KR101075925B1 - 셀룰러 시스템에서의 네트워크 개시 통신 확립 - Google Patents

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Abstract

네트워크 개시 접속 확립은 페이징 메시지에 임시 식별자 및 공유 제어 채널 인덱스를 첨부하는 기지국을 채용한다. 페이징 메시지의 목적지인 사용자 기기는 페이징 확인응답으로 응답한다. 페이징 확인응답에 응답하여, 네트워크는 UE와의 공유 채널 접속을 확립한다.

Description

셀룰러 시스템에서의 네트워크 개시 통신 확립{NETWORK-INITIATED COMMUNICATION ESTABLISHMENT IN A CELLULAR SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 셀룰러 통신 시스템에서의 접속 확립에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 이동 단말기와 같은 사용자 기기(UE)의 배터리 전력 소모를 최소화하기 위해 슬립(sleep) 모드를 지원한다. 슬립 모드에서는 이동 단말기가 거의 활동을 수행하지 않거나 아예 수행하지 않고, 트래픽 데이터를 송수신하지 않는다. 따라서, 슬립 모드에 있는 이동 단말기는 만약 있다면 적은 양의 무선 링크 리소스만 소모한다. 그 결과, 시스템에서 다수의 사용자가 동시에 지원될 수 있다.
이동 단말기는 슬립 모드를 종료하고, 2가지 방식으로 기지국(다른 경우에는 3GPP 프로토콜에 따라 "노드 B"라고 알려짐)의 무선 액세스 네트워크(RAN)에 접속할 수 있다. 이동 단말기로부터 트래픽이 전송되어야 하는 경우, 이동 단말기는 네트워크에 접속을 요청함으로써 슬립 모드를 종료할 수 있다. 이는 "이동 단말기 개시(발신) 접속(mobile terminal initiated(originated) connection)"으로 표시된다. 다른 경우에, 네트워크는 네트워크에 접속하도록 이동 단말기에 요청할 수 있 다. 이는 "네트워크 개시 접속(network-initiated connection)"으로 표시된다. "네트워크 개시 접속"에서는 이동 단말기를 슬립 모드로부터 웨이크업(wake up)하는데 사용되는 절차로 페이징(paging)을 채용한다.
페이징은 이동 단말기를 슬립 상태로부터 웨이크업하는 것을 수반한다. 웨이크업 후에, 이동 단말기는 다운링크 페이징 채널(들)에서 전송된 페이징 메시지(들)를 판독한다. 이동 단말기는 페이징 메시지(들)를 통하여 네트워크에 의해 지시된 작업을 수행하거나 네트워크에 접속한다.
수반되는 접속 및 활동량에 따라, 슬립 모드는 "아이들(idle)(대기(standby)) 모드"와 "휴지(dormant) 모드"로서 두 개의 서브모드로 분류될 수 있다. 아이들 모드에서는, 이동 단말기가 RAN에의 접속을 갖지 않지만, 코어 네트워크에 접속되어 있다. 대조적으로, 휴지 상태에서는 이동 단말기가 RAN에 접속되어 있다. 슬립 모드에서의 이동성을 돕기 위하여, 이동 단말기는 등록 지역(registration area) 또는 "페이징 영역(paging zone)"에 등록된다. 이동 단말기는 등록 프로세스에서 자신의 위치와 상태를 네트워크에 알린다. 이는 네트워크 개시 접속 확립의 경우 효율적인 페이징을 가능하게 한다. 등록 지역은 기지국(또는 노드 B) 또는 복수의 기지국(또는 노드 B들)에 의해 각각 제어되는 영역(예를 들어, 하나 이상의 셀)으로서 정의될 수 있다. 등록 지역은 또한 "라우팅 영역", "추적 영역", "위치 영역", 또는 3G 무선 통신을 구현하는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications Systems)의 경우 "UTRAN 등록 지역(URA)"으로도 알려진 것일 수 있다.
이동 단말기는 "등록 지역"이 바뀔 때마다 등록을 수행한다. 즉, 이동 단말기가 접속 대기(camp on)되어 있는 셀이 이동 단말기가 전에 등록하였던 등록 지역과 상이한 "등록 지역" 아이덴티티(identity)를 브로드캐스트(broadcast)할 때마다, 이동 단말기는 등록 업데이트를 수행하여야 한다. 여기서, 각각의 셀은 하나의 "등록 지역" 아이덴티티만 브로드캐스트하는 것으로 가정된다. 그러나, 등록 지역이 중첩 영역을 포함하는 것으로 정의될 수도 있다. 이 경우에는, 셀은 다수의 등록 지역 ID를 브로드캐스트할 것이다.
종래의 페이징 절차에서는 페이징 메시지를 전달하는데 2개의 신호가 사용된다. 제1 페이징 신호는 페이징 메시지가 특정 UE에 아니면 UE 그룹에 전송되어야 하는지 표시하는데 사용된다. 제2 페이징 신호는 특정 UE 또는 UE 그룹에 대한 페이징 메시지(들)를 수송한다. 제2 페이징 신호는 제1 페이징 신호로부터 오프셋된 고정 시간에 제1 페이징 신호에 이어 전송된다.
이동 단말기는 전력 소모를 감소시키기 위하여 슬립 모드에서 불연속 수신(DRX; Discontinuous Reception)을 사용한다. DRX가 사용되는 경우, 이동 단말기는 DRX 주기마다 하나의 페이징 시점(paging occasion)에서만 제1 페이징 신호를 모니터링하면 한다. DRX 주기의 길이는 코어 네트워크 도메인 특정이며, 코어 네트워크로부터 시스템 정보에 주어진 정보를 사용하여 이동 단말기에서 국부적으로 업데이트될 수 있다.
코어 네트워크는 일반적으로 이동 단말기가 DRX 주기 내에서 제1 페이징 신호를 모니터링할 때를 알고 있다. 따라서, 네트워크가 특정 이동 단말기를 페이징 하고자 하는 경우, 네트워크는 그 이동 단말기가 페이징 채널을 모니터링할 때 제1 페이징 신호를 송신한다. 이동 단말기가 제1 페이징 신호에서 어느 페이징도 수신하지 못한 경우, 이동 단말기는 슬립 모드로 다시 돌아간다. 그렇지 않은 경우에는, 이동 단말기는 제2 페이징 신호를 판독한다.
네트워크는 네트워크 발신 호를 확립하도록 또는 업데이트된 시스템 정보의 판독을 트리거하도록 이동 단말기를 페이징할 수 있다. 페이징 메시지에 응답하여, 이동 단말기는 RAN과 접속을 확립하거나(이동 단말기가 "아이들" 상태에 있는 경우), 또는 셀 업데이트 절차를 사용하여 이동 단말기 위치를 업데이트할 수 있다(이동 단말기가 "휴지" 상태에 있는 경우).
페이징 응답을 수신하면, RAN은 셀 레벨로 이동 단말기의 위치를 알게 된다. 따라서, 호에 대하여 무선 리소스가 이동 단말기에 효율적으로 할당될 수 있다.
종래의 시스템에서, 접속 확립 및 페이징 메시지(네트워크 개시 접속)에 대한 셀 업데이트 응답은 접속 확립/셀 업데이트가 "단말기 개시 접속"에 응답하여 수행될 때와 동일한 절차를 따른다. 후자의 경우, 이동 단말기가 접속 요청 메시지를 수신할 때까지, 확립 요인(cause)은 네트워크에 알려지지 않는다. 따라서, 네트워크는 이동 단말기로부터 초기 접속 요청을 수신한 후에만 접속 설정을 관리할 수 있다.
네트워크 개시 접속의 경우, 네트워크가 이동 단말기를 페이징하기 전에 접속 확립에 대한 요인을 알게 되고, 또한 단말기가 아이들 상태에 있더라도 코어 네트워크에 접속되어 있기 때문에 단말기도 어느 정도 알게 된다. 따라서, 이동 단말기와 RAN 사이의 접속 확립을 최적화(가속)하기 위해 네트워크에서 아는 정보가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 네트워크에서 아는 정보를 사용하여 이동 단말기와 RAN 사이의 접속을 가속하는 네트워크 개시 접속 확립 절차를 제공한다. 본 발명은 페이징 절차를 사용하여 이동 단말기에 네트워크 개시 접속을 알린다. 페이징 메시지는 공유 채널을 통해 빠른 채널 확립을 지원하도록 설계된다.
본 발명의 실시예는 이동 단말기 사용자 기기(UE)와 무선 액세스 네트워크(RAN) 사이의 네트워크 개시 접속을 확립하는 방법을 제공하며, 본 방법에서 (1) 네트워크(예를 들어, aGW)는 UE 등록된 추적 영역에 있는 노드 B에 페이징 메시지를 전송함으로써 접속을 개시하고, (2) (추적 영역에 속하는) 노드 B는 페이징 메시지를 수신하고, 페이징 메시지에 셀 특정 무선 네트워크 임시 아이덴티티(c-RNTI; cell-specific radio network temporary identity) 및 하나 또는 일 세트의 공유 제어 채널(SCCH)에 대한 인덱스(들)를 첨부한다. c-RNTI 및 SCCH는 셀에 대하여 이용 가능한 c-RNTI 및 SCCH로부터 선택된다. c-RNTI 및 SCCH의 선택은 노드 B, 코어 네트워크(예를 들어, aGW), 또는 별도의 무선 리소스 관리자(RRM) 서버에서 스케쥴러에 의해 관리될 수 있다.
완성된 메시지는 셀에 브로드캐스트된다. 수신자 UE는 임시 셀 특정 아이덴티티로서 c-RNTI를 사용하고, 공유 채널 동작을 위한 연관된 공유 제어 채널로서 SCCH를 사용할 수 있다. 메시지의 목적지가 UE인 경우, UE는 업링크에서 페이징 확인응답(acknowledgement) 메시지를 송신한다. 메시지는 경쟁 기반 업링크 채널(예를 들어, RACH) 또는 전용 물리적 채널을 통해 송신될 수 있다.
네트워크가 UE로부터의 페이징 확인응답을 수신하면, UE와 네트워크 사이에 공유 채널 접속이 확립된다. 공유 채널 접속의 확립 후에, 스케쥴링된 공유 채널 리소스를 통하여 시그널링 및 트래픽 데이터가 전송된다.
페이징 메시지는, (1) 페이징 표시자 채널(PICH) 상에 매핑된 페이징 표시자 및 별도의 페이징 채널(PCH) 상에 매핑된 페이징 메시지, (2) 공유 제어 채널(SCCH) 상에 매핑된 페이징 표시자 및 별도의 페이징 채널(PCH) 상에 매핑된 페이징 메시지, 또는 (3) 공유 제어 채널(SCCH) 상에 매핑된 페이징 표시자 및 다운링크 공유 전송 채널(SCH) 상에 매핑된 페이징 메시지를 사용하여, UE에 전달될 수 있다.
페이징 확인응답 메시지는 경쟁 기반의 랜덤 액세스 채널을 통한 업링크(UL) 동기화 메시지와 함께 또는 이러한 채널을 통한 별도의 페이징 확인응답 메시지로서 전송될 수 있다.
(페이징 메시지에 첨부될) c-RNTI 및 SCCH의 선택은 노드 B에 의해 관리될 수 있다. 노드 B는 미사용(unused) c-RNTI 및 하나 또는 일 세트의 SCCH를 선택하고, 이것들을 페이징 메시지와 함께 UE에 시그널링한다. 상이한 셀들에서 브로드캐스트되는 페이징 메시지는 상이한 c-RNTI 및 SCCH를 가질 수 있다.
대안으로서, c-RNTI 및 SCCH의 선택은 aGW 또는 별도의 RRM 서버에 의해 관리될 수 있고, 이 경우 c-RNTI 및 SCCH는 각각의 노드 B가 상이한 c-RNTI 및 SCCH를 사용하여 페이징 메시지를 송신하도록 셀 특정으로서 선택될 수 있다. c-RNTI 및 SCCH는 대안으로서, 추적 영역 내의 각각의 노드 B가 동일한 c-RNTI 및 SCCH를 포함하는 페이징 메시지를 송신하도록, 추적 영역 특정일 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템의 일 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 개시 접속 확립을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시그널링 흐름의 일 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 셀에서 브로드캐스트되는 페이징 신호의 포맷을 도시한다.
도 5는 전용 액세스 리소스가 UE에 시그널링되는 본 발명의 실시예에 따라 셀에서 브로드캐스트되는 페이징 신호의 포맷을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 할당에 이용 가능한 리소스를 도시한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 페이징 메시지가 매핑될 수 있는 3가지 상이한 방식을 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 업링크 동기화를 포함하는 페이징 확인응답의 포맷을 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 상이한 c-RNTI 및 SCCH를 갖는 상이한 셀에서 브로드캐스트되는 페이징 메시지를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 추적 영역 내의 모든 셀에서 동일한 c-RNTI 및 SCCH를 갖는 상이한 셀에 브로드캐스트되는 페이징 메시지를 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 아이들 모드에서의 시그널링 흐름을 도시한다.
본 발명의 실시예는 RAN이 공유 전송 채널(SCH)을 통하여 네트워크 개시(발신) 접속 확립을 수행할 수 있게 한다. SCH는 일 세트의 물리적 공유 제어 채널(SCCH)과 연관된다. SCH를 통하여 올바른 전송/수신을 위해 UE가 필요로 하는 특정 정보가 RAN으로부터 UE에 SCCH를 통하여 전달된다. 다운링크의 경우, 이 정보는 다운링크 전송에 사용될 리소스, 및 UE에서 그의 올바른 수신을 가능하게 할 데이터의 포맷팅(formatting)에 관한 정보를 특정할 수 있다. 업링크의 경우, 정보는 다시 어느 전송 리소스가 다른 공유 채널 그랜트 정보(전력 할당 등)와 함께 사용되어야 하는지 특정할 수 있다. 양자의 경우, 공유 채널 그랜트가 향하게 될 단말기는 SCCH 자체 내에서 RAN에 의해 UE에 시그널링되는 RAN(또는 셀) 특정 임시 식별자(c-RNTI)에 기초하여 공유 채널을 통해 식별된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템의 일 예를 도시한다. 네트워크는 사용자 기기(UE) 도메인, 무선 액세스 네트워크(RAN) 도메인, 및 코어 네트워크 도메인을 포함한다. UE 도메인은 무선 인터페이스를 통하여 RAN 도메인에 있는 적어도 하나의 기지국(112)과 통신하는 사용자 기기(110)를 포함한다. RAN 도메인은 또한 UMTS 시스템에서 사용되는 것과 같은 네트워크 제어기(예를 들어, 무선 네트워크 제어기)(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다. 대안으로서, 이러한 기능성은 노드 B와 코어 네트워크 내의 aGW 또는 다른 제어기 사이에 분배될 수 있 다. 도 1은 또한 선택적인 무선 리소스 관리자(RRM)(114)를 도시한다. 아래에 설명되는 바와 같이, RRM은 일부 실시예에서, 다른 경우에는 노드 B 또는 aGW에 의해 수행되는 기능을 수행할 수 있다.
코어 네트워크(CN)(116)는 이 예에서 액세스 게이트웨이(aGW)(118), 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)(120), 및 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)(122)를 포함한다. 코어 네트워크는 외부 네트워크(124)에 연결된다. SGSN(120)은 UE 위치의 추적을 비롯하여 세션 제어를 담당한다. GGSN(122)은 코어 네트워크(116) 내의 사용자 데이터를 외부 네트워크(124)에서의 최종 목적지(예를 들어, 인터넷 서비스 프로바이더)에 집중(concentrate) 및 터널링한다. 부가의 상세사항은 TS23.246 v6.4.0 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS); Architecture and Functional Description (Release 6)," published by the 3GPP Support Office, 650 Route des Lucioles - Sophia Antipolis, Valbonne - FRANCE와 같은 3GPP UMTS 기술 명세에서 찾아볼 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 개시 접속 확립을 도시한다. 네트워크 제어기(예를 들어, 코어 네트워크에서의 액세스 게이트웨이(118))는 셀에 브로드캐스트되도록 등록 지역에 있는 노드 B(112)에 페이징 메시지를 송신한다. 페이징 메시지가 각각의 셀에 브로드캐스트되기 전에, 노드 B는 메시지에 c-RNTI 및 SCCH 인덱스를 첨부한다. c-RNTI 및 SCCH는 셀에서의 이용 가능한 c-RNTI 및 SCCH로부터 선택되고, 일부 실시예에서 노드 B에서의 스케쥴러에 의해 관리될 수 있다. 대응하는 UE(110)(페이징이 지시되는 UE)는 공유 채널을 통한 데이터 전송에 이 c-RNTI 및 SCCH 인덱스를 사용한다.
도 3은 네트워크 개시 접속 확립 절차의 실시예에서 시그널링 흐름의 예를 도시한다. 네트워크는 접속을 개시하도록 노드 B를 통하여 UE에 페이징 메시지를 송신한다. 먼저, 코어 네트워크(또는, 보다 구체적으로, 일부 실시예에서 코어 네트워크 내의 액세스 게이트 웨이)는 등록 지역에 있는 관련 노드 B에 페이징 메시지를 전송한다. 코어 네트워크로부터 페이징 메시지를 수신한 후에, 각각의 노드 B는 (일 실시예에서) c-RNTI 및 SCCH 인덱스를 선택하고, 대응하는 셀에 브로드캐스트될 페이징 신호를 형성한다. 따라서, 셀에 브로드캐스트되는 페이징 신호는 코어 네트워크로부터의 페이징 메시지(요인, UE 아이덴티티), c-RNTI 및 SCCH 인덱스(도 4 참조)를 포함한다. UE 아이덴티티는 3G 표준에서 알려져 있는 IMSI(international mobile subscriber identity) 또는 TMSI(temporary mobile subscriber identity)로 표현될 수 있다. 수신자 UE는 셀 특정 아이덴티티로서 이 c-RNTI를 사용하고 공유 채널 동작을 위한 연관된 공유 제어 채널로서 SCCH를 사용할 수 있다.
페이징 메시지를 디코딩한 후에, UE는 RAN에서의 노드 B에 페이징 확인응답 메시지를 송신한다. 메시지는 업링크 동기화 정보와 조합되어 (랜덤 액세스 채널(RACH)과 같은) 경쟁 기반의 업링크 채널을 통해 전송될 수 있다.
경쟁 기반의 업링크 채널 상의 가능한 UE 충돌로 인해, 페이징 확인응답 메시지는 일부 지연을 경험할 수 있다. 이는 페이징 응답 메시지의 전송에 전용 물리 적 액세스 리소스를 할당함으로써 피할 수 있다. 이러한 방식이 사용되는 경우, 업링크 전송(페이징 응답)을 위해 할당된 물리적 액세스 리소스는 페이징 메시지와 함께 UE에 시그널링될 수 있다. 따라서, 페이징 신호는 도 5에 도시된 포맷을 취할 수 있다.
전용 액세스 리소스는 액세스 채널에 대하여 할당된 리소스의 일부분일 수 있다(도 6 참조). 그러나, 이들 리소스는 보통의 경쟁 기반 RACH 동작에서의 UE에 의한 선택과 대조적으로, 네트워크에 의해 할당 예약(reserved)될 수 있다. RACH 채널 및 전용 액세스 채널 둘 다에 동일한 메시지 포맷이 사용된다. 랜덤 액세스 리소스(RACH 채널)에 대한 정보는 브로드캐스트 제어 채널(BCCH)을 통해 브로드캐스트되는 반면, 전용 액세스 채널에 대한 채널 정보는 셀에 브로드캐스트되지 않는다. 이 정보는 본 발명의 일 실시예에 따라 페이징 신호와 함께 UE에 전송된다.
UE로부터의 페이징 확인응답을 수신하면, RAN과 UE 사이에 공유 채널 접속이 확립되고, 시그널링 및 트래픽 데이터는 스케쥴링된 공유 채널 리소스를 통해 전송될 것이다.
페이징 메시지의 매핑
일부 실시예에서, 2단(two-stage) 페이징이 채용된다. 도 7 내지 도 9를 참조하면, 페이징 신호 1은 UE 그룹을 웨이크업하여 페이징 메시지(들)를 판독하며, 페이징 메시지(들)는 페이징 신호 2로 전송된다. 2단 페이징의 3개의 상이한 구현예들이 여기에 설명된다.
구현예 1
페이징 신호 1은 페이징 표시자 채널(PICH)과 같은 별도의 물리적 채널 상에 매핑된다. UE 그룹은 웨이크업하고, DRX 주기 및 (여기에서 코어 네트워크가 아는 UE 식별자의 예로서 사용되는) IMSI에 기초하여 계산된 페이징 시점에 PICH 채널을 판독한다. 페이징 표시자가 트루(true)로 설정되는 경우, 페이징 표시자에 대응하는 UE는 페이징 신호 2로 전송된 페이징 메시지를 판독한다.
페이징 신호 2는 별도의 페이징 채널(PCH)에 매핑될 수 있다. IMSI로부터, UE는 어느 페이징 채널을 판독할 것인지 계산하고, UE의 IMSI를 수송하는 페이징 채널 내에서 페이징 메시지를 판독할 수 있다. 시스템은 하나의 PICH 및 일 세트의 PCH를 사용하여 소정의 페이징 시점에서 다수의 UE에 대한 페이징을 가능하게 할 수 있다(도 7 참조).
구현예 2
다른 실시예에서, 페이징 신호 1은 SCCH 상에 매핑될 수 있다. 이 경우에, 페이징에 지정된 그룹 ID 또는 ID(페이징 ID)는 SCCH의 ID 필드에 사용될 수 있다. 페이징 표시자는 SCCH 정보 필드(도 8)에 매핑될 수 있다. (페이징 신호 1에 사용되는) SCCH의 채널 포맷은 "보통의" 공유 채널 동작에 사용되는 것과 다르다는 점을 주목하자.
페이징 신호 2는 페이징 채널(PCH)을 통해 전송된다. 이 경우에, UE는 DRX 주기 및 IMSI에 의해 정의되는 바에 따라 슬립 모드로부터 웨이크업하고, 페이징 표시자에 대해 SCCH를 판독한다. 페이징 신호 1 내의 페이징 표시자의 위치는 IMSI에 기초하여 계산될 수 있다. 페이징 표시자에 하나의 SCCH만 사용되는 경우, 페이 징 신호 1이 페이징 표시자 특정 메시지임을 UE에 알리도록 미리 정의된 페이징 ID가 사용될 수 있다. 아니면, 여러 SCCH가 사용될 수도 있다.
동일한 페이징 시점에 대응하는 UE가 그룹으로 할당될 수 있고, 각각의 그룹에 그룹 ID가 할당된다. 사용자 그룹 ID는 SCCH에서의 아이덴티티 필드에 위치될 수 있다. 사용자 그룹 ID에 의해 정의된 사용자 그룹에 속하는 UE는 그들 페이징 표시자에 대해 UE의 사용자 그룹에 대응하는 SCCH를 판독한다. 대응하는 페이징 표시자가 트루로 설정되는 경우, UE는 페이징 신호 2를 판독하며, 페이징 신호 2는 PCH를 통해 전송되고 UE의 IMSI에 의해 정의된다. IMSI로부터, UE는 어느 페이징 채널을 판독할 것인지 계산하고, UE의 IMSI를 수송하는 페이징 채널 내의 페이징 메시지를 판독한다. 시스템은 하나 또는 일 세트의 SCCH 및 하나 또는 일 세트의 PCH를 사용하여 소정의 페이징 시점에서 다수의 UE에 대한 페이징을 가능하게 할 수 있다.
구현예 3
이 구현예는 페이징 신호를 전송하는데 SCCH 및 SCH를 사용한다. 또한, 보통의 공유 채널 동작에 사용되는 것과 동일한 채널 포맷이 채용된다. 각각의 UE는, UE에 브로드캐스트되는 시스템 정보에 기초하여 또는 SCCH 인덱스가 적용 가능한 표준에 따라 UE에 사전 프로그래밍되기 때문에, 어느 SCCH를 모니터링할 것인지 알게 된다. UE는 DRX 주기 및 IMSI에 기초하여 계산된 그들 페이징 시점에 페이징 표시자에 대해 적합한 SCCH를 주시(listen to)한다. 동일한 페이징 시점을 갖는 UE는 IMSI에 기초하여 그룹으로 나뉘어진다. 각각의 그룹에는 SCCH ID 필드에 표시된 바 와 같은 사용자 그룹 ID가 주어진다. SCCH의 메시지 부분은 페이징 메시지(들)(페이징 신호 2)를 수송하는 대응하는 SCH 채널에 대해 할당된 리소스를 표시한다. UE가 SCCH ID 필드에 표시된 사용자 그룹에 속하는 경우, UE는 그의 페이징 메시지에 대해 할당된 SCH를 판독한다. 예시적인 구현이 도 9에 도시되어 있다. 시스템은 일 세트의 SCCH/SCH를 사용하여 소정의 페이징 시점에서 다수의 UE에 대한 페이징을 가능하게 할 수 있다.
페이징 확인응답/UL 동기화
네트워크로부터 페이징 메시지를 수신한 후에, UE는 업링크(UL)에서 페이징 확인응답 메시지를 송신한다. 메시지는 (RACH와 같은) 경쟁 기반의 채널 또는 할당된 전용 액세스 채널을 통해 송신될 수 있다.
페이징 확인응답은 별도로 송신되거나 UL 동기화 요청 메시지와 함께 조합될 수 있다. 페이징 확인응답이 UL 동기화 요청 메시지와 조합되는 경우, 메시지는, 페이징 메시지에서 시그널링되는 c-RNTI, 및 브로드캐스트 채널(BCH)에서 브로드캐스트되는 일 세트의 시퀀스로부터 선택되거나, UE에 프로그램될 수 있는 적용 가능한 통신 표준 명세(UL 동기화에 사용됨)에 규정된 기호 시퀀스(signature sequence)를 포함할 수 있다. 메시지 포맷은 도 10에 도시되어 있다.
다른 실시예에서, UE는 개별 메시지로 페이징 확인응답 및 UL 동기화를 송신할 수 있으며, 이 경우에 페이징 확인응답 메시지는 페이징 메시지에서 시그널링되는 c-RNTI 값만 포함한다. 이는 RACH를 통해 또는 할당된 전용 액세스 채널을 통해 송신될 수 있다.
UE로부터 페이징 확인응답을 수신한 후에, 노드 B는 셀 레벨로 UE 위치를 알게 된다. 그러면, 노드 B는 공유 채널을 통해 UE와 노드 B 사이에 무선 접속을 확립한다. UE는 공유 채널 동작 동안, 페이징 메시지와 함께 시그널링되는 c-RNTI 및 SCCH 인덱스를 사용하여 UE와 SCCH를 각각 식별한다. 노드 B는 UE로부터 코어 네트워크에 페이징 확인응답을 전달한다. 이는 UE와 네트워크 사이의 접속을 완성한다.
SCCH 및 c-RNTI 관리
c-RNTI 및 SCCH의 할당을 관리하는 하나의 방식은 노드 B가 c-RNTI 및 SCCH를 선택할 수 있게 하는 것이다. aGW로부터 페이징 요청을 수신한 후에, 노드 B는, 예를 들어 UE가 아이들 상태에 있는 경우, UE에 의해 사용될 미사용 c-RNTI 및 하나 또는 일 세트의 SCCH를 선택할 수 있다. 아이들 모드 동안, UE는 노드 B에 접속되지 않지만, 코어 네트워크에 접속되어 있다. UE는 코어 네트워크에서 자신의 UE 식별자(예를 들어, IMSI 또는 TMSI)에 의해 알려진다. 일부 실시예에서, 노드 B는 UE 및 기지국에 접속하도록 임시 ID를 UE에 제공한다. 노드 B가 UE로부터 페이징 확인응답을 수신한 후에, 노드 B는 결합을 완성하도록 코어 네트워크에 페이징 확인응답을 송신하며, UE가 노드 B의 커버리지 영역 내에 있음을 코어 네트워크가 알 수 있게 한다.
페이징된 UE에 이미 노드 B에 의해 c-RNTI 및 일 세트의 SCCH가 할당된 경우(예를 들어, UE가 휴지 상태에 있는 경우), 이전에 할당된 c-RNTI 및 SCCH가 노드 B에 의해 페이징 신호 내에 사용될 수 있다. 이 결과, 도 11에 도시된 바와 같이 상이한 셀에 브로드캐스트되는 페이징 메시지는 상이한 c-RNTI 및 SCCH를 갖게 된다.
대안으로서, c-RNTI 및 SCCH는 코어 네트워크에서의 aGW 또는 별도의 RRM 서버에 의해 관리/선택될 수 있다. C-RNTI 및 SCCH는 셀 특정으로서 선택될 수 있으며, 이 경우에 각각의 노드 B는 코어 네트워크 또는 RRM으로부터의 동일한 초기 페이징 메시지에 상이한 c-RNTI 및 SCCH가 첨부된 페이징 메시지를 송신한다. 대안으로서, 추적 영역 내의 모든 셀에 동일한 c-RNTI 및 SCCH를 포함하는 페이징 메시지가 송신될 수 있다(도 12). 이 경우에, aGW 또는 RRM은 페이징 요청시 사용을 위해 일 세트의 c-RNTI 및 SCCH를 예약할 수 있다.
RRM을 채용하는 경우, RRM은 c-RNTI 및 SCCH 할당의 기능을 인수받는다(일 실시예에서, aGW는 여전히 페이징 메시지를 송신함). RRM 서버는 일 세트의 임시 식별자 및 SCCH를 예약한다. RRM은 페이징 메시지에의 임시 식별자 및 SCCH의 할당을 선택, 할당 및 추적한다. RRM은 UE 식별자(예를 들어, IMSI 또는 TMSI)를 알 필요는 없다.
네트워크 개시 접속 확립은 UE 접속 상태(예를 들어, 아이들 또는 휴지 상태) 및 페이징 요인에 따라 다양할 수 있다.
아이들 상태 UE에 대한 페이징
아이들 상태 UE는 셀 레벨로 알지 못하는데, 이들은 일반적으로 RAN에 접속되어 있지 않기 때문이다. 따라서, UE는 공유 채널 동작에 그 사용을 위해 지정되는 c-RNTI 또는 SCCH가 없을 것이다. 그러나, 네트워크에의 접속 레벨은 2개의 정의를 가질 수 있다. 하나의 정의에서는, UE는 RAN에의 접속을 갖지 않지만, 코어 네트워크에 접속되어 있다. 네트워크는 아이들 모드 UE에 관한 보안 정보 또는 UE 성능을 저장하지 않는다(이는 종래의 시스템에서의 아이들 모드에 사용되는 정의임).
아이들 상태의 제2 정의에 따르면, UE는 코어 네트워크에 접속되어 있고, RAN에 대해 제한된 접속을 갖는다. 그러나, 이 제한된 접속으로는, UE는 c-RNTI, SCCH 또는 할당되는 무선 리소스를 갖지 못한다. 그래도, UE는 네트워크 내에 등록되며, 이 경우에 네트워크는 네트워크에 저장된 UE 컨텍스트(예를 들어, UE 성능)를 가질 것이다. 또한, UE 등록 동안 보안 모드 제어 및 인증 절차가 수행되고, 보안 키(암호화, 보전성 보호)가 네트워크와 UE 사이에 교환될 수 있다. 보안 키는 UE 및 네트워크에 저장될 것이다(이는 LTE, 즉 "long-term evolution" 또는 UMTS 후의 차세대 통신 표준에 사용될 수 있는 아이들 상태의 가능한 정의임).
아이들 모드에 대한 2개의 정의에 따라, 2개의 대안의 네트워크 개시 접속 확립 절차가 구현될 수 있다.
도 13은 RAN에 대한 제한된 접속을 갖는 아이들 모드 UE의 경우(LTE에서의 가능한 아이들 상태 정의) 네트워크 개시 접속 확립에 수반되는 시그널링 흐름도를 도시한다.
페이징 메시지는, UE가 페이징된, IMSI와 같은 UE 식별자를 가지고 표시한다. 페이징 메시지는 암호화될 수 있고, 노드 B에 투과적으로(transparent) (aGW 또는 기타 코어 네트워크 요소로부터) 송신될 수 있다. 도 3과 관련하여 설명된 페이징 절차에 따라 페이징은 (노드 B에 의해) 셀에 브로드캐스트된다. 페이징 메시 지를 수신한 후에, UE는 페이징 확인응답을 송신한다(UL 동기화 요청과 함께 또는 UL 동기화 요청 없이). 노드 B는 aGW에 페이징 확인응답을 전달한다. 이미 인증이 수행되었고 보안 정보가 aGW가 저장되므로 보안 제어 또는 인증이 필수적인 것은 아님을 주목하자.
페이징 확인응답이 네트워크에 의해 수신되면, 공유 채널 동작에 대해 UE와 네트워크 사이에 접속이 확립된다. 페이징 메시지와 함께 시그널링되는 c-RNTI 및 SCCH 인덱스는 공유 채널 ID로서 UE에 의해 사용된다.
페이징 확인응답 메시지를 송신한 후에, UE는 SCH 상의 리소스 할당에 대하여 할당된 SCCH(페이징 메시지와 함께 시그널링됨)를 주시한다. aGW는 노드 B에 무선 액세스 베어러(RAB) 할당 요청을 발행한다. 노드 B는 메시지 전송을 위한 무선 리소스를 할당하고, UE에는 SCCH를 통하여 할당된 리소스에 대하여 알려진다. 업링크 시간 동기화에 대해 노드 B에서 계산된 타이밍 어드밴스(timing advance) 정보도 또한 SCCH 상에 매핑될 수 있다. 타이밍 어드밴스 정보는 대안으로서 별도의 물리적 채널을 사용하여 전달될 수 있다(노드 B는 전파 지연을 계산하여 UE에 타이밍 어드밴스 정보를 다시 시그널링하고, 그리하여 모든 UE로부터의 신호는 노드 B에서 시간 동기화될 것임).
노드 B는 DL-SCH(다운링크 공유 채널)를 통해 할당된 물리적 리소스를 사용하여 무선 베어러 설정 메시지를 송신한다. 무선 베어러 설정 완료 메시지는 UL-SCH(업링크 공유 채널)를 통해 송신된다. aGW에 의해 RAB 할당 응답을 수신하면, 공유 채널을 통해 데이터 전송이 시작된다.
무선 베어러 설정/응답 메시지는 공유 전송 채널(SCH) 상에 매핑된 논리적 전용 제어 채널(DCCH)을 사용하여 송신될 수 있다. 이 경우에, 디폴트 베어러 구성이 메시지(무선 베어러 설정/응답 메시지) 전송에 사용된다.
일부 실시예에서, 시스템은 데이터 전송에 디폴트(또는 저장된) 무선 베어러 구성(또는 이 구성의 일부분)을 채용할 수 있다. 이 경우에, 디폴트(또는 저장된) 구성 정보의 사용은 페이징 메시지 내에서 시그널링될 수 있다. 그러한 경우, 무선 베어러 재구성의 경우 필요한 추가 정보는 데이터 전송이 시작되기 전에 RAN과 UE 사이에 통신되기만 하면 된다.
아이들 상태에서 아무런 UE 보안 또는 인증 정보가 네트워크에 보유되지 않은 경우, 무선 베어러 구성 단계 전에 보안 제어 및 인증이 수행될 수 있다. 보안 제어는 또한 SCH를 통한 UE 식별로서 할당된 c-RNTI를 사용하여 SCH를 통하여 수행될 수도 있다. 리소스 할당은 할당된 SCCH를 통하여 통신된다.
휴지 상태 UE에 대한 페이징
휴지 상태에서, UE는 네트워크에 접속되어 있다. 따라서, UE가 마지막에 등록되었던 노드 B로부터 c-RNTI가 주어진다. UE는 노드 B의 커버리지 영역 밖으로 나갈 수 있다. 따라서, UE는 추적 영역에 속하는 셀(노드 B)에서 페이징된다.
휴지 상태 UE에 대한 페이징은 상기 설명된 아이들 상태 UE의 경우와 유사한다. 그러나, UE는 이미 할당된 c-RNTI를 갖기 때문에, UE가 마지막 등록되었던 셀에서 페이징될 때 페이징 메시지에 동일한 c-RNTI가 사용될 수 있다.
본 발명은 특정 실시예와 예시를 위한 도면과 관련하여 설명되었지만, 당해 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 설명된 실시예나 도면에 한정되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예는 일부 예에서 UMTS 기술을 사용하여 설명되었지만, 당업자는 본 명세서에서 이러한 용어가 일반적으로 사용된 것이며 본 발명이 UMTS나 3G 시스템에 한정되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
당업자는 다양한 실시예의 동작이 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합을 사용하여 적합하게 구현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 일부 프로세스는 소프트웨어, 펌웨어, 또는 하드와이어드(hard-wired) 로직(logic)의 제어 하에 디지털 회로 또는 프로세서를 사용하여 수행될 수 있다(본 명세서에서 용어 "로직"은 기술한 기능을 수행하기 위해 당업자가 아는 바와 같은 고정 하드웨어, 프로그램 가능한 로직 및/또는 이들의 적합한 조합을 언급함). 소프트웨어 및 펌웨어는 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장될 수 있다. 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 잘 아는 바와 같이, 일부 기타 프로세스는 아날로그 회로를 사용하여 구현될 수 있다.
명확하게 하기 위하여 상기의 설명에서는 상이한 기술적 유닛 및 프로세서와 관련하여 본 발명의 실시예를 설명하였음을 알 수 있을 것이다. 그러나, 상이한 기능적 유닛, 프로세서 또는 도메인 사이의 기능성의 임의의 적합한 분배가 본 발명에서 벗어나지 않고서 사용될 수 있음은 명백할 것이다. 예를 들어, 별도의 프로세서 또는 제어기에 의해 수행되도록 설명된 기능성이 동일한 프로세서 또는 제어기에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 특정 기능성 유닛에 대한 언급은 엄격한 논리적 또는 물리적 구조나 구성을 나타내는 것이라 설명된 기능성을 제공하기 위한 적합한 수단으로 언급하는 것으로만 볼 수 있다.
본 발명은 일부 실시예와 관련하여 설명되었지만, 여기에 설명된 특정 형태에 한정되고자 하는 것이 아니다. 오히려, 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서만 한정된다. 또한, 특정 실시예와 관련하여 특징이 설명되는 것으로 볼 수 있지만, 당업자는 설명된 실시예의 다양한 특징이 본 발명에 따라 조합될 수도 있다는 것을 알 것이다.
또한, 개별적으로 열거된 복수의 수단, 구성요소 또는 방법 단계들은 예를 들어 단일 유닛 또는 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 또한, 상이한 청구범위에서 개별 특징들이 포함되었지만, 이들은 가능하면 유리하게 조합될 수 있고, 상이한 청구범위에 포함되는 것이 특징 조합이 실행 불가능 및/또는 불리하다는 것을 의미하지 않는다. 또한, 하나의 청구범위 카테고리에서의 특징의 포함은 이 카테고리에의 한정을 의미하지 않고, 그 특징을 적합하게 다른 청구범위 카테고리에 동등하게 적용할 수 있다.

Claims (82)

  1. 셀룰러 통신 시스템에서 무선 인터페이스를 통해 사용자 기기(UE)와 네트워크 개시(network-initiated) 접속을 확립하기 위한 기지국으로서,
    사용자 기기 아이덴티티와 연관된 네트워크 개시 접속 확립 메시지를 유도하는 로직;
    적어도 하나의 셀에 상기 네트워크 개시 접속 확립 메시지를 임시 식별자 - 이 임시 식별자는 상기 사용자 기기 아이덴티티와 다른 것임 - 와 함께 송신하는 로직;
    상기 적어도 하나의 셀 내의 사용자 기기(UE)로부터, 상기 네트워크 개시 접속 확립 메시지에 대한 확인 응답을 수신하는 로직; 및
    상기 확인 응답에 대응하여 상기 기지국과 상기 UE 사이에 공유 채널 접속을 확립하는 로직
    을 포함하고,
    상기 임시 식별자는 상기 공유 채널 상에서 상기 UE를 식별하는 것인 기지국.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 UE가 휴지(dormant) 상태인 것에 대응하여, 상기 UE가 마지막으로 등록되었던 기지국으로부터의 임시 식별자를 상기 UE에 할당하는 로직을 더 포함하는 기지국.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신하는 로직은 상기 네트워크 개시 접속 확립 메시지와 함께 적어도 하나의 공유 제어 채널(SCCH)에 대한 적어도 하나의 채널 인덱스를 송신하도록 동작하고, 상기 SCCH는 공유 채널 동작 동안 상기 UE에 대한 제어 정보를 통신하기 위한 것인 기지국.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 네트워크 개시 접속 확립 메시지에 대한 확인 응답을 위해 상기 UE에 의해 사용될 전용 액세스 리소스의 표시를 상기 UE에 시그널링하는 로직을 더 포함하는 기지국.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확인 응답을 수신하는 로직은 경쟁 기반의 업링크 채널을 통해 상기 확인 응답을 수신하도록 동작하는 것인 기지국.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 임시 식별자는 셀에 특유한 것(cell-specific)이고, 상기 기지국은 상기 기지국에서 상기 임시 식별자를 선택하는 로직을 더 포함하는 것인 기지국.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 확인 응답을 수신하는 로직은 상기 UE로부터의 업링크 동기화 요청에 기초하여 상기 UE와의 통신을 동기화하는 로직을 포함하는 것인 기지국.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 임시 식별자는 등록 지역 내의 복수의 셀에 대하여 공통이고, 상기 기지국은 코어 네트워크 또는 리소스 관리자로부터 상기 임시 식별자를 수신하는 로직을 더 포함하는 것인 기지국.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신하는 로직은,
    제1 물리적 채널에서 적어도 하나의 페이징 표시자를 송신하되, 각각의 페이징 표시자는 적어도 하나의 UE에 대응하는 것이고;
    상기 제1 물리적 채널과 상이한 적어도 하나의 제2 물리적 채널에서 상기 네트워크 개시 접속 확립 메시지를 송신하되, 각각의 제2 물리적 채널은 적어도 하나의 UE에 대응하는 것인,
    로직을 포함하는 것인 기지국.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 물리적 채널은 SCCH 채널 또는 복수의 페이징 표시자를 수송하는 페이징 표시자 채널이고, 상기 제2 물리적 채널은 페이징 채널 또는 공유 채널인 것인 기지국.
  11. 셀룰러 통신 시스템에서 무선 인터페이스를 통하여 사용자 기기(UE)와 기지국 사이에 네트워크 개시 접속을 확립하기 위한 방법으로서, 기지국에서,
    사용자 기기 아이덴티티와 연관된 네트워크 개시 접속 확립 메시지를 유도하는 단계;
    적어도 하나의 셀에 상기 네트워크 개시 접속 확립 메시지를 임시 식별자 - 이 임시 식별자는 상기 사용자 기기 아이덴티티와 다른 것임 - 와 함께 송신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 셀 내의 사용자 기기(UE)로부터, 상기 네트워크 개시 접속 확립 메시지에 대한 확인 응답을 수신하는 단계; 및
    상기 확인 응답에 대응하여 상기 기지국과 상기 UE 사이에 공유 채널 접속을 확립하는 단계
    를 포함하고,
    상기 임시 식별자는 상기 공유 채널 상에서 상기 UE를 식별하는 것인 네트워크 개시 접속 확립 방법.
  12. 셀룰러 통신 시스템에서 무선 인터페이스를 통하여 사용자 기기(UE)와 기지국 사이에 네트워크 개시 접속을 확립하기 위한 리소스 관리 장치로서,
    상기 UE에 대한 임시 식별자를 선택하는 로직; 및
    사용자 기기 아이덴티티와 연관된 네트워크 개시 접속 확립 메시지와 함께, 상기 기지국에 의한 상기 UE에의 전송을 위해 상기 기지국에 상기 임시 식별자 - 이 임시 식별자는 상기 사용자 기기 아이덴티티와 다른 것임 - 를 제공하는 로직
    을 포함하고,
    상기 임시 식별자는 상기 UE와 상기 기지국 사이의 공유 채널 동작 동안 상기 공유 채널을 사용할 수 있는 복수의 UE로부터 상기 UE를 식별하기 위한 것인 리소스 관리 장치.
  13. 셀룰러 통신 시스템에서 무선 인터페이스를 통하여 사용자 기기(UE)와 기지국 사이에 네트워크 개시 접속을 확립하기 위한 방법으로서, 리소스 관리 장치에서.
    상기 UE에 대한 임시 식별자를 선택하는 단계; 및
    사용자 기기 아이덴티티와 연관된 네트워크 개시 접속 확립 메시지와 함께, 상기 기지국에 의한 상기 UE에의 전송을 위해 상기 기지국에 상기 임시 식별자 - 이 임시 식별자는 상기 사용자 기기 아이덴티티와 다른 것임 - 를 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 임시 식별자는 상기 UE와 상기 기지국 사이의 공유 채널 동작 동안 상기 공유 채널을 사용할 수 있는 복수의 UE로부터 상기 UE를 식별하기 위한 것인 네트워크 개시 접속 확립 방법.
  14. 셀룰러 통신 시스템에서 무선 인터페이스를 통하여 기지국과의 네트워크 개시 접속을 확립하기 위한 사용자 기기(UE)로서,
    상기 기지국으로부터, 상기 UE에 대한 사용자 기기 아이덴티티와 연관된 네트워크 개시 접속 확립 메시지 및 임시 식별자 - 이 임시 식별자는 상기 사용자 기기 아이덴티티와 다른 것임 - 를 수신하는 로직; 및
    상기 기지국과 상기 UE 사이에 공유 채널 접속을 확립하도록 상기 기지국에 상기 네트워크 개시 접속 확립 메시지에 대한 확인 응답을 송신하는 로직
    을 포함하고,
    상기 임시 식별자는 상기 공유 채널을 사용할 수 있는 복수의 UE로부터 상기 공유 채널 상의 상기 UE를 식별하는 것인 사용자 기기.
  15. 셀룰러 통신 시스템에서 무선 인터페이스를 통하여 기지국과 네트워크 개시 접속을 확립하기 위한 방법으로서, 개별 사용자 기기(UE)에 의해,
    상기 기지국으로부터, 상기 UE에 대한 사용자 기기 아이덴티티와 연관된 네트워크 개시 접속 확립 메시지 및 임시 식별자 - 이 임시 식별자는 상기 사용자 기기 아이덴티티와 다른 것임 - 를 수신하는 단계; 및
    상기 기지국과 상기 UE 사이에 공유 채널 접속을 확립하도록 상기 기지국에 상기 네트워크 개시 접속 확립 메시지에 대한 확인 응답을 송신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 임시 식별자는 상기 공유 채널을 사용할 수 있는 복수의 UE로부터 상기 공유 채널 상의 상기 UE를 식별하는 것인 네트워크 개시 접속 확립 방법.
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