Mobile Communication Systems

앞선 포스팅에서 Cellular 시스템에 대해서 언급 하였다. 이번에는 그 Cellular 체계 안에서 실제로 통화가 어떻게 이루어지는지 알아보자.

우선 아래 그림은 Cellular 시스템의 간략한 전체 구조도이다.

 

 

 

생소한 약자들이 많다. 하나씩 알아보자.

 

BTS : Base Transceiver Station

하나의 셀을 관리하는 기지국이다. BTS는 단순히 데이터를 단말기로 전송하는 역할만 한다.

 

BSC : Base Station Contoller

여러개의 BTS를 묶어서 관리한다. 핸드오버도 BSC에서 처리한다.

 

BSS : Base Station System

BTS와 BSC를 합쳐서 지칭하는 용어이다.

 

MSC : Mobile Switching Center

여러 BSS를 묶어 실제 송신자와 수신자의 통화 연결이 수립되도록 하는 일종의 라우팅 시스템이다.

 

간단한 예를 들자면

02 - 1234 - 5678 이라는 번호로 전화를 걸면 전화기에서 가장 가까이에 있는 MSC에서 이를 전달받게 된다. MSC에선 우선 02라는 지역번호를 보고 서울쪽 전체 영역을 관리하는 전화국에 연결한다. 서울까지 연결되는 회선을 확보하는 것도 MSC에서 하는 일이다.

서울시 전화국은 1234를 보고 자신의 하위 전화국 중에서 1234라는 앞 번호를 관리하는 전화국으로 연결시켜 준다. 하위 전화국에서는 나머지 5678을 보고 자신의 데이터베이스에서 5678에 해당하는 전화번호의 주소와 전화기를 찾아서 연결시켜 준다.

 

이때 사용되는 데이터베이스들이 VLR, HLR, AUC, EIR 등이다.

 

HLR : Home Location Register

자신이 관리하는 지역에 등록된 전화기들의 정보를 가지고 있다.

 

VLR = Visiting Location Register

자신이 관리하지 않지만 이쪽 지역으로 이동해 있는 전화기들의 정보를 가진다.

 

AUC = Authentication Center

해당 전화기가 이쪽 지역에서 통화 가능한 권한이 있는지(통신 서비스에 가입이 되어 있는지) 확인한다.

 

EIR = Equipment Identity Register

기기의 도난, 고장 정보 등을 저장해 둔다.

 

위 예는 편한 이해를 돕기 위해 유선 전화기의 통화 수립 과정을 설명 한 것이라 다른 것은 이해 되는데 VLR이 이해가 안 될 수도 있다. 어느 지역이든 이동할 수 있는 모바일 시스템의 특징 때문에 필요한 레지스터이다.

 

다시 유선 전화기를 예로 들어 보자.

1. 엄마에게 친구 A의 집에 간다고 하고 나간다.

2. B가 집에 전화를 해서 나를 찾는다.

3. 엄마는 B에게 나는 친구 A의 집에 있다고 말해주고 그 집 전화번호를 알려 줄 것이다.

4. B는 A의 집에 전화를 한다. 친구 엄마가 받는다. 친구 엄마에게 A를 찾는다.

5. 친구 엄마는 나에게 전화를 건내주고, 나와 B 사이의 통화 연결이 수립된다.

 

이 과정이 전자동적으로 행해지는 것이 모바일 시스템이다. 여기서 HLR는 우리 엄마이다. 우리 엄마는 내가 어디 있는지 알고 있다. 친구 엄마는 VRL 이다. 친구 집에 방문을 했기 때문에 그 집 레지스터에 등록이 된 것이다.

당연히 이런 과정이 행해지려면 누군가는 우리 엄마에게 내가 어느 친구 집에 있는지 말해줘야 한다. 내가 가기 전에 말 해 줄수도 있고 친구 엄마가 내가 온 것을 보고 우리집에 전화해서 내가 여기 있다고 말 해 줄 수 있다. (실제 모바일 시스템은 후자의 방식을 취한다.) 이 과정을 Register 라고 한다.

 

비유는 그만 접고 실제 예를 들자면

어떤 MS(Mobile System : 휴대전화 단말기)가 자신이 속한 MSC를 벗어나 다른 MSC로 이동한다. 그럼 Register 과정이 이루어진다. 내 MS는 난 어떤 MSC에서 온 어떤 기기다! 라고 VRL에 등록을 한다. 이때 모든 정보를 다 저장하는게 아니라 대개는 HRL의 포인터를 등록 해 둔다.

그럼 VRL은 해당 HRL에 "당신이 관리하는 MS가 내 구역에 와 있다" 라고 알린다.

 

이 상태에서 누군가 전화를 걸것이다. 전화는 당연히 HRL에 있는 기존 MSC로 연결된다. 하지만 그 MS는 더 이상 그곳에 있지 않다. MSC는은 그 MS가 이동되어 있는 MSC로 연결을 해 주고 이 MSC는 VRL을 보고 나를 찾아서 전화를 연결 해 준다.

 

이 과정이 진행 되려면 MS가 VRL에 register를 해야 하는데 MS는 어떻게 자신이 자신이 속한 MSC 구역을 벗어났고 다른 MSC로 왔다는걸 알 수 있을까?

일반적으로 행해지는 방식은 MSC에서 BSC를 통해 전 구역에 Beacon을 계속 던져 주고 MS가 일정 주기로 이 Beacon을 확인하는 것이다.

(Beacon이란 쉽게 '안내 방송' 이라고 생각하면 된다. '여기는 어떤 MSC가 관리하는 BS 구역입니다. 새로 오신 분들은 Register 해주세요.' 정도?)

 

MS는 Beacon 메세지의 변화가 감지되면 Register과정을 거치게 되는 것이다.

 

조금 심화 질문

Q. 단말기가 Visiting Area에서 cell 이동을 할 때 이 정보를 HLR은 알아야 하는가?

A. 몰라도 된다. HLR은 그냥 어느 VLR에 등록되어 있는가만 알고 그쪽 MSC로 연결해 주면 된다.

 

Q. 그렇다면 그 정보를 VLR은 알고 있어야 하는가?

A. 알고 있어야 할것 같기도 하지만.. 대개는 그 정보까지 모두 레지스터에 등록해 두진 않는다. 따지고 보면 그냥 휙~ 지나가 버리는 경우가 더 많기 때문이다. 통화가 빈번하게 이루어지지 않는데 조금 더 빠른 연결을 위해 항상 정보를 업데이트 하는건 비효율적이다.

통화가 필요 할때는 Paging을 하는 것이 일반적이다. Paging이란 자신한테 등록되어 있는 단말기로의 연결이 필요 할때 전 BS에 "단말기야 어디있니?" 라고 물어보는 메세지를 방출하는 것이다. MS에선 이를 감지하고 "여기 있어요!" 라고 한다. 이런식으로 통화 연결이 필요 할때가 되어서야 찾는 것이 일반적이다.

 

Q. 위에서 나온 AUC, EIR은 뭔가?

VRL은 통화를 연결 해 주기 전에 HRL에 이 MS가 이 지역에서 통화가 가능한 서비스 가입자인지 확인을 받아야 한다. 이걸 Authentication Request라고 하고 HRL에선 AUC데이터베이스를 확인해서 통화가능여부를 알려 준다.