Layer 2 Handover of IEEE 802.16e(Wibro)

Layer 2 핸드오버의 일반적인 절차는 다음과 같다.

1) Scan 단계: 이동 단말이 주변에 있는 기지국들에 대한 정보를 얻는 단계이다. 본 단계에서 얻어지는 정보는 접속 가능한 기지국들의 리스트 및 각 기지국의 전파 세기를 포함한다.

2) Join 단계: 이동 단말이 접속 가능한 기지국들중의 하나를 사전에 정해진 원칙에 의해서 선택한 후, 선택된 기지국과 물리 적으로 동기화(즉, timing parameter들의 동기화)시키는 단계이다.

3) Authentication 단계: 이동 단말이 접속하고자하는 기지국에게 접속 허용을 요청 하는 단계이다. 인증이 되면 다음 단계가 수행되지만 인증이 실패한 경우에는 연결 설정 절차가 진행되지 않는다.

4) Connection 단계: 이동 단말이 새로운 기지국에 통신 채널의 연결을 요청하는 단계이다.

5) Receive 단계: 요청을 받은 기지국은 가능하다면 기지국간 프로토콜을 이용하여 이전 기지국에서 필요한 정보를 얻고 수정한 후 이동 단말에게 L2 update frame 을 전달한다. 이 정보를 수신한 이동 단말은 자신의 L2 정보를 수정하여 정상적인 통신이 가능하게 한다.

위에서 제시한 절차에서 1단계는 주변 기지국을찾는 스캔 단계라 하며, 2~5단계는 통칭하여 스위칭(swithching) 단계라 한다. 위 절차에서 가장 중요한 것은 scan 단계의 실행시점이다. 이는 전체적인 데이터 전송 효율에 영향을 미치므로 핸드오버 수행 시 지연 시간과 버퍼, 채널 대역 등의 자원의 양 등을 고려해서 적당한 실행 시점을 선택해야 한다. 또한 스캔의 주기는 전파 상황이 얼마나 빨리 바뀌느냐에 따라서 결정될 수 있다. 즉, 빠른 속도로 이동하거나 전파가 불안정할 때는 스캔의 주기도 이를 고려하여 짧아야 하고 이동이 없거나 느린 경우 혹은 안정적인 전파 세기를 가진 경우에는 주기가 상대적으로 길게 설정할 수 있다. 스캔의 주기가 짧을수록 시스템 자원은 많이 소모되므로 시스템의 성능 등을 고려하여 결정되어야 한다.

1. 기지국(BS)은 MOB_NBR-ADV 메시지를 이동단말에게 전송하여 네트워크 토폴로지에 관한 정보를 알린다. MOB_NBR-ADV 메시지는 일반적으로 각 기지국의 DCD/UCD 메시지 전송에 의해 제공된 인접 기지국의 정보를 제공한다. 

기지국은 백본을 통해 인근 기지국의 DCD/UCD 메시지를 수신한다. 이 정보는 targetBS(단말이 핸드오버의 마지막 과정에서 등록을 하려고 하는 기지국)으로부터 전송을감시하게 하기 위해 인접 기지국과의 이동단말의 동기를 용이하게 한다.

핸드오버를 하려는 targetBS를 선택하기 위해 가용 기지국 적합성을 찾고 감시하는 이동단말을 위해 기지국은 이동단말에게 시간 간격을 할당한다. 

2. 이동단말이 가용 기지국을 위해 스캔 하는 동안의 시간은 Scanning Interval로 언급한다. 이동단말은 MOB_SCN-REQ 메시지를 사용하여 스캐닝 간격의 할당을 요구한다. 이동단말은 본 메시지에서 스캔시 이동단말이 필요한 예상 지속시간을 지시한다.

* 이동단말 또는 기지국은 정상 동작의 Interleaving Interval과 Scanning Interval 할당을 위해 교환되는 MOB_SCN-REQ와 MOB_SCN-RSP 메시지의 수를줄이기 위해 MOB_SCN-REQ/RSP 메시지의 단일교환을 통해 할당되도록 요구된다. 해당 메시지들은 빈번한 스캔이 요구될 때 여러 scanning 기회를 만들기 위해 요구된다. Scanning Interval과 Interleaving Interval은 스캔을 반복한 만큼 반복된다. 

3. MOB_SCN-REQ 메시지를 수신하면, servingBS(초기 망 진입 절차 또는 핸드오버 동안 단말이 최근에 등록을 수행한 기지국)는 MOB_SCN-RSP 메시지로 응답한다. 이동단말은 T 타이머 내에 MOB_SCN-RSP 메시지를 수신하지 못하면 MOB_SCN-REQ 메시지를 재전송한다. 

4. 해당 요구를 보증하는 MOB_SCN-RSP 메시지를 수신하고 시작 프레임을 시작하면, 이동단말은 메시지에 할당된 시간 간격 동안 하나 이상의 기지국을 스캔한다. 가용 기지국이 scanning을 통해 파악되면 이동단말은 가용 기지국의 하향링크 전송과 동기화 하기 위해 시도하고 PHY 채널 품질을 평가한다. 

* Interleaving Interval동안 Scanning Interval 후 또는 scanning 모드에서 나와 정상 작동을 재개한후 servingBS는 Scanning Interval동안에 이동단말에 주소가 되어있는 수신 데이터를 버퍼링하고 해당 데이터를 전송한다. 이동단말은 Scanning Interval동안 PDU를 servingBS에 전송함으로써 언제나 scanning을 종료하고 정상 작동으로 복귀한다. servingBS가 scanning 모드라고 가정하는 이동단말로부터 Scanning Interval동안 PDU를 수신하면, 기지국은 이동단말이 더 이상 scanning 모드에 있지 않는다고 가정한다. 이 후, 이동단말이 servingBS에서 targetBS로 자신의 무선 인터페이스, 서비스 플로우, 네트워크 첨부를 핸드오버하기 위해 결정함으로써 핸드오버는 시작된다. 그 결정은 이동단말, servingBS, 또는 네트워크에서 발신된다. 

5. 핸드오버는 MOB_MNHO-REQ 또는 MOB_BSHO-REQ 메시지를 통한 이동단말의 의도적 핸드오버에 관한 통지와 함께 결정된다. 핸드오버 통지는 추천되지만 요구사항은 아니다. 핸드오버 통지는 servingBS 또는 이동단말에서 발신된다. 통지에 대한 MOB_BSHO-RSP의 응답 메시지는 요구된다. 

6. MOB_MNHO-REQ 메시지를 전송한 이동단말이 수신 MOB_BSHO-REQ 메시지를 검출했으면, 이동단말은 MOB_MNHO-REQ 또는 MOB_HO-IND 메시지로 응답하고 자신의 이전 요구를 무시한다. 이와 비슷하게 MOB_BSHO-REQ메시지를 전송하고 이동단말로부터의 수신 MOB_MNHO-REQ 또는 MOB_HO-IND 메시지를 검출한 기지국은 자신의 이전 요구를 무시한다

* PDU : Packet Data Unit

원문출처 : IEEE 802.16e 기반 MIPv6망에서의 고속 핸드오버 기법

그림출처 : 와이브로 보안기술 안내서 [그림 2-3]