KR101761419B1

KR101761419B1 - 단말의 위치 정보 갱신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101761419B1
Application number: KR1020110003070A
Authority: KR
Inventors: 이재욱; 박성준; 정성훈; 이영대; 이승준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2017-07-26
Also published as: WO2011087290A3; CN102714856B; WO2011087290A2; CN102714856A; US20120309419A1; US8744483B2; KR20110083538A

Abstract

무선통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 셀 변경 지시 정보 전송 방법이 개시된다. 셀 변경 지시 정보 전송 방법은 제1 셀에서 제2 셀을 선택 또는 재선택하고, 상기 제1 셀의 제1 셀 아이디와 상기 제2 셀의 제2 셀 아이디와 비교하거나, 상기 제1 셀의 제1 TAC (Tracking Area Code)와 상기 제2 셀의 제2 TAC를 비교하고, 및 상기 비교결과, 상기 제1 셀 아이디와 상기 제2 셀 아이디가 일치하지 않거나 상기 제1 TAC와 상기 제2 TAC가 일치하지 않으면 셀 변경 지시 정보를 네트워크로 전송하는 것을 포함한다.

Description

단말의 위치 정보 갱신 방법 및 장치{Method and Apparatus for updating location information of User Equipment}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단말의 위치 정보를 갱신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 향상인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 3GPP 릴리이즈(release) 8로 소개되고 있다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 사용하고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier-frequency division multiple access)를 사용한다. 최대 4개의 안테나를 갖는 MIMO(multiple input multiple output)를 채용한다. 최근에는 3GPP LTE의 진화인 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)에 대한 논의가 진행 중이다.

최근 사람의 개입 없이 기계(Machine)와 기계 사이에 통신이 이루어지는 MTC(Machine type communication) 시스템이 활발하게 활용되고 있다. MTC를 통해 제공되는 서비스는 기존의 사람이 개입하는 통신에서의 서비스와는 차별성을 가지며, 다음과 같은 다양한 범주의 서비스가 존재한다. 예를 들면, 추적(Tracking), 계량(Metering), 모니터링(Monitoring), 지불 시스템(Payment), 의료 분야 서비스, 원격 조정 등의 서비스가 MTC에서 제공될 수 있다. MTC에 사용되는 단말인 MTC 기기(MTC device)는 제한적인 이동성을 가질 수 있으며, 다수의 MTC 기기가 셀 내에 존재할 수 있다.

MTC 시스템과 같이 제한된 범위의 이동성을 갖는 다수의 단말이 동작하는 시스템에서 다수의 단말에게 페이징(Paging) 메시지를 전달하기 위해서 기존 페이징 절차를 사용하는 경우 핵심망(Core Network)과 무선 구간(Radio Interface)에서 부하 문제를 초래할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 핵심망이 단말의 위치 정보를 획득하는 것이 필요하고, 단말이 자신이 동작하는 셀이 변경되는 경우 등 자신의 위치정보가 변경되는 경우 이를 핵심망에 알려 위치 정보를 갱신할 수 있도록 하는 방법에 대한 고려가 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이동성이 적은, 고정되거나 반 고정적인 다수의 단말이 동작하는 환경에서 단말이 자신이 위치한 셀 변경을 알리는 방법 및 이를 지원하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 이동성이 적은, 고정되거나 반 고정적인 다수의 단말에 특화된 TA(Tracking Area)를 정의하고 특화된 TA의 갱신(Tracking Area Update, TAU) 방법 및 이를 수행하는 장치를 제공하는 것이다.

일 양태에 있어서, 무선통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 셀 변경 지시 정보 전송 방법은 제1 셀에서 제2 셀을 선택 또는 재선택하고, 상기 제1 셀의 제1 셀 아이디와 상기 제2 셀의 제2 셀 아이디와 비교하거나, 상기 제1 셀의 제1 TAC (Tracking Area Code)와 상기 제2 셀의 제2 TAC를 비교하고, 및 상기 비교결과, 상기 제1 셀 아이디와 상기 제2 셀 아이디가 일치하지 않거나 상기 제1 TAC와 상기 제2 TAC가 일치하지 않으면 셀 변경 지시 정보를 네트워크로 전송하는 것을 포함한다.

상기 셀 변경 지시 정보는 MTC (Machine Type Communication) 단말의 아이디 및 상기 제2 셀 아이디 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 셀 변경 지시 정보는 MTC (Machine Type Communication) 단말의 아이디 및 TA (Tracking Area) 아이디 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 TA 아이디는 상기 제2 TAC와 연관될 수 있다.

상기 제1 TAC와 상기 제2 TAC 중 적어도 하나는 시스템 정보를 통하여 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 수신된 적어도 하나의 상기 제1 TAC와 상기 제2 TAC를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

다른 양태에 있어서, 무선통신 시스템에서 네트워크에 의해 셀 변경 지시 정보 수신 방법은 제1 셀의 제1 TAC (Tracking Area Code) 및 제2 셀의 제2 TAC 중 적어도 하나를 포함하는 시스템 정보를 사용자 기기과 MTC (Machine Type communication) 기기로 전송하고, 및 상기 MTC 기기로부터 셀 변경 지시 정보를 수신하는 것을 포함한다.

상기 MTC 기기는 사람의 개입없이 통신을 수행하는 기기일 수 있다.

상기 셀 변경 지시 정보는 MTC 기기의 아이디 및 상기 제2 셀의 제2 셀 아이디 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 셀 변경 지시 정보는 MTC 기기의 아이디 및 TA (Tracking Area) 아이디 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 TA 아이디는 상기 제2 TAC와 연관될 수 있다.

상기 수신한 셀 변경 지시 정보를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이동성이 적은 단말을 위한 셀 변경 알림 및 TA 갱신 절차의 도입으로, 핵심망이 단말의 위치를 보다 구체적으로 파악하여, 단말에 대한 페이징 과정에서 무선 채널 및 핵심망에 발생할 수 있는 부하를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선통신 시스템의 일례를 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 각각 LTE 시스템의 무선프로토콜의 제어평면과 사용자 평면의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 TA 갱신 절차를 간략히 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 MTC 시스템의 전체적인 구조를 보여준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MTC 기기의 셀 변경 알림 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 도 6의 실시예에서 MTC 기기와 기지국간의 시그널링을 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 기기의 동작을 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선통신 시스템의 일례를 도시한 것이다. 본 발명은 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템에 적용될 수 있다.

LTE 시스템은 UMTS 시스템에서 진화한 이동통신 시스템으로서 국제 표준화기구인 3GPP (3rd Generation Partnership Project)에서 표준화 과정이 진행중이다.

E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(mobile terminal), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.

EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.

무선 구간인 Uu 인터페이스에는 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)이 정의되어 있으며, 이는 수평적으로 물리계층 (Physical Layer), 데이터링크계층 (Data Link Layer) 및 네트워크계층 (Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 사용자 데이터 전송을 위한 사용자평면 (User Plane, U-plane)과 제어신호 (Signaling) 전달을 위한 제어평면 (Control Plane, C-plane)으로 구분된다. 이러한 무선 인터페이스 프로토콜은 일반적으로 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 도2와 도3과 같이 물리계층인 PHY 을 포함하는 L1 (제1계층), MAC/RLC/PDCP 계층을 포함하는 L2 (제2계층), 그리고 RRC 계층을 포함하는 L3 (제3계층)로 구분될 수 있다. 이들은 UE와 E-UTRAN에 쌍(pair)으로 존재하여, Uu 인터페이스의 데이터 전송을 담당한다.

도 2 및 도 3은 각각 LTE 시스템의 무선프로토콜의 제어평면과 사용자 평면의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.

제1계층인 물리 (Physical; PHY) 계층은 물리채널 (Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보전송서비스 (Information Transfer Service)를 제공한다. PHY 계층은 상위의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층과 전송채널 (Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC 계층과 PHY 계층 사이의 데이터가 이동한다. 이때, 전송채널은 크게 채널의 공유 여부에 따라 전용 (Dedicated) 전송채널과 공용 (Common) 전송채널로 나뉜다. 그리고, 서로 다른 PHY 계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 PHY 계층 사이는 무선 자원을 이용한 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.

제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면 (Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널 (Control Channel)과 사용자평면 (User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널 (Traffic Channel)로 나뉜다.

제2계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다. 또한, 각각의 무선베어러 (Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS를 보장할 수 있도록 하기 위해 TM (Transparent Mode, 투명모드), UM (Un-acknowledged Mode, 무응답모드), 및 AM (Acknowledged Mode, 응답모드)의 세가지 동작 모드를 제공하고 있다. 특히, AM RLC는 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 자동 반복 및 요청 (Automatic Repeat and Request; ARQ) 기능을 통한 재전송 기능을 수행하고 있다.

제2계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 이는 데이터의 헤더(Header) 부분에서 반드시 필요한 정보만을 전송하도록 하여, 무선 구간의 전송효율을 증가시키는 역할을 한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.

제3계층의 가장 상부에 위치한 무선자원제어 (Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선베어러 (Radio Bearer; RB)들의 설정 (Configuration), 재설정 (Re-configuration) 및 해제 (Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 여기서 RB는 단말과 UTRAN간의 데이터 전달을 위해 무선 프로토콜의 제1 및 제 2계층에 의해 제공되는 논리적 path를 의미하고, 일반적으로 RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 필요한 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB (Signaling RB)와 DRB (Data RB) 두 가지로 나누어 지는데, SRB는 C-plane에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 U-plane에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

망에서 단말로 데이터를 전송하는 하향전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)와 그 외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel)가 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 망으로 데이터를 전송하는 상향전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다.

전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.

물리채널(Physical Channel)은 시간축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 부반송파(Sub-carrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간축 상에 복수의 심볼(Symbol)들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 심볼들과 복수개의 부반송파로 구성된다. 또한 각 서브프레임은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 즉, L1/L2 제어채널을 위해 해당 서브프레임의 특정 심볼들(가령, 첫번째 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. 하나의 서브프레임은 0.5 ms이며, 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 2개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.

이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_CONNECTED 상태(state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_IDLE 상태라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 단말은 E-UTRAN이 단말의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 핵심망이 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 단말은 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 단말의 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 단말이 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. 단말은 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.

사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 핵심망에 단말의 정보를 등록한다. 이 후, 단말은 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말은 필요에 따라서 셀을 (재)선택하고, 시스템 정보(System information)나 페이징 정보를 살펴본다. 이를 셀에 캠프 온(Camp on) 한다고 한다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정 (RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.

이하 페이징 절차 및 해당 메시지 수신 시 단말의 동작에 대해 기술한다. 페이징은 핵심망이 RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말에게 페이징 정보를 전달할 경우, 시스템 정보 변경을 알리는 경우, 긴급 정보를 전달해야 하는 경우에 사용된다. 그리고 기지국이 RRC_CONNECTED 상태에 머무르는 단말에게 시스템 정보의 변경을 알릴 때 사용된다.

상기한 바와 같이 RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말에 대한 위치 정보는 TA 단위로 핵심망이 관리를 하기 때문에 단말이 현재 위치하고 있는 셀을 핵심망은 알지 못한다. 이로 인해 핵심망은 TA 리스트에 포함된 모든 기지국에 페이징 메시지를 전달하고, 이를 수신한 기지국은 자신의 셀 내에 해당 페이징 메시지를 방송한다. 이 때 기지국은 PO(Paging Occasion)에 페이징 메시지를 방송한다. 상기 PO는 페이징 메시지의 전송에 대한 정보를 제공하는 서브 프레임이며 단말의 아이디를 기반으로 계산된다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말은 자신의 아이디를 기반으로 PO를 계산하여 해당 서브프레임을 읽는다. 해당 서브프레임을 통해 전달되는 페이징 메시지 수신에 관한 정보를 바탕으로 페이징 메시지를 수신하고 이 메시지 안에 자신의 아이디가 포함되어 있는지 여부를 판단한다. 상기 메시지에 자신의 아이디가 포함되어 있을 경우, 단말은 RRC 연결을 맺거나, 시스템 정보를 수신하거나, 또는 긴급 정보를 읽는다. 자신의 아이디가 수신 페이징 메시지에 포함되어 있지 않을 경우, 단말은 해당 페이징 메시지를 폐기한다.

다음은, 시스템 정보(System Information)에 관한 설명이다. 시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신하고 있어야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 상기 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 상기 시스템 정보를 전송한다.

상기 시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block), SIB(System Information Block)등으로 나뉜다. MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어 대역폭(Bandwidth) 같은 것을 알 수 있도록 한다. SB은 SIB들의 전송정보, 예를 들어, 전송 주기 등을 알려준다. SIB은 서로 관련 있는 시스템 정보의 집합체이다. 예를 들어, 어떤 SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 어떤 SIB는 단말이 사용하는 상향 무선 채널의 정보만을 포함한다.

이하 셀 (재)선택에 대해 기술한다. 단말의 전원이 켜지면 단말은 적절한 품질의 셀을 선택하여 서비스를 받기 위한 준비 절차들을 수행해야 한다. RRC_IDLE 상태인 단말은 항상 적절한 품질의 셀을 선택하여 이 셀을 통해 서비스를 제공받기 위한 준비를 하고 있어야 한다. 예를 들어, 전원이 막 켜진 단말은 네트워크에 등록을 하기 위해 적절한 품질의 셀을 선택해야 한다. RRC_CONNECTED 상태에 있던 단말이 RRC_IDLE 상태에 진입하면, 이 단말은 RRC_IDLE 상태에서 머무를 셀을 선택해야 한다. 이와 같이, 단말이 RRC_IDLE 상태와 같은 서비스 대기 상태로 머물고 있기 위해서 어떤 조건을 만족하는 셀을 고르는 과정을 셀 선택 (Cell Selection)이라고 한다. 중요한 점은, 셀 선택은 단말이 RRC_IDLE 상태로 머물러 있을 셀을 현재 결정하지 못한 상태에서 수행하는 것이므로, 가능한 신속하게 셀을 선택하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 일정 기준 이상의 무선 신호 품질을 제공하는 셀이라면, 비록 이 셀이 단말에게 가장 좋은 무선 신호 품질을 제공하는 셀이 아니라고 하더라도, 단말의 셀 선택 과정에서 선택될 수 있다.

셀 선택 기준을 만족하는 셀을 단말이 고르면, 단말은 해당 셀의 시스템 정보로부터 해당 셀에서 단말의 RRC_IDLE 상태에서의 동작, 다시 말해 RRC_IDLE 모드 동작에 필요한 정보를 수신한다. 단말이 RRC_IDLE 모드 동작에 필요한 모든 정보를 수신한 후, 망으로 서비스를 요청(예:Originating Call)하거나 망으로부터 서비스(예:Terminating Call)를 받기 위하여 휴지 모드에서 대기한다.

단말이 일단 셀 선택 과정을 통해 어떤 셀을 선택한 이후, 단말의 이동성 또는 무선 환경의 변화 등으로 단말과 기지국간의 신호의 세기나 품질이 바뀔 수 있다. 따라서 만약 선택한 셀의 품질이 저하되는 경우, 단말은 더 좋은 품질을 제공하는 다른 셀을 선택할 수 있다. 이렇게 셀을 다시 선택하는 경우, 일반적으로 현재 선택된 셀보다 더 좋은 신호 품질을 제공하는 셀을 선택한다. 이런 과정을 셀 재선택(Cell Reselection)이라고 한다. 셀 재선택 과정은, 무선 신호의 품질 관점에서, 일반적으로 단말에게 가장 좋은 품질을 제공하는 셀을 선택하는데 기본적인 목적이 있다. 무선 신호의 품질 관점 이외에, 네트워크는 주파수 별로 우선 순위를 결정하여 단말에게 알릴 수 있다. 이러한 우선 순위를 수신한 단말은, 셀 재선택 과정에서 이 우선 순위를 무선 신호 품질 기준보다 우선적으로 고려하게 된다.

도 4는 TA 갱신 절차를 간략히 나타낸 메시지 흐름도이다.

RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말은 핵심망으로부터 수신한 TAI 리스트에 없는 다른 TA로 움직인 경우 또는 주기적인 TA 갱신을 위한 타이머가 만료된 경우 등의 이유로 핵심망에게 자신의 현재 위치를 알리기 위해 TA 갱신(Tracking area update, TAU) 절차를 시행한다. 다른 TA로 움직이게 된 경우, 단말은 다음과 같은 방법을 통하여 TA가 변경되었음을 인식한다. 단말은 셀을 (재)선택한 후, 선택한 셀에서 방송되는 시스템 정보를 수신하고, 단말이 저장하고 있는 TAI 리스트에 수신한 시스템 정보에서 획득한 TAC를 통해 구성한 TAI가 없을 경우, TA가 변경되었음을 인식하고, TA 갱신 절차를 시작한다.

TAU 절차가 시행되면 단말은 기지국을 통해서 핵심망으로 TAU 요청(Request) 메시지를 전송한다. 상기 메시지를 수신한 핵심망은 단말에 대한 정보를 다른 핵심망으로부터 가져오는 것과 같은 역할을 수행한다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 MTC 시스템의 전체적인 구조를 보여준다. MTC 기기는 다른 MTC 기기나 MTC 서버와 이동통신망(PLMN)을 통해서 통신을 한다. MTC 서버는 도 5와 같이 MTC 기기를 통해서 제공되는 서비스인 계량, 도로 정보, 사용자 전자 장치 조정 등을 MTC 사용자(User)에게 제공할 수 있다.

MTC 서비스를 효율적으로 지원하기 위해서, MTC 기기의 적은 움직임(low mobility), 시간 지연성(Time tolerant), 작은 데이터 전송(Small data transmission)등과 같은 특성을 고려할 수 있다. 또한, 수많은 MTC 기기들이 하나의 셀 내에 존재할 수 있다는 점을 감안하여야 한다.

이하에서 본 발명을 기술하면서 설명의 편의를 위해 MTC 시스템에 적용되는 경우를 예시하여 설명하나 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 본 발명은 적은 움직임, 시간 지연성, 작은 데이터 전송 및 하나의 셀에 다수의 단말 존재 등 상술한 MTC 기기의 특성의 전부 또는 일부를 갖는 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 종래 페이징 절차의 경우, 하나의 단말에게 페이징을 하기 위해 핵심망은 TAI 리스트에 있는 모든 기지국들에게 페이징 메시지를 전달하고, 페이징 메시지를 수신한 기지국들은 각각 자신의 셀에 페이징 메시지를 방송한다. 그런데 본 발명이 적용될 수 있는 일례로 언급한 계량, 지불 시스템에 사용되는 MTC 기기는 동작을 시작한 후, 거의 움직이지 않거나, 움직이더라도 근거리 내에서 움직이는 경우가 많다. 핵심망이 이런 움직임이 적거나 거의 없는 MTC 기기들의 위치를 종래와 같이 TA 단위로 파악하고 기존과 같이 페이징을 할 경우 많은 수의 MTC 기기로 인해 핵심망과 무선 구간에 부하가 발생할 수 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 단말이 특정 목적으로 사용될 경우, 또는 적은 이동성 및 하나의 셀에 다수의 단말이 존재하는 특징을 갖는 경우 TA 갱신이 발생하지 않으면서 셀이 변경되거나, 본 발명이 새로이 정의하는 특정 목적으로 사용되는 TA가 변경될 경우, 상기 단말이 기지국으로 상기 변경 사실을 알리는 위치 정보 갱신 방법 및 장치를 제안한다.

이하에서 단말은 적은 이동성을 갖는 단말로 하나의 셀에 다수의 단말이 존재할 수 있다. 구체적인 일례로 단말은 MTC 시스템의 MTC 기기일 수 있다. 단말은 RRC_IDLE 상태에서 동작하고 있음을 가정할 수 있다.

단말의 이동 또는 셀의 범위 변화 등으로 단말이 속한 셀의 변경이 발생할 수 있는데, 변경된 셀이라 함은 단말이 기존에 머물던 셀과 다른 아이디를 갖는 셀을 의미한다. 셀의 변경은 단말에 저장된 셀의 아이디와 (재)선택된 셀에서 방송되는 시스템 정보를 통해서 획득할 수 있는 셀 아이디를 비교함으로써 판단할 수 있다.

RRC_IDLE 상태에서 동작하는 단말이 머무르는 셀이 변경된 경우, 단말은 기지국을 통해 핵심망으로 자신이 머무르는 셀이 변경되었음을 알릴 수 있다. 단말의 위치 정보를 갱신하기 위한 절차의 일례로 단말은 기존 TA 갱신 절차를 이용할 수 잇다. 이때에 기존의 TA 갱신 절차에 사용되는 TAU 요청(Request) 메시지에 단말의 위치 정보 갱신을 필요한 내용이 추가될 수 있다. 일례로, TAU 요청 메시지에는 단말(e.g. MTC 기기) 아이디 및 셀 아이디가 추가되어 전송될 수 있다. 여기에서 단말의 아이디는 머무르는 셀이 변경된 단말의 아이디이며, 셀 아이디는 단말에 의해 선택된 새로운 셀의 아이디이다.

단말이 자신이 머무르는 셀이 변경되었음을 핵심망에게 알리기 위하여 상술한 바와 같이 종래의 TAU 절차를 이용하는 경우 TAU 요청 메시지에 단말의 아이디와 셀의 아이디를 전송하는 방법 이외에, 다른 일례로 셀의 변경을 알리기 위한 셀 변경 알림 메시지를 전송할 수 있다. 셀 변경 알림 메시지에는 머무르는 셀이 변경된 단말의 아이디, 새로운 셀의 아이디, 핵심망 아이디가 포함될 수 있다. 여기에서 핵심망 아이디는 단말의 정보를 가져오기 위한 이전 핵심망의 아이디이다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, MTC 기기를 위한 별도의 새로운 TA를 정의하여 사용할 수 있다. 즉, 상술한 발명이 셀 단위로 MTC 기기의 위치 정보를 확인하고 MTC 기기가 머무르는 셀이 변경되는 경우 이를 핵심망에 알리도록 하는 것에 비하여, 종래의 TA와 구별되는 MTC 기기를 위해 새롭게 설정된 TA를 사용할 수 있다. MTC 기기를 위해 새롭게 설정된 TA를 종래의 TA와 구별하여 TA_MTC라 하고, TA_MTC의 아이디를 TAI_MTC라 칭하기로 한다. 즉, TA_MTC는 일반적인 단말이 사용하는 TA와 구별되는 MTC 기기만이 사용하는 것이다.

TA_MTC는 하나 또는 그 이상의 셀로 구성될 수 있다. TA_MTC를 지원하는 기지국은 일반 단말을 위한 TA의 TAC와 MTC 기기(일반 단말이 MTC 기능을 수행하는 경우를 포함한다.)를 위한 TA_MTC의 TAC_MTC를 모두 방송할 수 있다. 단말은 기지국이 방송하는 TAC, TAC_MTC를 통해서 TA와 TA_MTC를 구분할 수 있다.

단말은 기지국이 방송하는 TAC_MTC와 상기 단말이 저장하고 있는 TAI의 비교를 통해, TA_MTC 변경여부를 알고 변경 사실 알림을 수행할지 여부를 결정할 수 있다. 단말은 TA_MTC 변경 사실을 알리기 전에 MTC를 위한 TAI 목록(list) TAI_MTC 를 핵심망으로부터 받을 수 있다.

단말은 기지국이 방송하는 TAC_MTC와 단말이 저장하고 있는 TAI_MTC 목록의 비교를 통해 TA_MTC가 변경된 경우, 기지국을 통해 핵심망으로 TA_MTC의 변경을 알린다.

이때, 단말은 기존 TA 갱신 절차에 사용되는 TAU 요청(Request) 메시지를 이용하여 TA_MTC 변경 정보를 알릴 수 있다. 단말이 TA_MTC 변경을 종래의 TAU 절차를 이용하여 수행할 때, 단말이 전송하는 TAU 요청 메시지에는 MTC를 위한 별도의 TAC_MTC를 기준으로 구성된 TAI_MTC가 포함될 수 있다.

이하 도 6 내지 도 8을 참조하여 상술한 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MTC 기기의 셀 변경 알림 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 6의 예는 핵심망이 MTC 기기의 위치를 셀 단위로 관리한다. 본 발명에서 MTC 기기는 셀을 선택(Cell selection) 또는 재선택(Cell reselection)하거나 머무르는 셀이 변경된 경우 변경된 셀의 기지국으로 셀 변경 알림(Cell change indication, CCI) 메시지를 전송한다. MTC 기기는 (재)선택된 셀이 기존 셀과 다르다는 것을 (재)선택된 셀의 아이디(identity)가 이전 셀의 아이디와 동일한지 여부에 따라 알 수 있다. MTC 기기는 (재)선택된 셀에서 시스템 정보를 수신하여 (재)선택된 셀의 아이디를 파악할 수 있다. (재)선택된 셀에서 방송되는 셀 아이디와 MTC 기기가 저장하고 있는 기존 셀 아이디가 다를 경우, MTC 기기는 셀이 변경된 것으로 판단하고, 핵심망으로 CCI를 전송할 수 있다. 셀 아이디가 같을 경우에는, MTC 기기는 CCI를 핵심망으로 전송하지 않는다.

상술한 MTC 기기의 동작을 도 6을 참조하여 단계별 상세히 설명한다.

RRC_IDLE 상태에 머무르는 MTC 기기는 종래의 셀 (재)선택 절차에 따라 셀을 (재)선택한다(S610).

MTC 기기는 (재)선택한 셀의 아이디와 기존에 자신이 머무르던 셀의 아이디와 비교하여 동일한지 여부를 판단한다(S620). (재)선택한 셀의 아이디는 (재)선택한 셀에서 방송되는 시스템 정보를 수신하여, 시스템 정보를 통하여 파악할 수 있다.

(재)선택한 셀의 아이디와 기존에 자신이 머무르던 셀의 아이디가 다른 경우, MTC 기기는 수신한 (재)선택한 셀의 셀 아이디를 저장하고, (재)선택된 셀에서 RRC 연결을 맺는다(S630).

MTC 기기는 기지국을 통하여 핵심망으로 셀 변경 지시(CCI) 메시지를 전송한다(S640). 이때 CCI 메시지에는 MTC 기기 아이디와 셀 아이디가 포함된다.

MTC 기기는 RRC_IDLE 상태로 천이하여 RRC_IDLE 상태에서 대기한다(S650).

도 7은 도 6의 실시예에서 MTC 기기와 기지국간의 시그널링을 나타낸 메시지 흐름도이다.

MTC 기기가 셀의 (재)선택 과정을 통해 새로운 셀에 캠프 온(camp on)하고(S710), (재)선택된 셀에서 방송되는 시스템 정보를 수신한다(S720). 이때 기지국이 전송하는 시스템 정보에는 셀 아이디가 포함되어 있다.

MTC 기기는 자신이 머무르던 셀의 셀 아이디와 S720에서 수신한 시스템 정보로부터 획득한 (재)선택된 셀의 셀 아이디를 비교하여 셀이 변경되었음을 알리는 절차를 개시할 것인지 여부를 결정한다(S730). 셀이 변경된 경우 셀 변경 알림을 위한 RRC 연결을 수립(S740)하고 셀 변경 알림 메시지를 전송(S750)하고, RRC_IDLE 상태로 천이하여 RRC_IDLE 상태에서 대기(S760)할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 기기의 동작을 나타낸 메시지 흐름도이다.

도 8의 예는 네트워크가 MTC를 위한 TA, 즉 TA_MTC를 별도로 구성하고, 일반적인 단말이 사용하는 TAC뿐 아니라, MTC를 위한 별도의 TAC_MTC를 방송할 때, 단말은 기기의 설정 (configuration)에 따라서 어떤 TAC를 이용해서 TA 갱신 절차를 수행할지를 결정하는 방법을 설명한다. 본 실시예를 위해서 다음과 같은 사항을 가정한다.

MTC 기기는 셀 (재)선택 후 (재)선택된 셀에서 방송되는 시스템 정보를 수신하고, 저장하고 있는 TAI 리스트와 셀에서 방송되는 TAC_MTC를 이용하여 TA가 변경되었는지를 판단한다.

TA가 변경되었는지 판단하는 것은 셀에서 방송되는 TAC_MTC를 이용해 구성한 TAI가 저장하고 있는 TAI 리스트에 있을 경우, MTC 기기는 TA 변경이 이루어지지 않았다고 간주한다.

셀에서 방송되는 TAC_MTC를 이용해 구성한 TAI가 저장하고 있는 TAI 리스트에 없을 경우, MTC 기기는 새로운 TAC_MTC값을 저장한 후, TA 변경 사실을 핵심망으로 알린다.

상술한 절차를 단계별로 설명하면 다음과 같다.

MTC 기기는 새로운 셀을 (재)선택하고 해당 셀에 캠프 온(camp on)한다(S810). MTC 기기는 캠프 온 이후 새로운 셀((재)선택된 셀)에서 시스템 정보(System information)를 수신한다(S820). 이때 시스템 정보에는 일반 단말을 위한 TAC(TAC_UE)와 MTC를 위한 TAC(TAC_MTC)가 포함된다.

MTC 기기는 새로운 셀에서 수신한 TAC_MTC를 기반으로 구성한 TAI_TAC가 저장하고 있는 TAI 리스트에 없다고 판단하고, TA 갱신 절차를 시작한다(S830).

MTC 기기는 셀 변경 전 가지고 있었던 TAC_MTC를 바탕으로 TAI를 구성하여 TAU 요청 메시지에 추가한 후, 해당 메시지를 기지국으로 전송한다(S840). 기지국은 수신한 TAU 요청 메시지를 핵심망으로 전송한다(S850). S840 및 S850의 TAU 요청 메시지는 TAC_MTC를 바탕으로 구성된 TAI를 포함한다.

핵심망은 상황 정보(context)를 생성한다(S860). 즉, 새로운 핵심망은 MTC 기기를 위한 정보를 이전 핵심망으로부터 가져와서 저장한다.

핵심망은 TAC_MTC를 바탕으로 TAI 리스트를 구성하여 TAU 동의(Accept) 메시지에 추가한 후, 단말별 시그널링을 통해서 MTC 기기에게 전달한다(S870).

MTC 기기는 TAU 완료(Complete) 메시지를 통하여 핵심망에게 해당 메시지를 잘 수신하였음을 알린다(S880).

도 9는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

기지국(50)은 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52) 및 RF 유닛(RF(radio frequency) unit, 53)을 포함한다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 프로세서(51)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(53)은 프로세서(51)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

프로세서(51)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(51)에 의해 구현될 수 있다. 프로세서(51)는 도 4의 절차 및 도 6 내지 8의 실시예에서 기지국의 동작을 구현할 수 있다.

단말(60)은 프로세서(61), 메모리(62) 및 RF 유닛(63)을 포함한다. 메모리(62)는 프로세서(61)와 연결되어, 프로세서(61)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(63)은 프로세서(61)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

프로세서(61)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(61)에 의해 구현될 수 있다. 프로세서(61)는 프로세서(51)는 도 4의 절차 및 도 6 내지 8의 실시예에서 단말의 동작을 구현할 수 있다.

프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

무선통신 시스템에서 MTC (Machine Type Communication) 단말에 의해 수행되는 TAU (Tracking Area Update) 방법에 있어서,
상기 MTC 단말이 새로운 셀을 선택 또는 재선택하고;
상기 새로운 셀에서 시스템 정보를 수신하되,
상기 시스템 정보는 일반 단말을 위한 제1 TAC (Tracking Area Code) 및 상기 MTC 단말을 위한 제2 TAC를 포함하고,
상기 MTC 단말은 제한된 이동성을 가지면서 사람의 개입 없이 통신을 수행하고,
상기 제2 TAC는 오직 상기 MTC 단말을 위해 구성된 새롭게 정의된 TAC이고,
상기 MTC 단말이 상기 제2 TAC를 기반으로 제1 TAI (Tracking Area Identifier)를 구성하고,
상기 제1 TAI가 상기 MTC 단말의 저장된 TAI 리스트에 존재하는지 여부를 판단하고;
만약 상기 제1 TAI가 상기 MTC 단말의 저장된 TAI 리스트에 존재하는지 않으면, 상기 MTC 단말은 기지국으로 TAU 요청 메시지를 전송하되,
상기 TAU 요청 메시지는 상기 제2 TAC와 연관된 상기 제1 TAI를 포함하고,
상기 TAU 요청 메시지는 상기 기지국으로부터 코어 네트워크로 더 전송되고,
상기 MTC 단말은 단말 특정 신호를 통해서 상기 코어 네트워크로부터 TAU 수락 메시지를 수신하되,
상기 TAU 수락 메시지는 상기 제2 TAC를 기반으로 상기 코어 네트워크에 의해 구성된 제2 TAI를 포함하고, 및
상기 TAU 수락 메시지를 수신한 이후에 상기 MTC 단말이 TAU 완성 메시지를 상기 코어 네트워크로 전송하는 것을 포함하는 방법.
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