 구간의 할당 정보가 포함된 상향링크 맵 메시지(UL-MAP)를 수신하면, 초기 레인징 코드(initial ranging code)들 가운데 하나를 임의로 선택하여 상향링크의 초기 레인징 구간을 사용하여 기지국에게 전송한다.초기 레인징 코드를 수신한 기지국은 레인징 응답 메시지를 통해 시간 오프셋, 주파수 오프셋 및 전력 오프셋 등의 상향링크 전송 파라미터 조정 값을 이동단말에게 알려주고, 이를 수신한 이동단말은 상향링크 전송 파라미터를 조정한다. 이동단말과 기지국은 위와 같은 레인징 코드 및 레인징 응답 메시지(RNG-RSP) 교환 절차를 반복함으로써 이동단말의 상향링크 전송 파라미터 조정을 수행할 수 있으며, 상향링크 전송 파라미터 조정이 성공적으로 수행된 경우에 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)에 success 코드를 해당 이동단말에게 전달한다. 이때, 기지국은 이동단말이 레인징 요청 메시지를 전송할 수 있도록 해당 이동단말에게 특정 상향링크 맵 정보요소(즉, CDMA Allocation UL-MAP IE)를 통해 비 경쟁 기반의 상향링크 자원을 할당한다. 이동단말은 할당 받은 상향링크 자원을 사용하여 자신의 MAC 주소가 포함된 레인징 요청 메시지(RNG-REQ)를 전송하고, 이를 수신한 기지국은 해당 단말에게 Basic 연결 식별자(Basic CID: Connection ID)와 Primary 관리 연결 식별자(Primary CID)를 할당하기 위한 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 전송한다. 이하, S203 단계를 설명한다. 레인징 응답 메시지를 통해 Basic 연결 식별자와 Primary 연결 식별자를 할당받은 이동단말은 기지국과 기본성능(Basic capability)협상을 위하여 SBC-REQ(SS Basic Capability Request) 메시지를 전송하고, 기지국으로부터 SBC-RSP(SS Basic Capability Response) 메시지를 수신한다. 이하, S204 단계를 설명한다. SBC-RSP 메시지를 수신한 이동단말은 인증 및 키 교환 절차 수행을 위한 PKM-REQ(Privacy Key Management Request), PKM-RSP(Privacy Key Management Response) 메시지를 기지국과 교환한다. 이하, S205 단계를 설명한다. PKM-REQ, PKM-RSP 메시지를 교환하여 이동단말과 기지국의 인증 및 키 교환 절차가 완료되면, 이동단말은 REG-REQ(Registration Request)와 REG-RSP(Registration Response) 메시지를 기지국과 교환함으로써 기지국에 등록하기 위한 등록(Registration) 절차를 수행한다. 이하, S206 단계를 설명한다. REG-REQ, REG-RSP 메시지 교환을 통해 등록 절차를 완료한 이동단말과 기지국은 망에서 미리 설정된 서비스 흐름(Provisioned Service Flow)를 설정하기 위한 절차를 수행한다. Provisioned Service Flow는 기지국이 서비스 품질 관련 파라미터를 포함하는 DSA-REQ(Dynamic Service Addition Request) 메시지를 전송하고, 이동단말이 이에 대한 응답으로 DSA-RSP(Dynamic Service Addition Response) 메시지를 기지국에 전달함으로써 수행된다. 미리 정의된 Provisioned Service Flow 연결들의 설정이 완료됨과 동시에 이동단말과 기지국은 초기 네트워크 등록 절차를 완료하고 정상 동작 상태로 전환한다. 종래 기술에서는 이동단말이 망에 최초 접속하기 위한 초기 레인징을 수행할 때, 이동 단말들의 동시 접속으로 인한 충돌을 방지하기 위하여 초기 레인징 코드 전송 시 랜덤 백오프 방식을 사용한다. 기지국은 상향링크 채널 서술자 메시지를 통해 하기 표 1과 같은 초기 레인징 백오프 시작 파라미터(Initial_ranging_backoff_start)와 초기 레인징 백오프 종료 파라미터(Initial_ranging_backoff_end)를 이동단말에게 전송함으로써, 이동단말이 초기 레인징 수행 시 적용해야 하는 백오프 값을 선택할 수 있도록 한다. 이동단말은 초기 레인징 백오프 시작 값 내에서 랜덤하게 백오프 값을 선택하여 최초의 초기 레인징 코드를 전송하고, 레인징 응답을 수신하지 못하는 경우 지수적으로 백오프 윈도우 값을 증가시켜 레인징 코드 재 전송을 시도한다. 이동단말은 이와 같은 과정을 초기 레인징 백오프 종료 값에 이를 때까지 반복함으로써 레인징 코드 재 전송을 시도한다. 하기 표 1은 상향링크 채널 서술자 메시지에 포함되는 초기 레인징 백오프 윈도우 시작 파라미터와 초기 레인징 백오프 종료 파라미터의 일례를 나타낸 것으로, 이동단말의 초기 레인징 시 백오프 윈도우의 최소값과 최대값으로 사용된다. 도 3은 이동 단말의 초기 레인징 시에 랜덤 백오프를 사용한 경우의 동작을 나타내는 블록도이다. 이하, 도 3을 참고하여 이동단말의 초기 레인징(initial ranging) 과정에서 초기 레인징 백오프 값을 13으로 설정했을 때, 이동단말이 초기 레인징 코드를 전송하는 일례를 나타낸다. (단, 이동단말이 초기 백오프 윈도우(Initial backoff window) 내에서 백오프 값을 임의로 선택하므로 표 1의 초기 백오프 윈도우의 크기는 13보다 크게 설정되어야 함.) 도 3과 같이 이동단말이 초기 레인징 백오프 값으로 13을 선택한 경우, 14번째 상향링크 레인징 슬롯에 레인징 코드를 전송한다. 위와 같이 레인징 코드를 전송하기 위한 레인징 슬롯을 이동단말이 레인징 백오프 윈도우 내에서 임의로 선택하여 여러 이동단말들이 동시에 레인징 코드를 전송함으로써 발생할 수 있는 충돌을 최소화하도록 한다. 또한, 종래기술에서는 기지국이 정상동작 중 재시작 되는 경우에 이동단말들이 이를 인식하고 기지국으로 초기 망 진입 과정을 수행할 수 있도록 정의하고 있다. 이를 위해 기지국은 기지국 재시작 횟수를 하향링크 채널 식별자(DCD)를 통해 이동단말에게 전달하고 이를 수신한 이동단말은 기지국의 재시작 여부를 판단하여 초기 망 진입 절차를 수행할지를 결정한다. 하기 표 2는 하향링크 채널 서술자(DCD) 메시지에 포함되는 기지국 재시작 카운트 파라미터의 일례이다. 기지국은 재시작을 수행할 때마다 상기 표 2와 같은 기지국 재시작 카운트 파라미터 설정 값을 1 씩 증가시키고, 이동단말들은 하향링크 채널 서술자 메시지를 수신한 후 이전 기지국 재시작 카운트 값과 현재 값을 비교하여 기지국이 재시작 되었는지를 판단하고, 기지국이 재시작 된 경우 (즉, 기지국 재시작 카운트 값이 이전과 비교하여 증가된 경우) 최초 망 진입 절차를 수행함으로써, 기지국에 재등록하게 된다. 이하, 종래 기술에 따른 초기 망 진입 절차에 관하여 설명한다. 종래 기술에서 이동단말의 초기 망 진입 절차 수행은 이동단말이 최초 전원을 켜고 망에 접속하거나 채널환경이 좋은 기지국으로의 접속을 위해 자발적으로 수행하는 초기 망 진입 절차와 이동단말이 기지국에 등록된 정상 동작 상태에서 기지국의 재시작으로 인해 수행하는 초기 망 진입절차가 있다. 이동단말의 자발적인 망 진입 절차 수행의 경우 이를 수행하는 이동단말의 개수와 망 진입 절차 수행 시점이 랜덤하게 구성되는 특징이 있으나, 기지국 재시작으로 인한 이동단말의 망 진입 절차 수행은 그 수와 수행 시점이 예측 가능하며 한 순간에 집중될 수 있는 특징을 갖는다. 또한 이동단말은 초기 망 진입 절차 수행을 위한 초기 레인징 시에 다른 이동단말과의 충돌을 방지하기 위하여 랜덤 백오프를 수행하고, 기지국은 이를 위한 백오프 윈도우 값을 상향링크 채널 서술자(UCD) 메시지를 통해 이동단말에게 전달한다.