KR101378629B1

KR101378629B1 - 이동 통신 시스템에서 초기 상향 링크 메시지를 송수신하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101378629B1
Application number: KR1020070099346A
Authority: KR
Inventors: 데르 벨데 힘케 반; 리에샤우트 게르트 잔 반
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2014-03-26
Also published as: GB0719353D0; GB2442601A; GB2442601B; GB0619509D0; WO2008041816A1; KR20080031131A; GB2442514A

Abstract

본 발명은 이동 통신 네트워크 시스템의 이동 단말과 네트워크 요소들 사이에 송신되는 초기 상향 링크 메시지내의 사업자의 네트워크 식별번호(PLMN: public land mobile network)를 지시하는 아이디(ID)와 트래킹 영역(TA: tracking area)을 지시하는 ID 중에서, 적어도 하나의 ID를 생략하여 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성함으로써, 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 줄이는 방안을 제안한다.

사업자의 네트워크 식별 번호 아이디 (public land mobile network identifier), 트래킹 영역 아이디(tracking area identifier).

Description

이동 통신 시스템에서 초기 상향 링크 메시지를 송수신하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING A INITIAL UPLINK MESSAGE IN MOBILE COMMINICATION SYSTEM}

본 발명은 이동 통신 시스템의 초기 접속 절차에 관한 것으로, 특히 이동 단말과 네트워크 요소들간에 초기 상향 링크 메시지를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)시스템은 유럽식 이동통신 시스템인 GSM(Global System for Mobile Communications)과 GPRS(General Packet Radio Services)을 기반으로 하고 광대역(Wideband) 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 'CDMA'라 한다)을 사용하는 제3 세대 비동기 이동통신 시스템이다.

현재 UMTS 표준화를 담당하고 있는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 UMTS 시스템의 차세대 이동통신시스템으로 Long Term Evolution(이하 'LTE'라 칭함) 시스템에 대한 논의가 진행 중이다.

이러한 LTE 시스템은, 무선 액세스(UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)의 기능 향상과 무선 액세스 네트워크(UTRAN (UTRA Network) 구조의 최적화에 중점을 두고 있다. 또한, LTE 시스템의 목적은 예를 들면, 높은 전송률, 주파수 할당의 융통성 및 지속적인 비용 절감을 제공하는 것이다.

이러한 서비스 환경을 고려하면 UE의 무선자원제어(Radio Resource Control, 이하 'RRC'라 칭함)상태의 전환 지연을 줄이기 위해서, 초기 상향 링크 메시지 송수신 절차 시, 부가적인 상향 링크 메시지를 사용하지 않는 것이 바람직할 것이다.

즉, 차세대 이동통신 시스템에서 UE의 상태 전환 시, 바람직한 초기 상향 링크 메시지의 구성 및 초기 상향 링크 메시지의 송수신 절차가 구체적으로 정의되지 않은 현재의 실정을 고려하면, 초기 접속 절차 시 상향 링크 메시지 전송 절차에 대한 구체적인 시나리오가 필요한 실정이다. 또한, 상기 초기 상향 링크 메시지를 어떻게 구성할 것인가에 대한 구체적인 논의가 필요한 실정이다.

따라서, 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 창안된 본 발명은 이동통신 시스템의 초기 접속 절차 시, 최적화된 메시지 사이즈를 가지는 초기 상향 링크 메시지를 구성하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 차세대 이동통신 시스템에서 UE의 상태 전환시, 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 최적화하여 구성하고, 전송하는 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 차세대 이동통신 시스템에서 UE의 상태 전환시, 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 최적화하여 구성하고, 전송하는 초기 접속 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 차세대 이동통신 시스템에서 UE의 상태 전환시, 상기 상태 전환에 따른 시간 지연을 최소화하여, 상향 링크 메시지를 구성하고 전송하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 이동 통신 네트워크 시스템에서 이동 단말이 초기 상향 링크 메시지를 송신하는 방법에 있어서, 사업자 네트워크 식별번호(PLMN)를 지시하는 PLMN 아이디(ID)와 트래킹 영역(TA)을 지시하는 TA ID중, 적어도 하나의 ID 생략하여 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성하는 과정과, 상기 구성된 초기 상향 링크 메시지를 네트워크 요소에게 송신하는 과정을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방법은, 이동통신 네트워크 시스템에서 네트워크 요소가 초기 상향 링크 메시지를 수신하는 방법에 있어서, 이동 단말로부터 초기 상향 링크 메시지를 수신하는 과정을 포함하며, 상기 초기 상향링크 메시지는 사업자 네트워크 식별번호(PLMN)를 지시하는 PLMN 아이디(ID)와 트래킹 영역(TA)을 지시하는 TA ID중, 적어도 하나의 ID 생략하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 이동 통신 네트워크 시스템에서 초기 상향 링크 메시지를 송신하는 이동 단말에 있어서, 사업자 네트워크 식별번호(PLMN)를 지시하는 PLMN 아이디(ID: identifier)와 트래킹 영역(TA)을 지시하는 TA ID중, 적어도 하나의 ID 생략하여 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성하는 구성부와, 상기 구성된 초기 상향 링크 메시지를 네트워크 요소들에게 송신하는 송신부를 포함한다.

삭제

본 발명을 적용하면, 이동통신 시스템에서 초기 접속 절차 시, 초기 상향 링크 메시지에 네트워크 요소의 전체 아이디(ID)들을 포함하여 전송하지 않아도 되는 장점을 제공하게 된다. 따라서, 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 줄이게 되는 장점을 제공한다. 이는 차세대 이동통신 시스템에서 초기 접속 절차시, 제한된 사이즈의 초기 메시지 전송 조건을 만족하는 장점을 제공하게 된다. 또한, 부가적인 초기 메시지의 전송이 필요하지 않음에 따라 무선 자원의 효율성을 제공하는 장점도 제공한다.

즉, 본 발명은 동일한 트래킹 영역의 아이디를 확인하여, 별도로 해당 값을 시그널링 수행하지 않음에 따라 상기 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 줄이게 된다.

따라서, 본 발명을 적용하면, 차세대 이동통신 시스템에서 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 추가적으로 감소시킴에 따라 제한된 메시지의 사이즈를 충분히 만족하게 하는 장점을 제공한다.

삭제

본 발명은 초기 접속 절차와 관련된 것으로, 차세대 이동통신 시스템에서 LTE 아이들(이하, 'LTE IDLE'라 명시함) 상태에서 LTE 액티브(이하, 'LTE ACTIVE'라 명시함) 상태로의 사용자 단말(UE: User Equipment, 이하 UE라 명시함)의 상태 전환 시, 전환 지연을 최소화하여 초기 메시지를 송수신하는 과정을 정의하고자 한다.
우선, 현재 3GPP에서의 논의되고 있는 LTE 시스템에 대하여 간략하게 정의하고자 한다.

현재 LTE 시스템에 대한 다수의 요구 조건들 중, 기본적으로 요구되는 조건 중의 하나는 LTE IDLE 상태에서 LTE ACTIVE 상태로의 빠른 전환 수행이 요구된다는 점이다. 상기 빠른 전환 수행과 관련하여 제어 평면(control plane) 지연이 고려되어야 하며, 이는 아래와 같다.

; 현저하게 감소된 제어 평면 지연(C-plane latency)

a) 전환 시간((하향 링크 호출 지연 및 NAS 시그널링 지연 제외), 100ms 미만의 Release 6 아이들 모드와 같은 보류 접속 상태(camped-state)로부터 Release 6 CELL_DCH와 같은 활성화 상태로의 전환 시간은 사용자 평면(user plane)에서 설정된다.

여기서, 상기 언급된 LTE IDLE 상태 내지 LTE ACTIVE 상태에 대하여 설명하면 아래와 같다.

LTE 시스템에서 E-UTRAN내에서의 RRC 프로토콜 상태는, 1) LTE IDLE 상태, 2) LTE ACTIVE 상태, 3) LTE DETACHED 상태와 같은 3가지 상태로 정의 가능하다.

1) LTE IDLE 상태

*RRC: RRC_IDLE

*네트워크의 컨텍스트(Context in network):
-LTE_ACTIVE(예를 들어, 보안 키 정보)로의 빠른 전환을 가능하게 하는 정보를 포함

*할당된 UE 아이디(들)(Allocated UE-Id(s)):
-국제 이동국 식별 번호 (International Mobile Station Identity, 이하 'IMSI'라 칭함)
-트래킹 영역의 고유 아이디 (Tracking area, 이하 'TA-ID'라 칭함)
-하나 이상의 인터넷 프로토콜(IP) 주소들

*UE 위치(UE position):
-트래킹 영역(TA) 레벨의 네트워크에 의해 알려짐

*이동성(Mobility):
-셀 재선택(Cell reselection)

*하향 링크 활성화(DL activity):
-UE는 불연속 수신 주기(DRX period)를 가짐

비활성(Inactivity)

-셀 무선 네트워크 임시 식별 번호 해제(Release Cell Radio Network Temporary Identity(이하 'C-RNTI'라 칭함))

-호출 채널에 대한 불연속 수신 할당(Allocate DRX for Paging channel(이하 'PCH'라 칭함)

새로운 트래픽 (New traffic)

-C-RNTI 할당

2) LTE ACTIVE 상태

*RRC: RRC_CONNECTED

*네트워크의 RRC 컨텍스트(Context in network):
-통신에 필요한 모든 정보를 포함

*할당된 UE ID(들)(Allocated UE-Id(s))
-IMSI
-트래킹 영역의 고유 아이디(TA-ID)
-셀에서 고유한 ID (C-RNTI)
- 하나 이상의 IP 주소들

*UE 위치(UE position):
-셀 레벨의 네트워크에 의해 알려짐

*이동성(Mobility):
-핸드오버(Handover)

*하향 및 상항 링크 활성화(DL/UL activity):
-UE는 불연속 수신(DRX)/불연속 송시(DTX) 주기를 가짐

등록 수행(Perform Registration)

-C-RNTI, TA-ID, IP 주소 할당

-인증 수행(Perform Authentication)

-보안 관계 설정(Establish security relation)

PLMN 변경/등록취소(Change of PLMN / deregistration )

-C-RNTI, TA-ID, IP 주소 할당해제

3) LTE DETACHED 상태

*RRC: NULL

*네트워크의 RRC 컨텍스트(Context in network):
-존재하지 않음(Does not exist)

*할당된 UE ID(들)
-IMSI

*UE 위치(UE position):
-네트워크에 의해 알려지 않음(Not known by network)

*이동성
-PLMN/셀 선택(PLMN/ Cell reselection)

*하향 및 상항 링크 활성화(DL/UL activity):
-없음

주기적인 TA -갱신 타임아웃(Timeout of periodic TA -update)

-C-RNTI, TA-ID 및 IP 주소의 할당 해제

한편, 통신 시스템의 이동성 관리 개체(Mobility Management Entity, 이하 'MME'라 명시함)는, 상기 언급한 UE의 상태와 관련하여 UE 컨텍스트를 구성하여 관리한다. 반면에, 차세대 기지국(Enhanced Node B, 이하 'eNB' 또는 '기지국'으로 명시함)는, LTE IDLE 상태의 UE를 위한 UE 컨텍스트를 구성하지 않으며, 오직 LTE ACTIVE 상태의 UE들에 대해서만 UE 컨텍스트를 구성하여 관리한다.

여기서, 상기 UE의 상태 전환시, UE는 이전의 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, 이하 'IP'라 명시함)연결 서비스를 재설정하게 된다. 상기 서비스 연결 설정에 대한 이동통신 시스템 각각의 네트워크 요소에 대한 구체적인 동작 절차가 정의 완료된 상태는 아니지만, 상위 레벨의 연결 설정에 대한 개략적인 절차는 도 1에 도시된 바와 같이 설명 가능하다.

도 1은 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 초기 접속 절차의 흐름을 설명한 도면이다. 여기서, 도 1은 본 발명이 적용되는 상태 전환 지연을 감소시키기 위한 절차를 도시한 도면이며, 호출 및 제어 평면(C-Plane) 설정을 위한 정보의 송수신 절차도 포함한다.

도 1을 참조하면, 단계 130에서 UE(100)은 LTE IDLE 상태의 UE이다. 이때, 시스템의 네트워크 노드인 이동성 관리 엔터티(Mobility Management Entity, 이하 'MME'라 칭함)/사용자 평면 엔터티(User Plane Entity, 이하 'UPE'라 칭함)는 UE(100)에 대한 서비스 컨텍스트를 유지하고 있다. 이는 최소한의 디폴트 IP 연결 서비스를 위해서이다.

단계 135에서 상위 계층으로부터 또는 다른 UE로부터 데이터 패킷이 수신됨을 감지한 MME/UPE(120)은, 단계 140에서 상기 UE(100)에 대한 상태 및 현재 트래킹 영역을 확인한다.

그 후, 단계 145에서 UE(100)에 대한 호출을 수행한다.

단계 150에서 UE(100)는 무선 자원 연결 요청(Radio Resource Connection Request) 메시지를 MME/UPE(120)로 전송한다. 상기 무선 자원 연결 요청 메시지는 데이터/시그널링에 대한 서비스 요청을 위한 비접속 계층(Non Access Stratum, 이하 'NAS'라 칭함) 등가 정보를 포함한다.
단계 155에서 UE(100)로부터의 상기 요청 메시지와 페이징 절차를 상관하고, 디폴트 자원들을 통해 하향 링크 데이터에 대한 송신을 시작한다.
단계 160에서 MME/UPE(120)는 UE(100)로 무선 자원 설정(Radio Resource setup)메시지를 송신한다. 이때, 상기 무선 자원 설정 메시지는 서비스 수락, 패킷 데이터 프로토콜(PDP: Packet Data Protocol) 컨텍스트 활성화(Activate PDP context)를 위한 NAS 등가 정보와 무선 자원 연결 확인에 따른 Ack 정보, 보안 모드 명령, 무선 접속 베어러(Radio Access Bearer) 할당 요청 및 무선 베어러(Radio Bearer) 설정을 위한 접속 계층(Access Stratum, 이하 'AS'라 칭함) 등가 정보를 포함한다.
상기 무선 자원 설정(radio resource setup) 메시지를 수신한 UE(100)은, 단계 165에서 무선 자원 설정 확인(radio resource setup ACK) 메시지를 MME/ UPE(120)로 전송한다. 상기 무선 자원 설정 확인 메시지(radio resource setup ACK)는 PDP 컨텍스트 활성화 수락(Activate PDP context Accept)을 위한 NAS 등가 정보와 보안 모드 완료 및 RAB 할당 응답/RB 설정 완료를 위한 접속AS 등가 정보를 포함한다.

상기 단계 160과 단계 165는 상기 디폴트 IP 접속 서비스와, 상기 디폴트 IP 접속 서비스와는 다른 서비스 품질 요구(QoS: Quality of service)를 가진 서비스에 대한 자원 설정이다.

삭제

상기 무선 접속 절차와 관련하여 기존의 제3세대 이동 통신 시스템(이하, 'legacy systems' 또는 '레거시 시스템'라 칭함)들에서 순차적으로 수행되는 절차들은, 차세대 이동통신 시스템인 LTE 시스템 및 System Architecture Evolution(이하 'SAE'라 칭함)시스템에서 병렬로 그 절차들의 수행이 가능하다.

무선 연결을 설정하기 위한 AS 절차는, 이전에 설정된 SAE 베어러들을 재활성화시키기 위한 NAS 절차와 결합하여 설정 가능하다(이하 '서비스 요청(Service Request)/수락(Accept)' 메시지를 상기 NAS 등가로 칭함).

한편, UE와 기지국간에 초기 무선 접속절차도 협의 완료 되지 않은 한 가지 요소이다. 상기 초기 무선 접속 절차에 대한 상위 레벨에 대한 개략적인 설명을 하기의 도 2에서 간략하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따라 차세대 이동통신 시스템에서 사용자 단말(UE)과 기지국(eNB) 간의 초기 접속 절차를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 단계 215에서 UE(200)는 랜덤 접속 프리앰블(Random access preamble) 메시지를 기지국(210)으로 전송한다.

단계 220에서 기지국(210)은 임의 접속 응답 메시지를 UE(200)로 전송한다. 이때, 상기 임의 접속 프리앰블 메시지는 타이밍 어드밴스, 스케줄링 허락, C-RNTI(cell radio network temporary identifier) 정보등을 포함한다.

단계 225에서 UE(200)은 L3 메시지를 기지국(210)으로 전송하고, 단계 230에서 기지국(210)으로부터 L3 메시지 응답 메시지를 수신하여 초기 접속 절차를 완료한다.

상기 초기 접속 절차 초기화 시, UE(200)는 전용 자원들이 할당 받지 않은 상태이고, 짧은 셀 전용 ID를 할당받지 않은 상태이며, 네트워크과 UE의 상향 링크 타이밍이 할당되지 않은 상태이다. 따라서, UE(200)이 전송하는 초기 메시지는 비동기 상향 링크 전송을 위한 채널 경쟁을 기반으로 이용하며. 상기 채널을 통해 전송될 수 있는 정보는 4-6비트로 제한된다. 비록 단계 225에서 포함될 수 있는 정보는 더 크게 설정 가능하지만, 셀 에지(edge)의 UE에 대해서는 여전히 매우 제한된다.

일부 초기 분석에 따르면, UE가 하이브리드 자동 재전송 요구(HARQ: Hybrid Automatic Retransmit reQuest) 기법을 이용할 경우. 대략 100 비트로 전송할 수 있다고 언급하고 있다. 이때, 상기 HARQ 재전송은 1.25 MHz 대역폭에서 1ms 전송시간인터벌(Transmission Time Interval, 이하 'TTI'라 칭함)주기로 전송하는 것을 특징으로 한다.

즉, 이러한 상황을 고려하는 경우, UE의 상태 전환 지연을 줄이기 위해서, 초기 상향 링크 메시지에 부가적인 상향 링크 메시지를 사용하지 않는 것이 바람직하다. 상기 초기 상량 링크 메시지는 일 예로, 도 1에서 언급한'무선 자원 접속 요청(Radio Resource Connection Request) 메시지가 있다.

다시 말해서, 대개 LTE 아이들 상태로부터 LTE 액티브 상태로의 전환을 위하여, 상기 초기 상향 링크 메시지의 크기는 100 비트로 제한을 두는 것이 바람직하다.

한편, 상향/하향 링크 데이터 전송(UL/DL 데이터)로 인한 서비스 요청(Service Request)에 따라 UE(200)의 RRC 상태 전환이 개시되는 경우, 하기의 <표 1>의 정보가 상기 무선 자원 연결 요청(Radio Resource Connection Request) 메시지에 포함 가능하다.

한편, '트래킹 영역 갱신(TAU:tracking area update)'로 인해 상태 전환이 개시된 경우, 하기의 <표 2>의 정보 요소들이 '무선 자원 접속 요청' 메시지에 포함된다.

현재 LTE 시스템에서는, 상기 정보 요소들 중에서 무결성(integrity) 체크 정보의 사이즈를 줄이고, 초기 UE AS 성능을 생략하여 상기 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 감소시키는 것에 관하여 논의 중이다. 이러한 방안은 약 30 비트 만큼의 사이즈를 줄일 수 있는 장점을 제공한다. 그러나, 이 결과는 가정된 100 비트의 제한에 거의 근접하나, 여전히 추가적인 사이즈 감소가 필요한 실정이다.

이러한 LTE 시스템의 초기 무선 접속 절차와 관련하여 본 발명에서는 새롭게 TA 코드와 PLMN ID의 방법을 정의하며, 이를 통해 초기 상향 링크 메시지의 사이즈의 축소에 상당한 기여를 제공하고자 한다. 상기 TA 코드와 PLMN ID는 본 발명에 따라 초기 메시지의 사이즈를 축소 가능하게 하는 정보이다. 실제 LTE 시스템에서 제안하는 TA 코드와 PLMN ID들은 레거시 이동통신 시스템의 특정 ID들인 위치 영역 코드(LAC: Location Area Code, 이하 LAC라 명시함)와 PLMN ID와 일부 유사하다.

우선, 레거시 시스템의 LAC와 PLMN ID에 대하여 간략하게 정의하고자 한다.

* 위치 영역 아이디(Location Area Identification)

이는 GSM-MAP 타입 PLMN에 대한 위치 영역을 고유하게 식별한다. 이는 하기 <표 3>과 같다.

* PLMN ID

이 정보요소는 GSM-MAP 타입 PLMN(Public Land Mobile Network)를 식별한다. 이는 하기 <표 4>와 같다.

* 관련 ID들에 대한 추가 정보

하기의 섹션에서는 본 발명의 해결책인 초기 메시지의 사이즈 최적화와 관련하여 새롭게 제안되는 ID들에 대하여 간략하게 논의하고자 한다.

* TA ID

초기 액세스 절차시, 발생 가능한 채널 경쟁(potential contentions)을 해결하기 위해서는, UE는 초기 상향 링크 메시지에 글로벌하게 고유한 UE ID를 포함할 필요가 있다.

특히, LTE IDLE 상태에 있는 대부분의 UE들은 네트워크가 이전에 할당한 임시 ID, 즉 패킷 서비스를 위한 임시 이동 단말 식별 번호(Packet-Temporary Mobile Subscriber Identifier, 이하 'P-TMSI'라 칭함)를 가입자 식별 모듈(Subscriber Identity Module, 이하 'SIM'라 칭함)상에 저장하고 있는 것으로 가정한다. 상기 임시 ID는 TA 내에서 고유하기 때문에, 상기 'P-TMSI'를 이용할 경우, UE는 TA도 식별해야 한다. 이때, TA ID는 PLMN 내에서 TA를 고유하게 식별하는 TA 코드와 PLMN ID로 구성된다. 상기 TA ID는 글로벌하게 고유한 식별 정보이다.

* PLMN ID

UE가 'P-TMSI'를 적용하는 경우, 상기 임시 ID가 할당되어 있는 TA의 PLMN ID는 글로벌하게 고유한 UE ID를 제공할 필요가 있다.

네트워크 공유의 경우, 셀은 다수의 PLMN ID들을 방송할 것이고, UE는 그 중에서 하나를 선택할 것이다. 이러한 경우, UE는 기지국(eNB)로 하여금 접속 요청을 적절한 CN 노드로 라우팅할 수 있도록 하기 위해, 선택된 PLMN을 지시해야 할 것이다.

그럼, UMTS 시스템에서 관련 ID들의 방송이 어떻게 이루어지는지 살펴보기로 한다. 일반적으로, UMTS시스템에서, PLMN ID들은 하기의 <표 5a>와 <표 5b>와 같이 마스터 정보 블록에 포함되어 방송된다.

여기서, 다중 PLMN 리스트에 대하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

* 다중 PLMN 리스트

이 정보요소는 공유된 네트워크에서 셀의 다중 사업자 네트워크 식별번호 (GSM-MAP 타입 PLMN의 경우)를 식별한다. 이는 하기의 <표 6>과 같다.

상기 설명한 바와 같이, UMTS 시스템에서, 네트워크 공유(즉, 다중 PLMN ID들)가 이용되는 경우에도, 하나의 위치 영역 코드(LAC)가 시그널링된다. 상기 LAC는 아래의 <표 7>과 같은 시스템 정보 블록 타입 1에 포함된다.

* 시스템 정보 블록 타입 1

시스템 정보 블록 타입 1은 아이들 모드와 접속 모드에서 사용될 UE 타이머들 및 카운터들 뿐만 아니라 NAS 시스템 정보를 포함한다.

여기서, GSM-MAP NAS 시스템 정보에 대하여 구체적으로 설명하고자 한다.

* NAS 시스템 정보(GSM-MAP)

이 정보요소는 GSM-MAP 타입의 PLMN에 대한 비접속 계층(stratum)에 속한 시스템 정보를 포함한다. 상기 정보는 RRC에 대해 트랜스퍼런트 즉, 투명(transparent)하다. 상기 정보는 하나의 CN 도메인(회선 교환(CS: Circuit Switched) 또는 패킷 교환(PS: Packet Switched))에 특정된 정보 또는 두 CN 도메인들에 대해 공통적인 정보를 포함할 수도 있다. 이는 하기의 <표 8>과 같다.

이러한 상황을 고려하여 본 발명에 따른 초기 상향 링크 메시지의 UE 및 PLMN ID의 사이즈 감소는 아래와 같은 메시지 구조 및 절차를 통해 구현 가능하다.

도 3은 본 발명에 따라 새롭게 제안되는 초기 상향 링크 메시지의 송수신 절차를 도시한 도면이다. 즉, 본 발명의 요지에 따라 감소된 사이즈의 초기 상향 링크 메시지를 송수신하는 것을 특징으로 한다.

도 3을 참조하면, 특히, 본 발명은 본 발명에 따라 정의된 AS 계층 및 NAS 계층 정보의 조합을 포함하는 'L3 메시지' 즉, 도 3의 단계 345 및 350의 무선 자원 접속 요청(Radio Resource Connection Request) 메시지를 전송할 수 있다. 즉, 도 3의 시그널링 절차는 관련된 메시지의 사이즈를 줄이기 위해 최적화된 것이다.

단계 330에서 UE(300)은 초기 접속 절차를 개시하기 전의 상태로, UE는 선택한 셀에서 방송된 시스템 정보의 일부를 획득한다. 상기 시스템 정보는 하나 또는 네트워크 공유의 경우에는 더 많은 PLMN ID들 및 TA 코드를 포함하는 NAS-시스템 정보를 포함한다.

여기서, 본 발명에 따른 차세대 이동 통신 시스템인 LTE/SAE 시스템의 절차는 UMTS 시스템에서와 일부 유사한 절차로 진행 가능하나, 실제 이용되는 메시지들의 구조는 각각 독립적이다. 일 예를 들어, LTE 및 SAE 시스템은 다수의 TA 코드들을 방송할 수도 있다.

이와 관련하여 하기의 <표 9>와 <표 10>는 본 발명에 따라 상기 단계 330에서 전송 가능한 시스템 정보의 일 예를 나타낸 것이다. <표 9>는 상기 시스템 정보가 마스터 정보 블록 형태로 전송되는 경우의 구조를 나타낸 것이며, <표 10>은 상기 시스템 정보가 마스터 정보 블록 1을 구조를 나타낸 것이다.

단계 335 단계에서 UE(300)는 '랜덤 접속 프리앰블(Random access preamble)' 메시지를 eNB(310)로 전송한다.
단계 340 단계에서 eNB(310)는 '랜덤 접속 프리앰블' 메시지를 탐지하면, UE(300)으로 '랜덤 접속 응답' 메시지를 전송한다. 상기 랜덤 접속 응답 메시지는 예를 들어, 타이밍 어드밴스, 스케줄링 허가(UE가 제1 상향 링크 메시지를 전송하도록 허가함), 셀 특정 임시 ID(C-RNTI)를 포함한다.
단계 340에서 eNB(310)로부터 '랜덤 접속 응답'을 수신하면, 단계345에서 UE(300)는 제1 상향 링크 'L3 메시지'인 무선 자원 연결 요청 메시지를 eNB(310)로 전송한다.
여기서, LTE IDLE 상태로부터 LTE ACTIVE 상태로의 전환 대부분에서는 UE(300)은 다음의 동작들을 포함한다. 즉 단계 345에서 UE(300)가 상기 전송하고자 하는 무선 자원 연결 요청 메시지에 포함될 PLMN ID 및/또는 TA 코드와 단계 330에서 획득한 ID들 중 적어도 하나가 동일하다면, 단계345에서UE(300)는 상기 무선 자원 연결 요청 메시지에 전체 ID를 포함하지 않는다. 대신에, UE(300)는 하기와 같은 동작을 수행한다.

삭제

* UE의 동작

1. 무선 자원 연결 요청 메시지를 송신한 UE(300)가 위치하는 셀이, 하나의 해당 ID를 방송하는 경우,

1.1. 시그널링될 ID가 방송된 값과 동일하면 즉, 방송된 값을 '필수 디폴트값'으로 적용하면, UE는 ID를 생략한다.

1.2. 반면에 그렇지 않으면, UE는 전체 ID를 포함한 메시지를 시그널링한다.

2. 초기 상향 링크 메시지를 개시한 UE가 있는 셀이, 다수의 해당 ID들을 방송하는 경우,

2.1. 시그널링될 ID가 방송된 값들 중 하나와 동일하면, 인덱스, 즉 매칭되는 ID에 대한 포인터를 포함한다.

2.2. 반면에 그렇지 않으면, 해당 (또는 전체) ID를 포함하는 메시지를 시그널링한다.

상기 UE(300)의 동작과 관련하여 본 발명에서 제안하는 메시지 구조는 아래의 <표 11>과 같다.

여기서, 필수적으로 디폴트(Mandatory Default: MD)은, 지시되어야 할 값과 디폴트 값이 동일한 경우, 해당 값은 시그널링 되지 않는다는 것을 내포한다.
본 발명에 따른 메시지의 구조 즉, 상기 정보 요소(IE: Information Element)들을 포함하는 메시지는 초기 메시지의 사이즈를 30 - 34 비트를 감소시킬 수 있는 장점을 제공한다. 즉, PLMN ID의 사이즈는 20 비트인 반면에, TA 코드의 사이즈는 16 비트일 수 있다. 다시 설명하면, 본 발명은 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 추가적으로 30-36비트를 더 감소시킴에 따라, 제한된 메시지의 사이즈를 충분히 만족하게 하는 장점을 제공한다.
단계 350에서 eNB(310)는 MME(320)으로 무선 자원 연결 요청 메시지를 전달한다. 여기서, 상기 무선 자원 연결 요청 메시지는 일부의 정보 요소만을 포함하여 전송 가능하다.
한편, 무선 자원 연결 요청 메시지가 사이즈 최적화된 버전의 PLMN ID 또는 TA 코드를 포함하는 경우, eNB(310)는 MME(320)로 무선 자원 연결 요청 메시지를 전송하기 전에, 해당 ID를 풀 버전으로 변환해야 한다.
단계 355에서 MME(320)는 무선 자원 연결 응답 (radio resource connection response) 메시지를 eNB(310)로 전송한다.
단계 360에서 eNB(310)는 무선 자원 연결 응답 메시지를 UE(300)로 전송한다.

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일 예(Example)

하기에서는 본 발명에 따라 셀에서 방송되는 시스템 정보가 4개의 PLMN ID들과 하나의 TA 코드를 포함하는 것을 일 예를 들어 설명하고자 한다. 이 경우, 마스터 정보 블록은 하기의 <표 12>와 같이 구성 가능하며, 시스템 정보 블록 1은 하기의 <표 13>와 같이 구성 가능하다.

상기 예와 같이, UE가 전송하는 무선 자원 접속 요청 메시지의 지시된 PLMN ID인 'P-A'와, 즉, '마스터 정보 블록'에 포함된 PLMN ID들의 리스트의 첫 번째 엔트리는 동일하다. 따라서, UE는 선택 PLMN ID 타입의 'MIB 엔트리와 동일한' 값을 선택하고, 이를 '1'의 값으로 설정한다.

또한, UE가 전송하는 무선 자원 연결 요청 메시지의 지시된 TA 코드인 'T-A'와, 즉 '시스템 정보 블록 타입 1'에 포함된 TA 코드의 값과 동일하다. 따라서, 이때, 상기 값은 디폴트 값으로, 즉, UE는 실제 값을 시그널링 할 필요가 없게 된다.

따라서, UE는 무선 자원 연결 요청 메시지에 전체 PLMN ID들을 포함하여 전송하지 않아도 됨에 따라 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 줄이게 된다. 또한, TA 코드의 경우도, 별도로 해당 값을 시그널링 수행하지 않음에 따라 상기 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 줄이게 된다.

응용 가능성

하기에서는 상기 초기 상향 링크 메시지를 송수신하는 차세대 이동 통신 시스템의 시그널링 절차에 대하여 언급하기로 한다. 본 발명에 따라 관련 ID들은 초기 상향 링크 메시지에 포함되어 적용 가능하다. 이때, 다른 셀에서 상기 메시지를 재전송해야 하는 UE는, 상기 메시지의 내용을 갱신할 필요가 있다. 이는 UMTS 시스템에서의 UE에게도 동일하게 적용된다. 하기에서는 UE의 셀 재선택 및 타이머 동작에 대하여 간략하게 정의하고자 한다.

* 셀 재선택, T300 또는 T318 타임아웃

; UE가 자신의 변수인 초기 UE ID(INITIAL_UE_IDENTITY)의 값과, 동일한 정보 요소(IE)인 "초기 UE ID"의 값을 가진 무선 자원 연결 설정(RRC CONNECTION SETUP) 응답 메시지를 받지 못했고, 셀 재선택, 또는 타이머 T300, 또는 타이머 T318의 만료(expiry)된 경우,
UE는 카운터 V300의 값을 확인하고, 상기 V300이 미리 설정된 N300보다 작거나 같으면, 셀 재선택이 일어났는지를 확인하고, 현재 셀의 SFN과 관련하여 CFN을 설정한다. 한편, UE는 무선 자원 접속 요청(RRC CONNECTION REQUEST) 메시지를 설정한다. 이때, 접속 클래스를 접속 서비스 클래스로 매핑하고, 랜덤 접속 채널(Random Access, RACH)에 접속할 때, 주어진 접속 서비스 클래스를 이용한다.

이이때, 상향 링크 공통 제어 채널(CCCH: Common Control CHannel)를 통해 전송하기 위해 하위 계층들로 새로운 무선 자원 접속 요청 (RRC CONNECTION REQUEST) 메시지를 전달하고, 카운터 V300을 구동시키며, MAC 계층이 상기 상기 무선 자원 연결 요청 (RRC CONNECTION REQUEST) 메시지의 전송 성공 또는 실패를 지시할 때, 상기 타이머 T300의 구동을 다시 시작한다.

한편, SIM에 'P-TMSI'가 저장되어 있는 방문/로밍(visiting/roaming) UE는 초기 ID로 적용할 것이다. 상기 로밍 UE의 경우, 다시 IMSI를 이용하지는 않을 것인데, 이는 UE의 ID 기밀성(confidentiality) 때문이다. 한편, 방문 UE들의 경우는, 네트워크 라우팅 정보(Network Routing Information, 이하 'NRI' 라 칭함) 즉, 14 23비트의 TMSI만으로 접속 요청을 라우팅할 수 없을 것이다.

결과적으로, 공유 네트워크로 로밍하는 UE는, SIM에 저장된 P-TMSI와 연관된 PLMN ID와 선택된 PLMN에 대응하는 PLMN ID를 모두 나타내야 한다. 이러한 상황에서, 본 발명에 따른 상향 링크 메시지의 사이즈 최적화 방안이 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에서 IMSI가 초기 ID로 이용될 경우라도, 상기 IMSI가 'P-TMSI'보다 크기 때문에, 바람직한 초기 상향 링크 메시지 크기는 100 비트가 되지 않을 수도 있다. 즉, 제한된 사이즈인 100을 넘을 수도 있다. 이러한 경우, 상기 IMSI는 제한된 경우에서만 초기 ID로 이용된다고 가정하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

레거시 시스템들에 대한 본 발명의 응용가능성

레거시 네트워크들, 예를 들어 기존의 UMTS 시스템은 다음의 측면을 고려해 보아야 한다.

1. 레거시 네트워크에서 UE IDLE 상태에서 UE 커넥티드(Connected) 상태로의 전환시, AS 및 NAS 절차들은 순차적으로 수행된다. 따라서, 초기 상향 링크 메시지는 AS-정보만을 포함하게 된다. 이는 네트워크들이 설계시, 덜 엄격한 지연 요구 조건들이 적용될 수 있다.

2. 초기 상향 링크 메시지의 사이즈 제한은, R99 UMTS 네트워크들에서는 168 비트이고, REL-6부터는 238 비트이다.

이론적으로, 본 발명에 따라 제안된 메시지의 최적화는 UMTS 시스템의 무선 링크 제어(RRC) 접속 요청 메시지에 대해서도 동일하게 적용 가능하다. 그러나, 본 발명에 따라 제안된 메시지 최적화는 초기 직접 천이(INITIAL DIRECT TRANSFER) 메시지에 포함된 PLMN ID에 대해서는 이용될 수 없다. 왜냐하면, 상기 초기 직접 천이 메시지는 메시지를 준비할 때 UE가 선택했던 것과는 다른 셀에서 수신될 수도 있기 때문이다.

한편, 셀 재선택이 수행하는 경우, UE는 새로운 RRC 접속 요청 메시지를 준비할 것이다. 이미 언급한 바와 같이, 셀 재선택의 경우 레거시 네트워크들, 예를 들어 UMTS 시스템에서의 상황은 다르게 진행된다. 따라서, 이 경우는 레거시 네트워크들에 적용될 수 없다고 가정한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템에서의 네트워크 요소들간의 송수신되는 정보들의 흐름을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템에서 사용자 단말(UE)과 기지국(eNB) 간의 초기 접속 절차를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따라 새롭게 정의된 초기 상향 링크 요청 메시지를 송수신하는 네트워크 요소들간의 초기 접속 절차를 개략적으로 도시한 도면.

Claims

이동 통신 네트워크 시스템에서 이동 단말이 초기 상향 링크 메시지를 송신하는 방법에 있어서,

사업자 네트워크 식별번호(PLMN: public land mobile network)를 지시하는 PLMN 아이디(ID: identifier)와 트래킹 영역(TA: tracking area)을 지시하는 TA ID중 적어도 하나의 ID를 생략하여 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성하는 과정과,

상기 구성된 초기 상향 링크 메시지를 네트워크 요소에게 송신하는 과정을 포함하는 초기 상향 링크 메시지 송신 방법.
제 1항에 있어서, 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성하는 과정은;

상기 초기 상향 링크 메시지를 송신하는 상기 이동 단말이 위치한 셀의 임의의 네트워크 요소가, 하나의 PLMN ID 또는 하나의 TA ID를 방송한 경우인 제1조건과, 상기 이동 단말이 상기 초기 상향 링크 메시지를 통해 시그널링 할 해당 ID가 상기 제1 조건에서 방송된 값과 동일한 경우인 제2조건 중 어느 하나의 조건을 만족하는 경우에, 상기 PLMN ID 또는 상기 TA ID 중 적어도 하나의 ID를 생략하여 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 초기 상향 링크 메시지 송신 방법.
제 1항에 있어서, 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성하는 과정은;

상기 초기 상향 링크 메시지를 송신하는 상기 이동 단말이 위치한 셀의 임의의 네트워크 요소가, 복수 개의 PLMN ID들 또는 복수 개의 TA ID들을 방송한 경우인 제3조건과, 상기 이동 단말이 상기 초기 상향 링크 메시지를 통해 시그널링 할 해당 ID가 상기 제3조건에서 방송된 값들 중 적어도 하나와 동일한 경우인 제4조건 중 어느 하나의 조건을 만족하는 경우에, 상기 PLMN 또는 TA ID 중 적어도 하나의 ID를 생략하여 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 초기 상향 링크 메시지 송신 방법.
제 3항에 있어서, 상기 이동 단말이 위치한 서빙 셀의 ID를 나타내는 포인터를 포함하는 상기 초기 상향 링크 메시지를 전송하는 과정을 더 포함하는 초기 상향 링크 메시지 송신 방법.
제 1항 항에 있어서, 상기 초기 상향 링크 메시지는 무선 자원 연결 요청(Radio Resource Connection Request) 메시지를 포함함을 특징으로 하는 초기 상향 링크 메시지의 사이즈를 줄이는 방법.
이동 통신 네트워크 시스템에서 초기 상향 링크 메시지를 송신하는 이동 단말에 있어서,

사업자 네트워크 식별번호(PLMN: public land mobile network)를 지시하는 PLMN 아이디(ID: identifier)와 트래킹 영역(TA: tracking area)을 지시하는 TA ID중, 적어도 하나의 ID 생략하여 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성하는 구성부와,

상기 구성된 초기 상향 링크 메시지를 네트워크 요소들에게 송신하는 송신부를 포함하는 이동 단말.
제 6항에 있어서, 상기 구성부는 상기 초기 상향 링크 메시지를 송신하는 상기 이동 단말이 위치한 셀의 임의의 네트워크 요소가, 하나의 PLMN ID 또는 하나의 TA ID를 방송한 경우인 제1조건과, 상기 이동 단말이 상기 초기 상향 링크 메시지를 통해 시그널링 할 해당 ID가 상기 제1조건에서 방송된 값과 동일한 경우인 제2조건 중, 어느 하나의 조건을 만족하는 경우에, 상기 PLMN ID 또는 TA ID 중 적어도 하나의 ID를 생략하여 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성함을 특징으로 하는 이동 단말.
제 6항에 있어서, 상기 구성부는 상기 초기 상향 링크 메시지를 송신하는 상기 이동 단말이 위치한 셀의 임의의 네트워크 요소가, 복수 개의 PLMN ID들 또는 복수 개의 TA ID들을 방송한 경우인 제3조건과, 상기 이동 단말이 상기 초기 상향 링크 메시지를 통해 시그널링할 해당 ID가 상기 제3조건에서 방송된 값들 중 적어도 하나와 동일한 경우인 제4조건 중, 어느 하나의 조건을 만족하는 경우에,

상기 PLMN 또는 TA ID 중 적어도 하나의 ID를 생략하여 상기 초기 상향 링크 메시지를 구성함을 특징으로 하는 이동 단말.
제 6항에 있어서,

상기 송신부는 상기 이동 단말이 위치한 서빙 셀의 ID에 대한 포인터를 포함하는 상기 초기 상향 링크 메시지를 전송함을 특징으로 하는 이동 단말.
제 9항에 있어서, 상기 초기 상향 링크 메시지는 무선 자원 연결 요청(Radio Resource Connection Request) 메시지임을 특징으로 하는 이동 단말.
이동통신 네트워크 시스템에서 네트워크 요소가 초기 상향 링크 메시지를 수신하는 방법에 있어서,

이동 단말로부터 초기 상향 링크 메시지를 수신하는 과정을 포함하며,

상기 초기 상향링크 메시지는 사업자 네트워크 식별번호(PLMN: public land mobile network)를 지시하는 PLMN 아이디(ID: identifier)와 트래킹 영역(TA: tracking area)을 지시하는 TA ID중, 적어도 하나의 ID 생략하여 구성됨을 특징으로 하는 초기 상향 링크 메시지 수신 방법.
　제 11항에 있어서, 상기 초기 상향 링크 메시지는, 상기 초기 상향 링크 메시지를 송신하는 상기 이동 단말이 위치한 셀의 임의의 네트워크 요소가, 하나의 PLMN ID 또는 하나의 TA ID를 방송한 경우인 제1조건과, 상기 이동 단말이 상기 초기 상향 링크 메시지를 통해 시그널링 할 해당 ID가 상기 제1조건에서 방송된 값과 동일한 경우인 제2조건 중, 어느 하나의 조건을 만족하는 경우에, 상기 PLMN 또는 TA ID 중 적어도 하나의 ID를 생략하여 구성됨을 특징으로 하는 초기 상향 링크 메시지 수신 방법.
제 12항에 있어서,

상기 초기 상향 링크 메시지는, 상기 초기 상향 링크 메시지를 송신하는 상기 이동 단말이 위치한 셀의 임의의 네트워크 요소가, 복수 개의 PLMN ID들 또는 복수 개의 TA ID들을 방송한 경우인 제3조건과, 상기 이동 단말이 상기 초기 상향 링크 메시지를 통해 시그널링할 해당 ID가 상기 제3조건에서 방송된 값들 중 적어도 하나와 동일한 경우인 제4조건 중, 어느 하나의 조건을 만족하는 경우에, 상기 PLMN 또는 TA ID 중 적어도 하나의 ID를 생략하여 구성됨을 특징으로 하는 초기 상향 링크 메시지 수신 방법.
제 13항에 있어서, 상기 이동 단말로부터 상기 이동 단말이 위치한 서빙 셀의 ID를 나타내는 포인터를 포함하는 상기 초기 상향 링크 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하는 초기 상향 링크 메시지 수신 방법.
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