LTE 핸드오버 (X2 Handover & S1 Handover)

LTE X2 based Handover & S1 based Handover

February 27, 2012 | By 유창모 (cmyoo@netmanias.com)

코멘트 (14)

아마도 많은 분들이 LTE 기술 문서가 언제 새로 나오나 기다리고 계실 것 같습니다. 현재 LTE 문서를 작성하시는 분이 다른 컨설팅 과제로 너무 바쁘셔서 시간이 나지 않는 상황인데요. 2월 중으로 과제가 종료 되므로 그 이후에 아마도 따끈 따끈한 문서들을 만나 보실 수 있을 것 같네요. LTE handover 기술 역시 향후(개나리꽃 필 쯔음 ^^) 넷매니아즈 기술문서로 나오겠지만, 핸드오버 개념 위주로 블로그를 통해 간단히 설명을 드리겠습니다.

3G, LTE, WiBro등을 이동통신 기술이라고 하지요. 여기서 "이동"의 의미는 이동 중에도 통신이 끊기지 않는다는 말이 되고, 이는 Wi-Fi와 구별되는 매우 중요한 차이점이 됩니다. Wi-Fi 진영도 열심히 핸드오버(근데 Wi-Fi 진영은 handover라고 하지 않고 roaming이라 하더군요)에 대해 표준단체(IEEE 802.11)/벤더 모두 힘을 모아 개발하고 있지만 그 태생의 한계로 인해 3G, LTE, WiBro 수준의 핸드오버가 되기는 힘들 거라는 생각이 듭니다.

LTE에서 얘기하는 핸드오버는 5가지가 있습니다.

1. Intra E-UTRAN : MME, S-GW는 바뀌지 않고 eNB만 바뀌는 경우

2. Inter E-UTRAN and MME: eNB도 바뀌지만 MME도 바뀌는 경우

3. Inter E-UTRAN and S-GW: eNB도 바뀌지만 S-GW도 바뀌는 경우

4. Inter E-UTRAN and MME and S-GW: eNB도 바뀌지만 MME와 S-GW도 바뀌는 경우

5. Inter RAT (E-UTRAN and GERAN/UTRAN): 3G에서 LTE로, 혹은 LTE에서 3G로 바뀌는 경우

오늘 설명 드릴 부분은 이 중에 가장 간단한 1번 경우입니다.

eNB간 핸드오버 방식에는 X2 based Handover와 S1 based Handover가 있습니다 (아래 그림 참조). 여기서 X2, S1은 LTE Network Reference Model(NRM)상에 reference point 이름이며, X2는 eNB간에 reference point이고, S1은 eNB와 S-GW간에 reference point입니다. 자세한 내용은 Netmanias 기술 문서 혹은 블로그의 "LTE 네트워크 구조"를 참고하시기 바랍니다(아래 관련 문서 링크 참조)

X2 based Handover: 핸드오버 과정 중에 UE가 붙어 있던 eNB(Source eNB)와 UE가 새로 접속할 eNB(Target eNB)간에 Direct Tunnel이 생성되어 이 Tunnel을 통해 DL(Internet에서 UE 방향) 트래픽이 UE로 전달됨

	UE 트래픽 흐름
Before X2 Handover	UL traffic: UE -> Source eNB -> S-GW -> P-GW -> Internet DL traffic: Internet -> P-GW -> S-GW -> Source eNB -> UE
During X2 Handover (위 그림)	UL traffic: UE -> Target eNB -> S-GW -> P-GW -> Internet DL traffic: Internet -> P-GW -> S-GW -> Source eNB -> Target eNB -> UE
After X2 Handover	UL traffic: UE -> Target eNB -> S-GW -> P-GW -> Internet DL traffic: Internet -> P-GW -> S-GW -> Target eNB -> UE

S1 based Handover: 핸드오버 과정 중에 Source eNB와 Target eNB는 S-GW를 거치는 Indirect Tunnel이 생성되고 이 Tunnel을 통해 DL 트래픽이 UE로 전달됨

	UE 트래픽 흐름
Before S1 Handover	UL traffic: UE -> Source eNB -> S-GW -> P-GW -> Internet DL traffic: Internet -> P-GW -> S-GW -> Source eNB -> UE
During S1 Handover (위 그림)	UL traffic: UE -> Target eNB -> S-GW -> P-GW -> Internet DL traffic: Internet -> P-GW -> S-GW -> Source eNB -> S-GW -> Target eNB -> UE
After S1 Handover	UL traffic: UE -> Target eNB -> S-GW -> P-GW -> Internet DL traffic: Internet -> P-GW -> S-GW -> Target eNB -> UE

그럼 내가(사용자 입장에서) LTE 망에 접속하여 이동을 하면 X2 handover가 일어나나요? S1 handover가 일어나나요? 그건 다음과 같은 몇가지 조건에 의해서 결정이 됩니다.

첫째, 통신 사업자가 LTE 망을 deploy할 때 eNB간에 X2 interface(즉, eNB간에 Control 메시지 및 User Data가 흐를 수 있도록)를 지원하도록 설정 해 놓지 않으면 S1 handover입니다.

둘째, 서로 다른 Pooling area에 속한 eNB로 이동을 하는 경우에 S1 handover입니다.

셋째, 이건 좀 예외 상황이라서 직관적이지 못한데요. UE가 옮겨가려는 Target eNB의 Cell이 overload 상태이거나 또는 X2 Handover Preparation 과정이 실패하는 경우에도 S1 handover를 한다고 합니다.

마지막으로 LTE handover의 각 단계를 아래와 같이 정리해 보았습니다.

다음 시간에는 X2 handover에 대해서 좀 더 자세히 살펴 보도록 하겠습니다.

송주섭 2012-03-08 11:58:20

handover 관련 기술문서가 정말 기다려집니다~

넷매니아즈 2012-03-08 12:11:47

저도 그렇네요~ ^^*

제가 독촉(?)해 보겠습니다.

김민 2012-03-21 10:52:20

Spec을 보면 S-GW가 변경되어도 IP connectivity가 유지되는 경우면 X2 핸드오버가 가능하다고 되어 있습니다. S-GW 변경된다고 무조건 S1 핸드오버가 발생하는 것은 아닙니다.

넷매니아즈 2012-03-21 13:21:41

김민님, 감사합니다 ^^*
내용 수정 하였습니다.

앞으로도 좋은 의견 많이 많이 부탁드려요~

그리고 김민님 말씀에 대해 좀 더 자세히 알고 싶으신 분들은 아래 링크 클릭 하세요~*
1. X2-based handover without S-GW relocation: http://www.lteandbeyond.com/2012/03/x2-based-handover-without-sgw.html
2. X2-based handover with S-GW relocation: http://www.lteandbeyond.com/2012/03/x2-based-handover-with-sgw-relocation.html

그리고 아래는 Ericsson 문서의 관련 내용을 발췌한 것입니다. 참고하세요~

In LTE, network controlled UE assisted handovers with context transfer between eNB’s are used to support UE mobility. An intra-LTE handover can be executed either via the X2 or via the S1 interface. As long as the UE moves between eNB’s that belong to the same pooling area where the UE is currently registered, the handovers are always executed via the X2 interface. (Recall that the X2 interface is assumed to always exist between two neighbor eNB’s belonging to the same pooling area.)

In cases when the UE moves between eNB’s that belong to different pooling areas the handover procedure necessarily has to be executed via the S1 interface. In such cases at least the MME function, holding the UE context has to be relocated from one MME node in the first pool to another MME node in the second pool. There is possibility to relocate also the S-GW node during the S1 handover procedure, if it is needed (e.g., if no IP connectivity exists between the target eNB and the current S-GW). However, itis assumed that in the typical case the S-GW will not have to be relocated during an S1 handover, since IP connectivity will beconfigured in the network such that all S-GW’s will have connectivity to all eNB’s.

김범수 2012-03-22 14:15:32

좋은자료 감사합니다.

원종호 2012-05-17 16:15:39

언제나 좋은 자료 감사합니다.

유호철 2013-04-08 11:41:47

정말 좋은 자료 감사합니다. ^^

sey 2013-09-29 20:31:23

LTE-A handover 절차에 대해 설명 부탁드립니다!

박소연 2014-01-05 11:17:33

너무 좋은 내용의 자료 감사드립니다~><!!

노타기 2014-03-11 11:37:50

감사합니다!!!

박준호 2014-03-14 16:36:08

좋은 설명 감사합니다.^^

최우석 2014-04-24 23:19:12

좋은 자료 감사합니다. 그런데, P-GW가 바뀌는 경우는 없나요? P-GW가 바뀌면 IP가 변경이 일어나고, 그러면 통신이 끊기는 경우가 발생할 수 도 있을 것 같아서 여쭤봅니다.

음.. 2014-04-25 17:07:27

말씀하신것처럼 LTE 망에서는 P-GW가 사용자 IP 주소를 할당하고, IP 주소가 바뀌면 사용자 session이 끊어지므로 통신이 끊기게 됩니다. 따라서 LTE X2/S1 핸드오버 중에 P-GW가 바뀌는 경우는 없습니다.
LTE와 non-3GPP (예, Wi-Fi) 간에 핸드오버 할때도 P-GW가 anchor point가 됩니다.

이동훈 2018-04-11 20:57:38

둘째, 서로 다른 Pooling area에 속한 eNB로 이동을 하는 경우에 S1 handover입니다.

에서, 다른 Pooling Area가 무엇을 뜻하는지 궁금합니다.

Thank you for visiting Netmanias! Please leave your comment if you have a question or suggestion.

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