이동 통신 시스템에서 패킷 교환 통신의 기지국 변경을위한 방법 및 시스템 document_id A220623030871

패킷 무선 서비스는, 예컨대, GPRS 및 UMTS에서 무선 링크를 통한 패킷 교환 통신을 제공한다. 패킷 또는 프로토콜 데이터 유닛(PDU)에서 데이터가 분해(disassemble)되어 송신된다. 수신 시에, PDU는 조립(reassemble)된다. 도 1은 GERAN (GSM-EDGE Radio Access Network) A/Gb 모드에 대한 프로토콜 계층을 도시하며, 아래에 상세히 기술될 것이다. 네트워크 계층 프로토콜 데이터 유닛, N-PDU의 전송에 관계된 모든 기능은 GPRS 네트워크 엔티티에 의해 투명한 방식으로 실행되어야 한다. 3rd Generation Partnership Project (3GPP): Technical Specification Group GERAN, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Overall description of the GPRS radio interface; Stage 2 (Release 4), 3GPP TS 43.064 V4.3.0, France, February 2002에서는, GPRS 및 EGPRS (Enhanced GPRS) 무선 인터페이스, Um의 하위 계층 기능에 대한 전체 설명이 제공된다. 결과적으로, GPRS는 명백하게 기재되지 않은 GPRS 및 EGPRS의 양방을 나타낸다. EGPRS 이동국/기지국은, 무선 접속 프로토콜 특징 및 변조 및 코딩 기법을 향상시키는 추가적인 능력을 가진 GPRS 컴플라이언트(compliant) 이동국/기지국이다. EGPRS의 지원은 이동국 및 네트워크에 대해 선택적이다. 3rd Generation Partnership Project (3GPP): Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network; General Packet Radio Service (GPRS); Mobile Station (MS) - Base Station System (BSS) interface; Radio Link Control/Medium Access Control (RLC/MAC) protocol(Release 4), 3GPP TS 44.060 V4.8.0, France, September 2002에서는, General Packet Radio Service, GPRS, Medium Access Control/Radio Link Control, MAC/RLC, 계층에 대한 무선 인터페이스에 이용되는 절차가 기재되어 있다. RLC/MAC 기능은 2개의 동작 모드를 지원한다: - 무응답(unacknowledged) 동작 및; - 긍정 응답(acknowledged) 동작. 섹션 9.3은 RLC 데이터 블록 전송 중의 동작을 기술한다. RLC 긍정 응답 모드, RLC-AM, 동작은 고 신뢰도를 달성하기 위해 RLC 데이터 블록의 재전송을 이용한다. RLC 무응답 모드, RLC-UM, 동작은 RLC 데이터 블록의 재전송을 이용하지 않는다. 3rd Generation Partnership Project (3GPP): Technical Specification Group Radio Access Network, Physical Layer Procedures, 3G TS 25.322 v3.5.0, France, December 2002에서는, 무선 링크 제어, RLC의 3개의 데이터 전송 서비스가 기재되어 있다: - 투명한 데이터 전송 서비스, - 무응답 데이터 전송 서비스 및; - 긍정 응답 데이터 전송 서비스. 서브섹션 4.2.1.1 및 4.2.1.2는 투명한 모드 엔티티 및 무응답 모드 엔티티를 기술하고 있다. 2개의 모드의 하나의 차이점은 패킷 오버헤드의 관리에 있다. 투명 모드에서는, RLC에 의해 오버헤드가 추가되거나 제거되지 않는다. 서브섹션 4.2.1.3에서는, 긍정 응답 모드 엔티티, AM 엔티티가 기술된다(3GPP Technical Specification의 도 4.4 참조). 긍정 응답 모드에서는, 자동 반복 요구, ARQ가 이용된다. RLC 부분 계층(sub-layer)은 이용되는 무선 송신 기술과 밀접하게 결합되는 ARQ 기능성을 제공한다. 3rd Generation Partnership Project (3GPP): Technical Specification Group Core Network; Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Mobile Station (MS) - Serving GPRS Support Node (SGSN); Subnetwork Dependent Convergence Protocol (SNDCP) (Release 5), 3G TS 44.065 v5.1.0, France, September 2003에서는, GPRS에 대한 Subnetwork Dependent Convergence Protocol, SNDCP의 설명이 제공된다. SNDCP 엔티티는, LLC (Logical Link Control)에 의해 제공되는 서비스를 이용하여 송신되는 상이한 소스로부터 도래하는 데이터를 멀티플렉싱한다. 3rd Generation Partnership Project (3GPP): Technical Specification Group Core Network; General Packet Radio Service (GPRS); GPRS Tunnelling Protocol (GTP) across the Gn and Gp interface (Release 5), 3GPP TS 29.060 V5.8.0, France, December 2003에서는, 아래에 이용된 GTP의 제 2 버전이 정의된다: - GPRS의 Gn 및 Gp 인터페이스; - UMTS의 Iu, Gn 및 Gp 인터페이스. GPRS (및 UMTS) Gn 인터페이스 내에는 GPRS Support Nodes (GSNs) 간의 인터페이스가 있고, PLMN 및 Gp 인터페이스 내에는 상이한 PLMNs의 GPRS Support Nodes (GSNs) 간의 인터페이스가 있다. UMTS Iu 인터페이스 내에는 RNC 및 Core Network 간의 인터페이스가 있다. Gb 인터페이스는 SGSN (Serving GPRS Support Node) 및 BSC (Base Station Controller) 간의 인터페이스이다. A 인터페이스는 BSC 및 MSC (Mobile Services Switching Center) 간의 인터페이스이다. 삭제 GPRS Tunnelling Protocol, GTP는 UMTS/GPRS 백본 네트워크 내의 GPRS Support Nodes, GSNs 간의 프로토콜이다. GTP에 의해, 멀티프로토콜 패킷이 GSN 사이와, SGSN (Serving GSN)과 UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) 사이의 UMTS/GPRS Backbone을 통해 터널링(tunnelling) 가능하다. 3rd Generation Partnership Project (3GPP): Technical Specification Group Core Network; Mobile Station - Serving GPRS Support Node (MS-SGSN); Logical Link Control (LLC) layer specification; (Release 4), 3GPP TS 44.064 V4.3.0, France, March 2002에서는, Mobile Station, MS와 Serving GPRS Support Node, SGSN 간의 패킷 데이터 전송을 위해 이용되는 Logical Link Control, LLC, 계층 프로토콜이 정의된다. LLC는 MS로부터 SGSN으로 스팬(span)한다. LLC는 긍정 응답 및 무응답 데이터 전송과 함께 사용된다. LLC는 2개의 동작 모드를 지원한다: - 무응답 피어 투 피어(peer to peer) 동작, LLC-UM 및, - 긍정 응답 피어 투 피어 동작, LLC-AM. 무응답 동작에서, 논리적 링크 엔티티는, 피어 엔티티와의 논리적 접속을 먼저 확립하지 않고 피어 엔티티로의 송신을 개시할 수 있다. LLC는 인오더 데리버리(in-order delivery)를 보증하지 않는다. LCC는 수신된 프레임 내의 에러를 검출할 수 있고, 프레임이 보호 모드로 송신되든지 송신되지 않든 지에 따라, 잘못된 프레임을 폐기하거나 전송할 수 있다. LLC 계층에서는 에러 복구 절차가 정해지지 않는다. 상위 계층 프로토콜은, 필요하다면, 신뢰도를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 이 동작 모드는 Asynchronous Disconnected Mode, ADM으로서 알려져 있다. 긍정 응답 동작에서는, 평행(balanced) 데이터 링크는 2개의 참여 엔티티를 포함하고, 각 엔티티는 그의 데이터 흐름의 조직 및, 그것이 발신하는 송신과 관련된 에러 복구 절차에 대한 책임을 진다. 각 엔티티는, 평행 링크에서 데이터 소스 및 데이터 싱크(sink)의 양방으로서 동작하여, 정보가 양 방향으로 흐르도록 한다. 이 동작 모드는 Asynchronous Balanced Mode, ABM으로서 알려져 있고, 인오더 데리버리를 가진 신뢰 가능한 서비스를 제공한다. 유럽 특허 출원 제EP1318691호는, GPRS에서 이동국 셀 변경 동작에 관한 SGSN을 통지하는 방법을 기술하고 있다. 국제 특허 출원 제WO03032672호는 새로운 SGSN에 직접 응답하는 구 SGSN 송신 식별을 포함하는 GPRS에서의 핸드오버 절차의 최적화 방법을 개시한다. 국제 특허 출원 제 WO0079808호는 GPRS 패킷 교환 무선 통신 네트워크에서 실시간 페이로드를 처리하는 호출 중에 구 SGSN에서 새로운 SGSN으로 핸드오버되는 이동국에 대한 지연 시간을 감소시키는 방법을 청구하며, 이 방법은 인터-SGSN 라우팅 에어리어 업데이트(inter-SGSN Routing Area Update) 인터럽션 구간을 단축하고, 저 대기 시간(latency) 요구 조건 및 패킷 트래픽의 형상을 구현하는 것을 포함한다. 국제 특허 출원 제 WO02085048호는 SGSN에서 재배치(resequencing)를 위한 필요성을 감소시키는 GPRS 네트워크용 핸드오버 절차를 기술하고 있다. 구 SGSN은 데이터 송신을 정지하도록 요구하는 GGSN(Gateway GSN)으로 메시지를 송신한다. MS로의 송신을 위해 구 SGSN에서의 데이터는 새로운 SGSN으로 전송되고, GGSN으로부터의 송신은 핸드오버가 완료할 시에 재개된다. 그리고 나서, GGSN은 데이터를 새로운 SGSN으로 송신한다. 미국 특허 출원 제US20010019544호에서, GGSN 및 SGSN은 문맥을 새로운 SGSN으로 이동하기 전에 진행중인 트랜잭션(transaction)을 종료하도록 한다. 제 1 (구) SGSN은 인터-SGSN 라우팅 에어리어 업데이트에 응답하여 일시 앵커(temporary anchor)로서 동작한다. 유럽 특허 출원 제EP1345463호는 핸드오버 중에 이동 노드에서 TCP 패킷의 버퍼링을 나타낸다. 도 2는 패킷 교환 핸드오버에 포함된 일부 네트워크 요소를 개략적으로 도시한 것이다. 게이트웨이 GSN ？GGSN？에 접속되는 소스 SGSN ？source SGSN？은 소스 기지국 서브시스템 ？source BSS？을 통해 데이터 트래픽을 이동국 ？MS？에 지원한다. 기지국 변경은, 예컨대, 이동국이 이동할 시에, 타겟 SGSN ？target SGSN？에 의해 지원되는 타겟 기지국 서브시스템 ？target BSS？의 기지국을 향해 개시될 수 있다. 종래 기술에서, 손실 있는(lossy) 타입의 패킷 교환 핸드오버는 짧은 지연을 필요로 하는 서비스에 이용되지만, 셀 변경, 예컨대, 음성 서비스에서 약간의 데이터 손실을 허용한다. 손실 있는 핸드오버의 경우, 다운링크 데이터는 통상적으로 소스 SGSN에 의해 복제되어, 현재의 셀에서의 이동국 및, 타겟 SGSN ？target SGSN？으로의 송신을 위해 소스 BSS로 송신된다. 타겟측 (BSS/SGSN)은, MS가 타겟 셀 내에 그의 존재를 나타낼 때까지 전송된 데이터를 폐기하거나, 맹목적으로, MS가 타겟 셀 내에 제공되든지 제공되지 않든지 간에 이용 가능한 정보를 갖지 않고 데이터를 송신할 수 있다. 데이터를 명목적으로 송신하는 경우에, 이동국은 핸드오버를 실행하도록 명령을 받아, 타겟 셀로 동기화되고, 다운링크 데이터 흐름은 이미 진행 중이며, 이동국은 업링크 데이터 흐름을 즉시 개시할 수 있다. 업링크 또는 다운링크의 어디에서도 수신된 데이터의 긍정 응답이 요구되지 않는다. 종래 기술의 해결책에 따르면, 예컨대, 소스 SGSN에서 소스 BSS로 송신되는 데이터 패킷이 이동국이 소스 BSS에서 타겟 BSS로 핸드오버될 시에 소스 BSS에서 폐기되면, 데이터 손실이 발생할 것이다. 또한, 예컨대, 타겟 SGSN 및 타겟 BSS를 통해 MS로 전송되는 패킷 데이터가 핸드오버 명령을 처리하여 동기화를 획득하는 MS와 관련된 지연보다 적은 지연을 경험할 경우에 손실이 발생할 것이다. 손실 없는 타입의 패킷 교환 핸드오버, PS 핸드오버는, 데이터 손실에 민감하지만, 어떤 지연을 수용할 수 있는 서비스에 이용된다. 손실 없는 핸드오버의 통상의 특징은 현재 긍정 응답 RLC 및 LLC 프로토콜 및, 긍정 응답 모드로 동작하는 SNDCP 프로토콜에 기초한다. PS 핸드오버 중에, 다운링크 데이터 흐름은 소스 SGSN에서 타겟 SGSN으로 전송된다. 타겟 SGSN은, 이동국이 타겟 셀에서 그의 존재를 나타낼 때까지 다운링크 데이터를 버퍼한다. MS 및 SGSN의 양방에서의 SNDCP 계층은 N-PDU Send number를 각 N-PDU sent에 지정하여, 소정의 양방향 패킷 서비스를 위해 각 수신된 N-PDU에 대한 N-PDU Receive number를 유지한다. 핸드오버가 이와 같은 서비스로 실행되면, 다음 기대된 업링크 및 다운링크 N-PDU의 수는, 패킷 데이터 송신이 핸드오버 후에 재개하는 곳을 정확히 알고 있는 핸드오버 신호 메시지로 MS와 SGSN 간에 교환된다. 상술한 서류의 어느 것도 LLC 무응답 모드, LLC-UM에서 손실 없는 패킷 교환 기지국 핸드오버 또는 무선 셀 변경을 개시하지 못하고 있다.