KR20140017491A

KR20140017491A - 무선 통신 시스템에서 단말의 rrc 연결 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20140017491A
Application number: KR1020137009868A
Authority: KR
Inventors: 이영대; 정성훈; 이승준; 천성덕; 박성준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2014-02-11
Also published as: EP2640152A4; US9295088B2; EP2640152A2; KR101913259B1; WO2012064076A2; US20130237267A1; WO2012064076A3

Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 지연 내성 접속 지원 단말이 네트워크와의 연결 절차를 수행하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 네트워크와의 연결을 위한 연결 요청 메시지를 상기 네트워크로 송신하는 단계, 상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로, 상기 네트워크로부터 연결 설정 메시지를 수신하는 단계, 및 상기 네트워크로 연결 설정 완료 메시지를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 연결 요청 메시지는 저순위 접속 지시자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 ＲＲＣ 연결 방법 및 이를 위한 장치{RRC CONNECTION METHOD AND DEVICE THEREFOR IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 단말의 RRC(Radio Resource Control) 연결 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.

도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.

도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; Enb), 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.

한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향 링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향 링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향 링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향 링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.

무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 지연 내성 접속 지원 단말의 RRC 연결 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다. 보다 구체적으로, 지연 내성 접속 지원 단말의 RRC 연결 요청 메시지를 통해 저순위 접속 지시자를 포함하는 설정 이유 정보를 네트워크로 전송하도록 하는 방식을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 무선 통신 시스템에서 단말이 네트워크와의 연결 절차를 수행하는 방법은, 상기 네트워크와의 연결을 위한 연결 요청 메시지를 상기 네트워크로 송신하는 단계; 상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로, 상기 네트워크로부터 연결 설정 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 네트워크로 연결 설정 완료 메시지를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 연결 요청 메시지는 저순위 접속 지시자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 저순위 접속 지시자는 상기 연결 요청 메시지의 설정 이유(Establishment Cause)로 설정되고, 상기 네트워크로의 지연 내성 접속(Delay Tolerant Access)을 지시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상위 계층으로부터 상기 네트워크와의 연결의 우선 순위에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 상위 계층은 NAS(Non-Access Stratum) 계층인 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 네트워크와의 연결의 우선 순위에 관한 정보는 상기 연결 요청 메시지의 설정 이유(Establishment Cause)에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 지연 내성 접속 과부하 지시자를 포함하는 연결 해제 메시지를 상기 네트워크로부터 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 단말이 HPLMN (Home Public Land Mobile Network)에 접속하지 않은 경우, 상기 연결 요청 메시지 또는 상기 연결 설정 완료 메시지는 로밍 단말 지시자를 포함할 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 양상인, 무선 통신 시스템에서 네트워크가 단말과의 연결 절차를 수행하는 방법은, 상기 단말로부터 상기 네트워크와의 연결을 위한 연결 요청 메시지를 수신하는 단계; 상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로, 상기 단말로 연결 설정 메시지를 송신하는 단계; 및 상기 단말로부터 연결 설정 완료 메시지를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 연결 요청 메시지는 저순위 접속 지시자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 저순위 접속 지시자는 상기 연결 요청 메시지의 설정 이유(Establishment Cause)로 설정되고, 상기 네트워크로의 지연 내성 접속(Delay Tolerant Access)을 지시하는 것을 특징으로 한다.

한편, 지연 내성 접속 과부하 지시자를 포함하는 연결 해제 메시지를 상기 단말로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 단말이 HPLMN (Home Public Land Mobile Network)에 접속하지 않은 경우, 상기 연결 요청 메시지 또는 상기 연결 설정 완료 메시지는 로밍 단말 지시자를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 연결 설정 완료 메시지는 상기 단말의 성능(capability) 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 지연 내성 접속 지원 단말의 RRC 계층과의 연결을 효과적으로 제어할 수 있다.

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

도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)의 네트워크 구조를 개념적으로 도시하는 도면.
도 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면.
도 4는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 6은 호출 메시지를 이용한 일반적인 송수신 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 MTC(Machine type communication)의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MTC 단말의 RRC 연결 과정을 도시하는 순서도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.

본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.

도 2는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)의 네트워크 구조를 개념적으로 도시하는 도면이다. 특히 E-UTRAN시스템은 기존 UTRAN시스템에서 진화한 시스템이다. E-UTRAN은 셀(eNB)들로 구성되며, 셀들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다. 셀은 무선 인터페이스를 통해 단말과 연결되며, S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core)에 연결된다.

EPC에는 MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving-Gateway) 및 PDN-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, PDN-GW는 PDN(Packet Data Network)을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.

도 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.

제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향 링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향 링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.

제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.

제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다.

이하 단말의 RRC 상태와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는지 여부를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC 휴지 상태(RRC_IDLE)라고 부른다.

E-UTRAN은 RRC 연결 상태의 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있기 때문에 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 E-UTRAN은 RRC 휴지 상태의 단말을 셀 단위에서 파악할 수 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA 단위로 CN이 관리한다. 즉, RRC 휴지 상태의 단말이 셀로부터 음성이나 데이터와 같은 서비스를 받기 위해서는 RRC 연결 상태로 상태 천이하여야 한다.

특히 사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 휴지 상태에 머무른다. RRC 휴지 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우에야 비로소 E-UTRAN의 RRC과 RRC 연결 설정 (RRC connection establishment) 과정을 수행하여 RRC 연결 상태로 천이한다. 여기서 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우란 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지를 전송해야 하는 경우 등을 들 수 있다.

RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다. NAS 계층에서는 단말의 이동성 관리를 위하여 EMM(EPS Mobility Management) 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 미등록 상태(EMM-UNREGISTERED) 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말과 MME에 적용된다. 초기 단말은 EMM 미등록 상태이며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접촉(Initial Attach) 절차를 통해서 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접촉 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM 등록 상태가 된다.

또한 NAS 계층에서는 단말과 EPC 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS Connection Management) 휴지 상태(ECM_IDLE) 및 ECM 연결 상태(ECM_CONNECTED) 두 가지가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말 및 MME에게 적용된다. ECM 휴지 상태의 단말이 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺으면 해당 단말은 ECM 연결 상태가 된다. ECM 휴지 상태에 있는 MME는 E-UTRAN과 S1 연결을 맺으면 ECM 연결 상태가 된다.

단말이 ECM 휴지 상태에 있을 때에는 E-UTRAN은 단말의 정보(context)를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM 휴지 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택 또는 셀 재선택 절차와 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행한다. 반면 단말이 ECM 연결 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM 휴지 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라질 경우 단말은 TA 갱신(Tracking Area Update) 절차를 통해 네트워크에 단말의 해당 위치를 알린다.

LTE 시스템에서 기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 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 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다.

한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.

도 4는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S401). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향 링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향 링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향 링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향 링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S402).

한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S403 내지 단계 S406). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S403), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S404). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향 링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S407) 및 물리 상향 링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향 링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S408)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.

한편, 단말이 상향 링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향 링크/상향 링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.

도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200×Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360×Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 6은 호출 메시지를 이용한 일반적인 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 호출 메시지는 호출 이유(Paging Cause)와 단말식별자(UE Identity) 등으로 구성된 호출 기록(Paging record)을 포함한다. 상기 호출 메시지를 수신할 때, 단말은 전력소비 감소를 목적으로 불연속 수신 주기(Discontinuous Reception; DRX)를 수행할 수 있다.

구체적으로, 망은 호출 주기(Paging DRX Cycle)라 불리는 시간 주기마다 여러 개의 호출 기회 시간(Paging Occasion; PO)을 구성하고, 특정 단말은 특정 호출 기회 시간만을 수신하여 호출 메시지를 획득할 수 있도록 한다. 상기 단말은 상기 특정 호출 기회 시간 이외의 시간에는 호출 채널을 수신하지 않으며 전력소비를 줄이기 위해 수면 상태에 있을 수 있다. 하나의 호출 기회 시간은 하나의 TTI에 해당된다.

기지국과 단말은 호출 메시지의 전송을 알리는 특정 값으로 호출 지시자(Paging Indicator; PI)를 사용한다. 기지국은 PI의 용도로 특정 식별자(예, Paging - Radio Network Temporary Identity; P-RNTI)를 정의하여 단말에게 호출 정보 전송을 알릴 수 있다. 일 예로, 단말은 DRX 주기마다 깨어나서 호출 메시지의 출현 여부를 알기 위해 하나의 서브 프레임을 수신한다. 단말은 수신한 서브 프레임의 L1/L2 제어채널(PDCCH)에 P-RNTI가 있다면, 해당 서브 프레임의 PDSCH에 호출 메시지가 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 호출 메시지에 자신의 단말식별자(예, IMSI)가 있다면 단말은 기지국에 응답(예를 들어, RRC 연결 또는 시스템 정보 수신)하여 서비스를 받게 된다.

다음은, 시스템 정보(System Information)에 관한 설명이다. 시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신하고 있어야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 시스템 정보를 전송한다.

시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block) 및 SIB(System Information Block)로 구분될 수 있다. MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어 대역폭을 알 수 있도록 한다. SB는 SIB들의 전송정보, 예를 들어, 전송 주기 등을 알려준다. SIB는 서로 관련 있는 시스템 정보의 집합체이다. 예를 들어, 특정 SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 다른 SIB는 단말이 사용하는 상향 무선 채널의 정보만을 포함한다.

기지국은 단말에게 시스템 정보의 변경 여부를 알려주기 위해서, 호출 메시지를 전송한다. 이 경우, 호출메시지는 시스템 정보 변경 지시자를 포함한다. 단말은 호출 주기에 따라 호출 메시지를 수신하여, 만일 호출 메시지가 상기 시스템 정보 변경 지시자를 포함할 경우, 논리채널인 BCCH를 통해 전송되는 시스템 정보를 수신한다.

이하 MTC(Machine type communication)에 대해 설명한다.

MTC란 사람의 개입 없이 기계(Machine)와 기계 사이에 통신이 이루어지는 것을 의미하며, MTC에 사용되는 단말이 MTC 기기(MTC device)이다. MTC는 다른 말로 M2M(Machine to Machine)으로도 불린다. MTC를 통해 제공되는 서비스는 기존의 사람이 개입하는 통신에서의 서비스와는 차별성을 가지며, 다음과 같은 다양한 범주의 서비스가 존재한다. 예를 들면, 추적(Tracking), 계량(Metering), 지불 시스템(Payment), 의료 분야 서비스, 원격 조정 등의 서비스가 MTC에서 제공된다.

도 7은 MTC(Machine type communication)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

MTC 기기는 다른 MTC 기기나 MTC 서버와 이동 통신망을 통해서 통신을 한다. 상기 MTC 서버는 도 7과 같이 MTC 기기를 통해서 제공되는 서비스인 계량, 도로 정보, 사용자 전자 장치 조정 등을 MTC 사용자(User)에게 제공할 수 있다.

상기 MTC 서비스를 효율적으로 지원하기 위해서, MTC 기기의 적은 움직임(low mobility), 시간 지연성(Time tolerant 또는 Delay tolerant), 지연 내성, 작은 데이터 전송(Small data transmission)등과 같은 특성을 고려해 볼 수 있다. 이와 같은 이유로, 상기 MTC 기기는 지연 내성 접속(Delay tolerant access) 지원 단말이라고 지칭할 수도 있다.

또한, 수많은 MTC 기기들이 하나의 셀 내에 존재할 수 있다는 것을 가정할 수 있다. 따라서, 많은 MTC 기기들에게 동시에 통신서비스를 제공할 경우, 모든 MTC 기기들이 망과 RRC 연결을 설정해야 한다. 종래 기술에 따르면, 많은 기기들이 동시에 RRC 연결을 설정하므로, 네트워크에서 과부하(overload)가 발생하여 MTC 기기들에게 올바른 서비스를 제공하지 못하는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해서, 네트워크에서 과부하가 발생한 경우, 네트워크는 MTC 기기와의 RRC 연결을 거절할 필요성이 있지만, 종래 기술에서는 RRC 연결하려는 단말이 MTC 기기인지 여부를 파악하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서 단말의 하위 계층, 즉 RRC 계층은 단말의 상위 계층, 즉 NAS 계층으로부터 저순위 접속(Low priority access) 지시자를 수신하고, 단말의 RRC 계층은 저순위 접속 지시자를 설정 이유(Establishment Cause) 정보에 포함하며, 단말의 하위 계층이 네트워크에게 접속을 요청하는 RRC 연결 요청 메시지를 전송할 경우, 상기 RRC 연결 요청 메시지를 통해 상기 저순위 접속 지시자를 포함하는 설정 이유 정보를 네트워크로 전송하는 것을 특징으로 한다. RRC 연결 요청 메시지를 전송한 단말은, 네트워크로부터 RRC 연결 설정 메시지를 수신하고, RRC 연결 설정 완료 메시지를 전송하여 네트워크로의 접속을 완료한다. 상기 설정 이유 정보에 포함되는 상기 저순위 접속 지시자는 MTC 기기의 특징인 "지연 내성 접속(Delay Tolerant Access)"를 의미할 수 있다.

또한, 본 발명에서 일반 단말은 네트워크로 접속하기 위해서 RRC 연결 요청 메시지를 전송하고, 네트워크로부터 RRC 연결 설정 메시지를 수신하며, 저순위 접속이 아님(non-low priority access)을 알려주는 지시자, 즉 일반 접속 지시자를 포함하는 RRC 연결 설정 완료 메시지를 전송하여 네트워크로의 접속을 완료하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에서는 MTC를 지원하는 단말이 네트워크에 접속할 경우, 접속 타입이 저순위 접속인지 또는 일반 접속인지 여부를 파악하고, 저순위 접속인 경우 RRC 연결 요청 메시지에 저순위 접속 지시자를 포함하고, 저순위가 아닌 접속인 경우, 즉 일반 접속인 경우 RRC 연결 설정 완료 메시지에 저순위 접속이 아님을 알려주는 지시자를 포함할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 구체적 예를 들어 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MTC 단말의 RRC 연결 과정을 도시하는 순서도이다. 특히, 도 8에서 상기 저순위 접속은 상술한 바와 같이 MTC 기기의 특징인 "지연 내성 접속(Delay Tolerant Access)"을 의미한다.

도 8을 참조하면, RRC 휴지 모드(Idle Mode)에 있는 단말의 RRC 계층이 단계 801과 같이 단말의 NAS 계층(즉, RRC 계층의 상위계층)으로부터 RRC 연결 설정 요청을 수신하면, 네트워크와의 접속을 위해서 RRC 연결 설정 과정을 시작한다.

이 경우, 단말이 MTC를 지원할 경우, 즉, 지연 내성 접속을 지원할 경우, 단말의 NAS 계층은 RRC 계층에게 상기 네트워크와의 접속이 어떤 우선 순위에 따른 것인지 알려준다. 가령, 저순위 MTC 접속인지 혹은 저순위가 아닌 일반 MTC 접속인지 여부를 알려줄 수 있다. 또한, 단말의 NAS 계층은 RRC 계층에게 RRC 연결의 설정 이유(Establishment Cause)에 대한 정보를 알려줄 수 있다.

계속하여, 단말의 RRC 계층은 단계 802에서 단말의 NAS 계층으로부터 전달받은 정보를 기반으로 RRC 연결 요청 메시지를 구성한다. 이 경우, 단말의 RRC 계층은 단계 803에서 단말의 NAS 계층이 지시한 네트워크와의 접속 요청의 우선 순위를 확인한다.

만약 요청된 네트워크 접속이 저순위 MTC 접속이 아닌 일반 MTC 접속일 경우, 단말의 RRC 계층은 단계 804와 같이 RRC 연결 요청 메시지를 기지국으로 상향링크 전송한다. 여기서 RRC 연결 요청 메시지에 포함되는 설정 이유로서 저순위 접속, 즉 지연 내성 접속을 제외한 다른 설정 이유로 선택할 수 있으며, 다른 설정 이유는 아래 표 1 중 하나가 될 수 있다.

단계 805에서 단말은 RRC 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 기지국이 전송하는 RRC 연결 설정 메시지를 수신하며, RRC 연결 설정 완료 메시지를 구성한다. 이를 위해, 단말은 RRC 연결 설정 완료 메시지에 단계 806과 같이 일반 MTC 접속을 지시하는 지시자를 상기 RRC 연결 설정 완료 메시지에 포함한다.

한편, 단계 803에서 네트워크 접속이 저순위 MTC 접속으로 확인된 경우, 단계 807에서 저순위 접속 지시자를 포함하는 RRC 연결 요청 메시지를 구성한다. 즉, 단말은 RRC 연결 요청 메시지에 포함되는 설정 이유로서 저순위 접속, 즉 지연 내성 접속으로 선택한다. 이후, 단말은 단계 808에서 RRC 연결 요청 메시지를 기지국으로 전송하며, RRC 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 RRC 연결 설정 메시지를 단계 809와 같이 기지국으로부터 수신한다.

마지막으로, 단말은 단계 810에서 RRC 연결 설정 완료 메시지를 기지국에게 전송한다. 만약, 네트워크 접속이 저순위 MTC 접속이 아닌 일반 MTC 접속인 경우라면, 단말은 RRC 연결 설정 완료 메시지에 일반 MTC 접속임을 의미하는 지시자를 포함할 수 있다. 그러나 네트워크 접속이 저순위 MTC 접속인 경우, 단말은 RRC 연결 설정 완료 메시지에 MTC 접속 지시자를 포함하지 않는다.

한편, 단말은 RRC 연결 설정 완료 메시지에 MTC를 위한 UE 성능(capability) 정보를 포함할 수 있다.

RRC 연결 과정을 성공적으로 완료하면, 단말은 RRC 연결 모드(Connected Mode)로 천이한다. 이후, MTC 단말들로 인해 과부하가 발생한 경우, 기지국은 RRC 연결 해제 메시지를 단말에게 전송하여 해당 RRC 연결을 해제할 수 있다. 이때, 기지국은 RRC 연결 해제 메시지에 포함되는 해제 이유로서 'MTC 과부하(overload)'를 선택할 수 있으며, 이후 RRC 연결 해제 메시지를 해당 단말에게 전송한다.

HPLMN(Home Public Land Mobile Network)의 셀에 접속하지 않는 로밍 단말의 경우, 단말은 RRC 연결 요청 메시지 또는 RRC 연결 설정 완료 메시지에 'MTC 로밍 단말임을 알려주는 지시자'를 포함할 수 있다. 만일 기지국이 이러한 MTC 로밍 단말임을 알려주는 지시자를 수신할 경우, MTC 로밍 단말들만 선택적으로 RRC 연결 거절 또는 연결 해제할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 9를 참조하면, 통신 장치(900)는 프로세서(910), 메모리(920), RF 모듈(930), 디스플레이 모듈(940) 및 사용자 인터페이스 모듈(950)을 포함한다.

통신 장치(900)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한, 통신 장치(900)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 장치(900)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서(910)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 프로세서(910)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 8에 기재된 내용을 참조할 수 있다.

메모리(920)는 프로세서(910)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모듈(930)은 프로세서(910)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, RF 모듈(930)은 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈(940)은 프로세서(910)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈(940)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모듈(950)은 프로세서(910)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 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 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 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. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

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 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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.

산업상 이용가능성

상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 지연 내성 접속 지원 단말의 RRC 연결 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말이 네트워크와의 연결 절차를 수행하는 방법에 있어서,
상기 네트워크와의 연결을 위한 연결 요청 메시지를 상기 네트워크로 송신하는 단계;
상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로, 상기 네트워크로부터 연결 설정 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 네트워크로 연결 설정 완료 메시지를 송신하는 단계를 포함하고,
상기 연결 요청 메시지는 저순위 접속 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 저순위 접속 지시자는,
상기 연결 요청 메시지의 설정 이유(Establishment Cause)로 설정되는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 저순위 접속 지시자는,
상기 네트워크로의 지연 내성 접속(Delay Tolerant Access)을 지시하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 1 항에 있어서,
상위 계층으로부터 상기 네트워크와의 연결의 우선 순위에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 상위 계층은,
NAS(Non-Access Stratum) 계층인 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 네트워크와의 연결의 우선 순위에 관한 정보은,
상기 연결 요청 메시지의 설정 이유(Establishment Cause)에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 연결 설정 완료 메시지는,
상기 단말의 성능(capability) 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 1 항에 있어서,
지연 내성 접속 과부하 지시자를 포함하는 연결 해제 메시지를 상기 네트워크로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단말이 HPLMN (Home Public Land Mobile Network)에 접속하지 않은 경우, 상기 연결 요청 메시지 또는 상기 연결 설정 완료 메시지는 로밍 단말 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
무선 통신 시스템에서 네트워크가 단말과의 연결 절차를 수행하는 방법에 있어서,
상기 단말로부터 상기 네트워크와의 연결을 위한 연결 요청 메시지를 수신하는 단계;
상기 연결 요청 메시지에 대한 응답으로, 상기 단말로 연결 설정 메시지를 송신하는 단계; 및
상기 단말로부터 연결 설정 완료 메시지를 수신하는 단계를 포함하고,
상기 연결 요청 메시지는 저순위 접속 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 저순위 접속 지시자는,
상기 연결 요청 메시지의 설정 이유(Establishment Cause)로 설정되는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 저순위 접속 지시자는,
상기 네트워크로의 지연 내성 접속(Delay Tolerant Access)을 지시하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 연결 설정 완료 메시지는,
상기 단말의 성능(capability) 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 10 항에 있어서,
지연 내성 접속 과부하 지시자를 포함하는 연결 해제 메시지를 상기 단말로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 단말이 HPLMN (Home Public Land Mobile Network)에 접속하지 않은 경우, 상기 연결 요청 메시지 또는 상기 연결 설정 완료 메시지는 로밍 단말 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는,
연결 절차 수행 방법.