이동통신 시스템에서 홈 셀에서 공용 셀로의 핸드오버 방법 document_id A220623036410

UMTS 시스템은 유럽식 이동통신시스템인 GSM(Global System for Mobile Communications)과 GPRS(General Packet Radio Services)을 기반으로 광 대역(Wideband) 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 'CDMA'라 한다)을 사용하는 제 3 세대 비동기 이동통신 시스템이다. 현재 UMTS 표준화를 담당하고 있는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 UMTS 시스템의 차세대 이동통신시스템으로 LTE(Long Term Evolution) 시스템에 대한 논의가 진행 중이다. LTE는 2010년 정도에 상용화를 목표로 하고, 최대 100 Mbps 정도의 전송 속도를 가지는 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 논의 중에 있다. 도 1은 차세대(Evolved) UMTS 이동통신시스템 구조의 일 예를 도시한 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 차세대 무선 액세스 네트워크(Evolved UMTS Radio Access Network: 이하 'E-UTRAN'라 한다)(110)는 차세대 기지국(evolved Node B, 이하 'eNB'라 한다)(120, 122, 124, 126, 128)과 상위 노드(anchor node)(130, 132)의 2 노드 구조로 단순화된다. 사용자 단말기(User Equipment: 이하 'UE' 또는 '단말기'라고 칭한다)(101)는 상기 E-UTRAN(110)을 통해 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, 이하 'IP'라 한다) 네트워크로 접속한다. 상기 eNB(120 내지 128)는 UMTS 시스템의 기존 노드비(Node B)에 대응되며, 상기 UE(101)와 무선 채널로 연결된다. 기존 노드 B와 달리 상기 eNB(120 내지 128)는 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE에서는 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 eNB(120 내지 128)가 담당한다. 하나의 eNB는 통상적으로 다수의 셀들을 제어한다. 또한, eNB에서는 단말기의 채널상태에 맞추어 변조방식(Modulation scheme)과 채널 코딩율(Channel coding rate)을 결정하는 적응변조코딩(Adaptive Modulation0026#Coding, 이하 'AMC'라 한다)을 수행한다. 그리고, UMTS의 HSDPA(High Speed Downlnk Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access, E-DCH: Enhanced Dedicated Channel라고도 부름)처럼 eNB(120내지 128)와 UE(101) 사이에 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)가 수행되며, HARQ 만으로는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service)의 요구(Requirement)를 충족할 수 없으므로, 상위계층에서의 별도의(Outer) ARQ가 상기 단말기(101)와 상기 eNB(120 내지 128) 사이에서 수행될 수 있다. HARQ란, 이전에 수신한 데이터를 폐기하지 않고, 재전송된 데이터와 소프트 컴바이닝함으로써, 수신 성공률을 높이는 기법이다. HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), EDCH(Enhanced Dedicated Channel) 등 고속 패킷 통신에서 전송 효율을 높이기 위하여 사용된다. LTE는 최대 100Mbps의 전송속도를 구현하기 위해서 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 무선 접속 기술로 사용할 것으로 예상된다. 도 2는 홈 셀 배치의 예를 도시한 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 공용 셀(Public Cell)(201)은 커버리지가 수~수십 Km인데 비해 홈 셀(핸드오버me Cel)(203)은 커버리지가 수~수십 미터로 아주 작을 것이라는 것이 현재 가정이다. 홈 셀 중에서는 특정 UE(211) 만이 억세스 가능한 홈 셀(211)도 존재할 수 있다. 상기 공용 셀(201)은 UE가 다른 셀로 이동하는 데 걸리는 시간과 셀 중첩 지역을 고려하여 측정 주기와 핸드오버 절차를 결정한다. 하지만, 홈 셀의 반경이 작은 관계로, 홈 셀에서 공용 셀로 UE가 이동할 경우, 측정과 핸드오버 절차를 수행하는데 필요한 시간보다 더 빨리 UE가 이동한다면, 정상적인 핸드오버가 이루어지지 않아 일정 시간 동안 호가 끊기거나 데이터를 유실하거나 시스템 실패(system fail)가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해서는 측정 주기를 짧게 하고 핸드오버 절차를 간소화하는 것이 필요한데, 홈 셀과 공용 셀이 다른 FA(Frequency Aissignment)를 사용하는 것이 현재 상태이므로, 이를 위해 측정을 위한 갭(gap)을 자주 발생해야 한다. 하지만, 이는 측정을 수행하는 동안 데이터를 송수신할 수 없으므로 성능이 떨어지는 문제점이 있다. 그리고, 핸드오버 조건을 느슨하게(looase) 할 경우 필요 없는 핸드오버 가 많이 발생하여 자원을 낭비하며, 성능도 떨어질 수 있는 문제점이 있다.