KR20160027969A

KR20160027969A - 파워 세이빙 모드를 지원하기 위한 방법 및 그 무선 기기

Info

Publication number: KR20160027969A
Application number: KR1020167001347A
Authority: KR
Inventors: 김태훈; 류진숙; 김재현; 김현숙; 김래영; 김태현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2016-03-10
Also published as: CN105309014B; EP2991411A1; EP2991411A4; WO2015105339A1; CN105309014A; EP2991411B1; US10034238B2; JP6392337B2; JP2016526843A; US20160073338A1

Abstract

본 명세서의 일 개시는 무선 기기에서 파워 세이밍 모드(PSM)를 지원하는 방법을 제공한다. 상기 방법에 따르면, 상기 무선 기기는 PSM이 필요한 경우, 제1 활성 시간 값을 포함하는 제1 메시지를 네트워크 엔티티로 전송할 수 있다. 이후 상기 무선 기기는 상기 네트워크 엔티티로부터 제2 활성 시간 값을 포함하는 제2 메시지를 수신하는 할 수 있다. 상기 무선 기기는 상기 제2 활성 시간 값에 기초하여 PSM 상태로 진입할 수 있다. 상기 무선 기기는 상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 제3 메시지를 전송할 수 있다.

Description

파워 세이빙 모드를 지원하기 위한 방법 및 그 무선 기기{METHOD FOR SUPPORTING POWER SAVING MODE AND RADIO DEVICE THEREFOR}

본 발명은 파워 세이빙 모드를 지원하기 위한 방법 및 그 무선 기기에 관한 것이다.

이동통신 시스템의 기술 규격을 제정하는 3GPP에서는 4세대 이동통신과 관련된 여러 포럼들 및 새로운 기술에 대응하기 위하여, 2004년 말경부터 3GPP 기술들의 성능을 최적화 시키고 향상시키려는 노력의 일환으로 LTE/SAE (Long Term Evolution/System Architecture Evolution) 기술에 대한 연구를 시작하였다.

3GPP SA WG2을 중심으로 진행된 SAE는 3GPP TSG RAN의 LTE 작업과 병행하여 네트워크의 구조를 결정하고 이 기종 망간의 이동성을 지원하는 것을 목적으로 하는 망 기술에 관한 연구이며, 최근 3GPP의 중요한 표준화 이슈들 중 하나이다. 이는 3GPP 시스템을 IP 기반으로 하여 다양한 무선 접속 기술들을 지원하는 시스템으로 발전 시키기 위한 작업으로, 보다 향상된 데이터 전송 능력으로 전송 지연을 최소화 하는, 최적화된 패킷 기반 시스템을 목표로 작업이 진행되어 왔다.

3GPP SA WG2에서 정의한 EPS (Evolved Packet System) 상위 수준 참조 모델(reference model)은 비로밍 케이스(non-roaming case) 및 다양한 시나리오의 로밍 케이스(roaming case)를 포함하고 있으며, 상세 내용은 3GPP 표준문서 TS 23.401과 TS 23.402에서 참조할 수 있다. 도 1의 네트워크 구조도는 이를 간략하게 재구성 한 것이다.

도 1은 진화된 이동 통신 네트워크의 구조도이다.

EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, S-GW(Serving Gateway)(52), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(53), MME(Mobility Management Entity) (51), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.

S-GW(52)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB(22)와 PDN GW(53) 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말(또는 User Equipment : UE)이 eNodeB(22)에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, S-GW(52)는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 S-GW(52)를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, S-GW(52)는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.

PDN GW(또는 P-GW) (53)는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. PDN GW(53)는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.

도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 S-GW(52)와 PDN GW(53)가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.

MME(51)는, UE의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME(51)는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. MME(51)는 수많은 eNodeB(22)들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME(51)는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.

SGSN은 다른 접속 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크, UTRAN/GERAN)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.

ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말(또는 UE)은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.

또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트들이 존재할 수 있다.

도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDNGW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDNGW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.

도 2는 일반적으로 E-UTRAN과 일반적인 EPC의 주요 노드의 기능을 나타낸 예시도이다.

도시된 바와 같이, eNodeB(20)는 RRC 연결이 활성화되어 있는 동안 게이트웨이로의 라우팅, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, 브로드캐스터 채널(BCH)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향 링크에서의 자원을 UE에게 동적 할당, eNodeB(20)의 측정을 위한 설정 및 제공, 무선 베어러 제어, 무선 허가 제어(radio admission control), 그리고 연결 이동성 제어 등을 위한 기능을 수행할 수 있다. EPC 내에서는 페이징 발생, LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면이 암호화, EPS 베어러 제어, NAS 시그널링의 암호화 및 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.

도 3는 UE과 eNodeB 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이고, 도 4는 단말과 기지국 사이에 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 다른 예시도이다.

상기 무선인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling)전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.

상기 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.

이하에서, 상기 도 3에 도시된 제어 평면의 무선프로토콜과 도 4에 도시된 사용자 평면에서의 무선 프로토콜의 각 계층을 설명한다.

제1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 상기 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송 채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 상기 전송 채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 전달된다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.

물리채널(Physical Channel)은 시간축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 서브 캐리어(Sub-carrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 축 상에 복수의 심볼 (Symbol)들과 복수의 서브 캐리어들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 심볼(Symbol)들과 복수의 서브캐리어들로 구성된다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.

상기 송신측과 수신측의 물리계층에 존재하는 물리 채널들은 3GPP LTE에 따르면, 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로 나눌 수 있다.

서브프레임의 첫번째 OFDM 심벌에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수(즉, 제어영역의 크기)에 관한 CFI(control format indicator)를 나른다. 무선기기는 먼저 PCFICH 상으로 CFI를 수신한 후, PDCCH를 모니터링한다.

PDCCH와 달리, PCFICH는 블라인드 디코딩을 사용하지 않고, 서브프레임의 고정된 PCFICH 자원을 통해 전송된다.

PHICH는 UL HARQ(hybrid automatic repeat request)를 위한 ACK(positive-acknowledgement)/NACK(negative-acknowledgement) 신호를 나른다. 무선기기에 의해 전송되는 PUSCH 상의 UL(uplink) 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.

PBCH(Physical Broadcast Channel)은 무선 프레임의 첫번째 서브프레임의 두번째 슬롯의 앞선 4개의 OFDM 심벌에서 전송된다. PBCH는 무선기기가 기지국과 통신하는데 필수적인 시스템 정보를 나르며, PBCH를 통해 전송되는 시스템 정보를 MIB(master information block)라 한다. 이와 비교하여, PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 전송되는 시스템 정보를 SIB(system information block)라 한다.

PDCCH는 DL-SCH(downlink-shared channel)의 자원 할당 및 전송 포맷, UL-SCH(uplink shared channel)의 자원 할당 정보, PCH 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 랜덤 액세스 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 UE 그룹 내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및 VoIP(voice over internet protocol)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링 할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합(aggregation) 상으로 전송된다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)에 대응된다. CCE의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율의 연관 관계에 따라 PDCCH의 포맷 및 가능한 PDCCH의 비트수가 결정된다.

PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. DCI는 PDSCH의 자원 할당(이를 DL 그랜트(downlink grant)라고도 한다), PUSCH의 자원 할당(이를 UL 그랜트(uplink grant)라고도 한다), 임의의 UE 그룹내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및/또는 VoIP(Voice over Internet Protocol)의 활성화를 포함할 수 있다.

제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면 (Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널 (Control Channel)과 사용자평면 (User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널 (Traffic Channel)로 나뉜다.

제2계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다. 또한, 각각의 무선베어러 (Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS를 보장할 수 있도록 하기 위해 TM (Transparent Mode, 투명모드), UM (Un-acknowledged Mode, 무응답모드), 및 AM (Acknowledged Mode, 응답모드)의 세가지 동작 모드를 제공하고 있다. 특히, AM RLC는 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 자동 반복 및 요청 (Automatic Repeat and Request; ARQ) 기능을 통한 재전송 기능을 수행하고 있다.

제2계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 이는 데이터의 헤더(Header) 부분에서 반드시 필요한 정보만을 전송하도록 하여, 무선 구간의 전송효율을 증가시키는 역할을 한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.

제3 계층의 가장 상부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 운반자(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.

상기 단말의 RRC와 무선망의 RRC계층 사이에 RRC 연결(RRC connection)이 있을 경우, 단말은 RRC연결상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC휴지상태(Idle Mode)에 있게 된다.

이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_CONNECTED 상태(state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_IDLE 상태라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 단말은 E-UTRAN이 단말의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 핵심망이 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 단말은 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 단말의 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 단말이 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. 단말은 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.

사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 핵심망에 단말의 정보를 등록한다. 이 후, 단말은 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말은 필요에 따라서 셀을 (재)선택하고, 시스템 정보(System information)나 페이징 정보를 살펴본다. 이를 셀에 캠프 온(Camp on) 한다고 한다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정 (RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.

상기 RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management)등의 기능을 수행한다.

아래는 도 3에 도시된 NAS 계층에 대하여 상세히 설명한다.

NAS 계층에 속하는 ESM (Evolved Session Management)은 Default Bearer 관리, Dedicated Bearer관리와 같은 기능을 수행하여, 단말이 망으로부터 PS서비스를 이용하기 위한 제어를 담당한다. Default Bearer 자원은 특정 Packet Data Network(PDN)에 최초 접속 할 시에 망에 접속될 때 망으로부터 할당 받는다는 특징을 가진다. 이때, 네트워크는 단말이 데이터 서비스를 사용할 수 있도록 단말이 사용 가능한 IP 주소를 할당하며, 또한 default bearer의 QoS를 할당해준다. LTE에서는 크게 데이터 송수신을 위한 특정 대역폭을 보장해주는 GBR(Guaranteed bit rate) QoS 특성을 가지는 bearer와 대역폭의 보장 없이 Best effort QoS 특성을 가지는 Non-GBR bearer의 두 종류를 지원한다. Default bearer의 경우 Non-GBR bearer를 할당 받는다. Dedicated bearer의 경우에는 GBR또는 Non-GBR의 QoS특성을 가지는 bearer를 할당 받을 수 있다.

네트워크에서 단말에게 할당한 bearer를 EPS(evolved packet service) bearer라고 부르며, EPS bearer를 할당 할 때 네트워크는 하나의 ID를 할당하게 된다. 이를 EPS Bearer ID라고 부른다. 하나의 EPS bearer는 MBR(maximum bit rate) 와 GBR(guaranteed bit rate) 또는 AMBR (Aggregated maximum bit rate) 의 QoS 특성을 가진다.

한편, 도 3에서 NAS 계층 아래에 위치하는 RRC 계층, RLC 계층, MAC 계층, PHY 계층을 묶어서 액세스 계층(Access Stratum: AS)이라고 부르기도 한다.

도 5는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.

랜덤 액세스 과정은 UE(10)가 기지국, 즉 eNodeB(20)과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당받기 위해 사용된다.

UE(10)는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNodeB(20)로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 단말이 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.

랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.

UE(10)은 임의로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 eNodeB(20)로 전송한다. UE(10)은 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE(10)은 은 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.

상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 eNodeB(20)은 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 UE(10)로 보낸다. 랜덤 액세스 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE(10)은 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE(10)은 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 랜덤 액세스 응답을 수신한다.

도 6은 MTC 지원을 위한 3GPP 서비스 모델을 도시한 개념도이다.

이동통신시스템 내에는 MTC(Machine Type Communication) 기기(device)가 사용될 수 있다. MTC(Machine Type Communication)는 사람이 배제된, 기계와 기계 사이에 이루어지는 통신을 의미하며, 이때 사용되는 기기를 MTC 기기라고 한다. MTC 기기(device)를 통해 제공되는 서비스는 사람이 개입하는 통신 서비스와 차별성을 가지며, 다양한 범주의 서비스에 적용될 수 있다.

앞서 언급한 MTC(Machine Type Communication) 기기(device)는 기계와 기계 사이에 이루어지는 통신 기기로서, 사람이 배제된다는 점을 제외하면, 사람이 개입하는 UE와 큰 차이는 없다. 즉, MTC 기기(device)는 사람이 배제된 UE에 대응될 수 있다. 다만, 사람이 배제된다는 측면에서 사람이 개입하는 UE의 메시지 송수신 방법(예를들어, 페이징 메시지 송수신방법) 등을 MTC 기기에 일괄 적용하면 일부 문제가 발생할 수 있다.

MTC 지원을 위해 3GPP 표준의 GSM/UMTS/EPS에서는 PS 망을 통해 통신하는 것으로 정의되어 있으나, 본 명세서는 CS 망에 대해서도 적용 가능한 방법을 기술한다.

MTC를 위해서 사용되는 단말(또는 MTC 단말)와 MTC 애플리케이션 간의 단-대-단 애플리케이션은, 3GPP 시스템에 의해서 제공되는 서비스들과 MTC 서버에 의해서 제공되는 선택적인 서비스들을 이용할 수 있다. 3GPP 시스템은, MTC를 용이하게 하는 다양한 최적화를 포함하는 수송 및 통신 서비스들(3GPP 베어러 서비스, IMS 및 SMS 포함)을 제공할 수 있다. 도 6에서는 MTC를 위해 사용되는 단말이 Um/Uu/LTE-Uu 인터페이스를 통하여 3GPP 네트워크(UTRAN, E-UTRAN, GERAN, I-WLAN 등)으로 연결되는 것을 도시한다. 도 6의 구조(architecture)는 다양한 MTC 모델 (Direct 모델, Indirect 모델, Hybrid 모델)들을 포함한다.

도 6에서 도시하는 개체(entity)들에 대하여 설명한다.

도 6에서 애플리케이션 서버는 MTC 애플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버이다. MTC 애플리케이션 서버에 대해서는 전술한 다양한 MTC 애플리케이션의 구현을 위한 기술이 적용될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 도 6에서 MTC 애플리케이션 서버는 레퍼런스 포인트 API를 통하여 MTC 서버에 액세스할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또는, MTC 애플리케이션 서버는 MTC 서버와 함께 위치될(collocated) 수도 있다.

MTC 서버(예를 들어 도시된 SCS 서버)는 MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버이며, 3GPP 네트워크에 연결되어 MTC를 위하여 사용되는 단말 및 PLMN의 노드들과 통신할 수 있다.

MTC-IWF(MTC-InterWorking Function)는 MTC 서버와 오퍼레이터 코어 네트워크 간의 상호동작(interworking)을 관장하고, MTC 동작의 프록시 역할을 할 수 있다. MTC 간접 또는 하이브리드 모델을 지원하기 위해서, 하나 이상의 MTC-IWF가 홈 PLMN(HPLMN) 내에 존재할 수 있다. MTC-IWF는 레퍼런스 포인트 Tsp 상의 시그널링 프로토콜을 중계하거나 해석하여 PLMN에 특정 기능을 작동시킬 수 있다. MTC-IWF는, MTC 서버가 3GPP 네트워크와의 통신을 수립하기 전에 MTC 서버를 인증(authenticate)하는 기능, MTC 서버로부터의 제어 플레인 요청을 인증하는 기능, 후술하는 트리거 지시와 관련된 다양한 기능 등을 수행할 수 있다.

SMS-SC(Short Message Service-Service Center)/IP-SM-GW(Internet Protocol Short Message GateWay)는 단문서비스(SMS)의 송수신을 관리할 수 있다. SMS-SC는 SME(Short Message Entity) (단문을 송신 또는 수신하는 개체)와 이동국 간의 단문을 중계하고 저장-및-전달하는 기능을 담당할 수 있다. IP-SM-GW는 IP 기반의 단말과 SMS-SC간의 프로토콜 상호동작을 담당할 수 있다.

CDF(Charging Data Function)/CGF(Charging Gateway Function)는 과금에 관련된 동작을 할 수 있다.

HLR/HSS는 가입자 정보(IMSI 등), 라우팅 정보, 설정 정보 등을 저장하고 MTC-IWF에게 제공하는 기능을 할 수 있다.

MSC/SGSN/MME는 단말의 네트워크 연결을 위한 이동성 관리, 인증, 자원 할당 등의 제어 기능을 수행할 수 있다. 후술하는 트리거링과 관련하여 MTC-IWF로부터 트리거 지시를 수신하여 MTC 단말에게 제공하는 메시지의 형태로 가공하는 기능을 수행할 수 있다.

GGSN(Gateway GPRS Support Node)/S-GW(Serving-Gateway)+P-GW(Packet Data Network-Gateway)는 코어 네트워크와 외부 네트워크의 연결을 담당하는 게이트웨이 기능을 할 수 있다.

다음의 표 2는 도 6에서의 주요 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다.

상기 T5a, T5b, T5c 중 하나 이상의 레퍼런스 포인트를 T5라고 지칭한다.

한편, 간접 및 하이브리드 모델의 경우에 MTC 서버와의 사용자 플레인 통신, 및 직접 및 하이브리드 모델의 경우에 MTC 애플리케이션 서버와의 통신은, 레퍼런스 포인트 Gi 및 SGi를 통해서 기존의 프로토콜을 사용하여 수행될 수 있다.

도 2에서 설명한 내용과 관련된 구체적인 사항은 3GPP TS 23.682 문서를 참조함으로써 본 문서에 병합될 수 있다(incorporated by reference).

도 7은 MTC 기기를 통한 서비스의 예시를 나타낸다.

MTC 기기를 통한 서비스로는 몇 가지로 구분할 수 있다. 예를 들면, MTC 기기가 각종 정보를 모니터링하는 서비스와, eNodeB 혹은 코어 네트워크 내의 엔티티가 각종 정보를 모니터링하는 서비스를 들 수 있다.

도 7을 참조하면, 언급한 첫 번째 서비스의 예시로서 MTC 기기(device)를 통해 계량 서비스, 도로 정보 서비스 또는 사용자 전자 장치 조정 서비스 등이 제공될 수 있는 것으로 나타나 있다. 여기서 MTC 기기는 계량 정보, 도로 교통 정보 등을 모니터링하여, eNodB로 전송하면, eNodeB는 이를 MTC 서버로 전송할 수 있고, 이를 통해 MTC 사용자는 제공되는 서비스를 이용할 수 있다.

언급한 두 번째 서비스의 예시로서는 사물에 장착된 MTC 기기의 이동을 모니터링하는 서비스를 생각해볼 수 있다. 보다 구체적으로, 예컨대 자판기와 같은 고정 사물 혹은 차량과 같은 이동 사물에 MTC 기기를 부착하고, eNodeB 혹은 코어 네트워크 내의 엔티티가 상기 MTC 기기가 이동되는 경로를 모니터링할 수 있다.

한편, MTC 기기는 사람의 개입이 거의 없다 보니, 배터리를 오래 사용할 수 있도록 하는 것이 가장 중요하다.

그런데 종래에는 이를 지원하기 위한 방안이 없었다.

따라서, 본 명세서의 일 개시는 전술한 문제점을 해결할 수 있는 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 개시는 무선 기기에서 파워 세이밍 모드(PSM)를 지원하는 방법을 제공한다. 상기 방법에 따르면, 상기 무선 기기는 PSM이 필요한 경우, 제1 활성 시간 값을 포함하는 제1 메시지를 네트워크 엔티티로 전송할 수 있다. 이후 상기 무선 기기는 상기 네트워크 엔티티로부터 제2 활성 시간 값을 포함하는 제2 메시지를 수신하는 할 수 있다. 여기서 상기 무선 기기의 PSM 적용이 상기 네트워크 엔티티에 의해서 수락된 경우, 상기 제1 활성 시간 값은 상기 제2 활성 시간 값을 결정하는데 이용될 수 있다. 상기 무선 기기는 상기 제2 활성 시간 값에 기초하여 PSM 상태로 진입할 수 있다. 여기서 상기 PSM 상태에서는 파워 오프된 것처럼 상기 무선 기기가 하향링크 데이터를 수신하지 않을 수 있되, 상향링크 데이터는 전송할 수 있도록 네트워크에는 등록 된 상태로 유지될 수 있다. 상기 무선 기기는 상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 제3 메시지를 전송할 수 있다.

상기 제1 메시지는 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update: TAU) 요청 메시지 혹은 라우팅 영역 갱신(Routing Area Update: RAU) 요청 메시지일 수 있고, 제2 메시지는 TAU 수락 메시지 혹은 RAU 수락 메시지일 수 있다.

상기 제3 메시지는 TAU 요청 메시지 혹은 RAU 요청 메시지일 수 있다.

상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 아무때나 상기 TAU 요청 메시지 혹은 RAU 요청 메시지가 전송될 수 있다.

상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우, 상기 제3 메시지는 상기 무선 기기가 원하는 제3 활성 시간의 값, 주기적인 TAU 타이머의 값, 그리고 주기적인 RAU 타이머의 값 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 주기적인 TAU 타이머의 값, 그리고 주기적인 RAU 타이머의 값은 Ext T3312 또는 EXT T3412으로 정의될 수 있다.

상기 PSM 상태로 진입하는 단계는 액세스 계층(Access Stratum: AS)을 비활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제3 메시지를 전송하는 단계는 상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 아무때나 상기 액세스 계층을 활성화하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 개시는 파워 세이밍 모드(PSM)를 지원하는 무선 기기를 또한 제공한다. 상기 무선 기기는 송수신부와; PSM이 필요한 경우 상기 송수신부를 통해 제1 활성 시간 값을 포함하는 제1 메시지를 네트워크 엔티티로 전송하고, 상기 네트워크 엔티티로부터 제2 활성 시간 값을 포함하는 제2 메시지를 수신하면, 상기 제2 활성 시간 값에 기초하여 PSM 상태로 진입하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 여기서 상기 무선 기기의 PSM 적용이 상기 네트워크 엔티티에 의해서 수락된 경우, 상기 제1 활성 시간 값은 상기 제2 활성 시간 값을 결정하는데 이용될 수 있다. 상기 PSM 상태에서는 파워 오프된 것처럼 하향링크 데이터를 수신하지 않을 수 있되, 상향링크 데이터는 전송할 수 있도록 네트워크에는 등록 된 상태로 유지될 수 있다. 상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 상기 제어부는 상기 송수신부를 통해 제3 메시지를 전송할 수 있다.

본 명세서의 개시에 의하면, 전술한 종래 기술의 문제점이 해결된다.

도 1은 진화된 이동 통신 네트워크의 구조도이다.
도 2는 일반적으로 E-UTRAN과 일반적인 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도 3는 UE과 eNodeB 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 4는 단말과 기지국 사이에 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 다른 예시도이다.
도 5는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 MTC 지원을 위한 3GPP 서비스 모델을 도시한 개념도이다.
도 7은 MTC 기기를 통한 서비스의 예시를 나타낸다.
도 8a는 파워 세이밍 모드(PSM)를 위한 활성 타이머(Active Timer)를 협상하는 과정을 나타낸다.
도 8b 및 도 8c는 파워 세이밍 모드(PSM)의 동작을 나타낸 예시도이다.
도 9a는 빈번하게 발신 데이터(MO data)를 전송하는 경우의 문제점을 나타낸다.
도 9b는 애플리케이션 서버가 PSM 파라미터의 변경이나 PSM 종료를 요청하는 경우의 문제점을 나타낸다.
도 10a는 본 명세서의 제1 개시의 일 방안에 따라 MTC 기기가 자신의 원하는 활성 시간의 값을 서비스 요청 메시지에 포함시켜 전송하는 예를 나타낸다.
도 10b는 본 명세서의 제1 개시의 다른 일 방안에 따라 MTC 기기가 PSM을 종료하고 싶을 때 서비스 요청 메시지에 활성 시간의 값을 포함시키지 않고 전송하는 예를 나타낸다.
도 10c는 본 명세서의 제1 개시의 다른 일 방안에 따라 서비스 요청 메시지에 인디케이션을 포함시키는 예를 나타낸다.
도 11은 본 명세서의 제2 개시의 일 방안에 따라 NAS 절차를 트리거링하는 예를 나타낸다.
도 12a는 본 명세서의 제3 개시의 일 방안에 따른 흐름도를 나타낸 예시도이다.
도 12b는 본 명세서의 제3 개시의 다른 일 방안에 따른 흐름도를 나타낸 예시도이다.
도 12c는 본 명세서의 제3 개시의 또 다른 일 방안에 따른 흐름도를 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 명세서의 제3 개시의 일 방안에 따른 흐름도를 나타낸 예시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 MTC 기기(100) 및 MME(510)의 구성 블록도이다.

본 발명은 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 및 EPC(Evolved Packet Core)를 기준으로 설명되나, 본 발명은 이러한 통신 시스템에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 통신 시스템 및 방법에도 적용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

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

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.

첨부된 도면에서는 예시적으로 UE(User Equipment)가 도시되어 있으나, 도시된 상기 UE는 단말(Terminal), ME(Mobile Equipment), 등의 용어로 언급될 수도 있다. 또한, 상기 UE는 노트북, 휴대폰, PDA, 스마트 폰(Smart Phone), 멀티미디어 기기등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있거나, PC, 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수 있다.

용어의 정의

이하 도면을 참조하여 설명하기 앞서, 본 발명의 이해를 돕고자, 본 명세서에서 사용되는 용어를 간략하게 정의하기로 한다.

UMTS: Universal Mobile Telecommunication System의 약자로서 3세대 이동통신 네트워크를 의미한다.

UE/MS : User Equipment/Mobile Station, 단말 장치를 의미 함.

EPS: Evolved Packet System의 약자로서, LTE(Long Term Evolution) 네트워크를 지원하는 코어 네트워크를 의미한다. UMTS가 진화된 형태의 네트워크

PDN (Public Data Network) : 서비스를 제공하는 서버가 위치한 독립적인망

PDN connection : 단말에서 PDN으로의 연결, 즉, ip 주소로 표현되는 단말과 APN으로 표현되는 PDN과의 연관(연결)

PDN-GW (Packet Data Network Gateway) : UE IP address allocation, Packet screening & filtering, Charging data collection 기능을 수행하는 EPS망의 네트워크 노드

Serving GW(Serving Gateway) : 이동성 담당(Mobility anchor), 패킷 라우팅(Packet routing), 유휴 모드 패킷 버퍼링(Idle mode packet buffering), Triggering MME to page UE 기능을 수행하는 EPS망의 네트워크 노드

PCRF(Policy and Charging Rule Function) : 서비스 flow 별로 차별화된 QoS 및 과금 정책을 동적(dynamic) 으로 적용하기 위한 정책 결정(Policy decision)을 수행하는 EPS망의 노드

APN (Access Point Name): 네트워크에서 관리하는 접속 포인트의 이름으로서 UE에게 제공된다. 즉, PDN을 지칭하거나 구분하는 문자열. 요청한 서비스나 망(PDN)에 접속하기 위해서는 해당 P-GW를 거치게 되는데, 이 P-GW를 찾을 수 있도록 망 내에서 미리 정의한 이름(문자열) (예) internet.mnc012.mcc345.gprs

TEID(Tunnel Endpoint Identifier) : 네트워크 내 노드들 간에 설정된 터널의 End point ID, 각 UE의 bearer 단위로 구간별로 설정된다.

NodeB: UMTS 네트워크의 기지국으로 옥외에 설치되며, 셀 커버리지 규모는 매크로 셀에 해당한다.

eNodeB: EPS(Evolved Packet System) 의 기지국으로 옥외에 설치되며, 셀 커버리지 규모는 매크로 셀에 해당한다.

(e)NodeB: NodeB와 eNodeB를 지칭하는 용어이다.

MME: Mobility Management Entity의 약자로서, UE에 대한 세션과 이동성을 제공하기 위해 EPS 내에서 각 엔티티를 제어하는 역할을 한다.

세션(Session): 세션은 데이터 전송을 위한 통로로써 그 단위는 PDN, Bearer, IP flow 단위 등이 될 수 있다. 각 단위의 차이는 3GPP에서 정의한 것처럼 대상 네트워크 전체 단위(APN 또는 PDN 단위), 그 내에서 QoS로 구분하는 단위(Bearer 단위), 목적지 IP 주소 단위로 구분할 수 있다.

PDN 연결(connection) : 단말에서 PDN으로의 연결, 즉, ip 주소로 표현되는 단말과 APN으로 표현되는 PDN과의 연관(연결)을 나타낸다. 이는 세션이 형성될 수 있도록 코어 네트워크 내의 엔티티간 연결(단말-PDN GW)을 의미한다.

UE Context : 네크워크에서 UE를 관리하기 위해 사용되는 UE의 상황 정보, 즉, UE id, 이동성(현재 위치 등), 세션의 속성(QoS, 우선순위 등)으로 구성된 상황 정보

OMA DM (Open Mobile Alliance Device Management) : 핸드폰, PDA, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 모바일 디바이스들 관리를 위해 디자인 된 프로토콜로써, 디바이스 설정(configuration), 펌웨어 업그레이드(firmware upgrade), 에러 보고 (Error Report)등의 기능을 수행함

OAM (Operation Administration and Maintenance) : OAM이란 네트워크 결함 표시, 성능정보, 그리고 데이터와 진단 기능을 제공하는 네트워크 관리 기능군을 말함

NAS configuration MO (Management Object) : NAS 기능 (Functionality)와 연관된 파라미터들(parameters)을 UE에게 설정(configuration)하는 데 사용하는 MO (Management object)를 말함

MTC : Machine Type Communication으로 사람의 개입 없이 장치간에 일어나는 통신

MTC 기기(device): 핵심 네트워크를 통한 통신기능이 있는 특정 목적을 수행하는 UE, 예) 자판기, 검침기, 헬스케어 서비스를 제공하는 기기 등

MTC 서버: MTC device를 관리하고 데이터를 주고 받는 네트워크 상의 서버. 이는 core network 외부에 있을 수 있다.

MTC 애플리케이션 : MTC device와 MTC Server를 이용한 실제 응용 (원격 검침, 물량 이동 추적 등)

MTC Feature : MTC 애플리케이션을 지원하기 위한 네트워크의 기능이나 특징, 즉, 각 application의 용도에 따라 일부 feature들이 요구된다. 예를 들어 MTC monitoring (장비 분실에 대비한 원격 검침등에 필요), Low mobility(자판기의 경우 이동이 거의 없다.) 등이 있다.

NAS (Non-Access-Stratum) : UE와 MME간의 제어 플레인(control plane)의 상위 stratum. UE와 네트워크간의 이동성 관리(Mobility management)와 세션 관리 (Session management), IP 주소 관리 (IP address maintenance) 등을 지원

<파워 세이빙 모드(PSM)>

전력 소모(power consumption)를 줄이기 위해서, MTC 기기는 파워 세이밍 모드(PSM)을 적용할 수 있다. 상기 PSM 상태에 진입하게 되면, 상기 MTC 기기는 액세스 계층(Access Stratum: AS)을 비활성화하는 하기 때문에, 상기 PSM은 전원 오프 상태와 유사하다. 다만, 상기 PSM 상태에서는 MTC 기기가 네트워크에 등록된 상태로 존재할 수 있고, 그로 인해 MTC 기기가 네트워크에 다시 어태치(re-attach)하지 않아도 되며 또한 PDN 연결을 다시 수립(re-establish)하지 않아도 되기 때문에, PSM 상태와 전원 오프 상태는 차별된다.

MTC 기기가 일단 PSM 상태로 진입하게 되면, 예컨대 주기적인 TAU/RAU 또는 상향링크 데이터의 발생 또는 디태치(detach)와 같은 이벤트의 발생(mobile originated event)이 MTC 기기로 하여금 네트워크에 어떤 절차를 시작하도록 하기 전까지, PSM 상태로 머무르게 된다.

MTC 기기가 PSM 상태에 있었더라도, 서비스의 발신(mobile originating service)이 필요한 경우에는 언제든지 PSM을 벗어날 수 있다. 즉 PSM 상태에 있더라도, 상기 MTC 기기는 발신 서비스(mobile originated service)에 대해서는 아무때나 액세스 계층(AS)을 활성화하고, 아이들 모드의 동작을 재개할 수 있다.

다른 한편, 모바일 착신가능 타이머(mobile reachable timer)가 만료하고 상기 MTC 기기의 활성 시간이 만료한 경우, 상기 MME는 상기 MTC 기기가 PSM 상태로 진입하였고, 그로 인해 페이징이 불가능함을 알 수 있다.

반면 MTC 기기가 일단 PSM 상태로 진입한 경우에는 서비스의 착신(mobile terminating service)을 즉각적으로 수신할 수 없다. 다시 말해서, MTC 기기가 PSM 상태로 진입하였다면, 서비스의 착신(mobile terminating service)에 대해서는, 주기적인 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update: TAU) 또는 라우팅 영역 갱신(Routing Area Update: RAU) 절차 이후의 시그널 전송 혹은 데이터 전송과 같은 이벤트의 발생(mobile originated event) 이후의 활성 시간(Active time) 주기 동안에만 응답할 수 있다.

따라서, PSM은 빈번하지 않은 발신 서비스(mobile originating service)와 착신 서비스 mobile terminating service)를 요구하는 MTC 기기에 적합하고 또한 통신에 있어서 일정 지연(latency)을 감내할 수 있는 MTC 기기에만 적합하다.

한편, MTC 기기는 잠재적인 착신 서비스(mobile terminated service) 또는 SMS와 같은 데이터의 수신을 가능하게 할 만큼 충분히 긴 활성 시간을 요청해야 한다.

MTC 기기가 PSM을 사용하길 희망할 경우, 상기 MTC 기기는 매 어태치 및 TAU/RAU 절차 동안에 활성 시간(active time)의 값을 요청해야 한다. 만약 네트워크가 PSM을 지원하고, 상기 MTC 기기가 PSM을 사용하는 것을 수락할 경우, 활성 시간의 값을 상기 MTC 기기에게 할당한다. 상기 네트워크는 상기 MTC 기기가 요청한 활성 시간 값과 MME/SGSN 설정을 고려하여 상기 MTC 기기에게 할당할 활성 시간 값을 결정할 수 있다. 만약, 상기 네트워크가 할당한 활성 시간의 값이 만족스럽지 않은 경우, 상기 MTC 기기는 다음 번 도래하는 TAU/RAU 절차의 주기 동안에만 자신의 원하는 활성 시간의 값을 요청할 수 있다.

상기 활성 시간에 대해 추천되는 최소 길이는 대기중인 SMS를 전달하기에 충분한 정도의 길이로서, 예컨대 2번의 DRX 사이클에 10초를 더한 값일 수 있다. 구체적으로, MME/SGSN 내에 ‘msg waiting flag’가 설정되어 있다면, 상기 활성 시간에 대해 추천되는 최소 길이는 상기 설정된‘msg waiting flag’에 기초하여, SMSC 내에 대기중인 SMS가 HSS를 통하여 MME/SGSN으로 전달되도록 트리거할 수 있을 정도의 충분한 길이로서, 예컨대 2번의 DRX 사이클에 10초를 더한 값일 수 있다.

상기 대기중인 SMS라 함은 네트워크에 MTC 기기로 향할 SMS가 도착하였지만, 상기 MTC 기기는 PSM 상태이므로 바로 전달할 수 없어, 대기 상태로 저장되어 있는 것을 말한다. 그러나, 상기 활성 시간은 상기 대기중인 SMS를 전달하기 위해 필요한 시간 보다 짧을 수 있다. 상기 MME/SGSN이 이와 같이 짧은 길이의 활성 시간을 설정한 경우, 상기 MME/SGSN과 RAN은 상기 대기중인 SMS를 전달할 수 있도록 상기 MTC 기기와 충분하게 긴 시간 동안 연결을 유지하도록 설정되어야 할 수도 있다.

또한, PSM을 적용가능한 MTC 기기는 서비스의 착신(mobile terminated services)에 대한 지연(latency)/응답성(responsiveness)에 적합한 주기적인 TAU/RAU 타이머 값을 어태치 및 TAU/RAU 절차 동안에 네트워크에 요청하게 된다. 네트워크가 주기적인 TAU/RAU 타이머 값을 MTC 기기에 할당하였으나, 상기 MTC 기기가 만족하지 목하는 경우, 상기 MTC 기기는 다음 번 도래하는 TAU/RAU 절차의 주기 동안에만 자신의 원하는 주기적인 TAU/RAU 타이머 값을 요청할 수 있다.

결과적으로, PSM을 지원하고 사용하길 희망한다면, MTC 기기는 활성 시간의 값과 주기적인 TAU/RAU 타이머의 값을 매 어태치 및 TAU 절차 동안에 네트워크에 함께 요청해야 한다. 이와 달리, 활성 시간의 값을 요청하지 않고서는 주기적인 TAU/RAU의 값도 요청할 수 없다. 마찬가지로, 네트워크는 MTC 기기가 요청하지도 않았는데도, 활성 시간의 값을 임의적으로 할당할 수도 없다.

한편, 이하에서는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 8a는 파워 세이밍 모드(PSM)를 위한 활성 타이머(Active Timer)를 협상하는 과정을 나타내고, 도 8b 및 도 8c는 파워 세이밍 모드(PSM)의 동작을 나타낸 예시도이다.

도 8a에 도시된 바와 같이, MTC 기기(100)는 요청하는 활성 시간의 값(즉, 활성 타이머의 값)과 주기적인 TAU/RAU 타이머 값(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)의 값을 어태치 요청 메시지 혹은 TAU 요청 메시지에 포함하여 MME/SGSN(510)에 전송한다. MME/SGSN(100)이 상기 요청 메시지를 수신하면, PSM을 지원하는 지를 확인하고, 만약 지원한다면, 활성 시간의 값(즉, 활성 타이머의 값)과 주기적인 TAU/RAU 타이머 값(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)의 값을 포함한 어태치 수락 메시지 또는 TAU 수락 메시지를 상기 MTC 기기(100)에게 전송한다. 이때, 상기 수락 메시지에 포함되는 활성 시간의 값(즉, 활성 타이머의 값)과 주기적인 TAU/RAU 타이머 값(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)은 상기 MME가 원하는 값일 수 있다. 다만, 여기서 주기적인 TAU/RAU 타이머 값(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)은 포함되지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 MTC 기기는 주기적인 TAU/RAU 타이머 값(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)에 대한 기본값을 사용할 수 있다. 혹은, 상기 MTC 기기가 상기 주기적인 TAU/RAU 타이머 값(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)의 값을 상기 요청 메시지에 포함시키지 않았더라도, 상기 MME는 자신이 원하는데로 설정하여 상기 수락 메시지에 포함하여 전송할 수 있다.

한편, 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이 상기 MTC 기기가 활성 시간의 값을 요청하였고, 상기 네트워크가 활성 시간의 값을 할당한 경우, 상기 MTC 기기는 상기 할당된 활성 시간의 값에 따라 활성 타이머를 구동한다. 마찬가지로, ECM_CONNECTED으로부터 ECM_IDLE로의 전환할 때 MME는 상기 활성 시간의 값에 기초하여 모바일 착신가능 타이머(mobile reachable timer)를 구동한다.

그리고 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이 상기 활성 타이머가 만료하면, 상기 MTC 기기는 자신의 액세스 계층(AS)을 비활성화하고, PSM 상태로 전환한다. PSM 상태에서는 액세스 계층(AS)의 비활성화로 인하여, 상기 MTC 기기는 아이들 모드(idle mode)의 모든 절차를 중지하지만, NAS 계층의 타이머, 예컨대 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)는 구동한다.

상기 MTC 기기는 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)가 만료함으로써 주기적인 TAU 절차를 수행하기 전까지 상기 액세스 계층(AS)을 다시 활성화하지 않고 또한 아이들 모드의 절차를 재개하지 않는다.

상기 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)가 만료하기 직전에 이르면, 상기 MTC 기기는 액세스 계층(AS)을 다시 활성화하고, EPC와의 통신을 설정하기 위해 필요한 무선 액세스(radio access) 설정 과정(PLMN 선택 또는 셀 선택)을 수행하게 된다.

상기 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)가 만료 하게 되면, 상기 MTC 기기는 다시 TAU/RAU 절차를 수행하고, 이어서 다시 PSM 상태로 진입한다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 MTC 기기가 상기 네트워크에 의해 할당된 활성 시간의 값(활성 타이머의 값)이 만족스럽지 못한 상황을 가정하자. 예를 들어, 상기 MTC 기기가 자신의 희망하는 활성 시간의 값(활성 타이머의 값)을 어태치 요청 메시지 혹은 TAU/RAU 요청 메시지에 포함시켜 전송하였으나, 네트워크는 MTC 기기가 요청한 것과 다른 활성 시간의 값(활성 타이머의 값)을 수락 메시지에 포함시켜 상기 MTC 기기에게 전달한 상황을 가정하자. 이러한 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 MTC 기기는 일단 PSM 상태에 진입하였다가 다음 번 TAU/RAU 절차의 주기가 도래하면 그때서야 자신의 원하는 활성 시간의 값을 요청할 수 있다. 상기 PSM 상태에 일단 진입하게 되면, 상기 MTC 기기는 전송할 데이터가 있을 경우에만, 상기 PSM을 종료할 수 있게 된다.

그런데 다음의 상황을 또 가정해보자. 예를 들어, 상기 MTC 기기가 PSM 상태에 진입한 이후, 전송할 데이터(mobile originated data: 이하, MO data라 함)가 발생하면, 상기 MTC 기기는 상기 발신 데이터를 전송하기 위해 액세스 계층(AS)을 활성화시킨다. 상기 액세스 계층(AS)가 활성화되면, 상기 MTC 기기는 발신 데이터(MO data)의 전송을 서비스 요청 메시지(Service Request message)를 통해 네트워크에 알리게 된다. 그렇지만, 상기 서비스 요청 메시지를 통해서는, 상기 MTC 기기는 활성 시간의 값을 요청할 수 없는 문제점이 있다.

더구나, 상기 MTC 기기가 상기 서비스 요청 메시지를 통해 발신 데이터의 전송을 알린 다음 상기 발신 데이터(MO data)를 전송하고 나면, 상기 MTC 기기는 자신의 희망하는 활성 시간의 값(활성 타이머의 값)을 TAU/RAU 요청 메시지를 통해 네트워크에 요청할 수 있어야 하는데 상기 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대, Ext T3412 또는 Ext T3312)가 만료하기 전까지는 이 마저도 불가능한 문제점이 있다.

또한, 이와 같이 자신의 희망하는 활성 시간의 값(활성 타이머의 값)을 요청하지 못했기 때문에, 상기 MTC 기기는 상기 발신 데이터를 전송하고 나서도, 자신의 요청한 것과 다르게 네트워크에서 할당한 활성 시간의 값(활성 타이머의 값)에 따라 다시 PSM 상태로 진입해야 하는 문제점이 있다. 그게 아니라면, 상기 MTC 기기는 상기 발신 데이터를 전송하고 나서 아예 PSM을 종료 해버려야 하는 문제점이 있다.

이하, 발신 데이터(MO data)를 전송한 후에도 PSM 유지하는 경우의 문제점과, 발신 데이터(MO data)를 전송한 후에 PSM도 종료하는 경우의 문제점을 나누어 설명하기로 한다.

1. 발신 데이터(MO data)를 전송한 후, PSM를 유지하는 경우

서비스 요청 메시지로 트리거링된 발신 데이터(MO data)를 전송 종료 후, PSM 사용을 유지하는 경우에는, 활성 시간(Active Time)의 값은 이전 PSM 상태에서 사용되었던 값을 재사용할 수도 있고, 네트워크와 MTC 기기간에 사전에 설정 된 값을 사용할 수도 있다.

이 경우, MTC 기기는 자신이 원하는 활성 시간(Active Time)의 값을 요청할 수 있는 기회를 얻지 못하게 되는 문제가 발생한다. 그리고, MTC 기기가 PSM을 더 이상 사용하기를 원하지 않을 때, 이를 네트워크에 바로 알릴 수 없게 되고, 어태치 요청 메시지나 TAU/RAU 요청 메시지를 통해 자신의 희망하는 활성 시간의 값을 요청할 수 있을 때까지 기다려야 한다. 만약 이러한 경우가 연속적인 PSM 사이크마다 일어난다면 PSM을 사용을 그만두기 위해 많은 시간을 기다리는 경우가 발생하게 된다. 이는 시스템 운영의 측면에서의 비효율을 발생시킬 수 있다.

2. 발신 데이터(MO data)를 전송 종료 후, PSM도 종료하는 경우

서비스 요청 메시지로 트리거링된 발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후, PSM 사용을 종료하게 된다면, MTC 기기는 PSM을 계속해서 사용을 원한다는 의사를 전달하기 위해 추가적인 TAU/RAU 요청 메시지를 전송해야 한다. 이는 시스템 운영의 측면에서의 비효율을 발생시킬 수 있다. 이하, 도 9a 및 도 9b를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 9a는 빈번하게 발신 데이터(MO data)를 전송하는 경우의 문제점을 나타낸다.

도 9a를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, PSM 상태에서 발신 데이터(MO data)가 발생하면 MTC 기기(100)는 액세스 계층(AS)을 활성화한 후 전송한다.

발신 데이터(MO data)의 전송이 종료되면, 상기 MTC 기기(100)는 액세스 계층(AS)을 다시 비활성화하고 다시 PSM 상태로 들어간다. 이후 MTC 기기(100)는 발신 데이터(MO data)가 또 다시 발생하면 액세스 계층(AS)을 활성화한 후 전송하고, 상기 전송이 종료하면 다시 비활성한다.

이때, 발신 데이터(MO data)의 발생이 빈번하게 일어나는 경우를 생각해보자. MTC 기기(100)는 액세스 계층(AS)을 활성화 및 비활성화 하는 동작을 반복하게 되고, 이로 인한 전력 소모가 증가하게 된다. 이는 원래 PSM의 목적과 위배되는 상황이며, 이러한 경우 PSM 상태에 들어가지 않는 것이 더 나을 수 있다.

한편, PSM 상태에 있을 때, 발신 데이터(MO data)가 발생시, 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대 Ext T3312/T3412)에 관한 동작을 살펴보자. PSM 상태에 진입하면, MTC 기기(100)는 EMM-IDLE상태가 되고, 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대 Ext T3312/T3412)는 시작하게 된다. 이때, 발신 데이터(MO data)가 발생하면, 상기 MTC 기기(100)는 서비스 요청 메시지를 전송한 후, EMM-CONNECTED 상태가 되고, 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대 Ext T3312/T3412)를 중지하게 된다. MTC 기기(100)가 발신 데이터(MO data) 전송 이후 EMM-CONNECTED에서 EMM-IDLE이 되면 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대 Ext T3312/T3412)값은 초기 값으로 리셋하고, 다시 시작하게 된다. 여기서 보는 바와 같이 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대 Ext T3312/T3412)가 발신 데이터(MO data)의 전송으로 인해 새로운 초기 값으로 리셋 되면서 다음번 TAU/RAU 절차가 지연되게 된다. 이러한 지연은 발신 데이터(MO data)가 발생이 빈번하게 일어나는 상황에서는 연속적으로 발생할 수 있다. 이러한 경우, MTC 기기(100)는 TAU/RAU 절차를 수행할 수 있는 기회가 계속 지연되어 PSM 파라미터(즉, 활성 시간의 값)를 변경하거나 PSM을 종료할 수 있는 기회 또한 지연되게 된다. 최악의 경우, MTC 기기(100)가 스스로 PSM을 벗어날 수 없는 상황이 발생할 수 있다. 이는 PSM의 효율을 저하시킬 수 있다.

도 9b는 애플리케이션 서버가 PSM 파라미터의 변경이나 PSM 종료를 요청하는 경우의 문제점을 나타낸다.

MTC 기기(100)가 PSM 상태에 들어가면, MME(510)는 해당 MTC 기기(100)가 착신가능(reachable)하지 않다고 판단하여 PPF를 0로 설정한다. PPF를 0로 설정하게 되면 S-GW(520)로부터 오는 해당 MTC 기기의 DDN(Downlink Data Notification)을 거절하게 된다. PSM 상태의 MTC 기기(100)가 PSM을 벗어나서 활성 시간에 진입하거나 종료하게 되어 다시 착신가능(reachable)한 상태로 진입하게 되면 MME(510)는 PPF를 1로 설정하여 DDN이 오면 해당 MTC 기기에게 페이징을 전송한다.

PSM도중, MTC 기기(100)가 발신 데이터(MO data)가 발생하게 되면 액세스 계층(AS) 활성화하고 PLMN 선택과 셀 선택의 과정을 통해 특정 셀에 캠프온(camped on) 상태가 된다. 이때, MME(510)는 해당 MTC 기기(100)가 착신가능(reachable)하다고 판단하여, PPF를 1로 설정하게 된다. 이후, MTC 기기(100)는 발신 데이터(MO data)의 전송을 위해 서비스 요청 메시지를 전송하고, 이어서EMM-CONNECTED 상태가 되고, 발신 데이터(MO data)를 전송하게 된다. 이때, 애플리케이션 서버(700)는 MTC 기기(100)가 EMM-CONNECTED임을 인지하고, MTC 기기(100)에게 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값)의 변경이나 PSM 종료를 요청하게 된다. 이후, 발신 데이터(MO data) 전송이 종료하게 되면 MTC 기기(100)는 다시 PSM 상태로 들어가게 되고, MME(510)는 PPF를 다시 0로 설정하게 된다. 이때, 애플리케이션 서버(700)는 이전에 MTC 기기(100)에게 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값)변경이나 PSM 종료에 대한 요청이 수락됐다고 판단하고, 다운링크 데이터를 전송하게 된다. 이 다운링크 데이터는 P-GW(530)을 거쳐 S-GW(520)에게 전달되고, S-GW(520)는 MME(510)에게 DDN을 전송하게 된다. 하지만, MME(510)는 PPF가 0로 설정되어 있어서 DDN 거절을 S-GW(520)에게 전송하게 된다. 하지만, 애플리케이션 서버(700)는 이러한 상황을 인지하지 못하고 계속적으로 다운링크 데이터를 전송하게 되고, 이는 S-GW(520)의 DDN 전송과 MME(510)의 DDN 거절을 계속 유발하게 된다. 이는 불필요한 시그널링 및 데이터의 전송을 증가시키는 결과를 초래하게 된다. 이러한 결과의 원인은 MTC 기기(100)가 애플리케이션 서버(700)로부터 PSM에 대한 요청을 받았음에도 불구하고, 스스로 PSM의 변화를 수행할 수 있는 방법이 없기 때문이다.

<본 명세서의 개시들>

따라서, 본 명세서의 개시는 전술한 문제점을 해결하기 위한 해결책들을 제안한다.

본 명세서의 개시들은 PSM 상태에 있던 MTC 기기(100)가 발신 데이터(MO data)를 전송시 발생하는 비효율적인 시스템 운영을 개선을 위한 해결책들을 제안한다.

본 명세서에서 제시되는 해결책은 크게 서비스 요청 메시지를 이용하는 해결 방안에 관한 제1 개시와, 서비스 요청 절차 이후의 절차를 이용하는 해결 방안에 관한 제2 개시와, 그리고 TAU/RAU 요청 메시지를 이용하는 해결 방안에 관한 제3 개시로 나뉜다.

1. 본 명세서의 제1 개시: 서비스 요청 메시지를 이용하는 해결 방안

본 명세서의 제1 개시는 서비스 요청 메시지를 이용하는 해결 방안을 제시한다. 이러한 해결 방안은 다시 서비스 요청 메시지에 활성 시간을 포함시키는 방안과, 서비스 요청 메시지에 인디케이션을 포함시키는 방안, 서비스 요청 메시지 이후 다른 NAS 절차나 새로운 절차를 진행하는 방안으로 나뉜다. 이하, 각 방안에 대해서, 발신 데이터(발신 데이터(MO data))를 전송한 후에도 PSM이 유지되는 상황과, 발신 데이터(발신 데이터(MO data))를 전송한 후 PSM이 종료되는 상황으로 나누어 설명하기로 한다.

1-1. 발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후, PSM이 유지되는 상황

1-1-1. MTC 기기도 PSM의 유지를 희망하고, PSM 파라미터의 변경도 원치 않는 경우

발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후에도 PSM이 그대로 유지되는 상황에서는, 상기 MTC 기기(100)도 PSM을 그대로 유지하고 싶고 PSM 파라미터를 변경하고 싶지 않다면, PSM 파라미터를 서비스 요청 메시지에 포함시키지 않고 전송할 수 있다. 이 경우, 기존 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값)를 그대로 사용하거나 혹은 기존에 미리 설정된 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값)를 사용할 수도 있다).

1-1-2. MTC 기기도 PSM의 유지를 희망하지만 PSM 파라미터의 변경은 필요한 경우

다만, 발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후에도 PSM이 그대로 유지되는 상황에서, 상기 MTC 기기(100)도 PSM을 그대로 유지하고 싶지만, 기존 PSM 파라미터에 변화를 원한다면, 상기 MTC 기기는 이에 대한 정보를 서비스 요청 메시지에 추가하거나 추가적인 동작을 하게 된다. 여기서 기존 PSM 에 변화를 원할 때라 함은 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값 또는 주기적인 TAU/RAU 타이머 값)변경이나 PSM을 종료하고 싶을 때를 의미하게 된다.

즉, 기존 PSM에 변화를 원할 때는, MTC 기기(100)는 서비스 요청 메시지에 자신의 원하는 활성 시간이나 주기적인 TAU/RAU 타이머의 값을 포함시킬 수 있다. 이에 대해서 도 10a을 참조하여 설명하기로 한다.

도 10a는 본 명세서의 제1 개시의 일 방안에 따라 MTC 기기가 자신의 원하는 활성 시간의 값을 서비스 요청 메시지에 포함시켜 전송하는 예를 나타낸다.

도 10a를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, PSM 상태에 있던 MTC 기기(100)가 발신 데이터(MO data)가 발생하면, PSM을 벗어나면서, 서비스 요청 메시지를 전송하게 된다. 이 때, MTC 기기(100)는 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값)를 변경하고 싶으면, 상기 서비스 요청 메시지에 자신이 원하는 PSM 파라미터, 예컨대 활성 시간의 값과 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대 Ext T3312/T3412)를 추가하여 전송하게 된다.

1-1-3. MTC 기기는 PSM의 종료를 희망하는 경우

PSM 상태에 있던 MTC 기기(100)가 발신 데이터(MO data)가 발생하면, PSM을 벗어나면서 서비스 요청 메시지를 전송한다. 이때, MTC 기기(100)가 PSM을 종료하고 싶은 경우 상기 서비스 요청 메시지에 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값)를 포함시키지 않고 전송할 수 있다. 이에 대해서 도 10b를 참조하여 설명하기로 한다.

도 10b는 본 명세서의 제1 개시의 다른 일 방안에 따라 MTC 기기가 PSM을 종료하고 싶을 때 서비스 요청 메시지에 활성 시간의 값을 포함시키지 않고 전송하는 예를 나타낸다.

도 10b를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, PSM 상태에 있던 MTC 기기(100)가 발신 데이터(MO data)가 발생하였을 때, PSM을 종료하고 싶으면 서비스 요청 메시지에 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값)을 포함시키지 않고 전송할 수 있다.

한편, 도 10a과 도 10b에서 서비스 요청 메시지를 수신한 MME/SGSN(510)은 응답 메시지에 PSM 파라미터, 예컨대 활성 시간의 값과 주기적인 주기적인 TAU/RAU 타이머(예컨대 Ext T3312/T3412)를 포함시켜 전송할 수도 있다. 한편, 상기 서비스 요청에 대한 응답 메시지는 사용자 평면을 위한 베어러의 수립이 성공적으로 이루어 졌다는 AS 인디케이션이 상기 MTC 기기로 전달되는 도중에, 전송될 수 있다.

1-2. 발신 데이터(MO data)를 전송종료 후, PSM이 종료되는 상황

1-2-1. MTC기기는 PSM의 유지를 희망하는 경우

MTC 기기(100)가 PSM을 계속 사용하기를 원할 때는 서비스 요청 메시지에 인디케이션을 포함시켜 전송할 수 있다.

상기 인디케이션은 ‘기존 PSM 파라미터를 사용하여 PSM을 유지’와 ‘새로운 PSM 파라미터를 사용하여 PSM을 유지’중 어느 하나를 나타낼 수 있다.

1-2-2. MTC기기는 PSM의 유지를 희망하되, PSM 파라미터의 변경이 필요한 경우

발신 데이터(MO data)를 전송종료 후, PSM이 종료되는 상황에서 MTC기기는 PSM의 유지를 희망하되, PSM 파라미터의 변경이 필요한 경우, 상기 MTC 기기는 이를 알리는 인디케이션을 서비스 요청 메시지에 포함시켜 전송할 수 있다.

상기 인디케이션이 포함되면, PSM 파라미터를 변경하기 위한 추가적인 절차, 예컨대 TAU/RAU 절차가 수행될 수 있다. 대안적으로, MTC 기기(100)가 PSM의 유지를 희망하되, PSM 파라미터의 변경을 원할 때에는, 서비스 요청 메시지에 자신의 원하는 PSM 파라미터를 포함시켜 전송할 수 있다.

이와 같이, MTC 기기가 PSM의 유지를 희망하는지, 유지를 희망하되 PSM 파라미터의 변경을 요청하는지에 따라 다른 인디케이션을 서비스 요청 메시지에 포함시킬 수 있다. 구체적으로는 도 10c를 참조하여 설명하기로 한다.

도 10c는 본 명세서의 제1 개시의 다른 일 방안에 따라 서비스 요청 메시지에 인디케이션을 포함시키는 예를 나타낸다.

도 10c에 도시된 바와 같이, MTC 기기가 PSM의 유지를 희망하는지, 유지를 희망하되 PSM 파라미터의 변경을 요청하는지에 따라 다른 인디케이션을 서비스 요청 메시지에 포함시킬 수 있다.

1-2-3. MTC기기는 PSM의 종료를 희망하는 경우

발신 데이터(MO data)를 전송종료 후, PSM이 종료되는 상황에서 MTC기기도 PSM의 종료를 희망하는 경우, 상기 MTC 기기는 서비스 요청 메시지에 활성 시간 값 대신에 종료의 희망을 나타내는 인디케이션을 포함시켜 전송하고 그로 인해 PSM는 종료하게 된다.

대안적으로, MTC 기기가 PSM의 유지를 희망하는지, 유지를 희망하되 PSM 파라미터의 변경을 요청하는지 혹은 PSM의 종료를 원하는지에 따라 인디케이션을 서비스 요청 메시지에 포함시킬 수 도 있고 포함시키지 않을 수도 있다. 예를 들어, 인디케이션이 없는 경우에는, 기존 PSM 파라미터를 사용하여 PSM을 유지하는 것을 의미할 수 있다. 인디케이션이 있는 경우에는, 기존 PSM의 종료를 포함한 변경을 의미한다. 예를 들면, 인디케이션의 값이 0인 경우, PSM종료를 의미할 수 있다. 반면 인디케이션의 값이 1인 경우, PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값)의 변경을 의미할 수 있다. PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값)의 변경을 위해서는 발신 데이터(MO data)의 전송 완료 이후 추가적인 RAN/TAU procedure를 수행할 수 있다.

2. 본 명세서의 제2 개시: 서비스 요청 절차 이후의 다른 절차를 이용하는 방안

2-1. 발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후, PSM이 유지되는 상황

발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후에도 PSM이 그대로 유지되는 상황에서, 상기 MTC 기기(100)도 PSM을 유지하되, PSM 파라미터의 변경을 희망하는 경우, 추가적인 절차를 트리거한다. 이 추가적인 절차는 일반적인 NAS 메시지의 전송 절차 혹은 다른 NAS 메시지의 전송 절차 일 수 있다.

도 11은 본 명세서의 제2 개시의 일 방안에 따라 NAS 절차를 트리거링하는 예를 나타낸다.

도 11을 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후에도 PSM이 그대로 유지되는 상황에서, 상기 MTC 기기(100)도 PSM을 유지하되, PSM 파라미터의 변경을 희망하는 경우, ‘새로운 PSM 파라미터를 사용하여 PSM을 유지를 나타내는 인디케이션을 서비스 요청 메시지에 포함시켜 전송한 후, 추가적인 NAS 절차를 트리거링 한다. 상기 추가적인 절차는 일반적인 NAS 메시지의 전송 절차 혹은 다른 NAS 메시지의 전송 절차 일 수 있다. 이와 같은 추가적인 절차를 통해 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값)를 요청할 수 있다.

3. 본 명세서의 제3 개시: TAU/RAU 요청 메시지를 이용하는 방안

3-1. 발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후, PSM이 유지되는 상황

발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후에도 PSM이 그대로 유지되는 상황에서, 상기 MTC 기기(100)가 PSM 변경을 원할 때에만, TAU/RAU 요청 메시지를 전송하게 된다. 여기서 PSM의 변경을 원할 때라 함은 PSM은 유지하되 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값 또는 주기적인 TAU/RAU 타이머)를 변경하고 싶거나, 아니면 PSM의 종료를 희망할 때를 의미한다. 따라서, MTC 기기(100)가 PSM 파라미터의 변경을 원할 때는, TAU/RAU 요청 메시지에 자신의 원하는 활성 시간의 값 또는 주기적인 TAU/RAU 타이머를 포함시켜 전송할 수 있다. 만약, MTC 기기(100)가 PSM의 종료를 원할 경우에는, TAU/RAU 요청 메시지에 활성 시간의 값 및 주기적인 TAU/RAU 타이머의 값을 포함시키지 않고 전송할 수 있다. 이 경우, 네트워크는 MTC 기기(100)가 PSM 사용을 더 이상 원하지 않는다고 이해하게 된다.

3-2. 발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후, PSM이 종료되는 상황

발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후에도 PSM이 종료되는 상황에서, MTC 기기(100)가 PSM을 사용하길 희망하는 경우에는, 상기 PSM을 사용하길 희망하는 시점 혹은 기존 PSM 파라미터의 변경을 하고 싶은 시점에 TAU/RAU 요청 메시지를 통해 네트워크에 알릴 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 발신 데이터(MO data)를 전송 종료한 후, PSM이 유지되는 상황과 종료되는 상황 모두에서 공통적으로 TAU/RAU 요청 메시지는 발신 데이터(MO data) 전송 시점을 기준으로 다음 ‘상시’, ‘직전’, ‘이후’로 나뉠 수 있다.

3-3. TAU/RAU 요청 메시지를 발신 데이터(MO data) 전송 시점을 기준으로 상시 아무때나 전송할 수 있는 방안

MTC 기기(100)는 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값) 변경이나 PSM을 종료에 대한 필요가 생기는 시점에 아무때나 TAU/RAU 요청 메시지를 통해 이를 네트워크에에 알릴 수 있다. 이하 도 12a를 참조하여 설명하기로 한다.

도 12a는 본 명세서의 제3 개시의 일 방안에 따른 흐름도를 나타낸 예시도이다.

도 12a를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, PSM 상태에 있는 MTC 기기는 발신 데이터(MO data)의 발생과 무관하게 아무때나 TAU/RAU 요청 메시지를 전송하여 PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값 또는 주기적인 TAU/RAU 타이머의 값) 변경이나 PSM을 종료를 요청할 수 있다.

한편, PSM 파라미터(예컨대, 활성 시간의 값 또는 주기적인 TAU/RAU 타이머의 값) 변경이나 PSM을 종료를 TAU/RAU 요청 메시지를 통해 아무때나 요청할 수 있다 함은 특정 시간이나 특정 상황에 해당하는 경우를 의미할 수도 있다.

예를 들면, PSM의 변경을 요청할 수 있는 MTC 기기의 조건을 ECM 모드(ECM-IDLE, ECM-CONNECTED)에 따라 제한적으로 허용할 수 있다. 즉, ECM-CONNECTED인 경우에만 PSM 변경을 위한 TAU 요청 메시지를 전송하도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 발신 데이터(MO data)전송하는 동안, MTC 기기(100)가 PSM의 변경을 원할 때, PSM 변경에 대한 요청을 하기 위한 TAU/RAU 절차를 트리거링하도록 할 수 있다. 이때, 상기 TAU/RAU 절차가 트리거링된 이후 실제 TAU/RAU 요청 메시지가 전송되는 시점은 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때이거나 ECM-CONNECTED 상태 직후 또는 이후일 수 있다. 이 경우, PSM변화를 원하는 시점에 MTC 기기가 ECM-IDLE상태였다면, PSM 변화에 대한 요청을 하기 위한 TAU/RAU 절차를 수행을 할 수 없다.

3-4. TAU/RAU 요청 메시지를 발신 데이터(MO data) 전송 이전에만 전송할 수 있도록 하는 방안

PSM 상태에 있는 MTC 기기(100)가 발신 데이터(MO data)의 전송이 필요한 경우, MTC 기기(100)는 액세스 계층(AS)을 활성화한 후, 서비스 요청 메시지를 먼저 전송하기 전에, TAU/RAU 요청 메시지를 먼저 전송하도록 한다.

도 12b는 본 명세서의 제3 개시의 다른 일 방안에 따른 흐름도를 나타낸 예시도이다.

도 12b를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, PSM 상태에 있을 때 발신 데이터(MO data)가 발생하는 경우는 시스템 상황의 변동(예컨대, 트래킹 영역(TA)의 변동)과 상관없이 TAU/RAU 요청 메시지를 전송할 수 있다

다만, TAU/RAU 요청 메시지를 전송한 후, 발신 데이터도 전송할 수 있도록 하기 위해, 상기 TAU/RAU 요청 메시지 내에 active flag를 포함시켜 전송할 수 있다. 이와 같이 상기 TAU/RAU 요청 메시지 내에 active flag를 포함시켜 전송하면, 서비스 요청 절차와 유사한 절차를 수행하고 그에 따라 발신 데이터를 전송할 수 있게 된다.

3-5. TAU/RAU 요청 메시지를 발신 데이터(MO data) 전송 시점을 이후에만 전송할 수 있도록 하는 방안

MTC 기기(100)가 PSM 변경을 원한다면, 서비스 요청 메시지를 전송하고 그후 발신 데이터(MO data)의 전송도 마친 이후에, TAU/RAU 요청 메시지를 전송하도록 할 수도 있다.

도 12c은 본 명세서의 제3 개시의 또 다른 일 방안에 따른 흐름도를 나타낸 예시도이다.

도 12c을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, MTC 기기(100)가 PSM 변경을 원한다면, 서비스 요청 메시지를 전송하고 그후 발신 데이터(MO data)의 전송도 마친 이후에, TAU/RAU 요청 메시지를 전송하도록 할 수도 있다.

<본 명세서의 제3 개시의 요약>

도 13은 도 12a에 도시된 제3 개시의 일 방안에 따른 정리하여 다시 나타낸 예시적 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 상기 MTC 기기(100)가 PSM이 필요한 경우, 상기 MTC 기기(100)의 NAS 계층은 자신의 원하는 활성 시간 값과 주기적인 TAU/RAU 타이머 값을 포함하는 TAU/RAU 요청 메시지를 MME(510)으로 전송할 수 있다.

상기 MME(510)가 상기 MTC 기기(100)의 PSM 사용을 수락하는 경우, TAU/RAU 요청 메시지 내의 활성 시간 값과 주기적인 TAU/RAU 타이머 값에 기초하여, 상기 MTC 기기(100)에게 적당한 활성 시간 값과 주기적인 TAU/RAU 타이머 값을 할당한다. 이어서, 상기 MME(510)는 상기 할당한 활성 시간 값과 주기적인 TAU/RAU 타이머 값을 포함하는 TAU/RAU 수락 메시지를 상기 MTC 기기(100)로 전달한다.

그러면, 상기 MTC 기기(100)는 상기 TAU/RAU 수락 메시지 내의 활성 시간 값에 기초한 활성 시간 동안에만 액세스 계층을 활성화하고, 그 이후에는 액세스 계층을 비활성화한다. 이를 위해, 상기 MTC 기기(100)의 NAS 계층은 상기 액세스 계층에게 비활성화를 요청함으로써, PSM 상태로 진입한다. 상기 PSM 상태에서는 파워 오프된 것처럼 상기 MTC 기기(100)는 하향링크 데이터를 수신하지 못할 수 있지만, 상향링크 데이터는 아무때나(any time) 전송할 수 있도록 네트워크에는 등록 된 상태로 유지될 수 있다.

그러나, 상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 상기 MTC 기기(100)는 액세스 계층을 활성화하고, TAU/RAU 요청 메시지를 전송할 수 있다.

지금까지 설명한 내용들은 하드웨어로 구현될 수 있다. 이에 대해서 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 MTC 기기(100) 및 MME(510)의 구성 블록도이다.

도 14에 도시된 바와 같이 상기 MTC 기기(100)은 저장 수단(101)와 컨트롤러(102)와 송수신부(103)를 포함한다. 그리고 상기 MME(510)는 저장 수단(511)와 컨트롤러(512)와 송수신부(513)를 포함한다.

상기 저장 수단들(101, 511)은 전술한 방법을 저장한다.

상기 컨트롤러들(102, 512)은 상기 저장 수단들(101, 511) 및 상기 송수신부들(103, 513)을 제어한다. 구체적으로 상기 컨트롤러들(102, 512)은 상기 저장 수단들(101, 511)에 저장된 상기 방법들을 각기 실행한다. 그리고 상기 컨트롤러들(102, 512)은 상기 송수신부들(103, 513)을 통해 상기 전술한 신호들을 전송한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.

Claims

무선 기기에서 파워 세이밍 모드(PSM)를 지원하는 방법으로서,
PSM이 필요한 경우, 제1 활성 시간 값을 포함하는 제1 메시지를 네트워크 엔티티로 전송하는 단계와;
상기 네트워크 엔티티로부터 제2 활성 시간 값을 포함하는 제2 메시지를 수신하는 단계와, 여기서 상기 무선 기기의 PSM 적용이 상기 네트워크 엔티티에 의해서 수락된 경우, 상기 제1 활성 시간 값은 상기 제2 활성 시간 값을 결정하는데 이용되고;
상기 제2 활성 시간 값에 기초하여 PSM 상태로 진입하는 단계와, 여기서 상기 PSM 상태에서는 파워 오프된 것처럼 상기 무선 기기가 하향링크 데이터를 수신하지 않을 수 있되, 상향링크 데이터는 전송할 수 있도록 네트워크에는 등록 된 상태로 유지되고; 그리고
상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 제3 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 세이밍 모드를 지원하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 메시지는 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update: TAU) 요청 메시지 혹은 라우팅 영역 갱신(Routing Area Update: RAU) 요청 메시지이고,
제2 메시지는 TAU 수락 메시지 혹은 RAU 수락 메시지인 것을 특징으로 하는 파워 세이빙 모드를 지원하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제3 메시지는 TAU 요청 메시지 혹은 RAU 요청 메시지인 것을 특징으로 하는 파워 세이빙 모드를 지원하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 아무때나 상기 TAU 요청 메시지 혹은 RAU 요청 메시지가 전송되는 것을 특징으로 하는 파워 세이빙 모드를 지원하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우,
상기 제3 메시지는 상기 무선 기기가 원하는 제3 활성 시간의 값, 주기적인 TAU 타이머의 값, 그리고 주기적인 RAU 타이머의 값 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 세이빙 모드를 지원하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 주기적인 TAU 타이머의 값, 그리고 주기적인 RAU 타이머의 값은 Ext T3312 또는 EXT T3412으로 정의되는 것을 특징으로 하는 파워 세이빙 모드를 지원하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 PSM 상태로 진입하는 단계는
액세스 계층(Access Stratum: AS)을 비활성화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 세이빙 모드를 지원하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 제3 메시지를 전송하는 단계는
상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 아무때나 상기 액세스 계층을 활성화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 세이빙 모드를 지원하는 방법.
파워 세이밍 모드(PSM)를 지원하는 무선 기기로서,
송수신부와;
PSM이 필요한 경우 상기 송수신부를 통해 제1 활성 시간 값을 포함하는 제1 메시지를 네트워크 엔티티로 전송하고, 상기 네트워크 엔티티로부터 제2 활성 시간 값을 포함하는 제2 메시지를 수신하면, 상기 제2 활성 시간 값에 기초하여 PSM 상태로 진입하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
여기서 상기 무선 기기의 PSM 적용이 상기 네트워크 엔티티에 의해서 수락된 경우, 상기 제1 활성 시간 값은 상기 제2 활성 시간 값을 결정하는데 이용되고,
상기 PSM 상태에서는 파워 오프된 것처럼 하향링크 데이터를 수신하지 않을 수 있되, 상향링크 데이터는 전송할 수 있도록 네트워크에는 등록 된 상태로 유지되고, 그리고
상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 상기 제어부는 상기 송수신부를 통해 제3 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
제9항에 있어서, 상기 제1 메시지는 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update: TAU) 요청 메시지 혹은 라우팅 영역 갱신(Routing Area Update: RAU) 요청 메시지이고,
제2 메시지는 TAU 수락 메시지 혹은 RAU 수락 메시지인 것을 특징으로 하는 무선 기기.
제9항에 있어서,
상기 제3 메시지는 TAU 요청 메시지 혹은 RAU 요청 메시지인 것을 특징으로 하는 무선 기기.
제9항에 있어서, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우,
상기 제3 메시지는 상기 무선 기기가 원하는 제3 활성 시간의 값, 주기적인 TAU 타이머의 값, 그리고 주기적인 RAU 타이머의 값 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
제12항에 있어서,
상기 주기적인 TAU 타이머의 값, 그리고 주기적인 RAU 타이머의 값은 Ext T3312 또는 EXT T3412으로 정의되는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
제9항에 있어서, 상기 PSM 상태로 진입하기 위해, 상기 제어부는
상기 송수신부의 액세스 계층(Access Stratum: AS)을 비활성화하는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
제14항에 있어서, 상기 제3 메시지를 전송하기 위해, 상기 제어부는
상기 PSM의 중지가 필요하거나, 상기 제2 활성 시간의 변경이 필요할 경우에는, 그 시점에 아무때나 상기 송수신부의 액세스 계층을 활성화하는 것을 특징으로 하는 무선 기기.