KR20200115202A - 핸드오버 절차에서 데이터 송수신 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른, 소스 기지국 및 타겟 기지국 간의 핸드오버(handover)를 수행하는 단말의 동작 방법은, 소스 기지국으로부터 제1 패킷 데이터 유닛들을 수신하고, 타겟 기지국으로부터 제2 패킷 데이터 유닛들을 수신하는 단계, 단말의 제1 PDCP 계층이 제1 PDCP 계층의 하위 계층으로부터 제1 패킷 데이터 유닛들을 수신하는 단계, 단말의 제2 PDCP 계층이 제2 PDCP의 하위 계층으로부터 제2 패킷 데이터 유닛들을 수신하는 단계 및 제1 PDCP 계층 및 제2 PDCP의 상위 계층이 상기 제1 패킷 데이터 유닛들 및 상기 제2 패킷 데이터 유닛들을 PDCP 순서번호에 기초하여 재정렬을 수행하는 단계를 포함하며, 제1 패킷 데이터 유닛들 및 제2 패킷 데이터 유닛들은 상기 PDCP 순서번호대로 상위 계층에 전달되는 것을 특징으로 한다. 따라서 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 핸드오버 절차에서 데이터 송수신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신 시스템에서 수행되는 핸드오버 절차에서 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
통신 시스템에서 단말이 이동하여 소스 기지국의 커버리지(coverage)를 지나 타겟 기지국의 커버리지로 이동하는 경우, 핸드오버(handover)가 발생할 수 있다. 단말이 이동하여 핸드오버가 발생하는 경우, 단말은 소스 기지국과의 연결을 해제(release)하고, 타겟 기지국으로 연결을 시도할 수 있다.
이 때, 단말은 단말이 소스 기지국으로부터 핸드오버 명령을 수신하는 시점부터 타겟 기지국이 단말로부터 핸드오버 완료 메시지를 수신하는 시점까지 데이터 통신을 수행하지 못할 수 있다. 즉, 데이터 단절 시간이 발생할 수 있다. 일반적으로 단절 시간은 수십 ms인데, 단말이 실시간 서비스가 요구되는 어플리케이션(application)을 사용 중인 경우, 단절 시간 동안 네트워크와의 상호 작용이 불가능해 해당 서비스가 원활하게 제공되지 못할 수 있다. 예를 들어, 단말이 영상통화나 화상회의 서비스를 이용하는 경우, 영상 끊김 현상이 발생할 수 있다. 데이터 단절 시간은 네트워크와의 실시간 상호 작용을 어렵게 만드는 주요 요인으로 볼 수 있다. 또한 단말이 LTE(Long-Term Evolution)나 NR(New Radio) 규격에 따라 핸드오버를 수행하는 경우, 데이터 순서 번호를 재정렬(reordering)하는 동작으로 인해, 데이터 단절 시간이 추가적으로 늘어날 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 핸드오버를 수행하는 과정에서 발생하는 데이터 단절 시간을 줄일 수 있는 데이터 전송 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 소스 기지국 및 타겟 기지국 간의 핸드오버(handover)를 수행하는 단말의 동작 방법은, 상기 소스 기지국으로부터 상기 타겟 기지국으로의 핸드오버를 위한 메시지를 수신하고, 상기 소스 기지국과의 연결을 유지한 상태에서 상기 타겟 기지국에 연결 설정 절차를 수행하는 단계, 상기 소스 기지국으로부터 제1 패킷 데이터 유닛(Packet Data Unit, PDU)들을 수신하고, 상기 타겟 기지국으로부터 제2 패킷 데이터 유닛들을 수신하는 단계, 상기 단말의 제1 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층이 상기 제1 PDCP 계층의 하위 계층으로부터 상기 제1 패킷 데이터 유닛들을 수신하는 단계, 상기 단말의 제2 PDCP 계층이 상기 제2 PDCP의 하위 계층으로부터 상기 제2 패킷 데이터 유닛들을 수신하는 단계 및 상기 제1 PDCP 계층 및 제2 PDCP의 상위 계층이 상기 제1 패킷 데이터 유닛들 및 상기 제2 패킷 데이터 유닛들을 PDCP 순서번호에 기초하여 재정렬을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 제1 패킷 데이터 유닛들 및 상기 제2 패킷 데이터 유닛들은 상기 PDCP 순서번호에 따라 상위 계층에 전달되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 단말의 소스 기지국과의 RLC(Radio Link Control) 계층 및/또는 타겟 기지국과의 RLC 계층에서 데이터 순서번호의 재정렬을 수행하지 않고, 상위 계층으로 데이터를 전달함으로써, 핸드오버 과정에서 발생하는 데이터 단절시간이 최소화되도록 할 수 있다. 즉, 단말은 지연 시간(Latency)이 감소되고 성능이 향상된 핸드오버를 수행할 수 있다. 또한 단말은 높은 데이터의 전송 효율을 가지며 서비스 단절 시간이 최소화된 핸드오버 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 통신 네트워크를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 노드를 도시한 블록도이다.
도 3은 핸드오버 절차에서 단말의 상태 천이도이다.
도 4는 핸드오버 절차의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 5는 핸드오버 절차의 제2 실시예를 도시한 순서도이다.
도 6 내지 도 11은 단말이 듀얼 액티브 프로토콜 스택(dual active protocol stack)에 기반하여 핸드오버를 수행하는 과정을 도시한 개념도이다.
도 12는 단말의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13은 LTE(Long Term Evolution)에서 단말의 RLC(Radio Link Control) 계층에서 수행되는 동작을 도시한 개념도이다.
도 14 내지 도 17은 LTE 시스템에서 단말의 PDCP(Packet Data Convegence Protocol) 계층에서 수행되는 동작을 도시한 개념도이다.
도 18 내지 도 20은 NR(New Radio) 시스템에서 단말의 PDCP 계층에서 수행되는 동작을 도시한 개념도이다.
도 1은 통신 네트워크를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 노드를 도시한 블록도이다.
도 3은 핸드오버 절차에서 단말의 상태 천이도이다.
도 4는 핸드오버 절차의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 5는 핸드오버 절차의 제2 실시예를 도시한 순서도이다.
도 6 내지 도 11은 단말이 듀얼 액티브 프로토콜 스택(dual active protocol stack)에 기반하여 핸드오버를 수행하는 과정을 도시한 개념도이다.
도 12는 단말의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13은 LTE(Long Term Evolution)에서 단말의 RLC(Radio Link Control) 계층에서 수행되는 동작을 도시한 개념도이다.
도 14 내지 도 17은 LTE 시스템에서 단말의 PDCP(Packet Data Convegence Protocol) 계층에서 수행되는 동작을 도시한 개념도이다.
도 18 내지 도 20은 NR(New Radio) 시스템에서 단말의 PDCP 계층에서 수행되는 동작을 도시한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 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 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
명세서 전체에서 망(network)은, 예를 들어, WiFi(wireless fidelity)와 같은 무선인터넷, WiBro(wireless broadband internet) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access)와 같은 휴대인터넷, GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통신망, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신망, LTE(long term evolution)망 또는 LTE-Advanced망과 같은 4G 이동통신망, 및 5G 이동통신망 등을 포함할 수 있다.
명세서 전체에서 단말(terminal)은 이동국(mobile station), 이동 단말(mobile terminal), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 사용자 장치(user equipment), 접근 단말(access terminal) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.
명세서 전체에서 기지국(base station)은 접근점(access point), 무선 접근국(radio access station), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved nodeB), 송수신 기지국(base transceiver station), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크를 도시한 개념도이다. 도 1을 참조하면, 통신 네트워크(100)는 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로 구성될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 노드를 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크를 도시한 개념도이다. 도 1을 참조하면, 통신 네트워크(100)는 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로 구성될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 노드를 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
도 3은 핸드오버 절차에서 단말의 상태 천이도이다.
도 3을 참조하면, 단말은 RRC 휴지 상태(RRC_IDLE state, 310)에서 RRC 연결 설정(RRC connection establishment) 절차(S310)를 통해 기지국과의 RRC 연결(RRC connection) 설정이 정상적으로 완료되면 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED state)(320)로 천이할 수 있다.
RRC 연결 상태(320)에 있는 단말은 RRC 연결 해제(RRC connection release) 절차(S320)를 통해 기지국과의 RRC 연결 설정이 해제되면 RRC 휴지 상태(310)로 다시 천이할 수 있다. 또한, RRC 연결 상태(320)에 있는 단말이 핸드오버를 수행하여 서빙 기지국(또는, 셀)을 변경하여 변경된 서빙 기지국(즉, 타겟 기지국)과 RRC 연결을 재설정하면 변경된 서빙 기지국과의 RRC 연결 상태를 유지할 수 있다. 한편, 단말이 핸드오버를 수행하는 과정, 즉, 현재의 서빙 기지국(즉, 소스 기지국)으로부터 새로운 서빙 기지국(즉, 타겟 기지국)으로 연결을 변경하는 과정에서 데이터 단절 시간(data interruption time)이 발생할 수 있다.
도 4는 핸드오버 절차의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 소스 기지국(420)은 단말(410)이 타겟 기지국(420)을 포함한 주변 기지국들에 대한 측정을 수행할 수 있도록 측정 설정(measurement configuration)을 수행할 수 있다. 다음으로, 단말(410)은 소스/타겟 기지국을 포함한 주변 기지국의 신호 세기에 대한 측정을 수행하고(S401), 측정 결과가 소정의 조건을 만족할 경우에 소스 기지국(420)에게 측정 결과(measurement report)를 보고할 수 있다(S402). 이때 보고되는 측정 결과는 주변 기지국들의 신호 측정 결과를 포함할 수 있다.
수신된 측정 결과를 바탕으로 소스 기지국(420)은 타겟 기지국(430)으로의 핸드오버를 결정하고, 타겟 기지국(430)으로 핸드오버 준비(handover preparation) 요청 메시지를 전송하여 타겟 기지국(430)에게 핸드오버 준비를 지시할 수 있다(S403). 이때, 소스 기지국(420)은 단말(410)로부터 수신한 타겟 기지국(430)에 대한 측정 결과를 핸드오버 준비 요청 메시지에 포함시켜 타겟 기지국(430)에 전달할 수 있다.
한편, 타겟 기지국(430)은 수락 제어(admission control)를 통해 단말의 핸드오버를 수용할 지 여부를 결정할 수 있고(S404), 단말의 핸드오버를 수용하는 것으로 결정된 경우, 소스 기지국(420)에 핸드오버 준비 승인(handover preparation acknowledgement) 메시지를 전송할 수 있다(S405).
소스 기지국(420)은 단말(410)에게 핸드오버 명령(handover command) 메시지를 전송할 수 있다(S406). 이때, 핸드오버 명령 메시지는 예컨대 RRC 시그널링 메시지인 'RRCConnectionReconfiguration' 메시지로서 전송될 수 있다. 또한, 핸드오버 명령 메시지는 핸드오버 준비 승인 메시지에 포함되어 수신된, 단말(410)이 타겟 지지국(430)에 대한 랜덤 액세스(Random Access, RA) 절차에서 사용할 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다.
핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말(410)은 즉시 핸드오버를 수행할 수 있다. 따라서, 단말(410)은 타겟 기지국(430)과의 하향링크 동기(downlink synchronization)를 획득하고(S408), 소스 기지국(420)과의 연결을 해제하고(S409), 타겟 기지국(430)으로 접속을 시도할 수 있다(S410, S411). 한편, 소스 기지국(420)은 단말(410)에게 전송될 데이터를 타겟 기지국(430)으로 전달(forwarding)할 수 있다(S407).
이후에, 단말(410)은 핸드오버 명령 메시지에 포함된 타겟 기지국(430)이 제공한 랜덤 액세스 절차에서 사용할 자원에 대한 정보에 기초하여, 랜덤 액세스를 시도할 수 있다(S410). 타겟 기지국(430)은 RACH에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답(RAR)을 전송할 수 있다(S411). 타겟 기지국(430)에 대한 접속 절차가 완료된 경우, 단말(410)은 타겟 기지국(430)으로 핸드오버 완료(handover complete) 메시지를 전송할 수 있다(S412). 단말(410)로부터 핸드오버 완료 메시지를 수신한 타겟 기지국(430)은 단말(410)로 데이터를 전송할 수 있다(S413).
한편, 이러한 핸드오버 방법에서는 소스 기지국(420)이 데이터를 타겟 기지국(430)으로 포워딩하는 시점을 전후한 시점으로부터 단말(410)이 타겟 기지국(430)으로의 핸드오버를 완료하여 타겟 기지국(430)으로부터 데이터를 수신할 수 있는 시점까지, 데이터를 수신하지 못하는 단절 시간이 발생할 수 있다.
도 5는 핸드오버 절차의 제2 실시예를 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 도 4와 같은 핸드오버 절차에서 발생하는 단절 시간을 줄이기 위해, 단말은 핸드오버 동안 소스 기지국과의 연결을 유지하고 타겟 기지국으로의 연결이 완료된 후, 소스 기지국과 연결을 끊는 핸드오버 절차를 수행할 수 있다. 즉, 핸드오버 절차에서 단말은 소스 기지국 또는 타겟 기지국과 RRC 연결을 유지할 수 있고, 소스 기지국 또는 타겟 기지국과의 연결을 유지하며 핸드오버를 수행할 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 4를 참조하여 설명한 핸드오버 방법과 동일하게, 소스 기지국(520)은 단말(510)이 타겟 기지국 (530)을 포함한 주변 기지국들에 대한 측정을 수행할 수 있도록 측정 설정(measurement configuration)을 수행할 수 있다. 다음으로, 단말(510)은 소스 기지국(520) 및 타겟 기지국(530)을 포함한 주변 기지국의 신호 세기에 대한 측정을 수행하고(S501), 측정 결과가 소정의 조건을 만족할 경우에 소스 기지국(520)에게 측정 결과(measurement report)를 보고할 수 있다(S502). 이때 보고되는 측정 결과는 주변 기지국의 신호 측정 결과를 포함할 수 있다.
수신된 측정 결과를 바탕으로 소스 기지국(520)은 타겟 기지국(530)으로의 핸드오버를 결정하고, 타겟 기지국(530)으로 핸드오버 준비 요청 메시지(handover preparation)를 전송하여 타겟 기지국에게 핸드오버 준비를 지시할 수 있다(S503). 이때, 소스 기지국(520)은 단말(510)로부터 수신한 타겟 기지국(530)에 대한 측정 결과를 핸드오버 준비 요청 메시지에 포함시켜 타겟 기지국(530)에 전달할 수 있다.
타겟 기지국(530)은 수락 제어를 통해 단말의 핸드오버를 수용할 지 여부를 결정하고(S504), 단말의 핸드오버를 수용하는 것으로 결정된 경우, 소스 기지국(520)에 핸드오버 준비 승인(handover preparation acknowledgement) 메시지를 전송할 수 있다(S505). 소스 기지국(520)은 단말(510)에게 핸드오버 명령(handover command) 메시지를 전송할 수 있다(S506). 이때, 핸드오버 명령 메시지는 예컨대 RRC 시그널링 메시지인 'RRCConnectionReconfiguration' 메시지로서 전송될 수 있다.
도 4의 예시에서 핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말(510)이 즉시 핸드오버를 수행한 것과는 달리, 도 5에 따른 핸드오버 방법은 핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말(510)이 핸드오버 실행 시점을 결정하고(S507), 핸드오버 실행 절차를 진행할 수 있다.
소스 기지국(520)으로부터 핸드오버 명령을 수신한 단말(510)은 실제 핸드오버를 실행 시점이 결정된 경우(S507), 타겟 기지국(530)과의 하향링크 동기(downlink synchronization)을 수행할 수 있다(S508). 이후에, 단말(510)은 소스 기지국(520)으로 제1 핸드오버 지시(handover indication) 메시지를 전송할 수 있고(S509), 소스 기지국(520)은 수신한 제1 핸드오버 메시지를 타겟 기지국(530)으로 전달할 수 있다(S510). 이때, 제1 핸드오버 지시 메시지는 단말이 결정한 실제 핸드오버 실행 시점을 지시하기 위한 메시지로서, 소스 기지국에서 타겟 기지국으로 데이터 포워딩을 시작하고, 단말에서 타겟 기지국으로 연결 접속을 시도하는 시점을 지시할 수 있다.
단말(510)은 소스 기지국(520)과의 연결을 해제하지 않고, 타겟 기지국(530)과의 랜덤 액세스 절차를 진행할 수 있다(S512, S513). 이후에, 단말(510)은 타겟 기지국(530)과의 연결이 성공적으로 완료된 경우, 타겟 기지국(530)으로 핸드오버 완료(handover complete) 메시지를 전송하고(S514), 소스 기지국(520)으로는 소스 기지국에 대한 연결 해제를 지시하는 제2 핸드오버 지시 메시지를 전송할 수 있다(S516). 이후에, 단말(510)은 소스 기지국(520)과의 연결을 해제할 수 있다(S517).
단말(510)은 타겟 기지국(530)으로의 핸드오버 과정에서 소스 기지국(520)과의 연결을 유지하므로 단말(510)은 소스 기지국(520)으로부터 데이터를 지속적으로 수신할 수 있다. 단말(510)은 타겟 기지국(530)이 단말(510)로부터 핸드오버 완료 메시지를 수신(S514)한 이후부터, 타겟 기지국(530)으로부터 데이터를 수신할 수 있다(S515). 한편, 무 경쟁 랜덤 액세스(Contention-free random access)를 통해 핸드오버 하는 경우, 타겟 기지국은 해당 랜덤 액세스 프리앰블 수신 후, 단말로 더 빨리 데이터를 전송할 수도 있다. 단말(510)이 타겟 기지국(530) 및/또는 소스 기지국(520)으로 데이터를 전송하는 과정을 설명한다.
단말(510)은 듀얼 액티브 프로토콜 스택(dual active protocol stack)에 기반하여 소스 기지국(520) 및 타겟 기지국(530)과 데이터를 송수신할 수 있다.
도 6 내지 도 11은 단말이 듀얼 액티브 프로토콜 스택(dual active protocol stack)에 기반하여 핸드오버를 수행하는 과정을 도시한 개념도이다.
도 6 내지 도 11을 참조하면, 단말(510)의 PDCP는 소스 기지국(520) 및 타겟 기지국(530) 마다 별도의 PDCP 엔티티(entity)가 설정될 수 있다. 타겟 기지국(530)의 PDCP 엔티티가 주 엔티티(primary entity 또는 new entity), 소스 기지국(520)의 PDCP 엔티티가 부 엔티티(secondary entity 또는 old entity)로 설정될 수 있다. 즉, 하나의 베어러(bearer) 대해 PDCP 엔티티는 소스 기지국(520)과의 연결 및 타겟 기지국(530)과의 연결이 존재할 수 있고, 데이터 순서번호 재정렬과 순서번호에 따라 상위계층으로 데이터 전달을 위해, 논리적으로 하나의 엔티티로 동작할 수 있다.
타겟 기지국(530)과 연결되는 PDCP 계층 엔티티인 주 엔티티(primary entity)는 데이터 전달 동작을 관리할 수 있고, 데이터 순서번호 재정렬 동작을 관리 및 수행할 수 있다. 소스 기지국(520)과 연결되는 PDCP 계층 엔티티인 부 엔티티(secondary entity)는 수신한 데이터 유닛(예를 들어, PDCP PDU)를 주 엔티티(primary entity)에 알려줄 수 있다.
소스 기지국(520)과의 PDCP 계층과 타겟 기지국(530)과의 PDCP 계층에서 ROHC(robust header compression)와 보안 콘텍스트(security context)는 각 PDCP 계층에서 개별적으로 관리될 수 있다. 따라서, 소스 기지국과 연결되는 PDCP 계층 엔티티는 ROHC 상태를 계속 유지하여 압축(compression) 및 압축 해제(decompression)를 수행할 수 있고, 기존 보안키(security key)를 사용하여, 암호화(ciphering) 및 무결성 보호(integrity protection)를 수행할 수 있다.
도 6을 참조하면, 단말(510)이 핸드오버를 수행하기 전에는 소스 기지국(520)과 연결된 소스 프로토콜(source protocol) 및 소스 키(source key)만이 사용될 수 있다. 도 7을 참조하면, RACH(Random-access channel) 이전, 즉, 단말(510)이 핸드오버 명령을 수신한 경우, 소스 기지국(520)과 연결된 소스 프로토콜 및 소스 키와 타겟 기지국(530)과 연결된 타겟 프로토콜(target protocol) 및 타겟 키(target key)가 모두 존재(exist)할 수 있다. 그러나 이 과정에서는 소스 프로코톨과 소스 키만이 사용될 수 있다.
도 8을 참조하면, RACH 수행 중에는 소스 기지국(520)과 연결된 소스 프로토콜 및 소스 키와 타겟 기지국(530)과 연결된 타겟 프로토콜(target protocol) 및 타겟 키(target key)가 모두 존재할 수 있다. 소스 프로토콜 및 소스 키는 단말(510)이 소스 기지국(520)으로부터 데이터를 수신하고, 소스 기지국(520)으로 데이터를 전송하는 과정에서 사용될 수 있다. 한편, 타겟 기지국(530)과 연결된 타겟 프로토콜에서 PHY(Physical) 계층 및 MAC(Medium Access Control) 계층은 단말(510)이 타겟 기지국(530)으로 RACH 절차를 수행하는 과정에서 사용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 핸드오버가 완료되는 동안의 전송 과정에서, 소스 기지국(520)과 연결된 소스 프로토콜 및 소스 키와 타겟 기지국(530)과 연결된 타겟 프로토콜 및 타겟 키가 모두 존재할 수 있다. 소스 프로토콜 및 소스 키는 단말(510)이 소스 기지국(520)으로부터 데이터를 수신하고, 소스 기지국(520)으로 데이터를 전송하는 과정에서 사용될 수 있다. 한편, 타겟 기지국(530)과 연결된 타겟 프로토콜에서 PHY계층, MAC 계층, RLC(Radio Link Control) 계층 및 PDCP 계층은 RRCReconfigurationComplete 메시지의 전송을 수행하는데 사용될 수 있다.
도 10을 참조하면, RAR 과정 이후 소스 기지국(520)과 연결된 소스 프로토콜 및 소스 키와, 타겟 기지국(530)과 연결된 타겟 프로토콜 및 타겟 키가 모두 존재할 수 있다. 소스 프로토콜 및 소스 키는 단말(510)이 소스 기지국(520)으로부터 데이터를 수신하고, 소스 기지국(520)으로 데이터를 전송하는 과정에서 사용될 수 있다. 타겟 프로토콜 및 타겟 키는 단말(510)이 타겟 기지국(530)으로부터 데이터를 수신하고, 타겟 기지국(530)으로 데이터를 전송하는 과정에서 사용될 수 있다. 도 11을 참조하면, 소스 기지국(520)과의 연결이 해제(release)된 이후, 단말(510)과 연결된 소스 프로토콜 및 소스 키가 삭제되고, 타겟 프로토콜 및 타겟 키만이 사용될 수 있다.
한편, 단말(510)이 소스 기지국(520) 및/또는 타겟 기지국(530)과 데이터를 송수신하는 경우, 단말(510)의 RLC 계층에서 수행되는 데이터 순서번호 재정렬(reordering) 동작으로 인해, 도 5와 같은 핸드오버 절차에서도 데이터 단절시간(또는 지연시간)이 발생할 수 있다.
따라서, 단절시간을 줄이기 위해 단말(510)이 소스 기지국(520)과 데이터를 송수신하는 경우(즉, 단말(510)과 소스 기지국(520)과의 연결이 해제되기 전(S517 이전)), 단말(510)이 타겟 기지국(530)과 데이터를 송수신하는 경우(즉, 단말(510)이 타겟 기지국(530)으로부터 핸드오버 완료 메시지를 수신한 이후(S514 이후)) RLC 계층에서 데이터 순서번호 재정렬 동작을 수행하지 않도록 하는 방법이 필요할 수 있다.
도 12는 단말의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 단말은 소스 기지국과의 연결을 유지한 상태에서 핸드오버 실행 시점을 결정하고, 타겟 기지국으로의 핸드오버를 수행할 수 있다. 구체적으로 단말은 타겟 기지국으로의 연결 설정 절차를 수행할 수 있다(S1210). 단말은 소스 기지국과 타겟 기지국과의 연결을 유지한 상태에서, 소스 기지국으로부터 제1 패킷 데이터 유닛(Protocol Data Unit, PDU)들을 수신할 수 있고, 타겟 기지국으로부터 제2 패킷 데이터 유닛들을 수신할 수 있다(S1220).
단말에서 소스 기지국과 연결된 제1 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 제1 PDCP 계층의 하위 계층으로부터 제1 패킷 데이터 유닛들을 수신할 수 있다. 또한 단말에서 타겟 기지국과 연결된 제2 PDCP 계층은 제2 PDCP 계층의 하위 계층으로부터 제2 패킷 데이터 유닛들을 수신할 수 있다. 이후, 제1 PDCP 계층 및 제2 PDCP의 상위 계층은 제1 패킷 데이터 유닛들 및 제2 패킷 데이터 유닛들을 PDCP 순서번호(또는 일련번호)에 따라 재정렬을 수행할 수 있다(S1230). 그리고 제1 패킷 데이터 유닛들 및 상기 제2 패킷 데이터 유닛들은 PDCP 순서번호대로 상위 계층에 전달될 수 있다(S1240).
이하에서는 핸드오버 과정에서 단말에 의해 수행되는 데이터 전송 절차에 대하여 설명한다.
도 13은 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 단말의 RLC 계층에서 수행되는 동작을 도시한 개념도이다.
도 13은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS(Technical Specification) 36.322 5.4의 Re-establishment procedure에 관한 것으로, 도 13을 참조하면, 단말은 소스 기지국과 연결된 상태에서 타겟 기지국과 연결이 추가되는 경우, 단말의 RRC 계층은 단말의 RLC 계층에 AM(Acknowledged Mode) RLC 엔티티, UM(Unacknowledged Mode) RLC 엔티티, TM(Transparent Mode) RLC 엔티티에 대해서 재설정(re-establishment) 수행을 요청하면서, AM RLC 엔티티에 대한 continue-DataTransfer(1310) 및 UM RLC 엔티티에 대한 continue-DataTransfer(1320)를 설정할 수 있다. continue-DataTransfer(1310, 1320)는 해당 엔터티를 통해 계속 패킷 데이터 유닛을 송수신하도록 하는 지시자일 수 있다.
한편, 단말이 소스 기지국과 타겟 기지국이 연결된 상태에서 소스 기지국과 의 연결을 해제하는 경우, 단말의 RRC 계층은 소스 기지국에 연결된 단말의 RLC 계층의 각 RLC 엔티티에 대하여 RLC 해제(release) 수행을 요청할 수 있다. 단말 RRC는 단말 RLC 계층의 타겟 기지국에 연결된 AM RLC 엔티티에 대해서 rlc-OutOfOrderDelivery 설정을 해제할 수 있다. 단말 RRC는 필요에 따라, rlc-OutOfOrderDelivery 설정을 더 빨리 해제할 수 있다.
도 14 내지 도 17은 LTE 시스템에서 단말의 PDCP 계층에서 수행되는 동작을 도시한 개념도이다. 도 14 내지 도 17은 3GPP TS 36.323 5.2의 Re-establishment procedure에 관한 것으로, 도 14 내지 도 16은 UL(Uplink) Data Transfer Procedures에 관한 것이고, 도 17은 DL(Downlink) Data Transfer Procedures에 관한 것이다.
도 14 내지 도 17을 참조하면, 단말 RRC는 단말의 PDCP 계층에게 재설정(re-establishment) 수행을 요청하면서, AM 또는 UM PDCP 엔티티에 대해서 continue-DataTransfer(1410, 1420, 1430, 1440, 1450, 1460)를 설정할 수 있다. 즉, 단말은 continue-DataTransfer이 true로 설정된 경우, 하위 계층에서 전달된 데이터 유닛들을 PDCP 순서번호대로 순서에 맞게 상위 계층에 전달할 수 있다.
한편, 단말이 소스 기지국과 타겟 기지국이 연결된 상태에서 소스기지국과 연결이 해제되는 경우, 단말 RRC는 소스 기지국과 설정된 PDCP 계층의 기능을 수행하는 AM 부(secondary) PDCP 엔티티, UM 부(secondary) PDCP 엔티티에 대해서 PDCP 해제(release) 수행을 요청할 수 있다.
도 18 내지 20은 NR(New Radio) 시스템에서 단말의 PDCP 계층에서 수행되는 동작을 도시한 개념도이다. 단말은 소스 기지국과 연결된 상태에서 타겟 기지국과 연결이 추가되는 경우, 단말의 RLC 계층의 동작은 종래 NR에서 수행되는 단말의 RLC 계층의 동작과 동일할 수 있다. 또한 단말은 소스 기지국과 타겟 기지국이 연결된 상태에서 소스 기지국과 연결이 해제되는 경우, 단말 RRC는 단말 RLC 계층의 소스기지국과 연결된 각 RLC 엔티티에 대해서 RLC 해제(release) 수행을 요청할 수 있다.
한편, 도 18 내지 도 20은 3GPP TS 36.323 5.1.2의 PDCP entity Re-establishment procedure에 관한 것으로, 도 18 내지 도 20을 참조하면, 단말 RRC는 단말의 PDCP 계층에게 재설정(re-establishment) 수행을 요청하면서, AM 또는 UM PDCP 엔티티에 대해서 continue-DataTransfer(1810, 1820, 1830, 1840)를 설정할 수 있다. 즉, 단말은 continue-DataTransfer이 true로 설정된 경우, 하위 계층에서 전달된 데이터 유닛들을 PDCP 순서번호대로 순서에 맞게 상위 계층에 전달할 수 있다.
한편, 단말은 소스 기지국과 연결된 상태에서 타겟 기지국과 연결이 추가되는 경우, 단말은 소스 기지국 및/또는 타겟 기지국의 RLC 계층에서 데이터 순서번호 재정렬 동작 없이 데이터를 상위 계층으로 전달하거나 또는 수신 버퍼에 저장할 수 있다. 이 경우, 소스 기지국 또는 타겟 기지국은 데이터를 먼저 수신할 수 있어, 데이터 순서번호 재정렬 동작을 빠르게 수행할 수 있고, 따라서 핸드오버에서 발생하는 데이터 단절시간을 최소화 할 수 있다. 따라서 단말이 핸드오버 동안 물리 계층(physical layer) 관점에서 데이터 단절시간이 0 ms를 만족하면서, 응용 계층에서의 데이터 단절시간이 최소화되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (1)
- 소스 기지국 및 타겟 기지국 간의 핸드오버(handover)를 수행하는 단말의 동작 방법으로서,
상기 소스 기지국으로부터 상기 타겟 기지국으로의 핸드오버를 위한 메시지를 수신하고, 상기 소스 기지국과의 연결을 유지한 상태에서 상기 타겟 기지국에 연결 설정 절차를 수행하는 단계;
상기 소스 기지국으로부터 제1 패킷 데이터 유닛(Packet Data Unit, PDU)들을 수신하고, 상기 타겟 기지국으로부터 제2 패킷 데이터 유닛들을 수신하는 단계;
상기 단말의 제1 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층이 상기 제1 PDCP 계층의 하위 계층으로부터 상기 제1 패킷 데이터 유닛들을 수신하는 단계;
상기 단말의 제2 PDCP 계층이 상기 제2 PDCP의 하위 계층으로부터 상기 제2 패킷 데이터 유닛들을 수신하는 단계; 및
상기 제1 PDCP 계층 및 제2 PDCP의 상위 계층이 상기 제1 패킷 데이터 유닛들 및 상기 제2 패킷 데이터 유닛들을 PDCP 순서번호에 기초하여 재정렬을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 제1 패킷 데이터 유닛들 및 상기 제2 패킷 데이터 유닛들은 상기 PDCP 순서번호대로 상위 계층에 전달되는, 단말의 동작 방법.
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