KR102135394B1

KR102135394B1 - 무선 통신 시스템에서 혼잡 제어 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR102135394B1
Application number: KR1020187020762A
Authority: KR
Inventors: 류진숙; 김현숙; 김재현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2020-07-17
Also published as: US20190028887A1; CN108702684A; EP3407645A4; EP3407645A1; KR20180088482A; WO2017126884A1

Abstract

무선 통신 시스템에서 혼잡 제어 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 무선 통신 시스템에서 네트워크 노드가 혼잡 제어(congestion control)을 수행하기 위한 방법에 있어서, 상기 네트워크 노드에 의해 서빙(serving)되는 하나 이상의 DCN(Dedicated Core Network)의 혼잡을 감지하는 단계, UE(User Equipment)로부터 NAS(Non-Access Stratum) 요청 메시지를 수신하는 단계, 홈 가입 서버(HSS: Home Subscriber Server)로부터 상기 UE의 UE 사용 타입(UE Usage Type)을 포함하는 가입 정보(subscription information)을 획득하는 단계, 상기 UE 사용 타입에 기반하여 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN을 선택하는 단계 및 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN이 상기 혼잡이 감지된 DCN인 경우, 상기 NAS 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 선택된 DCN의 백오프 타이머(back-off timer)를 포함하는 NAS 거절 메시지를 상기 UE에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 혼잡 제어 방법 및 이를 위한 장치

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 하나 이상의 전용 코어 네트워크(DCN: Dedicated Core Network)를 지원하는 코어 네트워크의 혼잡이 발생한 경우, DCN에 대하여 개별적으로 혼잡 제어를 수행/지원하기 위한 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 발명의 목적은, 하나 이상의 DCN을 지원하는 코어 네트워크의 혼잡이 발생한 경우, DCN에 대하여 개별적으로 혼잡 제어를 수행/지원하기 위한 방법을 제안한다.

특히, 본 발명의 목적은 개별적인 DCN(또는 DCN과 APN(Access Point Name) 별로 독립적으로 NAS(Non-Access Stratum) 레벨/RAN(Radio Access Network) 레벨 혼잡 제어를 수행/지원하기 위한 방법을 제안한다.

본 발명에서 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 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 네트워크 노드가 혼잡 제어(congestion control)을 수행하기 위한 방법에 있어서, 상기 네트워크 노드에 의해 서빙(serving)되는 하나 이상의 DCN(Dedicated Core Network)의 혼잡을 감지하는 단계, UE(User Equipment)로부터 NAS(Non-Access Stratum) 요청 메시지를 수신하는 단계, 홈 가입 서버(HSS: Home Subscriber Server)로부터 상기 UE의 UE 사용 타입(UE Usage Type)을 포함하는 가입 정보(subscription information)을 획득하는 단계, 상기 UE 사용 타입에 기반하여 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN을 선택하는 단계 및 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN이 상기 혼잡이 감지된 DCN인 경우, 상기 NAS 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 선택된 DCN의 백오프 타이머(back-off timer)를 포함하는 NAS 거절 메시지를 상기 UE에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 혼잡 제어(congestion control)을 수행하기 위한 네트워크 노드에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module) 및 상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 네트워크 노드에 의해 서빙(serving)되는 하나 이상의 DCN(Dedicated Core Network)의 혼잡을 감지하고, UE(User Equipment)로부터 NAS(Non-Access Stratum) 요청 메시지를 수신하고, 홈 가입 서버(HSS: Home Subscriber Server)로부터 상기 UE의 UE 사용 타입(UE Usage Type)을 포함하는 가입 정보(subscription information)을 획득하고, 상기 UE 사용 타입에 기반하여 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN을 선택하고, 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN이 상기 혼잡이 감지된 DCN인 경우, 상기 NAS 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 선택된 DCN의 백오프 타이머(back-off timer)를 포함하는 NAS 거절 메시지를 상기 UE에게 전송하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 네트워크 노드에 의해 복수의 DCN이 서빙(serving)되는 경우, 상기 백오프 타이머(back-off timer)는 각 DCN 별로 독립적으로 정해질 수 있다.

바람직하게, 상기 DCN과 연결된 APN 별로 상기 혼잡 상황이 감지되고, 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN이 상기 혼잡 상황이 감지된 DCN 및 APN이면, 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN의 백오프 타이머(back-off timer)가 상기 UE에게 전송될 수 있다.

바람직하게, 상기 UE가 DCN을 통해 APN에 연결되어 있는 경우, 상기 UE를 서빙(servind)하는 DCN 및 APN이 상기 혼잡 상황이 감지된 DCN 및 APN이면, 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN의 백오프 타이머(back-off timer)를 포함하는 디태치(Detach) 요청 메시지가 상기 UE에게 전송될 수 있다.

바람직하게, 상기 NAS 거절 메시지는 DCN 및 APN 별로 서로 다른 거절 원인을 포함하거나 또는 모든 DCN 및 APN에 대하여 사용되는 공통의 거절 원인을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 백오프 타이머가 만료될 때까지, 상기 UE로부터 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN에 대한 어떠한 NAS 요청 메시지가 전송되지 않을 수 있다.

바람직하게, 상기 백오프 타이머가 만료될 전에 상기 UE로부터 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN에 대한 NAS 요청 메시지를 수신한 경우, 즉시 NAS 거절 메시지를 전송할 수 있다.

바람직하게, 상기 NAS 요청 메시지는 세션 관리(Session Management) 요청 메시지 및/또는 이동성 관리(Mobility Management) 요청 메시지를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 혼잡이 발생된 특정 DCN(또는 DCN 및 APN) 별로 독립적으로 혼잡 제어를 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 혼잡이 발생된 특정 DCN(또는 DCN 및 APN) 별로 독립적으로 혼잡 제어를 수행할 수 있으므로, 혼잡 제어가 불필요한 DCN(또는 DCN 및 APN)에 혼잡 제어를 적용하지 않을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 혼잡 제어가 불필요한 DCN(또는 DCN 및 APN)에 혼잡 제어를 적용하지 않을 수 있으므로, 데이터/시그널링의 송수신의 지연, 불필요한 절차를 방지할 수 있다.

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

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS(Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MTC(Machine-Type Communication) 아키텍처(architecture)를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 서비스 능력 노출(Service Capability Exposure)을 위한 아키텍쳐를 예시한다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결 확립 절차를 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 전용 코어(DECOR)의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼잡 제어 방법을 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 DCN 별 혼잡 제어 방법을 예시한다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼잡 제어 방법을 예시하는 도면이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

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 아니다.

본 문서에서 사용될 수 있는 용어들은 다음과 같이 정의된다.

- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술

- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 패킷 교환(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.

- NodeB: UMTS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.

- eNodeB: EPS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.

- 단말(User Equipment): 사용자 기기. 단말은 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 단말은 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 단말 또는 단말이라는 용어는 MTC 단말을 지칭할 수 있다.

- IMS(IP Multimedia Subsystem): 멀티미디어 서비스를 IP 기반으로 제공하는 서브시스템.

- IMSI(International Mobile Subscriber Identity): 이동 통신 네트워크에서 국제적으로 고유하게 할당되는 사용자 식별자.

- MTC(Machine Type Communication): 사람의 개입 없이 머신에 의해 수행되는 통신. M2M(Machine to Machine) 통신이라고 지칭할 수도 있다.

- MTC 단말(MTC UE 또는 MTC device 또는 MTC 장치): 이동 통신 네트워크를 통한 통신(예를 들어, PLMN을 통해 MTC 서버와 통신) 기능을 가지고, MTC 기능을 수행하는 단말(예를 들어, 자판기, 검침기 등).

- MTC 서버(MTC server): MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버. 이동 통신 네트워크의 내부 또는 외부에 존재할 수 있다. MTC 사용자가 접근(access)할 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다. 또한, MTC 서버는 다른 서버들에게 MTC 관련 서비스를 제공할 수도 있고(SCS(Services Capability Server) 형태), 자신이 MTC 어플리케이션 서버일 수도 있다.

- (MTC) 어플리케이션(application): (MTC가 적용되는) 서비스(예를 들어, 원격 검침, 물량 이동 추적, 기상 관측 센서 등)

- (MTC) 어플리케이션 서버: (MTC) 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버

- MTC 특징(MTC feature): MTC 어플리케이션을 지원하기 위한 네트워크의 기능. 예를 들어, MTC 모니터링(monitoring)은 원격 검침 등의 MTC 어플리케이션에서 장비 분실 등을 대비하기 위한 특징이고, 낮은 이동성(low mobility)은 자판기와 같은 MTC 단말에 대한 MTC 어플리케이션을 위한 특징이다.

- MTC 사용자(MTC User): MTC 사용자는 MTC 서버에 의해 제공되는 서비스를 사용한다.

- MTC 가입자(MTC subscriber): 네트워크 오퍼레이터와 접속 관계를 가지고 있으며, 하나 이상의 MTC 단말에게 서비스를 제공하는 엔티티(entity)이다.

- MTC 그룹(MTC group): 적어도 하나 이상의 MTC 특징을 공유하며, MTC 가입자에 속한 MTC 단말의 그룹을 의미한다.

- 서비스 역량 서버(SCS: Services Capability Server): HPLMN(Home PLMN) 상의 MTC-IWF(MTC InterWorking Function) 및 MTC 단말과 통신하기 위한 엔티티로서, 3GPP 네트워크와 접속되어 있다. SCS는 하나 이상의 MTC 어플리케이션에 의한 사용을 위한 능력(capability)를 제공한다.

- 외부 식별자(External Identifier): 3GPP 네트워크의 외부 엔티티(예를 들어, SCS 또는 어플리케이션 서버)가 MTC 단말(또는 MTC 단말이 속한 가입자)을 가리키기(또는 식별하기) 위해 사용하는 식별자(identifier)로서 전세계적으로 고유(globally unique)하다. 외부 식별자는 다음과 같이 도메인 식별자(Domain Identifier)와 로컬 식별자(Local Identifier)로 구성된다.

- 도메인 식별자(Domain Identifier): 이동 통신 네트워크 사업자의 제어 항에 있는 도메인을 식별하기 위한 식별자. 하나의 사업자는 서로 다른 서비스로의 접속을 제공하기 위해 서비스 별로 도메인 식별자를 사용할 수 있다.

- 로컬 식별자(Local Identifier): IMSI(International Mobile Subscriber Identity)를 유추하거나 획득하는데 사용되는 식별자. 로컬 식별자는 어플리케이션 도메인 내에서는 고유(unique)해야 하며, 이동 통신 네트워크 사업자에 의해 관리된다.

- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 Node B 및 이를 제어하는 RNC(Radio Network Controller), eNodeB를 포함하는 단위. 단말 단에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.

- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 식별자 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.

- RANAP(RAN Application Part): RAN과 코어 네트워크의 제어를 담당하는 노드(즉, MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center)) 사이의 인터페이스.

- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동 통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.

- NAS(Non-Access Stratum): UMTS, EPS 프로토콜 스택에서 단말과 코어 네트워크 간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층. 단말의 이동성을 지원하고, 단말과 PDN GW 간의 IP 연결을 수립 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.

- SCEF(Service Capability Exposure Function): 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 서비스 및 능력(capability)을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공하는 서비스 능력 노출(service capability exposure)을 위한 3GPP 아키텍쳐 내 엔티티.

이하, 위와 같이 정의된 용어를 바탕으로 본 발명에 대하여 기술한다.

본 발명이 적용될 수 있는 시스템 일반

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS (Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.

도 1의 네트워크 구조도는 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 구조를 이를 간략하게 재구성 한 것이다.

EPC(Evolved Packet Core)는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 능력을 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.

구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 능력(capability)을 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS)을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.

EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway)(또는 S-GW), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(또는 PGW 또는 P-GW), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.

SGW는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.

PDN GW는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종단점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP(non-3GPP) 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 Wimax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.

도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.

MME는, 단말의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.

SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.

ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.

또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트(reference point)들이 존재할 수 있다.

도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 자원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.

E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통해 음성(voice)(예를 들어, VoIP(Voice over Internet Protocol))과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위하여 광범위하게 배치된다.

도 2를 참조하면, E-UMTS 네트워크는 E-UTRAN, EPC 및 하나 이상의 UE를 포함한다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 eNB들로 구성되고, eNB들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다.

X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 eNB들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(packet data unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 eNB 사이에 정의된다. X2-CP는 eNB 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 eNB와 타겟 eNB 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다.

eNB은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다.

S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB와 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 eNB와 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 eNB와 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.

MME는 NAS 시그널링 보안(security), AS(Access Stratum) 보안(security) 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성을 지원하기 위한 CN(Core Network) 노드 간(Inter-CN) 시그널링, (페이징 재전송의 수행 및 제어 포함하여) 아이들(IDLE) 모드 UE 접근성(reachability), (아이들 및 액티브 모드 단말을 위한) 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity) 관리, PDN GW 및 SGW 선택, MME가 변경되는 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN 선택, 로밍(roaming), 인증(authentication), 전용 베어러 확립(dedicated bearer establishment)를 포함하는 베어러 관리 기능, 공공 경고 시스템(PWS: Public Warning System)(지진 및 쓰나미 경고 시스템(ETWS: Earthquake and Tsunami Warning System) 및 상용 모바일 경고 시스템(CMAS: Commercial Mobile Alert System) 포함) 메시지 전송의 지원 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.

도 3을 참조하면, eNB는 게이트웨이(예를 들어, MME)의 선택, 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이로의 라우팅, 방송 채널(BCH: broadcast channel)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향링크에서 UE로 동적 자원 할당, 그리고 LTE_ACTIVE 상태에서 이동성 제어 연결의 기능을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, EPC 내에서 게이트웨이는 페이징 개시(orgination), LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면(user plane)의 암호화(ciphering), 시스템 구조 진화(SAE: System Architecture Evolution) 베어러 제어, 그리고 NAS 시그널링의 암호화(ciphering) 및 무결성(intergrity) 보호의 기능을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.

도 4(a)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 4(b)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack) 사용자 평면(user plane)과 제어신호(signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면(control plane)으로 구분된다.

제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.

제1 계층(L1)인 물리 계층(PHY: physical layer)은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.

물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 채널(PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널(DL-SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널(UL-SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 승인(UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널(PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 물리 HARQ 지시자 채널(PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자(CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.

제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.

제2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)을 포함한다. 무선 베어러(RB: radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM: transparent mode), 비확인 모드(UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.

제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4(internet protocol version 4) 또는 IPv6(internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 패킷을 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)을 포함한다.

제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 베어러(SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러(DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.

기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널(downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널(BCH: broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널(uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(uplink shared channel)가 있다.

논리 채널(logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며, 전송 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 제어 채널로는 방송 제어 채널(BCCH: broadcast control channel), 페이징 제어 채널(PCCH: paging control channel), 공통 제어 채널(CCCH: common control channel), 전용 제어 채널(DCCH: dedicated control channel), 멀티캐스트 제어 채널(MCCH: multicast control channel) 등이 있다. 트래픽 채널로는 전용 트래픽 채널(DTCH: dedicated traffic channel), 멀티캐스트 트래픽 채널(MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다. PCCH는 페이징 정보를 전달하는 하향링크 채널이고, 네트워크가 UE가 속한 셀을 모를 때 사용된다. CCCH는 네트워크와의 RRC 연결을 가지지 않는 UE에 의해 사용된다. MCCH 네트워크로부터 UE로의 MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service) 제어 정보를 전달하기 위하여 사용되는 점-대-다점(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다. DCCH는 UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전달하는 RRC 연결을 가지는 단말에 의해 사용되는 일-대-일(point-to-point) 양방향(bi-directional) 채널이다. DTCH는 상향링크 및 하향링크에서 존재할 수 있는 사용자 정보를 전달하기 위하여 하나의 단말에 전용되는 일-대-일(point-to-point) 채널이다. MTCH는 네트워크로부터 UE로의 트래픽 데이터를 전달하기 위하여 일-대-다(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다.

논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 상향링크 연결의 경우, DCCH는 UL-SCH과 매핑될 수 있고, DTCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있으며, CCCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있다. 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 하향링크 연결의 경우, BCCH는 BCH 또는 DL-SCH와 매핑될 수 있고, PCCH는 PCH와 매핑될 수 있으며, DCCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, DTCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, MCCH는 MCH와 매핑될 수 있으며, MTCH는 MCH와 매핑될 수 있다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 물리 채널은 주파수 영역(frequency domain)에서 하나 이상의 서브캐리어와 시간 영역(time domain)에서 하나 이상의 심볼로 구성되는 무선 자원을 통해 시그널링 및 데이터를 전달한다.

1.0ms 길이를 가지는 하나의 서브프레임은 복수의 심볼로 구성된다. 서브프레임의 특정 심볼(들)(예를 들어, 서브프레임의 첫번째 심볼)은 PDCCH를 위해 사용될 수 있다. PDCCH는 동적으로 할당되는 자원에 대한 정보(예를 들어, 자원 블록(Resource Block), 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme) 등)를 나른다.

랜덤 액세스 절차(Random Access Procedure)

이하에서는 LTE/LTE-A 시스템에서 제공하는 랜덤 액세스 절차(random access procedure)에 대해 살펴본다.

랜덤 액세스 절차는 단말이 기지국과의 RRC 연결(RRC Connection)이 없어, RRC 아이들 상태에서 초기 접속 (initial access)을 수행하는 경우, RRC 연결 재-확립 절차(RRC connection re-establishment procedure)를 수행하는 경우 등에 수행된다.

LTE/LTE-A 시스템에서는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나의 프리앰블을 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(non-contention based random access procedure)을 모두 제공한다.

도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.

(1) 제1 메시지(Msg 1, message 1)

먼저, 단말은 시스템 정보(system information) 또는 핸드오버 명령(handover command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(physical RACH) 자원을 선택하여 전송한다.

단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 프리앰블을 디코딩하고, RA-RNTI를 획득한다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH와 관련된 RA-RNTI는 해당 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블의 시간-주파수 자원에 따라 결정된다.

(2) 제2 메시지(Msg 2, message 2)

기지국은 제1 메시지 상의 프리앰블을 통해서 획득한 RA-RNTI로 지시(address)되는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 단말로 전송한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자(RA preamble index/identifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL grant), 임시 셀 식별자(TC-RNTI: Temporary Cell RNTI) 그리고 시간 동기 값(TAC: time alignment command)들이 포함될 수 있다. TAC는 기지국이 단말에게 상향링크 시간 정렬(time alignment)을 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. 단말은 상기 시간 동기 값을 이용하여, 상향링크 전송 타이밍을 갱신한다. 단말이 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(time alignment timer)를 개시 또는 재시작한다. UL grant는 후술하는 스케줄링 메시지(제3 메시지)의 전송에 사용되는 상향링크 자원 할당 및 TPC(transmit power command)를 포함한다. TPC는 스케줄링된 PUSCH를 위한 전송 파워의 결정에 사용된다.

단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 윈도우(random access response window) 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답(random access response)의 수신을 시도하며, PRACH에 대응되는 RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출하고, 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다. 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU(MAC packet data unit)의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH을 통해 전달될 수 있다.

단말은 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자를 가지는 랜덤 액세스 응답을 성공적으로 수신하면, 랜덤 액세스 응답의 모니터링을 중지한다. 반면, 랜덤 액세스 응답 윈도우가 종료될 때까지 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하지 못하거나, 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자를 가지는 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 응답의 수신은 실패하였다고 간주되고, 이후 단말은 프리앰블 재전송을 수행할 수 있다.

(3) 제3 메시지(Msg 3, message 3)

단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, TC-RNTI를 저장한다. 또한, UL grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다.

단말의 최초 접속의 경우, RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 요청(RRC Connection Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있으며, RRC 연결 재확립 절차의 경우 RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 재확립 요청(RRC Connection Re-establishment Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, NAS 접속 요청 메시지를 포함할 수도 있다.

제3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 절차 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자(C-RNTI)를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL grant에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 절차 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 C-RNTI보다 길다.

단말은 상기 UL grant에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer)를 개시한다.

(4) 제4 메시지(Msg 4, message 4)

기지국은 단말로부터 제3 메시지를 통해 해당 단말의 C-RNTI를 수신한 경우 수신한 C-RNTI를 이용하여 단말에게 제4 메시지를 전송한다. 반면, 단말로부터 제3 메시지를 통해 상기 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 수신한 경우, 랜덤 액세스 응답에서 해당 단말에게 할당한 TC-RNTI를 이용하여 제4 메시지를 단말에게 전송한다. 일례로, 제4 메시지는 RRC 연결 설정 메시지(RRC Connection Setup)가 포함할 수 있다.

단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL grant를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL grant에 대응하여 전송된 제3 메시지가 자신의 식별자가 C-RNTI인 경우, 자신의 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 TC-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 TC-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 제4 메시지를 통해 단말은 C-RNTI를 획득하고, 이후 단말과 네트워크는 C-RNTI를 이용하여 단말 특정 메시지(dedicated message)를 송수신하게 된다.

한편, 비경쟁 기반 임의접속 과정에서의 동작은 도 6에 도시된 경쟁 기반 임의접속 과정과 달리 제1 메시지 전송 및 제2 메시지 전송만으로 임의접속 절차가 종료되게 된다. 다만, 제1 메시지로서 단말이 기지국에 임의접속 프리앰블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 임의접속 프리앰블을 할당받게 되며, 이 할당받은 임의접속 프리앰블을 기지국에 제1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 임의접속 응답을 수신함으로써 임의접속 절차가 종료되게 된다.

MTC (Machine-Type Communication)

도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MTC(Machine-Type Communication) 아키텍처(architecture)를 예시하는 도면이다.

MTC를 위해서 사용되는 단말(또는, MTC 단말)과 MTC 어플리케이션 간의 단-대-단(end-to-end) 어플리케이션은 3GPP 시스템에서 제공되는 서비스들과 MTC 서버에게 제공되는 선택적인 서비스들을 이용할 수 있다. 3GPP 시스템은 MTC를 용이하게 하는 다양한 최적화를 포함하는 수송 및 통신 서비스들(3GPP 베어러 서비스, IMS 및 SMS 포함)을 제공할 수 있다.

도 7에서는 MTC를 위해 사용되는 단말이 Um/Uu/LTE-Uu 인터페이스를 통하여 3GPP 네트워크(UTRAN, E-UTRAN, GERAN, I-WLAN 등)으로 연결되는 것을 도시한다. 도 7의 아키텍처는 다양한 MTC 모델(Direct 모델, Indirect 모델, Hybrid 모델)들을 포함한다.

먼저, 도 7에서 도시하는 개체(entity)들에 대하여 설명한다.

도 7에서 어플리케이션 서버는 MTC 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버이다. MTC 어플리케이션 서버에 대해서는 전술한 다양한 MTC 어플리케이션의 구현을 위한 기술이 적용될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 도 7에서 MTC 어플리케이션 서버는 레퍼런스 포인트 API를 통하여 MTC 서버에 액세스할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또는, MTC 어플리케이션 서버는 MTC 서버와 함께 위치될(collocated) 수도 있다.

MTC 서버(예를 들어, 도 7의 SCS 서버)는 MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버이며, 3GPP 네트워크에 연결되어 MTC를 위하여 사용되는 단말 및 PLMN 노드들과 통신할 수 있다.

MTC-IWF(MTC-InterWorking Function)는 MTC 서버와 오퍼레이터 코어 네트워크 간의 상호 동작(interworking)을 관장하고, MTC 동작의 프록시 역할을 할 수 있다. MTC 간접 또는 하이브리드 모델을 지원하기 위해서, MTC-IWF는 레퍼런스 포인트 Tsp 상의 시그널링 프로토콜을 중계하거나 해석하여 PLMN에 특정 기능을 작동시킬 수 있다. MTC-IWF는, MTC 서버가 3GPP 네트워크와의 통신을 수립하기 전에 MTC 서버를 인증(authenticate)하는 기능, MTC 서버로부터의 제어 플레인 요청을 인증하는 기능, 후술하는 트리거 지시와 관련된 다양한 기능 등을 수행할 수 있다.

SMS-SC(Short Message Service-Service Center)/IP-SM-GW(Internet Protocol Short Message GateWay)는 단문서비스(SMS)의 송수신을 관리할 수 있다. SMS-SC는 SME(Short Message Entity)(단문을 송신 또는 수신하는 개체)와 단말 간의 단문을 중계하고, 저장 및 전달하는 기능을 담당할 수 있다. IP-SM-GW는 IP 기반의 단말과 SMS-SC 간의 프로토콜 상호 동작을 담당할 수 있다.

CDF(Charging Data Function)/CGF(Charging Gateway Function)는 과금에 관련된 동작을 할 수 있다.

HLR/HSS는 가입자 정보(IMSI 등), 라우팅 정보, 설정 정보 등을 저장하고 MTC-IWF에게 제공하는 기능을 할 수 있다.

MSC/SGSN/MME는 단말의 네트워크 연결을 위한 이동성 관리, 인증, 자원 할당 등의 제어 기능을 수행할 수 있다. 후술하는 트리거링과 관련하여 MTC-IWF로부터 트리거 지시를 수신하여 MTC 단말에게 제공하는 메시지의 형태로 가공하는 기능을 수행할 수 있다.

GGSN(Gateway GPRS Support Node)/S-GW(Serving-Gateway)+P-GW(Packet Date Network-Gateway)는 코어 네트워크와 외부 네트워크의 연결을 담당하는 게이트웨이 기능을 할 수 있다.

표 2는 도 7에서의 주요 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다.

표 2에서 T5a, T5b, T5c 중 하나 이상의 레퍼런스 포인트를 T5라고 지칭한다.

한편, 간접 및 하이브리드 모델의 경우에 MTC 서버와의 사용자 플레인 통신, 및 직접 및 하이브리드 모델의 경우에 MTC 어플리케이션 서버와의 통신은, 레퍼런스 포인트 Gi 및 SGi를 통해서 기존의 프로토콜을 사용하여 수행될 수 있다.

도 7에서 설명한 내용과 관련된 구체적인 사항은 3GPP TS 23.682 문서를 참조함으로써 본 문서에 병합될 수 있다(incorporated by reference).

도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 서비스 능력 노출(Service Capability Exposure)을 위한 아키텍쳐를 예시한다.

도 8에서 예시하고 있는 서비스 능력 노출(Service Capability Exposure)을 위한 아키텍쳐는 3GPP 네트워크가 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 자신의 서비스 및 능력을 외부의 서드 파티 서비스 제공자(3rd party Service Provider) 어플리케이션에게 안전하게 노출하는 것을 가능하게 한다.

서비스 능력 노출 기능(SCEF: Service Capability Exposure Function)는 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 서비스 및 능력을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공하는 서비스 능력 노출(service capability exposure)을 위한 3GPP 아키텍쳐 내 핵심적인 엔티티(entity)이다. 다시 말해, SCEF는 이동통신 사업자가 운용하는 트러스트 도메인(Trust Domain)에 속하는 서비스 기능 제공을 위한 핵심 엔티티이다. SCEF는 서드 파티 서비스 제공자에게 API 인터페이스를 제공하고, 3GPP의 각종 엔티티와 연결을 통해 서드 파티 서비스 제공자에게 3GPP의 서비스 기능들을 제공한다. SCEF 기능은 SCS에 의해 제공될 수도 있다.

Tsp 기능이 어플리케이션 프로그램 인터페이스(API: application program interface)를 통해 노출될 수 있는 경우, MTC-IWF는 SCEF와 동일하게 위치(co-located)할 수 있다. 다중의 인자에 의존하여 새로운 3GPP 인터페이스를 특정하기 위한 프로토콜(예를 들어, DIAMETER, RESTful APIs, XML over HTTP, 등)이 선택되며, 여기서 다중의 인자는 요청된 정보의 노출의 용이함 또는 특정 인터페이스의 필요를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.

SCEF는 트러스트 도메인(Trust Domain)에 속하는 엔티티로서, 셀룰러 운영자(Cellular operator)에 의해 운용될 수도 있고, 트러스트(trusted) 관계를 맺은 서드 파티(3rd party) 사업자에 의해 운용될 수 있다. 3GPP 릴리즈(Release) 13의 MONTE(Monitoring Enhancement), AESE(Architecture Enhancements for Service Capability Exposure) 등의 워크 아이템 아래 진행 된 서비스 아키텍쳐 노출(Service architecture exposing)을 위한 노드로서, 앞서 도 8과 같이 서비스를 제공할 3GPP 엔티티들과 연결되어 여러 모니터링 및 과금과 관련된 기능들을 외부 서드 파티에 제공하고, 서드 파티 사업자의 통신 패턴 등을 EPS 내부로 설정해 주는 등의 중간에서 관리하는 역할을 한다.

RRC 연결 확립(connection establishment) 절차

도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결 확립 절차를 예시하는 도면이다.

RRC 연결 확립 절차는 RRC 유휴(RRC Idle) 모드로부터 RRC 연결(RRC Connected) 모드로 천이하기 위하여 사용된다. UE는 eNB에게 어떠한 시그널링 절차, 어떠한 어플리케이션 데이터를 전달하기 전에 RRC Connected 모드로 천이되어야 한다.

RRC 연결 확립 절차는 UE에 의해 개시되나, UE 또는 네트워크에 의해 트리거 될 수 있다. 예를 들어, UE는 네트워크에게 전송할 데이터가 있거나, UE가 새로운 트래킹 영역(tracking area)으로 이동하는 경우 등 RRC 연결 확립 절차를 트리거한다. 또한, 네트워크는 페이징 메시지를 UE에게 전송함으로써 RRC 연결 확립 절차를 트리거한다.

도 9를 참조하면, 단말은 RRC 연결을 요청하기 위하여 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 eNB에게 전송한다(S901).

RRC Connection Request 메시지는 단말 식별자(UE Identity)(예를 들어, S-TMSI(SAE temporary mobile subscriber identity) 또는 랜덤 ID)와 확립 원인(establishment cause)를 포함한다.

확립 원인(establishment cause)은 NAS 절차(예를 들어, 접속(attach), 접속 해제(detach), 트래킹 영역 업데이트(tracking area update), 서비스 요청(service request), 확장 서비스 요청(extended service request))에 따라 결정된다.

RRC Connection Request 메시지는 랜덤 액세스 절차의 일부로서 전송된다. 즉, RRC Connection Request 메시지는 도 6에서 제3 메시지에 해당한다.

eNB는 RRC Connection Request 메시지에 대한 응답으로 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 단말에게 전송한다(S902).

RRC Connection Setup 메시지를 수신한 후, 단말은 RRC_CONNECTED 모드로 천이한다.

단말은 RRC 연결 확립의 성공적인 완료를 확인하기 위하여 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 eNB으로 전송한다(S903).

단말은 RRC Connection Setup Complete 메시지에 NAS 메시지(예를 들어, 초기 어태치(Initial Attach) 메시지, 서비스 요청(Service Request) 메시지 등)를 포함시켜 eNB로 전송한다.

eNB은 RRC Connection Setup Complete 메시지로부터 Service Request 메시지를 획득하고, 이를 S1AP 메시지인 최초 단말 메시지(Initial UE Message)를 통해 MME에게 전달한다(S904).

기지국과 MME 간 제어 신호는 S1-MME 인터페이스에서 S1AP 메시지를 통해 전달된다. S1AP 메시지는 사용자 별로 S1 시그널링 연결을 통하여 전달되고, S1 시그널링 연결은 기지국과 MME가 단말을 식별하기 위하여 할당한 식별자 쌍(즉, eNB UE S1AP ID 및 MME UE S1AP ID)에 의해 정의된다.

eNB는 eNB UE S1AP ID를 할당하여 Initial UE Message에 포함시켜 MME에게 전송하며, MME는 Initial UE Message를 수신하여 MME S1AP UE ID를 할당하여 eNB와 MME 간에 S1 시그널링 연결을 설정한다.

NAS 레벨 혼잡 제어(NAS level congestion control)

NAS level congestion control은 APN 기반 혼잡 제어(APN(Access Point Name) based congestion control) 및 일반적인 NAS 레벨 이동성 관리 제어(General NAS level Mobility Management control) 기능을 포함한다.

여기서, APN은 PDN 식별자(즉, PDN ID)를 의미하며, PDN을 지칭하거나 구분하기 위한 문자열을 의미한다. APN에 의해 UE가 사용해야 하는 P-GW가 결정될 수 있으며, 또한 APN에 의해 UE가 PDN에 연결하기 위한 터널(tunnel)이 정의될 수 있다. 각 PDN 별로 해당 PDN을 식별하기 위한 APN과 해당 PDN과 연관된 하나 이상의 P-GW를 가질 수 있다.

APN based congestion control은 특정 APN과 UE에 연관된 EMM(EPS Mobility Management) 및 ESM(EPS Session Management) 시그널링 혼잡을 제어하고 방지하기 위하여 이용된다. UE와 네트워크 모두 EMM 및 ESM 혼잡 제어에 기반한 APN을 제공하기 위하여 이 기능을 지원한다.

MME는 APN과 연관된 NAS 시그널링 혼잡을 감지하고(detect), 다음과 같은 기준에 기반하여 APN based congestion control의 수행을 시작/종료할 수 있다.

- APN 별로 활성화된 EPS 베어러의 최대 개수;

- APN 별로 EPS 베어러 활성의 최대율(maximum rate);

- APN의 하나 이상의 P-GW가 MME에게 접근 가능(reachable)하지 않거나 혼잡이 지시됨;

- 특정 가입된 APN과 장치에 연관된 이동성 관리(MM: Mobility Management) 시그널링의 최대율(maximum rate)

- 네트워크 관리 내 셋팅(setting)

MME는 NAS level congestion control을 높은 우선순위의 접속 및 긴급 서비스에는 적용하면 안된다.

General NAS level Mobility Management control과 함께, MME는 일반적인 혼잡 상태 하에서 NAS 레벨 MM 시그널링 요청을 거절할 수 있다.

1) APN 기반 세션 관리 혼잡 제어(APN based Session Management congestion control)

APN based Session Management congestion control은 예를 들어, MME에서 혼잡 상황으로 인하여 또는 P-GW의 재시작/회복 조건에 의해 또는 특정 APN(들)을 위한 P-GW의 실패/회복에 의해 MME에 의해 활성화될 수 있다.

MME는 APN과 연관된 ESM 혼잡이 감지될 때, 세션 관리(SM: Session Management) 백오프(back-off) 타이머를 이용하여 UE로부터의 ESM 요청(예를 들어, PDN 연결(Connectivity), 베어러 자원 할당(Bearer Resource Allocation) 또는 베어러 자원 수정(Bearer Resource Modification) 요청)을 거절할 수 있다. UE가 APN을 제공하지 않으면, MME는 P-GW 선택 절차에서 사용된 APN을 사용한다.

MME는 SM back-off timer와 함께 UE에게 NAS 비활성 EPS 베어러 컨텍스트 요청(NAS Deactivate EPS Bearer Context Request) 메시지를 전송함으로써, 혼잡한 APN에 속하는 PDN 연결을 비활성화할 수 있다. SM back-off timer가 NAS Deactivate EPS Bearer Context Request 내에 셋팅되면, 재활성 요청(reactivation requested) 원인은 셋팅되지 않는다.

MME는 APN에 대하여 혼잡 제어가 활성화될 때, 낮은 접속 우선순위 지시자 없는 요청이 MME에 의해 거절되면, UE 및 APN 별로 SM back-off 시간을 저장할 수 있다. MME는 저장된 SM back-off 시간이 만료되기 전에 UE로부터 해당 APN을 타겟팅하는 어떠한 다음의 요청을 즉시 거절할 수 있다. MME가 UE 및 APN 별로 SM back-off 시간을 저장하고 MME가 세션 관리 요청(Session Management Request) 메시지를 혼잡한 APN에 연결된 UE에게 전송하기로 결정하면(예를 들어, 혼잡 상황이 감소되는 이유로 인하여), MME는 어떠한 Session Management Request 메시지를 UE에게 전송하기 전에 SM back-off time을 삭제(clear)한다.

EPS 세션 관리 거절(EPS Session Management reject) 메시지 내에서 또는 NAS Deactivate EPS Bearer Context Request 메시지 내에서 SM back-off timer를 수신할 때, UE는 타이머가 만료될 때까지 다음의 동작을 수행한다.

- APN이 거절된 EPS 세션 관리 요청(EPS Session Management Request) 메시지 내에서 제공되거나 또는 SM back-off timer가 NAS Deactivate EPS Bearer Context Request 메시지 내에서 수신되면, UE는 혼잡한 APN에 대하여 어떠한 SM 절차를 개시하지 않는다. UE는 다른 APN에 대하여 SM 절차를 개시할 수 있다.

- APN이 거절된 EPS Session Management Request 내에서 제공되지 않으면, UE는 APN 없이 어떠한 SM 요청을 개시하지 않는다. UE는 특정 APN에 대한 SM 절차를 개시할 수 있다.

- Cell/TA(tracking area)/PLMN/RAT 변경되더라도 SM back-off timer는 중단되지 않는다.

- UE는 SM back-off timer가 동작 중이라도 높은 우선순위 접속 및 긴급 서비스를 위한 SM 절차를 개시하도록 허용된다.

- UE가 SM back-off timer가 동작 중에 혼잡한 APN에 대하여 네트워크에 의해 개시된 EPS 세션 관리 요청(network initiated EPS Session Management Request) 메시지를 수신하면, UE는 이 APN과 연관된 SM back-off timer를 중단시키고, MME에게 응답한다.

- UE가 낮은 접속 우선순위를 무시하도록 허용이 설정되고, 낮은 접속 우선순위를 가지는 요청에 대한 응답으로 수신된 거절 메시지로 인하여 SM back-off timer가 동작 중이면, UE 내 상위 계층은 낮은 접속 우선순위 없이 SM 절차의 개시를 요청할 수 있다.

UE는 SM back-off timer의 동작 중에도 PDN 단절 절차(PDN disconnection procedure)를 개시하도록 허용된다(예를 들어, PDN 단절 요청(PDN Disconnection) 메시지 전송).

UE가 활성화할 수 있는 모든 APN에 대하여, UE는 개별적인 SM back-off timer를 지원한다.

다수의 UE가 연기된(deferred) 요청을 (거의) 동시에 개시하는 것을 방지하기 위하여, MME는 연기된 요청이 동기화되지 않도록 SM back-off timer 값을 선택하여야 한다.

APN based Session Management congestion control은 제어 평면 내에서 UE로부터 개시된 NAS ESM 시그널링에 적용 가능하다. SM 혼잡 제어는 UE가 데이터를 송수신하거나 ESM 혼잡 제어 하에 있는 APN(들)을 향하여 사용자 평면 베어러를 활성화하기 위하여 서비스 요청(Service Request) 절차를 개시하는 것을 금지하지 않는다.

2) APN 기반 이동성 관리 혼잡 제어(APN based Mobility Management congestion control)

MME는 MM back-off timer를 이용하여 어태치(Attach) 절차를 거절함으로써 특정한 가입된 APN과 UE에 대한 APN 기반 혼잡 제어를 수행할 수 있다.

혼잡 제어가 특정한 APN과 UE에 대하여 활성화될 때, MM back-off timer는 MME에 의해 UE에게 전송될 수 있다.

MME가 UE 컨텍스트를 유지하면, 낮은 접속 우선순위 지시자가 없는 요청이 MME에 의해 거절되면, MME는 UE 별로 back-off timer를 저장할 수 있다. MME는 저장된 back-off 시간이 만료되기 전에 UE로부터 어떠한 다음의 요청을 즉시 거절할 수 있다.

어태치 요청(Attach Request)를 거절한 후에, MME는 일정 시간 동안 가입 데이터(Subscriber Data)를 유지해야 한다.

이 것은 특정한 가입된 APN에 대하여 UE로부터의 야기된 혼잡 상황이 계속될 때, HSS 시그널링 없이 다음의 요청의 거절을 허용한다.

MM back-off timer가 동작 중에, UE는 MM 절차를 위한 어떠한 NAS 요청을 개시하지 않는다. 그러나, UE는 MM back-off timer가 동작 중이더라도 높은 우선순위 접속 및 긴급 서비스를 위한 MM 절차를 개시하는 것이 허용된다. MM back-off timer가 동작 중에도, 이미 연결 모드라면 UE는 트래킹 영역 업데이트(TAU: Tracking Area Update)를 수행하는 것이 허용된다.

MM back-off timer가 동작 중에, 낮은 접속 우선순위를 가지는 요청에 대한 응답으로 수신된 거절 메시지로 인하여 MM back-off timer가 시작되었고, UE 내 상위 계층이 낮은 접속 우선순위 없이 PDN 연결의 확립을 요청하거나 UE가 낮은 접속 우선순위를 가지지 않는 확립된 PDN 연결을 가지는 경우, 낮은 접속 우선순위를 무시하도록 승인이 설정된 UE는 낮은 접속 우선순위 없이 MM 절차를 개시하는 것이 허용된다.

다수의 UE가 연기된(deferred) 요청을 (거의) 동시에 개시하는 것을 방지하기 위하여, MME는 연기된 요청이 동기화되지 않도록 MM back-off timer 값을 선택하여야 한다.

3) 일반적인 NAS level 이동성 관리 혼잡 제어(General NAS level Mobility Management congestion control)

일반적인 오버로드 상태 하에서, MME는 UE로부터 요청된 MM 시그널링을 거절할 수 있다. NAS 요청이 거절되면, MM back-off timer가 MME에 의해 전송될 수 있다. 낮은 접속 우선순위 지시자가 없는 요청이 MME에 의해 거절되고 MME가 UE 컨텍스트를 저장하는 경우, MME는 UE 별로 back-off time을 저장할 수 있다.

MME는 저장된 back-off time이 만료되기 전에 UE로부터의 어떠한 다음의 요청을 즉시 거절할 수 있다. MM back-off timer가 동작 중에, UE는 디태치 절차(Detach Procedure) 및 높은 우선순위 접속, 긴급 서비스 및 착신(mobile terminated) 서비스를 위한 MM 절차를 제외하고, MM 절차를 위한 어떠한 NAS 요청을 개시하지 않는다. 그러한 Detach 절차 이후에, MM back-off timer는 계속하여 동작된다. MM back-off timer가 동작 중에, 이미 연결 모드라면 UE는 TAU를 수행하는 것이 허용된다. UE가 MM back-off timer가 동작 중에 MME로부터 페이징 요청을 수신하면, UE는 MM back-off timer를 중단하고, 서비스 요청(Service Request) 절차를 개시하거나 TAU 절차를 개시한다.

MM back-off timer가 동작 중에, 보고를 제외한 전송에 대하여 승인이 설정된 UE는 보고 없이 제어 평면 Service Request 절차를 개시하는 것이 허용된다. 보고를 제외한 요청에 대한 응답으로 수신된 거절 메시지로 인하여 MM back-off timer가 시작되었으면, MM back-off timer가 동작 중에, UE는 보고를 제외한 제어 평면 Service Request 절차를 개시하지 않는다.

MM back-off timer는 Cell/RAT 및 PLMN 변경에 영향을 받지 않는다. Cell/RAT 및 TA 변경은 MM back-off timer를 중단하지 않는다. MM back-off timer는 PLMN 재선택을 위한 트리거에 해당하지 않는다. 동등하지 않는 새로운 PLMN이 접속될 때, back-off timer는 중단된다.

UE가 핸드오버 명령을 수신할 때, MM back-off timer가 구동되는지 여부와 무관하게 UE는 핸드오버 절차를 진행한다.

MME는 UE가 이미 연결 모드 상태일 때 수행된 TAU 절차를 거절하지 않는다.

유휴 모드 CN 노드 간 이동성에 있어서, MME는 TAU 절차를 거절하고, MM back-off timer 값을 트래킹 영역 거절(Tracking Area Reject) 메시지에 포함시킬 수 있다.

MME는 UE의 주기적인 TAU 타이머와 암묵적인 디태치 타이머(Implicit Detach timer)의 합보다 큰 MM back-off timer를 이용하여 TAU request 또는 Service request을 거절하는 경우, 디태치(detach)하지 않도록, MME는 접근 가능한 타이머(reachable timer) 및/또는 Implicit Detach timer를 조정하여야 한다.

전용 코어 네트워크(DCN: Dedicated Core Network)

이 기능을 통해 네트워크 운영자는 하나 또는 여러 개의 CN 노드로 구성되는 각 DCN을 사용하여 PLMN 내 다수 개의 DCN을 배치할 수 있다. 각 DCN은 특정 타입의 가입자에게 전용적으로 서비스를 제공할 수 있다. DCN은 하나 이상의 RAT(예를 들어, GERAN, UTRAN, E-UTRAN, WB-E-UTRAN(Wideband E-UTRAN, NB-IoT를 제외한 E-UTRAN의 일부) 및 NB-IoT(Narrowband-Internet of Things))을 위해 배치될 수 있다. 특정 UE 또는 가입자(예를 들어, M2M(Machine-to-Machine) 가입자, 특정 기업 또는 별도의 관리 도메인에 속한 가입자 등)를 구분(isolate)하기 위해 특정한 특성/기능 또는 확장이 DCN에게 제공된다.

DCN은 하나 이상의 MME/SGSN으로 구성되며, 하나 이상의 SGW/PGW/ PCRF(Policy and Charging Rules Function)로 구성 될 수 있다. 이 기능을 사용함으로써, 가입 정보(subscription information)("UE 사용 타입(UE Usage Type)")를 기반으로 가입자는 DCN이 할당되고, DCN에 의해 서비스 받을 수 있다.

주요한 특정 기능은 각각의 DCN에서 UE를 라우팅(routing)하고 유지하기 위한다. 아래와 같은 배치 시나리오가 DCN에서 지원된다.

- DCN은 단지 하나의 RAT만을 지원하거나(예를 들어, E-UTRAN을 지원하기 위해 전용 MME가 배치되고 전용 SGSN이 배치되지 않음), 다중 RAT를 지원하거나, 또는 모든 RAT를 지원하도록 배치될 수 있다.

- DCN을 배치하는 네트워크는 기본(default) DCN을 가질 수 있으며, default DCN은 DCN이 이용 가능하지 않거나 또는 UE에게 DCN을 지정(assign)하기 위해 충분한 정보가 이용 가능하지 않은 경우, UE를 관리한다. 동일한 RAN을 모두 공유하는 default DCN과 함께 하나 또는 여러 개의 DCN이 배치될 수 있다.

- 아키텍처는 DCN이 PLMN의 일부에만 배치되는 시나리오를 지원한다(예를 들어, 단지 하나의 RAT을 위해 또는 PLMN 영역의 일부에만 배치). 이러한 DCN의 이기종(heterogeneous) 또는 부분 배치는 운영자 배치 및 구성에 따르며, UE가 서비스 영역 또는 DCN을 지원하는 RAT의 내부 또는 외부에 있는지에 따라 다른 특성 또는 기능을 가진 서비스를 제공한다.

- DCN이 특정 RAT 또는 PLMN의 서비스 영역을 서비스하도록 배치되지 않더라도, RAT 또는 서비스 영역 내 UE는 여전히 DCN으로부터 PGW에 의해 서비스될 수 있다.

DCN를 지원하기 위한 상위 레벨 개요는 다음과 같다.

- 선택적인 가입 정보 파라미터("UE Usage Type")가 DCN의 선택에 사용된다. 운영자는 DCN(들)이 어떠한 UE Usage Type(들)을 서비스하는지 설정한다. HSS는 UE의 가입 정보 내 "UE Usage Type" 값을 MME/SGSN에게 제공한다.

- 서빙 네트워크는 운영자의 설정된 매핑(UE Usage Type과 DCN 간), 그리고 지역적으로 설정된 서빙 네트워크에서 이용 가능한 운영자의 정책 및 UE 관련된 컨텍스트 정보(예를 들어, 로밍에 관한 정보)에 기반하여 DCN을 선택한다. 다른 UE Usage Type 값을 가지는 UE들이 동일한 DCN에 의해 서비스될 수 있다. 또한, 동일한 UE Usage Type을 공유하는 UE들도 서로 다른 DCN에 의해 서비스될 수 있다.

- 가입 정보 내 특정 "UE Usage Type" 값을 위한 설정이 없는 경우, 서빙 MME/SGSN은 default DCN에 의해 UE를 서비스하거나 또는 서빙 운영자 특정 정책을 이용하여 DCN을 선택할 수 있다.

- "UE Usage Type"은 UE와 연관된다. 즉, UE 가입 별로 단 하나의 "UE Usage Type"이 존재한다.

- MME의 경우, MME 그룹 식별자(들)(MMEGI: MME group Identifier)는 PLMN 내 DCN을 식별한다. SGSN의 경우, 그룹 식별자(들)(즉, PLMN 내 DCN에 속한 SGSN의 그룹)은 PLMN 내 DCN을 식별한다. 이 식별자는 네트워크 자원 식별자(NRI: network resource identifier)로서 동일한 포맷을 가질 수 있으며(예를 들어, NRI는 서빙 영역 내 특정 SGSN 노드를 식별하지 않는다.), 이 경우 "널-NRI(Null-NRI)"으로 지칭된다. 또는, 이 식별자는 독립된 NRI의 포맷을 가질 수 있으며, 이 경우 "SGSN 그룹 식별자(SGSN Group ID)"로 지칭될 수 있다. "Null-NRI" 또는 "SGSN Group ID"는 SGSN에 의해 Null-NRI/SGSN Group ID에 해당되는 SGSN(들) 그룹으로부터 SGSN을 선택하는 네트워크 노드 선택 기능(NNSF: network node selection function) 절차가 트리거된 RAN에 제공된다.

- UE를 서비스하는 전용 MME/SGSN은 UE Usage Type에 기반한 전용 S-GW 및 P-GW을 선택한다.

- 네트워크에 최초 액세스 시 RAN에서 특정 DCN을 선택하기 위해 충분한 정보가 이용 가능하지 않으면, RAN은 default DCN으로부터 CN 노드를 선택할 수 있다. 또 다른 DCN으로의 리다이렉션(redirection)이 요구될 수 있다.

- UE를 하나의 DCN으로부터 다른 DCN으로 리다이렉션(redirection)하기 위해, RAN을 통한 리다이렉션(redirection) 절차가 UE의 NAS 메시지를 대상(target) DCN에게 전달하기 위하여 사용된다.

- UE(들)을 위한 적절한 DCN을 선택하고 유지하기 위하여, 모든 선택 기능은 RAN 노드의 NNSF를 포함하여 DCN(들)을 알 수 있다.

DECOR(Dedicated Core)

도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 전용 코어(DECOR)의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

Decor는 MTC/IoT 단말 등 특성 서비스에 더 특화된 서비스가 필요한 단말들을 해당 DCN에 등록시키기 위한 기능이다. 3GPP 릴리즈(Rel)-13에서 UE가 Attach/TAU시 HSS에 저장된 단말의 가입 정보 내 'UE Usage Type'에 의에 해당 단말을 적절한 DCN으로 등록하는 방법이 소개 되었다.

Decor의 경우, UE가 한 번 메인 네트워크(main network)에 등록 된 뒤, DCN으로 리라우팅(rerouting) 해야 하는 단점이 있기 때문에, 단말이 네트워크에 접속(access) 시 한번에 적절한 DCN에 등록 시키기 위해 단말이 네트워크에 적절한 DCN 선택 관련 정보를 제공할 수 있다.

이에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

1) UE 보조(assistance)에 의한 전용 코어 네트워크(DCN: Dedicated Core Network) 선택

이 기능은, UE로부터의 보조 정보(assistance information)는 UE와 관련된 DCN을 선택하는 데 필요한 시그널링을 감소 시키기 위한 것이다. 이는 Rel-13 DECOR 선택 메커니즘을 보완한다. 모든 3GPP RAT, 즉 E-UTRAN, UTRAN, GERAN 및 NB-IOT가 지원된다. 이러한 진보(enhancement)는 또한 DCN들 간의 리다이렉션(redirection)을 방지함으로써 전용 코어 네트워크 사이의 분리를 개선 할 수 있다. 즉, 허용되지 않는 DCN에 액세스하는 UE를 방지할 수 있다. UE가 서빙 PLMN을 변경할 때 이 솔루션이 동작되면 유리하다.

2) DCN 타입을 위한 혼잡 제어(congestion control)

DCN(들)과 함께, UE는 가입 프로파일(subscription profile)에 따라 특정 특성을 가지는 DCN에 의해 서비스될 수 있도록, RAN에 의해 지시된다. RAN 노드가 적절한 DCN을 선택할 수 있도록, UE가 보조 정보(assistance information)를 제공할 수 있다. DCN은 상이한 DCN 타입의 서비스 할 수 있기 때문에, 상이한 DCN 타입을 제공하는 다수의 UE가 동일한 DCN에 의해 서비스되는 경우, 네트워크 상의 혼잡이 증가될 수 있다. 혼잡 제어를 수행하는 현재의 방법은 DCN이 DCN 특성에 기초하여 혼잡 제어를 수행하도록 향상되지 않았기 때문에, eDECOR에 적합하지 않을 수 있다. 오히려, 이들은 다른 측면(예를 들어, 지연 허용오차(delay tolerance))들에 기초하여 혼잡 제어를 가능하게 한다. 그러나, eDECOR를 사용하는 모든 UE들 또한 지연 허용오차(delay tolerance)를 가지도록 설정된다면, 이 요소는 이들 UE들에 대한 DCN 타입에 관계없이, 어느 UE에게 어떻게 혼잡 제어가 적용되어야 하는지를 결정할 때, 주요한 역할을 수행하지 못할 것이다.

특정 DCN이 혼잡을 경험하면, 네트워크는 DCN 타입을 기반으로 혼잡을 제어하는 방법을 결정할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 이 주요 이슈는 자신이 지원하는 DCN 타입을 기반으로 전용 코어 네트워크에서 혼잡 레벨을 제어하는 솔루션을 제공하는 것을 목표로 한다.

즉, 시스템은 DCN 타입에 기반하여 네트워크 상의 혼잡을 제어할 수 있어야 한다.

혼잡 제어(Congestion Control) 방법

본 발명은 동일한 DCN(Dedicated Core Network)이 서로 다른 하나 이상의 DCN 타입(type)을 지원하는 코어 네트워크(Core Network)의 혼잡이 발생하는 경우, 서로 다른 DCN type에 대해 개별적인 혼잡 제어 방법을 제안한다.

혼자 제어 방법으로, 단말이 네트워크 RRC 연결 셋업(RRC connection setup) 시 DCN type을 제공하고 eNB는 제공받은 DCN type에 의해 확장된 대기시간(extended waittime)을 제공하여 백오프(back off) 시키는 메커니즘이 소개되었다. 다만, 이 방법에 따르면, 단말은 매 RRC 셋업 절차를 수행할 때마다, DCN type을 eNB에게 제공해 주어야 하는 단점이 있다.

현재, DCN type은 UE Usage type을 기반으로 구분이 될 수 있다. 또는, DCN type은 사업자 별 정보를 포함하는 DCN 보조 선택 파라미터(DCN assistance selection parameter)로 구분될 수도 있다. TR 23.711의 '솔루션 #1: EPC DCN의 선택을 위한 UE 보조 정보'의 경우, DCN 보조 선택 파라미터를 단말에 제공하여 적절한 DCN 타입을 구별하고자 제안되었고, '솔루션 #3: UE의 RAN으로의 지시 기반의 DCN 선택'의 경우, UE Usage type을 이용하여 DCN을 선택하는 방법이 제안되었다.

이하, 본 발명의 설명에 있어서, 설명의 편의를 위해 DCN type이 UE Usage type으로 선택될 수 있다고 가정한다. 다만, DCN 보조 선택 파라미터가 이용되는 경우라도, DCN type 구별은 UE Usage Type으로도 충분할 수 있다.

UE Usage type은 HSS에 저장되어 UE의 어태치(attach) 시 MME로 전달되어 저장되는 정보를 의미한다. 단말 당 하나의 UE Usage Type이 제공된다. MME는 특정 DCN type에 대해 혼잡이 발견되면 해당 UE Usage type을 사용하는 단말에 대해 NAS 레벨 혼잡 제어(NAS level congestion control)를 수행할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에서는 다음과 같이 DCN 특정 혼잡 제어(DCN specific congestion control) 방법을 제안한다.

1) DCN 특정 NAS 레벨 혼잡 제어(DCN specific NAS level congestion control) 방법

DCN 특정 NAS 레벨 혼잡 제어(DCN specific NAS level congestion control)는 UE의 특정 DCN에 적용된다. 각 DCN은 하나의 UE 사용 타입(Usage Type)을 가질 수 있다.

UE Usage Type이 HSS 내의 UE의 가입 데이터(subscription data)에 저장되어 있는 경우, UE는 특정 DCN 타입에 속한다. UE Usage Type은 HSS 내의 UE 별로 저장되고, 일반적인 HSS 시그널링의 일부로서 MME에 의해 획득된다. UE는 자신의 UE Usage Type을 알고 있을 수 있다.

DCN specific NAS level congestion control은 세션 관리(Session Management) 시그널링 또는 이동성 관리(Mobility Management) 시그널링, 또는 둘 모두에 대하여 활성화 될 수 있다. DCN specific NAS level congestion control은 운영자 정책에 따라 활성화된다.

Session Management 시그널링을 위한 DCN specific NAS level congestion control이 특정 DCN 타입에 대해 활성화되면, MME의 동작은 앞서 설명한 APN 기반 세션 관리 혼잡 제어(APN based Session Management congestion control) 방법과 유사하지만 다음과 같이 수정될 수 있다.

- MME는 이 특정 DCN에 속하는 UE들에 대해 가입된 모든 APN들에 대해 ESM 혼잡 제어를 적용 할 수 있다.

- MME는 Session Management 백-오프(back-off) 타이머를 이용하여 특정 DCN 타입에 속하는 UE로부터의 EPS 세션 관리(ESM: EPS Session Management) 요청(들)(예를 들어, PDN 연결(Connectivity), 베어러 자원 할당(Bearer Resource Allocation) 또는 베어러 자원 수정 요청(Bearer Resource Modification Requests))을 거절한다; 또는

- MME는 Session Management 백-오프(back-off) 타이머를 이용하여 특정 DCN 타입 및 특정 APN에 속하는 UE로부터의 EPS 세션 관리(ESM: EPS Session Management) 요청(들)(예를 들어, PDN 연결(Connectivity), 베어러 자원 할당(Bearer Resource Allocation) 또는 베어러 자원 수정 요청(Bearer Resource Modification Requests))을 거절한다.

세션 관리(Session Management) 백-오프(back-off) 타이머는 특정 DCN 타입 및 APN과 연관 될 수 있으며, Session Management 시그널링을 위한 DCN specific NAS level congestion control을 위한 ESM(EPS Session Management) 요청(들) 내에서 UE에게 특정 (거절) 원인이 제공될 수 있다.

(거절) 원인 값(들)은 Session Management 시그널링을 위한 DCN specific NAS level congestion control을 위한 특정 DCN 타입과 APN 별로 제공될 수 있다. 공통된 (거절) 원인 값이 모든 DCN 타입(들) 및 APN(들)에서 사용될 수 있으며, 또는 서로 다른 (거절) 원인 값(들)이 각 DCN 타입 및 APN 별로 사용될 수도 있다.

UE는 백-오프 타이머가 만료 될 때까지 동일한 DCN 타입 및/또는 동일한 APN에 대한 PLMN 내 네트워크에게 ESM(EPS Session Management) 요청(들)을 요청해서는 안 된다.

Mobility Management 시그널링을 위한 DCN specific NAS level congestion control이 특정 DCN 타입에 대해 활성화되면, MME의 동작은 앞서 설명한 APN 기반 이동성 관리 혼잡 제어(APN based Mobility Management congestion control) 방법과 유사하지만, 특정 APN에 가입되기 보다는 특정 DCN에 가입된 UE에 적용될 수 있다.

- MME는 Mobility Management 백-오프(back-off) 타이머를 이용하여 특정 DCN 타입에 속하는 UE로부터의 EPS 이동성 관리(EMM: EPS Mobility Management) 요청(들)(예를 들어, 어태치 요청(Attach Request), 트래킹 영역 업데이트 요청(Tracking Area Update Request) 또는 서비스 요청(Service Request) 또는 확장된 서비스 요청(Extended Service Request))을 거절한다.

Mobility Management 백 오프 타이머는 이 특정 DCN 유형과 연관 될 수 있으며, Mobility Management 시그널링을 위한 DCN specific NAS level congestion control을 위한 EMM(EPS Mobility Management) 요청(들) 메시지(들) 내에서 UE에게 특정 (거절) 원인이 제공될 수 있다.

(거절) 원인 값(들)은 Mobility Management 시그널링을 위한 DCN specific NAS level congestion control을 위한 특정 DCN 타입 별로 제공될 수 있다. 공통된 (거절) 원인 값이 모든 DCN 타입(들)에서 사용될 수 있으며, 또는 서로 다른 (거절) 원인 값(들)이 각 DCN 타입 별로 사용될 수도 있다. UE는 특정 (거절) 원인 값(들)에 기반하여 RAT(radio access technology, 예를 들어, GERAN 또는 UTRAN) 및/또는 PLMN의 선택을 시도할 수 있다.

UE는 백-오프 타이머가 만료 될 때까지 동일한 DCN 타입에 대한 PLMN 내 네트워크에게 EMM(EPS Mobility Management) 요청(들)을 요청해서는 안 된다.

DCN specific NAS level congestion control은 HSS에 의해 제공된 UE의 가입 정보(subscription information)에 기반하여 MME에서 수행된다. 따라서, 이는 UE에게 어떠한 영향도 미치지 않는다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼잡 제어 방법을 예시하는 도면이다.

도 11을 참조하면, MME/SGSN은 상기 MME/SGSN에 의해 서빙(serving)되는 하나 이상의 DCN의 혼잡을 감지(detect)할 수 있다(S1101).

즉, 다수의 DCN들을 서빙(serving)하는 MME/SGSN은 다수의 DCN들을 중 하나 또는 그 이상의 DCN(들)의 혼잡을 감지할 수 있다.

예를 들어, MME/SGSN는 다음과 같은 기준으로 DCN(들)의 혼잡을 감지할 수 있다.

- DCN 별로 활성화된 EPS 베어러의 최대 개수가 미리 정해진 임계치 이상(초과)인 경우;

- DCN 별로 EPS 베어러 활성의 최대율(maximum rate)이 미리 정해진 임계치 이상(초과)인 경우;

- DCN의 하나 이상의 P-GW가 MME에게 접근 가능(reachable)하지 않거나 혼잡이 지시되는 경우;

- 특정 DCN과 장치에 연관된 이동성 관리(MM: Mobility Management) 시그널링의 최대율(maximum rate)이 미리 정해진 임계치 이상(초과)인 경우

- 네트워크 관리 내 셋팅(setting)

MME/SGSN는 UE로부터 NAS 요청 메시지를 수신한다(S1102).

NAS 요청 메시지는 세션 관리(SM: Session Management) 요청 메시지 및/또는 이동성 관리(MM: Mobility Management) 요청 메시지를 포함할 수 있다.

예를 들어, SM 요청 메시지는 PDN 연결 요청(PDN Connectivity Request) 메시지, 베어러 자원 할당 요청(Bearer Resource Allocation Request) 메시지 및/또는 베어러 자원 수정 요청(Bearer Resource Modification Requests) 메시지를 포함할 수 있다.

또한, MM 요청 메시지는 어태치 요청(Attach Request) 메시지, 트래킹 영역 업데이트 요청(Tracking Area Update Request) 메시지, 서비스 요청(Service Request) 메시지 및/또는 확장된 서비스 요청(Extended Service Request) 메시지를 포함할 수 있다.

MME/SGSN는 HSS로부터 UE의 가입 정보(subscription information)/데이터(data)를 획득한다(S1103).

이때, 가입 정보는 UE 사용 타입(UE Usage Type)을 포함할 수 있다. UE Usage Type은 HSS 내의 UE 별로 저장될 수 있다.

MME/SGSN는 UE Usage Type에 기반하여 UE를 서빙(serving)하는 DCN를 선택한다(S1104).

해당 UE의 UE Usage Type이 HSS 내의 UE의 가입 정보에 저장되어 있는 경우, UE는 특정 DCN에 의해 서빙(serving) 받을 수 있다.

이때, 하나(또는 그 이상)의 UE Usage Type이 할당된 UE들은 하나(또는 그 이상)의 DCN에 의해 서빙(serving)될 수 있다.

MME/SGSN는 UE를 서빙(serving)하는 DCN이 혼잡이 감지된 DCN인 경우, MME는 NAS 거절 메시지를 UE에게 전송한다(S1105).

이때, NAS 거절 메시지는 백오프 타이머(back-off timer)를 포함할 수 있다. 또한, MME/SGSN은 각 UE 별로(또는 각 UE 당 각 DCN 별로) 백오프 시간(back-off time)을 UE 컨텍스트로 저장할 수 있다.

이때, MME/SGSN은 상기 MME/SGSN에 의해 복수의 DCN이 서빙(serving)되는 경우, 각 DCN 별로 독립적으로 back-off timer 값을 정할 수 있다. 또한, 이와 함께 동일한 DCN에 의해 서빙(serving) 받는 다수의 UE가 연기된(deferred) NAS 요청을 (거의) 동시에 개시하는 것을 방지하기 위하여, MME/SGSN은 연기된 NAS 요청이 동기화되지 않도록 각 UE 별로 독립적으로 back-off timer 값을 정할 수 있다.

NAS 거절 메시지는 세션 관리(SM) 거절 메시지 및/또는 이동성 관리(MM) 거절 메시지를 포함할 수 있다.

예를 들어, SM 거절 메시지는 PDN 연결 거절(PDN Connectivity Reject) 메시지, 베어러 자원 할당 거절(Bearer Resource Allocation Reject) 메시지 및/또는 베어러 자원 수정 거절(Bearer Resource Modification Reject) 메시지를 포함할 수 있다.

또한, MM 거절 메시지는 어태치 거절(Attach Reject) 메시지, 트래킹 영역 업데이트 거절(Tracking Area Update Reject) 메시지 및/또는 서비스 거절(Service Reject) 메시지를 포함할 수 있다.

MME/SGSN로부터 back-off timer를 수신한 UE는 수신한 back-off timer를 저장하고, back-off timer가 만료되기 전까지는 동일한 DCN(즉, UE를 서빙(serving)하는 DCN)에 대한 어떠한 NAS 요청을 개시하지 않을 수 있다(예를 들어, 디태치 절차(Detach procedure), 높은 우선순위 접속, 긴급 서비스, 착신 서비스를 위한 NAS 요청 등은 제외될 수 있음).

만약, MME/SGSN은 저장된 UE의 DCN에 대한 back-off time이 만료되기 전에, 해당 UE로부터의 동일한 DCN(즉, UE를 서빙(serving)하는 DCN)에 대하여 수신된 어떠한 다음의 NAS 요청을 즉시 거절할 수 있다(예를 들어, 디태치 절차(Detach procedure), 높은 우선순위 접속, 긴급 서비스, 착신 서비스를 위한 NAS 요청 등은 제외될 수 있음).

또한, 이미 UE가 특정 DCN에 의해 서빙을 받고 있는 중에, 앞서 S1101 단계에서와 같이 MME/SGSN이 특정 DCN의 혼잡을 감지한 경우, UE에게 해당 DCN에 대한 디태치 요청(Detach Request) 메시지를 전송할 수 있다.

UE는 디태치 요청(Detach Request) 메시지를 수신하면, 디태치 요청(detach request) 메시지에 대한 응답으로 디태치 승인(Detach Accept) 메시지를 전송한다. 이후, 해당 UE의 해당 DCN에 대한 기존의 NAS 시그널링 연결은 해제될 수 있다.

한편, 도 11에서는 DCN 별로 독립적으로 활성화되는 혼잡 제어 방법을 예시하고 있으나, APN을 함께 고려하여 혼잡 제어가 활성화될 수도 있다.

예를 들어, 하나의 DCN이 다수의 APN에 연결되어 있는 경우, 도 11에서 설명한 방식에 따르면 해당 DCN에 대하여 혼잡 제어가 활성화되면 해당 DCN과 연결된 모든 APN에도 혼잡 제어가 동일하게 적용될 수 있다. 또는, 반대로 다수의 DCN이 하나의 APN에 연결되어 있는 경우, 기존의 APN 기반 혼잡 제어가 활성화되면, 해당 APN과 연결된 모든 DCN에 대하여 혼잡 제어가 동일하게 적용될 수 있다.

이와 상이하게, 하나의 DCN이 다수의 APN에 연결되어 있는 경우, 각 APN 별로 독립적으로 혼잡 제어가 활성화될 수도 있다. 또한, 반대로 다수의 DCN이 하나의 APN에 연결되어 있는 경우, 각 DCN 별로 혼잡 제어가 활성화될 수도 있다. 즉, DCN 및 APN의 페어(pair)/조합에 따라 독립적으로 혼잡 제어가 활성화될 수 있다.

앞서 도 11을 다시 참조하면, MME/SGSN은 상기 MME/SGSN에 의해 서빙(serving)되는 하나 이상의 DCN 및 APN의 페어(들)의 혼잡을 감지(detect)할 수 있다(S1101).

하나의 DCN이 다수의 APN에 연결되어 있는 경우, MME/SGSN은 특정 APN에 연결된 DCN의 혼잡 상황을 감지할 수 있다. 또한, 반대로 다수의 DCN이 하나의 APN에 연결되어 있는 경우, MME/SGSN은 해당 APN에 연결된 특정한 DCN의 혼잡 상황을 감지할 수 있다.

즉, 다수의 DCN 및 APN의 페어들을 서빙(serving)하는 MME/SGSN은 다수의 DCN 및 APN의 페어들을 중 하나 또는 그 이상의 DCN 및 APN의 페어(들)의 혼잡을 감지할 수 있다.

예를 들어, MME/SGSN는 다음과 같은 기준으로 DCN 및 APN의 페어(들)의 혼잡을 감지할 수 있다.

- DCN 및 APN의 페어 별로 활성화된 EPS 베어러의 최대 개수가 미리 정해진 임계치 이상(초과)인 경우;

- DCN 및 APN의 페어 별로 EPS 베어러 활성의 최대율(maximum rate)이 미리 정해진 임계치 이상(초과)인 경우;

- 특정 DCN 및 APN의 페어와 장치에 연관된 이동성 관리(MM: Mobility Management) 시그널링의 최대율(maximum rate)이 미리 정해진 임계치 이상(초과)인 경우

- 네트워크 관리 내 셋팅(setting)

MME/SGSN는 UE로부터 NAS 요청 메시지를 수신한다(S1102).

이때, NAS 요청 메시지는 APN을 포함할 수도 있으며, 또는 포함하지 않을 수도 있다.

상술한 바와 같이, NAS 요청 메시지는 세션 관리(SM: Session Management) 요청 메시지 및/또는 이동성 관리(MM: Mobility Management) 요청 메시지를 포함할 수 있다.

또한, 가입 정보는 UE의 기본(default) APN을 포함할 수 있다. 즉, MME/SGSN는 앞서 S1102 단계에서 UE로부터 APN 정보를 수신하지 못한 경우, MME/SGSN는 가입 정보로부터 해당 UE의 기본(default) APN 정보를 획득할 수 있다.

MME/SGSN는 UE Usage Type에 기반하여 UE를 서빙하는 DCN 및 APN의 페어를 선택한다(S1104).

즉, MME/SGSN는 UE Usage Type을 기반으로 DCN을 선택할 수 있다. 그리고, S1102 단계에서 UE로부터 수신한 APN 정보 또는 S1103 단계에서 HSS로부터 획득한 default APN 정보를 기반으로 APN을 선택할 수 있다.

MME/SGSN는 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN의 페어가 혼잡 상황이 감지된 DCN 및 APN의 페어인 경우, MME는 NAS 거절 메시지를 UE에게 전송한다(S1105).

이때, NAS 거절 메시지는 백오프 타이머(back-off timer)를 포함할 수 있다. 또한, MME/SGSN은 각 UE 별로(또는 각 UE 당 각 DCN 및 APN 페어 별로) 백오프 시간(back-off time)을 UE 컨텍스트로 저장할 수 있다.

이때, MME/SGSN은 상기 MME/SGSN에 의해 복수의 DCN이 서빙(serving)되는 경우, 각 DCN 및 APN 페어 별로 독립적으로 back-off timer 값을 정할 수 있다. 또한, 이와 함께 동일한 DCN 및 APN 페어에 의해 서빙(serving) 받는 다수의 UE가 연기된(deferred) NAS 요청을 (거의) 동시에 개시하는 것을 방지하기 위하여, MME/SGSN은 연기된 NAS 요청이 동기화되지 않도록 각 UE 별로 독립적으로 back-off timer 값을 정할 수 있다.

MME/SGSN로부터 back-off timer를 수신한 UE는 수신한 back-off timer를 저장하고, back-off timer가 만료되기 전까지는 동일한 DCN 및 동일한 APN(즉, UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN의 페어)에 대한 어떠한 NAS 요청을 개시하지 않을 수 있다(예를 들어, 디태치 절차(Detach procedure), 높은 우선순위 접속, 긴급 서비스, 착신 서비스를 위한 NAS 요청 등은 제외될 수 있음).

만약, MME/SGSN은 저장된 UE의 DCN 및 APN 페어에 대한 back-off time이 만료되기 전에, 해당 UE로부터의 동일한 DCN 및 동일한 APN(즉, UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN의 페어)에 대하여 수신된 어떠한 다음의 NAS 요청을 즉시 거절할 수 있다(예를 들어, 디태치 절차(Detach procedure), 높은 우선순위 접속, 긴급 서비스, 착신 서비스를 위한 NAS 요청 등은 제외될 수 있음).

또한, 이미 UE가 특정 DCN 및 APN 페어에 의해 서빙을 받고 있는 중에, 앞서 S1101 단계에서와 같이 MME/SGSN이 특정 DCN과 특정 APN의 페어에 혼잡을 감지한 경우, UE에게 해당 DCN 및 APN 페어에 대한 디태치 요청(Detach Request) 메시지를 전송할 수 있다.

UE는 디태치 요청(Detach Request) 메시지를 수신하면, 디태치 요청(detach request) 메시지에 대한 응답으로 디태치 승인(Detach Accept) 메시지를 전송한다. 디태치 승인(Detach Accept) 메시지가 전송 후, 해당 UE의 해당 DCN 및 APN 페어에 대한 기존의 NAS 시그널링 연결은 해제될 수 있다.

2) DCN 특정 RAN 레벨 혼잡 제어(DCN specific RAN level congestion control) 방법

또한, RAN 레벨에서 특정 DCN type에 대한 RRC 연결 셋업(RRC connection setup)을 백오프(back-off)할 수 있다. MME는 특정 UE Usage type(즉, DCN type)에 대해 혼잡이 발생되었음을 탐지한 경우, 해당 DCN에 대한 서비스의 우선순위를 낮출 수 있다(deprioritize). 이때, MME는 혼잡을 겪는 DCN type 및/또는 UE Usage type 정보를 eNB로 전송하고, eNB는 해당 UE Usage Type 및/또는 DCN type을 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다(예를 들어, 시스템 정보(system information) 등을 이용하여). 그리고, 이에 대한 UE Usage Type 및/또는 DCN type에 대해 특정 시간 동안 접속(access)을 차단(barring)할 것을 명령 할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명이 상세 동작에 대하여 살펴본다.

i) AS(Access Stratum)(예를 들어, 프로세서 내 AS 모듈 등)이 시스템 정보(System information)로 읽은 UE Usage type 및/또는 DCN Type, 그리고 접속 차단(access barring) 되어야 하는 시간 정보를 NAS로 전달할 수 있다. NAS는 UE가 해당 UE Usage type 및/또는 DCN type에 속하는 경우, 설정된 시간 동안 AS로 RRC 연결 셋업(RRC connection setup)을 요청하지 않을 수 있다.

ii) 또한, NAS(Non Access Stratum)(예를 들어, 프로세서 내 NAS 모듈 등)가 AS로 RRC 연결 셋업(RRC connection setup)을 요청하고 대응하는 UE Usage type 및/또는 DCN type을 함께 포함하여 알려준 경우, AS는 해당 UE Usage Type 및/또는 DCN type이 서빙 셀의 접속 차단 리스트(access barring list)에 포함되어 있는지 판단할 수 있다. 그리고, 해당 UE Usage Type 및/또는 DCN type이 서빙 셀의 접속 차단 리스트(access barring list)에 포함되어 있는 경우, AS는 해당 요청에 대한 RRC 연결 셋업(RRC connection setup)을 수행하지 않을 수 있다.

한편, NAS는 AS에서 제공한 상기 특정 접속 차단(access barring) 되어야 하는 시간 정보를 이동성 관리 시그널링(Mobility Management signaling) 또는 세션 관리 시그널링(Session Management signaling)을 위한 DCN 특정 NAS 레벨 혼잡 제어에 이용/적용할 수 있다. 즉, NAS는 AS로부터 전달 받은 시간 정보를 백오프 타이머(back-off timer)로서 이용하여, 해당 시간 동안 RRC 연결 셋업(RRC connection setup)을 수행하지 않고 대기할 수 있다.

본 발명에서 제안하는 방법은 MME단에서 UE usage type 또는 UE context 정보로 저장되어 있는 DCN type 외에 단말로부터 전송 받은 보조 정보(Assistance information)를 바탕으로 오버로드 제어(overload control)를 결정하고, eNB단에서 MME로부터 명령받은 오버로드 시작(overload start)를 근거로 오버로드를 제어하는 방법에 관한 것이다.

도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 DCN 별 혼잡 제어 방법을 예시한다.

도 12에서는 MME/SGSN이 서로 다른 DCN type 1, 2, 3을 지원한다고 가정한다.

도 12를 참조하면, MME/SGSN은 특정 DCN type에 대하여 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어)를 적용할지 결정한다(S1201).

앞서 도 11에서 설명한 기준에 따라 MME/SGSN은 특정 DCN type에 대하여 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어)를 적용할지 결정할 수 있다.

특정 DCN type에 대하여 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어)의 결정한 경우, MME/SGSN은 해당 DCN type에 대한 오버로드 시작(overload start) 메시지를 RAN 노드에게 전송한다(S1202).

이때, 오버로드 시작(overload start) 메시지는 DCN type을 포함할 수 있다.

UE는 RAN 노드에게 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송하고, RAN 노드는 UE에게 RRC 연결 셋업(RRC Connection Setup) 메시지를 전송한다(S1203).

UE는 RAN 노드에게 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 전송한다(S1204).

이때, RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지는 DCN type 정보를 포함할 수 있다.

RAN 노드는 수신한 해당 DCN type이 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어) 대상인지 여부를 판단한다(S1205).

만약, 해당 DCN type이 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어) 대상인 경우, RAN 노드는 RRC 연결 해제(RRC Connection Release) 메시지를 UE에게 전송한다(S1206).

이때, RRC 연결 해제(RRC Connection Release) 메시지는 해당 DCN type에 의해 확장된 대기시간(extended WaitTime)을 포함할 수 있다.

UE는 해당 DCN type에 대하여 백오프 타이머(back-off timer)를 구동시킨다(S1207).

그리고, UE는 백오프 타이머(back-off timer)가 만료될 때까지, eNB에게 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송하지 않는다.

즉, 단말이 시그널링/데이터 송수신을 위해 RRC 연결을 맺기 위한 동작 중, eNB가 RRC 연결 셋업(RRC connection setup) 메시지를 송신하면, 단말은 이에 대한 응답으로 RRC 연결 셋업 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 eNB에게 전송한다. 이때, UE는 RRC 연결 셋업 완료(RRC connection setup complete) 메시지에 DCN 정보/ID를 포함시켜 전송할 수 있다.

eNB는 수신한 DCN 정보/ID에 해당하는 DCN이 혼잡에 의해 오버로드 제어(overload control)이 시작되었음을 인지하고, 단말이 오버로드 제어(overload control)가 시작된 DCN 정보를 RRC 연결 셋업 완료(RRC connection setup complete) 메시지에 포함하는 경우, 해당 단말에 대해 RRC 연결 해제(RRC connection release) 메시지를 보내면서 대기 시간(즉, extendedwaittime)을 전송하여 해당 단말을 대기 시간만큼 백오프(back off) 시킨다.

이에 대해 본 발명에서는 다음과 같은 동작을 제안한다.

제안 1) 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼잡 제어 방법을 예시하는 도면이다.

도 13을 참조하면, MME/SGSN은 특정 DCN에 대하여 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어)를 적용할지 결정할 수 있다(S1301).

앞서 도 11에서 설명한 기준에 따라 MME/SGSN은 특정 DCN에 대하여 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어)를 적용할지 결정할 수 있다.

특정 DCN에 대하여 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어)의 결정한 경우, MME/SGSN은 해당 DCN에 대한 오버로드 시작(overload start) 메시지를 RAN 노드에게 전송할 수 있다(S1302).

이때, 오버로드 시작(overload start) 메시지는 DCN 정보/식별자(ID: Identifier)를 포함할 수 있다.

RAN 노드(예를 들어, eNB)는 코어 네트워크(예를 들어, MME/SGSN)으로부터 특정 DCN에 대한 오버로드 시작을 명령 받은 경우(즉, 오버로드 시작 메시지 수신한 경우), RAN 노드(예를 들어, eNB)는 해당 DCN에 대해 UE가 RRC connection setup을 하지 않도록(즉, UE가 RRC 연결 셋업 확립 절차(RRC Connection Establishment procedure)를 개시하지 않도록) 차단된(barring) DCN 정보/ID를 브로드캐스트(broadcast)(예를 들어, 시스템 정보(system information) 등)할 수 있다.

이후, UE는 해당 셀로부터 특정 DCN이 오버로드(overload)에 의해 접근이 제한 되었음을 확인한 경우, 특정 시간 동안 해당 셀로 해당 특정 DCN에 접속을 시도하지 않을 수 있다.

제안 2) 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼잡 제어 방법을 예시하는 도면이다.

도 14를 참조하면, MME/SGSN은 특정 DCN에 대하여 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어)를 적용할지 결정할 수 있다(S1401).

특정 DCN에 대하여 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어)의 결정한 경우, MME/SGSN은 해당 DCN에 대한 오버로드 시작(overload start) 메시지를 RAN 노드에게 전송할 수 있다(S1402).

이때, 오버로드 시작(overload start) 메시지는 DCN 정보/ID를 포함할 수 있다.

RAN 노드(예를 들어, eNB)는 코어 네트워크(예를 들어, MME/SGSN)으로부터 특정 DCN에 대한 오버로드 시작을 명령 받은 경우(즉, 오버로드 시작 메시지 수신한 경우), RAN 노드(예를 들어, eNB)는 DCN에 대한 DCN에 대한 오버로드 제어가 시작 되었음을 알리는 지시(즉, overload control indication)를 브로드캐스트(예를 들어, 시스템 정보(system information))할 수 있다(S1403).

앞서 도 12와 같이 네트워크가 오버로드 제어를 시작했는지 여부 등을 UE가 알지 못한 상태에서 오버로드 제어를 위한 DCN 보조(assistance) 정보를 단말의 매 RRC 연결 셋업 완료 메시지(RRC connection setup complete message)에 포함하는 것은 비효율적이다.

이를 개선하기 위하여, RAN 노드(예를 들어, eNB)는 어떠한(any) DCN에 대한 오버로드 제어가 시작 되었음을 알리는 지시를 시스템 정보 등으로 브로드캐스트할 수 있다.

UE는 RAN 노드에게 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송하고(S1404), RAN 노드는 UE에게 RRC 연결 셋업(RRC Connection Setup) 메시지를 전송할 수 있다(S1405).

UE는 RAN 노드에게 DCN 정보/ID를 포함하는 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 전송할 수 있다(S1406).

즉, RAN 노드(예를 들어, eNB)가 DCN에 대한 오버로드 제어가 시작되었음을 알리는 정보를 브로드캐스트한 경우, UE는 RRC connection setup complete message에 자신이 서비스를 등록한 또는 자신이 원하는 DCN 정보(즉, DCN 정보/ID)를 포함시킬 수 있다.

RAN 노드(예를 들어, eNB)는 수신한 DCN 정보/ID에 해당하는 DCN이 오버로드 제어 대상인지 여부를 판단할 수 있다(S1407).

수신한 DCN 정보/ID에 해당하는 DCN이 오버로드 제어 대상인 경우, RAN 노드(예를 들어, eNB)는 RRC 연결 해제(RRC Connection Release) 메시지를 UE에게 전송할 수 있다(S1408).

이때, RRC 연결 해제(RRC Connection Release) 메시지는 해당 DCN을 위한 확장된 대기시간(extended WaitTime)을 포함할 수 있다.

UE는 해당 DCN에 대하여 백오프 타이머(back-off timer)를 구동시킨다(S1409).

그리고, UE는 백오프 타이머(back-off timer)가 만료될 때까지, eNB에게 해당 DCN에 대한 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송하지 않을 수 있다.

제안 3) 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼잡 제어 방법을 예시하는 도면이다.

도 15를 참조하면, MME/SGSN은 특정 DCN에 대하여 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어)를 적용할지 결정할 수 있다(S1501).

특정 DCN에 대하여 오버로드 제어(overload control)(혼잡 제어)의 결정한 경우, MME/SGSN은 해당 DCN에 대한 오버로드 시작(overload start) 메시지를 RAN 노드에게 전송할 수 있다(S1502).

UE는 RAN 노드에게 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송할 수 있다(S1503).

RAN 노드는 UE에게 DCN 정보/ID 전송을 지시하는 지시를 포함하는 RRC 연결 셋업(RRC Connection Setup) 메시지를 전송할 수 있다(S1504).

즉, 앞서 실시예와 같이 시스템 정보 등으로 오버로드 정보 혹은 DCN 정보를 노출하는 것이 바람직하지 않을 수도 있다. 이를 개선하기 위하여, RAN 노드(예를 들어, eNB)는 연결된 코어 네트워크(예를 들어, MME/SGSN)로부터 특정 DCN에 대한 오버로드 제어를 명령 받은 경우, 그리고 특정 UE로부터 RRC connection Request 메시지를 수신한 경우, RRC connection setup message에 단말이 DCN 정보/ID를 포함할 지 여부를 지시해 줄 수 있다.

UE는 수신한 RRC connection setup message에 DCN 정보/ID를 포함하라는 지시를 수신한 경우, UE는 RAN 노드에게 DCN 정보/ID를 포함하는 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 전송할 수 있다(S1505).

RAN 노드(예를 들어, eNB)는 수신한 DCN 정보/ID에 해당하는 DCN이 오버로드 제어 대상인지 여부를 판단할 수 있다(S1506).

수신한 DCN 정보/ID에 해당하는 DCN이 오버로드 제어 대상인 경우, RAN 노드(예를 들어, eNB)는 RRC 연결 해제(RRC Connection Release) 메시지를 UE에게 전송할 수 있다(S1507).

UE는 해당 DCN에 대하여 백오프 타이머(back-off timer)를 구동시킨다(S1508).

본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 16을 참조하면, 무선 통신 시스템은 네트워크 노드(1610)와 다수의 단말(UE)(1620)을 포함한다.

네트워크 노드(1610)는 프로세서(processor, 1611), 메모리(memory, 1612) 및 통신 모듈(communication module, 1613)을 포함한다. 프로세서(1611)는 앞서 도 1 내지 도 15에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1611)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(1612)는 프로세서(1611)와 연결되어, 프로세서(1611)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(1613)은 프로세서(1611)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 네트워크 노드(1610)의 일례로, 기지국, MME/SGSN, HSS, SGW, PGW, SCEF, SCS/AS 등이 이에 해당될 수 있다. 특히, 네트워크 노드(1610)가 기지국인 경우, 통신 모듈(1613)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다.

단말(1620)은 프로세서(1621), 메모리(1622) 및 통신 모듈(또는 RF부)(1623)을 포함한다. 프로세서(1621)는 앞서 도 1 내지 도 15에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1621)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(1622)는 프로세서(1621)와 연결되어, 프로세서(1621)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(1623)는 프로세서(1621)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(1612, 1622)는 프로세서(1611, 1621) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1611, 1621)와 연결될 수 있다. 또한, 네트워크 노드(1610)(기지국인 경우) 및/또는 단말(1620)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

특히, 도 17에서는 앞서 도 16의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.

도 17을 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(1710), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(1735), 파워 관리 모듈(power management module)(1705), 안테나(antenna)(1740), 배터리(battery)(1755), 디스플레이(display)(1715), 키패드(keypad)(1720), 메모리(memory)(1730), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(1725)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(1745) 및 마이크로폰(microphone)(1750)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.

프로세서(1710)는 앞서 도 1 내지 도 15에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(1710)에 의해 구현될 수 있다.

메모리(1730)는 프로세서(1710)와 연결되고, 프로세서(1710)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(1730)는 프로세서(1710) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1710)와 연결될 수 있다.

사용자는 예를 들어, 키패드(1720)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(1750)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(1710)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(1725) 또는 메모리(1730)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(1710)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(1715) 상에 디스플레이할 수 있다.

RF 모듈(1735)는 프로세서(1710)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(1710)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(1735)에 전달한다. RF 모듈(1735)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(1740)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(1735)은 프로세서(1710)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(1745)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims

무선 통신 시스템에서 네트워크 노드가 혼잡 제어(congestion control)을 수행하기 위한 방법에 있어서,
상기 네트워크 노드에 의해 서빙(serving)되는 하나 이상의 DCN(Dedicated Core Network)의 혼잡을 감지하는 단계;
UE(User Equipment)로부터 NAS(Non-Access Stratum) 요청 메시지를 수신하는 단계;
상기 NAS 요청 메시지에 근거하여, 홈 가입 서버(HSS: Home Subscriber Server)로부터 상기 UE의 UE 사용 타입(UE Usage Type)을 포함하는 가입 정보(subscription information)을 획득하는 단계;
상기 UE 사용 타입에 기반하여 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN을 선택하는 단계; 및
상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN이 상기 혼잡이 감지된 DCN인 경우, 상기 NAS 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 선택된 DCN의 백오프 타이머(back-off timer)를 포함하는 NAS 거절 메시지를 상기 UE에게 전송하는 단계를 포함하는 혼잡 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 네트워크 노드에 의해 복수의 DCN이 서빙(serving)되는 경우, 상기 백오프 타이머(back-off timer)는 각 DCN 별로 독립적으로 정해지는 혼잡 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 DCN과 연결된 APN 별로 상기 혼잡 상황이 감지되고, 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN이 상기 혼잡 상황이 감지된 DCN 및 APN이면,
상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN의 백오프 타이머(back-off timer)가 상기 UE에게 전송되는 혼잡 제어 방법.
제3항에 있어서,
상기 UE가 DCN을 통해 APN에 연결되어 있는 경우, 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN이 상기 혼잡 상황이 감지된 DCN 및 APN이면,
상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN의 백오프 타이머(back-off timer)를 포함하는 디태치(Detach) 요청 메시지를 상기 UE에게 전송하는 단계를 더 포함하는 혼잡 제어 방법.
제3항에 있어서,
상기 NAS 거절 메시지는 DCN 및 APN 별로 서로 다른 거절 원인을 포함하거나 또는 모든 DCN 및 APN에 대하여 사용되는 공통의 거절 원인을 포함하는 혼잡 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 백오프 타이머가 만료될 때까지, 상기 UE로부터 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN에 대한 어떠한 NAS 요청 메시지가 전송되지 않는 혼잡 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 백오프 타이머가 만료될 전에 상기 UE로부터 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN에 대한 NAS 요청 메시지를 수신한 경우, 즉시 NAS 거절 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 혼잡 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 NAS 요청 메시지는 세션 관리(Session Management) 요청 메시지 및/또는 이동성 관리(Mobility Management) 요청 메시지를 포함하는 혼잡 제어 방법.
무선 통신 시스템에서 혼잡 제어(congestion control)을 수행하기 위한 네트워크 노드에 있어서,
신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및
상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는 상기 네트워크 노드에 의해 서빙(serving)되는 하나 이상의 DCN(Dedicated Core Network)의 혼잡을 감지하고,
상기 통신 모듈을 통해, UE(User Equipment)로부터 NAS(Non-Access Stratum) 요청 메시지를 수신하고,
상기 NAS 요청 메시지에 근거하여, 홈 가입 서버(HSS: Home Subscriber Server)로부터 상기 UE의 UE 사용 타입(UE Usage Type)을 포함하는 가입 정보(subscription information)을 획득하고,
상기 UE 사용 타입에 기반하여 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN을 선택하고,
상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN이 상기 혼잡이 감지된 DCN인 경우, 상기 통신 모듈을 통해, 상기 NAS 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 선택된 DCN의 백오프 타이머(back-off timer)를 포함하는 NAS 거절 메시지를 상기 UE에게 전송하도록 구성되는 네트워크 노드.
제9항에 있어서,
상기 네트워크 노드가 복수의 DCN을 서빙하는 경우, 상기 백오프 타이머(back-off timer)는 각 DCN 별로 독립적으로 정해지는 네트워크 노드.
제9항에 있어서,
상기 DCN과 연결된 APN 별로 상기 혼잡 상황이 감지되고, 상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN이 상기 혼잡 상황이 감지된 DCN 및 APN이면,
상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN의 백오프 타이머(back-off timer)가 상기 UE에게 전송되는 네트워크 노드.
제11항에 있어서, 상기 프로세서는,
상기 UE가 DCN을 통해 APN에 연결되어 있는 경우, 상기 UE를 서빙(servind)하는 DCN 및 APN이 상기 혼잡 상황이 감지된 DCN 및 APN이면,
상기 UE를 서빙(serving)하는 DCN 및 APN의 백오프 타이머(back-off timer)를 포함하는 디태치(Detach) 요청 메시지를 상기 UE에게 전송하는 네트워크 노드.