KR20180079895A - 차세대 이동 통신 시스템에서 light connection을 지원하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 차세대 이동통신 시스템에서 다중 접속을 지원하는 방법 및 장치를 개시한다.
Description
본 발명은 차세대 이동통신 시스템에서 다중 접속을 지원하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
한편, 차세대 이동 통신 시스템에서 light connection을 사용하는 단말이 네트워크와의 연결을 해제하고, 소정의 시간 이후에 다시 연결을 시도하려고 할 때 light connection을 지원하는 기지국(혹은 셀)과 light connection을 지원하지 않는 기지국(혹은 셀)을 구분할 필요가 있다. 만약 light connection을 지원하지 않는 기지국(혹은 셀)에게 light connection 연결을 재개하려고 한다면 정상적인 연결을 설정할 수 없다.
차세대 이동 통신 시스템에서 한 개의 시퀀스 번호(Sequence number, SN)만을 사용한다면 단일 접속을 지원할 때 오버헤드를 줄일 수 있다는 장점이 있지만 한 개의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 것은 불가능한 바, 새로운 매커니즘이 추가되어야 할 필요가 있다. 따라서 본 발명의 일 목적은, 간격 부호화(gap encoding)방법을 제안하는 것이다. 또한, 대량의 패킷이 유실될 경우, 이를 지원하는 새로운 RLC 상태 보고 방법을 제공하는 것이다.
차세대 이동 통신 시스템에서 데이터 패킷에 대한 유효기간이 만료한 경우, 이 만료한 패킷을 어떻게 처리할 것인지는 중요한 문제이다. 만료한 패킷은 이미 PDCP PDU가 되어 있거나 RLC PDU가 되어 있거나 MAC PDU가 되어 있을 수 있다. 즉, 만료한 패킷을 어떻게 처리하느냐에 따라 각 계층의 기능에 영항을 미칠 수 있는 바, 본 발명의 일 목적은, 만료한 패킷을 처리할 때 만료한 패킷이 어디까지 프로세싱 되었는지에 따라 서로 다른 처리 방법을 제안하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 차세대 이동 통신 시스템에서 각 기지국이 light connection을 지원하는지 혹은 지원하지 않는지를 시스템 정보로 방송하여 단말이 light connection 지원 여부를 구분하여 연결을 설정할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것이다.
현재 LTE 시스템에서 단말이 핸드오버를 할 경우, 타겟 셀로의 랜덤 액세스 절차를 통해 동기를 맞추고 상향링크 grant를 수신하여 핸드오버 절차를 완료한다. 만약 핸드오버 절차에서의 시간 간섭 영향을 줄이기 위해 랜덤 액세스 절차가 없는 핸드오버를 도입하면 핸드오버 절차의 성공적인 완료를 알려주는 방법이 없다. 이에, 본 발명의 일 목적은, 단말이 랜덤 액세스 없는 핸드오버를 할 경우 타겟 셀과의 성공적인 핸드오버 완료를 결정하는 방법을 정의하는 것이다.
V2X를 지원하는 LTE 단말이 제한된 RF 체인을 가지고 있는 경우, 기지국으로의 상하향 전송 링크와 V2X 단말간의 사이드링크의 전송이 같은 시간에 발생하면 어떤 링크를 선택해야 하는지에 대한 문제가 있다. 이에, 본 발명의 일 목적은, V2X를 지원하는 LTE 단말에 대한 기지국으로의 상하향 전송 링크와 V2X 단말간의 사이드링크의 전송의 명확한 우선 순위 및 동작 원리를 제안하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 개의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 간격 부호화(gap encoding)방법을 제안함으로써, 오버헤드를 줄일 수 있으며, 대량의 패킷이 유실될 경우, 새로운 RLC 상태 보고 방법을 적용하기 때문에 오버헤드를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 만료한 패킷을 처리할 때 만료한 패킷이 어디까지 프로세싱 되었는지에 따라 서로 다른 처리 방법을 제안함으로써, 각 계층의 문제가 발생하지 않도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 light connection이 적용된 단말은 시스템 정보로 현재 연결 가능한 기지국(혹은 셀)의 light connection 지원 여부를 확인하고 연결 설정을 시도하기 때문에 정상적인 연결이 수행되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 단말이 랜덤 액세스 없는 핸드오버를 할 경우 타겟 셀과의 성공적인 핸드오버 완료를 결정하는 방법을 정의함으로써, 핸드오버 절차에서의 시간 간섭 영향 없이 핸드오버를 완료할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 V2X를 지원하는 LTE 단말에 대한 기지국으로의 상하향 전송 링크와 V2X 단말 간의 사이드링크의 전송의 명확한 우선 순위 및 동작 원리를 제안함으로써, 같은 시간에 서로 다른 링크의 전송이 발생할 때 어떻게 동작을 할지 명확히 하는 효과가 있다.
도 1a는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1b는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 1c는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1d는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 1e는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 각 계층 장치들을 설정하는 절차를 도시한 도면이다.
도 1fa 및 도 1fb는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 LTE 기지국과 NR 기지국을 통해서 서비스를 받을 수 있는 시나리오들을 설명한 도면이다.
도 1ga 및 도 1gb는 다중 접속 환경에서 하나의 시퀀스 번호를 사용하였을 때 발생할 수 있는 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 1h는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1i는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1j는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-2 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1k는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-3 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1l은 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-4 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1m은 본 발명에서 제 1-1의 RLC 상태 보고 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1n은 본 발명에서 제 1-2의 RLC 상태 보고 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1o은 본 발명에서 제 1-3의 RLC 상태 보고 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1p은 본 발명에서 제 1-4의 RLC 상태 보고 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1q는 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1r는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 1s는 본 발명에 따른 기지국 송수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2a는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2b는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2c는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2d는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2ea 및 도 2eb는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 LTE 기지국과 NR 기지국을 통해서 서비스를 받을 수 있는 시나리오들을 설명한 도면이다.
도 2f는 본 발명에서 데이터 패킷을 미리 프로세싱하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2g는 PDCP 계층에서 유지되는 타이머(예를 들면 PDCP discard timer)에 의해서 발생할 수 있는 문제를 나타낸 도면이다.
도 2ha, 도 2hb 및 도 2hc는 본 발명에서 만료된 패킷을 처리하는 제 2-1의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 2ia 및 도 2ib는 본 발명의 제 2-1의 실시 예를 적용한 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2j는 본 발명의 제 2-1의 실시 예를 적용한 경우 수신단 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2ka 및 도 2kb는 본 발명에서 만료된 패킷을 처리하는 제 2-2의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 2l은 본 발명의 제 2-2의 실시 예를 적용한 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2m은 본 발명에서 만료된 패킷을 처리하는 제 2-3의 실시 예를 설명하기 위한 PDCP control PDU의 한 예시를 나타낸 도면이다.
도 2n는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 각 계층 장치(entity, 이하 장치)들을 설정하는 절차를 도시한 도면이다.
도 2o는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 2p는 본 발명에 따른 기지국 송수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3a는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3b는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3d는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3e는 light connection 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3f은 본 발명에서 일반적인 단말이 데이터를 송수신하기 위해서 네트워크와 연결을 설정하는 일반적인 절차를 설명하는 도면이다.
도 3g는 본 발명에서 일반적인 단말이 트래킹 영역을 갱신하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 3h는 본 발명에서 차세대 이동 통신 시스템에서 light connection을 지원하기 위한 단말과 기지국의 light connection 절차를 나타낸 도면이다.
도 3i는 본 발명에서 light connected 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신(Paging Area Update, PAU)하는 제 3-1의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3j는 본 발명에서 light connected 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신(Paging Area Update, PAU)하는 제 3-2의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3k는 본 발명에서 light connected 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신(Paging Area Update, PAU)하는 제 3-3의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3l은 본 발명에서 제안한 light connected 모드 단말이 네트워크와 RRC 연결을 설정할 때 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3m은 본 발명에서 제안한 light connected 모드 단말이 페이징 영역을 갱신하는 절차를 수행할 때 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3n은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 3o는 본 발명에 따른 기지국 송수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 망 구조의 예를 도시한다.
도 4b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 4c는 기존 LTE 시스템에서 핸드오버 수행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4d는 본 발명에서 제안하는 RACH-less handover 방법을 수행하는 제 1 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4e는 본 발명에서 제안하는 RACH-less handover 방법을 수행하는 제 2 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4f는 본 발명에서 제안하는 제 2동작에서의 mgs4에 해당하는 PDCCH 구조를 나타낸 도면이다.
도 4g는 본 발명에서 제안하는 RACH-less handover 방법을 수행하는 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4h는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4i는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국, MME 및 S-GW의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5a는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 5c는 본 발명이 적용되는 셀룰러 시스템 내에서 V2X 통신을 설명하는 도면이다.
도 5d는 mode 3로 동작하는 V2X 단말의 데이터 전송 절차를 도시한 도면이다.
도 5e는 mode 4로 동작하는 V2X 단말의 데이터 전송 절차를 도시한 도면이다.
도 5f는 본 발명에서 제안하는 Uu와 PC5의 우선순위에 따른 단말의 제 1 동작의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5g는 본 발명에서 제안하는 Uu와 PC5의 우선순위에 따른 단말의 제2 동작의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5h는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5i는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1b는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 1c는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1d는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 1e는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 각 계층 장치들을 설정하는 절차를 도시한 도면이다.
도 1fa 및 도 1fb는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 LTE 기지국과 NR 기지국을 통해서 서비스를 받을 수 있는 시나리오들을 설명한 도면이다.
도 1ga 및 도 1gb는 다중 접속 환경에서 하나의 시퀀스 번호를 사용하였을 때 발생할 수 있는 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 1h는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1i는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1j는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-2 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1k는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-3 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1l은 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-4 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1m은 본 발명에서 제 1-1의 RLC 상태 보고 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1n은 본 발명에서 제 1-2의 RLC 상태 보고 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1o은 본 발명에서 제 1-3의 RLC 상태 보고 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1p은 본 발명에서 제 1-4의 RLC 상태 보고 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1q는 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1r는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 1s는 본 발명에 따른 기지국 송수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2a는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2b는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2c는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2d는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2ea 및 도 2eb는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 LTE 기지국과 NR 기지국을 통해서 서비스를 받을 수 있는 시나리오들을 설명한 도면이다.
도 2f는 본 발명에서 데이터 패킷을 미리 프로세싱하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2g는 PDCP 계층에서 유지되는 타이머(예를 들면 PDCP discard timer)에 의해서 발생할 수 있는 문제를 나타낸 도면이다.
도 2ha, 도 2hb 및 도 2hc는 본 발명에서 만료된 패킷을 처리하는 제 2-1의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 2ia 및 도 2ib는 본 발명의 제 2-1의 실시 예를 적용한 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2j는 본 발명의 제 2-1의 실시 예를 적용한 경우 수신단 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2ka 및 도 2kb는 본 발명에서 만료된 패킷을 처리하는 제 2-2의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 2l은 본 발명의 제 2-2의 실시 예를 적용한 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2m은 본 발명에서 만료된 패킷을 처리하는 제 2-3의 실시 예를 설명하기 위한 PDCP control PDU의 한 예시를 나타낸 도면이다.
도 2n는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 각 계층 장치(entity, 이하 장치)들을 설정하는 절차를 도시한 도면이다.
도 2o는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 2p는 본 발명에 따른 기지국 송수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3a는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3b는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3d는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3e는 light connection 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3f은 본 발명에서 일반적인 단말이 데이터를 송수신하기 위해서 네트워크와 연결을 설정하는 일반적인 절차를 설명하는 도면이다.
도 3g는 본 발명에서 일반적인 단말이 트래킹 영역을 갱신하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 3h는 본 발명에서 차세대 이동 통신 시스템에서 light connection을 지원하기 위한 단말과 기지국의 light connection 절차를 나타낸 도면이다.
도 3i는 본 발명에서 light connected 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신(Paging Area Update, PAU)하는 제 3-1의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3j는 본 발명에서 light connected 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신(Paging Area Update, PAU)하는 제 3-2의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3k는 본 발명에서 light connected 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신(Paging Area Update, PAU)하는 제 3-3의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3l은 본 발명에서 제안한 light connected 모드 단말이 네트워크와 RRC 연결을 설정할 때 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3m은 본 발명에서 제안한 light connected 모드 단말이 페이징 영역을 갱신하는 절차를 수행할 때 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3n은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 3o는 본 발명에 따른 기지국 송수신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 망 구조의 예를 도시한다.
도 4b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 4c는 기존 LTE 시스템에서 핸드오버 수행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4d는 본 발명에서 제안하는 RACH-less handover 방법을 수행하는 제 1 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4e는 본 발명에서 제안하는 RACH-less handover 방법을 수행하는 제 2 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4f는 본 발명에서 제안하는 제 2동작에서의 mgs4에 해당하는 PDCCH 구조를 나타낸 도면이다.
도 4g는 본 발명에서 제안하는 RACH-less handover 방법을 수행하는 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4h는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4i는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국, MME 및 S-GW의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5a는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 5c는 본 발명이 적용되는 셀룰러 시스템 내에서 V2X 통신을 설명하는 도면이다.
도 5d는 mode 3로 동작하는 V2X 단말의 데이터 전송 절차를 도시한 도면이다.
도 5e는 mode 4로 동작하는 V2X 단말의 데이터 전송 절차를 도시한 도면이다.
도 5f는 본 발명에서 제안하는 Uu와 PC5의 우선순위에 따른 단말의 제 1 동작의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5g는 본 발명에서 제안하는 Uu와 PC5의 우선순위에 따른 단말의 제2 동작의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5h는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5i는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
<제1실시예>
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1a는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1a을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국)(1a-05, 1a-10, 1a-15, 1a-20)과 MME (1a-25, Mobility Management Entity) 및 S-GW(1a-30, Serving-Gateway)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(1a-35)은 ENB(1a-05 ~ 1a-20) 및 S-GW(1a-30)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 1a에서 ENB(1a-05 ~ 1a-20)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE(1a-35)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 ENB(1a-05 ~ 1a-20)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. S-GW(1a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(1a-25)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.
도 1b는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 1b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP (Packet Data Convergence Protocol 1b-05, 1b-40), RLC (Radio Link Control 1b-10, 1b-35), MAC (Medium Access Control 1b-15, 1b-30)으로 이루어진다. PDCP (Packet Data Convergence Protocol)(1b-05, 1b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 헤더 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 순서 재정렬 기능(For split bearers in DC (only support for RLC AM): PDCP PDU routing for transmission and PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs at handover and, for split bearers in DC, of PDCP PDUs at PDCP data-recovery procedure, for RLC AM)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(1b-10, 1b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. RLC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ (only for AM data transfer))
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs (only for UM and AM data transfer))
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs (only for AM data transfer))
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs (only for UM and AM data transfer)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection (only for UM and AM data transfer))
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection (only for AM data transfer))
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard (only for UM and AM data transfer))
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
MAC(1b-15, 1b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. MAC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs belonging to one or different logical channels into/from transport blocks (TB) delivered to/from the physical layer on transport channels)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
물리 계층(1b-20, 1b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.
도 1c는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1c를 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템(이하 NR 혹은 5G)의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하 NR gNB 혹은 NR 기지국)(1c-10) 과 NR CN (1c-05, New Radio Core Network)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말)(1c-15)은 NR gNB(1c-10) 및 NR CN (1c-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 1c에서 NR gNB(1c-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB (Evolved Node B)에 대응된다. NR gNB는 NR UE(1c-15)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR NB(1c-10)가 담당한다. 하나의 NR gNB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 현재 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 하여 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 또한, 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. NR CN (1c-05)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다. 또한, 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME (1c-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB (1c-30)과 연결된다.
도 1d는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 1d를 참조하면, 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 NR 기지국에서 각각 NR PDCP(1d-05, 1d-40), NR RLC(1d-10, 1d-35), NR MAC(1d-15, 1d-30)으로 이루어진다. NR PDCP (1d-05, 1d-40)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
헤더 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 순서 재정렬 기능(PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
상기에서 NR PDCP 장치의 순서 재정렬 기능(reordering)은 하위 계층에서 수신한 PDCP PDU들을 PDCP SN(sequence number)을 기반으로 순서대로 재정렬하는 기능을 말하며, 재정렬된 순서대로 데이터를 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 PDCP PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있다.
NR RLC(1d-10, 1d-35)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ)
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs)
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs)
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection)
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection)
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard)
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
상기에서 NR RLC 장치의 순차적 전달 기능(In-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들을 RLC SN(sequence number) 혹은 PDCP SN(sequence number)를 기준으로 재정렬하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC SDU가 있을 경우, 유실된 RLC SDU 이전까지의 RLC SDU들만을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 타이머가 시작되기 전에 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 현재까지 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있다.
상기에서 NR RLC 장치의 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서와 상관없이 바로 상위 계층으로 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들의 RLC SN 혹은 PDCP SN을 저장하고 순서를 정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록해두는 기능을 포함할 수 있다.
NR MAC(1d-15, 1d-30)은 한 단말에 구성된 여러 NR RLC 계층 장치들과 연결될 수 있으며, NR MAC의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
NR PHY 계층(1d-20, 1d-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 수행할 수 있다.
도 1e는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 각 계층 장치(entity, 이하 장치)들을 설정하는 절차를 도시한 도면이다.
도 1e는 본 발명에서 단말이 데이터를 송수신하기 위해서 망과 연결을 설정하고 각 계층의 장치(entity, 이하 장치)들을 설정하는 절차를 설명하는 도면이다.
현재 연결이 설정되어 있지 않은 단말 (1d-01, 이하 idle mode UE)은 전송할 데이터가 발생하면 LTE 기지국 혹은 NR 기지국(1d-02)과 RRC connection establishment 과정을 수행한다. 단말은 랜덤 액세스 과정을 통해서 기지국과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국으로 전송한다(1d-05). 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유 등이 수납된다. 기지국은 단말이 RRC 연결을 설정하도록 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다(1d-10). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보, 각 계층의 설정 정보 등이 수납될 수 있다. 즉, PHY 혹은 NR PHY 장치, MAC 혹은 NR MAC 장치, RLC 혹은 NR RLC 장치, PDCP 혹은 NR PDCP 장치에 대한 설정 정보를 포함할 수 있으며, 상기 계층 장치들이 지원하는 기능들(도 1b 혹은 도 1d에서 설명된 계층별 기능들) 중에 특정 기능들에 대한 설정을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지에는 PDCP 장치에서 PDCP SN을 할당할 것인지에 대한 지시자(Indication)를 포함하거나 RLC 장치에서 RLC SN을 할당할 것인지에 대한 지시자(Indication)를 포함할 수 있다. RRC 연결은 SRB (Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말과 기지국 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다. RRC 연결을 설정한 단말은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다 (1d-15). 기지국은 DRB(Data Radio Bearer)를 설정하기 위해 단말에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(1d-20). 상기 메시지에는 각 계층의 설정 정보 등이 수납될 수 있다. 즉, PHY 혹은 NR PHY 장치, MAC 혹은 NR MAC 장치, RLC 혹은 NR RLC 장치, PDCP 혹은 NR PDCP 장치에 대한 설정 정보를 포함할 수 있으며, 상기 계층 장치들이 지원하는 기능들(도 1b 혹은 도 1d에서 설명된 계층별 기능들) 중에 특정 기능들에 대한 설정을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한 상기 메시지에는 PDCP 장치에서 PDCP SN을 할당할 것인지에 대한 지시자(Indication)를 포함하거나 RLC 장치에서 RLC SN을 할당할 것인지에 대한 지시자(Indication)를 포함할 수 있다 또한 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며, 단말은 상기 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 각 계층의 기능들을 설정하고 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(1d-25). 상기 과정이 모두 완료되면 단말은 기지국과 데이터를 송수신한다(1d-30). 그리고 데이터를 송수신하다가 기지국은 필요하면 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 단말에게 다시 보내어(1d-35) 단말의 각 계층의 설정 정보 등을 다시 설정할 수 있다. 즉, 상기 메시지에는 PHY 혹은 NR PHY 장치, MAC 혹은 NR MAC 장치, RLC 혹은 NR RLC 장치, PDCP 혹은 NR PDCP 장치에 대한 설정 정보를 포함할 수 있으며, 상기 계층 장치들이 지원하는 기능들(도 1b 혹은 도 1d에서 설명된 계층별 기능들) 중에 특정 기능들에 대한 설정을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지에는 PDCP 장치에서 PDCP SN을 할당할 것인지에 대한 지시자(Indication)를 포함하거나 RLC 장치에서 RLC SN을 할당할 것인지에 대한 지시자(Indication)를 포함할 수 있다. 또한 상기 메시지에는 LTE 기지국(혹은 NR 기지국)과 NR 기지국의 인터워킹을 설정하는 정보를 포함할 수 있다. 상기 LTE 기지국과 NR 기지국의 인터워킹을 설정하는 정보는 3C 타입 혹은 1A 타입을 지시하는 정보, 상기 각 타입에 따른 각 계층 장치들에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. 상기 메시지에 따라 각 계층 장치들의 설정을 완료하면 단말은 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다 (1d-40).
도 1fa 및 도 1fb는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 LTE 기지국과 NR 기지국을 통해서 서비스를 받을 수 있는 시나리오들을 설명한 도면이다.
도 1fa 및 도 1fb에서 1f-01은 LTE 기지국과 LTE 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 LTE 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, 1f-02는 LTE 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 LTE 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, 1f-03은 LTE 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 NR 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, 1f-04는 NR 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 NR 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, 1f-05는 LTE 기지국과 NR 기지국의 1A 타입 인터워킹 시나리오를 나타내며, 1f-06은 NR 기지국과 NR 기지국의 1A 타입 인터워킹 시나리오를 나타내며, 1f-07은 NR 기지국으로부터만 시비스 받는 시나리오를 나타낸다.
LTE 시스템은 PDCP 장치에서 PDCP 시퀀스 번호(Sequence number, SN)를 할당하고, RLC 장치에서도 RLC 시퀀스 번호를 할당한다. 하지만, 차세대 이동 통신 시스템에서는 NR PDCP 장치에서만 PDCP 시퀀스 번호를 할당하고 NR RLC 장치에서는 RLC 시퀀스 번호를 할당하지 않고, PDCP SN을 재사용할 수 있다. 따라서 RLC 시퀀스 번호를 삭제함으로써 오버헤드를 줄일 수 있다. 단말이 하나의 셀 혹은 기지국에만 접속한 경우에는 하나의 시퀀스 번호로 문제없이 동작할 수 있다. 하지만, 상기 도 1fa 및 도 1fb에서 설명한 다중 접속 시나리오에서는 문제가 발생할 수 있다. 상기에서 언급한 발생할 수 있는 문제는 다음의 도 1ga 및 도 1gb에서 설명한다.
도 1ga 및 도 1gb는 다중 접속 환경에서 하나의 시퀀스 번호를 사용하였을 때 발생할 수 있는 문제를 설명한다.
도 1ga 및 도 1gb에서 1g-05는 LTE 기지국과 LTE 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 LTE 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, MeNB의 PDCP 장치에서 PDCP 시퀀스 번호를 할당하며, MeNB의 RLC 장치와 SeNB의 RLC 장치들은 각각 독립적인 RLC SN을 할당한다. 따라서 각 RLC 장치들은 수신단의 RLC 장치와 함께 RLC 시퀀스 번호를 기반으로 RLC ARQ 동작을 정상적으로 수행할 수 있다.
도 1ga 및 도 1gb에서 1g-10는 LTE 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 LTE 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, MeNB의 PDCP 장치에서 PDCP 시퀀스 번호를 할당하며, MeNB의 RLC 장치는 독립적인 RLC SN을 할당하고 SeNB의 NR RLC 장치는 하나의 시퀀스 번호를 지원하기 때문에 PDCP 시퀀스 번호를 그대로 재사용할 수 있다. 이러한 경우, MeNB의 RLC 장치는 수신단의 RLC 장치와 함께 RLC 시퀀스 번호를 기반으로 RLC ARQ 동작을 정상적으로 수행할 수 있다. 하지만 SeNB의 NR RLC 장치는 수신단의 NR RLC 장치와 함께 정상적으로 RLC ARQ 동작을 수행할 수 없다. 예를 들면 송신단 NR RLC 장치가 시퀀스 번호 1, 2, 4를 수신단으로 전송하고 수신단이 정상적으로 수신하였다고 가정했을 때, 수신단은 시퀀스 번호 3이 전송과정 중에서 유실된 것인지 아니면 원래 다른 MeNB에서 전송되고 있는지 알 수 없다. 따라서 수신단 NR RLC 장치는 시퀀스 번호 3을 계속 기다리게 되고, 이 때문에 전송지연이 발생하고 window stalling 문제가 발생할 있다. 상기와 같은 문제는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오에서 송신단의 NR RLC 장치에서 발생할 수 있다.
도 1h는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-1 실시 예를 나타낸다.
도 1h의 1h-01은 LTE 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 LTE 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, MeNB의 PDCP 장치에서 PDCP 시퀀스 번호를 할당하며, MeNB의 RLC 장치는 독립적인 RLC SN을 할당하고 SeNB의 NR RLC 장치는 하나의 시퀀스 번호를 지원하기 때문에 PDCP 시퀀스 번호를 그대로 재사용할 수 있다. 따라서 도 1ga 및 도 1gb에서 언급한 전송 지연 및 window stalling 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 제 1-1 실시 예에서는 상기와 동일한 문제가 발생할 수 있는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오에서 NR RLC 장치가 1h-05와 같이 RLC 헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호를 삽입하는 방식을 제안한다. 즉, 시퀀스 번호 1은 해당 NR RLC 계층의 첫 번째 RLC PDU이므로 자기 자신을 지시하는 시퀀스 번호 1을 RLC 헤더에 삽입할 수 있다(자기 자신의 시퀀스 번호와 동일한 시퀀스 번호가 삽입된 경우, 첫 번째 RLC PDU임을 지시할 수 있다.). 그 다음에 전송되는 시퀀스 번호 2는 바로 이전 시퀀스 번호가 1이기 때문에 시퀀스 번호 1을 삽입할 수 있다. 그 다음에 전송되는 시퀀스 번호 4는 바로 이전 시퀀스 번호가 2이기 때문에 시퀀스 번호 2를 삽입할 수 있다. 따라서 송신단 NR RLC 장치가 시퀀스 번호 1, 2, 4를 전송하고 이를 수신단 NR RLC 장치에서 성공적으로 수신하였다면 시퀀스 번호 4의 RLC PDU의 헤더에서 이전 시퀀스 번호가 2라는 것을 확인하고 시퀀스 번호 3은 다른 MeNB에서 전송되고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 송신단과 수신단의 NR RLC 장치에서 정상적으로 RLC ARQ 동작을 수행할 수 있다. 상기에서 제안한 제 1-1 실시 예는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오의 NR RLC 장치에 동일하게 적용될 수 있다.
도 1i는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-1 실시 예를 나타낸다.
도 1i의 1i-01은 LTE 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 LTE 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, MeNB의 PDCP 장치에서 PDCP 시퀀스 번호를 할당하며, MeNB의 RLC 장치는 독립적인 RLC SN을 할당하고 SeNB의 NR RLC 장치는 하나의 시퀀스 번호를 지원하기 때문에 PDCP 시퀀스 번호를 그대로 재사용할 수 있다. 따라서 도 1ga 및 도 1gb에서 언급한 전송 지연 및 window stalling 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 제 1-2-1 실시 예에서는 상기와 동일한 문제가 발생할 수 있는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오에서 NR RLC 장치가 1i-05와 같이 RLC 헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호와 현재 전송하는 시퀀스 번호의 간격(gap)을 삽입하는 방식을 제안한다. 여기서 간격(gap)이 0라면 해당 연결에서 첫 번째 RLC PDU를 지시한다. 즉, 시퀀스 번호 1은 해당 NR RLC 계층의 첫 번째 RLC PDU이므로 간격 0을 RLC 헤더에 삽입할 수 있다. 그 다음에 전송되는 시퀀스 번호 2는 바로 이전 시퀀스 번호와의 간격(2-1=1)이 1이기 때문에 간격 1을 삽입할 수 있다. 그 다음에 전송되는 시퀀스 번호 4는 바로 이전 시퀀스 번호가 2이기 때문에 바로 이전 시퀀스 번호와의 간격(4-2=2)인 간격 2를 삽입할 수 있다. 따라서 송신단 NR RLC 장치가 시퀀스 번호 1, 2, 4를 전송하고 이를 수신단 NR RLC 장치에서 성공적으로 수신하였다면 시퀀스 번호 4의 RLC PDU의 헤더에서 이전 시퀀스 번호와의 간격이 2라는 것을 확인하고 시퀀스 번호 3은 다른 MeNB에서 전송되고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 송신단과 수신단의 NR RLC 장치에서 정상적으로 RLC ARQ 동작을 수행할 수 있다. 상기에서 제안한 제 1-2-1 실시 예는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오의 NR RLC 장치에 동일하게 적용될 수 있다. 상기 제 1-2-1 실시 예에서 NR RLC 장치가 RLC 헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호와 현재 전송하는 시퀀스 번호의 간격(gap)을 삽입하는 방식 대신에 NR MAC 장치가 MAC 서브헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호(혹은 기타 지시자)와 현재 전송하는 시퀀스 번호(혹은 기타 지시자)의 간격(gap)을 삽입하는 방식을 적용할 수도 있다. 상기에서 기타 지시자는 해당 패킷에 대한 순서를 나타내는 지시자일 수 있다.
도 1j는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-2 실시 예를 나타낸다.
도 1j의 1j-01은 LTE 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 LTE 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, MeNB의 PDCP 장치에서 PDCP 시퀀스 번호를 할당하며, MeNB의 RLC 장치는 독립적인 RLC SN을 할당하고 SeNB의 NR RLC 장치는 하나의 시퀀스 번호를 지원하기 때문에 PDCP 시퀀스 번호를 그대로 재사용할 수 있다. 따라서 도 1ga 및 도 1gb에서 언급한 전송 지연 및 window stalling 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 제 1-2-2 실시 예에서는 상기와 동일한 문제가 발생할 수 있는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오에서 NR RLC 장치가 1j-05와 같이 RLC 헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호와 현재 전송하는 시퀀스 번호의 간격(gap)을 삽입하는 방식을 제안한다. 제 1-2-2 실시 예에서 NR RLC 장치에서 시퀀스 번호 간 간격을 부호화하여 삽입하는 방식은 도 1i의 제 1-2-1 실시 예와 동일하며, 제 1-2-2 실시 예에서도 간격(gap)이 0라면 해당 연결에서 첫 번째 RLC PDU를 지시한다.
하지만 제 1-2-1 실시 예에서처럼 모든 RLC PDU의 헤더에 간격을 부호화하여 넣는 다면 큰 오버헤드가 될 수 있다. 예를 들면 PDCP 시퀀스 번호가 18비트의 길이를 갖는다고 가정하면 간격의 길이도 동일하게 18비트의 길이를 가질 필요성이 있다(PDCP 시퀀스 번호가 MeNB와 SeNB로 분리되어 전달되기 때문에 간격이 PDCP 시퀀스 전체 공간을 지시할 수 있어야 한다.). 따라서 이 경우에 모든 RLC PDU의 RLC 헤더에 18비트의 간격이 삽입되기 때문에 오버헤드가 커질 수 있다. 본 발명의 제 1-2-2 실시 예에서는 이 오버헤드를 줄이기 위해서 RLC 헤더에 1비트의 크기를 갖는 GI (Gap Indicator) 필드를 정의한다.
상기의 GI 필드 값과 정보는 서로 다른 2가지의 경우로 맵핑이 가능하며, 본 발명은 이를 포함한다.
즉, 1비트의 크기를 갖는 GI 필드를 RLC 헤더에 정의해서 GI 필드 값이 0이면 간격을 RLC 헤더에 삽입하지 않았다는 것을 지시하고, GI 필드 값이 1이면 간격을 RLC 헤더에 삽입하였다는 것을 지시할 수 있다. 상기의 제 1-2-2 실시 예에서 간격을 RLC 헤더에 삽입할 필요가 없는 경우는 RLC PDU들이 연속적인 시퀀스 번호를 갖는 경우 혹은 한 RLC PDU의 세그먼트들 중에서 첫 번째 세그먼트가 아닌 경우가 해당한다. 예를 들면 1j-10과 같이 시퀀스 번호 1의 경우, 해당 연결의 첫 번째 RLC PDU이므로 이를 지시하기 위해 GI 필드를 1로 설정하여 간격이 있다는 것을 지시하고 간격 값을 0으로 삽입할 수 있다. 시퀀스 번호 2의 경우, 이전 시퀀스 번호 1과 연속된 시퀀스 번호이기 때문에 간격 값을 삽입할 필요가 없다. 따라서 GI 필드를 0으로 설정하고 간격 값을 RLC 헤더에 삽입하지 않고 오버헤드를 줄인다. 시퀀스 번호 4의 경우, 이전 시퀀스 번호 2와 연속된 시퀀스 번호가 아니기 때문에 간격 값을 삽입할 필요가 있다. 따라서 GI 필드를 1로 설정하고 간격 값 2를 RLC 헤더에 삽입한다. 상기에서 한 RLC PDU의 세그먼트들의 경우에는 첫 번째 세그먼트의 경우에는 RLC 헤더에 이전 시퀀스 번호와의 간격 값을 삽입하고 그 이외에 세그먼트를 삽입하지 않을 수 있다. 첫 번째 세그먼트라도 이전 시퀀스 번호와 연속된 시퀀스 번호를 가진다면 GI 필드를 0으로 설정하여 간격 값을 생략할 수도 있다.
따라서 송신단 NR RLC 장치가 시퀀스 번호 1, 2, 4를 전송하고 이를 수신단 NR RLC 장치에서 성공적으로 수신하였다면 시퀀스 번호 4의 RLC PDU의 헤더에서 GI 필드가 1로 설정되어 있으므로 간격 값이 있다는 것을 알 수 있으며, 이전 시퀀스 번호와의 간격이 2라는 것을 확인하고 시퀀스 번호 3은 다른 MeNB에서 전송되고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 송신단과 수신단의 NR RLC 장치에서 정상적으로 RLC ARQ 동작을 수행할 수 있다. 상기에서 제안한 제 1-2-2 실시 예는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오의 NR RLC 장치에 동일하게 적용될 수 있다. 상기 제 1-2-2 실시 예에서 NR RLC 장치가 RLC 헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호와 현재 전송하는 시퀀스 번호의 간격(gap)을 삽입하는 방식 대신에 NR MAC 장치가 MAC 서브헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호(혹은 기타 지시자)와 현재 전송하는 시퀀스 번호(혹은 기타 지시자)의 간격(gap)을 삽입하는 방식을 적용할 수도 있다. 상기에서 기타 지시자는 해당 패킷에 대한 순서를 나타내는 지시자일 수 있다. 또한, 상기 GI필드를 MAC 서브헤더 필드에 정의하여 상기에서 설명한 바와 동일하게 혹은 변형하여 MAC 서브헤더에 적용할 수 있다.
도 1k는 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-3 실시 예를 나타낸다.
도 1k의 1k-01은 LTE 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 LTE 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, MeNB의 PDCP 장치에서 PDCP 시퀀스 번호를 할당하며, MeNB의 RLC 장치는 독립적인 RLC SN을 할당하고 SeNB의 NR RLC 장치는 하나의 시퀀스 번호를 지원하기 때문에 PDCP 시퀀스 번호를 그대로 재사용할 수 있다. 따라서, 도 1ga 및 도 1gb에서 언급한 전송 지연 및 window stalling 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 제 1-2-3 실시 예에서는 상기와 동일한 문제가 발생할 수 있는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오에서 NR RLC 장치가 1k-05와 같이 RLC 헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호와 현재 전송하는 시퀀스 번호의 간격(gap)을 삽입하는 방식을 제안한다. 제 1-2-3 실시 예에서 NR RLC 장치에서 시퀀스 번호 간 간격을 부호화하여 삽입하는 방식은 도 1i의 제 1-2-1 실시 예와 동일하다.
하지만, 제 1-2-1 실시 예에서처럼 모든 RLC PDU의 헤더에 간격을 부호화하여 넣는다면 큰 오버헤드가 될 수 있다. 예를 들면 PDCP 시퀀스 번호가 18비트의 길이를 갖는다고 가정하면 간격의 길이도 동일하게 18비트의 길이를 가질 필요성이 있다(PDCP 시퀀스 번호가 MeNB와 SeNB로 분리되어 전달되기 때문에 간격이 PDCP 시퀀스 전체 공간을 지시할 수 있어야 한다.). 따라서 이 경우에 모든 RLC PDU의 RLC 헤더에 18비트의 간격이 삽입되기 때문에 오버헤드가 커질 수 있다. 본 발명의 제 1-2-3 실시 예에서는 이 오버헤드를 줄이기 위해서 RLC 헤더에 2비트의 크기를 갖는 GI (Gap Indicator) 필드를 정의한다.
상기의 GI 필드 값과 정보는 서로 다른 24가지의 경우로 맵핑이 가능하며, 본 발명은 이를 포함한다.
즉, 2비트의 크기를 갖는 GI 필드를 RLC 헤더에 정의해서 GI 필드 값이 00이면 해당 연결에서 첫 번째 RLC PDU이고 간격을 RLC 헤더에 삽입하지 않았다는 것을 지시하고, GI 필드 값이 01이면 현재 시퀀스 번호가 이전 시퀀스 번호와 연속적인 시퀀스여서 간격을 RLC 헤더에 삽입할 필요 없다는 것을 지시하고, GI 필드 값이 10이면 이전 시퀀스 번호와 현재 시퀀스 번호 간의 간격이 존재하여 간격을 RLC 헤더에 삽입하였다는 것을 지시하고, GI 필드 값이 11이면 한 RLC PDU의 세그먼트들이어서 간격을 삽입하지 않았다는 것을 지시할 수 있다. 상기의 세그먼트들 중에서 첫 번째 세그먼트의 경우에는 간격을 삽입해야 할 필요가 있다. 하지만, 첫 번째 세그먼트의 시퀀스 번호가 이전 시퀀스 번호와 연속이라면 간격을 생략할 수도 있다. 상기의 제 1-2-3 실시 예에서 간격을 RLC 헤더에 삽입할 필요가 없는 경우는 RLC PDU들이 연속적인 시퀀스 번호를 갖는 경우 혹은 한 RLC PDU의 세그먼트들 중에서 첫 번째 세그먼트가 아닌 경우가 해당한다. 예를 들면 1k-10과 같이 시퀀스 번호 1의 경우, 해당 연결의 첫 번째 RLC PDU이므로 이를 지시하기 위해 GI 필드를 00으로 설정하고 오버헤드를 줄이기 위해 간격을 생략할 수 있다. 시퀀스 번호 2의 경우, 이전 시퀀스 번호 1과 연속된 시퀀스 번호이기 때문에 간격 값을 삽입할 필요가 없다. 따라서 GI 필드를 01으로 설정하고 간격 값을 RLC 헤더에 삽입하지 않고 오버헤드를 줄인다. 시퀀스 번호 4의 경우, 이전 시퀀스 번호 2와 연속된 시퀀스 번호가 아니기 때문에 간격 값을 삽입할 필요가 있다. 따라서 GI 필드를 10으로 설정하고 간격 값 2를 RLC 헤더에 삽입한다. 상기에서 한 RLC PDU의 세그먼트들의 경우에는 첫 번째 세그먼트의 경우에는 RLC 헤더에 이전 시퀀스 번호와의 간격 값을 삽입하고 그 이외에 세그먼트를 삽입하지 않을 수 있다. 첫 번째 세그먼트라도 이전 시퀀스 번호와 연속된 시퀀스 번호를 가진다면 GI 필드를 0으로 설정하여 간격 값을 생략할 수도 있다.
따라서 송신단 NR RLC 장치가 시퀀스 번호 1, 2, 4를 전송하고 이를 수신단 NR RLC 장치에서 성공적으로 수신하였다면 시퀀스 번호 4의 RLC PDU의 헤더에서 GI 필드가 10으로 설정되어 있으므로 간격 값이 있다는 것을 알 수 있으며, 이전 시퀀스 번호와의 간격이 2라는 것을 확인하고 시퀀스 번호 3은 다른 MeNB에서 전송되고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 송신단과 수신단의 NR RLC 장치에서 정상적으로 RLC ARQ 동작을 수행할 수 있다. 상기에서 제안한 제 1-2-3 실시 예는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오의 NR RLC 장치에 동일하게 적용될 수 있다. 상기 제 1-2-3 실시 예에서 NR RLC 장치가 RLC 헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호와 현재 전송하는 시퀀스 번호의 간격(gap)을 삽입하는 방식 대신에 NR MAC 장치가 MAC 서브헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호(혹은 기타 지시자)와 현재 전송하는 시퀀스 번호(혹은 기타 지시자)의 간격(gap)을 삽입하는 방식을 적용할 수도 있다. 상기에서 기타 지시자는 해당 패킷에 대한 순서를 나타내는 지시자일 수 있다. 또한, 상기 GI필드를 MAC 서브헤더 필드에 정의하여 상기에서 설명한 바와 동일하게 혹은 변형하여 MAC 서브헤더에 적용할 수 있다.
도 1l은 본 발명에서 하나의 시퀀스 번호로 다중 접속을 지원하는 제 1-2-4 실시 예를 나타낸다.
도 1l의 1l-01은 LTE 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 LTE 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, MeNB의 PDCP 장치에서 PDCP 시퀀스 번호를 할당하며, MeNB의 RLC 장치는 독립적인 RLC SN을 할당하고 SeNB의 NR RLC 장치는 하나의 시퀀스 번호를 지원하기 때문에 PDCP 시퀀스 번호를 그대로 재사용할 수 있다. 따라서, 도 1ga 및 도 1gb에서 언급한 전송 지연 및 window stalling 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 제 1-2-4 실시 예에서는 상기와 동일한 문제가 발생할 수 있는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오에서 NR RLC 장치가 1l-05와 같이 RLC 헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호와 현재 전송하는 시퀀스 번호의 간격(gap)을 삽입하는 방식을 제안한다. 제 1-2-4 실시 예에서 NR RLC 장치에서 시퀀스 번호 간 간격을 부호화하여 삽입하는 방식은 도 1i의 제 1-2-1 실시 예와 동일하며, 제 1-2-4 실시 예에서도 간격(gap)이 0라면 해당 연결에서 첫 번째 RLC PDU를 지시한다. 또한, 제 1-2-1 실시 예에서처럼 모든 RLC PDU의 헤더에 간격을 부호화하여 넣는다. 하지만, 오버헤드를 줄이기 위해 가변적인 간격의 크기를 사용한다.
예를 들면 PDCP 시퀀스 번호가 12비트의 길이를 갖는다고 가정하면 간격의 길이도 동일하게 12비트의 길이를 가질 필요성이 있다(PDCP 시퀀스 번호가 MeNB와 SeNB로 분리되어 전달되기 때문에 간격이 PDCP 시퀀스 전체 공간을 지시할 수 있어야 한다.). 따라서 이 경우에 모든 RLC PDU의 RLC 헤더에 12비트의 간격이 삽입되기 때문에 오버헤드가 커질 수 있다. 본 발명의 제 1-2-4 실시 예에서는 이 오버헤드를 줄이기 위해서 RLC 헤더에 소정의 비트의 크기를 갖는 GL (Gap length) 필드를 정의한다. 상기에서 소정의 비트는 여러 개의 비트를 가질 수 있으며, x 개의 비트를 가질 경우, 2^x 개의 간격 필드의 크기를 지시할 수 있다. 예를 들어 1비트의 GL 필드를 다음과 같이 정의할 수 있다.
상기 맵핑 정보는 여러 개의 비트를 사용하여 다양한 gap 필드의 크기를 지시할 수 있다.
즉, 1비트의 크기를 갖는 GL 필드를 RLC 헤더에 정의해서 GL 필드 값이 0이면 해당 RLC PDU에서 간격을 나타내기 위해 5비트의 길이를 가지는 필드를 사용하고, GL 필드 값이 1이면 해당 RLC PDU에서 간격을 나타내기 위해 12비트의 길이를 가지는 필드를 사용한다. 예를 들면 1l-10과 같이 시퀀스 번호 1의 경우, 해당 연결의 첫 번째 RLC PDU이므로 이를 지시하기 위해 GL 필드를 0으로 설정하고 오버헤드를 줄이기 위해 5비트의 크기를 갖는 간격을 사용할 수 있다. 시퀀스 번호 2의 경우, 이전 시퀀스 번호 1과 연속된 시퀀스 번호이기 때문에 간격 값이 작으므로 GL 필드를 0으로 설정하고 5비트의 크기를 갖는 간격을 사용할 수 있다. 시퀀스 번호 4의 경우도 이전 시퀀스 번호 2와 간격 값이 작으므로 GL 필드를 0으로 설정하고 5비트의 크기를 갖는 간격을 사용할 수 있다. 하지만, 시퀀스 번호 1010의 경우, 이전 시퀀스 번호 4와의 간격이 크기 때문에 GL 필드를 1로 설정하고 12비트의 크기를 갖는 간격을 사용할 수 있다.
따라서 송신단 NR RLC 장치가 시퀀스 번호 1, 2, 4를 전송하고 이를 수신단 NR RLC 장치에서 성공적으로 수신하였다면 시퀀스 번호 4의 RLC PDU의 헤더에서 GL 필드가 0으로 설정되어 있으므로 5비트의 크기를 갖는 간격 값이 있다는 것을 알 수 있으며, 이전 시퀀스 번호와의 간격이 2라는 것을 확인하고 시퀀스 번호 3은 다른 MeNB에서 전송되고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 송신단과 수신단의 NR RLC 장치에서 정상적으로 RLC ARQ 동작을 수행할 수 있다. 상기에서 제안한 제 1-2-4 실시 예는 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오의 NR RLC 장치에 동일하게 적용될 수 있다. 상기 제 1-2-4 실시 예에서 NR RLC 장치가 RLC 헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호와 현재 전송하는 시퀀스 번호의 간격(gap)을 삽입하는 방식 대신에 NR MAC 장치가 MAC 서브헤더에 바로 이전에 전송했던 시퀀스 번호(혹은 기타 지시자)와 현재 전송하는 시퀀스 번호(혹은 기타 지시자)의 간격(gap)을 삽입하는 방식을 적용할 수도 있다. 상기에서 기타 지시자는 해당 패킷에 대한 순서를 나타내는 지시자일 수 있다. 또한, 상기 GI필드를 MAC 서브헤더 필드에 정의하여 상기에서 설명한 바와 동일하게 혹은 변형하여 MAC 서브헤더에 적용할 수 있다.
차세대 이동 통신 시스템에서는 높은 데이터 전송율을 지원하기 때문에 데이터가 유실될 경우, 대량의 데이터가 한꺼번에 유실될 가능성이 높다. 따라서 이에 적합한 RLC 상태 보고 (RLC status report) 방법이 필요하다. 본 발명에서는 차세대 이동 통신 시스템에 적합한 여러 가지 RLC 상태 보고 방법들을 제안한다. 하기에서 제안되는 RLC 상태 보고 방법들은 상기와 같은 다중 접속 환경뿐만 아니라 LTE 혹은 NR에만 접속하는 단일 접속 환경에서도 동일하게 전송될 수 있다.
도 1m은 본 발명에서 제 1-1의 RLC 상태 보고 방법을 나타낸다.
도 1m은 본 발명의 제 1-1의 RLC 상태 보고 방법에 따라 수신측 RLC 계층 장치가 송신측 RLC 계층 장치로 보내는 RLC 상태 보고의 한 예를 나타낸 도면이다(10비트 RLC SN 길이를 가정했을 경우).
수신측 RLC 계층 장치는 수신한 RLC PDU들을 수신 버퍼에 저장한 뒤 시퀀스 번호를 검사함으로써 전송 중에 유실된 RLC PDU의 시퀀스 번호를 인지한다. 소정의 조건이 충족되면 수신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 생성해서 송신측 RLC 계층 장치로 전송한다. RLC 상태 보고 메시지에는 수신측 RLC 계층 장치의 RLC PDU 수신 상태에 관한 정보가 수납되며, 송신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 통해 성공적으로 전송한 RLC PDU와 전송에 실패한 RLC PDU를 파악한다. RLC 상태 보고 메시지는 도 1m의 1m-05와 같이 작성될 수 있다. 상기 RLC 상태 보고 메시지는 하나의 ACK_SN으로 구성되거나, 혹은 하나의 ACK_SN과 하나 또는 하나 이상의 NACK_SN으로 구성된다. NACK_SN의 존재 여부는 E1 필드로 지시된다. 상기 E1 필드는 하나의 NACK_SN, E1 필드, E2 필드가 뒤에 존재하는지 여부를 나타내며, 상기 E2 필드는 NACK_SN의 일부분을 나타내는 SOstart와 SOend 필드가 뒤에 존재하는 지 여부를 나타낸다. ACK_SN 필드에는 현재까지 성공적으로 수신한 RLC PDU들의 시퀀스 번호 중 가장 높은 시퀀스 번호의 다음 시퀀스 번호가 수납되고, NACK_SN에는 수신하지 못한 RLC PDU들의 시퀀스 번호들이 수납된다. 예컨대, 임의의 시점에 송신 측 RLC 계층 장치는 RLC PDU [7] ~ RLC PDU [10]을 전송하고, 수신측 RLC 계층 장치는 RLC PDU[7]과 RLC PDU[9]만 수신해서 수신 버퍼에 저장한다. 임의의 시점에 RLC 상태 보고 메시지 생성 조건이 만족되면, 수신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 생성한다. 상기 RLC 상태 보고 메시지의 ACK_SN 필드에는 시퀀스 번호 10이, NACK_SN 필드에는 시퀀스 번호 8이 수납된다. 상기 RLC 상태 보고 메시지를 수신한 송신 측 RLC 계층 장치는 가장 낮은 NACK_SN 보다 낮은 시퀀스 번호를 가지는 RLC PDU, 즉 시퀀스 번호가 7보다 낮은 RLC PDU들은 모두 성공적으로 전송된 것으로 판단해서 재전송 버퍼에서 폐기한다. 또한, 전송 버퍼에 저장되어 있는 PDCP SDU들 중 시퀀스 번호가 7보다 낮은 RLC PDU들과 매핑되는 PDCP SDU들 역시 폐기한다. 송신측 RLC 계층 장치는 수신측 RLC 계층 장치가 수신하지 못한 것으로 보고한 RLC PDU[8]은 재전송한다.
RLC 계층 장치는 시퀀스 번호를 부착한 RLC PDU를 전송하고, RLC 상태 보고 메시지를 통해 상기 전송한 RLC PDU의 전송 성공 여부를 파악하고 재전송함으로써 신뢰성 있는 송수신을 보장한다.
일반적인 RLC 상태 보고 메시지를 수신함으로써 송신측 RLC 계층 장치는 크게 아래 두 가지 정보를 취득한다.
-전송에 실패한 RLC PDU 식별
-전송에 성공한 RLC PDU 식별
전송이 실패한 RLC PDU를 식별함으로써 향후에 어떤 RLC PDU를 재전송해야 하는지 인지하고, 전송에 성공한 RLC PDU를 식별함으로써, 재전송 버퍼 및 전송 버퍼에 저장된 RLC PDU 혹은 PDCP SDU 중 어떤 RLC PDU 혹은 PDCP SDU를 폐기할지 결정한다.
본 발명의 제 1-1의 RLC 상태 보고 방법에 적용되는 필드들은 다음과 같다.
-D/C 필드는 1비트의 길이를 가지며, RLC PDU가 RLC data PDU인지 RLC control PDU인지를 지시한다.
-CPT 필드는 1비트의 길이를 가지며, RLC control PDU의 종류를 지시한다.
-ACK_SN은 아직 수신되지 않은 RLC PDU의 다음 시퀀스 번호를 나타내며, RLC 상태 보고에서 유실된 것으로 보고되지 않은 시퀀스 번호이다. 송신단에서 RLC 상태 보고를 수신하면, ACK_SN으로 지시된 시퀀스 번호를 포함하지 않고 NACK_SN으로 지시된 시퀀스 번호를 포함하지 않고, ACK_SN 보다 작은 시퀀스 번호까지는 성공적으로 수신되었다고 판단한다(NACK_SN이 SOstart와 SOend가 함께 지시된 경우, SOstart와 SOend가 NACK_SN의 지시한 부분을 제외한 부분만을 성공적으로 수신했다고 판단한다.). ACK_SN은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 10비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
-E1 필드는 1비트의 길이를 가지며 NACK_SN, E1필드, E2 필드가 뒤에 존재하는 지 여부를 나타낸다.
-NACK_SN은 유실된 RLC PDU의 시퀀스 번호를 지시하며, SOstart와 SOend와 함께 유실된 RLC PDU의 일부분을 지시할 수도 있다. NACK_SN은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 10비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
-E2 필드는 1비트의 길이를 가지며 SOstart와 SOend가 뒤에 존재하는지 여부를 지시한다.
-SOstart 필드는 NACK_SN의 일부분을 지시할 때 상기 일부분의 제일 앞의 위치를 지시한다. 상기에서 제일 앞의 위치를 지시할 때 바이트 단위로 지시할 수 있다. SOstart은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 15비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
-SOend 필드는 NACK_SN의 일부분을 지시할 때 상기 일부분의 제일 끝의 위치를 지시한다. 상기에서 제일 끝의 위치를 지시할 때 바이트 단위로 지시할 수 있다. SOend는 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 15비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
상기 제 1-1의 RLC 상태 보고 방법은 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오의 NR RLC 장치에서 동일하게 적용될 수 있다.
도 1n은 본 발명에서 제 1-2의 RLC 상태 보고 방법을 나타낸다.
도 1n은 본 발명의 제 1-2의 RLC 상태 보고 방법에 따라 수신측 RLC 계층 장치가 송신측 RLC 계층 장치로 보내는 RLC 상태 보고의 한 예를 나타낸 도면이다(10비트 RLC SN 길이를 가정했을 경우).
수신측 RLC 계층 장치는 수신한 RLC PDU들을 수신 버퍼에 저장한 뒤 시퀀스 번호를 검사함으로써 전송 중에 유실된 RLC PDU의 시퀀스 번호를 인지한다. 소정의 조건이 충족되면 수신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 생성해서 송신측 RLC 계층 장치로 전송한다. RLC 상태 보고 메시지에는 수신측 RLC 계층 장치의 RLC PDU 수신 상태에 관한 정보가 수납되며, 송신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 통해 성공적으로 전송한 RLC PDU와 전송에 실패한 RLC PDU를 파악한다. RLC 상태 보고 메시지는 도 1n의 1n-05와 같이 작성될 수 있다. 상기 RLC 상태 보고 메시지는 하나의 ACK_SN으로 구성되거나, 혹은 하나의 ACK_SN과 하나 또는 하나 이상의 LOWER_SN, UPPER_SN, E1, E2 필드들의 세트로 구성된다. 상기 LOWER_SN, UPPER_SN, E1, E2 필드들의 세트의 존재 여부는 E1 필드로 지시된다. 상기 E1 필드는 하나의 LOWER_SN, UPPER_SN, E1, E2 필드들의 세트가 뒤에 존재하는지 여부를 나타내며, 상기 E2 필드는 UPPER_SN의 일부분을 나타내는 SOstart와 SOend 필드가 뒤에 존재하는지 여부를 나타낸다. ACK_SN 필드에는 현재까지 성공적으로 수신한 RLC PDU들의 시퀀스 번호 중 가장 높은 시퀀스 번호의 다음 시퀀스 번호가 수납되고, LOWER_SN에는 현재까지 성공적으로 수신한 가장 낮은 시퀀스 번호가 수납될 수 있다. UPPER_SN에는 현재까지 수신되지 않은 가장 높은 시퀀스 번호가 수납될 수 있다. 상기 LOWER_SN과 UPPER_SN에 다양한 소정의 방법으로 시퀀스 번호를 수납하여 많은 수의 유실된 시퀀스 번호들의 범위를 지시할 수 있다. 즉, 한 예로서 수신단 RLC 장치는 송신단 RLC 장치에게 LOWER_SN < 시퀀스 번호 <= UPPER_SN 사이의 모든 시퀀스 번호들에 해당하는 RLC PDU들이 유실되었으니, 재전송을 해달라고 요청할 수 있다. 예컨대, 임의의 시점에 송신 측 RLC 계층 장치는 RLC PDU [5] ~ RLC PDU [80]을 전송하고, 수신측 RLC 계층 장치는 RLC PDU[5], RLC PDU[78], RLC PDU[79], RLC PDU[80] 만 수신해서 수신 버퍼에 저장한다. 임의의 시점에 RLC 상태 보고 메시지 생성 조건이 만족되면, 수신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 생성한다. 상기 RLC 상태 보고 메시지의 ACK_SN 필드에는 시퀀스 번호 81이, LOWER_SN 필드에는 시퀀스 번호 5이 수납되고, UPPER_SN 에는 77이 수납될 수 있다. 상기 RLC 상태 보고 메시지를 수신한 송신 측 RLC 계층 장치는 가장 낮은 LOWER_SN 보다 낮은 시퀀스 번호를 가지는 RLC PDU, 즉 시퀀스 번호가 5보다 낮은 RLC PDU들은 모두 성공적으로 전송된 것으로 판단해서 재전송 버퍼에서 폐기한다. 또한, 전송 버퍼에 저장되어 있는 PDCP SDU들 중 시퀀스 번호가 5보다 낮은 RLC PDU들과 매핑되는 PDCP SDU들 역시 폐기한다. 송신측 RLC 계층 장치는 수신측 RLC 계층 장치가 수신하지 못한 것으로 보고한 RLC PDU[6] ~ RLC PDU[77] 을 재전송한다.
만약 송신단 RLC 계층 장치의 첫 번째 RLC PDU부터 유실된 경우는 상기에서 LOWER_SN을 UPPER_SN과 같은 값으로 할당하여 송신단에게 UPPER_SN보다 작은 시퀀스 번호는 모두 수신하지 못했다고 알릴 수 있다. 예를 들어 LOWER_SN 필드에는 시퀀스 번호 77이 수납되고, UPPER_SN 에는 77이 수납된다면 (시퀀스 번호 <= 77)을 지시할 수 있다. 상기에서 첫 번째 RLC PDU가 유실된 경우는 다양한 방법으로 LOWER_SN과 UPPER_SN을 정의하여 정의할 수 있다. 혹은 또 다른 필드를 정의할 수 있다.
RLC 계층 장치는 시퀀스 번호를 부착한 RLC PDU를 전송하고, RLC 상태 보고 메시지를 통해 상기 전송한 RLC PDU의 전송 성공 여부를 파악하고 재전송함으로써 신뢰성 있는 송수신을 보장한다.
일반적인 RLC 상태 보고 메시지를 수신함으로써 송신측 RLC 계층 장치는 크게 아래 두 가지 정보를 취득한다.
-전송에 실패한 RLC PDU 식별
-전송에 성공한 RLC PDU 식별
전송이 실패한 RLC PDU를 식별함으로써 향후에 어떤 RLC PDU를 재전송해야 하는지 인지하고, 전송에 성공한 RLC PDU를 식별함으로써, 재전송 버퍼 및 전송 버퍼에 저장된 RLC PDU 혹은 PDCP SDU 중 어떤 RLC PDU 혹은 PDCP SDU를 폐기할지 결정한다.
본 발명의 제 1-2의 RLC 상태 보고 방법에 적용되는 필드들은 다음과 같다.
-D/C 필드는 1비트의 길이를 가지며, RLC PDU가 RLC data PDU인지 RLC control PDU인지를 지시한다.
-CPT 필드는 1비트의 길이를 가지며, RLC control PDU의 종류를 지시한다.
-ACK_SN은 아직 수신되지 않은 RLC PDU의 다음 시퀀스 번호를 나타내며, RLC 상태 보고에서 유실된 것으로 보고되지 않은 시퀀스 번호이다. 송신단에서 RLC 상태 보고를 수신하면, ACK_SN으로 지시된 시퀀스 번호를 포함하지 않고 LOWER_SN과 UPPER_SN으로 지시된 시퀀스 번호들을 포함하지 않고, ACK_SN 보다 작은 시퀀스 번호까지는 성공적으로 수신되었다고 판단한다(UPPER_SN이 SOstart와 SOend가 함께 지시된 경우, SOstart와 SOend가 UPPER_SN의 지시한 부분을 제외한 부분만을 성공적으로 수신했다고 판단한다.). ACK_SN은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 10비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
-E1 필드는 1비트의 길이를 가지며 LOWER_SN, UPPER_SN, E1필드, E2 필드가 뒤에 존재하는지 여부를 나타낸다.
- LOWER_SN에는 현재까지 성공적으로 수신한 가장 낮은 시퀀스 번호가 수납될 수 있다. UPPER_SN에는 현재까지 수신되지 않은 가장 높은 시퀀스 번호가 수납될 수 있다. 상기 LOWER_SN과 UPPER_SN에 다양한 소정의 방법으로 시퀀스 번호를 수납하여 많은 수의 유실된 시퀀스 번호들의 범위를 지시할 수 있다. LOWER_SN과 UPPER_SN은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 10비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다. 만약 송신단 RLC 계층 장치의 첫 번째 RLC PDU부터 유실된 경우는 상기에서 LOWER_SN을 UPPER_SN과 같은 값으로 할당하여 송신단에게 UPPER_SN보다 작은 시퀀스 번호는 모두 수신하지 못했다고 알릴 수 있다. 예를 들어 LOWER_SN 필드에는 시퀀스 번호 77이 수납되고, UPPER_SN 에는 77이 수납된다면 (시퀀스 번호 <= 77)을 지시할 수 있다. 상기에서 첫 번째 RLC PDU가 유실된 경우는 다양한 방법으로 LOWER_SN과 UPPER_SN을 정의하여 정의할 수 있다. 혹은 또 다른 필드를 정의할 수 있다.
-E2 필드는 1비트의 길이를 가지며 SOstart와 SOend가 뒤에 존재하는 지 여부를 지시한다.
-SOstart 필드는 UPPER_SN의 일부분을 지시할 때 상기 일부분의 제일 앞의 위치를 지시한다. 상기에서 제일 앞의 위치를 지시할 때 바이트 단위로 지시할 수 있다. SOstart은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 15비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
-SOend 필드는 UPPER_SN의 일부분을 지시할 때 상기 일부분의 제일 끝의 위치를 지시한다. 상기에서 제일 끝의 위치를 지시할 때 바이트 단위로 지시할 수 있다. SOend는 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 15비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
상기 제 1-2의 RLC 상태 보고 방법은 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오의 NR RLC 장치에서 동일하게 적용될 수 있다.
도 1o는 본 발명에서 제 1-3의 RLC 상태 보고 방법을 나타낸다.
도 1o는 본 발명의 제 1-3의 RLC 상태 보고 방법에 따라 수신측 RLC 계층 장치가 송신측 RLC 계층 장치로 보내는 RLC 상태 보고의 한 예를 나타낸 도면이다(10비트 RLC SN 길이를 가정했을 경우).
수신측 RLC 계층 장치는 수신한 RLC PDU들을 수신 버퍼에 저장한 뒤 시퀀스 번호를 검사함으로써 전송 중에 유실된 RLC PDU의 시퀀스 번호를 인지한다. 소정의 조건이 충족되면 수신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 생성해서 송신측 RLC 계층 장치로 전송한다. RLC 상태 보고 메시지에는 수신측 RLC 계층 장치의 RLC PDU 수신 상태에 관한 정보가 수납되며, 송신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 통해 성공적으로 전송한 RLC PDU와 전송에 실패한 RLC PDU를 파악한다. RLC 상태 보고 메시지는 도 1o의 1o-05와 같이 작성될 수 있다. 상기 RLC 상태 보고 메시지는 하나의 ACK_SN으로 구성되거나, 혹은 하나의 ACK_SN과 하나 또는 하나 이상의 LOWER_SN, E2, UPPER_SN, E1, E2 필드들의 세트로 구성된다. 상기 LOWER_SN, E2, UPPER_SN, E1, E2 필드들의 세트의 존재 여부는 E1 필드로 지시된다. 상기 E1 필드는 하나의 LOWER_SN, E2 UPPER_SN, E1, E2 필드들의 세트가 뒤에 존재하는지 여부를 나타내며, 상기 E2 필드는 LOWER_SN 혹은 UPPER_SN의 일부분을 나타내는 SOstart와 SOend 필드가 뒤에 존재하는 지 여부를 나타낸다. ACK_SN 필드에는 현재까지 성공적으로 수신한 RLC PDU들의 시퀀스 번호 중 가장 높은 시퀀스 번호의 다음 시퀀스 번호가 수납되고, LOWER_SN에는 현재까지 성공적으로 수신한 가장 낮은 시퀀스 번호가 수납될 수 있다. UPPER_SN에는 현재까지 수신되지 않은 가장 높은 시퀀스 번호가 수납될 수 있다. 상기 LOWER_SN과 UPPER_SN에 다양한 소정의 방법으로 시퀀스 번호를 수납하여 많은 수의 유실된 시퀀스 번호들의 범위를 지시할 수 있다. 즉, 한 예로서 수신단 RLC 장치는 송신단 RLC 장치에게 LOWER_SN < 시퀀스 번호 <= UPPER_SN 사이의 모든 시퀀스 번호들에 해당하는 RLC PDU들이 유실되었으니, 재전송을 해달라고 요청할 수 있다. 예컨대, 임의의 시점에 송신 측 RLC 계층 장치는 RLC PDU [5] ~ RLC PDU [80]을 전송하고, 수신측 RLC 계층 장치는 RLC PDU[5], RLC PDU[78], RLC PDU[79], RLC PDU[80] 만 수신해서 수신 버퍼에 저장한다. 임의의 시점에 RLC 상태 보고 메시지 생성 조건이 만족되면, 수신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 생성한다. 상기 RLC 상태 보고 메시지의 ACK_SN 필드에는 시퀀스 번호 81이, LOWER_SN 필드에는 시퀀스 번호 5이 수납되고, UPPER_SN 에는 77이 수납될 수 있다. 상기 RLC 상태 보고 메시지를 수신한 송신 측 RLC 계층 장치는 가장 낮은 LOWER_SN 보다 낮은 시퀀스 번호를 가지는 RLC PDU, 즉 시퀀스 번호가 5보다 낮은 RLC PDU들은 모두 성공적으로 전송된 것으로 판단해서 재전송 버퍼에서 폐기한다. 또한, 전송 버퍼에 저장되어 있는 PDCP SDU들 중 시퀀스 번호가 5보다 낮은 RLC PDU들과 매핑되는 PDCP SDU들 역시 폐기한다. 송신측 RLC 계층 장치는 수신측 RLC 계층 장치가 수신하지 못한 것으로 보고한 RLC PDU[6] ~ RLC PDU[77] 을 재전송한다.
만약 송신단 RLC 계층 장치의 첫 번째 RLC PDU부터 유실된 경우는 상기에서 LOWER_SN을 UPPER_SN과 같은 값으로 할당하여 송신단에게 UPPER_SN보다 작은 시퀀스 번호는 모두 수신하지 못했다고 알릴 수 있다. 예를 들어 LOWER_SN 필드에는 시퀀스 번호 77이 수납되고, UPPER_SN 에는 77이 수납된다면 (시퀀스 번호 <= 77)을 지시할 수 있다. 상기에서 첫 번째 RLC PDU가 유실된 경우는 다양한 방법으로 LOWER_SN과 UPPER_SN을 정의하여 정의할 수 있다. 혹은 또 다른 필드를 정의할 수 있다.
RLC 계층 장치는 시퀀스 번호를 부착한 RLC PDU를 전송하고, RLC 상태 보고 메시지를 통해 상기 전송한 RLC PDU의 전송 성공 여부를 파악하고 재전송함으로써 신뢰성 있는 송수신을 보장한다.
일반적인 RLC 상태 보고 메시지를 수신함으로써 송신측 RLC 계층 장치는 크게 아래 두 가지 정보를 취득한다.
-전송에 실패한 RLC PDU 식별
-전송에 성공한 RLC PDU 식별
전송이 실패한 RLC PDU를 식별함으로써 향후에 어떤 RLC PDU를 재전송해야 하는지 인지하고, 전송에 성공한 RLC PDU를 식별함으로써, 재전송 버퍼 및 전송 버퍼에 저장된 RLC PDU 혹은 PDCP SDU 중 어떤 RLC PDU 혹은 PDCP SDU를 폐기할지 결정한다.
본 발명의 제 1-3의 RLC 상태 보고 방법에 적용되는 필드들은 다음과 같다.
-D/C 필드는 1비트의 길이를 가지며, RLC PDU가 RLC data PDU인지 RLC control PDU인지를 지시한다.
-CPT 필드는 1비트의 길이를 가지며, RLC control PDU의 종류를 지시한다.
-ACK_SN은 아직 수신되지 않은 RLC PDU의 다음 시퀀스 번호를 나타내며, RLC 상태 보고에서 유실된 것으로 보고되지 않은 시퀀스 번호이다. 송신단에서 RLC 상태 보고를 수신하면, ACK_SN으로 지시된 시퀀스 번호를 포함하지 않고 LOWER_SN과 UPPER_SN으로 지시된 시퀀스 번호들을 포함하지 않고, ACK_SN 보다 작은 시퀀스 번호까지는 성공적으로 수신되었다고 판단한다(LOWER_SN이 SOstart와 SOend가 함께 지시된 경우, 혹은 UPPER_SN이 SOstart와 SOend가 함께 지시된 경우, SOstart와 SOend가 LOWER_SN의 지시한 부분을 제외한 부분 혹은 SOstart와 SOend가 UPPER_SN의 지시한 부분을 제외한 부분만을 성공적으로 수신했다고 판단한다.). ACK_SN은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 10비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
-E1 필드는 1비트의 길이를 가지며 LOWER_SN, UPPER_SN, E1필드, E2 필드가 뒤에 존재하는 지 여부를 나타낸다.
- LOWER_SN에는 현재까지 성공적으로 수신한 가장 낮은 시퀀스 번호가 수납될 수 있다. UPPER_SN에는 현재까지 수신되지 않은 가장 높은 시퀀스 번호가 수납될 수 있다. 상기 LOWER_SN과 UPPER_SN에 다양한 소정의 방법으로 시퀀스 번호를 수납하여 많은 수의 유실된 시퀀스 번호들의 범위를 지시할 수 있다. LOWER_SN과 UPPER_SN은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 10비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다. 만약 송신단 RLC 계층 장치의 첫 번째 RLC PDU부터 유실된 경우는 상기에서 LOWER_SN을 UPPER_SN과 같은 값으로 할당하여 송신단에게 UPPER_SN보다 작은 시퀀스 번호는 모두 수신하지 못했다고 알릴 수 있다. 예를 들어 LOWER_SN 필드에는 시퀀스 번호 77이 수납되고, UPPER_SN 에는 77이 수납된다면 (시퀀스 번호 <= 77)을 지시할 수 있다. 상기에서 첫 번째 RLC PDU가 유실된 경우는 다양한 방법으로 LOWER_SN과 UPPER_SN을 정의하여 정의할 수 있다. 혹은 또 다른 필드를 정의할 수 있다.
-E2 필드는 1비트의 길이를 가지며 SOstart와 SOend가 뒤에 존재하는지 여부를 지시한다.
-SOstart 필드는 LOWER_SN 혹은 UPPER_SN의 일부분을 지시할 때 상기 일부분의 제일 앞의 위치를 지시한다. 상기에서 제일 앞의 위치를 지시할 때 바이트 단위로 지시할 수 있다. SOstart은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 15비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
-SOend 필드는 LOWER_SN 혹은 UPPER_SN의 일부분을 지시할 때 상기 일부분의 제일 끝의 위치를 지시한다. 상기에서 제일 끝의 위치를 지시할 때 바이트 단위로 지시할 수 있다. SOend는 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 15비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
상기 제 1-3의 RLC 상태 보고 방법은 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오의 NR RLC 장치에서 동일하게 적용될 수 있다.
도 1p는 본 발명에서 제 1-4의 RLC 상태 보고 방법을 나타낸다.
도 1p는 본 발명의 제 1-4의 RLC 상태 보고 방법에 따라 수신측 RLC 계층 장치가 송신측 RLC 계층 장치로 보내는 RLC 상태 보고의 한 예를 나타낸 도면이다(10비트 RLC SN 길이를 가정했을 경우).
수신측 RLC 계층 장치는 수신한 RLC PDU들을 수신 버퍼에 저장한 뒤 시퀀스 번호를 검사함으로써 전송 중에 유실된 RLC PDU의 시퀀스 번호를 인지한다. 소정의 조건이 충족되면 수신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 생성해서 송신측 RLC 계층 장치로 전송한다. RLC 상태 보고 메시지에는 수신측 RLC 계층 장치의 RLC PDU 수신 상태에 관한 정보가 수납되며, 송신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 통해 성공적으로 전송한 RLC PDU와 전송에 실패한 RLC PDU를 파악한다. RLC 상태 보고 메시지는 도 1p의 1p-05와 같이 작성될 수 있다. 상기 RLC 상태 보고 메시지는 하나의 ACK_SN으로 구성되거나, 혹은 하나의 NACK_SN과 하나 또는 하나 이상의 NACK_SN, E1, E2, E3 필드들의 세트로 구성된다. 상기 NACK_SN, E1, E2, E3 필드들의 세트의 존재 여부는 E1 필드로 지시된다. 상기 E1 필드는 하나의 NACK_SN, E1, E2, E3 필드들의 세트가 뒤에 존재하는지 여부를 나타내며, 상기 E2 필드는 NACK_SN의 일부분을 나타내는 SOstart와 SOend 필드가 뒤에 존재하는 지 여부를 나타낸다. 상기 E3 필드는 NACK_SN이 지시하는 시퀀스 번호로부터 위로(더 큰) 혹은 아래로(더 작은) 몇 개의 시퀀스 번호가 유실되었는지를 나타내는 N (Number of missing RLC PDUs)필드가 뒤에 존재하는 지 여부를 나타낸다. 상기 N 필드는 NACK_SN이 지시하는 시퀀스 번호로부터 위로(더 큰 시퀀스 번호를 갖는) 혹은 아래로(더 작은 시퀀스 번호를 갖는) 몇 개의 시퀀스 번호가 유실되었는지를 나타내는 필드이다.
ACK_SN 필드에는 현재까지 성공적으로 수신한 RLC PDU들의 시퀀스 번호 중 가장 높은 시퀀스 번호의 다음 시퀀스 번호가 수납되고, NACK_SN에는 현재까지 수신되지 않은 시퀀스 번호가 수납될 수 있다. 여러 개의 연속된 RLC PDU들이 유실된 경우, N 필드와 함께 NACK_SN을 사용하기 위해 NACK_SN에 현재까지 수신되지 않은 가장 높은 시퀀스 번호 혹은 현재까지 수신되지 않은 가장 낮은 시퀀스 번호를 수납할 수 있으며, N필드에는 유실된 시퀀스 번호들의 개수를 수납할 수 있다. 상기 NACK_SN과 N필드를 또 다른 다양한 방법으로 정의하고 적용하여 연속적으로 유실된 많은 RLC PDU를 지시할 수 있다. 즉, 한 예로서 수신단 RLC 장치는 송신단 RLC 장치에게 NACK SN = 8, N = 6 로서 2< 시퀀스 번호 <=8 사이의 모든 시퀀스 번호들에 해당하는 RLC PDU들이 유실되었으니, 재전송을 해달라고 요청할 수 있다. 또 다른 예로, 임의의 시점에 송신 측 RLC 계층 장치는 RLC PDU [5] ~ RLC PDU [80]을 전송하고, 수신측 RLC 계층 장치는 RLC PDU[5], RLC PDU[7], RLC PDU[78], RLC PDU[79], RLC PDU[80] 만 수신해서 수신 버퍼에 저장한다. 임의의 시점에 RLC 상태 보고 메시지 생성 조건이 만족되면, 수신측 RLC 계층 장치는 RLC 상태 보고 메시지를 생성한다. 상기 RLC 상태 보고 메시지의 ACK_SN 필드에는 시퀀스 번호 81이, NACK_SN 필드에는 시퀀스 번호 6이 수납되고, 또 다른 NACK_SN 필드에는 시퀀스 번호 8 과 함께 N 필드에 69를 수납할 수 있다(6, 8<=시퀀스 번호 <=77). 상기 RLC 상태 보고 메시지를 수신한 송신 측 RLC 계층 장치는 가장 낮은 NACK_SN 보다 낮은 시퀀스 번호를 가지는 RLC PDU, 즉 시퀀스 번호가 6보다 낮은 RLC PDU들은 모두 성공적으로 전송된 것으로 판단해서 재전송 버퍼에서 폐기한다. 또한 전송 버퍼에 저장되어 있는 PDCP SDU들 중 시퀀스 번호가 6보다 낮은 RLC PDU들과 매핑되는 PDCP SDU들 역시 폐기한다. 송신측 RLC 계층 장치는 수신측 RLC 계층 장치가 수신하지 못한 것으로 보고한 RLC PDU[6]과 RLC PDU[8] ~ RLC PDU[77] 을 재전송한다.
RLC 계층 장치는 시퀀스 번호를 부착한 RLC PDU를 전송하고, RLC 상태 보고 메시지를 통해 상기 전송한 RLC PDU의 전송 성공 여부를 파악하고 재전송함으로써 신뢰성 있는 송수신을 보장한다.
일반적인 RLC 상태 보고 메시지를 수신함으로써 송신측 RLC 계층 장치는 크게 아래 두 가지 정보를 취득한다.
-전송에 실패한 RLC PDU 식별
-전송에 성공한 RLC PDU 식별
전송이 실패한 RLC PDU를 식별함으로써 향후에 어떤 RLC PDU를 재전송해야 하는지 인지하고, 전송에 성공한 RLC PDU를 식별함으로써, 재전송 버퍼 및 전송 버퍼에 저장된 RLC PDU 혹은 PDCP SDU 중 어떤 RLC PDU 혹은 PDCP SDU를 폐기할지 결정한다.
본 발명의 제 1-4의 RLC 상태 보고 방법에 적용되는 필드들은 다음과 같다.
-D/C 필드는 1비트의 길이를 가지며, RLC PDU가 RLC data PDU인지 RLC control PDU인지를 지시한다.
-CPT 필드는 1비트의 길이를 가지며, RLC control PDU의 종류를 지시한다.
-ACK_SN은 아직 수신되지 않은 RLC PDU의 다음 시퀀스 번호를 나타내며, RLC 상태 보고에서 유실된 것으로 보고되지 않은 시퀀스 번호이다. 송신단에서 RLC 상태 보고를 수신하면, ACK_SN으로 지시된 시퀀스 번호를 포함하지 않고 NACK_SN으로 지시된 시퀀스 번호들을 포함하지 않고, NACK_SN과 N필드로 지시된 범위에 포함되는 시퀀스 번호들을 포함하지 않고, ACK_SN 보다 작은 시퀀스 번호까지는 성공적으로 수신되었다고 판단한다(NACK_SN이 SOstart와 SOend가 함께 지시된 경우, SOstart와 SOend가 NACK_SN의 지시한 부분을 제외한 부분만을 성공적으로 수신했다고 판단한다). ACK_SN은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 10비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
-E1 필드는 1비트의 길이를 가지며 LOWER_SN, UPPER_SN, E1필드, E2 필드가 뒤에 존재하는지 여부를 나타낸다.
-NACK_SN에는 현재까지 수신되지 않은 시퀀스 번호가 수납될 수 있다. 여러 개의 연속된 RLC PDU들이 유실된 경우, N 필드와 함께 NACK_SN을 사용하기 위해 NACK_SN에 현재까지 수신되지 않은 가장 높은 시퀀스 번호 혹은 현재까지 수신되지 않은 가장 낮은 시퀀스 번호를 수납할 수 있으며, N필드에는 유실된 시퀀스 번호들의 개수를 수납할 수 있다. 상기 NACK_SN과 N필드를 또 다른 다양한 방법으로 정의하고 적용하여 연속적으로 유실된 많은 RLC PDU를 지시할 수 있다. NACK_SN은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 10비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
-N 필드는 NACK_SN이 지시하는 시퀀스 번호로부터 위로(더 큰 시퀀스 번호를 갖는) 혹은 아래로(더 작은 시퀀스 번호를 갖는) 몇 개의 시퀀스 번호가 유실되었는지를 나타내는 필드이다.
-E2 필드는 1비트의 길이를 가지며 SOstart와 SOend가 뒤에 존재하는 지 여부를 지시한다.
-E3 필드는 NACK_SN이 지시하는 시퀀스 번호로부터 위로(더 큰) 혹은 아래로(더 작은) 몇 개의 시퀀스 번호가 유실되었는지를 나타내는 N (Number of missing RLC PDUs)필드가 뒤에 존재하는 지 여부를 나타낸다.
-SOstart 필드는 NACK_SN의 일부분을 지시할 때 상기 일부분의 제일 앞의 위치를 지시한다. 상기에서 제일 앞의 위치를 지시할 때 바이트 단위로 지시할 수 있다. SOstart은 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 15비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
-SOend 필드는 NACK _SN의 일부분을 지시할 때 상기 일부분의 제일 끝의 위치를 지시한다. 상기에서 제일 끝의 위치를 지시할 때 바이트 단위로 지시할 수 있다. SOend는 소정의 길이를 가지며, 상기 소정의 길이는 15비트 혹은 16비트 혹은 18비트 등 다양하게 정의될 수 있다.
상기 제 1-4의 RLC 상태 보고 방법은 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오의 NR RLC 장치에서 동일하게 적용될 수 있다.
도 1q는 단말의 동작을 도시하였다.
도 1q에서 단말은 상위 계층으로부터 패킷을 수신하고(1q-05) 이를 RLC PDU로 생성하기 위해서 RLC 헤더를 구성한다(1q-10). RLC 헤더를 구성할 때 상기 본 발명에서 제안한 제 1-1, 1-2-1, 1-2-2, 1-2-3, 1-2-4 실시 예 중에 한 가지 방법을 적용하여 RLC 헤더를 구성할 수 있다(1q-15). 그리고 생성된 RLC PDU를 하위 계층으로 전달한다(1q-20). 상기 단말의 동작은 도 1fa 및 도 1fb의 1f-02, 1f-03, 1f-04와 같은 시나리오의 NR RLC 장치에서 동일하게 적용될 수 있다.
도 1r에 단말의 구조를 도시하였다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(1r-10), 기저대역(baseband)처리부(1r-20), 저장부(1r-30), 제어부(1r-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(1r-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1r-10)는 상기 기저대역처리부(1r-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1r-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1r-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(1r-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(1r-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한, 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다. 상기 RF처리부(1r-10)는 제어부의 제어에 따라 다수의 안테나 또는 안테나 요소들을 적절하게 설정하여 수신 빔 스위핑을 수행하거나, 수신 빔이 송신 빔과 공조되도록 수신 빔의 방향과 빔 너비를 조정할 수 있다.
상기 기저대역처리부(1r-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1r-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1r-20)은 상기 RF처리부(1r-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1r-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1r-20)은 상기 RF처리부(1r-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(1r-20) 및 상기 RF처리부(1r-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1r-20) 및 상기 RF처리부(1r-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(1r-20) 및 상기 RF처리부(1r-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(1r-20) 및 상기 RF처리부(1r-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 LTE 망, NR 망 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(1r-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 상기 저장부(1r-30)는 상기 제어부(1r-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1r-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1r-40)는 상기 기저대역처리부(1r-20) 및 상기 RF처리부(1r-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1r-40)는 상기 저장부(1r-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(1r-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(1r-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 1s는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(1s-10), 기저대역처리부(1s-20), 백홀통신부(1s-30), 저장부(1s-40), 제어부(1s-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(1s-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1s-10)는 상기 기저대역처리부(1s-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1s-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1s-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(1s-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(1s-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(1s-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1s-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1s-20)은 상기 RF처리부(1s-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1s-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1s-20)은 상기 RF처리부(1s-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(1s-20) 및 상기 RF처리부(1s-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1s-20) 및 상기 RF처리부(1s-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 통신부(1s-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다.
상기 저장부(1s-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(1s-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(1s-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고 상기 저장부(1s-40)는 상기 제어부(1s-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1s-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1s-50)는 상기 기저대역처리부(1s-20) 및 상기 RF처리부(1s-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(1s-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1s-50)는 상기 저장부(1s-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(1s-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제2실시예>
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2a는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국)(2a-05, 2a-10, 2a-15, 2a-20)과 MME (2a-25, Mobility Management Entity) 및 S-GW(2a-30, Serving-Gateway)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(2a-35)은 ENB(2a-05 ~ 2a-20) 및 S-GW(2a-30)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 2a에서 ENB(2a-05 ~ 2a-20)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE(2a-35)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 ENB(2a-05 ~ 2a-20)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한, 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. S-GW(2a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(2a-25)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.
도 2b는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP (Packet Data Convergence Protocol 2b-05, 2b-40), RLC (Radio Link Control 2b-10, 2b-35), MAC (Medium Access Control 2b-15, 2b-30)으로 이루어진다. PDCP (Packet Data Convergence Protocol)(2b-05, 2b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 헤더 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 순서 재정렬 기능(For split bearers in DC (only support for RLC AM): PDCP PDU routing for transmission and PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs at handover and, for split bearers in DC, of PDCP PDUs at PDCP data-recovery procedure, for RLC AM)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(2b-10, 2b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. RLC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ (only for AM data transfer))
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs (only for UM and AM data transfer))
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs (only for AM data transfer))
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs (only for UM and AM data transfer)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection (only for UM and AM data transfer))
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection (only for AM data transfer))
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard (only for UM and AM data transfer))
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
MAC(2b-15, 2b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. MAC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs belonging to one or different logical channels into/from transport blocks (TB) delivered to/from the physical layer on transport channels)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
물리 계층(2b-20, 2b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.
도 2c는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2c를 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템(이하 NR 혹은 5G)의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하 NR gNB 혹은 NR 기지국)(2c-10) 과 NR CN (2c-05, New Radio Core Network)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말)(2c-15)은 NR gNB(2c-10) 및 NR CN (2c-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 2c에서 NR gNB(2c-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB (Evolved Node B)에 대응된다. NR gNB는 NR UE(2c-15)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR NB(2c-10)가 담당한다. 하나의 NR gNB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 현재 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 하여 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 또한, 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. NR CN (2c-05)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다. 또한 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME (2c-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB (2c-30)과 연결된다.
도 2d는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2d를 참조하면, 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 NR 기지국에서 각각 NR PDCP(2d-05, 2d-40), NR RLC(2d-10, 2d-35), NR MAC(2d-15, 2d-30)으로 이루어진다. NR PDCP (2d-05, 2d-40)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
헤더 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 순서 재정렬 기능(PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
상기에서 NR PDCP 장치의 순서 재정렬 기능(reordering)은 하위 계층에서 수신한 PDCP PDU들을 PDCP SN(sequence number)을 기반으로 순서대로 재정렬하는 기능을 말하며, 재정렬된 순서대로 데이터를 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 PDCP PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있다.
NR RLC(2d-10, 2d-35)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ)
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs)
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs)
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection)
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection)
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard)
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
상기에서 NR RLC 장치의 순차적 전달 기능(In-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들을 RLC SN(sequence number) 혹은 PDCP SN(sequence number)를 기준으로 재정렬하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC SDU가 있을 경우, 유실된 RLC SDU 이전까지의 RLC SDU들만을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 타이머가 시작되기 전에 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 현재까지 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있다.
상기에서 NR RLC 장치의 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서와 상관없이 바로 상위 계층으로 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들의 RLC SN 혹은 PDCP SN을 저장하고 순서를 정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록해두는 기능을 포함할 수 있다.
NR MAC(2d-15, 2d-30)은 한 단말에 구성된 여러 NR RLC 계층 장치들과 연결될 수 있으며, NR MAC의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
NR PHY 계층(2d-20, 2d-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 수행할 수 있다.
도 2ea 및 도 2eb는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 LTE 기지국과 NR 기지국을 통해서 서비스를 받을 수 있는 시나리오들을 설명한 도면이다.
도 2ea 및 도 2eb에서 2e-01은 NR 기지국에게만 서비스 받는 시나리오를 나타내며, 2e-02는 LTE 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 LTE 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, 2e-03은 LTE 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 NR 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, 2e-04는 NR 기지국과 NR 기지국의 3C 타입 인터워킹에서 NR 기지국이 마스터(MeNB)인 시나리오를 나타내며, 2e-05는 LTE 기지국과 NR 기지국의 2a 타입 인터워킹 시나리오를 나타내며, 2e-06은 NR 기지국과 NR 기지국의 2a 타입 인터워킹 시나리오를 나타낸다.
도 2f는 본 발명에서 데이터 패킷을 미리 프로세싱하는 방법을 나타낸 도면이다.
상기 도 2ea 및 도 2eb의 2e-01, 2e-02, 2e-03, 2e-04, 2e-05, 2e-06와 같은 시나리오에서 차세대 이동 통신 시스템의 NR 기지국 혹은 단말은 사용자 평면(User plane) 계층에서 상위 계층으로부터 IP 패킷(2f-05)을 수신하면 수신한 패킷을 미리 프로세싱 해놓을 수 있다. 상기 프로세싱은 IP 패킷을 PDCP 계층의 PDCP PDU(2f-10)로 혹은 RLC 계층의 RLC PDU(2f-15)로 혹은 MAC 계층의 MAC 서브헤더와 함께 MAC SDU(2f-20)로 미리 프로세싱 하는 것을 말한다.
도 2g는 PDCP 계층에서 유지되는 타이머(예를 들면 PDCP discard timer)에 의해서 발생할 수 있는 문제를 나타낸 도면이다.
도 2g에서 PDCP 계층은 IP 패킷들이 PDCP 계층으로 수신되면, PDCP 계층은 각 IP 패킷 별로 하나의 타이머를 유지할 수 있다. 상기 타이머는 해당 패킷의 유효기간을 나타낼 수 있으며, 타이머가 만료하면 상기 패킷의 유효기간이 만료되었기 때문에 해당 패킷을 버린다. 예를 들어 IP 패킷 4에 대한 타이머가 만료했다고 가정하자. 그리고 상기 IP 패킷 4가 PDCP 계층(2g-05)에서 미리 프로세싱 되어 PDCP PDU가 되었다면 해당 IP 패킷의 유효기간이 만료하였으므로 해당 PDCP PDU를 폐기해야 한다. 따라서 PDCP 시퀀스 번호 3번(2g-15)이 폐기된다. 수신단 PDCP 계층 입장에서는 상기에서 폐기된 PDCP 시퀀스 번호 3번이 전송 과정에서 유실된 것인지 아니면 타이머가 만료하여 폐기된 것인지 알 수 없다. 따라서 수신단은 PDCP 시퀀스 번호 3번이 재전송되기를 기다리게 되어 전송지연이 발생하게 된다. 만약 상기에서 IP 패킷 4가 PDCP 계층에서 미리 프로세싱 되어 RLC 계층(2g-20)으로 전달되었고, RLC 계층에서 미리 프로세싱 되어서 RLC PDU(2g-25)가 되었다면 상기 RLC PDU를 폐기해야 한다. 이 경우, RLC 시퀀스 번호 3번이 폐기되게 된다. 따라서 수신단 RLC 계층에서는 상기 RLC 시퀀스 번호 3번이 전송과정에서 유실된 것인지 폐기된 것인지 알 수 없으므로, 계속 기다리게 되고, 결국 Window stalling 문제가 발생하여 정상적인 RLC ARQ 동작을 수행할 수 없다. 상기와 같은 문제는 RLC에서 PDCP 시퀀스 번호를 재사용하고, RLC 계층에서는 RLC 시퀀스 번호를 사용하지 않는 경우, 다시 말해 전체 데이터 프로세싱 과정에서 하나의 시퀀스 번호만을 사용하는 경우에도 동일한 문제가 발생할 수 있다.
도 2ha, 도 2hb 및 도 2hc는 본 발명에서 만료된 패킷을 처리하는 제 2-1의 실시 예를 나타낸다.
도 2ha, 도 2hb 및 도 2hc에서 본 발명의 제 2-1의 만료된 패킷 처리 방법은 다음과 같이 PDCP 계층, RLC 계층, MAC 계층의 동작으로 구분될 수 있다.
[PDCP 계층 동작]
PDCP 계층에서 PDCP 계층으로 들어오는 패킷마다 타이머를 구동시킨다. 상기 타이머는 각 타이머의 유효기간을 나타내는 타이머일 수 있으며, 타이머 값은 기지국에 의해 RRC 메시지로 지시될 수 있다. 만약 상기 타이머가 만료되면 다음과 같은 동작을 수행한다.
상기에서 타이머가 만료되고,
제 1-1의 조건을 만족하면 제 1-1의 방법을 수행하고,
제 1-2의 조건을 만족하면 제 1-2의 방법을 수행하고,
제 1-3의 조건을 만족하면 제 1-3의 방법을 수행한다.
상기에서 제 1-1의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 PDCP 계층에서 아직 프로세싱 되지 않고, 패킷으로 혹은 PDCP SDU로 저장되어 있는 경우를 말하며(2h-11),
상기에서 제 1-2의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 PDCP 계층에서 미리 프로세싱 되어 PDCP PDU로 저장되어 있고 아직 RLC 계층으로는 전달되지 않은 경우를 말하며(2h-12),
상기에서 제 1-3의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 PDCP 계층에서 미리 프로세싱 되어 PDCP PDU로 저장되어 있고 이미 RLC 계층으로 전달된 경우를 말한다(2h-13).
상기에서 제 1-1의 방법은 PDCP 계층에 저장되어 있는 패킷 혹은 PDCP SDU를 폐기하는 방법이며(2h-16),
상기에서 제 1-2의 방법은 PDCP 계층에 저장되어 있는 패킷 혹은 PDCP SDU를 폐기하고, 패킷에 해당하는 PDCP PDU의 페이로드만을 폐기하고, PDCP 헤더는 폐기하지 않고, 전송하도록 하는 방법이며(2h-17), 상기에서 PDCP 헤더만 RLC계층으로 전달하게 된다.
상기에서 제 1-3의 방법은 PDCP 계층에 저장되어 있는 패킷 혹은 PDCP SDU를 폐기하고, RLC 계층으로 타이머가 만료된 패킷에 대한 정보를 지시자(Indication)를 보내어 알리는 방법이다(2h-18).
[RLC 계층 동작]
RLC 계층은 PDCP 계층으로부터 수신한 PDCP PDU를 저장하고 미리 RLC PDU로 프로세싱할 수 있다. 만약 RLC 계층이 PDCP 계층으로부터 만료된 패킷에 대한 정보의 지시자(Indication)을 수신한다면 다음과 같은 동작을 수행한다.
RLC 계층이 PDCP 계층으로부터 만료된 패킷에 대한 정보의 지시자를 수신하고,
제 2-1의 조건을 만족하면 제 2-1의 방법을 수행하고,
제 2-2의 조건을 만족하면 제 2-2의 방법을 수행하고,
제 2-3의 조건을 만족하면 제 2-3의 방법을 수행한다.
상기에서 제 2-1의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 RLC 계층으로 전달되어 아직 프로세싱 되지 않고, PDCP PDU (RLC SDU)로 저장되어 있는 경우를 말하며(2h-21),
상기에서 제 2-2의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 RLC 계층으로 전달되어 미리 프로세싱 되어 RLC PDU로 저장되어 있고 아직 MAC 계층으로는 전달되지 않은 경우를 말하며(2h-22),
상기에서 제 2-3의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 RLC 계층으로 전달되어 미리 프로세싱 되어 RLC PDU로 저장되어 있고 이미 MAC 계층으로 전달된 경우를 말한다(2h-23).
상기에서 제 2-1의 방법은 만료된 패킷에 해당하는 RLC 계층에 저장되어 있는 PDCP PDU (RLC SDU)의 페이로드만 폐기하고, PDCP 헤더는 폐기하지 않고 전송하도록 하는 방법이며(2h-26), 상기에서 PDCP 헤더만 RLC 헤더를 붙이고, MAC 계층으로 전달하게 된다.
상기에서 제 2-2의 방법은 만료된 패킷에 해당하는 RLC 계층에서 프로세싱 되어 저장되어 있는 RLC PDU의 PDCP PDU의 페이로드만 폐기하고, RLC 헤더와 PDCP 헤더는 폐기하지 않고 전송하도록 하는 방법이며(2h-27), 상기에서 PDCP헤더와 RLC 헤더만을 MAC 계층으로 전달하게 된다.
상기에서 제 2-3의 방법은 만료된 패킷에 해당하는 RLC 계층에서 프로세싱 되어 재전송 버퍼에 저장되어 있는 RLC PDU의 PDCP PDU의 페이로드만 폐기하고, RLC 헤더와 PDCP 헤더는 폐기하지 않는 방법이며(2h-28), MAC 계층으로 타이머가 만료된 패킷에 대한 정보를 지시자(Indication)를 보내어 알리는 방법이다(2h-28).
[MAC 계층 동작]
MAC 계층은 RLC 계층으로부터 수신한 RLC PDU를 저장하고 미리 MAC 서브헤더와 MAC SDU로 프로세싱 할 수 있다. 만약 MAC 계층이 RLC 계층으로부터 만료된 패킷에 대한 정보의 지시자(Indication)을 수신한다면 다음과 같은 동작을 수행한다.
MAC 계층이 RLC 계층으로부터 만료된 패킷에 대한 정보의 지시자를 수신하고,
제 3-1의 조건을 만족하면 제 3-1의 방법을 수행하고,
제 3-2의 조건을 만족하면 제 3-2의 방법을 수행하고,
제 3-3의 조건을 만족하면 제 3-3의 방법을 수행한다.
상기에서 제 3-1의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 MAC 계층으로 전달되어 아직 프로세싱 되지 않고, RLC PDU (MAC SDU)로 저장되어 있는 경우를 말하며(2h-31),
상기에서 제 3-2의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 MAC 계층으로 전달되어 미리 프로세싱 되어 MAC 서브헤더와 MAC SDU로 저장되어 있고 아직 MAC PDU의 일부분이 되지 않은 경우를 말하며(2h-32),
상기에서 제 3-3의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 MAC 계층으로 전달되어 미리 프로세싱 되어 MAC 서브헤더와 MAC SDU로 저장되어 있고 이미 MAC PDU의 일부분이 된 경우를 말한다(2h-33).
상기에서 제 3-1의 방법은 만료된 패킷에 해당하는 MAC 계층에 저장되어 있는 RLC PDU의 PDCP PDU의 페이로드만 폐기하고, PDCP 헤더와 RLC 헤더는 폐기하지 않고 전송하도록 하는 방법이며(2h-36), 상기에서 PDCP 헤더와 RLC 헤더에 MAC 서브헤더를 붙이고, MAC PDU로 구성하여 전송하게 된다.
상기에서 제 3-2의 방법은 만료된 패킷에 해당하는 MAC 계층에서 프로세싱 되어 저장되어 있는 MAC 서브헤더와 MAC SDU(RLC PDU)의 PDCP PDU의 페이로드만 폐기하고, RLC 헤더와 PDCP 헤더는 폐기하지 않고 전송하도록 하는 방법이며(2h-37), 상기에서 PDCP헤더와 RLC 헤더에 상응하는 MAC 서브헤더를 새롭게 갱신하도록 하고, MAC PDU 로 구성하여 전송하도록 한다(예를 들면 MAC 서브헤더의 L필드는 MAC SDU의 PDCP PDU의 페이로드 부분이 삭제되면 갱신되어야 한다).
상기에서 제 3-3의 방법은 MAC 계층에서 미리 프로세싱 되어 MAC PDU의 일부분이 된 패킷에 대해 아무런 처리를 수행하지 않는다(2h-38).
상기 만료된 패킷을 처리하는 제 2-1의 실시 예는 도 2g에서 발생하는 문제를 해결하기 위해 만료된 패킷이 이미 PDCP PDU나 RLC PDU 혹은 MAC 서브헤더와 MAC SDU로 프로세싱된 경우에 만료된 패킷에 해당하는 부분만 폐기하고 헤더들만을 전송하는 방법이다. 상기와 같은 방법으로 헤더를 송신하기 때문에 PDCP 계층이나 RLC 계층에서 만료된 패킷으로 인한 시퀀스 번호의 유실이 발생하지 않는다. 다만 전송과정 중에서 헤더의 크기에 따른 오버헤드가 증가될 수 있다. 하지만 높은 데이터 전송율에서 상기 오버헤드는 경미한 수준이다. 상기 만료된 패킷을 처리하는 제 2-1의 실시 예는 도 2ea 및 도 2eb의 2e-01, 2e-02, 2e-03, 2e-04, 2e-05, 2e-06와 같은 시나리오에서도 동일하게 발생할 수 있는 문제에 대해서 이 문제를 해결하기 위해 적용될 수 있다.
상기 만료된 패킷을 처리하는 제 2-1의 실시 예를 송신단에 적용한 경우, 수신단에서의 동작은 다음과 같다.
수신단에서 MAC PDU를 수신하면 이를 역다중화하여 RLC 계층에 전달하고 RLC 계층은 분할된 segment들이 존재하는 경우, 온전한 RLC SDU(PDCP PDU)로 만들어 PDCP 계층에 전달한다. PDCP 계층은 상기 PDCP PDU가 헤더들만 포함한 패킷(Header only packet)일 경우, 복호화와 관련된 변수들(예를 들면, HFN, Next_PDCP_TX_SN, 등)을 갱신하고 상기 헤더들만 포함한 패킷에 대한 복호화 절차를 수행하지 않는다(헤더만 있는 정보이기 때문에 상위 계층으로 전달할 정보가 없기 때문이다). 만약 상기에서 PDCP 계층이 수신한 PDCP PDU가 헤더들만 포함한 패킷이 아니라 일반적인 데이터 패킷이라면 수신단 PDCP 계층은 복호화와 관련된 변수들(예를 들면, HFN, Next_PDCP_TX_SN, 등)을 갱신하고 상기 데이터 패킷에 대한 복호화 절차를 수행하고 필요한 경우 무결성 검증도 수행한다.
도 2ia 및 도 2ib는 본 발명의 제 2-1의 실시 예를 적용한 단말의 동작을 나타낸다.
단말(2i-01)은 PDCP 계층에서 임의의 패킷에 대한 타이머(PDCP discard timer)가 만료하면(2i-05)은 2i-10 단계로 진행하여 상기 패킷에 대해 진행된 프로세싱을 확인한다. 만약 제 1-1 조건을 만족하면 PDCP 계층에서 제 1-1 방법을 적용하고(2i-15), 만약 제 1-2 조건을 만족하면 PDCP 계층에서 제 1-2 방법을 적용하고(2i-20), 만약 제 1-3 조건을 만족하면 PDCP 계층에서 제 1-3 방법을 적용하고(2i-25), 만약 제 2-1 조건을 만족하면 RLC 계층에서 제 2-1 방법을 적용하고(2i-30), 만약 제 2-2 조건을 만족하면 RLC 계층에서 제 2-2 방법을 적용하고(2i-35), 만약 제 2-3 조건을 만족하면 RLC 계층에서 제 2-3 방법을 적용하고(2i-40), 만약 제 3-1 조건을 만족하면 MAC 계층에서 제 3-1 방법을 적용하고(2i-45), 만약 제 3-2 조건을 만족하면 MAC 계층에서 제 3-2 방법을 적용하고(2i-50), 만약 제 3-3 조건을 만족하면 MAC 계층에서 제 3-3 방법을 적용한다(2i-55).
도 2j는 본 발명의 제 2-1의 실시 예를 적용한 경우 수신단 단말의 동작을 나타낸다.
수신단 단말(2j-01)이 MAC PDU를 수신하면 이를 역다중화하여 RLC 계층에 전달하고 RLC 계층은 분할된 segment들이 존재하는 경우, 온전한 RLC SDU(PDCP PDU)로 만들어 PDCP 계층에 전달한다(2j-05). PDCP 계층은 RLC 계층으로부터 RLC SDU(PDCP PDU)를 수신하면 상기 PDCP PDU가 헤더들만 포함한 패킷(Header only packet)인지 확인하다(2j-10). 만약 헤더들만 포함한 패킷(Header only packet)인 경우, 복호화와 관련된 변수들(예를 들면, HFN, Next_PDCP_TX_SN, 등)을 갱신하고(2j-15) 상기 헤더들만 포함한 패킷에 대한 복호화 절차를 수행하지 않는다(2j-20, 헤더만 있는 정보이기 때문에 상위 계층으로 전달할 정보가 없기 때문이다). 만약 상기에서 PDCP 계층이 수신한 PDCP PDU가 헤더들만 포함한 패킷이 아니라 일반적인 데이터 패킷이라면 수신단 PDCP 계층은 복호화와 관련된 변수들(예를 들면, HFN, Next_PDCP_TX_SN, 등)을 갱신하고(2j-25) 상기 데이터 패킷에 대한 복호화 절차를 수행하고 필요한 경우 무결성 검증도 수행한다(2j-30).
도 2ka 및 도 2kb는 본 발명에서 만료된 패킷을 처리하는 제 2-2의 실시 예를 나타낸다.
도 2ka 및 도 2kb에서 본 발명의 제 2-2의 만료된 패킷 처리 방법은 다음과 같이 PDCP 계층, RLC 계층의 동작으로 구분될 수 있다.
[PDCP 계층 동작]
PDCP 계층에서 PDCP 계층으로 들어오는 패킷마다 타이머를 구동시킨다. 상기 타이머는 각 타이머의 유효기간을 나타내는 타이머일 수 있으며, 타이머 값은 기지국에 의해 RRC 메시지로 지시될 수 있다. 만약 상기 타이머가 만료되면 다음과 같은 동작을 수행한다.
상기에서 타이머가 만료되고,
제 1-1의 조건을 만족하면 제 1-1의 방법을 수행하고,
제 1-2의 조건을 만족하면 제 1-2의 방법을 수행하고,
제 1-3의 조건을 만족하면 제 1-3의 방법을 수행한다.
상기에서 제 1-1의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 PDCP 계층에서 아직 프로세싱 되지 않고, 패킷으로 혹은 PDCP SDU로 저장되어 있는 경우를 말하며(2k-11),
상기에서 제 1-2의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 PDCP 계층에서 미리 프로세싱 되어 PDCP PDU로 저장되어 있고 아직 RLC 계층으로는 전달되지 않은 경우를 말하며(2k-12),
상기에서 제 1-3의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 PDCP 계층에서 미리 프로세싱 되어 PDCP PDU로 저장되어 있고 이미 RLC 계층으로 전달된 경우를 말한다(2k-13).
상기에서 제 1-1의 방법은 PDCP 계층에 저장되어 있는 패킷 혹은 PDCP SDU를 폐기하는 방법이며(2k-16),
상기에서 제 1-2의 방법은 PDCP 계층에 저장되어 있는 패킷 혹은 PDCP SDU를 폐기하고, 패킷에 해당하는 PDCP PDU를 폐기하는 방법이며(2k-17), (PDCP 헤더 또한 폐기한다.)
상기에서 제 1-3의 방법은 PDCP 계층에 저장되어 있는 패킷 혹은 PDCP SDU를 폐기하고, RLC 계층으로 타이머가 만료된 패킷에 대한 정보를 지시자(Indication)를 보내어 알리는 방법이다(2k-18).
[RLC 계층 동작]
RLC 계층은 PDCP 계층으로부터 수신한 PDCP PDU를 저장하고 미리 RLC PDU로 프로세싱할 수 있다. 만약 RLC 계층이 PDCP 계층으로부터 만료된 패킷에 대한 정보의 지시자(Indication)을 수신한다면 다음과 같은 동작을 수행한다.
RLC 계층이 PDCP 계층으로부터 만료된 패킷에 대한 정보의 지시자를 수신하고,
제 2-1의 조건을 만족하면 제 2-1의 방법을 수행하고,
제 2-2의 조건을 만족하면 제 2-2의 방법을 수행하고,
상기에서 제 2-1의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 RLC 계층으로 전달되어 아직 프로세싱 되지 않고, PDCP PDU (RLC SDU)로 저장되어 있는 경우를 말하며(2k-21),
상기에서 제 2-2의 조건은 만료한 타이머에 해당하는 패킷이 RLC 계층으로 전달되어 미리 프로세싱 되어 RLC PDU로 저장되어 있고 아직 MAC 계층으로는 전달되지 않은 경우를 말한다.(2k-22),
상기에서 제 2-1의 방법은 만료된 패킷에 해당하는 RLC 계층에 저장되어 있는 PDCP PDU를 폐기하는 방법이며(2k-26), (PDCP 헤더 또한 폐기한다.)
상기에서 제 2-2의 방법은 만료된 패킷에 해당하는 RLC 계층에서 저장되어 있는 RLC PDU에 아무 동작을 취하지 않는다. 상기 RLC PDU를 폐기할 경우, 수신단 RLC ARQ에서 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
상기 만료된 패킷을 처리하는 제 2-2의 실시 예는 도 2g에서 발생하는 문제를 해결하기 위해 만료된 패킷이 이미 PDCP PDU나 RLC PDU로 프로세싱된 경우에 만료된 패킷에 해당하는 PDCP PDU는 폐기하고 RLC PDU는 폐기하지 않는 방법이다. 따라서 RLC ARQ 문제는 예방할 수 있지만 PDCP 계층에서 전송지연이 발생할 수도 있다. 하지만 상기에서 패킷이 만료하는 경우는 드문 경우이므로 전송지연의 효과는 미미할 수 있다. 상기 만료된 패킷을 처리하는 제 2-2의 실시 예는 도 2ea 및 도 2eb의 2e-01, 2e-02, 2e-03, 2e-04, 2e-05, 2e-06와 같은 시나리오에서도 동일하게 발생할 수 있는 문제에 대해서 이 문제를 해결하기 위해 적용될 수 있다.
도 2l은 본 발명의 제 2-2의 실시 예를 적용한 단말의 동작을 나타낸다.
단말(2l-01)은 PDCP 계층에서 임의의 패킷에 대한 타이머(PDCP discard timer)가 만료하면(2l-05)은 2l-10 단계로 진행하여 상기 패킷에 대해 진행된 프로세싱을 확인한다. 만약 제 1-1 조건을 만족하면 PDCP 계층에서 제 1-1 방법을 적용하고(2l-15), 만약 제 1-2 조건을 만족하면 PDCP 계층에서 제 1-2 방법을 적용하고(2l-20), 만약 제 1-3 조건을 만족하면 PDCP 계층에서 제 1-3 방법을 적용하고(2l-25), 만약 제 2-1 조건을 만족하면 RLC 계층에서 제 2-1 방법을 적용하고(2l-30), 만약 제 2-2 조건을 만족하면 RLC 계층에서 제 2-2 방법을 적용한다(2l-35).
도 2m은 본 발명에서 만료된 패킷을 처리하는 제 2-3의 실시 예를 설명하기 위한 PDCP control PDU의 한 예시를 나타낸다.
도 2m은 PDCP 시퀀스 번호로 18비트를 사용하는 PDCP control PDU의 PDCP 상태 보고(Status report) 형식의 한 예를 나타낸다. 제 2-3의 실시 예는 송신단에서 수신단으로 타이머가 만료되어 폐기된 PDCP 시퀀스 번호들을 PDCP 상태 보고를 통하여 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 PDCP 시퀀스 번호는 임의의 비트를 가질 수 있으며, RRC 메시지에 의해 기지국에서 설정할 수 있다. 2m-05에서와 같이 D/C 필드, PDU Type 필드, R 필드, FDS(First Discarded Sequence Number) 필드, 비트맵(Bitmap) 필드를 가질 수 있다. 상기의 필드들은 일부 혹은 전부 또는 또 다른 새로운 필드가 PDCP 상태 보고 형식에 포함되거나 정의될 수 있다. 상기 D/C 필드는 1 비트의 길이를 가지며, 다음과 같이 0의 값을 가지면 PDCP control PDU를 1의 값을 가지면 PDCP data PDU를 지시할 수 있다.
상기 PDU Type 필드는 3비트의 길이를 가질 수 있으며, 다음과 같이 각 비트값은 서로 다른 PDU 유형을 지시할 수 있다. PDU Type 필드는 소정의 다른 길이를 가질 수 있으며, PDCP 상태 보고(Status report)임을 지시할 수 있도록 다르게 정의될 수 있다.
상기 FDS(First Discarded Sequence number) 필드는 PDCP 시퀀스 번호와 동일한 크기의 길이를 가질 수 있으며, 폐기된 첫 번째 시퀀스 번호를 지시할 수 있다.
상기 비트맵(Bitmap) 필드는 소정의 길이를 가질 수 있으며, FDS 필드의 시퀀스 번호를 기준으로 각 비트가 순서대로 그 다음 시퀀스 번호들의 폐기 유무를 지시할 수 있다.
본 발명의 만료된 패킷을 처리하는 제 2-3의 실시 예는 상기 PDCP 상태 보고(Status Report)를 이용해서 타이머(PDCP discard timer)가 만료하여 폐기된 패킷에 대한 정보를 송신단이 수신 측으로 전달하는 것이다. 예를 들면, PDCP 시퀀스 번호 3, 4, 5, 6이 타이머가 만료하여 폐기되었다고 한다면 PDCP Control PDU로 PDCP 상태보고를 보낼 때 PDCP 시퀀스 번호 3, 4, 5, 6이 폐기되었다는 사실을 FDS 필드와 비트맵으로 지시하여 수신측에 전달할 수 있다. 수신측은 상기 PDCP 상태보고를 받고 PDCP 시퀀스 번호 3, 4, 5, 6에 해당하는 패킷이 유실된 것이 아니라 폐기되었다는 사실을 확인하고, PDCP 시퀀스 번호 3, 4, 5, 6을 기다리지 않음으로써, 전송 지연을 방지할 수 있다.
상기에서 만료하여 폐기된 패킷을 지시하기 위해서 전송하는 PDCP 상태 보고는 소정의 기준에 따라 전송될 수 있다. 소정의 조건은 다음의 예들이 될 수 있다.
-송신단에서 일정 수 이상의 PDCP 시퀀스 번호들을 전송했을 경우,
-소정의 주기가 만족한 경우, 즉 소정의 주기마다 전송
-만료되어 폐기된 PDCP 시퀀스 번호가 존재하는 경우,
-만료되어 폐기된 PDCP 시퀀스 번호가 존재하고, 전송 자원이 할당된 경우,
-수신단의 PDCP 계층에서 재전송을 요청한 경우,
-기타 다른 소정의 이유
상기 PDCP 상태 보고의 PDCP control PDU의 경우, 송신단에서 MAC PDU를 구성할 때 필요할 경우, 가장 앞부분에 위치할 수 있다.
도 2n은 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 각 계층 장치(entity, 이하 장치)들을 설정하는 절차를 도시한 도면이다.
도 2n은 본 발명에서 단말이 데이터를 송수신하기 위해서 망과 연결을 설정하고 각 계층의 장치(entity, 이하 장치)들을 설정하는 절차를 설명하는 도면이다.
현재 연결이 설정되어 있지 않은 단말 (2n-01, 이하 idle mode UE)은 전송할 데이터가 발생하면 LTE 기지국 혹은 NR 기지국(2n-02)과 RRC connection establishment 과정을 수행한다. 단말은 랜덤 액세스 과정을 통해서 기지국과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국으로 전송한다(2n-05). 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유 등이 수납된다. 기지국은 단말이 RRC 연결을 설정하도록 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다(2n-10). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보, 각 계층의 설정 정보 등이 수납될 수 있다. 즉, PHY 혹은 NR PHY 장치, MAC 혹은 NR MAC 장치, RLC 혹은 NR RLC 장치, PDCP 혹은 NR PDCP 장치에 대한 설정 정보를 포함할 수 있으며, 상기 계층 장치들이 지원하는 기능들(도 2b 혹은 도 2d에서 설명된 계층별 기능들) 중에 특정 기능들에 대한 설정을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한 상기 메시지에는 PDCP 장치에서 사용할 PDCP discard timer의 값 혹은 Header-only packet을 사용한 것인지에 대한 지시자(Indication) 혹은 PDCP Control PDU로 타이머가 만료되어 폐기된 패킷에 대한 정보를 PDCP status report로 보낼 것인지에 대한 지시자(indication) 등을 포함할 수 있다. RRC 연결은 SRB (Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말과 기지국 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다. RRC 연결을 설정한 단말은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다 (2n-15). 기지국은 DRB(Data Radio Bearer)를 설정하기 위해 단말에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(2n-20). 상기 메시지에는 각 계층의 설정 정보 등이 수납될 수 있다. 즉, PHY 혹은 NR PHY 장치, MAC 혹은 NR MAC 장치, RLC 혹은 NR RLC 장치, PDCP 혹은 NR PDCP 장치에 대한 설정 정보를 포함할 수 있으며, 상기 계층 장치들이 지원하는 기능들(도 2b 혹은 도 2n에서 설명된 계층별 기능들) 중에 특정 기능들에 대한 설정을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지에는 PDCP 장치에서 사용할 PDCP discard timer의 값 혹은 Header-only packet을 사용한 것인지에 대한 지시자(Indication) 혹은 PDCP Control PDU로 타이머가 만료되어 폐기된 패킷에 대한 정보를 PDCP status report로 보낼 것인지에 대한 지시자(indication) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며, 단말은 상기 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 각 계층의 기능들을 설정하고 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(2n-25). 상기 과정이 모두 완료되면 단말은 기지국과 데이터를 송수신한다(2n-30). 그리고 데이터를 송수신하다가 기지국은 필요하면 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 단말에게 다시 보내어(2n-35) 단말의 각 계층의 설정 정보 등을 다시 설정할 수 있다. 즉, 상기 메시지에는 PHY 혹은 NR PHY 장치, MAC 혹은 NR MAC 장치, RLC 혹은 NR RLC 장치, PDCP 혹은 NR PDCP 장치에 대한 설정 정보를 포함할 수 있으며, 상기 계층 장치들이 지원하는 기능들(도 2b 혹은 도 2d에서 설명된 계층별 기능들) 중에 특정 기능들에 대한 설정을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지에는 PDCP 장치에서 사용할 PDCP discard timer의 값 혹은 Header-only packet을 사용한 것인지에 대한 지시자(Indication) 혹은 PDCP Control PDU로 타이머가 만료되어 폐기된 패킷에 대한 정보를 PDCP status report로 보낼 것인지에 대한 지시자(indication) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지에는 LTE 기지국(혹은 NR 기지국)과 NR 기지국의 인터워킹을 설정하는 정보를 포함할 수 있다. 상기 LTE 기지국과 NR 기지국의 인터워킹을 설정하는 정보는 3C 타입 혹은 2a 타입을 지시하는 정보, 상기 각 타입에 따른 각 계층 장치들에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. 상기 메시지에 따라 각 계층 장치들의 설정을 완료하면 단말은 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다 (2n-40).
상기 절차에서 단말은 RRCConnectionSetup 메시지(2n-10) 혹은 RRCConnectionReconfiguration 메시지(2n-20, 2n-35)로 PDCP discard timer 값을 수신하면, 상기 값을 PDCP 계층에서 각 패킷에 대한 타이머 값으로 설정할 수 있으며, 만약 상기 메시지들에서 Header only packet에 대한 지시자를 수신한 경우, 본 발명의 만료된 패킷을 처리하는 제 2-1 실시 예를 적용할 수 있으며, Header only packet에 대한 지시자를 수신하지 않은 경우, 본 발명의 만료된 패킷을 처리하는 제 2-2 실시 예를 적용할 수 있으며, 만약 PDCP Control PDU로 타이머가 만료되어 폐기된 패킷에 대한 정보를 PDCP status report로 보낼 것인지에 대한 지시자(indication)를 수신한 경우, 본 발명의 만료된 패킷을 처리하는 제 2-3 실시 예를 적용할 수 있다. 만약 상기 메시지들에서 Header only packet에 대한 지시자를 수신하고, PDCP Control PDU로 타이머가 만료되어 폐기된 패킷에 대한 정보를 PDCP status report로 보낼 것인지에 대한 지시자(indication)도 수신한 경우, 본 발명의 만료된 패킷을 처리하는 제 2-2와 2-3의 실시 예를 모두 적용할 수도 있다.
도 2o에 단말의 구조를 도시하였다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(2o-10), 기저대역(baseband)처리부(2o-20), 저장부(2o-30), 제어부(2o-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(2o-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(2o-10)는 상기 기저대역처리부(2o-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(2o-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(2o-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(2o-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(2o-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한, 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다. 상기 RF처리부(2o-10)는 제어부의 제어에 따라 다수의 안테나 또는 안테나 요소들을 적절하게 설정하여 수신 빔 스위핑을 수행하거나, 수신 빔이 송신 빔과 공조되도록 수신 빔의 방향과 빔 너비를 조정할 수 있다.
상기 기저대역처리부(2o-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2o-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2o-20)은 상기 RF처리부(2o-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2o-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2o-20)은 상기 RF처리부(2o-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(2o-20) 및 상기 RF처리부(2o-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(2o-20) 및 상기 RF처리부(2o-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(2o-20) 및 상기 RF처리부(2o-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(2o-20) 및 상기 RF처리부(2o-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 LTE 망, NR 망 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(2o-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 상기 저장부(2o-30)는 상기 제어부(2o-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(2o-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2o-40)는 상기 기저대역처리부(2o-20) 및 상기 RF처리부(2o-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2o-40)는 상기 저장부(2o-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(2o-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(2o-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 2p는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(2p-10), 기저대역처리부(2p-20), 백홀통신부(2p-30), 저장부(2p-40), 제어부(2p-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(2p-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(2p-10)는 상기 기저대역처리부(2p-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(2p-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(2p-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(2p-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(2p-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(2p-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2p-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2p-20)은 상기 RF처리부(2p-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2p-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2p-20)은 상기 RF처리부(2p-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(2p-20) 및 상기 RF처리부(2p-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(2p-20) 및 상기 RF처리부(2p-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 통신부(2p-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다.
상기 저장부(2p-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(2p-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(2p-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고 상기 저장부(2p-40)는 상기 제어부(2p-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(2p-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2p-50)는 상기 기저대역처리부(2p-20) 및 상기 RF처리부(2p-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(2p-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2p-50)는 상기 저장부(2p-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(2p-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제3실시예>
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3a는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국)(3a-05, 3a-10, 3a-15, 3a-20)과 MME (3a-25, Mobility Management Entity) 및 S-GW(3a-30, Serving-Gateway)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(3a-35)은 ENB(3a-05 ~ 3a-20) 및 S-GW(3a-30)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 3a에서 ENB(3a-05 ~ 3a-20)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE(3a-35)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 ENB(3a-05 ~ 3a-20)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한, 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. S-GW(3a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(3a-25)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.
도 3b는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP (Packet Data Convergence Protocol 3b-05, 3b-40), RLC (Radio Link Control 3b-10, 3b-35), MAC (Medium Access Control 3b-15, 3b-30)으로 이루어진다. PDCP (Packet Data Convergence Protocol)(3b-05, 3b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 헤더 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 순서 재정렬 기능(For split bearers in DC (only support for RLC AM): PDCP PDU routing for transmission and PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs at handover and, for split bearers in DC, of PDCP PDUs at PDCP data-recovery procedure, for RLC AM)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(3b-10, 3b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. RLC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ (only for AM data transfer))
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs (only for UM and AM data transfer))
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs (only for AM data transfer))
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs (only for UM and AM data transfer)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection (only for UM and AM data transfer))
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection (only for AM data transfer))
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard (only for UM and AM data transfer))
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
MAC(3b-15, 3b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. MAC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs belonging to one or different logical channels into/from transport blocks (TB) delivered to/from the physical layer on transport channels)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
물리 계층(3b-20, 3b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.
도 3c는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3c를 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템(이하 NR 혹은 5G)의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하 NR gNB 혹은 NR 기지국)(3c-10) 과 NR CN (3c-05, New Radio Core Network)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말)(3c-15)은 NR gNB(3c-10) 및 NR CN (3c-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 3c에서 NR gNB(3c-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB (Evolved Node B)에 대응된다. NR gNB는 NR UE(3c-15)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR NB(3c-10)가 담당한다. 하나의 NR gNB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 현재 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 하여 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 또한, 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. NR CN (3c-05)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다. 또한, 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME (3c-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB (3c-30)과 연결된다.
도 3d는 본 발명에서 제안하는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3d를 참조하면, 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 NR 기지국에서 각각 NR PDCP(3d-05, 3d-40), NR RLC(3d-10, 3d-35), NR MAC(3d-15, 3d-30)으로 이루어진다. NR PDCP (3d-05, 3d-40)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
헤더 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 순서 재정렬 기능(PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
상기에서 NR PDCP 장치의 순서 재정렬 기능(reordering)은 하위 계층에서 수신한 PDCP PDU들을 PDCP SN(sequence number)을 기반으로 순서대로 재정렬하는 기능을 말하며, 재정렬된 순서대로 데이터를 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 PDCP PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있다.
NR RLC(3d-10, 3d-35)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ)
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs)
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs)
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection)
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection)
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard)
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
상기에서 NR RLC 장치의 순차적 전달 기능(In-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들을 RLC SN(sequence number) 혹은 PDCP SN(sequence number)를 기준으로 재정렬하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC SDU가 있을 경우, 유실된 RLC SDU 이전까지의 RLC SDU들만을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 타이머가 시작되기 전에 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 현재까지 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있다.
상기에서 NR RLC 장치의 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서와 상관없이 바로 상위 계층으로 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들의 RLC SN 혹은 PDCP SN을 저장하고 순서를 정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록해두는 기능을 포함할 수 있다.
NR MAC(3d-15, 3d-30)은 한 단말에 구성된 여러 NR RLC 계층 장치들과 연결될 수 있으며, NR MAC의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
NR PHY 계층(3d-20, 3d-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 수행할 수 있다.
본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC (Radio Resource Control, 이하 RRC라고 한다) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다.
도 3e는 light connection 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3e에서 Light connection 기술은 기존의 핸드오버, 페이징 전송 동작으로 인한 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해, 기존에 대기 모드 (Idle mode) 혹은 연결 모드 (Connected mode) 이외에 새로운 단말 모드를 정의하는 것이다. 새로운 단말 모드는 light connected 모드 혹은 Inactive 모드 혹은 기타 다른 이름의 모드로 설정될 수 있다(이하, light connected 모드 light connected 모드인 단말 (3e-03)에 대해서는 단말의 UE 컨텍스트를 저장하고 S1 연결을 유지하고, 기지국 (3e-02, 3e-04) 혹은 MME에 의해 페이징이 트리거되는 것을 특징으로 한다. 따라서, MME (3e-01)에서는 상기 단말이 연결 모드로 인지하기 때문에, 단말에게 전달할 데이터가 있다면, 페이징을 먼저 트리거하는 것이 아니라, 바로 상기 데이터를 기지국에 전달한다. 상기 데이터를 전달받은 기지국은 소정의 영역, PA (Paging Area, 3e-05)에 모든 기지국들에 상기 페이징을 포워딩하고, 상기 모든 기지국들이 페이징을 전송한다.
본 발명에서는 상기 언급한 light connection을 특징을 고려하여, 단말의 배터리 소모와 시그널링 오버해드를 줄일 수 있는 구체적인 단말 및 네트워크 동작을 제안하는 것을 특징으로 한다.
도 3f는 본 발명에서 일반적인 단말이 데이터를 송수신하기 위해서 네트워크와 연결을 설정하는 일반적인 절차를 설명하는 도면이다.
현재 연결이 설정되어 있지 않은 단말 (이하 idle mode UE, 3f-01)은 전송할 데이터가 발생하면 기지국과 RRC connection establishment과정을 수행한다. 단말은 랜덤 액세스 과정을 통해서 기지국과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국으로 전송한다 (3f-05). 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유(establishmentCause) 등이 수납된다. 기지국은 단말이 RRC 연결을 설정하도록 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다 (3f-10). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보 등이 수납된다. RRC 연결은 SRB (Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말과 기지국 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다. RRC 연결을 설정한 단말은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다 (3f-15). 상기 메시지에는 단말이 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME에게 요청하는 SERVICE REQUEST라는 제어 메시지가 포함되어 있다. 기지국은 RRCConnetionSetupComplete 메시지에 수납된 SERVICE REQUEST 메시지를 MME로 전송하고 (3f-20), MME는 단말이 요청한 서비스를 제공할지 여부를 판단한다. 판단 결과 단말이 요청한 서비스를 제공하기로 결정하였다면 MME는 기지국에게 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST라는 메시지를 전송한다(3f-25). 상기 메시지에는 DRB (Data Radio Bearer) 설정 시 적용할 QoS (Quality of Service) 정보, 그리고 DRB에 적용할 보안 관련 정보 (예를 들어 Security Key, Security Algorithm) 등의 정보가 포함된다. 기지국은 단말과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지(3f-30)와 SecurityModeComplete 메시지(3f-35)를 교환한다. 보안 설정이 완료되면 기지국은 단말에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(3f-40). 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며, 단말은 상기 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(3f-45). 단말과 DRB 설정을 완료한 기지국은 MME에게 INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE 메시지를 전송하고 (3f-50), 이를 수신한 MME는 S-GW와 S1 베어러를 설정하기 위해서 S1 BEARER SETUP 메시지와 S1 BEARER SETUP RESPONSE 메시지를 교환한다(3f-055, 3f-60). S1 베어러는 S-GW와 기지국 사이에 설정되는 데이터 전송용 연결이며 DRB와 1대 1로 대응된다. 상기 과정이 모두 완료되면 단말은 기지국과 S-GW를 통해 데이터를 송수신한다(3f-65, 3f-70). 이처럼 일반적인 데이터 전송 과정은 크게 RRC 연결 설정, 보안 설정, DRB설정의 3단계로 구성된다.
도 3g는 본 발명에서 일반적인 단말이 트래킹 영역을 갱신하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 3g에서 단말(3g-01)은 소정의 이유로 트래킹 영역(Tracking area)을 설정할 수 있다(3g-05). 상기 트래킹 영역은 트래킹 영역 식별자(Tracking Area IDs(Identifiers))들의 리스트로 지시될 수 있다. 상기 소정의 이유는 단말이 처음 네트워크에 접속하여 단말의 연결 설정을 하는 절차에서 설정할 수 있고, 주기적으로 트래킹 영역을 갱신하는 경우 설정할 수 있으며, 기타 다른 이유에 의해서 설정할 수 있다. 단말(3g-01)은 상기 트래킹 영역 설정 절차에서 MME에 의해 TAU accept 메시지를 수신하여 트래킹 영역을 설정할 수 있다. 상기 TAU accept 메시지는 RRC 메시지에 포함될 수 있으며, 예를 들어 RRCConnectionReconfiguration 메시지 혹은 DLInformationTrasfer 메시지의 DedicatedInfoNAS에 포함되어 단말에게 전달될 수 있다. 기지국(3g-03)은 소정의 이유로 단말을 연결 해제시킬 수 있다(3g-10). 상기 소정의 이유는 일정 시간 동안 단말과 네트워크 간의 데이터 송수신이 없어 Inactive 타이머가 만료했기 때문일 수 있다. 단말은 Idle 모드로 돌아가고 사용자의 움직임에 따라 이동할 수 있다. 이동성으로 인해 단말은 설정된 트래킹 영역을 벗어날 수 있고(3g-15), 현재 셀의 시스템 정보에서 트래킹 영역 식별자를 확인하고(3g-20), 설정된 트래킹 영역을 벗어난 것을 확인하면(3g-25), 트래킹 영역 갱신 절차를 수행할 수 있다(3g-30). 단말(3g-01)은 새로운 기지국 혹은 셀(3g-02)에 연결을 설정하고 트래킹 영역을 갱신하기 위해 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다(3g-35). 상기 RRC 메시지에는 RRC 연결 설정 이유(establishmentCause)를 mo-signalling으로 하여 트래킹 영역을 갱신하기를 시도할 수 있다. 기지국은 RRC 연결 설정을 허락하기 위해 RRCConnectionSetup 메시지를 단말에게 보낼 수 있다(3g-40). 단말(3g-05)은 트래킹 영역 설정을 갱신하기 위해서 TAU request 메시지를 RRCConnectionSetupComplete 메시지의 DedicatedInfoNAS에 포함하여 전송할 수 있다(3g-45). 기지국(3g-02)은 상기 TAU request 메시지를 MME에게 전송하여 트래킹 영역 갱신을 요청할 수 있다(3g-50). MME(3g-04)는 상기 TAU request 메시지를 수신하고 트래킹 영역 갱신을 수락하게 되면, TAU accept 메시지를 기지국(3g-02)에게 전송하고(3g-55) 기지국은 RRC 메시지에 TAU accept 메시지를 포함하여 단말에게 전송한다(3g-60). 상기 TAU accept 메시지는 새로운 트래킹 영역 정보를 포함하고 있을 수 있다. 상기에서 기지국이 단말에게 전송하는 RRC 메시지는 RRCConnectionReconfiguration 메시지 혹은 DLInformationTransfer 메시지일 수 있다.
도 3h는 본 발명에서 차세대 이동 통신 시스템에서 light connection을 지원하기 위한 단말과 기지국의 light connection 절차를 나타낸 도면이다.
도 3h에서 단말과 기지국은 단말 컨텍스트(UE context)와 S1 베어러를 재사용하는 절차를 수행하기 위한 단말(3h-01), 고정 기지국(anchor eNB, 3h-02), 새로운 기지국(New eNB, 3h-03), MME(3h-04)의 전체적인 흐름을 나타낸다. RRC 연결 상태의 단말(3h-01)은 기지국과 데이터 송수신을 수행한다. 데이터 송수신이 중지되면 기지국은 소정의 타이머를 구동하고 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 재개되지 않으면(3h-05) 기지국은 단말의 RRC 연결을 해제할 것을 고려한다. 기지국은 소정의 규칙에 따라서 단말의 RRC 연결을 해제한 후 UE 컨텍스트를 저장하고 단말에게 RRC 연결을 해제할 것을 지시하는 제어 메시지를 전송하면서 Resume ID를 할당하고 단말이 light connected 모드 동안 이동성을 보고할 페이징 영역(Paging area, PA)을 설정해줄 수 있다. 이 때 Resume ID 할당으로 단말은 단말 컨텍스트(UE context)를 저장해야 한다는 것을 알 수 있으며, 혹은 상기 메시지에 기지국이 단말이 light connected 모드로 동작하며, 단말 컨텍스트를 저장하라는 것을 지시하기 위한 별도의 context 유지 지시자(indication)를 보낼 수도 있다(3h-10). 또한, 상기 제어 메시지에는 기지국이 컨텍스트를 유지할 기간 또는 단말이 유효기간 내에 RRC 연결을 재설정하고자 할 때, 저장된 컨텍스트를 사용하는 절차를 적용할 수 있는 셀의 리스트 등이 포함될 수 있다. 상기 페이징 영역은 페이징 영역의 식별자(paging area identity)들 혹은 셀 식별자들의 리스트(List of cell IDs(identifiers))로 구성되고 설정될 수 있다. 기지국은 상기 단말의 RRC 연결을 해제한 후, 상기 단말의 UE 컨텍스트 및 S1 베어러는 그대로 유지한다(3h-15). S1 베어러란 기지국과 MME 사이에서 제어 메시지를 주고 받는 용도로 사용되는 S1-제어 베어러와 기지국과 S-GW 사이에서 사용자 데이터를 주고 받는 용도로 사용되는 S1-사용자 평면 베어러를 지칭한다. 상기 S1 베어러를 유지함으로써, 단말이 동일한 셀에서 혹은 동일한 기지국에서 RRC 연결을 설정하려 할 때 S1 베어러 설정을 위한 절차를 생략할 수 있다. 기지국은 유효 기간이 만료되면 UE 컨텍스트를 삭제하고 S1 베어러를 해제할 수 있다. 상기 3h-10 단계의 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 light connected 모드로 전환하게 된다.
기지국은 MME에게 연결 한시 정지를 요청하는 제어 메시지를 전송한다(3h-20). 상기 제어 메시지를 수신한 MME는 S-GW에게 상기 단말에 대한 하향 링크 데이터가 발생했을 때 상기 하향 링크 데이터를 기지국으로 전달하지 말고 MME에게 페이징 절차를 개시하도록 요청할 것을 지시하고 S-GW는 이에 따라 동작하거나(3h-35) 혹은 S-GW가 상기 단말에 대한 하향 링크 데이터가 발생했을 때 하향 링크 데이터를 고정 기지국으로 바로 전달하고 고정 기지국이 페이징 메시지를 생성해서 주변 기지국에 전달하도록 할 수 있다(3h-35). 즉, 하향 링크 데이터를 수신한 고정 기지국은 상기 데이터를 버퍼에 저장하고 페이징 절차를 진행한다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 단말 컨텍스트와 S1-U 베어러를 유지하고 있는 기지국을 지칭한다.
컨텍스트 유지를 지시하는 정보와 Resume ID가 포함된 RRC 연결 해제 메시지(3h-10)를 수신한 단말은 RRC 연결은 해제하되, 유효 기간에 대응되는 타이머를 구동하고 유효 셀 리스트를 메모리에 기록할 수 있고, 현재 단말 컨텍스트를 삭제하지 않고 메모리에 유지하고(3h-25) light connected 모드로 천이한다. 상기에서 단말 컨텍스트(UE context)란 단말의 RRC 설정과 관련된 여러 가지 정보를 의미하며 SRB 설정 정보, DRB 설정 정보, 보안 키 정보 등을 포함한다. 이 후 임의의 이유로 RRC 연결을 설정해야 할 필요성이 발생한다(3h-30). 이전 RRC 연결 해제 과정에서 Resume ID를 할당받지 않았거나 컨텍스트가 유지된다는 점이 지시되지 않은 단말은 도 3f에서 설명한 일반적인 RRC 연결 설정 과정(도 3f)을 개시하지만, 이전 RRC 연결 해제 과정에서 Resume ID를 할당받은 light connected 모드 단말은 저장된 단말 컨텍스트를 이용한 RRC 연결 재개 과정을 시도할 수 있다. 상기에서 light connected 모드 단말은 네트워크의 light connection 지원 여부에 따라 일반적인 RRC 연결 설정과정(도 3f)를 수행할 수도 있고, 저장된 단말 컨텍스트를 이용한 RRC 연결 재개 과정을 수행할 수도 있다. 본 발명에서 각 기지국 혹은 셀은 시스템 정보에 각 기지국 혹은 셀이 light connection을 지원하는지 지원하지 않는지 여부에 대한 지시자를 포함하여 전송할 수 있다. 상기 지시자는 시스템 정보의 두 번째 블럭(Systeminformation2)에 포함될 수 있으며, 다른 시스템 정보의 블럭들(Systeminformation1~19)에 포함될 수도 있다. 상기에서 light connection을 지원한다는 것은 하기 절차들(3h-50, 3h-55, 3h-60, 3h-65, 3h-70, 3h-75, 3h-80, 3h-85,3h-90) 을 해당 기지국 혹은 해당 셀이 설정할 수 있고, 지원한다는 것을 말할 수 있다. light connected 모드 단말은 RRC 연결을 설정해야 할 필요성이 생기면 현재 캠프온하고 있는 셀의 시스템 정보를 읽어 들인다. 만약 상기 시스템 정보에 상기 기지국 혹은 셀이 light connection을 지원한다는 지시자가 포함되어 있지 않다면, 단말은 도 3f에서 설명한 일반적인 RRC 연결 설정 과정(도 3f)을 수행할 수 있다(3h-45). 하지만, 만약 상기 시스템 정보에 상기 기지국 혹은 셀이 light connection을 지원한다는 지시자가 포함되어 있다면, 단말은 저장된 단말 컨텍스트를 이용한 RRC 연결 재개 과정을 수행할 수 있다(3h-45). 상기 저장된 단말 컨텍스트를 이용한 RRC 연결 재개 과정은 다음과 같다.
먼저, 단말은 랜덤액세스 절차를 수행하기 위해 프리앰블을 메시지 1에서 전송한다. 기지국은 메시지 1에서 받은 프리앰블에 따라 자원 할당이 가능하면 그에 상응하는 상향링크 자원을 메시지 2에서 단말에게 할당하여 준다. 단말은 수신한 상향링크 자원 정보를 토대로 3h-10 단계에서 수신한 Resume ID를 포함하여 Resume 요청 메시지를 전송한다(3h-50). 상기 메시지는 RRCConnectionRequest 메시지의 변형된 메시지이거나 새로 정의된 메시지(예를 들면 RRCConnectionResumeRequest)일 수 있다. 기존 고정 기지국(3h-02)에서 연결을 해제하여 light connected 모드에 있던 단말이 이동하여 다른 기지국의 셀에 캠프온한 경우라면 새로운 기지국(3h-03)은 단말의 Resume ID를 수신하고 확인하여 해당 단말이 이전에 어느 기지국에서 서비스를 받았었는지 알 수 있다. 새로운 기지국(3h-03)이 성공적으로 Resume ID를 수신하고 확인하였다면 기존 기지국(3h-02)에서 UE 컨텍스트를 회수해오는 절차를 수행한다(Context Retrieve Procedure. 3h-55, 3h-60). 상기 단말 컨텍스트는 S1 혹은 X2 인터페이스를 통해서 새로운 기지국(3h-03)이 기존 기지국(3h-02)으로부터 가져올 수 있다. (만약 새로운 기지국이 Resume ID를 수신하였지만 소정의 이유로 성공적으로 단말을 구별하지 못한 경우는 RRCConnectionSetup 메시지를 단말에게 보내고 도 2f에서 설명한 일반적인 RRC 연결 설정 절차로 돌아가도록 할 수 있다. 즉 상기 RRCConnectionSetup 메시지를 단말에게 보내고 단말은 상기 메시지를 수신하면 RRCConnectionSetupComplete 메시지를 기지국에게 보내어 연결을 설정할 수 있다. 혹은 만약 새로운 기지국이 Resume ID를 수신하였지만 성공적으로 단말을 구별하지 못한 경우(예를 들면 기존 고정 기지국으로부터 단말 컨텍스트 회수에 실패한 경우) 단말에게 RRCConnectionRelease 메시지 혹은 RRCConnectionReject 메시지를 보내어 단말의 연결을 거절하고 다시 도 2f에서 설명한 일반적인 RRC 연결 설정 절차를 처음부터 시도하도록 하게 할 수 있다.) 새로운 지기국은 상기 회수한 단말 컨텍스트를 기반으로 MAC-I를 확인한다(3h-65). 상기 MAC-I는 상기 복원된 단말 컨텍스트의 보안 정보를 적용해서, 즉 보안 키와 보안 카운터를 적용해서 제어 메시지에 대해 단말이 계산한 메시지 인증 코드이다. 기지국은 상기 메시지의 MAC-I, 단말의 컨텍스트에 저장되어 있던 보안 키 및 보안 카운터 등을 이용해서 상기 메시지의 무결성을 확인한다. 그리고 새로운 기지국(3h-03)은 단말의 RRC 연결에 적용할 설정을 결정하고, 상기 설정 정보를 수납한 RRC 연결 재개 메시지(RRCConnectionResume)를 단말에게 전송한다 (3h-70). 상기 RRC 연결 재개 메시지는 일반적인 RRC 연결 요구 메시지에 ‘RRC 컨텍스트 재사용’을 지시하는 정보(REUSE INDICATOR)가 포함된 제어 메시지일 수 있다. 상기 RRC 연결 재개 메시지는 RRC 연결 설정 메시지와 마찬가지로 단말의 RRC 연결 설정과 관련된 각종 정보들이 수납된다. 단말이 일반적인 RRC 연결 설정 메시지(RRCConnectionSetup)를 수신한 경우에는 RRC 연결 설정 메시지에서 지시된 설정 정보를 바탕으로 RRC 연결을 설정하지만, RRC 연결 재개 메시지를 수신한 경우에는 저장하고 있는 설정 정보와 상기 제어 메시지에서 지시된 설정 정보를 모두 고려해서 RRC 연결을 설정한다(Delta configuration). 요컨대 지시된 설정 정보를 저장하고 있는 설정 정보에 대한 델타 정보로 판단해서 적용할 설정 정보를 판단하고 설정 정보 혹은 UE 컨텍스트를 갱신할 수 있다. 예를 들어 RRC 연결 재개 메시지에 SRB 설정 정보가 포함되어 있다면, 상기 지시 받은 SRB 설정 정보를 적용해서 SRB를 구성하고, RRC 연결 재개 메시지에 SRB 설정 정보가 포함되어 있지 않다면 UE 컨텍스트에 저장되어 있는 SRB 설정 정보를 적용해서 SRB를 구성한다.
단말은 상기 갱신된 단말 컨텍스트 및 설정 정보를 적용해서 RRC 연결을 구성하고 기지국에게 RRC 연결 재개 완료 메시지를 전송한다 (3h-75). 그리고 MME에게 연결 한시 정지 해제를 요청하는 제어 메시지를 전송하고 S1 베어러를 새로운 기지국으로 재설정할 것을 요청한다(3h-80, 3h-85). MME는 상기 메시지를 수신하면 S-GW에게 S1 베어러를 새로운 기지국으로 재설정하고 상기 단말에 대한 데이터를 정상적으로 처리할 것을 지시한다. 상기 과정이 완료되면 단말은 상기 셀에서 데이터 송수신을 재개한다(3h-90).
상기 절차에서 기존 고정 기지국(3h-02)에서 연결을 해제하여 light connected 모드에 있던 단말이 크게 이동하지 않아서 기존 고정 기지국의 셀(3h-02)에 다시 캠프온한 경우라면 기존 고정 지기국(3h-03)은 3h-55, 3h-60의 절차를 수행하지 않고, 3h-80, 3h-85의 절차 대신 S1 베어러의 연결 한시 정지 해제만을 수행하고 메시지3에서 지시된 Resume ID를 참조해서 상기 단말의 단말 컨텍스트를 검색하고 이를 토대로 상기의 절차들과 비슷한 방법으로 연결을 재설정할 수 있다.
만약 데이터 송수신이 중지되면 기지국은 소정의 타이머를 구동하고 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 재개되지 않으면(3h-95) 기지국은 단말의 RRC 연결을 해제할 것을 고려한다. 기지국은 소정의 규칙에 따라서 단말의 RRC 연결을 해제한 후 UE 컨텍스트를 저장하고 단말에게 RRC 연결을 해제할 것을 지시하는 제어 메시지를 전송하면서 Resume ID를 할당하고 단말이 light connected 모드 동안 이동성을 보고할 페이징 영역(Paging area, PA)을 설정해준다(3h-100). light connected 모드의 단말(3h-105)은 설정된 페이징 영역을 벗어나게 되면 페이징 영역을 업데이트하는 절차를 수행하게 된다.
도 3i는 본 발명에서 light connected 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신(Paging Area Update, PAU)하는 제 3-1의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3i에서 고정 기지국(Anchor eNB, 3i-03)과 연결 상태에 있던 단말 (3i-01)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제 메시지(RRCConnectionRelease)를 수신한다(3i-05). 상기 고정 기지국은 단말이 소정의 시간 동안 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말에게 상기 RRC 연결 해제 메시지를 보내어 light connected 모드로 설정할 수 있다. 상기 RRC 메시지에는 light connected 단말을 위한 resume ID와 페이징 영역(Paging Area)에 대한 정보가 포함될 수 있다. 상기 페이징 영역에 관한 정보는 하나 이상의 페이징 영역 식별자들(Paging area Identity, PA ID)들을 혹은 하나의 이상의 셀 식별자들(Cell Identifier, Cell ID)의 리스트를 지시할 수도 있다. 상기 RRC 메시지(3i-05)를 수신한 단말은 light connected 모드 혹은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 갈 수 있다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 context 정보를 저장하고 S1 베어러를 유지할 수 있다(3i-10, 3i-15). 또한, 상기 고정 기지국은 MME 대신 상기 단말의 이동성을 관리할 수 있다. 즉, 상기 고정 기지국이 단말로 보낼 하향링크 데이터가 있다면 페이징 메시지를 생성해서 페이징 영역을 통해 단말에게 보낼 수 있다.
상기 단말은 다른 페이징 영역(Paging area, PA) 내의 다른 새로운 기지국 혹은 셀(3i-02)로 이동할 수도 있다(3i-20). 기지국들이 관리하는 각 셀들은 소정의 시스템 정보(SIB)를 이용하여, 자신의 셀 식별자(Cell ID) 혹은 페이징 영역 식별자(PA ID)와 같은 페이징 영역 정보 혹은 상기 셀(기지국)이 light connection을 지원하는 지 여부(예를 들면 지시자를 이용)를 방송한다(3i-25). 3i-30에서 단말은 자신이 캠프온한 셀의 시스템 정보를 수신하고 페이징 영역 정보 혹은 상기 셀이 light connection 여부를 지원하는지 여부(지시자)를 확인한다(3i-30). 만약 상기 시스템 정보에서 상기 셀(혹은 기지국)이 light connection을 지원한다는 지시자가 포함되지 않은 경우, 단말은 도 3g와 같은 일반적인 트래킹 영역 갱신 절차를 수행할 수 있다. 하지만, 만약 상기 시스템 정보에서 상기 셀(혹은 기지국)이 light connection을 지원한다는 지시자가 포함된 경우, 단말은 다음과 같은 페이징 영역 을 갱신하는 제 3-1의 실시 예를 수행할 수 있다(3i-35).
상기 시스템 정보에서 방송된 페이징 영역 식별자 혹은 셀 식별자들이 3i-05 단계에서 단말에 설정된 페이징 영역 정보에 포함되지 않는다면 단말은 자신이 페이징 영역을 벗어났다고 판단하고 현재 캠프온한 셀의 기지국에 페이징 영역 갱신을 요청하기 위하여 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 전송한다(3i-40). 상기 메시지에서 페이징 영역 갱신 요청을 위한 establishment cause를 새롭게 정의하고 이를 포함할 수 있다. 혹은 상기 메시지의 예약된 1bit를 사용하여 페이징 영역 갱신을 위한 요청임을 지시할 지시자(indication)를 포함할 수 있다. 또한 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여, 단말을 이전에 지원하던 상기 고정 기지국(3i-03)을 알 수 있다(3i-45). 따라서, 새로운 기지국(3i-02)은 상기 고정 기지국에게 상기 단말의 context 정보를 요청할 수 있다(3i-50, 3i-55). 회수된 단말 컨텍스트 정보를 이용하여 보안 설정을 확인할 수 있다. 상기 절차(3i-50, 3i-55)는 불필요한 경우(단말이 원래 고정 기지국으로 다시 연결 설정을 시도한 경우) 생략될 수 있다. 상기 기지국은 상기 단말에게 연결 설정을 허락하기 위해 RRCConnectionResume 메시지를 전송하고(3i-60), 단말은 연결 설정을 완료하기 위해 RRCConnectionResumeComplete 메시지를 전송할 수 있다(3i-65). 상기 메시지에서 단말은 페이징 영역 갱신을 요청하는 메시지 혹은 지시자를 포함하여 기지국에게 전송할 수 있다. 상기 페이징 영역 갱신 요청을 수신한 기지국(3i-02)은 RRC 메시지로 페이징 영역 갱신 응답을 보내고, 새로운 페이징 영역 정보를 설정할 수 있다(3i-70). 상기에서 RRC 메시지는 RRCConnectionRelease 메시지일 수 있으며, 혹은 RRCConnectionReconfiguration 메시지일 수 있으며, 새롭게 정의된 RRC 메시지일 수 있다. 상기 새로운 기지국(3i-02)은 단말의 히스토리(history) 정보를 통해 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴 등을 확인할 수 있고, 이를 반영하여 단말의 새로운 페이징 영역을 설정할 수 있다(3i-70). 상기 히스토리 정보는 새로운 기지국이 고정 기지국과 메시지를 교환할 때 받을 수 있으며, 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 횟수, 주기, 시간 등의 정보를 포함할 수 있다(3i-50, 55). 새로운 기지국(3i-02)은 단말의 페이징 영역을 갱신하고 나면 고정 기지국의 상기 단말에 대한 페이징 영역을 갱신해준다(3i-75). 상기 고정 기지국은 상기 단말의 단말 컨텍스트와 S1-U 베어러를 유지하고 있는 기지국이며, 상기 단말의 이동성을 관리하고 있는 기지국이기 때문에 상기 단말의 페이징 영역을 갱신해줘야 한다. 이는 단말의 이동성을 관리하는 고정 기지국이 향후 해당 단말에 대한 하향 링크 데이터가 고정 기지국에 도달할 경우, 고정 기지국이 적절히 페이징 메시지를 생성하고 전송하여 단말을 쉽게 찾게 하기 위함이다.
상기 절차에서 만약 단말의 이동성이 적어 다시 이전에 연결하였던 기지국(3i-03)으로 다시 연결을 시도한 경우, 3i-50, 3i-55, 3i-75 단계를 수행하지 않고, 상기 페이징 영역을 갱신하는 제 3-1의 실시 예와 같은 절차를 수행할 수 있다.
도 3j는 본 발명에서 light connected 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신(Paging Area Update, PAU)하는 제 3-2의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3j에서 고정 기지국(Anchor eNB, 3j-03)과 연결 상태에 있던 단말 (3j-01)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제 메시지(RRCConnectionRelease)를 수신한다(3j-05). 상기 고정 기지국은 단말이 소정의 시간 동안 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말에게 상기 RRC 연결 해제 메시지를 보내어 light connected 모드로 설정할 수 있다. 상기 RRC 메시지에는 light connected 단말을 위한 resume ID와 페이징 영역(Paging Area)에 대한 정보가 포함될 수 있다. 상기 페이징 영역에 관한 정보는 하나 이상의 페이징 영역 식별자들(Paging area Identity, PA ID)들을 혹은 하나의 이상의 셀 식별자들(Cell Identifier, Cell ID)의 리스트를 지시할 수도 있다. 상기 RRC 메시지(3j-05)를 수신한 단말은 light connected 모드 혹은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 갈 수 있다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 context 정보를 저장하고 S1 베어러를 유지할 수 있다(3j-10, 3j-15). 또한 상기 고정 기지국은 MME 대신 상기 단말의 이동성을 관리할 수 있다. 즉, 상기 고정 기지국이 단말로 보낼 하향링크 데이터가 있다면 페이징 메시지를 생성해서 페이징 영역을 통해 단말에게 보낼 수 있다.
상기 단말은 다른 페이징 영역(Paging area, PA) 내의 다른 새로운 기지국 혹은 셀(3j-02)로 이동할 수도 있다(3j-20). 기지국들이 관리하는 각 셀들은 소정의 시스템 정보(SIB)를 이용하여, 자신의 셀 식별자(Cell ID) 혹은 페이징 영역 식별자(PA ID)와 같은 페이징 영역 정보 혹은 상기 셀(기지국)이 light connection을 지원하는 지 여부(예를 들면 지시자를 이용)를 방송한다(3j-25). 3j-30에서 단말은 자신이 캠프온한 셀의 시스템 정보를 수신하고 페이징 영역 정보 혹은 상기 셀이 light connection 여부를 지원하는 지 여부(지시자)를 확인한다(3j-30). 만약 상기 시스템 정보에서 상기 셀(혹은 기지국)이 light connection을 지원한다는 지시자가 포함되지 않은 경우, 단말은 도 3g와 같은 일반적인 트래킹 영역 갱신 절차를 수행할 수 있다. 하지만, 만약 상기 시스템 정보에서 상기 셀(혹은 기지국)이 light connection을 지원한다는 지시자가 포함된 경우, 단말은 다음과 같은 페이징 영역 을 갱신하는 제 3-2의 실시 예를 수행할 수 있다(3j-35).
상기 시스템 정보에서 방송된 페이징 영역 식별자 혹은 셀 식별자들이 3j-05 단계에서 단말에 설정된 페이징 영역 정보에 포함되지 않는다면 단말은 자신이 페이징 영역을 벗어났다고 판단하고 현재 캠프온한 셀의 기지국에 페이징 영역 갱신을 요청하기 위하여 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 전송한다(3j-40). 상기 메시지에서 페이징 영역 갱신 요청을 위한 establishment cause를 새롭게 정의하고 이를 포함할 수 있다. 혹은 상기 메시지의 예약된 1bit를 사용하여 페이징 영역 갱신을 위한 요청임을 지시할 지시자(indication)를 포함할 수 있다. 또한 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여, 단말을 이전에 지원하던 상기 고정 기지국(3j-03)을 알 수 있다(3j-45). 따라서, 새로운 기지국(3j-02)은 상기 고정 기지국에게 상기 단말의 context 정보를 요청할 수 있다(3j-50, 3j-55). 회수된 단말 컨텍스트 정보를 이용하여 보안 설정을 확인할 수 있다. 상기 절차(3j-50, 3j-55)는 불필요한 경우(단말이 원래 고정 기지국으로 다시 연결 설정을 시도한 경우) 생략될 수 있다. 상기 기지국은 상기 메시지(3j-40)에서 상기 단말의 페이징 영역 갱신 요청을 수신하고 이를 허락하기 위해 RRCConnectionResume 메시지를 전송할 수 있다(3j-60). 기지국(3j-02)은 상기 메시지에 페이징 영역 갱신 요청에 대한 응답으로 새로운 페이징 영역에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 새로운 resume ID를 포함할 수도 있으며, 필요한 경우, 새로운 resume ID는 3j-75의 RRCConnectionRelease 메시지에 포함하여 단말에게 전송할 수 있다. 상기 새로운 기지국(3j-02)은 단말의 히스토리(history) 정보를 통해 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴 등을 확인할 수 있고, 이를 반영하여 단말의 새로운 페이징 영역을 설정할 수 있다(3j-70). 상기 히스토리 정보는 새로운 기지국이 고정 기지국과 메시지를 교환할 때 받을 수 있으며, 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 횟수, 주기, 시간 등의 정보를 포함할 수 있다(3j-50, 55). 새로운 기지국(3j-02)은 단말의 페이징 영역을 갱신하고 나면 고정 기지국의 상기 단말에 대한 페이징 영역을 갱신해준다(3j-65). 단말은 연결 설정을 완료하기 위해 RRCConnectionResumeComplete 메시지를 전송할 수 있다(3j-70). 소정의 시간이 경과할 동안 데이터의 송수신이 없으면, 기지국은 RRCConnectionRelease 메시지를 보내어 단말을 다시 light connected 모드로 설정할 수 있다(3j-75). 상기 고정 기지국은 상기 단말의 단말 컨텍스트와 S1-U 베어러를 유지하고 있는 기지국이며, 상기 단말의 이동성을 관리하고 있는 기지국이기 때문에 상기 단말의 페이징 영역을 갱신해줘야 한다. 이는 단말의 이동성을 관리하는 고정 기지국이 향후 해당 단말에 대한 하향 링크 데이터가 고정 기지국에 도달할 경우, 고정 기지국이 적절히 페이징 메시지를 생성하고 전송하여 단말을 쉽게 찾게 하기 위함이다.
상기 절차에서 만약 단말의 이동성이 적어 다시 이전에 연결하였던 기지국(3j-03)으로 다시 연결을 시도한 경우, 3j-50, 3j-55, 3j-65 단계를 수행하지 않고, 상기 페이징 영역을 갱신하는 제 3-2의 실시 예와 같은 절차를 수행할 수 있다.
도 3k는 본 발명에서 light connected 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신(Paging Area Update, PAU)하는 제 3-3의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3k에서 고정 기지국(Anchor eNB, 3k-03)과 연결 상태에 있던 단말 (3k-01)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제 메시지(RRCConnectionRelease)를 수신한다(3k-05). 상기 고정 기지국은 단말이 소정의 시간 동안 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말에게 상기 RRC 연결 해제 메시지를 보내어 light connected 모드로 설정할 수 있다. 상기 RRC 메시지에는 light connected 단말을 위한 resume ID와 페이징 영역(Paging Area)에 대한 정보가 포함될 수 있다. 상기 페이징 영역에 관한 정보는 하나 이상의 페이징 영역 식별자들(Paging area Identity, PA ID)들을 혹은 하나의 이상의 셀 식별자들(Cell Identifier, Cell ID)의 리스트를 지시할 수도 있다. 상기 RRC 메시지(3k-05)를 수신한 단말은 light connected 모드 혹은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 갈 수 있다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 context 정보를 저장하고 S1 베어러를 유지할 수 있다(3k-10, 3k-15). 또한, 상기 고정 기지국은 MME 대신 상기 단말의 이동성을 관리할 수 있다. 즉, 상기 고정 기지국이 단말로 보낼 하향링크 데이터가 있다면 페이징 메시지를 생성해서 페이징 영역을 통해 단말에게 보낼 수 있다.
상기 단말은 다른 페이징 영역(Paging area, PA) 내의 다른 새로운 기지국 혹은 셀(3k-02)로 이동할 수도 있다(3k-20). 기지국들이 관리하는 각 셀들은 소정의 시스템 정보(SIB)를 이용하여, 자신의 셀 식별자(Cell ID) 혹은 페이징 영역 식별자(PA ID)와 같은 페이징 영역 정보 혹은 상기 셀(기지국)이 light connection을 지원하는 지 여부(예를 들면 지시자를 이용)를 방송한다(3k-25). 3k-30에서 단말은 자신이 캠프온한 셀의 시스템 정보를 수신하고 페이징 영역 정보 혹은 상기 셀이 light connection 여부를 지원하는지 여부(지시자)를 확인한다(3k-30). 만약 상기 시스템 정보에서 상기 셀(혹은 기지국)이 light connection을 지원한다는 지시자가 포함되지 않은 경우, 단말은 도 3g와 같은 일반적인 트래킹 영역 갱신 절차를 수행할 수 있다. 하지만, 만약 상기 시스템 정보에서 상기 셀(혹은 기지국)이 light connection을 지원한다는 지시자가 포함된 경우, 단말은 다음과 같은 페이징 영역 을 갱신하는 제 3-3의 실시 예를 수행할 수 있다(3k-35).
상기 시스템 정보에서 방송된 페이징 영역 식별자 혹은 셀 식별자들이 3k-05 단계에서 단말에 설정된 페이징 영역 정보에 포함되지 않는다면 단말은 자신이 페이징 영역을 벗어났다고 판단하고 현재 캠프온한 셀의 기지국에 페이징 영역 갱신을 요청하기 위하여 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 전송한다(3k-40). 상기 메시지에서 페이징 영역 갱신 요청을 위한 establishment cause를 새롭게 정의하고 이를 포함할 수 있다. 혹은 상기 메시지의 예약된 1bit를 사용하여 페이징 영역 갱신을 위한 요청임을 지시할 지시자(indication)를 포함할 수 있다. 또한 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여, 단말을 이전에 지원하던 상기 고정 기지국(3k-03)을 알 수 있다(3k-45). 따라서, 새로운 기지국(3k-02)은 상기 고정 기지국에게 상기 단말의 context 정보를 요청할 수 있다(3k-50, 3k-55). 회수된 단말 컨텍스트 정보를 이용하여 보안 설정을 확인할 수 있다. 상기 절차(3k-50, 3k-55)는 불필요한 경우(단말이 원래 고정 기지국으로 다시 연결 설정을 시도한 경우) 생략될 수 있다. 상기 기지국은 상기 메시지(3k-40)에서 상기 단말의 페이징 영역 갱신 요청을 수신하고 이를 허락하기 위해 페이징 영역 갱신 요청에 대한 응답으로 RRC 메시지를 전송할 수 있다(3k-60). 기지국(3k-02)은 상기 메시지에 페이징 영역 갱신 요청에 대한 응답으로 새로운 페이징 영역에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 새로운 resume ID를 포함할 수도 있다. 상기 RRC 메시지는 새롭게 정의된 RRC 메시지일 수 있으며, RRCConnectionRelease 메시지일 수 있으며, RRCConnectionReconfiguration 메시지일 수 있으며, RRCConnectionResume 메시지일 수 있다. 상기 새로운 기지국(3k-02)은 단말의 히스토리(history) 정보를 통해 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴 등을 확인할 수 있고, 이를 반영하여 단말의 새로운 페이징 영역을 설정할 수 있다(3k-60). 상기 히스토리 정보는 새로운 기지국이 고정 기지국과 메시지를 교환할 때 받을 수 있으며, 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 횟수, 주기, 시간 등의 정보를 포함할 수 있다(3k-50, 55). 새로운 기지국(3k-02)은 단말의 페이징 영역을 갱신하고 나면 고정 기지국의 상기 단말에 대한 페이징 영역을 갱신해준다(3k-65). 소정의 시간이 경과할 동안 데이터의 송수신이 없으면, 기지국은 RRCConnectionRelease 메시지를 보내어 단말을 다시 light connected 모드로 설정할 수 있고 혹은 상기 3k-60에서 RRCConnectionRelease 메시지를 사용한 경우, 혹은 필요한 경우, 이 메시지를 생략할 수 있다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 단말 컨텍스트와 S1-U 베어러를 유지하고 있는 기지국이며, 상기 단말의 이동성을 관리하고 있는 기지국이기 때문에 상기 단말의 페이징 영역을 갱신해줘야 한다. 이는 단말의 이동성을 관리하는 고정 기지국이 향후 해당 단말에 대한 하향 링크 데이터가 고정 기지국에 도달할 경우, 고정 기지국이 적절히 페이징 메시지를 생성하고 전송하여 단말을 쉽게 찾게 하기 위함이다.
상기 절차에서 만약 단말의 이동성이 적어 다시 이전에 연결하였던 기지국(3k-03)으로 다시 연결을 시도한 경우, 3k-50, 3k-55, 3k-65 단계를 수행하지 않고, 상기 페이징 영역을 갱신하는 제 3-3의 실시 예와 같은 절차를 수행할 수 있다.
도 3l은 본 발명에서 제안한 light connected 모드 단말이 네트워크와 RRC 연결을 설정할 때 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3l에서 고정 기지국(Anchor eNB)과 연결 상태에 있던 단말 (3l-01)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제 메시지(RRCConnectionRelease)를 수신한다 (3l-05). 상기 고정 기지국은 단말이 소정의 시간 동안 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말을 light connected 모드로 설정할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 단말은 light connected 모드로 전환한다(3l-10). 또한, 상기에서 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 갈 수도 있다. 단말은 상기 RRC 연결 해제 메시지를 통해 Resume ID를 할당받고 페이징 영역 정보를 설정받는다. 상기에서 페이징 영역은 하나 혹은 두 개 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있으며, 하나 혹은 두 개 이상의 페이징 영역 식별자들을 지시할 수 있다(3l-05). 상기 단말은 기존 고정 기지국 혹은 다른 기지국의 다른 페이징 영역(Paging area, PA)으로 이동할 수도 있다. 소정의 이유로 단말이 네트워크에 RRC 연결 설정을 할 필요가 생기면, 단말은 이동하면서 셀 재선택(Cell reselection) 절차를 수행하고 적합한 셀(suitable cell)을 찾는다(3l-15). 상기 셀 재선택 절차에서 적절한 셀을 찾으면 상기 셀에 캠프온하고 시스템 정보를 읽어 들인다(3l-20). 단말은 상기 시스템 정보에서 페이징 영역 정보 혹은 캠프온하고 있는 셀이 light connection을 지원하는 지 여부를 확인한다(3l-25). 만약 상기 셀이 light connection을 지원하지 않는다면 단말은 도 3f에서 설명한 일반적인 RRC 연결 설정 절차를 수행한다(3l-30). 만약 상기 셀이 light connection을 지원한다면 단말은 도 3h에서 설명한 단말 컨텍스트 기반 RRC 연결 재개 절차를 수행한다(3l-35).
도 3m은 본 발명에서 제안한 light connected 모드 단말이 페이징 영역을 갱신하는 절차를 수행할 때 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3m에서 고정 기지국(Anchor eNB)과 연결 상태에 있던 단말 (3m-01)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제 메시지(RRCConnectionRelease)를 수신한다 (3m-05). 상기 고정 기지국은 단말이 소정의 시간 동안 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말을 light connected 모드로 설정할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 단말은 light connected 모드로 전환한다(3m-10). 또한, 상기에서 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 갈 수도 있다. 단말은 상기 RRC 연결 해제 메시지를 통해 Resume ID를 할당받고 페이징 영역 정보를 설정받는다. 상기에서 페이징 영역은 하나 혹은 두 개 이상의 셀들의 리스트를 지시할 수도 있으며, 하나 혹은 두 개 이상의 페이징 영역 식별자들을 지시할 수 있다(3m-05). 상기 단말은 기존 고정 기지국 혹은 다른 기지국의 다른 페이징 영역(Paging area, PA)으로 이동할 수도 있다. 단말은 이동하면서 셀 재선택(Cell reselection) 절차를 수행하고 적합한 셀(suitable cell)을 찾는다(3m-15). 상기 셀 재선택 절차에서 적절한 셀을 찾으면 상기 셀에 캠프온하고 시스템 정보를 읽어 들인다(3m-20). 단말은 상기 시스템 정보에서 페이징 영역 정보를 확인하고 상기 3m-05단계에서 설정된 페이징 영역 정보와 비교한 후 같은 페이징 영역 정보를 단말이 가지고 있지 않으면 다른 페이징 영역으로 판단한다(3m-25). 만약 시스템 정보에서 읽어들인 페이징 영역 정보가 3m-05단계에서 설정된 페이징 영역 정보에 포함되어 있다면 단말은 설정된 페이징 영역 안에 있다고 판단하고 페이징 영역 갱신 절차를 수행하지 않고, 계속해서 셀 재선택 절차를 수행한다(3m-15). 만약 단말이 현재 다른 페이징 영역에 있다고 판단하면 3m-30 단계로 진행하여 현재 캠프온한 셀이 light connection을 지원하는지 여부를 시스템 정보에서 확인한다. 만약 현재 캠프온한 셀이 light connection을 지원하지 않는다면, 단말은 도 3g에서 설명한 일반적인 트래킹 영역 갱신 절차를 수행하고(3m-35), 만약 현재 캠프온한 셀이 light conenction을 지원한다면 도 3i, 도 3j, 도 3k 에서 설명한 페이징 영역 갱신 절차의 제 3-1의 실시 예 혹은 제 3-2의 실시 예 혹은 제 3-3의 실시 예를 수행한다(3m-40).
도 3n에 단말의 구조를 도시하였다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(3n-10), 기저대역(baseband)처리부(3n-20), 저장부(3n-30), 제어부(3n-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(3n-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(3n-10)는 상기 기저대역처리부(3n-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(3n-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(3n-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(3n-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(3n-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한, 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다. 상기 RF처리부(3n-10)는 제어부의 제어에 따라 다수의 안테나 또는 안테나 요소들을 적절하게 설정하여 수신 빔 스위핑을 수행하거나, 수신 빔이 송신 빔과 공조되도록 수신 빔의 방향과 빔 너비를 조정할 수 있다.
상기 기저대역처리부(3n-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3n-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3n-20)은 상기 RF처리부(3n-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3n-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3n-20)은 상기 RF처리부(3n-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(3n-20) 및 상기 RF처리부(3n-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(3n-20) 및 상기 RF처리부(3n-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(3n-20) 및 상기 RF처리부(3n-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(3n-20) 및 상기 RF처리부(3n-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 LTE 망, NR 망 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(3n-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 상기 저장부(3n-30)는 상기 제어부(3n-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(3n-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(3n-40)는 상기 기저대역처리부(3n-20) 및 상기 RF처리부(3n-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(3n-40)는 상기 저장부(3n-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(3n-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(3n-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 3o는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(3o-10), 기저대역처리부(3o-20), 백홀통신부(3o-30), 저장부(3o-40), 제어부(3o-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(3o-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(3o-10)는 상기 기저대역처리부(3o-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(3o-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(3o-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(3o-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(3o-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(3o-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3o-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3o-20)은 상기 RF처리부(3o-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3o-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3o-20)은 상기 RF처리부(3o-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(3o-20) 및 상기 RF처리부(3o-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(3o-20) 및 상기 RF처리부(3o-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 통신부(3o-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다.
상기 저장부(3o-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(3o-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(3o-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고 상기 저장부(3o-40)는 상기 제어부(3o-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(3o-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(3o-50)는 상기 기저대역처리부(3o-20) 및 상기 RF처리부(3o-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(3o-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(3o-50)는 상기 저장부(3o-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(3o-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제4실시예>
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명은 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스가 없는 핸드오버 절차를 수행할 경우에 핸드오버의 성공적인 완료를 결정하는 방법을 정의하고 단말의 동작을 구체화한다.
도 4a는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
상기 도 4a를 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들(4a-05, 4a-10. 4a-15, 4a-20)과 MME(Mobility Management Entity, 4a-25) 및 S-GW(Serving-Gateway, 4a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말, 4a-35)은 기지국(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20) 및 S-GW(4a-30)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.
상기 기지국들(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국들(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(4a-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(4a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME(4a-25) 및 S-GW(4a-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국들(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20)로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국들(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20)로 전달할 패킷을 처리한다.
도 4b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 4b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 eNB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol 4b-05, 4b-40), RLC(Radio Link Control 4b-10, 4b-35), MAC(Medium Access Control 4b-15, 4b-30)으로 이루어진다. PDCP(4b-05, 4b-40)는 IP header 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- header 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 순서 재정렬 기능(For split bearers in DC (only support for RLC AM): PDCP PDU routing for transmission and PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs at handover and, for split bearers in DC, of PDCP PDUs at PDCP data-recovery procedure, for RLC AM)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(4b-10, 4b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. RLC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ (only for AM data transfer))
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs (only for UM and AM data transfer))
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs (only for AM data transfer))
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs (only for UM and AM data transfer)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection (only for UM and AM data transfer))
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection (only for AM data transfer))
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard (only for UM and AM data transfer))
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
MAC(4b-15, 4b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. MAC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs belonging to one or different logical channels into/from transport blocks (TB) delivered to/from the physical layer on transport channels)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
물리 계층(4b-20, 4b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.
본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC(Radio Resource Control, 이하 RRC라고 한다) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다.
도 4c는 기존 LTE 시스템에서 핸드오버 수행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
연결 모드 상태인 단말 (4c-01)은 현재 소스 기지국(Source eNB, 4c-02)에게 주기적 혹은 특정 이벤트가 만족할 때, 셀 측정 정보(Measurement Report)를 보고한다(4c-05). 상기 소스 기지국은 상기 측정 정보를 토대로, 상기 단말이 인접 셀로 핸드오버(Handover)를 진행할지 여부를 결정한다. 핸드오버는 연결 모드 상태인 단말에게 서비스를 제공하는 소스 기지국을 다른 기지국으로 변경하는 기술이다. 소스 기지국이 핸드오버를 결정하였다면 상기 소스 기지국은 상기 단말에게 서비스를 제공할 새로운 기지국, 즉 타겟 기지국(Traget eNB, 4c-03)에게 HO(Handover) request 메시지를 보내어 핸드오버를 요청한다(4c-10). 상기 타겟 기지국이 상기 핸드오버 요청을 수락한다면 소스 기지국에게 HO request Ack 메시지를 전송한다(4c-15). 상기 메시지를 수신한 상기 소스 기지국은 단말에게 HO command 메시지를 전송한다(4c-20). 상기 HO command 메시지는 소스 기지국이 상기 단말에게 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 이용하여 전달된다(4c-20). 단말은 상기 메시지를 수신하면 소스 기지국과의 데이터 송수신을 중지하고 T304 타이머를 시작한다. T304는 소정의 시간동안 단말이 타겟 기지국에게 핸드오버를 성공하지 못할 경우, 단말의 원래 설정으로 되돌리고 RRC Idle 상태로 전환하도록 한다. 소스 기지국은 상향/하향 링크 데이터에 대한 시퀀시 번호 상태(Sequence number(SN) status)를 전달하고 하향 링크 데이터가 있다면 타겟 기지국으로 전달해준다(4c-30, 4c-35). 상기 단말은 소스 기지국으로부터 지시받은 타겟 셀로 랜덤 액세스(Random Access)를 시도한다(4c-40). 랜덤 액세스는 타겟 셀에게 상기 단말이 핸드오버를 통해, 이동한다는 것을 알림과 동시에, 상향링크 동기를 맞추기 위함이다. 상기 랜덤 액세스를 위해, 상기 단말은 상기 소스 기지국으로부터 제공받은 프리엠블 ID 혹은 랜덤하게 선택된 프리엠블 ID에 대응되는 프리엠블을 상기 타겟 셀에게 전송한다. 프리엠블 전송 후, 특정 수의 서브프레임이 지난 후, 상기 단말은 상기 타겟 셀로부터 랜덤 액세스 응답 메시지(Random Access Response, RAR)가 전송되는지 여부를 모니터링한다. 상기 모니터링하는 시간 구간을 랜덤 액세스 응답 윈도우(Random Access Response Window, RAR window)라고 칭한다. 상기 특정 시간 동안, RAR이 수신되면(4c-45), 상기 단말은 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지에 HO complete 메시지를 포함하여 상기 타겟 기지국에게 전송한다(4c-50). 상기와 같이 타겟 기지국으로부터 랜덤 액세스 절차를 MAC에서 성공적으로 완료하면 단말은 T304 타이머를 종료한다(4c-55). 타겟 기지국은 소스 기지국으로 설정되어 있던 베어러들의 경로를 수정하기 위해 경로 수정을 요청하고(4c-60, 4c-65) 소스 기지국으로 상기 단말의 UE 컨텍스트를 삭제할 것을 통보한다(4c-70). 따라서 상기 단말은 타겟 기지국에 대해, RAR window 시작 시점부터 데이터 수신을 시도하며, RAR 수신 이후, RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송하면서 상기 타겟 기지국으로 전송을 시작한다.
상기 도 4c의 LTE 시스템에서 이루어지는 핸드오버 절차를 살펴보면, 특정 단말이 소스 기지국으로부터 HO command 메시지(RRCConnectionReconfiguration)를 수신하는 시점부터 타겟 기지국으로의 핸드오버가 완료되어 HO complete 메시지(RRCConnectionReconfigurationComplete)를 전송하는 시점까지는 자신의 데이터를 송신하거나 수신할 수 없다. 이러한 데이터 송수신 단절 상태는 단말이 데이터 송수신하는데 일정 시간 지연을 일으킨다. 본 발명에서는 이러한 데이터 전송 중단 시간을 최소화하는 RACH-less handover 방법을 고려하고 그에 상응하는 단말의 동작을 구체화한다. RACH-less handover 방법에서는 단말이 소스기지국에서 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행 할 때 랜덤 액세스 절차를 수행하지 않고 타겟 기지국으로부터 사전에 할당 받은 상향링크 자원을 통해 바로 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 보내어 연결을 수립하는 것을 말한다. 상기 RACH-less handover는 구체적인 동작 과정에 따라 여러 실시 예가 존재할 수 있다. 본 발명에서는 RACH-less handover 동작으로써, 하기 실시 예 중 하나를 수행하는 것을 특징으로 한다. 상기 실시 예는 뒤에서 상세히 설명한다.
도 4d는 본 발명에서 제안하는 RACH-less handover 방법을 수행하는 제 1 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4d에서 소스 기지국(4d-02)은 단말 (4d-01)에게 단말 능력(UE capability) 정보를 UECapabilityEnquiry 메시지를 이용하여 요청할 수 있다(4d-05). 상기 단말은 band 혹은 bandcombination 별로 RACH-less handover을 지원하는지 여부를 UECapabilityInformation 메시지를 이용하여 소스 기지국에게 보고할 수 있다(4d-10). 상기 소스 기지국도 상기 band 혹은 bandcombination 별로 RACH-less handover을 지원한다면 상기 RACH-less handover을 이용할 수 있다. 연결 모드 상태인 단말(4d-01)은 현재 소스 기지국(Source eNB, 4d-02)에게 주기적 혹은 특정 이벤트가 만족할 때, 셀 측정 정보(Measurement Report)를 보고한다(4d-15). 상기 소스 기지국은 상기 측정 정보를 토대로, 상기 단말이 인접 셀로 핸드오버(Handover)를 진행할지 여부를 결정한다. 소스 기지국이 핸드오버를 결정하였다면 상기 소스 기지국은 상기 단말에게 서비스를 제공할 새로운 기지국, 즉 타겟 기지국(Traget eNB, 4d-03)에게 HO(Handover) request 메시지를 보내어 핸드오버를 요청한다(4d-20). 소스 기지국은 상기 타겟 기지국이 RACH-less handover를 지원한 상기 단말에 대해 RACH-less handover를 적용할지 여부도 추가적으로 결정한 후, 상기 타겟 기지국으로 핸드오버를 요청한다(4d-20). 또한, 상기 핸드오버 요청 시, RACH-less handover 적용 여부를 지시하는 지시자(Indication 1)를 포함할 수 있다. 상기 타겟 기지국이 상기 핸드오버 요청을 받아 들인다면 상기 소스 기지국으로 HO request Ack 메시지를 전송한다(4d-25). 상기 HO request Ack 메시지에는 핸드오버 시, 필요한 타겟 기지국의 설정 정보가 포함되어 있다. 상기 설정 정보에는 타겟 기지국이 RACH-less handover를 지원할 경우, RACH-less handover를 지원한다는 지시자(indication 2)와 단말이 타겟 기지국에 RRC 메시지(RRCConnectionReconfigurationComplete)를 보낼 때 사용할 수 있는 상향 링크 전송 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 소스 기지국은 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 이용하여 상기 단말에게 상기 타겟 기지국으로의 핸드오버를 지시한다(4d-30). 이때, 상기 RRC 메시지에는 RACH-less handover의 수행을 지시하는 하나의 지시자(Indication 2)와 단말이 타겟 기지국에 RRC 메시지(RRCConnectionReconfigurationComplete)를 보낼 때 사용할 수 있는 상향 링크 전송 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다. 단말은 상기 메시지를 수신하면 소스 기지국과의 데이터 송수신을 중지하고 T304 타이머를 시작한다(4d-35). T304는 소정의 시간동안 단말이 타겟 기지국에게 핸드오버를 성공하지 못할 경우, 단말의 원래 설정으로 되돌리고 RRC Idle 상태로 전환하도록 한다. 소스 기지국은 상향/하향 링크 데이터에 대한 시퀀시 번호 상태(Sequence number(SN) status)를 전달하고 하향 링크 데이터가 있다면 타겟 기지국으로 전달해준다(4d-40, 4d-45). 4d-30 단계에서 단말이 상기 지시자를 수신하면 RACH-less handover 동작을 수행한다. 즉, 단말은 도 4c의 4c-40과 4c-45와 같은 랜덤 액세스 절차를 수행하지 않고, 상기 RRC 메시지(RRCConnectionReconfiguration, 4d-30)에 포함된 타겟 기지국의 상향 링크 자원으로 RRC 메시지(RRCConnectionReconfigurationComplete)를 C-RNTI 정보를 포함하여 타겟 기지국으로 전송한다(4d-50). 타겟 기지국은 상기 msg3에 해당하는 RRC 메시지에 대한 수신을 확인하는 msg4를 PDCCH를 통해 전달할 수 있다(4d-55). 상기 msg4 PDCCH 신호는 msg3에서 수신한 C-RNTI로 전달되고 상향링크 자원 정보를 포함한다.
만약 상기 RRC 메시지(4d-30)에 상기 RACH-less handover의 수행을 지시하는 지시자가 포함되어 있지 않으면 상기 단말은 도 4c와 같은 핸드오버 동작을 수행한다(4d-30). 상기와 같이 핸드오버 절차를 성공적으로 마치면 단말은 T304 타이머를 종료한다(4d-60). 타겟 기지국은 소스 기지국으로 설정되어 있던 베어러들의 경로를 수정하기 위해 경로 수정을 요청하고(4d-60, 4d-65) 소스 기지국으로 상기 단말의 UE 컨텍스트를 삭제할 것을 통보한다(4d-70).
도 4e는 본 발명에서 제안하는 RACH-less handover 방법을 수행하는 제 2 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4e에서 소스 기지국(4e-02)은 단말 (4e-01)에게 단말 능력(UE capability)정보를 UECapabilityEnquiry 메시지를 이용하여 요청할 수 있다(4e-05). 상기 단말은 band 혹은 bandcombination 별로 RACH-less handover을 지원하는지 여부를 UECapabilityInformation 메시지를 이용하여 소스 기지국에게 보고할 수 있다(4e-10). 상기 소스 기지국도 상기 band 혹은 bandcombination 별로 RACH-less handover을 지원한다면 상기 RACH-less handover을 이용할 수 있다. 연결 모드 상태인 단말 (4e-01)은 현재 소스 기지국(Source eNB, 4e-02)에게 주기적 혹은 특정 이벤트가 만족할 때, 셀 측정 정보 (Measurement Report)를 보고한다(4e-15). 상기 소스 기지국은 상기 측정 정보를 토대로, 상기 단말이 인접 셀로 핸드오버(Handover)를 진행할지 여부를 결정한다. 소스 기지국이 핸드오버를 결정하였다면 상기 소스 기지국은 상기 단말에게 서비스를 제공할 새로운 기지국, 즉 타겟 기지국(Traget eNB, 4e-03)에게 HO(Handover) request 메시지를 보내어 핸드오버를 요청한다(4e-20). 소스 기지국은 상기 타겟 기지국이 RACH-less handover를 지원한 상기 단말에 대해 RACH-less handover를 적용할지 여부도 추가적으로 결정한 후, 상기 타겟 기지국으로 핸드오버를 요청한다(4e-20). 또한, 상기 핸드오버 요청 시, RACH-less handover 적용 여부를 지시하는 지시자(Indication 1)를 포함할 수 있다. 상기 타겟 기지국이 상기 핸드오버 요청을 받아들인다면 상기 소스 기지국으로 HO request Ack 메시지를 전송한다(4e-25). 상기 HO request Ack 메시지에는 핸드오버 시, 필요한 타겟 기지국의 설정 정보가 포함되어 있다. 상기 설정 정보에는 타겟 기지국이 RACH-less handover를 지원할 경우, RACH-less handover를 지원한다는 지시자(indication 2)가 포함될 수 있다. 상기 소스 기지국은 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 이용하여 상기 단말에게 상기 타겟 기지국으로의 핸드오버를 지시한다(4e-30). 이때, 상기 RRC 메시지에는 RACH-less handover의 수행을 지시하는 하나의 지시자(Indication 2)를 포함할 수 있다. 단말은 상기 메시지를 수신하면 소스 기지국과의 데이터 송수신을 중지하고 T304 타이머를 시작한다(4e-35). T304는 소정의 시간동안 단말이 타겟 기지국에게 핸드오버를 성공하지 못할 경우, 단말의 원래 설정으로 되돌리고 RRC Idle 상태로 전환하도록 한다. 소스 기지국은 상향/하향 링크 데이터에 대한 시퀀시 번호 상태(Sequence number(SN) status)를 전달하고 하향 링크 데이터가 있다면 타겟 기지국으로 전달해준다(4e-40, 4e-45). 4e-30 단계에서 단말이 상기 지시자를 수신하면 RACH-less handover 동작을 수행한다. 즉, 단말은 도 4c의 4c-40과 4c-45와 같은 랜덤 액세스 절차를 수행하지 않고, 타겟 기지국에서 PDCCH로 반복적으로 송신하는 상향링크 자원 할당 정보를 모니터링 한다. 타겟 기지국은 단말이 핸드오버 절차를 완료할 수 있도록 PDCCH로 단말에게 고정된 상향링크 자원을 할당해준다(4e-50). 상기의 단계에서 타겟 기지국은 PDCCH로 고정된 상향링크 자원 할당 정보를 계속 전달하다가 단말로부터 상향링크 자원 할당 정보를 성공적으로 수신하였다는 응답을 받으면 중단한다. 단말은 상향링크 자원을 할당받으면 msg3에 해당하는 RRC 메시지(RRCConnectionReconfigurationComplete)를 C-RNTI를 포함하여 타겟 기지국으로 전송한다(4e-55). 타겟 기지국은 상기 msg3에 해당하는 RRC 메시지에 대한 수신을 확인하는 msg4를 PDCCH를 통해 전달할 수 있다(4e-60). 본 발명에서는 상기 PDCCH 신호(msg4)를 전달하는 두 가지 방법을 제안한다.
- 옵션 1: 타겟 기지국이 RRC 메시지(msg3)를 성공적으로 수신하면, 이전에 단말에게 전달한 상향링크 자원할당(grant)과 다른 파라미터들을 가지는 상향링크 자원할당(grant)를 스케쥴링하는 방법
- 옵션 2: 타겟 기지국이 RRC 메시지(msg3)를 성공적으로 수신하면, 하향링크 자원할당(grant)를 스케쥴링하는 방법
상기의 옵션 1이 사용되면 타겟 셀에서 초기 상향링크 자원할당을 할 때 같은 PRB로 스케쥴링될 수 있도록 파라미터를 설정해야 한다는 제약이 있다. 즉, 단말이 상향링크 자원을 수신하기 전까지 같은 자원할당을 위해 같은 파라미터로 계속해서 반복 전송해야 한다. 반면에 옵션 2를 사용하는 경우에는 타겟 셀에서 초기 상향링크 자원할당을 하는데 자유도가 있다. 즉, 단말은 PDCCH로 하향링크 자원할당(grant)를 수신하는 경우에 핸드오버 동작이 완료됨을 알 수 있기 때문에 타겟 기지국에서 다른 상향링크 자원할당을 전송하여도 구분이 가능하다. 또한, 명확한 동작을 위해 하향링크 전송 시 MAC 제어 정보(Control Element, CE)에 “UE Contention Resolution Identity”를 포함할 수도 있다.
만약 상기 RRC 메시지(4e-30)에 상기 RACH-less handover의 수행을 지시하는 지시자가 포함되어 있지 않으면 상기 단말은 도 4c와 같은 핸드오버 동작을 수행한다(4e-30). 상기와 같이 핸드오버 절차를 성공적으로 마치면 단말은 T304 타이머를 종료한다(4e-65). 타겟 기지국은 소스 기지국으로 설정되어 있던 베어러들의 경로를 수정하기 위해 경로 수정을 요청하고(4e-70, 4e-75) 소스 기지국으로 상기 단말의 UE 컨텍스트를 삭제할 것을 통보한다(4e-80).
도 4f는 본 발명에서 제안하는 제 2과정에서의 mgs4에 해당하는 PDCCH 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 1 동작 및 제 2 동작에서는 RACH-less handover를 전제로 하고 있고, 이는 단말이 소스기지국에서 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행 할 때 랜덤 액세스 절차를 수행하지 않고 타겟 기지국으로부터 사전에 할당 받은 상향링크 자원을 통해 바로 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지(msg3)를 보내어 연결을 수립하는 것을 말한다. 단말은 상기 msg3에 해당하는 RRC 메시지에 대한 수신 확인을 PDCCH를 수신할 수 있고, 본 발명에서는 msg4의 전달 방법에 따라 옵션 1과 옵션 2를 제안하였다.
옵션 1의 경우는 기존 LTE에서와 같은 PDCCH 구조를 가진다. 단지 상향링크 자원할당(grant)가 이전 단계에서 전송되었던 상향링크 자원할당(grant)와 다른 값을 갖도록 파라미터들의 변경이 생긴다. 옵션 2의 경우 msg4에 해당하는 PDCCH 하향링크 자원할당(grant)을 전달함으로써 단말이 전송한 msg3를 성공적으로 수신하였음을 알린다. 단말은 상기 확인 메시지를 수신하면 이전에 기지국이 전달한 상향링크 자원할당을 통해 상향링크 송신을 수행한다. 상기 PDCCH의 MAC PDU에는 6 bytes 길이의 “UE contention resolution identity”로 구성된 MAC CE가 전달된다(4f-05). 또한 상기 MAC CE의 “UE contention resolution identity” 구성 내용(payload)에는 msg3에서 수신한 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 복사해서 사용할 수 있다. 상기 RRC 메시지에는 적어도 아래의 3 bytes 이상이 필요하다.
- PDPC header(4f-10): 1 byte
- RLC header(4f-10): 2 bytes
- Payload: RRC transaction identifier (2 bits) (4f-20) + other bits needs for the extension containers (4f-25)
만약, 6 bytes로 상기 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 모두 표현하지 못할 경우에는 48 bits로만 구성하고 나머지 bits는 버릴 수 있다. 상기의 동작은 LTE에서의 “UE contention resolution identity” MAC CE를 구성하는 방법과 유사하고, 기존 방법을 재사용할 수 있다. 혹은 "UE contention resolution identity" MAC CE와 같은 구조와 목적을 가지는 새로운 MAC CE를 정의하고 사용할 수 있다.
도 4g는 본 발명에서 제안하는 RACH-less handover 방법을 수행하는 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
먼저, 단말이 소스 기지국과 연결되어 데이터를 송수신하고 있는 상황을 가정한다(4g-01). 연결 모드 상태인 단말 은 현재 소스 기지국에게 측정 정보를 토대로 핸드오버를 지시받고 타겟 기지국으로부터 핸드오버 명령을 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 통해 수신할 수 있다(4g-02). 상기 핸드오버 메시지를 수신한 단말은 T304 타이머를 시작하고(4g-05) 핸드오버 과정을 수행하고, 핸드오버 절차가 완료되면 중지한다(4g-40, 4g-70, 4g-90). 상기 RRC 메시지에 타겟 셀로의 RACH-less handover를 지시하는 지시자가 포함하고 있는지 여부에 따라 핸드오버 동작을 다르게 수행할 수 있다.
RRCConnectionReconfiguration 메시지에 RACH-less handover 지시자가 없을 경우, 도 4c에서 설명한 기존 LTE 핸드오버 절차를 수행한다. 먼저, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고(4g-15), 타겟 기지국으로부터 RAR을 수신해서 상향링크 자원할당을 확인한다(4g-20). 상기 단말은 타겟 기지국에 핸드오버 절차의 완료를 알리기 위해 C-RNTI를 포함하는 msg3 신호를 생성시키고(4g-25), RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지에 HO complete 메시지를 포함하여 상기 타겟 기지국에게 전송한다(4g-30). 상기 msg3에 해당하는 RRC 메시지에 대한 타겟 기지국의 수신을 확인하는 msg4를 PDCCH를 통해 전달받는다(4g-35). 상기의 PDCCH는 msg3에서 전달된 C-RNTI로 전달되고, 상향링크 자원할당 정보를 포함하고 있다. 상기와 같이 타겟 기지국으로부터 랜덤 액세스 절차를 MAC에서 성공적으로 완료하면 단말은 T304 타이머를 종료한다(4g-40).
RRCConnectionReconfiguration 메시지에 RACH-less handover 지시자가 있을 경우단말은 상향링크 자원할당을 수신하기 위해 PDCCH 혹은 RRC를 모니터링 한다. 상기 전달된 RRC 메시지를 통해 상향링크 자원할당을 수신하면 랜덤 액세스 절차를 제외한 RACH-less handover 제 1 동작을 수행한다. 즉, 상기 단말은 타겟 기지국에 핸드오버 절차의 완료를 알리기 위해 C-RNTI를 포함하는 msg3 신호를 생성시키고(4g-55), RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지에 HO complete 메시지를 포함하여 상기 타겟 기지국에게 전송한다(4g-60). 상기 msg3에 해당하는 RRC 메시지에 대한 타겟 기지국의 수신을 확인하는 msg4를 PDCCH를 통해 전달받는다(4g-65). 상기의 PDCCH는 msg3에서 전달된 C-RNTI로 전달되고, 상향링크 자원할당 정보를 포함하고 있다. 상기와 같이 타겟 기지국으로부터 랜덤 액세스 절차를 MAC에서 성공적으로 완료하면 단말은 T304 타이머를 종료한다(4g-70).
4g-50 단계에서 단말이 PDCCH를 통해 상향링크 자원할당을 수신하면 랜덤 액세스 절차를 제외한 RACH-less handover 제 2 동작을 수행한다. 상기의 PDCCH는 타겟 기지국으로부터 반복적으로 전송될 수 있고, 특히 상기 PDCCH에 포함된 상향링크 자원할당 정보는 단말이 msg3를 전달할 때까지 같은 값을 가지거나 다른 값을 가질 수 있다. 상기 단말은 타겟 기지국에 핸드오버 절차의 완료를 알리기 위해 C-RNTI를 포함하는 msg3 신호를 생성시키고(4g-75), RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지에 HO complete 메시지를 포함하여 상기 타겟 기지국에게 전송한다(4g-80). 상기 msg3에 해당하는 RRC 메시지에 대한 타겟 기지국의 수신을 확인하는 msg4를 PDCCH를 통해 전달받는다(4g-85). 상기의 PDCCH는 msg3에서 전달된 C-RNTI로 전달되고, msg3의 수신을 확인하는 방법으로 아래와 같은 두 가지 방법으로 설계될 수 있다.
- 옵션 1: 타겟 기지국이 RRC 메시지(msg3)를 성공적으로 수신하면, 이전에 단말에게 전달한 상향링크 자원할당(grant)과 다른 파라미터들을 가지는 상향링크 자원할당(grant)를 스케쥴링하는 방법
- 옵션 2: 타겟 기지국이 RRC 메시지(msg3)를 성공적으로 수신하면, 하향링크 자원할당(grant)를 스케쥴링하는 방법
상기의 옵션 1이 사용되면 타겟 셀에서 초기 상향링크 자원할당을 할 때 같은 PRB로 스케쥴링될 수 있도록 파라미터를 설정해야 한다는 제약이 있다. 즉, 단말이 상향링크 자원을 수신하기 전까지 같은 자원할당을 위해 같은 파라미터로 계속해서 반복 전송해야 한다. 반면에 옵션 2를 사용하는 경우에는 타겟 셀에서 초기 상향링크 자원할당을 하는데 자유도가 있다. 즉, 단말은 PDCCH로 하향링크 자원할당(grant)를 수신하는 경우에 핸드오버 동작이 완료됨을 알 수 있기 때문에 타겟 기지국에서 다른 상향링크 자원할당을 전송하여도 구분이 가능하다. 또한, 명확한 동작을 위해 하향링크 전송 시 MAC CE에 “UE Contention Resolution Identity”를 포함할 수도 있다. 상기 MAC CE의 설계 방법은 도 4f에 자세히 설명하였다. 상기와 같이 타겟 기지국으로부터 랜덤 액세스 절차를 MAC에서 성공적으로 완료하면 단말은 T304 타이머를 종료한다(4g-90).
도 4h는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4h를 참조하면, 단말은 송수신부(4h-05), 제어부(4h-10), 다중화 및 역다중화부(4h-15), 제어 메시지 처리부(4h-30), 각종 상위 계층 처리부(4h-20, 4h-25), EPS bearer manager (4h-35) 및 NAS 계층 장치(4h-40)를 포함한다.
상기 송수신부(4h-05)는 서빙 셀의 순방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신하고 역방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송한다. 다수의 서빙 셀이 설정된 경우, 송수신부(4h-05)는 상기 다수의 서빙 셀을 통한 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다.
다중화 및 역다중화부(4h-15)는 상위 계층 처리부(4h-20, 4h-25)나 제어 메시지 처리부(4h-30)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(4h-05)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(4h-20, 4h-25)나 제어 메시지 처리부(4h-30)로 전달하는 역할을 한다.
제어 메시지 처리부(4h-30)는 RRC 계층 장치이며 기지국으로부터 수신된 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취한다. 예를 들어 RRC CONNECTION SETUP 메시지를 수신하면 SRB와 temporary DRB를 설정한다.
상위 계층 처리부(4h-20, 4h-25)는 DRB 장치를 의미하며 서비스 별로 구성될 수 있다. FTP(File Transfer Protocol)나 VoIP(Voice over Internet Protocol) 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(4h-15)로 전달하거나 상기 다중화 및 역다중화부(4h-15)로부터 전달된 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 하나의 서비스는 하나의 EPS bearer와 하나의 상위 계층 처리부와 일 대 일로 매핑될 수 있다.
제어부(4h-10)는 송수신부(4h-05)를 통해 수신된 스케줄링 명령, 예를 들어 역방향 그랜트들을 확인하여 적절한 시점에 적절한 전송 자원으로 역방향 전송이 수행되도록 송수신부(4h-05)와 다중화 및 역다중화부(4h-15)를 제어한다.
도 4i는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국, MME 및 S-GW의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4i의 기지국 장치는 송수신부(4i-05), 제어부(4i-10), 다중화 및 역다중화부(4i-20), 제어 메시지 처리부(4i-35), 각종 상위 계층 처리부(4i-25, 4i-30), 스케줄러(4i-15), EPS bearer 장치(4i-40, 4i-45) 및 NAS 계층 장치(4i-50)를 포함한다. EPS bearer 장치는 S-GW에, NAS 계층 장치는 MME에 위치한다.
송수신부(4i-05)는 순방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송하고 역방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신한다. 다수의 캐리어가 설정된 경우, 송수신부(4i-05)는 상기 다수의 캐리어로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다.
다중화 및 역다중화부(4i-20)는 상위 계층 처리부(4i-25, 4i-30)나 제어 메시지 처리부(4i-35)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(4i-05)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(4i-25, 4i-30)나 제어 메시지 처리부(4i-35), 혹은 제어부(4i-10)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(4i-35)는 단말이 전송한 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취하거나, 단말에게 전달할 제어 메시지를 생성해서 하위 계층으로 전달한다.
상위 계층 처리부(4i-25, 4i-30)는 EPS 베어러 별로 구성될 수 있으며 EPS 베어러 장치에서 전달된 데이터를 RLC PDU로 구성해서 다중화 및 역다중화부(4i-20)로 전달하거나 다중화 및 역다중화부(4i-20)로부터 전달된 RLC PDU를 PDCP SDU로 구성해서 EPS 베어러 장치로 전달한다.
스케줄러는 단말의 버퍼 상태, 채널 상태 등을 고려해서 단말에게 적절한 시점에 전송 자원을 할당하고, 송수신부에게 단말이 전송한 신호를 처리하거나 단말에게 신호를 전송하도록 처리한다.
EPS 베어러 장치는 EPS 베어러 별로 구성되며, 상위 계층 처리부에서 전달한 데이터를 처리해서 다음 네트워크 노드로 전달한다.
상위 계층 처리부와 EPS 베어러 장치는 S1-U 베어러에 의해서 상호 연결된다. common DRB에 해당하는 상위 계층 처리부는 common DRB를 위한 EPS 베어러와 common S1-U 베어러에 의해서 연결된다.
NAS 계층 장치는 NAS 메시지에 수납된 IP 패킷을 처리해서 S-GW로 전달한다.
본 발명은 하기의 청구항의 권리를 가진다.
랜덤 액세스를 사용하지 않는 핸드오버시 단말의 성공적인 상향링크 자원할당을 결정하고 확인하는 방법
1. 단말이 랜덤 액세스를 사용하지 않음을 나타내는 지시자를 수신하는 방법
- 상기 지시자를 소스 기지국의 RRC 메시지(핸드오버 명령)를 통해 수신하는 방법;
2. 상기 지시자의 수신 여부에 따라 동작을 달리하는 방법
- 상기 지시자가 포함되어 있지 않은 경우, 기존 LTE 핸드오버 절차를 수행하는 방법;
- 상기 지시자가 포함되어 있는 경우, 타겟 기지국으로의 핸드오버에 랜덤 액세스를 사용하지 않는 방법;
3. 상향링크 자원할당 정보의 수신방법에 따라 랜덤 액세스가 없는 핸드오버 제 1 동작 및 제 2 동작을 수행하는 방법
- 제 1 동작은 단말이 상향링크 자원할당 정보를 RRC 메시지(핸드오버 명령)로 수신하는 방법;
- 제 2 동작은 단말이 상향링크 자원할당 정보를 PDCCH로 수신하는 방법;
- 상기의 제 1 동작은 RRC 메시지로 상향링크 자원할당을 수신하였으므로 랜덤 액세스 동작을 생략;
- 상기의 제 1 동작에서 랜덤 액세스를 생략한 이후 기존 LTE의 핸드오버 절차를 수행하는 방법;
- 상기의 제 2 동작에서 단말이 랜덤 액세스를 생략하고, 상향링크 자원할당(msg2)을 PDCCH로 수신하는 방법;
- 상기의 제 2 동작의 msg2에 대해, 기지국이 같은 파라미터를 사용하여 반복적으로 같은 상향링크 자원할당을 전송하는 방법;
- 상기의 제 2 동작에서 단말의 C-RNTI를 포함하여 msg3를 생성하고 전송하는 방법;
- 상기의 제 2 동작은 msg4를 수신하는 방법에 있어서 옵션 1과 옵션 2로 다르게 동작하는 방법;
- 상기의 제 2 동작의 msg4는 단말이 전송한 msg3의 성공적인 수신을 알리는 목적;
- 상기의 제 2 동작의 옵션 1은 PDCCH를 통해 이미 수신한 상향링크 자원할당과 다른 자원할당 값을 수신하는 방법;
- 상기의 제 2 동작의 옵션 2는 하향링크 자원할당 정보를 포함하는 방법;
- 상기의 하향링크 자원할당 정보의 MAC PDU에 “UE Contention Resolution Identity”를 포함하는 방법;
- 상기의 “UE Contention Resolution Identity”는 msg3에서 수신한 RRC 메시지의 내용을 포함하는 방법;
- 상기의 “UE Contention Resolution Identity”는 기존 LTE 구조를 재사용하거나 새로운 MAC CE를 사용;
- 상기의 msg3의 내용이 48 비트를 초과할 경우 초기 48 비트의 정보만을 포함하는 방법;
<제5실시예>
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 차량 통신(Vehicle-to-everything, 이하 V2X)을 지원하는 LTE 단말에서 상하향 전송 링크와 사이드링크의 우선순위를 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 5a는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
상기 도 5a를 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들(5a-05, 5a-10. 5a-15, 5a-20)과 MME(Mobility Management Entity, 5a-25) 및 S-GW(Serving-Gateway, 5a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말, 5a-35)은 기지국(5a-05, 5a-10, 5a-15, 5a-20) 및 S-GW(5a-30)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.
상기 기지국들(5a-05, 5a-10, 5a-15, 5a-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국들(5a-05, 5a-10, 5a-15, 5a-20)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(5a-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(5a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME(5a-25) 및 S-GW(5a-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국들(5a-05, 5a-10, 5a-15, 5a-20)로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국들(5a-05, 5a-10, 5a-15, 5a-20)로 전달할 패킷을 처리한다.
도 5b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 5b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 eNB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol 5b-05, 5b-40), RLC(Radio Link Control 5b-10, 5b-35), MAC(Medium Access Control 5b-15, 5b-30)으로 이루어진다. PDCP(5b-05, 5b-40)는 IP header 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- header 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 순서 재정렬 기능(For split bearers in DC (only support for RLC AM): PDCP PDU routing for transmission and PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs at handover and, for split bearers in DC, of PDCP PDUs at PDCP data-recovery procedure, for RLC AM)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(5b-10, 5b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. RLC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ (only for AM data transfer))
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs (only for UM and AM data transfer))
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs (only for AM data transfer))
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs (only for UM and AM data transfer)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection (only for UM and AM data transfer))
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection (only for AM data transfer))
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard (only for UM and AM data transfer))
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
MAC(5b-15, 5b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. MAC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs belonging to one or different logical channels into/from transport blocks (TB) delivered to/from the physical layer on transport channels)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
물리 계층(5b-20, 5b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.
본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC(Radio Resource Control, 이하 RRC라고 한다) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다.
도 5c는 본 발명이 적용되는 셀룰러 시스템 내에서 V2X 통신을 설명하는 도면이다.
V2X(vehicle-to-everything)는 차량과 모든 인터페이스를 통한 통신 기술을 통칭하고, 그 형태 및 통신을 이루는 구성 요소에 따라 V2V(vehicle-to- vehicle), V2I(vehicle-to-infra-structure), V2P(vehicle-to-pedestrian) 등이 있다. V2P 및 V2V는 기본적으로 Rel-13 기기간 통신(device-to-device, 이하 D2D)의 구조 및 동작원리를 따른다.
기지국(5c-01)은 V2X를 지원하는 셀(5c-02) 안에 위치한 적어도 하나의 차량 단말(5c-05,5c-10)과 보행자 휴대단말(5c-15)을 포함하고 있다. 즉, 차량 단말(5c-05)은 기지국(5c-01)과 차량 단말-기지국 간 링크(Uu, 5c-30, 5c-35)를 이용하여 셀룰러 통신을 수행하며, 다른 차량 단말(5c-10) 혹은 보행자 휴대단말(5c-15)과는 사이드링크(PC5, 5c-20,5c-25)를 이용하여 기기간 통신을 수행하게 된다. 차량 단말(5c-05,5c-10)과 보행자 휴대단말(5c-15)이 사이드링크(5c-20,5c-25)를 이용하여 직접적으로 정보를 주고받기 위해서는 기지국이 사이드링크 통신에 사용할 수 있는 자원 풀을 할당해야 한다. 기지국이 단말에게 자원을 할당하는 방법에 따라 scheduled 자원 할당(mode 3)과 UE autonomous 자원 할당(mode 4)의 두 가지로 나눌 수 있다. 상기의 scheduled 자원 할당의 경우 기지국이 RRC 연결된 단말들에게 dedicated 스케쥴링 방식으로 사이드링크 전송에 사용되는 자원을 할당하는 방법이다. 상기의 방법은 기지국이 사이드링크의 자원을 관리할 수 있기 때문에 간섭 관리와 자원 풀의 관리(동적 할당, semi-persistence transmission)에 효과적이다. 또한, 기지국이 V2X를 위한 자원을 할당하고 관리하는 scheduled 자원 할당(mode 3)의 경우에는, RRC 연결이 된 단말이 다른 단말들에게 전송할 데이터가 있을 경우, 기지국에게 RRC 메시지 혹은 MAC 제어 요소(Control Element, 이하 CE)를 이용하여 전송될 수 있다. 여기서 RRC 메시지로는 SidelinkUEInformation, UEAssistanceInformation 메시지가 사용될 수 있다. 한편, MAC CE는 일 예로 새로운 포맷 (적어도 V2P 통신을 위한 버퍼상태보고임을 알리는 지시자와 D2D 통신을 위해 버퍼되어 있는 데이터의 사이즈에 대한 정보 포함)의 버퍼상태보고 MAC CE 등일 수 있다. 3GPP에서 사용하고 있는 버퍼상태보고에 대한 상세한 포맷과 내용은 3GPP 규격 TS36.321 “E-UTRA MAC Protocol Specification”을 참조한다. 반면에 UE autonomous 자원 할당은 기지국이 V2X를 위한 사이드링크 송수신 자원 풀을 시스템 정보로 제공하고, 단말이 정해진 룰에 따라 자원 풀을 선택하게 된다. 상기 자원 선택 방법으로는 zone mapping, sensing 기반의 자원 선택, 랜덤 선택 등이 있을 수 있다. V2X를 위한 자원 풀의 구조는 SA(scheduling allocation)를 위한 자원(5c-40, 5c-50, 5c-60)과 데이터 전송을 위한 자원(5c-45, 5c-55, 5c-65)이 인접해서 하나의 서브 채널을 구성할 수도 있고, SA(5c-70, 5c-75, 5c-80)와 데이터(5c-85, 5c-90, 5c-95)를 위한 자원이 인접하지 않은 방식으로 사용될 수도 있다. 상기의 두 구조 중 어떤 것이 사용되더라도 SA는 2개의 연속된 PRB들로 구성되고 데이터를 위한 자원의 위치를 지시하는 내용을 포함한다. 한 셀에서 V2X 서비스를 받는 단말의 수는 다수일 수 있으며, 상기에 설명한 기지국(5c-01)과 단말들(5c-05,5c-10,5c-15)의 관계를 확장해서 적용할 수 있다.
도 5d는 mode 3로 동작하는 V2X 단말의 데이터 전송 절차를 도시한 도면이다.
캠프 온(5d-05) 하고 있는 단말 1(5d-01)은 기지국(5d-03)으로부터 SIB21을 수신(5d-10)한다. 상기 시스템 정보에는 송수신을 위한 자원 풀 정보, 센싱 동작을 위한 설정 정보, 동기를 설정하기 위한 정보, inter-frequency 송수신을 위한 정보 등이 포함되어 있다. 단말 1(5d-01)에 V2X를 위한 데이터 트래픽이 생성(5d-15)되면, 기지국과 RRC 연결을 수행한다(5d-20). 상기의 RRC 연결 과정은 데이터 트래픽이 생성(5d-15) 이전에 수행될 수 있다. 단말 1(5d-01)은 기지국에게 다른 단말들(5d-02)과 V2X 통신을 할 수 있는 전송 자원을 요청한다(5d-25). 이 때 기지국에게 RRC 메시지 혹은 MAC CE를 이용하여 요청할 수 있다. 여기서 RRC 메시지로는 SidelinkUEInformation, UEAssistanceInformation 메시지가 사용될 수 있다. 한편, MAC CE는 일 예로 새로운 포맷 (적어도 V2X 통신을 위한 버퍼상태보고임을 알리는 지시자와 D2D 통신을 위해 버퍼되어 있는 데이터의 사이즈에 대한 정보 포함)의 버퍼상태보고 MAC CE 등일 수 있다. 기지국(5d-03)은 단말 1(5d-01)에게 dedicated RRC 메시지를 통해 V2X 전송 자원을 할당한다(5d-30). 이 메시지는 RRCConnectionReconfiguration 메시지에 포함할 될 수 있다. 상기 자원 할당은 단말이 요청하는 트래픽의 종류나 해당 링크의 혼잡 여부에 따라 Uu를 통한 V2X 자원이거나 PC5를 위한 자원일 수 있다. 상기 결정을 위해 단말은 UEAssistanceInformation 혹은 MAC CE를 통해 V2X 트래픽의 PPPP(ProSe Per Packet Priority) 혹은 LCID 정보를 추가해서 보낸다. 기지국은 다른 단말들이 사용하는 자원에 대한 정보 또한 알고 있기 때문에 상기 단말 1이 요청하는 자원을 남아있는 자원들 중에서 스케쥴링한다. 또한, 상기 RRC 메시지에 Uu를 통한 SPS configuration 정보가 포함되어 있을 경우 PDCCH를 통한 DCI 전송으로 SPS를 activation 할 수 있다(5d-35). 단말 1(5d-01)은 기지국(5d-03)으로부터 할당받은 자원 및 전송방법에 따라 전송 링크 및 자원을 선택하고(5d-40), 단말들(5d-02)에게 데이터를 전송한다(5d-45).
도 5e는 mode 4로 동작하는 V2X 단말의 데이터 전송 절차를 도시한 도면이다.
기지국(5e-03)이 직접 자원할당에 관여하는 mode 3와 달리 mode 4 동작은 단말 1(5e-01)이 시스템 정보를 통해 미리 수신한 자원 풀을 기반으로 자율적으로 자원을 선택하고 데이터를 전송하는 점에서 차이점이 있다. V2X 통신에서 기지국(5e-03)은 단말 1(5e-01)을 위해 여러 종류의 자원 풀(V2V 자원 풀, V2P 자원 풀)을 할당한다. 상기 자원 풀은 단말이 주변 다른 단말들이 사용하는 자원을 센싱한 후 사용가능한 자원 풀을 자율적으로 선택할 수 있는 자원 풀과 미리 설정된 자원 풀에서 단말이 랜덤하게 자원을 선택하는 자원 풀 등으로 구성된다.
캠프 온(5e-05) 하고 있는 단말 1(5e-01)은 기지국(5e-03)으로부터 SIB21을 수신(5e-10)한다. 상기 시스템 정보에는 송수신을 위한 자원 풀 정보, 센싱 동작을 위한 설정 정보, 동기를 설정하기 위한 정보, inter-frequency 송수신을 위한 정보 등이 포함되어 있다. 단말 1(5e-01)에 V2X를 위한 데이터 트래픽이 생성(5e-15)되면, 단말 1(5e-01)은 기지국(5e-03)으로부터 시스템 정보를 통해 전달받은 자원 풀 중에서 설정된 전송 동작(동적 할당 1회 전송, 동적 할당 다중 전송, 센싱 기반 1회 전송, 센싱 기반 다중 전송, 랜덤 전송)에 따라, 시간/주파수 영역의 자원을 선택(5e-20)하고 다른 단말들(5e-02)에게 데이터를 전송한다(5e-25).
LTE V2X를 지원하는 단말에서는 사이드링크(PC5)와 LTE 상하향 링크(Uu)를 통한 V2X 통신이 수행될 수 있다. 단말은 LTE 하향링크와 사이드링크 수신을 위해 복수의 RF 체인을 필요로하며, 단말이 보유한 수신 RF 체인의 수에 따라 수신할 수 있는 V2X 서비스의 종류와 개수가 결정된다. 단말의 송신 능력에 대해 살펴보면, LTE 상향링크와 사이드링크 송신을 위해 단말은 복수의 RF 체인을 가지거나 하나의 RF 체인을 공유할 수 있다. LTE V2X를 지원하는 단말이 동시에 LTE 상향링크와 사이드링크 트래픽이 발생할 경우에 경로 스위칭 혹은 전력 할당을 적절히 해야한다. 고려할 수 있는 시나리오는 아래와 같다.
- Case 1: 상향링크 전송과 사이드링크 전송을 위한 분리된 Tx 체인이 존재하고 전력 제한이 따로 있음
- Case 2: 상향링크 전송과 사이드링크 전송을 위한 분리된 Tx 체인이 존재하고 전력 제한을 공유
- Case 3: 상향링크 전송과 사이드링크 전송을 위한 Tx 체인과 전력 제한을 공유
상기의 상황으로 단말의 Tx 체인 능력에 따라 전송 방법이 달라질 수 있음을 의미한다. Case 1에서는 상향링크 전송과 사이드링크 전송이 Tx 체인 수 및 전력에 대해 독립적이기 때문에 서로 영향을 미치지 않으므로, Uu와 PC5의 우선순위와 상관없이 동작한다. Case 2에서는 상향링크 전송과 사이드링크 전송이 분리된 Tx 체인을 사용하지만 전력을 공유하기 때문에 우선순위에 따라 전송 전력을 재할당하는 방법이 필요하다. Case 3에 대해서는 상향링크 전송과 사이드링크 전송이 Tx 체인과 전력을 모두 공유하기 때문에 Uu와 PC5의 우선순위에 따른 Tx 체인 선택과 전력 재할당을 모두 고려해야 한다. 특히 Tx 체인이 하나일 경우에는 Uu와 PC5의 우선순위에 따라 경로를 스위칭하며 전송하기 위해서는 우선순위의 정의가 꼭 필요하다. 본 발명에서는 Uu와 PC5의 우선순위를 명확히 정의하기 위해 Case 3에서 RF Tx 체인이 하나인 경우에 대한 동작을 가정하였다. 하지만 하기에 제안하는 동작은 다른 case에도 확장하여 적용이 가능하며, 본 발명에서 제안하는 Uu와 PC5의 우선순위에 따라 Tx 체인 선택 및 전력 재할당에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안하는 V2X 동작은 mode 4 동작을 기본으로 하고 있다. Mode 3의 경우 기지국이 자원을 스케쥴링함으로써 동시에 발생하는 Uu와 PC5 트래픽을 관리할 수 있기 때문이다.
도 5f는 본 발명에서 제안하는 실시 예로 Uu와 PC5의 우선순위에 따른 단말의 제 1 동작을 나타낸 도면이다.
LTE V2X를 지원하는 단말은 기지국으로부터 SIB21을 수신한다(5f-05). 상기 시스템 정보에는 송수신을 위한 자원 풀 정보, 센싱 동작을 위한 설정 정보, 동기를 설정하기 위한 정보, inter-frequency 송수신을 위한 정보 등이 포함되어 있다. 단말에 V2X를 위한 데이터 트래픽이 생성되면(5f-10), 단말은 기지국의 시스템 정보를 통해 전달받은 자원 풀 중에서 설정된 전송 동작(동적 할당, 센싱 기반 전송, 랜덤 전송)에 따라, 사이드링크 전송 자원 풀 내에 있는 시간/주파수 영역의 자원을 선택하고 다른 단말들에게 데이터를 전송한다(5f-15). 단말에 상향링크를 위한 전송과 사이드링크를 위한 전송이 동시에 발생하는 경우, 즉 기존의 LTE 상향링크를 위해 필요한 Uu 전송과 V2X 사이드링크를 위한 PC5 전송이 겹치는 경우, 단말은 미리 정해진 우선순위에 따라 동작 한다. 본 발명에서는 LTE V2X를 지원하는 단말의 Uu와 PC5 전송의 우선순위를 아래와 같이 정의한다.
1. 랜덤 액세스(random access)가 발생할 경우 상향링크 전송 (Uu)
2. 높은 우선순위의 사이드링크 전송 (미리 정해진 PPPP 임계값보다 큰 PPPP의 사이드링크 트래픽)
3. 랜덤 액세스를 제외한 상향링크 전송 (Uu)
4. 낮은 우선순위의 사이드링크 전송 (미리 정해진 PPPP 임계값보다 작은 PPPP의 사이드링크 트래픽)
상기의 Uu와 PC5 전송의 우선순위를 기반으로, 먼저 동시에 발생한 Uu와 PC5 트래픽 중 랜덤 액세스가 존재하는지를 확인한다(5f-25). 만약 Uu 트래픽이 랜덤 액세스일 경우, 단말은 PPPP와 상관없이 Uu를 통한 랜덤 액세스를 수행한다. 랜덤 액세스는 LTE 상하향링크 송수신을 위한 동기와 RRC 연결을 유지하는 역할을 하고, 만약 랜덤 액세스가 수행되지 않을 경우 LTE 상하향링크 송수신 전체의 동작이 원활하지 못하게 때문에 최고 우선순위로 동작해야 한다. 상기 단말은 기지국으로부터 제공받은 프리엠블 ID 혹은 랜덤하게 선택된 프리엠블 ID에 대응되는 프리엠블을 상기 셀에 전송한다(5f-30). 프리엠블 전송 후, 특정 수의 서브프레임이 지난 후, 상기 단말은 상기 셀로부터 랜덤 액세스 응답 메시지(Random Access Response, RAR)가 전송되는지 여부를 모니터링한다. 상기 모니터링하는 시간 구간을 랜덤 액세스 응답 윈도우(Random Access Response Window, RAR window)라고 칭한다. 상기 특정 시간 동안, RAR이 수신되면(5f-35), 상기 단말은 랜덤 액세스 절차를 마치고 Uu와 PC5 전송의 간섭이 있는지 다시 확인한 후 이후 동작을 반복한다. 상기 랜덤 액세스 절차는 상향링크 전송 관점에서 msg1 전송을 마치고 완료될 수 있다. 즉, 5f-35 단계를 생략하고 동작할 수도 있다.
5f-40 단계에서 단말은 V2X 사이드링크 트래픽의 PPPP를 미리 설정된 PPPP 임계값과 비교한다. 상기의 PPPP 임계값은 기지국의 시스템정보 혹은 RRC 메시지로 수신하거나 단말에 미리 설정된 값일 수 있다. 만약 발생한 V2X 사이드링크 트래픽의 PPPP가 임계값보다 크면, 단말은 V2X 사이드링크 (PC5) 전송을 수행한다(5f-45). 상기의 V2X 사이드링크 전송이 완료되면 단말은 LTE 상향링크 전송을 수행한다(5f-50). 이는 우선순위가 높은 V2X 전송이 전반적으로 안전과 연관되어 있고 낮은 지연을 가져야 하는 요구조건을 가지기 때문이다. 만약 5f-40 단계에서 발생한 V2X 사이드링크 트래픽의 PPPP가 임계값보다 작으면, 단말은 LTE 상향링크 (Uu) 전송을 수행한다(5f-55). 상기 상향링크 전송이 완료되면 V2X 사이드링크 전송을 수행한다(5f-60).
도 5g는 본 발명에서 제안하는 실시 예로 Uu와 PC5의 우선순위에 따른 단말의 제 2 동작을 나타낸 도면이다.
LTE V2X를 지원하는 단말은 기지국으로부터 SIB21을 수신한다(5g-05). 상기 시스템 정보에는 송수신을 위한 자원 풀 정보, 센싱 동작을 위한 설정 정보, 동기를 설정하기 위한 정보, inter-frequency 송수신을 위한 정보 등이 포함되어 있다. 단말에 V2X를 위한 데이터 트래픽이 생성되면(5g-10), 단말은 기지국의 시스템 정보를 통해 전달받은 자원 풀 중에서 설정된 전송 동작(동적 할당, 센싱 기반 전송, 랜덤 전송)에 따라, 사이드링크 전송 자원 풀 내에 있는 시간/주파수 영역의 자원을 선택하고 다른 단말들에게 데이터를 전송한다(5g-15). 단말에 상향링크를 위한 전송과 사이드링크를 위한 전송이 동시에 발생하는 경우, 즉 기존의 LTE 상향링크를 위해 필요한 Uu 전송과 V2X 사이드링크를 위한 PC5 전송이 겹치는 경우, 단말은 미리 정해진 우선순위에 따라 동작한다. 본 발명에서는 LTE V2X를 지원하는 단말의 Uu와 PC5 전송의 우선순위를 아래와 같이 정의한다.
1. 랜덤 액세스(random access)가 발생할 경우 상향링크 전송 (Uu)
2. 높은 우선순위의 사이드링크 전송 (미리 정해진 PPPP 임계값보다 큰 PPPP의 사이드링크 트래픽)
3. 랜덤 액세스를 제외한 상향링크 전송 (Uu)
4. 낮은 우선순위의 사이드링크 전송 (미리 정해진 PPPP 임계값보다 작은 PPPP의 사이드링크 트래픽)
상기의 Uu와 PC5 전송의 우선순위를 기반으로, 먼저 동시에 발생한 Uu와 PC5 트래픽 중 랜덤 액세스가 존재하는지를 확인한다(5g-25). 만약 Uu 트래픽이 랜덤 액세스일 경우, 단말은 PPPP와 상관없이 Uu를 통한 랜덤 액세스를 수행한다. 랜덤 액세스는 LTE 상하향링크 송수신을 위한 동기와 RRC 연결을 유지하는 역할을 하고, 만약 랜덤 액세스가 수행되지 않을 경우 LTE 상하향링크 송수신 전체의 동작이 원활하지 못하게 때문에 최고 우선순위로 동작해야 한다. 상기 단말은 기지국으로부터 제공받은 프리엠블 ID 혹은 랜덤하게 선택된 프리엠블 ID에 대응되는 프리엠블을 상기 셀에 전송한다(5g-30). 프리엠블 전송 후, 특정 수의 서브프레임이 지난 후, 상기 단말은 상기 셀로부터 랜덤 액세스 응답 메시지(Random Access Response, RAR)가 전송되는지 여부를 모니터링한다. 상기 모니터링하는 시간 구간을 랜덤 액세스 응답 윈도우(Random Access Response Window, RAR window)라고 칭한다. 상기 특정 시간 동안, RAR이 수신되면(5g-35), 단말은 RRC 메시지(msg3)를 생성하고 상기 기지국에게 전송한다(5g-40). 상기의 기지국으로부터 msg4에 해당하는 PDCCH를 수신하면 단말은 랜덤 액세스 절차를 종료한다(5g-45). 상기 PDCCH는 임시의 C-RNTI값으로 전달되고, 수신된 MAC PDU에는 UE contention resolution identity 정보가 MAC 제어 신호(control element, CE)에 포함되어 있다. 상기 단말은 랜덤 액세스 절차를 마치고 Uu와 PC5 전송의 간섭이 있는지 다시 확인한 후 이후 동작을 반복한다. 상기 단말은 상기의 랜덤 액세스 절차에서 5g-45 단계는 msg4 수신에 관계되어 있기 때문에 생략할 수 있다. 즉, msg3 전송 이후 단말은 랜덤 액세스 전송을 완료하고 다음 단계로 넘어갈 수도 있다.
5g-50 단계에서 단말은 V2X 사이드링크 트래픽의 PPPP를 미리 설정된 PPPP 임계값과 비교한다. 상기의 PPPP 임계값은 기지국의 시스템정보 혹은 RRC 메시지로 수신하거나 단말에 미리 설정된 값일 수 있다. 만약 발생한 V2X 사이드링크 트래픽의 PPPP가 임계값보다 크면, 단말은 V2X 사이드링크 (PC5) 전송을 수행한다(5g-55). 상기의 V2X 사이드링크 전송이 완료되면 단말은 LTE 상향링크 전송을 수행한다(5g-60). 이는 우선순위가 높은 V2X 전송이 전반적으로 안전과 연관되어 있고 낮은 지연을 가져야 하는 요구조건을 가지기 때문이다. 만약 5g-50 단계에서 발생한 V2X 사이드링크 트래픽의 PPPP가 임계값보다 작으면, 단말은 LTE 상향링크 (Uu) 전송을 수행한다(5g-65). 상기 상향링크 전송이 완료되면 V2X 사이드링크 전송을 수행한다(5g-70).
도 5h는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 5h에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 단말은 송수신부(5h-05), 제어부(5h-10), 다중화 및 역다중화부(5h-15), 각종 상위 계층 처리부(5h-20, 5h-25), 제어 메시지 처리부(5h-30)를 포함한다.
상기 송수신부(5h-05)는 서빙 셀의 순방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신하고 역방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송한다. 다수의 서빙 셀이 설정된 경우, 송수신부(5h-05)는 상기 다수의 서빙 셀을 통한 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다. 다중화 및 역다중화부(5h-15)는 상위 계층 처리부(5h-20, 5h-25)나 제어 메시지 처리부(5h-30)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(5h-05)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(5h-20, 5h-25)나 제어 메시지 처리부(5h-30)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(5h-30)는 기지국으로부터의 제어메시지를 송수신하여 필요한 동작을 취한다. 여기에는 RRC 메시지 및 MAC CE와 같은 제어 메시지를 처리하는 기능을 포함하고 CBR 측정값의 보고 및 자원 풀과 단말 동작에 대한 RRC 메시지 수신을 포함한다. 상위 계층 처리부(5h-20, 5h-25)는 DRB 장치를 의미하며 서비스별로 구성될 수 있다. FTP(File Transfer Protocol)나 VoIP(Voice over Internet Protocol) 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(5h-15)로 전달하거나 상기 다중화 및 역다중화부(5h-15)로부터 전달된 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 제어부(5h-10)는 송수신부(5h-05)를 통해 수신된 스케줄링 명령, 예를 들어 역방향 그랜트들을 확인하여 적절한 시점에 적절한 전송 자원으로 역방향 전송이 수행되도록 송수신부(5h-05)와 다중화 및 역다중화부(5h-15)를 제어한다. 한편, 상기에서는 단말이 복수 개의 블록들로 구성되고 각 블록이 서로 다른 기능을 수행하는 것으로 기술되었지만, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 역다중화부(5h-15)가 수행하는 기능을 제어부(5h-10) 자체가 수행할 수도 있다.
도 5i는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 5i의 기지국 장치는 송수신부 (5i-05), 제어부(5i-10), 다중화 및 역다중화부 (5i-20), 제어 메시지 처리부 (5i-35), 각종 상위 계층 처리부 (5i-25, 5i-30), 스케줄러(5i-15)를 포함한다.
송수신부(5i-05)는 순방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송하고 역방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신한다. 다수의 캐리어가 설정된 경우, 송수신부(5i-05)는 상기 다수의 캐리어로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다. 다중화 및 역다중화부(5i-20)는 상위 계층 처리부(5i-25, 5i-30)나 제어 메시지 처리부(5i-35)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(5i-05)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(5i-25, 5i-30)나 제어 메시지 처리부(5i-35), 혹은 제어부 (5i-10)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(5i-35)는 제어부의 지시를 받아, 단말에게 전달할 메시지를 생성해서 하위 계층으로 전달한다. 상위 계층 처리부(5i-25, 5i-30)는 단말 별 서비스 별로 구성될 수 있으며, FTP나 VoIP 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(5i-20)로 전달하거나 다중화 및 역다중화부(5i-20)로부터 전달한 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 스케줄러(5i-15)는 단말의 버퍼 상태, 채널 상태 및 단말의 Active Time 등을 고려해서 단말에게 적절한 시점에 전송 자원을 할당하고, 송수신부에게 단말이 전송한 신호를 처리하거나 단말에게 신호를 전송하도록 처리한다.
상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 하기의 청구항의 권리를 가진다.
LTE와 V2X를 모두 지원하는 단말에 대해 상향링크(Uu)와 사이드링크(PC5) 전송의 우선순위 결정 및 동작
1. 단말이 V2X 사이드링크 트래픽의 우선순위(PPPP) 임계값을 설정 받는 방법
- 상기의 우선순위(PPPP) 임계값을 기지국의 시스템정보 혹은 RRC 메시지로 수신하는 방법;
- 상기의 우선순위(PPPP) 임계값을 단말이 미리 설정된 값으로 저장하는 방법;
2. 단말이 단말의 RF 체인 수와 전력 제어와 같은 능력을 체크하고 우선순위에 따라 동작하는 방법
- 상기 단말 능력에 따라 상향링크와 사이드링크의 충돌 시 동작을 다르게 설정하는 방법;
- 전송 RF 체인의 수가 링크 별로 충분할 경우, 우선순위에 따라 전력제어를 수행하는 방법;
- 전송 RF 체인의 수가 불충분할 경우, 우선순위에 따라 상향링크와 사이드링크의 전송을 스위칭하는 방법;
3. 상향링크와 사이드링크 사이에 시간/주파수에서 충돌이 있을 경우 우선순위에 따라 동작하는 방법
- 상기 우선순위에서 랜덤 액세스를 가장 최우선으로 설정하는 방법;
- 상기 우선순위에서 PPPP 임계값보다 높은 우선순위의 V2X 사이드링크 전송을 2순위로 전송하는 방법;
- 상기 우선순위에서 랜덤 액세스를 제외한 상향링크 전송을 3순위로 전송하는 방법;
- 상기 우선순위에서 PPPP 임계값보다 낮은 우선순위의 V2X 사이드링크 전송을 4순위로 전송하는 방법;
- 상기 최우선 랜덤 액세스 절차에 msg1 전송만을 포함하는 제 1 동작 방법;
- 상기 제 1 동작에 대해 msg2 수신을 포함하는 방법;
- 상기 최우선 랜덤 액세스 절차에 msg1, msg3 전송을 모두 포함하는 제 2 동작 방법;
- 상기 제 2 동작에 대해 msg4 수신을 포함하는 방법;
4. 상기의 단말은 mode 4로 동작함을 기본으로 하는 방법
Claims (1)
- 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서,
기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및
상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 방법.
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