KR102629204B1 - 무선 통신 시스템에서 연결 재개 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
무선 통신 시스템에서 연결 재개 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 무선 통신 시스템에서 네트워크 노드가 연결 재개(connection resume) 절차를 수행하기 위한 방법에 있어서, eNB(eNodeB)로부터 UE(User Equipment)의 트래킹 영역 업데이트 요청(TAU Request: Tracking Area Update Request)을 포함하는 메시지를 수신하되, 상기 메시지는 상기 eNB에 의해 상기 UE의 연결 재개(connection resume)의 가능한지 여부에 대한 유효성(validity)를 판단된 결과를 포함하는 단계, 상기 UE를 위한 E-RAB(E-UTRAN Radio Access Bearer) 셋업이 요구되는지 판단하는 단계 및 상기 UE를 위한 E-RAB 셋업이 요구되는지 여부 및/또는 상기 UE의 연결 재개(connection resume)가 가능한지 여부에 따라 상기 eNB에게 전송하는 메시지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 연결 재개(Connection Resume) 절차를 수행하기 위한/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, 액세스 스트라텀(AS: Access Stratum) 컨텍스트를 확립하기 위하여 서비스 요청(Service Request)를 사용할 필요없이, 단말과 서빙 기지국 내에서 사용자 평면 데이터를 전달하기 위한 연결 재개(Connection Resume) 절차를 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 연결 재개(connection resume) 절차를 수행하기 위한 방법에 있어서, eNB(eNodeB)로부터 UE(User Equipment)의 트래킹 영역 업데이트 요청(TAU Request: Tracking Area Update Request)을 포함하는 메시지를 수신하되, 상기 메시지는 상기 eNB에 의해 상기 UE의 연결 재개(connection resume)의 가능한지 여부에 대한 유효성(validity)를 판단된 결과를 포함하는 단계, 상기 UE를 위한 E-RAB(E-UTRAN Radio Access Bearer) 셋업이 요구되는지 판단하는 단계 및 상기 UE를 위한 E-RAB 셋업이 요구되는지 여부 및/또는 상기 UE의 연결 재개(connection resume)가 가능한지 여부에 따라 상기 eNB에게 전송하는 메시지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 TAU Request 내 액티브 플래그(Active flag)가 셋팅된 경우, 및/또는 확장된 버퍼링(extended buffering)이 서빙 게이트웨이(S-GW: Serving Gateway)에 의해 적용되어 상기 UE를 위한 하향링크 데이터가 상기 S-GW에 대기하는 경우, 상기 E-RAB 셋업이 요구된다고 판단될 수 있다.
바람직하게, 상기 E-RAB 셋업이 요구되지 않는 경우, TAU 승인(Accept)만을 상기 eNB에게 전달하기 위하여 상기 TAU Accept을 포함하는 하향링크 NAS 전달(Downlink NAS TRANSPORT) 메시지를 상기 eNB에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 E-RAB 셋업이 요구되고, 상기 UE의 연결 재개가 가능한 경우, TAU 승인(Accept)을 포함하고, 연결 재개의 요청을 지시하는 메시지를 상기 eNB에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 E-RAB 셋업이 요구되고, 상기 UE의 연결 재개가 가능하지 않은 경우, 상기 eNB에게 상기 UE의 컨텍스트 셋업을 요청하기 위하여 TAU 승인(Accept)을 포함하는 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 상기 eNB에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 UE (User Equipment)가 연결 재개(connection resume) 절차를 수행하기 위한 방법에 있어서, 상기 UE 내 AS(Access Stratum) 모듈이, 상기 UE 내 NAS(Non-Access Stratum) 모듈에 의해 트래킹 영역 업데이트(TAU: Tracking Area Update)가 트리거되면, 상기 UE 내 NAS 모듈로부터 TAU 요청(Request) 메시지 및 상기 TAU 절차 이후에 E-RAB(E-UTRAN Radio Access Bearer) 셋업이 필요한지 여부를 지시하는 지시자를 수신하는 단계, 상기 UE 내 AS 모듈이 상기 지시자에 기반하여 무선 자원 제어(RRC: Radio Resource Control) 확립 원인(establishment cause)를 셋팅하는 단계 및 상기 TAU 절차 이후에 상기 E-RAB 셋업이 필요한지 여부에 따라 eNB(eNodeB)에게 전송하는 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 TAU 절차 이후에 상기 E-RAB 셋업이 필요한 경우, 상기 UE 내 AS 모듈이 상기 확립 원인 및 연결 재개(connection resume) 관련 파라미터를 포함하는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 eNB(eNodeB)에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 연결 재개 관련 파라미터는 재개 식별자(Resume Identifier), 인증 토큰(authentication token), 상기 eNB에 의해 상기 UE의 연결 재개의 가능한지 여부에 대한 유효성(validity) 체크를 요청하기 위한 지시자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 eNB에 의해 상기 UE의 연결 재개의 가능한 경우, 상기 eNB로부터 TAU 승인(Accept) 메시지를 포함하며 연결 재개를 지시하는 RRC 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 UE의 이전에 유보(suspend)되었던 시그널링 무선 베어러(SRB: Signaling Radio Bearer) 및 데이터 무선 베어러(DRB: Data Radio Bearer)를 재개하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 TAU 절차 이후에 상기 E-RAB 셋업이 필요하지 않은 경우, 상기 UE 내 AS 모듈이 상기 확립 원인을 포함하는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 상기 eNB에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연결 재개 실패(Connection Resumption failure)의 경우, 기존의 레가시 절차로의 폴백(fallback)을 최대한 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, E-RAB 셋업이 필요한 경우에 연결 재개(Connection Resumption)를 이용함으로써 시그널링를 최대한 줄일 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 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 레가시 연결 셋업 절차를 예시한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결의 유보(Suspension) 절차를 예시한다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결의 재개(Resume) 절차를 예시한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결의 재개(Resume) 절차를 예시한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 eNB에서 이용 가능한 AS 정보가 없을 때 재개 시도를 예시한다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 사용자 평면을 이용한 이동성 관리 절차를 예시한다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 수락 제어(admission control)와 관련되어 사용되는 QoS(Quality of Service) 정보인 할당/보유 우선순위(ARP: Allocation/Retention Priority)를 예시한다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 재개(resumption) 유효성(validity) 체크를 수반한 NAS 절차를 예시한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 RRC 연결 재개(Resume) 절차를 예시하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 RRC 연결 재개(Resume) 절차를 예시하는 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 재개 방법을 예시하는 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 재개 방법을 예시하는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
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 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 레가시 연결 셋업 절차를 예시한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결의 유보(Suspension) 절차를 예시한다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결의 재개(Resume) 절차를 예시한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결의 재개(Resume) 절차를 예시한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 eNB에서 이용 가능한 AS 정보가 없을 때 재개 시도를 예시한다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 사용자 평면을 이용한 이동성 관리 절차를 예시한다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 수락 제어(admission control)와 관련되어 사용되는 QoS(Quality of Service) 정보인 할당/보유 우선순위(ARP: Allocation/Retention Priority)를 예시한다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 재개(resumption) 유효성(validity) 체크를 수반한 NAS 절차를 예시한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 RRC 연결 재개(Resume) 절차를 예시하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 RRC 연결 재개(Resume) 절차를 예시하는 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 재개 방법을 예시하는 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 재개 방법을 예시하는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 25는 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.
트래킹 영역 업데이트(TAU: Tracking Area Update) 절차
TAU 절차는 MME에서 수행하는 이동성 관리 절차(mobility management procedure) 중 하나로 EPS에서 단말의 이동성(mobility)을 관리하는 중요한 기능 중 하나이다.
이동성 기반의(mobility based) TAU는 TAI(Tracking Area Identity)(들)의 리스트 내 존재하지 않는 새로운 트래킹 영역(TA: Tracking Area)에 진입한 것을 감지할 때(즉, 트래킹 영역(Tracking area)이 변경되는 경우) 수행될 수 있다.
또한, 단말이 아이들 모드(Idle mode)로 진입 후, 단말에 설정된 주기적 TAU(P-TAU: Periodic TAU) 타이머가 만료될 때, 주기적 TAU 절차가 수행될 수도 있다. 이 주기적 TAU는 네트워크에서 단말이 유효하게 자신의 네트워크에 존재하는 지를 확인하는 접근가능성(reachability) 체크를 위한 방법이라고 할 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
도 9에서는 SGW가 변경되는 경우에서의 TAU 절차를 예시한다.
1-3. ECM-IDLE 상태인 단말(UE)의 TAU 타이머가 경과 하거나 단말 다른 트래킹 영역으로 이동한 경우, MME에게 트래킹 영역(TA)를 보고하기 위한 TAU 절차가 트리거(trigger)된다.
단말은 TAU 요청(TAU Request) 메시지를 MME에게 전송함으로써 TAU 절차를 개시한다.
TAU 요청(TAU Request) 메시지는 RRC 연결에서 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지에 포함되어 전달되고, S1 시그널링 연결에서 초기 UE 메시지(Initial UE message)에 포함되어 전달된다.
단말은 확장된 아이들 모드 DRX(eDRX: extended idle mode DRX) 이용 가능한 필요가 있으면, eDRX 파라미터가 이전에(예를 들어, 이전 어태치(Attach) 절차 또는 이전 TAU 절차 등을 통해) 이미 협상되었더라도, eDRX 파라미터(들) 정보 요소(IE: Information Element)를 TAU Request 메시지에 포함시킨다.
4. TAU 요청(TAU Request) 메시지를 수신한 MME가 이전 노드(old node)(즉, MME 또는 SGSN)와 (타입이) 상이하면(즉, MME가 변경된 경우), 새로운 MME(new MME)는 이전 MME/SGSN로부터 사용자 정보(user information)(또는 단말 컨텍스트(UE context))를 획득하기 위하여 이전 MME/SGSN에게 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지를 전송한다.
5. 컨텍스트 요청(Context Request) 메시지가 이전 MME/SGSN에게 전송되면, 이전 MME/SGSN는 컨텍스트 응답(Context Response) 메시지로 응답한다. 컨텍스트 응답(Context Response) 메시지는 단말 컨텍스트(UE context)를 포함할 수 있다.
6. UE과 새로운 MME 및 HSS는 인증 기능(authentication fuction) 및 보안(Security)(또는 암호화(Ciphering)) 절차를 수행한다.
새로운 MME는 S-GW를 이전(relocate)할지 결정한다. 이전 S-GW가 더 이상 UE에게 서비스를 제공할 수 없을 때, S-GW는 이전(relocate)된다. 또한, 새로운 MME는 새로운 S-GW가 UE에게 더 오래 서비스를 제공하고 및/또는 UE에게 P-GW 경로가 더 적합할 것으로 예상되거나 또는 새로운 S-GW가 P-GW와 동일하게 위치(co-locate)한다면 S-GW의 이전을 결정할 수도 있다.
7. MME가 새로운 S-GW를 선택한 경우, MME는 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 PDN 연결 별로 선택된 새로운 S-GW에게 전송한다.
8. 필요한 경우, 새로운 S-GW는 P-GW에게 PDN 연결 별로 베어러 수정 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 전송한다.
9a. 필요한 경우, P-GW는 PCRF와 IP-CAN(IP connectivity access network) 세션 수정(modification) 절차를 수행할 수 있다.
9. P-GW는 새로운 S-GW로부터 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 수신한 경우, 이에 대한 응답으로 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 새로운 S-GW에게 전송한다.
10. 새로운 S-GW는 자신의 베어러 컨텍스트를 업데이트한다. 이로 인하여 새로운 S-GW는 베어러 PDU를 기지국으로부터 수신할 때 P-GW에게 라우팅할 수 있다.
새로운 S-GW는 세션 생성 요청(Create Session Request)에 대한 응답으로 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 새로운 MME에게 전송한다.
11. 새로운 MME는 이전 MME/SGSN에게 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지를 전송한다.
MME가 새로운 S-GW를 선택한 경우, MME는 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지를 통해 이전 MME/SGSN에게 S-GW의 변경 지시 정보를 전달한다. S-GW의 변경 지시 정보는 새로운 S-GW가 선택되었음을 지시한다.
12. 새로운 MME는 위치 업데이트 요청(Update Location Request) 메시지를 HSS에게 전송한다.
이때, 새로운 MME는 해당 단말에 대한 가입 데이터(subscription data)를 가지고 있는지 확인하고, 해당 단말에 대한 가입 데이터가 존재하지 않는 경우 위치 업데이트 요청(Update Location Request) 메시지를 HSS에게 전송할 수 있다.
13. HSS는 위치 취소(Cancel Location) 메시지를 이전 MME/SGSN에게 전송한다.
14. 이전 MME/SGSN는 위치 취소(Cancel Location) 메시지에 대한 응답으로 위치 취소 확인(Cancel Location Acknowledge) 메시지를 HSS에게 전송한다.
15. 이전 SGSN이 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지를 수신하고 단말이 Iu 인터페이스를 통해 연결된 경우, 이전 SGSN은 Iu 해제 명령(Iu Release Command) 메시지를 RNC에게 전송한다.
16. RNC는 Iu 해제 명령(Iu Release Command) 메시지에 대한 응답으로 Iu 해제 완료(Iu Release Complete) 메시지를 이전 SGSN에게 전송한다.
17. HSS는 위치 업데이트 요청(Update Location Request) 메시지에 대한 응답으로 위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledge) 메시지를 새로운 MME에게 전송한다.
위치 업데이트 확인(Update Location Acknowledge) 메시지는 해당 단말에 대한 가입 데이터를 포함할 수 있다.
18. 11 단계의 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지 내에서 S-GW 변경 지시가 수신된 경우, 이전 MME/SGSN은 세션 삭제 요청(Delete Session Request) 메시지를 이전 S-GW에게 전송함으로써 MME 또는 SGSN EPS 베어러 자원을 해제한다.
19. 이전 S-GW는 세션 삭제 요청(Delete Session Request) 메시지에 대한 응답으로 세션 삭제 응답(Delete Session Response) 메시지를 이전 MME/SGSN에게 전송한다.
20. 새로운 MME는 TAU 승인(TAU Accept) 메시지를 단말에게 전송한다. 이때, 새로운 MME가 새로운 전역적 고유 임시 식별자(GUTI: Globally Unique Temporary Identity)를 단말에게 할당한 경우, 할당된 GUTI가 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 포함될 수 있다.
단말이 TAU Request 메시지에 eDRX 파라미터(들) 정보를 포함시켰으면, 그리고 만약 MME가 eDRX를 활성화하도록 결정하면, MME는 eDRX 파라미터(들) IE를 TAU Accept 메시지에 포함시킨다.
TAU Accept 메시지를 수신하고, TAU Accept 메시지에 ISR 활성 지시(ISR Activated indication)가 존재하지 않으면, UE는 TIN을 전역적 고유 임식 식별자(GUTI: Globally Unique Temporary Identity)로 셋팅한다.
21. GUTI가 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 포함되면, 단말은 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 대한 응답으로 TAU 완료(TAU Complete) 메시지를 MME에게 전송한다.
CIoT(Cellular Internet of Things) 사용자 평면 최적화를 위한 솔루션
셀룰러 IoT(CIoT: Cellular Internet of Things)는 IoT 서비스에 적합한 새로운 무선 접속을 정의한 것이다.
3GPP에서는 셀룰러 IoT 지원을 위한 사용자 평면 최적화(User Plane Optimization)를 위한 방법이 논의되고 있으며, 그 일환으로 RAN 내 저장된 AS(Access Stratum) 정보를 이용한 사용자 평면 기반 솔루션은 다음과 같다.
시그널링 오버 헤드의 주된 원인은 UE 상태 천이(즉 유휴 상태(Idle state)와 연결 상태(Connected state) 사이의 천이)에 필요한 현재 S1-기반 EPS 아키텍처에서 사용되는 절차에 해당한다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 레가시 연결 셋업 절차를 예시한다.
도 10에서는 UE가 사용자 평면에서 전송/수신을 할 수 있도록 연결 확립 및 단절(tear down)에 요구되는 절차(즉, UE가 Idle/Connected 상태 천이에 적용될 수 있는 절차) 기반의 현재 S1/EPS 아키텍처를 예시한다.
도 10에서 볼 수 있듯이, radio/Uu(즉, UE와 enB 간 인터페이스) 및 S1AP 인터페이스(즉, eNB와 MME 간 인터페이스)에 상당한 시그널링 오버헤드가 있다. 시그널링 오버헤드를 감소시키기 위하여,
도 10에서 예시된 절차에 의해 요구되는 네트워크 내 관련된 처리 로드를 감소시키기 위하여, 다음의 RRC 연결 셋업을 위해 이전에 RRC 연결로부터의 정보의 재사용을 기반으로 제안된 솔루션이 제안된다.
이 기능은 eNB를 기반으로 지원된다. 즉, 이전의 유보(suspend)된 연결의 재개(resumption)는, 연결이 이전에 유보(suspend)되었던 eNB 상에 설정된 셀(들)에 제한된다. 다만, 이 솔루션은 X2 인터페이스를 통해 eNB 간의 UE 컨텍스트 전달을 지원하는 eNB의 클러스터를 도입함으로써, 다중의 eNB에 걸친 트랜젝션(transaction)을 가지는 UE를 위해 도입되고 지원될 수 있다.
시그널링 오버헤드 감소는 후술하는 두 가지의 새로운 절차, 즉 'RRC 유보(RRC Suspend)'와 'RRC 재개(RRC Resume)'와 RRC Suspend 절차에 의해 트리거된 Idle로 천이 시 관련된 AS 정보가 저장되어 있는 경우에 새로운 CIoT Idle 상태에서의 수정된 UE 동작, 및 새로운 타입의 UE에 의해 그 다음의 연결 셋업을 위한 재사용을 도입함으로써 실현될 수 있다.
이 솔루션에 있어서, UE는 RRC Suspend 절차에 의해 트리거된 ECM-Idle로 천이 시 관련 AS 정보를 저장한다고 가정한다.
이 솔루션의 설명에 있어서, RRC-Idle 상태는 새로운 CIoT RRC-Idle 상태로 지칭된다.
1) 최초 연결 및 AS 컨텍스트 셋업(Initial connection and AS context setup)
앞서 도 10과 같이, NAS 시그널링 연결을 확립하고, 최초 AS 컨텍스트를 UE 및 네트워크에 제공하기 위하여 UE는 최초 연결 셋업을 수행할 필요가 있다.
NAS 계층은 네트워크 내 유효한 AS 컨텍스트가 AS 계층에 의해 발견되는 한 다음의 서비스 요청(Service Request)이 요구되지 않는다고 알고 있다. UE가 resume 절차를 시도하는 중에 어떠한 이유로든 AS 계층 컨텍스트가 네트워크 내에서 손실되면, resume 절차는 실패하고, AS 계층은 새로운 최초의 AS 계층 컨텍스트를 확립하기 위하여 NAS 계층 service request을 트리거한다.
2) RRC 유보 절차(RRC Suspend procedure)
RRC Suspend procedure는 RRC-Connected에서 RRC-IDLE 상태로 천이시 사용되고, UE가 RRC-IDLE 모드 내 컨텍스트를 유지하도록 한다:
- eNB 및 UE는 RRC 연결 관련 정보를 저장한다. 예를 들어, AS 보안 컨텍스트(Access Stratum Security Context), 베어러 관련 정보(신뢰된 헤더 압축(RoHC: Robust Header Compression) 상태 정보 포함) 및 제2/제1 계층 파라미터. eNB는 UE에게 '재개 식별자(Resume ID(Identifier)'로 지칭되는 식별자를 제공한다. 예를 들어, eNB ID(Identifier)에 기반하여 eNB 내 저장된 관련 정보를 식별하기 위하여 사용될 수 있다.
- 관련된 네트워크 노드는 S-MME UE 연관(association) 및 S1-U 베어러 컨텍스트 관련 정보를 저장한다. 이 것은 기본적으로 S1AP UE 컨텍스트는 eNB 및 MME에 저장되고 유지된다는 것을 의미한다. 또한, eNB는 S1-U 터널 주소를 저장하고 유지한다. 후자는 S1-U 베어러의 확립을 위해 요구되는 eNB 상에서의 프로세싱 로드를 감소시킬 수 있다.
- UE의 이동성 동작은 LTE RRC-Idle 상태와 동일하다. 예를 들어, UE는 일반 또는 확장된 Idle 모드 DRX(Discontinuous Reception) 파라미터를 적용하고, 셀 재선택(cell re-selection) 등을 수행한다.
- RRC-IDLE로 천이 시, EMM 계층은 ECM-IDLE 상태로 진입한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결의 유보(Suspension) 절차를 예시한다.
1. 네트워크는 RRC 연결을 유보(suspend)할 것을 결정한다.
2. eNB는 MME에게 새로운 S1AP 메시지(즉, S1-AP UE 컨텍스트 비활성화(S1-AP UE Ctxt Deactive)로 UE의 RRC 연결이 유보(suspend)되었다고 지시한다. MME 및 eNB는 S1AP 연관(association) 및 관련된 UE 컨텍스트를 저장한다. MME는 ECM-IDLE 상태로 진입한다. MME는 UE 및 eNB와 연관된 하향링크(DL: downlink) 터널 종단 식별자(TEID: Tunnel endpoint identifier)를 저장한다.
3. MME는 접속 베어러 해제 요청(Release Access Bearers Request) 메시지를 S-GW에게 전송함으로써, UE를 위한 모든 S1-U 베어러의 해제를 요청한다(비정상적인 무선 링크의 해제 지시(Abnormal Release of Radio Link Indication) 또는 '새로운 원인'). S-GW는 UE가 Idle 상태에 있다고 간주한다.
4. S-GW는 3 단계에 대한 응답(response)(즉, 접속 베어러 해제 응답(Release Access Bearers Resp))을 제공한다.
5. MME는 2 단계에 대한 확인응답(acknowledgement)(즉, S1-AP UE 컨텍스트 비활성화 확인(S1-AP UE Ctxt Deactive Ack))을 전송한다.
6. MME는 'ECM-IDLE' 상태로 진입한다.
7. eNB는 해당 UE로 향하는 RRC 연결을 유보(suspend)한다. 즉, RRC 연결 유보(RRC Connection Suspend) 메시지를 UE에게 전송한다. 이때, 유보된 RRC 연결에 대한 다음의 재개(subsequent resumption)에서 사용되는 식별자가 제공될 수 있다. UE 및 eNB는 관련된 컨텍스트 정보(즉, RRC 구성, 베어러 구성 (RoHC 상태 정보 포함), 액세스 스트라텀 보안 컨텍스트(Access Stratum Security Context), 제2/제1 계층 파라미터)를 저장한다. 이 메시지는 또한 다음의 재개(subsequent resumption)에서 사용될 수 있는 보안 알고리즘 구성 및 K_eNB와 연관된 다음 홉 체이닝 카운터(NCC: Next Hop Chaining Counter)를 포함한다.
8. UE RRC 계층은 RRC-IDLE 상태로 진입하고, 관련된 AS 정보(앞서 7 단계 참조)를 저장한다. UE NAS 계층은 ECM-IDLE 상태로 진입하고, NAS 시그널링 연결이 가능하다고 알고 있다.
3) RRC 재개 절차(RRC Resume procedure)
RRC-IDLE에서 RRC-CONNECTED로 천이할 때, eNB 내뿐만 아니라 UE 내 이전에 저장된 정보가 RRC 연결을 재개(resume)할 때 사용된다.
UE는 RRC 연결을 재개하기 위해 요구되는 저장된 정보에 액세스하기 위하여 eNB에 의해 사용될 이전에 수신된 '재개 ID(Resume ID)'를 제공한다. 또한, UE는 UE를 안전하게 식별하기 위하여 사용되는 인증 토큰(Authentication Token)을 제공한다.
관련된 네트워크 노드는 S-MME UE S1AP 연관 및 S1-U 베어러 컨텍스트 관련 정보를 재-저장/재-사용한다.
주어진 NAS 계층은 최초 연결이 셋업되었고, NAS 서비스 요청(Service Request)이 발행되지 않을 것을 알고 있다. 따라서, 해당 메시지를 나르기 위해 사용되는 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지가 필요없다.
앞서 도 10에서 예시된 레가시 연결 셋업을 위한 무선 인터페이스 상에서 9개의 메시지가 사용되나 아래 도 12에서 예시되는 RRC 재개 절차(RRC resume procedure)를 사용할 때 4개의 메시지로 시그널링 오버헤드가 감소된다.
제거된 메시지는 다음과 같다.
- RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete)
- RRC 보안 모드 명령(RRC Security Mode Command)
- RRC 보안 모드 완료(RRC Security Mode Complete)
- RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration)
- RRC 연결 재구성 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete)
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결의 재개(Resume) 절차를 예시한다.
1 단계 내지 3 단계는 UE가 RRC Idle 상태로부터 네트워크에 액세스할 때의 레가시 절차에 따른다. 즉, 1 단계에서 UE는 접속 클래스 차단(Access Class Barring) 및 확장된 접속 차단(EAB: Extended Access Barring)를 위한 접속 제어 정보를 평가한다. 그리고, 2 단계에서 UE는 랜덤 액세스 프리앰블(RA Preamble: Random Access Preamble)을 eNB에게 전송하고, 3 단계에서 eNB로부터 랜덤 액세스 응답(RA Response: Random Access Response)를 수신한다.
4. 제3 메시지(msg3) 즉, 새로운 RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지 내에서, UE는 Resume ID, 권한 토큰(Authentication Token), 베어러 지시(Ind), 확립 원인을 포함시킨다. eNB는 Resume ID를 사용하여 UE와 이전에 저장된 UE 컨텍스트를 연관시킨다. 추가적으로 msg3는 또한 기존의 규격(specification)에 따라 MAC에 의해 다중화된 사용자 평면(User Plane)을 포함하고, 재개된 저장된 보안 컨텍스트는 사용자 평면을 암호화하기 위하여 사용된다.
이후, 3 단계에서 사용자 평면(UP: user plane)이 수신된 경우, eNB는 UL data를 S-GW에게 전송할 수 있다.
5. RRC 연결 재개 완료(RRC Connection Resume Complete)로 지정된 제4 메시지(message 4) 내에서, 네트워크는 어떠한 데이터 무선 베어러(DRB: Data Radio Bearer)가 재개되는지 지시하며, 또한 Resume ID를 포함시키고, 적용 가능한 경우 업데이트된 제2/제1 계층 파라미터를 포함시킨다.
6. UE와 eNB는 저장된 보안 컨텍스트를 재개한다. 즉, 재개된 저장된 보안 컨텍스트를 이용하여 암호화를 시작한다. 이때, UL 트래픽 전송이 가능하다.
7. eNB는 S1-AP 컨텍스트 활성(S1-AP UE Ctxt Active)으로 지정된 새로운 S1AP 메시지 내 UE 단계의 변경에 대하여 MME에게 알린다. MME 내 ECM은 ECM-CONNECTED 상태로 진입한다. MME는 MME가 UE에게 할당된 DL TEID에 대하여 저장하였던 eNB에게 UE가 복귀하였음을 식별한다.
8. MME는 베어러 수정 요청(Modify Bearer Req) 메시지(eNB 주소, 수락된 EPS 베어러에 대한 S1 TEID, 지연 하향링크 패킷 통지 요청(Delay Downlink Packet Notification Request), RAT 타입)를 PDN 연결 별로 S-GW에게 전송한다. S-GW가 액세스 베어러 수정 요청(Modify Access Bearers Request) 절차를 지원하면, 그리고 S-GW가 P-GW에게 시그널링을 전송할 필요가 없으면, MME는 시그널링을 최적화하기 위하여 액세스 베어러 수정 요청(Modify Access Bearers Request) 메시지(eNB 주소, 수락된 EPS 베어러에 대한 하향링크 사용자 평면을 위한 TEID, 지연 하향링크 패킷 통지 요청(Delay Downlink Packet Notification Request))를 UE 별로 S-GW에게 전송한다. S-GW는 이제 UE에게 하향링크 데이터를 전송할 수 있다. S-GW는 UE가 연결 상태라고 간주한다.
9. S-GW는 8 단계에 대한 응답(즉, 베어러 수정 응답(Modify Bearer Resp))을 제공한다.
10. MME는 7 단계에 대하여 확인응답(acknowledgement)(즉, S1-AP 컨텍스트 활성(S1-AP UE Ctxt Active Ack)) 한다.
11. message 4의 전송에 대한 대안으로, message 3가 사용자 평면 및 모든 사용자 평면이 전송되었다는 지시를 포함하였으면, eNB는 RRC 연결을 유보(suspend)할 수 있으며, RRC 연결 유보(RRC Connection Suspend) 메시지를 통해 암묵적으로 사용자 평면이 성공적으로 수신되었다고 지시할 수 있다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 RRC 연결의 재개(Resume) 절차를 예시한다.
도 13에서는 RRC 연결이 이전에 유보되었을 때, 착신(MT: mobile termination) 연결을 예시한다. 즉, UE가 앞서 RRC 유보 절차(RRC Suspend procedure)에서 설명한 바와 같이 차후에 RRC 재개 절차를 만드는 RRC-IDLE인 경우를 예시한다.
1. UE는 'RRC-IDLE'이고 'ECM-IDLE'이다.
2. S-GW는 Idle인 UE에 대한 데이터를 수신한다.
3. S-GW는 하향링크 데이터 통지(DDN: Downlink Data Notification)를 MME에게 전송한다.
4. MME는 S1-페이징(S1Paging) 메시지를 eNB(들)에게 전송한다.
5. eNB는 무선 인터페이스를 통해서 UE에게 페이징한다.
6. UE RRC 계층은 EMM 계층에게 관련 정보를 전달한다. EMM 계층은 RRC 계층이 RRC 재개 절차를 시도하도록 트리거한다.
7. UE는 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다(레가시).
8. eNB는 랜덤 액세스 응답(Random Access response)을 응답한다(레가시).
9. RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request)으로 지정된 제3 메시지(msg3) 내에서 UE는 Resume ID, 인증 토큰(Authentication Token), 베어러 지시(Ind), 확립 원인을 포함시킨다. eNB는 Resume ID를 사용하여 UE와 이전에 저장된 UE 컨텍스트를 연관시킨다.
10. RRC 연결 재개 완료(RRC Connection Resume Complete)로 지정된 제4 메시지(message 4) 내에서, 네트워크는 어떠한 데이터 무선 베어러(DRB)가 재개되는지 지시하며, 또한 Resume ID를 포함시키고, 적용 가능한 경우 업데이트된 제2/제1 계층 파라미터를 포함시킨다.
11. UE와 eNB는 저장된 보안 컨텍스트를 재개한다. 즉, 재개된 저장된 보안 컨텍스트를 이용하여 암호화를 시작한다. 이때, UL 트래픽 전송이 가능하다.
12. eNB는 '페이지 응답'을 지시하는 S1-AP 컨텍스트 활성(S1-AP UE Ctxt Active)으로 지정된 새로운 S1AP 메시지 내 UE 단계의 변경에 대하여 MME에게 알린다. MME 내 ECM은 ECM-CONNECTED 상태로 진입한다. MME는 MME가 UE에게 할당된 DL TEID에 대하여 저장하였던 eNB에게 UE가 복귀하였음을 식별한다.
13. MME는 베어러 수정 요청(Modify Bearer Req) 메시지(eNB 주소, 수락된 EPS 베어러에 대한 S1 TEID, 지연 하향링크 패킷 통지 요청(Delay Downlink Packet Notification Request), RAT 타입)를 PDN 연결 별로 S-GW에게 전송한다. 그리고 S-GW가 P-GW에게 시그널링을 전송할 필요가 없으면, MME는 시그널링을 최적화하기 위하여 액세스 베어러 수정 요청(Modify Access Bearers Request) 메시지(eNB 주소, 수락된 EPS 베어러에 대한 하향링크 사용자 평면을 위한 TEID, 지연 하향링크 패킷 통지 요청(Delay Downlink Packet Notification Request))를 UE 별로 S-GW에게 전송한다. S-GW는 이제 UE에게 하향링크 데이터를 전송할 수 있다. S-GW는 UE가 연결 상태라고 간주한다.
14. S-GW는 12 단계에 대한 응답(즉, 베어러 수정 응답(Modify Bearer Resp))을 제공한다.
15. MME는 11 단계에 대하여 확인응답(acknowledgement)(즉, S1-AP 컨텍스트 활성 확인(S1-AP UE Ctxt Active Ack)) 한다.
4) AS 정보가 eNB에서 이용 가능하지 않을 때 재개(Resumption when AS information is not available in the eNB)
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 eNB에서 이용 가능한 AS 정보가 없을 때 재개 시도를 예시한다.
UE가 RRC 연결을 재개하려고 시도하고 AS 정보가 eNB에서 이용 가능하지 않으면, UE는 연결 셋업 절차로 회귀(fall back)하고, NAS 서비스 요청(Service Request) 메시지를 전송한다.
이하, AS 정보는 eNB_OLD에 위치한다고 가정한다.
4. 연결을 재개하기 위하여 필요한 AS 정보가 eNB_New에서 이용 가능하지 않은 경우, eNB_New는 시그널링 무선 베어러(SRB: Signaling Radio Bearer) 지시를 msg4 (즉, RRC 연결 재개 완료(RRC Connection Resume Complete)) 내에 포함시킨다.
5. UE는 SRB 지시를 NAS 서비스 요청을 전송에 대한 요청으로서 해석한다. UE는 NAS 서비스 요청을 포함하는 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete)를 전송한다.
6. NAS 서비스 요청은 eNB_New로부터 MME에게 S1-AP 초기 UE 메시지를 통해 전달된다(앞서 도 10 참조).
7. MME는 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request)을 eNB_New에게 전송한다(앞서 도 10 참조).
8. eNB는 무선 인터페이스를 구성하기 위한 절차를 시작한다. 즉, RRC 보안 모드 명령(RRC Security Mode Command) 메시지를 UE에게 전송한다. 도 14에서는 최초 메시지만이 예시되어 있으며, 완전한 시퀀스는 앞서 도 10을 참조한다.
9. MME는 S1AP 컨텍스트 취소(S1AP Cancel Context) 메시지를 eNB_OLD에게 전송함으로써, eNB_OLD 내 저장된 컨텍스트를 취소한다.
10. eNB_OLD는 AS 정보를 삭제하고, 9 단계에 대하여 확인응답(acknowledgement)(즉, S1AP 컨텍스트 취소 확인(S1AP Cancel Context Ack)) 한다.
남은 단계는 앞서 도 10과 동일하다.
5) 사용자 평면 기반 솔루션을 이용한 이동성 관리 절차(MM: Mobility Management)(MM procedure using user plane based solution)
이하, 솔루션에 기반하여 사용자 평면이 트래킹 영역 업데이트(TAU: Tracking Area Update)에 적용되는 방법을 살펴본다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 사용자 평면을 이용한 이동성 관리 절차를 예시한다.
4. RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지로서 지정된 msg3 내에서 UE는 Resume ID, 인증 토큰(Authentication Token), 확립 원인, NAS 패킷 데이터 유닛(PDU: Packet Data Unit)을 포함시킨다. eNB는 Resume ID를 사용하여 UE와 이전에 저장된 UE 컨텍스트를 연관시킨다. 추가적으로 msg3는 또한 기존의 규격(specification)에 따라 MAC에 의해 다중화된 TAU 요청(TAU REQUEST)을 포함하는 NAS PDU를 포함하고, 재개된 저장된 보안 컨텍스트는 사용자 평면을 암호화하기 위하여 사용된다.
베어러 지시(Ind)의 부재는 SRB만이 필요하다고 eNB에게 지시한다. TAU REQUEST를 포함시키기 위하여 충분한 공간이 없는 경우, 플래그는 5 단계에서 TAU REQUEST를 포함하는 다음의 메시지를 지시한다.
5. RRC 연결 재개 완료(RRC Connection Resume Complete)로 지정된 message 4 내에서 네트워크는 경쟁 해소(contention resolution)를 완료한다.
6. 5 단계(즉, 상향링크 정보 전달(UL Information Transfer) 메시지 전송)는 TAU REQUEST이 message 3 내로 맞춰지지 않은 경우에 수행된다.
7. eNB는 S1AP 초기 UE 메시지(S1AP Initial UE Message) 내에서 TAU REQ를 MME에게 전달한다.
8. MME는 S1AP 하향링크 NAS 전달 메시지(S1AP Downlink NAS Transport message) 내에서 TAU 승인(TAU ACC)을 전송한다.
9. eNB는 TAU ACC를 하향링크 정보 전달(DL Information Transfer) 내에서 UE에게 전송한다.
10. eNB는 RRC 유보 메시지를 UE에게 전송함으로써, RRC 연결을 유보한다.
앞서 설명한 솔루션을 위하여 기존의 네트워크 노드에의 영향 및 기능을 살펴본다.
- MME: S1AP 상의 새로운 절차(즉, 무선 인터페이스 상에서 'RRC Suspend' 및 'RRC Resume' 절차에 의해 트리거된 관련된 S1AP 절차)의 지원. RRC 연결이 유보되고 S1AP 연관이 유지되면 UE 컨텍스트 정보의 저장의 지원.
- eNB: 새로운 'RRC Suspend' 절차를 통해 UE가 새로운 셀룰러 IoT(CIoT: Cellular Internet of Things) RRC-Idle 상태로 이동할 때, 파라미터와 관련된 S1AP 연관 뿐만 아니라 관련된 무선 인터페이스 파라미터와 함께 UE 컨텍스트의 저장의 지원. eNB와 MME 간 뿐만 아니라 eNB와 UE 간, UE와의 연결의 유보/재개에 대한 새로운 절차 지원
- UE: 새로운 'RRC Suspend' 절차를 통해 UE가 새로운 CIoT RRC-IDLE 상태로 진입할 때, 관련된 AS 정보의 저장의 지원. RRC 연결을 유보 및 재개하기 위해 필요한 절차 지원.
앞서 설명한 솔루션은 네트워크와의 사용자 평면 트랜젝션(transaction) 및 Idle 상태로의 회귀를 위하여, 새로운 CIoT로부터 Connected로 UE 상태가 천이되기 위해 요구되는 시그널링 오버헤드를 무선 인터페이스 상에서 10 메시지에서 5 메시지로 감소시키고, S1AP에서 6 메시지에서 4 메시지로 감소시킨다.
이 솔루션은 AS 및 NAS 계층에 영향을 미친다.
사용자 평면이 message 3에 맞춰지면, 사용자 평면 수신의 확인응답(acknowledgement)을 포함하여 시그널링 감소는 10 메시지에서 4 메시지로 감소된다.
결과적으로, 시그널링 오버헤드를 감소시키고, 이에 따라 UE가 eNB 간 UE 컨텍스트 전달을 지원하는 다중의 eNB에서 설정된 셀에 의해 서빙(serving) 받을 때 뿐만 아니라 eNB에 의해 설정된 셀로 제한된 이동성 패턴으로 인한 UE 배터리 수명을 향상시킨다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 수락 제어(admission control)와 관련되어 사용되는 QoS(Quality of Service) 정보인 할당/보유 우선순위(ARP: Allocation/Retention Priority)를 예시한다. 5 옥텟(octet) 내 비트들은 다음과 같다.
i) 비트 1: 선취 취약성(PVI: Pre-emption Vulnerability)
- 선취-취약성(Pre-emption-Vulnerability) 적용 가능한 액세스 타입(AVP: Applicable Access Type): 서비스 데이터 플로우 또는 베어러에 할당된 자원이 높은 우선순위 레벨을 가진 서비스 데이터 플로우 또는 베어러에 선취되거나 또는 할당될 수 있는지 여부를 지시한다.
0 값은, 서비스 데이터 플로우 또는 베어러에 할당된 자원이 더 높은 우선순위 레벨을 가지는 서비스 데이터 플로우 또는 베어러에 선취(pre-empted)되고, 할당될 수 있음을 지시한다.
1 값은, 서비스 데이터 플로우 또는 베어러에 할당된 자원이 더 높은 우선순위 레벨을 가지는 서비스 데이터 플로우 또는 베어러에 선취(pre-empted)될 수 없으며, 할당될 수 없음을 지시한다.
ii) 비트 3 내지 6: 우선순위 레벨(PL: Priority Level)
- 1 내지 15 값이 정의되고, 1 값이 우선순위가 가장 높은 레벨임
- 우선순위 레벨은 자원 요청의 상대적인 중요성을 정의함
- AVP는 또한 자원이 한정된 동안(핸드오버 케이스)에 어떠한 기존의 베어러가 선취될지 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
- 1 내지 8 값은 운영자 도메인 내에서 우선순위 지정된 처리를 받을 권한이 있는 서비스에만 할당되어야 한다. 9 내지 15 값은 홈 네트워크에 위해 권한 받은 자원에 할당될 수 있으며, 따라서 UE가 로밍 중에 적용될 수 있다.
iii) 비트 7: 선취 능력(PCI: Pre-emption Capability)
- 서비스 데이터 플로우 또는 베어러가 낮은 우선순위 레벨을 가지는 또 다른 서비스 데이터 플로우에 이미 할당되었던 자원을 이용할 수 있는지 여부를 지시한다.
0 값은, 이미 낮은 우선순위 레벨을 가지는 또 다른 서비스 데이터 플로우 또는 베어러에 할당되었던 자원을 서비스 데이터 플로우 또는 베어러가 취할 수 있음을 지시한다.
1 값은, 이미 낮은 우선순위 레벨을 가지는 또 다른 서비스 데이터 플로우 또는 베어러에 할당되었던 자원을 서비스 데이터 플로우 또는 베어러가 취할 수 없음을 지시한다.
사용자 평면 최적화를 위한 효율적인 이동성 관리 절차
앞서 설명한 솔루션의 경우, 이동성 관리(MM: Mobility Management) 절차를 포함하고 있으나, 재개(resumption)가 실패(failure)한 경우, 또한 TAU 절차 이후에 E-RAB(E-UTRAN Radio Access Bearer)의 셋업이 필요한 경우에 대한 방법이 정의되지 않았다.
Resumption(또는 Resume) 절차에 있어서, 단말이 이동하는 경우에, 이전 eNB에 있던 AS 컨텍스트(context) 정보를 획득(fetch)하지 못하거나, 또한 X2 인터페이스의 등의 이유로 단말이 resumption이 불가능한 곳으로 이동하는 경우, resumption failure가 발생된다. 이 경우, 다시 RRC 연결 셋업 절차를 수행하는 폴백(fallback) 메커니즘이 필요할 수 있다.
이에 E-RAB 셋업이 필요 없는 경우라면 resumption 대신 기존 NAS PDU를 전송하기 위한 절차를 수행할 수 있다. 반면, TAU시 액티브 플래그(Active flag)가 셋팅되거나, 또는 S-GW에서 PSM/eDRX를 적용하는 UE에 접근가능(reachable)하지 않은 경우 데이터를 버퍼링하고 있는 등의 경우, TAU 등의 MM 절차 이후 DL 데이터 전송이 뒤따를 수 있다. 즉, 단말에서는 MM 절차만(MM only procedure)을 시작하는 경우라도 MME 단에서 E-RAB 셋업을 요구할 수 있는 경우가 있다.
보다 구체적으로, CIoT 사용자 평면 최적화(User Plane Optimization)가 적용되는 경우, 아래 도면을 참조하여 TAU 절차 이후에 E-RAB의 셋업이 필요할 때의 기존의 절차의 문제점에 대하여 살펴본다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
1. UE 내 NAS 계층(예를 들어, 프로세서 내 NAS 모듈)에 의해 TAU가 트리거될 수 있다.
UE 내 NAS 계층은 AS 계층(예를 들어, 프로세서 내 AS 모듈)에게 접속 제어(access control)의 목적(즉, 호 타입(call type))을 제공할 수 있다.
2. UE 내 AS 계층은 레가시 RRC connection setup 절차를 수행할 수 있다.
앞서 도 6 참조하면, UE 내 AS 계층은 Message 3에서 RRC Connection Request 메시지를 eNB에게 전송하고, Message 4에서 RRC Connection Setup 메시지를 eNB로부터 수신할 수 있다.
이때, UE 내 AS 계층은 NAS 계층으로부터 제공된 접속 제어(access control)의 목적(즉, 호 타입(call type))과 매핑된 확립 원인(establishment cause)를 세팅하고, RRC Connection Request 메시지에 포함시켜 eNB에게 전송할 수 있다.
그리고, UE 내 AS 계층은 Message 5인 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지 내 NAS PDU(즉, TAU 요청(TAU Request) 메시지)를 포함시켜 eNB에게 전송할 수 있다.
3. eNB는 S1-AP 메시지인 초기 UE 메시지(Initial UE message)를 통해 NAS PDU를 MME에게 전달할 수 있다.
4. MME는 해당 UE에 대하여 E-RAB 셋업이 요구되는지 및 RRC 연결이 유보(suspension)되었는지 판단할 수 있다.
MME는 예를 들어, S-GW에서 UE에게 전송하여야 할 DL 데이터가 존재하는 경우, 또는 Active Flag가 1로 설정되어 있는 경우 등 E-RAB 셋업이 요구된다고 판단할 수 있다.
또한, MME는 앞서 도 11과 같은 RRC 연결의 suspension 절차 등이 완료되는 경우, 해당 UE에 대한 RRC 연결이 suspension되어 있다고 알 수 있다.
도 17에서는 해당 UE에 대하여 E-RAB 셋업이 요구되고 또한 RRC 연결이 suspension되어 있다고 가정한다.
5. MME는 NAS PDU(즉, TAU 승인(TAU Accept) 메시지)를 포함하는 새로운 S1-AP 메시지인 재개 요청(Resumption Request) 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다.
6. 이때, eNB는 UE context를 찾을 수 없다. 즉, 앞서 2 단계에서 UE로부터 Resume ID를 수신하지 못하였으므로, eNB는 UE context를 찾을 수 없다.
7-8. 따라서, eNB는 UE에게 Resume ID를 문의하고, UE로부터 UE의 Resume ID를 수신한다.
9. 만약, 서빙(serving) eNB가 해당 UE의 Resume ID에 따른 해당 UE의 context를 가지고 있는 경우, 해당 UE와 RRC Resume 절차를 수행할 수 있다.
반면, serving eNB가 UE의 context를 가지고 있지 않은 경우, serving eNB는 이웃(neighbor) eNB들로부터 UE의 context를 획득(fetch)하기 위한 절차를 수행할 수 있다.
9a-10a. serving eNB가 neighbor eNB로부터 UE context를 획득한 경우, serving eNB는 해당 UE와 RRC Resume 절차를 수행할 수 있다. 그리고, serving eNB는 RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지를 전송할 수 있다.
9b-10b. 반면, serving eNB가 neighbor eNB로부터 UE context를 획득하지 못한 경우(예를 들어, neighbor eNB와 X2 인터페이스가 존재하지 않은 경우 등), serving eNB는 초기 컨텍스트 셋업(Initial Context Setup) 절차를 수행한다. 즉, serving eNB는 MME에게 초기 컨텍스트 셋업 트리거링(Initial Context Setup Triggering) 메시지를 전송할 수 있다.
11. eNB는 Initial Context Setup Triggering 메시지에 대한 응답으로 MME로부터 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 수신할 수 있다.
12. 이후, E-RAB 셋업 절차가 수행될 수 있다. 즉, eNB는 UE를 위한 무선 베어러를 재구성하고, 해당 UE를 위한 eNB와 S-GW 간 S1-U 베어러가 생성될 수 있다.
도 17과 같이, UE의 NAS 계층에서 TAU 절차를 개시할 때, UE의 AS 계층에서 기존과 같이 일괄적으로 RRC Connection Request 메시지를 eNB에게 전송함으로써 기존의 RRC Connection Setup 절차를 수행하게 되면, 이후 serving eNB가 RRC Resume 절차를 수행하기 위하여 UE로부터 Resume ID를 획득하고, 또한 neighbor eNB로부터 UE의 context를 획득하기 위한 시그널링이 추가됨에 따라 시그널링 오버헤드가 증가하게 된다. 또한, 결국 neighbor eNB로부터 UE의 context를 획득하지 못한 경우(즉, RRC Resume이 불가능한 경우), 결국 위와 같은 시그널링은 불필요한 절차에 해당한다.
또한, 이러한 문제를 해결하기 위하여 도 17과 같은 상황에서 UE가 RRC Connection Setup 시 Resume 관련 파라미터를 eNB에 전송하는 경우에 대하여 아래 도면을 참조하여 살펴본다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차를 예시한다.
1. UE 내 NAS 계층(예를 들어, 프로세서 내 NAS 모듈)에 의해 TAU가 트리거될 수 있다.
UE 내 NAS 계층은 AS 계층(예를 들어, 프로세서 내 AS 모듈)에게 접속 제어(access control)의 목적(즉, 호 타입(call type))을 제공할 수 있다.
2. UE 내 AS 계층은 레가시 RRC connection setup 절차를 수행할 수 있다.
앞서 도 6 참조하면, UE 내 AS 계층은 Message 3에서 RRC Connection Request 메시지를 eNB에게 전송하고, Message 4에서 RRC Connection Setup 메시지를 eNB로부터 수신할 수 있다.
이때, UE 내 AS 계층은 NAS 계층으로부터 제공된 접속 제어(access control)의 목적(즉, 호 타입(call type))과 매핑된 확립 원인(establishment cause)를 세팅하고, RRC Connection Request 메시지에 포함시켜 eNB에게 전송할 수 있다.
또한, UE 내 AS 계층은 RRC Connection Request 메시지에 Resume 관련 파라미터(즉, Resume ID, 인증 토큰(authentication token))을 포함시켜 eNB에게 전송할 수 있다. 인증 토큰은 eNB가 UE 식별자(identity)를 확인(verify)하기 위하여 이용될 수 있다.
그리고, UE 내 AS 계층은 Message 5인 RRC Connection Setup Complete 메시지 내 NAS PDU(즉, TAU 요청(TAU Request) 메시지)를 포함시켜 eNB에게 전송할 수 있다.
3. eNB는 S1-AP 메시지인 초기 UE 메시지(Initial UE message)를 통해 NAS PDU를 MME에게 전달할 수 있다.
4. MME는 해당 UE에 대하여 E-RAB 셋업이 요구되는지 및 RRC 연결이 유보(suspension)되었는지 판단할 수 있다.
MME는 예를 들어, S-GW에서 UE에게 전송하여야 할 DL 데이터가 존재하는 경우, 또는 Active Flag가 1로 설정되어 있는 경우 등 E-RAB 셋업이 요구된다고 판단할 수 있다.
또한, MME는 앞서 도 11과 같은 RRC 연결의 suspension 절차 등이 완료되는 경우, 해당 UE에 대한 RRC 연결이 suspension되어 있다고 알 수 있다.
도 18에서는 해당 UE에 대하여 E-RAB 셋업이 요구되고 또한 RRC 연결이 suspension되어 있다고 가정한다.
5. MME는 NAS PDU(즉, TAU 승인(TAU Accept) 메시지)를 포함하는 새로운 S1-AP 메시지인 재개 요청(Resumption Request) 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다.
6-8. 만약, 서빙(serving) eNB가 해당 UE의 Resume ID에 따른 해당 UE의 context를 가지고 있는 경우, 해당 UE와 RRC Resume 절차를 수행할 수 있다.
반면, serving eNB가 UE의 context를 가지고 있지 않은 경우, serving eNB는 이웃(neighbor) eNB들로부터 UE의 context를 획득(fetch)하기 위한 절차를 수행할 수 있다. 다만, 앞서 도 17과 같이, serving eNB가 neighbor eNB로부터 UE context를 획득하지 못한 경우(예를 들어, neighbor eNB와 X2 인터페이스가 존재하지 않은 경우 등), serving eNB는 초기 컨텍스트 셋업(Initial Context Setup) 절차를 수행한다.
즉, serving eNB는 MME에게 초기 컨텍스트 셋업 트리거링(Initial Context Setup Triggering) 메시지를 전송할 수 있다.
그리고, eNB는 Initial Context Setup Triggering 메시지에 대한 응답으로 MME로부터 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 수신할 수 있다.
9. 이후, E-RAB 셋업 절차가 수행될 수 있다. 즉, eNB는 UE를 위한 무선 베어러를 재구성하고, 해당 UE를 위한 eNB와 S-GW 간 S1-U 베어러가 생성될 수 있다.
도 18과 같이, serving eNB가 결국 neighbor eNB로부터 UE의 context를 획득하지 못한 경우(즉, RRC Resume이 불가능한 경우), 위와 같은 5 단계 및 7 단계와 같은 불필요한 추가 시그널링이 발생한다. 또한, Resume이 불가능한지 UE를 판단할 수 없기 때문에 매 RRC Connection Setup 절차에서 Resume 관련 파라미터를 전송함에 따라 무선 자원의 낭비를 초래하게 된다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 resumption failure에 대한 fallback을 최대한 줄이기 위한 방법 내지 MME에서 E-RAB 셋업이 필요한 경우에 resume 절차를 최대한 이용하여 RRC 시그널링을 최대한 줄일 수 있도록 하기 위한 방법을 제안한다.
다시 말해, 본 발명에서는 UE가 ECM-Idle/ECM-Connected 구간 동안 AS context 정보를 삭제/해제(delete/release) 하는 대신 resumption을 통해 UE가 다시 RRC 연결 셋업 시 이전에 저장되어 있는 AS context를 다시 재개하는 CIoT 사용자 평면 최적화(User Plane Optimization)가 적용되는 경우, MM 절차(예를 들어, TAU 절차)를 효율적으로 수행하는 방법에 대해 제안한다.
CIoT User Plane Optimization가 적용되고 eNB가 이전에 확립된 RRC 연결을 유보(suspend)한 경우, E-RAB 셋업이 요구되면, UE는 다음의 RRC 연결 셋업을 위한 Resumption (또는 Resume) 절차를 수행한다. Resumption 절차가 failure한 경우, UE는 이후에 RRC 연결 셋업 절차(예를 들어, fallback 절차)를 수행한다. 이때, fallback 절차로 인한 시그널링 오버헤드는 명확하지 않지만 Resumption failure를 야기하는 불필요한 resumption로 이해되므로, 방지하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, MM 절차(예를 들어, TAU)를 위해 resumption 절차를 수행할지 여부에 대하여 아직 명확히 정의되지 않았다. 대부분의 경우, MM 절차는 E-RAB 셋업을 요구하지 않을 수 있지만, 다음과 같은 경우, 성공적인 MM 절차(예를 들어, TAU) 이후에 E-RAB 셋업이 요구된다.
- 케이스 1: UE NAS가 '액티브 플래그(active flag)'가 셋팅되었음을 지시한 경우
- 케이스 2: S-GW 내 UE를 위해 버퍼링된 데이터가 대기하는 경우(즉, S-GW가 UE에 대하여 확장된 버퍼링을 적용한 경우)
위 두 가지 케이스 모두, UE의 AS 계층은 E-RAB 셋업이 필요한지 알 수 없다. 더욱이 케이스 2의 경우, UE는 DL 데이터 전송으로 인하여 E-RAB 셋업이 요구되기 때문에 UE의 AS 계층과 NAS 계층에 관계없이 E-RAB 셋업이 필요한지 알 수 없다. 따라서, UE의 AS 계층은 E-RAB 셋업의 필요한지 결정할 수 없다. 이에 MME만이 E-RAB 셋업을 결정하기에 최적일 수 있다.
즉, MM 절차(예를 들어, TAU 절차) 이후에 E-RAB 셋업의 필요한지 결정하기 위하여 MME가 최적의 노드일 수 있다.
그러나, MME가 초기 컨텍스트 셋업(Initial Context Setup)이 요구된다고 결정한 경우, Resumption 절차는 전체의 초기 컨텍스트 셋업(Initial Context Setup) 절차와 비교할 때 효율적인 절차이다.
즉, MME가 E-RAB 셋업을 결정한 때 resumption 절차가 이용 가능하다면, resumption 절차는 전체 초기 컨텍스트 셋업(Initial Context Setup) 절차 보다 더욱 효율적이다. 다시 말해, 상술한 바와 같이, resumption 절차가 이용되면, RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete), RRC 보안 모드 명령(RRC Security Mode Command), RRC 보안 모드 완료(RRC Security Mode Complete), RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration) 등의 메시지가 생략될 수 있으므로, 전체 초기 컨텍스트 셋업(Initial Context Setup) 절차 보다 시그널링 오버헤드가 감소될 수 있다.
MM 절차를 위한 RRC 연결 셋업(RRC connection setup) 절차 동안에, UE는 resumption 관련 파라미터를 eNB에게 제공할 수 있다. 그리고, eNB는 RRC resumption의 이용가능성을 체크하고, MME에게 RRC resumption 이용가능성의 결과를 지시할 수 있다. 그리고, MME는 eNB 평가에 기반하여 Initial Context Setup 절차와 resumption 중에서 하나를 선택할 수 있다. eNB가 평가 결과로서 resumption failure를 MME에게 지시하면, MME는 E-RAB 셋업이 요구될 때만 Initial Context Setup 절차를 개시한다. resumption 평가가 실패하더라도, MME가 E-RAB 셋업을 요구하지 않으면, 영향이 없다.
제안 1) UE Resumption 관련 정보를 RRC 메시지 내 포함시키는 것을 허용할 수 있다. 따라서, eNB는 resumption 이용가능성을 평가할 수 있고, 그 결과를 MME에게 지시할 수 있다. MME가 E-RAB 셋업을 원하면, MME는 eNB로부터 resumption 평가 지시에 기반하여 eNB에게 Initial Context Setup을 수행할지 또는 Resumption 요청을 수행할지 결정할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 재개(resumption) 유효성(validity) 체크를 수반한 NAS 절차를 예시한다.
도 19에서는 CIoT User Plane (UP) 최적화가 적용될 때, 제안되는 NAS 절차를 위한 전반적인 절차를 예시한다. 도 19에서는 TAU 절차가 이용된다고 가정된다.
UE 내 NAS 계층(예를 들어, 프로세서 내 NAS 모듈)에 의해 TAU가 트리거될 수 있다(S1901).
UE 내 NAS 계층은 TAU가 트리거되면, TAU 요청(Request) 메시지를 AS 계층(예를 들어, 프로세서 내 AS 모듈)에게 전송할 수 있다.
이때, NAS 계층은 TAU 절차 이후에 E-RAB 셋업이 필요한 경우, TAU Request 메시지 내 액티브 플래그를 '1'로 셋팅할 수 있다.
여기서, 액티브 플래그(Active flag)는 UE가 ECM-IDLE 상태일 때, TAU 절차에 의해 모든 액티브(active) EPS 베어러를 위한 무선 베어러 및 S1 베어러의 활성화를 위한 UE에 의한 요청을 의미한다.
또한, UE 내 NAS 계층은 AS 계층에게 접속 제어(access control)의 목적(즉, 호 타입(call type)) 및/또는 RRC 확립 원인을 제공할 수 있다.
또한, UE 내 NAS 계층은 AS 계층에게 TAU 절차 이후에 E-RAB 셋업이 필요한지 여부(또는 RRC 연결의 재개 여부)를 지시할 수 있다.
예를 들어, 유보 지시(suspend indication)가 수반된 EMM-IDLE (또는 ECM-IDLE) 모드일 때(즉, 하위 계층(예를 들어, AS 계층)으로부터 RRC 연결이 유보(suspend)되었다고 지시를 수신한 경우), NAS 메시지를 이용한 절차가 트리거되면, UE 내 NAS 계층은 하위 계층(예를 들어, AS 계)에게 RRC 연결의 재개를 요청할 수 있다. 하위 계층에게 이러한 요청 내에서, NAS 계층은 RRC 확립 원인 및/또는 호 타입(call type)을 제공할 수 있다.
UE 내 AS 계층은 RRC connection setup 절차를 수행할 수 있다(S1902).
UE 내 AS 계층은 NAS 계층으로부터 제공된 접속 제어(access control)의 목적(즉, 호 타입(call type))과 매핑된 확립 원인(establishment cause)를 세팅할 수 있다.
이때, UE 내 NAS 계층으로부터 TAU 절차 이후에 E-RAB 셋업이 필요 없다는 지시를 제공 받은 경우(즉, RRC 연결의 재개를 요청 받지 않은 경우), UE 내 AS 계층은 RRC 확립 원인을 '발신-신호(MO-signalling: Mobile Originated-signalling)'으로 셋팅할 수 있다. 그리고, UE 내 AS 계층은 RRC 확립 원인은 'MO-signalling'을 RRC Connection Request 메시지(Message 3)에 포함시켜 eNB에게 전송할 수 있다. 그리고, UE는 Message 4에서 RRC Connection Setup 메시지를 eNB로부터 수신할 수 있다.
반면, UE 내 NAS 계층으로부터 TAU 절차 이후에 E-RAB 셋업이 필요하다는 지시를 제공 받은 경우(즉, RRC 연결의 재개를 요청 받은 경우), UE 내 AS 계층은 RRC 확립 원인을 'MO-signalling'로 셋팅할 수 있다. 이 경우, UE 내 AS 계층은 UE 내 유보된 AS 컨텍스트가 존재하는 경우, eNB에서 Resumption Validity를 요청하기 위한 지시자, Resumption 관련 정보/파라미터(즉, Resume ID 또는 S-TMSI(SAE Temporary Mobile Subscriber Identity), 인증 토큰(authentication token), Resumption 유효성(validity)/이용가능성 체크가 요구된다는 지시 등)와 RRC 확립 원인을 RRC Connection Request 메시지(Message 3)에 포함시켜 eNB에게 전송할 수 있다. 그리고, UE는 Message 4에서 RRC Connection Setup 메시지를 eNB로부터 수신할 수 있다.
이때, 인증 토큰은 eNB가 UE 식별자(identity)를 확인(verify)하기 위하여 이용될 수 있다.
또한, UE 내 NAS 계층으로부터 TAU 절차 이후에 E-RAB 셋업이 필요하다는 지시를 제공 받은 경우(즉, RRC 연결의 재개를 요청 받은 경우), UE는 RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지를 전송할 수도 있다. 이때, RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지 eNB에서 Resumption Validity를 요청하기 위한 지시자, Resumption 관련 정보/파라미터 및/또는 Resumption 유효성(validity)/이용가능성 체크가 요구된다는 지시 등)와 RRC 확립 원인을 포함할 수 있다. 이때, UE 내 AS 계층은 RRC 확립 원인을 'MO-signalling'(또는 'MO-data')로 셋팅할 수 있다.
만약, S-TMSI가 Resumption ID로 이용되는 경우, UE는 Resumption validity 체크를 요청하기 위한 지시자만을 RRC Connection Request 메시지에 포함시킬 수 있다.
그리고, UE 내 AS 계층은 eNB으로부터 Message 4를 수신 후, Message 5로서 RRC Connection Setup Complete 메시지 내 NAS PDU(즉, TAU 요청(TAU Request) 메시지)를 포함시켜 eNB에게 전송할 수 있다.
UE로부터 RRC Connection Request 메시지 내에서 Resume 관련 정보/파라미터 및/또는 Resume validity 체크가 필요하다는 지시자를 수신한 경우, eNB는 resumption validity(즉, resume 절차의 이용 가능성)를 평가/체크할 수 있다(S1903).
즉, eNB는 해당 UE에 대한 유효한 UE 컨텍스트 (보안 컨텍스트 포함)를 재개할 수 있는지(즉, 유보되어 있는지) 여부를 평가/체크할 수 있다.
eNB는 S1-AP 메시지인 초기 UE 메시지(Initial UE message)를 통해 NAS PDU를 MME에게 전달할 수 있다(S1904).
만약 S1903 단계에서 Resume validity를 평가/체크한 경우, eNB는 NAS PDU와 함께 체크(평가) 결과(유효함(yes) 또는 유효하지 않음(no))를 Initial UE message에 포함시켜 MME에게 전송할 수 있다.
이때, Resume validity를 평가/체크한 결과, Resume 절차가 가능한 경우, eNB는 MME에게 UE 컨텍스트 재개 요청(UE Context Resume Request) 메시지를 전송할 수도 있다.
MME는 E-RAB 셋업이 요구되는지 여부를 결정할 수 있다(S1905).
만약, NAS PDU 내 액티브 플래그(Active flag)가 셋팅된 경우, 및/또는 확장된 버퍼링(extended buffering)이 S-GW에 의해 적용되어 UE를 위한 DL 데이터가 상기 S-GW에 대기하는 경우, MME는 E-RAB 셋업이 해당 UE에 대하여 요구된다고 결정할 수 있다.
또한, MME는 앞서 S1904 단계에서 제공된 resumption validity의 결과를 사용할 수 있다. 즉, MME는 resumption의 유효성/이용가능성에 기반하여 NAS PDU(즉, TAU accept 메시지)와 함께 Resumption 요청 또는 Initial Context setup을 eNB에게 전송할 수 있다.
만약, MME가 E-RAB 셋업이 요구되지 않는다고 판단한 경우, eNB의 resumption validity 체크 결과와 무관하게, 이후에 후술하는 a) 절차가 수행될 수 있다.
또는, MME가 E-RAB 셋업이 요구된다고 판단한 경우, eNB로부터 수신한 resumption validity 체크 결과 내에서 resume이 가능하다고 지시되었으면, 이후에 후술하는 b) 절차가 수행될 수 있다.
또는, MME가 E-RAB 셋업이 요구된다고 판단한 경우, eNB로부터 수신한 resumption validity 체크 결과 내에서 resume이 가능하지 않다고 지시되었으면, 이후에 후술하는 c) 절차가 수행될 수 있다.
a) E-RAB 셋업이 요구되지 않은 경우
MME는 NAS PDU (TAU Accept 메시지)를 포함하는 하향링크 NAS 전달(Downlink NAS TRANSPORT) 메시지를 eNB에 전송할 수 있다(S1906a).
Downlink NAS TRANSPORT 메시지는 MME가 eNB를 경유하여 트랜스패런트하게(transparently) NAS 메시지를 UE에게 전송할 필요만이 있을 때, MME가 NAS 메시지를 포함시켜 eNB에게 전송하는 메시지이다.
그리고, eNB는 트랜스패런트하게(transparently) NAS PDU를 RRC 메시지를 통해 UE에게 전달할 수 있다(S1907a). 그리고, MME는 S1 해제(S1 release) 절차를 수행할 수 있다.
b) E-RAB 셋업이 요구되고, resumption이 이용 가능한 경우
MME는 AS resumption(즉, 연결 재개)이 요구됨을 지시하면서 NAS PDU(예를 들어, TAU Accept 메시지)를 피기백(piggy-backing)한 S1AP 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다(S1906b).
이때, Resumption Request와 같은 새로운 S1AP 메시지가 이용될 수도 있으며, 또는 하향링크 NAS 전달(DOWNLINK NAS TRANSPORT) 메시지에 새로운 정보 요소(IE: Information Element)가 추가될 수도 있다.
또는, eNB에 의해 Resume 절차가 가능하다고 판단됨으로써, MME가 eNB로부터 UE 컨텍스트 재개 요청(UE Context Resume Request) 메시지를 수신한 경우, MME는 연결을 재개하기 위하여 필요한 S1AP 연관(association)과 관련된 데이터, UE 컨텍스트 및 베어러 컨텍스트(하향링크 TEID 포함)를 저장하였던 eNB에 UE가 복귀하였음을 식별할 수 있다. 그리고, MME는 연결이 재개되었음을 UE 컨텍스트 재개 응답(UE Context Resume Response) 메시지 내에서 eNB에게 확인응답(acknowledgement)할 수도 있다.
이때, MME는 S1 release 절차를 수행하지 않을 수 있다.
eNB는 AS context 재개(즉, RRC 연결 재개)를 지시하는 RRC 메시지를 통해 NAS PDU를 UE에게 전달할 수 있다(S1907b).
예를 들어, eNB는 Resume Request 메시지를 UE에게 전송할 수 있다.
또한, 이때 eNB는 해당 UE를 위해 모든 유보된 E-RAB을 수락(admit)(즉, 재개를 수락)할 수 있는지 판단할 수 있다.
또한, eNB는 해당 UE를 위해 모든 유보된 E-RAB이 수락(admit)할 수 없는 경우, eNB는 수락(admit)이 불가능한 E-RAB에 대한 리스트(E-RABs Failed To Resume List)를 S1AP 메시지(예를 들어, UE 컨텍스트 재개 요청 메시지 등)를 통해 MME에게 전송할 수 있다. 이때, E-RABs Failed To Resume List는 재개를 수락할 수 없는 E-RAB의 식별자(Identifier) 및 원인(cause)(무선 자원 가용 불가 등)을 포함할 수 있다.
이때, 후술하는 도 20 및 도 21에 따른 eNB의 admission control이 수행될 수도 있다.
또한, MME는(예를 들어, eNB로부터 S1AP 메시지(예를 들어, UE 컨텍스트 재개 요청 메시지 등)를 수신한 경우) 해당 UE를 위해 모든 유보된 E-RAB을 수락(admit)(즉, 재개를 수락)할 수 있는지 판단할 수 있다. 그리고, MME는 해당 UE를 위해 모든 유보된 E-RAB이 수락(admit)할 수 없는 경우, MME는 수락(admit)이 불가능한(즉, 거절된) E-RAB에 대한 리스트(E-RABs Failed To Resume List)를 eNB에게 S1AP 메시지(예를 들어, UE 컨텍스트 재개 메시지 등)를 통해 전송할 수 있다. 이때, E-RABs Failed To Resume List는 재개를 수락할 수 없는 E-RAB의 식별자(Identifier) 및 원인(cause)을 포함할 수 있다.
이때, 만약 MME로부터 E-RABs Failed To Resume List를 수신한 경우, eNB는 해당 UE에 대한 무선 베어러를 재구성할 수 있다.
eNB으로부터 RRC 연결 재개를 지시하는 RRC 메시지를 수신한 UE는 모든 SRB 및 DRB를 재개하고, AS 보안을 재-확립하며, 이제 UE는 RRC_CONNECTED 상태로 전환될 수 있다.
c) E-RAB 셋업이 요구되고, resumption이 이용 가능하지 않은 경우
MME는 NAS PDU(TAU Accept 메시지)을 포함하는 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다(S1906c).
Initial Context Setup Request 메시지는 MME가 eNB에게 UE 컨텍스트의 셋업을 요청하기 위한 메시지이다.
그리고, eNB는 해당 UE를 위한 무선 베어러를 재구성할 수 있다(즉, E-RAB 셋업 절차)(S1907c).
이 경우, E-RAB setup이 필요하지만 eNB로부터 resumption 결과를 수신하지 못한 경우, MME는 initial context setup을 요청할 수도 있다.
또한, eNB에 의해 Resume 절차가 가능하다고 판단됨으로써, MME가 eNB로부터 UE 컨텍스트 재개 요청(UE Context Resume Request) 메시지를 수신한 경우라도, MME가 1개의 E-RAB도 재개할 수 없다고 판단되면, 이에 대한 응답으로 UE 컨텍스트 재개 실패(UE Context Resume Failure) 메시지를 eNB에게 전송함으로써, UE 관련 논리적 S1-연결을 해제할 수 있다. MME로부터 UE 컨텍스트 재개 실패(UE Context Resume Failure) 메시지를 수신하면, eNB는 해당 UE에 대한 RRC 연결을 해제하고, 모든 관련된 시그널링 및 사용자 데이터 전송(transport) 자원을 해제할 수 있다.
MME는 E-RAB 셋업을 위해 베어러 수정 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 S-GW에게 전송하고(S1908)
그리고, MME가 이에 대한 응답으로 S-GW로부터 베어러 수정 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 수신함으로써, 해당 UE를 위한 S1-U 베어러가 생성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, eNB는 앞서 도 19의 3 단계에서 Resumption validity check를 수행하지 않을 수도 있다.
도 19의 S1905 단계 이전의 절차는 기존의 TAU 절차(앞서 도 9 참조)를 따를 수 있다.
앞서 도 19의 S1905 단계에서 MME가 E-RAB setup이 필요하지 않다고 판단되면, 앞서 도 19의 S1906a 내지 S1907a 단계가 수행될 수 있다.
반면, 도 19의 S1905 단계에서 MME가 E-RAB setup이 필요하다고 판단되면, S1906 단계에서 MME는 초기 컨텍스트 셋업(Initial Context Setup) 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다.
eNB는 MME로부터 Initial Context Setup을 수신하면 RRC 연결의 재개가 가능한지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, eNB는 RRC Connection Setup 중 UE로부터 수신한 S-TMSI 또는 C-RNTI 등의 정보를 통해 해당 단말의 AS Context 재개가 가능한지 여부를 판단할 수 있다.
RRC 연결의 재개가 가능하다고 판단하는 경우, eNB는 Resume 절차를 수행할 수 있다. 그리고, eNB는 MME에게 재개 완료 메시지(Resume Complete message)(또는 UE 컨텍스트 재개 요청(UE Context Resume Request) 메시지)를 송신할 수 있다.
이때, Initial Context setup complete message를 MME로 송신하는 것으로 구현될 수도 있고. 또는 유보된 컨텍스트의 활성을 요청하는 새로운 메시지로 구현될 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, Resume 절차에 있어서, Resume 대상이 되는 해당 단말의 AS context의 DRB들의 자원을 할당하기 위하여 eNB가 수락 제어(admission control)를 실시하는 경우, 해당 UE의 DRB 자원을 예약하기 위하여 필요한 admission control을 기존 동작과 달리 수행할 수 있다. 즉, eNB는 해당 단말에 할당된 ARP(Allocation/Retention Priority) 값을 달리 해석해서 admission control을 실시할 수 있다.
마찬가지로, 순수한(Pure) NAS 절차(예를 들어, TAU 절차)인 경우에도, DRB 셋업 필요 여부와 상관없이 AS 컨텍스트를 재개하는 경우, eNB는 해당 UE의 DRB 자원을 예약하기 위하여 필요한 admission control을 기존 동작과 달리 수행할 수 있다.
즉, eNB는 해당 단말이 재개를 요청하고 이에 대한 RRC 확립 원인이 'MO-data'가 아닌 'MO-signalling'인 경우, 해당 단말에 해당하는 AS context의 DRB들의 자원을 할당하기 위해 admission control을 실시하는 경우, 해당 단말에 할당된 ARP 값을 달리 해석해서 admission control을 실시할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 RRC 연결 재개(Resume) 절차를 예시하는 도면이다.
이전 시점에(예를 들어, UE가 페이징된 경우, 또는 상향링크 버퍼에 새로운 데이터가 도달한 경우), UE는 RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지를 eNB에게 전송함으로써, 연결을 재개할 수 있다(S2001).
UE는 RRC Connection Resume Request 메시지에 Resume ID, 재개 원인(Resume Cause), 인증 토큰(authentication token)을 포함시킬 수 있다. 인증 토큰은 eNB가 UE 식별자(identity)를 확인(verify)하기 위하여 이용될 수 있다.
eNB는 해당 UE를 위해 이전에 유보되었던 자원(예를 들어, 베어러)을 예약하기 위하여 admission control를 수행할 수 있다(S2002).
이때, eNB는 Resume 절차의 경우(또는, 해당 단말에 대한 재개 원인(Resume Cause)이 'mo-signalling'인 경우), admission control 수행 시 도 16에서 예시된 ARP 내에서 Bit 7의 PCI 값을 무시할 수 있다.
즉, 이전에 유보되었던 해당 UE를 위한 DRB가 도 16에서 예시된 값들 중 Bit 7의 선취 능력(pre-emption Capability)이 셋팅(즉, 0 값)되어 다른 낮은 우선순위(lower priority)를 가지는 단말의 DRB를 선취(pre-emption)할 수 있을지라도, Resume 절차의 경우(또는, 해당 단말에 대한 재개 원인(Resume Cause)이 'mo-signalling'인 경우)라면, Bit 7 값(선취 능력)을 무시할 수 있다.
이때, Resume을 위해 해당 UE에게 할당할 자원이 부족한 경우라면, eNB는 다른 낮은 우선순위를 가지는 액티브(active)한 UE의 자원(즉, DRB)을 선취해서 해당 UE에게 할당하는 대신에, 해당 UE가 가지는 베어러 중(즉, 이전에 유보된 베어러) 중 낮은 우선순위 레벨을 가지는 베어러부터 자원을 할당하지 않을 수 있다. 즉, eNB는 낮은 우선순위 레벨을 가지는 베어러부터 수락(admission)을 하지 않을 수 있다(즉, 드랍(drop)).
또한, eNB는 Resume ID(즉, 'resumeIdentity')가 존재하는지 체크하고, 인증 토큰(authentication token)의 유효한지 여부를 확인한 후 위의 admission control 절차를 수행할 수 있다.
Resume ID(즉, 'resumeIdentity')가 존재하면(또한, 인증 토큰(authentication token)의 유효성을 성공적으로 확인하면), eNB는 RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지를 UE에게 전송할 수 있다(S2003).
이때, RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지는 해당 UE에게 무선 베어러의 셋업/수정하기 위한 전용 무선 자원 구성(Radio Resource Configuration Dedicated)을 포함할 수 있다. 전용 무선 자원 구성(Radio Resource Configuration Dedicated)은 admission control에 의해 해당 UE에게 할당된(또는 예약된) 무선 베어러 정보를 포함할 수 있다.
또한, RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지는 AS 보안을 재-확립(re-establish)하기 위하여 요구되는 다음 홉 체이닝 카운터(NCC: Next Hop Chaining Counter)를 포함할 수 있다.
UE는 모든 SRB 및 DRB를 재개하고, AS 보안을 재-확립하며, 이제 UE는 RRC_CONNECTED 상태로 전환될 수 있다(S2004).
UE는 RRC 연결이 성공적으로 재개되었음을 확인하는 RRC 연결 재개 완료(RRC Connection Resume Complete) 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다(S2005).
eNB는 UE 상태가 변경되었음을 MME에게 알리기 위하여 UE 컨텍스트 재개 요청(UE Context Resume Request) 메시지를 전송함으로써, S1-AP 컨텍스트 재개(S1-AP Context Resume) 절차를 개시할 수 있다(S2006).
MME는 S-GW에게 베어러 수정 요청(Modify Bearers Request) 메시지를 전송함으로써 UE를 위한 S1-U 베어러의 활성화를 요청할 수 있다(S2007).
MME은 UE 컨텍스트 재개 요청(UE Context Resume Request) 메시지에 대한 응답으로 UE 컨텍스트 재개 응답(UE Context Resume Response) 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다(S2008).
RRC 연결은 또한 연결이 유보되었던 eNB(old eNB)와 상이한 eNB(new eNB) 내에서 재개될 수 있다. eNB 간 연결 재개는 new eNB가 old eNB로부터 X2 인터페이스를 통해 UE 컨텍스트를 회수(retrieve)하는 컨텍스트 획득(context fetching)을 사용하여 제어된다. new eNB는 UE 컨텍스트를 식별하기 위하여 old eNB에 의해 사용되는 Resume ID를 제공한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 RRC 연결 재개(Resume) 절차를 예시하는 도면이다.
이전 시점에(예를 들어, UE가 페이징된 경우, 또는 상향링크 버퍼에 새로운 데이터가 도달한 경우), UE는 RRC 연결 재개 요청(RRC Connection Resume Request) 메시지를 eNB에게 전송함으로써, 연결을 재개할 수 있다(S2101).
UE는 RRC Connection Resume Request 메시지에 Resume ID, 재개 원인(Resume Cause), 인증 토큰(authentication token)을 포함시킬 수 있다. 인증 토큰은 eNB가 UE 식별자(identity)를 확인(verify)하기 위하여 이용될 수 있다.
새로운 eNB는 Resume ID를 사용하여 old eNB의 위치를 찾아내고, old eNB로부터 UE 컨텍스트를 회수(retrieve)하기 위하여 X2-AP 인터페이스 메시지인 UE 컨텍스트 회수 요청(Retrieve UE Context Request) 메시지를 old eNB에게 전송할 수 있다(S2102).
old eNB는 Resume ID와 연관된 UE 컨텍스트를 UE 컨텍스트 회수 응답(Retrieve UE Context Response) 메시지를 통해 new eNB에게 전송할 수 있다(S2103).
eNB는 해당 UE를 위해 이전에 유보되었던 자원(예를 들어, 베어러)을 예약하기 위하여 admission control를 수행할 수 있다(S2104).
이때, eNB는 Resume 절차의 경우(또는, 해당 단말에 대한 재개 원인(Resume Cause)이 'mo-signalling'인 경우), admission control 수행 시 도 16에서 예시된 ARP 내에서 Bit 7의 PCI 값을 무시할 수 있다.
즉, 이전에 유보되었던 해당 UE를 위한 DRB가 도 16에서 예시된 값들 중 Bit 7의 선취 능력(pre-emption Capability)이 셋팅(즉, 0 값)되어 다른 낮은 우선순위(lower priority)를 가지는 단말의 DRB를 선취(pre-emption)할 수 있을지라도, Resume 절차의 경우(또는, 해당 단말에 대한 재개 원인(Resume Cause)이 'mo-signalling'인 경우)라면, Bit 7 값(선취 능력)을 무시할 수 있다.
이때, Resume을 위해 해당 UE에게 할당할 자원이 부족한 경우라면, eNB는 다른 낮은 우선순위를 가지는 액티브(active)한 UE의 자원(즉, DRB)을 선취해서 해당 UE에게 할당하는 대신에, 해당 UE가 가지는 베어러 중(즉, 이전에 유보된 베어러) 중 낮은 우선순위 레벨을 가지는 베어러부터 자원을 할당하지 않을 수 있다. 즉, eNB는 낮은 우선순위 레벨을 가지는 베어러부터 수락(admission)을 하지 않을 수 있다(즉, 드랍(drop)).
'resumeIdentity'가 존재하고, 인증 토큰(authentication token)의 유효성을 성공적으로 확인하면, eNB는 RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지를 UE에게 전송할 수 있다(S2105).
이때, RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지는 해당 UE에게 무선 베어러의 셋업/수정하기 위한 전용 무선 자원 구성(Radio Resource Configuration Dedicated)을 포함할 수 있다. 전용 무선 자원 구성(Radio Resource Configuration Dedicated)은 admission control에 의해 해당 UE에게 할당된(또는 예약된) 무선 베어러 정보를 포함할 수 있다.
또한, RRC 연결 재개(RRC Connection Resume) 메시지는 AS 보안을 재-확립(re-establish)하기 위하여 요구되는 다음 홉 체이닝 카운터(NCC: Next Hop Chaining Counter)를 포함할 수 있다.
UE는 모든 SRB 및 DRB를 재개하고, AS 보안을 재-확립하며, 이제 UE는 RRC_CONNECTED 상태로 전환될 수 있다(S2106).
UE는 RRC 연결이 성공적으로 재개되었음을 확인하는 RRC 연결 재개 완료(RRC Connection Resume Complete) 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다(S2107).
new eNB는 서빙 MME에게로 S1 UE 연관된 시그널링 연결을 확립하고, MME에게 UE 컨텍스트의 재개를 요청하기 위하여 S1-AP 인터페이스 메시지인 경로 스위치 요청(Path Switch Request) 메시지를 MME에게 전송할 수 있다(S2108).
MME는 S-GW에게 베어러 수정 요청(Modify Bearers Request) 메시지를 전송함으로써 UE를 위한 S1-U 베어러의 활성화를 요청하고, 하향링크 경로를 업데이트할 수 있다(S2109).
MME은 경로 스위치 요청(Path Switch Request) 메시지에 대한 응답으로 경로 스위치 요청 확인(Path Switch Request Acknowledgement) 메시지를 new eNB에게 전송할 수 있다(S2110).
S1-AP 경로 스위치(Path Switch) 절차 이후에, new eNB는 X1-AP UE 컨텍스트 해제(Context Release) 절차를 이용하여 old eNB에서의 UE 컨텍스트의 해제를 트리거한다(S2111).
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 재개 방법을 예시하는 도면이다.
도 22를 참조하면, 네트워크 노드(예를 들어, MME)는 eNB로부터 UE의 NAS PDU(예를 들어, TAU Request)를 포함하고, eNB에 의해 UE의 연결 재개(connection resume)의 가능한지 여부에 대한 유효성(validity)를 판단된 결과를 포함하는 S1AP 메시지를 수신할 수 있다(S2201).
네트워크 노드는 UE를 위한 E-RAB(E-UTRAN Radio Access Bearer) 셋업이 요구되는지 판단할 수 있다(S2202).
이때, TAU Request 내 액티브 플래그(Active flag)가 셋팅된 경우, 및/또는 확장된 버퍼링(extended buffering)이 S-GW에 의해 적용되어 상기 UE를 위한 하향링크 데이터가 S-GW에 대기하는 경우, E-RAB 셋업이 요구된다고 판단될 수 있다.
네트워크 노드는 UE를 위한 E-RAB 셋업이 요구되는지 여부 및/또는 UE의 연결 재개(connection resume)가 가능한지 여부에 따라 eNB에게 전송하는 메시지를 결정할 수 있다(S2203).
만약, E-RAB 셋업이 요구되지 않는 경우, 네트워크 노드는 NAS PDU만을 eNB에게 전달하기 위한 메시지인 NAS 전달(Downlink NAS TRANSPORT) 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다. 이때, Downlink NAS TRANSPORT 메시지는 NAS PDU(예를 들어, TAU Accept)를 포함할 수 있다.
또한, E-RAB 셋업이 요구되고, UE의 연결 재개가 가능한 경우, 네트워크 노드는 연결 재개의 요청을 지시하는 S1AP 메시지(예를 들어, Resume Request 메시지)를 eNB에 전송할 수 있다. 이때, S1AP 메시지는 NAS PDU(예를 들어, TAU Accept)를 포함할 수 있다.
또한, E-RAB 셋업이 요구되고, UE의 연결 재개가 가능하지 않은 경우, 네트워크 노드는 eNB에게 UE의 컨텍스트 셋업을 요청하기 위한 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다. 이때, Initial Context Setup Request 메시지는 NAS PDU(예를 들어, TAU Accept)를 포함할 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 재개 방법을 예시하는 도면이다.
도 23을 참조하면, UE 내 AS 계층(예를 들어, UE 프로세서 내 AS 모듈)이, UE 내 NAS 계층(예를 들어, UE 프로세서 내 NAS 모듈)으로부터 NAS PDU 및 E-RAB 셋업이 필요한지 여부를 지시하는 지시자를 수신할 수 있다(S2301).
예를 들어, UE 내 NAS 계층에 의해 TAU가 트리거되면, UE 내 AS 계층은 UE 내 NAS 계층으로부터 TAU Request 메시지 및 TAU 절차 이후에 E-RAB 셋업이 필요한지 여부를 지시하는 지시자를 수신할 수 있다.
UE 내 AS 계층은 지시자에 기반하여 RRC 확립 원인(establishment cause)를 셋팅할 수 있다(S2302).
E-RAB 셋업이 필요한지 여부(예를 들어, TAU 절차 이후에 상기 E-RAB 셋업이 필요한지 여부)에 따라 eNB에게 전송하는 정보를 결정할 수 있다(S2303).
만약, E-RAB 셋업이 필요한 경우(예를 들어, TAU 절차 이후에 E-RAB 셋업이 필요한 경우), 확립 원인 및/또는 연결 재개(connection resume) 관련 파라미터를 포함하는 RRC 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다. 예를 들어, RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지(또는 RRC 연결 재개 요청 메시지)가 이용될 수 있다.
이때, 확립 원인은 'MO-signalling'(또는 'MO-data')으로 셋팅될 수 있다.
또한, 연결 재개 관련 파라미터는 재개 식별자(Resume Identifier), 인증 토큰(authentication token), eNB에 의해 UE의 연결 재개의 가능한지 여부에 대한 유효성(validity) 체크를 요청하기 위한 지시자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이후, eNB에 의해 UE의 연결 재개의 가능한 경우, eNB로부터 NAS PDU(예를 들어, TAU 승인(Accept) 메시지)를 포함하며 연결 재개를 지시하는 RRC 메시지(예를 들어, RRC 연결 셋업(RRC Connection Setup) 메시지 또는 재개 요청(Resume Request) 메시지)를 수신할 수 있다. 이 경우, UE의 이전에 유보(suspend)되었던 시그널링 무선 베어러(SRB: Signaling Radio Bearer) 및 데이터 무선 베어러(DRB: Data Radio Bearer)를 재개할 수 있다.
반면, E-RAB 셋업이 필요하지 않은 경우(예를 들어, TAU 절차 이후에 RAB 셋업이 필요하지 않은 경우), 확립 원인을 포함하는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다.
이때, 확립 원인은 'MO-signalling'으로 셋팅될 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 24를 참조하면, 무선 통신 시스템은 네트워크 노드(2410)와 다수의 단말(UE)(2420)을 포함한다.
네트워크 노드(2410)는 프로세서(processor, 2411), 메모리(memory, 2412) 및 통신 모듈(communication module, 2413)을 포함한다. 프로세서(2411)는 앞서 도 1 내지 도 23에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2411)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2412)는 프로세서(2411)와 연결되어, 프로세서(2411)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(2413)은 프로세서(2411)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 네트워크 노드(2410)의 일례로, 기지국, MME, HSS, SGW, PGW, SCEF, SCS/AS 등이 이에 해당될 수 있다. 특히, 네트워크 노드(2410)가 기지국인 경우, 통신 모듈(2413)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다.
단말(2420)은 프로세서(2421), 메모리(2422) 및 통신 모듈(또는 RF부)(2423)을 포함한다. 프로세서(2421)는 앞서 도 1 내지 도 23에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2421)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2422)는 프로세서(2421)와 연결되어, 프로세서(2421)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(2423)는 프로세서(2421)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(2412, 2422)는 프로세서(2411, 2421) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2411, 2421)와 연결될 수 있다. 또한, 네트워크 노드(2410)(기지국인 경우) 및/또는 단말(2420)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
특히, 도 25에서는 앞서 도 24의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.
도 25를 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(2510), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(2535), 파워 관리 모듈(power management module)(2505), 안테나(antenna)(2540), 배터리(battery)(2555), 디스플레이(display)(2515), 키패드(keypad)(2520), 메모리(memory)(2530), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(2525)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(2545) 및 마이크로폰(microphone)(2550)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.
프로세서(2510)는 앞서 도 1 내지 도 23에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(2510)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(2530)는 프로세서(2510)와 연결되고, 프로세서(2510)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(2530)는 프로세서(2510) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2510)와 연결될 수 있다.
사용자는 예를 들어, 키패드(2520)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(2550)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(2510)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(2525) 또는 메모리(2530)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(2510)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(2515) 상에 디스플레이할 수 있다.
RF 모듈(2535)는 프로세서(2510)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(2510)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(2535)에 전달한다. RF 모듈(2535)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(2540)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(2535)은 프로세서(2510)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(2545)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 (11)
- 무선 통신 시스템에서 MME (Mobility Management Entity)에 의해 수행되는 방법에 있어서,
eNB(eNodeB)로부터 UE(User Equipment)와 관련된 제1 S1-AP (S1-Application Protocol) 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 제1 S1-AP 메시지에 기초하여 상기 eNB에 제2 S1-AP 메시지를 전송하는 단계;를 포함하되,
상기 제1 S1-AP 메시지는 초기 UE 메시지(initial UE message)이며,
상기 초기 UE 메시지(initial UE message)는 NAS-PDU(Non Access Stratum-Protocol Data Unit)와 관련된 제1 정보를 포함하고,
상기 NAS-PDU와 관련된 제1 정보는 트래킹 영역 업데이트 요청(Tracking Area Update (TAU) Request)을 포함하며,
상기 제2 S1-AP 메시지는 상기 NAS-PDU와 관련된 제2 정보를 포함하고, 상기 NAS-PDU와 관련된 제2 정보는 트래킹 영역 업데이트 승인(TAU Accept)을 포함하며,
상기 제2 S1-AP 메시지는 i) 하향링크 NAS 전달 메시지 (Downlink NAS Transport message), ii) 상기 UE의 연결 재개(connection resume)와 관련된 요청 메시지 또는 iii) 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지 중 하나에 기반하며,
상기 제1 S1-AP 메시지가 상기 eNB에 의해 상기 UE의 연결 재개(connection resume)가 가능한지 여부에 대한 유효성(validity)을 판단한 결과를 포함하는 것에 기초하여:
(i) 상기 UE를 위한 E-RAB 셋업이 요구되는지 여부 및 (ii) 상기 유효성(validity)을 판단한 결과에 기초하여 상기 UE의 연결 재개(connection resume)가 가능한지 여부에 따라, 상기 제2 S1-AP 메시지가 상기 하향링크 NAS 전달 메시지, 상기 UE의 연결 재개(connection resume)와 관련된 요청 메시지 또는 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 TAU Request 내 액티브 플래그(Active flag)가 셋팅된 경우, 및/또는 확장된 버퍼링(extended buffering)이 서빙 게이트웨이(S-GW: Serving Gateway)에 의해 적용되어 상기 UE를 위한 하향링크 데이터가 상기 S-GW에 대기하는 경우, 상기 E-RAB 셋업이 요구되는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 E-RAB 셋업이 요구되지 않는 경우, 상기 제2 S1-AP 메시지는 상기 하향링크 NAS 전달 메시지로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 E-RAB 셋업이 요구되고 상기 UE의 연결 재개가 가능한 경우, 상기 제2 S1-AP 메시지는 상기 UE의 연결 재개(connection resume)와 관련된 요청 메시지로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 E-RAB 셋업이 요구되고 상기 UE의 연결 재개가 가능하지 않은 경우, 상기 제2 S1-AP 메시지는 상기 초기 컨텍스트 셋업 요청 메시지로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 무선 통신 시스템에서 UE (User Equipment)에 의해 수행되는 방법에 있어서,
랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 eNB(eNodeB)에 전송하는 단계;
상기 eNB로부터 랜덤 액세스 응답(random access response)을 수신하는 단계;
상기 eNB에 RRC 연결(Radio Resource Control (RRC) connection)과 관련된 요청 메시지를 전송하는 단계;
상기 eNB로부터 RRC 메시지를 수신하는 단계를 포함하되,
상기 요청 메시지는 i) 상기 RRC 연결과 관련된 요청에 대한 원인(cause)을 나타내는 정보 및 ii) 상기 RRC 연결과 관련된 요청에 대한 식별자(identity)를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 단말에 의해 트래킹 영역 업데이트(Tracking Area Update, TAU) 절차가 트리거 된 것에 기초하여:
상기 요청 메시지는 상기 TAU 절차 이후 E-RAB (E-UTRAN Radio Acess Bearer) 셋업이 필요한 지 여부에 기초하여 결정된 정보를 포함하고,
상기 RRC 메시지는, 상기 eNB에 의해 결정된 상기 UE의 연결 재개(connection resume)의 가능성에 기초하여, TAU 승인(Accept) 메시지 및 상기 연결 재개에 대한 정보를 포함하는 방법. - 제6항에 있어서,
상기 TAU 절차 이후에 상기 E-RAB 셋업이 필요한 것에 기초하여: 상기 요청 메시지는 연결 재개 관련 파라미터를 포함하며, 상기 식별자(identity)를 나타내는 정보는 재개 식별자(Resume Identifier)를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법. - 제6항에 있어서,
상기 연결 재개 관련 파라미터는 인증 토큰(authentication token), 상기 eNB에 의해 상기 UE의 연결 재개가 가능한지 여부에 대한 유효성(validity) 체크를 요청하기 위한 지시자 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 UE의 이전에 유보(suspend)되었던 시그널링 무선 베어러(SRB: Signaling Radio Bearer) 및 데이터 무선 베어러(DRB: Data Radio Bearer)를 재개하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제6항에 있어서,
상기 TAU 절차 이후에 상기 E-RAB 셋업이 필요하지 않은 것에 기초하여, 상기 RRC 연결과 관련된 요청에 대한 원인(cause)을 나타내는 정보는 확립 원인(establishment cause)을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
Applications Claiming Priority (7)
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Publications (2)
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