KR102160005B1 - 이동통신 시스템에서 핸드오버 동안의 저지연 데이터 전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

이동통신 시스템에서 핸드오버 동안의 저지연 데이터 전송 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

이동통신 시스템에서 핸드오버를 수행하는 단말의 동작 방법은 단말의 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 타겟 기지국에 대한 정보를 소스 기지국으로 전송하는 단계; 상기 소스 기지국과 UPF 간에 설정된 제1 터널에 기반하여 상기 소스 기지국을 경유하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하는 단계; 상기 UPF가 상기 소스 기지국으로부터 전달된 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 타겟 기지국과 상기 UPF간에 설정한 제2 터널에 기반하여 상기 타겟 기지국을 경유하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국으로부터 중복 수신된 PDU를 삭제하고 나머지 PDU들을 재정렬(reordering)하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

이동통신 시스템에서 핸드오버 동안의 저지연 데이터 전송 방법 및 이를 위한 장치{Method of transmitting low-latency data during handover in communication system, and apparatus therefor}
본 발명은 이동통신 시스템의 핸드오버 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신 시스템에서 핸드오버 동안 저지연 데이터를 전송하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
기존 이동통신 시스템(LTE(long term evolution) 또는 NR(new radio) 시스템)에서 단말의 이동에 의하여 핸드오버가 발생하는 경우, 소스 기지국은 타겟 기지국으로 데이터 포워딩 터널(data forwarding tunnel)을 설정한다. 소스 기지국은 설정된 포워딩 터널을 통해 단말로 전송할 다운링크 데이터를 타겟 기지국으로 전달하고, 단말이 핸드오버를 완료하면, 타겟 기지국은 해당 데이터를 단말로 전송한다. 또한, 소스 기지국은 설정된 포워딩 터널을 통해 단말로부터 수신한 업링크 데이터 중 순서가 어긋난 데이터를 타겟 기지국으로 전달하고, 단말이 핸드오버를 완료하면, 타겟 기지국이 단말로부터 업링크 데이터를 수신하고, 순서에 맞게 코어 네트워크(CN: core network)로 전달한다.
즉, 핸드오버 과정에서 소스 기지국과 타겟 기지국은 기지국간 인터페이스를 이용하여 핸드오버 대상 단말과 관련된 데이터를 상호 전달한다. 그러나, 보통의 경우, 기지국간 인터페이스로 무시하지 못할 정도로 큰 전송 지연시간을 가진 비이상적(non-ideal) 백홀(back haul)이 가정된다. 따라서, 기지국간 인터페이스를 통해 설정된 포워딩 터널을 통해 데이터가 전달하되 경우, 지연(latency)이나 지터(jitter)가 무시하지 못할 정도로 커지게 되고, 이 지연이나 지터에 의해 URLLC 지연 요구사항이 충족되지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 이동통신 시스템에서 핸드오버 동안에 저지연 데이터를 전송하기 위한 단말의 동작 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 이동통신 시스템에서 핸드오버 동안에 저지연 데이터를 전송하기 위한 기지국의 동작 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 이동통신 시스템에서 핸드오버를 수행하는 단말의 동작 방법으로, 단말의 PDCP(packet data convergence protocol) 다운링크 수신 상태 정보 및 타겟(target) 기지국에 대한 정보를 소스(source) 기지국으로 전송하는 단계; 상기 소스 기지국과 UPF(user plane function)간에 설정된 제1 터널에 기반하여 상기 소스 기지국을 경유하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하는 단계; 상기 UPF가 상기 소스 기지국으로부터 전달된 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 타겟 기지국과 상기 UPF간에 설정한 제2 터널에 기반하여 상기 타겟 기지국을 경유하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국으로부터 중복 수신된 PDU(protocol data unit)를 삭제하고 나머지 PDU들을 재정렬(reordering)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보는 상기 소스 기지국으로부터 상기 단말이 수신한 다운링크 PDCP PDU들의 SN(sequence number) 정보 또는 재전송이 필요한 다운링크 PDCP PDU들을 지시하는 정보일 수 있다.
상기 단말의 동작 방법은 소스 기지국이 상기 UPF에게 상기 소스 기지국의 PDCP 업링크 수신 상태 정보를 전달하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 PDCP 업링크 수신 상태 정보는 상기 소스 기지국이 상기 단말로부터 수신한 업링크 PDCP PDU들의 SN 정보 또는 재전송이 필요한 업링크 PDCP PDU들을 지시하는 정보일 수 있다.
상기 제1 터널과 상기 제2 터널 각각은 GTP(GPRS tunneling protocol) 터널일 수 있다.
상기 단말, 상기 소스 기지국 및 상기 타겟 기지국 간의 PDCP SN 정보와 상기 소스 기지국 및 상기 타겟 기지국과 상기 UPF간의 GTP SN 정보간의 매핑(mapping) 정보가 상기 소스 기지국에 의해서 관리되며, 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국은 상기 매핑 정보를 이용하여 상기 UPF와 교환되는 GTP 패킷의 SN과 상기 단말과 교환되는 PDCP PDU의 SN 간의 매핑을 수행할 수 있다.
상기 단말의 동작 법은 상기 단말이 핸드오버 완료(handover complete) 메시지를 상기 타겟 기지국에 전송하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 타겟 기지국의 경로 전환 요청(path switch request)에 따라 상기 UPF는 상기 제1 터널을 해제할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 이동통신 시스템에서 단말의 핸드오버를 지원하는 소스(source) 기지국의 동작 방법으로, 단말로부터 단말의 PDCP(packet data convergence protocol) 다운링크 수신 상태 정보 및 타겟 기지국에 대한 정보를 수신하는 단계; 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 UPF(user plane function)에게 전달하는 단계; 상기 소스 기지국과 상기 UPF 간에 설정된 제1 터널에 기반하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 다운링크 데이터를 상기 단말에게 전송하는 단계를 포함하고, 상기 타겟 기지국은 상기 UPF가 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 타겟 기지국과 상기 UPF간에 설정한 제2 터널에 기반하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하여 버퍼에 저장하고, 상기 단말에게 상기 버퍼에 저장된 다운링크 데이터를 전송하며, 상기 단말은 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국으로부터 중복 수신된 PDU(protocol data unit)을 삭제하고 나머지 PDU들을 재정렬할 수 있다.
상기 기지국의 동작 방법은 상기 소스 기지국이 AMF(access and mobility management function)에게 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 전달하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 AMF가 SMF(session management function)를 경유하여 상기 UPF에게 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 전달할 수 있다.
상기 기지국의 동작 방법은 상기 소스 기지국이 SMF(session management function)에게 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 전달하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 SMF가 상기 UPF에게 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 전달할 수 있다.
상기 기지국의 동작 방법은 상기 소스 기지국이 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 상기 UPF에게 직접 전달하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보는 상기 소스 기지국으로부터 상기 단말이 수신한 다운링크 PDCP PDU들의 SN(sequence number) 정보 또는 재전송이 필요한 다운링크 PDCP PDU들을 지시하는 정보일 수 있다.
상기 기지국의 동작 방법은 상기 소스 기지국이 상기 UPF에게 상기 소스 기지국의 PDCP 업링크 수신 상태 정보를 전달하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 PDCP 업링크 수신 상태 정보는 상기 소스 기지국이 상기 단말로부터 수신한 업링크 PDCP PDU들의 SN 정보 또는 재전송이 필요한 업링크 PDCP PDU들을 지시하는 정보일 수 있다.
상기 제1 터널과 상기 제2 터널 각각은 GTP(GPRS tunneling protocol) 터널일 수 있다.
상기 단말, 상기 소스 기지국, 및 상기 타겟 기지국 간의 PDCP SN 정보와 상기 소스 기지국, 상기 타겟 기지국 및 상기 UPF 간의 GTP SN 정보간의 매핑(mapping) 정보가 상기 소스 기지국에 의해서 관리되며, 상기 소스 기지국은 상기 매핑 정보를 이용하여 상기 UPF와 교환되는 GTP 패킷의 SN과 상기 단말과 교환되는 PDCP PDU의 SN 간의 매핑을 수행할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예는, 이동통신 시스템에서 단말의 핸드오버를 지원하는 타겟(target) 기지국의 동작 방법으로, 소스(source) 기지국으로부터 UPF(user plane function)에게 전달된 단말의 PDCP(packet data convergence protocol) 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보에 기초하여 상기 UPF와 제2 터널을 설정하는 단계; 상기 제2 터널에 기반하여, 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하여 버퍼에 저장하는 단계; 상기 단말에게 상기 버퍼에 저장된 다운링크 데이터를 전송하는 단계; 및 상기 단말로부터 핸드오버 완료 메시지를 수신하면 경로 전환 요청(path switch request)을 AMF(access and mobility management function)에 전송하고, 상기 경로 전환 요청에 대한 승인 메시지를 상기 AMF로부터 수신하면, 상기 소스 기지국에 상기 단말에 대한 자원 해제(release)를 지시하는 단계를 포함하고, 상기 소스 기지국은 상기 UPF와 상기 소스 기지국 간에 설정된 제1 터널에 기반하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하여 상기 단말에게 전송하며, 상기 단말은 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국으로부터 중복 수신된 PDU(protocol data unit)을 삭제하고 나머지 PDU들을 재정렬할 수 있다.
상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보는 상기 소스 기지국으로부터 상기 AMF와 SMF(session management function)를 경유하여 상기 UPF에게 전달될 수 있다.
상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보는 상기 소스 기지국으로부터 SMF(session management function)를 경유하여 상기 UPF에게 전달될 수 있다.
상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보는 상기 소스 기지국으로부터 상기 단말이 수신한 다운링크 PDCP PDU들의 SN(sequence number) 정보 또는 재전송이 필요한 다운링크 PDCP PDU들을 지시하는 정보일 수 있다.
상기 제1 터널과 상기 제2 터널 각각은 GTP(GPRS tunneling protocol) 터널일 수 있다.
상기 단말, 상기 소스 기지국, 및 상기 타겟 기지국 간의 PDCP SN 정보와 상기 소스 기지국, 상기 타겟 기지국 및 상기 UPF 간의 GTP SN 정보간의 매핑(mapping) 정보가 상기 타겟 기지국에 의해서 관리되며, 상기 타겟 기지국은 상기 매핑 정보를 이용하여 상기 UPF와 교환되는 GTP 패킷의 SN과 상기 단말과 교환되는 PDCP PDU의 SN 간의 매핑을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 핸드오버 절차에서 기지국간 인터페이스를 통해 설정된 터널을 통해 소스 기지국이 타겟 기지국이 데이터를 전달하는 대신에, 타겟 기지국을 위하여 설정한 터널을 통해 코어 망이 단말로 전송할 다운링크 데이터를 타겟 기지국으로 직접 전달할 수 있다. 따라서, 단말이 핸드오버를 완료하면 타겟 기지국이 해당 데이터를 단말에게 전송할 수 있고, 단말은 수신된 데이터의 중복을 제거하고 중복이 제거된 데이터에 대한 재정렬을 수행할 수 있다.
마찬가지로, 소스 기지국은 소스 기지국을 위하여 설정된 터널을 통해 단말로부터 수신한 업링크 데이터를 코어 망으로 전달하며, 타겟 기지국은 타겟 기지국을 위하여 설정한 터널을 통해 단말로부터 수신한 업링크 데이터를 코어 망으로 전달할 수 있다. 따라서, 단말이 핸드오버를 완료하면, 코어 망은 수신된 데이터의 중복을 제거하고 중복이 제거된 데이터에 대한 재정렬을 수행할 수 있다.
이를 통하여, 지연이나 지터를 최소로 하는 데이터 전달이 핸드오버 동안에 가능해지며, URLLC(Ultra-reliability and Low-latency communication) 서비스의 요구 조건을 충족하는 통신 서비스가 제공될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 이동통신 시스템에서 종래 핸드오버 절차를 설명하기 위한 순서도이다.
도 2a 및 도 2b는 3GPP NR에서 제안된 개선된 핸드오버 절차를 설명하기 위한 순서도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 3GPP TS 29.281에 정의된 GTP-U 패킷의 헤더(header) 포맷을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 통신 노드를 도시한 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하 본 발명에 따른 실시예들은 설명의 편의 상 3GPP LTE 또는 NR 이동통신 시스템에 적용되는 것을 가정하여 설명된다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은, 3GPP LTE 또는 NR 이동통신 시스템을 포함한 다른 이동통신 시스템에도 적용될 수 있다.
또한, 이하에서 본 발명에 따른 실시예들은 핸드오버를 수행하는 단말의 동작 방법 위주로 설명된다. 그러나, 단말에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호 또는 메시지의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 기지국은 단말에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호 또는 메시지의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예들은 단말뿐만 아니라 기지국에도 적용 가능한 것으로 이해되어야 한다.
도 1a 및 도 1b는 이동통신 시스템에서 종래 핸드오버 절차를 설명하기 위한 순서도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 3GPP(3rd generation partnership project)의 NR(new radio) 기술 규격(TS: technical specification) 38.300에 정의된 intra-AMF/UPF 핸드오버 절차가 도시되어 있다.
도 1a 및 도 1b에서, 단말(110)은 현재의 서빙셀(serving cell)인 소스(source) 기지국(120)에 접속되어 코어 망(core network)의 UPF(user plane function, 150)과 단말을 위한 데이터를 송수신할 수 있다. 후술될 절차는 단말(110)이 소스 기지국(120)으로부터 타겟 기지국(130)으로 핸드오버하기 위한 절차를 설명하기 위한 것이다.
소스 기지국(120)은 단말(110)에 대한 이동성 제어 정보(mobility control information)을 획득할 수 있다(S110). 단계(S110)에서, 소스 기지국(120)은 단말(110)과의 RRC 연결 설정(RRC connection establishment) 절차 및 코어 망의 AMF(access and mobility management function)와의 정보 교환 절차를 통해서, 트래킹 에리어 업데이트(tracking area update) 절차를 통해서 수집된 단말의 로밍(roaming)과 접속 제한(access restriction) 등에 관련된 정보를 획득하고, 이를 이동성 제어에 사용할 수 있다.
소스 기지국(120)은 단말(110)의 측정(measurement) 및 측정 보고(measurement reporting)에 대한 제어 정보를 단말(110)에게 전송하고, 단말(110)은 수신된 제어 정보에 기초하여 측정 및 측정 보고 동작을 수행하여 소스 기지국(120)으로 측정 결과 보고를 전송할 수 있다(S120).
소스 기지국(120)은 단말(110)로부터 수신된 측정 결과 보고와 RRM(radio resource management) 정보에 기초하여 단말(110)의 핸드오버를 결정할 수 있다(S130).
단계(S130)에서 단말(110)의 핸드오버가 결정되면 소스 기지국(120)은 타겟 기지국(130)으로 핸드오버 요청(Handover Request) 메시지를 전송하여 타겟 기지국(130)이 핸드오버 준비하도록 지시할 수 있다(S141). 핸드오버 요청 메시지는 타겟 기지국(130)이 핸드오버를 준비하기 위해 필요한 정보를 포함할 수 있다. 핸드오버 요청 메시지를 수신하면, 타겟 기지국(130)은 단말(110)의 핸드오버를 수락할 지를 결정하기 위한 수락 제어(admission control)를 수행할 수 있다(S142). 단말(110)의 핸드오버를 수락하기로 결정된 경우, 타겟 기지국(130)은 단말의 핸드오버를 준비하고, 소스 기지국(120)에 핸드오버 요청 메시지에 대한 승인(acknowledgement) 메시지인 핸드오버 요청 승인(Handover Request Acknowledgement) 메시지를 전송할 수 있다(S143). 이때, 핸드오버 요청 승인 메시지는 후술될 단계(S150)에서 소스 기지국(120)이 단말(110)에게 전송할 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 핸드오버 요청 승인 메시지는 단말이 타겟 기지국에 접속하기 위한 접속 절차에서 사용할 랜덤 액세스(random access) 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다.
핸드오버 요청 확인 메시지를 수신한 소스 기지국(120)은 단말(110)에게 핸드오버 명령(handover command) 메시지를 전송할 수 있다(S150). 이때, 핸드오버 명령 메시지는 RRC(radio resource control) 연결 재설정(RRC connection reconfiguration) 메시지로서 전송될 수 있다. 또한, 핸드오버 명령 메시지는 타겟 기지국(130)으로부터 수신된 핸드오버 요청 승인 메시지에 포함된 랜덤 액세스 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다.
핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말은 즉시 핸드오버를 수행할 수 있다. 따라서, 단말(110)은 소스 기지국(120)과의 연결을 끊고 타겟 기지국(120)으로 접속을 시도할 수 있다. 단말은 핸드오버 명령 메시지에 포함된 랜덤 액세스 자원에 대한 정보를 이용하여 타겟 기지국에 대한 랜덤 액세스(RA: Random Access)를 시도하고(즉, RACH를 전송하고), 타겟 기지국은 RACH에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답(RAR: RA Response)를 전송할 수 있다. 상기 랜덤 액세스 절차는 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있지 않고, 이에 대한 자세한 설명은 생략된다.
한편, 소스 기지국(120)은 단말(110)에 대한 PDCP(packet data convergence protocol) PDU(protocol data unit) 송수신 상태 정보를 전달하기 위해서 SN(sequence number) 상태 전달(SN status transfer) 메시지를 타겟 기지국(130)에 전송할 수 있다(S160).
한편, 소스 기지국(120)과 타겟 기지국(130) 간의 데이터 포워딩(data forwarding) 절차가 수행될 수 있다(S170). 단계(S170)에서, 소스 기지국(120)은 타겟 기지국(130)과 데이터 포워딩 터널을 생성할 수 있다. 소스 기지국(120)은 UPF(150)로부터 수신된 단말에게 전송할 데이터를 설정된 포워딩 터널을 통해 타겟 기지국(140)으로 전달할 수 있다. 또한, 소스 기지국(120)은 설정된 포워딩 터널을 통해 단말(110)로부터 수신한 업링크 데이터를 타겟 기지국(130)으로 전달할 수 있다. 이때, 상기 데이터 포워딩 터널은 두 기지국간의 논리적 인터페이스인 X2나 Xn 인터페이스 상에 설정될 수 있다.
상술된 랜덤 액세스 절차를 통하여 단말(110)이 타겟 기지국(130)에 접속하면, 단말은 RRC 연결 재설정 완료(RRC connection reconfiguration complete) 메시지를 타겟 기지국(130)으로 전송하여 단말의 핸드오버 절차가 완료되었음을 보고할 수 있다(S180).
단말의 핸드오버 절차가 완료되면, 타겟 기지국(130)은 AMF(140)에게 경로 전환 요청(Path Switch Request) 메시지를 전송하고(S191), AMF(140)는 단말(110)로 전송되는 다운링크 데이터의 경로(path)를 타겟 기지국(130)로 전환하도록 UPF(150)를 제어할 수 있다(S192).
UPF(150)는 단말에 대한 다운링크 데이터의 경로를 타겟 기지국()으로 전환하고, AMF(140)는 기존 소스 기지국(120)으로의 경로로는 단말(110)에 대한 데이터 전송이 중단되었음을 알리는 엔드 마커(end marker)를 단말(110)에게 전송할 수 있다(S193). 이후의 단말에 대한 모든 다운링크 데이터와 단말의 업링크 데이터는 타겟 기지국(130)과 UPF(150) 간의 경로로 전달될 수 있다.
AMF(140)는 타겟 기지국(130)으로 경로 전환 요청 승인(Path Switch Request Acknowledgement) 메시지를 전송할 수 있고(S194), 타겟 기지국(130)은 소스 기지국(120)으로 단말 컨텍스트 정보(UE context information)의 해제(release)를 지시하는 자원 해제 지시 메시지(예컨대, UE Context Release)를 전송하여, 단말(110)을 위한 모든 핸드오버 절차가 성공적으로 완료되었음을 알릴 수 있다(S195).
한편, 기지국간 인터페이스(X2 또는 Xn 인터페이스)를 위한 백홀로는 3GPP 기술 요구사항(TR: technical requirement) 36.932에 정의된 이상적(ideal) 백홀과 비이상적(non-ideal backhaul) 백홀이 활용될 수 있다. 이상적 백홀은 무시할 수 있는 전송 지연과 높은 전송률을 가지므로, 단말과 기지국간의 캐리어 집성(carrier aggregation) 등의 무선 전송 기술 구현에 영향을 미치지 않는다. 반면, 비이상적 백홀은 무시할 수 없는 전송 지연과 상대적으로 낮은 전송률을 가지므로, 단말과 기지국간 무선 전송 기술 구현에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 표 1과 표 2는 비이상적 백홀과 이상적 백홀의 분류들(categories)을 정리한 표이다.
백홀 기술 지연(단 방향) 전송률 우선순위
(최고값: 1)
Fiber Access 1 10-30ms 10M-10Gbps 1
Fiber Access 2 5-10ms 100-1000Mbps 2
Fiber Access 3 2-5ms 50M-10Gbps 1
DSL Access 15-60ms 10-100Mbps 1
Cable 25-35ms 10-100Mbps 2
Wireless Backhaul 5-35ms 10Mbps-100Mbps
(통상적, Gbps 범위까지 지원 가능)		 1
백홀 기술 지연(단 방향) 전송률 우선순위
(최고값: 1)
Fiber Access 4 2.5us 미만 10Gbps까지 지원 1
따라서, 기지국간 인터페이스(X2또는 Xn 인터페이스)를 위한 백홀로 비이상적 백홀이 이용되는 경우, 핸드오버 과정에서 소스 기지국(120)으로부터 타겟 기지국(130) 간의 데이터 포워딩 절차에서 전달되는 모든 데이터는 백홀 전송 지연에 상당하는 지연 시간을 가지고 단말에게 전송되므로, URLLC 서비스 등의 저지연 요구사항을 충족되지 못하게 된다.
URLLC 서비스를 위한 코어망 개선 기술들 중 하나로 기지국간 인터페이스를 사용한 데이터 전달 지연 시간을 줄이기 위해 3GPP TR 23.725에서는 'enhanced handover with Xn' 솔루션을 제안하고 있다.
도 2a 및 도 2b는 3GPP NR에서 제안된 개선된 핸드오버 절차를 설명하기 위한 순서도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 3PP TR 23. 725에 정의된 'enhanced handover with Xn' 솔루션에 다른 핸드오버 절차가 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 단말(110)은 현재의 서빙셀인 소스 기지국(120)에 접속되어 코어 망의 UPF(150)과 단말을 위한 데이터를 송수신할 수 있다. 후술될 절차는 단말(110)이 소스 기지국(120)으로부터 타겟 기지국(130)으로의 핸드오버하기 위한 절차를 설명하기 위한 것이다. 한편, 설명의 명확화를 위해서, 도 2a 및 도 2b 에서는 도 1a 및 도 1b에서 설명된 절차의 단계들과 동일한 단계들에 대한 도시 및 설명은 생략된다.
제안된 핸드오버 절차에서는, 기지국간 인터페이스(Xn 인터페이스) 기반의 핸드오버 절차에서 소스 기지국이 타겟 기지국으로 전달하는 데이터의 지연 시간을 줄이기 위해, UPF(150)가 소스 기지국(120)과 설정된 데이터 터널과 타겟 기지국(130)과 설정된 데이터 터널을 함께 이용하여 동일한 데이터를 중복 전송할 수 있다. 즉, 기지국간의 데이터 전달 동작 없이 단말에게 데이터를 끊김없이 전송할 수 있도록 한다.
단말(110) 및 기지국들(120, 130) 간의 핸드오버 준비가 수행될 수 있다(S210). 단계(S210)의 핸드오버 준비는 앞서 설명된 도 1a의 단계 S110 내지 S143의 전부 또는 일부를 의미할 수 있다.
소스 기지국(120)은 AMF(140)에게 N2 메시지를 전송할 수 있다(S221). N2 메시지는 경로 스위칭되어야 하는 단말(110)에 대한 PDU 세션(session)의 ID를 포함할 수 있다. AMF(140)는 수신된 N2 메시지에 기초하여 코어 망의 SMF(session management function, 145)에 세션 갱신 요청(session update request) 메시지를 전송할 수 있다(S222). 이때, 세션 갱신 요청 메시지는 N2 메시지를 통해서 전달받은 단말에 대한 PDU 세션(session)의 ID를 포함할 수 있다. SMF(145)는 수신된 세션 갱신 요청 메시지에 기반하여 UPF(150)에 해당 PDU 세션 ID가 지시하는 PDU 세션에 대한, 타겟 기지국(130)과의 세컨더리 터널(secondary tunnel)을 생성하는 세션 수정(session modification)을 요청할 수 있다(S223). 이하에서, 핸드오버 과정 중에서 타겟 기지국(130)과 UPF(150) 간에 생성되는 터널을 세컨더리(secondary) 터널이라 지칭한다. 한편, 핸드오버 절차의 수행 전에 서빙셀인 소스 기지국(120)과 UPF(150) 간에 이미 생성되어 있던 터널을 오리지널(original) 터널이라 지칭할 수 있다. 상기 세컨더리 터널(secondary tunnel)이 생성되면 SMF(145)는 세션 갱신 요청 승인(session update request acknowledgement) 메시지를 AMF(140)에 전송할 수 있다(S224). 한편, 상기 오리지널 터널과 세컨더리 터널은 GTP(GPRS tunneling protocol) 터널들일 수 있다.
AMF(140)은 상기 세션 갱신 요청 승인 메시지를 수신하면, 소스 기지국(120)에 핸드오버 명령 메시지를 전송할 수 있다(S225). 한편, 상기 핸드오버 명령 메시지는 도 1a의 단계(S150)에서 소스 기지국(120)이 단말(110)에게 전송하는 핸드오버 명령 메시지와는 구별되어야 한다. 즉, 도 1a의 단계(S150)에서의 핸드오버 명령 메시지는 단말의 RRC 연결을 재설정하기 위한 단말에 대한 명령을 의미하며, 도 2a의 단계(S225)의 핸드오버 명령 메시지는 AMF(140)가 소스 기지국(120)에게 데이터의 중복 전송(redundant transmission)이 설정되었음을 알리는 메시지일 수 있다.
UPF(150)는 소스 기지국(110)으로 데이터의 중복 전송이 시작되었음을 알리는 지시 메시지를 전송할 수 있고(S230), 소스 기지국과 타겟 기지국으로 설정된 터널들을 이용하여 동일한 데이터를 중복 전송할 수 있다(S240).
소스 기지국(120)은 단말(110)에게 핸드오버 명령 메시지를 전송할 수 있다(S250). 여기에서 핸드오버 명령 메시지는 도 1a의 단계(S150)에서 소스 기지국이 단말에게 전송하는 핸드오버 명령 메시지에 대응될 수 있다. 즉, 핸드오버 명령 메시지는 RRC 연결 재설정(RRC connection reconfiguration) 메시지일 수 있다.
한편, 타겟 기지국(130)은 단말(110)이 핸드오버를 실행하여 타겟 기지국(130)에 접속할 때까지 UPF(150)부터 수신하는 데이터(즉, 단말(110)에게 전송될 데이터)를 버퍼링할 수 있다(S260). 단말(110)이 타겟 기지국(130)에 접속되어 핸드오버가 실행되면 타겟 기지국은 버퍼링된 다운링크 데이터를 단말(110)에게 전송할 수 있다(S261).
단말(110)은 소스 기지국(120)과 타겟 기지국(130)으로부터 수신한 PDCP PDU들의 SN(sequence number) 정보에 기초하여 중복으로 수신된 PDU들은 삭제하고, 나머지 PDU들을 SN 순서에 따라 재정렬할 수 있다(S270). 한편, UPF(150)는 소스 기지국(120)과 타겟 기지국(130)에 대해서 설정된 터널들을 통해서 수신된 단말의 업링크 데이터의 GTP-U SN 정보에 기초하여 중복 수신된 PDU를 삭제하고, 나머지 PDU들을 SN 순서에 따라 재정렬할 수 있다.
단말(110)은 RRC 연결 재설정 완료(RRC connection reconfiguration complete) 메시지를 타겟 기지국(130)으로 전송하여 단말의 핸드오버 절차가 완료되었음을 보고할 수 있다(S280).
단말(110)의 핸드오버 절차가 완료되면, 타겟 기지국(130)은 AMF(140)에게 경로 전환 요청(Path Switch Request) 메시지를 전송하고(S291), AMF(140)는 UPF(150)가 소스 기지국에 대한 터널(즉, 오리지널 터널)을 해제하도록 제어하기 위한 세션 갱신 요청 메시지를 SMF(145)에 전송할 수 있다(S292). SMF(145)는 수신된 세션 갱신 요청 메시지에 기반하여 UPF(150)에 세션 수정을 요청하여 오리지널 터널을 해제할 수 있고(S293), 오리지널 터널이 해제되었음을 알리는 세션 갱신 요청 승인 메시지를 AMF(140)에 전송할 수 있다(S294).
AMF(140)는 타겟 기지국(130)으로 경로 전환 요청 승인(Path Switch Request Acknowledgement) 메시지를 전송할 수 있고(S295), 타겟 기지국(130)은 소스 기지국(120)으로 단말 컨텍스트 정보(UE context information)의 해제(release)를 지시하는 자원 해제 지시 메시지(예컨대, UE Context Release)를 전송하여, 단말(110)을 위한 모든 핸드오버 절차가 성공적으로 완료되었음을 알릴 수 있다(S296).
한편, 상술된 'enhanced handover with Xn' 솔루션에 기반한 핸드오버 절차에는 성능을 저하시키는 몇 가지 문제점이 있다.
첫째, 단말이 핸드오버를 실행할 시점보다 훨씬 일찍부터 타겟 기지국에 대한 중복 전송이 시작되므로, 중복 전송되는 데이터가 많이 발생될 수 있다. 즉, 핸드오버 실행 후에 소스 기지국과 타겟 기지국으로부터 중복 수신된 데이터가 삭제되어야 하는 문제가 있을 수 있다. 또한, 이러한 문제를 줄이기 위해서 타겟 기지국에 대한 중복 전송을 단말로부터 핸드오버 완료 이후에 수신 상태 정보를 받고 시작할 수 있겠으나, 데이터 전송 지연의 문제가 발생될 수 있다.
둘째, 단말의 PDCP PDU 수신 상태와는 무관하게 타겟 기지국에 대한 데이터 중복 전송이 수행되므로, 중복 전송되는 데이터가 많이 발생될 수 있다. 즉, 핸드오버 실행 후에 소스 기지국과 타겟 기지국으로부터 중복 수신된 데이터가 삭제되어야 하는 문제가 있을 수 있다. 또한, 이러한 문제를 줄이기 위해서 타겟 기지국에 대한 중복 전송을 단말로부터 핸드오버 완료 이후에 수신 상태 정보를 받고 시작할 수 있겠으나, 데이터 전송 지연의 문제가 발생될 수 있다.
상술된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 실시예는 단말의 PDU 수신 상태 정보에 기반하여 UPF의 중복 전송을 제어하도록 하여 저지연 문제를 해결하면서 자원 사용의 효율성을 향상시킬 수 있는 핸드오버 방법을 제안한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3a 및 도 3b에서, 단말(110)은 현재의 서빙셀인 소스 기지국(120)에 접속되어 코어 망의 UPF(user plane function)과 사용자 데이터(user)를 송수신할 수 있다. 후술될 절차는 단말(110)이 소스 기지국(120)으로부터 타겟셀인 타겟 기지국(130)으로의 핸드오버 절차를 설명하기 위한 것이다.
단말(110) 및 기지국들(120, 130)) 간의 핸드오버 준비가 수행될 수 있다(S310). 단계(S310)의 핸드오버 준비는 앞서 설명된 도 1a의 단계 S110 내지 S143의 전부 또는 일부를 의미할 수 있다.
먼저, 소스 기지국(120)은 단말(110)에게 핸드오버 명령 메시지를 전송할 수 있다(S320). 여기에서 핸드오버 명령 메시지는 도 1a의 단계(S150)에서 소스 기지국이 단말에게 전송하는 핸드오버 명령 메시지에 대응될 수 있다. 즉, 핸드오버 명령 메시지는 RRC 연결 재설정(RRC connection reconfiguration) 메시지일 수 있다.
단말(110)은 핸드오버 실행 시점을 결정하고, 핸드오버의 대상으로 결정된 타겟 기지국(130)에 대한 정보와 PDCP 다운링크 수신 상태 정보를 포함한 핸드오버 지시 메시지(handover indication message)를 소스 기지국(120)에게 전송할 수 있다(S321). 여기에서, PDCP 다운링크 수신 상태 정보는 'PDCP status report control PDU'에 포함되는 정보와 동일한 정보를 포함할 수 있다. PDCP 다운링크 수신 상태 정보는 단말(110)이 소스 기지국(120)으로부터 수신한 PDCP PDU들의 SN들에 대한 정보(또는, first missing PDU SN에 대한 정보)를 포함하거나 재전송이 필요한 PDU들에 대한 정보를 지시하는 비트맵을 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에서 설명된 'enhanced handover with Xn' 솔루션에 다른 핸드오버 절차와 비교하면, 소스 기지국(120)이 N2 메시지를 AMF(140)에 전송하기 전에 단말의 PDCP 다운링크 수신 상태 정보를 포함한 핸드오버 지시 메시지가 단말(110)로부터 소스 기지국(120)에 먼저 전송된다는 점에서 차이가 있다.
한편, 단말(110)로부터의 핸드오버 지시 메시지에는 UPF(150)가 중복 전송을 수행할지를 제어하기 위한 플래그 정보인 소정의 필드가 포함될 수 있다. 이하에서 상기 플래그 정보는 'upf_bicasting_handover'라 지칭될 수 있다.
단말(110)로부터 핸드오버 지시 메시지를 수신한 소스 기지국(120)은 핸드오버 메시지에 upf_bicasting_handover이 설정된 경우, UPF(150)에게 타겟 기지국(130)으로의 데이터 전달에 필요한 정보를 알려주기 위해, 단말로부터 수신한 PDCP 다운링크 수신 상태 정보, 소스 기지국(120)의 PDCP 업링크 수신 상태 정보, 타겟 기지국(130)에 대한 정보, 및 UPF(150)와 소스 기지국(120) 간의 GTP SN과 소스 기지국(120)과 단말(110) 간의 PDCP SN의 매핑(mapping) 정보들 중 적어도 하나를 포함한 핸드오버 지시 메시지를 AMF(140)에게 전송할 수 있다. 즉, 소스 기지국(120)이 AMF(140)에게 전송하는 핸드오버 지시 메시지는 도 2a의 단계(S221)에서 설명된 N2 메시지에 비교하여 UPF의 터널 설정을 제어하기 위한 정보들을 추가로 포함할 수 있다. 한편, PDCP 업링크 수신 상태 정보는 소스 기지국(120)이 단말(110)로부터 수신한 PDCP PDU들의 SN들에 대한 정보(또는, first missing PDU에 대한 정보)를 포함하거나, 재전송이 필요한 PDU들에 대한 정보를 지시하는 비트맵을 포함할 수 있다.
AMF(140)는 수신된 핸드오버 메시지에 기초하여 코어 망의 SMF(145)에 세션 갱신 요청(session update request) 메시지를 전송할 수 있다(S323). 이때, 세션 갱신 요청 메시지는 핸드오버 지시 메시지를 통해서 전달받은 정보에 기초하여 생성될 수 있다. SMF(145)는 수신된 세션 갱신 요청 메시지에 기반하여 UPF(150)에 타겟 기지국(130)과의 세컨더리 터널(secondary tunnel)을 생성하는 세션 수정을 요청할 수 있다(S324). 도 2a 및 도 2b의 설명에서도 언급되었듯이, 핸드오버 과정 중에서 타겟 기지국(130)과 UPF(150)간에 생성되는 터널을 세컨더리(secondary) 터널이라 지칭한다. 한편, 핸드오버 절차의 수행 전에 서빙셀인 소스 기지국(120)과 UPF(150) 간에 이미 생성되어 있던 터널을 오리지널(original) 터널이라 지칭할 수 있다. 상기 세컨더리 터널(secondary tunnel)이 생성되면 SMF(145)는 세션 갱신 요청 승인(session update request acknowledgement) 메시지를 AMF(140)에 전송할 수 있다(S325). 한편, 상기 오리지널 터널과 세컨더리 터널은 GTP(GPRS tunneling protocol) 터널들일 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서는, 소스 기지국(120)이 AMF(140)에게 핸드오버 지시 메시지를 전송하여 상기 정보들(예컨대, PDCP 다운링크 수신 상태 정보, PDCP 업링크 수신 상태 정보, 타겟 기지국(130)에 대한 정보, GTP SN과 PDCP SN 간의 매핑(mapping) 정보)을 SMF(145)에게 전달하고, SMF(145)가 상기 정보들을 UPF(150)에게 전달하는 절차를 도시하고 있다. 그러나, 소스 기지국(120)은 상기 정보를 직접 UPF(150)에게 전송할 수도 있다. 또는, 소스 기지국(120)은 상기 정보를 SMF(145)에게 전송하고, SMF(145)가 상기 정보를 UPF(150)에게 전달할 수도 있다. 즉, AMF(140) 및/또는 SMF(145)의 구성요소의 존재 여부 또는 절차의 경제성에 따라 상기 소스 기지국(120)과 UPF(150)간의 정보 전달은 다양하게 구성될 수 있다.
한편, 도 3a 및 도 3b에서는 단말(110)이 소스 기지국(120)에게 핸드오버 지시 메시지를 전송하는 단계(S321)가 수행되는 것으로 설명되어 있으나, 소스 기지국(120)이 단말(110)로부터 핸드오버 지시 메시지를 수신하지 않고도 단말(110)이 핸드오버 실행을 시작했다고 판단할 수 있는 경우, 소스 기지국(120)이 이미 알고 있는 정보에 기반하여 상기 정보들(예컨대, PDCP 다운링크 수신 상태 정보, PDCP 업링크 수신 상태 정보, 타겟 기지국(130)에 대한 정보, GTP SN과 PDCP SN 간의 매핑(mapping) 정보)을 포함한 핸드오버 지시 메시지를 생성하고 AMF(140)에게 전송할 수도 있다.
한편, UPF(150)가 AMF(140)에게 전송하는 세션 갱신 요청 승인 메시지에는 상기 정보들(예컨대, PDCP 다운링크 수신 상태 정보, PDCP 업링크 수신 상태 정보, 타겟 기지국(130)에 대한 정보, GTP SN과 PDCP SN 간의 매핑(mapping) 정보)이 포함될 수 있다. AMF(140)는 상기 정보들을 소스 기지국(120)에게는 핸드오버 지시 승인(handover indication acknowledgement) 메시지로 전송할 수 있다(S326). 또한, AMF(140)는 상기 정보들을 포함한 핸드오버 지시 메시지를 타겟 기지국(130)에게 전송할 수 있다(S327). 여기에서, AMF(140)가 소스 기지국(120)으로 전송하는 핸드오버 지시 승인 메시지는 생략될 수도 있다.
이후에, UPF(150)는 단말(110)로 전송할 다운링크 데이터를 타겟 기지국(130)으로 전달하거나 필요에 따라 소스 기지국(120)과 타겟 기지국(130)으로 중복적으로 전송할 수 있다(S340).
한편, 타겟 기지국(130)은 단말(110)이 핸드오버를 실행하여 타겟 기지국(130)에 접속할 때까지 UPF(150)부터 수신하는 데이터(즉, 단말(110)에게 전송될 데이터)를 버퍼링할 수 있다(S360). 단말(110)이 타겟 기지국(130)에 접속되어 핸드오버가 실행되면 타겟 기지국은 버퍼링된 다운링크 데이터를 단말(110)에게 전송할 수 있다(S361).
단말(110)은 소스 기지국(120)과 타겟 기지국(130)으로부터 수신한 PDCP PDU들의 SN 정보에 기초하여 중복으로 수신된 PDU들은 삭제하고, 나머지 PDU들을 SN 순서에 따라 재정렬할 수 있다. 한편, UPF(150)는 소스 기지국(120)과 타겟 기지국(130)에 대해서 설정된 터널들을 통해서 수신된 단말의 업링크 데이터의 GTP-U SN 정보에 기초하여 중복 수신된 PDU를 삭제하고, 나머지 PDU들을 SN 순서에 따라 재정렬할 수 있다.
단말(110)은 RRC 연결 재설정 완료(RRC connection reconfiguration complete) 메시지를 타겟 기지국(130)으로 전송하여 단말의 핸드오버 절차가 완료되었음을 보고할 수 있다(S380).
단말(110)의 핸드오버 절차가 완료되면, 타겟 기지국(130)은 AMF(140)에게 경로 전환 요청(Path Switch Request) 메시지를 전송하고(S391), AMF(140)는 UPF(150)가 소스 기지국에 대한 터널(즉, 오리지널 터널)을 해제하도록 제어하기 위한 세션 갱신 요청 메시지를 SMF(145)에 전송할 수 있다(S392). SMF(145)는 수신된 세션 갱신 요청 메시지에 기반하여 UPF(150)에 세션 수정을 요청하여 오리지널 터널을 해제할 수 있고(S393), 오리지널 터널이 해제되었음을 알리는 세션 갱신 요청 승인 메시지를 AMF(140)에 전송할 수 있다(S394).
AMF(140)는 타겟 기지국(130)으로 경로 전환 요청 승인(Path Switch Request Acknowledgement) 메시지를 전송할 수 있고(S395), 타겟 기지국(130)은 소스 기지국(120)으로 단말 컨텍스트 정보(UE context information)의 해제(release)를 지시하는 자원 해제 지시 메시지(예컨대, UE Context Release)를 전송하여, 단말(110)을 위한 모든 핸드오버 절차가 성공적으로 완료되었음을 알릴 수 있다(S396).
한편, 상기 단계 S322 내지 S326를 통하여 상기 단계 S391 내지 S396이 수행될 수 있는 경우, 상기 단계 S391 내지 S396의 전부 또는 일부가 생략될 수 있다. 또는, 상기 단계 S322 내지 S325를 통하여 상기 단계 S391 내지 S395이 수행될 수 있는 경우, 상기 단계 S391 내지 S395가 생략될 수 있다. 또는, 상기 단계 S326를 통하여 상기 단계 S396이 수행될 수 있는 경우, 상기 단계 S396은 생략될 수 있다.
이하에서는, 도 3a 및 도 3b를 통해서 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 방법에서 GTP SN과 PDCP SN을 매핑하기 위한 방법이 설명된다. 즉, 소스 기지국(120) 및/또는 타겟 기지국(130)과 UPF(150)가 GTP 터널들을 통해서 주고 받는 패킷의 SN과 소스 기지국(120) 및/또는 타겟 기지국(130)과 단말(150)이 주고 받는 PDU의 SN 간의 매핑 정보를 이용하여 GTP SN과 PDCP SN을 매핑하기 위한 방법이 설명된다.
도 4는 3GPP TS 29.281에 정의된 GTP-U 패킷의 헤더(header) 포맷을 설명하기 위한 개념도이다.
소스 기지국(120)은 타겟 기지국(130)과 소스 기지국(120)에 대한 중복 전송이 필요한 경우(즉, upf_bicasting_handover가 설정된 경우), UPF(150)에게 GTP-U 헤더에 SN를 포함하도록 요청할 수 있다. 이 요청은 AMF(140)를 통해 UPF(150)에게 전달될 수 있다. 소스 기지국(120)은 다운링크 데이터에 대해서 UPF(150)로부터 수신한 GTP SN과 단말(110)에게 전송하는 PDCP SN 간의 매핑 정보를 유지할 수 있다. 또한, 소스 기지국(120)은 업링크 데이터에 대해서 단말(110)로부터 수신한 PDCP SN과 UPF(150)에게 전송하는 GTP SN 간의 매핑 정보를 유지할 수 있다.
UPF(150)와 소스 기지국(120) 간의 GTP SN와 소스 기지국(120)과 단말(110) 간 PDCP SN의 매핑 정보를 수신한 UPF(150)는 해당정보를 타겟 기지국(130)에게 알려주어 소스 기지국(120), 타겟 기지국(130) 및 UPF(150)가 GTP/PDCP SN 매핑 정보를 동기화하도록 할 수 있다. 예를 들어, 다운링크 데이터에 대해서 GTP SN 100을 수신한 소스 기지국(120)이 해당 데이터에 대해서 PDCP SN 200을 할당하여 전송한 경우, GTP SN 110을 수신한 타겟 기지국(130)은 해당 데이터에 대해서 PDCP SN 210을 할당하여 전송할 수 있다. 업링크 데이터에 대해서 PDCP SN 300을 수신한 소스 기지국(120)이 해당 데이터에 대해서 GTP SN 400을 할당하여 전송한 경우, PDCP SN 310을 수신한 타겟 기지국(130)은 해당 데이터에 대해서 GTP SN 410을 할당하여 전송할 수 있다. GTP SN의 길이(비트 수)와 PDCP SN의 길이(비트 수)가 다르지만, 짧은 시간 내에 GTP/PDCP SN 매핑 정보를 동기화하므로 SN 모호성(ambiguity) 문제는 발생하지 않는다.
단말(110)은 소스 기지국(120)으로부터 수신한 데이터와 타겟 기지국(130)으로부터 수신한 데이터에 대해서 PDCP SN를 기준으로 순서 재정렬을 할 수 있다. 이를 통하여, 단말(110)의 PDCP 계층은 순서가 정렬된 다운링크 데이터를 상위계층으로 전달할 수 있다. 이를 위해 UPF(150)는 소스 기지국(120)으로부터 수신한 PDCP 다운링크 수신 상태 정보에 따라 타겟 기지국(130)으로 first missing PDCP SDU 또는 PDU부터 그 이후의 모든 데이터를 전송하거나 재전송이 필요한 다운링크 데이터를 선택적으로 전송할 수 있다. 이때 GTP/PDCP SN 매핑 정보에 따라 타겟 기지국(130)이 올바른 PDCP SN을 할당하여 전송할 수 있도록 GTP SN을 할당하여 전달한다.
UPF(150)는 소스 기지국(120)으로부터 수신한 데이터와 타겟 기지국(130)으로부터 수신한 데이터에 대해서 GTP SN를 기준으로 순서 재정렬을 할 수 있다. 이렇게 하여 UPF(150)는 순서가 정렬된 업링크 데이터를 상위계층으로 전달할 수 있다. 이를 위해 단말(110)은 PDCP 업링크 수신 상태 정보에 따라 타겟 기지국(130)으로 first missing PDCP PUD 또는 SDU부터 그 이후의 모든 데이터를 전송하거나 재전송이 필요한 업링크 데이터를 선택적으로 전송할 수 있다. 이때 타겟 기지국(130)은 수신한 PDCP SDU에 대해서 GTP/PDCP SN mapping 정보에 따라 올바른 GTP SN을 할당하여 UPF에게 전달하고, UPF는 GTP SN를 기준으로 순서 재정렬을 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 통신 노드를 도시한 블록도이다.
도 5에 예시되는 통신 노드는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들을 실행할 수 있는 장치로서 단말 또는 기지국일 수 있다.
도 5를 참조하면, 통신 노드(500)는 적어도 하나의 프로세서(510), 메모리(520) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(530)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(500)는 입력 인터페이스 장치(540), 출력 인터페이스 장치(550), 저장 장치(560) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(500)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(570)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
다만, 통신 노드(500)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(570)가 아니라, 프로세서(510)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(510)는 메모리(520), 송수신 장치(530), 입력 인터페이스 장치(540), 출력 인터페이스 장치(550) 및 저장 장치(560) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(510)는 메모리(520) 및 저장 장치(560) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(510)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(520) 및 저장 장치(560) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(520)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 이동통신 시스템에서 핸드오버를 수행하는 단말의 동작 방법으로,
    단말의 PDCP(packet data convergence protocol) 다운링크 수신 상태 정보 및 타겟(target) 기지국에 대한 정보를 소스(source) 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 소스 기지국과 UPF(user plane function)간에 설정된 제1 터널에 기반하여 상기 소스 기지국을 경유하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하는 단계;
    상기 UPF가 상기 소스 기지국으로부터 전달된 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 타겟 기지국과 상기 UPF간에 설정한 제2 터널에 기반하여 상기 타겟 기지국을 경유하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국으로부터 중복 수신된 PDU(protocol data unit)를 삭제하고 나머지 PDU들을 재정렬(reordering)하는 단계를 포함하며,
    상기 다운링크 데이터의 전달을 위해 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국 간 터널은 사용되지 않으며, 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보는 상기 소스 기지국으로부터 상기 단말이 수신한 다운링크 PDCP PDU들의 SN(sequence number) 정보 또는 재전송이 필요한 다운링크 PDCP PDU들을 지시하는 정보인,
    단말의 동작 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 소스 기지국이 상기 UPF에게 상기 소스 기지국의 PDCP 업링크 수신 상태 정보를 전달하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 PDCP 업링크 수신 상태 정보는 상기 소스 기지국이 상기 단말로부터 수신한 업링크 PDCP PDU들의 SN 정보 또는 재전송이 필요한 업링크 PDCP PDU들을 지시하는 정보인,
    단말의 동작 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 터널과 상기 제2 터널 각각은 GTP(GPRS tunneling protocol) 터널인,
    단말의 동작 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 단말, 상기 소스 기지국 및 상기 타겟 기지국 간의 PDCP SN 정보와 상기 소스 기지국 및 상기 타겟 기지국과 상기 UPF간의 GTP SN 정보간의 매핑(mapping) 정보가 상기 소스 기지국에 의해서 관리되며, 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국은 상기 매핑 정보를 이용하여 상기 UPF와 교환되는 GTP 패킷의 SN과 상기 단말과 교환되는 PDCP PDU의 SN 간의 매핑을 수행하는,
    단말의 동작 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 단말이 핸드오버 완료(handover complete) 메시지를 상기 타겟 기지국에 전송하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 타겟 기지국의 경로 전환 요청(path switch request)에 따라 상기 UPF는 상기 제1 터널을 해제하는,
    단말의 동작 방법.
  7. 이동통신 시스템에서 단말의 핸드오버를 지원하는 소스(source) 기지국의 동작 방법으로,
    단말로부터 단말의 PDCP(packet data convergence protocol) 다운링크 수신 상태 정보 및 타겟 기지국에 대한 정보를 수신하는 단계;
    상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 UPF(user plane function)에게 전달하는 단계;
    상기 소스 기지국과 상기 UPF 간에 설정된 제1 터널에 기반하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 다운링크 데이터를 상기 단말에게 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 타겟 기지국은 상기 UPF가 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 타겟 기지국과 상기 UPF간에 설정한 제2 터널에 기반하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하여 버퍼에 저장하고, 상기 단말에게 상기 버퍼에 저장된 다운링크 데이터를 전송하며, 상기 단말은 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국으로부터 중복 수신된 PDU(protocol data unit)을 삭제하고 나머지 PDU들을 재정렬하며,
    상기 다운링크 데이터의 전달을 위해 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국 간 터널은 사용되지 않으며, 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보는 상기 소스 기지국으로부터 상기 단말이 수신한 다운링크 PDCP PDU들의 SN(sequence number) 정보 또는 재전송이 필요한 다운링크 PDCP PDU들을 지시하는 정보인,
    소스 기지국의 동작 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 소스 기지국이 AMF(access and mobility management function)에게 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 전달하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 AMF가 SMF(session management function)를 경유하여 상기 UPF에게 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 전달하는,
    소스 기지국의 동작 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 소스 기지국이 SMF(session management function)에게 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 전달하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 SMF가 상기 UPF에게 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 전달하는,
    소스 기지국의 동작 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 소스 기지국이 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 상기 UPF에게 직접 전달하는 단계를 추가로 포함하는,
    소스 기지국의 동작 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 소스 기지국이 상기 UPF에게 상기 소스 기지국의 PDCP 업링크 수신 상태 정보를 전달하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 PDCP 업링크 수신 상태 정보는 상기 소스 기지국이 상기 단말로부터 수신한 업링크 PDCP PDU들의 SN 정보 또는 재전송이 필요한 업링크 PDCP PDU들을 지시하는 정보인,
    소스 기지국의 동작 방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 터널과 상기 제2 터널 각각은 GTP(GPRS tunneling protocol) 터널인,
    소스 기지국의 동작 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 단말, 상기 소스 기지국, 및 상기 타겟 기지국 간의 PDCP SN 정보와 상기 소스 기지국, 상기 타겟 기지국 및 상기 UPF 간의 GTP SN 정보간의 매핑(mapping) 정보가 상기 소스 기지국에 의해서 관리되며, 상기 소스 기지국은 상기 매핑 정보를 이용하여 상기 UPF와 교환되는 GTP 패킷의 SN과 상기 단말과 교환되는 PDCP PDU의 SN 간의 매핑을 수행하는,
    소스 기지국의 동작 방법.
  15. 이동통신 시스템에서 단말의 핸드오버를 지원하는 타겟(target) 기지국의 동작 방법으로,
    소스(source) 기지국으로부터 UPF(user plane function)에게 전달된 단말의 PDCP(packet data convergence protocol) 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보에 기초하여 상기 UPF와 제2 터널을 설정하는 단계;
    상기 제2 터널에 기반하여, 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하여 버퍼에 저장하는 단계;
    상기 단말에게 상기 버퍼에 저장된 다운링크 데이터를 전송하는 단계; 및
    상기 단말로부터 핸드오버 완료 메시지를 수신하면 경로 전환 요청(path switch request)을 AMF(access and mobility management function)에 전송하고, 상기 경로 전환 요청에 대한 승인 메시지를 상기 AMF로부터 수신하면, 상기 소스 기지국에 상기 단말에 대한 자원 해제(release)를 지시하는 단계를 포함하고,
    상기 소스 기지국은 상기 UPF와 상기 소스 기지국 간에 설정된 제1 터널에 기반하여 상기 UPF로부터 다운링크 데이터를 수신하여 상기 단말에게 전송하며, 상기 단말은 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국으로부터 중복 수신된 PDU(protocol data unit)을 삭제하고 나머지 PDU들을 재정렬하며,
    상기 다운링크 데이터의 전달을 위해 상기 소스 기지국과 상기 타겟 기지국 간 터널은 사용되지 않으며, 상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보는 상기 소스 기지국으로부터 상기 단말이 수신한 다운링크 PDCP PDU들의 SN(sequence number) 정보 또는 재전송이 필요한 다운링크 PDCP PDU들을 지시하는 정보인,
    타겟 기지국의 동작 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보는 상기 소스 기지국으로부터 상기 AMF와 SMF(session management function)를 경유하여 상기 UPF에게 전달되는,
    타겟 기지국의 동작 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 PDCP 다운링크 수신 상태 정보 및 상기 타겟 기지국에 대한 정보는 상기 소스 기지국으로부터 SMF(session management function)를 경유하여 상기 UPF에게 전달되는,
    타겟 기지국의 동작 방법.
  18. 삭제
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 터널과 상기 제2 터널 각각은 GTP(GPRS tunneling protocol) 터널인,
    타겟 기지국의 동작 방법.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 단말, 상기 소스 기지국, 및 상기 타겟 기지국 간의 PDCP SN 정보와 상기 소스 기지국, 상기 타겟 기지국 및 상기 UPF 간의 GTP SN 정보간의 매핑(mapping) 정보가 상기 타겟 기지국에 의해서 관리되며, 상기 타겟 기지국은 상기 매핑 정보를 이용하여 상기 UPF와 교환되는 GTP 패킷의 SN과 상기 단말과 교환되는 PDCP PDU의 SN 간의 매핑을 수행하는,
    타겟 기지국의 동작 방법.
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