KR20180080101A - NB-IoT 시스템에서 다운링크 데이터와 업링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

NB-IoT 시스템에서 다운링크 데이터와 업링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20180080101A
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Abstract

네트워크 노드가 다운링크 데이터를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 네트워크 노드는, RRC(radio resource control) 아이들(idle) 상태에 있는 단말을 위한 다운링크 데이터를 생성한다. 상기 네트워크 노드는, 상기 다운링크 데이터의 크기가 기준값 보다 작은 경우에, 상기 다운링크 데이터를 상기 단말을 RRC 연결 상태로 천이시키기 위한 제1 페이징(paging) 메시지에 삽입한다. 그리고 상기 네트워크 노드는, 상기 제1 페이징 메시지를 기지국을 통해 상기 단말에 전송한다.

Description

NB-IoT 시스템에서 다운링크 데이터와 업링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING DOWNLINK DATA AND UPLINK DATA IN NB-IOT SYSTEM}
본 발명은 NB(narrowband)-IoT(internet of things) 시스템에서 다운링크 데이터와 업링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
NB(narrowband)-IoT(internet of things)는 국제 표준 단체인 3GPP(3rd generation partnership project)에 의해 표준화 작업이 진행되고 있는 사물인터넷 시스템을 의미한다. NB-IoT는 기존의 LTE(long term evolution) 시스템을 근간으로 한다.
NB-IoT의 특징은 두 가지로 요약될 수 있다. 그 중 하나는 단말의 개수가 방대하다는 것이며, 다른 하나는 각 단말이 네트워크와 송수신하는 데이터의 양이 적다라는 것이다.
기존 LTE 시스템은 서비스의 특징에 따라 수십에서 100Mbps 이상의 데이터 전송 속도를 요구하는 반면에, NB-IoT는 (비)주기적으로 소량의 데이터만이 송수신되는 특징을 갖는다.
단말이 네트워크에 접속해 서비스를 받기 위해서는, 기지국과 단말 사이의 수 많은 메시지 절차, 그리고 백본 네트워크와 단말 사이의 수 많은 메시지 절차가 수행된다. 기지국과 단말 간의 인터페이스는 RRC(radio resource control) 프로토콜에 의해 정의되며, 네트워크와 단말 간의 인터페이스는 NAS(non-access stratum) 프로토콜에 의해 정의된다.
기지국은 NAS 메시지를 네트워크와 주고 받기 위해서, S1AP(S1 application protocol)을 사용한다.
NB-IoT 시스템은 이러한 제어 메시지 절차에서 발생하는 시스템 부하를 최소화시키려는 노력을 하고 있다. 하지만, NB-IoT 시스템은 기존 LTE 시스템의 절차를 그대로 차용하고 있기 때문에, 여전히 복잡한 메시지 절차를 사용하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, NB-IoT 시스템을 위한 제어 메시지 절차를 간소화하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 네트워크 노드가 다운링크 데이터를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 다운링크 데이터 전송 방법은, RRC(radio resource control) 아이들(idle) 상태에 있는 단말을 위한 다운링크 데이터를 생성하는 단계; 상기 다운링크 데이터의 크기가 기준값 보다 작은 경우에, 상기 다운링크 데이터를 상기 단말을 RRC 연결 상태로 천이시키기 위한 제1 페이징(paging) 메시지에 삽입하는 단계; 및 상기 제1 페이징 메시지를 기지국을 통해 상기 단말에 전송하는 단계를 포함한다.
상기 다운링크 데이터를 생성하는 단계는, NAS(non-access stratum) PDU(protocol data unit) 형태를 가지는 상기 다운링크 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 페이징 메시지에 포함된 상기 다운링크 데이터는, 상기 제1 페이징 메시지를 수신한 상기 기지국에 의해 RRC 페이징 메시지에 삽입될 수 있다.
상기 다운링크 데이터를 상기 제1 페이징 메시지에 삽입하는 단계는, NB(narrowband)-IOT(internet of things) 시스템을 위한 상기 제1 페이징 메시지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다운링크 데이터를 생성하는 단계는, 상기 다운링크 데이터에 NAS(non-access stratum) 보안키에 기반한 무결성 보호 및 암호화를 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, RRC(radio resource control) 아이들(idle) 상태에 있는 단말이 업링크 데이터를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 업링크 데이터 전송 방법은, 업링크 데이터를 생성하는 단계; 상기 업링크 데이터의 크기가 기준값 보다 작은 경우에, 상기 업링크 데이터를, RRC 연결 요청 메시지와 동일한 자원을 사용하는 업링크 CCCH(common control channel) 메시지에 삽입하는 단계; 및 상기 업링크 CCCH 메시지를 기지국에 전송하는 단계를 포함한다.
상기 업링크 데이터를 상기 업링크 CCCH 메시지에 삽입하는 단계는, 상기 업링크 CCCH 메시지를 생성하는 단계; 및 NAS(non-access stratum) 메시지 형태를 가지는 상기 업링크 데이터를 상기 업링크 CCCH 메시지에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 업링크 데이터를 상기 업링크 CCCH 메시지에 삽입하는 단계는, 상기 단말의 식별자를 상기 업링크 CCCH 메시지에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 업링크 CCCH 메시지에 포함된 상기 업링크 데이터는, 상기 업링크 CCCH 메시지를 수신한 상기 기지국에 의해, 네트워크 노드로 전송될 S1AP(S1 application protocol) 메시지에 삽입될 수 있다.
상기 S1AP 메시지에 포함된 상기 업링크 데이터의 유효성이 상기 S1AP 메시지를 수신한 상기 네트워크 노드에 의해 상기 단말의 식별자를 통해 검증된 경우에, 상기 업링크 데이터는 상기 네트워크 노드에 의해 상기 업링크 데이터의 목적지로 전달될 수 있다.
상기 업링크 데이터를 상기 업링크 CCCH 메시지에 삽입하는 단계는, NB(narrowband)-IOT(internet of things) 시스템을 위한 상기 업링크 CCCH 메시지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, NB(narrowband)-IOT(internet of things) 시스템을 위한 네트워크 노드가 제공된다. 상기 네트워크 노드는, 메모리; 및 상기 메모리를 제어하는 프로세서를 포함한다.
상기 프로세서는, 기지국과의 RRC(radio resource control) 연결이 해제된 RRC 아이들(idle) 상태의 단말을 위한 다운링크 데이터를 생성하고, 상기 다운링크 데이터를 상기 단말을 RRC 연결 상태로 천이시키기 위한 S1AP(S1 application protocol) 페이징 메시지에 삽입하고, 상기 S1AP 페이징 메시지를 상기 기지국에 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, NB-IoT 시스템을 위한 제어 메시지 절차가 간소화될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, NB-IoT 시스템에서 다운링크 데이터와 업링크 데이터가 효율적으로 전송될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 어태치(attach) 절차를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1a에 예시된 어태치 요청 절차를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 네트워크가 RRC 아이들 상태의 단말에 전송할 데이터가 발생하는 경우의 제어 메시지 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 다운링크 데이터 전송 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 단말이 네트워크로 전송할 데이터가 발생하는 경우를 위한 절차를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 업링크 데이터 전송 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, 단말(terminal)은, 이동 단말(mobile terminal), 이동국(mobile station), 진보된 이동국(advanced mobile station), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 접근 단말(access terminal), 사용자 장비(UE: user equipment), 기계형 통신 장비(MTC: machine type communication device) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 이동국, 진보된 이동국, 고신뢰성 이동국, 가입자국, 휴대 가입자국, 접근 단말, 사용자 장비, MTC 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한 본 명세서에서, 기지국(BS: base station)은, 진보된 기지국(advanced base station), 고신뢰성 기지국(HR-BS: high reliability base station), 노드B(NB: node B), 고도화 노드B(eNB: evolved node B), NR(new radio) 노드B(예, gNB), 접근점(access point), 라디오 접근국(radio access station), 송수신 기지국(base transceiver station), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station), 리피터, 매크로 기지국, 소형 기지국, 펨토 기지국, 홈 노드B(HNB: home node B), 홈 eNB(HeNB), 피코 기지국, 마이크로 기지국 등을 지칭할 수도 있고, 진보된 기지국, HR-BS, 노드B, eNB, gNB, 접근점, 무선 접근국, 송수신 기지국, MMR-BS, 중계기, 고신뢰성 중계기, 리피터, 매크로 기지국, 소형 기지국, 펨토 기지국, HNB, HeNB, 피코 기지국, 마이크로 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이하에서는, NB-IoT 제어 메시지를 운용하는 방법에 대하여 설명한다. NB-IoT 시스템을 위한 RRC(radio resource control) 메시지와 S1AP(S1 application protocol) 메시지를 제어하는 기술에 대하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 어태치 절차를 나타내는 도면이다. 그리고 도 2는 도 1a에 예시된 어태치 요청 절차를 구체적으로 나타내는 도면이다.
단말이 네크워크에 접속해 서비스를 제공 받기 위해서는 어태치(attach) 절차를 수행해야 한다. 어태치 절차는 특정 단말이 네트워크에 접속하기 위한 절차이며, 네트워크에 저장되어 있는 단말의 식별자 등을 기반으로 해당 단말이 유효한 단말인지를 판단하여 접속을 승인하는 절차이다. 어태치 절차는 총 두 단계로 이뤄지는데, 그 중 하나는 단말과 기지국 간의 무선 연결을 설정하는 것이고, 다른 하나는 단말과 네트워크 간의 컨택스트 교환을 통해 인증 등의 절차를 수행하는 것이다. 구체적으로, 어태치 절차는 아래의 도 1a 및 도 1b와 같이 정의된다.
도 1a 및 도 1b에는, 네트워크 노드들(예, 단말(UE), 기지국(eNB), new MME(mobility management entity), old MME/SGSN(serving general packet radio service support node), EIR(equipment identity register), serving GW(gateway), PDN(packet data network) GW, PCRF(policy and charging rules function), HSS(home subscriber server) 등)에 의해 수행되는 어태치 절차가 예시되어 있다. 구체적으로, 도 1b에는 도 1a에 예시된 절차들 이후의 절차들이 예시되어 있다.
특히, 도 1a에 예시된 '1. Attach Request' 절차에 대하여, 도 2를 참고하여 자세히 설명한다.
단말(UE)은 무선 연결을 요청하기 위해, 기지국(eNB)에 RRC 연결 요청 메시지(예, RRCConnectionRequest)를 전송한다. 구체적으로, 단말은 SRB(signaling radio bearer)0, TM(transparent mode), 및 CCCH(common control channel)를 이용해, 기지국에 RRCConnectionRequest 메시지를 전송할 수 있다.
기지국은 단말의 RRC 연결 요청 메시지에 대한 응답으로써, RRC 연결 설정 메시지(예, RRCConnectionSetup)를 통해 단말에 무선 자원을 할당한다. 구체적으로, 기지국은 SRB0, TM, 및 CCCH를 이용해, 단말에 RRCConnectionSetup 메시지를 전송할 수 있다.
단말이 정상적으로 RRC 연결 설정 메시지(예, RRCConnectionSetup)을 수신하는 경우에, 이에 대한 응답으로써 RRC 연결 설정 완료 메시지(예, RRCConnectionSetupComplete)를 기지국에 전송한다. 구체적으로, 단말은 SRB1bis, AM(acknowledged mode), 및 DCCH(dedicated control channel)를 이용해, 기지국에 RRCConnectionSetupComplete 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 단말은 네트워크 접속을 요청하는 NAS 메시지(예, AttachRequest)를 RRC 연결 설정 완료 메시지(예, RRCConnectionSetupComplete)에 포함시킨다.
기지국이 RRC 연결 설정 완료 메시지(예, RRCConnectionSetupComplete)를 수신하는 경우에, 해당 NAS 메시지(예, AttachRequest)를 S1AP 메시지(예, InitialUEMessage)에 포함시킨 후 네크워크(예, EPC(evolved packet core), MME)에 전송한다.
한편, 도 1a에 예시된 '3. Identification Request' 절차 내지 '6. Ciphered Options Request' 절차는, 단말과 네크워크 간의 절차이며, 단말이 유효한지 등을 확인하는 절차이다. 이러한 확인이 성공하는 경우에, 도 1b에 예시된 '17. Initial Context Setup Request or Downlink NAS transport with Attach Accept' 절차 내지 '19. RRC connection Reconfiguration Complete' 절차를 통해, 실제 사용자 데이터를 송수신하기 위한 자원이 할당되고 절차가 종료된다.
기지국이 RRCConnectionSetupComplet 메시지를 성공적으로 수신하는 경우에, 단말은 RRC 연결(RRC connected) 상태에 있는다. 이는, 단말과 기지국 사이의 RRC 연결이 설정되었음을 의미한다.
어태치되었던 단말이 더 이상 서비스를 받지 않는 경우에, 기지국에 접속해 있을 필요가 없으므로, RRC 연결을 해제한다. 이러한 경우에, 단말은 RRC 아이들(idle) 상태에 있는다.
RRC 아이들 상태의 단말은 이미 어태치 절차를 통해 네트워크에게 자신이 확인된 상태에 있으므로, RRC 아이들 상태의 단말이 다시 접속을 수행하는 경우에는 도 1a 및 도 1b에 예시된 절차들 중에서 '3. Identification Request' 절차 내지 '6. Ciphered Options Request' 절차가 생략된다.
이하에서는, RRC 아이들 상태의 단말이 서비스를 받기(예, 데이터 송수신)까지의 절차에 대하여 설명한다.
두 가지 이유에 의해, RRC 아이들 상태의 단말은 RRC 연결 상태로 천이한다. 그 중 하나는 네트워크가 단말로 전송하고자 하는 데이터가 존재하는 경우이며, 다른 하나는 단말 스스로가 네트워크로 데이터를 전송해야 함을 판단하는 경우이다. 예를 들어, 단말이 가정 내의 전기 계량기이면, 전자의 이유는 전기계량 정보를 취합하는 서버가 특정 단말에게 특정 기간 동안의 사용량을 보고하라는 요청에 해당할 수 있으며, 후자의 이유는 사전에 정의된 보고 시점(예, 월말 등)이 되어 단말이 데이터를 송신해야 함을 판단한 경우에 해당할 수 있다.
1. 네트워크로부터 데이터가 발생하는 경우
도 3은 네트워크가 RRC 아이들 상태의 단말에 전송할 데이터가 발생하는 경우의 제어 메시지 흐름을 나타내는 도면이다.
네트워크(예, EPC)는 RRC 아이들 상태의 단말을 RRC 연결 상태로 천이시키기 위해서, 페이징(paging) 메시지를 기지국(예, eNB)으로 전송한다.
기지국은 네트워크로부터 수신한 페이징 메시지에 기반하여, RRC 페이징 메시지를 단말(예, UE)에 전송한다.
단말이 기지국으로부터 RRC 페이징 메시지를 수신하는 경우에, 단말 자신이 네트워크에 다시 접속할 필요성이 있음을 인지한다. 그리고 도 3에 예시된 'RRCConnectionRequest' 절차 내지 '10. InitialcontextSetupResponse' 절차가 수행된 후, 단말은 네트워크로부터 다운링크 데이터를 수신한다.
한편, 도 3에 예시된 '7. InitialContextSetupRequest' 절차 내지 '10. InitialContextSetupResponse' 절차는 LTE 시스템을 위해 유효하다. NB-IoT 시스템의 경우에는, 도 3에 예시된 '7. InitialContextSetupRequest' 절차 내지 '10. InitialContextSetupResponse' 절차가 생략 가능하다.
이하에서는, 상기의 절차들을 NB-IoT 시스템을 위해 간소화시키는 방법에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 다운링크 데이터 전송 방법을 나타내는 도면이다.
네트워크(예, EPC)가 단말로 전송할 데이터(예, 제1 사용자 데이터)가 있음을 인지한 후 페이징 메시지를 전송하는 경우에, 제1 사용자 데이터를 페이징 메시지 내에 포함시킬 수 있다.
기지국(예, eNB)은 네트워크로부터 페이징 메시지를 수신한 경우에, 페이징 메시지에 포함된 제1 사용자 데이터를 RRC 페이징 메시지에 포함시킬 수 있다.
단말(예, UE)은 제1 사용자 데이터를 포함하는 RRC 페이징 메시지를 기지국으로부터 수신한다. 결국, 단말은 페이징 메시지만을 이용해, 다운링크 데이터를 수신할 수 있다.
한편, 페이징 메시지에 포함되는 사용자 데이터는, 기존 규격(technical specification)에 정의되어 있는 NAS PDU(protocol data unit)와 동일한 형태를 가질 수 있다. 이는, 어떠한 NAS 메시지 형태로도 사용자 데이터가 전송될 수 있음을 의미한다.
페이징 메시지는 3GPP TS 36.331(RRC)과 3GPP TS 36.413(S1AP)에 정의되어 있다. V13.3.0에 정의되어 있는 S1AP 페이징 메시지/RRC 페이징 메시지에 기반하는 새로운 페이징 메시지 구조는, 아래의 표 1(S1AP paging) 및 표 2(RRC paging)와 같다.
IE /Group Name Presence Range IE type and reference Semantics description Criticality Assigned Criticality
Message Type M 9.2.1.1 YES ignore
UE Identity Index value M 9.2.3.10 YES ignore
UE Paging Identity M 9.2.3.13 YES ignore
Paging DRX O 9.2.1.16 YES ignore
CN Domain M 9.2.3.22 YES ignore
List of TAIs 1 YES ignore
>TAI List Item 1 .. <maxnoofTAIs> EACH ignore
>>TAI M 9.2.3.16 -
CSG Id List 0..1 GLOBAL ignore
>CSG Id 1 .. <maxnoofCSGId> 9.2.1.62 -
Paging Priority O 9.2.1.78 YES ignore
UE Radio Capability for Paging O 9.2.1.98 YES ignore
Assistance Data for Paging O 9.2.1.103 YES ignore
Paging eDRX Information O 9.2.1.111 YES ignore
Extended UE Identity Index Value O 9.2.3.46 YES ignore
NB-IoT Paging eDRX Information O 9.2.1.115 YES ignore
NAS PDU O 1..(maxPDU Size) OCTET STRING YES ignore
도 4에 예시된 다운링크 데이터 전송 방법을 위한 S1AP 페이징 메시지는, 기존의 S1AP 페이징 메시지에 비해, 표 1에 예시된 'NAS PDU'를 더 포함할 수 있다.
Paging-NB ::= SEQUENCE {
pagingRecordList-r13 PagingRecordList-NB-r13 OPTIONAL, -- Need ON
systemInfoModification-r13 ENUMERATED {true} OPTIONAL, -- Need ON
systemInfoModification-eDRX-r13 ENUMERATED {true} OPTIONAL, -- Need ON
nonCriticalExtension SEQUENCE {} OPTIONAL
}

PagingRecordList-NB-r13 ::= SEQUENCE (SIZE (1..maxPageRec)) OF PagingRecord-NB-r13

PagingRecord-NB-r13 ::= SEQUENCE {
ue-Identity-r13 PagingUE-Identity,
dedicatedInfoNAS - r13 DedicatedInfoNAS
}

DedicatedInfoNAS ::= OCTET STRING
도 4에 예시된 다운링크 데이터 전송 방법을 위한 RRC 페이징 메시지는, 기존의 RRC 페이징 메시지에 비해, 표 2에 예시된 'dedicatedInfoNAS-r13 DedicatedInfoNAS'를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, S1AP 페이징 메시지에 설정된 NAS PDU는, RRC 페이징 메시지 내의 dedicatedInfoNAS-r13 파라미터에 매핑된다.
페이징 메시지의 특성상, 여러 단말이 동일한 페이징 메시지를 수신할 수 있으므로, S1AP 페이징 메시지의 NAS PDU는 NAS 레벨의 무결성 보호와 암호화가 적용된 패킷일 수 있다.
네트워크 노드(예, EPC)가 다운링크 데이터를 전송하는 방법을 설명하면, 다음과 같다.
네트워크 노드(예, EPC)는 RRC 아이들 상태의 단말을 위한 다운링크 데이터를 생성할 수 있다. 구체적으로, 네트워크 노드(예, EPC)는 NAS PDU 형태를 가지는 다운링크 데이터를 생성할 수 있다. 네트워크 노드(예, EPC)는 다운링크 데이터에 NAS 보안(security) 키에 기반한 무결성 보호 및 암호화를 적용할 수 있다.
네트워크 노드(예, EPC)는 단말을 RRC 연결 상태로 천이시키기 위한 페이징 메시지에 다운링크 데이터를 삽입할 수 있다. 구체적으로, 네트워크 노드(예, EPC)는 다운링크 데이터(예, 소량의 데이터)의 크기가 기준값 보다 작은 경우에, 다운링크 데이터를 페이징 메시지(예, S1AP 페이징 메시지)에 삽입할 수 있다. 구체적으로, 네트워크 노드(예, EPC)는 NB-IOT 시스템을 위한 페이징 메시지를 생성할 수 있다. 한편, 다운링크 데이터의 크기가 기준값 보다 큰 경우에는, 네트워크 노드(예, EPC)는 도 3에 예시된 절차를 수행할 수도 있다.
네트워크 노드(예, EPC)는 페이징 메시지를 기지국을 통해 단말에 전송할 수 있다. 구체적으로, 네트워크 노드(예, EPC)의 페이징 메시지에 포함된 다운링크 데이터는, 네트워크 노드(예, EPC)의 페이징 메시지를 수신한 기지국에 의해 RRC 페이징 메시지에 삽입될 수 있다.
2. 단말로부터 데이터가 발생하는 경우
도 5는 단말이 네트워크로 전송할 데이터가 발생하는 경우를 위한 절차를 나타내는 도면이다.
단말의 요청에 의해 RRC 아이들 상태의 단말이 RRC 연결 상태로 천이하는 경우를 위한 절차(예, 도 5에 예시된 절차)와 네트워크의 요청에 의해 RRC 아이들 상태의 단말이 RRC 연결 상태로 천이하는 경우를 위한 절차(예, 도 3에 예시된 절차)는 거의 유사하며, 다만 페이징 메시지 절차(예, 도 3에 예시된 '1. paging' 절차 및 '2. paging' 절차)에서 차이를 가진다.
이하에서는, 단말이 도 5에 예시된 RRC 연결 설정 절차(예, '3. RRCConnectionRequest' 절차 내지 '5. RRCConnectionSetupComplete' 절차)를 생략하고 직접 RRC 메시지만을 이용해 업링크 데이터를 전송하는 방법에 대하여 설명한다. 다만, RRC 메시지 중 업링크 CCCH 메시지의 사이즈 제한은 고려되지 않는다.
RRC 아이들 상태의 단말이 RRC 연결 상태로 천이하기 위하여, RRC 아이들 상태의 단말이 기지국으로 전송하는 첫번째 메시지는 RRC 연결 요청 메시지(예, RRCConnectionRequest)이며, RRC 연결 요청 메시지(예, RRCConnectionRequest)는 RRC 규격 상 업링크 CCCH 분류에 속한다.
RRC 연결 요청 메시지(예, RRCConnectionRequest)는 단말과 기지국간의 무선 연결을 설정하기 위해 사용되는 메시지이며, 단말의 식별자(예, ID)나 단말이 접속을 요구하는 이유 등의 내용을 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 업링크 데이터 전송 방법을 나타내는 도면이다.
도 6에 예시된 바와 같이, RRC 연결 요청 메시지(예, RRCConnectionRequest)를 대신하여, 본 발명의 실시예에 따른 RRC 데이터 전달 요청 메시지(예, RRCDataTransferRequest)가 사용될 수 있다. RRC 데이터 전달 요청 메시지(예, RRCDataTransferRequest)는 새로운 업링크 CCCH 메시지에 해당한다. RRC 데이터 전달 요청 메시지(예, RRCDataTransferRequest)의 구조는 아래의 표 3과 같다.
RRCDataTransferRequest ::= SEQUENCE {
dedicatedInfoNAS - r13 DedicatedInfoNAS
}
구체적으로, 단말(예, UE)은 업링크 데이터를 포함하는 RRC 데이터 전달 요청 메시지(예, RRCDataTransferRequest)를 기지국(예, eNB)에 전송한다. 예를 들어, 단말은 dedicatedInfoNAS-r13 파라미터에 기반한 NAS 메시지 형태를 가지는 업링크 데이터를 기지국에 전송할 수 있다. dedicatedInfoNAS-r13 파라미터에 기반하는 NAS 메시지는 네트워크에 의해 단말이 식별될 수 있도록, 단말 식별자(예, IMSI(international mobile subscriber identity), IMEI(international mobile station equipment identity) 등)를 포함할 수 있다.
기지국이 RRC 데이터 전달 요청 메시지(예, RRCDataTransferRequest)를 단말로부터 수신하는 경우에, RRC 데이터 전달 요청 메시지(예, RRCDataTransferRequest)에 포함된 정보를 S1AP 메시지(예, UplinkNASTransport)에 포함시킨 후 네트워크(예, EPC)에 전송한다. 여기서, UplinkNASTransport 메시지는 InitialUEMessage 메시지에 해당할 수 있다.
네트워크는 기지국으로부터 수신한 NAS 메시지(또는 S1AP 메시지)(예, UplinkNASTransport, InitialUEMessage)에 포함된 단말의 식별자를 이용해 NAS 메시지(또는 S1AP 메시지)에 포함된 데이터의 유효성을 검증하고, NAS 메시지(또는 S1AP 메시지)에 포함된 데이터를 최종 목적지로 전달한다.
RRC 아이들 상태에 있는 단말이 업링크 데이터를 전송하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
단말은 업링크 데이터를 생성할 수 있다.
단말은 업링크 데이터(예, 소량의 데이터)의 크기가 기준값 보다 작은 경우에, 업링크 데이터를 RRC 연결 요청 메시지와 동일한 자원을 사용하는 업링크 CCCH 메시지(예, RRCDataTransferRequest)에 삽입할 수 있다. 구체적으로, 단말은 NB-IOT 시스템을 위한 업링크 CCCH 메시지를 생성할 수 있고, NAS(non-access stratum) 메시지 형태를 가지는 업링크 데이터를 업링크 CCCH 메시지에 삽입할 수 있다. 단말은 단말 자신의 식별자를 업링크 CCCH 메시지에 삽입할 수 있다. 한편, 업링크 데이터의 크기가 기준값 보다 큰 경우에는, 단말은 도 5에 예시된 절차를 수행할 수도 있다.
단말은 업링크 CCCH 메시지를 기지국에 전송할 수 있다. 업링크 CCCH 메시지에 포함된 정보(예, 업링크 데이터, 단말 식별자 등)는, 업링크 CCCH 메시지를 수신한 기지국에 의해, 네트워크 노드(예, EPC)로 전송될 S1AP 메시지에 삽입될 수 있다. S1AP 메시지에 포함된 업링크 데이터의 유효성이 S1AP 메시지를 수신한 네트워크 노드(예, EPC)에 의해 단말 식별자를 통해 검증된 경우에, 업링크 데이터는 네트워크 노드(예, EPC)에 의해 업링크 데이터의 목적지로 전달될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 7의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 기지국, 단말, 또는 EPC 등일 수 있다. 또는 도 7의 컴퓨팅 장치(TN100)는, 무선기기, 네트워크 노드, 송신기, 또는 수신기일 수 있다.
도 7의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 네트워크에 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 그리고 컴퓨팅 장치(TN100)는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 본 발명의 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (13)

  1. 네트워크 노드가 다운링크 데이터를 전송하는 방법으로서,
    RRC(radio resource control) 아이들(idle) 상태에 있는 단말을 위한 다운링크 데이터를 생성하는 단계;
    상기 다운링크 데이터의 크기가 기준값 보다 작은 경우에, 상기 다운링크 데이터를 상기 단말을 RRC 연결 상태로 천이시키기 위한 제1 페이징(paging) 메시지에 삽입하는 단계; 및
    상기 제1 페이징 메시지를 기지국을 통해 상기 단말에 전송하는 단계
    를 포함하는 다운링크 데이터 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다운링크 데이터를 생성하는 단계는,
    NAS(non-access stratum) PDU(protocol data unit) 형태를 가지는 상기 다운링크 데이터를 생성하는 단계를 포함하는
    다운링크 데이터 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 페이징 메시지에 포함된 상기 다운링크 데이터는, 상기 제1 페이징 메시지를 수신한 상기 기지국에 의해 RRC 페이징 메시지에 삽입되는
    다운링크 데이터 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다운링크 데이터를 상기 제1 페이징 메시지에 삽입하는 단계는,
    NB(narrowband)-IOT(internet of things) 시스템을 위한 상기 제1 페이징 메시지를 생성하는 단계를 포함하는
    다운링크 데이터 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다운링크 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 다운링크 데이터에 NAS(non-access stratum) 보안키에 기반한 무결성 보호 및 암호화를 적용하는 단계를 포함하는
    다운링크 데이터 전송 방법.
  6. RRC(radio resource control) 아이들(idle) 상태에 있는 단말이 업링크 데이터를 전송하는 방법으로서,
    업링크 데이터를 생성하는 단계;
    상기 업링크 데이터의 크기가 기준값 보다 작은 경우에, 상기 업링크 데이터를, RRC 연결 요청 메시지와 동일한 자원을 사용하는 업링크 CCCH(common control channel) 메시지에 삽입하는 단계; 및
    상기 업링크 CCCH 메시지를 기지국에 전송하는 단계
    를 포함하는 업링크 데이터 전송 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 업링크 데이터를 상기 업링크 CCCH 메시지에 삽입하는 단계는,
    상기 업링크 CCCH 메시지를 생성하는 단계; 및
    NAS(non-access stratum) 메시지 형태를 가지는 상기 업링크 데이터를 상기 업링크 CCCH 메시지에 삽입하는 단계를 포함하는
    업링크 데이터 전송 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 업링크 데이터를 상기 업링크 CCCH 메시지에 삽입하는 단계는,
    상기 단말의 식별자를 상기 업링크 CCCH 메시지에 삽입하는 단계를 포함하는
    업링크 데이터 전송 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 업링크 CCCH 메시지에 포함된 상기 업링크 데이터는, 상기 업링크 CCCH 메시지를 수신한 상기 기지국에 의해, 네트워크 노드로 전송될 S1AP(S1 application protocol) 메시지에 삽입되는
    업링크 데이터 전송 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 S1AP 메시지에 포함된 상기 업링크 데이터의 유효성이 상기 S1AP 메시지를 수신한 상기 네트워크 노드에 의해 상기 단말의 식별자를 통해 검증된 경우에, 상기 업링크 데이터는 상기 네트워크 노드에 의해 상기 업링크 데이터의 목적지로 전달되는
    업링크 데이터 전송 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 업링크 데이터를 상기 업링크 CCCH 메시지에 삽입하는 단계는,
    NB(narrowband)-IOT(internet of things) 시스템을 위한 상기 업링크 CCCH 메시지를 생성하는 단계를 포함하는
    업링크 데이터 전송 방법.
  12. NB(narrowband)-IOT(internet of things) 시스템을 위한 네트워크 노드로서,
    메모리; 및
    상기 메모리를 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    기지국과의 RRC(radio resource control) 연결이 해제된 RRC 아이들(idle) 상태의 단말을 위한 다운링크 데이터를 생성하고, 상기 다운링크 데이터를 상기 단말을 RRC 연결 상태로 천이시키기 위한 S1AP(S1 application protocol) 페이징 메시지에 삽입하고, 상기 S1AP 페이징 메시지를 상기 기지국에 전송하는
    네트워크 노드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 다운링크 데이터에 NAS(non-access stratum) 보안키에 기반한 무결성 보호 및 암호화를 적용하는
    네트워크 노드.
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