KR101658817B1

KR101658817B1 - 수직 핸드 오버에서의 데이터 전송 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101658817B1
Application number: KR1020117009637A
Authority: KR
Inventors: 임채권; 정종문; 최성호; 염태선; 송진호; 이대영
Original assignee: 삼성전자주식회사; 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2016-09-22
Also published as: KR20110093768A; WO2010050758A3; WO2010050758A2; US20110211559A1; US9078183B2

Abstract

본 발명에서는 신규 도입된 네트워크 엔티티인 서빙 네트워크의 데이터 포워딩 함수와 타겟 네트워크의 포워드 어태치먼트 함수 사이에 IP 터널을 형성하여 데이터를 포워딩함으로써, 수직 핸드 오버 시 데이터 손실을 줄이는 데이터 포워딩 방법 및 시스템이 개시된다.
본 발명의 서빙 네트워크에 위치한 데이터 포워딩 유닛의 데이터 포워딩 방법은 타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 어드레스와 데이터 포워딩 준비 요청을 단말로부터 수신하는 수신 단계, 상기 데이터 포워딩 준비 요청에 따라 상기 포워딩 어태치먼트 유닛과 아이피 터널을 형성하는 터널 형성 단계 및 상기 수직 핸드 오버 발생 시, 핸드 오버 패킷을 상기 아이피 터널을 통하여 상기 포워딩 어태치먼트 유닛으로 포워딩하는 포워딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직 핸드 오버에서의 데이터 전송 방법 및 시스템{DATA FORWWARDING METHOD AND SYSTEM FOR VERTICAL HANDOVER}

본 발명은 수직 핸드 오버에서의 데이터 포워딩 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 서빙 네트워크에 위치한 데이터 포워딩 함수와 타겟 네트워크에 위치한 포워드 어태치먼트 함수가 아이피 계층에서 아이피 터널을 형성하여 수직 핸드 오버 수행 중 손실될 수 있는 데이터를 포워딩하는 데이터 전송 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

핸드오버(Handover, 또는 핸드오프(Handoff)) 기술은 이동통신 가입자가 특정 무선통신 구역에서 다른 무선통신 구역으로 이동할 때, 통화 채널을 자동으로 전환시켜 서비스 중인 통신이 끊어지지 않도록 하는 기술을 의미한다.

일반적으로 핸드오버는 동종 네트워크(Homogeneous network)들 간의 핸드오버를 의미하나, 서로 다른 시스템의 네트워크들이 다수 존재하는 요즘과 같은 시대에 동종망 내에서만 제한적으로 핸드오버 서비스를 제공하는 단점을 극복하고자 이종망(Heterogeneous network)들 간에 핸드오버를 제공하는 기술에 대한 국제적인 표준화 연구가 진행 중이다. 이종 네트워크 간 핸드오버(또는 수직 핸드 오버(Vertical Handover))는 같은 시스템 네트워크, 예를 들어 와이브로(Wireless Broadband Internet: WiBro) 기지국들 간의 핸드오버가 아니라, 와이브로 네트워크와 다른 시스템 네트워크, 예를 들어, 2세대(2nd Generation: 2G)네트워크, 3세대(3rd Generation:3G)네트워크, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11기반의 무선랜(Wireless LAN(Local Access Network))네트워크와의 핸드오버를 의미한다.

한편, 이종 네트워크 간 수직 핸드 오버에서는 선 등록 절차(pre-registration procedure)에 의해 인증 문제가 미리 해결됨에 따라 추가적인 핸드 오버 준비 과정 없이 타겟 네트워크로 연결하는 방식을 사용한다. 그러나 이 과정에서 서빙 네트워크로의 핸드 오버 요청이나 지시 등에 대한 시그널링이 규정된 바 없으므로 서빙 네트워크에서 타겟 네트워크로의 데이터 포워딩이 이루어지지 않아 데이터 손실이 발생할 우려가 있다.

따라서 이종 네트워크 간의 수직 핸드 오버에서 데이터 손실을 최소화할 수 있는 데이터 포워딩에 대한 기술이 존재하지 않아 이를 개선할 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이종 네트워크 간의 수직 핸드 오버 수행 시에 데이터 손실을 최소화 할 수 있도록 서빙 네트워크에 위치한 데이터 포워딩 함수와 타겟 네트워크에 위치한 포워드 어태치먼트 함수가 아이피 계층에서 아이피 터널을 형성하여 데이터를 포워딩시키는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 수직 핸드 오버에서 서빙 네트워크에 위치하는 데이터 포워딩 유닛의 데이터 전송 방법은 타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 어드레스와 데이터 포워딩 준비 요청을 단말로부터 수신하는 수신 단계, 상기 데이터 포워딩 준비 요청에 따라 상기 포워딩 어태치먼트 유닛과 아이피 터널을 형성하는 터널 형성 단계 및 상기 수직 핸드 오버 발생 시, 핸드 오버 패킷을 상기 아이피 터널을 통하여 상기 포워딩 어태치먼트 유닛으로 포워딩하는 포워딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 수직 핸드 오버에서 타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 데이터 수신 방법은 서빙 네트워크에 위치하는 데이터 포워딩 유닛으로부터 아이피 터널 형성 요청을 수신하고, 상기 아이피 터널을 형성하는 단계 및 상기 수직 핸드 오버 발생 시, 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 포워딩되는 핸드 오버 패킷을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 단말의 수직 핸드 오버에서의 데이터 전송 방법은 서빙 네트워크에 위치하는 데이터 포워딩 유닛의 어드레스와 타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 어드레스를 획득하는 단계, 상기 데이터 포워딩 유닛이 상기 포워딩 어태치먼트 유닛과 아이피 터널을 형성하기 위한 정보를 상기 데이터 포워딩 유닛으로 전송하는 단계 및 상기 수직 핸드 오버 시, 서빙 기지국에서 상기 데이터 포워딩 유닛으로 핸드 오버하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 수직 핸드 오버에서 서빙 네트워크에 위치하는 데이터 포워딩 장치는 타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 어드레스 및 데이터 포워딩 준비 요청을 단말로부터 수신하여 전달하는 단말 컨트롤러, 상기 수신한 포워딩 어태치먼트 유닛의 어드레스를 이용하여 상기 포워딩 어태치먼트 유닛과 아이피 터널을 형성하는 IP 터널 컨트롤러 및 상기 수직 핸드 오버 발생 시, 서빙 기지국에서 버퍼링되는 핸드 오버 패킷을 상기 아이피 터널을 통하여 상기 포워딩 어태치먼트 유닛으로 포워딩하도록 제어하는 데이터 포워딩 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 수직 핸드 오버에서 타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 장치는 서빙 네트워크에 위치하는 데이터 포워딩 유닛으로부터 아이피 터널 형성 요청 수신 시, 상기 아이피 터널을 형성하는 IP 터널 컨트롤러 및 상기 수직 핸드 오버 발생 시, 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 포워딩되는 핸드 오버 패킷을 수신하고 타겟 기지국으로 전달하는 데이터 포워딩 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 서빙 네트워크와 이종인 타겟 네트워크로 수직 핸드 오버하는 단말 장치는 타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 어드레스를 획득하는 FAF 획득 유닛, 서빙 네트워크에 위치하는 데이터 포워딩 유닛의 어드레스를 획득하는 DFF 획득 유닛, 상기 데이터 포워딩 유닛이 상기 포워딩 어태치먼트 유닛과 아이피 터널을 형성하기 위한 정보를 상기 데이터 포워딩 유닛으로 전송하고, 상기 수직 핸드 오버 시 서빙 기지국에서 상기 데이터 포워딩 유닛으로 핸드 오버하도록 제어하는 DFF 시그널링 컨트롤러 및 상기 타겟 네트워크로의 연결 후 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 포워딩된 핸드 오버 패킷을 타겟 기지국으로부터 수신하도록 제어하는 FAF 시그널링 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 서빙 네트워크에 위치한 데이터 포워딩 함수는 단말기로부터 핸드 오버 요청 시 타겟 네트워크에 위치한 포워드 어태치먼트 함수와 아이피 터널을 형성하여 종래의 네트워크 아키텍쳐의 변경을 최소화하면서 수직 핸드 오버 수행 중 손실될 수 있는 데이터를 포워딩함으로써, 핸드 오버 시 발생할 수 있는 데이터 손실을 최소화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직 핸드 오버에서의 데이터 전송 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 단말기(190)가 서빙 네트워크(110)에 데이터 포워딩 및 수직 핸드 오버를 요청하여 핸드 오버 패킷이 아이피 계층에서 DFF(140)를 거쳐 FAF(180)로 포워딩 되는 과정을 도시하는 순서도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 서빙 네트워크(110)인 WiMAX와 타겟 네트워크(150)인 3GPP 사이의 네트워크 구조를 도시하는 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 핸드 오버 중 데이터가 포워딩되는 과정의 시그널링을 도시하는 순서도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따라 서빙 네트워크(110)인 3GPP 액세스와 타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스 사이의 네트워크 구조를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 수직 핸드 오버 중 데이터가 포워딩되는 과정의 시그널링을 도시하는 순서도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따라 서빙 네트워크(110)인 3G-LTE 액세스와 타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스 사이의 네트워크 구조를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따라 수직 핸드 오버 중 데이터가 포워딩되는 과정의 시그널링을 도시하는 순서도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 DFF(140)의 내부 구조를 도시하는 블록도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 FAF(180)의 내부 구조를 도시하는 블록도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 단말(190)의 내부 구조를 도시하는 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직 핸드 오버에서의 데이터 전송 시스템을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 데이터 전송 시스템은 서빙 게이트웨이(120), 서빙 기지국(130), 데이터 포워딩 함수(Data Forwarding Function, 이하 'DFF' 또는 ‘데이터 포워딩 유닛’)(140)를 포함하는 서빙 네트워크(110), 타겟 게이트웨이(160), 타겟 기지국(170), 포워딩 어태치먼트 함수(Forwarding Attachment Function, 이하 'FAF' 또는 ‘포워딩 어태치먼트 유닛’)(180)를 포함하는 타겟 네트워크(150), 및 단말기(190)를 포함한다.

서빙 네트워크(110)는 현재 단말기(190)에게 서비스를 제공 중인 네트워크이다. 본 발명의 실시예에 따르면 서빙 네트워크(110)는 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), 3G-LTE(3 Generation-Long Term Evolution), 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project) 액세스 중 어느 하나일 수 있다.

서빙 게이트웨이(120)는 서빙 네트워크(110)에 위치하며 이종의 네트워크 간에 이종 프로토콜의 변환 기능을 수행한다.

서빙 기지국(130)은 서빙 네트워크(110)에 위치하여 서빙 게이트웨이(120)와 연결되며, 단말기(190)에게 실질적인 서비스를 제공하는 기지국이다. 서빙 기지국(130)은 단말기(190)의 수직 핸드 오버 요청 시, 핸드 오버 패킷을 DFF(140)로 포워딩한다. 그리고 서빙 기지국(130)은 단말기(190)로부터 수직 핸드 오버 완료 메시지를 수신하면 단말기(190)와의 접속을 해제한다.

DFF(140)는 논리적으로 서빙 네트워크(110)에 위치하는 것으로 인식되지만 실제로는 IP 망(IP 네트워크)에 위치할 수 있다. 상기 DFF(140)는 기지국과 같은 독립적인 네트워크 요소(element)로 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 DFF(140)는 서빙 네트워크(110)의 액세스 라우터인 서빙 게이트웨이(120)에 포함될 수도 있다. 논리 네트워크 엔티티(Logical Network Entity)인 DFF(140)의 위치는 구현에 따라 변경이 가능하지만, 그 기능적으로 종래의 네트워크 요소들과는 다른 역할을 수행하는 장치이다.

DFF(140)는 단말기(190)의 수직 핸드 오버 수행 시, 데이터 손실을 방지하기 위해 타겟 네트워크에 위치한 FAF(180)와 아이피 계층에서 아이피 터널을 형성하고 핸드 오버 패킷을 포워딩한다. 이 경우 DFF(140)는 기지국의 역할을 수행하지만, 수직 핸드 오버를 지원하기 위한 논리 단위(logical unit)이다. 따라서 DFF(140)는 무선 채널(radio channel)을 통해서 단말기(190)와 통신하는 것이 아니라 단말기와 아이피 터널을 형성하고 이를 통하여 단말기(190)와 통신을 수행한다.

DFF(140)는 서빙 네트워크(110)의 종류에 따라 WiMAX 기지국(WiMAX Base Station, 이하 'WiMAX BS'), 3G-LTE의 개선된 기지국(3G-LTE enhanced-Node Base Station, 이하 '3G-LTE eNB'), 또는 3GPP 기지국(이하 '3GPP RNC/Node B')과 동일한 위상을 구비할 수 있다.

타겟 네트워크(150)는 단말기(190)의 수직 핸드 오버의 대상이 되는 네트워크이다. 타겟 네트워크(150)는 서빙 네트워크(110)와 서로 다른 종류의 프로토콜을 사용하는 이종의 네트워크이다. 본 발명의 실시예에 따르면 타겟 네트워크(150)는 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), 3G-LTE(3 Generation-Long Term Evolution), 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project) 중 어느 하나일 수 있다.

타겟 게이트웨이(160)는 타겟 네트워크(150)에 위치하며 이종의 네트워크간에 이종 프로토콜의 변환 기능을 수행한다.

타겟 기지국(170)은 타겟 네트워크(150)에 위치하여 타겟 게이트웨이(160)와 연결되며, 단말기(190)의 수직 핸드 오버의 대상이 되는 기지국이다. 타겟 기지국(170)은 FAF(180)로부터 전송되는 핸드 오버 패킷을 전달받아 핸드 오버를 완료하여 접속된 단말기(190)에게 전달한다.

FAF(180)는 논리적으로 타겟 네트워크(150)에 위치하는 것으로 인식되지만, 실제로는 IP 망에 위치할 수 있다. 그리고 FAF(180)는 이종 네트워크에서 단말기와 직접 통신할 수 있는 타겟 기지국(170)과 동일한 위상을 구비할 수 있다. 이 경우 FAF(180)는 기지국의 역할을 수행하지만, 수직 핸드 오버를 지원하기 위한 논리 단위(logical unit)이다. 따라서 FAF(180)는 무선 채널(radio channel)을 통해서 단말기(190)와 통신하는 것이 아니라 단말기와 아이피 터널을 형성하고 이를 통하여 단말기(190)와 통신을 수행한다.

FAF(180)는 이종 네트워크 간의 수직 핸드 오버 이전에 인증 문제를 해결하기 위한 선 등록 기능을 지원한다. 상기 선 등록이란 수직 핸드 오버 이전에 서빙 네트워크에 위치한 상태에서 타겟 네트워크가 감지되고, 수직 핸드 오버의 필요성이 요구되는 시점에서 단말기의 판단에 의해 타겟 네트워크로의 인증 절차(authentication process)를 미리 수행하는 절차이다.

선 등록에 의한 결과로 단말기는 미리 타겟 네트워크로의 인증 절차를 완료하나, 이것이 타겟 네트워크로의 핸드 오버를 의미하지는 않는다. 수직 핸드 오버에서 인증 절차는 시간 소모가 많고, 비정상으로 완료된 경우 이로 인한 시간 지연이 발생하기 때문에 이를 해결하기 위해 서빙 네트워크에 위치한 경우라도 인증 절차를 미리 해결할 수 있는 방안으로 선 등록이 수행된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 FAF(180)는 DFF(140)로부터 포워딩 되는 핸드 오버 패킷을 타겟 기지국(170)으로 전달하는 데이터 라우팅 기능을 구비한다.

단말기(190)는 서빙 네트워크(110)에 위치하여 서비스를 제공 받는 중, 수직 핸드 오버의 필요성을 감지하면 타겟 네트워크(150)에 위치한 FAF(180)와 선 등록 절차를 수행한다. 이 경우 단말기는 DNS 쿼리(query)(이하 'DNS query')를 이용하여 FAF(180)의 아이피 어드레스를 획득한다. 그리고 단말기(190)는 상기 획득한 FAF(180)의 아이피 어드레스와 데이터 포워딩 요청을 DFF(140)로 전송한 후, 서빙 기지국(130)에 핸드 오버를 요청한다. 상기 요청하는 핸드 오버는 수직 핸드 오버가 아니라 종래 서빙 네트워크(110) 내에서의 핸드 오버 절차를 따른다. 다시 말해, 서빙 네트워크(110)가 WiMAX 인 경우 핸드 오버는 source BS로부터 DFF(140)로 이루어지며, 서빙 네트워크(110)가 3GPP인 경우 source RNC/Node B로부터 DFF(140)로 핸드 오버가 이루어진다. 상기 핸드 오버에 대한 결과로 서빙 기지국(130)은 DFF(140)로 종래의 서빙 네트워크(110) 내 즉, 동종 네트워크 내 핸드 오버 방법에 따라 핸드 오버 및 데이터 포워딩을 진행한다.

종래의 핸드 오버 절차를 이용함에 따라 네트워크의 변경 없이 서빙 기지국(130)으로부터 DFF(140)로 핸드 오버 및 데이터 포워딩이 가능하다. DFF(140)는 동종 네트워크 내 핸드 오버에 대한 결과로 서빙 기지국(130)으로부터 전송되는 핸드 오버 패킷을 아이피 계층에서 FAF(180)와 아이피 터널을 형성한다. 그리고 DFF(140)는 상기 형성된 아이피 터널을 통하여 핸드 오버 패킷을 FAF(180)로 포워딩 한다.

결과적으로 수직 핸드 오버 시 손실될 우려가 있던 핸드 오버 패킷은 DFF(140)와 FAF(180) 사이에 형성된 아이피 터널을 통하여 FAF(180)로 포워딩된다.

DFF(140)에서 FAF(180)로 포워딩이 완료된 이후, FAF(180)에서 타겟 기지국(170)으로의 포워딩은 마찬가지로 종래의 동종 네트워크 간 핸드 오버의 데이터 포워딩 방법을 사용한다.

또한, 단말기(190)는 타겟 네트워크(150)로의 수직 핸드 오버 수행을 종료하면 능동적으로 서빙 네트워크(110)와의 연결을 끊고 등록 해제(Deregistration) 절차를 수행한다. 그러면 서빙 기지국(130)은 등록이 해제된 자원을 다른 단말기들에게 재할당할 수 있어 한정된 무선 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 단말기(190)가 서빙 네트워크(110)에 데이터 포워딩 및 수직 핸드 오버를 요청하여 핸드 오버 패킷이 아이피 계층에서 DFF(140)를 거쳐 FAF(180)로 포워딩 되는 과정을 도시하는 순서도이다.

우선, 단말기(190)는 S205 단계에서 수직 핸드 오버의 필요성이 있음을 감지한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 단말기(190)는 서빙 네트워크(110)의 신호가 약해지거나 또는 타겟 네트워크(150)가 감지되는 경우 수직 핸드 오버가 필요하다고 감지할 수 있다.

그러면 단말기(190)는 S210 단계에서 유효한 DFF(140)가 존재하는지 여부를 판단한다. 유효한 DFF(140)가 존재하지 않는 경우는 데이터 포워딩을 진행할 수 없는 상황이다. 이 경우 단말기(190)는 S215 단계에서 수직 핸드 오버의 진행 여부를 결정한다.

유효한 DFF(140)가 존재하는 경우, 단말기(190)는 S220 단계에서 데이터 포워딩 요청 메시지를 DFF(140)로 전송하여 데이터 포워딩을 요청한다. 상기 데이터 포워딩 요청 메시지에 대한 구체적인 포맷을 이하의 표 1에서 도시하였다.

구문(syntax)	사이즈(size)	노트(notes)
데이터 포워딩 dcjd 메시지 포맷(){	-	-
DFF 인터페이스 타입 (DFF Interface Type)	4비트	0000 : 예약 영역 0001 : 제1 네트워크 0010 : 제2 네트워크 0100 : 제3 네트워크 1111 : 예약 영역
관리 메시지 타입 (Management Messsage Type)	-	메시지 타입 사이즈는 네트워크에 의존함
UE/MS ID	-	-
타겟 네트워크 라우터의 어드레스 타입(FAF)	2 비트	00 : IPv6 01 : 예약 영역 10 : 예약 영역 11 : IPv4
타겟 네트워크 라우터(FAF)의 어드레스	가변	-
}	-	-
패딩(padding)	가변	-
}	-	-

상기 데이터 포워딩 요청 메시지는 단말기(190)와 DFF(140)의 아이피 터널을 통해 단말기(190)로부터 DFF(140)로 전송된다. 그리고 상기 데이터 포워딩 요청 메시지는 DFF(140)와 FAF(180)의 데이터 포워딩을 준비하기 위하여 사용된다. 상기 메시지에는 DFF(140)의 네트워크에 따른 인터페이스 타입과 인터페이스에 따른 메시지 타입을 표시하는 필드 및 단말기 아이디 등을 포함한다. 그리고 상기 데이터 포워딩 요청 메시지는 단말기(190)가 DFF(140)에게 데이터 포워딩 시점을 알리고 FAF(180)의 아이피 어드레스를 전송하기 위해 사용되므로 FAF(180)의 아이피 어드레스와 아이피 버전이 포함된다.

이 경우, 상기 데이터 포워딩 요청 메시지에는 FAF(180)의 아이피 어드레스가 포함된다. 따라서 DFF(140)는 S225 단계에서 상기 단말기(190)가 전송한 FAF(180)의 아이피 어드레스가 유효한지 여부를 판단할 수 있다.

상기 FAF(180)의 아이피 어드레스가 유효하지 않은 경우, 데이터 포워딩은 실패하게 되고, DFF(140)는 S230 단계에서 데이터 포워딩 응답 메시지를 단말기(190)에게 전송하여 데이퍼 포워딩의 실패를 보고한다. 상기 데이터 포워딩 응답 메시지에 대한 구체적인 포맷은 이하의 표 2에서 도시된다.

구문(syntax)	사이즈(size)	노트(notes)
데이터 포워딩 응답 메시지 포맷(){	-	-
데이터 포워딩 셋업 성공/실패 지시자	-	0 : 성공 1 : 실패
실패인 경우{	-	-
실패 타입	8 비트	TCP/IP 에러 코드
}
패딩(padding)	-	-
}	-	-

상기 데이터 포워딩 응답 메시지는 단말기(190)와 DFF(140)의 아이피 터널을 통해 DFF(140)로부터 단말기(190)로 전송된다. 데이터 포워딩 응답 메시지는 DFF(140)와 FAF(180) 간 데이터 포워딩 설정 결과를 단말기(190)에 통보하기 위해 사용된다. 상기 메시지에는 데이터 포워딩 설정에 대한 성공 또는 실패 여부에 대한 지시자가 포함된다. 만약 실패인 경우라면 실패 이유를 TCP/IP 에러 코드로 표기하여 단말기(190)가 데이터 포워딩 실패에 따른 핸드 오버 진행 여부를 판단하는데 사용된다.

반면, 상기 FAF(180)의 아이피 어드레스가 유효한 경우, DFF(140)는 S235 단계에서 아이피 계층에서 FAF(180)와 아이피 터널을 형성한다. 그리고 단말기(190)는 S240 단계에서 서빙 네트워크(110)에 핸드 오버를 요청한다. 그러면 서빙 네크워크(110)는 S245 단계에서 서빙 기지국(130)에서 DFF(140)로 핸드 오버 및 데이터 포워딩을 진행한다. 그러면 DFF(140)는 S250 단계에서, 서빙 기지국(130)으로부터 전송 받은 핸드 오퍼 패킷을 아이피 계층에서 형성된 아이피 터널을 이용하여 FAF(180)로 전송한다. 포워딩 되는 핸드 오버 패킷을 수신한 FAF(180)는 S255 단계에서 타겟 기지국(170)으로 핸드 오버 및 데이터 포워딩을 진행한다.

그리고 DFF(140)는 S260 단계에서 서빙 기지국(130)의 자원 해제 (resource release) 기능을 수행한다.

이하에서는 수직 핸드 오버에서의 데이터 전송 방법 및 그 시스템에 대하여 제1 실시예 내지 제 3 실시예로 구분하여 기술하도록 한다.

이 경우 제1 실시예는 서빙 네트워가 WiMAX 이고, 타겟 네트워크가 3GPP인 경우에 대하여 기술한다. 제2 실시예는 서빙 네트워크가 3GPP이고 타겟 네트워크가 WiMAX 인 경우에 대하여 기술한다. 그리고 제3 실시예는 서빙 네트워크가 3G-LTE 이고 타겟 네트워크가 WiMAX인 경우에 대하여 기술한다.

<제1 실시예>

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 서빙 네트워크(110)인 WiMAX와 타겟 네트워크(150)인 3GPP 사이의 네트워크 구조를 도시하는 도면이다.

우선, 서빙 네트워크(110)인 WiMAX 네트워크는 Authentication, Authorization, and Accounting(AAA) 서버(302), ASN GW(303)과 BS(304)로 구성된다. 이 경우 서빙 네트워크(110)가 WiMAX 이므로 DFF(140)는 WiMAX BS(304)와 동일한 위상 및 기능을 구비한다. 타겟 네트워크(150)인 3GPP UTRAN은 SGSN(311)과 RNC/Node B(312)로 구성된다. 이 경우 타겟 네트워크(150)에 위치한 FAF(180)는 상기 RNC/Node B(312)와 동일한 위상을 구비한다.

단말기(190)는 DFF(140)와 X300 인터페이스를 통해 연결되며 FAF(180)와는 X200 인터페이스를 통해 연결된다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 핸드 오버 중 데이터가 포워딩되는 과정의 시그널링을 도시하는 순서도이다.

핸드 오버 준비 단계(Handover Preparation Phase)는 수직 핸드 오버를 위한 선 등록 과정으로 501 단계 내지 508 단계에서 이루어진다. 이 경우, 상기 선 등록 과정은 종래 WiMAX-3GPP 최적 핸드 오버(optimized handover)에서 정의된 과정을 따른다.

우선, 501 단계에서 단말기(190)는 서빙 네트워크(110)인 WiMAX 액세스와 연결(radio on)되어 있다. 서빙 네트워크(110)에 위치한 상태에서 단말기(190)는 선 등록의 첫 단계로서 DNS query를 이용하여 502 단계에서 FAF(180)의 아이피 어드레스와 DFF(140)의 아이피 어드레스 및 WiMAX BS(404)의 어드레스를 획득한다.

이 경우, 상기 FAF(140)의 아이피 어드레스는 단말기(190)와 FAF(140) 사이에 아이피 터널을 형성하여 선 등록 절차를 수행하고, DFF(140)와 FAF(180) 사이에 아이피 계층에서 핸드 오버 패킷을 포워딩하는데 이용된다.

또한, DFF(140)의 아이피 어드레스는 단말기(190)와 DFF(140) 사이의 아이피 터널을 형성하여 DFF(140)로 데이터 포워딩을 요청하고, FAF(180)의 아이피 어드레스를 전달하는데 사용된다.

단말기(190)는 503 단계에서 선 등록 절차의 진행 여부를 판단한다. 선 등록 절차의 진행이 필요하다고 판단한 경우, 단말기(190)는 504 단계에서 단말기(190)와 FAF(180) 사이에 형성된 아이피 터널을 통해 RRC Connection Request / Attach Request message를 전송하여 E-UTRAN 이니셜 어태치 프로시져(initial attach procedure)를 개시한다. 상기 메시지를 수신한 FAF(180)는 505 단계에서 MME(408)로 Attach Request message를 전송한다. 506 단계에서 단말기(190)와 EPS(Evolved Packet System) 사이의 액세스 인증 절차를 수행하여 HSS(413)로의 인증 문제를 해결한다. 그리고 507 단계에서 MME(408)와 HSS(113)간 위치 정보를 수정하고 사용자의 정보를 교환한다. 508 단계에서는 표준 문서에서 정의된 E-UTRAN initial attach procedure에 따라 EPS Attach Procedure가 진행된다. 상기 501 단계 내지 508 단계를 통해 단말기(190)는 타겟 네트워크(150)로의 선 등록 절차를 완료한다.

단말기(190)는 509 단계에서 수직 핸드 오버 즉, WiMAX 액세스에서 3GPP 액세스로의 핸드 오버 필요성을 확인한다.

선 등록 절차가 수행된 후, 단말기(190)가 즉시 수직 핸드 오버를 진행하지 않으면 EPS는 단말기(190)를 유휴 상태(idle mode)로 간주한다. 따라서, 단말기(190)는 EPS로의 연결(connection)을 회복하기 위해 509 단계에서 RRC Connection Request / Service Request message를 보낸다. 이를 수신한 FAF(180) 및 EPS는 5111 단계의 Service Request Procedure를 통해 단말기(190)의 연결 상태를 활성화한다. 510 단계와 511 단계의 Service Request Procedure가 완료되거나 단말기(190)가 선 등록 절차 이후 바로 수직 핸드 오버를 진행하는 경우, FAF(180)는 단말기(190)로부터 측정 보고(measurement report)를 받기 위해 512 단계에서 RRC Measurement Control을 전송한다. 그리고 단말기(190)는 이에 대한 응답으로 513 단계에서 타겟 네트워크(150)의 CID를 포함한 RRC Measurement Report를 FAF(180)로 전송한다. 옵션 과정인 510 단계 및 511 단계를 포함한 513 단계까지의 과정을 통해 단말기(190) 단말기(190)와 EPS 사이의 연결은 타겟 네트워크(150)로의 핸드 오버를 위한 활성화 상태가 된다.

단말기(190)와 FAF(180)를 포함한 EPS 간 연결이 활성화 된 이후, FAF(180)는 타겟 네트워크(150)인 3GPP 액세스로 핸드 오버 절차를 수행한다.

FAF(180)는 514 단계에서 MME(408)로 핸드 오버 요청 메시지를 전송한다. FAF(180)의 E-UTRAN과 UTRAN간 핸드 오버 절차 준비에 의해 515 단계에서는 타겟 네트워크(150)인 3GPP 액세스로 자원 예약(resource reservation)이 이루어진다.

FAF(180)로부터 3GPP 액세스로 핸드 오버가 준비되는 한편, 단말기(190)는 FAF(180)와의 연결을 활성화한 이후 502 단계에서 획득하였던 DFF(140)의 아이피 어드레스를 바탕으로 DFF(140)와 아이피 터널을 형성한다. 그리고 단말기는 516 단계에서 데이터 포워딩을 준비하기 위한 데이터 포워딩 요청 메시지를 전송한다. 상기 메시지는 DFF(140)에서 FAF(180)로의 데이터 포워딩 시점을 알리고, DFF(140) 서빙 기지국(407)으로부터 포워딩되는 핸드 오버 패킷을 바로 FAF(180)로 전송하도록 한다. 상기 메시지에는 선 등록 과정에서 이용되었던 FAF(180)의 아이피 어드레스가 포함되고, DFF(140)는 이를 바탕으로 517 단계에서 DFF(140)와 FAF(180)의 아이피 연결을 준비한다. DFF(140)는 518 단계에서, DFF(140)와 FAF(180)간 연결 결과를 데이터 포워딩 응답 메시지에 포함시켜 전송한다. DFF(140)와 FAF(180) 사이의 연결이 성공한 경우, 단말기(190)는 데이터 포워딩을 위한 준비가 완료된 것으로 간주하고 핸드 오버를 진행한다. 그러나 DFF(140)와 FAF(180) 사이의 연결에 실패한 경우, 단말기(190)는 에러 코드를 확인하여 핸드 오버를 계속하여 진행할 것인지 여부를 결정한다. 핸드 오버는 데이터 포워딩 만으로 이루어지는 것은 아니므로 단말기(190)는 데이터 포워딩 실패의 상태를 가지고 차후 EPS로부터 전달되는 메시지들의 응답들을 종합적으로 판단하여 핸드 오버 진행 여부를 결정하게 된다.

타겟 네트워크(150)로의 자원 예약 절차(resource reservation procedure)가 완료되면 MME(408)는 519 단계에서 FAF(180)로 핸드 오버 명령(handover command)를 지시하여 핸드 오버를 진행할 것을 알린다. 그러면 FAF(180)는 520 단계에서 RRC Handover Command message를 전송하여 3GPP 자원 예약이 완료되었음을 알리는 한편, 타겟 네트워크(150)로의 핸드 오버를 지시한다.

상기 메시지를 수신한 FAF(180)는 버퍼링되어 있는 단말기(190)의 핸드 오버 패킷을 타겟 기지국인 RNC/Node B로 전송하고 핸드 오버를 진행해야 한다. 그러나 DFF(140)로부터 데이터 포워딩이 개시되지 않은 상태이므로 FAF(180)는 DFF(140)로부터의 데이터 포워딩을 기다리고 핸드 오버를 진행하지 않는다.

상기 520 단계에서 핸드 오버 명령을 수신한 단말기(190)는 서빙 기지국인 WiMAX BS에게 서빙 네트워크(110)인 WiMAX 액세스 내에서 DFF(140)로 핸드 오버를 요청한다. 이 경우, DFF(140)는 WiMAX BS와 동일한 위상 및 기능을 가지며 동일한 ASN GW(403)에 연결되어 있으므로 WiMAX BS와 DFF(140) 사이의 핸드 오버는 종래의 WiMAX BS간 핸드 오버 절차를 따른다.

단말기(190)는 511 단계에서 DFF(140)를 타겟 기지국으로 하여 서빙 WiMAX 액세스에게 핸드 오버를 요청한다. 그러면 WiMAX 액세스는 서빙 기지국에서 DFF(140)로 핸드 오버를 진행한다. 이 과정에서 서빙 기지국에서 버퍼링되던 단말기(190)의 핸드 오버 패킷은 DFF(140)로 포워딩된다. 그러면 DFF(140)는 서빙 기지국으로부터 핸드 오버 패킷을 수신 시, 아이피 터널을 통하여 포워딩한다.

서빙 네트워크(110)에서 핸드 오버 요청이 완료되면, 단말기(190)는 522 단계에서 서빙 네트워크(110)와의 연결을 종료하고 타겟 네트워크(150)인 3GPP 액세스로 연결 상태를 변경한다. 연결 상태 변경이 완료되면 단말기(190)는 523 단계에서 핸드 오버 완료 메시지를 전송하여 3GPP 액세스로 연결되었음을 알린다. FAF(180)를 포함한 EPS 역시 타겟 네트워크로 핸드 오버를 진행하는 과정 중에 있으므로 FAF(180)는 DFF(140)로부터 전송되는 핸드 오버 패킷을 다시 타겟 기지국인 RNC/Node B로 포워딩 한다. 이 경우, 데이터 포워딩은 연결 방법에 따라 다이렉트 포워딩(direct forwarding) 또는 서빙 게이트웨이(407)를 경유하는 인다이렉트 포워딩(indirect forwarding)이 이용된다.

FAF(180)로 데이터 포워딩이 완료된 DFF(140)는 더 이상 단말기(190)와의 연결 상태를 유지할 필요가 없으므로 524 단계에서 서빙 네트워크 등록 해제(Deregistration) 절차를 수행한다. 이 과정을 통해 서빙 네트워크에서 단말기(190)에게 할당되었던 자원은 서빙 네트워크로 다시 반환되어 다른 사용자에게 할당될 수 있다.

단말기(190)로부터 핸드 오버 완료 메시지를 수신한 타겟 네트워크(150)인 3GPP 액세스는 단말기(190)가 자신의 서비스 영역에 진입하였음을 인지한다. 그리고 3GPP 액세스는 FAF(180)로 연결되어 있던 단말기(190)의 데이터 경로를 3GPP 액세스(150)로 변경한다. 그러면 3GPP 액세스(150)는 525 단계에서 MME(408)로 Forward Relocation Complete message를 전송하고, 526 단계에서 MME(408)은 Forward Relocation Complete Acknowledge message로 응답하여 단말기(190)의 연결 위치를 FAF(180)로부터 3GPP 액세스(150)로 변경한다.

3GPP 액세스(150)는 PDN GW(401)로부터 단말기(190)로의 데이터 경로를 변경하기 위해 527 단계에서 서빙 게이트웨이(407)로 Update PDP Context Request를 전송한다. 서빙 게이트웨이(407)는 528 단계에서 HA(Home Agent)인 PDN GW(401)로 Proxy Binding Update(PBU)를 요청하고, 529 단계에서 PCRF(406)와 IP-CAN session을 수정한다. PDN GW(401)는 530 단계에서 Proxy Binding Update Acknowledge를 서빙 게이트웨이(407)로 전송한다. 그러면 서빙 게이트웨이(407)는 531 단계에서 3GPP 액세스로 Update PDP Context Response message를 전송하여 PDN GW(401)로의 등록 및 데이터 경로가 형성되었음을 알린다. 532 단계에서는 3GPP Tracking Area Update(TAU) 및 Routing Area Update(RAU)를 수행하여 데이터 포워딩을 포함한 수직 핸드 오버를 완료한다.

<제2 실시예>

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따라 서빙 네트워크(110)인 3GPP 액세스와 타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스 사이의 네트워크 구조를 도시하는 도면이다.

서빙 네트워크(110)인 3GPP UTRAN은 SGSN(611)과 RNC/Node B(612)로 구성된다. 그리고 서빙 네트워크(110)에 위치한 DFF(140)는 RNC/Node B(612)와 동일한 위상 및 기능을 구비한다.

타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스는 ASN GW(602)와 BS(603)으로 구성된다. 타겟 네트워크가 WiMAX 액세스이므로 FAF(180)는 WiMAX BS와 동일한 위상 및 기능을 구비한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 수직 핸드 오버 중 데이터가 포워딩되는 과정의 시그널링을 도시하는 순서도이다.

핸드 오버 준비 단계(Handover Preparation Phase)는 수직 핸드 오버를 위한 선 등록 절차로서 701 단계 내지 704 단계에서 이루어진다. 이 경우 상기 선 등록 절차는 종래의 WiMAX-3GPP 사이에서 정의된 수직 핸드 오버 절차를 따른다.

단말기(190)는 701 단계에서 서빙 네트워크(110)인 3GPP 액세스와 연결된다. 단말기(190)는 서빙 네트워크에 위치한 상태에서 선 등록의 첫 절차로 DNS query를 이용하여 702 단계에서 FAF(180)의 아이피 어드레스, DFF(140)의 아이피 어드레스, 및 WiMAX BS(404)의 어드레스를 획득한다.

단말기(190)는 703 단계에서 선 등록 절차의 진행 여부를 판단한다. 만약, 선 등록 절차 진행이 필요한 경우, 단말기(190)는 704 단계에서 타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스 및 3GPP AAA server/HSS(609, 610) 사이에서 액세스 인증(access authentication) 절차를 진행하여 타겟 네트워크(150)로의 인증 문제를 해결한다. 상기 701 단계 내지 704 단계를 통해 단말기(190)는 타겟 네트워크(150)로의 선 등록 절차를 완료한다.

타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스로의 선 등록 절차를 완료한 단말기(190)는 705 단계에서 수직 핸드 오버의 필요성을 점검한다. 단말기(190)는 WiMAX BS의 위상을 갖는 FAF(180)와 연결된 상태이다. 따라서 단말기(190)는 MOB_MSHO_REQ를 FAF(180)로 전송하여 타겟 기지국(603)으로의 핸드 오버를 요청한다. 상기 메시지를 수신한 FAF(180) 및 WiMAX 액세스(150)는 707 단계에서 WiMAX 핸드 오버 및 자원 예약 절차(Resource Reservation Procedure)를 진행한다.

단말기(190)는 FAF(180)에게 WiMAX BS로의 핸드 오버를 요청하는 한편, 708 단계에서 상기 획득된 DFF(140)의 아이피 어드레스를 바탕으로 DFF(140)와 아이피 계층에서 아이피 터널을 형성한다. 그리고 단말기(190)는 상기 형성된 아이피 터널을 통하여 데이터 포워딩을 준비하기 위한 데이터 포워딩 요청 메시지를 전송한다. 상기 메시지는 DFF(140)로부터 FAF(180)로의 데이터 포워딩 시점을 알리고, 데이터 포워딩을 위한 DFF(140)의 상태를 준비하여 서빙 기지국인 RNC/Node B로부터 포워딩되는 핸드 오버 패킷을 바로 FAF(180)로 전송하도록 한다. 상기 메시지에는 선 등록 절차에서 사용되었던 FAF(180)의 아이피 어드레스가 포함되어 DFF(140)는 이를 바탕으로 709 단계에서 DFF(140)와 FAF(180) 사이에 아이피 계층에서 아이피 터널의 형성을 준비한다. 그리고 DFF(140)는 710 단계에서 FAF(180)와의 연결 결과는 데이터 포워딩 응답 메시지에 포함하여 단말기(190)에게 전송한다.

DFF(140)와 FAF(180) 사이의 아이피 터널의 형성이 성공적으로 이루어진 경우, 단말기(190)는 데이터 포워딩을 위한 준비가 완료된 것으로 간주하고 핸드 오버 절차를 진행한다. 반면, 상기 아이피 터널의 형성이 성공적으로 이루어지지 않은 경우, 단말기(190)는 에러 코드를 회신 받아 핸드 오버를 계속 진행할 것인지 여부를 판단한다. 핸드 오버는 데이퍼 포워딩 만으로 이루어지는 것이 아니므로, 단말기(190)는 데이터 포워딩 실패의 상태를 가지고 이후 타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스로부터 전달되는 메시지들의 응답 상태에 따라 핸드 오버 진행 여부를 결정한다.

타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스로의 자원 예약 절차가 완료되면, FAF(180)는 단말기(190)로 MOB_MSHO_RSP를 전송하여 WiMAX 액세스에서의 핸드 오버 준비가 완료되었음을 알리고 타겟 기지국으로 핸드 오버를 진행하도록 한다. 단말기(190)는 712 단계에서 FAF(180)로 HO_IND를 전송하여 타겟 기지국으로 핸드 오버를 개시하였음을 알린다. 상기 메시지를 수신한 FAF(180)는 버퍼링되어 있는 단말기(190)의 핸드 오버 패킷을 타겟 기지국으로 전송하고 핸드 오버를 진행해야 한다. 그러나 FAF(180)는 DFF(140)로부터 데이터 포워딩이 시작되지 않았으므로 DFF(140)로부터의 데이터 포워딩을 기다리고 핸드 오버를 진행하지 않는다.

상기 핸드 오버 명령을 수신한 단말기(190)는 713 단계에서 서빙 네트워크(110)인 3GPP 액세스 내에서 DFF(140)로 핸드 오버를 시작한다. DFF(140)는 3GPP RNC/Node B와 동일한 위상 및 기능을 가지며, 동일한 SGSN(611)에 연결되어 있으므로 source RNC/Node B와 DFF(140) 사이의 핸드 오버는 종래의 3GPP intra-SGSN 핸드 오버 절차에 따른다. 상기 과정에서 source RNC/Node B에서 버퍼링되어 있던 단말기(190)의 핸드 오버 패킷은 DFF(140)로 포워딩되며, DFF(140)는 source RNC/Node B로부터 핸드 오버 패킷을 수신받자 마자 아이피 계층에서 형성된 아이피 터널을 통하여 FAF(180)로 포워딩한다.

서빙 네트워크(110)인 3GPP 액세스에서 핸드 오버가 완료되면, 단말기(190)는 714 단계에서 서빙 네트워크(110)와의 연결을 종료하고 타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스로 연결 상태를 변경한다. FAF(180)는 타겟 WiMAX BS로 핸드 오버를 진행하는 한편, DFF(140)로부터 전송된 핸드 오버 패킷을 타겟 WiMAX BS로 포워딩한다.

715 단계에서는 ASN GW(602)와 PDN GW(601)간 S2a 인터페이스를 통해 경로 등록(path registration)이 진행된다. FAF(180)로 데이터 포워딩이 완료된 DFF(140)는 더 이상 단말기(190)와의 연결 상태를 유지할 필요가 없으므로 715 단계에서 3GPP UTRAN detach procedure를 수행한다. 이 과정을 통해 서빙 네트워크(110)인 3GPP 액세스에서 단말기(190)에 할당되었던 자원은 3GPP UTRAN으로 반환되어 다른 사용자에게 할당될 수 있다. 상기의 701 단계부터 715 단계의 과정을 통해 데이터 포워딩을 포함한 수직 핸드 오버를 완료할 수 있다.

<제3 실시예>

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따라 서빙 네트워크(110)인 3G-LTE 액세스와 타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스 사이의 네트워크 구조를 도시하는 도면이다.

서빙 네트워크(110)인 3G-LTE의 EPS는 PDN GW(801), Policy Charging Rules Function(PCRF, 806), 서빙 게이트웨이(807), 이동성 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)(808), 3G-LTE eNB(810)와 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server, HSS)(813)로 구성된다.

반면 타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스는 ASN GW(602)와 BS(603)으로 구성된다. 타겟 네트워크가 WiMAX 액세스이므로 FAF(180)는 WiMAX BS와 동일한 위상 및 기능을 구비한다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따라 수직 핸드 오버 중 데이터가 포워딩되는 과정의 시그널링을 도시하는 순서도이다.

제2 실시예와 제3 실시예의 차이점은 DFF(140)가 3GPP의 RNC/Node B가 아니라 3G-LTE eNB의 위상을 구비한다는데 있다. 따라서 913 단계의 핸드 오버 절차는 3GPP intra-SGSN 핸드 오버가 아니라 UTRAN과 E-UTRAN간 핸드 오버로 이루어진다.

핸드 오버 준비 단계는 수직 핸드 오버를 위한 선 등록 절차로서 901 단계 내지 904 단계까지 이루어진다. 상기 선 등록 절차는 종래 WiMAX-3GPP에서 규정된 수직 핸드 오버의 선 등록 절차를 따른다.

901 단계에서 단말기(190)는 서빙 네트워크(110)인 3GPP 액세스와 연결되어 있다. 단말기(190)는 902 단계에서, 선 등록 절차의 첫 과정으로서 DNS query를 이용하여 FAF(180)의 아이피 어드레스, DFF(140)의 아이피 어드레스 및 3G-LTE eNB의 어드레스를 획득한다.

그리고 단말기(190)는 903 단계에서 선 등록 절차의 진행 필요성 여부를 판단한다. 선 등록 절차가 필요한 경우, 단말기는 904 단계에서 타겟 네트워크(150)로의 인증 절차를 수행한다. 상기 901 단계 내지 904 단계를 통해 단말기(190)는 타겟 네트워크(150)로의 선 등록 절차를 완료한다.

그리고 단말기(190)는 905 단계에서 수직 핸드 오버의 필요성에 대해 판단한다. 단말기(190)는 WiMAX BS의 위상을 갖는 FAF(180)와 연결된 상태이다. 따라서 단말기(190)는 906 단계에서, MOB_MSHO_REQ를 FAF(180)으로 전송하여 타겟 기지국으로의 핸드 오버를 요청한다. 상기 메시지를 수신한 FAF(180) 및 타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스는 907 단계에서 WiMAX 핸드 오버 및 자원 예약 절차를 진행한다.

그리고 단말기(190)는 908 단계에서, 상기 획득된 DFF(140)의 아이피 어드레스를 이용하여 DFF(140)와 아이피 터널을 형성하고 데이터 포워딩을 준비하기 위한 데이터 포워딩 요청 메시지를 전송한다. 상기 메시지는 DFF(140)로부터 FAF(180)로의 데이터 포워딩 시점을 알리고, 데이터 포워딩을 위한 DFF(140)의 상태를 준비하여 서빙 기지국인 3G-LTE eNB로부터 포워딩되는 핸드 오버 패킷을 바로 FAF(180)로 전송하도록 한다. 상기 메시지에는 선 등록 과정에서 이용되었던 FAF(180)의 아이피 어드레스가 포함되어 있다. 따라서 DFF(140)는 이를 바탕으로 909 단계에서 FAF(180)와의 아이피 연결을 준비한다. 그리고 DFF(140)는 910 단계에서 FAF(180)와의 연결 결과를 데이터 포워딩 응답 메시지에 포함시켜 단말기(190)에게 전송한다.

DFF(140)와 FAF(180)의 연결이 성공적으로 이루어진 경우, 단말기(190)는 데이터 포워딩 준비가 완료된 것으로 간주하고 핸드 오버 절차를 진행한다. 반면, 상기 연결이 성공적이지 못한 경우, 단말기(190)는 DFF(140)로부터 에러 코드를 수신하여 핸드 오버를 진행할 것인지 여부를 판단한다.

핸드 오버는 데이퍼 포워딩 만으로 이루어지는 것이 아니므로, 단말기(190)는 데이터 포워딩 실패의 상태를 가지고 이후 타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스로부터 전달되는 메시지들의 응답 상태에 따라 핸드 오버 진행 여부를 결정한다.

타겟 네트워크(150)인 WiMAX 액세스로의 자원 예약 절차가 완료되면 911 단계에서 FAF(140)는 단말기(190)에게 MOB_MSHO_RSP를 전송하여 핸드 오버 준비가 완료되었음을 알린다. 이와 동시에, FAF(140)는 타겟 기지국으로 핸드 오버를 진행하도록 지시한다.

단말기(190)는 912 단계에서 FAF(180)로 HO_IND를 전송하여 타겟 기지국으로 핸드 오버를 시작하였음을 알린다. 상기 메시지를 수신한 FAF(180)는 버퍼링되어 있는 단말기(190)의 핸드 오버 패킷을 타겟 기지국으로 전송하고 핸드 오버를 진행해야 한다. 그러나 DFF(140)로부터 데이터 포워딩이 시작되지 않은 경우, DFF(140)로부터의 데이터 포워딩을 기다리고 핸드 오버를 진행하지는 않는다.

상기 핸드 오버 명령을 수신한 단말기(190)는 913 단계에서, source RNC/Node B에서 DFF(140)로 핸드 오버를 개시한다. DFF(140)는 3G-LTE eNB와 동일한 위상 및 기능을 구비하므로 3G-LTE eNB와 DFF(140) 사이의 핸드 오버는 종래의 UTRAN과 E-UTRAN간 handover procedure를 따른다. 이 과정에서 3G-LTE eNB에서 버퍼링 되어 있던 단말기(190)의 핸드 오버 패킷은 DFF(140)로 포워딩 되며, DFF(140)는 3G-LTE eNB로부터 핸드 오버 패킷을 수신받는 대로 아이피 계층에서 아이피 터널을 통하여 FAF(180)로 포워딩 한다.

서빙 네트워크(110)인 3G-LTE 액세스에서 핸드 오버 요청이 완료되면, 단말기(190)는 914 단계에서 서빙 네트워크(110)와의 연결을 종료하고 타겟 네트워크(150)인 WiMAX access로 연결 상태를 변경한다. FAF(180)는 WiMAX BS로 핸드 오버를 진행하는 한편, DFF(140)로부터 전송된 핸드 오버 패킷을 타겟 기지국인 WiMAX BS로 포워딩 한다. 915 단계에서는 ASN GW와 PDN GW(501)간 S2a 인터페이스를 통해 경로 등록(path registration) 절차가 진행된다. FAF(180)로 데이터 포워딩을 완료한 DFF(140)는 더 이상 단말기(190)와의 연결 상태를 유지할 필요가 없다. 따라서 DFF(140)는 915 단계에서 3GPP UTRAN detach procedure를 수행한다. 이 과정을 통해 서빙 네트워크인 3G-LTE access에서 단말기(190)에 할당되었던 자원은 3G-LTE UTRAN으로 반환되어 다른 사용자에게 할당될 수 있다. 상기의 901 단계부터 915 단계의 과정을 통해 데이터 포워딩을 포함한 수직 핸드 오버 절차가 종료된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 DFF(140)의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 10에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 DFF(140)는 단말 컨트롤러(1010), IP 터널 컨트롤러(1020), 데이터 포워딩 컨트롤러(1030)를 구비할 수 있다.

우선, 단말 컨트롤러(1010)는 단말(190)과 관련된 인증 절차, 데이터 포워딩과 관련한 요청 및 응답 절차와 관련된 모든 시그널링을 처리한다. 특히, 단말 컨트롤러(1010)는 단말(190)로부터 전송되는 FAF(180)의 주소를 수신하여 IP 터널 컨트롤러(1020)로 전달한다. 또한, 단말 컨트롤러(1010)는 단말(190)로부터 전송되는 데이터 포워딩 요청을 수신하여 데이터 포워딩 컨트롤러(1030)로 전달한다.

IP 터널 컨트롤러(1020)는 단말로부터 수신한 FAF(180)의 주소를 이용하여, 해당 FAF(180)와 IP 터널을 형성한다. 상기 형성된 IP 터널을 통하여 핸드 오버 패킷이 포워딩된다.

데이터 포워딩 컨트롤러(1030)는 단말의 수직 핸드 오버 시, 서빙 기지국에서 버퍼링되던 핸드 오버 패킷이 상기 FAF(180)와 형성된 IP 터널을 통해 포워딩되도록 제어한다. 본 발명은 상기와 같은 방법으로 핸드 오버 패킷을 타겟 네트워크로 포워딩하므로 수직 핸드 오버 시 데이터 손실을 방지할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 FAF(180)의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 11에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 FAF(180)는 단말 컨트롤러(1110), IP 터널 컨트롤러(1120), 데이터 포워딩 컨트롤러(1130), 단말 핸드 오버 컨트롤러(1140)를 구비할 수 있다.

우선, 단말 컨트롤러(1110)는 단말(190)과 FAF(180) 사이의 데이터 포워딩 등과 관련된 시그널링 절차을 처리한다.

IP 터널 컨트롤러(1120)는 DFF(120)로부터 전송되는 IP 터널 요청을 수신하고, 해당 DFF(120)와 IP 터널을 형성한다.

데이터 포워딩 컨트롤러(1130)는 DFF(120)와 FAF(180) 사이에 형성된 IP 터널을 통해 단말(190)의 수직 핸드 오버 시, 상기 DFF(120)로부터 포워딩되는 핸드 오버 패킷을 수신하는 일련의 과정을 제어한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 데이터 포워딩 컨트롤러(1130)는 상기 수신한 핸드 오버 패킷을 타겟 네트워크의 타겟 기지국으로 전달하도록 제어한다.

단말 핸드 오버 준비 컨트롤러(1140)는 이종 네트워크 간의 수직 핸드 오버 이전에 인증 문제를 해결하기 위해 단말(190)과 수행되는 선 등록 절차에 대한 일련의 과정을 제어한다. 또한, 상기 단말 핸드오버 준비 컨트롤러(1140)는 서빙 네트워크에 연결된 단말이 이종망의 타겟 네트워크로 수직 핸드 오버하는 일련의 과정을 제어할 수도 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 단말(190)의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 12에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 단말(190)은 FAF 획득 유닛(1210), DFF 획득 유닛(1220), FAF 시그널링 컨트롤러(1230), DFF 시그널링 컨트롤러(1240), 핸드 오버 컨트롤러(150)를 구비할 수 있다.

FAF 획득 유닛(1210) 및 DFF 획득 유닛(1220)은 소정의 절차를 이용하여 FAF(180)와 DFF(140)의 어드레스를 획득한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소정의 절차는 ‘DNS query’일 수 있다.

FAF 시그널링 컨트롤러(1230)는 단말(190)과 FAF(180) 사이의 모든 시그널링 절차를 제어한다. 즉, FAF 시그널링 컨트롤러(1230)는 수직 핸드 오버 이전에, 단말(190)과 FAF(180) 사이의 선 등록 절차와 관련된 시그널링 절차를 제어한다.

핸드 오버 컨트롤러(1250)는 서빙 네트워크에 연결된 단말이 이종망의 타겟 네트워크로 수직 핸드 오버하는 일련의 과정을 제어한다. 보다 구체적으로, 핸드 오버 컨트롤러(1250)는 서빙 기지국에 연결된 단말(190)이 수직 핸드 오버를 요청하면, 상기 단말이 서빙 기지국에서 DFF(140)로 핸드 오버하도록 제어한다. 또한, 상기 핸드 오버 컨트롤러(1250)는 서빙 네트워크에서의 핸드 오버 완료 시, FAF(180)에 연결된 단말(190)이 타겟 기지국으로 핸드 오버하도록 제어한다.

상기한 본 발명에 따르면, 종래의 네트워크 아키텍쳐의 변경을 최소화하면서 수직 핸드 오버 수행 중 손실될 수 있는 데이터를 포워딩함으로써, 핸드 오버 시 발생할 수 있는 데이터 손실을 최소화시킬 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims

수직 핸드 오버에서 서빙 네트워크에 위치하는 데이터 포워딩 유닛의 데이터 포워딩 방법에 있어서,
타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 아이피 어드레스와 데이터 포워딩 준비 요청을 단말로부터 수신하는 수신 단계;
상기 데이터 포워딩 준비 요청에 따라 상기 포워딩 어태치먼트 유닛과 아이피 터널을 형성하는 터널 형성 단계;
상기 아이피 터널의 형성 결과에 대한 정보를 포함한 응답 메시지를 상기 단말에 전송하는 단계;및
상기 수직 핸드 오버 발생 시, 핸드 오버 패킷을 상기 아이피 터널을 통하여 상기 포워딩 어태치먼트 유닛으로 포워딩하는 포워딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 핸드 오버에서 데이터 포워딩 방법.
제1항에 있어서, 상기 포워딩 단계는,
서빙 기지국으로부터 버퍼링되는 상기 핸드 오버 패킷을 수신하는 단계; 및
상기 수신된 핸드 오버 패킷을 상기 아이피 터널을 통하여 상기 포워딩 어태치먼트 유닛으로 포워딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 핸드 오버에서 데이터 포워딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 데이터 포워딩 준비 요청은 데이터 포워딩 함수 처리기의 인터페이스 타입 필드, 관리 메시지 타입 필드, 단말기 아이디 필드, 타겟 네트워크 라우터의 어드레스 타입 필드, 상기 타겟 네트워크 라우터의 어드레스 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 핸드 오버에서 데이터 포워딩 방법.
수직 핸드 오버에서 타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 데이터 수신 방법에 있어서,
상기 포워딩 어태치먼트 유닛의 아이피 어드레스와 데이터 포워딩 준비 요청이 데이터 포워딩 유닛에 전송된 경우, 서빙 네트워크에 위치하는 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 아이피 터널 형성 요청을 수신하고, 상기 데이터 포워딩 유닛과상기 아이피 터널을 형성하는 단계; 및
상기 수직 핸드 오버 발생 시, 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 포워딩되는 핸드 오버 패킷을 수신하는 단계를 포함하며,
상기 아이피 터널의 형성 결과에 대한 정보는 응답 메시지에 포함되어 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 단말로 전송되는 것을 특징으로 하는 수직 핸드 오버에서 데이터 수신 방법.
제4항에 있어서,
상기 핸드 오버 패킷을 타겟 기지국으로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 핸드 오버에서 데이터 수신 방법.
제4항에 있어서, 상기 아이피 터널 형성 단계 이전에,
상기 서빙 네트워크에 연결된 단말과 인증 절차를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 핸드 오버에서 데이터 수신 방법.
단말의 수직 핸드 오버에서의 데이터 포워딩 방법에 있어서,
서빙 네트워크에 위치하는 데이터 포워딩 유닛의 어드레스와 타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 어드레스를 획득하는 단계;
상기 데이터 포워딩 유닛이 상기 포워딩 어태치먼트 유닛과 아이피 터널을 형성하기 위한 정보를 상기 데이터 포워딩 유닛으로 전송하는 단계; 및
상기 수직 핸드 오버 시, 서빙 기지국에서 상기 데이터 포워딩 유닛으로 핸드 오버하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 핸드오버에서의 데이터 포워딩 방법.
제7항에 있어서,
상기 타겟 네트워크로의 연결 후, 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 포워딩된 핸드 오버 패킷을 타겟 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 핸드오버에서의 데이터 포워딩 방법.
제7항에 있어서, 상기 어드레스 획득 단계 이전에,
상기 포워딩 어태치먼트 유닛과 인증 절차를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 핸드오버에서의 데이터 포워딩 방법.
수직 핸드 오버에서 서빙 네트워크에 위치하는 데이터 포워딩 장치에 있어서,
타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 아이피 어드레스 및 데이터 포워딩 준비 요청을 단말로부터 수신하는 단말 컨트롤러;
상기 수신된 포워딩 어태치먼트 유닛의 아이피 어드레스를 이용하여 상기 포워딩 어태치먼트 유닛과 아이피 터널을 형성하고, 상기 아이피 터널의 형성 결과에 대한 정보를 포함한 응답 메시지를 상기 단말에 전송하는 IP 터널 컨트롤러; 및
상기 수직 핸드 오버 발생 시, 서빙 기지국에서 버퍼링되는 핸드 오버 패킷을 상기 아이피 터널을 통하여 상기 포워딩 어태치먼트 유닛으로 포워딩하도록 제어하는 데이터 포워딩 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 핸드 오버에서 데이터 포워딩 장치.
수직 핸드 오버에서 타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 장치에 있어서,
상기 포워딩 어태치먼트 장치의 아이피 어드레스와 데이터 포워딩 준비 요청이 데이터 포워딩 유닛에 전송된 경우, 서빙 네트워크에 위치하는 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 아이피 터널 형성 요청 수신 시, 상기 데이터 포워딩 유닛과 상기 아이피 터널을 형성하는 IP 터널 컨트롤러; 및
상기 수직 핸드 오버 발생 시, 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 포워딩되는 핸드 오버 패킷을 수신하고 타겟 기지국으로 전달하는 데이터 포워딩 컨트롤러를 포함하며,
상기 아이피 터널의 형성 결과에 대한 정보는 응답 메시지에 포함되어 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 단말로 전송되는 것을 특징으로 하는 수직 핸드 오버에서 포워딩 어태치먼트 장치.
서빙 네트워크와 이종인 타겟 네트워크로 수직 핸드 오버하는 단말 장치에 있어서,
타겟 네트워크에 위치하는 포워딩 어태치먼트 유닛의 어드레스를 획득하는 FAF 획득 유닛;
서빙 네트워크에 위치하는 데이터 포워딩 유닛의 어드레스를 획득하는 DFF 획득 유닛;
상기 데이터 포워딩 유닛이 상기 포워딩 어태치먼트 유닛과 아이피 터널을 형성하기 위한 정보를 상기 데이터 포워딩 유닛으로 전송하고, 상기 수직 핸드 오버 시 서빙 기지국에서 상기 데이터 포워딩 유닛으로 핸드 오버하도록 제어하는 DFF 시그널링 컨트롤러; 및
상기 타겟 네트워크로의 연결 후 상기 데이터 포워딩 유닛으로부터 포워딩된 핸드 오버 패킷을 타겟 기지국으로부터 수신하도록 제어하는 FAF 시그널링 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.