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KR101659086B1 - 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법 - Google Patents

핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법 Download PDF

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KR101659086B1
KR101659086B1 KR1020100048758A KR20100048758A KR101659086B1 KR 101659086 B1 KR101659086 B1 KR 101659086B1 KR 1020100048758 A KR1020100048758 A KR 1020100048758A KR 20100048758 A KR20100048758 A KR 20100048758A KR 101659086 B1 KR101659086 B1 KR 101659086B1
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South Korea
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base station
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smart meter
message
handover
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KR1020100048758A
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임재원
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 단말이 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법을 제공한다. 상기 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법은 스마트 미터에 대한 정보와, 상기 스마트 미터에 연결된 이웃 기지국들에 대한 정보 중 하나 이상을 포함하는 메시지를 수신하는 단계와, 상기 스마트 미터는 전력을 관리하기 위한 기능을 수행하며; 상기 스마트에 연결된 이웃 기지국들 중 적어도 하나를 접속할 기지국으로 결정하는 단계와; 상기 결정된 기지국에 접속하기 위한 접속 요청 메시지를 상기 스마트 미터로 전송하는 단계와; 상기 스마트 미터로부터 응답 메시지를 수신하면, 상기 결정된 기지국으로 접속하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법{method for performing handoever or initial attachment}
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 이동 통신시스템에서의 펨토 기지국에 관한 것이다.
2세대 이동 통신이라 함은 음성을 디지털로 송수신하는 것을 일컫는 것으로서, CDMA, GSM 등이 있다. 상기 GSM에서 나아가 GPRS가 제안되었는데, 상기 GPRS는 상기 GSM 시스템을 기반으로, 패킷 교환 데이터 서비스(packet switched data service)를 제공하기 위한 기술이다.
3세대 이동 통신은 음성뿐 만이 아니라, 영상과 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 것을 일컫는 것으로서, 3GPP(Third Generation Partnership Project)는 이동통신 시스템(IMT-2000) 기술을 개발하였고, 무선 접속 기술(Radio Access Technology: RAT라함)로서 WCDMA를 채택하였다. 이와 같이 IMT-2000 기술과 무선 접속 기술(RAT) 예컨대 WCDMA를 모두 합쳐서, 유럽에서는 UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)라 부른다. 그리고, UTRAN이라 함은 UMTS Terrestrial Radio Access Network의 약자이다.
한편, 상기 3세대 이동 통신은 4세대 이동 통신으로 진화하고 있다.
상기 4세대 이동 통신 기술은 3GPP에서 표준화중인 장기 진화된 망(Long-Term Evolution Network: LTE) 기술과 IEEE에서 표준화 중인 IEEE 802.16 기술이 제시되었다. 상기 LTE에서는 E-UTRAN(Evolved-UTRAN)이라는 용어가 사용된다.
상기 4세대 이동 통신 기술에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)이 도입되었다. OFDM은 다수의 직교 부반송파(subcarrier)를 이용한다. OFDM은IFFT(inverse fast Fourier Transform)와 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 송신기는 데이터에 대해 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기는 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다수의 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하며, 수신기는 다중 부반송파들을 분리하기 위해 대응하는 FFT를 사용한다.
한편, 상기 3세대 또는 4세대 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 컨텐츠, 스트리밍 등 고용량 서비스와 양방향 서비스를 지원하기 위해 셀 용량을 늘리는 시도는 계속되고 있다.
셀 용량을 늘리기 위해서 높은 주파수 대역을 사용하고 셀 반경을 줄이는 접근이 있어왔다. 피코 셀(pico cell)등 셀 반경이 작은 셀을 적용하면 기존 셀룰라 시스템에서 쓰던 주파수 보다 높은 대역을 사용할 수 있게 되어, 더 많은 정보를 전달하는 것이 가능한 장점이 있다. 그러나 같은 면적에 더 많은 기지국을 설치해야 하므로 비용이 많이 들게 되는 단점 있다.
이와 같이 작은 셀을 사용하여 셀 용량을 올리는 접근중에 최근 에는 펨토셀(femtocell)이 제안되었다.
펨토셀은 초소형, 저전력을 사용하는 기지국을 가정/사무실용 옥내에 설치하여 소규모 무선환경을 제공하는 것을 의미한다. 상기 펨토셀은 실내 서비스 가능 영역을 개선하고 용량을 향상시켜서 서비스의 품질을 높여줄 수 있으며, 데이터 서비스 제공을 통해 차세대 이동통신 시스템을 완전히 정착시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다.
이와 같은 펨토셀에 대해서 3GPP WCDMA와 LTE 그룹에서 Home eNodeB란 이름으로 표준화가 진행되고 있고, 3GPP2 에서도 펨토 셀에 대한 연구가 활발히 진행중이다.
이와 같은 펨토셀을 기존의 이동통신 망에 구현하는 방안에 대해서 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 다양한 구조가 제시되고 있다.
먼저, 도 1은 종래 기술에 따른 펨토셀 기반의 네트워크 구조를 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 넓은 영역을 서비스 하는 매크로 기지국(M-BS: Macro Base station)와 사용자 기반으로 설치되는 다수의 펨토 기지국(femto-BS: 이하 ‘f-BS’라 함)이 나타나 있다.
상기 펨토 기지국(f-BS)은 인터넷을 통해 펨토셀 제어국(FNC: Femtocell Network Controller)와 연결되어 제어를 받으며, 사용자에게 서비스를 제공한다.
단말은 주변의 셀들의 신호를 측정하여 자신의 펨토 기지국에게 전달하며, 상기 펨토 기지국은 이를 통해 주변에 이웃 셀의 존재를 인지하고 관리한다. 또한 상기 펨토 기지국들간에는 직접 링크(direct link) 또는 상기 FNC를 통한 간접링크를 통하여 정보를 주고 받는다. 그리고 상기 펨토 기지국과 상기 매크로 기지국간에는 FNC와 RNC(Radio Network Controller) 혹은 이동 통신 망에서 상기 펨토기지국을 제어하는 MME(Mobility Management Entity)를 통하여 정보를 주고 받는다.
도 2은 도 1에 도시된 시스템에서의 핸드오버 과정을 나타낸다.
도 2를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 단말(10)은 서빙 기지국(21)과 통신 중에 주기적으로 이웃 기지국의 신호를 측정하고, 측정된 신호의 세기의 값을 포함하는 측정 결과를 상기 서빙 기지국(21)으로 전송한다. 상기 서빙 기지국(21)은 전술한 매크로 기지국일 수도 있고, 전술한 펨토 기지국일 수도 있다.
상기 서빙 기지국(21)은 상기 측정 결과에 기초하여 이웃 기지국들 중 상기 단말이 핸드오버하기에 적당한 신호 세기를 갖는 기지국으로서 타겟 기지국(22)을 결정하고, 상기 결정된 타겟 기지국(22)으로 상기 단말을 핸드오버하기 위해서, 핸드 오버 요청 메시지, 즉 HO Request 메시지를 전송한다. 상기 핸드오버 요청 메시지는 핸드오버에 필요한 정보, 예컨대 Cell ID(Serving Cell, Target Cell)와 단말의 컨텍스트, 핸드오버를 하려는 이유, 단말의 이동경로 정보(UE History Information)가 포함된다. 상기 단말의 컨텍스트에는 보안, 서비스 QoS, 사용자 Priority Level등이 포함된다. 상기 단말의 이동경로 정보에서는 단말이 이동해온 Cell ID리스트를 포함한다.
상기 핸드오버 요청 메시지를 수신한 상기 타겟 기지국(22)은 상기 서빙기지국(21)으로 핸드오버 요청 승인 메시지, 예컨대 HO Request Confirm 메시지를 전송하여, 핸드오버 허용여부를 알린다. 상기 핸드 오버 요청 승인 메시지를 수신하면, 상기 서빙 기지국은 상기 UE의 데이터 트래픽을 상기 타겟 기지국(22)으로 포워딩한다.
상기 서빙 기지국(21)은 핸드오버 명령 메시지, 예컨대 HO command메시지를 상기 단말(10)에게 전송하여, 상기 타겟 기지국(22)으로 핸드오버 할 것을 명령한다. 상기 핸드오버 명령 메시지를 수시한 상기 단말(10)은 핸드오버 실행(HO Execution)과정을 수행하여, 상기 타겟 기지국(22)으로 접속한다.
한편, 상기 서빙 기지국(21)과 상기 타겟 기지국(22)은 매크로 기지국들일 수 있거나, 혹은 펨토 기지국들일 수 있다. 상기 매크로 기지국과 펨토 기지국 간의 핸드오버의 경우에는 전술한 메시지가 일반적인 인터넷을 통하여 상기 펨토 기지국과 MME, 그리고 서빙 기지국 간에 송수신되는데, 상기 인터넷에서는 상기 메시지들에 대한 지연이 없도록 보장되거나, 상기 메시지의 전송 우선순위가 높도록 QoS가 보장되지 않을 수 있기 때문에, 핸드오버시 지연이 될 수 있다.
전술한 바와 같이, 단말이 타겟 펨토 기지국으로 핸드오버하거나, 새롭게 접속하려 할 때, 관련된 메시지들이 인터넷을 통하여 송수신됨으로써, 지연이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하는 데에 있다. 다시 말해서, 단말이 타겟 펨토 기지국으로 핸드오버하거나, 새롭게 접속하려 할 때, 관련된 메시지들이 지연없이 전송됨으로써, 핸드오버 동작이나 새로운 접속 동작이 빠르게 이루어질 수 있도록 하는 것을 주요 목적으로 한다.
다시 말해서, 상기 단말이 핸드오버를 하기 위해서는, 단말의 이동성 관련 정보를 타겟 펨토 기지국(Target FBS)으로 전달하여야 하고, 해당 정보를 수신한 타겟 펨토 기지국도 상기 단말이 핸드오버할 수 있도록 하기 위한 정보를 상기 단말이 현재 접속중인 서빙 기지국을 통해 상기 단말로 전달해야 한다. 이와 같은 정보를 포함하는 메시지가 빠르게 송수신되게 함으로써, 핸드오버에 대한 지연을 방지하는 것을 본 발명은 주요 목적으로 한다.
한편, 펨토 기지국은 인접 셀과의 간섭 및 전력소모를 최소화 하기 위해 수면(sleep) 모드를 사용하여 일정시간 단말과 통신하지 않고 펨토셀 동작을 비활성화(inactive) 상태로 유지할 수 있다. 상기 수면(sleep) 모드에서는 상기 펨토 기지국은 단말과의 통신 데이터, 펨토셀의 동작정보 등을 포함하는 시스템 정보(System Information; SI) 및 상기 단말이 상기 펨토 기지국을 탐지(detection)할 수 있게 해주는 참조신호(reference signal)를 일정시간 전송하지 않거나 긴주기로 전송할 수 있다.
하지만 이러한 수면(sleep) 모드 하에서는, 상기 단말이 상기 펨토 기지국을 탐지(detection)가 어려워 지는 문제가 발생할 수 있다. 즉 단말이 펨토 펨토 기지국을 검색하기 위해서는, 상기 펨토 기지국의 참조신호를 수신해야 하지만, 상기 수면(sleep) 모드로 동작중인 상기 펨토 기지국은 참조 신호를 전송하지 않거나, 긴 주기로 전송함으로써, 상기 단말이 펨토 기지국의 참조신호를 검색할 수 없을 가능성이 증가하기 때문이다.
따라서, 본 발명은 수면 모드로 동작 중인 펨토 기지국으로도 빠르게 핸드오버하거나 새로운 접속을 수행할 수 있도록 함으로써, 언급한 문제들을 해결하는 것을 다른 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 상기 펨토 기지국과 스마트 그리드의 네트워크 간의 인터페이스를 포함하는 아키텍처를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 핸드오버 관련 정보를 상기 스마트 그리드의 네트워크와 상기 펨토 기지국 간의 인터페이스를 통해 전송되게 함으로써, 핸드오버의 지연이나 초기 접속의 지연이 발생되지 않도록 한다.
또한, 본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해, 상기 스마트 그리드의 네트워크 내의 엔티티, 예컨대 스마트 미터가 상기 수면 모드로 동작하는 펨토 기지국을 대신하여 참조 신호를 전송하도록 함으로써, 상기 펨토 기지국이 수면 모드로 동작하여 상기 참조 신호를 전송하지 않아 발생하는 문제점을 해결한다.
구체적으로 본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해 단말이 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법을 제공한다. 상기 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법은 스마트 미터에 대한 정보와, 상기 스마트 미터에 연결된 이웃 기지국들에 대한 정보 중 하나 이상을 포함하는 메시지를 수신하는 단계와, 상기 스마트 미터는 전력을 관리하기 위한 기능을 수행하며; 상기 스마트에 연결된 이웃 기지국들 중 적어도 하나를 접속할 기지국으로 결정하는 단계와; 상기 결정된 기지국에 접속하기 위한 접속 요청 메시지를 상기 스마트 미터로 전송하는 단계와; 상기 스마트 미터로부터 응답 메시지를 수신하면, 상기 결정된 기지국으로 접속하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 메시지는 상기 스마트 미터, 현재 접속된 서빙 기지국, 또는 이웃 기지국으로부터 수신될 수 있다.
상기 메시지는 현재 접속된 서빙 기지국으로부터 수신되는 이웃 셀 정보 메시지이거나, 이웃 기지국으로부터 수신되는 시스템 정보 메시지일 수 있다.
상기 메시지 수신 단계는 상기 스마트 미터를 검색하는 단계와; 상기 검색된 스마트 미터로 상기 메시지에 대한 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 접속 요청 메시지는 핸드오버 요청 메시지이고, 상기 핸드오버 요청 메시지는 상기 단말의 ID, 현재 접속된 기지국에 대한 정보, 상기 결정된 기지국에 대한 정보, 핸드오버의 이유에 대한 정보, 컨텍스트 정보 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전력을 관리하는 스마트 미터에서 이동 단말의 접속을 제어하는 방법을 제공한다. 상기 접속 제어 방법은 스마트 미터에 대한 정보와, 상기 스마트 미터에 연결된 이웃 기지국들에 대한 정보 중 하나 이상을 포함하는 메시지를 전송하는 단계와; 상기 단말로부터 상기 이웃 기지국들 중 특정 기지국에 대한 접속 요청 메시지를 수신하는 단계와; 상기 접속 요청 메시지를 상기 특정 기지국으로 전달하는 단계와; 상기 특정 기지국으로부터 응답 메시지를 수신하면, 상기 응답 메시지를 상기 단말로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 접속 요청 메시지의 전달 단계는 상기 접속 요청 메시지를 상기 특정 기지국 간의 프로토콜에 따라 인캡슐레이션하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 메시지의 전송 단계는 상기 메시지에 대한 요청 메시지를 수신하는 단계와; 상기 요청 메시지의 수신에 응답하여 상기 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 접속 요청 메시지는 핸드오버 요청 메시지이고, 상기 핸드오버 요청 메시지는 상기 단말의 ID, 상기 단말이 현재 접속된 기지국에 대한 정보, 핸드오버의 이유에 대한 정보, 컨텍스트 정보 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 단말을 제공한다. 상기 단말은 스마트 미터에 대한 정보와, 상기 스마트 미터에 연결된 이웃 기지국들에 대한 정보 중 하나 이상을 포함하는 메시지를 수신하는 송수신부와; 상기 메시지에 기초하여 상기 스마트 미터에 연결된 이웃 기지국들 중 적어도 하나를 접속할 기지국으로 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 송수신부는 상기 결정된 기지국에 접속하기 위한 접속 요청 메시지를 상기 스마트 미터로 전송하고, 상기 스마트 미터로부터 응답 메시지를 수신하면, 상기 결정된 기지국으로 접속할 수 있다.
본 발명은 단말이 타겟 펨토 기지국으로 핸드오버하거나, 새롭게 접속하려 할 때, 관련된 메시지들이 지연없이 전송됨으로써, 핸드오버 동작이나 새로운 접속 동작이 빠르게 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 수면 모드로 동작 중인 펨토 기지국으로도 빠르게 핸드오버하거나 새로운 접속을 수행할 수 있도록 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 펨토셀 기반의 네트워크 구조를 나타낸 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템에서의 핸드오버 과정을 나타낸다.
도 3은 최근에 새롭게 제안되는 스마트 그리드(Smart Grid)의 개념을 나타낸다.
도 4는 펨토 기지국과 스마트 그리드가 결합되는 아키텍처를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 아키텍처를 통해 지연없는 핸드오버 또는 초기 접속과정의 개념을 나타낸 예시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 개념을 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 따른 단말(100), 상기 펨토 기지국(200), 스마트 그리드(600)의 구성 블록도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 단말이라는 용어가 사용되나, 상기 단말은 UE(User Equipment), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station)로 불릴 수 있다. 또한, 상기 UE는 휴대폰, PDA, 스마트 폰(Smart Phone), 노트북 등과 같이 통신 기능을 갖춘 휴대 가능한 기기일 수 있거나, PC, 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수 있다.
또한, 이하 펨토 기지국이라는 용어가 사용되나, 상기 펨토 기지국은 Home (e)NodeB로 불릴 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 최근에 새롭게 제안되는 스마트 그리드(Smart Grid)의 개념을 나타낸다.
상기 스마트 그리드(Smart Grid)는 기존의 전력망, 예컨대 발전소, 변전소, 송전소, 전력 소비자 등에 IT 기술을 접목해 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하고자 하는 차세대 전력망을 의미한다. 따라서, 전력 공급자와 소비자가 서로 상호작용하면서 효율성을 높일 수 있다.
스마트 그리드를 설명하려면 우선 현재의 전력 시스템에 대해서 알아야 하는데, 사용되는 전기는 실제 사용량보다 10% 정도 많이 생산하도록 설계돼 있다. 이는 전력의 최대소비량에 맞춰진 양으로 혹시라도 더 많이 사용할 경우에 대비해 전기를 미리 확보해 놓은 것이다. 연료는 물론 각종 발전설비도 추가적으로 필요하다. 그러나 버리는 전기 또한 많아 에너지 효율이 떨어지며, 또한 석탄, 석유, 가스 등을 태우는 과정에서 이산화탄소 배출도 늘어난다.
따라서, 꼭 필요한 만큼 전기를 생산하거나 생산량에 맞춰 전기를 사용할 수 있다면 전기를 더 효율적으로 사용하면서 지구온난화도 막을 수 있다. 이를 달성하기 위해, 전력망에 IT기술을 융합해 전기사용량과 공급량, 전력선의 상태까지 알 수 있게 하는 것이 스마트 그리드 기술이다.
이 기술을 이용하면 소비자는 전기요금이 쌀 때 전기를 쓸 수 있고, 전자제품이 자동으로 전기요금이 싼 시간대에 작동하게 하는 것도 가능하다.
전력생산자 입장에서는 전력 사용 현황을 실시간으로 파악하기 때문에 전력 공급량을 탄력적으로 조절할 수 있다. 전력 사용이 적은 시간대에 최대전력량을 유지하지 않아도 되므로 버리는 전기를 줄일 수 있고, 전기를 저장했다가 전력 사용이 많은 시간대에 공급하는 탄력적인 운영도 가능하다. 또 과부하로 인한 전력망의 고장도 예방할 수 있다.
상기 스마트 그리드의 네트워크 구성요소 중 스마트 미터(600)는 공급자와 사용자간을 구별하는 포인트가 되는 장치로서, 사용자의 에너지 공급과 수요에 대해 관리, 모니터링, 제어할 수 있게 해준다.
상기 스마트 미터(600)의 기능으로는 전력량 판독(electricity reading), 요구 응답 명령(demand response commands), 가격 정보(pricing information), 연결/해제 명령(connect/disconnect commands) 등이 있을 수 있다. 상기 스마트 미터(60)는 가정용 장치들, 예컨대, 냉장고, TV, 세탁기 등과 같은 장치들과 연결되어 HAN(Home Area Network)을 구성한다. 또한, 상기 스마트 미터(60)는 마이크로 그리드와 연결될 수 있다.
상기 스마트 미터(60)는 상기 HAN 내부의 장치들과 연결하기 위해 무선통신방식으로는 ZigBee, Wifi등을 사용하고, 유선통신방식으로는 전력망 통신 방식(Power Line Communication; PLC) 등을 사용할 수 있다.
상기 스마트 미터(600)는 스마트 그리드 네트워크를 통해 공급자, 도는 스마트 미터들과 쌍방향 통신을 수행할 수 있다.
도 4은 펨토 기지국과 스마트 그리드가 결합되는 아키텍처를 나타낸다.
도 4를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 하나 이상의 스마트 미터(600)는 예컨대 냉장고, 세탁기, TV와 같은 홈어플라이언스(Home Appliance: HA)와 연결되어 있을 뿐만 아니라, 하나 이상의 펨토 기지국(200)과 연결된다.
상기 스마트 미터(600)는 근거리 통신, 예컨대 WiFi, 블루투스, Wireless USB, USN등을 지원한다. 그리고, 상기 단말(100)도 셀룰러 통신 뿐만이 아니라, 상기 근거리 통신, 예컨대 WiFi, 블루투스, Wireless USB, USN등을 지원한다. 따라서, 상기 스마트 미터(600)와 상기 단말(100)은 상호 통신할 수 있다.
상기 펨토 기지국(200)은 적어도 2개 이상의 인터페이스를 지원한다. 즉, 상기 펨토 기지국(200)은 상기 단말(100)과의 제1 인터페이스와, 상기 스마트 미터(600) 또는 상기 단말(100)과의 제2 인터페이스를 지원한다. 또한, 상기 펨토 기지국(200)은 인터넷과 연결되는 제3 인터페이스를 지원한다.
구체적으로, 상기 펨토 기지국(200)의 상기 제1 인터페이스는 예컨대 GSM, CDMA, WCDMA, LTE, IEEE 802.16, Zigbee, Wifi, 블루투스 등일 수 있다.
상기 펨토 기지국(200)의 상기 제2 인터페이스는 Zigbee, Wifi, PLC, 블루투스, USN 등일 수 있다. 이러한 연결을 통해 상기 펨토 기지국(200)은 상기 스마트 미터(600)와 제어 정보를 교환할 수 있다. 또한, 상기 스마트 미터(600)와의 연결을 통해 상기 펨토 기지국(200)은 스마트 그리드 네트워크에 접속할 수 있다.
또한, 상기 펨토 기지국(200)의 상기 제3 인터페이스는 상기 펨토 기지국(200)이 상기 인터넷을 통해 이동통신 코어 네트워크와 연결될 수 있도록 한다. 상기 이동통신 코어 네트워크는 서빙 게이트웨이(S-GW)와 MME(Mobility Management Entity)를 포함한다. 따라서, 상기 스마트 미터(600)는 상기 펨토 기지국(200)을 통해 이동통신 네트워크와도 통신을 수행할 수 있다.
이상과 같이 상기 스마트 미터(600), 상기 HA, 상기 펨토 기지국(200)은 상호 간의 연결을 통해 스마트 그리드 HAN(Home Area Network)을 구성한다.
한편, 상기 스마트 미터(600)들은 AP(Access Point)를 통해 제어 센터(예컨대 Smart Grid Operation/Control Center)와 연결되어 제어를 받는다.
그리고, 상기 스마트 미터들(600)은 상호 연결되어, NAN(Neighborhood Area Network)을 구성한다. 이러한 NAN 통해, 분산자동화(distributed automation) 및 AMI(Advanced Metering Interface)기능이 수행될 수 있도록 하여, 상기 HAN에 지능적인 에너지 공급이 이루어질 수 있도록 한다.
상기 스마트 미터들(600)간의 연결 방식으로는 무선으로는 WiMAX, 3GPP LTE, RF 메쉬(mesh) 기술들이 있을 수 있으며, 유선으로는 PLC, 광, 동축 케이블 등이 있다. 상기 스마트 미터들(600) 간에 3GPP LTE, WiMAX등의 장거리 통신방식으로 연결되는 경우, 분산자동화 측면에서 신뢰성있는 연결을 구축할 수 있게 하고, 빠르게 연결될 수 있도록 한다.
도 5은 도 4에 도시된 아키텍처를 통해 지연없는 핸드오버 또는 초기 접속과정의 개념을 나타낸 예시도이다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 펨토 기지국(200)은 상기 단말(100)에게 참조 신호를 전송하지 않는 수면 모드로 동작중이더라도, 상기 스마트 미터(600)와의 제2 인터페이스는 활성화 상태로 유지되어 있다. 그리고, 상기 스마트 미터(600)와 상기 단말(100)은 전술한 바와 같이, 근거리 통신, 예컨대 WiFi, 블루투스, Wireless USB, USN를 지원하므로, 상기 단말(100)은 상기 펨토 기지국(200)이 수면 모드로 동작하고 있더라도, 상기 스마트 미터(600)와의 상기 근거리 통신을 통하여, 상기 펨토 기지국(600)과 통신할 수 있다.
따라서, 상기 단말(100)이 도시된 매크로 기지국(300)에서 상기 수면 모드로 동작중인 펨토 기지국(200)으로 핸드오버하려는 경우, 상기 핸드오버 관련 정보를 상기 스마트 미터(600)로 전송하고, 상기 스마트 미터(600)는 상기 핸드오버 관련 정보를 상기 펨토 기지국(200)으로 전달하여, 핸드오버가 수행될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 개념을 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하여 알 수 있는 바와 같이 상기 단말(100)이 도시된 매크로 기지국(300)에서 상기 수면 모드로 동작중인 펨토 기지국(200)으로 핸드오버하려는 경우, 상기 핸드오버 관련 정보를 상기 스마트 미터(600)로 전송하고, 상기 스마트 미터(600)는 상기 핸드오버 관련 정보를 상기 펨토 기지국(200)으로 전달함으로써, 상기 펨토 기지국이 수면 모드로 동작중이더라도 핸드오버가 수행될 수 있도록 한다. 또한, 상기 핸드오버 관련 정보를 상기 스마트 미터(600)로 전송하면, 상기 스마트 미터(600)는 상기 AP를 통해 상기 이동통신 코어 네트워크 내의 상기 MME로 전달한다. 또는 상기 스마트 미터(600)가 WCDMA, 3GPP LTE, WiMax를 지원하는 경우, 직접적으로 상기 이동통신 코어 네트워크 내의 상기 MME로 전달함으로써, 상기 핸드오버 관련 정보가 지연없이 송수신될 수 있도록 한다.
구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1) 서빙 펨토 기지국(210)은 상기 단말로 전송할 시스템 정보(System Information; SI)에 자신이 접속하고 있는 주변 스마트 미터(600)의 정보를 포함하여 전송한다.
또한, 상기 서빙 펨토 기지국(210)이 주기적으로 전송하는 이웃 기지국 정보(neighbor cell information)에 상기 타겟 펨토 기지국이 현재 접속하고 있는 스마트 미터(600)에 대한 정보를 포함하여 전송할 수 있다. 상기 스마트 미터의 정보에는 스마트 미터 id와 상기 스마트 미터에 의해 지원되는 RAT(Radio Access Technology)에 대한 정보가 포함될 수 있다.
대안적으로, 타겟 펨토 기지국(220)은 자신이 전송하는 시스템 정보(System Information)에 셀 정보와 함께, 자신이 접속하고 있는 스마트 미터(600)에 대한 정보를 포함하여 전송할 수 있다.
또는 대안적으로, 상기 스마트 미터(600)는 자신과 연결된 펨토 기지국들에 대한 리스트 정보를 상기 단말(100)로 전송할 수 있다. 상기 리스트 정보는 스마트 미터에 대한 정보와, 상기 스마트 미터에 연결된 이웃 기지국들에 대한 정보, 예컨대 ID 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 리스트 정보에는 상기 펨토 기지국들에 의해 지원되는 무선 접속 방식에 대한 정보가 포함될 수 있다. 이 방안은 상기 펨토 타겟 기지국(220)이 수면 모드로 동작하여, 전술한 상기 시스템 정보를 전송하지 않거나, 긴 주기로 전송하는 경우에 유용할 수 있다.
또한 대안적으로, 상기 단말(100)은 상기 스마트 미터(600)를 무선 상에서 주기적으로 검색하고, 상기 검색된 스마트 미터(600)로 이용가능한 펨토 기지국 리스트 요청 메시지, 예컨대 Available femto list request 메시지를 전송하고, 상기 스마트 미터(600)로부터 펨토 리스트 응답 메시지, 예컨대 Available femto list response 메시지를 수신할 수 있다. 상기 펨토 기지국 리스트 요청 메시지는 상기 단말의 ID를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 펨토 리스트 응답 메시지는 연결가능한 펨토 기지국들의 정보, 예컨대 ID가 포함될 수 있다.
이와 같이 요청에 의한 은 상기 단말(100)이 상기 요청후응답을수신하기때가지 지연 시간이 생기기 때문에, 상기 단말(100)이 현재 접속중인 기지국과의 통신 품질이 좋지 않을 경우 또는 상기 단말(100)이 initial network entry과정을 수행하는 경우와 같이 단말이 접속할 다른 기지국을 빠르게 찾을 필요가 있을 경우 선택적으로 사용할 수 있다.
2) 상기 단말(100)은 상기 서빙 펨토 기지국(210)으로부터의 시스템 정보 또는 이웃 셀 정보에 기초하여 핸드오버할 펨토 기지국이 존재하는지 판단한다. 또는 상기 단말은 상기 타겟 펨토 기지국(220)으로부터의 시스템 정보에 기초하여 상기 판단을 수행한다. 또는, 상기 단말(100)은 상기 스마트 미터(600)로부터의 펨토 기지국 리스트 정보 도는 펨토 리스트 응답 메시지에 기초하여 상기 판단을 수행할 수도 있다.
상기 핸드오버할 타겟 펨토 기지국이 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 단말(100)은 상기 정보들 중 적어도 하나에 기초하여 상기 타겟 펨토 기지국에 연결된 적어도 하나의 스마트 미터(600)가 있는지 확인한다.
상기 정보에 기초하여 상기 스마트 미터(600)가 있는 것으로 확인되는 경우, 상기 단말(100)은 상기 스마트 미터(600)를 무선 상에서 검색한다. 예를 들어, 상기 검색은 Zigbee, Wifi 등의 무선 방식을 통한 것일 수 있다.
3) 상기 단말(100)은 상기 핸드오버할 타겟 펨토 기지국(220)과 연결된 상기 스마트 미터(600)로 단말의 핸드오버 관련 정보를 포함한 핸드오버 요청 메시지, 예컨대 HO Request 메시지를 전송한다. 상기 핸드오버 요청 메시지는 상기 단말(100)과 상기 스마트 미터(600)간의 인터페이스, 예컨대 근거리 무선 통신, 예컨대 Wi-Fi, 블루투스, 지그비, Wireless USB, USN등을 통한 인터페이스에 기반한 프로토콜로 인캡슐레이션 되어 전송될 수 있다. 상기 핸드오버 요청 메시지는 UE ID, Cell ID (Seving Cell, Target Cell), CSG ID와, 단말의 context information, HO를 하려는 이유(HO reason), 단말의 이동경로 정보(UE History Information)등을 포함한다. 상기 context information에는 보안(security), Service QoS, 사용자 우선순위(user prioriy level)등의 정보가 포함된다. 상기 단말의 이동경로 정보에서 단말이 이동해온 Cell ID 리스트가 포함될 수 있다.
4) 상기 스마트 미터(600)는 상기 핸드오버 요청 메시지를 수신하면, 자신에 접속중인 상기 타겟 펨토 기지국(220)에게 전달한다. 이때 상기 스마트 미터(600)는 상기 핸드오버 요청 메시지를 확인하여 상기 타겟 펨토 기지국이 자신에게 접속중일 경우에만 상기 핸드오버 요청 메시지를 전송할 수 있다. 상기 스마트 미터(600)가 상기 핸드오버 요청 메시지를 판독할 수 없는 경우에는, 자신에 접속된 모든 펨토 기지국들에게 상기 핸드오버 요청 메시지를 전송한다. 상기 전달은 상기 스마트 미터(600)와 상기 타겟 펨토 기지국(220)간의 전술한 제2 인터페이스를 통해 이루어질 수 있다. 이를 위해, 상기 상기 스마트 미터(600)는 상기 인캡슐레이션된 상기 핸드오버 요청 메시지를 디캡슐레이션하고, 상기 제2 인터페이스에 기반한 프로토콜에 따라 다시 캡슐레이션하여 전송할 수 있다.
5) 상기 타겟 펨토 기지국(220)은 상기 핸드오버 요청 메시지 내의 타겟 셀이 자신인지 확인한다. 상기 핸드오버 요청 메시지가 자신을 위한 것이면, 상기 핸드오버 요청 메시지 내에 포함된 CSG ID를 확인하여, 상기 단말(100)의 접속이 허용되는지 확인하고, 접속이 허용되면 상기 타겟 펨토 기지국(220)은 슬립 모드 상태에서 활성 모드 상태로 전환한다.
그리고, 상기 펨토 기지국(220)은 핸드오버 응답 메시지, 예컨대 HO response 메시지를 상기 스마트 미터(600)로 전송한다. 상기 펨토 기지국(220)는 핸드오버 응답 메시지를 제2 인터페이스에 기반한 프로토콜에 따라 캡슐레이션하여 전송할 수 있다.
그러면, 상기 스마트 미터(600)는 상기 핸드오버 응답 메시지를 상기 단말로 전달한다.
이때, 상기 스마트 미터(600)는 상기 인캡슐레이션된 상기 핸드오버 응답 메시지를 디캡슐레이션하고, 상기 단말과의 인터페이스에 기반한 프로토콜에 따라 다시 캡슐레이션하여 전송할 수 있다. 상기 핸드오버 응답 메시지는 target cell ID, UE ID, 핸드오버 동의 여부(agree, deny), 추가적인 펨토셀의 system information이 포함될 수 있다.
그리고, 상기 타겟 펨토 기지국(220)은 상기 서빙 기지국(210)으로 핸드오버 요청 확인 메시지를 전송한다.
상기 서빙 기지국(210)은 가지고 있던 상기 단말(100)을 위한 데이터를 상기 타겟 펨토 기지국(220)으로 포워딩한다.
6) 상기 단말(100)은 핸드오버를 수행한다.
이상에서 설명한 과정들은 핸드오버를 중심으로 설명하였으나, 상기 단말(100)이 상기 타겟 펨토 기지국(220)에 초기 접속하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다.
다만, 초기 접속 과정에서의 차이점은 상기 단말(100)이 현재 접속된 서빙 기지국이 없기 때문에, 상기 서빙 기지국의 지시를 받지 않고, 상기, 단말의 접속을 위해 필요한 정보를 상기 타겟 기지국과 교환하게 된다. 이때, 상기 단말이 접속을 위해 필요한 정보를 상기 타겟 펨토 기지국에게 전달하기 위해서는 ranging과정과 같은 절차를 수행한다.
한편, 상기 타겟 펨토 기지국(200)과 상기 단말(100)이 접속에 필요한 정보 교환을 한 후에는 초기 네트워크 진입 과정을 최적화하여 초기 네트워크 진입에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다. 이에 대해서 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
도 7는 본 발명의 따른 단말(100), 상기 펨토 기지국(200), 스마트 그리드(600)의 구성 블록도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 상기 단말(100)은 저장 수단(101)와 컨트롤러(102)와 송수신부(103)를 포함한다. 그리고 상기 펨토 기지국(200)는 저장 수단(201)와 컨트롤러(202)와 송수신부(203)를 포함한다. 그리고, 상기 스마트 그리드(600)는 저장 수단(601)와 컨트롤러(602)와 송수신부(603)를 포함한다
상기 저장 수단들(101, 202, 602)은 도 3 내지 도 6에 도시된 방법을 저장한다.
상기 컨트롤러들(100, 202, 602)은 상기 저장 수단들(101, 201, 601) 및 상기 송수신부들(103, 203, 603)을 제어한다. 구체적으로 상기 컨트롤러들(102, 202, 602)은 상기 저장 수단들(101, 201, 601)에 저장된 상기 방법들을 각기 실행한다. 그리고 상기 컨트롤러들(102, 202, 602)은 상기 송수신부들(103, 203, 603)을 통해 상기 전술한 신호들을 전송한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.
100: 단말 101: 저장 수단
102:컨트롤러 103: 송수신부
200: 펨토 기지국 201: 저장 수단
202:컨트롤러 203: 송수신부
600: 스마트 그리드 601: 저장 수단
602:컨트롤러 603: 송수신부

Claims (13)

  1. 단말이 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법으로서,
    스마트 미터에 대한 정보와, 상기 스마트 미터에 연결된 이웃 기지국들에 대한 정보 중 하나 이상을 포함하는 메시지를 수신하는 단계와, 상기 스마트 미터는 전력을 관리하기 위한 기능을 수행하며;
    상기 스마트에 연결된 이웃 기지국들 중 적어도 하나를 접속할 기지국으로 결정하는 단계와;
    상기 결정된 기지국에 접속하기 위한 접속 요청 메시지를 상기 스마트 미터로 전송하는 단계와;
    상기 스마트 미터로부터 응답 메시지를 수신하면, 상기 결정된 기지국으로 접속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메시지는 상기 스마트 미터, 현재 접속된 서빙 기지국, 또는 이웃 기지국으로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 메시지는
    현재 접속된 서빙 기지국으로부터 수신되는 이웃 셀 정보 메시지이거나,
    이웃 기지국으로부터 수신되는 시스템 정보 메시지인 것을 특징으로 하는 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 메시지 수신 단계는
    상기 스마트 미터를 검색하는 단계와;
    상기 검색된 스마트 미터로 상기 메시지에 대한 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접속 요청 메시지는 핸드오버 요청 메시지이고,
    상기 핸드오버 요청 메시지는 상기 단말의 ID, 현재 접속된 기지국에 대한 정보, 상기 결정된 기지국에 대한 정보, 핸드오버의 이유에 대한 정보, 컨텍스트 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 또는 초기 접속을 수행하는 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 스마트 미터에 대한 정보와, 상기 스마트 미터에 연결된 이웃 기지국들에 대한 정보 중 하나 이상을 포함하는 메시지를 수신하는 송수신부와;
    상기 메시지에 기초하여 상기 스마트 미터에 연결된 이웃 기지국들 중 적어도 하나를 접속할 기지국으로 결정하는 프로세서를 포함하고,
    상기 송수신부는 상기 결정된 기지국에 접속하기 위한 접속 요청 메시지를 상기 스마트 미터로 전송하고, 상기 스마트 미터로부터 응답 메시지를 수신하면, 상기 결정된 기지국으로 접속하는 것을 특징으로 하는 단말.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 메시지는 상기 스마트 미터, 현재 접속된 서빙 기지국, 또는 이웃 기지국으로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 단말.
  12. 제10항에 있어서, 상기 메시지는
    현재 접속된 서빙 기지국으로부터 수신되는 이웃 셀 정보 메시지이거나,
    이웃 기지국으로부터 수신되는 시스템 정보 메시지인 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 접속 요청 메시지는 핸드오버 요청 메시지이고,
    상기 핸드오버 요청 메시지는 상기 단말의 ID, 현재 접속된 기지국에 대한 정보, 상기 결정된 기지국에 대한 정보, 핸드오버의 이유에 대한 정보, 컨텍스트 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
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