KR20110090812A - 이동 통신 시스템에서 ｐｄｃｐ 기능을 선택적으로 적용하는 방법 - Google Patents

이동 통신 시스템에서 ｐｄｃｐ 기능을 선택적으로 적용하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신 서비스를 제공하는 무선통신 시스템과 단말에 관한 것으로서, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 에서 진화된 E-UMTS (Evolved Universal Mobile Telecommunications System), LTE 시스템 (Long Term Evolution System), 또는 LTE-A 시스템 (LTE-Advanced)에서 기지국(예, Donor eNB)과 무선기지국 (예, Relay Node) 사이의 Un interface에서 무선베어러를 설정할 때, 무선베어러를 통해 전송되는 데이터의 특징에 따라 무결성보호 (Integrity Protection) 등의 PDCP (Packet Data Convergence Protocol) 기능을 선택적으로 적용하게 하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

Description

이동 통신 시스템에서 ＰＤＣＰ 기능을 선택적으로 적용하는 방법{METHOD OF SELECTIVELY APPLYING A PDCP FUNCTION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신 서비스를 제공하는 무선통신 시스템과 단말에 관한 것으로서, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 에서 진화된 E-UMTS (Evolved Universal Mobile Telecommunications System), LTE 시스템 (Long Term Evolution System), 또는 LTE-A 시스템 (LTE-Advanced)에서 기지국(예, Donor eNB)과 무선기지국 (예, Relay Node) 사이의 Un interface에서 무선베어러를 설정할 때, 무선베어러를 통해 전송되는 데이터의 특징에 따라 무결성보호 (Integrity Protection) 등의 PDCP (Packet Data Convergence Protocol) 기능을 선택적으로 적용하게 하는 방법에 관한 것이다.
LTE 시스템은 UMTS 시스템에서 진화한 이동통신 시스템으로서 국제 표준화기구인 3GPP (3rd Generation Partnership Project)에서 표준이 제정되었다.
도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템인 E-UTRAN의 망 구조이다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, LTE 시스템 구조는 크게 E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)과 EPC (Evolved Packet Core)로 구분할 수 있다. E-UTRAN은 UE (User Equipment, 단말)와 eNB (Evolved NodeB, 기지국)로 구성되며, UE - eNB 사이를 Uu interface, eNB - eNB 사이를 X2 interface라고 부른다. EPC는 Control-plane 기능을 담당하는 MME (Mobility Management Entity)와 User-plane 기능을 담당하는 S-GW (Serving Gateway)로 구성되는데, eNB - MME 사이를 S1-MME interface, eNB - S-GW 사이를 S1-U interface라고 부르며, 이 둘을 통칭하여 S1 interface라고 부르기도 한다.
무선 구간인 Uu interface에는 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)이 정의되어 있으며, 이는 수평적으로 물리계층 (Physical Layer), 데이터링크계층 (Data Link Layer) 및 네트워크계층 (Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 사용자 데이터 전송을 위한 사용자평면 (User Plane, U-plane)과 제어신호 (Signaling) 전달을 위한 제어평면 (Control Plane, C-plane)으로 구분된다. 이러한 Radio Interface Protocol은 일반적으로 통신시스템에서 널리 알려진 개방형시스템간상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 도2와 도3과 같이 물리계층인 PHY 을 포함하는 L1 (제1계층), MAC/RLC/PDCP 계층을 포함하는 L2 (제2계층), 그리고 RRC 계층을 포함하는 L3 (제3계층)로 구분될 수 있다. 이들은 UE와 E-UTRAN에 쌍(pair)으로 존재하여, Uu interface의 데이터 전송을 담당한다.
상기 도 2와 도3의 무선프로토콜 각 계층에 대한 설명은 다음과 같다.
제1계층인 물리 (Physical; PHY) 계층은 물리채널 (Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보전송서비스 (Information Transfer Service)를 제공한다. PHY 계층은 상위의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층과 전송채널 (Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC 계층과 PHY 계층 사이의 데이터가 이동한다. 이때, 전송채널은 크게 채널의 공유 여부에 따라 전용 (Dedicated) 전송채널과 공용 (Common) 전송채널로 나뉜다. 그리고, 서로 다른 PHY 계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 PHY 계층 사이는 무선 자원을 이용한 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.
제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면 (Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널 (Control Channel)과 사용자평면 (User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널 (Traffic Channel)로 나뉜다.
제2계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다. 또한, 각각의 무선베어러 (Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS를 보장할 수 있도록 하기 위해 TM (Transparent Mode, 투명모드), UM (Un-acknowledged Mode, 무응답모드), 및 AM (Acknowledged Mode, 응답모드)의 세가지 동작 모드를 제공하고 있다. 특히, AM RLC는 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 자동 반복 및 요청 (Automatic Repeat and Request; ARQ) 기능을 통한 재전송 기능을 수행하고 있다.
제2계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 이는 데이터의 헤더(Header) 부분에서 반드시 필요한 정보만을 전송하도록 하여, 무선 구간의 전송효율을 증가시키는 역할을 한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.
제3계층의 가장 상부에 위치한 무선자원제어 (Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선베어러 (Radio Bearer; RB)들의 설정 (Configuration), 재설정 (Re-configuration) 및 해제 (Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 여기서 RB는 단말과 UTRAN간의 데이터 전달을 위해 무선 프로토콜의 제1 및 제 2계층에 의해 제공되는 논리적 path를 의미하고, 일반적으로 RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 필요한 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB (Signaling RB)와 DRB (Data RB) 두 가지로 나누어 지는데, SRB는 C-plane에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 U-plane에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
이하 PDCP 계층에 대해 구체적으로 살펴본다. PDCP 계층은 위로는 RRC 계층 또는 사용자 어플리케이션 (application)과 연결되고, 아래로는 RLC 계층과 연결되어 있으며, 하나의 PDCP entity는 하나의 무선베어러(Radio Bearer, RB)를 지원한다. 하나의 PDCP entity에는 송신 측과 수신 측이 존재한다.
도 4는 종래 및 본 발명에서 적용되는 Packet Data Convergence Protocol (PDCP) 엔티티의 구조를 나타내는 예시도 이다. 여기서, 상기 도 4의 블록들은 기능적 블록들로서 실제 구현과는 차이가 있을 수 있다.
왼쪽의 송신 측은 상위 계층에서 수신한 SDU 또는 PDCP entity 자체적으로 생성한 제어 정보를 PDU로 구성하여 peer PDCP entity의 수신 측으로 전송하는 역할을 하며, 오른쪽의 수신 측은 peer PDCP entity의 송신 측으로부터 수신된 PDCP PDU에서 PDCP SDU 또는 제어 정보를 추출하는 역할을 한다.
PDCP entity의 송신 측이 생성하는 PDU는 Data PDU와 Control PDU의 두 종류가 있다. 먼저 PDCP Data PDU는 상위 계층에서 수신한 SDU를 PDCP가 가공하여 만드는 데이터블록이며, PDCP Control PDU는 PDCP가 peer entity에게 제어 정보를 전달하기 위해 PDCP가 자체적으로 생성하는 데이터블록이다.
상기 PDCP Data PDU는 사용자평면 (User Plane)과 제어평면 (Control Plane)의 RB에서 모두 생성되는데, PDCP의 일부 기능들은 사용하는 평면에 따라 선택적으로 적용된다. 즉, 헤더압축 (Header Compression) 기능은 U-plane 데이터에 대해서만 적용되며, Security 기능 중 무결성보호 (Integrity Protection) 기능은 C-plane 데이터에 대해서만 적용된다. Security 기능에는 상기 무결성보호 기능 외에도 데이터의 보안을 유지하기 위한 암호화 (Ciphering) 기능도 있는데, 상기 Ciphering 기능은 U-plane 및 C-plane 데이터 모두에 적용된다.
상기 PDCP Control PDU는 사용자평면의 RB, 즉 DRB에서만 생성되며, 상기의 PDCP 기능들은 적용되지 않는다. 다만 해당 PDU가 어떤 종류의 Control PDU인지를 알려주는 PDU Type 필드가 헤더에 추가된다.
DRB에서는 Data PDU와 Control PDU가 모두 생성되기 때문에 이를 구분하기 위해 헤더의 첫 번째 bit에 D/C 필드가 추가되어 해당 PDU가 Data PDU인지 Control PDU인지를 알려준다. 그러나, SRB에서는 Data PDU만 생성되기 때문에, D/C 필드는 추가되지 않는다.
상기 도 4의 왼쪽 부분인 송신 측 PDCP에서 수행하는 데이터 처리 과정은 다음과 같다.
먼저, 수신된 PDCP SDU에 대해서, PDCP 계층은 송신 버퍼에 저장하고, 각각의 PDCP SDU에 일련번호 (Sequence Number)를 할당한다. 이후, 만약 설정된 Radio Bearer가 U-plane의 RB, 즉 DRB (Data Radio Bearer)라면 PDCP 계층은 상기 PDCP SDU에 대해서 헤더압축(Header Compression)을 수행한다. 만약 설정된 Radio Bearer가 C-plane의 RB, 즉 SRB (Signaling Radio Bearer)라면 PDCP 계층은 상기 PDCP SDU에 대해서 무결성 보호(Integrity Protection) 작업을 수행한다. 이후, 상기 두 번째 과정 또는 세 번째 과정의 결과로 생성된 데이터 블록(Data Block)들에 대해서, 상기 PDCP 계층은 암호화(Ciphering)를 수행한다. 이후, 상기 암호화가 적용된 데이터 블록들에 대해서, 상기 PDCP 계층은 적절한 헤더를 붙여 PDCP PDU를 구성한 후, 상기 구성된 PDCP PDU를 RLC 계층으로 전달한다.
또한, 상기 도 4의 오른쪽 부분인 수신측 PDCP에서 수행하는 데이터 처리 과정은 다음과 같다.
먼저, 수신된 PDCP PDU에 대해서, PDCP 계층은 헤더를 제거한다. 이후, 상기 헤더가 제거된 PDCP PDU에 대해서 PDCP 계층은 복호화 (De-Ciphering)을 수행한다. 만약 설정된 Radio Bearer가 U-plane의 RB, 즉 DRB (Data Radio Bearer)라면 PDCP 계층은 상기 de-ciphering 과정을 거친 PDCP PDU에 대해 헤더복원(Header De-compression)을 수행한다. 만약 설정된 Radio Bearer가 C-plane의 RB, 즉 SRB (Signaling Radio Bearer)라면 PDCP 계층은 상기 de-ciphering 과정을 거친 PDCP PDU에 대해 무결성 확인(Integrity Verification) 작업을 수행한다. 이후, 상기 PDCP 계층은 상기 세 번째 또는 네 번째 과정을 거쳐 수신한 데이터 블록들, 즉 PDCP SDU들을 상위 계층으로 전달한다. 만약 설정된 Radio Bearer가 RLC AM을 사용하는 DRB라면 필요에 따라 수신 버퍼에 저장하여 재정렬 (reordering)을 수행한 후, 상위 계층으로 전달한다.
여기서, 상기 설정된 Radio Bearer가 RLC AM (Acknowledged Mode)을 사용하는 DRB인 경우 상기 수신 측의 여섯 번째 과정에서 재정렬 (Reordering)의 수행이 반드시 필요하다. 그 이유는 RLC AM을 사용하는 DRB는 주로 데이터의 오류에 민감한 트래픽을 전송하기 때문에, 무선 구간의 오류를 최소화하기 위해 재전송을 수행하기 때문이다. 즉, 재전송되는 PDCP SDU들까지 고려하여 PDCP가 상위 계층에 PDCP SDU를 순서대로 전달 (in-order delivery)하기 위해 Reordering 기능이 필요한 것이다. 따라서, RLC AM을 사용하는 DRB (AM DRB)에 대해 PDCP 수신 측은 여러 가지 state variable (상태변수)를 두고 수신한 PDCP PDU에 대해 상위로의 순차전달(in-order delivery)을 보장한다. 그러나, RLC UM을 사용하는 DRB (UM DRB) 또는 SRB에 대해서는 순차전달을 보장하지 않으며, 따라서 상기 재정렬 (Reordering) 기능도 사용하지 않는다.
다음은 PDCP 계층에서 수행하는 보안 (Security) 기능에 대해 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이 보안 (Security)에는 암호화 (Ciphering)와 무결성보호 (Integrity Protection) 두 가지 기능이 있는데, 두 기능 모두 패킷 마다 달라지는 코드를 생성하고, 이를 이용하여 원래 데이터를 암호화 하거나 무결성 검사를 한다.
패킷 마다 달라지는 코드는 PDCP PDU마다 헤더에 추가되는 PDCP Sequence Number를 이용하여 생성하는데, 이때 코드 생성 인자 중 하나가 COUNT이다. 상기 COUNT는 32bit의 길이를 가지며, 이 중 하위 비트 (LSB)는 PDCP SN으로, 나머지 상위 비트 (MSB)는 HFN (Hyper Frame Number)으로 구성된다. PDCP SN의 길이는 RB마다 5, 7, 또는 12 비트 (bit)로 다르기 때문에, HFN의 길이도 각 경우에 있어서 27, 25, 또는 20 비트 (bit)로 다르다.
도 5는 종래 및 본 발명에서 적용되는 암호화 (ciphering) 방법을 나타내는 예시도 이다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이, 송신 측은 원래 데이터에 패킷 마다 변하는 코드, 즉 마스크 (MASK)를 씌워 암호화된 데이터를 생성한다. 이 때 MASK를 씌운다는 의미는 원래 데이터와 MASK에 대해 비트 별 XOR 연산을 수행한다는 뜻이다. 이렇게 암호화된 데이터를 수신한 수신 측은 다시 MASK를 씌워 원래 데이터를 복호화한다. 여기서 MASK는 32bit이며 여러 가지 입력 인자로부터 생성되는데, 특히 패킷 마다 다른 값을 생성하기 위해 PDCP PDU마다 변하는 PDCP 일렬번호 (Sequence Number)를 이용하여 COUNT를 생성하고 이를 MASK 생성 입력 인자 중 하나로 사용하는 것이다. MASK 생성 입력 인자는 COUNT 외에도 해당 무선 베어러 (radio bearer)의 id 값인 Bearer, 상향 또는 하향의 값을 갖는 Direction, 그리고 RB 설정 시에 단말과 네트워크가 교환하는 CK (Ciphering Key) 등이 있다.
도 6은 종래 및 본 발명에서 적용되는 무결성보호 (integrity protection) 방법을 나타내는 예시도 이다.
상기 무결성보호 (Integrity Protection) 과정은 상기 암호화(Ciphering) 과정과 비슷하게 PDCP SN을 이용한 COUNT, radio bearer의 id 값인 Bearer, 상향 또는 하향의 값을 갖는 Direction, 그리고 RB 설정 시에 단말과 네트워크가 교환하는 IK (Integrity Protection Key) 등을 이용하여 코드, 즉 MAC-I (Message Authentication Code - Integrity)를 생성하는데, Ciphering에 비해 차이점은 생성된 MAC-I를 원래 데이터와 XOR 연산을 하는 것이 아니라 PDCP PDU에 추가한다는 점이다. 즉, SRB의 경우 PDCP PDU의 끝부분에 4byte의 MAC-I field가 추가된다. 이를 수신한 수신 측은 송신 측에서 사용한 것과 같은 입력 인자를 이용하여 XMAC-I를 생성하고 이를 PDCP PDU에 추가되어 있는 MAC-I와 비교하여, 두 값이 같으면 데이터가 무결하다고 판단하고 다르면 데이터가 중간에 바꿔졌다고 판단한다.
이하 릴레이 (Relay)에 대해 설명한다.
일반적으로, 릴레이 (Relay)란 UE (User Equipment, 단말)와 eNB (Evolved Node B, 기지국) 사이의 데이터를 중개하는 기술로서, LTE 시스템에서 UE와 eNB의 거리가 먼 경우 원활하게 통신이 이루어지지 않기 때문에 이를 보완하는 방법으로 새롭게 도입되었다. 이러한 Relay 역할을 수행하도록 하기 위해 무선기지국인 Relay Node (RN)라는 새로운 네트워크 노드 (network node)를 UE와 eNB 사이에 도입하였으며, 이 때 RN을 관리하는 eNB를 Donor eNB (DeNB)라고 부른다. 또한, RN으로 인해 새롭게 생성된 RN과 DeNB 사이의 interface를 Un interface라고 정의하여 UE와 network node 사이의 interface인 Uu interface와 구분하고 있다.
도 7은 종래 및 본 발명에서 적용되는 릴레이 노드 (Relay Node)를 지원하는 E-UTRAN 시스템 구조를 나타내는 예시도 이다.
상기 RN는 DeNB를 대신하여 UE를 관리하는 역할을 한다. 즉, UE의 입장에서는 RN이 DeNB로 보이게 되며, 따라서 UE와 RN 사이의 Uu interface에서는 종래 사용하던 Uu radio protocol인 MAC, RLC, PDCP, 또는 RRC를 그대로 사용한다.
상기 DeNB의 입장에서 RN은 상황에 따라 UE로도 보이고 eNB로도 보인다. 즉, 상기 RN이 처음 상기 DeNB에 접속할 때는 상기 DeNB가 상기 RN의 존재를 모르기 때문에 UE처럼 랜덤 액세스 (random access)를 통해 접속을 하며, 일단 상기 RN이 상기 DeNB에 접속한 이후에는 자신과 연결된 UE를 관리하는 eNB처럼 동작하는 것이다. 따라서, Un interface에서는 RN이 UE처럼 동작할 때 사용하는 Un radio protocol과, RN이 eNB처럼 동작할 때 사용하는 네트워크 프로토콜 (network protocol)이 모두 사용된다.
상기 Un radio protocol은 상기 Uu radio protocol과 별다른 차이가 없다. 그 이유는 상기 RN이 상기 UE처럼 동작하기 때문에 기존에 UE와 eNB 사이의 동작과 차이가 없기 때문이다. 따라서, Uu radio protocol을 근간으로 일부 기능만 약간 변형하여 Un radio protocol로 그대로 사용하고 있다.
여기서, 상기 네트워크 프로토콜 (Network protocol)이란 네트워크 노드 간에 사용되는 프로토콜로 S1 및 X2 protocol이 있다. 네트워크 측면에서 RN은 하나의 네트워크 노드로 동작하기 때문에, 기존의 S1 및 X2 protocol이 RN에 그대로 적용된다. 즉, 상기 RN는 무선 구간인 Un interface에서, MME 또는 S-GW와 통신하는데 사용되는 S1 protocol, 그리고 다른 eNB와 통신하는데 사용되는 X2 protocol을 지원한다.
일반적으로, 릴레이 노드 (RN)가 사용될 때 문제점은 Un interface에서 U-plane data와 C-plane data가 모두 DRB로 전송된다는 점이다. 즉, S1-AP (또는 X2-AP) 메시지가 사용자 데이터와 마찬가지로 IP 계층을 통해 전달되기 때문에, PDCP 입장에서는 S1-AP 메시지를 사용자 데이터처럼 DRB를 통해 전송하게 되며, 따라서 무결성보호 (Integrity Protection)와 같이 제어메시지에 적용되어야 하는 기능을 적용할 수 없다. 만약 Un interface에서는 모든 DRB에 대해 무결성보호를 적용하고자 한다면, 매 PDU 마다 4 바이트 (byte)의 MAC-I가 추가되어 전송되기 때문에 오버헤드 (overhead)가 크게 증가하게 된다.
또한, S1-AP 메시지와 같은 제어메시지는 대부분 하나의 PDCP PDU를 통해 전송될 수 있기 때문에 순차전달 (In-order delivery)와 같은 기능이 필요하지 않음에도 불구하고 PDCP에서는 이 기능을 적용하게 되어, 재정렬 (Reordering) 기능 수행으로 인해 전송 지연이 발생하는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명에서는 DeNB가 Un interface에서 DRB를 설정할 때, DRB를 통해 전송되는 내용에 따라 무결성보호(Integrity Protection)와 같은 PDCP의 기능을 선택적으로 적용하는 방법을 제안한다.
상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법으로서, 네트워크로부터 구성 메시지 (configuration message)를 수신하는 단계에 있어서, 상기 구성 메시지는 상기 무결성보호의 동작이 수행되어야 되는지를 지시하는 지시자 (indicator)를 포함하며; 그리고 상기 구성 메시지 안에 포함된 상기 지시자에 따라서 상기 무결성보호의 동작을 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 구성 메시지는 무선 베어러 (radio bearer)를 구성하는데 사용되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 구성 메시지에 포함된 상기 지시자는 상기 네트워크로부터 각각의 무선 베어러 마다 전송되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 무결성보호의 동작을 수행 가능토록 하는 특정 무선 베어러를 통해서 데이터 유닛 (data unit)을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수신된 데이터 유닛은 상기 무결성보호에 관련된 코드 (code)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 데이터 유닛은 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol: PDCP) 프로토콜 데이터 유닛 (Protocol Data Unit; PDU) 인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 무결성보호의 동작을 수행 가능토록 하는 특정 무선 베어러를 통해서 데이터 유닛 (data unit)을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전송된 데이터 유닛은 상기 무결성보호에 관련된 코드 (code)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 특정 무선 베어러 (radio bearer)는 데이터 무선 베어러 (Data Radio Bearer; DRB) 인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 구성 메시지는 무선자원제어 (Radio Resource Control; RRC) 연결 재구성 메시지 (RRC connection reconfiguration message) 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법으로서, 무선 전송 및 수신 유닛 (Wireless Transmitting and Receiving Unit; WTRU)에게 구성 메시지 (configuration message)를 전송하는 단계에 있어서, 상기 구성 메시지는 상기 무결성보호의 동작이 수행되어야 되는지를 지시하는 지시자 (indicator)를 포함하며; 그리고 상기 구성 메시지 안에 포함된 상기 지시자에 따라서 상기 무결성보호의 동작을 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 구성 메시지는 무선 베어러 (radio bearer)를 구성하는데 사용되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 구성 메시지에 포함된 상기 지시자는 각각의 무선 베어러 마다 전송되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 구성 메시지는 무선자원제어 (Radio Resource Control; RRC) 연결 재구성 메시지 (RRC connection reconfiguration message) 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하기 위한 장치로서, 데이터를 송신 또는 수신하기 위한 송수신기와; 상기 데이터를 저장하기 위한 메모리와; 그리고 상기 송수신기 및 상기 메모리와 연결되어, 네트워크로부터 구성 메시지 (configuration message)를 수신하는 단계에 있어서, 상기 구성 메시지는 상기 무결성보호의 동작이 수행되어야 되는지를 지시하는 지시자 (indicator)를 포함하며; 그리고 상기 구성 메시지 안에 포함된 상기 지시자에 따라서 상기 무결성보호의 동작을 선택적으로 수행하는 단계를 수행하기 위한 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해 기지국과 무선기지국 사이의 무선베어러를 통해 전송되는 데이터의 특징에 따라 무결성보호 (Integrity Protection) 등의 PDCP 기능을 필요한 경우에만 선택적으로 적용하게 함으로써, 데이터 전송에 있어서 오버헤드를 줄이면서도 필요한 기능을 적용할 수 있는 장점이 생긴다.
도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템인 E-UTRAN의 망 구조이다.
도 2는 종래기술에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선인터페이스 프로토콜의 제어평면 구조를 나타낸 예시도 이다.
도 3은 종래기술에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선인터페이스 프로토콜의 사용자평면 구조를 나타낸 예시도 이다.
도 4는 종래 및 본 발명에서 적용되는 Packet Data Convergence Protocol (PDCP) 엔티티의 구조를 나타내는 예시도 이다.
도 5는 종래 및 본 발명에서 적용되는 암호화 (ciphering) 방법을 나타내는 예시도 이다.
도 6은 종래 및 본 발명에서 적용되는 무결성보호 (integrity protection) 방법을 나타내는 예시도 이다.
도 7은 종래 및 본 발명에서 적용되는 릴레이 노드 (Relay Node)를 지원하는 E-UTRAN 시스템 구조를 나타내는 예시도 이다.
도 8은 본 발명에 따라 PDCP 기능 지시자 (indicator)를 통해 DRB (Data Radio Bearer)를 위한 PDCP의 기능을 선택적으로 적용하는 방법을 나타내는 예시도 이다.
도 9은 본 발명에 따라 무선베어러 (radio bearer) 타입 지시자 (indicator)를 통해 RB를 위한 PDCP의 기능을 선택적으로 적용하는 방법을 나타내는 예시도 이다.
도 10은 본 발명에 따라 무결성보호 (integrity protection)이 적용된 DRB의 PDCP data PDU (Protocol Data Unit) 형식 (format)을 나타내는 예시도 이다.
도 11은 본 발명에 따라 PDU마다 무결성보호 (integrity protection)을 선택적으로 적용하는 PDCP data PDU (Protocol Data Unit) 형식 (format)을 나타내는 예시도 이다.
본 발명은 3GPP 통신기술, 특히 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 시스템, LTE (Long Term Evolution) 시스템 또는 LTE-A 시스템 (LTE-Advanced) 통신 장치 및 통신 방법에 적용된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 유무선 통신에도 적용될 수도 있다.
본 발명은, 기지국과 무선기지국 사이의 무선베어러를 통해 전송되는 데이터의 특징에 따라 무결성보호 (Integrity Protection) 등의 PDCP 기능을 필요한 경우에만 선택적으로 적용하는 방법을 핵심으로 한다.
본 발명의 기본 개념은 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법으로서, 네트워크로부터 구성 메시지 (configuration message)를 수신하는 단계에 있어서, 상기 구성 메시지는 상기 무결성보호의 동작이 수행되어야 되는지를 지시하는 지시자 (indicator)를 포함하며; 그리고 상기 구성 메시지 안에 포함된 상기 지시자에 따라서 상기 무결성보호의 동작을 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법을 제안하고 이러한 방법을 수행할 수 있는 무선 송신 또는 수신 유닛 (wireless transmitting and receiving unit; WTRU)을 제안한다.
또한, 본 발명의 기본 개념은 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법으로서, 무선 전송 및 수신 유닛 (Wireless Transmitting and Receiving Unit; WTRU)에게 구성 메시지 (configuration message)를 전송하는 단계에 있어서, 상기 구성 메시지는 상기 무결성보호의 동작이 수행되어야 되는지를 지시하는 지시자 (indicator)를 포함하며; 그리고 상기 구성 메시지 안에 포함된 상기 지시자에 따라서 상기 무결성보호의 동작을 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법을 제안하고 이러한 방법을 수행할 수 있는 무선 송신 또는 수신 유닛 (wireless transmitting and receiving unit; WTRU)을 제안한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명에 따라 PDCP 기능 지시자 (indicator)를 통해 DRB (Data Radio Bearer)를 위한 PDCP의 기능을 선택적으로 적용하는 방법을 나타내는 예시도 이다.
상기 도 8에 도시된 바와 같이, Donor eNB (DeNB)는 릴레이 노드 (RN)에게 DRB를 새로 추가하거나 변경할 때, 상기 DRB에 대해 어떠한 PDCP 기능을 적용할지를 지시자 (indicator)를 통해 알려준다. 여기서, 상기 PDCP 기능은 무결성보호(Integrity Protection) 및/또는 순차전달(In-order delivery) 일 수 있다. 상기의 PDCP 기능 중 일부는 선택적으로 적용하지 않을 수 있다. 예를 들어, DRB에 대해 순차전달 기능은 항상 적용한다고 한다면, 상기 지시자 (indicator)는 무결성보호 기능에 대해서만 제공된다. 상기의 순차전달 기능은 DRB 중에서도 RLC-AM (Acknowledged Mode)을 사용하는 DRB, 즉 AM DRB에 대해서만 선택적으로 적용될 수 있다. 상기의 무결성보호 기능은 RLC-AM을 사용하는 DRB (AM DRB)와 RLC-UM을 사용하는 DRB (UM DRB) 모두에 대해 선택적으로 적용될 수 있다. 또한, 상기의 PDCP 기능들은 DRB에 대해서만 선택적으로 적용될 수 있다. 즉, SRB에 대해서는 PDCP 기능 적용에 대한 지시자 (indicator)들이 제공되지 않을 수 있다. 여기서, 상기의 지시자들은 각각의 기능에 대해 1 비트 (bit)로 표현될 수 있다. 즉, 각 기능에 대해 True/False, Enable/Disable, Support/No support 등으로 표현될 수 있다. 여기서, 상기의 지시자 (indicator)들은 DRB를 추가하거나 변경하는데 사용되는 RRC (Radio Resource Control) 메시지 안에 포함되어 전송될 수 있다. 이러한 목적의 RRC 메시지에는 RRC connection setup 메시지, RRC connection reconfiguration 메시지, 또는 RRC connection re-establishment 메시지 등이 될 수 있다. 다음과 같은 것들이 있다. 상기의 RRC 메시지는 동시에 여러 개의 DRB를 추가하거나 변경하는데 사용될 수 있다. 여기서, 상기 RRC 메시지가 여러 개의 DRB를 추가하거나 변경하는 경우, 상기의 지시자 (indicator)들은 각 DRB에 대해 독립적으로 설정될 수 있다.
상기 릴레이 노드 (RN) RRC는 DeNB RRC로부터 DRB의 추가 또는 변경 RRC 메시지를 수신하면, 각 DRB에 대해 상기 RRC 메시지에 포함되어 있는 지시자 (indicator)를 통해 PDCP의 무결성보호와 순차전달 기능이 적용되어야 하는지를 판단하고, 상기 DRB 전송에 사용되는 PDCP 엔티티 (entity)에 해당 기능을 적용하도록 설정한다. 예를 들어, 어떤 DRB에 대해 Integrity Protection = TRUE, In-order delivery = FALSE로 설정된 RRC 메시지를 수신하면, 릴레이 노드 (RN) RRC는 상기 DRB 전송에 사용되는 릴레이 노드 (RN) PDCP에 무결성보호 (Integrity Protection)를 적용하고 순차전달 (In-order delivery)은 적용하지 않도록 설정하는 것이다.
도 9은 본 발명에 따라 무선베어러 (radio bearer) 타입 지시자 (indicator)를 통해 RB를 위한 PDCP의 기능을 선택적으로 적용하는 방법을 나타내는 예시도 이다.
상기 도 9에 도시된 바와 같이, Un interface의 무선베어러에 대해 PDCP 기능을 선택적으로 적용하는 또 다른 방법으로 S1/X2-AP 메시지 전송을 위해 새로운 종류의 무선베어러를 사용하는 방법이 있다.
즉, 기존의 SRB와 DRB가 아닌 또 다른 종류의 무선베어러, 예를 들어 SDRB (signalling Data RB)를 정의하고, 상기 SDRB에 대해서는 무결성보호(Integrity Protection)와 순차전달(In-order delivery) 기능을 적용하도록 하는 것이다. 이렇게 SDRB를 새롭게 정의할 경우, RRC 메시지는 SRB로, 사용자 데이터는 AM DRB 또는 UM DRB로 전송되며, S1-AP 또는 X2-AP 메시지만 SDRB로 전송될 수 있다. 상기 방법에서 DeNB는 릴레이 노드 (RN)에게 RB를 새로 추가하거나 변경할 때, 상기 무선 베어러 (Radio Bearer; RB)에 대해 RB의 종류를 알려줄 수 있다. 즉, 각각의 RB에 대해 RB 타입 지시자 (RB type indicator)를 두고 각각의 RB가 SRB, AM DRB, UM DRB, SDRB 중 어떤 타입인지를 알려줄 수 있다. 여기서, 이러한 RB 타입 지시자는 RB를 추가하거나 변경하는데 사용되는 RRC 메시지 안에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, 상기 RB 타입 지시자는 DRB에 대해서만 제공될 수도 있다. 즉, RRC 메시지를 전송하는 SRB는 그대로 두고, 사용자 데이터를 전송하는 DRB에 대해서만 해당 RB가 DRB인지 SDRB인지를 알려주도록 할 수 있다. 이 경우 RB 타입 지시자 (RB type indicator)는 DRB 타입 지시자 (DRB type indicator)로 사용된다.
상기 릴레이 노드 (RN) RRC는 DeNB RRC로부터 RB의 추가 또는 변경 RRC 메시지를 수신하면, 각 RB에 대해 상기 RRC 메시지에 포함되어 있는 RB 타입 지시자 (RB type indicator)를 통해 각 RB가 어떤 종류의 RB인지 판단하고, 상기 RB의 종류에 맞도록 상기 RB 전송에 사용되는 PDCP 엔티티 (entity)의 기능을 설정한다. 예를 들어, 어떤 RB에 대해 RB Type indicator = SDRB로 설정된 RRC 메시지를 수신하면, 상기 릴레이 노드 (RN) RRC는 상기 RB 전송에 사용되는 RN PDCP에 무결성보호 (Integrity Protection)과 순차전달 (In-order delivery)를 적용하도록 설정하는 것이다.
도 10은 본 발명에 따라 무결성보호 (integrity protection)이 적용된 DRB의 PDCP data PDU (Protocol Data Unit) 형식 (format)을 나타내는 예시도 이다.
상기 도 10에 도시된 바와 같이, 어떤 DRB에 대해 무결성보호 기능이 적용된다면, PDCP Data PDU (Protocol Data Unit)에는 무결성보호를 위한 MAC-I (Message Authentication Code ? Integrity) 코드가 PDU의 마지막 부분에 추가될 수 있다. 따라서, PDCP 송신 측은 MAC-I를 PDCP Data PDU의 마지막 부분에 추가하여 전송하고, PDCP 수신 측은 PDCP Data PDU를 수신하면 마지막 부분의 MAC-I를 제거하고 PDCP SDU를 복원할 수 있다. 상기 MAC-I 코드는 일반적으로 4 바이트 (byte)의 길이를 갖지만, 무결성 알고리듬 (integrity algorithm)에 따라 다른 길이를 가질 수도 있다.
DRB를 전송하는 PDCP는 Data PDU와 Control PDU의 두 가지 종류의 PDU를 생성하는데, 무결성보호 기능은 Data PDU에 대해서만 적용된다. 즉, PDCP Data PDU에만 PDU의 마지막에 MAC-I가 추가될 수 있다. 무결성보호 기능이 적용된 DRB에 대해 PDCP PDU를 수신한 경우, 수신측 PDCP는 헤더의 D/C 필드를 보고 D/C = Data 인 경우에는 PDU 마지막의 4 byte가 MAC-I로 판단하고, D/C = Control 인 경우에는 MAC-I가 없다고 판단할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따라 PDU마다 무결성보호 (integrity protection)을 선택적으로 적용하는 PDCP data PDU (Protocol Data Unit) 형식 (format)을 나타내는 예시도 이다.
하나의 Un RB에는 QoS가 비슷한 여러 개의 Uu RB가 매핑 (mapping)될 수 있다. 이 경우 상기 Un RB를 통해 전송되는 PDCP Data PDU는 무결성보호 (integrity protection)이 적용될 수도 또는 적용되지 않을 수도 있다. 이처럼 상기 무결성보호 (integrity protection)가 PDU마다 각각 다르게 적용될 경우, 상기 PDCP PDU의 헤더에 해당 PDU가 무결성보호가 되었는지를 알려주는 무결성 보호 지시자 (integrity protection indicator; IP indicator)가 추가될 수 있다. 따라서, 수신측 PDCP는 상기 무결성보호 지시자 (integrity protection indicator)가 해당 PDU는 무결성보호가 되었다고 알려주는 경우 (예; IP = True) 상기 PDU의 마지막에 MAC-I가 추가되었다고 판단하고 무결성검사를 한다. 하지만, 만약 상기 무결성보호 지시자 (integrity protection indicator)가 해당 PDU는 무결성보호가 되지 않았다고 알려주는 경우에는 (예; IP = False), 해당 PDU에는 MAC-I가 없다고 판단하고 상기 PDU를 처리한다.
이하, 본 발명에 따른 단말을 설명한다.
본 발명에 따른 단말은 무선상에서 데이터를 서로 주고 받을 수 있는 서비스를 이용할 수 있는 모든 형태의 단말을 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 단말은 무선 통신 서비스를 이용할 수 있는 이동통신 단말기(예를 들면, 사용자 장치(UE), 휴대폰, 셀룰라폰, DMB폰, DVB-H폰, PDA 폰, 그리고 PTT폰 등등)와, 노트북, 랩탑 컴퓨터, 디지털 TV와, GPS 네비게이션과, 휴대용 게임기와, MP3와 그 외 가전 제품 등등을 포함하는 포괄적인 의미이다.
본 발명에 따른 단말은, 본 발명이 예시하고 있는 효율적인 시스템 정보 수신을 위한 기능 및 동작을 수행하는데 필요한 기본적인 하드웨어 구성(송수신부, 처리 부 또는 제어부, 저장부등)을 포함할 수도 있다.
여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국의 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법으로서,
    네트워크로부터 구성 메시지 (configuration message)를 수신하는 단계에 있어서, 상기 구성 메시지는 상기 무결성보호의 동작이 수행되어야 되는지를 지시하는 지시자 (indicator)를 포함하며; 그리고
    상기 구성 메시지 안에 포함된 상기 지시자에 따라서 상기 무결성보호의 동작을 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구성 메시지는 무선 베어러 (radio bearer)를 구성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 구성 메시지에 포함된 상기 지시자는 상기 네트워크로부터 각각의 무선 베어러 마다 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 무결성보호의 동작을 수행 가능토록 하는 특정 무선 베어러를 통해서 데이터 유닛 (data unit)을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 수신된 데이터 유닛은 상기 무결성보호에 관련된 코드 (code)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 데이터 유닛은 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol: PDCP) 프로토콜 데이터 유닛 (Protocol Data Unit; PDU) 인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 무결성보호의 동작을 수행 가능토록 하는 특정 무선 베어러를 통해서 데이터 유닛 (data unit)을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 전송된 데이터 유닛은 상기 무결성보호에 관련된 코드 (code)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 특정 무선 베어러 (radio bearer)는 데이터 무선 베어러 (Data Radio Bearer; DRB) 인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 구성 메시지는 무선자원제어 (Radio Resource Control; RRC) 연결 재구성 메시지 (RRC connection reconfiguration message) 인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  11. 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법으로서,
    무선 전송 및 수신 유닛 (Wireless Transmitting and Receiving Unit; WTRU)에게 구성 메시지 (configuration message)를 전송하는 단계에 있어서, 상기 구성 메시지는 상기 무결성보호의 동작이 수행되어야 되는지를 지시하는 지시자 (indicator)를 포함하며; 그리고
    상기 구성 메시지 안에 포함된 상기 지시자에 따라서 상기 무결성보호의 동작을 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 구성 메시지는 무선 베어러 (radio bearer)를 구성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 구성 메시지에 포함된 상기 지시자는 각각의 무선 베어러 마다 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 구성 메시지는 무선자원제어 (Radio Resource Control; RRC) 연결 재구성 메시지 (RRC connection reconfiguration message) 인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하는 방법.
  15. 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하기 위한 장치로서,
    데이터를 송신 또는 수신하기 위한 송수신기와;
    상기 데이터를 저장하기 위한 메모리와; 그리고
    상기 송수신기 및 상기 메모리와 연결되어, 네트워크로부터 구성 메시지 (configuration message)를 수신하는 단계에 있어서, 상기 구성 메시지는 상기 무결성보호의 동작이 수행되어야 되는지를 지시하는 지시자 (indicator)를 포함하며; 그리고 상기 구성 메시지 안에 포함된 상기 지시자에 따라서 상기 무결성보호의 동작을 선택적으로 수행하는 단계를 수행하기 위한 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 무결성보호 (integrity protection)의 동작을 적용하기 위한 장치.
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