KR102060806B1 - 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치 - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템에서 기지국이 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 네트워크 노드와 데이터를 송수신하기 위한 제 1 세션을 형성하고, 디바이스 또는 상기 네트워크 노드로부터 상기 세션을 통해서 메시지를 수신하며, 상기 네트워크 노드 또는 상기 디바이스로 상기 제 1 세션을 통해서 상기 메시지를 전송하되, 상기 제 1 세션은 서로 다른 서비스 품질(Quality of Service)을 갖는 하나 또는 그 이상의 메시지를 전송하기 위한 논리적 경로를 나타내는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치

본 발명은 무선 통신시스템에서 단말의 데이터 송수신 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 데이터의 송수신을 위한 논리적인 경로의 설정 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.

차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.

본 발명은 서비스의 QoS(Quality of Service)에 따라 데이터를 송수신하기 위한 논리적인 경로의 설정 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 별도의 논리적인 경로 설정 없이 기 설정되어 있는 경로 또는 경로의 일 부분을 통해서 데이터를 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 요구되는 서비스 품질(Quality of Service)가 서로 다른 다수의 데이터를 하나의 논리적 경로를 통해서 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기 설정되어 있는 경로 또는 경로의 일 부분을 통해서 데이터를 송수신함으로써, 데이터 전송을 위한 지연을 감소시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 하나의 논리적 경로를 통해서 서비스 품질이 서로 다른 데이터를 네트워크 노드 또는 디바이스로 전송함으로써, 서비스 품질에 따라 논리적 경로를 별도로 설정하기 않는 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하기 위한 베어러 설정 방법 및 장치를 제공한다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어러(Bearer) 설정 방법은, 네트워크 노드와 데이터를 송수신하기 위한 제 1 세션을 형성하는 단계; 디바이스 또는 상기 네트워크 노드로부터 상기 세션을 통해서 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 네트워크 노드 또는 상기 디바이스로 상기 제 1 세션을 통해서 상기 메시지를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 세션은 서로 다른 서비스 품질(Quality of Service)을 갖는 하나 또는 그 이상의 메시지를 전송하기 위한 논리적 경로를 나타낸다.

또한, 본 발명은, 상기 메시지의 서비스 품질에 따라 상기 제 1 세션의 설정을 변경하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명은, 상기 네트워크 노드로 상기 메시지의 서비스 품질에 따라서 상기 제 1 세션의 설정 변경을 요청하는 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 요청 메시지에 대한 응답으로 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명에서, 상기 메시지는 상기 메시지의 목적지 정보를 포함하는 목적지 주소 필드, 상기 메시지의 송신지 정보를 포함하는 소스 주소 필드 , 상기 메시지의 데이터 플로우 정보, 상기 메시지가 전송되는 세션을 나타내는 세션 식별자, 상기 메시지의 품질 정보, 또는 우선순위 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

또한, 본 발명에서, 상기 송신지 정보, 상기 목적지 정보, 상기 데이터 플로우 정보, 상기 세션 식별자, 상기 품질 정보 또는 상기 우선순위 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 메시지의 전송에 이용될 상기 제 1 세션을 선택하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명은, 상기 제 1 세션을 나타내는 세션 식별자, 및 우선순위 정보를 묵시적으로 인식할 수 있는 경우, 상기 세션 식별자 또는 상기 우선순위 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제 1 세션을 선택하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명은, 상기 제 1 세션의 설정을 요청하는 세션 설정 요청 메시지를 상기 네트워크 노드로 전송하는 단계; 및 상기 세션 설정 요청 메시지에 대한 응답으로 세션 설정 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명은, 상기 디바이스로 상기 메시지의 서비스 품질에 기초하여 제 2 세션의 설정을 위한 설정 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 설정 메시지에 대한 응답으로 설정 완료 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 메시지는 상기 제 2 세션을 통해서 송수신된다.

또한, 본 발명에서, 상기 메시지는 상기 메시지의 서비스 품질과 관련 없이 상기 제 1 세션을 통해서 전송되는 것을 나타내는 지시자를 포함한다.

또한, 본 발명은, 외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및 상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 네트워크 노드와 데이터를 송수신하기 위한 제 1 세션을 형성하고, 디바이스 또는 상기 네트워크 노드로부터 상기 세션을 통해서 메시지를 수신하며, 상기 네트워크 노드 또는 상기 디바이스로 상기 제 1 세션을 통해서 상기 메시지를 전송하되, 상기 제 1 세션은 서로 다른 서비스 품질(Quality of Service)을 갖는 하나 또는 그 이상의 메시지를 전송하기 위한 논리적 경로를 나타내는 장치를 제공한다.

본 발명은 서비스 품질(Quality of Service)이 서로 다른 다수의 데이터를 하나의 논리적 경로를 통해 전송함으로써, 서비스 품질에 따라 별도의 논리적 경로를 설정하는데 소요되는 지연을 감소 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 서비스 품질(Quality of Service)이 서로 다른 다수의 데이터를 하나의 논리적 경로를 통해 전송함으로써, 서비스 품질에 따라 별도의 논리적 경로를 설정하기 위한 시그널링을 감소 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 서비스 품질(Quality of Service)이 서로 다른 다수의 데이터를 하나의 논리적 경로를 통해 전송함으로써, 논리적 경로를 관리하기 위한 자원을 감소 시킬 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에 관련된 EPS(Evolved Packet System)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 4는 발명의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7는 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 엔티티(entity)에서 사용하는 MAC PDU를 예시하는 도면이다.
도 9 및 도 10는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC PDU의 서브 헤더를 예시한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 버퍼 상태 보고를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.
도 13은 LTE 시스템에서 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)의 일 예를 나타낸다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도이다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 베어러 구조를 예시한 도이다.
도 16은 본 발명의 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 등록 상태에서 제어 평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane)의 전송 경로를 예시하는 도이다.
도 17은 베어러 및 채널 간의 매핑 관계의 일 예를 나타낸 도이다.
도 18은 기본 베어러 활성화(activation) 절차의 일례를 나타낸 도이다.
도 19은 전용 베어러 비활성화(deactivation) 절차의 일례를 나타낸 도이다.
도 20는 전용 베어러 비활성화(deactivation) 절차의 일례를 나타낸 도이다.
도 21 및 도 22은 연결 상태 단말의 기본 베어러의 생성 절차의 일 예를 나타낸 도이다.
도 23는 비 연결 상태 단말의 기본 베어러의 생성 절차의 일 예를 나타낸 도이다.
도 24은 QoS(Quality of Service) 관리를 위한 파라미터 구성의 일 예를 나타낸 도이다.
도 25 내지 도 27은 5G 서비스의 종류 및 요구사항의 일 예를 나타낸 도이다.
도 28은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 다음 세대 RAN을 지원하기 위한 무선 통신 시스템 구조의 일례를 나타낸 도이다.
도 28은 네트워크 기능간에 상호 작용 및 기능의 일례를 나타내는 도이다.
도 29는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 다음 세대 RAN을 지원하기 위한 무선 통신 시스템 구조의 또 다른 일례를 나타낸 도이다.
도 30은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 Qos 프레임 워크에서 사용되는 QoS 구조의 일례를 나타낸다.
도 31은 데이터 송수신을 위한 논리적인 경로의 일 예를 나타낸 도이다.
도 32는 본 발명이 적용되는 데이터 송수신을 위한 논리적인 경로의 일 예를 나타낸 도이다.
도 33은 본 발명이 적용되는 데이터 송수신을 위해 논리적인 경로를 설정하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 34는 본 발명이 적용되는 데이터 송수신을 위해 논리적인 경로를 설정하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 35는 본 발명이 적용될 수 있는 유선 망 내의 경로와 무선 망 내의 경로간에 매핑 관계의 일 예를 나타낸 도이다.
도 36 및 도 37은 본 발명이 적용될 수 있는 경로 매핑을 위한 정보를 전송하기 위한 방법 및 매핑 관계의 일 예를 나타낸 도이다.
도 38은 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 39는 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 40는 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정 변경을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 41은 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정 변경을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 42은 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정 변경을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 43은 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정 변경을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 44는 본 발명이 적용될 수 있는 기 설정된 논리적 경로를 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 45는 본 발명이 적용될 수 있는 기 설정된 논리적 경로를 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 46은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 장치의 내부 블록도의 일 예를 나타낸 도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다.

상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니며, 5G 시스템에서도 적용될 수 있음은 물론이다.

이하 도면을 참조하여 설명하기 앞서, 본 발명의 이해를 돕고자, 본 명세서에서 사용되는 용어를 간략하게 정의하기로 한다.

EPS: Evolved Packet System의 약자로서, LTE(Long Term Evolution) 네트워크를 지원하는 코어 네트워크를 의미한다. UMTS가 진화된 형태의 네트워크

PDN (Public Data Network): 서비스를 제공하는 서버가 위치한 독립적인 망

APN (Access Point Name): 네트워크에서 관리하는 접속 포인트의 이름으로서 UE에게 제공된다. 즉, PDN의 이름(문자열)을 가리킴. 상기 접속 포인트의 이름에 기초하여, 데이터의 송수신을 위한 해당 PDN이 결정된다.

TEID(Tunnel Endpoint Identifier): 네트워크 내 노드들 간에 설정된 터널의 End point ID, 각 UE의 bearer 단위로 구간별로 설정된다.

MME: Mobility Management Entity의 약자로서, UE에 대한 세션과 이동성을 제공하기 위해 EPS 내에서 각 엔티티를 제어하는 역할을 한다.

세션(Session): 세션은 데이터 전송을 위한 통로로써 그 단위는 PDN, Bearer, IP flow 단위 등이 될 수 있다.

각 단위의 차이는 3GPP에서 정의한 것처럼 대상 네트워크 전체 단위(APN 또는 PDN 단위), 그 내에서 QoS로 구분하는 단위(Bearer 단위), 목적지 IP 주소 단위로 구분할 수 있다.

EPS Bearer: 다양한 종류의 트래픽이 송수신되는 단말과 게이트웨이간에 생성되는 논리적 경로.

Default EPS Bear: 단말이 망에 접속하면 기본적으로 생성되는 데이터 송수신을 위한 논리적 경로로써, 단말이 망에서 빠져나오기(Detach)전까지 유지될 수 있다.

Dedicated EPS Bearer: Default EPS Bearer 생성된 후 추가적으로 서비스를 제공하기 위해 필요한 경우 생성되는 논리적 경로.

IP flow: 단말과 게이트웨이간에 논리적 경로를 통해서 송수신되는 다양한 종류의 트래픽.

Service Data Flow(SDF): 서비스 타입에 따라 분류되는 사용자 트래픽의 IP flow 또는 다수의 IP flow의 결합.

PDN 연결(connection): 단말에서 PDN으로의 연결, 즉, ip 주소로 표현되는 단말과 APN으로 표현되는 PDN과의 연관(연결)을 나타낸다. 이는 세션이 형성될 수 있도록 코어 네트워크 내의 엔티티간 연결(단말-PDN GW)을 의미한다.

UE Context: 네크워크에서 UE를 관리하기 위해 사용되는 UE의 상황 정보, 즉, UE id, 이동성(현재 위치 등), 세션의 속성(QoS, 우선순위 등)으로 구성된 상황 정보

TIN: Temporary Identity used in Next update

P-TMSI: Packet Temporary Mobile Subscriber

TAU: Tracking Area Update

GBR: Guaranteed Bit Rate

GTP: GPRS Tunneling Protocol

TEID: Tunnel Endpoint ID

GUTI: Globally Unique Temporary Identity, MME에 알려진 UE 식별자

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에 관련된 EPS(Evolved Packet System)의 일 예를 나타낸 도이다.

LTE 시스템은 사용자 단말(UE)과 PDN(pack data network) 간에, 사용자가 이동 중 최종 사용자의 응용프로그램 사용에 방해를 주지 않으면서, 끊김 없는 IP 연결성(Internet Protocol connectivity)을 제공하는 것을 목표로 한다. LTE 시스템은, 사용자 단말과 기지국 간의 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 정의하는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)를 통한 무선 접속의 진화를 완수하며, 이는 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크를 포함하는 SAE(System Architecture Evolution)에 의해 비-무선적 측면에서의 진화를 통해서도 달성된다. LTE와 SAE는 EPS(Evolved Packet System)를 포함한다.

EPS는 PDN 내에서 게이트웨이(gateway)로부터 사용자 단말로 IP 트래픽을 라우팅하기 위해 EPS 베어러(EPS bearers)라는 개념을 사용한다. 베어러(bearer)는 상기 게이트웨이와 사용자 단말 간에 특정한 QoS(Quality of Service)를 갖는 IP 패킷 플로우(IP packet flow)이다. E-UTRAN과 EPC는 응용 프로그램에 의해 요구되는 베어러를 함께 설정하거나 해제(release)한다.

EPC는 CN(core network)이라고도 불리며, UE를 제어하고, 베어러의 설정을 관리한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 SAE의 EPC의 노드(논리적 혹은 물리적 노드)는 MME(Mobility Management Entity) (30), PDN-GW 또는 P-GW(PDN gateway) (50), S-GW(Serving Gateway) (40), PCRF(Policy and Charging Rules Function) (60), HSS (Home subscriber Server) (70) 등을 포함한다.

MME(30)는 UE(10)와 CN 간의 시그널링을 처리하는 제어 노드이다. UE(10)와 CN 간에 교환되는 프로토콜은 NAS(Non-Access Stratum) 프로토콜로 알려져 있다. MME(30)에 의해 지원되는 기능들의 일례는, 베어러의 설정, 관리, 해제를 포함하여 NAS 프로토콜 내의 세션 관리 계층(session management layer)에 의해 조작되는 베어러 관리(bearer management)에 관련된 기능, 네트워크와 UE(10) 간의 연결(connection) 및 보안(Security)의 설립에 포함하여 NAS 프로토콜 계층에서 연결계층 또는 이동제어계층(mobility management layer)에 의해 조작된다.

본 발명에서, 상기 MME(30)는 단말에 대한 인증 및 context 정보를 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 하나의 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 MME (30)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.

S-GW(40)는 UE(10)가 기지국(eNodeB, 20) 간에 이동할 때 데이터 베어러를 위한 로컬 이동성 앵커(local mobility anchor)의 역할을 한다. 모든 사용자 IP 패킷은 S-GW(40)을 통해 송신된다. 또한 S-GW(40)는 UE(10)가 ECM-IDLE 상태로 알려진 유휴 상태(idle state)에 있고, MME(30)가 베어러를 재설정(re-establish)하기 위해 UE(10)의 페이징을 개시하는 동안 하향링크 데이터를 임시로 버퍼링할 때 베어러에 관련된 정보를 유지한다. 또한, GRPS(General Packet Radio Service), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)와 같은 다른 3GPP 기술과의 인터워킹(inter-working)을 위한 이동성 앵커(mobility anchor)의 역할을 수행한다.

본 발명에서, 상기 S-GW(40)는 사용자 데이터의 라우팅/포워딩을 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 S-GW(40)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.

P-GW(50)은 UE를 위한 IP 주소 할당을 수행하고, QoS 집행(Qos enforcement) 및 PCRF(60)로부터의 규칙에 따라 플로우-기반의 과금(flow-based charging)을 수행한다. P-GW(50)는 GBR 베어러(Guaranteed Bit Rate (GBR) bearers)를 위한 QoS 집행을 수행한다. 또한, CDMA2000이나 WiMAX 네트워크와 같은 비3GPP(non-3GPP) 기술과의 인터워킹을 위한 이동성 엥커(mobility anchor) 역할도 수행한다.

본 발명에서, 상기 P-GW(50)는 사용자 데이터의 라우팅/포워딩을 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 P-GW(50)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.

PCRF(60)는 정책 제어 의사결정(policy control decision-making)을 수행하고, 플로우-기반의 과금(flow-based charging)을 수행한다.

?HSS(70)는 HLR(Home Location Register)이라고도 불리며, EPS-subscribed QoS 프로파일(profile) 및 로밍을 위한 접속제어에 정보 등을 포함하는 SAE 가입 데이터(SAE subscription data)를 포함한다. 또한, 사용자가 접속하는 PDN에 대한 정보 역시 포함한다. 이러한 정보는 APN(Access Point Name) 형태로 유지될 수 있는데, APN는 DNS(Domain Name system) 기반의 레이블(label)로, PDN에 대한 엑세스 포인트 또는 가입된 IP 주소를 나타내는 PDN 주소를 설명하는 식별기법이다.

도 1에 도시된 바와 같이, EPS 네트워크 요소(EPS network elements)들 간에는 S1-U, S1-MME, S5/S8, S11, S6a, Gx, Rx 및 SG와 같은 다양한 인터페이스가 정의될 수 있다.

이하, 이동성 관리(mobility management; MM)의 개념과 이동선 관리(MM) 백오프 타이머(back-off timer)를 상세하게 설명한다. 이동성 관리(MM)는 E-UTRAN 상의 오버헤드와 UE에서의 프로세싱을 감소시키기 위한 절차이다.

이동성 관리(MM)가 적용되는 경우, 엑세스 네트워크에서 UE에 관련된 모든 정보는 데이터가 비활성화되는 기간 동안 해제될 수 있다. MME는 상기 Idle 구간 동안 UE 콘텍스트(context) 및 설정된 베어러에 관련된 정보를 유지할 수 있다.

네트워크가 ECM-IDLE 상태에 있는 UE에 접촉할 수 있도록, UE는 현재의 TA(Tracking Area)를 벗어날 때마다 네트워크에 새로운 위치에 관하여 알릴 수 있다. 이러한 절차는 “Tracking Area Update”라 불릴 수 있으며, 이 절차는 UTRAN(universal terrestrial radio access network)이나 GERAN(GSM EDGE Radio Access Network) 시스템에서 “Routing Area Update”라 불릴 수 있다. MME는 UE가 ECM-IDLE 상태에 있는 동안 사용자 위치를 추적하는 기능을 수행한다.

ECM-IDLE 상태에 있는 UE에게 전달해야 할 다운링크 데이터가 있는 경우, MME는 UE가 등록된 TA(tracking area) 상의 모든 기지국(eNodeB)에 페이징 메시지를 송신한다.

그 다음, 기지국은 무선 인터페이스(radio interface) 상으로 UE에 대해 페이징을 시작한다. 페이징 메시지가 수신됨에 따라, UE의 상태가 ECM-CONNECTED 상태로 천이하게 하는 절차를 수행한다. 이러한 절차는 “Service Request Procedure”라 부릴 수 있다. 이에 따라 UE에 관련된 정보는 E-UTRAN에서 생성되고, 모든 베어러는 재설정(re-establish)된다. MME는 라디오 베어러(radio bearer)의 재설정과, 기지국 상에서 UE 콘텍스트를 갱신하는 역할을 수행한다.

상술한 이동성 관리(MM) 절차가 수행되는 경우, MM(mobility management) 백오프 타이머가 추가로 사용될 수 있다. 구체적으로 UE는 TA를 갱신하기 위해 TAU(Tracking Area Update)를 송신할 수 있고, MME는 핵심 망의 혼잡(core network congestion)으로 인해 TAU 요청을 거절할 수 있는데, 이 경우 MM 백오프 타이머에 관련된 시간 값을 제공할 수 있다. 해당 시간 값을 수신함에 따라, UE는 MM 백오프 타이머를 활성화시킬 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.

이는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템이라고도 불릴 수 있다.

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.

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

EPC는 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.

단말과 네트워크 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제 3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)의 일 예를 나타낸 블록도이다.

도 3을 참조하면, 빗금친 블록은 무선 프로토콜 계층(radio protocol layer)을 나타내고, 빈 블록은 제어 평면의 기능적 개체(functional entity)를 나타낸다.

기지국은 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 단말로의 동적 자원 할당(dynamic resource allocation)와 같은 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM) 기능, (2) IP(Internet Protocol) 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 해독(encryption), (3) S-GW로의 사용자 평면 데이터의 라우팅(routing), (4) 페이징(paging) 메시지의 스케줄링 및 전송, (5) 브로드캐스트(broadcast) 정보의 스케줄링 및 전송, (6) 이동성과 스케줄링을 위한 측정과 측정 보고 설정.

MME는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 기지국들로 페이징 메시지의 분산, (2) 보안 제어(Security Control), (3) 아이들 상태 이동성 제어(Idle State Mobility Control), (4) SAE 베어러 제어, (5) NAS(Non-Access Stratum) 시그널링의 암호화(Ciphering) 및 무결 보호(Integrity Protection).

S-GW는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 페이징에 대한 사용자 평면 패킷의 종점(termination), (2) 단말 이동성의 지원을 위한 사용자 평면 스위칭.

도 4는 발명의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타낸 블록도이다.

상기 도 4의 (a)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타내며, 상기 도 4의 (b)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조의 일 예를 나타낸 블록도이다.

사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.

상기 도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다.

서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.

MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block)으로의 다중화/역다중화(‘/’의 의미는 ‘or’과 ‘and’의 개념을 모두 포함한다)를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.

RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.

RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다.

사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.

RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 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) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 확립되면, 단말은 RRC 연결(RRC connected) 상태에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들(RRC idle) 상태에 있게 된다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.

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

물리채널(Physical Channel)은 시간 영역에서 여러 개의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 여러 개의 부반송파(Sub-carrier)로 구성된다. 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌(Symbol)들로 구성된다. 자원블록은 자원 할당 단위로, 복수의 OFDM 심벌들과 복수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된다. 또한 각 서브프레임은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 즉, L1/L2 제어채널을 위해 해당 서브프레임의 특정 OFDM 심벌들(예, 첫 번째 OFDM 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. TTI(Transmission Time Interval)는 서브프레임 전송의 단위시간이다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S5010 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(P-SCH: primary synchronization channel) 및 부 동기 채널(S-SCH: secondary synchronization channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID(identifier) 등의 정보를 획득한다.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(PBCH: physical broadcast channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(DL RS: downlink reference signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 S5020 단계에서 PDCCH 및 PDCCH 정보에 따른 PDSCH 을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S5030 내지 단계 S5060과 같은 랜덤 액세스 절차(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH: physical random access channel)을 통해 프리엠블(preamble)을 전송하고(S5030), PDCCH 및 이에 대응하는 PDSCH을 통해 프리엠블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S5040). 경쟁 기반 랜덤 액세스의 경우, 단말은 추가적인 PRACH 신호의 전송(S5050) 및 PDCCH 신호 및 이에 대응하는 PDSCH 신호의 수신(S506)과 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH 신호 및/또는 PDSCH 신호의 수신(S5070) 및 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH) 신호 및/또는 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH) 신호의 전송(S5080)을 수행할 수 있다.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: uplink control information)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK, 스케줄링 요청(SR: scheduling request), 채널 품질 지시자(CQI), 프리코딩 행렬 지시자(PMI: precoding matrix indicator), 랭크 지시자(RI: rank indication) 정보 등을 포함한다.

LTE/LTE-A 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.

이하, 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 상술한다.

RRC 상태란 단말의 RRC 계층이 E-UTRAN의 RRC 계층과 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태, 연결되어 있지 않은 경우는 RRC 아이들 상태라고 부른다. RRC 연결 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다.

반면에 RRC 아이들 상태의 단말은 E-UTRAN이 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 구역(Tracking Area) 단위로 CN(core network)이 관리한다. 즉, RRC 아이들 상태의 단말은 큰 지역 단위로 존재 여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 RRC 연결 상태로 이동해야 한다.

사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 아이들 상태에 머무른다. RRC 아이들 상태의 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN과 RRC 연결을 확립하고, RRC 연결 상태로 천이한다. RRC 아이들 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 호출(paging) 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM-REGISTERED(EPS Mobility Management-REGISTERED) 및 EMM-DEREGISTERED 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말과 MME에게 적용된다. 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태이며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 연결(Initial Attach) 절차를 통해서 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 상기 연결(Attach) 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태가 된다.

단말과 EPC간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS Connection Management)-IDLE 상태 및 ECM-CONNECTED 상태 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말 및 MME에게 적용된다. ECM-IDLE 상태의 단말이 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺으면 해당 단말은 ECM-CONNECTED 상태가 된다.

ECM-IDLE 상태에 있는 MME는 E-UTRAN과 S1 연결(S1 connection)을 맺으면 ECM-CONNECTED 상태가 된다. 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 E-UTRAN은 단말의 배경(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행한다. 반면, 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-IDLE 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라질 경우 단말은 트랙킹 구역 갱신(Tracking Area Update) 절차를 통해 네트워크에 단말의 해당 위치를 알린다.

다음은, 시스템 정보(System Information)에 대해 살펴본다.

시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 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.

3GPP TS 36.331 V8.7.0 (2009-09) "Radio Resource Control (RRC); Protocol specification (Release 8)"의 5.2.2절에 의하면, 상기 시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block), SIB(System Information Block)로 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 상향링크 무선 채널의 정보만을 포함한다.

도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

단말은 RRC 연결을 요청하는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 네트워크로 보낸다(S6010). 네트워크는 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 보낸다(S6020). RRC 연결 설정 메시지를 수신한 후, 단말은 RRC 연결 모드로 진입한다.

단말은 RRC 연결 확립의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S6030).

도 7는 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.

RRC 연결 재설정(reconfiguration)은 RRC 연결을 수정하는데 사용된다. 이는 무선 베어러(Radio Bearer, RB) 확립/수정(modify)/해제(release), 핸드오버 수행, 측정 셋업/수정/해제하기 위해 사용된다.

네트워크는 단말로 RRC 연결을 수정하기 위한 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 보낸다(S7010). 단말은 RRC 연결 재설정에 대한 응답으로, RRC 연결 재설정의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S7020).

버퍼 상태 보고(BSR: buffer status reporting)

도 8는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 엔티티(entity)에서 사용하는 MAC PDU를 예시하는 도면이다.

상기 도 8를 참조하면, MAC PDU는 MAC 헤더(header), 적어도 하나의 MAC SDU(service data unit) 및 적어도 하나의 MAC 제어 요소(control element)를 포함하고, 부가적으로 패딩(padding)을 더 포함할 수 있다. 경우에 따라, MAC SDU 및 MAC 제어 요소 중 적어도 하나는 MAC PDU에 포함되지 않을 수 있다.

상기 도 8에 도시된 바와 같이, MAC 제어 요소는 MAC SDU 보다 선행하여 위치하는 것이 일반적이다. 그리고, MAC 제어 요소의 크기를 고정되거나 가변적일 수 있다. MAC 제어 요소의 크기가 가변적인 경우, 확장된 비트(extentded bit)를 통해 MAC 제어 요소의 크기가 확장되었는지 여부를 판단할 수 있다. MAC SDU의 크기 역시 가변적일 수 있다.

MAC 헤더는 적어도 하나 이상의 서브 헤더(sub-header)를 포함할 수 있다. 이때, MAC 헤더에 포함되는 적어도 하나 이상의 서브 헤더는 각각의 MAC SDU, MAC 제어 요소 및 패딩에 대응하는 것으로서, 서브 헤더의 순서는 대응되는 요소의 배치 순서와 동일하다. 예컨대, MAC PDU에 MAC 제어 요소 1, MAC 제어 요소 2, 복수개의 MAC SDU 및 패딩이 포함되어 있다면, MAC 헤더에서는 MAC 제어 요소 1에 대응되는 서브 헤더, MAC 제어 요소 2에 대응되는 서브 헤더, 복수개의 MAC SDU 각각에 대응되는 복수 개의 서브 헤더 및 패딩에 대응되는 서브 헤더가 순서대로 배치될 수 있다.

MAC 헤더에 포함되는 서브 헤더는 6개의 헤더 필드를 포함할 수 있다. 구체적으로 서브 헤더는 R/R/E/LCID/F/L의 6개의 헤더 필드를 포함할 수 있다.

고정된 크기의 MAC 제어 요소에 대응되는 서브 헤더 및 MAC PDU에 포함된 데이터 필드 중 가장 마지막 것에 대응되는 서브 헤더에 대해서는 4개의 헤더 필드를 포함하는 서브 헤더가 사용될 수 있다. 이처럼 서브 헤더가 4개의 필드를 포함하는 경우, 4개의 필드는 R/R/E/LCID 일 수 있다.

도 9 및 도 10는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC PDU의 서브 헤더를 예시한다.

상기 도 9 및 상기 도 10을 참조하여 각 필드를 설명하면 다음과 같다.

1) R: 예약 비트(Reserved bit)이며, 사용되지 않는 비트이다.

2) E: 확장 필드(Extended field)로서, 서브 헤더에 대응되는 요소의 확장 여부를 나타낸다. 예를 들어, E 필드가 ‘0’인 경우, 서브 헤더에 대응되는 요소는 반복 없이 종료되고, E 필드가 ‘1’인 경우, 서브 헤더에 대응되는 요소는 1회 더 반복되어 그 길이가 2개 확장될 수 있다.

3) LCID: 논리 채널 식별 필드(Logical Channel Identification field)는 해당 MAC SDU와 대응되는 논리 채널(logical channel)을 식별하거나 또는 해당 MAC 제어 요소 및 패딩의 타입을 식별한다. 만약, 서브 헤더와 연관된 것이 MAC SDU라면 어떠한 논리 채널에 해당하는 MAC SDU 인지를 나타내고, 만약 서브 헤더와 연관된 것이 MAC 제어 요소라면 어떠한 MAC 제어 요소인지를 나타낼 수 있다.

아래 표 1는 DL-SCH를 위한 LCID 값의 일 예를 나타낸다.

아래 표 2는 UL-SCH를 위한 LCID의 값의 일 예를 나타낸다.

LTE/LTE-A 시스템에서 단말은 LCID 필드에 단축된 BSR(Truncated BSR), 짧은 BSR(Short BSR) 및 긴 BSR(Long BSR) 중 어느 하나의 인덱스 값을 설정함으로써, 네트워크에 자신의 버퍼 상태를 보고할 수 있다.

상기 표 1 및 상기 표 2에 예시된 인덱스 및 LCID 값의 매핑 관계를 설명의 편의를 위해 예시된 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

4) F: 포맷 필드(Format field)로서, L 필드의 크기를 나타낸다.

5) L: 길이 필드(Length field)로서, 서브 헤더와 대응되는 MAC SDU 및 MAC 제어 요소의 크기를 나타낸다. 서브 헤더에 대응되는 MAC SDU 또는 MAC 제어 요소의 크기가 127 비트보다 같거나 작으면 7 비트의 L 필드가 사용되고(도 9의 (a)), 그 외의 경우에는 15 비트의 L 필드가 사용될 수 있다(도 9의 (b)). MAC 제어 요소가 가변하는 크기인 경우, L 필드를 통해 MAC 제어 요소의 크기가 정의될 수 있다. MAC 제어 요소의 크기가 고정되는 경우, L 필드로 MAC 제어 요소의 크기가 정의되지 않더라도 MAC 제어 요소의 크기를 결정할 수 있으므로 상기 도 10과 같이 F 및 L 필드는 생략될 수 있다.

도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 버퍼 상태 보고를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다.

서브 헤더의 LCID 필드에 단축된 BSR 및 짧은 BSR이 정의되는 경우, 서브 헤더에 대응되는 MAC 제어 요소는 상기 도 11의 (a)의 예시와 같이, 하나의 논리 채널 그룹 아이디(LCG ID: Logical Channel Group Identification) 필드 및 논리 채널 그룹의 버퍼 상태를 가리키는 하나의 버퍼 사이즈(Buffer Size) 필드를 포함하도록 구성될 수 있다. LCG ID 필드는 버퍼 상태를 보고하여야 할 논리 채널 그룹을 식별하기 위한 것으로서, LCG ID 필드는 2 비트의 크기를 가질 수 있다.

버퍼 사이즈 필드는 MAC PDU가 생성된 이후, 논리 채널 그룹에 속한 모든 논리 채널의 사용 가능한 총 데이터 양을 식별하기 위한 것이다. 사용 가능한 데이터는 RLC 계층 및 PDCP 계층에서 전송 가능한 모든 데이터를 포함하며, 데이터 양은 바이트(byte) 수로 나타낸다. 이때, 데이터 양을 연산할 때 RLC 헤더 및 MAC 헤더의 크기를 배제될 수 있다. 버퍼 사이즈 필드는 6 비트의 크기를 가질 수 있다.

서브 헤더의 LCID 필드에 긴 BSR이 정의되는 경우, 서브 헤더에 대응되는 MAC 제어 요소는 상기 도 11의 (b)의 예시와 같이, 0 내지 3의 LCG ID를 가지는 4개의 그룹의 버퍼 상태를 가리키는 4개의 버퍼 사이즈 필드가 포함될 수 있다. 각 버퍼 사이즈 필드는 서로 다른 논리 채널 그룹 별로 사용 가능한 총 데이터 양을 식별하는데 이용될 수 있다.

상향링크 자원 할당 절차

3GPP LTE/LTE-A 시스템의 경우, 자원의 활용을 최대화하기 위해 기지국의 스케줄링 기반의 데이터 송수신 방법을 사용한다. 이는 단말이 전송할 데이터가 있는 경우 우선적으로 기지국에게 상향링크 자원 할당을 요청하고, 기지국으로부터 할당된 상향링크 자원만을 이용하여 데이터를 전송할 수 있음을 의미한다.

도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.

상향링크의 무선 자원의 효율적인 사용을 위하여, 기지국은 각 단말 별로 어떤 종류의 데이터를 얼마만큼 상향링크로 전송할지를 알아야 한다. 따라서, 단말이 직접 자신이 전송하고자 하는 상향링크 데이터에 관한 정보를 기지국으로 전달하고, 기지국은 이에 기반하여 해당 단말에 상향링크 자원을 할당할 수 있다. 이 경우, 단말이 기지국으로 전달하는 상향링크 데이터에 관한 정보는 자신의 버퍼에 저장되어 있는 상향링크 데이터의 양으로서, 이를 버퍼 상태 보고(BSR: Buffer Status Report)라고 지칭한다. BSR은 단말이 현재 TTI에서 PUSCH 상의 자원이 할당되고 보고 이벤트(reporting event)가 트리거링된 경우, MAC 제어 요소(MAC control element)를 사용하여 전송된다.

상기 도 12의 (a)는 단말이 버퍼 상태 보고(BSR: buffer status reporting)를 위한 상향링크 무선 자원이 단말에 할당되지 않은 경우에 실제 데이터(actual data)를 위한 상향링크 자원 할당 과정을 예시한다. 즉, DRX 모드에서 액티브 모드의 상태를 전환하는 단말의 경우, 미리 할당 받은 데이터 자원이 없기 때문에, PUCCH를 통한 SR 전송을 시작으로 상향 데이터에 대한 자원을 요청해야 하며, 이 경우 5 단계의 상향링크 자원 할당 절차가 사용된다.

상기 도 12의 (a)를 참조하면, 단말은 BSR를 전송하기 위한 PUSCH 자원이 할당되지 않은 경우로, 단말은 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 먼저 스케줄링 요청(SR: scheduling request)을 기지국에 전송한다(S12010).

스케줄링 요청은 보고 이벤트(reporting event)가 발생되었으나 단말이 현재 TTI에서 PUSCH 상에 무선 자원이 스케줄링되지 않은 경우, 단말이 상향링크 전송을 위한 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 기지국에 요청하기 위해 이용된다.

즉, 단말은 정규적 버퍼 상태 보고(regular BSR)가 트리거(trigger)되었으나 BSR을 기지국에 전송하기 위한 상향링크 무선 자원을 가지지 않을 때 PUCCH 상에 SR을 전송한다. 단말은 SR을 위한 PUCCH 자원이 설정되었는지 여부에 따라 단말은 PUCCH를 통해 SR을 전송하거나 또는 랜덤 액세스 절차를 개시한다. 구체적으로, SR이 전송될 수 있는 PUCCH 자원은 단말 특정적으로 상위 계층(예를 들어, RRC 계층)에 의하여 설정되며, SR 설정은(SR configuration)은 SR 전송주기(SR periodicity) 및 SR 서브프레임 오프셋 정보를 포함한다.

단말은 기지국으로부터 BSR 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 수신하면(S12020), UL grant에 의해 할당된 PUSCH 자원을 통해 트리거링된 BSR을 기지국으로 전송한다(S12030).

기지국은 BSR을 통해 실제 단말이 상향링크로 전송할 데이터의 양을 확인하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한다(S12040). 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신한 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다(S12050).

상기 도 12의 (b)는 단말이 BSR를 위한 상향링크 무선 자원이 단말에 할당되어 있는 경우에 실제 데이터를 위한 상향링크 자원 할당 과정을 예시한다.

상기 도 12의 (b)를 참조하면, 단말이 BSR 전송을 위한 PUSCH 자원이 이미 할당된 경우로, 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 BSR을 전송하며, 이와 함께 스케줄링 요청을 기지국에 전송한다(S12110). 이어, 기지국은 BSR을 통해 실제 단말이 상향링크로 전송할 데이터의 양을 확인하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한다(S12120). 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신한 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다(S12130).

랜덤 접속 과정(RACH 프로시저)

도 13은 LTE 시스템에서 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)의 일 예를 나타낸다.

랜덤 접속 과정은 RRC_IDLE에서의 초기 접속, 무선 링크 실패 후의 초기 접속, 랜덤 접속 과정을 요구하는 핸드오버, RRC_CONNECTED 중에 랜덤 접속 과정이 요구되는 상향링크 또는 하향링크 데이터 발생 시에 수행된다. RRC 연결 요청 메시지(RRC Connection Request Message)와 셀 갱신 메시지(Cell Update Message), URA(UTRAN Registration Area) 갱신 메시지(URA Update Message) 등의 일부 RRC 메시지도 랜덤 접속 과정을 이용하여 전송된다. 논리채널 CCCH(Common Control Channel), DCCH(Dedicated Control Channel), DTCH(Dedicated Traffic Channel)가 전송채널 RACH에 매핑될 수 있다. 전송채널 RACH는 물리채널 PRACH(Physical Random Access Channel)에 매핑된다.

단말의 MAC 계층이 단말 물리계층에 PRACH 전송을 지시하면, 단말 물리계층은 먼저 하나의 접속 슬롯(access slot)과 하나의 시그너처(signature)를 선택하여 PRACH 프리엠블을 상향으로 전송한다. 랜덤 접속 과정은 경쟁 기반(Contention based)의 랜덤 접속 과정과 비경쟁 기반(Non-contention based)의 랜덤 접속 과정으로 구분된다.

상기 도 13의 (a)는 경쟁 기반(Contention based)의 랜덤 접속 과정의 일 예를 나타내며, 상기 도 13의 (b)는 비경쟁 기반(Non-contention based)의 랜덤 접속 과정의 일 예를 나타낸다.

먼저, 경쟁 기반의 랜덤 접속 과정에 대해서 상기 도 13의 (a)를 참조하여 살펴보기로 한다.

단말은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 랜덤 접속에 관한 정보를 수신하여 저장한다. 이후, 랜덤 접속이 필요한 경우, 단말은 랜덤 접속 프리엠블(Random Access Preamble; 메시지 1이라고도 함)을 기지국으로 전송한다(S13010).

기지국이 상기 단말로부터 랜덤 접속 프리엠블을 수신하면, 상기 기지국은 랜덤 접속 응답 메시지(Random Access Response; 메시지 2라고도 함)를 단말에게 전송한다(S13020). 구체적으로, 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 대한 하향 스케쥴링 정보는 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)로 CRC 마스킹되어 L1 또는 L2 제어채널(PDCCH) 상에서 전송될 수 있다. RA-RNTI로 마스킹된 하향 스케쥴링 신호를 수신한 단말은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로부터 랜덤 접속 응답 메시지를 수신하여 디코딩할 수 있다. 이후, 단말은 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 있는지 확인한다.

자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 존재하는지 여부는 단말이 전송한 프리엠블에 대한 RAID(Random Access Preamble ID)가 존재하는지 여부로 확인될 수 있다.

상기 랜덤 접속 응답 정보는 동기화를 위한 타이밍 옵셋 정보를 나타내는 TA(Timing Alignment), 상향링크에 사용되는 무선자원 할당 정보, 단말 식별을 위한 임시 식별자(예: Temporary C-RNTI) 등을 포함한다.

단말은 랜덤 접속 응답 정보를 수신하는 경우, 상기 응답 정보에 포함된 무선자원 할당 정보에 따라 상향링크 SCH(Uplink Shared Channel)로 상향링크 전송(메시지 3이라고도 표현함)을 수행한다(S13030). 여기서, 상향링크 전송은 스케쥴된 전송(Scheduled Transmission)으로 표현될 수도 있다.

기지국은 단말로부터 상기 상향링크 전송을 수신한 후에, 경쟁 해결(contention resolution)을 위한 메시지(메시지 4라고도 표현함)를 하향링크 공유 채널(Downlink Shared Channel:DL-SCH)을 통해 단말에게 전송한다(S13040).

다음으로, 비경쟁 기반의 랜덤 접속 과정에 대해 상기 도 13의 (b)를 참조하여 살펴보기로 한다.

단말이 랜덤 접속 프리엠블을 전송하기 전에 기지국이 비경쟁 랜덤 접속 프리엠블(Non-contention Random Access Preamble)을 단말에게 할당한다(S13110).

비경쟁 랜덤 접속 프리엠블은 핸드오버 명령이나 PDCCH와 같은 전용 시그널링(Dedicated Signalling)을 통해 할당될 수 있다. 단말은 비경쟁 랜덤 접속 프리엠블을 할당받은 경우, 기지국으로 할당된 비경쟁 랜덤 접속 프리엠블을 전송한다(S13120).

이후, 상기 기지국은 경쟁 기반 랜덤 접속 과정에서의 S2002단계와 유사하게 랜덤 접속 응답(Random Access Response; 메시지 2라고도 표현함)을 단말에게 전송할 수 있다(S13130).

상기 설명된 랜덤 접속 과정에서 랜덤 접속 응답에 대해서는 HARQ가 적용되지 않지만, 랜덤 접속 응답에 대한 상향링크 전송이나 경쟁 해결을 위한 메시지에 대해서는 HARQ가 적용될 수 있다. 따라서, 랜덤 접속 응답에 대해서 단말은 ACK 또는 NACK을 전송할 필요가 없다.

다음으로, LTE(-A) 또는 802.16에서의 UL data 전송 방법에 대해 간략히 살펴보기로 한다.

LTE(-A) 시스템 또는 802.16m 등과 같은 셀룰러 시스템은 기지국 스케줄링 기반의 자원 할당 방식을 사용하고 있다.

이와 같은 기지국 스케줄링 기반의 자원 할당 방식을 사용하는 시스템에서 전송할 데이터(i.e., UL data)가 있는 단말은 데이터를 전송하기 전에 해당 데이터 전송을 위한 자원을 기지국에게 요청한다.

이와 같은 단말의 스케줄링 요청은 PUCCH로의 SR(Scheduling Request) 전송 또는 PUSCH로의 BSR(Buffer Status Report) 전송을 통해 수행될 수 있다.

또한, 단말에게 SR 또는 BSR을 전송할 자원이 할당되지 않은 경우, 단말은 RACH 프로시저를 통해 상향링크 자원을 기지국으로 요청할 수 있다.

이와 같이 단말로부터 스케줄링 요청을 수신한 기지국은 해당 단말이 사용할 상향링크 자원을 하향링크 제어 채널(i.e., UL grant 메시지, LTE(-A)의 경우 DCI)을 통해 단말로 할당하게 된다.

이 때, 단말에게 전송되는 UL grant는 단말에게 할당되는 자원이 어떤 subframe의 자원에 해당되는지를 explicit하게 시그널링 함으로써 알려줄 수도 있지만, 특정 시간(e.g., LTE의 경우 4ms) 이후의 subframe에 대한 자원 할당으로 단말과 기지국 사이에 약속된 시간을 정의할 수도 있다.

이와 같이, 기지국이 단말에게 Xms(e.g., LTE(-A)의 경우 4ms) 이후의 자원을 할당하는 것은 단말이 UL grant를 수신 및 디코딩하고, 전송할 데이터를 준비 및 인코딩하는 시간을 모두 고려하여 단말의 자원을 할당함을 의미한다.

EMM 및 ECM 상태

EMM(EPS mobility management), ECM(EPS connection management) 상태에 대하여 살펴본다.

도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도이다.

상기 도 14를 참조하면, 단말과 MME의 제어 평면에 위치한 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 단말이 네트워크에 어태치(attach)되었는지 디태치(detach)되었는지에 따라 EMM 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 등록 해제 상태(EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM-REGISTERED 상태 및 EMM-DEREGISTERED 상태는 단말과 MME에게 적용될 수 있다.

단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태에 있으며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말의 전원이 꺼지거나 무선 링크 실패인 경우(무선 링크 상에서 패킷 에러율이 기준치를 넘은 경우), 단말은 네트워크에서 디태치(detach)되어 EMM-DEREGISTERED 상태로 천이된다.

또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM 연결 상태(ECM-CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태(ECM-IDLE)가 정의될 수 있다. ECM-CONNECTED 상태 및 ECM-IDLE 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. 즉, ECM 연결이 설정/해제되었다는 것은 RRC 연결과 S1 시그널링 연결이 모두 설정/해제되었다는 것을 의미한다.

RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)에 있게 된다.

네트워크는 ECM-CONNECTED 상태에 있는 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다.

반면, 네트워크는 ECM-IDLE 상태에 있는 단말의 존재를 파악할 수 없으며, 코어 네트워크(CN: core network)가 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 관리한다. 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS에 의해 설정된 불연속 수신(DRX: Discontinuous Reception)을 수행한다. 즉, 단말은 단말-특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 시점(paging occasion)에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다.

또한, 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 네트워크는 단말의 컨텍스트(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(cell reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행할 수 있다. ECM 아이들 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라지는 경우, 단말은 트래킹 영역 업데이트(TAU: tracking area update) 절차를 통해 네트워크에 해당 단말의 위치를 알릴 수 있다.

반면, 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-CONNECTED 상태에서 네트워크는 단말이 속한 셀을 안다. 따라서, 네트워크는 단말로 또는 단말로부터 데이터를 전송 및/또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다.

위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM-CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM-IDLE 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM-IDLE 상태에 있으며, 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청(service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM-CONNECTED 상태로 천이(transition)된다.

도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 베어러 구조를 예시한 도이다.

단말이 패킷 데이터 네트워크(PDN: Packet Date Network)에 연결될 때 PDN 연결(PDN connection)이 생성되고, PDN connection은 EPS 세션(session)으로도 불릴 수 있다. PDN은 사업자 외부 또는 내부 IP (internet protocol) 망으로 인터넷이나 IMS(IP Multimedia Subsystem)와 같은 서비스 기능을 제공한다.

EPS session은 하나 이상의 EPS 베어러(bearer)를 가진다. EPS bearer는 EPS에서 사용자 트래픽을 전달하기 위하여 단말과 PDN GW 간에 생성되는 트래픽의 전송 경로(transmission path)이다. EPS bearer는 단말 당 하나 이상 설정될 수 있다.

각 EPS bearer는 E-UTRAN 무선 액세스 베어러(E-RAB: E-UTRAN Radio Access Bearer) 및 S5/S8 bearer로 나누어질 수 있고, E-RAB 는 무선 베어러(RB: radio bearer), S1 bearer로 나누어질 수 있다. 즉, 하나의 EPS bearer는 각각 하나의 RB, S1 bearer, S5/S8 bearer 에 대응된다.

E-RAB은 단말과 EPC 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. E-RAB가 존재하면, E-RAB bearer와 EPS bearer는 일대일로 매핑된다. 데이터 무선 베어러(DRB: data radio bearer)는 단말과 eNB 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. DRB가 존재하면, DRB와 EPS bearer/E-RAB 는 일대일로 매핑된다. S1 bearer는 eNB와 S-GW 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. S5/S8 bearer는 S-GW와 P-GW 간에 EPS bearer 패킷을 전달한다.

단말은 상향링크 방향의 EPS bearer 에 서비스 데이터 플로우(SDF: service data flow)를 바인딩(binding) 한다. SDF는 사용자 트래픽을 서비스 별로 분류(또는 필터링) 한 IP 플로우(flow) 또는 IP flow들의 모임이다. 복수의 SDF들은 복수의 상향링크 패킷 필터들을 포함함으로써 동일한 EPS bearer에 다중화될 수 있다. 단말은 상향링크에서 SDF와 DRB 간 binding하기 위하여 상향링크 패킷 필터와 DRB 간 매핑 정보를 저장한다.

P-GW 은 하향링크 방향의 EPS bearer에 SDF를 binding한다. 복수의 SDF들은 복수의 하향링크 패킷 필터들을 포함함으로써 동일한 EPS bearer에 다중화될 수 있다. P-GW는 하향링크에서 SDF와 S5/S8 bearer 간 binding 하기 위하여 하향링크 패킷 필터와 S5/S8 bearer 간 매핑 정보를 저장한다.

eNB은 상/하향링크에서 DRB와 S1 bearer 간 binding 하기 위하여 DRB와 S1 bearer 간 일대일 매핑을 저장한다. S-GW는 상/하향링크에서 S1 bearer와 S5/S8 bearer 간 binding 하기 위하여 S1 bearer와 S5/S8 bearer 간 일대일 매핑 정보를 저장한다.

EPS bearer는 기본 베어러(default bearer)와 전용 베어러(dedicated bearer) 두 종류로 구분된다. 단말은 PDN 당 하나의 default bearer와 하나 이상의 dedicated bearer 를 가질 수 있다. 하나의 PDN에 대하여 EPS 세션이 갖는 최소한의 기본 베어러를 default bearer라 한다.

EPS bearer는 식별자(identity)를 기반으로 구분될 수 있다. EPS bearer identity는 단말 또는 MME에 의해 할당된다. dedicated bearer(s)은 LBI(Linked EPS Bearer Identity)에 의해 default bearer와 결합된다.

단말은 초기 어태치 절차(initial attach procedure)를 통해 네트워크에 초기 접속하면, IP 주소를 할당 받아 PDN connection이 생성되고, EPS 구간에서 default bearer가 생성된다. default bearer는 단말과 해당 PDN 간 트래픽이 없는 경우에도 단말이 PDN 연결이 종료되지 않는 한 해제되지 않고 유지되며, 해당 PDN 연결을 종료될 때 default bearer도 해제된다. 여기서, 단말과 default bearer를 구성하는 모든 구간의 bearer가 활성화되는 것은 아니고, PDN과 직접 연결되어 있는 S5 bearer는 유지되고, 무선 자원과 연관이 있는 E-RAB bearer (즉, DRB and S1 bearer)는 해제된다. 그리고, 해당 PDN에서 새로운 트래픽이 발생되면 E-RAB bearer가 재설정되어 트래픽을 전달한다.

단말이 default bearer를 통해 서비스(예를 들어, 인터넷 등)를 이용하는 중에, default bearer만으로 QoS(Quality of Service)를 제공 받기 불충분한 서비스(예를 들어, VoD(Videon on Demand) 등)를 이용하게 되면 단말에서 요구할 때(on-demand) dedicated bearer가 생성된다. 단말의 트래픽이 없는 경우 dedicated bearer는 해제된다. 단말이나 네트워크는 필요에 따라 복수의 dedicated bearer를 생성할 수 있다.

단말이 어떠한 서비스를 이용하는지에 따라 IP flow는 다른 QoS 특성을 가질 수 있다. 네트워크는 단말을 위한 EPS session을 확립/변경(establish/modification) 시 네트워크 자원의 할당 내지 QoS 에 대한 제어 정책을 결정하여 EPS session이 유지되는 동안 이를 적용한다. 이를 PCC (Policy and Charging Control)라 한다. PCC 규칙(PCC rule)은 오퍼레이터 정책(예를 들어, QoS 정책, 게이트 상태(gate status), 과금 방법 등)을 기반으로 결정된다.

PCC 규칙은 SDF 단위로 결정된다. 즉, 단말이 이용하는 서비스에 따라 IP flow는 다른 QoS 특성을 가질 수 있으며, 동일한 QoS를 가진 IP flow들은 동일한 SDF로 맵핑되고, SDF는 PCC 규칙을 적용하는 단위가 된다.

이와 같은 PCC 기능을 수행하는 주요 엔터티로 PCRF(Policy and Charging Control Function)와 PCEF(Policy and Charging Enforcement Function)가 이에 해당될 수 있다.

PCRF는 EPS session을 생성 또는 변경할 때 SDF 별로 PCC 규칙을 결정하여 P-GW(또는 PCEF)로 제공한다. P-GW는 해당 SDF에 대해 PCC 규칙을 설정한 뒤, 송/수신되는 IP 패킷마다 SDF를 검출하여 해당 SDF에 대한 PCC 규칙을 적용한다. SDF가 EPS을 거쳐 단말에게 전송될 때 P-GW에 저장되어 있는 QoS 규칙에 따라 적합한 QoS를 제공해 줄 수 있는 EPS bearer로 맵핑된다.

PCC 규칙은 동적 PCC 규칙(dynamic PCC rule)과 미리 정의된 PCC 규칙(pre-defined PCC rule)으로 구분된다. 동적 PCC 규칙은 EPS session 확립/변경(establish/modification) 시 PCRF에서 P-GW로 동적으로 제공된다. 반면, 미리 정의된 PCC 규칙은 P-GW에 미리 설정되어 있어 PCRF에 의해 활성화/비활성화된다.

EPS 베어러는 기본 QoS 파라미터로 QoS 클래스 식별자(QCI: QoS Class Identifier)와 할당 및 보유 우선 순위(ARP: Allocation and Retention Priority)를 포함한다.

QCI는 bearer 레벨 패킷 포워딩 처리(treatment)를 제어하는 노드-특정(node-specific) 파라미터들에 접근하기 위한 기준으로 사용되는 스칼라(scalar)로서, 스칼라 값은 네트워크 오퍼레이터에 의하여 미리 설정(pre-configured)되어 있다. 예를 들어, 스칼라는 정수값 1 내지 9 중 어느 하나로 미리 설정될 수 있다.

ARP의 주된 목적은 자원이 제한되는 경우, bearer의 establishment 또는 modification 요청이 받아들여질 수 있는지 또는 거절되어야 하는지 결정하기 위함이다. 또한, ARP는 예외적인 자원 제한(예를 들어, 핸드오버 등) 상황에서, eNB에 의해 어떠한 bearer(s)를 드랍(drop)할 지 결정하는데 사용될 수 있다.

EPS bearer는 QCI 자원 형태에 따라 보장된 비트율(GBR: Guaranteed Bit Rate)형 bearer와 비 보장된 비트율(non-GBR) 형 bearer로 구분된다. Default bearer는 항상 non-GBR 형 bearer이고, dedicated bearer는 GBR형 또는 non-GBR형 bearer일 수 있다.

GBR 형 베어러는 QCI와 ARP 외에 QoS 파라미터로써 GBR과 최대 비트율(MBR: Maximum Bit Rate)를 가진다. MBR은 bearer별로 고정된 자원을 할당(대역폭 보장) 받는 것을 의미한다. 반면, non-GBR형 bearer는 QCI와 ARP 이외에 QoS 파라미터로서 결합된 MBR(AMBR: Aggregated MBR)을 가진다. AMBR은 자원을 bearer 별로 할당 받지 못하는 대신 다른 non-GBR형 bearer들과 같이 사용할 수 있는 최대 대역폭을 할당 받는 것을 의미한다.

위와 같이 EPS bearer의 QoS가 정해지면, 각 인터페이스마다 각각의 bearer의 QoS가 정해진다. 각 인터페이스의 bearer는 EPS bearer의 QoS를 인터페이스 별로 제공하므로, EPS bearer와 RB, S1 bearer 등은 모두 일대일 관계를 가진다.

단말이 default bearer를 통해 서비스를 이용하는 중에, default bearer만으로 QoS를 제공 받기 불충분한 서비스를 이용하게 되면 단말의 요청에 의해(on-demand)로 dedicated bearer가 생성된다.

도 16은 본 발명의 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 등록 상태에서 제어 평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane)의 전송 경로를 예시하는 도이다.

상기 도 16의 (a)는 ECM-CONNECTED 상태를 예시하고, 상기 도 16의 (b)는 ECM-IDLE를 예시한다.

단말이 네트워크에 성공적으로 어태치(attach)하여 EMM-Registered 상태가 되면 EPS 베어러를 이용하여 서비스를 제공받는다. 상술한 바와 같이, EPS 베어러는 구간 별로 DRB, S1 베어러, S5 베어러로 나뉘어져 구성된다.

상기 도 16의 (a)와 같이, 사용자 트래픽이 있는 ECM-CONNECTED 상태에서는 NAS 시그널링 연결 즉, ECM 연결(즉, RRC 연결과 S1 시그널링 연결)이 설정된다. 또한, MME와 SGW 간에 S11 GTP-C(GPRS Tunneling Protocol Control Plane) 연결이 설정되고, SGW와 PDN GW 간에 S5 GTP-C 연결이 설정된다.

또한, ECM-CONNECTED 상태에서는 DRB, S1 베어러 및 S5 베어러가 모두 설정(즉, 무선 또는 네트워크 자원 할당)된다.

상기 도 16의 (b)와 같이, 사용자 트래픽이 없는 ECM-IDLE 상태에서는 ECM 연결(즉, RRC 연결과 S1 시그널링 연결)은 해제된다. 다만, MME와 SGW 간의 S11 GTP-C 연결 및 SGW와 PDN GW 간의 S5 GTP-C 연결은 설정이 유지된다.

또한, ECM-IDLE 상태에서는 DRB와 S1 베어러는 모두 해제되나, S5 베어러는 설정(즉, 무선 또는 네트워크 자원 할당)을 유지한다.

도 17은 베어러 및 채널 간의 매핑 관계의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 17에 도시된 바와 같이, S5/S1 bearer를 포함하는 PDN connection은 DRB와 매핑(mapping)될 수 있다. 이때, 상기 S5/S8 bearer와 상기 S1 bearer는 1:1 매핑 관계에 있다.

상기 DRB는 L2 Protocol entity들 과 매핑되게 되며, 상기 L2 Protocol entity들은 각각의 전송 채널과 매핑되게 된다.

도 18은 기본 베어러 활성화(activation) 절차의 일례를 나타낸 도이다.

MME는 기본 베어러(Default bearer)를 활성화 시키기 위해서 an ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST message를 전송함으로써 default bearer context activation 절차를 수행할 수 있으며, BEARER CONTEXT ACTIVE PENDING 상태로 진입할 수 있다(S18010).

어태치 절차의 일부로 기본 베어러가 활성화되는 경우, 상기 MME는 the ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST 메시지를 ATTACH ACCEPT 메시지와 함께 전송하고, T3485 timer를 시작하지 않을 수 있다.

상기 어태치 절차를 제외하고 a stand-alone PDN CONNECTIVITY REQUEST message의 응답으로써 상기 기본 베어러가 활성화 되는 경우, 상기 MME는 상기 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST 메시지를 단독으로 보내고, T3485 timer를 시작한다.

상기 MME는 EPS bearer 식별자를 할당하고 상기 the ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST 메시지에 포함시킬 수 있다. 상기 MME는 상기 PDN CONNECTIVITY REQUEST로부터 PTI를 획득하고, 상기 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST 메시지에 이를 포함시킨다.

the network identifier part 및 the operator identifier part는 모두 the Access Point Name IE에 포함될 수 있다.

상기 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST 메시지를 수신한 뒤, 만약 상기 메시지의 지시된 APN을 위한 타이머가 동작하고 있는 경우, 상기 UE는 T3396 timer를 멈출 수 있으며, ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT ACCEPT 메시지를 전송하고, BEARER CONTEXT ACTIVE 상태로 진입할 수 있다(S18020).

상기 어태치 절차의 일부로 상기 기본 베어러가 활성화 되는 경우, 상기 UE는 ATTACH COMPLETE 메시지와 함께 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT ACCEPT를 전송할 수 있다.

상기 기본 베어러가 상기 stand-alone PDN CONNECTIVITY REQUEST 메시지의 응답으로써 활성화 되는 경우, 상기 UE는 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT ACCEPT 메시지를 단독으로 전송할 수 있다.

만약 WLAN 오프로드 식별 정보 요소(offload indication information element)가 상기 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST 메시지에 포함되는 경우, 상기 UE는 PDN 연결을 위한 상기 WLAN 오프로드 수용가능성 값들(WLAN offload acceptability values)을 저장하고, PDN 연결이 오프로더블(offloadble)될지 여부를 결정하기 위해서 상기 E-UTRAN 오프로드 수용가능성 값(E-UTRAN offload acceptability value)을 사용할 수 있다.

상기 UE는 상기 기본 베어러 컨텍스트 활성화와 관련된 UE requested PDN connectivity 절차를 식별하기 위해서 상기 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST 메시지의 PTI를 확인할 수 있다.

상기 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT ACCEPT 메시지를 수신한 뒤, 상기 MME는 BEARER CONTEXT ACTIVE 상태로 진입하고, T3485 timer가 동작하고 있는 경우 이를 멈출 수 있다.

만약 상기 PDN CONNECTIVITY REQUEST message가 "MS is configured for NAS signalling low priority"로 설정된 low priority indicator를 포함하고 있는 경우, 상기 MME는 상기 NAS signaling low priority indication을 상기 default EPS bearer context에 저장할 수 있다.

만약 상기 default EPS bearer context activation이 상기 어태치 절차의 일부인 경우, ESM 서브 레이어는 EMM 서브레이어에게 ESM failure를 알릴 수 있다.

만약 상기 default EPS bearer context activation이 어태치 절차의 일부가 아닌 경우, 상기 UE는 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REJECT 메시지를 전송하고, BEARER CONTEXT INACTIVE 상태로 진입할 수 있다(S18030).

상기 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REJECT 메시지는 일반적으로 아래와 같은 원인 값들 중 하나로 나타내어지는 ESM 원인을 포함할 수 있다.

#26: insufficient resources;

#31: request rejected, unspecified; or

#95 ? 111: protocol errors.

상기 ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REJECT 메시지를 수신한 뒤, 상기 MME는 state BEARER CONTEXT INACTIVE 상태로 진입할 수 있으며, T3485 타이머가 동작하고 있는 경우, 이를 중지할 수 있다.

도 19는 전용 베어러 비활성화(deactivation) 절차의 일례를 나타낸 도이다.

상기 도 19는 GTP(GPRS Tunneling Protocol) 기반의 S5/S8에 대한 전용 베어러 활성화(dedicated bearer activation) 절차를 나타낸 흐름도이다.

먼저, 동적 PCC가 배치되는 경우, PCRF는 PCC decision provision (QoS policy) 메시지를 PDN GW로 전송한다.

다음, 상기 PDN GW는 베어러 생성을 요청하기 위한 Create Bearer Request message (IMSI, PTI, EPS Bearer QoS, TFT, S5/S8 TEID, Charging Id, LBI, Protocol Configuration Options)를 Serving GW로 전송한다.

다음, 상기 Serving GW는 상기 Create Bearer Request (IMSI, PTI, EPS Bearer QoS, TFT, S1-TEID, PDN GW TEID (GTP-based S5/S8), LBI, Protocol Configuration Options) message를 MME로 전송한다.

다음, 상기 MME는 베어러 설정을 요청하기 위한 Bearer Setup Request (EPS Bearer Identity, EPS Bearer QoS, Session Management Request, S1-TEID) message를 eNodeB로 전송한다.

다음, 상기 eNodeB는 RRC Connection Reconfiguration (Radio Bearer QoS, Session Management Request, EPS RB Identity) message 를 UE로 전송한다.

다음, 상기 UE는 무선 베어러 활성화(radio bearer activation)를 알리기 위해 eNodeB로 RRC Connection Reconfiguration Complete message를 전송한다.

다음, 상기 eNodeB는 단말에서의 무선 베어러 활성화(radio bearer activation)를 알리기 위해 Bearer Setup Response (EPS Bearer Identity, S1-TEID) message를 MME로 전송한다.

다음, 상기 UE는 Direct Transfer (Session Management Response) message를 상기 eNodeB로 전송한다.

다음, 상기 eNodeB는 Uplink NAS Transport (Session Management Response) message를 상기 MME로 전송한다.

다음, 상기 MME는 Serving GW로 베어러 활성화(bearer activation)을 알리기 위해 Create Bearer Response (EPS Bearer Identity, S1-TEID, User Location Information (ECGI)) message를 상기 Serving GW로 전송한다.

다음, 상기 Serving GW는 상기 PDN GW 로 베어러 활성화(bearer activation)을 알리기 위해 Create Bearer Response (EPS Bearer Identity, S5/S8-TEID, User Location Information (ECGI)) message를 상기 PDN GW로 전송한다.

만약 전용 베어러 활성화 절차(dedicated bearer activation procedure)가 상기 PCRF로부터 PCC Decision Provision message에 의해 트리거된 경우, 상기 PDN GW는 요청된 PCC decision (QoS policy)가 수행되었는지 여부를 상기 PCRF로 지시한다.

도 20은 전용 베어러 비활성화(deactivation) 절차의 일례를 나타낸 도이다.

상기 도 20은 GTP(GPRS Tunneling Protocol) 기반의 S5/S8에 대한 전용 베어러 비활성화(dedicated bearer deactivation) 절차를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 20의 절차는 전용 베어러(dedicated bearer)를 비활성화하거나 또는 PDN 어드레스(address)에 속하는 모든 bearer들을 비활성화하기 위해 사용될 수 있다.

만약, PDN 연결에 속하는 디폴트 베어러(default bearer)가 비활성화되는 경우, PDN GW는 상기 PDN 연결에 속하는 모든 bearer들을 비활성화시킨다. 구체적인 절차는 상기 도 20을 참조하기로 한다.

도 21 및 도 22은 연결 상태 단말의 기본 베어러의 생성 절차의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 21에서 연결 상태의 UE는 새로운 서비스를 제공하기 위한 새로운 EPS 베어러를 생성하기 위해서 MME로 PDN 연결 요청 메시지(PDN Connectivity Request message)를 MME로 전송한다(S21010).

상기 PDN 연결 요청 메시지를 수신한 상기 MME는 새로운 세션을 생성하기 위해서 S-GW로 Create Session Request 메시지를 전송하고, 상기 S-GW는 이를 P-GW로 전송한다(S21020).

상기 P-GW는 상기 단말의 요청에 의해서 새로운 세션을 생성하고자 하는 경우, 상기 S-GW로 Create Session Response 메시지를 전송하고, 상기 S-GW는 이를 상기 MME로 전송한다(S21030).

이후, 상기 MME는 상기 도 18에서 살펴본 바와 같이 Activate Default EPS Bearer Context Request 메시지를 상기 UE로 전송하고, 상기 UE는 이에 대한 응답으로 상기 MME로 Activate Default EPS Bearer Context Response 메시지를 상기 MME로 전송한다(S21040, S21050).

이후, 상기 MME는 eNB에게 무선 접속 베어러(Radio Access Bearer, RAB)의 설정을 요청하는 E-RAB Setup Reqeust 메시지를 전송하고(S21060), 상기 eNB는 상기 UE와 DRB를 생성하게 된다(S21070).

상기 도 22는 상기 연결 상태의 단말이 기본 베어러를 생성하기 위한 절차의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 22를 참조하면, 상기 UE는 상기 MME로 bearer resource allocation request 메시지를 전송한다(S22010). 상기 bearer resource allocation request 메시지를 수신한 상기 MME는 bearer resource command 메시지를 S-GW로 전송하고, 상기 S-GW는 이를 P-GW로 전송한다(S22020).

만약, 상기 단말의 요청이 받아들여진 경우, 전용 베어러 활성화 절차가 진행될 수 있다.

상기 P-GW는 상기 전용 베어러 활성화 절차를 위해서 상기 S-GW로 Create Bearer Request 메시지를 전송하고, 상기 S-GW는 이를 상기 MME로 전송한다(S22030).

이후, 상기 MME는 상기 도 17에서 살펴본 바와 같이 Activate Default EPS Bearer Context Request 메시지를 상기 UE로 전송하고, 상기 UE는 이에 대한 응답으로 상기 MME로 Activate Default EPS Bearer Context Response 메시지를 상기 MME로 전송한다(S22040, S22050).

이후, 상기 MME는 eNB에게 무선 접속 베어러(Radio Access Bearer, RAB)의 설정을 요청하는 E-RAB Setup Reqeust 메시지를 전송하고(S22060), 상기 S-GW를 통해서 Create Session Response 메시지를 상기 P-GW로 전송 한다(S22070).

상기 E-RAB Setup Request 메시지를 수신한 상기 eNB는 상기 UE와 DRB를 생성하게 된다(S22080).

도 23는 비 연결 상태 단말의 기본 베어러의 생성 절차의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 23을 참조하면, 비 연결 상태의 UE는 서비스를 제공하기 위한 EPS 베어러를 생성하기 위해서 먼저 eNB와 앞에서 설명한 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 수행하고(S23010), RRC 연결을 형성한다(S23020).

이때, 상기 RRC 연결 형성 절차에서 상기 UE는 서비스 요청 메시지(Service request message)를 상기 eNB로 전송할 수 있으며, 상기 eNB는 상기 서비스 요청 메시지를 상기 MME로 전송할 수 있다(S23030).

상기 서비스 요청 메시지를 수신한 상기 MME는 상기 eNB로 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지(Initial Context Setup Request message)를 상기 eNB로 전송하고(S23040), 상기 eNB는 상기 UE와 AS 보안 설정 절차(AS Security Setup Request Procedure)를 수행하게 된다(S23050).

이후, 상기 eNB는 상기 UE와 DRB를 생성하고(S23060), 상기 MME로 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지(Initial Context Setup Response message)를 전송한다(S23070).

이후, 상기 도 21 또는 상기 도 22에서 살펴본 절차를 통해서 EPS 베어러를 생성하게 된다.

하지만, 상기 도 21 내지 상기 도 23에서 살펴본 절차를 통해서 데이터를 송수신하기 위한 논리적 경로를 설정하여 데이터를 전송하는 경우, 논리적 경로를 생성하기 위한 절차로 인하여 지연이 발생할 수 있으며, 네트워크 망에서 다수의 논리적 경로의 관리로 인한 자원 소모가 발생할 수 있다.

아래 표 3은 단말의 상태에 따른 지연 시간의 일 예를 나타낸 표이다.

상기 표 3을 참조하면, 기존의 시스템에서 전송 지연은 모두 1초를 초과하고 있다. 통신 사업자와 망 제조업체는 모바일 컨텐츠 캐싱, DNS 캐싱 등의 기능이 탑재된 네트워크 플랫폼을 개발하여 구현 항목 지연을 줄이는 방법에는 한계가 존재한다. 따라서 비정형화된 컨텐츠 서비스 (예를 들면, telepresence) 및 지연 제약이 존재하는 서비스 (예를 들면, V2N Traffic Flow Optimization)를 위한 지연 단축 기술은 요구된다. 따라서, 본 발명은 서비스를 제공하기 위한 지연을 줄이기 위해서 기존에 생성되어 있던 논리적 경로의 일부 또는 전체를 이용하거나, 서비스 품질이 다르더라도 동일한 네트워크 노드로 전송되는 데이터는 하나의 논리적 경로를 통해서 전송되는 방법을 제안한다.

도 24는 QoS(Quality of Service) 관리를 위한 파라미터 구성의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 24를 참조하면, 무선 통신 시스템은 사용자 트래픽을 서비스 별로 분류한 하나 이상의 IP flow로 구성된 SDF(Service Data Flow) 단위와 하나 이상의 SDF가 전송되는 논리적 경로인 EPS 베어러 단위로 QoS 정책을 적용한다. 즉, 아래와 같은 QoS 파라메터에 의해 송수신되는 데이터의 QoS가 관리된다.

- Resource type: 대역폭 보장여부

- GBR(Guaranteed bit rate): 보장된 최소 대역폭

- MBR(Maximum bit rate): 허용된 최대 대역폭

- APN-AMBR(Access Point Name-Aggregate Maximum Bit Rate): APN당 허용된 최대 대역?

- UE-AMBR: UE 당 허용된 최대 대역폭

상기 QoS 파라미터인 MBR, APN-AMBR, UE-AMBR에서 명시한 대역폭 이상으로 패킷이 유입되면, 아래 언급된 각 개체들은 초과 유입된 패킷을 폐기한다.

- 하향링크 데이터에 대한 rate policing

1차: P-GW는 유입된 각 SDF에 대한 MBR을 초과하는 패킷 폐기

2차: P-GW는 각 GBR EPS 베어러에 에 유입된 하나 이상의 SDF에 대한 MBR을 초과하는 패킷 폐기 및 모든 Non-GBR EPS 베어러에 유입된 하나 이상의 SDF에 대한 APN-AMBR을 초과하는 패킷 폐기

3차: 기지국은 모든 NoN-GBR EPS 베어러에 유입된 하나 이상의 SDF에 대한 UE-AMBR을 초과하는 패킷 폐기

- 상향링크 데이터에 대한 rate policing

1차: 단말은 MBR(GBR) 및 APN-AMBR(Non-GBR)을 초과하는 패킷 폐기

2차: 기지국은 MBR(GBR) 및 UE-AMBR(Non-GBR)을 초과하는 패킷 폐기

3차: P-GW은 모든 Non-GBR EPS 베어러에 유입된 하나 이상의 SDF에 대한 APN-AMBR을 초과하는 폐기 및 각 SDF 에 대한 MBR을 초과하는 패킷 폐기

상기 도 21 내지 상기 도 23과 같은 논리적 경로 설정 절차로 인한 추가적인 데이터 추가적인 데이터 전송 지연이 발생하지 않도록, 데이터 발생 전에 미리 전송될 데이터를 위한 논리적 경로(e.g., EPS 베어러 in 3GPP)를 생성/유지하는 접근방식은 아래와 같은 문제점이 발생할 수 있다.

- 사용자의 타 서비스에 대한 품질 악화: rate policing으로 인하여, 실제로 제공되고 있는 다른 서비스의 품질 (e.g., data rate)에 영향을 미칠 수 있다.

- 다 사용자/서비스 수용력 감소: 망 자원이 부족한 경우, 선점한 자원 (GBR) 등으로 인해 신규 EPS 베어러 생성 요청이 거절되거나 우선순위가 낮은 EPS 베어러가 해제될 수 있다.

도 25 내지 도 27은 5G 서비스의 종류 및 요구사항의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 25 내지 상기 도 27을 참조하면, 5G 서비스는 크게 대용량 데이터의 송수신을 요구하는 ‘Enhanced Mobile Broadband’, 대량의 단말 접속을 요구하는 ‘Massive Machine type Communication’, 고 신뢰 및 저 지연을 요구하는 ‘Ultra-reliable and Low latency Communication’으로 나뉠 수 있다.

상기 도 26은 각 서비스의 종류, 특징 및 사용자 케이스들의 일 예를 나타내고 있으며, 상기 도 27은 각 서비스에 대한 요구사항의 일 예를 나타낸다.

상기 도 27을 참조하면, 5G 시스템에서 각 서비스는 서로 다른 전송 지연을 요구하고 있다. 예를 들면, 상기 도 26에 도시된 서비스들은 최소 1ms부터 최대 100ms의 전송 지연을 요구하고 있다.

하지만, 아래 표 4를 참조하면, 현재 시스템에서 초기 전송 지연은 모두 1초를 초과하고 있다.

따라서, 본 발명은 서비스의 요구 지연을 만족 시키기 위해서 초기 전송 지연을 감소 시킬 수 있는 방법을 제안한다.

다음, 도 28 및 도 30을 참조하여 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 다음 세대 RAN을 지원하기 위한 무선 통신 시스템 구조의 일례들을 살펴본다.

도 28은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 다음 세대 RAN을 지원하기 위한 무선 통신 시스템 구조의 일례를 나타낸 도이다.

다음 세대 RAN을 지원하기 위한 무선 통신 시스템 구조는 ‘고 수준 구조(high level architecture)’로 표현될 수 있다.

다음 세대(Next Generation)는 “Next Gen” 등으로 간략히 표현될 수 있으며, 상기 다음 세대는 5G 등을 포함한 미래의 통신 세대를 일컫는 용어를 통칭할 수 있다.

설명의 편의를 위해, 이하 다음 세대를 “Next Gen”으로 표현 또는 호칭하기로 한다.

본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 “Next Gen”의 구조는 new RAT(s), 진화된(evolved) LTE 및 non-3GPP access type들을 지원할 수 있다.

상기 non-3GPP access type들의 일례는, WLAN access, Fixed access 등이 있을 수 있다.

또한, “Next Gen” 구조는 다른 access system들에 대해 통합 인증 프래임워크(unified authentication framework)를 지원하며, 다수의 접속 기술(access technology)들을 통해 다수의 단말들과 동시 연결을 지원한다.

또한, “Next Gen” 구조는 core network 및 RAN의 독립적인 진화를 허용하고, 접속 의존성(access dependency)를 최소화시킨다.

또한, “Next Gen” 구조는 control plane 및 user plane 기능들에 대한 분리를 지원하며, IP packet들, non-IP PDUs 및 Ethernet frame들의 전송을 지원한다.

도 28을 참조하면, “Next Gen” 구조는 NextGen UE(2810), NextGen RAN(2820), NextGen Core(2830), Data network(2840)을 포함할 수 있다.

여기서, “Next Gen”의 무선 통신 시스템에서 단말은 ‘NextGen UE’로, 단말과 기지국 간의 무선 프로토콜 구조를 정의하는 RAN은 ‘NextGen RAN’으로, 단말의 이동성 제어, IP packet 플로우 관리 등을 수행하는 Core Network는 ‘NextGen Core’로 표현될 수 있다.

일례로, ‘NextGen RAN’은 LTE(-A) 시스템에서의 E-UTRAN에 대응될 수 있으며, ‘NextGen Core’는 LTE(-A) 시스템에서의 EPC에 대응될 수 있으며, LTE EPC에서의 MME, S-GW, P-GW 등과 같은 기능을 수행하는 network entity들도 NextGen Core에 포함될 수도 있다.

상기 NextGen RAN과 상기 NextGen Core 간에는 NG1-C interface 및 NG1-U interface가 존재하며, 상기 NextGen Core와 상기 Data Network 간에는 NG-Gi interface가 존재한다.

여기서, NG1-C는 NextGen RAN과 NextGen Core 사이의 control plane을 위한 레퍼런스 포인트(Reference Point)를 나타내며, NG1-U는 NextGen RAN과 NextGen Core 사이의 user plane을 위한 레퍼런스 포인트를 나타낸다.

NG-NAS는 상기 도 28에 도시되지는 않았지만, NextGen UE와 NextGen Core 사이의 control plane을 위한 레퍼런스 포인트를 나타낸다.

또한, NG-Gi는 NextGen Core와 Data network 사이의 레퍼런스 포인트를 나타낸다.

여기서, Data network는 오퍼레이터 외부 공중망(operator external public network) 또는 개인 데이터 망(private data network) 또는 인트라-오퍼레이터 데이터 망(intra-operator data network) 등일 수 있다.

도 29는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 다음 세대 RAN을 지원하기 위한 무선 통신 시스템 구조의 또 다른 일례를 나타낸 도이다.

특히, 도 29는 상기 도 28의 NextGen Core를 control plane(CP) 기능과 user plane(UP) 기능으로 세분화하고, UE/AN/AF 간의 인터페이스를 구체적으로 나타낸다.

도 29를 참조하여, flow 기반의 QoS handling 방법에 대해 좀 더 구체적으로 살펴본다.

도 29를 참조하면, 본 발명이 적용되는 무선 통신 시스템에서 QoS(Quality Of Service)의 정책은 아래와 같은 이유들에 의해서 CP(Control Plane) Function(29030)에서 저장되고 설정될 수 있다.

- UP(User Plane) Function(29040)에서의 적용

- QoS 적용을 위한 AN(Admission Control, 29020)과 UE(29010)에서의 전송

이하, 상기 QoS 프레임 워크를 정의하기 위한 파라미터들에 대해 살펴보도록 한다.

Flow Priority Indicator(FPI): UP Functions(29040)과 AN Functions(29020)에서의 각 플로우 처리의 우선 순위를 정의하는 파라미터를 나타낸다. 이는 scheduling priority 뿐만 아니라 혼잡 케이스에서의 우선순위에 대응한다.

또한, 상기 FPI는 상기 플로우가 보장된 플로우 비트레이트 및/또는 최대 플로우 비트 레이트를 요구하는지 여부를 나타낸다.

Flow Descriptor: 특정 플로우 처리와 관련있는 패킷 필터들. 업링크에서 식별은 단말과 AN(29020)에서 수행되어야 하지만 layer 3 및 layer 4로 제한된다 .

Maximum Flow Bitrate(MFB): 하나의 플로우 또는 플로어 들의 결합을 위해 적용할 수 있는 업링크 및 다운링크 비트 레이트 값을 나타내는 파라미터이다.

상기 파라미터는 데이터 플로어를 위해 허용된(authorized) 최대 비트 레이트를 나타낸다.

Flow Priority Level(FPL): AN(29020) 자원에 접속을 위한 플로우의 상태적 중요성을 정의하는 파라미터이다. 추가적으로, 상기 FPL은 AN(29020) non-prioritized 자원에 접속 여부를 나타낸다. 상기 AN non-prioritized 자원은 사전에 emptable 되거나 pre-emption으로부터 보호되는 할당된 자원이어야 한다.

Session Bitrate: 사용자 세션을 설립하기 위한 업링크 및 다운 링크에서의 비트 레이트 값을 나타내는 파라미터이다. 상기 Session Bitrate 파라미터는 사용자 세션을 위한 허용된 최대 비트 레이트를 나타낸다.

단말에서 상기 GFP의 지원은 상기 무선 인터페이스의 QoS 디자인에 의존한다.

상기 도 29에 도시된 바와 같이, CP functions 및 UP functions은 NextGen CN에 포함되는 function들로서(점선으로 표시), 하나의 물리적인 장치에 의해 구현되거나 또는 각각 다른 물리적인 장치에 의해 구현될 수 있다.

도 30은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 Qos 프레임 워크에서 사용되는 QoS 구조의 일례를 나타낸다.

Content requirement Awareness function in the Core(CAF-Core)

따라서, 본 발명은 서비스의 요구 지연을 만족 시키기 위해서 초기 전송 지연을 감소 시킬 수 있는 방법을 제안한다.

다음, 도 28 및 도 30을 참조하여 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 다음 세대 RAN을 지원하기 위한 무선 통신 시스템 구조의 일례들을 살펴본다.

도 28은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 다음 세대 RAN을 지원하기 위한 무선 통신 시스템 구조의 일례를 나타낸 도이다.

다음 세대 RAN을 지원하기 위한 무선 통신 시스템 구조는 ‘고 수준 구조(high level architecture)’로 표현될 수 있다.

다음 세대(Next Generation)는 “Next Gen” 등으로 간략히 표현될 수 있으며, 상기 다음 세대는 5G 등을 포함한 미래의 통신 세대를 일컫는 용어를 통칭할 수 있다.

설명의 편의를 위해, 이하 다음 세대를 “Next Gen”으로 표현 또는 호칭하기로 한다.

본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 “Next Gen”의 구조는 new RAT(s), 진화된(evolved) LTE 및 non-3GPP access type들을 지원할 수 있다.

상기 non-3GPP access type들의 일례는, WLAN access, Fixed access 등이 있을 수 있다.

또한, “Next Gen” 구조는 다른 access system들에 대해 통합 인증 프래임워크(unified authentication framework)를 지원하며, 다수의 접속 기술(access technology)들을 통해 다수의 단말들과 동시 연결을 지원한다.

또한, “Next Gen” 구조는 core network 및 RAN의 독립적인 진화를 허용하고, 접속 의존성(access dependency)를 최소화시킨다.

또한, “Next Gen” 구조는 control plane 및 user plane 기능들에 대한 분리를 지원하며, IP packet들, non-IP PDUs 및 Ethernet frame들의 전송을 지원한다.

도 28을 참조하면, “Next Gen” 구조는 NextGen UE(2810), NextGen RAN(2820), NextGen Core(2830), Data network(2840)을 포함할 수 있다.

여기서, “Next Gen”의 무선 통신 시스템에서 단말은 ‘NextGen UE’로, 단말과 기지국 간의 무선 프로토콜 구조를 정의하는 RAN은 ‘NextGen RAN’으로, 단말의 이동성 제어, IP packet 플로우 관리 등을 수행하는 Core Network는 ‘NextGen Core’로 표현될 수 있다.

일례로, ‘NextGen RAN’은 LTE(-A) 시스템에서의 E-UTRAN에 대응될 수 있으며, ‘NextGen Core’는 LTE(-A) 시스템에서의 EPC에 대응될 수 있으며, LTE EPC에서의 MME, S-GW, P-GW 등과 같은 기능을 수행하는 network entity들도 NextGen Core에 포함될 수도 있다.

상기 NextGen RAN과 상기 NextGen Core 간에는 NG1-C interface 및 NG1-U interface가 존재하며, 상기 NextGen Core와 상기 Data Network 간에는 NG-Gi interface가 존재한다.

여기서, NG1-C는 NextGen RAN과 NextGen Core 사이의 control plane을 위한 레퍼런스 포인트(Reference Point)를 나타내며, NG1-U는 NextGen RAN과 NextGen Core 사이의 user plane을 위한 레퍼런스 포인트를 나타낸다.

NG-NAS는 상기 도 28에 도시되지는 않았지만, NextGen UE와 NextGen Core 사이의 control plane을 위한 레퍼런스 포인트를 나타낸다.

또한, NG-Gi는 NextGen Core와 Data network 사이의 레퍼런스 포인트를 나타낸다.

여기서, Data network는 오퍼레이터 외부 공중망(operator external public network) 또는 개인 데이터 망(private data network) 또는 인트라-오퍼레이터 데이터 망(intra-operator data network) 등일 수 있다.

도 29는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 다음 세대 RAN을 지원하기 위한 무선 통신 시스템 구조의 또 다른 일례를 나타낸 도이다.

특히, 도 29는 상기 도 28의 NextGen Core를 control plane(CP) 기능과 user plane(UP) 기능으로 세분화하고, UE/AN/AF 간의 인터페이스를 구체적으로 나타낸다.

도 29를 참조하여, flow 기반의 QoS handling 방법에 대해 좀 더 구체적으로 살펴본다.

도 29를 참조하면, 본 발명이 적용되는 무선 통신 시스템에서 QoS(Quality Of Service)의 정책은 아래와 같은 이유들에 의해서 CP(Control Plane) Function(29030)에서 저장되고 설정될 수 있다.

- UP(User Plane) Function(29040)에서의 적용

- QoS 적용을 위한 AN(Admission Control, 29020)과 UE(29010)에서의 전송

이하, 상기 QoS 프레임 워크를 정의하기 위한 파라미터들에 대해 살펴보도록 한다.

Flow Priority Indicator(FPI): UP Functions(29040)과 AN Functions(29020)에서의 각 플로우 처리의 우선 순위를 정의하는 파라미터를 나타낸다. 이는 scheduling priority 뿐만 아니라 혼잡 케이스에서의 우선순위에 대응한다.

또한, 상기 FPI는 상기 플로우가 보장된 플로우 비트레이트 및/또는 최대 플로우 비트 레이트를 요구하는지 여부를 나타낸다.

Flow Descriptor: 특정 플로우 처리와 관련있는 패킷 필터들. 업링크에서 식별은 단말과 AN(29020)에서 수행되어야 하지만 layer 3 및 layer 4로 제한된다 .

Maximum Flow Bitrate(MFB): 하나의 플로우 또는 플로어 들의 결합을 위해 적용할 수 있는 업링크 및 다운링크 비트 레이트 값을 나타내는 파라미터이다.

상기 파라미터는 데이터 플로어를 위해 허용된(authorized) 최대 비트 레이트를 나타낸다.

Flow Priority Level(FPL): AN(29020) 자원에 접속을 위한 플로우의 상태적 중요성을 정의하는 파라미터이다. 추가적으로, 상기 FPL은 AN(29020) non-prioritized 자원에 접속 여부를 나타낸다. 상기 AN non-prioritized 자원은 사전에 emptable 되거나 pre-emption으로부터 보호되는 할당된 자원이어야 한다.

Session Bitrate: 사용자 세션을 설립하기 위한 업링크 및 다운 링크에서의 비트 레이트 값을 나타내는 파라미터이다. 상기 Session Bitrate 파라미터는 사용자 세션을 위한 허용된 최대 비트 레이트를 나타낸다.

단말에서 상기 GFP의 지원은 상기 무선 인터페이스의 QoS 디자인에 의존한다.

상기 도 29에 도시된 바와 같이, CP functions 및 UP functions은 NextGen CN에 포함되는 function들로서(점선으로 표시), 하나의 물리적인 장치에 의해 구현되거나 또는 각각 다른 물리적인 장치에 의해 구현될 수 있다.

도 30은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 Qos 프레임 워크에서 사용되는 QoS 구조의 일례를 나타낸다.

Content requirement Awareness function in the Core(CAF-Core)

상기 CAF-RAN(30010)은 어플리케이션 세션들(예를 들면, 비디오 다운로드, 웹 페이지 다운로드, 음악 감상, 소셜 미디어 네트워크를 위한 포스팅 등)의 식별 및 QoS 정책들을 집행하기 위한 매커니즘을 지원한다.

상기 CAF-RAN은 상기 Core CP로부터 QoS 정책들을 수신한다. 상기 CAF-RAN은 상기 Core에 의해서 제공된 어플리케이션 발견 정보를 사용하고, 상기 어플리케이션 발견 정보는 certain application session을 위한 추가적인 특정 요구사항들을 암시할 수 있으며, 동시에 주어진 세션을 위한 트래픽을 형성할 수 있다. 상기 CAF-RAN은 상기 Core Cp로부터 전송 받은 QoS 정책들에 기초하여 QoS 집행을 수행한다. 이는 DL 및 UL을 위한 트래픽 형성 포함한다. 상기 DL 트래픽 형성은 UL 트래픽의 플로우를 제어하는데 도움을 준다.

상기 CAF-RAN은 QoS 정책들을 처리할 수 있으며, RAN에서 동적인 QoS 타겟들 및 로컬 집행 액션들을 획득할 수 있다. 뿐만 아니라, NG Core에 의해서 제공된 QoS 정책들의 제한들 내에서 user plane traffic mix, simultaneous competing flows 및 네트워크 상태 및 자원 이용 가능성의 현재 컨텐츠 요구사항들에 기초하여 그것들을 실시간으로 업데이트할 수 있다. 이와 같이 CAF-RAN는 상기 주어진 정책 제한들 내에서 QoS 정책들을 집행하고, 어떠한 범위 외의 편차도 없을 것이다.

상기 RAN은 core에서 수행된 charging에 의해서 제한되고 따라서 core내에서 UP function에서 수행된 charging에 미치는 영향이 없다. 상기 Core에 의해서 charged된 특정 트래픽의 양은 어플리케이션 marking과 함께 패킷 marking과 관련하여 RAN에게 제공되며, CAF-RAN는 bits와 관련하여 Charged된 용량을 집행하고 보전한다.

CAF-Core 및 CAF-RAN사이에서의 코디네이션

CAF-Core는 어플리케이션 발견을 수행할 수 있으며, CN CP로부터 수신된 정책들에 기초하여 패킷 marking의 형태의 정보를 제공할 수 있다.

상기 트래픽 형성 및 CAF-RAN에서의 정책 수행은 CAF-Core 및 CN CP로부터 수신된 정책들에 의해서 나타내어 지는 패킷 marking에 의해서 제한된다. 이는 상기 CAF-Core 및 CAF-RAN이 협력 방식으로 동작하는데 도움을 주며, 또한 상기 charging은 상기 CAF-Core에 의해서 나타내어지는 어플리케이션을 위해 수행된다.

다음, CN CP Function 및 CN UP Function에 대해 살펴본다.

상기 CN CP Function 및 CN UP Function은 하나의 물리적인 장치에 의해 또는 각각의 물리적인 장치에 의해 구현될 수 있다.

CN CP Function

QoS 정책들은 CN CP Functions에 저장된다. 세션 형성에서, Subscriber 및 어플리케이션 특정 정책들은 RAN 및 CN UP Function에 존재하는 CAF로 전송된다.

CN UP Function

core에서 상기 UP Function은 CAF의 outcome을 고려한 정책들에 기초하여 traffic charging support(CDR, granted quota for on-line)의 책임을 진다. 또한, 상기 CN UP function은 RAN으로 전송된 다운링크 트래픽을 마크(mark)한다.

Policy provisioning and enforcement

Operator는 NG Core Cp function의 Subscriber 및 어플리케이션에게 특정 QoS 정책들을 공급한다. 상기 Core의 상기 CP function은 상기 RAN 및 CN UP function에게 상기 정책들을 제공한다.

상기 시행 액션들은 상기 user plane traffic mix, simultaneous competing flows, and network status and resource availability 의 상기 현재 컨텐츠 요구사항에 따라 상기 정책 포인트들로부터 획득된다.

Charging

CAF의 outcome을 고려한 정책들에 기초한 Traffic charging(30020) support(CDR, granted quota for on-line)은 CN UP function에서 수행된다.

Multiple levels of policies

아래는 UP functions 및 RAN으로 제공되는 QoS 정책들의 다른 설정을 보여준다.

플로어의 설정을 보여주는 Intent level QoS 정책들은 추상적인 QoS 타겟(예를 들면, Voice 타입 Qos, Smoothed Bit rate Qos(limit the bandwidth variation for the traffic), 벌크 트래픽(무선 환경(radio conditions)이 좋지 않거나, 또는 셀의 로드가 과한 경우, 트래픽은 폐기될 수 있다)) 안에 패킷 마킹, SDF descriptor 등에 의해서 식별될 수 있다.

플로어의 설정을 보여주는 전송 QoS 레벨 정책들은 명시적 QoS 타겟들(우선순위, 딜레이, 지터(jitter) 등) 안에 패킷 마킹, SDF descriptor 등에 의해서 식별될 수 있다.

CAF-RAN 및 CAF-Core의 CP function은 local CAF 정책들 및 local(radio) 조건(user plane traffic mix의 현재 컨텍스트, simultaneous competing flows and network status and resource availability)에 기초한 QoS level 정책들에 속해있는 Transport locally map Intent level QoS 정책들에 책임이 있고, intent level QoS 정책들의 상위 제한들에 의해서 제한된다.

QoS framework를 위해 필요한 파라미터들

아래 파라미터들은 QoS 프레임 워크 정의를 위해서 필요하다.

- Policy description:

정의의 범위: 어플리케이션 이름 또는 어플리케이션 타입

Intent의 정의: RT 멀티미디어를 위한 High Definition experience 또는 명시적 QoS target 레벨(예를 들면, IMS 비디오를 위한 최대 패킷 딜레이 150ms)

- Maximum Flow Bitrate: 단일 PDU session 또는 주어진 단말을 위한 PDU 세션들의 결합을 위해서 적용할 수 있는 UL 및 DL bit rate 값.

- Allocation and Retention Priority level(ARP): per-emption capability 및 주어진 PDU session을 위한 상기 pre-emption 취약성을 의미하는 priority level.

도 31은 데이터 송수신을 위한 논리적인 경로의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 31을 참조하면, 사용자 트래픽을 서비스 별로 분류한 data flow는 각각의 QoS(Quality of Service)에 따라 EPS bearer를 통해서 전송된다. 예를 들면, 상기 도 31에서 data flow 1 및 data flow 2를 동일한 QoS로 처리할 경우, 상기 data flow 1 및 상기 data flow 2는 동일한 EPS bearer를 통해서 송수신된다. 즉, 동일한 DRB 1을 통해서 UE 와 기지국 간에 송수신되고, 동일한 S1-U/S5 bearer 1을 통해서 기지국과 S-GW/P-GW 간에 송수신된다.

하지만, 상기 data flow 1과는 다른 QoS로 처리해야 하는 data flow 3은 상기 data flow 1과는 다른 EPS bearer를 생성하여 송수신 된다.

이와 같이 QoS에 따라 논리적 경로를 각각 생성하여 데이터를 송수신하는 경우, 논리적 경로를 생성하는데 소요되는 시간 및 다수의 Sinaling으로 인하여 데이터 송수신에 지연이 발생할 수 있다.

또한, 생성된 논리적 경로를 네트워크 망에서 관리하는데 많은 자원이 소모될 수 있다.

또한, 이러한 지연을 감소시키기 위하여 QoS에 따른 논리적 경로를 미리 생성하여 유지하는 것은 아래와 같은 문제점이 존재한다.

- 타 서비스에 대한 품질 악화: rate policing으로 인하여, 다른 서비스의 품질(예를 들면, data rate)에 영향을 미침.

- 다 사용자/서비스 수용력 감소: 네트워크 망 자원이 부족한 경우, 선점한 자원(GBR) 등으로 인하여 신규 논리적 경로의 생성 요청이 거절되거나 우선순위가 낮은 논리적 경로가 해제될 수 있음.

따라서, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다른 서비스의 품질에 영향을 주지 않으면서, 추가적인 전송 지연 없이 데이터를 송수신하기 위한 방법을 제안한다.

본 발명에서 논리적 경로는 데이터(또는 메시지)가 이동하는 경로를 의미하는 것으로써, 무선 경로, 세션, bearer 등 동일 또는 유사한 의미를 가지는 다양한 용어로 호칭될 수 있다.

도 32는 본 발명이 적용되는 데이터 송수신을 위한 논리적인 경로의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 32를 참조하면, 동일한 목적지를 가지는 데이터들은 QoS가 다르더라도 동일한 세션(또는 논리적 경로)을 통해서 송수신된다. 즉, 동일한 목적지를 가지는 하나 또는 다수의 데이터가 발생하여 송수신되는 경우, 상기 하나 또는 다수의 데이터가 서로 다른 QoS를 요구하더라도, 동일한 세션을 통해서 전송될 수 있다.

이때, 상기 세션은 각각의 데이터가 송수신될 때 마다, 송수신되는 데이터의 QoS에 따라 설정이 변경될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로, 상기 기지국과 S-GW/P-GW사이에는 QoS가 다른 다수의 데이터가 동일한 세션을 통해서 송수신되고, 상기 기지국과 UE간에는 QoS에 따라 각각의 논리적 경로가 설정되어 데이터가 송수신될 수 있다.

이와 같은 방법을 통하여, 동일한 목적지를 가지는 데이터는 QoS가 다르더라도 별도의 세션을 설정하지 않고, 동일한 세션을 통해서 송수신됨으로써 데이터 송수신의 지연을 감소시킬 수 있다.

도 33은 본 발명이 적용되는 데이터 송수신을 위해 논리적인 경로를 설정하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 33을 참조하면, 상향링크 데이터 또는 하향링크 데이터가 발생하는 경우, 기존에 생성되어 있던 세션을 통해서 발생된 데이터를 송수신할 수 있다.

구체적으로, 상기 도 33에서 data flow 1 및 data flow 2는 동일한 QoS를 가지고 세션 1을 통해서 S-GW/P-GW로 송수신되고 있으며, data flow 3은 상기 data flow 1과는 다른 QoS를 가지고 세션 2를 통해서 상기 data flow 1이 전송되는 S-GW/P-GW와는 다른 S-GW/P-GW로 송수신되고 있다.

이때, 상기 data flow 3과 다른 QoS를 가지고 있지만, 동일한 S-GW/P-GW로 송수신되는 data flow 4가 발생한 경우, 상기 data flow 4는 기 설정되어 있는 논리적 경로를 통해서 송수신 될 수 있다.

먼저, (a)기존에 생성되어 있던 상기 세션 2의 품질을 상기 data flow 4의 QoS에 따라 임시적으로 변경한 뒤, 상기 data flow 4를 송수신할 수 있다.

이 경우, 상기 data flow 4는 임시적으로 품질이 변경된 논리적 경로를 통해서 UE와 기지국, S-GW/P-GW간에 송수신될 수 있다.

또는 (b) 기존에 생성되어 있던 상기 세션 2에서 단말과 기지국 간의 논리적 경로의 품질만 data flow 4의 QoS에 따라 임시적으로 변경하여 송수신하고, 기지국과 S-GW/P-GW 사이에는 상기 data flow 4의 QoS에 따라 새로운 논리적 경로를 생성하여 상기 data flow 4를 송수신할 수 있다.

이와 같이 새로운 데이터가 발생한 경우, 별도의 세션을 생성하지 않고 기존에 설정되어 있던 세션의 품질을 변경하여 발생된 데이터를 송수신함으로써, 지연을 감소시킬 수 있다.

도 34는 본 발명이 적용되는 데이터 송수신을 위해 논리적인 경로를 설정하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 34를 참조하면, 상향링크 데이터 또는 하향링크 데이터가 발생하는 경우, 기존에 생성되어 있던 세션을 통해서 또는 새로운 세션을 생성하고 생성된 세션을 통해서 발생된 데이터를 송수신할 수 있다.

구체적으로, 상기 도 34에서 data flow 1 및 data flow 2는 동일한 QoS를 가지고 세션 1을 통해서 S-GW/P-GW로 송수신되고 있으며, data flow 3은 상기 data flow 1과는 다른 QoS를 가지고 세션 2를 통해서 상기 data flow 1이 전송되는 S-GW/P-GW와는 다른 S-GW/P-GW로 송수신되고 있다.

이때, 상기 data flow 3과 다른 QoS를 가지고 있지만, 동일한 S-GW/P-GW로 송수신되는 data flow 4가 발생한 경우, 상기 data flow 4는 기 설정되어 있는 논리적 경로 또는 새로운 논리적 경로를 통해서 송수신 될 수 있다.

먼저, (a) 기존에 생성되어 있던 상기 세션 2에서 기지국과 S-GW/P-GW 간의 논리적 경로의 품질만 data flow 4의 QoS에 따라 임시적으로 변경하여 송수신하고, 단말과 기지국 간에는 상기 data flow 4의 QoS에 따라 새로운 논리적 경로를 생성하여 상기 data flow 4를 송수신할 수 있다.

또는, (b) 단말과 기지국 간의 논리적 경로뿐만 아니라, 기지국과 S-GW/P-GW 간의 논리적 경로도 상기 data flow 4의 QoS에 따라 새롭게 생성하여 상기 data flow 4를 송수신할 수 있다.

도 35는 본 발명이 적용될 수 있는 유선 망 내의 경로와 무선 망 내의 경로간에 매핑 관계의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 35를 참조하면, 단말과 게이트웨이 사이에 PDN 연결 또는 사용자 세션이 형성되면, 기지국과 네트워크 노드 간의 유선 망 내의 경로는 기지국과 단말간의 무선 망 내의 경로와 매핑 된다.

보다 구체적으로, 무선 망 내의 경로는 L2 Protocol entities과 매핑 되며, L2 Protocol entities은 각각의 전송 채널과 매핑된다.

구체적으로, 상기 도 32 내지 상기 도 34에서 살펴본 데이터 송수신을 위한 논리적인 경로 설정이 완료되기 전에 또는 경로 생성 없이 기 설정된 경로를 생성된 데이터의 요구 품질에 따라 재 설정하여 데이터를 송수신하는 경우, 각 논리적 경로들은 서로 매핑될 수 있다.

구체적으로, 무선 통신 시스템에서 유선 망 내의 경로(예를 들면, Tunnel)와 해당 경로의 data flow에 대한 처리 품질에 따라 무선 망 내의 경로(예를 들면, radio bearer 및 L2 Protocol entity)가 결정될 수 있도록 무선 망 측면에서 고려되어야 할 매핑 관계는 아래와 같이 3가지가 존재할 수 있다.

상기 매핑 관계는 상기 도 35에 도시된 바와 같이, (a) 기지국과 네트워크 망 사이의 유선 망 내의 경로와 기지국과 단말 사이의 무선 망 내의 경로간의 매핑, (b) 무선 망 내의 경로간 매핑, 및 (c) 무선 망 내의 경로와 전송 채널 간의 매핑이 존재할 수 있다.

(a) 유선 망 내의 경로와 무선 망 내의 경로간의 매핑

유선 망 내의 경로와 무선 망 내의 경로간의 매핑은 기지국과 네트워크 노드 간의 경로와 단말과 기지국간의 경로의 매핑을 의미한다.

이때, 하나의 유선 망 내의 경로는 하나 이상의 무선 망 내의 경로와 매핑될 수 있으며, 하나의 무선 망 내의 경로는 오직 하나의 유선 망 내의 경로와 매핑될 수 있다.

(b) 무선 망 내의 경로간 매핑

무선 망 내의 경로간 매핑은 단말과 기지국 사이의 논리적 경로와 L2 Protocol entity들간의 매핑을 의미한다.

이때, 상기 무선 망 내의 경로간 매핑은 두가지 방법이 존재할 수 있다.

첫 번째로, 하나의 논리적 경로는 동일한 품질로 처리되는 L2 protocol entity로 구성될 수 있다. 만약, 새로운 data flow를 전송해야 함으로써 추가적인 품질 설정이 이루어질 경우, 해당 품질에 따른 환경으로 기존 L2 protocol entity가 변경되거나, 새롭게 생성된 논리적 경로에 새로운 L2 protocol entity가 결합(association)될 수 있다.

두 번째로, 하나의 논리적 경로는 적어도 하나 이상의 다른 품질로 처리되는 L2 protocol entity들로 구성될 수 있다. 추가적인 데이터 전송으로 인한 QoS 설정이 변경된 경우, 해당 품질에 따른 환경으로 기존의 L2 protocol entity가 변경되거나 새로운 L2 protocol entity가 추가적으로 결함(association)될 수 있다.

(c) 무선 망 내의 경로와 전송 채널 간의 매핑

무선 망 내의 경로와 전송 채널 간의 매핑은 L2 protocol entity와 전송 채널(transport Channel)간의 매핑을 의미한다.

이때, 상기 무선 망 내의 경로와 전송 채널 간의 매핑에서 채널 매핑 식별자의 구성은 네 가지 방법이 존재할 수 있다.

첫 번째로 L2 protocol entity와 전송 채널간의 매핑에서 채널 매핑 식별자는 채널 매핑 인덱스로 구성될 수 있다.

두 번째로 상기 채널 매핑 식별자는 채널 매핑 인덱스와 품질/우선순위로 구성될 수 있다. 이때, 채널 매핑 인덱스는 새로운 채널 매핑 인덱스의 값으로 설정될 수 있다.

세 번째로 상기 채널 매핑 식별자는 채널 매핑 인덱스와 품질/우선순위로 구성될 수 있다. 이때, 채널 매핑 인덱스는 기존의 채널 매핑 인덱스의 값으로 설정될 수 있다.

네 번째로 상기 채널 매핑 식별자는 세션 식별자와 품질/우선순위로 구성될 수 있다.

이때, 별도의 품질 설정 없이 데이터를 전송하는 경우, 상기 데이터의 전송 경로 및 요구 품질/우선 순위를 나타내기 위해서 상기 데이터에 대한 채널 매핑 식별자는 상기 세 번째 또는 네 번째 방법을 통해서 구성 될 수 있다.

예를 들어, 상향링크 데이터와 함께 상기 채널 매핑 식별자를 수신한 기지국은 상기 채널 매핑 식별자의 값을 통해 단말이 설정되지 않은 품질의 데이터 전송을 요구하는 것을 인지할 수 있으며, 상기 값이 지시하는 품질에 따라 상기 데이터를 처리하여 상기 채널 매핑 식별자가 지시하는 경로로 데이터를 전송할 수 있다.

도 36 및 도 37은 본 발명이 적용될 수 있는 경로 매핑을 위한 정보를 전송하기 위한 방법 및 매핑 관계의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 36 및 상기 도 37을 참조하면, 상기 도 35에서 살펴본 유선 망 내의 경로와 무선 망 내의 경로간에 매핑을 위한 정보를 C-plane 기능을 수행하는 망 노드를 통해서 전송 받을 수 있다.

구체적으로, UE와 데이터 네트워크간에 세션(제 1 세션)이 생성될 수 있다(S36010). 상기 세션은 개별적인 data traffic flow의 QoS 특성들과 상관없이 상기 세션과 관련된 모든 트래픽을 전송할 수 있다. 동일한 세션에서 다중화된(multiplexed) 다수의 data flow들간의 QoS 차별(differentiation)은 각각의 패킷에 적용된 QoS 마킹의 방법을 통해서 제공될 수 있다.

C-plane 기능을 수행하는 망 노드인 CP-Function은 data flow의 정보(예를 들면, dlow descriptor, flow traffic template), 품질 프로파일, 우선 순위와 관련된 설정 정보(예를 들면, 품질 클래스 인덱스, 품질 프로파일 인덱스, flow priority indicator, guaranteed bit rate, maximum bit rate, 데이터 품질에 매핑된 우선순위 레벨, 무선품질 식별코드, flow priority level), 및 세션(예를 들면, PDN connection, user session, tunnel)의 식별정보를 상기 단계(S36010)를 통해서 기지국과 UE에게 전송할 수 있다.

또한, 상기 단계(S36010)에서 하나 이상의 세션이 생성될 수 있으며, 각 세션의 환경설정 정보(예를 들면, 논리적 무선 경로 식별자, 우선순위 관련 설정 정보를 포함한 품질 정보, 채널 매핑 식별자 등) 및 세션 식별자가 상기 UE에게 전송될 수 있다.

본 발명에서, 논리적 무선 경로는 단말과 기지국간에 데이터를 송수신하기 위한 무선의 논리적 경로를 의미할 수 있다.

상기 단계(S36010)을 통해 획득한 정보들을 통해서 기지국과 단말은 상기 도 37에 도시된 바와 같이 상기 도 35에서 설명한 매핑 관계를 설정할 수 있다

상기 매핑 관계는 기지국과 UE가 데이터를 송수신하는 과정에서 이용될 수 있다.

- 기지국

세션을 통해 수신된 각 하향링크 data flow를 처리할 논리적 무선 경로 선택

각 논리적 무선 경로를 통해 수신된 상향링크 data flow를 전송할 세션 선택

- 단말

각 상향링크 data flow를 처리할 논리적 무선 경로 선택

아래 표 5는 1개의 세션과 이에 매핑된 1개의 논리적 무선 경로의 일 예를 표 6은 2개의 세션과 이에 매핑된 1개의 논리적 무선 경로의 일 예를 나타낸 표이다.

이후, 상기 CP-Function은 데이터를 전송하기 위해서 기 설정된 세션과 논리적 무선 경로를 수정하기 위한 정보 및/또는 논리적 무선 경로를 생성하기 위한 정보 및 매핑을 위한 정보를 U-plane 기능을 수행하는 망 노드인 UP-Function, 기지국 및 UE에게 서비스 품질 설정 메시지를 통해 전송한다(S36020, S36030, S36040).

상기 서비스 품질 설정 메시지는 전송하고자 하는 data flow의 정보, 상기 data flow에 상응하는 품질 프로파일 및 우선순위 관련 설정 정보, 및 세션 식별 정보를 포함할 수 있다.

상기 단계(S36040)에서 전송되는 서비스 품질 설정 메시지는 상기 UE가 상기 data flow의 정보만으로 상기 data flow가 어떤 논리적 경로에 매핑된다는 것을 묵시적으로 인식할 수 있는 경우, 상기 세션 식별 정보를 포함하지 않을 수 있다.

예를 들면, 상기 단계(S36010)에서 전송 받는 data flow 정보와 상기 단계(S36040)에서 전송되는 data flow 정보 간에 일치되는 필드 값(예를 들면, UE의 UP 주소 source address)을 통해서 묵시적으로 인식할 수 있다.

이후, 상기 기지국과 상기 UE는 상기 기지국과 상기 UE간의 논리적 무선 경로를 생성하거나 수정할 수 있다(S36050).

이때, 상기 논리적 무선 경로의 생성 또는 수정 절차를 통해서 상기 기지국은 각각의 논리적 무선 경로의 환경 설정 또는 환경 재설정을 위한 환경 정보(예를 들면, 논리적 무선 경로 식별자, 우선순위 관련 설정 정보를 포함하는 품질 정보, 채널 매핑 식별자 등) 및 상기 세션의 식별자를 단말에게 전송할 수 있다.

아래 표 7은 상기 표 5에서의 기 설정된 세션에 새로 생성된 2개의 논리적 무선 경로가 매핑된 일 예를 나타낸 표이다.

아래 표 8은 상기 표 5에서의 기 설정된 세션 및 기존 논리적 무선 경로에 다른 설정의 L2 protocol entity가 매핑된 일 예를 나타낸 표이다.

상기 표 8과 같이 기존의 논리적 무선 경로에 매핑되는 경우, 상기 UE가 세션 식별자를 묵시적으로 인식할 수 있기 때문에, 상기 단계(S36050)에서 세션 식별자는 상기 논리적 무선 경로의 생성 또는 수정 절차 메시지에 포함되지 않을 수 있다.

도 38은 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 38을 참조하면, UE는 상향링크 데이터가 발생한 경우, 상기 도 33의 (b) 또는 상기 도 34의 (b)에서 살펴본 방법과 같이 기존에 설정된 논리적 경로의 일부 및 새로운 논리적 경로를 통해서 발생된 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

이하, 본 발명에서 상기 도 32 내지 상기 도 34에서 설명한 방법과 같이 기존에 설정된 논리적 경로(유무선 모두 포함)의 전체 또는 일부의 설정 변경을 통해서 데이터를 송수신하는 것을 우선순위 변경(Priority inversion, PI)라고 한다.

구체적으로, UE는 기지국으로부터 상기 기지국이 상기 우선순위 변경을 통한 전송을 지원하는지 여부를 나타내는 식별자 및 우선순위 변경을 통한 전송이 허용된 서비스에 대한 QoS 프로파일(예를 들면, QCI, Guaranteed bit rate(GBR), Maximum bit rate(MBR) 등), 우선순위와 관련된 설정 정보(예를 들면, 우선순위 레벨, prioritizedBitRate, logicalChannelGroup)을 전송 받을 수 있다.

이때, 상기 정보들은 시스템 정보(예를 들면, SIB), 또는 유니캐스트 되는 RRC 메시지(예를 들면, RRC Connection Reconfiguration, 또는 도 36의 단계(S36050))에 포함되어 전송될 수 있다.

상기 UE는 상기 기지국이 상기 우선순위 변경을 지원한다는 것을 인식한 뒤, 상기 우선순위 변경을 통한 전송이 허용된 서비스의 데이터가 발생한 경우, 상기 데이터를 상기 기지국으로 전송한다(S38010).

이때, 상기 UE는 상기 기지국으로 상기 상향링크 데이터가 상기 우선순위 변경을 지원하는 데이터라는 것을 나타내는 식별자를 함께 전송할 수 있다.

상기 UE는 상기 상향링크 데이터의 품질에 대응되는 기지국과 UE간의 논리적 경로가 존재하는 경우, 이를 통해서 상기 상향링크 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다.

하지만, 상기 상향링크 데이터의 품질에 대응되는 논리적 경로가 존재하지 않는다면, 상기 UE는 상기 기지국과 상기 UE간에 기 설정된 논리적 경로들 중에서 하나를 선택하여 상기 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송한다.

이때, 상기 선택된 논리적 경로는 상기 데이터의 품질에 따라 설정이 변경될 수 있다.

또한, 상기 우선순위 변경이 적용되는 논리적 경로는 네트워크 망에 의해서 전송되는 NAS 메시지 또는 AS 메시지에 의해서 제한될 수 있다.

상기 단말로부터 상기 데이터를 수신한 상기 기지국은 상기 데이터의 우선순위 레벨에 대응하는 세션(제 2 세션)의 생성을 요청하기 위해서 제 1 네트워크 노드로 세션 설정 요청 메시지를 전송한다(S38020).

아래 표 9는 상기 세션 설정 요청 메시지에 포함될 수 있는 파라미터들의 일 예를 나타낸 표이다.

상기 제 1 네트워크 노드는 제 2 네트워크 노드와 세션 형성 절차를 통해서 상기 기지국과 상기 제 2 네트워크 노드 간에 세션(제 2 세션)을 형성할 수 있다(S38030).

예를 들면, 상기 제 1 네트워크 노드는 상기 기지국으로부터 수신한 세션 설정 요청 메시지에 포함된 상기 Linked session identity가 나타내는 제 2 네트워크 노드에게 세션 설정을 요청하고 이에 대한 응답을 수신할 수 있다.

상기 제 1 네트워크 노드는 상기 제 2 네트워크 노드로부터 응답을 수신한 뒤, 상기 기지국으로 상기 세션 설정 요청 메시지에 대한 응답으로 세션 설정 응답 메시지를 전송한다(S38040).

아래 표 10은 상기 세션 설정 응답 메시지에 포함될 수 있는 파라미터들의 일 예를 나타낸 표이다.

상기 기지국은 생성된 세션을 통해서 상기 데이터를 상기 제 2 네트워크로 노드로 전송한다(S38050).

이후, 상기 기지국은 상기 세션 설정 응답 메시지에 포함된 파라미터에 따라 상기 기지국과 상기 UE 사이에 논리적 경로를 생성하기 위해서 설정 메시지를 상기 UE로 전송한다(S38060).

이때, 상기 세션 설정 응답 메시지에 포함된 Linked session identity, Traffic flow template, QoS 등이 변경된 경우, 변경된 정보를 상기 설정 메시지에 포함시킬 수 있다.

이때, 상기 설정 메시지는 RRC Connection Reconfiguration 메시지일 수 있다.

상기 UE는 상기 설정 메시지를 수신하거나, 상기 설정 메시지에 대한 응답으로 설정 응답 메시지를 상기 기지국으로 전송할 때, 우선순위 변경을 통한 상기 데이터 전송을 중단할 수 있다.

이후, 상기 단계(S38060)을 통해서 상기 기지국과 상기 UE 간에 상기 데이터의 품질이 적용된 논리적 경로가 생성되면, 상기 UE는 생성된 논리적 경로를 통해서 상기 데이터의 전송을 다시 시작할 수 있다.

또한, 기존에 설정된 세션 및 논리적 경로는 기존에 전송되던 데이터의 품질로 다시 설정이 복구되며, 전송되던 기존 데이터의 전송이 중단된 경우, 기존 데이터의 전송을 다시 수행한다.

이와 같은 방법을 통해서, 논리적 무선 경로를 새로 생성하지 않고 품질이 다른 데이터를 기 설정된 논리적 무선 경로를 통해서 전송할 수 있다.

도 39는 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 39를 참조하면, 상기 도 38과는 다르게 하향링크 데이터가 발생한 경우, 앞에서 살펴본 우선순위 변경을 통해서 기 설정된 논리적 경로를 이용하여 데이터를 전송할 수 있다.

구체적으로, 제 2 네트워크 노드는 하향링크 데이터가 발생한 경우, 제 1 네트워크 노드와 세션 형성 절차를 통해서 상기 제 2 네트워크 노드와 기지국 간의 세션(제 1 세션)을 형성할 수 있다(S39010).

이후, 상기 제 1 네트워크 노드는 상기 기지국으로 세션 설정 응답 메시지를 전송한다(S39020).

아래 표 11은 상기 세션 설정 응답 메시지에 포함될 수 있는 파라미터들의 일 예를 나타낸 표이다.

상기 제 2 네트워크 노드는 생성된 세션을 통해서 상기 기지국으로 하향링크 데이터를 전송하고(S39030), 상기 기지국은 UE로 상기 하향링크 데이터를 전송한다.

이때, 상기 기지국은 상기 UE로 상기 데이터가 상기 우선순위 변경을 지원하는 데이터라는 것을 나타내는 식별자를 함께 전송할 수 있다.

상기 기지국은 상기 하향링크 데이터의 품질에 대응되는 논리적 무선 경로가 존재하는 경우, 이를 통해서 상기 데이터를 상기 UE로 전송할 수 있다.

하지만, 상기 하향링크 데이터의 품질에 대응되는 논리적 무선 경로가 존재하지 않는다면, 상기 기지국은 기 설정된 논리적 경로들 중에서 하나를 선택하여 상기 데이터를 상기 UE로 전송한다.

이때, 상기 선택된 논리적 경로는 상기 하향링크 데이터의 품질에 따라 설정이 변경될 수 있다.

또한, 상기 우선순위 변경이 적용되는 논리적 경로는 네트워크 망에 의해서 전송되는 NAS 메시지 또는 AS 메시지에 의해서 제한될 수 있다.

도 40는 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정 변경을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 40을 참조하면, UE는 상향링크 데이터가 발생한 경우, 상기 도 33의 (a) 또는 상기 도 34의 (a)에서 살펴본 방법과 같이 기존에 설정된 논리적 경로를 통해서 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

구체적으로, 상기 도 36 및 상기 도 37에서 설명한 방법을 통해서 세션이 설정된 이후, UE는 기지국으로부터 상기 기지국이 상기 우선순위 변경을 통한 전송을 지원하는지 여부를 나타내는 식별자 및 우선순위 변경을 통한 전송이 허용된 서비스에 대한 QoS 프로파일(예를 들면, QCI, Guaranteed bit rate(GBR), Maximum bit rate(MBR) 등), 우선순위와 관련된 설정 정보(예를 들면, 우선순위 레벨, prioritizedBitRate, logicalChannelGroup)을 전송 받을 수 있다.

이때, 상기 정보들은 시스템 정보(예를 들면, SIB), 또는 유니캐스트 되는 RRC 메시지(예를 들면, RRC Connection Reconfiguration, 또는 도 36의 단계(S36050))에 포함되어 전송될 수 있다.

상기 UE는 상기 기지국이 상기 우선순위 변경을 지원한다는 것을 인식한 뒤, 상기 우선순위 변경을 통한 전송이 허용된 서비스의 데이터가 발생한 경우, 상기 데이터를 상기 기지국으로 전송한다(S40010).

이때, 상기 UE는 상기 기지국으로 상기 상향링크 데이터가 상기 우선순위 변경을 지원하는 데이터라는 것을 나타내는 식별자를 함께 전송할 수 있다.

상기 UE는 상기 상향링크 데이터의 품질에 대응되는 논리적 무선 경로가 존재하는 경우, 이를 통해서 상기 상향링크 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다.

하지만, 상기 상향링크 데이터의 품질에 대응되는 논리적 경로가 존재하지 않는다면, 상기 UE는 기 설정된 논리적 경로들 중에서 하나를 선택하여 상기 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송한다.

이때, 상기 선택된 논리적 경로는 상기 데이터의 품질에 따라 설정이 변경될 수 있다.

또한, 상기 우선순위 변경이 적용되는 논리적 경로는 네트워크 망에 의해서 전송되는 NAS 메시지 또는 AS 메시지에 의해서 제한될 수 있다.

상기 단말로부터 상기 데이터를 수신한 상기 기지국은 상기 상향링크 데이터가 우선순위 변경을 통해서 전송되는 데이터라는 것을 인식할 수 있다.

상기 기지국은 상기 상향링크 데이터의 전송에 이용된 논리적 경로에 매핑된 세션(제 1 세션)의 설정을 상기 상향링크 데이터의 서비스 품질(제 1 서비스 품질)에 따라 변경하기 위해서 제 1 네트워크 노드로 세션 설정 변경 요청 메시지를 전송한다(S40020).

이때, 상기 세션은 상기 상향링크 데이터와는 다른 서비스 품질(제 2 서비스 품질)을 요구하는 적어도 하나 이상의 데이터를 송수신하기 위해 생성된 세션이다.

아래 표 12는 상기 세션 설정 변경 요청 메시지에 포함될 수 있는 파라미터들의 일 예를 나타낸 표이다.

상기 세션 설정 변경 요청 메시지를 수신한 상기 제 1 네트워크 노드는 제 2 네트워크 노드와 세션 설정 변경 절차를 수행한다.

예를 들면, 상기 제 1 네트워크 노드는 상기 제 2 네트워크 노드로 선택된 세션의 설정을 상기 상향링크 데이터의 서비스 품질에 따라 변경할 것을 요청하는 커맨드를 전송한다(S40030).

상기 커맨드는 상기 선택된 세션의 설정을 상기 상향링크 데이터의 서비스 품질에 따라 임시적으로 변경한다는 것을 나타내는 식별자를 포함할 수 있다.

상기 제 2 네트워크 노드는 상기 세션의 설정 변경을 허용하는 경우, 상기 제 1 네트워크 노드로 세션 설정 변경의 성공을 나타내는 지시 메시지를 전송할 수 있다(S40040).

상기 지시 메시지를 수신한 상기 제 1 네트워크 노드는 선택된 세션의 설정이 상기 상향링크 데이터의 서비스 품질에 따라 수정되었다는 것을 알 수 있으며, 상기 기지국으로 세션 설정 변경 응답 메시지를 전송하여 상기 선택된 세션의 설정이 변경되었다는 것을 알릴 수 있다(S40050).

이후, 기지국은 상기 선택된 세션을 통해서 상기 상향링크 데이터를 상기 제 2 네트워크로 전송한다(S40060).

이때, 상기 선택된 세션에서 기존에 전송되던 적어도 하나 이상의 데이터가 연속적인 데이터인 경우, 상기 상향링크 데이터의 전송이 종료된 뒤 상기 선택된 세션의 설정을 변경 전으로 복구하여 상기 적어도 하나 이상의 데이터 전송을 다시 수행해야 한다.

따라서, 상기 기지국, 상기 제 1 네트워크 노드 및 상기 제 2 네트워크 노드는 상기 선택된 세션의 이전 컨텍스트 정보를 저장(또는 보관)할 수 있다.

이와 같은 방법을 통해서 기존에 생성된 논리적 경로 및 세션의 설정을 변경함으로써, 새로운 논리적 경로 및 세션을 생성하지 않더라도 데이터를 전송할 수 있다.

도 41은 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정 변경을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 41을 참조하면, 상기 도 40에서 선택된 세션의 설정 변경에 실패하면 새로운 세션을 생성하여 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

먼저, 단계(S41010) 내지 단계(S41030)은 상기 도 40의 단계(S40010) 내지 단계(S40030)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.

상기 단계(S40030)이후, 상기 제 2 네트워크 노드는 상기 세션의 변경을 허용하지 않는 경우, 상기 제 1 네트워크 노드로 세션 설정 변경의 실패를 나타내는 지시 메시지를 전송할 수 있다(S41040).

상기 지시 메시지를 수신한 상기 제 1 네트워크 노드는 선택된 세션의 설정 변경이 실패하였다는 것을 알 수 있으며, 상기 기지국으로 세션 설정 변경 응답 메시지를 전송하여 상기 선택된 세션의 설정 변경이 실패하였다는 것을 알릴 수 있다(S41050).

이후, 상기 기지국은 상기 UE로 기 설정된 세션의 설정 변경이 실패하였다는 것을 알릴 수 있으며(S41060), 상기 도 21 내지 상기 도 23에서 살펴본 방법을 통해서 상기 제 1 서비스 품질에 따라 새로운 세션(제 2 세션)을 설정할 수 있다(S41070).

이때, 상기 단계(S41060)은 수행되지 않을 수 있다.

상기 기지국은 상기 제 1 서비스 품질에 따라 생성된 세션을 통해서 상기 상향링크 데이터를 상기 제 2 네트워크 노드로 전송한다(S41080).

도 42은 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정 변경을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 42를 참조하면, 하향링크 데이터가 발생한 경우, 상기 도 33의 (a) 또는 상기 도 34의 (a)에서 살펴본 방법과 같이 기존에 설정된 논리적 경로를 통해서 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

구체적으로, 상기 도 36 및 상기 도 37에서 설명한 방법을 통해서 세션(제 1 세션)이 설정된 이후, UE는 기지국으로부터 상기 기지국이 상기 우선순위 변경을 통한 전송을 지원하는지 여부를 나타내는 식별자 및 우선순위 변경을 통한 전송이 허용된 서비스에 대한 QoS 프로파일(예를 들면, QCI, Guaranteed bit rate(GBR), Maximum bit rate(MBR) 등), 우선순위와 관련된 설정 정보(예를 들면, 우선순위 레벨, prioritizedBitRate, logicalChannelGroup)을 전송 받을 수 있다.

이때, 상기 정보들은 시스템 정보(예를 들면, SIB), 또는 유니캐스트 되는 RRC 메시지(예를 들면, RRC Connection Reconfiguration, 또는 도 36의 단계(S36050))에 포함되어 전송될 수 있다.

이후, 상기 제 2 네트워크 노드는 상기 우선순위 변경을 지원하는 서비스의 하향링크 데이터가 발생하는 경우, 상기 하향링크 데이터와 함께 전송된 상기 우선순위 변경을 지원하는 데이터라는 것을 나타내는 식별자에 기초하여 기 설정된 세션들 중 상기 하향링크 데이터를 전송하기 위한 하나의 세션을 선택한다.

상기 하향링크 데이터를 전송하기 위한 세션을 선택한 상기 제 2 네트워크 노드는 상기 선택된 세션의 설정을 상기 하항링크 데이터의 서비스 품질에 기초하여 수정하기 위해서 상기 제 1 네트워크 노드와 세션 설정 변경 절차를 수행한다.

예를 들면, 상기 제 2 네트워크 노드는 상기 제 1 네트워크 노드로 선택된 세션의 설정을 상기 상향링크 데이터의 품질에 따라 변경할 것을 요청하는 세션 설정 변경 요청 메시지를 전송한다(S42010).

상기 세션 설정 변경 요청 메시지는 상기 세션의 설정을 상기 하향링크 데이터의 서비스 품질에 따라 임시적으로 변경한다는 것을 나타내는 식별자를 포함할 수 있다.

상기 제 1 네트워크 노드는 상기 세션의 설정을 상기 하향링크 데이터의 품질에 따라 성공적으로 수정한 경우, 상기 제 2 네트워크 노드로 세션 설정 변경의 성공을 나타내는 지시 메시지를 전송할 수 있다(S42020).

상기 제 1 네트워크 노드는 상기 기지국으로 상기 설정이 변경된 세션을 나타내는 세션 ID를 포함하는 세션 설정 변경 메시지를 전송할 수 있다(S42030).

이후, 상기 제 2 네트워크 노드는 상기 세션을 통해서 상기 하향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송하고(S42040), 상기 기지국은 상기 하향링크 데이터를 상기 UE로 전송한다(S42050).

이때, 상기 세션에서 기존에 전송되던 상기 적어도 하나 이상의 데이터가 연속적인 데이터인 경우, 상기 하향링크 데이터의 전송이 종료된 뒤 상기 세션의 설정을 변경 전으로 복구하여 상기 이전 데이터의 전송을 다시 수행해야 한다.

따라서, 상기 기지국, 상기 제 1 네트워크 노드 및 상기 제 2 네트워크 노드는 상기 세션의 이전 컨텍스트 정보를 저장(또는 보관)할 수 있다.

도 43은 본 발명이 적용될 수 있는 논리적 경로의 설정 변경을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 43을 참조하면, 상기 도 42에서 선택된 세션의 설정 변경에 실패하면 새로운 세션을 생성하여 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

먼저, 단계(S43010)은 상기 도 42의 단계(S42010)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.

상기 단계(S43010)이후, 상기 제 1 네트워크 노드는 상기 세션 설정 변경에 실패 하는 경우, 상기 제 2 네트워크 노드로 세션 설정 변경의 실패를 나타내는 세션 설정 변경 응답 메시지를 전송할 수 있다(S43020).

상기 세션 설정 변경 응답 메시지를 수신한 상기 제 2 네트워크 노드는 상기 세션 설정의 변경에 실패하였다는 것을 알 수 있다.

이후, 상기 제 2 네트워크 노드는 상기 UE와 상기 도 21 내지 상기 도 23에서 살펴본 방법을 통해서 새로운 세션(제 2 세션)을 생성할 수 있다(S43030).

상기 제 2 네트워크 노드는 상기 하향링크 데이터의 품질에 따라 생성된 세션을 통해서 상기 하향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송하고(S43040), 상기 기지국은 상기 하향링크 데이터를 상기 UE로 전송한다(S43050).

도 44는 본 발명이 적용될 수 있는 기 설정된 논리적 경로를 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 44를 참조하면, UE는 상향링크 데이터가 발생한 경우, 상기 상향링크 데이터의 품질에 따라 별도의 세션을 생성하지 않고 상기 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

구체적으로, 상기 도 36 및 상기 도 37에서 설명한 방법을 통해서 세션이 설정될 수 있다. 이때, 상기 세션은 각각의 네트워크 노드마다 각각 설정될 수 있다.

이때, 상기 세션은 상기 36에서 살펴본 바와 같이 데이터의 품질과 상관없이 동일한 네트워크 노드로 전송되는 모든 데이터를 전송할 수 있다.

또한, 상기 세션은 적어도 하나의 논리적 무선 경로와 매핑될 수 있다. 즉, 상기 기지국과 상기 네트워크 노드 사이에서 생성되는 세션은 상기 UE와 상기 기지국간에 생성되는 적어도 하나의 논리적 무선 경로와 매핑될 수 있다.

상기 세션이 설정된 이후, UE는 기지국으로부터 상기 기지국이 상기 우선순위 변경을 통한 전송을 지원하는지 여부를 나타내는 식별자 및 우선순위 변경을 통한 전송이 허용된 서비스에 대한 QoS 프로파일(예를 들면, QCI, Guaranteed bit rate(GBR), Maximum bit rate(MBR) 등), 우선순위와 관련된 설정 정보(예를 들면, 우선순위 레벨, prioritizedBitRate, logicalChannelGroup)을 전송 받을 수 있다.

이때, 상기 정보들은 시스템 정보(예를 들면, SIB), 또는 유니캐스트 되는 RRC 메시지(예를 들면, RRC Connection Reconfiguration, 또는 도 36의 단계(S36050))에 포함되어 전송될 수 있다.

상기 UE는 상기 기지국이 상기 우선순위 변경을 지원한다는 것을 인식한 뒤, 상기 우선순위 변경을 통한 전송이 허용된 서비스의 데이터가 발생한 경우, 상기 데이터의 플로우 정보에 대응되는 상기 세션과 매핑되는 논리적 무선 경로를 통해서 상기 상향링크 데이터를 상기 기지국으로 전송한다(S44010).

상기 데이터는 상기 상향링크 데이터가 전송되는 목적지 정보를 나타내는 목적지 주소 필드 상기 상향링크 데이터를 전송하는 소스 정보를 나타내는 소스 주소 필드, 데이터 플로우 정보, 상기 데이터가 전송되는 세션을 나타내는 세션 식별자, 상기 데이터의 품질 정보, 및 우선순위 정보를 명시적으로 포함할 수 있다.

또는, 상기 기지국이 상기 도 36에서 설명한 방법을 통해서, 상기 논리적 무선 경로와 매핑되는 세션을 나타내는 세션 식별자 및 상기 매핑되는 세션의 우선순위 레벨을 묵시적으로 인식할 수 있는 경우, 상기 데이터는 상기 세션 식별자 및 우선순위 정보를 포함하지 않을 수 있다.

또한, 상기 UE는 상기 기지국으로 상기 상향링크 데이터가 데이터의 서비스 품질과 관계 없이 하나의 세션을 통해서 전송되는 것을 나타내는 식별자를 함께 전송할 수 있다.

상기 기지국은 상기 식별자를 통해서 상기 상향링크 데이터가 데이터의 서비스 품질과 관계 없이 하나의 세션을 통한 전송을 지원하는 서비스의 데이터라는 것을 인식하고, 도 35에서 설명된 채널 매핑 식별자 값, 상기 목적지 주소 필드, 상기 소스 주소 필드, 상기 데이터 플로우 정보, 상기 세션 식별자, 상기 품질 정보, 또는 상기 우선 순위 정보 중 적어도 하나에 의해서 세션(제 1 세션)을 선택한다.

이후, 상기 기지국은 상기 상향링크 데이터와 상기 기지국과 상기 네트워크 노드 간의 데이터 송수신을 위한 프로토콜 헤더를 포함하는 메시지를 상기 세션을 통해 상기 네트워크 노드로 전송한다(S44020).

상기 프로토콜 헤더는 상기 상향링크 데이터에 포함된 채널 매핑 식별자 에 대응되는 세션 식별자의 터널 아이디, 및 상기 데이터의 우선순위 레벨에 대응되는 요구 품질 또는 품질 프로파일 인덱스를 포함한다.

상기 터널 아이디는 상기 선택된 세션을 식별하기 위한 세션 식별자의 터널 아이디 값으로 설정될 수 있다.

상기 네트워크 노드는 상기 메시지를 성공적으로 수신한 경우, 수신 성공을 나타내는 응답을 상기 기지국으로 전송하고, 성공적으로 수신하지 못한 경우, 수신 실패는 나타내는 응답을 상기 기지국으로 전송한다.

이와 같은 방법을 통해서 하나의 세션을 통해서 목적지가 동일하지만 품질이 다른 다수의 데이터를 송수신할 수 있다.

도 45는 본 발명이 적용될 수 있는 기 설정된 논리적 경로를 통해서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 45를 참조하면, 네트워크 노드는 하향링크 데이터가 발생한 경우, 상기 하향링크 데이터의 품질에 따라 별도의 세션을 생성하지 않고 상기 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

구체적으로, 상기 도 36 및 상기 도 37에서 설명한 방법을 통해서 세션(제 1 세션)이 설정될 수 있다.

이때, 상기 세션은 상기 36에서 살펴본 바와 같이 데이터의 품질과 상관없이 동일한 네트워크 노드로 전송되는 모든 데이터를 전송할 수 있다.

또한, 상기 세션은 적어도 하나의 논리적 무선 경로와 매핑될 수 있다. 즉, 상기 기지국과 상기 네트워크 노드 사이에서 생성되는 세션은 상기 UE와 상기 기지국간에 생성되는 적어도 하나의 논리적 무선 경로와 매핑될 수 있다.

상기 세션이 설정된 이후, UE는 기지국으로부터 상기 기지국이 상기 우선순위 변경을 통한 전송을 지원하는지 여부를 나타내는 식별자 및 우선순위 변경을 통한 전송이 허용된 서비스에 대한 QoS 프로파일(예를 들면, QCI, Guaranteed bit rate(GBR), Maximum bit rate(MBR) 등), 우선순위와 관련된 설정 정보(예를 들면, 우선순위 레벨, prioritizedBitRate, logicalChannelGroup)을 전송 받을 수 있다.

이때, 상기 정보들은 시스템 정보(예를 들면, SIB), 또는 유니캐스트 되는 RRC 메시지(예를 들면, RRC Connection Reconfiguration, 또는 도 36의 단계(S36050))에 포함되어 전송될 수 있다.

이후, 상기 네트워크 노드는 목적지가 상기 UE인 하향링크 데이터가 발생한 경우, 상기 세션을 통해서 상기 데이터 및 상기 기지국과 상기 네트워크 노드 간의 데이터 송수신을 위한 프로토콜 헤더를 포함하는 메시지를 상기 기지국으로 전송한다(S45010).

상기 프로토콜 헤더는 상기 상향링크 데이터에 대응되는 세션 식별자의 터널 아이디, 및 상기 데이터의 우선순위 레벨에 대응되는 요구 품질 또는 품질 프로파일 인덱스를 포함한다.

상기 터널 아이디는 상기 선택된 세션을 식별하기 위한 세션 식별자의 터널 아이디 값으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 메시지는 상기 하향링크 데이터가 데이터의 품질과 관계 없이 하나의 세션을 통해서 전송되는 것을 나타내는 식별자를 더 포함할 수 있다.

상기 메시지는 상기 하향링크 데이터가 전송되는 목적지 정보를 나타내는 목적지 주소 필드 및 상기 하향링크 데이터를 전송하는 소스 정보를 나타내는 소스 주소 필드를 포함할 수 있다.

상기 목적지 주소 필드, 및 상기 데이터 플로우 정보 중 적어도 하나를 통해서 상기 네트워크 노드는 상기 메시지를 전송할 세션을 선택할 수 있다.

상기 메시지를 수신한 상기 기지국은 상기 하향링크 데이터가 서비스 품질과 관계 없이 하나의 세션을 통해서 전송된다는 것을 인식하고, 상기 세션과 매핑된 논리적 무선 경로를 통해서 상기 하향링크 데이터를 상기 UE로 전송한다(S45020).

이후, 상기 UE는 상기 데이터를 성공적으로 수신한 경우, 상기 기지국으로 이에 대한 응답을 전송할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로, 상기 도 38 내지 45에서 설명한 기존에 설정된 세션의 설정을 상향링크 데이터 또는 하향링크 데이터의 서비스 품질에 따라 변경하는 방법에서 세션의 설정 변경 전에 전송되던 적어도 하나의 데이터의 전송이 상기 세션의 설정 변경 때문에 중단된 경우, 변경된 설정을 다시 복구하여 기존에 전송되던 적어도 하나의 데이터의 전송을 다시 수행할 수 있다.

이때, 상기 세션의 변경된 설정을 다시 복구하는 시점은 아래와 같이 두 가지가 존재할 수 있다.

첫 번째로, 상향링크 또는 하향링크 데이터의 송수신을 위해 새로운 세션 또는 논리적 경로를 설정하는 경우, 상기 새로운 세션 또는 논리적 경로가 생성되면 기존 세션의 변경된 설정이 다시 복구될 수 있다.

구체적으로, UE, 기지국, 제 1 네트워크 노드, 및 제 2 네트워크 노드는 기존에 생성된 세션의 설정 변경을 통해 상향링크 또는 하향링크 데이터의 송수신과 동시에 새로운 세션의 생성 절차를 수행할 수 있다.

이후, 상기 단말 또는 상기 제 2 네트워크 노드는 특정 시점(예를 들면, 단말이 세션 생성 완료를 나타내는 메시지를 수신하거나 전송하는 시점)에 기존에 생성된 세션에서의 상향링크 또는 하향링크 데이터의 전송을 중단한다.

이후, 생성된 세션을 통해서 상기 상향링크 또는 하향링크 데이터를 전송하고, 상기 기지국은 상기 특정 시점에 상기 네트워크 노드로 품질 복구를 요청하여 기존에 생성된 세션의 설정을 복구하며, 복구가 완료된 이후 상기 적어도 하나의 데이터의 전송을 재개할 수 있다.

이때, 상기 적어도 하나의 데이터의 전송 중단 시점까지 정상적으로 전송된 RLC 또는 PDCP 단위의 데이터는 기지국이 저장할 수 있다. 데이터 전송과 관련된 타이머 등의 정보는 서스펜드(suspend)되어 있다가 상기 새로운 세션이 생성되면 재개될 수 있다.

두 번째로, 특정 시간에만 기존에 생성된 세션의 설정을 변경하여 상향링크 또는 하향링크 데이터를 송수신할 수 있다.

구체적으로, 상기 UE와 기지국 또는 상기 UE와 네트워크 노드(제 1 네트워크 노드, 제 2 네트워크 노드)간에 유니캐스트 또는 브로드캐스트 지시(indication)을 통해서 기존에 생성된 세션의 설정을 변경하여 상향링크 또는 하향링크 데이터를 송수신하기 위한 특정 시간을 설정할 수 있다.

또는, 도 40 내지 도 44에서 세션 변경 절차를 통해서 상기 특정 시간을 설정할 수 있다.

예를 들면, 상기 기지국과 상기 네트워크 노드는 기존 세션의 설정 변경을 통한 상향링크 또는 하향링크 데이터의 전송 시작 시점, 종료 시점 및 기간을 설정할 수 있다.

상기 특정 시간이 종료되면 상기 상향링크 또는 하향링크 데이터의 전송을 중단하고, 기존 세션의 변경된 설정을 복구한다.

구체적으로, 기지국은 기존 세션 및/또는 논리적 경로의 컨텍스트로 복구하며, 품질 복구를 네트워크 노드에 요청 하여 변경된 설정을 복구할 수 있다.

또는, 별도의 시그널링 없이 상기 상향링크 또는 하향링크 데이터의 전송이 중단되는 시점에 네트워크가 변경된 설정을 복구할 수 있다.

이후, 설정이 복구된 세션을 통해서 기존에 전송되던 상기 적어도 하나의 데이터의 전송을 재개할 수 있다.

도 46은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 장치의 내부 블록도의 일 예를 나타낸 도이다.

여기서, 상기 무선 장치는 기지국 및 UE일 수 있으며, 기지국은 매크로 기지국 및 스몰 기지국을 모두 포함한다.

상기 도 46에 도시된 바와 같이, 기지국(4610) 및 UE(4620)는 통신부(송수신부, RF 유닛, 4613, 4623), 프로세서(4611, 4621) 및 메모리(4612, 4622)를 포함한다.

이외에도 상기 기지국 및 UE는 입력부 및 출력부를 더 포함할 수 있다.

상기 통신부(4613, 4623), 프로세서(4611, 4621), 입력부, 출력부 및 메모리(4612, 4622)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.

통신부(송수신부 또는 RF유닛, 4613,4623)는 PHY 프로토콜(Physical Layer Protocol)로부터 만들어진 정보를 수신하면, 수신한 정보를 RF 스펙트럼(Radio-Frequency Spectrum)으로 옮기고, 필터링(Filtering), 증폭(Amplification) 등을 수행하여 안테나로 송신한다. 또한, 통신부는 안테나에서 수신되는 RF 신호(Radio Frequency Signal)을 PHY 프로토콜에서 처리 가능한 대역으로 옮기고, 필터링을 수행하는 기능을 한다.

그리고, 통신부는 이러한 송신과 수신 기능을 전환하기 위한 스위치(Switch) 기능도 포함할 수 있다.

프로세서(4611,4621)는 본 명세서에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다.

상기 프로세서는 제어부, controller, 제어 유닛, 컴퓨터 등으로 표현될 수도 있다.

메모리(4612,4622)는 프로세서와 연결되어, 상향링크 자원 할당 방법을 수행하기 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다.

프로세서(4611,4621)는 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. 통신부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 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.

출력부(디스플레이부 또는 표시부)는 프로세서에 의해 제어되며, 키 입력부에서 발생되는 키 입력 신호 및 프로세서로부터의 각종 정보 신호와 함께, 상기 프로세서에서 출력되는 정보들을 출력한다.

나아가, 설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시 예들을 병합하여 새로운 실시 예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 그리고, 당업자의 필요에 따라, 이전에 설명된 실시 예들을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 설계하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.

본 명세서에 따른 방향 기반 기기 검색 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

한편, 본 명세서의 방향 기반 기기 검색 방법은 네트워크 디바이스에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

그리고, 당해 명세서에서는 물건 발명과 방법 발명이 모두 설명되고 있으며, 필요에 따라 양 발명의 설명은 보충적으로 적용될 수가 있다.

본 발명의 무선 통신 시스템에서 RRC 연결 방법은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (14)

1. 무선 통신 시스템에서 기지국이 데이터를 송수신하기 위한 방법에 있어서,
   제 1 서비스 품질(Quality of Service: QoS) 특성을 갖는 제 1 상향링크 데이터 또는 제 1 하향링크 데이터의 제 1 플로우(Flow)를 데이터 무선 베어러(Data Radio Bearer: DRB)에 매핑하는 단계;
   상기 플로우와 상기 DRB간의 매핑 관계를 나타내는 매핑 정보를 단말로 전송하는 단계; 및
   상기 매핑 정보에 기초하여 상기 단말과 상기 제1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터를 상기 DRB를 통하여 송수신하는 단계;
   상기 제 1 QoS 특성과 다른 제 2 QoS 특성을 갖는 제 2 상향링크 데이터 또는 제 2 하향링크 데이터의 제 2 플로우가 발생한 경우, 상기 제 2 QoS 특성에 기초하여 상기 DRB의 품질을 변경하는 단계를 포함하되,
   상기 DRB는 특정 QoS 특성을 갖는 적어도 하나의 플로우가 매핑 되는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 단말로부터 제 1 상향링크 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하되,
   상기 제 1 상향링크 데이터는 상기 제 1 상향링크 데이터의 제 1 QoS 특성과 함께 전송되는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   네트워크 노드와 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터를 송수신하기 위한 제 1 세션을 설정하는 단계;
   상기 제 2 플로우가 발생한 경우, 상기 네트워크 노드로 상기 제 2 상향링크 데이터 또는 상기 제 2 하향링크 데이터의 상기 제 2 QoS 특성에 따라서 상기 제 1 세션의 설정 변경을 요청하는 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
   상기 요청 메시지에 대한 응답으로 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하되,
   상기 제 2 상향링크 데이터 또는 상기 제 2 하향링크 데이터는 상기 제 1 세션을 통해 송수신 되는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터는 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터의 목적지 정보를 포함하는 목적지 주소 필드, 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터의 송신지 정보를 포함하는 소스 주소 필드, 상기 제1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터의 데이터 플로우 정보, 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터가 전송되는 세션을 나타내는 세션 식별자, 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터의 품질 정보, 또는 우선순위 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 송신지 정보, 상기 목적지 정보, 상기 데이터 플로우 정보, 상기 세션 식별자, 상기 품질 정보 또는 상기 우선순위 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터의 전송에 이용될 상기 제 1 세션을 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 세션을 나타내는 세션 식별자, 및 우선순위 정보를 묵시적으로 인식할 수 있는 경우, 상기 세션 식별자 또는 상기 우선순위 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제 1 세션을 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 세션의 설정을 요청하는 세션 설정 요청 메시지를 상기 네트워크 노드로 전송하는 단계; 및
   상기 세션 설정 요청 메시지에 대한 응답으로 세션 설정 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 네트워크 노드로 상기 제 2 상향링크 데이터 또는 상기 제 2 하향링크 데이터의 제 2 QoS 특성에 기초하여 제 2 세션의 설정을 위한 설정 메시지를 전송하는 단계,
   상기 설정 메시지는 상기 제 1 세션을 통해 상기 제 2 하향링크 데이터 또는 상기 제 2 상향링크 데이터가 송수신됨과 동시에 전송되고; 및
   상기 설정 메시지에 대한 응답으로 설정 완료 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하되,
   상기 제 2 상향링크 데이터 또는 상기 제 2 하향링크 데이터는 상기 제 2 세션을 통해서 송수신되는 방법.
9. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터는 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터의 서비스 품질과 관련 없이 상기 제 1 세션을 통해서 전송되는 것을 나타내는 지시자를 포함하는 방법.
10. 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하기 위한 장치에 있어서
    외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    제 1 서비스 품질(Quality of Service: QoS) 특성을 갖는 제 1 상향링크 데이터 또는 제 1 하향링크 데이터의 제 1 플로우(Flow)를 데이터 무선 베어러(Data Radio Bearer: DRB)에 매핑하고,
    상기 플로우와 상기 DRB간의 매핑 관계를 나타내는 매핑 정보를 단말로 전송하고; 및
    상기 매핑 정보에 기초하여 상기 단말과 상기 제1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터를 상기 DRB를 통하여 송수신하고,
    상기 제 1 QoS 특성과 다른 제 2 QoS 특성을 갖는 제 2 상향링크 데이터 또는 제 2 하향링크 데이터의 제 2 플로우가 발생한 경우, 상기 제 2 QoS 특성에 기초하여 상기 DRB의 품질을 변경하고,
    상기 DRB는 특정 QoS 특성을 갖는 적어도 하나의 플로우가 매핑 되는 장치.
11. 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 송수신하기 위한 방법에 있어서,
    기지국으로부터 제 1 서비스 품질(Quality of Service: QoS) 특성을 갖는 제 1 상향링크 데이터 또는 제 1 하향링크 데이터의 플로우와 데이터 무선 베어러(Data Radio Bearer: DRB)간의 매핑 관계를 나타내는 매핑 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 매핑 정보에 기초하여 상기 기지국과 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 제 1 하향링크 데이터를 상기 DRB를 통하여 송수신하는 단계를 포함하되,
    상기 제 1 QoS 특성과 다른 제 2 QoS 특성을 갖는 제 2 상향링크 데이터 또는 제 2 하향링크 데이터의 제 2 플로우가 발생한 경우, 상기 제 2 QoS 특성에 기초하여 상기 DRB의 품질은 변경되고,
    상기 DRB는 특정 QoS 특성을 갖는 적어도 하나의 플로우가 매핑 되는 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 상향링크 데이터는 상기 제 1 상향링크 데이터의 QoS 특성에 따라 마킹되는 방법.
    
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 세션 설정이 완료된 경우, 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터의 상기 제 1 QoS 특성에 따라서 상기 제 1 세션의 설정을 변경하는 단계;
    상기 제 1 세션을 통하여 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터를 송수신 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 상향링크 데이터 또는 상기 제 2 하향링크 데이터의 송수신이 완료된 경우, 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터의 상기 제 1 QoS 특성에 따라서 상기 제 1 세션의 설정을 변경하는 단계;
    상기 제 1 세션을 통하여 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 하향링크 데이터를 송수신 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    

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