12. 스마트폰 안에서 벌어지는 이동통신(4) - 이동

이동... 인간에게 있어서 아주 자연스런 행동인 이동... (귀차니스트에게는 자연스럽지 않겠지만...)

걷거나, 버스를 타거나, 차를 타거나, 지하철을 타거나, 실려서 위치를 변경하는 이동...

그러나, 본인(?)의 의지와 상관없이 위치를 변경당하게 되는 스마트폰은 무슨 일을 당하는 걸까...

뭐 어차피 신경쓰지 않고, 이동통신 서비스를 받으시는 분들은 당연히 되는 걸로 생각하는 이동...

스마트폰의 입장에서 LTE망의 경우로 설명해 보겠다... (WCDMA면 조금더 복잡해지고, CDMA면 비슷한 정도다.)

기지국은 System Information Block 이라는 기지국과 그 연관된 정보를 항시 전송하고 있다. 

그 중에서 단말기의 이동에 관련된 항목은 다음의 3가지 정도가 된다.

• SIBtype3
• SIBtype4
• SIBtype5

개별적으로 세부 사항을 들여다보면...

• SIBtype3
  • 지금 기지국을 잡고서 다른 기지국을 찾지 않아도 되는 현재 기지국의 세기
  • 지금 기지국을 잡고 있지만, 동일한 주파수의 다른 기지국을 찾기 시작해야 하는 현재 기지국의 세기
  • 지금 기지국을 잡고 있지만, 다른 주파수의 다른 기지국을 찾기 시작해야 하는 현재 기지국의 세기
  • 몇초 이상 현재 기지국이 신호가 약해져야 다른 기지국을 찾기 시작해도 되는지의 시간

을 기지국이 알려주고(모두 다 단말기가 다른 기지국을 찾느라고 배터리를 쓰지 않게 하기 위함이다.), SIB4/5는 

• SIBtype4 : 같은 주파수의 다른 기지국에 대한 정보
• SIBtype5 : 다른 주파수의 다른 기지국에 대한 정보

의 값이 된다. SIB6의 경우는 LTE가 아닌 다른 기술을 사용하는 기지국(WCDMA나 CDMA등 다른 접속방식에 대한 기지국)에 대한 정보를 주지만, 거의 사용되지 않는다.
그래서, 저 기지국에서 전송하고 있는 값은 스마트폰이 데이터를 쓰지 않고, 그냥 이동하는 경우에 다음 기지국을 빨리 찾아서 접속하기 위해 제공하는 정보이다. 그 때는 이전에 언급한 RRC 연결을 기지국과 맺고 있지 않기 때문에 스마트폰이 알아서 다른 기지국을 선택하기 때문에 알려주는 정보이다. 그런 다음에, SIBtype1에서 TAC(Tracking Area Code)가 모르는 값이 나오는 경우 스마트폰은 위치가 변경됐다는 것을 망에 알림으로써 이동했다는 것을 처리하게 된다. 

 

그런데, 데이터를 사용하고 있는 경우, 기지국은 인근에 다른 기지국에 대한 정보를 주고, 그 기지국 세기가 얼마나 되는지를 단말기가 측정해서 알릴 것을 명령한다. 이는 현재 맺어져있는 RRC 연결의 재구성(RRCConnectionReconfiguration)을 통해서 전달되며 스마트폰은 요청된 기지국들에 대한 신호세기를 측정해서(Measurement Report) 기지국에 알리게 된다.

이때, 단말기가 알려준 인근 기지국에 대한 신호 세기는 

• 해당 기지국을 통해 추가적인 연결통로 확보 및 속도 증가(CA, Carrier Aggregation)
• 해당 기지국으로 넘겨서, 현재 기지국의 부하를 줄이거나 좋은 서비스를 제공하기 위한 판단 근거 (H/O, Hand Over)

에 활용된다. 이동 중일 경우 Hand Over로 활용되는 경우가 일반적이 되지만, 단말기 입장에선 별도의 위치 판단을 하지 않기 때문에, 모든 것은 이동하기 때문에 일어나는, 현재 접속한 기지국의 신호가 안 좋아지고, 옆의 기지국의 신호가 좋아지는 것으로 받아들이게 되며, 기지국도 해당 단말기가 나한테서 멀어지니, 옆의 기지국으로 넘겨줘야겠다는 것으로 판단하게 된다.

그래서, SIB4/5의 값 내지는 RRC연결 재구성 메시지에 주어진 정보를 가지고, 해당 기지국이 사용하고 있는 Code에 대한 정보인 PCI(Physical Cell Identity)와 필요한 경우 해당 셀이 사용하고 있는 주파수에 해당하는 정보를 이용해서 넘어갈 수도 있는 기지국의 세기가 얼마정도 되는지를 현재 기지국에 알리게 된다.

그래서, 현재 기지국이 생각할 때, 옆의 기지국으로 넘겨줘야 겠다는 판단이 되는 경우, RRC 연결 재구성(RRCConnectionReconfiguration) 메시지를 통해서 해당 기지국을 단말기가 잡을 것을 명령하고, 전송대기 중인 데이터를 해당 기지국으로 넘겨주는 동작을 하게된다. 그를 통해서 이동 중에도 끊김 없는 데이터 전송을 제공하게 된다.

이러한 망쪽에서의 동작이 WiFi AP에서 벗어날 경우와 다른 데이터 끊김이 없는 것을 보장하게 된다. 

美泥.