KR20130065357A - 단말간 직접 통신에서 단말의 이동성을 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

단말간 직접 통신에서 단말의 이동성을 제어하는 장치 및 방법 Download PDF

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임순용
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신재승
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한국전자통신연구원
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Abstract

단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 단말의 이동성을 제어하는 방법이 개시된다. 이동성 제어 방법은, 단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말로부터 수신한 무선 상태 보고에 따라 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버를 결정하는 단계, 핸드오버가 결정된 단말이 이동해 갈 타겟 기지국으로 전송한 D2D 핸드오버 요청에 대한 응답을 수신하는 경우 D2D 통신을 일시 중단하는 단계 및 타겟 기지국으로 이동할 단말에게 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

단말간 직접 통신에서 단말의 이동성을 제어하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MOBILITY OF TERMINALS IN DEVICE-TO-DEVICE COMMUNICATIONS}
본 발명은 단말간 직접 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 셀룰러 이동통신 기반의 단말간 직접 통신에서 단말의 이동성을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
단말간 직접 통신(Device to Device 통신; 이하, D2D 통신과 혼용)은 기지국을 거치지 않고 인접한 두 단말 사이에 직접적인 데이터 송수신을 수행하는 통신 방식을 의미한다. 즉, 두 단말이 각각 데이터의 소스(source)와 목적(destination)이 되면서 통신을 수행하게 된다.
최근 들어 셀룰러 이동통신 시스템에서는 이러한 단말(혹은 디바이스)과 단말 사이의 직접 통신 방식에 대한 논의가 점차 활발해지고 있다. 이는 다양한 통신 단말의 확산에 따르는 데이터 트래픽의 급격한 증가와 맞물려 많은 사용자들에게 서비스를 제공할 수 있는 네트워크 용량, 데이터 전송률, 좋은 서비스 품질 등이 필요하게 되었기 때문이다. 기존의 통신망의 성능을 적은 비용으로 개선하고 사용자 요구사항을 만족시키기 위한 방편으로 단말간 직접통신을 고려하고 있는 것이다.
단말간 직접 통신의 개념은 센서 네트워크 또는 와이파이 다이렉트(WiFi Direct) 등의 분야에서 먼저 논의가 시작되었으며, 최근 3GPP 시스템에서도 셀룰러 기반 단말간 직접 통신을 논하기 시작했다.
셀룰러를 기반으로 D2D 통신을 하는 경우 매크로 셀(Macro cell)이 가지는 커버리지의 광역성 및 자원 재사용의 이점이 있다. 따라서, 단말간 직접 통신에서도 기존의 통신 형태와 마찬가지로 통신이 계속 유지되는 것이 유리하다 할 것이다. 즉, 기지국에서 두 단말 간 직접 통신 중인 상태에 있다가 단말이 다른 기지국으로 이동하는 경우에도 단말간 직접 통신이 유지되도록 설정하는 기능이 필요하다.
하지만, 단말간 직접 통신과 관련하여서는 아직 세부적으로 논의되지 못한 많은 사항들이 있으며, 구체적인 D2D 이동성 제어 관련 기술이 그 중 하나이다.
상술한 문제점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은 셀룰러 기반의 이동통신 시스템에서 단말간 직접 통신을 수행하는 단말의 이동성을 제어하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 단말간 직접 통신 중에 다른 셀로 이동하는 경우에도 이동성이 확보되는 단말 장치의 통신 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 셀룰러 기반의 이동통신 시스템에서 단말간 직접 통신을 수행하는 단말의 이동성을 제어하는 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 단말간 직접 통신 중에 다른 셀로 이동하는 경우에도 이동성이 확보되는 단말 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동성 제어 방법은, 단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말로부터 수신한 무선 상태 보고에 따라 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버를 결정하는 단계, 핸드오버가 결정된 단말이 이동해 갈 타겟 기지국으로 D2D 핸드오버 요청을 전송하는 단계, 상기 D2D 핸드오버 요청에 대한 응답을 수신하는 경우 D2D 통신을 일시 중단하는 단계 및 상기 타겟 기지국으로 이동할 단말에게 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청하는 메시지는 D2D 베어러 설정과 관련된 D2D 이동성 제어 정보를 포함할 수 있다. 또한, D2D 이동성 제어 정보는, D2D 베어러로 사용되는 무선 채널에 대한 정보 및 자원 할당 방식에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, D2D 베어러로 사용되는 무선 채널에 대한 정보는, D2D 통신에 할당된 업링크 또는 다운링크 주파수 및 업링크 또는 다운링크 채널 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버를 결정하는 단계는, 단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말로 무선 상태를 보고할 것을 요청하는 단계, 상기 둘 이상의 단말로부터 무선 상태 리포트를 수신하는 단계 및 상기 무선 상태 리포트에 따라 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이동성 제어 방법은, 상기 타겟 기지국으로부터 D2D 핸드오버가 성공적임을 통지받은 경우, 일시 중단했던 D2D 통신에 대한 제어를 재개하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 D2D 핸드오버 요청 메시지는 현재 셀에서 D2D 통신을 수행하는 데 할당되었던 무선 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 시예에 따른 이동성 제어 방법은, 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 둘 이상의 단말을 제어하는 소스 기지국으로부터 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버 요청을 수신하는 단계, 상기 적어도 하나의 단말에 대한 접속을 승인할 것인지 판단하고, D2D 핸드오버 요청 응답 메시지를 상기 소스 기지국으로 전송하는 단계, 상기 적어도 하나의 단말로부터 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되었음을 알리는 메시지를 수신하는 단계 및 핸드오버 성공 메시지를 상기 소스 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 핸드오버 요청 응답 메시지는 D2D 통신을 위한 현재 셀에서의 자원 할당 정보 및 현재 셀에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 단말의 접속을 승인할 것인지 판단하고, D2D 핸드오버 요청 응답 메시지를 상기 소스 기지국으로 전송하는 단계는, 상기 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 어드미션(admission) 제어를 수행하는 단계 및 상기 소스 기지국에서 사용하던 D2D 자원을 현재 셀에서도 D2D를 위한 자원으로 사용할 수 있는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치의 통신 방법은, 제1 기지국의 제어 하에 상대 단말과 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하던 단말 장치가, 제1 기지국의 요청에 따라 무선 상태 리포트를 전송하는 단계, 제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 지시하는 메시지를 상기 제1 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성하는 단계 및 상기 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되면 무선자원제어 연결 재구성 완료 메시지를 상기 제2 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성하는 단계는, 상기 제2 기지국과 동기를 맞추고 상기 제2 기지국과의 타이밍을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동성 제어 장치는, 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 둘 이상의 단말로부터 수신한 무선 상태 보고에 따라 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버를 결정하고, 핸드오버가 결정된 단말이 이동해 갈 타겟 기지국으로 전송한 D2D 핸드오버 요청에 대한 응답을 수신하는 경우 D2D 통신을 일시 중단하고, 상기 타겟 기지국으로 이동할 단말에게 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청하는 이동성 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청하는 메시지는 D2D 베어러 설정과 관련된 D2D 이동성 제어 정보를 포함할 수 있다.
상기 이동성 제어 장치는, 상기 이동성 제어부의 제어에 따라 관련 메시지들을 상기 단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말 및 상기 타겟 기지국으로 전송하고, 상기 단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말 및 상기 타겟 기지국으로부터 관련 메시지들을 수신하여 상기 이동성 제어부로 제공하는 무선 송수신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동성 제어 장치는, 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 둘 이상의 단말을 제어하는 소스 기지국으로부터, 이동해 오는 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버 요청을 수신하고, 상기 적어도 하나의 단말의 접속을 승인할 것인지 판단하여 D2D 핸드오버 요청 응답 메시지를 소스 기지국으로 전송하며, 상기 적어도 하나의 단말로부터 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되었음을 알리는 메시지를 수신하는 경우 상기 소스 기지국으로 핸드오버가 성공적임을 알리는, 이동성 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치는, 제1 기지국의 요청에 따라 무선 상태 리포트를 전송하고, 제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 지시하는 메시지를 상기 제1 기지국으로부터 수신함에 따라 상기 제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성하며, 상기 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되면 무선자원제어 연결 재구성 완료 메시지를 상기 제2 기지국으로 전송하는 D2D 제어부를 포함하며, 상기 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 지시하는 메시지는 상기 제2 기지국에 대한 정보 및 D2D 베어러 설정과 관련된 D2D 이동성 제어 정보를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 단말간 직접 통신에서 단말의 이동성을 제어하는 장치 및 방법에 따르면 기존의 핸드오버 절차를 이용하여 D2D 통신중인 단말이 이동하여도 D2D 통신을 유지할 수 있다.
따라서, 기존의 핸드오버 절차를 사용하기 때문에 적은 비용으로 목적을 달성할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 단말간 직접 통신의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 D2D 통신 중이던 단말이 이동하는 경우에도 D2D 통신을 유지하는 방법에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 D2D 통신 중이던 단말이 이동하는 경우 D2D 통신을 유지하기 위해 네트워크 구성요소들 및 단말 간에 교환되는 메시지의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동성 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말간 직접 통신 제어 방법의 세부 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단말간 직접 통신 제어 방법의 세부 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말간 직접 통신을 수행하는 단말 장치의 동작 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 출원에서 사용하는 '단말'은 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말의 다양한 실시예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용하는 '기지국'은 일반적으로 단말과 통신하는 고정되거나 이동하는 지점을 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNB; eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point), 릴레이(relay) 및 펨토셀(femto-cell) 등을 통칭하는 용어일 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 단말간 직접 통신의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 제1 기지국(110) 및 제2 기지국(120)을 포함하여 구성된 셀룰러 통신망이 개시되어 있다.
제1 기지국이 생성한 셀에 속한 디바이스 1(210) 및 디바이스 2(220)는 제1 기지국을 통한 통상적인 접속 링크를 통하여 통신을 수행하고 있는 반면, 제 1 기지국에 속해 있음에도 디바이스 3(230) 및 디바이스 4(240)는 상호간의 데이터 송수신을 기지국을 통하지 않고 직접 수행하고 있음을 알 수 있다.
이러한 단말간 직접 통신이 효율적으로 이용될 수 있는 예는 여러가지가 있을 수 있다. 예를 들어, 콘서트 등에 참석한 방문자들에게 대용량의 자료를 제공하는 로컬 미디어 서버 등에 단말간 통신이 이용될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, D2D 링크는 동일 셀을 서빙 셀로 가지는 디바이스들 간에만 가능한 것은 아니며, 서로 다른 셀을 서빙 셀로 가지는 디바이스들 간에도 이루어질 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 도 1에서 제1 기지국(110)에 속한 디바이스 2(220)는 제2 기지국(120)에 속한 디바이스 5(250)와 D2D 통신을 수행한다.
이와 같은 단말간 직접 연결 통신에는 중앙(centralized)제어 방식의 D2D 통신 방식과 분산(distributed)제어 방식의 D2D 통신 방식이 존재한다.
중앙제어 방식의 D2D 통신 방식은, 다른 디바이스와의 통신을 원하는 디바이스가 제어를 수행하는 중앙 노드(셀룰러 망에서는 기지국)에 링크 설정을 요청하고, 중앙 노드는 상대 디바이스가 그 디바이스의 주변에 있는 경우 두 디바이스간 직접 통신을 할 수 있는 무선자원을 할당하여 디바이스간 통신을 가능케 하는 방식이다. 이때, 디바이스에서 일어나는 대부분의 동작은 중앙 노드에 의해 관리되며, D2D 통신을 위해 셀룰러 링크 또는 다른 D2D 링크를 위해 할당된 무선자원이 재사용(reuse)될 수 있다.
한편, 분산제어 방식의 D2D 통신 방식은, 하나의 중앙제어 노드에 의존하지 않고 디바이스들간의 직접적인 신호 교환을 통해 분산제어 방식으로 링크를 설정하고 이를 이용해 주변 디바이스와 직접 데이터를 교환하는 방식이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 D2D 이동성 제어 방법은 중앙제어 방식을 적용하여 단말간 통신을 수행하는 이동통신 시스템에 보다 더 잘 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 D2D 통신 중이던 단말이 이동하는 경우에도 D2D 통신을 유지하는 방법에 대한 개념도이다.
본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 소스 기지국(110)이 관장하는 셀에 속해 있는 단말 1(210) 및 단말 2(220)가 D2D 통신 중이던 상황에서 단말 2(220)가 이동하여 타겟(target) 기지국(120)이 관장하는 셀로 진입하는 경우를 가정한다.
이러한 경우에서처럼 두 단말이 D2D 데이터 전송하던 와중에 둘 중 하나의 단말 혹은 두 단말이 이동할 경우에도 D2D 데이터 서비스는 계속되는 것이 바람직하다. 따라서, D2D 통신중인 단말이 이동할 경우에도 데이터 서비스를 유지하기 위한 방안이 필요하다.
예를 들어, 도 2에서와 같이, 하나의 기지국(110)에 속한 두 단말이 D2D 통신을 하는 경우, D2D 통신을 위한 자원은 해당 기지국(110)에서 할당할 수 있다. 또한, D2D 통신 중인 단말은 주기적 또는 간헐적으로 D2D 링크의 무선 상태를 측정하여 기지국으로 보고한다. 이처럼 두 단말이 모두 하나의 기지국(110)에 속하여 하나의 기지국에 의해 D2D 링크를 위해 자원을 할당받고, D2D 통신을 수행하다가, 하나의 단말 예를 들어, 단말 2(220)가 D2D 통신을 하는 중에 타겟 기지국(220)으로 이동하는 경우에는, 단말 2(220)가 더 이상 소스 기지국(110)의 제어를 받지 않으므로, 단말 1(210) 및 단말 2(220) 사이의 D2D 통신을 유지하기 위한 별도의 설정이 요구된다 할 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 D2D 통신 중이던 단말이 이동하는 경우 이동통신 시스템에 사용되는 핸드오버 절차를 이용하여 D2D 통신을 유지하는 방법을 제안한다.
구체적으로, 본 발명에서 제안하는 D2D 이동성 제어 방법은, 소스 기지국이 단말의 무선 상태 보고 리포트를 바탕으로 단말 2가 타겟 기지국으로 이동함을 결정하고 이를 위해 타겟 기지국에게 단말 2의 이동에 관한 설정 및 D2D 통신 유지를 위한 설정을 요구하는 것을 골자로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 D2D 통신 중이던 단말이 이동하는 경우 D2D 통신을 유지하기 위해 네트워크 구성요소들 및 단말 간에 교환되는 메시지의 흐름도이다.
도 3에서 고려하는 단말 1(210) 및 단말 2(220), 그리고 소스 기지국(110) 및 타겟 기지국(120) 등의 요소들은 도 2에서 살펴본 기본 전제 조건과 동일한 것으로 가정한다. 즉, 도 3에서도 도 2에서와 마찬가지로 단말간 직접 통신 중인 단말 1(210) 및 단말 2(220)가 소스 기지국(110)에 속해 있던 상황에서, 단말 2(220)가 타겟 기지국(120)의 셀 영역으로 이동하는 경우를 가정한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 직접 통신 중(S301)인 단말 1(210) 및 단말 2(220)가 셀 내에 있는 경우, 기지국(110)은 단말간 직접 통신 중인 단말들(210, 220)에게 무선측정 보고(measurement report)를 위한 제어 정보를 전송한다. 즉, 기지국은 단말들로 하여금 D2D 링크 및 기지국과의 링크에 대한 메저먼트(measurement) 값을 리포팅할 것을 요청한다(S301).
여기서, 기지국이 적어도 하나의 단말로 전송하는 메저먼트 리포팅 요청 메시지는 측정 대상, 리포팅 구성(reporting configuration), 메저먼트 식별자, 양적 구성(quantity configuration) 등의 요소를 포함할 수 있다. 이어 기지국(110)은 단말들(210, 220)이 메저먼트 리포트를 전송할 때 사용할 업링크 무선 자원을 각 단말에게 할당한다(S303).
기지국으로부터 메저먼트 리포트 요청을 수신한 각 단말은 상대 단말과의 무선 링크 및 기지국과의 링크에 대한 메저먼트를 수행하고, 기지국으로터 할당받은 업링크 무선 자원을 이용해 메저먼트 결과 값을 반영한 메저먼트 리포트, 즉 무선 상태 보고를 기지국으로 전송한다(S305).
소스 기지국(110)은 각 단말로부터 수신한 메저먼트 값을 토대로 단말 2에 대한 D2D 핸드오버 결정을 내리고(S307), 이어 타겟 기지국(120)에게 D2D 핸드오버 요청 메시지를 전송한다(S309). 이때, 소스 기지국(110)이 타겟 기지국(120)으로 전송하는 D2D 핸드오버 요청 메시지는 현재 셀에서 D2D 통신을 수행하는 데 할당되었던 무선 자원에 대한 정보를 포함한다.
타겟 기지국(120)은 소스 기지국(110)으로부터 수신한 메시지를 바탕으로 단말 2에 대한 어드미션 제어(admission control)를 수행하여 단말 2가 소스 기지국에 접속할 권한이 있는지 판단한다(S311). 이때, 타겟 기지국(120)은 소스 기지국(110)에서 사용하던 D2D 자원을 현재 셀에서도 D2D를 위한 자원으로 사용할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다.
타겟 기지국(120)은 D2D를 위한 자원 할당 정보 및 현재 셀에 대한 정보를 포함한 D2D 핸드오버 요청 응답(HO Request Ack.) 메시지를 전송한다(S313). 소스 기지국은 목적 셀에서 D2D 설정 절차가 완료될 때까지 D2D 통신을 위한 자원 할당을 잠시 중단(suspend)한다(S315).
이후 소스 기지국(110)은 타겟 셀로 이동할 단말 2(220)에게 타겟 셀에 대한 정보 및 D2D 이동성 제어 정보를 전송한다. 이를 위해 소스 기지국(110)은 단말 2를 위한 다운링크 자원을 할당하고(S317), 무선자원제어(Radio Resource Control) 연결을 재구성할 것을 지시하는 RRC(Radio Resource Control) 연결 재구성(RRC Connection reconfiguration) 메시지를 단말 2(220)로 전송한다(S319). 이때, RRC 연결 재구성 메시지는 타겟 셀에 대한 정보 및 D2D 이동성 제어(mobility control) 정보를 포함한다.
여기서, D2D 이동성 제어(Mobility control) 정보는 D2D 베어러(bearer) 설정에 관한 정보로서, D2D 베어러로 사용중인 무선 채널 정보 및 자원 할당 방식에 관한 정보를 포함한다. 무선 채널 정보는 D2D 통신에 할당된 업링크(Uplink) 또는 다운링크(downlink) 주파수, 업링크 또는 다운링크 채널 정보 등이 될 수 있다. 또한, 자원 할당 방식은 예를 들어, 반고정적 방식(semi-persistence) 또는 고정적 방식(persistence) 등이 사용될 수 있다.
소스 기지국(110)으로부터 RRC 연결 재구성 메시지를 수신한 단말 2(220)는 RRC 연결 재구성 메시지를 바탕으로 타겟 셀의 기지국과 동기를 맞추고, 타겟 기지국과의 타이밍 조절(TA: Timing Advance)을 수행한다(S321). 이후, 단말 2는 RRC 연결 재구성 완료(Connection reconfiguration complete) 메시지를 타겟 기지국(120)으로 전송한다(S323).
타겟 기지국(120)은 소스 기지국(110)에게 D2D 핸드오버 성공 메시지를 전송하여 단말 2가 타겟 셀로 이동했음을 알린다(S325). 이를 수신한 소스 기지국(110)은 목적 셀에서 D2D 설정 절차가 완료되었음을 인지하고 D2D 통신에 대한 제어를 재개한다(S330).
도 3의 실시예를 통해 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 단말간 통신 중에 하나의 단말이 D2D 통신을 유지하던 셀에서 다른 셀로 이동할 때 단말간 통신이 유지되도록 하는 설정 절차를 제시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 이동성 제어 방법이 기존의 셀룰러 이동통신 시스템에서의 핸드오버 절차와 상이한 점은 특히, 앞서 살펴본 단계 319 및 단계 325에 있다.
구체적으로, 단계 319에서 단말 2(220)에게 RRC 연결 재구성 메시지를 전송할 때 D2D 이동성 제어(mobility control) 정보, 다시 말해 D2D 베어러(bearer) 설정에 관한 정보로서, D2D 베어러로 사용중인 무선 채널 정보 및 자원 할당 방식에 관한 정보를 추가하여 함께 전송함한다. 이로써, 소스 셀에서 사용 가능한 D2D 자원을 타겟 셀에서도 (물론 타겟 셀의 자원 할당을 고려하여 가능한 경우에) 연속적으로 사용할 수 있게 된다. 또한, 이를 통해 궁극적으로는 단말 2가 셀을 이동한 후에도 단말 1과 단말 2 간의 D2D 통신 서비스가 계속 유지될 수 있다.
또한 단계 S325와 관련하여, 기존의 핸드오버 절차에서는 타겟 기지국이 RRC 연결 재구성 완료 메시지를 단말 2(220)로부터 수신한 후 네트워트 쪽으로 핸드오버 관련 정보를 설정하여 데이터 경로(data path)를 변경하는 절차가 필요하다. 하지만, 본 발명에 따른 D2D 통신 설정 절차에 따르면, 타겟 기지국(110)은 소스 기지국(120)에서 D2D 통신이 가능하도록 하기 위해 D2D 핸드오버 성공 메시지를 소스 기지국에 전송함으로써, 각각의 셀에 있는 단말에서 D2D 통신이 가능하도록 한다.
상술한 바와 같이, 셀룰러 통신망에 사용되는 핸드오버 전송 절차를 이용하여 D2D 통신에서 단말의 이동성을 유지하는 것이 본 발명의 특징이라 할 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동성 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 도 4의 이동성 제어 장치(100)의 바람직한 일 실시예로는 기지국을 들 수 있으며, 이동성 제어 장치(100)는 크게 무선 송수신부(101), 이동성 제어부(102), 저장부(103)을 포함하여, 단말의 이동성에 대한 제어를 수행한다.
이동성 제어 장치(100)의 무선 송수신부(101)는 이동성 제어부(102)의 제어에 따라 관련 메시지들을 단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말 및 타겟 기지국으로 전송하고, 단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말 및 타겟 기지국으로부터 관련 메시지들을 수신하여 이동성 제어부로 제공하는 역할을 수행한다.
이동성 제어부(102)는 단말간 직접 통신을 수행하는 단말로서 이동하는 단말에 대해, 이동성 제어 장치, 즉 기지국이 소스 기지국인지 타겟 기지국인지에 따라 적절한 이동성 제어를 수행한다.
즉, 해당 기지국 장치가 소스 기지국인 경우 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 이동성 제어부(102)는, 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 둘 이상의 단말로부터 수신한 무선 상태 보고에 따라 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버를 결정하고, 핸드오버가 결정된 단말이 이동해 갈 타겟 기지국으로 전송한 D2D 핸드오버 요청에 대한 응답을 수신하는 경우 D2D 통신을 일시 중단하고, 타겟 기지국으로 이동할 단말에게 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청한다. 이동성 제어부(102)는 또한, 타겟 기지국으로부터 D2D 핸드오버가 성공적임을 통지받은 경우, 일시 중단했던 D2D 통신에 대한 제어를 재개한다.
이때, 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청하는 메시지는 D2D 베어러 설정과 관련된 D2D 이동성 제어 정보를 포함할 수 있는데, 여기서 D2D 이동성 제어 정보는 D2D 베어러로 사용되는 무선 채널에 대한 정보 및 자원 할당 방식에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
한편, 해당 기지국 장치가 타겟 기지국인 경우 본 발명이 바람직한 일 실시예에 따른 이동성 제어부(102)는, 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 둘 이상의 단말을 제어하는 소스 기지국으로부터 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버 요청을 수신하고, 적어도 하나의 단말의 접속을 승인할 것인지 판단하여 D2D 핸드오버 요청 응답 메시지를 소스 기지국으로 전송하며, 적어도 하나의 단말로부터 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되었음을 알리는 메시지를 수신하는 경우, 소스 기지국으로 핸드오버가 성공적임을 알린다.
여기서, 이동성 제어부(102)는, 적어도 하나의 단말의 접속을 승인할 것인지 판단하기 위해, 이동해 오는 상기 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 어드미션(admission) 제어를 수행하고, 상기 소스 기지국에서 사용하던 D2D 자원을 현재 셀에서도 D2D를 위한 자원으로 사용할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다.
이동성 제어 장치(100)의 저장부(103)는 D2D 통신과 관련된 각종 정보를 저장하고, 이동성 제어부(102)의 요청에 따라 저장해 둔 정보를 이동성 제어부(102)로 제공하는 역할을 수행한다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치는 송수신부(201), D2D 제어부(202) 및 저장부(203)을 포함하여 구성될 수 있다.
송수신부(201)는 단말 장치와 기지국간의 통신을 위해 주고받는 모든 데이터를 무선을 통해 송수신한다.
D2D 제어부(202)는 제1 기지국(소스 기지국)의 요청에 따라 무선 상태 리포트를 전송하고, 제2 기지국(타겟 기지국)과 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 지시하는 메시지를 제1 기지국으로부터 수신함에 따라 제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성한다. 또한, D2D 제어부(202)는 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되면 무선자원제어 연결 재구성 완료 메시지를 제2 기지국으로 전송하도록 송수신부(201)를 제어한다.
단말 장치(200)의 저장부(203)는 D2D 통신을 위한 어플리케이션 및 D2D 통신 중에 발생하는 여러 관련 정보를 저장하고 D2D 제어부(102)의 요청에 따라 저장해 둔 정보를 D2D 제어부(202)로 제공하는 역할을 수행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말간 직접 통신 제어 방법의 세부 동작 흐름도이다.
도 6은 기지국, 그 중에서도 소스 기지국에서 수행될 수 있는 직접 통신 제어 방법의 일 실시예를 나타낸다.
단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말을 제어하는 기지국은, D2D 통신을 수행하는 단말로 D2D 링크 및 기지국과의 링크에 대한 무선 상태를 보고할 것을 요청할 수 있다(S601). 기지국(여기서는 소스 기지국)은, 단말로부터 무선 상태 리포트를 수신하길 기다렸다가(S603), 수신된 무선 상태 리포트의 내용에 따라 단말의 D2D 핸드오버를 결정한다(SS605). 핸드오버가 결정되면, 기지국은 타겟 기지국으로 D2D 핸드오버 요청 메시지를 전송한다(S607). 여기서, 소스 기지국(110)이 타겟 기지국(120)으로 전송하는 D2D 핸드오버 요청 메시지는 현재 셀에서 D2D 통신을 수행하는 데 할당되었던 무선 자원에 대한 정보를 포함한다.
소스 기지국은 타겟 기지국으로부터 D2D 핸드오버 요청 응답의 수신을 대기하였다가(S609), 응답을 수신하면 D2D 통신을 일시 중단한다(S611). 이후, 소스 기지국은 타겟 셀로 이동할 단말에게 RRC 연결 재구성 메시지를 전송하여(S613), 타겟 셀로 이동할 단말로 하여금 타겟 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성하도록 한다.
여기서, 단말이 수신하는 RRR 연결 재구성 메시지는 D2D 베어러 설정과 관련된 D2D 이동성 제어 정보를 포함하며, D2D 이동성 제어 정보는 D2D 베어러로 사용되는 무선 채널에 대한 정보 및 자원 할당 방식에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
이후 소스 기지국이 타겟 셀로부터 D2D 핸드오버 성공 메시지를 수신하는 경우(S615), 일시 중단하였던 D2D 통신에 대한 제어를 재개한다(S617).
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단말간 직접 통신 제어 방법의 세부 동작 흐름도이다.
도 7은 기지국, 그 중에서도 타겟 기지국에서 수행될 수 있는 D2D 통신 제어 방법의 일 실시예를 나타낸다.
타겟 기지국이, 단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말을 제어하는 소스 기지국으로부터 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버 요청을 수신하는 경우(S701), 이동하는 적어도 하나의 단말에 대해 접속을 승인할 것인지 판단한다, 즉, 이동하는 단말에 대한 D2D 어드미션 제어를 수행한다(S703).
여기서, 소스 기지국으로부터 수신한 D2D 핸드오버 요청 메시지는 소스 셀에서 D2D 통신을 수행하는 데 할당되었던 무선 자원에 대한 정보를 포함한다.
타겟 기지국이 이동하는 단말에 대한 접속을 승인하는 경우, D2D 핸드오버 요청 응답 메시지를 소스 기지국으로 전송한다(S705).
이후 타겟 기지국이 적어도 하나의 단말로부터 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되었음을 알리는 메시지, 즉, RRC 연결 재구성 완료 메시지를 수신하면(S707), 핸드오버 성공 메시지를 소스 기지국으로 전송한다(S709).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말간 직접 통신을 수행하는 단말 장치의 동작 흐름도이다.
상대 단말과 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하던 단말 장치는 소스 기지국으로부터 무선 상태 보고 요청을 수신할 수 있다(S801).
이 경우 단말 장치는, D2D 링크 및 기지국과의 링크에 대한 무선 상태 측정을 수행하고(S803), 측정 결과 값을 반영한 무선 상태 리포트를 기지국으로 전송한다(S805).
이후, 단말 장치가 소스 기지국으로부터 타겟 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 지시하는 메시지, 즉 RRC 연결 재구성 메시지를 수신하면(S807), 타겟 기지국과의 동기 및 타이밍 조절 수행하여(S809) 타겟 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성하고, 타겟 기지국으로 RRC 연결 재구성 완료 메시지를 전송한다(S811).
여기서, 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 지시하는 메시지는, 타겟 기지국에 대한 정보 및 D2D 베어러 관련 D2D 이동성 제어 정보를 포함한다.
또한, D2D 베어러 관련 D2D 이동성 제어 정보는 D2D 베어러로 사용되는 무선 채널에 대한 정보 및 자원 할당 방식에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110, 120: 기지국
210, 220: 단말(혹은 디바이스)

Claims (18)

  1. 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 단말의 이동성을 제어하는 방법에 있어서,
    단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말로부터 수신한 무선 상태 보고에 따라 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버를 결정하는 단계;
    핸드오버가 결정된 단말이 이동해 갈 타겟 기지국으로 D2D 핸드오버 요청을 전송하는 단계;
    상기 D2D 핸드오버 요청에 대한 응답을 수신하는 경우 D2D 통신을 일시 중단하는 단계; 및
    상기 타겟 기지국으로 이동할 단말에게 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청하는 메시지는 D2D 베어러 설정과 관련된 D2D 이동성 제어 정보를 포함하는 이동성 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 D2D 이동성 제어 정보는,
    D2D 베어러로 사용되는 무선 채널에 대한 정보 및 자원 할당 방식에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 이동성 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버를 결정하는 단계는,
    단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말로 무선 상태를 보고할 것을 요청하는 단계;
    상기 둘 이상의 단말로부터 무선 상태 리포트를 수신하는 단계; 및
    상기 무선 상태 리포트에 따라 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버를 결정하는 단계를 포함하는, 이동성 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 타겟 기지국으로부터 D2D 핸드오버가 성공적임을 통지받은 경우, 일시 중단했던 D2D 통신에 대한 제어를 재개하는 단계를 더 포함하는, 이동성 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 D2D 베어러로 사용되는 무선 채널에 대한 정보는, D2D 통신에 할당된 업링크 또는 다운링크 주파수 및 업링크 또는 다운링크 채널 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 이동성 제어 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 D2D 핸드오버 요청 메시지는 현재 셀에서 D2D 통신을 수행하는 데 할당되었던 무선 자원에 대한 정보를 포함하는, 이동성 제어 방법.
  7. 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 둘 이상의 단말을 제어하는 소스 기지국으로부터 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버 요청을 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 단말에 대한 접속을 승인할 것인지 판단하고, D2D 핸드오버 요청 응답 메시지를 상기 소스 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 적어도 하나의 단말로부터 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되었음을 알리는 메시지를 수신하는 단계; 및
    핸드오버 성공 메시지를 상기 소스 기지국으로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 핸드오버 요청 응답 메시지는 D2D 통신을 위한 현재 셀에서의 자원 할당 정보 및 현재 셀에 대한 정보를 포함하는, 이동성 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 적어도 하나의 단말의 접속을 승인할 것인지 판단하고, D2D 핸드오버 요청 응답 메시지를 상기 소스 기지국으로 전송하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 어드미션(admission) 제어를 수행하는 단계; 및
    상기 소스 기지국에서 사용하던 D2D 자원을 현재 셀에서도 D2D를 위한 자원으로 사용할 수 있는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 이동성 제어 방법.
  9. 제1 기지국의 제어 하에 상대 단말과 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하던 단말 장치가, 제1 기지국의 요청에 따라 무선 상태 리포트를 전송하는 단계;
    제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 지시하는 메시지를 상기 제1 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성하는 단계; 및
    상기 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되면 무선자원제어 연결 재구성 완료 메시지를 상기 제2 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는, 단말 장치의 통신 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성하는 단계는,
    상기 제2 기지국과 동기를 맞추고 상기 제2 기지국과의 타이밍을 조절하는 단계를 포함하는, 단말 장치의 통신 방법.
  11. 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 둘 이상의 단말로부터 수신한 무선 상태 보고에 따라 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버를 결정하고, 핸드오버가 결정된 단말이 이동해 갈 타겟 기지국으로 전송한 D2D 핸드오버 요청에 대한 응답을 수신하는 경우 D2D 통신을 일시 중단하고, 상기 타겟 기지국으로 이동할 단말에게 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청하는 이동성 제어부를 포함하며,
    상기 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 요청하는 메시지는 D2D 베어러 설정과 관련된 D2D 이동성 제어 정보를 포함하는, 이동성 제어 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 D2D 이동성 제어 정보는,
    D2D 베어러로 사용되는 무선 채널에 대한 정보 및 자원 할당 방식에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 이동성 제어 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 이동성 제어부의 제어에 따라 관련 메시지들을 상기 단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말 및 상기 타겟 기지국으로 전송하고, 상기 단말간 직접 통신을 수행하는 둘 이상의 단말 및 상기 타겟 기지국으로부터 관련 메시지들을 수신하여 상기 이동성 제어부로 제공하는 무선 송수신부를 더 포함하는, 이동성 제어 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 이동성 제어부는,
    상기 타겟 기지국으로부터 D2D 핸드오버가 성공적임을 통지받은 경우, 일시 중단했던 D2D 통신에 대한 제어를 재개하는 것을 특징으로 하는, 이동성 제어 장치.
  15. 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 둘 이상의 단말을 제어하는 소스 기지국으로부터, 이동해 오는 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 핸드오버 요청을 수신하고, 상기 적어도 하나의 단말의 접속을 승인할 것인지 판단하여 D2D 핸드오버 요청 응답 메시지를 소스 기지국으로 전송하며, 상기 적어도 하나의 단말로부터 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되었음을 알리는 메시지를 수신하는 경우 상기 소스 기지국으로 핸드오버가 성공적임을 알리는, 이동성 제어부를 포함하는, 이동성 제어 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 이동성 제어부는,
    상기 적어도 하나의 단말의 접속을 승인할 것인지 판단하기 위해, 이동해 오는 상기 적어도 하나의 단말에 대한 D2D 어드미션(admission) 제어를 수행하고, 상기 소스 기지국에서 사용하던 D2D 자원을 현재 셀에서도 D2D를 위한 자원으로 사용할 수 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 이동성 제어 장치.
  17. 상대 단말과 단말간 직접(Device-to-Device: D2D) 통신을 수행하는 단말 장치로서,
    제1 기지국의 요청에 따라 무선 상태 리포트를 전송하고, 제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 지시하는 메시지를 상기 제1 기지국으로부터 수신함에 따라 상기 제2 기지국과 무선자원제어 연결을 재구성하며, 상기 무선자원제어 연결의 재구성이 완료되면 무선자원제어 연결 재구성 완료 메시지를 상기 제2 기지국으로 전송하는 D2D 제어부를 포함하며,
    상기 무선자원제어 연결을 재구성할 것을 지시하는 메시지는 상기 제2 기지국에 대한 정보 및 D2D 베어러 설정과 관련된 D2D 이동성 제어 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 D2D 이동성 제어 정보는,
    D2D 베어러로 사용되는 무선 채널에 대한 정보 및 자원 할당 방식에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 단말 장치.
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