KR20150022240A - 이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기에 대한 디바이스-투-디바이스 통신 기반 서비스 제공 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기(Isolated User Equipment: IUE)에 대한 디바이스-투-디바이스(Device-to-Device: D2D) 통신 기반 서비스를 제공하는 방법에 있어서, IUE와 기지국(enhance Node B: eNB)의 서비스 커버리지(service coverage) 내에 존재하는 중계 사용자 단말기(Relay User Equipment: RUE)간에 D2D 링크를 성립하는 과정과, 상기 RUE가 상기 성립된 D2D 링크를 기반으로 상기 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크 성립을 지원하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기에 대한 디바이스-투-디바이스 통신 기반 서비스 제공 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING SERVICE TO ISOLATED USER EQUIPMENT IN DEVICE-TO-DEVICE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기에 대한 디바이스-투-디바이스(Device-to-Device: D2D, 이하 ‘D2D’라 칭하기로 한다) 통신 기반 서비스 제공 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, D2D 통신 시스템에서는 디바이스가 디바이스 스스로 상기 디바이스와 인접한 인접 디바이스들을 식별하고, 필요할 경우 특정 인접 디바이스와 무선 링크를 성립하여 데이터를 송/수신한다. 이와 같은 무선 링크 성립 및 데이터 송/수신 과정은 별도의 추가 장치의 도움없이 디바이스들 사이에서 분산적으로 수행되는 것을 기본으로 하고 있으며, 따라서 D2D 통신 시스템은 다른 무선 통신 시스템과 비교할 경우 별도의 인프라 구조 없이 신속한 시장 도입이 가능하다는 장점을 가진다. 또한, D2D 통신 시스템은 데이터 트래픽들을 지역적으로 수용함으로써 현재 기지국 또는 억세스 포인트(Access Point: AP)로 집중되고 있는 트래픽 과부하 문제를 해결할 수 있다.
따라서, 3세대 파트너쉽 프로젝트(3RD Generation Project Partenership: 3GPP, 이하 ‘3GPP’라 칭하기로 한다)와, 국제 전기 전자 기술자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers: IEEE, 이하 ‘IEEE’라 칭하기로 한다)와 같은 표준화 단체에서는 롱 텀 에볼루션-어드밴스드(Long-Term Evolution Advanced: LTE-A, 이하 ‘LTE-A’라 칭하기로 한다)나 Wi-Fi(Wireless-Fidelity) 등을 기반으로 하여 D2D 통신 표준 제정을 추진하고 있으며, 또한 다양한 D2D 통신 방식들이 개발되고 있다. 또한, 최근 3GPP에서는 디바이스 간 인접성 기반 서비스(Proximity Service) 지원을 위한 표준화 작업이 활발하게 진행되고 있다. 특히, 인접 디바이스 간의 데이터 전송 속도를 향상시키고, 전송 지연을 줄일 수 있는 D2D 통신 방식은 상기 디바이스 간 인접성 기반 서비스를 지원하기에 적합한 방식으로서 고려되고 있다.
한편, 3GPP 에서는 롱 텀 에볼루션(Long-Term Evolution: LTE, 이하 ‘LTE’라 칭하기로 한다) 시스템의 네트워크 용량을 늘리고 서비스 커버리지(service coverage)를 확장시키기 위해 중계기(Relay Node: RN, 이하 ‘RN’이라 칭하기로 한다)를 사용하고 있다. 그러면 여기서 도 1을 참조하여 RN을 포함하는 일반적인 LTE 이동 통신 시스템의 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 RN을 포함하는 일반적인 LTE 이동 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 진화된 패킷 코어(Evolved Packet Core: EPC, 이하 ‘EPC’라 칭하기로 한다)(110)와, 향상된 전세계 지상 무선 억세스 네트워크(Enhanced-Universal Terrestrial Radio Access Network: E-UTRAN, 이하 ‘E-UTRAN’이라 칭하기로 한다)(120)를 포함한다. 상기 EPC(110)는 이동 관리 엔터티(Mobile Management Entity: MME, 이하 ‘MME’라 칭하기로 한다)/서빙-게이트웨이(Serving-GateWay: S-GW, 이하 ‘S-GW’라 칭하기로 한다)(111)와, MME/S-GW(113)을 포함하고, 상기 E- UTRAN(120)은 향상된 기지국(enhance Node B: eNB, 이하 ‘eNB’라 칭하기로 한다)(115)와, 도너 기지국(Donor eNB: DeNB, 이하 ‘DeNB’라 칭하기로 한다)(117)와, RN(119)을 포함한다.
상기 RN(119)은 상기 LTE 이동 통신 시스템과의 백홀 링크(backhaul link)를 무선 인터페이스인 Un 인터페이스(interface)를 사용하여 연결함으로써 상기 LTE 이동 통신 시스템과 사용자 단말기(User Equipment: UE, 이하 ‘UE’라 칭하기로 한다)간의 제어 신호와 데이터 트래픽을 중계한다.
상기 DeNB(117)는 상기 RN(119)의 중계 통신을 지원하는 eNB로서, 상기 RN(119)의 네트워크 접속을 지원하고, 주기적 또는 비주기적으로 제어 신호를 전송하여 상기 RN(119)의 통신 파라미터(parameter)를 수정한다.
또한, 상기 EPC(110)는 상기 RN(119)에 대한 인증 동작을 수행하고, 상기 RN(119)의 통신에 사용되는 파라미터들을 제공하는 등의 동작을 수행한다.
한편, LTE 이동 시스템에서 RN은 셀의 서비스 커버리지 내에 배치되거나, 혹은 셀의 서비스 커버리지 외곽에 배치되어 사용자 밀집 지역, 음영 지역, 셀 경계 지역에 존재하는 UE에 대한 통신을 지원한다. 하지만, RN은 일반적으로 특정 위치에 고정되어 배치되기 때문에 유동적으로 발생할 수 있는 음영 지역에 대한 통신을 지원하는 것이 어렵다.
또한, RN은 서비스 사업자에 의해 추가로 배치 및 운영되기 때문에 배치 및 운영 비용이 비교적 높다. 특히, 재해 재난에 발생에 의해 특정 지역의 eNB 또는 RN이 정상적인 기능을 수행하지 못할 경우 상기 특정 지역에 존재하는 UE들은 정상적인 통신을 수행할 수 없다.
따라서, LTE 이동 통신 시스템에서 재난 지역, 음영 지역, 셀 경계 지역 등에 위치한 UE들에 대해서도 정상적인 통신을 제공할 수 있는 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 본 발명은 LTE 이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기에 대한 D2D 통신 기반 서비스 제공 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 이동 통신 시스템의 기지국의 서비스 커버리지 외부에 존재하는 고립 사용자 단말기에게 상황에 적합하게 링크를 형성하여 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명에서 제안하는 장치는; 이동 통신 시스템에 있어서, 고립 사용자 단말기(Isolated User Equipment: IUE)와 기지국(enhance Node B: eNB)의 서비스 커버리지(service coverage) 내에 존재하는 중계 사용자 단말기(Relay User Equipment: RUE)간에 디바이스-투-디바이스(Device-to-Device: D2D) 링크를 성립하고, 상기 RUE가 상기 성립된 D2D 링크를 기반으로 상기 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크 성립을 지원하는 시스템을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 다른 장치는; 이동 통신 시스템에 있어서, 고립 사용자 단말기(Isolated User Equipment: IUE)에 대한 접속 포인트(Point of Attachment: PoA)가 변경됨에 따라 상기 IUE가 동일 셀에 존재하는 서빙 기지국(Serving enhanced Node B: SeNB) 또는 동일 셀에 존재하는 중계 사용자 단말기(Relay User Equipment: RUE)로의 링크 전환을 수행하고, 상기 IUE 또는 RUE가 상기 SeNB와 상이한 eNB인 타겟 eNB(Target eNB: TeNB)의 서비스 커버리지 내로 이동할 경우 상기 TeNB로의 핸드오버 및 링크 전환을 수행하는 시스템을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 방법은; 이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기(Isolated User Equipment: IUE)에 대한 디바이스-투-디바이스(Device-to-Device: D2D) 통신 기반 서비스를 제공하는 방법에 있어서, IUE와 기지국(enhance Node B: eNB)의 서비스 커버리지(service coverage) 내에 존재하는 중계 사용자 단말기(Relay User Equipment: RUE)간에 D2D 링크를 성립하는 과정과, 상기 RUE가 상기 성립된 D2D 링크를 기반으로 상기 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크 성립을 지원하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 다른 방법은; 이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기(Isolated User Equipment: IUE)에 대한 디바이스-투-디바이스(Device-to-Device: D2D) 통신 기반 서비스를 제공하는 방법에 있어서, IUE에 대한 접속 포인트(Point of Attachment: PoA)가 변경됨에 따라 상기 IUE가 동일 셀에 존재하는 서빙 기지국(Serving enhanced Node B: SeNB) 또는 동일 셀에 존재하는 중계 사용자 단말기(Relay User Equipment: RUE)로의 링크 전환을 수행하는 과정과, 상기 IUE 또는 RUE가 상기 SeNB와 상이한 eNB인 타겟 eNB(Target eNB: TeNB)의 서비스 커버리지 내로 이동할 경우 상기 TeNB로의 핸드오버 및 링크 전환을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이동 통신 시스템의 기지국의 서비스 커버리지 외부에 존재하는 고립 사용자 단말기에게 상황에 적합하게 링크를 형성하여 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 것을 가능하게 함으로써 추가적인 디바이스 설치 및 관리없이 고립 사용자 단말기들에 대한 셀룰라 통신을 지원할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 RN을 포함하는 일반적인 LTE 이동 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템의 기본적인 네트워크 환경을 개략적으로 도시하고 있는 도면
도 3a-도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크를 성립하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 eNB 제어 기반의 D2D 통신이 요청되는 네트워크 환경을 개략적으로 도시하고 있는 도면
도 5a-도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 eNB 제어 기반의 D2D 통신이 요청되는 네트워크 환경에서 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 RUE와의 중계 통신 링크(중계 셀룰라 통신 링크)에서 SeNB와의 직접 통신 링크로 통신 경로를 전환하는 환경을 개략적으로 도시한 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 RUE와의 중계 통신 링크(중계 셀룰라 통신 링크)에서 SeNB와의 직접 통신 링크로 통신 경로를 전환하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 해당 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 특정 RUE와 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 환경을 개략적으로 도시한 도면
도 9a-도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 해당 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 특정 RUE와 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 기존 RUE와의 링크 품질이 악화되어 동일 셀에 존재하는 다른 RUE로 링크 전환을 수행하는 환경을 개략적으로 도시한 도면
도 11a-도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 기존 RUE와의 링크 품질이 악화되어 동일 셀에 존재하는 다른 RUE로 링크 전환을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE의 통신을 지원하는 RUE가 다른 eNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경을 개략적으로 도시한 도면
도 13a-도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE의 통신을 지원하는 RUE가 다른 eNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 SeNB의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB의 서비스 커버리지 내로 이동하는 환경을 개략적으로 도시한 도면
도 15a-도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 SeNB의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB의 서비스 커버리지 내로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경을 개략적으로 도시한 도면
도 17a-도 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 TeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립하는 환경을 개략적으로 도시한 도면
도 19a-도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 TeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 UE의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 eNB의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기(Isolated User Equipment: IUE, 이하 ‘IUE’라 칭하기로 한다)에 대한 디바이스-투-디바이스(Device-to-Device: D2D, 이하 ‘D2D’라 칭하기로 한다) 통신 기반 서비스 제공 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 상기 IUE는 이동 통신 시스템의 기지국의 서비스 커버리지(service coverage) 외부에 존재하는 단말기를 나타낸다.
또한, 상기 이동 통신 시스템은 롱-텀 에볼루션(Long-Term Evolution: LTE, 이하 ‘LTE’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 롱-텀 에볼루션-어드밴스드(Long-Term Evolution Advanced: LTE-A, 이하 ‘LTE-A’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m 통신 시스템과, 클라우드(cloud) 셀 통신 시스템 등과 같은 다양한 이동 통신 시스템이 될 수 있다. 이하, 설명의 편의상 본 발명의 실시예에서는 상기 이동 통신 시스템이 일 예로 LTE 이동 통신 시스템이라고 가정하기로 한다.
한편, 본 발명의 실시예는 크게 IUE의 초기 네트워크 등록을 위한 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크 성립 절차와 IUE의 통신 링크 유지 관리와 전환을 위한 통신 모드 유지 관리 및 전환 절차를 포함한다.
그러면 첫 번째로, 본 발명의 실시예에 따른 IUE의 초기 네트워크 등록을 위한 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크 성립 절차에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 IUE의 초기 네트워크 등록을 위한 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크 성립 절차를 설명하기에 앞서, 다음과 같은 사항들을 가정하기로 한다.
첫 번째로, D2D 통신이 가능한 사용자 단말기(User Equipment: UE, 이하 ‘UE’라 칭하기로 한다)들은 분산적으로 상호간에 탐색 동작 및 페어링(pairing) 동작을 수행할 수 있다고 가정하기로 한다.
두 번째로, UE들의 탐색 동작 및 페어링 동작 수행을 위해 사용되는 무선 자원은 LTE 이동 통신 시스템에서 D2D 통신 전용 자원으로서, 미리 정의되어 있는 무선 주파수 대역을 사용한다고 가정하기로 한다.
세 번째로, 주변에 접속 가능한 기지국(enhanced Node B: eNB, 이하 ‘eNB'라 칭하기로 한다)이 존재하지 않는 IUE와, 상기 IUE 주변에 서빙 eNB(Serving eNB: SeNB, 이하 ‘SeNB’라 칭하기로 한다)에 접속 중인 중계 UE(Relay UE: RUE, 이하 ‘RUE’라 칭하기로 한다)가 존재하는 환경을 가지는 LTE 이동 통신 시스템을 가정하기로 하며, 이를 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템의 기본적인 네트워크 환경을 개략적으로 도시하고 있는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 IUE(211)와, RUE(213)와, eNB(215)를 포함한다. 여기서, 상기 IUE(211)와 RUE(213)간의 링크는 D2D 링크이고, 상기 RUE(213)와 eNB(215)간의 링크는 중계 셀룰라 링크라고 가정하기로 한다.
도 2에서는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템의 기본적인 네트워크 환경에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 3a-도 3b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크를 성립하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 3a-도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크를 성립하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도이다.
도 3a-도 3b를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 IUE(310)와, RUE(320)와, SeNB(330)와, MME(340)를 포함한다. 또한, 도 3a-도 3b에서 설명되는 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크를 성립하는 과정은 IUE(310)가 상기 IUE(310) 자신의 주변에 존재하는 RUE(320)와 D2D 링크를 성립하고, 상기 RUE(320)에게 중계 셀룰라 통신 지원을 요청하는 D2D 링크 성립 및 단말기 중계 통신 요청 절차(350)와, 상기 RUE(320)가 IUE(310)에 대한 중계 통신을 지원하기 위해 상기 RUE(320) 자신과 SeNB(330) 사이의 무선 자원 제어(Radio Resource Control: RRC, 이하 ‘RRC’라 칭하기로 한다) 연결 성립을 요청하는 RRC 연결 성립 절차(360)와, 상기 SeNB(330)가 상기 MME(340)와 IUE(310)에 대한 인증, 보안 설정, 위치 정보 업데이트(update) 등과 같은 동작들을 수행하는 인증 절차(370) 및 상기 SeNB(330)가 상기 IUE(310)와 RUE(320) 사이, 또는 상기 SeNB(330) 자신과 RUE(320) 사이의 RRC 연결에 대한 파라미터를 재구성하는 중계 셀룰라 통신 링크 성립 및 관리 절차(380)를 포함한다.
그러면 여기서 상기 절차들 각각에 대해서 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로, 상기 IUE(310)가 상기 IUE(310) 자신의 주변에 존재하는 RUE(320)와 D2D 링크를 성립하고, 상기 RUE(320)에게 중계 셀룰라 통신 지원을 요청하는 D2D 링크 성립 및 단말기 중계 통신 요청 절차(350)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 IUE(310)는 우선적으로 접속 가능한 인접 eNB를 탐색하기 위해 셀 탐색(cell search) 동작을 수행한다. 만약, 접속 가능한 인접 eNB가 존재하지 않는다면, 상기 IUE(310)는 상기 IUE(310) 자신이 고립 상태에 존재함을 검출하고, D2D 탐색(D2D discovery) 동작을 수행하여(311단계) 상기 IUE(310) 자신의 주변에 존재하는 UE들을 탐색하고, 특정 단말기, 즉 상기 RUE(320)과의 D2D 링크 페어링(D2D link pairing) 동작을 수행한다(313단계). 본 발명의 실시예에서는 상기 IUE(310)가 RUE를 선택하기 위해 각 UE가 D2D 탐색 동작 수행을 위해 주기적으로 송신하는 탐색 메시지에 미리 설정된 개수의 비트, 일 예로 1 비트의 크기를 가지는 중계 가능(Relaying Capable: RC, 이하 ‘RC’라 칭하기로 한다) 필드를 제안한다. 즉, 임의의 UE는 상기 임의의 UE 자신이 eNB에 정상적으로 접속되어 있음과 동시에 상기 임의의 UE 자신이 RUE로서의 동작을 수행할 수 있음을 나타내기 위해 상기 탐색 메시지가 포함하는 RC 필드의 필드 값을 미리 설정되는 값, 일 예로 ‘1’로 설정할 수 있다. 이와는 반대로, 상기 임의의 UE 자신이 eNB에 정상적으로 접속되어 있지만, 상기 임의의 UE 자신이 RUE로서의 동작을 수행할 수 없음을 나타내기 위해 상기 탐색 메시지가 포함하는 RC 필드의 필드 값을 미리 설정되는 값, 일 예로 ‘0’로 설정할 수 있다. 상기 IUE(310)는 인접 UE들이 브로드캐스팅(broadcasting)하는 탐색 메시지들을 수신하고, 상기 수신한 탐색 메시지들의 수신 신호 세기를 측정하고, 또한 상기 탐색 메시지들 각각에 포함되어 있는 RC 비트의 비트 값을 검출한다. 그리고 나서, 상기 IUE(310)는 상기 RC 비트의 비트값을 기반으로 D2D 또는 중계 셀룰라 통신에 가장 적합하다고 판단되는 UE를 RUE로 선택한다. 이후, 상기 IUE(310)는 선택한 RUE, 즉 상기 RUE(320)와 해당 시스템에서 적용된 D2D 통신 프로토콜을 기반으로 D2D 링크를 형성하고 해당 링크를 통해 RUE와의 D2D 통신을 수행한다(315단계).
상기 RUE(320)와 D2D 링크를 성립한 IUE(310)는 중계 셀룰라 통신 수행이 필요할 경우 상기 RUE(320)로 D2D 제어 채널(D2D Control Channel: D2DCCH, 이하 ‘D2DCCH’라 칭하기로 한다)을 통해 D2D RRC 연결 요청(D2D_RRC Connection Request, 이하 ‘D2D_RRC Connection Request’라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(317단계). 여기서, 상기 D2DCCH는 단말기들 간에 제어 메시지를 송/수신하기 위한 D2D 채널이며, 상기 D2DCCH는 본 발명의 실시예에서 새롭게 제안된 D2D 채널이다. 물론, 상기 D2DCCH는 일반적인 D2D 채널을 수정하여 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 D2D_RRC Connection Request 메시지는 상기 IUE(310)가 RUE(320)에게 중계 셀룰라 통신 지원을 요청할 수 있도록 하기 위해 본 발명의 실시예에서 새롭게 정의한 메시지로서, 상기 IUE(310)와 RUE(320) 간 식별자(Identifier: ID, 이하 ‘ID’라 칭하기로 한다) 필드와 D2D 성립 이유(D2D_establishment Cause, 이하 ‘D2D_establishment Cause’라 칭하기로 한다) 필드를 포함한다. 상기 IUE(310)와 RUE(320)간 ID는 상기 RUE(320)가 1개 이상의 IUE와 D2D 통신을 수행중일 경우 수신되는 메시지들을 식별하기 위해 사용된다. 또한, D2D_Establishment Cause 필드는 상기 IUE(310)의 중계 셀룰라 통신에 대한 지원 요청의 이유를 나타내기 위해 본 발명의 실시예에서 새롭게 정의한 필드로서, 상기 IUE(310)는 재해 재난 환경과 같이 비정상적인 통신 환경에서 통신을 요청할 경우 상기 D2D_Establishment Cause 필드의 필드 값을 미리 설정된 값, 일 예로 1’로 설정하고, 정상적인 통신 환경에서의 통신을 요청할 경우 상기 D2D_Establishment Cause 필드의 필드 값을 미리 설정된 값, 일 예로 ‘0’으로 설정한다. 상기 RUE(320)는 1개 이상의 IUE들로부터 D2D_RRC Connection Request 메시지를 수신하였을 경우, 상기 수신한 D2D_RRC Connection Request 메시지들 각각의 D2D_Establishment Cause 필드의 비트 값을 검출하고, 해당 비트 값을 `1’로 설정하여 D2D_RRC Connection Request 메시지를 송신한 IUE에 대한 중계 셀룰라 통신을 우선적으로 지원한다.
다음으로, 상기 RUE(320)가 IUE(310)에 대한 중계 통신을 지원하기 위해 상기 RUE(320) 자신과 SeNB(330) 사이의 RRC 연결 성립을 요청하는 RRC 연결 성립 절차(360)에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 상기 IUE(310)로부터 D2D_RRC Connection Request 메시지를 수신한 RUE(320)는 상기 D2D_RRC Connection Request 메시지를 기반으로 상기 IUE(310)에 대한 중계 통신 지원이 가능한지 여부를 검사한다(319단계). 상기 검사 결과 상기 IUE(310)에 대한 중계 통신 지원이 가능할 경우, 상기 RUE(320)는 상기 RUE(320) 자신의 현재 통신 상태에 따라 상기 SeNB(330)와 RRC 연결 요청(RRC Connection Request, 이하 ‘RRC Connection Request’라 칭하기로 한다) 메시지와, RRC 연결 셋업(RRC Connection Setup, 이하 ‘RRC Connection Setup’라 칭하기로 한다) 메시지와, RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete, 이하 ‘RRC Connection Setup Complete’라 칭하기로 한다) 메시지를 송/수신하거나, 혹은 RRC 연결 재성립 요청(RRC Connection Re-establishment Request, 이하 ‘RRC Connection Re-establishment Request’라 칭하기로 한다) 메시지와, RRC 연결 재성립(RRC Connection Re-establishment, 이하 ‘RRC Connection Re-establishment’라 칭하기로 한다) 메시지와, RRC 연결 재성립 완료(RRC Connection Re-establishment Complete, 이하 ‘RRC Connection Re-establishment Complete’라 칭하기로 한다) 메시지를 송/수신한다. 여기서, 상기 RUE(320)의 통신 상태는 RRC-아이들(RRC-Idle, 이하 ‘RRC-Idle’라 칭하기로 한다) 상태와 RRC-커넥티드(RRC-Connected, 이하 ‘RRC-Connected’라 칭하기로 한다) 상태 중 어느 하나가 될 수 있다.
일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 RRC Connection Request 관련 메시지들은 UE가 셀룰라 통신을 수행하고 있지 않은 상태일 경우, 즉 RRC-Idle 상태일 경우 eNB와 송/수신되는 메시지들로서, UE들은 RRC Connection Request 관련 메시지들 송/수신 절차를 통해 eNB와의 제어 메시지 송/수신을 위한 무선 자원을 요청하고, 해당 자원을 할당받는다. 또한, 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 RRC Connection Re-establishment 관련 메시지들은 UE가 셀룰라 통신을 수행하고 있는 상태일 경우, 즉 RRC-Connected 상태일 경우 eNB와 송/수신되는 메시지들로서 UE는 RRC Connection Re-establishment 관련 메시지들을 eNB와 송/수신함으로써 기존 RRC 링크의 채널 품질 악화로 인해 RRC 연결에 대한 재성립이 필요함을 eNB에게 보고하고, 새로운 RRC 연결에 대한 파라미터를 수신한다. 상기에서 설명한 바와 같은 메시지들 중 UE가 최초로 eNB에게 송신하는 RRC Connection Request 메시지와 RRC Connection Re-establishment Request 메시지는 해당 메시지를 송신하는 UE를 식별할 수 있는 ID와 RRC 연결 요청의 이유를 나타내는 Establishment Cause 등과 같은 정보 엘리먼트(Information Element: IE)를 포함한다. 여기서, 상기 Establishment Cause IE는 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 UE가 eNB에게 상기 UE 자신의 RRC 연결의 이유를 나타내며, 6가지의 이유들 중 하나를 나타내는 RRC 연결 이유 필드와, 2개의 여분(spare) 필드들을 포함한다. 여기서, 상기 RRC 연결 이유 필드는 긴급(Emergency)과, 높은 우선 순위 억세스(High Priority Access)와, 이동 종료 억세스(Mobile Terminating Access)와, 이동 발신 시그널링(Mobile Originating Signaling)과, 이동 발신 데이터(Mobile Originating Data)와, 지연 관대 억세스(Delay Tolerant Access) 중 하나를 나타낸다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기 Establishment Cause IE에 D2D 중계(D2D_Relaying, 이하 ‘D2D_Relaying’라 칭하기로 한다) 필드를 새롭게 추가하여 상기 RUE(320)가 SeNB(330)에게 IUE(310)에 대한 중계 셀룰라 통신을 요청하기 위해 사용한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 RUE(320)가 RRC-Idle 상태에 존재한다고 가정하기로 한다. 따라서, 상기 RUE(320)는 상기 SeNB(330)로 공통 제어 채널(Common Control Channel: CCCH, 이하 ‘CCCH’ 라 칭하기로 한다)을 통해 RRC Connection Request 메시지를 송신한다(321단계). 여기서, 상기 RRC Connection Request 메시지는 RUE와 IUE간 ID와, Establishment Cause IE를 포함한다. 상기 RUE(320)로부터 RRC Connection Request 메시지를 수신한 SeNB(330)는 상기 RRC Connection Request 메시지를 기반으로 상기 IUE(310)에 대한 중계 통신 지원 여부를 결정하고(323단계), 상기 결정 결과에 상응하게 상기 RUE(320)로 상기 RRC Connection Request 메시지에 대한 응답 메시지인 RRC Connection Setup 메시지를 송신하여 상기 IUE(310)에 대한 중계 통신 지원 여부와 함께 상기 SeNB(330) 자신과 RUE(320) 사이의 RRC 연결을 위한 전용 자원인 전용 제어 채널(Dedicated Control Channel: DCCH, 이하 ‘DCCH’라 칭하기로 한다)을 할당한다(325단계). 상기 DCCH에 대한 정보를 수신한 RUE(320)는 DCCH를 통해 SeNB(330)에게 상기 RRC Connection Setup 메시지에 대한 응답 메시지인 RRC Connection Setup Complete 메시지를 송신함으로써 무선 자원 할당이 정상적으로 완료되었음을 알린다(327단계).
세 번째로, 상기 SeNB(330)가 상기 MME(340)와 IUE(310)에 대한 인증, 보안 설정, 위치 정보 업데이트 등과 같은 동작들을 수행하는 인증 절차(370)에 대해서 설명하기로 한다.
상기 SeNB(330)는 초기 UE(Initial UE, 이하 ‘Initial UE’라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 MME(340)에게 송신함으로써 상기 IUE(310)에 대한 인증을 요청한다(329단계). 상기 Initial UE 메시지에 포함되는 RRC establishment Cause IE는 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 상기 SeNB(330)가 MME(340)에게 상기 Initial UE 메시지를 송신한 이유를 나타내기 위한 필드이며, 상기 RRC Connection Request 메시지가 포함하는 Establishment Cause IE와 동일한 필드를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 Establishment Cause IE와 동일하게 확장하여 상기 SeNB(330)가 MME(340)에게 상기 IUE(310)에 대한 중계 셀룰라 통신을 요청하기 위해 사용된다. 상기 Initial UE 메시지를 수신한 MME(340)는 상기 Initial UE 메시지에 포함되어 있는 D2D_Relyaing 필드를 검출하여 상기 IUE(310)에 대한 인증 동작을 수행한다(331단계). 상기 인증 동작 수행 결과 상기 IUE(310)에 대한 인증이 성공적으로 완료되었을 경우, 상기 MME(340)는 상기 SeNB(330)와 RUE(320)의 중계 통신을 기반으로 상기 IUE(310)에 대한 암호 키 생성 및 위치 정보 업데이트 동작을 수행한다(331단계).
마지막으로, 상기 SeNB(330)가 상기 IUE(310)와 RUE(320) 사이, 또는 상기 SeNB(330) 자신과 RUE(320) 사이의 RRC 연결에 대한 파라미터를 재구성하는 중계 셀룰라 통신 링크 성립 및 관리 절차(380)에 대해서 설명하기로 한다.
상기 SeNB(330)는 RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration, 이하 ‘RRC Connection Reconfiguration’라 칭하기로 한다) 메시지에 상기 SeNB(330) 자신과 RUE(320) 또는 상기 RUE(320) 와 IUE(310) 사이의 데이터 송/수신을 위해 사용할 RRC 연결에 대한 파라미터를 포함하여 상기 RUE(320)에게 송신한다. 상기 RUE(320)는 상기 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 수신하여 상기 RUE(320)와 SeNB(330) 사이의 RRC 연결을 재구성하고, D2DCCH를 통해 상기 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 상기 IUE(310)에게 송신한다(335단계).
상기 IUE(310)는 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 기반으로 D2D 링크와 RRC 연결에 대한 재구성 동작을 수행하고, D2DCH를 통해 상기 RRC Connection Reconfiguration 메시지에 대한 응답 메시지인 RRC 연결 재구성 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 상기 RUE(320)로 송신한다(337단계). 상기 IUE(310)로부터 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지를 수신한 RUE(320)는 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 기반으로 D2D 링크와 RRC 연결에 대한 재구성 동작을 수행하고, DCCH를 통해 상기 SeNB(330)로 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지를 송신한다(339단계).
따라서, 상기 IUE(310)와, RUE(320) 및 SeNB(330) 간에는 중계 셀룰라 링크를 통한 데이터 송/수신이 가능하게 된다(341단계).
도 3a-도 3b에서는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크를 성립하는 과정에 대해서 설명하였다. 그런데, UE들의 분산적인 D2D 링크 성립을 지원하지 않는 네트워크 환경 또는 통신 수행 시 모든 단말기들에 대한 인증이 필요한 네트워크 환경, 즉 eNB 제어 기반의 D2D 통신이 요청되는 네트워크 환경에서는 도 3a-도 3b에서 설명한 바와 같이 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크를 성립하는 것이 어려울 수도 있다.
따라서, eNB 제어 기반의 D2D 통신이 요청되는 네트워크 환경에서 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정에 대해서 설명하기로 하며, 먼저 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 eNB 제어 기반의 D2D 통신이 요청되는 네트워크 환경에 대해서 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 eNB 제어 기반의 D2D 통신이 요청되는 네트워크 환경을 개략적으로 도시하고 있는 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 eNB B(411)와, UE들(413,415,417)과, IUE(419)와, eNB A(421)와, UE들(423,425,427)을 포함한다.
도 4에서는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 eNB 제어 기반의 D2D 통신이 요청되는 네트워크 환경에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 5a-도 5c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 eNB 제어 기반의 D2D 통신이 요청되는 네트워크 환경에서 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 5a-도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 eNB 제어 기반의 D2D 통신이 요청되는 네트워크 환경에서 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도이다.
도 5a-도 5c를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 IUE(510)와, RUE(520)와, SeNB(530)와, MME(540)를 포함한다. 또한, 도 5a-도 5c에서 설명되는 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정을 설명하기에 앞서 하기와 같은 내용을 가정하기로 한다.
첫 번째로, UE들은 네트워크로부터의 D2D 통신 지원 및 인증 이후에 특정 UE와의 D2D 링크 페어링을 수행해야 한다고 가정하기로 한다.
두 번째로, IUE의 주변에는 하나 이상의 후보 RUE들이 존재하고, 각 후보 RUE는 특정 eNB(SeNB)에 접속되어 있다고 가정하기로 한다.
또한, 도 5a-도 5c에서 설명되는 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정은 D2D 탐색 및 통신 요청 절차(550)와, RRC 연결 성립 절차(560)와, 인증 절차(570)와, D2D 통신 링크 성립 및 관리 절차(580) 및 중계 셀룰라 통신 링크 성립 및 관리 절차(590)를 포함하며, 상기 D2D 탐색 및 통신 요청 절차(550)와, RRC 연결 성립 절차(560)와, 인증 절차(570)와, D2D 통신 링크 성립 및 관리 절차(580) 및 중계 셀룰라 통신 링크 성립 및 관리 절차(590) 각각에 대해서 설명하기로 한다.
첫 번째로, D2D 탐색 및 통신 요청 절차(550)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 IUE(510)는 셀 탐색 동작을 통해 상기 IUE(510) 자신이 고립 상태에 존재함을 검출하고, 주변 단말기들에 대한 D2D 탐색 동작을 수행한다(511단계). 상기 IUE(510)는 탐색 동작 수행 결과 상기 IUE(510) 자신의 주변에 1개 또는 그 이상의 UE들이 존재함을 검출할 경우, 상기 1개 또는 그 이상의 UE들로 D2DCCH를 통해 D2D_RRC Connection Request 메시지를 브로드캐스팅한다(513단계). 여기서, 상기 D2D_RRC Connection Request 메시지는 상기 IUE(510) 자신의 ID와, 상기 D2D_RRC Connection Request 메시지를 송신하는 이유를 나타내는 Establishment Cause IE를 포함한다. 상기 D2D_RRC Connection Request 메시지를 수신한 UE들은 상기 D2D_RRC Connection Request 메시지의 수신 신호 세기와, 상기 D2D_RRC Connection Request 메시지를 수신한 UE들 자신의 상태 등을 기반으로 상기 IUE(510)에 대한 통신 지원 가능 여부를 결정한다(515단계).
두 번째로, RRC 연결 성립 절차(560)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 IUE(510)에 대한 통신 지원 가능 여부 결정 결과, 상기 IUE(510)에 대한 통신 지원이 가능할 것으로 결정한 후보 RUE들은 RRC Connection Request 메시지를 상기 후보 RUE들 자신이 접속 중인 eNB(SeNB)들에게 송신하여 상기 IUE(510)에 대한 통신 지원을 요청한다(517단계). 상기 RRC Connection Request 메시지를 수신한 eNB(SeNB)들은 상기 IUE(510)에 대한 중계 통신 지원 여부를 결정하고, 해당 RUE들로부터 수신한 수신 신호 세기(링크 품질)를 기반으로 상기 IUE(510)의 통신을 지원할 RUE를 선택한다. 또한, 상기 eNB(SeNB)들은 상기 eNB(SeNB)들 자신의 인접 eNB(SeNB)들과 X2 인터페이스를 통해 각 eNB(SeNB)에서 선택한 RUE와 IUE(510) 사이의 링크 품질 또는 각 셀의 트래픽 부하 정도를 기반으로 상기 IUE(510)의 통신을 지원할 SeNB를 선택한다(519단계). 상기 SeNB(530)는 상기에서 설명한 바와 같은 과정을 수행한 뒤 상기 SeNB(530) 자신과 상기 RUE(520) 사이의 RRC 연결에 대한 자원을 할당하고 이에 대한 정보를 포함하는 RRC Connection Setup 메시지를 CCCH를 통해 상기 RUE(520)로 송신한다(521단계). 상기 SeNB(530)로부터 RRC Connection Setup 메시지를 수신한 RUE(520)는 상기 RRC Connection Setup 메시지에 대한 응답 메시지인 RRC Connection Setup Complete 메시지를 DCCH를 통해 상기 SeNB(530)로 송신한다(523단계).
세 번째로, 인증 절차(570)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 UE에 대한 인증은 MME가 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server: HSS, 이하 ‘HSS’라 칭하기로 한다)를 통해 특정 UE에 대한 인증 벡터(authentication vector)를 획득하고, 상기 획득한 인증 벡터를 사용하여 UE와의 상호 인증(mutual authentication) 동작을 수행함으로써 이루어진다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 IUE(510)의 D2D 링크 성립을 위한 인증 절차로서 최소의 인증 절차를 정의한다. 여기서, 상기 최소의 인증 절차에서 MME(540)는 상기 IUE(510)에 대한 인증을 수행하기 위해 상기 RUE(520)로부터 IUE(510)의 ID를 수신하고, 이를 HSS(도 5a-도 5c에 도시되어 있지 않음)에게 송신한다. 상기 HSS는 상기 수신된 IUE(510)의 ID를 기반으로 상기 IUE(510)가 해당 셀룰라 시스템에 등록되어 있는 UE인지 여부를 결정하고, 이에 대한 결정 결과를 상기 MME(540)에게 송신한다. 상기 최소의 인증 절차가 정상적으로 완료되었을 경우 상기 MME(540)는 이를 상기 SeNB(530)에게 알리고, 상기 SeNB(530)는 IUE(510)와 RUE(520)의 D2D 통신을 위한 자원 정보를 송신한다(527단계).
네 번째로, D2D 통신 링크 성립 및 관리 절차(580)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 SeNB(530)는 RUE(520)에게 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 송신하여(529단계) 상기 SeNB(530) 자신과 RUE(520) 사이의 RRC 연결 또는 RUE(520)와 IUE(510) 사이의 D2D 통신을 위한 자원을 할당한다. 상기 RUE(520)는 상기 SeNB(530)로부터 상기 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 수신하면 상기 IUE(510)와 D2D 링크 페어링 동작을 수행한다(531단계). 이렇게, 상기 IUE(510)와 D2D 링크 페어링 동작을 수행한 후 상기 RUE(520)는 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 사용하여 상기 RUE(520) 자신과 IUE(510) 사이의 통신을 위한 자원 정보를 D2DCCH를 통해 송신한다(533단계).
상기 RUE(520)로부터 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 수신한 IUE(510)는 통신 모드 타입(communication mode type)을 선택하고(535단계), 상기 선택한 통신 모드 타입을 나타내는 정보를 포함하는 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지를 상기 RUE(520)로 송신한다(537단계). 여기서, 상기 통신 모드 타입은 해당 UE가 수행하고자 하는 통신 모드의 타입을 나타내며, 도 5a-도 5c에서 상기 IUE(510)는 상기 통신 모드의 타입을 중계 셀룰라 타입 통신으로 선택했다고 가정하기로 한다. 상기 IUE(510)로부터 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지를 수신한 RUE(520)는 상기 수신한 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지를 그대로 SeNB(530)에게 송신한다(539단계). 여기서, 상기 537단계 및 539단계에서 송신되는 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지는 non-critical Extensions Future 필드를 포함하며, 본 발명의 실시예에서는 IUE가 중계 셀룰라 통신을 선택했는지 여부를 나타내는 필드인 D2D 중계 셀룰라 링크 요청(D2D_Relayed Cellular Link Request, 이하 ‘D2D_Relayed Cellular Link Request’라 칭하기로 한다) 필드로서 정의된다. 즉, 상기 IUE(510)는 중계 셀룰라 통신이 필요할 경우 상기 D2D_Relayed Cellular Link Request 필드의 필드 값을 미리 설정된 값, 일 예로 ‘1’로 설정하고, 이와는 달리 상기 중계 셀룰라 통신이 필요하지 않을 경우 상기 D2D_Relayed Cellular Link Request 필드의 필드값을 미리 설정된 값, 일 예로 ‘0’으로 설정한다. 따라서, 상기 RUE(520)를 통해 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지를 수신한 SeNB(530)는 상기 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지에 포함되어 있는 D2D_Relayed Cellular Link Request 필드의 필드 값을 기반으로 상기 IUE(510)에 대한 중계 셀룰라 통신을 지원할지 여부를 결정하게 되는 것이다.
다섯 번째로, 중계 셀룰라 통신 링크 성립 및 관리 절차(590), 즉 541 단계 내지 557단계에 해당하는 중계 셀룰라 통신 링크 성립 및 관리 절차(590)는 도 3a-도 3b에서 설명한 중계 셀룰라 통신 링크 성립 및 관리 절차와 동일하게 수행되며, 따라서 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
한편, 도 2 내지 도 5a-도 5c에서는 본 발명의 실시예에 따른 IUE의 초기 네트워크 등록을 위한 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크 성립 절차에 대해서 설명하였으며, 다음으로 본 발명의 실시예에 따른 IUE의 통신 링크 유지 관리와 전환을 위한 통신 모드 유지 관리 및 전환 절차에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에서는 IUE 또는 RUE의 이동에 따라 발생 가능한 7개의 시나리오들을 정의하고, 상기 7개의 시나리오들 각각에 적용될 수 있는 통신 모드 유지 관리 및 전환 절차를 제안한다. 본 발명의 실시예에서 정의된 7개의 시나리오들은 IUE가 동일 셀에서 통신 링크를 전환하는 경우와 다른 셀로 통신 링크를 전환하는 경우로 구분된다. 여기서, 동일 셀에서의 통신 링크 전환은 IUE 또는 RUE가 이동함에 따라 IUE에 대한 접속 포인트(Point of Attachment: PoA, 이하 ‘PoA’라 칭하기로 한다)가 변경되어 동일 셀에 존재하는 기지국 또는 동일 셀에 속한 다른 RUE로의 통신 링크 전환을 나타낸다. 이와는 달리, 다른 셀로의 링크 전환은 UE들의 이동에 따라 IUE의 통신을 지원하는 eNB의 변경이 필요함에 따른 링크 전환을 나타낸다.
그러면 먼저, 동일 셀에서의 링크 전환을 가정할 경우의 본 발명의 실시예에 따른 IUE의 통신 링크 유지 관리와 전환을 위한 통신 모드 유지 관리 및 전환 절차에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 RUE와의 중계 통신 링크(중계 셀룰라 통신 링크)에서 SeNB와의 직접 통신 링크로 통신 경로를 전환하는 환경에 대해서 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 RUE와의 중계 통신 링크(중계 셀룰라 통신 링크)에서 SeNB와의 직접 통신 링크로 통신 경로를 전환하는 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 SeNB(611)와, RUE(613)와, IUE(615)를 포함한다. 상기 IUE(615)가 특정 셀의 서비스 커버리지 외부에서 상기 RUE(613)를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 상기 특정 셀의 서비스 커버리지 내로 이동할 경우, 상기 IUE(615)는 상기 SeNB(611)와 직접 통신을 수행하게 된다. 여기서, 상기 IUE(615)는 주기적으로 상기 IUE(615) 자신의 통신 링크 품질과 상기 SeNB(611)로부터의 수신 신호 세기 또는 중계 셀룰라 통신의 지원이 가능한 이웃 UE들로부터의 수신 신호 세기를 측정 및 비교함으로써 통신 링크 전환을 위한 후보 RUE에 대한 리스트(list)를 생성 및 업데이트한다.
도 6에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 RUE와의 중계 통신 링크(중계 셀룰라 통신 링크)에서 SeNB와의 직접 통신 링크로 통신 경로를 전환하는 환경에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 RUE와의 중계 통신 링크(중계 셀룰라 통신 링크)에서 SeNB와의 직접 통신 링크로 통신 경로를 전환하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 RUE와의 중계 통신 링크(중계 셀룰라 통신 링크)에서 SeNB와의 직접 통신 링크로 통신 경로를 전환하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 IUE(710)와, RUE(720)와, SeNB(730)를 포함한다.
또한, 도 7에 도시되어 있는 IUE(710)가 RUE(720)와의 중계 통신 링크(중계 셀룰라 통신 링크)에서 SeNB와의 직접 통신 링크로 통신 경로를 전환하는 과정은 IUE(710)가 RUE(720)의 중계를 통해 SeNB(730)로부터 인접 셀 탐색 동작 및 측정 동작을 수행하고, 상기 측정 동작 수행에 따른 측정 결과를 보고하는 측정 및 보고 절차(740)와, IUE(710)가 SeNB(730)와의 통신이 가능함을 판단하고 상기 SeNB(730)로부터 직접 통신을 위한 무선 자원을 할당 받는 RRC Connection Re-establishment Request 및 RRC Connection Re-establishment Response 절차(750) 및 네트워크의 환경 변화에 따라 IUE(710)가 SeNB(730)로부터 기존 RRC 연결을 재구성하기 위한 정보를 수신하는 RRC Connection Re-Configuration 절차(760)를 포함하고, 상기 IUE(710)가 RUE(720)의 중계를 통해 SeNB(730)로부터 인접 셀 탐색 동작 및 측정 동작을 수행하고, 상기 측정 동작 수행에 따른 측정 결과를 보고하는 측정 및 보고 절차(740)와, IUE(710)가 SeNB(730)와의 통신이 가능함을 판단하고 상기 SeNB(730)로부터 직접 통신을 위한 무선 자원을 할당 받는 RRC Connection Re-establishment Request 및 RRC Connection Re-establishment Response 절차(750) 및 네트워크의 환경 변화에 따라 IUE(710)가 SeNB(730)로부터 기존 RRC 연결을 재구성하기 위한 정보를 수신하는 RRC Connection Re-Configuration 절차(760) 각각에 대해서 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로, IUE(710)가 RUE(720)의 중계를 통해 SeNB(730)로부터 인접 셀 탐색 동작 및 측정 동작을 수행하고, 상기 측정 동작 수행에 따른 측정 결과를 보고하는 측정 및 보고 절차(740)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 IUE(710)와, RUE(720) 및 SeNB(730)간에 중계 셀룰라 링크를 통해 데이터 송/수신이 수행되고 있는 중에(711단계), 상기 SeNB(730)는 RUE(720)를 통해 상기 IUE(710)로 로그드 측정 구성(Logged Measurement Configuration, 이하 ‘Logged Measurement Configuration’라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(713단계). 상기 RUE(720)를 통해 상기 SeNB(730)로부터 Logged Measurement Configuration 메시지를 수신한 IUE(710)는 상기 Logged Measurement Configuration 메시지에 포함되어 있는 측정 구성(measurement configuration) 정보를 기반으로 인접 셀 탐색, 통신 중인 링크에 대한 품질 측정 동작과 D2D 탐색 동작 등을 수행하고(715단계), 측정된 결과를 측정 보고(Measurement Report, 이하 ‘Measurement Report’라 칭하기로 한다) 메시지를 통해 상기 SeNB(730)에게 보고한다(717단계). 본 발명의 실시예에서 상기 IUE(710)는 상기 D2D 탐색 동작을 수행하여 상기 IUE(710) 자신의 인접 단말기들의 존재를 검출하고, 링크 전환이 가능할 것이라고 생각되는 후보 RUE들의 리스트를 생성 및 업데이트한다(715단계).
한편, 상기 링크 전환이 필요하다고 결정할 경우, 상기 IUE(710)는 상기 IUE(710) 자신의 리스트에 포함되어 있는 후보 RUE들에게 통신 요청 메시지를 송신하여 해당 UE로의 링크 전환을 수행한다. 한편, 상기 IUE(710)로부터 Measurement Report 메시지를 수신한 SeNB(730)는 상기 Measurement Report 를 기반으로 상기 IUE(710)의 링크 전환 수행 여부를 결정하고, 링크 전환이 필요하다고 결정할 경우 상기 IUE(710)에게 RRC 연결 해제(RRC Connection Release, 이하 ‘RRC Connection Release’라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하고(719단계), 상기 SeNB(730)는 상기 IUE(710)가 RRC Connection Re-establishment Request 메시지를 송신할 수 있도록 상기 IUE(710)에게 업링크(UpLink: UL) 자원을 할당한다(721단계). 여기서, 상기 RRC Connection Release 메시지는 eNB가 RRC 연결을 해제하기 위해 IUE에게 송신하는 메시지로서, 상기 RRC Connection Release 메시지는 RRC 연결 해제에 대한 이유를 나타내는 Release Cause IE를 포함한다. 상기 Release Cause IE는 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서는 3개의 이유들, 즉 load Balancing, cs-Fallback, other들 중 하나를 나타내며, 본 발명의 실시예에서는 IUE의 링크 전환 이유를 나타내는 D2D 모드 전환(D2D_mode switch, 이하 ‘D2D_mode switch’라 칭하기로 한다) 이유를 추가로 정의하여 eNB가 IUE의 통신 모드를 제어하는 용도로서 사용한다. 상기 측정 및 보고 절차(740)에서 상기 IUE(710)와 SeNB(730) 사이에서 송/수신되는 메시지들은 상기 IUE(710)와 RUE(720) 사이에 새롭게 정의된 D2DCCH와 상기 RUE(720)와 SeNB(730) 사이의 DCCH를 통해 송/수신된다.
두 번째로, 상기 IUE(710)가 SeNB(730)와의 통신이 가능함을 판단하고 상기 SeNB(730)로부터 직접 통신을 위한 무선 자원을 할당 받는 RRC Connection Re-establishment Request 및 RRC Connection Re-establishment Response 절차(750)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 SeNB(730)로부터 업링크 송신을 위한 자원을 할당받은 IUE(710)는 상기 RRC Connection Re-establishment Request 및 RRC Connection Re-establishment Response 절차에서 상기 SeNB(730)와 RRC Connection Re-establishment Request 메시지와, RRC Connection Re-establishment 메시지와, RRC Connection Re-establishment Complete 메시지를 송/수신하여 새로운 RRC 연결에 대한 자원을 할당받는다(723단계, 725단계, 727단계).
세 번째로, 상기 네트워크의 환경 변화에 따라 IUE(710)가 SeNB(730)로부터 기존 RRC 연결을 재구성하기 위한 정보를 수신하는 RRC Connection Re-Configuration 절차(760)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 RRC Connection Re-Configuration 절차(760)에서는 상기 IUE(710)가 상기 SeNB(730)와 상기 IUE(710)와 RRC Connection Reconfiguration 메시지 및 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지를 송/수신하여 상기 IUE(710) 자신과 SeNB(730) 사이의 RRC Connection을 재구성한다(727단계, 729단계). 이렇게, RRC Connection이 재구성함에 따라 상기 IUE(710)는 할당받은 자원을 통해 상기 SeNB(730)와 직접 셀룰라 통신을 수행한다(733단계).
도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 RUE와의 중계 통신 링크(중계 셀룰라 통신 링크)에서 SeNB와의 직접 통신 링크로 통신 경로를 전환하는 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 해당 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 특정 RUE와 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 환경에 대해서 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 해당 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 특정 RUE와 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 SeNB(811)와, RUE(813)와, IUE(815)를 포함한다. 상기 IUE(815)는 일반적인 통신 링크(직접 통신 또는 중계 셀룰라 통신)에서 다른 단말기와의 중계 셀룰라 링크로의 전환을 수행하기 때문에 본 발명의 실시예에서 제안된 D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차를 사용할 수 있다.
도 8에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 해당 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 특정 RUE와 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 환경에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 9a-도 9b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 해당 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 특정 RUE와 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 9a-도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 해당 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 특정 RUE와 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도이다.
도 9a-도 9b를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 IUE(910)와, RUE(920)와, SeNB(930)를 포함한다.
또한, 도 9a-도 9b에 도시되어 있는 IUE(910)가 SeNB(930)와 직접 통신을 수행하던 중 해당 SeNB(930)의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 특정 RUE, 즉 상기 RUE(920)와 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정은 IUE(910)의 측정 및 보고 절차(940)와 IUE(910)에 대한 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크 성립 절차(950)를 포함한다. 여기서, 상기 IUE(910)의 측정 및 보고 절차(940)는 도 7에서 설명한 측정 및 보고 절차(740)와 유사하므로, 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 여기서, 상기 IUE(910)는 D2D 탐색 동작을 통해 후보 RUE로서 상기 RUE(920)를 선택하고, RRC Connection Release 메시지를 수신할 경우, 상기 RUE(920)와의 D2D 링크 페어링 동작을 수행한다. 도 9a-도 9b에 도시되어 있는 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크 성립 절차(950)는 도 3a-도 3b에서 설명한 중계 셀룰라 통신 링크 성립 및 관리 절차(380)와 유사하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
한편, 상기 IUE(910)는 이미 이전에 네트워크와 인증 절차를 수행하였기 때문에 추가적으로 네트워크와의 인증 절차를 수행하지는 않는다.
도 9a-도 9b에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 해당 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 특정 RUE와 중계 셀룰라 통신 링크를 성립하는 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 기존 RUE와의 링크 품질이 악화되어 동일 셀에 존재하는 다른 RUE로 링크 전환을 수행하는 환경에 대해서 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 기존 RUE와의 링크 품질이 악화되어 동일 셀에 존재하는 다른 RUE로 링크 전환을 수행하는 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 SeNB(1011)와, RUE A(1013)와, IUE(1015)와, RUE B(1017)를 포함한다. 도 10에서, 상기 IUE(1015)는 기존 RUE, 즉 RUE B(1017)와의 링크 품질이 악화되어 동일 셀에 존재하는 새로운 RUE, 즉 RUE A(103)로의 링크 전환을 수행한다. 이 경우, 상기 IUE(1015)는 일반적인 통신 링크(직접 통신 또는 중계 셀룰라 통신)에서 다른 단말기와의 중계 셀룰라 링크로의 전환을 수행하기 때문에 본 발명의 실시예에서 제안된 D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차를 사용할 수 있다.
도 10에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 기존 RUE와의 링크 품질이 악화되어 동일 셀에 존재하는 다른 RUE로 링크 전환을 수행하는 환경에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 11a-도 11b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 기존 RUE와의 링크 품질이 악화되어 동일 셀에 존재하는 다른 RUE로 링크 전환을 수행하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 11a-도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 기존 RUE와의 링크 품질이 악화되어 동일 셀에 존재하는 다른 RUE로 링크 전환을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도이다.
도 11a-도 11b를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 IUE(1110)와, RUE A(1120)와, RUE B(1130)와, SeNB(1140)를 포함한다.
또한, 도 11a-도 11b에 도시되어 있는 IUE(1110)가 기존 RUE, 즉 RUE B(1130)와의 링크 품질이 악화되어 동일 셀에 존재하는 다른 RUE, 즉 RUE A(1120)로 링크 전환을 수행하는 과정은 IUE(1110)의 측정 및 보고 절차(1150)와 IUE(1110)에 대한 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크 성립 절차(1160)를 포함한다. 여기서, 상기 IUE(1110)의 측정 및 보고 절차(1150)는 도 7에서 설명한 측정 및 보고 절차(740)와 유사하므로, 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 여기서, 상기 IUE(1110)는 D2D 탐색 동작을 통해 후보 RUE로서 RUE A(1120)를 선택하고, RRC Connection Release 메시지를 수신할 경우, 상기 RUE A(1120)와의 D2D 링크 페어링 동작을 수행한다. 도 11a-도 11b에 도시되어 있는 D2D 및 중계 셀룰라 통신 링크 성립 절차(1160)는 도 3a-도 3b에서 설명한 중계 셀룰라 통신 링크 성립 및 관리 절차(380)와 유사하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
한편, 상기 IUE(1110)는 이미 이전에 네트워크와 인증 절차를 수행하였기 때문에 추가적으로 네트워크와의 인증 절차를 수행하지는 않는다.
도 6 내지 도 11b에서는 동일 셀에서의 링크 전환을 가정할 경우의 본 발명의 실시예에 따른 IUE의 통신 링크 유지 관리와 전환을 위한 통신 모드 유지 관리 및 전환 절차에 대해서 설명하였으며, 다음으로 다른 셀로의 통신 링크를 전환을 가정할 경우의 본 발명의 실시예에 따른 IUE의 통신 링크 유지 관리와 전환을 위한 통신 모드 유지 관리 및 전환 절차에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE의 통신을 지원하는 RUE가 다른 eNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에 대해서 설명하기로 한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE의 통신을 지원하는 RUE가 다른 eNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 SeNB(1211)와, IUE(1213)와, RUE(1215)와, 타겟 eNB(Target eNB: TeNB, 이하 ‘TeNB’라 칭하기로 한다)(1217)를 포함한다. 상기 IUE(1213)의 RUE(1215)는 상기 SeNB(1211)와 다른 eNB, 즉 상기 TeNB(1217)의 서비스 커버리지로 이동함에 따라 상기 TeNB(1217)로의 핸드오버를 수행하고, 상기 IUE(1213)는 상기 RUE(1215)와의 셀룰라 중계 통신 링크를 유지한다.
또한, 상기 IUE(1213)가 상기 RUE(1215)와의 기존 링크를 유지 또는 새로운 eNB, 즉 상기 TeNB(1217)에 직접 접속하는 절차로서 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 사용하고 있는 핸드오버 절차를 확장하여 적용할 수 있다. 상기 RUE(1215)는 상기 TeNB(1217)로 핸드오버를 수행하며, 상기 IUE(1213)는 상기 RUE(1215)와의 중계 셀룰라 링크를 유지하고, 상기 RUE(1215)가 핸드오버를 수행하는 TeNB(1217)로부터 새로운 RRC Connection Reconfiguration을 위한 정보를 수신하여 RRC 연결을 재구성한다.
도 12에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE의 통신을 지원하는 RUE가 다른 eNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 13a-도 13b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE의 통신을 지원하는 RUE가 다른 eNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 13a-도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE의 통신을 지원하는 RUE가 다른 eNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도이다.
도 13a-도 13b를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 IUE(1310)와, RUE(1320)와, SeNB(1330)와, TeNB(1340)와, MME(1350)를 포함한다.
상기 IUE(1310)의 RUE(1320)는 상기 SeNB(1330)와 다른 eNB, 즉 상기 TeNB(1340)의 서비스 커버리지로 이동함에 따라 상기 TeNB(1340)로의 핸드오버를 수행하고, 상기 IUE(1310)는 상기 RUE(1320)와의 셀룰라 중계 통신 링크를 유지한다. 또한, 상기 IUE(1310)가 상기 RUE(1320)와의 기존 링크를 유지 또는 상기 TeNB(1340)에 직접 접속하는 절차로서 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 사용하고 있는 핸드오버 절차를 확장하여 적용할 수 있다. 상기 RUE(1320)는 상기 TeNB(1340)로 핸드오버를 수행하며, 상기 IUE(1310)는 상기 RUE(1320)와의 중계 셀룰라 링크를 유지하고, 상기 RUE(1320)가 핸드오버를 수행하는 TeNB(1340)로부터 새로운 RRC Connection Reconfiguration을 위한 정보를 수신하여 RRC 연결을 재구성한다.
도 13a-도 13b에 도시되어 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE의 통신을 지원하는 RUE가 다른 eNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정은 IUE(1310)의 측정 및 보고 절차(1360)와, SeNB(1330)와 TeNB(1340)를 통한 핸드오버 요청/응답 및 RRC Connection Reconfiguration 절차(1370) 및 RUE(1320) 또는 IUE(1310)의 링크 전환 수행 후 패킷 동기화 및 핸드오버 완료 절차(1380)을 포함한다.
첫 번째로, 상기 측정 및 보고 절차(1360)는 도 7에서 설명한 측정 및 보고 절차(740)와 유사하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
두 번째로, 상기 SeNB(1330)와 TeNB(1340)를 통한 핸드오버 요청/응답 및 RRC Connection Reconfiguration 절차(1370)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 SeNB(1330)는 상기 RUE(1320)로부터 수신한 Measurement Report 메시지에 포함되어 있는 측정 결과를 기반으로 상기 IUE(1310) 또는 RUE(1320)에 대한 핸드오버가 필요함을 결정한다(1317단계). 이에 따라, 상기 SeNB(1330)는 상기 TeNB(1340)로 핸드오버 요청(Handover Request, 이하 ‘Handover Request’라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하고(1319단계), 상기 TeNB(1340)는 Handover Request 메시지를 기반으로 상기 IUE(1310) 또는 RUE(1320)에 대한 핸드오버 수용을 제어하고(1321단계), 상기 Handover Request 메시지에 대한 응답 메시지인 핸드오버 요청 응답(Handover Request Ack, 이하 ‘Handover Request Ack’라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 SeNB(1330)로 송신한다(1323단계).
여기서, 상기 Handover Request 메시지와 Handover Request Ack 메시지는 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 UE의 핸드오버 수행 여부를 결정하기 위해 SeNB와 TeNB 사이에서 송/수신되는 메시지이다. 본 발명의 실시예에서는 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 사용되고 있는 Handover Request 메시지에 포함되는 Cause IE에 미리 설정된 비트, 일 예로 2 비트 크기의 D2D 핸드오버(D2D_Handover, 이하 ‘D2D_Handover’라 칭하기로 한다) 필드를 추가하여, IUE에 대한 핸드오버 요청 이유를 추가적으로 나타낸다. 여기서, 상기 D2D_Handover 필드의 필드 값이 ‘00’으로 기재되어 있을 경우 IUE에 대한 핸드오버 요청이 아님을 나타내며, 상기 D2D_Handover 필드의 필드 값이 ‘01’로 기재되어 있을 경우 정상적인 환경에서의 IUE에 대한 핸드오버 요청임을 나타내며, 상기 D2D_Handover 필드의 필드 값이 ‘10’으로 기재되어 있을 경우 재해 재난 환경에서의 IUE에 대한 핸드오버 요청임을 나타낸다. 또한, 상기 TeNB(1340)는 상기 Handover Request Ack 메시지에 상기 IUE(1310) 또는 RUE(1320)가 상기 TeNB(1340) 자신의 서비스 커버리지에서 사용할 RRC 연결에 대한 정보를 포함시켜 송신한다. 상기 Handover Request Ack 메시지를 수신한 SeNB(1330)는 상기 IUE(1310) 또는 RUE(1320)에게 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 송신하여 상기 TeNB(1340)로부터 수신한 RRC 연결에 대한 자원정보를 해당 UE에게 알린다(1325단계).
세 번째로, RUE(1320) 또는 IUE(1310)의 링크 전환 수행 후 패킷 동기화 및 핸드오버 완료 절차(1380)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 SeNB(1330)로부터 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 수신한 IUE(1310) 또는 RUE(1320)는 상기 SeNB(1330)와의 기존 RRC 연결을 해제하고, 상기 TeNB(1340)와의 동기화 동작을 수행한다(1327단계). 여기서, 상기 SeNB(1330)는 상기 IUE(1310) 또는 RUE(1320)에게 송신 중이던 패킷 정보를 상기 TeNB(1340)에게 송신하여 상기 TeNB(1340)의 패킷 동기화를 지원한다(1329단계, 1331단계, 1333단계). 이렇게, 패킷 동기화 과정을 거친 후에 상기 IUE(1310) 또는 RUE(1320)는 상기 TeNB(1340)로 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지를 전송함으로써 핸드오버가 완료되었음을 상기 TeNB(1340)에게 알리고(1337단계), 상기 RUE(1320)를 통한 TeNB(1340)와의 중계 셀룰라 통신 또는 TeNB(1340)와의 직접 셀룰라 통신을 수행한다(1339단계, 1341단계). 그리고, 상기 TeNB(1340)는 상기 SeNB(1330)로 UE 컨텍스트 해제(UE Context Release, 이하 ‘UE Context Release’라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하고(1343단계), 이에 따라 상기 SeNB(1330)는 상기 핸드오버를 수행한 IUE(1310) 또는 RUE(1320)에 할당되었던 무선 자원을 해제한다(1345단계).
도 13a-도 13b에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE의 통신을 지원하는 RUE가 다른 eNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 SeNB의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB의 서비스 커버리지 내로 이동하는 환경에 대해서 설명하기로 한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 SeNB의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB의 서비스 커버리지 내로 이동하는 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 SeNB(1411)와, RUE(1413)와, IUE(1415)와, TeNB(1417)를 포함한다. 상기 IUE(1415)가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 상기 SeNB(1411)의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE(1413)를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB(1417)의 서비스 커버리지로 이동함에 따라 상기 TeNB(1417)로의 핸드오버를 수행한다. 즉, 상기 IUE(1415)는 상기 RUE(1413)와의 기존 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 해제하고, TeNB(1417)로의 링크 전환을 수행한다.
도 14에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 SeNB의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB의 서비스 커버리지 내로 이동하는 환경에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 15a-도 15b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 SeNB의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB의 서비스 커버리지 내로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 15a-도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 SeNB의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB의 서비스 커버리지 내로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도이다.
도 15a-도 15b를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 IUE(1510)와, RUE(1520)와, SeNB(1530)와, TeNB(1540)와, MME(1550)를 포함한다.
상기 IUE(1510)가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 상기 SeNB(1530)의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE(1520)를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB(1540)의 서비스 커버리지로 이동함에 따라 상기 TeNB(1540)로의 핸드오버를 수행한다. 또한, 상기 IUE(1510)가 상기 RUE(1520)와의 기존 링크를 유지 또는 상기 TeNB(1540)에 직접 접속하는 절차로서 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 사용하고 있는 핸드오버 절차를 확장하여 적용할 수 있다. 또한, 상기 IUE(1510)는 상기 RUE(1520)와의 기존 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 해제하고, TeNB(1540)로의 링크 전환을 수행한다.
도 15a-도 15b에 도시되어 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 SeNB의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB의 서비스 커버리지 내로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정은 IUE(1510)의 측정 및 보고 절차(1560)와, SeNB(1530)와 TeNB(1540)를 통한 핸드오버 요청/응답 및 RRC Connection Reconfiguration 절차(1570) 및 RUE(1520) 또는 IUE(1510)의 링크 전환 수행 후 패킷 동기화 및 핸드오버 완료 절차(1580)을 포함한다.
첫 번째로, 상기 측정 및 보고 절차(1560)는 도 7에서 설명한 측정 및 보고 절차(740)와 유사하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
두 번째로, 상기 SeNB(1530)와 TeNB(1540)를 통한 핸드오버 요청/응답 및 RRC Connection Reconfiguration 절차(1570)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 SeNB(1330)는 상기 RUE(1520)로부터 수신한 Measurement Report 메시지에 포함되어 있는 측정 결과를 기반으로 상기 IUE(1510) 또는 RUE(1520)에 대한 핸드오버가 필요함을 결정한다(1517단계). 이에 따라, 상기 SeNB(1530)는 상기 TeNB(1540)로 Handover Request 메시지를 송신하고(1519단계), 상기 TeNB(1540)는 Handover Request 메시지를 기반으로 상기 IUE(1510) 또는 RUE(1520)에 대한 핸드오버 수용을 제어하고(1521단계), 상기 Handover Request 메시지에 대한 응답 메시지인 Handover Request Ack 메시지를 상기 SeNB(1530)로 송신한다(1523단계).
여기서, 상기 Handover Request 메시지와 Handover Request Ack 메시지는 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 UE의 핸드오버 수행 여부를 결정하기 위해 SeNB와 TeNB 사이에서 송/수신되는 메시지이다. 본 발명의 실시예에서는 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 사용되고 있는 Handover Request 메시지에 포함되는 Cause IE에 미리 설정된 비트, 일 예로 2 비트 크기의 D2D_Handover 필드를 추가하여, IUE에 대한 핸드오버 요청 이유를 추가적으로 나타낸다. 여기서, 상기 D2D_Handover 필드의 필드 값이 ‘00’으로 기재되어 있을 경우 IUE에 대한 핸드오버 요청이 아님을 나타내며, 상기 D2D_Handover 필드의 필드 값이 ‘01’로 기재되어 있을 경우 정상적인 환경에서의 IUE에 대한 핸드오버 요청임을 나타내며, 상기 D2D_Handover 필드의 필드 값이 ‘10’으로 기재되어 있을 경우 재해 재난 환경에서의 IUE에 대한 핸드오버 요청임을 나타낸다. 또한, 상기 TeNB(1540)는 상기 Handover Request Ack 메시지에 상기 IUE(1510) 또는 RUE(1520)가 상기 TeNB(1540) 자신의 서비스 커버리지에서 사용할 RRC 연결에 대한 정보를 포함시켜 송신한다. 상기 Handover Request Ack 메시지를 수신한 SeNB(1530)는 상기 IUE(1510) 또는 RUE(1520)에게 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 송신하여 상기 TeNB(1540)로부터 수신한 RRC 연결에 대한 자원정보를 해당 UE에게 알린다(1525단계).
세 번째로, RUE(1520) 또는 IUE(1510)의 링크 전환 수행 후 패킷 동기화 및 핸드오버 완료 절차(1580)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 SeNB(1530)로부터 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 수신한 IUE(1510) 또는 RUE(1520)는 상기 SeNB(1530)와의 기존 RRC 연결을 해제하고, 상기 TeNB(1540)와의 동기화 동작을 수행한다(1527단계). 여기서, 상기 SeNB(1530)는 상기 IUE(1510) 또는 RUE(1520)에게 송신 중이던 패킷 정보를 상기 TeNB(1540)에게 송신하여 상기 TeNB(1540)의 패킷 동기화를 지원한다(1529단계, 1531단계, 1533단계). 이렇게, 패킷 동기화 과정을 거친 후에 상기 IUE(1510) 또는 RUE(1520)는 상기 TeNB(1540)로 RRC Connection Reconfiguration Complete 메시지를 전송함으로써 핸드오버가 완료되었음을 상기 TeNB(1540)에게 알리고(1537단계), 상기 RUE(1520)를 통한 TeNB(1540)와의 중계 셀룰라 통신 또는 TeNB(1540)와의 직접 셀룰라 통신을 수행한다(1539단계, 1541단계). 그리고, 상기 TeNB(1540)는 상기 SeNB(1530)로 UE Context Release 메시지를 송신하고(1543단계), 이에 따라 상기 SeNB(1530)는 상기 핸드오버를 수행한 IUE(1510) 또는 RUE(1520)에 할당되었던 무선 자원을 해제한다(1545단계).
도 15a-도 15b에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 셀룰라 시스템의 서비스 커버리지 외부에서 SeNB의 서비스 커버리지에 존재하는 RUE를 통해 중계 셀룰라 통신을 수행하던 중 TeNB의 서비스 커버리지 내로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에 대해서 설명하기로 한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 SeNB(1611)와, IUE(1613)와, RUE(1615)와, TeNB(1617)를 포함한다. 상기 IUE(1613)가 SeNB(1611)와 직접 통신을 수행하던 중 상기 SeNB(1611)의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 상기 TeNB(1617)의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE(1615)와의 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립한다. 즉, 상기 IUE(1613)는 SeNB(1611)와의 링크 품질이 악화됨에 따라 상기 TeNB(1617)의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE(1615)로의 중계 링크 전환을 수행하는 것이다. 상기 IUE(1613)는 상기 SeNB(1611)와의 셀룰라 통신 링크가 종료된 후 상기 TeNB(1617)와 RUE(1615)에 대해 D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차를 수행함으로써 상기 TeNB(1617)로의 링크 전환을 수행한다.
도 16에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 17a-도 17b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 17a-도 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도이다.
도 17a-도 17b를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 IUE(1710)와, RUE(1720)와, SeNB(1730)와, TeNB(1740)를 포함한다.
상기 IUE(1710)가 SeNB(1730)와 직접 통신을 수행하던 중 상기 SeNB(1730)의 서비스 커버리지 외부로 이동함에 따라 상기 TeNB(1740)의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE(1720)와의 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립한다. 즉, 상기 IUE(1710)는 SeNB(1730)와의 링크 품질이 악화됨에 따라 상기 TeNB(1740)의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE(1720)로의 중계 링크 전환을 수행하는 것이다. 상기 IUE(1710)는 상기 SeNB(1730)와의 셀룰라 통신 링크가 종료된 후 상기 TeNB(1740)와 RUE(1720)에 대해 D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차를 수행함으로써 상기 TeNB(1740)로의 링크 전환을 수행한다.
도 17a-도 17b에 도시되어 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정은 측정 및 보고 절차(1750)와, D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차(1760)를 포함한다. 상기 측정 및 보고 절차(1750)는 도 11a-도 11b에서 설명한 측정 및 보고 절차(1150)와 유사하고, 상기 D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차(1760)는 도 11a-도 11b에서 설명한 D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차(1160)과 유사하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 17a-도 17b에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB와 직접 통신을 수행하던 중 SeNB의 서비스 커버리지 외부로 이동하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 18을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 TeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립하는 환경에 대해서 설명하기로 한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 TeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립하는 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 18를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 SeNB(1811)와, IUE(1813)와, RUE A(1815)와, TeNB(1817)와, RUE B(1819)를 포함한다. 상기 IUE(1813)가 상기 SeNB(1811)의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE B(1819)를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 상기 TeNB(1817)의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE A(1815)와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립한다. 즉, 상기 IUE(1813)는 SeNB(1811)와의 링크 품질이 악화됨에 따라 상기 TeNB(1817)의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE A(1815)로의 중계 링크 전환을 수행하는 것이다. 상기 IUE(1813)는 상기 SeNB(1811)와의 셀룰라 통신 링크가 종료된 후 상기 TeNB(1817)와 RUE A(1815)에 대해 D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차를 수행함으로써 상기 TeNB(1817)로의 링크 전환을 수행한다.
도 18에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 TeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립하는 환경에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 19a-도 19b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 TeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 19a-도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 TeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도이다.
도 19a-도 19b를 참조하면, 상기 LTE 이동 통신 시스템은 IUE(1910)와, RUE A(1920)와, RUE B(1930)와, SeNB(1940)와, TeNB(1950)를 포함한다.
상기 IUE(1920)가 상기 SeNB(1940)의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE B(1930)를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 상기 TeNB(1950)의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE A(1920)와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립한다. 즉, 상기 IUE(1910)는 SeNB(1940)와의 링크 품질이 악화됨에 따라 상기 TeNB(1950)의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE A(1920)로의 중계 링크 전환을 수행하는 것이다. 상기 IUE(1910)는 상기 SeNB(1940)와의 셀룰라 통신 링크가 종료된 후 상기 TeNB(1950)와 RUE A(1920)에 대해 D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차를 수행함으로써 상기 TeNB(1950)로의 링크 전환을 수행한다.
도 19a-도 19b에 도시되어 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 TeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정은 측정 및 보고 절차(1960)와, D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차(1970)를 포함한다. 상기 측정 및 보고 절차(1960)는 도 11a-도 11b에서 설명한 측정 및 보고 절차(1150)와 유사하고, 상기 D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차(1970)는 도 11a-도 11b에서 설명한 D2D 및 중계 셀룰라 링크 성립 절차(1160)과 유사하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 19a-도 19b에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE가 SeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE를 통해 중계 통신을 수행하던 중 해당 링크의 품질 악화로 인해 TeNB의 서비스 커버리지 내에 존재하는 RUE와 D2D 및 중계 셀룰라 링크를 성립하는 환경에서 IUE가 다른 셀로의 링크 전환을 수행하는 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 20을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 UE의 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 UE의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 20을 참조하면, UE(2000)는 송신 유닛(unit)(2011)과, 제어 유닛(2013)과, 수신 유닛(2015)과, 저장 유닛(2017)을 포함한다. 여기서, 상기 UE(2000)는 IUE가 될 수도 있고, RUE가 될 수도 있음은 물론이다.
먼저, 상기 제어 유닛(2013)은 상기 UE(2000)의 전반적인 동작을 제어하며, 도 2 내지 도 19b에서 설명한 바와 같은 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE에게 서비스를 제공하기 위한 전반적인 동작을 제어한다. 상기 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE에게 서비스를 제공하기 위한 전반적인 동작에 대해서는 도 2 내지 도 19b에서 설명하였으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 송신 유닛(2011)은 상기 제어 유닛(2013)의 제어에 따라 다른 디바이스들, 혹은 기지국으로 각종 메시지를 송신한다.
또한, 상기 수신 유닛(2015)은 상기 제어 유닛(2013)의 제어에 따라 다른 디바이스들, 혹은 기지국으로부터 각종 메시지를 수신한다.
상기 저장 유닛(2017)은 상기 UE(2000)의 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE에게 서비스를 제공하기 위한 전반적인 동작에 관련된 프로그램(program)과 각종 데이터 등을 저장한다. 또한, 상기 저장 유닛(2017)은 상기 수신 유닛(2015)이 상기 다른 디바이스들, 혹은 기지국으로부터 수신한 각종 메시지를 저장한다.
한편, 도 20에는 상기 UE(2000)가 송신 유닛(2011)과, 제어 유닛(2013)과, 수신 유닛(2015)과, 저장 유닛(2017)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 상기 UE(2000)는 상기 송신 유닛(2011)과, 제어 유닛(2013)과, 수신 유닛(2015)과, 저장 유닛(2017)이 통합된 1개의 통합 유닛으로 구현 가능함은 물론이다.
도 20에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 UE의 내부 구조에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 21을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 eNB의 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 이동 통신 시스템에서 eNB의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 21을 참조하면, eNB (2100)은 송신 유닛(2111)과, 제어 유닛(2113)과, 수신 유닛(2115)과, 저장 유닛(2117)을 포함한다. 여기서, 상기 eNB (2100)는 SeNB가 될 수도 있고, TeNB가 될 수도 있음은 물론이다.
먼저, 상기 제어 유닛(2113)은 상기 eNB(2100)의 전반적인 동작을 제어하며, 도 2 내지 도 19b에서 설명한 바와 같은 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE에게 서비스를 제공하기 위한 전반적인 동작을 제어한다. 상기 eNB(2100)의 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE에게 서비스를 제공하기 위한 전반적인 동작에 대해서는 도 2 내지 도 19b에서 설명하였으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 송신 유닛(2111)은 상기 제어 유닛(2113)의 제어에 따라 MME 또는 디바이스들로 각종 메시지를 송신한다.
또한, 상기 수신 유닛(2115)은 상기 제어 유닛(2113)의 제어에 따라 MME 또는 디바이스들로부터 각종 메시지를 수신한다.
상기 저장 유닛(2117)은 상기 eNB(2100)의 LTE 이동 통신 시스템에서 IUE에게 서비스를 제공하기 위한 전반적인 동작에 관련된 프로그램과 각종 데이터 등을 저장한다. 또한, 상기 저장 유닛(2117)은 상기 수신 유닛(2115)이 상기 MME 또는 디바이스들로부터 수신한 각종 메시지를 저장한다.
한편, 도 21에는 상기 eNB(2100)가 송신 유닛(2111)과, 제어 유닛(2113)과, 수신 유닛(2115)과, 저장 유닛(2117)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 상기 eNB(2100)는 상기 송신 유닛(2111)과, 제어 유닛(2113)과, 수신 유닛(2115)과, 저장 유닛(2117)이 통합된 1개의 통합 유닛으로 구현 가능함은 물론이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (24)

  1. 이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기(Isolated User Equipment: IUE)에 대한 디바이스-투-디바이스(Device-to-Device: D2D) 통신 기반 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
    IUE와 기지국(enhance Node B: eNB)의 서비스 커버리지(service coverage) 내에 존재하는 중계 사용자 단말기(Relay User Equipment: RUE)간에 D2D 링크를 성립하는 과정과,
    상기 RUE가 상기 성립된 D2D 링크를 기반으로 상기 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크 성립을 지원하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 통신 시스템에서 상기 D2D 통신에 대한 인증이 요구될 경우, 상기 IUE는 상기 IUE 자신의 주변에 존재하는 후보 RUE들에게 D2D 탐색 메시지를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 후보 RUE들 각각은 상기 탐색 메시지를 기반으로 상기 IUE에 대한 중계 통신 지원 여부를 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 후보 RUE들 중 상기 IUE에 대한 중계 통신을 지원하기로 결정한 후보 RUE들 각각은 해당 후보 RUE가 속해 있는 eNB에게 상기 IUE에 대한 통신 지원을 요청하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 해당 후보 RUE로부터 상기 IUE에 대한 통신 지원을 요청받은 eNB는 상기 eNB 자신의 용량 및 시스템 구성 정보를 기반으로 상기 IUE에 대한 통신 지원 여부를 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 eNB는 상기 eNB와 후보 RUE들간의 링크 품질을 기반으로 상기 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공할 후보 RUE를 선택하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 IUE의 서빙 기지국(Serving eNB: SeNB)는 이동 관리 엔터티(Mobile Management Entity: MME)와 상기 IUE 의 D2D 통신을 위한 최소 인증을 수행하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 SeNB는 상기 IUE에 대한 최소 인증 수행에 성공할 경우, 상기 IUE 에게 무선 자원을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  9. 이동 통신 시스템에서 고립 사용자 단말기(Isolated User Equipment: IUE)에 대한 디바이스-투-디바이스(Device-to-Device: D2D) 통신 기반 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
    IUE에 대한 접속 포인트(Point of Attachment: PoA)가 변경됨에 따라 상기 IUE가 동일 셀에 존재하는 서빙 기지국(Serving enhanced Node B: SeNB) 또는 동일 셀에 존재하는 중계 사용자 단말기(Relay User Equipment: RUE)로의 링크 전환을 수행하는 과정과,
    상기 IUE 또는 RUE가 상기 SeNB와 상이한 eNB인 타겟 eNB(Target eNB: TeNB)의 서비스 커버리지 내로 이동할 경우 상기 TeNB로의 핸드오버 및 링크 전환을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 IUE 또는 RUE는 상기 SeNB로부터 수신되는 측정 구성 정보를 기반으로 인접 셀 탐색 동작과, D2D 탐색 동작 및 링크 품질 측정 동작을 수행하는 과정과,
    상기 IUE 또는 RUE는 상기 인접 셀 탐색 동작과, D2D 탐색 동작 및 링크 품질 측정 동작 수행 결과를 상기 SeNB로 보고하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 SeNB는 상기 IUE 또는 RUE는 상기 인접 셀 탐색 동작과, D2D 탐색 동작 및 링크 품질 측정 동작 수행 결과를 기반으로 상기 IUE 또는 RUE가 상기 TeNB로 핸드오버해야함을 결정할 경우, 상기 IUE와의 연결 해제를 명령하는 과정과,
    상기 TeNB로 상기 IUE 또는 RUE에 대한 핸드오버를 요청하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 SeNB로부터 상기 IUE 또는 RUE에 대한 핸드오버를 요청받은 TeNB는 상기 IUE 또는 RUE에게 자원을 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공하는 방법.
  13. 이동 통신 시스템에 있어서,
    고립 사용자 단말기(Isolated User Equipment: IUE)와 기지국(enhance Node B: eNB)의 서비스 커버리지(service coverage) 내에 존재하는 중계 사용자 단말기(Relay User Equipment: RUE)간에 디바이스-투-디바이스(Device-to-Device: D2D) 링크를 성립하고, 상기 RUE가 상기 성립된 D2D 링크를 기반으로 상기 IUE에 대한 중계 셀룰라 링크 성립을 지원하는 시스템을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이동 통신 시스템에서 상기 D2D 통신에 대한 인증이 요구될 경우, 상기 IUE는 상기 IUE 자신의 주변에 존재하는 후보 RUE들에게 D2D 탐색 메시지를 송신함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 후보 RUE들 각각은 상기 탐색 메시지를 기반으로 상기 IUE에 대한 중계 통신 지원 여부를 결정함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 후보 RUE들 중 상기 IUE에 대한 중계 통신을 지원하기로 결정한 후보 RUE들 각각은 해당 후보 RUE가 속해 있는 eNB에게 상기 IUE에 대한 통신 지원을 요청함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 해당 후보 RUE로부터 상기 IUE에 대한 통신 지원을 요청받은 eNB는 상기 eNB 자신의 용량 및 시스템 구성 정보를 기반으로 상기 IUE에 대한 통신 지원 여부를 결정함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 eNB는 상기 eNB와 후보 RUE들간의 링크 품질을 기반으로 상기 IUE에 대한 D2D 통신 기반 서비스를 제공할 후보 RUE를 선택함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 IUE의 서빙 기지국(Serving eNB: SeNB)는 이동 관리 엔터티(Mobile Management Entity: MME)와 상기 IUE 의 D2D 통신을 위한 최소 인증을 수행함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 SeNB는 상기 IUE에 대한 최소 인증 수행에 성공할 경우, 상기 IUE 에게 무선 자원을 할당함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  21. 이동 통신 시스템에 있어서,
    고립 사용자 단말기(Isolated User Equipment: IUE)에 대한 접속 포인트(Point of Attachment: PoA)가 변경됨에 따라 상기 IUE가 동일 셀에 존재하는 서빙 기지국(Serving enhanced Node B: SeNB) 또는 동일 셀에 존재하는 중계 사용자 단말기(Relay User Equipment: RUE)로의 링크 전환을 수행하고, 상기 IUE 또는 RUE가 상기 SeNB와 상이한 eNB인 타겟 eNB(Target eNB: TeNB)의 서비스 커버리지 내로 이동할 경우 상기 TeNB로의 핸드오버 및 링크 전환을 수행하는 시스템을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 IUE 또는 RUE는 상기 SeNB로부터 수신되는 측정 구성 정보를 기반으로 인접 셀 탐색 동작과, D2D 탐색 동작 및 링크 품질 측정 동작을 수행하고, 상기 IUE 또는 RUE는 상기 인접 셀 탐색 동작과, D2D 탐색 동작 및 링크 품질 측정 동작 수행 결과를 상기 SeNB로 보고함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 SeNB는 상기 IUE 또는 RUE는 상기 인접 셀 탐색 동작과, D2D 탐색 동작 및 링크 품질 측정 동작 수행 결과를 기반으로 상기 IUE 또는 RUE가 상기 TeNB로 핸드오버해야함을 결정할 경우, 상기 IUE와의 연결 해제를 명령하고, 상기 TeNB로 상기 IUE 또는 RUE에 대한 핸드오버를 요청함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 SeNB로부터 상기 IUE 또는 RUE에 대한 핸드오버를 요청받은 TeNB는 상기 IUE 또는 RUE에게 자원을 할당함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.








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