KR20140097028A

KR20140097028A - 무선랜 기반의 단말 간 직접 통신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20140097028A
Application number: KR1020140009765A
Authority: KR
Inventors: 백승권
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-08-06

Abstract

무선랜 기반의 단말 간 직접 통신 방법 및 장치가 개시된다. 단말 간 직접 통신 방법은, 코어망과 연동하여 디폴트 베어러를 설정하는 단계, 코어망과 연동하여 세션을 설정하는 단계, 전용 베어러 설정 요청에 기초하여 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 단계 및 디스커버리 결과를 기초로 결정된 통신 모드에 상응하는 통신 경로를 설정하는 단계를 포함한다. 따라서, Wi-Fi P2P를 사용한 D2D 통신을 효과적으로 지원할 수 있다.

Description

무선랜 기반의 단말 간 직접 통신 방법 및 장치{METHOD FOR COMMUNICATION BETWEEN DEVICES BASED ON WIRELESS LOCAL AREA NETWORK AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 단말 간 직접 통신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Wi-Fi(wireless fidelity) P2P(peer to peer)를 사용한 단말 간 직접 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.

셀룰러(cellular) 통신 환경에서 단말들이 데이터(data)를 송수신하는 일반적인 방법은 기지국을 통한 방법이다. 즉, 제2 단말에 전송할 데이터가 있는 경우, 제1 단말은 그 데이터를 자신이 속한 제1 기지국으로 전송한다. 제1 기지국은 제1 단말로부터 수신한 데이터를 코어망을 통해 제2 단말이 속한 제2 기지국으로 전송한다. 마지막으로, 제2 기지국은 제1 기지국으로부터 수신한 데이터를 제2 단말에 전송한다. 여기서, 제1 기지국과 제2 기지국은 동일한 기지국일 수 있고, 서로 다른 기지국일 수 있다.

한편, 단말 간 직접(device-to-device, D2D) 통신은 단말들이 기지국을 거치지 않고 직접 통신하는 것을 의미한다. 즉, 제1 단말은 기지국을 거치지 않고 제2 단말과 직접 통신하여 데이터를 송수신할 수 있다. D2D 통신은 셀룰러 네트워크 기반의 D2D 통신과 무선랜(wireless local area network, WLAN) 기반의 D2D 통신으로 분류할 수 있다. 셀룰러 네트워크 기반의 D2D 통신은 셀룰러 통신 방식을 사용하여 단말들 간에 통신을 수행하는 것을 의미하고, WLAN 기반의 D2D 통신은 WLAN 통신 방식을 사용하여 단말들 간에 통신을 수행하는 것을 의미한다.

이러한 D2D 통신 중에서, WLAN 기반의 D2D 통신을 지원하기 위한 시스템 구조 및 동작 절차는 명확하게 규정되어 있지 않다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 Wi-Fi P2P를 사용한 D2D 통신을 지원하기 위한 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 Wi-Fi P2P를 사용한 D2D 통신을 지원하기 위한 동작 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 단말 간 직접 통신 방법은, 셀룰러 통신을 지원하는 코어망과 연동하여 디폴트 베어러를 설정하는 단계, 상기 코어망과 연동하여 세션을 설정하는 단계, 전용 베어러 설정 요청에 기초하여 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 단계 및 디스커버리 결과를 기초로 결정된 통신 모드에 상응하는 통신 경로를 설정하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 세션은 세션 개시 프로토콜을 기반으로 설정될 수 있다.

여기서, 상기 제1 단말은 셀룰러 통신 방식을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리할 수 있다.

여기서, 상기 제1 단말은 무선랜 P2P 통신 방식을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리할 수 있다.

여기서, 상기 통신 모드가 셀룰러 통신 모드인 경우, 상기 통신 경로는 셀룰러 통신을 위한 전용 베어러로 설정될 수 있다.

여기서, 상기 통신 모드가 WLAN P2P 통신 모드인 경우, 상기 통신 경로는 WLAN P2P 통신을 위한 링크로 설정될 수 있다.

여기서, 상기 단말 간 직접 통신 방법은, 상기 링크에 대한 통신 품질을 측정하는 단계, 상기 통신 품질이 미리 설정된 기준 미만인 경우 상기 코어망에 위치한 D2D 서버에 통신 경로의 변경을 요청하는 단계 및 상기 코어망과 연동하여 통신 경로를 WLAN P2P 통신을 위한 링크에서 셀룰러 통신을 위한 전용 베어러로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 단말 간 직접 통신 방법은, 셀룰러 통신을 지원하는 코어망과 연동하여 디폴트 베어러를 설정하는 단계, 상기 코어망과 연동하여 세션 및 전용 베어러를 설정하는 단계, 디스커버리 요청을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 단계 및 디스커버리 결과를 기초로 결정된 통신 모드가 무선랜 P2P 통신 모드인 경우, 상기 상대 단말과 WLAN P2P 통신을 위한 링크를 설정하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제1 단말은 WLAN P2P 통신 방식을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리할 수 있다.

여기서, 상기 단말 간 직접 통신 방법은, 상기 링크에 대한 통신 품질을 측정하는 단계 및 상기 통신 품질이 미리 설정된 기준 미만인 경우, WLAN P2P 통신을 위한 링크를 셀룰러 통신을 위한 전용 베어러로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 단말 간 직접 통신 방법은, 셀룰러 통신을 지원하는 코어망과 연동하여 디폴트 베어러를 설정하는 단계, 상기 코어망과 연동하여 제1 세션 및 제1 전용 베어러를 설정하는 단계, 상기 코어망과 연동하여 제2 세션을 설정하는 단계, 제2 전용 베어러의 설정 요청에 기초하여 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 단계 및 디스커버리 결과를 기초로 결정된 통신 모드에 상응하는 통신 경로를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 통신 모드가 무선랜 P2P 통신 모드인 경우, 상기 통신 경로는 WLAN P2P 통신을 위한 링크로 설정될 수 있다.

여기서, 상기 단말 간 직접 통신 방법은, 상기 링크에 대한 통신 품질을 측정하는 단계 및 상기 통신 품질이 미리 설정된 기준 미만인 경우 상기 통신 경로를 WLAN P2P 통신을 위한 링크에서 셀룰러 통신을 위한 제2 전용 베어러로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 단말 간 직접 통신 방법은, 셀룰러 통신을 지원하는 코어망과 연동하여 디폴트 베어러를 설정하는 단계, 상기 코어망과 연동하여 세션 및 전용 베어러를 설정하는 단계, 상기 셀룰러 통신을 통한 트래픽 부하가 미리 설정된 기준 이상인 경우 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 단계 및 디스커버리 결과를 기초로 결정된 통신 모드가 무선랜 P2P 통신 모드인 경우, 상기 상대 단말과 WLAN P2P 통신을 위한 링크를 설정하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 단말 간 직접 통신 방법은, 상기 셀룰러 통신을 통한 트래픽 부하가 미리 설정된 기준 미만인 경우, WLAN P2P 통신을 위한 링크를 셀룰러 통신을 위한 전용 베어러로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, Wi-Fi P2P를 사용한 D2D 통신을 효과적으로 지원할 수 있다.

도 1은 단말/트래픽 세션별 통신 모드를 도시한 개념도이다.
도 2는 WLAN ProSe를 위한 기능 개체들 간의 연동 구조 및 논리적인 참조점을 도시한 블록도이다.
도 3은 WLAN ProSe를 위한 기능 개체에 대한 프로토콜(protocol) 구조의 예를 도시한 블록도이다.
도 4는 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제1 설정 절차를 도시한 순서도이다.
도 5는 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제2 설정 절차를 도시한 순서도이다.
도 6은 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제3 설정 절차를 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 제1 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 제2 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 제3 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제1 설정 절차를 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제2 설정 절차를 도시한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제3 설정 절차를 도시한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 서비스 관리 및 연속성을 위한 제1 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 서비스 관리 및 연속성을 위한 제2 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 서비스 관리 및 연속성을 위한 제3 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-UTRAN 인프라스트럭처 및 WLAN ProSe 통신을 위한 제1 동시 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-UTRAN 인프라스트럭처 및 WLAN ProSe 통신을 위한 제2 동시 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 WLAN ProSe 통신을 통한 네트워크 오프로딩을 위한 제1 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 WLAN ProSe 통신을 통한 네트워크 오프로딩을 위한 제2 동작 절차를 도시한 순서도이다.

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.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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.

명세서 전체에서 망(network)은, 예를 들어, WiFi(Wireless Fidelity)와 같은 무선인터넷, WiBro(Wireless Broadband Internet) 또는 WiMax(World Interoperability for Microwave Access)와 같은 휴대인터넷, GSM(Global System for Mobile communication) 또는 CDMA(Code Division Multiple Access)와 같은 2G 이동통신망, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 또는 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)와 같은 3.5G 이동통신망, LTE(Long Term Evolution)망 또는 LTE-Advanced망과 같은 4G 이동통신망, 및 5G 이동통신망 등을 포함할 수 있다.

명세서 전체에서 단말(Terminal)은 이동국(Mobile Station), 이동 단말(Mobile Terminal), 가입자국(Subscriber Station), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station), 사용자 장치(User Equipment), 접근 단말(Access Terminal) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(Desktop Computer), 랩탑 컴퓨터(Laptop Computer), 태블릿(Tablet) PC, 무선전화기(Wireless Phone), 모바일폰(Mobile Phone), 스마트폰(Smart Phone), e-book 리더기, PMP(Portable Multimedia Player), 휴대용 게임기, 네비게이션(Navigation) 장치, 디지털 카메라(Digital Camera), DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(Digital Audio Recorder), 디지털 음성 재생기(Digital Audio Player), 디지털 영상 녹화기(Digital Picture Recorder), 디지털 영상 재생기(Digital Picture Player), 디지털 동영상 녹화기(Digital Video Recorder), 디지털 동영상 재생기(Digital Video Player) 등을 사용할 수 있다.

명세서 전체에서 기지국(Base Station)은 접근점(Access Point), 무선 접근국(Radio Access Station), 노드B(Node B), 고도화 노드B(evolved NodeB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서는 3GPP(3rd generation partnership project)에서 규정한 근접 서비스(proximity service, ProSe) 사용 케이스(use case) 중에서 Wi-Fi P2P(peer to peer)를 사용한 WLAN ProSe 사용 케이스들을 지원하기 위한 시스템 구조 및 동작 절차를 설명한다.

WLAN ProSe와 관련하여 다음과 같이 네 가지의 사용 케이스가 있다.

(1) ProSe -지원 WLAN 직접 통신( ProSe - assisted WLAN direct communication )

- 첫 번째 사용 케이스는 ProSe 기능을 가진 단말이 WLAN 직접 통신 방식을 기반으로 통신하는 시나리오를 의미함

- 요구사항: WLAN 기능을 가진 단말이 WLAN 통신 가능한 영역에 위치하고, 사용자의 선호(preference) 및 MNO(mobile network operator)의 정책에 의해 3GPP EPS(evolved packet system)에서 제공하는 WLAN 설정 정보를 사용하여 WLAN 직접 통신이 가능해야 함

(2) ProSe- 지원 WLAN 직접 통신을 위한 서비스 관리 및 연속성

- 두 번째 사용 케이스는 ProSe 기능을 가진 단말이 WLAN 직접 통신과 인프라스트럭처(infrastructure) 통신 간에 서비스의 연속성을 제공하는 시나리오를 의미함

- 요구사항: WLAN ProSe 통신과 인프라스트럭처 통신 간의 서비스 연속성을 제공함에 있어서 트래픽(traffic) 흐름의 유연한 이동을 제공하여야 하며, 이 절차를 수행하는 경우 기존의 3GPP RAN(radio access network)에 영향을 주지 않아야 함

(3) E- UTRAN ( evolved - universal terrestrial radio access network ) 인프라 스트럭처 통신과 WLAN ProSe 통신의 동시 수행

- 세 번째 사용 케이스는 인프라스트럭처 통신 및 WLAN ProSe 통신이 동시에 수행될 수 있음을 제안한 시나리오를 의미함

- 요구사항: 3GPP EPS는 인프라스트럭처 통신 및 WLAN ProSe 통신을 동시에 관리할 수 있어야 하며, WLAN ProSe 통신 중에서 새로운 세션(session)을 인프라스트럭처 모드(mode)를 사용하여 설정할 수 있어야 함

(4) WLAN ProSe 통신을 통한 네트워크 오프로딩( offloading )

- 네 번째 사용 케이스는 WLAN ProSe 통신을 사용한 네트워크의 데이터 오프로딩 기능을 제시한 시나리오를 의미함

- 요구사항: 3GPP EPS는 3GPP 네트워크의 부하 정도에 기반하여 단말 또는 단말의 특정 세션에 대해 WLAN ProSe를 사용한 경로 변경 절차를 수행할 수 있어야 함

상기에서 설명한 사용 케이스들을 기반으로 WLAN ProSe를 위해 EPS에서 제공해야 하는 요구 기능은 다음과 같이 정리할 수 있으며, 이들 기능을 제공하기 위한 시스템 구조 및 절차가 요구된다.

■ 연결 설정(connection establishment)

■ 연결 유지(connection maintenance)

■ 서비스 연속성(service continuity)

다음으로, 3GPP ProSe 관련 사용 케이스를 지원하기 위한 기능 구조에 대해 설명한다. 이를 위해, 현재 3GPP에서 고려하는 기술을 기반으로 단말이 통신을 위해 사용할 수 있는 통신 모드를 먼저 설명하고, WLAN ProSe를 위한 3GPP LTE 기능 구조에 대해 설명한다.

WLAN 및 ProSe와 관련하여 3GPP LTE 시스템에서 고려하는 통신 모드는 아래 표 1과 같이 분류할 수 있다. 이러한 통신 모드는 특정 단말 또는 단말에 설정된 특정 트래픽 세션에 대해 독립적으로 적용할 수 있다.

상기에서 설명한 통신 모드는 사용자의 선호 또는 MNO의 정책 그리고 네트워크의 상태 등에 기인하여 여러 형태로 운영될 수 있다.

도 1은 단말/트래픽 세션별 통신 모드를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 상기 표 1에서 설명된 통신 모드의 상태는 천이될 수 있다. 예를 들어, LTE 인프라스트럭처 모드는 비-신뢰 비-3GPP 액세스 모드, E-UTRA ProSe 모드 또는 WLAN ProSe 모드로 천이될 수 있다. 비-신뢰 비-3GPP 액세스 모드는 LTE 인프라스트럭처 모드, E-UTRA ProSe 모드 또는 WLAN ProSe 모드로 천이될 수 있다. E-UTRA ProSe 모드는 LTE 인프라스트럭처 모드, 비-신뢰 비-3GPP 액세스 모드 또는 WLAN ProSe 모드로 천이될 수 있다. WLAN ProSe 모드는 LTE 인프라스트럭처 모드, 비-신뢰 비-3GPP 액세스 모드 또는 E-UTRA ProSe 모드로 천이될 수 있다.

한편, 단말은 상기 표 1에서 설명된 특정 통신 모드에서만 동작하는 것이 아니라 단말에 설정된 트래픽 세션별로 다양한 모드에서 동작할 수 있다.

다음으로, 3GPP 시스템의 통신 모드 중에서 LTE 인프라스트럭처 모드와 WLAN ProSe 모드를 기반으로 사용 케이스를 지원하기 위한 기능 구조에 대해 설명한다. 이를 위해, D2D 서버(server)와 D2D 클라이언트(client)라는 새로운 기능을 도입하고, 이들과 기존 LTE 및 EPS 기능 개체들과의 연동을 통해 WLAN ProSe를 위한 기능을 제공한다.

D2D 서버는 WLAN ProSe 서비스를 위해 EPS에 위치하는 기능 개체로서 P-GW(packet data network-gateway) 및 단말과 논리적인 참조점을 가지고 동작하며, WLAN ProSe 모드의 지원을 위해 다음과 같은 기능을 수행할 수 있다.

■ WLAN ProSe 설정 정보 저장/관리

■ 단말의 D2D 클라이언트와 연동하여 WLAN ProSe 서비스 제어

- Wi-Fi P2P 활성화(activation)/비활성화(deactivation), 측정 보고(measurement report) 수신

■ P-GW와 연동하여 사용자 또는 MNO의 요구에 따른 WLAN ProSe 서비스 제어 및 이벤트(event) 보고

■ 단말들 간의 근접도를 지시하는 근접 맵(proximity MAP) 생성 및 관리

D2D 클라이언트는 단말에 위치하면서 D2D 서버와 연동하여 ProSe 서비스를 제공하는 기능 모듈을 의미하며, D2D 서버와 논리적인 참조점을 가지고 동작할 수 있다. D2D 클라이언트는 WLAN ProSe 모드 지원을 위해 다음과 같은 기능을 수행할 수 있다.

■ D2D 서버와 연동하여 WLAN ProSe 서비스를 위한 설정 정보 교환

■ D2D 서버에서 제공한 WLAN ProSe 설정 정보를 사용하여 Wi-Fi P2P 기능 제어(활성화/비활성화, 측정 보고 송신)

P-GW는 LTE 네트워크 EPS에 위치하는 기능 개체를 의미하고, D2D 서버와 논리적인 참조점을 가지고 동작할 수 있다. P-GW는 WLAN ProSe 모드 지원을 위해 다음과 같은 기능을 수행할 수 있다.

- D2D 서버와 연동하여 MNO 및 3GPP 네트워크의 상태에 따른 WLAN ProSe 서비스 설정 및 해제 요청

- 3GPP LTE 네트워크 기능 개체(예를 들어, PCRF(policy control rule function))와 연동하여 WLAN ProSe 서비스를 위한 제어 정보 교환

도 2는 WLAN ProSe를 위한 기능 개체들 간의 연동 구조 및 논리적인 참조점을 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 단말은 Sxx 인터페이스(interface)를 통해 D2D 서버와 연결될 수 있고, D2D 서버는 Syy 인터페이스를 통해 P-GW와 연결될 수 있다.

도 3은 WLAN ProSe를 위한 기능 개체에 대한 프로토콜(protocol) 구조의 예를 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 단말은 D2D 클라이언트 계층(layer), LTE 액세스 계층, WLAN 액세스 계층을 포함할 수 있다. D2D 서버는 L1/L2 계층, IP(internet protocol) 트랜스포트(transport) 계층, 디아미터(diameter) 계층, D2D 서버 계층을 포함할 수 있다. 여기서, D2D 클라이언트 계층과 D2D 서버 계층은 Sxx 인터페이스를 통해 연결될 수 있다.

P-GW는 L1/L2 계층, IP 트랜스포트 계층, 디아미터 계층, GTP-C(GPRS tunnelling protocol-control plane) 계층, 릴레이(relay) 계층을 포함할 수 있다. 여기서, P-GW의 디아미터 계층은 Syy 인터페이스를 통해 D2D 서버의 디아미터 계층과 연결될 수 있다.

또한, IP 트랜스포트는 SCTP(stream control transmission protocol), TCP(transmission control protocol), UDP(user datagram protocol), IP(internet protocol) 등을 의미할 수 있다.

다음으로, WLAN ProSe를 위해 3GPP 시스템에서 요구되는 정보 및 해당 정보를 관리하는 3GPP LTE 시스템의 기능 개체에 대해 설명한다.

Wi-Fi P2P 통신을 위한 절차는 크게 스캔(scan)/발견(find) 절차 및 그룹 구성(group formation) 절차로 분류되며, 해당 절차가 수행된 후에 Wi-Fi P2P 통신이 수행된다. 특히, 스캔/발견 절차는 통신을 수행할 상대 단말을 찾는 절차를 의미하며, 스캔/발견 절차를 위해서 Wi-Fi P2P 규격에서 정의된 절차를 사용할 수 있다. 스캔/발견 절차가 완료된 후, 통신을 수행할 그룹을 구성하고 그룹 오너(group owner, GO)를 설정하는 절차가 수행됨으로써 Wi-Fi P2P 통신을 위한 설정 절차가 종료된다. Wi-Fi P2P 통신을 위한 설정 절차를 완료한 후, 그룹에 포함된 단말들은 그룹 오너의 제어하에 D2D 통신을 수행할 수 있다.

도 4는 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제1 설정 절차를 도시한 순서도이고, 도 5는 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제2 설정 절차를 도시한 순서도이고, 도 6은 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제3 설정 절차를 도시한 순서도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 P2P 단말과 제2 P2P 단말은 임의의 통신 개체로부터 디스커버리 시작 메시지(discovery start message)를 수신한 경우(S100, S101) 스캔 절차를 수행할 수 있다(S102, S103). 스캔 절차에서, 각각의 P2P 단말은 적어도 하나의 프로브 요청 메시지(probe request message)를 전송할 수 있다(S104, S105).

스캔 절차를 수행한 후에 각각의 P2P 단말은 발견 절차를 수행할 수 있다. 발견 절차에서, 각각의 P2P 단말은 리슨(listen) 상태(S106, S107, S110, S111, S120)와 서치(search) 상태(S108, S109, S112, S118)에서 상대 P2P 단말을 발견할 수 있다. 예를 들어, 제1 P2P 단말은 서치 상태에서 프로브 요청 메시지를 전송(S113)하고 이에 대한 응답으로 프로브 응답 메시지(probe response message)를 수신(S114)함으로써 상대 P2P 단말(즉, 제2 P2P 단말)을 발견할 수 있다. 상대 P2P 단말을 발견한 경우, 제1 P2P 단말은 상대 P2P 단말을 발견한 것을 나타내는 단말 발견 메시지(device find message)를 임의의 통신 개체에 전송할 수 있다(S115).

유사하게, 제2 P2P 단말은 서치 상태에서 프로브 요청 메시지를 전송(S121)하고 이에 대한 응답으로 프로브 응답 메시지를 수신(S122)함으로써 상대 P2P 단말(즉, 제1 P2P 단말)을 발견할 수 있다. 상대 P2P 단말을 발견한 경우, 제2 P2P 단말은 상대 P2P 단말을 발견한 것을 나타내는 단말 발견 메시지를 임의의 통신 개체에 전송할 수 있다(S123).

한편, 상대 P2P 단말을 발견한 경우, 각각의 P2P 단말과 상대 P2P 단말은 P2P 서비스 발견을 위한 서비스 디스커버리 메시지(service discovery message)를 서로 송수신할 수 있다(S116). 서비스 디스커버리 메시지를 송수신하는 과정은 선택적인(optional) 과정을 의미할 수 있다.

발견 절차를 수행한 후에 각각의 P2P 단말은 그룹 형성 절차를 수행할 수 있다. 제1 P2P 단말은 임의의 통신 개체로부터 그룹 형성 시작 메시지(group formation start message)를 수신(S119)한 경우 그룹을 형성하고(S124), 그룹 오너를 설정하기 위해 GO 협상 요청 메시지(GO negotiation request message)를 제2 P2P 단말에 전송할 수 있다(S125). GO 협상 요청 메시지를 수신한 경우, 제2 P2P 단말은 그룹 형성 요청 메시지(group formation request message)를 임의의 통신 개체에 전송할 수 있고(S126), 그룹이 형성되기 전 단계이므로 GO 협상을 할 수 없음을 나타내는 GO 협상 응답 메시지(GO negotiation response message)를 제1 P2P 단말에 전송할 수 있다(S127).

그 후에, 제2 P2P 단말은 그룹 형성 요청 메시지에 대한 응답으로 그룹 형성 응답 메시지(group formation response message)를 수신할 수 있고(S128), 이를 기초로 그룹을 형성할 수 있다(S129).

제1 P2P 단말은 다시 GO 협상 요청 메시지를 제2 P2P 단말에 전송할 수 있다(S130). 제2 P2P 단말은 그룹이 형성된 상태이므로 GO 협상 요청 메시지에 대한 응답으로 GO 협상을 할 수 있음을 나타내는 GO 협상 응답 메시지를 제1 P2P 단말에 전송할 수 있다(S131). 제1 P2P 단말은 GO 협상 응답 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답으로 GO 협상 확인 메시지(GO negotiation confirm message)를 제2 P2P 단말에 전송할 수 있다(S132). 이와 같은 과정을 통해, 제1 P2P 단말은 클라이언트로 설정될 수 있고(S133), 제2 P2P 단말은 그룹 오너로 설정될 수 있다(S134).

그 후에, 제1 P2P 단말과 제2 P2P 단말은 동작 채널(operating channel)에서 프로비저닝 절차(provisioning procedure)를 수행할 수 있다. 구체적으로, 제2 P2P 단말은 비컨(beacon)을 전송할 수 있다(S135). 비컨을 수신한 경우, 제1 P2P 단말은 인증 요청 메시지(authentication request message)를 제2 P2P 단말에 전송할 수 있고(S136), 이를 수신한 제2 P2P 단말은 인증 요청 메시지에 대한 응답으로 인증 응답 메시지(authentication response message)를 제1 P2P 단말에 전송할 수 있다(S137).

인증 과정이 완료된 후, 제1 P2P 단말은 연결 요청 메시지(association request message)를 제2 P2P 단말에 전송할 수 있고(S138), 이를 수신한 제2 P2P 단말은 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 연결 응답 메시지(association response message)를 제1 P2P 단말에 전송할 수 있다(S139). 연결 과정이 완료된 후, 제1 P2P 단말과 제2 P2P 단말은 WPS(Wi-Fi protected setup)를 교환할 수 있다(S140).

이와 같은 과정이 완료된 경우, 각각의 P2P 단말은 그룹 형성이 완료되었음을 나타내는 그룹 형성 완료 메시지(group formation complete message)를 임의의 통신 개체에 전송할 수 있다(S141, S142).

그룹 형성 절차를 수행한 후에 각각의 P2P 단말은 동작 절차를 수행할 수 있다. 구체적으로, 제2 P2P 단말은 비컨을 전송할 수 있다(S143). 비컨을 수신한 경우, 제1 P2P 단말은 인증 요청 메시지를 제2 P2P 단말에 전송할 수 있고(S144), 이를 수신한 제2 P2P 단말은 인증 요청 메시지에 대한 응답으로 인증 응답 메시지를 제1 P2P 단말에 전송할 수 있다(S145).

인증 과정이 완료된 후, 제1 P2P 단말은 연결 요청 메시지를 제2 P2P 단말에 전송할 수 있고(S146), 이를 수신한 제2 P2P 단말은 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 연결 응답 메시지를 제1 P2P 단말에 전송할 수 있다(S147). 연결 과정이 완료된 후, 제1 P2P 단말과 제2 P2P 단말은 4-방향 핸드세이크(4-way handshake) 과정을 통해 최종 인증 과정을 수행할 수 있다(S148).

WLAN ProSe 서비스를 제공하기 위해서는 상기에서 설명한 Wi-Fi P2P 통신을 위한 설정 절차에서 사용되는 정보를 관리하고, 필요에 따라 해당 정보를 EPS의 D2D 서버에서 단말로 전달하여 유연한 WLAN ProSe 서비스를 지원하는 기능이 필요하다. 이를 위해, WLAN ProSe 설정 정보의 관리 방법은 느슨한 관리(loose management) 방법과 엄격한 관리(tight management) 방법으로 구분될 수 있다. 이러한 분류는 Wi-Fi P2P 서비스를 위해 3GPP 네트워크에서 관리하는 설정 파라미터(parameter)의 범위에 따라 다음과 같이 결정될 수 있다.

■ 느슨한 관리 방법

- Wi-Fi P2P를 위한 스캔/발견 절차에 필요한 파라미터 및 단말의 IP 주소를 관리하고, 이를 기반으로 WLAN ProSe 서비스를 제공함

■ 엄격한 관리 방법

- 느슨한 관리 방법에서 관리되는 설정 파라미터 및 P2P 그룹 형성(영구적 그룹 설정 정보 비포함: 영구적 그룹 설정의 경우 단말이 자체 저장하고 있는 정보를 사용)에 필요한 설정 파라미터를 관리하고, 이를 기반으로 WLAN ProSe 서비스를 제공함

느슨한 관리 방법과 엄격한 관리 방법은 다음과 같은 장점과 단점이 존재한다.

■ 느슨한 관리 방법

- 장점: 3GPP 네트워크에서 관리하는 정보가 작으며, 엄격한 관리 방법에 비해 Wi-Fi P2P 동작 절차의 제어에 작은 영향을 미침

- 단점: 엄격한 관리 방법에 비해 Wi-Fi P2P 통신을 위한 설정 절차를 수행하는데 많은 시간이 소요됨

■ 엄격한 관리 방법

- 장점: 느슨한 관리 방법에 비해 Wi-Fi P2P 통신을 위한 설정 절차를 수행하는데 적은 시간이 소요됨

- 단점: 느슨한 관리 방법에 비해 3GPP 네트워크에서 관리하는 정보가 많으며, Wi-Fi P2P 규격에서 정의된 세부 설정 파라미터들을 관리함으로써 Wi-Fi P2P 동작 절차의 제어에 많은 영향을 미침

상기에서 설명한 방법을 기반으로 WLAN ProSe의 요구사항을 만족시키기 위해, 3GPP 네트워크에서는 Wi-Fi P2P 설정 절차에서 필요한 파라미터를 EPS의 D2D 서버에서 관리하고, 각각의 시나리오에 따라 해당 파라미터들을 교환하는 절차가 필요하다.

■ 스캔/발견 절차

- 스캔/발견 절차에서는, IEEE 802.11-2007에서 정의된 관리 프레임(management frame)에 Wi-Fi P2P와 관련된 추가적인 정보 개체(information element, IE)를 추가하여 단말들 간의 정보 교환 절차를 수행하며, 이에 포함되는 설정 정보를 EPS에서 관리하는 것이 요구됨

- 스캔/발견 절차에서 사용되는 관리 프레임

·비컨

·프로브 요청

·프로브 응답

- 요구 설정 정보

·P2P 단말(device) ID(6바이트 주소)

·단말 이름(device name)(최대 32바이트; SSID(service set identifier))

·Wi-Fi P2P 설정을 위한 주파수 대역 및 채널 정보

* 규제 등급(regulatory class)

* 채널 번호 리스트(channel number list)

■ 그룹 형성 절차

- 그룹 형성 절차에서는 Wi-Fi P2P 규격에서 정의된 P2P 퍼블릭 액션 프레임(public action frame)을 사용하여 단말들 간의 정보 교환 절차를 수행하며, 이에 포함되는 설정 정보를 EPS에서 관리하는 것이 요구됨(퍼블릭 액션 프레임은 IEEE 802.11u에서 GAS(generic advertisement service)를 위한 정보 전달에 사용되는 프레임이며, Wi-Fi P2P 규격에서 해당 프레임 구조를 기초로 한 관리 프레임을 사용함)

- 그룹 형성 절차에 사용되는 퍼블릭 액션 프레임

·GO 협상 요청

·GO 협상 응답

·GO 협상 확인

- 요구 설정 정보

·GO 인텐트(intent): 그룹 오너 협상에서 사용되는 정보

* 그룹 형성시에 EPS가 그룹 오너와 클라이언트를 결정하는 경우, 해당 정보를 단말에 전달

- WPS 프로비저닝 정보

·IP 주소

·크리덴셜(credential)(인증 타입, 암호화(encryption) 타입, 네트워크 키)

상기에서 설명한 내용을 기반으로 3GPP LTE 시스템에서 WLAN ProSe 서비스를 지원하기 위한 정보 및 해당 정보를 관리하는 EPS의 기능 개체들은 아래 표 2와 같다.

다음으로, 상기에서 설명한 기능 개체 및 설정 정보들을 기반으로 WLAN ProSe를 위한 사용 케이스를 지원하기 위한 동작 절차에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 제1 동작 절차를 도시한 순서도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 제2 동작 절차를 도시한 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 제3 동작 절차를 도시한 순서도이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 제1 단말은 WLAN ProSe 서비스를 시작하는 단말을 의미하고, 제2 단말은 제1 단말에 대응하여 WLAN ProSe 서비스를 수행하는 단말을 의미한다. 동작 절차는 제1 단말 및 제2 단말이 등록된 상태에서 WLAN ProSe를 사용하여 특정 서비스 또는 전체 서비스를 수행하는 절차를 의미한다.

단말 등록( attach ) 및 디폴트 EPS 베어러 ( default EPS bearer ) 설정 절차

제1 단말은 MME 및 P-GW와 연동하여 초기 등록(또는, 서비스 요청)과 디폴트 EPS 베어러의 설정 절차를 수행할 수 있다(S200, S201). 이를 통해, 제1 단말을 위한 디폴트 EPS 베어러가 설정될 수 있다(S202).

유사하게, 제2 단말은 MME 및 P-GW와 연동하여 초기 등록(또는, 서비스 요청)과 디폴트 EPS 베어러의 설정 절차를 수행할 수 있다(S203, S204). 이를 통해, 제2 단말을 위한 디폴트 EPS 베어러가 설정될 수 있다(S205).

IP 수준의 세션 설정 절차

디폴트 EPS 베어러를 설정한 후, 제1 단말과 제2 단말은 세션 개시 프로토콜(session initiation protocol, SIP)과 같은 IP 수준의 프로토콜 절차를 기반으로 PCRF/AF(application function)와 세션을 설정할 수 있다(S206, S207). 이 경우, 제1 단말은 제2 단말과 연동하여 세션 설정 과정을 수행할 수 있다.

전용 EPS 베어러 ( dedicated EPS bearer ) 설정 요청 절차

그 후에, PCRF는 IP 수준의 세션 설정 요청에 따라 전용 EPS 베어러의 설정을 요청하기 위해 IP CAN(connectivity access network) 세션 설정 요청 메시지를 P-GW에 전송할 수 있다(S208). 이때, PCRF는 AF의 요구 및 PCRF 정책 등을 고려하여 P-GW에 전용 EPS 베어러의 설정을 요청할 수 있다. PCRF가 P-GW로 전달하는 전용 EPS 베어러 설정 요청에는 기존 3GPP LTE에서 제시된 파라미터에 덧붙여 WLAN ProSe와 관련된 사용자의 선호 및 MNO의 정책을 기반으로 한 아래와 같은 세션 특정 정보가 포함될 수 있다.

■ 동작 정책

- PCRF에 저장된 WLAN ProSe 사용을 위한 사용자 선호, MNO에 의한 WLAN ProSe 사용 규칙, WLAN ProSe를 위한 부하 균형 지원을 기반으로 설정

- LTE 네트워크의 혼잡 발생시에 WLAN ProSe로 경로 변경이 가능한지 여부 등

- 예를 들어, 전용 인프라스트럭처 모드, 인프라스트럭처 모드 또는 WLAN ProSe 모드 등

D2D 디스커버리 절차

전용 EPS 베어러 설정 요청 절차 후에 D2D 디스커버리 절차가 수행될 수 있다. D2D 디스커버리 절차는 ProSe 서비스를 수행하려는 두 단말들(즉, 제1 단말, 제2 단말) 간의 근접도를 측정하는 절차를 의미하며, P-GW의 요청에 따라 D2D 서버가 수행할 수 있다. D2D 디스커버리 절차는 크게 두 가지의 방식으로 분류될 수 있다. 첫 번째 방식은 E-UTRA를 사용한 ProSe 디스커버리를 통해 측정을 수행하고, 측정된 결과를 기반으로 두 단말들 간의 근접도를 측정하는 방식이다. 두 번째 방식은 Wi-Fi P2P의 피어(peer) 디스커버리를 사용하는 방식이다.

여기서, 첫 번째 방식을 기반으로 단말들 간의 근접도를 측정하는 경우, 이는 E-UTRA를 사용한 노드들 간의 근접도이므로 Wi-Fi P2P를 위한 채널을 사용한 것은 아니다. 따라서 E-UTRA를 사용한 ProSe 디스커버리를 수행한 후에 D2D 서버는 해당 결과를 사용하여 Wi-Fi 채널 상의 근접도를 추정할 수 있어야 한다.

먼저, 첫 번째 방식을 기반으로 한 D2D 디스커버리 절차를 살펴보면, PCRF로부터 전용 EPS 베어러의 설정 요청을 수신한 P-GW는 D2D 서버와 연동하여 ProSe 디스커버리를 활성화할 수 있다(S209). 그 후에, P-GW는 E-UTRA를 사용하여 통신을 수행할 제1 단말과 제2 단말 간의 근접도를 측정할 수 있다(S210, S211).

구체적으로, ProSe 디스커버리 절차는 P-GW의 요청에 따라 근접도 측정을 위한 디스커버리 채널을 설정하고, 설정된 디스커버리 채널을 통해 디스커버리 신호를 송수신하고, 이에 대한 보고를 수행하는 절차로 구성된다. 즉, 각각의 단말은 설정된 디스커버리 채널를 통해 디스커버리 신호를 수신할 수 있고, 수신된 디스커버리 신호의 측정 결과를 eNB에 보고할 수 있다. eNB는 각각의 단말로부터 수신한 측정 결과를 기반으로 D2D 통신 가능 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과를 P-GW에 전송할 수 있다.

이러한 과정을 통해, Wi-Fi P2P를 사용한 D2D 통신 서비스를 제공할 필요가 있는 것으로 판단된 경우, 다음 절차로 Wi-Fi 인터페이스를 활성화하고, Wi-Fi P2P 디스커버리 절차를 통해 제1 단말과 제2 단말 간의 무선 채널의 품질을 측정할 수 있다. 만일 측정된 무선 채널의 품질이 통신을 수행하기 위한 임계값보다 낮은 경우, 각각의 단말은 ProSe WLAN 설정 응답 메시지(ProSe WLAN setup response message)를 통해 해당 정보를 D2D 서버로 전달할 수 있고, 이를 수신한 D2D 서버는 그 결과를 P-GW에 전달할 수 있다.

두 번째 방식을 기반으로 한 D2D 디스커버리 절차를 살펴보면, PCRF로부터 전용 EPS 베어러의 설정 요청을 수신한 P-GW는 D2D 서버와 연동하여 Wi-Fi P2P를 위한 디스커버리를 활성화하고(S212), 통신을 수행할 제1 단말과 제2 단말 간의 근접도를 측정할 수 있다. 구체적으로, D2D 서버는 각각의 단말에 Wi-Fi 인터페이스 활성화 및 피어 디스커버리 절차를 지시할 수 있고(S213, S214), 이를 수신한 각각의 단말은 피어 디스커버리 절차를 수행할 수 있다(S215). 피어 디스커버리 절차를 수행한 후, 각각의 단말은 상대 단말과의 무선 채널에 대한 품질을 측정할 수 있고, 측정된 결과를 D2D 서버에 전송할 수 있다.

D2D 디스커버리 절차를 통한 단말들 간의 근접도 측정 후, 해당 정보는 D2D 서버가 관리하는 근접도 맵을 갱신하는데 사용되며 근접도 맵은 향후 직접 통신 및 D2D 디스커버리 요청시에 가능성 검토를 위한 기반 정보로 사용될 수 있다. 하지만 이러한 정보는 단말의 이동성에 따라 정확한 값이 아닐 수 있으므로, 이에 대한 고려를 통해 관리되어야 한다.

WLAN ProSe 통신 가능성 검토 절차

D2D 디스커버리 절차를 완료한 후에 P-GW는 D2D 디스커버리 절차를 통해 획득한 D2D 디스커버리 정보(즉, 제1 단말과 제2 단말 간의 근접도 정보)를 기반으로 해당 세션에 대해 WLAN ProSe를 사용하여 서비스를 제공할지 또는 LTE 인프라스트럭처를 사용하여 서비스를 제공할지 결정할 수 있다(S216, S217).

전용 EPS 베어러 설정 절차

만일 LTE 인프라스트럭처를 사용하여 서비스를 제공하는 것으로 결정된 경우, P-GW는 단말이 요청한 서비스 세션에 대해 LTE 인프라스트럭처를 사용한 전용 EPS 베어러를 설정할 수 있다. 즉, P-GW는 제1 단말과 전용 EPS 베어러 설정 절차를 수행하여(S218) 제1 단말을 위한 전용 EPS 베어러를 설정할 수 있고(S219), 제2 단말과 전용 EPS 베어러 설정 절차를 수행하여(S220) 제2 단말을 위한 전용 EPS 베어러를 설정할 수 있다(S221).

전용 EPS 베어러를 설정한 후, P-GW는 전용 EPS 베어러 설정 요청에 대한 응답 메시지인 IP CAN 세션 설정 응답 메시지(session setup response message)를 PCRF에 전송할 수 있다(S222).

WLAN ProSe 설정 절차

반면 WLAN ProSe를 사용하여 서비스를 제공하는 것으로 결정된 경우, P-GW는 ProSe 요청 메시지(request message)를 D2D 서버에 전송함으로써 D2D 서버에게 WLAN을 사용한 ProSe 서비스를 요청할 수 있다(S223). ProSe 요청 메시지를 수신한 경우, D2D 서버는 ProSe WLAN 설정 요청 메시지(setup request message)를 각각의 단말에 전송함으로써 WLAN ProSe 서비스의 설정을 요청할 수 있다(S224, S225).

ProSe WLAN 설정 요청 메시지를 수신한 경우, 각각의 단말에 위치한 D2D 클라이언트 모듈은 먼저 Wi-Fi 인터페이스의 활성화를 지시할 수 있다. Wi-Fi 인터페이스가 활성화된 경우, D2D 클라이언트 모듈은 피어 디스커버리 및 링크 설정 절차를 수행할 수 있고(S226), 그 결과를 포함한 ProSe WLAN 설정 응답 메시지(setup response message)를 D2D 서버에 전송할 수 있다(S227, S228).

각각의 단말로부터 ProSe WLAN 설정 응답 메시지를 수신한 경우, D2D 서버는 WLAN ProSe 설정 결과를 포함한 ProSe 응답 메시지(response message)를 P-GW에 전송할 수 있다(S229). ProSe 응답 메시지를 수신한 경우, P-GW는 전용 EPS 베어러 설정 요청에 대한 응답으로 IP CAN 세션 설정 응답 메시지를 PCRF에 전송할 수 있다(S230). WLAN ProSe 서비스 설정 절차가 완료된 경우, 제1 단말과 제2 단말은 상호 응용을 통해 통신을 수행할 수 있다.

이와 같은 WLAN ProSe 설정 절차는 D2D 디스커버리 방식에 따라 다르게 수행될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 방식을 기초로 D2D 디스커버리를 수행한 경우(즉, E-UTRA를 사용한 ProSe 디스커버리를 통해 측정을 수행하고, 측정된 결과를 기반으로 두 단말들 간의 근접도를 측정함), D2D 통신을 수행할 두 단말의 Wi-Fi 인터페이스를 활성화하고, Wi-Fi P2P 통신을 위한 디스커버리 절차 및 링크 설정 절차를 수행한다. 반면, 두 번째 방식을 기초로 D2D 디스커버리를 수행한 경우(즉, Wi-Fi P2P의 피어 디스커버리를 사용함), 이미 활성화된 두 단말의 인터페이스를 사용하여 링크 설정 절차를 수행한다.

또한, WLAN ProSe 설정 절차를 수행함에 있어서 각각의 단말에 위치한 D2D 클라이언트 모듈은 Wi-Fi P2P 규격에서 정의된 스캔 필터(scan filter) 방식을 사용하여 탐색 가능한 모든 단말을 디스커버리하지 않고 WLAN ProSe 통신에 필요한 상대 단말만을 디스커버리할 수 있다. 여기서, WLAN ProSe를 위한 정보 관리 형태가 엄격한 관리 방법인 경우, P2P 그룹 형성을 위해서 D2D 서버에서 제공한 그룹 오너 지시자 및 WPS 관련 정보를 사용함으로써 프로비저닝 절차를 생략할 수 있다. 즉, 3GPP EPS에서 WLAN ProSe 관련 정보를 단말과 교환함으로써 Wi-Fi P2P를 위한 통신 절차가 간소해지고, 이에 따라 Wi-Fi P2P 통신을 위한 설정 시간이 감소하는 효과가 발생한다.

다음으로, 제1 단말과 제2 단말에서 수행되는 WLAN ProSe 설정 절차에 대해 구체적으로 설명한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제1 설정 절차를 도시한 순서도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제2 설정 절차를 도시한 순서도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 Wi-Fi P2P 통신을 위한 제3 설정 절차를 도시한 순서도이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 제1 단말은 제1 D2D 클라이언트 모듈, 제1 P2P Wi-Fi 모듈 등을 포함할 수 있고, 제2 단말은 제2 D2D 클라이언트 모듈, 제2 P2P Wi-Fi 모듈 등을 포함할 수 있다.

먼저, 각각의 D2D 클라이언트 모듈은 디스커버리 시작 메시지를 P2P Wi-Fi 모듈에 전송할 수 있다(S300, S301). 각각의 P2P Wi-Fi 모듈은 디스커버리 시작 메시지를 수신함으로써 스캔 절차를 수행할 수 있다(S302, S303). 여기서, 디스커버리 시작 메시지는 P2P 단말(device) ID, 단말 이름(device name), 채널 번호(예를 들어, 채널 A), GO 인텐트 등을 포함할 수 있다. 이후의 스캔 절차 및 그룹 형성 절차는 채널 번호가 지시하는 채널 A에서 수행될 수 있다.

제1 P2P Wi-Fi 모듈은 프로브 요청 메시지를 전송할 수 있고(S304), 이에 대한 응답인 프로브 응답 메시지를 제2 P2P Wi-Fi 모듈로부터 수신할 수 있다(S305). 이를 통해, 제1 P2P Wi-Fi 모듈은 제2 단말을 발견할 수 있고, 제2 단말을 발견한 것을 나타내는 단말 발견 메시지를 제1 클라이언트 모듈에 전송할 수 있다(S306).

유사하게, 제2 P2P Wi-Fi 모듈은 프로브 요청 메시지를 전송할 수 있고(S307), 이에 대한 응답인 프로브 응답 메시지를 제1 P2P Wi-Fi 모듈로부터 수신할 수 있다(S308). 이를 통해, 제2 P2P Wi-Fi 모듈은 제1 단말을 발견할 수 있고, 제1 단말을 발견한 것을 나타내는 단말 발견 메시지를 제2 클라이언트 모듈에 전송할 수 있다(S309).

한편, 상대 단말을 발견한 경우, 제1 P2P Wi-Fi 모듈과 제2 P2P Wi-Fi 모듈은 서비스 발견을 위한 서비스 디스커버리 메시지를 서로 송수신할 수 있다(S310). 여기서, 서비스 디스커버리 메시지를 송수신하는 과정은 선택적인 과정을 의미할 수 있다.

그 후에, 각각의 D2D 클라이언트 모듈은 그룹 형성 시작 메시지를 P2P Wi-Fi 모듈에 전송할 수 있다(S311, S312). 각각의 P2P Wi-Fi 모듈은 그룹 형성 시작 메시지를 수신함으로써 그룹 형성 절차를 시작할 수 있다(S313, S314).

각각의 단말은 P2P Wi-Fi 모듈을 통해 GO 협상 요청 메시지, GO 협상 응답 메시지, GO 협상 확인 메시지를 송수신하는 절차를 수행할 수 있다(S315, S316, S317). 이 절차를 통해 제1 단말은 클라이언트로 설정될 수 있고, 제2 단말은 그룹 오너로 설정될 수 있다.

만일 WLAN ProSe 설정 정보의 관리 방법이 느슨한 관리 방법인 경우, 제1 단말과 제2 단말은 프로비저닝 절차를 더 수행할 수 있다. 구체적으로, 그룹 오너인 제2 단말은 제2 P2P Wi-Fi 모듈을 통해 비컨을 전송할 수 있다(S318). 비컨을 수신한 경우, 제1 P2P Wi-Fi 모듈은 인증 요청 메시지를 전송할 수 있고(S319), 이에 대한 응답인 인증 응답 메시지를 제2 P2P Wi-Fi 모듈로부터 수신할 수 있다(S320). 인증 절차를 완료한 후, 제1 P2P Wi-Fi 모듈은 연결 요청 메시지를 전송할 수 있고(S321), 이에 대한 응답인 연결 응답 메시지를 제2 P2P Wi-Fi 모듈로부터 수신할 수 있다(S322). 연결 절차를 완료한 후, 제1 P2P Wi-Fi 모듈과 제2 P2P Wi-Fi 모듈은 WPS 교환 절차를 수행할 수 있다(S323).

이와 같은 과정을 통해 그룹 형성이 완료된 경우, 각각의 P2P Wi-Fi 모듈은 그룹 형성이 완료되었음을 나타내는 그룹 형성 완료 메시지를 D2D 클라이언트 모듈에 전송할 수 있다(S324, S325).

그룹 형성 절차를 완료한 후, 제2 P2P Wi-Fi 모듈은 동작 채널에서 비컨을 전송할 수 있다(S326). 제1 P2P Wi-Fi 모듈은 비컨을 수신한 경우 인증 요청 메시지를 전송할 수 있고(S327), 이에 대한 응답인 인증 응답 메시지를 제2 P2P Wi-Fi 모듈로부터 수신할 수 있다(S328). 인증 절차를 완료한 후, 제1 P2P Wi-Fi 모듈은 연결 요청 메시지를 전송할 수 있고(S329), 이에 대한 응답인 연결 응답 메시지를 제2 P2P Wi-Fi 모듈로부터 수신할 수 있다(S330). 연결 절차를 완료한 후, 제1 P2P Wi-Fi 모듈과 제2 P2P Wi-Fi 모듈은 4-방향 핸드세이크 절차를 수행할 수 있다(S331).

다시 도 9를 참조하면, WLAN ProSe 설정 절차를 완료한 후에 WLAN ProSe 측정 절차를 수행할 수 있다.

WLAN ProSe 측정 절차

WLAN ProSe 서비스가 진행 중인 경우, 각각의 단말은 상대 단말과의 통신에 사용되는 채널에 대한 측정 절차를 지속적으로 수행할 수 있다(S231, S232). 각각의 단말은 측정된 채널의 상태 및 서비스의 QoS(quality of service)가 임계값보다 낮은지 판단할 수 있다(S233, S234).

WLAN ProSe 모드에서 인프라스트럭처 모드로 변경 절차

상기에서 설명한 WLAN ProSe 측정 절차에서, 채널의 상태 및 서비스의 QoS가 임계값보다 낮은 경우 각각의 단말은 경로 변경 요청 메시지(path switch request message)를 D2D 서버에 전송할 수 있다(S235, S236). WLAN ProSe 상태에 있는 단말로부터 경로 변경 요청 메시지를 수신한 경우, D2D 서버는 경로 변경 요구 메시지(path switch requried message)를 P-GW에 전송함으로써 해당 세션에 대한 경로의 변경을 요구할 수 있다(S237). P-GW는 경로 변경의 요구를 받은 경우 요구받은 세션에 대해 인프라스트럭처 모드 기반의 전용 EPS 베어러 설정 절차를 수행할 수 있고(S238, S240), 이에 따라 각 단말을 위한 전용 EPS 베어러를 설정할 수 있다(S239, S241). 전용 EPS 베어러 설정을 완료한 후, P-GW는 경로 변경 요청 메시지에 대한 응답으로 경로 변경 완료 메시지(path switch complete message)를 D2D 서버에 전송할 수 있고(S242), PCRF와 연동하여 해당 세션에 대한 IP CAN 세션 수정 절차를 수행할 수 있다(S243).

한편, 경로 변경 완료 메시지를 수신한 경우, D2D 서버는 경로 변경 요청 메시지에 대한 응답으로 경로 변경 응답 메시지(path switch response message)를 각각의 단말에 전송할 수 있다(S244, S245). 각각의 단말은 경로 변경 응답 메시지를 수신한 경우 Wi-Fi P2P 링크의 해제 절차를 수행할 수 있다(S246).

다음으로, ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 서비스 관리 및 연속성을 위한 동작 절차에 대해 설명한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 서비스 관리 및 연속성을 위한 제1 동작 절차를 도시한 순서도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 서비스 관리 및 연속성을 위한 제2 동작 절차를 도시한 순서도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 ProSe-지원 WLAN 직접 통신의 서비스 관리 및 연속성을 위한 제3 동작 절차를 도시한 순서도이다.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 서비스 관리 및 연속성을 위한 동작 절차는 제1 단말 및 제2 단말이 등록된 상태에서 특정 서비스 또는 전체 서비스를 통신환경에 따라 인프라스트럭처 모드 또는 WLAN ProSe 모드를 사용하여 유연하게 서비스를 제공하는 절차를 의미한다. 서비스 관리 및 연속성 절차를 지원하기 위해 3GPP EPS는 인프라스트럭처 모드 및 WLAN ProSe 모드 간의 트래픽 변경(switching) 기능을 가져야 한다.

단말 등록( attach ) 및 디폴트 EPS 베어러 설정 절차

각각의 단말은 P-GW와 연동하여 등록, 디폴트 EPS 베어러 설정 절차를 수행할 수 있다(S400, S401). 제1 단말을 위한 등록, 디폴트 EPS 베어러 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S200 내지 단계 S202를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 등록, 디폴트 EPS 베어러 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S203 내지 단계 S205를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

IP 수준의 세션 설정 절차

디폴트 EPS 베어러를 설정한 후, 제1 단말과 제2 단말은 세션 개시 프로토콜과 같은 IP 수준의 프로토콜 절차를 기반으로 PCRF/AF와 세션을 설정할 수 있다(S402). 이 경우, 제1 단말은 제2 단말과 연동하여 세션 설정 과정을 수행할 수 있다. 제1 단말을 위한 IP 수준의 세션 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S206을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있고, 제2 단말을 위한 IP 수준의 세션 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S207을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

전용 EPS 베어러 설정 요청 절차

그 후에, PCRF는 IP 수준의 세션 설정 요청에 대한 전용 EPS 베어러의 설정을 요청하기 위해 IP CAN 세션 설정 요청 메시지 P-GW에 전송할 수 있다(S403). 전용 EPS 베어러 설정 요청 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S208을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

전용 EPS 베어러 설정 절차

전용 EPS 베어러의 설정 요청을 받은 경우, P-GW는 LTE 인프라스트럭처를 사용한 전용 EPS 베어러를 설정할 수 있다(S404). 제1 단말을 위한 전용 EPS 베어러의 설정 절차는 도 8을 참조하여 설명한 단계 S218 및 단계 S219를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 전용 EPS 베어러의 설정 절차는 도 8을 참조하여 설명한 단계 S220 및 단계 S221을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

주기적인 D2D 디스커버리 절차

제1 단말과 제2 단말을 위한 전용 EPS 베어러를 설정한 후, P-GW는 D2D 서버, 제1 단말 및 제2 단말과 연동하여 D2D 디스커버리 절차를 주기적으로 수행할 수 있다(S405, S406, S407, S408). D2D 디스커버리 절차는 WLAN ProSe 서비스를 수행하려는 두 단말들 간의 근접도를 측정하는 절차를 의미한다. D2D 디스커버리 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S209 내지 단계 S215를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

WLAN ProSe 통신 가능성 검토 절차

그 후에, P-GW는 D2D 디스커버리 절차를 통해 획득한 D2D 디스커버리 정보(즉, 제1 단말과 제2 단말 간의 근접도 정보)를 기반으로 해당 세션에 대해 WLAN ProSe를 사용하여 서비스를 제공할지 또는 LTE 인프라스트럭처를 사용하여 서비스를 제공할지 결정할 수 있다(S409, S410). 만일 LTE 인프라스트럭처를 사용하여 서비스를 제공하는 것으로 결정된 경우, 현재 설정된 경로를 유지할 수 있다. 반면 WLAN ProSe를 사용하여 서비스를 제공하는 것으로 결정된 경우, 다음 단계로 WLAN ProSe 설정 및 경로 변경 절차를 수행할 수 있다.

WLAN ProSe 설정 및 경로 변경 절차

WLAN ProSe를 사용하여 서비스를 제공하는 것으로 결정된 경우, P-GW는 ProSe 요청 메시지를 D2D 서버에 전송함으로써 WLAN을 사용한 ProSe 서비스를 요청할 수 있다(S411). ProSe 요청 메시지를 수신한 경우, D2D 서버는 ProSe WLAN 설정 요청 메시지를 각각의 단말에 전송함으로써 WLAN ProSe 서비스의 설정을 요청할 수 있다(S412, S413).

ProSe WLAN 설정 요청 메시지를 수신한 경우, 각각의 단말은 Wi-Fi 인터페이스를 활성화하고, 활성화된 Wi-Fi 인터페이스를 통해 피어 디스커버리 및 링크 설정 절차를 수행할 수 있다(S414). 그 후에, 각각의 단말은 피어 디스커버리 및 링크 설정 절차를 수행한 결과를 포함한 ProSe WLAN 설정 응답 메시지를 D2D 서버에 전송할 수 있다(S415, S416).

ProSe WLAN 설정 응답 메시지를 수신한 경우, D2D 서버는 각각의 단말에 경로 변경 명령 메시지(path switch command message)를 전송함으로써 경로 변경을 지시할 수 있다(S417, S418). 각각의 단말에 경로 변경을 지시한 후, D2D 서버는 ProSe 요청 메시지의 응답으로 ProSe 응답 메시지를 P-GW에 전송할 수 있다(S419). ProSe 응답 메시지를 수신한 경우, P-GW는 IP CAN 세션 설정 응답 메시지를 PCRF에 전송함으로써 PCRF와 연동하여 해당 세션에 대한 IP CAN 수정 절차를 수행할 수 있다(S420).

WLAN ProSe 측정 절차

WLAN ProSe 서비스가 진행 중인 경우, 각각의 단말은 상대 단말과의 통신에 사용되는 채널에 대한 측정 절차를 지속적으로 수행할 수 있고, 측정된 채널의 상태 및 서비스의 QoS가 임계값보다 낮은지 판단할 수 있다(S421). WLAN ProSe 측정 절차는 도 9를 참조하여 설명한 단계 S231 내지 단계 S234를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

상기에서 설명한 WLAN ProSe 측정 절차에서, 채널의 상태 및 서비스의 QoS가 임계값보다 낮은 경우 각각의 단말은 P-GW, D2D 서버 등과 연동하여 모드 변경 절차를 수행할 수 있다(S422). 모드 변경 절차는 도 9를 참조하여 설명한 단계 S235 내지 단계 S246를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

다음으로, E-UTRAN 인프라스트럭처 및 WLAN ProSe 통신의 동시 동작 절차에 대해 설명한다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-UTRAN 인프라스트럭처 및 WLAN ProSe 통신을 위한 제1 동시 동작 절차를 도시한 순서도이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-UTRAN 인프라스트럭처 및 WLAN ProSe 통신을 위한 제2 동시 동작 절차를 도시한 순서도이다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 인프라스트럭처와 WLAN ProSe의 동시 동작 절차는 제1 단말과 제2 단말이 등록된 상태에서 서비스의 특성 및 네트워크의 상황에 따라 인프라스트럭처 모드와 WLAN ProSe 모드를 동시에 사용하여 서비스를 제공하는 절차를 의미한다.

각각의 단말은 P-GW와 연동하여 등록, 디폴트 EPS 베어러 설정 절차를 수행할 수 있다(S500, S501). 제1 단말을 위한 등록, 디폴트 EPS 베어러 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S200 내지 단계 S202를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 등록, 디폴트 EPS 베어러 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S203 내지 단계 S205를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

IP 수준의 세션 설정 절차 (제1 세션)

디폴트 EPS 베어러를 설정한 후, 제1 단말과 제2 단말은 세션 개시 프로토콜과 같은 IP 수준의 프로토콜 절차를 기반으로 PCRF/AF와 제1 세션을 설정할 수 있다(S502). 이 경우, 제1 단말은 제2 단말과 연동하여 제1 세션의 설정 절차를 수행할 수 있다. 제1 단말을 위한 IP 수준의 제1 세션 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S206을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 IP 수준의 제1 세션 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S207을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

전용 EPS 베어러 설정 요청 절차 (제1 세션)

그 후에, PCRF는 IP 수준의 세션 설정 요청에 대한 전용 EPS 베어러의 설정을 요청하기 위해 IP CAN 세션 설정 요청 메시지 P-GW에 전송할 수 있다(S503). 여기서, 요청된 세션은 사용자의 선호 등에 의해 선택된 인프라스트럭처 모드를 사용한 세션을 의미할 수 있다. 전용 EPS 베어러 설정 요청 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S208을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

전용 EPS 베어러 설정 절차 (제1 세션)

전용 EPS 베어러의 설정 요청을 받은 경우, P-GW는 LTE 인프라스트럭처를 사용한 전용 EPS 베어러를 설정할 수 있다(S504). 제1 단말을 위한 전용 EPS 베어러의 설정 절차는 도 8을 참조하여 설명한 단계 S218 및 단계 S219를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 전용 EPS 베어러의 설정 절차는 도 8을 참조하여 설명한 단계 S220 및 단계 S221을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

IP 수준의 세션 설정 절차 (제2 세션)

전용 EPS 베어러를 설정한 후(제1 세션), 제1 단말과 제2 단말은 세션 개시 프로토콜과 같은 IP 수준의 프로토콜 절차를 기반으로 PCRF/AF와 제2 세션을 설정할 수 있다(S505). 이 경우, 제1 단말은 제2 단말과 연동하여 제2 세션의 설정 절차를 수행할 수 있다. 제1 단말을 위한 IP 수준의 제2 세션 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S206을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 IP 수준의 제2 세션 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S207을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

전용 EPS 베어러 설정 요청 절차 (제2 세션)

그 후에, PCRF는 IP 수준의 세션 설정 요청에 대한 전용 EPS 베어러의 설정을 요청하기 위해 IP CAN 세션 설정 요청 메시지 P-GW에 전송할 수 있다(S506). 여기서, 요청된 세션은 사용자의 선호 등에 의해 선택된 인프라스트럭처 모드를 사용한 세션을 의미할 수 있다. 전용 EPS 베어러 설정 요청 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S208을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

D2D 디스커버리 절차

제2 세션에 대한 전용 EPS 베어러 설정 요청 절차가 완료된 후에 D2D 디스커버리 절차가 수행될 수 있다(S507). D2D 디스커버리 절차는 ProSe 서비스를 수행하려는 두 단말들(즉, 제1 단말, 제2 단말) 간의 근접도를 측정하는 절차를 의미하며, P-GW의 요청에 따라 D2D 서버가 수행할 수 있다. D2D 디스커버리 절차는 크게 두 가지의 방식으로 분류될 수 있다. 첫 번째 방식은 E-UTRA를 사용한 ProSe 디스커버리를 통한 측정을 수행하고, 측정된 결과를 기반으로 두 단말들 간의 근접도를 측정하는 방식이다. 두 번째 방식은 Wi-Fi P2P의 피어 디스커버리를 사용하는 방식이다.

첫 번째 방식을 기초로 한 D2D 디스커버리 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S209 내지 단계 S211를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 반면, 두 번째 방식을 기초로 한 D2D 디스커버리 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S212 내지 단계 S215를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

WLAN ProSe 통신 가능성 검토 절차

D2D 디스커버리 절차를 수행한 후, P-GW는 D2D 디스커버리 절차를 통해 획득한 D2D 디스커버리 정보(즉, 제1 단말과 제2 단말 간의 근접도 정보)를 기반으로 해당 세션에 대해 WLAN ProSe를 사용하여 서비스를 제공할지 또는 LTE 인프라스트럭처를 사용하여 서비스를 제공할지 결정할 수 있다(S508, S509). 만일 WLAN ProSe를 사용하여 서비스를 제공하는 것으로 결정된 경우, 다음 단계로 WLAN ProSe 설정 절차를 수행할 수 있다.

전용 EPS 베어러 설정 절차 (제2 세션)

LTE 인프라스트럭처를 사용하여 서비스를 제공하는 것으로 결정된 경우, P-GW는 LTE 인프라스트럭처를 사용한 전용 EPS 베어러를 설정할 수 있다(S510). 제1 단말을 위한 전용 EPS 베어러의 설정 절차는 도 8을 참조하여 설명한 단계 S218 및 단계 S219를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 전용 EPS 베어러의 설정 절차는 도 8을 참조하여 설명한 단계 S220 및 단계 S221을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

WLAN ProSe 설정 절차

반면 WLAN ProSe를 사용하여 서비스를 제공하는 것으로 결정된 경우, P-GW는 D2D 서버, 제1 단말 및 제2 단말과 연동하여 WLAN ProSe를 설정할 수 있다(S511). WLAN ProSe 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S223 내지 단계 S230을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

WLAN ProSe 측정 절차

WLAN ProSe 서비스가 진행 중인 경우, 각각의 단말은 상대 단말과의 통신에 사용되는 채널에 대한 측정 절차를 지속적으로 수행할 수 있고, 측정된 채널의 상태 및 서비스의 QoS가 임계값보다 낮은지 판단할 수 있다(S512). WLAN ProSe 측정 절차는 도 9를 참조하여 설명한 단계 S231 내지 단계 S234를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

상기에서 설명한 WLAN ProSe 측정 절차에서, 채널의 상태 및 서비스의 QoS가 임계값보다 낮은 경우 각각의 단말은 P-GW, D2D 서버 등과 연동하여 모드 변경 절차를 수행할 수 있다(S513). 모드 변경 절차는 도 9를 참조하여 설명한 단계 S235 내지 단계 S246를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

다음으로, WLAN ProSe 통신을 통한 네트워크 오프로딩을 위한 동작 절차에 대해 설명한다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 WLAN ProSe 통신을 통한 네트워크 오프로딩을 위한 제1 동작 절차를 도시한 순서도이고, 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 WLAN ProSe 통신을 통한 네트워크 오프로딩을 위한 제2 동작 절차를 도시한 순서도이다.

도 18 및 도 19를 참조하면, 네트워크 오프로딩을 위한 동작 절차는 제1 단말 및 제2 단말이 등록된 상태에서 특정 서비스 또는 전체 서비스를 LTE 네트워크의 부하 정도에 따라 인프라스트럭처 모드 또는 WLAN ProSe 모드를 사용하여 선택적으로 서비스를 제공하는 절차를 의미한다. 또한, 네트워크 오프로딩을 위한 동작 절차는 LTE 네트워크의 부하가 높아지는 경우 WLAN ProSe 기능을 가진 단말들에 대해 인프라스트럭처 모드의 서비스 세션을 WLAN ProSe로 전환하고, 반대로 LTE 네트워크의 부하가 낮아지는 경우 WLAN ProSe를 사용하고 있는 서비스 세션을 다시 인프라스트럭처 모드로 전환하는 절차를 포함할 수 있다.

각각의 단말은 P-GW와 연동하여 등록, 디폴트 EPS 베어러 설정 절차를 수행할 수 있다(S600, S601). 제1 단말을 위한 등록, 디폴트 EPS 베어러 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S200 내지 단계 S202를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 등록, 디폴트 EPS 베어러 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S203 내지 단계 S205를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

IP 수준의 세션 설정 절차

디폴트 EPS 베어러를 설정한 후, 제1 단말과 제2 단말은 세션 개시 프로토콜과 같은 IP 수준의 프로토콜 절차를 기반으로 PCRF/AF와 세션을 설정할 수 있다(S602). 이 경우, 제1 단말은 제2 단말과 연동하여 세션 설정 과정을 수행할 수 있다. 제1 단말을 위한 IP 수준의 세션 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S206을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 IP 수준의 세션 설정 절차는 도 7을 참조하여 설명한 단계 S207을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

전용 EPS 베어러 설정 요청 절차

그 후에, PCRF는 IP 수준의 세션 설정 요청에 대한 전용 EPS 베어러의 설정을 요청하기 위해 IP CAN 세션 설정 요청 메시지 P-GW에 전송할 수 있다(S603). 여기서, 요청된 세션은 사용자의 선호 및 MNO의 정책 등에 의해 LTE 네트워크의 부하가 높아지는 경우 부하 경감 측면에서 WLAN ProSe 모드를 사용할 수 있는 세션을 의미한다.

전용 EPS 베어러 설정 절차

전용 EPS 베어러의 설정 요청을 받은 경우, P-GW는 LTE 인프라스트럭처를 사용한 전용 EPS 베어러를 설정할 수 있다(S604). 제1 단말을 위한 전용 EPS 베어러의 설정 절차는 도 8을 참조하여 설명한 단계 S218 및 단계 S219를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 전용 EPS 베어러의 설정 절차는 도 8을 참조하여 설명한 단계 S220 및 단계 S221을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

트래픽 부하 증가에 따른 근접도 측정 결정 절차

전용 EPS 베어러의 설정을 완료한 경우, P-GW는 LTE 네트워크의 부하를 기초로 근접도 측정 절차의 시작 여부를 결정할 수 있다(S605). 만일 LTE 네트워크의 부하가 임계값보다 큰 경우, P-GW는 WLAN ProSe 서비스를 수행할 수 있는 단말들을 찾기 위한 근접도 측정 절차를 시작할 수 있다.

D2D 디스커버리 절차

근접도 측정 절차를 시작하기로 결정한 경우 D2D 디스커버리 절차가 수행될 수 있다(S606). D2D 디스커버리 절차는 ProSe 서비스를 수행하려는 두 단말들(즉, 제1 단말, 제2 단말) 간의 근접도를 측정하는 절차를 의미하며, P-GW의 요청에 따라 D2D 서버가 수행할 수 있다. D2D 디스커버리 절차는 크게 두 가지의 방식으로 분류될 수 있다. 첫 번째 방식은 E-UTRA를 사용한 ProSe 디스커버리를 통해 측정을 수행하고, 측정된 결과를 기반으로 두 단말들 간의 근접도를 측정하는 방식이다. 두 번째 방식은 Wi-Fi P2P의 피어 디스커버리를 사용하는 방식이다.

WLAN ProSe 통신 가능성 검토 절차

D2D 디스커버리 절차를 수행한 후, P-GW는 D2D 디스커버리 절차를 통해 획득한 D2D 디스커버리 정보(즉, 제1 단말과 제2 단말 간의 근접도 정보)를 기초로 하여 WLAN ProSe 모드로 변경할지 여부를 결정할 수 있다(S607, S608). 만일 WLAN ProSe 모드로 변경하는 것으로 결정된 경우, 다음 단계로 WLAN ProSe 설정 및 경로 변경 절차를 수행할 수 있다.

WLAN ProSe 설정 및 경로 변경 절차

P-GW는 D2D 서버, 제1 단말 및 제2 단말과 연동하여 WLAN ProSe 설정 및 경로 변경 절차를 수행할 수 있다(S609). WLAN ProSe 설정 및 경로 변경 절차는 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한 단계 S411 내지 단계 S420을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

WLAN ProSe 모드로 변경된 후에 아래 두 가지 방식을 통해 LTE 인프라스트럭처 모드로 다시 변경될 수 있다. 첫 번째 방식은 WLAN ProSe를 측정한 결과를 기초로 하여 인프라스트럭처 모드로 변경하는 방식이다.

WLAN ProSe 측정 절차

WLAN ProSe 서비스가 진행 중인 경우, 각각의 단말은 상대 단말과의 통신에 사용되는 채널에 대한 측정 절차를 지속적으로 수행할 수 있고, 측정된 채널의 상태 및 서비스의 QoS가 임계값보다 낮은지 판단할 수 있다(S610). WLAN ProSe 측정 절차는 도 9를 참조하여 설명한 단계 S231 내지 단계 S234를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

상기에서 설명한 WLAN ProSe 측정 절차에서, 채널의 상태 및 서비스의 QoS가 임계값보다 낮은 경우 각각의 단말은 P-GW, D2D 서버 등과 연동하여 모드 변경 절차를 수행할 수 있다(S611). 모드 변경 절차는 도 9를 참조하여 설명한 단계 S235 내지 단계 S246를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

두 번째 방식은 네트워크의 트래픽을 모니터링한 결과를 기초로 하여 인프라스트럭처 모드로 변경하는 방식이다.

트래픽 부하 감소에 따른 인프라스트럭처 모드로 변경 절차

WLAN ProSe 서비스가 진행 중인 경우, P-GW는 LTE 인프라스트럭처의 트래픽 감소를 확인할 수 있고(S612), 트래픽 감소에 따라 LTE 인프라스트럭처 모드로 변경 여부를 결정할 수 있다(S613).

전용 EPS 베어러 설정 절차

WLAN ProSe 모드에서 LTE 인프라스트럭처 모드로 변경되는 것으로 결정된 경우, P-GW는 LTE 인프라스트럭처를 사용한 전용 EPS 베어러를 설정할 수 있다(S614). 제1 단말을 위한 전용 EPS 베어러의 설정 절차는 도 8을 참조하여 설명한 단계 S218 및 단계 S219를 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다. 제2 단말을 위한 전용 EPS 베어러의 설정 절차는 도 8을 참조하여 설명한 단계 S220 및 단계 S221을 통해 수행되는 절차와 동일할 수 있다.

경로 변경 확인 절차

전용 EPS 베어러 설정 절차를 완료한 후, P-GW는 경로 변경의 확인을 위해 경로 변경 지시 메시지(path switch indication message)를 D2D 서버에 전송할 수 있다(S615). 경로 변경 지시 메시지를 수신한 경우, D2D 서버는 각각의 단말에 경로 변경 명령 메시지(path switch command message)를 전송함으로써 경로 변경을 지시할 수 있다(S616, S617). 경로 변경 메시지를 수신한 경우 각각의 단말은 Wi-Fi P2P 링크의 해제 절차를 수행할 수 있다(S618).

다음으로, 상기에서 설명한 WLAN ProSe를 위한 동작 절차에서 사용된 프로토콜(protocol) 메시지 및 프로토콜 메시지에 포함되는 정보 개체에 대해 설명한다.

WLAN ProSe 서비스를 위한 프로토콜 메시지는 아래 표 3과 같이 정의된다.

WLAN ProSe 서비스를 위한 정보 개체는 아래 표 4와 같이 정의된다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

제1 단말에서 수행되는 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신 방법으로서,
셀룰러(cellular) 통신을 지원하는 코어망(core network)과 연동하여 디폴트 베어러(default bearer)를 설정하는 단계;
상기 코어망과 연동하여 세션(session)을 설정하는 단계;
전용(dedicated) 베어러 설정 요청에 기초하여 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리(discovery)하는 단계; 및
디스커버리 결과를 기초로 결정된 통신 모드(mode)에 상응하는 통신 경로를 설정하는 단계를 포함하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 세션은 세션 개시 프로토콜(session initiation protocol)을 기반으로 설정되는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 단말은 셀룰러 통신 방식을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 단말은 무선랜(wireless local area network, WLAN) P2P(peer to peer) 통신 방식을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 통신 모드가 셀룰러 통신 모드인 경우, 상기 통신 경로는 셀룰러 통신을 위한 전용 베어러로 설정되는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 통신 모드가 WLAN P2P 통신 모드인 경우, 상기 통신 경로는 WLAN P2P 통신을 위한 링크(link)로 설정되는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 단말 간 직접 통신 방법은,
상기 링크에 대한 통신 품질을 측정하는 단계;
상기 통신 품질이 미리 설정된 기준 미만인 경우, 상기 코어망에 위치한 D2D 서버(server)에 통신 경로의 변경을 요청하는 단계; 및
상기 코어망과 연동하여 통신 경로를 WLAN P2P 통신을 위한 링크에서 셀룰러 통신을 위한 전용 베어러로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
제1 단말에서 수행되는 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신 방법으로서,
셀룰러(cellular) 통신을 지원하는 코어망(core network)과 연동하여 디폴트 베어러(default bearer)를 설정하는 단계;
상기 코어망과 연동하여 세션(session) 및 전용(dedicated) 베어러를 설정하는 단계;
디스커버리(discovery) 요청을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 단계; 및
디스커버리 결과를 기초로 결정된 통신 모드(mode)가 무선랜(wireless local area network, WLAN) P2P(peer to peer) 통신 모드인 경우, 상기 상대 단말과 WLAN P2P 통신을 위한 링크(link)를 설정하는 단계를 포함하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 단말은 셀룰러 통신 방식을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 단말은 WLAN P2P 통신 방식을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 단말 간 직접 통신 방법은,
상기 링크에 대한 통신 품질을 측정하는 단계; 및
상기 통신 품질이 미리 설정된 기준 미만인 경우, WLAN P2P 통신을 위한 링크를 셀룰러 통신을 위한 전용 베어러로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
제1 단말에서 수행되는 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신 방법으로서,
셀룰러(cellular) 통신을 지원하는 코어망(core network)과 연동하여 디폴트 베어러(default bearer)를 설정하는 단계;
상기 코어망과 연동하여 제1 세션(session) 및 제1 전용(dedicated) 베어러를 설정하는 단계;
상기 코어망과 연동하여 제2 세션을 설정하는 단계;
제2 전용 베어러의 설정 요청에 기초하여 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리(discovery)하는 단계; 및
디스커버리 결과를 기초로 결정된 통신 모드(mode)에 상응하는 통신 경로를 설정하는 단계를 포함하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 단말은 셀룰러 통신 방식을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 단말은 WLAN P2P 통신 방식을 기반으로 D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 통신 모드가 셀룰러 통신 모드인 경우, 상기 통신 경로는 셀룰러 통신을 위한 전용 베어러로 설정되는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 통신 모드가 무선랜(wireless local area network, WLAN) P2P(peer to peer) 통신 모드인 경우, 상기 통신 경로는 WLAN P2P 통신을 위한 링크(link)로 설정되는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 단말 간 직접 통신 방법은,
상기 링크에 대한 통신 품질을 측정하는 단계; 및
상기 통신 품질이 미리 설정된 기준 미만인 경우, 상기 통신 경로를 WLAN P2P 통신을 위한 링크에서 셀룰러 통신을 위한 제2 전용 베어러로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
제1 단말에서 수행되는 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신 방법으로서,
셀룰러(cellular) 통신을 지원하는 코어망(core network)과 연동하여 디폴트 베어러(default bearer)를 설정하는 단계;
상기 코어망과 연동하여 세션(session) 및 전용(dedicated) 베어러를 설정하는 단계;
상기 셀룰러 통신을 통한 트래픽(traffic) 부하(load)가 미리 설정된 기준 이상인 경우, D2D 통신을 수행할 상대 단말을 디스커버리(discovery)하는 단계; 및
디스커버리 결과를 기초로 결정된 통신 모드(mode)가 무선랜(wireless local area network, WLAN) P2P(peer to peer) 통신 모드인 경우, 상기 상대 단말과 WLAN P2P 통신을 위한 링크(link)를 설정하는 단계를 포함하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 단말 간 직접 통신 방법은,
상기 링크에 대한 통신 품질을 측정하는 단계; 및
상기 통신 품질이 미리 설정된 기준 미만인 경우, WLAN P2P 통신을 위한 링크를 셀룰러 통신을 위한 전용 베어러로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 단말 간 직접 통신 방법은,
상기 셀룰러 통신을 통한 트래픽 부하가 미리 설정된 기준 미만인 경우, WLAN P2P 통신을 위한 링크를 셀룰러 통신을 위한 전용 베어러로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 간 직접 통신 방법.