KR101607142B1 - 무선 통신 시스템에서 일부 라디오 액세스 기술만 로밍 망에서 허용되는 사용자의 단말의 핑퐁을 막는 방법 - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템에서 단말의 사용자가 등록한 오퍼레이터가 운용하는 네트워크 즉 홈 네트워크에서는 두 개 이상의 라디오 액세스 기술의 사용이 허용된 단말이 기능을 이용하여 단말의 사용자 등록 오퍼레이터가 운용하지 않는 네트워크 즉 비지티드 네트워크를 로밍 이용할 때, 로밍 계약이 특정 라디오 액세스 기술에 대하여만 체결된 경우, 비지티드 네트워크가 지원하는 라디오 액세스 기술들 중에서 로밍 계약이 허용하는 특정 라디오 액세스 기술만 단말에게 사용이 허가된다.

이렇게 홈 네트워크에서 사용 가능하던 라디오 액세스 기술들 중 일부만 비지티드 망에서는 허용되는 상황이 발생할 수 있는데, 이러한 상황의 발생은 단말 사용자의 가입자 정보를 얻어야만 알 수 있는 내용이므로, 가입 정보를 직접적으로 참조할 수 있는 비지티드 네트워크의 코어 엔티티들은 문제 발생 상황을 알 수 있지만, 비지티드 네트워크의 라디오 액세스 엔티티들은 단말 가입자 정보를 직접적으로 참조하지 않기 때문에 문제 발생 상황을 알 수 없다. 따라서, 비지티드 네트워크의 기지국이 단말에게 이용 불가능한 라디오 액세스 기술의 사용을 지시하는 경우가 발생하고, 이를 지시 받은 단말은 네트워크 연결에 실패한 후, 지시를 한 기지국으로 다시 연결을 시도하는 과정이 계속 반복되는 핑퐁이 현상이 발생한다. 본 발명은 이러한 핑퐁 현상을 막기 위하여 단말이 로밍된 경우, 사용이 불가능한 라디오 액세스 기술을 이용하도록 기지국이 단말에게 지시하는 것을 막는 방법을 제시함으로써, 핑퐁의 발생을 막고 단말의 통신 서비스에 장애가 발생하고 단말의 전력이 낭비되는 문제를 해결한다.

IRAT-capability, Roaming, partial RAT subscription

Description

무선 통신 시스템에서 일부 라디오 액세스 기술만 로밍 망에서 허용되는 사용자의 단말의 핑퐁을 막는 방법{Method to prevent Ping-Pong for partial roaming subscription UE in radio communication system}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 다중 라디오 액세스 지원 단말의 사용자가 지원 가능 라디오 액세스 기술의 일부만 비지티드 망에서 사용 가능한 부분 라디오 액세스 지원 로밍 계약을 가진 경우, 단말 사용자에게 허용된 라디오 액세스 기술과 단말이 지원하는 라디오 액세스 기술의 불일치 때문에 발생하는 핑퐁 현상을 막기 위한 것이다.

일반적으로 무선 통신 네트워크에서 무선 통신 오퍼레이터는 새로운 라디오 액세스 기술을 점진적으로 도입하기 때문에, 일정 지역에서는 사용 가능한 여러 가지 주파수와 여러 가지 라디오 액세스 기술이 공존하게 된다. 그리고 단말은 여러 가지 주파수와 라디오 액세스 기술을 모두 지원하도록 설계되어, 현재 위치에서 사용 가능한 라디오 액세스 기술을 검색한 후 우선 순위가 높은 주파수와 라디오 액세스 기술을 이용하여 네트워크에 접속한다. 이때 단말의 사용자가 오퍼레이터의 가입자인 경우 단말에게 그 네트워크는 홈 네트워크가 되고, 오퍼레이터의 가입자 가 아닌 경우 단말에게 그 네트워크는 비지티드 네트워크가 된다. 또한 단말이 비지티드 네트워크의 서비스를 받는 경우, 비지티드 네트워크 내에는 단말 사용자의 가입 정보가 비지티드 네트워크 내의 HSS에는 저장되어 있지 않으므로 비지티드 네트워크 내의 네트워크 엔티티들은 단말의 홈 네트워크 내의 HSS에서 단말 사용자의 가입정보를 전송 받는다.

이를 위해, 네트워크에서 오퍼레이터는 지원하는 여러 가지 라디오 액세스 기술에 대하여 우선 순위를 정하고, 단말이 특정 라디오 액세스 기술을 지원하는 기지국 이용을 먼저 시도하도록 하는 정책을 사용한다. 이때 우선 순위가 높은 라디오 액세스 기술을 지원하는 기지국이 이미 다른 단말들에게 서비스를 제공하고 있어서, 새로운 단말을 서비스할 수 없는 등의 이유로 단말이 요청한 라디오 커넥션 생성 요구를 수용할 수 없는 경우가 발생될 수 있다. 이에, 네트워크에서 오퍼레이터는 다음에 시도할 주파수와 라디오 액세스 기술을 단말에게 지정하여 알려주는 리다이렉션 기능을 지원하여, 단말이 사용 가능한 주파수와 액세스 기술들을 다시 검색하면서 전력을 낭비하고 네트워크를 사용하지 못하는 것을 막는다. 이 두 가지 기능들(다중 라디오 액세스 기술들에 대한 우선 순위 지정, 기지국의 단말 리다이렉션 지정)을 지원하기 위하여, 현재 무선 통신 표준은 기지국과 단말에게 다음과 같은 동작을 하도록 정의한다.

- 기지국은 오퍼레이터 망에서 지원하는 라디오 액세스 기술들에 대하여 우선 순위 정보를 시스템 정보로 브로드캐스트한다.

- 단말은 기지국에서 브로드캐스트하는 우선 순위 정보를 보고 우선 순 위가 높은 라디오 액세스를 지원하는 기지국으로 라디오 커넥션 형성을 요청하는 RRC connection request를 전송한다. 이때 전송되는 RRC connection request 메시지는 단말이 지원 가능한 다른 라디오 액세스 기술에 대한 정보를 Pre-redirection info IE안에 포함한다. 현재 3GPP 스펙에서는 Pre-redirection info에 E-UTRA FDD 지원 여부와 E-UTRA TDD 지원 여부를 True 또는 False로 표기하도록 한다.

- RRC connection request 메시지를 수신한 기지국에서 해당 단말을 서비스하는 것이 가능한 경우에는 RRC connection setup request 메시지를 단말로 전송하고 이를 수신한 단말은 RRC connection은 완료하는 RRC connection complete 메시지를 전송한다. 이때 단말은 RRC connection complete 메시지에 코어네트워크의 MME로 전송하는 attach request나 Tracking area update request 메시지를 포함하여 전송한다. 이를 수신한 기지국은 RRC connection complete 내의 단말의 메시지를 코어네트워크의 MME로의 전송한다.

- 단말의 attach request나 Tracking area update request 메시지를 수신한 MME는 단말의 사용자의 등록 정보를 HSS에 요청하여 얻은 후 얻은 정보를 검사하여 해당 라디오 액세스 기술을 이용하여 네트워크를 사용하는 것이 허용되어 있는지 확인한다. 사용이 허용되어 있는 경우 MME는 attach request accept나 tracking area update accept를 기지국을 통하여 단말로 전송한 후 단말 서비스 지원을 위한 UE context setup 명령을 기지국에 내린다. 한편, 사용이 허용되지 않은 경우에 MME는 attach request reject나 tracking area update reject를 기지국을 통하여 단말로 전송한 후 단말 서비스 지원을 종료하기 위한 UE context release 명령을 기지국에 전달한다.

- 기지국이 UE context release 명령을 수신한 경우에는 RRC connection reject 메시지를 단말로 전송하여 단말에 대한 서비스를 종료한다. 이때 RRC connection reject메시지는 기지국이 단말이 다음에 시도하도록 지정하는 다른 주파수나 라디오 액세스 기술에 대한 정보를 Redirection info IE에 포함한다. 포함되는 정보는 단말이 기지국으로 전송한 RRC connection request 메시지에 전송한 Pre-redirection info에 포함된 정보를 기반으로 결정한다.

그런데, LTE와 UMTS의 라디오 액세스 기술을 모두 지원하는 오퍼레이터에 가입한 사용자가 사용하는 단말이 홈 네트워크에서는 LTE와 UMTS의 사용이 모두 가능하지만 비지티드 네트워크에서는 로밍 계약의 제약으로 인하여 UMTS만 사용이 가능할 수 있다. 이때 통신 시스템에서 핑퐁 현상으로 인하여, 단말이 도 1에 도시된 바와 같이 네트워크를 이용하지 못하는 현상이 발생될 수 있다.

즉 비지티드 네트워크로 이동 시, 단말(1080)은 200단계에서 신호 세기가 가장 센 RNC1(1020)의 시스템 정보를 수신한다. 이 시스템 정보는 RNC1(1020)의 주변 셀들에서 지원하는 주파수들에 대한 우선 순위 정보를 포함한다. 예를 들면, 시스템 정보의 우선 순위 정보에 있어서, RNC1(1020)에서는 지원하는 UTRA F1의 우선 순위가 가장 높게 표시되어 있고, eNB1(1030)에서 지원하는 LTE FO, eNB1(1030)에서 지원하는 LTE F3, RNC2(1040)에서 지원하는 UTRA F2가 오름차순으로 표시되어 있을 수 있다. 이 우선 순위 정보를 수신한 단말(1080)은 가장 우선 순위가 높은 RNC1(1020)의 UTRA F1으로 라디오 커넥션을 시도한다. 즉 라디오 커넥션을 위하여, 단말(1080)은 210단계에서 RNC1(1020)으로 랜덤 액세스 프로시져를 실행한다. 그리고 단말(1080)은 220단계에서 RRC connection request 메시지를 사용 가능한 라디오 액세스 기술을 체크한 파라매터와 함께 RNC1(1020)으로 전송한다. 이때 단말(1080)은 LTE-TDD/LTE-FDD를 지원하므로 pre-redirection-info에 LTE_TDD/LTE_FDD를 true로 설정하여 전송한다. 이를 수신한 RNC1(1020)이 오버 로 드 등의 이유로 새로운 단말로의 서비스가 불가능한 경우, RNC1(1020)은 250단계에서 수신한 메시지 내의 pre-redirection-info를 이용하여 단말(1080)을 리다이렉션할 액세스 네트워크와 주파수를 결정한다. 이때 pre-redirection-info에 LTE_TDD/LTE_FDD가 true로 설정되어있었으므로, RNC1(1020)은 RRC connection reject 메시지를 통해서 서비스가 불가능함을 알리면서 redirection info 파라매터에 LTE_TDD/LTE_FDD를 지원하는 eNB1(1030)의 LTE FO 정보를 포함하여 리다이렉션시킨다.

다음으로, RNC1(1020)의 RRC connection reject 메시지를 통해 지시 받은 주파수와 라디오 액세스 기술을 이용하여 네트워크에 접속하기 위하여, 단말(1080)은 260단계에서 eNB1(1030)가 지원하는 LTE FO로 랜덤 액세스 프로시져를 수행한다. 그리고 단말(1080)은 270단계에서 RRC connection request 메시지를 eNB1(1030)에 전송한다. 이때 단말(1080)은 220단계에서 전송한 것과 같은 pre-redirection-info를 RRC connection request 메시지에 포함시켜 전송한다. 270 단계의 메시지를 수신한 eNB1(1030)는 280단계에서 RRC connection을 설정하기 위한 RRC connection setup request 메시지를 단말(1080)에 전송한다. 이를 수신한 단말(1080)은 290단계에서 라디오 커넥션을 완료하는 RRC connection setup complete 메시지를 eNB1(1030)에 전송한다. 이때 단말(1080)이 RRC connection setup 메시지에 코어 네트워트 엔티티로 서비스 사용을 요청하기 위한 attach request나 tracking area update 메시지를 포함시킨다.

다음으로, 290단계에서 전송된 메시지를 수신한 eNB1(1030)가 오버로드 등 의 이유로 서비스가 불가능하지 않다면, eNB1(1030)은 300단계에서 단말(1080)이 전송한 attach request나 tracking area update 메시지를 initial UE 메시지에 실어서 코어 네트워크 엔티티인 MME(1200)로 전송한다. 이를 수신한 MME(1200)은 310단계에서 HSS(1210)으로 단말(1080) 사용자의 가입정보를 요청한다. 그리고 MME(1200)는 320단계에서 단말(1080) 사용자의 가입 정보를 수신하여, 해당 단말(1080) 사용자가 LTE를 통한 네트워크 사용을 허가 받았는지 확인한다. 확인 결과, 로밍 계약에 의하여 LTE 사용이 허용되지 않으므로, MME(1200)는 330단계에서 attach reject나 tracking area update reject를 로밍이 허용되지 않음을 나타내는 cause 값과 함께 eNB1(1030)로 전달한다. 또한 eNB1(1030)는 350단계에서 이 메시지를 DL information transfer 메시지를 통하여 단말(1080)로 전달한다. 이때 MME(1200)은 330단계의 메시지를 전달한 후, 340단계에서 단말(1080)에 대한 서비스를 종료를 지시하는 UE context release 메시지를 eNB1(1030)에 전송한다.

다음으로, 340단계의 메시지를 수신한 eNB(1030)은 360단계에서 단말(1080)과의 라디오 커넥션을 끊는 RRC connection reject 메시지를 단말(1080)에 전송한다. 이때 350단계에서 전송 받은 cause 값이 LTE의 해당 Tracking area로 로밍이 허용되지 않음을 나타내므로, 단말(1080)은 라디오 레이어의 barring과 그 상위 레이어의 barring을 수행한다. 여기서, 라디오 레이어의 barring은 접속을 시도한 주파수에 대해서만 barring을 시도하는 것으로, 단말(1080)은 LTE FO에 대한 barring만 수행하여 일정 시간 동안 LTE FO로의 접속을 시도하지 않는다. 그리고 상위 레이어의 barring은 접속을 시도한 LTE의 Tracking Area에 대하여 barring하 는 것으로, 단말(1080)이 위치가 바뀌어서 전에 네트워크 접속을 시도한 tracking area와 다른 tracking area로 이동하지 않는 한, 일정 시간 동안 attach request와 tracking area update request 자체를 시도하지 않는다.

아울러, 위의 두 가지 barring 작동으로 단말(1080)은 더 이상 LTE 사용이 불가능하므로 사용 가능한 UMTS 망을 찾으려고 시도한다. 그 결과, 단말(1080)은 330단계에서 시그널 강도가 가장 센 RNC1(1020)을 통하여 네트워크 접근을 시도하여, 210단계 내지 250단계를 다시 수행하면서 eNB(1030)이 지원하는 LTE 영역으로 리다이렉션된다. 그리고 리다이렉션된 단말(1080)은 340단계에서 다시 260단계 내지 360단계를 반복하여, 로밍이 허용되지 않음을 나타내는 cause 값과 함께 네트워크 사용을 거부 메시지를 수신한다. RNC1(1020)의 오버로드 등의 문제 상황이 해결되도록 RNC1(1020)에서 단말(1080)의 네트워크 사용 요청을 수락할 때까지 330단계 및 340단계가 계속 반복되는 핑퐁 현상이 발생하게 된다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 일부 라디오 액세스 기술만 로밍 망에서 허용되는 사용자의 단말의 핑퐁을 막는 방법을 제공한다.

즉 본 발명은 다중 라디오 액세스 기능을 지원하는 단말 사용자의 로밍 계약이 부분적인 라디오 액세스만 허용하는 경우, 즉 비지티드 망에서 단말 사용자에게 허용된 라디오 액세스 기술이 단말이 지원하는 라디오 액세스 기술의 일부만을 포함하는 경우, 단말이 로밍된 비지티드 네트워크를 이용할 때는 라디오 커넥션 요 청 시 비지티드 네트워크에서 사용이 허용되지 않는 라디오 액세스 기술에 대한 정보를 False로 설정하여 비지티드 네트워크 내의 기지국에게 알리도록 구성된다. 이를 통해, 비지티드 네트워크 내의 기지국의 리소스 부족 등의 이유로 단말을 리다이렉션시킬 때, 기지국이 사용이 허용되지 않는 주파수와 라디오 엑세스 기술을 사용하도록 단말을 리다이렉션하는 것을 막는다. 이를 위해, 본 발명은 라디오 커넥션 요청 시 비지티드 네트워크에서 사용이 허용되지 않는 라디오 액세스 기술에 대한 정보를 False로 설정해야 함을 알아내는 과정과 그에 따라 라디오 액세스 기술에 대한 정보를 False로 설정하는 과정을 포함한다.

다시 말해, 단말이 홈 네트워크가 아닌 로밍되는 비지티드 네트워크를 사용하는 경우, 로밍 계약에서 허용되는 라디오 액세스 기술 정보를 이용하여 로밍 망인 비지티트 네트워크 내의 기지국들로 보내는 라디오 커넥션 요구 메시지의 파라매터를 설정한다. 또는 비지티드 네트워크에서 일정 라디오 액세스 기술을 이용하려고 시도하였을 때 거절되어 일정 시간 동안 해당 라디오 주파수 접근을 일정 시간 동안 금지당하는 frequency barring이 설정된 경우, 그 금지된 시간 동안, 금지된 라디오 액세스 기술과 주파수 정보를 이용하여 라디오 커넥션 요구 메시지의 파라매터를 설정한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 핑퐁 방지 방법은, 허용 라디오 액세스 기술과 비허용 라디오 액세스 기술이 혼재된 비지티드 네트워크로 이동 시, 단말이 상기 비허용 라디오 액세스 기술을 거절하기 위한 사전 정보를 생성하는 과정과, 상기 허용 라디오 액세스 기술을 사용하는 기지국에 접속 을 요청 시, 상기 단말이 상기 사전 정보를 상기 기지국에 전송하는 과정과, 상기 단말과 접속이 불가능하면, 상기 기지국이 상기 사전 정보를 분석하여 상기 허용 라디오 액세스 기술을 사용하는 다른 기지국으로 상기 단말을 리다이렉션시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때 본 발명의 실시예에 따른 핑퐁 방지 방법에 있어서, 상기 사전 정보 생성 과정은, 로밍 시, 상기 단말이 상기 기지국에 접속을 요청하는 과정과, 상기 단말과 접속이 불가능하면, 상기 기지국이 상기 비허용 라디오 액세스 기술을 사용하는 또 다른 기지국으로 상기 단말을 리다이렉션시키는 과정과, 상기 단말이 상기 또 다른 기지국으로 접속을 요청하는 과정과, 상기 단말의 로밍이 허용되어 있지 않으면, 상기 또 다른 기지국이 상기 단말에 접속을 거절하는 과정과, 상기 또 다른 기지국에서 접속이 거절되면, 상기 단말이 상기 사전 정보를 생성하는 과정을 포함할 수 있다.

또는 본 발명의 실시예에 따른 핑퐁 방지 방법에 있어서, 상기 단말이 상기 허용 라디오 액세스 기술과 비허용 라디오 액세스의 구분이 불필요한 홈 네트워크를 식별하기 위한 아이디와 상기 허용 라디오 액세스 기술의 리스트를 저장하고 있을 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 핑퐁 방지 방법에 있어서, 상기 사전 정보 생성 과정은, 로밍 시, 상기 단말이 상기 기지국의 시스템 정보를 분석하여 상기 비지티드 네트워크에 진입 여부를 판단하는 과정을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은, 허용 라디오 액세스 기술과 비허용 라디오 액세스 기술이 혼재된 비지티드 네트워크에서 상기 허용 라디오 액세스 기술을 사용하여 통신 서비스를 제공하는 기지국 및 다른 기지국과, 상기 비지티드 네트워크로 이동 시, 상기 비허용 라디오 액세스 기술을 거절하기 위한 사전 정보를 생성하고, 상기 기지국에 접속을 요청 시, 상기 사전 정보를 상기 기지국에 전송하는 단말을 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에 있어서, 상기 기지국은, 상기 단말과 접속이 불가능하면, 상기 사전 정보를 분석하여 상기 다른 기지국으로 상기 단말을 리다이렉션시키는 것을 특징으로 한다.

이때 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은, 상기 비지티드 네트워크에서 상기 비허용 라디오 액세스 기술을 사용하여 통신 서비스를 제공하고, 상기 단말에서 접속 요청 시, 상기 단말에 접속을 거절하는 또 다른 기지국을 더 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에 있어서, 상기 단말은, 상기 비지티드 네트워크에서 상기 기지국, 다른 기지국 또는 또 다른 기지국 중 어느 하나에 접속을 요청하며, 상기 또 다른 기지국에서 접속이 거절되면, 상기 사전 정보를 생성할 수 있다.

또는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에 있어서, 상기 단말은, 상기 허용 라디오 액세스 기술과 비허용 라디오 액세스의 구분이 불필요한 홈 네트워크를 식별하기 위한 아이디와 상기 허용 라디오 액세스 기술의 리스트를 저장하고 있으며, 로밍 시, 상기 단말이 상기 기지국의 시스템 정보를 분석하여 상기 비지티드 네트워크에 진입 여부를 판단할 수 있다.

본 발명은 단말 사용자의 로밍 계약이 일부 라디오 액세스 기술의 이용만 로밍 망에서 허용된 경우, 단말이 허용되지 않은 라디오 액세스 기술을 리다이렉션 가능 정보에서 제외하고 로밍 망의 기지국에게 보고한다. 이를 통해, 로밍망의 기지국들이 허용되지 않은 라디오 액세스 기술을 단말의 리다이렉션 대상 기술로 고려하지 않도록 만들어서, 단말이 로밍망에서의 핑퐁 현상으로 불필요한 전력을 소비하면서 네트워크를 사용 못하는 현상을 막는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이때 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

하기 설명에서, "홈 네트워크"라는 용어는 무선 통신 시스템에서 지원하는 다수개의 라디오 액세스 기술에서, 단말을 기준으로 허용 라디오 액세스 기술과 비허용 라디오 액세스 기술의 구분이 불필요한 네트워크를 의미한다. 그리고 "비지티드 네트워크"라는 용어는 무선 통신 시스템에서 지원하는 다수개의 라디오 액세스 기술에서, 단말을 기준으로 허용 라디오 액세스 기술과 비허용 라디오 액세스 기술이 구분이 필요한 네트워크를 의미한다. 이때 허용 라디오 액세스 기술은 무선 통 신 시스템에서 단말이 통신 서비스를 이용하는데 사용 가능한 기술을 나타낸다. 그리고 비허용 라디오 액세스 기술은 무선 통신 시스템에서 단말이 통신 서비스를 이용하는데 사용이 불가능한 기술을 나타낸다. 예를 들면, 허용 라디오 액세스 기술은 UMTS이고, 비허용 라디오 액세스 기술은 LTE일 수 있다. 즉 홈 네트워크에서, 단말은 UMTS 및 LTE의 사용이 가능하며, 비지티드 네트워크에서, 단말은 UMTS의 사용이 가능하되, LTE의 사용이 불가능하다.

도 2는 본 발명이 적용되는 무선 통신 시스템의 구성도이다. 즉 통신 네트워크에서 여러 가지 라디오 액세스 기술을 지원하는 무선 통신 네트워크의 컨트롤과 관련된 엔티티들의 구성은 다음과 같다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템은 단말(100), NB(NodeB; 150), RNC(Radio Network Controller; 160), SGSN(Serving GPRS Support Node; 170), eNB(evolved NodeB; 120), MME(Mobility Management Entity; 130) 및 HSS(Home Subscriber Server; 140)을 포함한다.

단말(100)은 여러 가지 주파수와 라디오 액세스 기술을 지원한다. NB(150)는 특정 주파수와 라디오 액세스 기술을 지원하는 기지국이고, RNC(160)는 여러 NB(150)들의 라디오 자원을 관리한다. SGSN(170)은 NB(150)와 RNC(160)를 통하여 전송된 단말(100)의 네트워크 사용 승인 요청이나 단말(100)의 위치 변화에 따른 정보 등록 등의 메시지를 처리하고, 단말(100)의 네트워크 사용을 허가하는 등의 컨트롤 기능을 하는 코어 네트워트 엔티티이다. eNB(120)는 NB(150)와 RNC(160)에서 지원하는 것과 다른 주파수와 라디오 액세스 기술을 지원하고 라디오 자원 관리 기능을 모두 갖는 기지국이다. MME(130)는 eNB(120)를 통하여 전송된 단말(100)의 네트워크 사용 승인 요청이나 단말(100)의 위치 변화에 따른 정보 등록 등의 메시지를 처리하여 단말의 네트워크 사용을 허가하는 등의 컨트롤 기능을 하는 코어 네트워트 엔티티이다. HSS(140)는 단말(100) 사용자의 가입 정보를 저장한다. 이때 도 2와 같이 구성된 네트워크에서 실질적으로 RNC(160)와 eNB(120)가 라디오 리소스 관리에 대한 기능을 가지고, NB(150)은 라디오 리소스 관리 기능을 가지지 않으므로, 이하의 라디오 커넥션 관련 설명에서 NB(150)에 대한 설명은 제외한다.

그리고 도 2와 같이 구성된 네트워크의 엔티티들을 통하여 네트워크 서비스를 받기 위한 단말(100)의 사용자가 네트워크 엔티티들을 소유한 오퍼레이터의 가입자인 경우, 단말(100)에게 그 네트워크는 홈 네트워크가 되고, 네트워크 엔티티들을 소유한 오퍼레이터의 가입자가 아닌 경우, 단말(100)에게 그 네트워크는 비지티드 네트워크가 된다. 이때 단말(100)이 비지티드 네트워크의 서비스를 받는 경우, 비지티드 네트워크 내에는 단말(100) 사용자의 가입 정보가 비지티드 네트워크 내의 HSS(140)에는 저장되어 있지 않는다. 이에, 비지티드 네트워크 내의 네트워크 엔티티들은 단말(100)의 홈 네트워크 내의 HSS(140)에서 단말(100) 사용자의 가입정보를 전송 받는다.

도 3은 본 발명이 적용되는 무선 통신 네트워크의 구조도이다. 이때 본 실시예에서 단말의 사용자가 LTE와 UMTS의 라디오 액세스 기술을 모두 지원하는 오퍼레이터에 가입하고 있으며, 단말이 홈 네트워크에서는 LTE와 UMTS의 사용이 모두 가능하지만 비지티드 네트워크에서는 로밍 계약의 제약으로 인하여 UMTS만 사용이 가능한 경우를 가정하여 설명한다.

도 3을 참조하면, 홈 네트워크인 PLMN A에 가입한 단말(1070)이 PLMN A가 운영하는 네트워크 영역 (1075, 1090)에 존재할 때, 단말(1070)은 RNC3(1000)에 의하여 지원되는 UMTS와 eNB2(1010)에 의하여 지원되는 LTE 모두 사용 가능하다. 한편, PLMN A가 운영하지 않고 PLMN B가 운영하는 네트워크 영역(1100, 1110, 1120)에 존재할 때, 단말(1080)은 RNC1(1020)과 RNC2(1040)에 의하여 지원되는 UMTS만 사용이 가능하고, eNB(1030)에 의하여 지원되는 LTE는 사용이 불가능한 것이다.

이러한 설정 조건 하에, 홈 네트워크에서 단말(1070)은 RNC3(1000)과 eNB2(1010)이 브로드캐스트한 라디오 액세스 기술의 우선 순위 정보(1050)에 따라서 우선 순위가 높은 eNB2(1010)에서 지원하는 LTE 기술을 사용할 수 있다. 그리고 홈 네트워크에서 비지티드 네트워크로 이동한 후, 단말(1080)은 신호 세기가 가장 센 RNC1(1020)의 시스템 정보(1060)를 수신한다. 이 시스템 정보(1060)는 RNC1(1020)의 주변 셀들에서 지원하는 주파수들에 대한 우선 순위 정보를 포함한다. 예를 들면, 시스템 정보(1060)의 우선 순위 정보에 있어서, RNC1(1020)에서는 지원하는 UTRA F1의 우선 순위가 가장 높게 표시되어 있고, eNB1(1030)에서 지원하는 LTE FO, eNB1(1030)에서 지원하는 LTE F3, RNC2(1040)에서 지원하는 UTRA F2가 오름차순으로 표시되어 있다. 이 우선 순위 정보를 수신한 단말(1080)은 가장 우선 순위가 높은 RNC1(1020)의 UTRA F1으로 라디오 커넥션을 시도한다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 핑퐁 문제 해결을 위한 시그널링 흐름도이다. 이 때 단말은 홈 네트워크인 PLMN A에 가입한 사용자가 사용하는 단말인 경우를 가정하여 설명한다. 그리고 PLMN A가 운영하는 네트워크 영역에서, 단말은 LTE와 UMTS 사용이 가능하고, 로밍 네트워크인 비지티드 네트워크로서 PLMN B가 운영하는 네트워크 영역에서는 LTE의 사용이 불가능하고 UMTS만 사용이 가능한 경우를 가정하여 설명한다.

도 4를 참조하면, 비지티드 네트워크를 사용하기 위해서, 단말(1080)은 500단계에서 가장 신호가 강한 RNC1(1020)의 시스템 정보(1060)을 수신한다. 이 시스템 정보(1060)에 RNC1(1020)이 지원하는 UTRA F1의 우선 순위가 높게 되어 있으므로, 단말(1080)은 RNC1(1020)으로 커넥션을 시도한다. 이를 위하여, 단말(1080)은 510단계에서 RNC1(1020)의 UTRA F1으로 랜덤 액세스 프로시져를 실행한다. 그리고 단말(1080)은 520단계에서 라디오 커넥션을 맺기 위한 RRC connection request 메시지를 단말(1080)이 사용 가능한 라디오 액세스 기술을 체크한 파라매터와 함께 RNC1(1020)으로 전송한다. 이때 단말(1080)은 LTE-TDD/LTE-FDD를 지원하므로 pre-redirection-info에 LTE-TDD/LTE-FDD를 true로 설정하여 전송한다. 이를 수신한 RNC1(1020)이 오버 로드 등의 이유로 새로운 단말로의 서비스가 불가능한 경우, RNC1(1020)은 540단계에서 수신한 메시지 내의 pre-redirection-info를 이용하여 단말(1080)을 리다이렉션할 액세스 네트워크와 주파수를 결정한다. 이때 LTE-TDD/LTE-FDD가 true로 설정되어있었으므로, RNC1(1020)은 RRC connection reject 메시지를 통해서 서비스가 불가능함을 알리면서 redirection info 파라매터에 LTE-TDD/LTE-FDD를 지원하는 eNB1(1030)의 정보를 포함하여 리다이렉션시킨다.

다음으로, RNC1(1020)의 RRC connection reject 메시지를 통해 지시 받은 주파수와 라디오 액세스 기술을 이용하여 네트워크에 접속하기 위하여, 단말(1080)은 560단계에서 eNB1(1030)으로 랜덤 액세스 프로시져를 수행한다. 그리고 단말(1080)은 570단계에서 RRC connection request 메시지를 eNB1(1030)에 전송한다. 이때 단말(1080)은 520단계에서 전송한 것과 같은 pre-redirection-info를 RRC connection request 메시지에 포함시켜 전송한다. 570단계의 메시지를 수신한 eNB1(1030)는 580단계에서 RRC connection을 설정하기 위한 RRC connection setup request 메시지를 단말(1080)로 전송한다. 이를 수신한 단말(1080)은 590단계에서 라디오 커넥션을 완료하는 RRC connection setup complete 메시지를 eNB1(1030)에 전송한다. 이때 단말(1080)이 코어 네트워트 엔티티로 서비스 사용을 요청하기 위한 attach request나 tracking area update 메시지와 함께 전송한다.

다음으로, 590단계에서 전송된 메시지를 수신한 eNB1(1030)가 오버로드 등의 이유로 서비스가 불가능하지 않다면, eNB1(1030)은 600단계에서 단말(1080)이 전송한 attach request나 tracking area update 메시지를 initial UE 메시지에 실어서 코어 네트워크 엔티티인 MME(1200)로 전송한다. 이를 수신한 MME(1200)은 610단계에서 HSS(1210)으로 단말(1080) 사용자의 가입정보를 요청한다. 그리고 MME(1200)는 620단계에서 단말(1080) 사용자의 가입 정보를 수신하여, 해당 단말(1080) 사용자가 LTE를 통한 네트워크 사용을 허가 받았는지 확인한다. 확인 결과, 로밍 계약에 의하여 LTE 사용이 허용되지 않으므로, MME(1200)는 630단계에서 attach reject나 tracking area update reject를 로밍이 허용되지 않음을 나타내는 cause 값과 함께 eNB1(1030)로 전달한다. 또한 eNB1(1030)는 640단계에서 이 메시 지를 DL information transfer 메시지를 통하여 단말(1080)로 전달한다. 이때 MME(1200)은 630단계의 메시지를 전달한 후, 650단계에서 단말(1080)에 대한 서비스를 종료를 지시하는 UE context release 메시지를 eNB1(1030)에 전송한다.

다음으로, 650단계의 메시지를 수신한 eNB(1030)은 655단계에서 단말(1080)과의 라디오 커넥션을 끊는 RRC connection reject 메시지를 단말(1080)에 전송한다. 이때 640단계 전송 받은 메시지를 통하여, 단말(1080)은 라디오 레이어 barring과 상위 레이어 barring을 수행한다. 이 barring이 수행되는 동안, 단말(1080)은 RRC connection request 메시지로 전송하기 위한 pre-redirection IE에 LTE-TDD/LTE-FDD 값을 False로 설정한다. 여기서, barring의 적용은 세 가지 방법이 가능하다. 첫 번째는 상위 레이어 barring 을 이용하여 barring이 해제 될 때까지, 즉 해당 Tracking area에 해당하는 모든 기지국으로 RRC connection request 메시지를 보낼 때 LTE-TDD와 LTE-FDD 값을 모두 False로 설정하는 방법이다. 두 번째는 라디오 barring을 이용하여 barring이 해제될 때까지, barring된 라디오 채널을 지원하는 기지국의 모든 라디오 채널들로 RRC connection request 메시지를 보낼 때 LTE-TDD와 LTE-FDD 값을 모두 False로 설정하는 방법이다. 세 번째 역시 라디오 barring을 이용하는데 두 번째 방법과 달리 barring된 라디오 채널로 RRC connection을 보낼 때만 barring된 조건, 즉 LTE-TDD가 barring된 것인지 LTE-FDD가 barring된 것인지에 따라서 해당되는 부분만 LTE-TDD 또는 LTE-FDD를 False로 설정하는 것이다.

다음으로, 단말(1080)의 LTE 사용이 불가능하므로, 단말(1080)은 660단계 에서 UMTS 사용을 위해 RRC connection request 메시지를 시그널링 강도가 가장 센 RNC1(1020)으로 전송한다. 이때 단말은 barring에 따라서 설정된 pre-redirection IE를 포함하는 RRC connection request 메시지를 전송한다. 그리고 RNC1(1020)가 여전히 오버로드 등의 문제를 겪고 있어서 단말에게 서비스를 제공하는 것이 불가능한 경우, RNC1(1020)은 670단계에서 다시 단말(1080)을 리다이렉션한다. 그런데 660 단계에서 단말(1080)로부터 수신한 pre-redirection 파라매터에의 LTE-TDD/LTE-FDD가 false로 설정되어 있었으므로, RNC1(1020)은 eNB1(1030)으로 단말(1080)을 redirection 시키지 않고, RNC2(1040)으로 단말(1080)을 리다이렉션 시키도록 UTRA F2로 파라매터를 설정하여 RRC connection reject 메시지와 함께 전송한다. 또한 670단계의 메시지를 수신한 단말(1080)은 680단계에서 RNC2(1040)을 통하여 네트워크 접속을 시도한다. 이때 RNC2(1040)가 이를 수락하면, RNC2(1040)가 690단계에서 코어 네트워크 엔티티로 네트워크 사용 요구를 요청한다. 이 후 해당 단말(1080)의 사용자가 로밍망에서 UMTS 사용이 허용되어 있으므로 코어 네트워크 엔티티에서 네트워크 사용 요구가 수락되어, 단말(1080)은 680과 690 단계 수행 이후, 핑퐁 현상 없이 네트워크를 사용하게 된다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 핑퐁 문제 해결을 위한 시그널링 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 단말(1080)은 HSS(1210)와 단말(1080)의 USIM에 공유되는 USIM 정보(1300)를 갖는다. 이때 USIM 정보(1300)는 기존에 존재하는 정보인 홈 네트워크 id와, 홈 네트워크와 동일한 기능들을 제공하는 EHPLMN과 그 네트워크에 서 제공한 라디오 액세스 기술에 대한 리스트를 저장한 EHPLMN & RAT priority list와, 본 발명에 따라 존재하는 단말이 비지티드 네트워크에서 사용 가능한 RAT에 대한 우선 순위 리스트를 저장한 allowed RAT list를 가진다. 즉 제 2 실시 예 2에서 단말(1080)은 USMI 정보(1300)로 홈 네트워크 아이디 PLMN A와 PLMN A 에서의 라디오 액세스 기술에 대한 오름차순 우선 순위 리스트인 {UTRA }를 가진다.

이러한 정보를 가지고 비지티드 네트워크를 사용하기 위하여, 단말(1080)은 700단계에서 가장 신호가 강한 RNC1(1020)의 시스템 정보(1060)을 수신한다. 이 시스템 정보(1060)에 RNC1(1020)이 지원하는 UTRAN의 우선 순위가 높게 되어 있으므로, 단말(1080)은 RNC1(1020)으로 커넥션을 시도한다. 이를 위하여, 단말(1080)은 710단계에서 RNC1(1020)으로 랜덤 액세스 프로시져를 실행한다. 그리고 단말(1080)은 720단계에서 라디오 커넥션을 맺기 위한 RRC connection request 메시지를 단말(1080)이 사용 가능한 라디오 액세스 기술을 체크한 파라매터와 함께 RNC1(1020)으로 전송한다. 이때 700단계에서 수신된 시스템 정보(1060)의 PLMN id가 단말(1080)에 저장된 EPLMN 리스트에 포함되어 있지 않다면, 즉 단말(1080)이 홈 네트워크나 그에 그와 동일한 서비스를 제공하는 네트워크에 있지 않다면, 단말(1080)은 단말(1080)에 저장된 allowed RAT 정보에 포함되지 않은 주파수와 라디오 액세스 기술에 대해서는 RRC connection request 메시지의 pre-redirection 파라매터에 포함시키지 않는다. 다시 말해, 단말(1080)은 720단계에서 전송되는 RRC connection request 메시지에 LTE-TDD/LTE-FDD에 대하여 False로 설정하여 전송한다.

다음으로, 단말(1080)의 RRC connection request 메시지를 수신한 RNC1(1020)이 오버로드 등의 문제로 단말에게 서비스를 제공하는 것이 불가능한 경우, RNC1(1020)은 740단계에서 단말(1080)은 리다이렉션한다. 이때 720단계에서 수신한 pre-redirection 파라매터에의 LTE-TDD/LTE-FDD가 false로 설정되어 있었으므로, RNC1(1020)은 eNB1(1030)으로 단말(1080)을 redirection 시키지 않고, RNC2(1040)으로 단말(1080)을 리다이렉션시키도록 파라매터를 설정하여 RRC connection reject 메시지를 단말(1080)에 전송한다. 그리고 740 단계의 메시지를 수신한 단말(1080)은 750단계에서 RNC2(1040)을 통하여 네트워크 접속을 시도한다. 이때 RNC2(1040)가 이를 수락하면, RNC2(1040)가 760단계에서 코어 네트워크 엔티티로 네트워크 사용 요구를 요청한다. 이 후 해당 단말(1080)의 사용자의 가입 정보가 비지티드망에서의 UMTS 사용을 허용하므로, 코어 네트워크 엔티티에서 단말(1080)의 사용 요청이 수락되어 단말은 핑퐁 현상 없이 네트워크 사용이 가능하게 된다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1은 일반적인 무선 통신 네트워크에서 핑퐁 문제를 발생시키는 시그널링 흐름도,

도 2는 본 발명이 적용되는 무선 통신 시스템의 구성도,

도 3은 본 발명이 적용되는 무선 통신 네트워크의 구조도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 핑퐁 문제 해결을 위한 시그널링 흐름도, 그리고

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 핑퐁 문제 해결을 위한 시그널링 흐름도이다.

Claims (12)

1. 무선 통신 시스템에서, 단말의 무선 접속 망에 접속하는 방법에 있어서,

   허용 무선 접속 기술과 비허용 무선 접속 기술이 혼재된 비지티드 네트워크로 이동 시, 상기 허용 무선 접속 기술을 사용하는 기지국에 접속을 요청하는 단계;

   상기 비허용 무선 접속 기술을 거절하기 위한 정보를 생성하여, 상기 생성된 정보를 상기 기지국에 전송하는 단계; 및

   상기 기지국과의 접속이 불가능한 것으로 판단되면, 상기 허용 무선 접속 기술을 사용하는 다른 기지국으로 리다이렉션하기 위한 명령을 수신하는 단계; 를 포함하고,

   상기 리다이렉션은,

   상기 정보를 바탕으로 상기 기지국에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 비허용 무선 접속 기술을 사용하는 기지국에 접속을 요청하는 단계;

   상기 비허용 무선 접속 기술을 사용하는 기지국으로부터 접속을 거절하는 명령을 수신하는 단계; 및

   상기 접속을 거절하는 명령을 수신한 경우, 상기 비허용 무선 접속 기술을 거절하기 위한 정보를 생성하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 허용 무선 접속 기술과 상기 비허용 무선 접속 기술의 구분이 불필요한 홈 네트워크를 식별하기 위한 식별자 및 상기 허용 무선 접속 기술(RAT, radio access technology)의 리스트를 저장하는 단계;

   상기 비지티드 네트워크로 이동 시, 상기 허용 무선 접속 기술을 사용하는 기지국의 시스템 정보를 수신하는 단계; 및

   상기 수신한 시스템 정보에 따라, 상기 기지국의 식별자가 상기 저장된 리스트에 포함되지 않은 경우, 상기 비허용 무선 접속 기술을 거절하기 위한 정보를 생성하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 허용 무선 접속 기술은 UMTS이고, 상기 비허용 무선 접속 기술은 LTE인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 무선 통신 시스템에서, 무선 접속 망에 접속하는 단말에 있어서,

   신호를 송수신하는 송수신부; 및

   허용 무선 접속 기술과 비허용 무선 접속 기술이 혼재된 비지티드 네트워크로 이동 시, 상기 허용 무선 접속 기술을 사용하는 기지국에 접속을 요청하고, 상기 비허용 무선 접속 기술을 거절하기 위한 정보를 생성하여, 상기 생성된 정보를 상기 기지국에 전송하도록 상기 송수신부를 제어하며, 상기 기지국과의 접속이 불가능한 것으로 판단되면, 상기 허용 무선 접속 기술을 사용하는 다른 기지국으로 리다이렉션하기 위한 명령을 수신하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부; 를 포함하고,

   상기 리다이렉션은,

   상기 정보를 바탕으로 상기 기지국에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 단말.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 비허용 무선 접속 기술을 사용하는 기지국에 접속을 요청하도록 제어하고, 상기 비허용 무선 접속 기술을 사용하는 기지국으로부터 접속을 거절하는 명령을 수신하도록 상기 송수신부를 제어하며, 상기 접속을 거절하는 명령을 수신한 경우, 상기 비허용 무선 접속 기술을 거절하기 위한 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 단말.
7. 제5항에 있어서,

   상기 허용 무선 접속 기술과 상기 비허용 무선 접속 기술의 구분이 불필요한 홈 네트워크를 식별하기 위한 식별자 및 상기 허용 무선 접속 기술(RAT, radio access technology)의 리스트를 저장하는 저장부; 를 더 포함하고,

   상기 제어부는,

   상기 비지티드 네트워크로 이동 시, 상기 허용 무선 접속 기술을 사용하는 기지국의 시스템 정보를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 수신한 시스템 정보에 따라, 상기 기지국의 식별자가 상기 저장된 리스트에 포함되지 않은 경우, 상기 비허용 무선 접속 기술을 거절하기 위한 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 단말.
8. 제5항에 있어서,

   상기 허용 무선 접속 기술은 UMTS이고, 상기 비허용 무선 접속 기술은 LTE인 것을 특징으로 하는 단말.
9. 무선 통신 시스템에서, 허용 무선 접속 기술을 사용하는 기지국이 단말의 무선 접속 망으로의 접속을 제어하는 방법에 있어서,

   단말로부터 접속 요청 정보 및 상기 단말의 비허용 무선 접속 기술을 거절하기 위한 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 단계;

   상기 단말과의 접속이 불가능한 경우, 상기 비허용 무선 접속 기술을 거절하기 위한 정보를 기반으로, 상기 단말을 상기 허용 무선 접속 기술을 사용하는 다른 기지국으로 리다이렉션하도록 결정하는 단계;

   상기 결정에 따라, 상기 단말을 상기 다른 기지국으로 리다이렉션하는 명령을 전송하는 단계; 를 포함하는 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 허용 무선 접속 기술은 UMTS이고, 상기 비허용 무선 접속 기술은 LTE인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 무선 통신 시스템에서, 단말의 무선 접속 망으로의 접속을 제어하는 기지국에 있어서,

    신호를 송수신하는 송수신부; 및

    단말로부터 접속 요청 정보 및 상기 단말의 비허용 무선 접속 기술을 거절하기 위한 정보를 포함하는 메시지를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 단말과의 접속이 불가능한 경우, 상기 비허용 무선 접속 기술을 거절하기 위한 정보를 기반으로, 상기 단말을 허용 무선 접속 기술을 사용하는 다른 기지국으로 리다이렉션하도록 결정하며, 상기 결정에 따라, 상기 단말을 상기 다른 기지국으로 리다이렉션하는 명령을 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 기지국.
12. 제11항에 있어서,

    상기 허용 무선 접속 기술은 UMTS이고, 상기 비허용 무선 접속 기술은 LTE인 것을 특징으로 하는 기지국.

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