KR101725030B1 - Ｍｔｃ 디바이스 트리거 전달의 최적화 - Google Patents

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Abstract

코어 네트워크 내에 배치된 네트워크 노드(21)는 트리거 메시지를 MTC 디바이스(10)에 포워딩할 수 있는 네트워크 엘리먼트들(24)의 리스트를 저장한다. 네트워크 노드(21)는 코어 네트워크 외부에 배치된 송신 소스(30, 40)로부터 트리거 메시지를 수신한 후, 리스트에 기초하여, 트리거 메시지를 MTC 디바이스(10)에 포워딩하기 위해 네트워크 엘리먼트들 중 하나를 선택한다. MTC 디바이스(10)는 수신된 트리거 메시지를 검증한 후, 트리거 메시지가 검증되지 않을 때, 트리거 메시지가 MTC 디바이스(10)에 의해 수용되지 않는다는 것을 나타내는 거부 메시지를 네트워크 노드(21)에 송신한다. 거부 메시지 수신시에, 네트워크 노드(21)는 네트워크 엘리먼트들 중 상이한 하나를 통해 트리거 메시지를 포워딩하거나, 사용자 평면을 통해 트리거 메시지를 전송하기 위해 거부 메시지를 송신 소스(30, 40)에 포워딩한다.

Description

ＭＴＣ 디바이스 트리거 전달의 최적화{OPTIMIZATION OF MTC DEVICE TRIGGER DELIVERY}
본 발명은 머신-타입 통신(MTC) 디바이스 트리거 전달을 위한 효율적인 메커니즘을 제공하기 위한, 사용자 장비(UE)/MTC 디바이스 및 MTC-인터워킹 기능(MTC-IWF)을 위한 새로운 기능들에 관한 것이다.
MTC 디바이스 트리거링은 3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)의 롱 텀 에볼루션-어드밴스드(LTE-A)(예를 들어, NPL 1 참조)에 의해 정의된 특징이다. MTC 디바이스 트리거링은 서비스 능력 서버(SCS) 또는 단문 메시지 엔터티들(SME)로부터 네트워크로 전송되고 MTC 디바이스에서 종료된다. MTC 디바이스 트리거링 메시지는 넌-액세스 계층(NAS) 메시지들, 단문 메시지 서비스(SMS), 또는 사용자 평면 메시지에 의해 전송될 수 있다.
MTC 디바이스 트리거는 UE에서의 보안성 보호 체크 실패로 인해 MTC 디바이스에 도달하지 못할 수 있다. 예를 들어, 보호를 받지 못하는 일부 NAS 메시지들(예를 들어, 아이덴티티 요청(Identity Request), 인증 요청(Authentication Request), 분리 수용(Detach Accept) 등)이 UE에 의해 프로세싱될 수 있다는 것이 NPL 2에 기재되어 있다. 위조 MTC 디바이스 트리거가 이러한 NAS 메시지들에 내장되는 경우에, 이것은 MTC 디바이스 배터리 소모 및 MTC 디바이스의 잠재적인 잘못된 작동/잘못된 구성을 초래할 수 있다.
NAS 메시지들의 안전한 교환이 확립되지 않았을 때, UE는 무결성 체크를 통과하지 못하는 NAS 메시지들을 폐기한다(예를 들어, NPL 3 참조). MTC 디바이스 트리거가 이러한 NAS 메시지들에 의해 운반되고 폐기될 때, SCS는 이에 관한 지식을 갖지 못하여 동일한 트리거를 다시 전송할 수 있다. 이것은 1) 네트워크의 과부하, 2) MTC 디바이스 배터리 소모를 초래한다. 다른 예는 트리거가 사용자 평면을 통해 전송될 때이다. 현재의 3GPP 보안성 메커니즘은 사용자 평면에 대한 비밀 보호를 요구한다. 유사하게는, 트리거를 운반하는 사용자 평면 메시지가 적절하게 보호되지 않을 때의 문제점이 고려되어야 한다.
SMS 기반 트리거에 대한 문제가 또한 고려된다. 회로 스위칭(CS) 폴 백(Fall Back)(CSFB)가 사용 중이고, MTC 디바이스가 인터넷 프로토콜(IP) 멀티미디어 서브시스템(IMS) 지원인지에 관한 지식없이 SMS 트리거가 SCS로부터 전송되는 LTE에서, MTC-IWF가 (서빙 노드이라는 것을 가정하여 이동성 관리 엔터티(MME)에 메시지를 포워딩할 수 있고, 그 후, MME는 정확한 루트가 무엇인지 결정한다. 예를 들어, UE가 IMS 지원되지 않으면, MME는 SMS 트리거를 모바일 스위칭 센터(MSC)에 포워딩한다.
트리거 소스(예를 들어, SCS 또는 SME)가 3GPP 네트워크 도메인 외부에 있다는 것을 가정한다. MTC 디바이스 트리거링은 NAS 메시지, 사용자 평면 메시지 또는 SMS 메시지에 의해 전송될 수 있다. 이제, 위에서 제공한 배경기술에 기초하여, 해결할 문제점들은 다음을 포함한다:
1. 트리거(들)를 운반하는 적절하게 보호되지 않은 메시지(예를 들어, NAS 메시지)를 수신하기 위한 솔루션;
2. 네트워크 부하 및 MTC 디바이스 배터리 소모의 감소; 및
3. MTC-IWF에 의한 MTC 디바이스 트리거 전달 루트에 관하여 이루어진 판정.
현재, MTC 디바이스가 NAS 보호 또는 사용자 평면 메시지 없이 트리거를 수신할 때, 메시지를 단지 폐기한다.
MTC 디바이스 능력들, MTC 디바이스 서빙 노드 정보, 및 트리거 메시지를 저장하는 MTC-IWF에 대한 요건은 없다.
MTC-IWF는 트리거를 서빙 노드에 단지 포워딩하지만, 경로 선택의 최적화를 위한 메커니즘은 없다.
위에서 언급한 바와 같이, 현재 MTC 디바이스가 CSFB를 지원하는 네트워크에 대해, IMS를 지원하지 않으면, MME는 SMS 트리거를 MSC에 포워딩할 수 있다. 그러나, 본 출원의 발명자들은 MTC-IWF가 초기 스테이지에서 지식을 갖는다면, MTC-IWF가 SMS 트리거를 MSC에 직접 포워딩하는 더 짧은 루트가 택해질 수 있다는 것을 발견하였다.
그에 따라, 본 발명의 예시적인 목적은 MTC 디바이스 트리거가 효율적으로 전달될 수 있도록 상술한 문제점들에 대한 솔루션들을 제공하는 것이다.
위에서 언급한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 예시적인 양태는 미보호 NAS 또는 사용자 평면 메시지에 의해 운반된 MTC 디바이스 트리거링을 먼저 고려한다. 이러한 메시지들이 MTC 디바이스 트리거를 운반할 때, MTC 디바이스는 그 트리거를 폐기하고 트리거 거부 메시지를 MTC-IWF 또는 게이트웨이 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 지원 노드(GGSN)/패킷 데이터 네트워크(PDN) 게이트웨이(P-GW)에 전송한다. MTC-IWF 또는 GGSN/P-GW는 이러한 트리거 메시지를 홀딩하고 NAS 메시지의 경우에는 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN) 또는 사용자 평면 메시지의 경우에는 서빙 게이트웨이(S-GW)와 같은 상이한 경로를 통해 이러한 트리거 메시지를 포워딩한다. NAS 메시지의 경우에, MTC-IWF는 사전에 MME 및 SGSN으로 보안성 상태를 대안으로 체크할 수 있고, MME가 유효한 NAS 보안성 컨텍스트를 가질 때만 NAS 메시지에 트리거를 랩(wrap)할 수 있다. MTC 디바이스 트리거가 전달되는 루트는 MTC 디바이스 트리거 전달의 우선순위 리스트에 의해 결정될 수 있다. 우선순위는 UE 능력들 및 서빙 노드 정보에 의해 결정될 수 있다. 리스트는 홈 가입자 서버(HSS) 또는 MTC-IWF에서 생성될 수 있다.
MTC 디바이스 능력에 관한 지식없이 SMS 트리거가 사용 중이고 MTC 디바이스가 IMS를 지원하지 않을 때, MME가 현재 서빙 노드이라는 것이 HSS에 의해 표시되는 경우에, MTC-IWF는 SMS 트리거 메시지를 MME에 계속해서 포워딩할 수 있다. MTC 디바이스가 IMS를 지원하지 않는다는 것을 MME가 발견할 때, MME는 트리거를 MSC에 포워딩하여 트리거가 MTC 디바이스에 도달하게 한다. 이것은 트리거 전달을 지연시킨다. MTC-IWF가 MTC 디바이스 정보 중 일부를 위해 HSS에 액세스할 수 있지만, MTC-IWF가 또한 IMS 지원의 MTC 디바이스 능력들을 요청하거나 요청하지 않는 것이 제안된다. MTC-IWF가 SMS 트리거를 수신할 때, 그것의 로컬 저장된 MTC 디바이스 능력을 체크하고, MTC 디바이스가 IMS를 지원하지 않으면, 트리거를 MSC에 직접 포워딩할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술한 문제점들 중 하나 이상을 해결할 수 있다. 예를 들어, 아래의 효과들 1 내지 3 중 적어도 일부 또는 하나를 달성할 수 있다.
1. 트리거 또는 트리거 소스를 포워딩하는 네트워크 노드(MTC-IWF 또는 GGSN/P-GW)는 트리거 폐기에 대한 지식을 가질 수 있다. 1) 트리거가 MTC 디바이스에 도달할 수 있고, 2) 트리거가 동일한 경로상에서 재전송되지 않아, 불필요한 네트워크 트래픽이 감소될 수 있고 MTC 디바이스 배터리 소모가 낭비되지 않도록 트리거를 전달할 다른 경로를 찾을 수 있다.
2. MTC-IWF는 트리거 전달 시간이 단축될 수 있고 네트워크 트래픽이 낭비되지 않도록 초기의 스테이지에서 MTC 디바이스 트리거 전달을 위한 정확한 경로를 결정할 수 있다.
3. MTC 디바이스 트리거 전달 경로의 우선순위 리스트가 루트 선택 최적화를 제공하여, MTC-IWF는 초기의 스테이지에서 적절한 루트를 선택할 수 있고 실패 경로를 통해 트리거를 전송하지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 시스템 아키텍처의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 시스템에서 메시지 시퀀스(NAS 메시지에 의해 운반된 트리거)의 일례를 도시하는 시퀀스 도면이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 시스템에서 코어 네트워크 내에 배치된 네트워크 노드의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 시스템에서 MTC 디바이스의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 시스템에서 코어 네트워크 외부에 배치된 네트워크 노드의 구성예를 도시하는 블록도이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예를 설명한다.
위에서 언급한 바와 같이, 트리거 메시지가 NAS를 통해 전송될 때, NAS 보안성 보호를 받지 못하는 트리거는 MTC 디바이스에 의해 폐기되어야 한다는 것이 NPL 3에 기재되어 있다. MTC-IWF와 같은 트리거 소스 또는 네트워크 노드는 그 폐기에 관하여 알지 못하고, 동일한 트리거를 다시 반복적으로 전송하고, 이것은 MTC 디바이스에 의해 다시 폐기될 수 있다. 이것은 1) 트리거가 MTC 디바이스에 도달하지 못하고; 2) MTC 디바이스(전력에 민감)가 배터리를 소모하고 낭비하고; 3) 네트워크 트래픽이 낭비되는 몇몇 문제점들을 초래할 수 있다.
이들 문제점들을 다루기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예에 따른 시스템은 코어 네트워크(3GPP 네트워크), 무선 액세스 네트워크(RAN)를 통해 코어 네트워크에 연결되는 하나 이상의 MTC 디바이스들(10), 및 각각이 코어 네트워크 외부에 배치되고 트리거 메시지의 송신 소스로서 역할을 하는 SCS(30) 및 SME(40)를 포함한다.
이들 중에서, 각 MTC 디바이스(10)는 Um/Uu/LTE-Uu 인터페이스를 통해 코어 네트워크와 MTC 통신하기 위한 UE이다. UE는 하나 또는 다수의 MTC 애플리케이션들을 호스팅할 수 있다. 외부 네트워크에서 대응하는 MTC 애플리케이션들은 하나 또는 다수의 애플리케이션 서버들(ASs)에서 호스팅된다.
또한, SCS(30) 및 SME(40)는 MTC 디바이스(10)와 통신하기 위해 코어 네트워크에 연결된다.
또한, 코어 네트워크는 홈 공중 랜드 모바일 네트워크(HPLMN)에서 MTC-IWF(21), HSS(22), 및 GGSN/P-GW(23)를 포함하고, 방문 PLMN(VPLMN)에서 MME/SGSN/MSC(24) 및 S-GW(25)를 포함한다. 코어 네트워크에서, MTC-IWF(21) 및 GGSN/P-GW(23) 각각은 그것의 송신 소스로부터 트리거 메시지를 수신하는 네트워크 노드로서 역할을 하고, MME/SGSN/MSC(24) 및 S-GW(25) 각각은 트리거 메시지를 MTC 디바이스(10)에 포워딩하는 네트워크 엘리먼트로서 역할을 하며, HSS(22)(또는 예를 들어, 홈 위치 레지스터(HLR))는 다양한 정보를 네트워크 노드에 제공하는 서버로서 역할을 한다. 통상적으로, NAS 메시지의 경우에, MTC-IWF(21)는 Tsp 인터페이스를 통해 SCS(30)로부터 트리거 메시지를 수신한 후, T5b 인터페이스를 통해 트리거 메시지를 MME에 포워딩한다. 반면에, SMS 메시지의 경우에, MTC-IWF(21)는 T4 및 Tsms 인터페이스들 통해 (즉, SMS-SC/GMSC/IWMSC를 통하여) SME(40)로부터 또는 Tsp 인터페이스를 통해 SCS(30)로부터 트리거 메시지를 수신한 후, T5b/T5a/T5c 인터페이스를 통해 MME/SGSN/MSC(24)에 트리거 메시지를 포워딩한다. 따라서, 트리거 메시지는 MME/SGSN/MSC(24)에 의해 MTC 디바이스(10)로 라우팅될 수 있다. HSS(22)는 추후에 기재되는 MTC 디바이스 능력들 및 서빙 노드 정보를 저장하고, 이들을 S6m 인터페이스를 통해 MTC-IWF(21)에 통지한다. GGSN/P-GW(23)는 SCS(30)로부터 또는 Gi/SGi 인터페이스를 통해 AS로부터 직접 트리거 메시지를 수신한 후, 트리거 메시지가 또한 MTC 디바이스(10)로 라우팅될 수 있도록 트리거 메시지를 사용자 평면을 통해 SGSN 또는 S-GW(25)로 포워딩한다.
다음으로, 이러한 예시적인 실시예의 동작 예들을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
이러한 예시적인 실시예에서, 트리거 소스(즉, SCS(30) 또는 SME(40))가 네트워크에 적절하게 인증된다는 것을 가정한다(단계 S1). MTC 디바이스(10)와 네트워크 사이의 상호 인증이 또한 수행된다.
(1) MTC 디바이스 트리거 전달의 최적화
1) MTC-IWF(21)는 인터페이스(S6m)를 통해 HSS(22)로부터 UE 능력들을 다운로딩한다(단계 S2). 이것은 MTC-IWF(21)가 HSS(22)로부터 UE의 서빙 노드 정보를 검색하는 새로운 메시지 또는 동일한 메시지일 수 있다. UE 능력들은 예를 들어, MTC 디바이스(10)가 지원하는 통신 시스템(예를 들어, 시스템 아키텍처 에볼루션(SAE)/LTE 또는 3G)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하기의 (2)에 설명하는 바와 같이, UE 능력들은 MTC 디바이스(10)가 IMS를 지원하는지 여부에 관한 정보를 포함할 수 있다. 반면에, 서빙 노드 정보는 MME/SGSN/MSC(24)의 사용 레이트들을 포함한다. 추가로, 라우팅 정보가 HSS(22) 또는 HLR로부터 다운로딩될 수 있다. 라우팅 정보, 서빙 노드 정보의 데이터는 HSS/HLR로부터 푸쉬되거나 다운로딩될 수 있고, SMSC/SMS-GMSC에 로컬하게 세이빙될 수 있다.
다운로딩은 하기의 경우에 발생할 수 있다:
(A) MTC-IWF(21)가 제1 트리거를 수신하는 경우; 또는
(B) MTC 디바이스(10)가 네트워크에 부착되고 HSS(22)가 정보를 MTC-IWF(21)에 푸쉬하는 경우.
2) MTC-IWF(21)는 소정의 기간 동안 UE 능력들 및 서빙 노드 정보를 로컬하게 저장한다(단계 S3).
3) HSS(22) 또는 MTC-IWF(21)는 만료 타이머로, MTC 디바이스 트리거 전달 루트의 우선순위 리스트를 생성한다(단계 S4). 우선순위는 단순히 랜덤한 선택일 수 있거나, 네트워크 사용의 오퍼레이터 정책에 의해 결정될 수 있거나, 서빙 노드 정보 및 UE 능력들에 기초한 것일 수 있다. 서빙 노드 정보가 사용 레이트들을 포함하는 경우를 일례로서 택하면, 우선순위 리스트는 MME/SGSN/MSC(24)가 그들의 각각의 사용 레이트들과 관련하여 저장되는 기록들을 포함한다. 또한, 리스트가 HSS(22)에 의해 생성되는 경우에, MTC-IWF(21)는 HSS(22)로부터 리스트를 다운로딩한다. 다운로딩 및/또는 생성은 MTC-IWF(21)가 SCS(30)로부터 트리거를 수신하기 이전에 수행된다. MTC 디바이스(10)가 분리되거나 만료되었다는 것이 MTC-IWF(21)에 통지되는 경우에 리스트는 제거되어야 한다는 것에 유의한다.
4) MTC-IWF(21)는 SCS(30)로부터 트리거를 수신한다(단계 S5).
5) MTC-IWF(21)는 트리거 메시지를 전송할 수 있는지 확인하기 위해, SCS(30)에 대한 인증을 수행한다.
6) MTC-IWF(21)는 소정의 네트워크 엘리먼트, 예를 들어, MME에서 보안성 컨텍스트를 체크하고(단계 S6 및 S7), 이는:
(A) 정보에 대한 소정의 네트워크 엘리먼트를 핑(pinging)하거나 HSS로부터 수신된 정보를 분석하거나;
(B) MTC-IWF(21)가 서빙 노드 정보를 다운로딩하거나 HSS(22)로부터 푸쉬할 때, 예를 들어, UE가 그것의 위치를 변경할 때 HSS(22)에 의해 제공되는 정보로 체크함으로써 행해질 수 있다.
7) MME가 UE에 대한 유효한 보안성 컨텍스트를 갖지 않는다고 응답하는 경우에, MTC-IWF(21)는 트리거 메시지를 우선순위 리스트에서 다음의 서빙 노드, 예를 들어, SGSN으로 전송한다(단계 S8 및 S9). 그 후, SGSN은 트리거 메시지를 MTC 디바이스(10)에 포워딩한다(단계 S10). MTC-IWF(21)는 실패 경로를 무효로 마킹함으로써, 동일한 루트를 선택하지 않는 것을 보장해야 한다. 따라서, 트리거 메시지가 실패 경로를 통해 중복적으로 재포워딩되는 것을 방지할 수 있어서, 트리거 메시지는 MTC 디바이스(10)에 더욱 빠르게 도달할 수 있다. MTC-IWF(21)가 보안성 컨텍스트가 확립된 HSS(22) 또는 MME로부터 정보를 수신하는 경우에 루트는 유효할 수 있다.
따라서, 이러한 예시적인 실시예에서, 리스트에 기초하여 트리거 메시지를 전송해야 하는 네트워크 엘리먼트를 결정함으로써, 트리거 메시지가 MTC 디바이스(10)에 안전하게 도달할 수 있는 것을 보장할 수 있다. MTC-IWF(21)가 리스트를 생성하는 경우에, 유효한 경로를 빠르게 선택하는 것이 가능하다. 이것은, MTC-IWF(21)가 코어 네트워크로의 입구로서 동작하기 때문이다.
또한, MME/SGSN/MSC(24)가 그들 각각의 사용 레이트들과 관련하여 저장되는 기록들을 리스트가 포함하는 경우에, MTC-IWF(21)는 사용 레이트의 오름차순으로 MME/SGSN/MSC(24)를 선택할 수 있다. 따라서, 코어 네트워크의 혼잡을 감소시키는 것이 가능하다.
8) UE(MTC 디바이스(10))는 트리거를 운반하는 메시지의 유효성을 체크한다(이것은 현재의 3GPP 사양 보안성 요건들에 따른다)(단계 S11).
9) 메시지가 정확하게 검증되지 않으면, MTC 디바이스(10)는 트리거 메시지를 폐기하고(단계 S12), 거부 원인(예를 들어, 적절한 보안성 보호가 없음)을 나타내는 거부 메시지를 MTC-IWF(21)에 전송하거나(단계 S13), 그렇지 않으면, 트리거를 수용한다.
10) 거부 메시지를 수신한 이후에, MTC-IWF(21)는 하기와 같이 행할 수 있다:
(A) 타당성 리스트로부터 무효로서 마킹되지 않은 다음의 경로를 선택한 후, 선택된 경로를 통해 트리거를 포워딩한다(단계 S14);
(B) 어떠한 제어 평면 경로도 이용가능하지 않을 때, MTC-IWF(21)는 SCS(30)가 사용자 평면을 통해 트리거를 전송할 수 있도록 거부 메시지를 SCS(30)에 포워딩할 수 있다(단계 S15 및 S16);
(C) 트리거 메시지를 포워딩할 수 있도록 보안성 컨텍스트를 확립하기 위해 인증 및 키 동의(AKA) 및 단문 메시지 제어(SMC) 절차를 개시하도록 MME에 요청한다.
따라서, 이러한 예시적인 실시예에서, 거부 메시지의 사용에 의해 트리거 메시지가 중복적으로 재포워딩되는 것이 또한 방지될 수 있다. 따라서, 코어 네트워크의 혼잡 및 MTC 디바이스(10)의 배터리 소모를 감소시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 긴급 트리거 메시지 등이 MTC 디바이스(10)에 도달하는 것이 보장될 수 있다.
예시하지 않았지만, 사용자 평면에 관하여, GGSN/P-GW(23)는 MTC-IWF(21)와 유사한 프로세싱을 수행한다. 구체적으로는, GGSN/P-GW(23)는 적절한 사용자 평면 비밀 보호가 없다는 것을 나타내는 원인을 갖는 거부 메시지를 MTC 디바이스(10)로부터 수신하고, 트리거를 전달할 다른 경로를 찾는다. 예를 들어, SGSN을 통한 경로가 보호되지 않으면, GGSN/P-GW(23)는 트리거 메시지를 포워딩하기 위해 S-GW(25)를 통해 보호된 경로를 선택한다.
(2) IMS 비지원 MTC 디바이스(non-IMS support MTC device)에 대한 SMS 기반 트리거의 고려
트리거 메시지가 SMS로서 전송될 때, IMS를 지원하지 않는 MTC 디바이스들이 또한 고려되어야 한다. SMS 트리거 메시지는 IMS를 지원하지 않는 MTC 디바이스로 NAS 메시지에 의해 운반되고, CSFB는 MME가 메시지를 MSC에 포워딩하도록 개시될 수 있다. 이것은 불필요한 트래픽을 초래하고 트리거 전달을 지연시킨다.
이들을 회피하기 위해, 이러한 예시적인 실시예의 동작은 다음과 같이 수행된다.
1) MTC-IWF(21)는 (1)에서 설명한 바와 같이 HSS(22)로부터 IMS 지원 MTC 디바이스 능력을 다운로딩할 수 있다. SMS 트리거가 포워딩되어야 할 때, MTC-IWF(21)는 MTC 디바이스(10)가 IMS를 지원하는지 여부를 확인하기 위해 로컬 저장된 정보를 체크해야 한다.
2) MTC 디바이스(10)가 IMS를 지원하지 않으면, MTC-IWF(21)는 MME가 아니라 MSC에 트리거를 직접 포워딩해야 한다.
이러한 방식으로, SMS 트리거 메시지는 MME를 통하지 않고 MMC에 직접 포워딩된다. 따라서, MME로부터 MSC로 불필요한 트래픽을 초래하는 것을 회피할 수 있어서, MME 및 MSC 양자를 통한 중복 라우팅으로 인해 SMS 트리거 메시지가 지연되는 것을 방지할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, MTC-IWF(21)는 저장 유닛(211), 선택 유닛(212), 포워딩 유닛(213), 수신 유닛(214), 스위칭 유닛(215), 체크 유닛(216), 배제 유닛(217), 및 다운로딩 유닛(218) 중 적어도 일부 또는 모두를 포함한다. 이들 유닛들(211 내지 218)은 버스 등을 통해 서로 상호 연결된다. 저장 유닛(211)은 우선순위 리스트를 저장한다. 선택 유닛(212)은 우선순위 리스트에 기초하여 MME/SGSN/MSC(24) 중 하나를 선택한다. 포워딩 유닛(213)은 MME/SGSN/MSC(24) 중 선택된 하나를 통해 트리거 메시지를 MTC 디바이스(10)에 포워딩한다. 수신 유닛(214)은 SCS(30) 또는 SME(40)로부터 트리거 메시지를 수신하고, MME/SGSN/MSC(24) 중 선택된 하나를 통해 MTC 디바이스(10)로부터 거부 메시지를 수신한다. 스위칭 유닛(215)은, 거부 메시지가 수신 유닛(214)에 의해 수신될 때, 포워딩 유닛(213)으로 하여금 MME/SGSN/MSC(24) 중 상이한 하나를 통해 트리거 메시지를 포워딩하게 한다. 체크 유닛(216)은 MME/SGSN/MSC(24) 중 선택된 하나가 트리거 메시지를 MTC 디바이스(10)에 안전하게 포워딩할 수 있는지 여부를 체크한다. 배제 유닛(217)은 MME/SGSN/MSC(24) 중 선택된 하나가 트리거 메시지를 안전하게 포워딩할 수 없다는 것을 체크 유닛(216)이 결정할 때, 후속 포워딩시에 MME/SGSN/MSC(24) 중 선택된 하나를 배제하도록 포워딩 유닛(213)에 명령한다. 다운로딩 유닛(218)은 저장 유닛(211)에 저장될 우선순위 리스트를 HSS(22)로부터 다운로딩할 수 있다. 또한, 다운로딩 유닛(218)은 MTC 디바이스 능력을 HSS(22)로부터 다운로딩한다. MTC 디바이스(10)가 IMS를 지원하지 않는다는 것을 MTC 디바이스 능력이 나타낼 때, 포워딩 유닛(213)은 트리거 메시지를 MSC에 직접 포워딩한다.
*이들 유닛들(211 내지 218)은 예를 들어, HSS(22), MME/SGSN/MSC(24), SCS(30) 및 SME(40)와의 통신을 각각 실시하는 트랜시버들, 및 도 2에서의 단계들(S1 내지 S9 및 S13 내지 S15)에 도시된 프로세스들 또는 이에 등가인 프로세스들을 실행하도록 이들 트랜시버들을 제어하는 제어기에 의해 구성될 수 있다. GGSN/P-GW(23)는 또한 사용자 평면을 통해 SGSN, S-GW(25), SCS(30) 및 AS와의 통신을 실시하는 것을 제외하고, MTC-IWF(21)와 같이 구성될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, MTC 디바이스(10)는 수신 유닛(101), 유효성 유닛(102), 및 송신 유닛(103)을 적어도 포함한다. 이들 유닛들(101 내지 103)은 버스 등을 통해 서로 상호 연결된다. 수신 유닛(102)은 코어 네트워크로부터 트리거 메시지를 수신한다. 유효성 유닛(102)은 트리거 메시지를 검증한다. 송신 유닛(103)은 트리거 메시지가 유효성 유닛(102)에 의해 검증되지 않을 때 코어 네트워크에 거부 메시지를 송신한다. 이들 유닛들(101 내지 103)은 예를 들어, RAN을 통해 코어 네트워크와의 통신을 무선으로 실시하는 트랜시버, 및 도 2에서의 단계들(S10 내지 S13 및 S16)에 도시된 프로세스들 또는 이에 등가인 프로세스들을 실행하도록 트랜시버를 제어하는 제어기에 의해 구성될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, SCS(30)는 송신 유닛(301), 수신 유닛(302), 및 전송 유닛(303)을 적어도 포함한다. 이들 유닛들(301 내지 303)은 버스 등을 통해 서로 상호 연결된다. 송신 유닛(301)은 제어 평면을 통해 트리거 메시지를 코어 네트워크에 송신한다(즉, Tsp 인터페이스를 통해 트리거 메시지를 MTC-IWF(21)에 송신한다). 수신 유닛(302)은 MTC-IWF(21)로부터 거부 메시지를 수신한다. 전송 유닛(303)은 거부 메시지가 수신 유닛(302)에 의해 수신될 때, 사용자 평면을 통해 트리거 메시지를 전송한다(즉, Gi/SGi 인터페이스를 통해 트리거 메시지를 GGSN/P-GW(23)에 전송한다). 이들 유닛들(301 내지 303)은 예를 들어, MTC-IWF(21) 및 GGSN/P-GW(23)와의 통신을 각각 실시하는 트랜시버들, 및 도 2에서의 단계들(S1, S5, S15 및 S16)에 도시된 프로세스들 또는 이에 등가인 프로세스들을 실행하도록 이들 트랜시버들을 제어하는 제어기에 의해 구성될 수 있다. SME(40)는 또한 SMS-SC/GMSC/IWMSC를 통해 트리거 메시지를 MSC-IWF(21)에 송신하는 것을 제외하고, SCS(30)와 같이 구성될 수 있다.
본 발명은 위에서 언급한 예시적인 실시예에 제한되지 않는다는 것에 유의하고, 다양한 변경들이 청구항들의 인용에 기초하여 당업자에 의해 이루어질 수 있다는 것이 명백하다.
예를 들어, MTC-IWF(21) 또는 GGSN/P-GW(23)는, 트리거 메시지에 대한 응답이 소정의 기간내에 수신되지 않을 때 상이한 네트워크 엘리먼트를 통해 트리거 메시지를 전송할 수 있다. 구체적으로는, 수신 유닛(214)은 MTC 디바이스(10)로부터 응답을 수신한다. 응답이 기간내에 수신 유닛(214)에 의해 수신되지 않으면, 스위칭 유닛(215)은 포워딩 유닛(213)으로 하여금 선택된 네트워크 엘리먼트와 상이한 네트워크 엘리먼트를 통해 트리거 메시지를 포워딩하게 한다. 기간이 타이머, 카운터 등을 사용하여 측정될 수 있다는 것에 유의한다. 따라서, 트리거 메시지가 MTC 디바이스(10)에 도달하는 것이 또한 보장될 수 있다. 이러한 경우에, 거부 메시지를 전송하는 것이 MTC 디바이스(10)에 대해 요구되지 않을 수 있어서, 위에서 언급한 예시적인 실시예와 비교하여 MTC 디바이스(10)에 대한 변경이 감소될 수 있다.
위에서 개시한 예시적인 실시예의 전부 또는 일부가 아래의 부기들(supplementary notes)과 같이 설명될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
(부기 1)
MTC-IWF는 예를 들어, MTC 디바이스가 IMS를 지원하는지를 포함하는 (요청하거나 푸쉬된) MTC 디바이스 능력들을 인터페이스(S6m)를 통해 HSS로부터 다운로딩한다. 이것은 MTC-IWF가 MTC 디바이스 서빙 노드 정보를 검색하는 메시지에서 새로운 메시지 또는 새로운 필드일 수 있다.
(부기 2)
MTC 디바이스는 전달 루트 우선순위 리스트를 트리거링한다. 이러한 리스트는 네트워크 사용의 오퍼레이터 정책에 기초하여 그리고/또는 UE 능력에 의해 생성된다. 리스트는 HSS에서 생성된 후 MTC-IWF로 푸쉬될 수 있거나, HSS로부터 필요한 정보를 다운로딩한 이후에 MTC-IWF에 의해 생성될 수 있다. 리스트는 MTC-IWF에 로컬하게 저장될 수 있다.
(부기 3)
MME가 서빙 노드이면, MTC-IWF는 유효한 NAS 보안성 컨텍스트를 갖는지 알아보기 위해 MME로 체크한다. MME가 유효한 보안성 컨텍스트를 갖지 않을 때, MTC-IWF는 전달 루트 우선순위에 따라 SGSN/MSC와 같은 다른 엔터티들에 트리거를 포워딩해야 한다.
(부기 4)
MTC 디바이스가 보호되지 않은 NAS 또는 사용자 평면 메시지에 내장된 트리거를 수신할 때, 원인 표시를 갖는 트리거 거부 메시지를 네트워크 노드: MTC-IWF 또는 GGSN/P-GW에 전송한다.
(부기 5)
적절한 NAS 보호가 없다는 것을 나타내는 원인을 갖는 거부 메시지를 수신한 MTC-IWF는 트리거를 전달하기 위한 다른 경로를 찾는다. 모든 제어 평면 경로들이 이용불가능할 때, MTC-IWF는 AKA 및 SMC 절차를 개시할 수 있다. 거부 메시지를 SCS에 또한 포워딩할 수 있어서, SCS는 트리거 메시지를 사용자 평면을 통해 전송할 수 있다.
(부기 6)
적절한 사용자 평면 비밀 보호가 없다는 것을 나타내는 원인을 갖는 거부 메시지를 수신한 GGSN/P-GW는 트리거를 전달하기 위한 다른 경로를 찾는다.
2. 논의
본 문헌에서 논의되는 2개의 문제들이 있다.
먼저, SA2 TS 23.682는 아키텍처에서의 로밍을 고려한다. 이러한 경우에, 방문 네트워크는 MTC 디바이스에 의해 신뢰받지 못할 수 있고 이러한 네트워크로부터 포워딩된 트리거들은 유효한 것으로서 신뢰받거나 택해져서는 안된다.
따라서, MTC 디바이스는:
- MTC 디바이스가 통신하는 MTC-IWF가 인가되었는지 검증해야 한다.
- 트리거가 인가된 MTC-IWF로부터의 것인지를 검증할 수 있어야 한다. 트리거가 무효 MTC-IWF로부터의 것이면, MTC 디바이스는 MME가 MTC-IWF와의 통신을 중지하고 다른 액션을 취할 수 있도록 MME에 통지해야 한다.
둘째, MTC 디바이스가 NAS 무결성 보호없이 트리거를 수신할 때, (TR 33.868에 설명된 바와 같이) MTC 디바이스는 “트리거를 폐기할 수 있거나 대안으로는 단 대 단 보호가 적용되었는지 트리거를 깊이 살펴볼 수 있다.
몇몇 사항들이 관련된다:
- 트리거는 수신될 수 없고 MTC 서버 또는 MTC 사용자는 폐기에 관한 지식을 갖지 않는다.
- MME가 수신되지 않을 트리거를 전송하는 경우에, 이것은 네트워크 트래픽 및 MTC 디바이스의 배터리를 낭비한다.
상술한 문제를 해결하기 위해:
- MME는 우선, 보호가 없는 트리거를 전송해서는 안된다.
- 이러한 트리거가 수신되는 경우에, MTC 디바이스는 네트워크가 그에 따라 동작할 수 있도록 거부의 원인을 갖는 거부 메시지를 MME/MTC-IWF/SCS에 전송해야 한다:
- MME는 보안성 컨텍스트를 확립하기 위해 AKA 절차를 개시할 수 있다.
- MTC-IWF는 다른 경로(즉, 다른 네트워크 노드를 통해), 예를 들어, SGSN으로부터 트리거를 전송할 수 있다. 이것은 오퍼레이터 정책 및/또는 MTC 디바이스 능력들에 의존할 수 있다.
상기 논의에 기초하여, TR 33.868에 대한 아래의 변경을 갖는 것을 제안한다.
솔루션 1: NAS 시그널링을 통해 트리거링
SA2 TR 23.888 [10]에서 현재 고려되고 있는 메인 디바이스 트리거링 메커니즘은 NAS 시그널링을 통한 트리거링(예를 들어, 기존의 NAS 메시지 또는 새로운 NAS 메시지에서 새로운 정보 엘리먼트) 및 SMS를 통한 트리거링이다. SMS 트리거링은 이송으로서 NAS를 사용하여 네트워크로부터 MTC 디바이스로 또한 전송될 수도 있다. 이러한 경우에, 현재의 NAS 보안성 메커니즘이 보안성 문제를 해결하기 위해 사용될 수 있다. NAS SMC 이후에, NAS 보안성이 활성화된다. 모든 NAS 시그널링 메시지들은 TS 33.401 [13]에 따라 무결성-보호되어야 하고, 따라서, 현재의 LTE 보안성 메커니즘들은 트리거 표시가 불법 변경되지 않는 것을 보장한다. 이러한 경우에, SMS 트리거는 LTE에서 NAS 시그널링의 무결성 보호로부터 이점을 또한 얻는다.
이러한 문맥에서, 트리거의 소스가 유효한 MTC 서버인지 MTC 디바이스가 검증할 수 있다는 것을 의미하는 것으로 이해되는 소스 검증이 고려될 필요가 있다. 이것은 아래의 방식으로 달성될 수 있다.
MTC 디바이스는 NAS 무결성 보호 트리거를 전송하는 3GPP 네트워크를 신뢰한다. 이러한 경우에, MTC 디바이스는 신뢰받는 3GPP 네트워크들의 아이덴티티들로 구성될 수 있다. (다소 유추적으로는, 신뢰받는 비(non)3GPP 액세스 네트워크들이 TS 33.402에서 UE 내에 구성될 수 있기 때문이다). 이러한 컨텍스트에서, 신뢰받는 3GPP 네트워크는 MTC 서버로부터 3GPP 네트워크로의 보안 인터페이스를 갖고, 인가된 MTC 서버들로부터 수신된 트리거 표시들만이 그 MTC 서버에 “속하는” MTC 디바이스들의 트리거링을 초래하는 것을 보장하도록 신뢰되는 네트워크들을 의미한다.
네트워크는 예를 들어, MTC 디바이스가 방문 네트워크에서 로밍할 때, 또는 MTC에 대한 엄격한 보안성 요건이 있을 때 신뢰되지 않을 수 있다. MTC 디바이스는 트리거가 유효 MTC-IWF로부터 포워딩되는지를 검증해야 한다.
그 후, MTC 디바이스가 NAS 무결성 보호 트리거를 수신할 때, NAS 무결성 보호를 검증한 이후에, 상술한 바와 같은 의미에서 3GPP 네트워크를 검증할 수 있다. 모두가 검증될 수 있으면, 트리거는 수용될 수 있다.
MME는 무결성 보호없이 NAS 메시지에 의해 트리거를 전송해서는 안된다. 트리거의 NAS 무결성 보호가 없거나 3GPP 네트워크가 신뢰되지 않으면, MTC 디바이스는 트리거를 폐기할 수 있고 적절한 원인을 갖는 거부 메시지를 MME 및 MTC-IWF에 전송하거나 대안으로는 단 대 단 보호가 적용되었는지 트리거를 깊이 살펴볼 수 있다.
MME가 무결성 보호가 없거나 무결성 체크 실패를 나타내는 원인을 갖는 거부 응답을 MTC로부터 수신할 때, MME는:
- 그 사이에 공유된 보안성 컨텍스트가 존재할 때, MME가 트리거를 포워딩할 수 있도록 MTC를 향한 3GPP AKA 절차를 개시할 수 있거나;
- MTC-IWF가 트리거를 전송하기 위한 다른 루트를 선택할 수 있도록 MTC-IWF에 거부 메시지를 포워딩할 수 있다.
본 출원은 그 개시물들이 참조로 여기에 전체적으로 통합되는 2012년 6월 29일 출원된 일본 특허 출원 제2012-147982호 및 2012년 9월 24일 출원된 일본 특허 출원 제2012-209393호에 기초하고 그로부터의 우선권의 이익을 주장한다.
10 MTC 디바이스
21 MTC-IWF
22 HSS
23 GGSN/P-GW
24 MME/SGSN/MSC
25 S-GW
30 SCS
40 SME
101, 214, 302 수신 유닛
102 유효성 유닛
103, 301 송신 유닛
211 저장 유닛
212 선택 유닛
213 포워딩 유닛
215 스위칭 유닛
216 체크 유닛
217 배제 유닛
218 다운로딩 유닛
303 전송 유닛

Claims (8)

  1. MTC(머신-타입-통신)을 위한 이동 통신 네트워크 내의 코어 네트워크로서,
    MTC-IWF(MTC-인터워킹 기능);
    HSS(홈 가입자 서버) 또는 HLR(홈 위치 레지스터); 및
    MME(이동성 관리 엔티티), SGSN(서빙 GPRS 지원 노드) 또는 MSC(모바일 스위칭 센터)
    를 포함하고,
    상기 MTC-IWF는 상기 HSS 또는 상기 HLR로부터 MTC 디바이스 트리거 전달 루트 상의 정보를 수신하고,
    상기 MME, 상기 SGSN 및 상기 MSC 중 적어도 하나는 상기 정보에 기초하여 MSC 디바이스 트리거 루트로서 선택되고,
    SCS(서빙 능력 서버)로부터의 트리거 메시지는 상기 코어 네트워크를 통하여 MTC 디바이스로 전달되는, 코어 네트워크.
  2. 제1항에 있어서, 디바이스 트리거 메시지가 SMS-SC/GMSC/IWMSC를 통하여 상기 MTC-IWF로부터 상기 MME, 상기 SGSN 및 상기 MSC 중 상기 적어도 하나로 전송되는, 코어 네트워크.
  3. MTC(머신-타입-통신)을 위한 이동 통신 네트워크 내의 코어 네트워크의 통신 방법으로서 - 상기 코어 네트워크는, MTC-IWF(MTC-인터워킹 기능); HSS(홈 가입자 서버) 또는 HLR(홈 위치 레지스터); 및 MME(이동성 관리 엔티티), SGSN(서빙 GPRS 지원 노드) 또는 MSC(모바일 스위칭 센터)를 포함함 -,
    상기 HSS 또는 상기 HLR로부터 MTC 디바이스 트리거 전달 루트 상의 정보를 수신하는 단계;
    상기 정보에 기초하여 상기 MME, 상기 SGSN 및 상기 MSC 중 적어도 하나를 MSC 디바이스 트리거 루트로서 선택하는 단계; 및
    SCS(서빙 능력 서버)로부터의 트리거 메시지를 MTC 디바이스로 전달하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  4. 제3항에 있어서, 디바이스 트리거 메시지가 SMS-SC/GMSC/IWMSC를 통하여 상기 MTC-IWF로부터 상기 MME, 상기 SGSN 및 상기 MSC 중 상기 적어도 하나로 전송되는, 통신 방법.
  5. 단말로서,
    이동 통신 시스템 내에서 MTC(머신-타입-통신) 디바이스의 역할을 하도록 구성된 제어기 - 상기 이동 통신 시스템은 SCS(서빙 능력 서버) 및 코어 네트워크를 포함하고, 상기 코어 네트워크는, MTC-IWF(MTC-인터워킹 기능); HSS(홈 가입자 서버) 또는 HLR(홈 위치 레지스터); 및 MME(이동성 관리 엔티티), SGSN(서빙 GPRS 지원 노드) 또는 MSC(모바일 스위칭 센터)를 포함함 -; 및
    상기 코어 네트워크를 통하여 상기 SCS 또는 SME로부터 트리거 메시지를 수신하도록 구성된 수신기
    를 포함하고,
    상기 MTC-IWF는 상기 HSS 또는 상기 HLR로부터 MTC 디바이스 트리거 전달 루트 상의 정보를 수신하고,
    상기 MME, 상기 SGSN 및 상기 MSC 중 적어도 하나는 상기 정보에 기초하여 MSC 디바이스 트리거 루트로서 선택되는, 단말.
  6. 제5항에 있어서, 디바이스 트리거 메시지가 SMS-SC/GMSC/IWMSC를 통하여 상기 MTC-IWF로부터 상기 MME, 상기 SGSN 및 상기 MSC 중 상기 적어도 하나로 전송되는, 단말.
  7. 단말의 통신 방법으로서,
    이동 통신 시스템 내에서 MTC(머신-타입-통신) 디바이스의 역할을 하는 단계 - 상기 이동 통신 시스템은 SCS(서빙 능력 서버) 및 코어 네트워크를 포함하고, 상기 코어 네트워크는, MTC-IWF(MTC-인터워킹 기능); HSS(홈 가입자 서버) 또는 HLR(홈 위치 레지스터); 및 MME(이동성 관리 엔티티), SGSN(서빙 GPRS 지원 노드) 또는 MSC(모바일 스위칭 센터)를 포함함 -; 및
    상기 코어 네트워크를 통하여 상기 SCS로부터 트리거 메시지를 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 MTC-IWF는 상기 HSS 또는 상기 HLR로부터 MTC 디바이스 트리거 전달 루트 상의 정보를 수신하고,
    상기 MME, 상기 SGSN 및 상기 MSC 중 적어도 하나는 상기 정보에 기초하여 MSC 디바이스 트리거 루트로서 선택되는, 단말의 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서, 디바이스 트리거 메시지가 SMS-SC/GMSC/IWMSC를 통하여 상기 MTC-IWF로부터 상기 MME, 상기 SGSN 및 상기 MSC 중 상기 적어도 하나로 전송되는, 단말의 통신 방법.
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