KR20190020142A - 무선 통신 시스템에서 네트워크간 상호연동 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 단말의 네트워크간 상호연동(interworking) 방법에 있어서, 상기 단말의 네트워크를 5GC(5-generation Core Network) 네트워크에서 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크로 변경하기 위한 제1 상호연동 절차를 수행하는 단계; 를 포함하되, 상기 제1 상호연동 절차를 수행하는 단계는, 상기 5GC 및 상기 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않는 경우, 상기 5GC 네트워크의 AMF(Access and Mobility Management Function)로부터 제1 지시를 수신하는 단계; 및 상기 제1 지시에 기초하여 상기 EPC 네트워크 내에서의 핸드오버 접속(attach) 절차를 수행하는 단계; 를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 네트워크간 상호연동 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
특히, 최근에는 전력 소모가 기기의 수명에 큰 영향을 미치는 기기를 위하여, 전력 소모를 줄이기 위한 다양한 기술들이 활발하게 연구되고 있는 실정이다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말이 EPC와 5G 코어 사이에서의 상호연동(interworking) 절차를 효율적으로 수행하기 위한 방법을 제안한다. 특히, 본 발명은 상호연동 절차의 단말 구현 부담을 줄이기 위해, 네트워크 노드 측면에서의 해결 방법을 제안한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 방법 및 장치에 관한 실시예를 제안한다. 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 단말의 네트워크간 상호연동(interworking) 방법에 있어서, 상기 단말의 네트워크를 5GC(5-generation Core Network) 네트워크에서 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크로 변경하기 위한 제1 상호연동 절차를 수행하는 단계; 를 포함하되, 상기 제1 상호연동 절차를 수행하는 단계는, 상기 5GC 및 상기 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않는 경우, 상기 5GC 네트워크의 AMF(Access and Mobility Management Function)로부터 제1 지시를 수신하는 단계; 및 상기 제1 지시에 기초하여 상기 EPC 네트워크 내에서의 핸드오버 접속(attach) 절차를 수행하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 상호연동 절차를 수행하는 단계는, 상기 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 상기 인터페이스가 존재하는 경우, 상기 AMF로부터 상기 제1 지시를 수신하지 않는 단계; 및 상기 EPC 네트워크 내에서 TAU(Tracking Area Update) 절차를 수행하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 5GC 내에서 상기 단말에 대해 생성된 모든 PDU(packet data unit) 세션은 상기 핸드오버 접속 절차 또는 상기 TAU 절차를 통해 상기 EPC 네트워크로 전달(transfer)될 수 있다.
또한, 상기 핸드오버 접속 절차를 수행하는 단계는, 요청 타입이 핸드오버로 설정된 PDN 연결 요청 메시지를 상기 EPC의 MME(Mobility Management Entity)로 전송하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 네트워크간 상호연동 방법은 상기 단말이 상기 5GC로부터 이동함을 나타내는 정보를 상기 MME로 전송하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 EPC는 상기 5GC의 GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity)와 매핑되는 EPC-GUTI를 가질 수 있다.
또한, 상기 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않고, 상기 단말이 상기 5GC에서 연결(connected) 모드인 경우, 상기 네트워크간 상호연동 방법은 상기 5GC의 NG(Next-Generation)-RAN(radio access network)와 RRC(radio resource control) 해지(release)를 수행하며 상기 EPC와 연결된 셀에 캠핑하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 네트워크간 상호연동 방법은 상기 단말의 네트워크를 상기 EPC 네트워크에서 상기 5GC 네트워크로 변경하기 위한 제2 상호연동 절차를 수행하는 단계; 를 더 포함하되, 상기 제2 상호연동 절차를 수행하는 단계는, 상기 5GC 및 상기 EPC 네트워크 사이의 상기 인터페이스가 존재하지 않는 경우, 상기 EPC 네트워크의 MME(Mobility Management Entity)로부터 제2 지시를 수신하는 단계; 및 상기 제2 지시에 기초하여 상기 5GC 네트워크 내에서의 등록(registration) 절차를 수행하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 EPC 내에서 상기 단말에 대해 생성된 모든 PDU(packet data unit) 세션은 상기 등록 절차를 통해 상기 5GC 네트워크로 전달(transfer)될 수 있다.
또한, 상기 등록 절차는 등록 타입이 이동성 등록 업데이트(mobility registration update)로 설정된 등록 절차일 수 있다.
또한, 상기 네트워크간 상호연동 방법은 상기 단말이 상기 EPC로부터 이동함을 나타내는 정보를 상기 AMF로 전송하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 5GC는 상기 EPC의 GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity)와 매핑되는 5GC-GUTI를 가질 수 있다.
상기 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않고, 상기 단말이 상기 EPC에서 연결(connected) 모드인 경우, 상기 네트워크간 상호연동 방법은 상기 EPC의 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)와 RRC(radio resource control) 해지(release)를 수행하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양상은 무선 통신 시스템에서 네트워크간 상호연동(interworking) 방법을 수행하는 UE(User Equipment)에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및 상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서; 를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 단말의 네트워크를 5GC(5-generation Core Network) 네트워크에서 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크로 변경하기 위한 제1 상호연동 절차를 수행하되, 상기 5GC 및 상기 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않는 경우, 상기 5GC 네트워크의 AMF(Access and Mobility Management Function)로부터 지시를 수신하고, 상기 지시에 기초하여 상기 EPC 네트워크 내에서의 핸드오버 접속(attach) 절차를 수행할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 상기 인터페이스가 존재하는 경우, 상기 AMF로부터 상기 지시를 수신하지 않고, 상기 EPC 네트워크 내에서의 TAU(Tracking Area Update) 절차를 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 네트워크간 인터워킹 절차가 명확히 정의되므로, 절차 수행의 모호함이 사라진다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 네트워크 노드가 상호연동을 위해 단말이 TAU 또는 핸드오버 접속/등록 절차를 수행할지 여부를 지시해주므로, 단말의 부담이 줄어들며, 적절히 TAU를 수행함으로써 상호연동에 따른 서비스 중단 시간이 줄어든다는 효과를 갖는다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS(Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 참조 포인트 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 10은 서비스-기반 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 NG-RAN 아키텍처를 예시한다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 스택을 예시한 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 RM 상태 모델을 예시한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 CM 상태 모델을 예시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 QoS 플로우를 위한 분류 및 사용자 평면 마킹, QoS 플로우의 AN 자원에의 매핑을 예시한다.
도 16은 본 발명에 적용될 수 있는 E-UTRAN 대 UTRAN Iu 모드 인터 RAT HO(Handover) 준비 단계를 예시한 순서도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-UTRAN 대 UTRAN Iu 모드 인터 RAT HO(Handover) 실행 단계를 예시한 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-UTRAN 대 UTRAN Iu 모드인터 RAT HO(Handover) 거절을 예시한 순서도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 UTRAN Iu 모드 대 E-UTRAN 인터 RAT HO(Handover) 준비 단계를 예시한 순서도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 UTRAN Iu 모드 대 E-UTRAN 인터RAT HO(Handover) 실행 단계를 예시한다.
도 21은 본 발명에 적용될 수 있는 EPC와 5GC(또는 NGC(Next-generation core))간의 상호연동 아키텍처를 예시한다.
도 22는 NG 코어에 연결될 수 있는 5G RAN의 배치(deployment)를 예시한 도면이다.
도 23 및 도 24는 본 발명이 적용될 수 있는 5G 네트워크의 배치를 예시한다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 EPC에서 5GC로 넘어가는 경우의 상호연동(interworking) 절차를 예시한 순서도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 EPC에서 5GC로 넘어가는 경우의 상호연동(interworking) 절차를 예시한 순서도이다.
도 27 내지 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스 유무에 따른 핸드오버 접속/등록 가능 여부를 알아내기 위한 eNB/gNB 동작 절차를 예시한 순서도이다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 실패한 핸드오버 준비 동작을 예시한 도면이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 네트워크간 상호연동 방법을 예시한 순서도이다.
도 32은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 33는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS(Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 참조 포인트 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 10은 서비스-기반 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 NG-RAN 아키텍처를 예시한다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 스택을 예시한 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 RM 상태 모델을 예시한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 CM 상태 모델을 예시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 QoS 플로우를 위한 분류 및 사용자 평면 마킹, QoS 플로우의 AN 자원에의 매핑을 예시한다.
도 16은 본 발명에 적용될 수 있는 E-UTRAN 대 UTRAN Iu 모드 인터 RAT HO(Handover) 준비 단계를 예시한 순서도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-UTRAN 대 UTRAN Iu 모드 인터 RAT HO(Handover) 실행 단계를 예시한 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-UTRAN 대 UTRAN Iu 모드인터 RAT HO(Handover) 거절을 예시한 순서도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 UTRAN Iu 모드 대 E-UTRAN 인터 RAT HO(Handover) 준비 단계를 예시한 순서도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 UTRAN Iu 모드 대 E-UTRAN 인터RAT HO(Handover) 실행 단계를 예시한다.
도 21은 본 발명에 적용될 수 있는 EPC와 5GC(또는 NGC(Next-generation core))간의 상호연동 아키텍처를 예시한다.
도 22는 NG 코어에 연결될 수 있는 5G RAN의 배치(deployment)를 예시한 도면이다.
도 23 및 도 24는 본 발명이 적용될 수 있는 5G 네트워크의 배치를 예시한다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 EPC에서 5GC로 넘어가는 경우의 상호연동(interworking) 절차를 예시한 순서도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 EPC에서 5GC로 넘어가는 경우의 상호연동(interworking) 절차를 예시한 순서도이다.
도 27 내지 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스 유무에 따른 핸드오버 접속/등록 가능 여부를 알아내기 위한 eNB/gNB 동작 절차를 예시한 순서도이다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 실패한 핸드오버 준비 동작을 예시한 도면이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 네트워크간 상호연동 방법을 예시한 순서도이다.
도 32은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 33는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 문서에서 사용될 수 있는 용어들은 다음과 같이 정의된다.
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 패킷 교환(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: UMTS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB: EPS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- Home NodeB: UMTS 망의 Base station으로 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀 규모
- Home eNodeB: EPS 망의 Base station으로 옥내에 설치하며 coverage는 마이크로 셀 규모
- 단말(User Equipment): 사용자 기기. 단말은 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 단말은 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 단말 또는 단말이라는 용어는 MTC 단말을 지칭할 수 있다.
- IMS(IP Multimedia Subsystem): 멀티미디어 서비스를 IP 기반으로 제공하는 서브시스템.
- IMSI(International Mobile Subscriber Identity): 이동 통신 네트워크에서 국제적으로 고유하게 할당되는 사용자 식별자.
- MTC(Machine Type Communication): 사람의 개입 없이 머신에 의해 수행되는 통신. M2M(Machine to Machine) 통신이라고 지칭할 수도 있다.
- MTC 단말(MTC UE 또는 MTC device 또는 MTC 장치): 이동 통신 네트워크를 통한 통신(예를 들어, PLMN을 통해 MTC 서버와 통신) 기능을 가지고, MTC 기능을 수행하는 단말(예를 들어, 자판기, 검침기 등).
- MTC 서버(MTC server): MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버. 이동 통신 네트워크의 내부 또는 외부에 존재할 수 있다. MTC 사용자가 접근(access)할 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다. 또한, MTC 서버는 다른 서버들에게 MTC 관련 서비스를 제공할 수도 있고(SCS(Services Capability Server) 형태), 자신이 MTC 어플리케이션 서버일 수도 있다.
- (MTC) 어플리케이션(application): (MTC가 적용되는) 서비스(예를 들어, 원격 검침, 물량 이동 추적, 기상 관측 센서 등)
- (MTC) 어플리케이션 서버: (MTC) 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버
- MTC 특징(MTC feature): MTC 어플리케이션을 지원하기 위한 네트워크의 기능. 예를 들어, MTC 모니터링(monitoring)은 원격 검침 등의 MTC 어플리케이션에서 장비 분실 등을 대비하기 위한 특징이고, 낮은 이동성(low mobility)은 자판기와 같은 MTC 단말에 대한 MTC 어플리케이션을 위한 특징이다.
- MTC 사용자(MTC User): MTC 사용자는 MTC 서버에 의해 제공되는 서비스를 사용한다.
- MTC 가입자(MTC subscriber): 네트워크 오퍼레이터와 접속 관계를 가지고 있으며, 하나 이상의 MTC 단말에게 서비스를 제공하는 엔티티(entity)이다.
- MTC 그룹(MTC group): 적어도 하나 이상의 MTC 특징을 공유하며, MTC 가입자에 속한 MTC 단말의 그룹을 의미한다.
- 서비스 역량 서버(SCS: Services Capability Server): HPLMN(Home PLMN) 상의 MTC-IWF(MTC InterWorking Function) 및 MTC 단말과 통신하기 위한 엔티티로서, 3GPP 네트워크와 접속되어 있다. SCS는 하나 이상의 MTC 어플리케이션에 의한 사용을 위한 능력(capability)를 제공한다.
- 외부 식별자(External Identifier): 3GPP 네트워크의 외부 엔티티(예를 들어, SCS 또는 어플리케이션 서버)가 MTC 단말(또는 MTC 단말이 속한 가입자)을 가리키기(또는 식별하기) 위해 사용하는 식별자(identifier)로서 전세계적으로 고유(globally unique)하다. 외부 식별자는 다음과 같이 도메인 식별자(Domain Identifier)와 로컬 식별자(Local Identifier)로 구성된다.
- 도메인 식별자(Domain Identifier): 이동 통신 네트워크 사업자의 제어 항에 있는 도메인을 식별하기 위한 식별자. 하나의 사업자는 서로 다른 서비스로의 접속을 제공하기 위해 서비스 별로 도메인 식별자를 사용할 수 있다.
- 로컬 식별자(Local Identifier): IMSI(International Mobile Subscriber Identity)를 유추하거나 획득하는데 사용되는 식별자. 로컬 식별자는 어플리케이션 도메인 내에서는 고유(unique)해야 하며, 이동 통신 네트워크 사업자에 의해 관리된다.
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 Node B 및 이를 제어하는 RNC(Radio Network Controller), eNodeB를 포함하는 단위. 단말 단에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 식별자 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- RANAP(RAN Application Part): RAN과 코어 네트워크의 제어를 담당하는 노드(즉, MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center)) 사이의 인터페이스.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동 통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- NAS(Non-Access Stratum): UMTS, EPS 프로토콜 스택에서 단말과 코어 네트워크 간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층. 단말의 이동성을 지원하고, 단말과 PDN GW 간의 IP 연결을 수립 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
- SCEF(Service Capability Exposure Function): 3GPP 네트워크 인터페이스에 의해 제공되는 서비스 및 능력(capability)를 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공하는 서비스 능력 노출(service capability exposure)을 위한 3GPP 아키텍쳐 내 엔티티.
- MME(Mobility Management Entity): 이동성 관리 및 세션 관리 기능을 수행하는 EPS 망의 네트워크 노드
- PDN-GW(Packet Data Network Gateway): UE IP 주소 할당, 패킷 스크리닝 및 필터링, 충전 데이터 수집(Charging data collection) 기능을 수행하는 EPS 망의 네트워크 노드
- Serving GW(Serving Gateway): 이동성 앵커, 패킷 라우팅, Idle 모드 패킷 버퍼링, MME의 UE에 대한 페이징을 트리거링하는 등의 기능을 수행하는 EPS망의 네트워크 노드
- PCRF (Policy and Charging Rule Function): 서비스 플로우별로 차별화된 QoS 및 과금 정책을 동적(dynamic)으로 적용하기 위한 정책 결정(Policy decision)을 수행하는 EPS 망의 노드
- OMA DM(Open Mobile Alliance Device Management): 핸드폰, PDA, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 모바일 디바이스들 관리를 위해 디자인된 프로토콜로서, 디바이스 설정(configuration), 펌웨어 업그레이드(firmware upgrade), 에러 보고 (Error Report)등의 기능을 수행
- OAM(Operation Administration and Maintenance): 네트워크 결함 표시, 성능 정보, 그리고 데이터와 진단 기능을 제공하는 네트워크 관리 기능군
- NAS configuration MO(Management Object): NAS 기능(Functionality)과 연관된 파라미터들을 UE에게 설정(configuration)하는 데 사용하는 MO (Management object)
- PDN(Packet Data Network): 특정 서비스를 지원하는 서버(예를 들어, MMS server, WAP server 등)가 위치하고 있는 네트워크.
- PDN 연결: 단말에서 PDN으로의 연결, 즉, ip 주소로 표현되는 단말과 APN으로 표현되는 PDN과의 연관(연결)
- APN (Access Point Name): PDN을 지칭하거나 구분하는 문자열. 요청한 서비스나 망(PDN)에 접속하기 위해서는 해당 P-GW를 거치게 되는데, 이 P-GW를 찾을 수 있도록 망 내에서 미리 정의한 이름(문자열)(예를 들어, internet.mnc012.mcc345.gprs)
- HLR(Home Location Register)/HSS (Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 나타내는 데이터베이스(DB)
- NAS(Non-Access-Stratum): UE와 MME간의 제어 플레인(control plane)의 상위 stratum. UE와 네트워크간의 이동성 관리(Mobility management)와 세션 관리 (Session management), IP 주소 관리 (IP address maintenance) 등을 지원
- AS (Access-Stratum): UE와 radio(혹은 access) 네트워크간의 프로토콜 스텍을 포함하며, 데이터 및 네트워크 제어 신호 전송 등을 담당
이하, 위와 같이 정의된 용어를 바탕으로 본 발명에 대하여 기술한다.
본 발명이 적용될 수 있는 시스템 일반
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS (Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 1의 네트워크 구조도는 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 구조를 이를 간략하게 재구성 한 것이다.
EPC(Evolved Packet Core)는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 능력을 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.
구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 능력(capability)을 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS)을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway)(또는 S-GW), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(또는 PGW 또는 P-GW), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종단점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP(non-3GPP) 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 Wimax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, 단말의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.
ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트(reference point)들이 존재할 수 있다.
도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 자원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통해 음성(voice)(예를 들어, VoIP(Voice over Internet Protocol))과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위하여 광범위하게 배치된다.
도 2를 참조하면, E-UMTS 네트워크는 E-UTRAN, EPC 및 하나 이상의 UE를 포함한다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 eNB들로 구성되고, eNB들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다.
X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 eNB들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(packet data unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 eNB 사이에 정의된다. X2-CP는 eNB 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 eNB와 타겟 eNB 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다.
eNB은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다.
S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB와 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 eNB와 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 eNB와 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
MME는 NAS 시그널링 보안(security), AS(Access Stratum) 보안(security) 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성을 지원하기 위한 CN(Core Network) 노드 간(Inter-CN) 시그널링, (페이징 재전송의 수행 및 제어 포함하여) 아이들(IDLE) 모드 UE 도달성(reachability), (아이들 및 액티브 모드 단말을 위한) 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity) 관리, PDN GW 및 SGW 선택, MME가 변경되는 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN 선택, 로밍(roaming), 인증(authentication), 전용 베어러 확립(dedicated bearer establishment)를 포함하는 베어러 관리 기능, 공공 경고 시스템(PWS: Public Warning System)(지진 및 쓰나미 경고 시스템(ETWS: Earthquake and Tsunami Warning System) 및 상용 모바일 경고 시스템(CMAS: Commercial Mobile Alert System) 포함) 메시지 전송의 지원 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 3을 참조하면, eNB는 게이트웨이(예를 들어, MME)의 선택, 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이로의 라우팅, 방송 채널(BCH: broadcast channel)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향링크에서 UE로 동적 자원 할당, 그리고 LTE_ACTIVE 상태에서 이동성 제어 연결의 기능을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, EPC 내에서 게이트웨이는 페이징 개시(orgination), LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면(user plane)의 암호화(ciphering), 시스템 구조 진화(SAE: System Architecture Evolution) 베어러 제어, 그리고 NAS 시그널링의 암호화(ciphering) 및 무결성(intergrity) 보호의 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 4(a)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 4(b)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack) 사용자 평면(user plane)과 제어신호(signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면(control plane)으로 구분된다.
제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.
제1 계층(L1)인 물리 계층(PHY: physical layer)은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 채널(PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널(DL-SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널(UL-SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 승인(UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널(PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 물리 HARQ 지시자 채널(PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자(CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.
제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.
제2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)을 포함한다. 무선 베어러(RB: radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM: transparent mode), 비확인 모드(UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.
제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4(internet protocol version 4) 또는 IPv6(internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 패킷을 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)을 포함한다.
제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 베어러(SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러(DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.
기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널(downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널(BCH: broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널(uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(uplink shared channel)가 있다.
논리 채널(logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며, 전송 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 제어 채널로는 방송 제어 채널(BCCH: broadcast control channel), 페이징 제어 채널(PCCH: paging control channel), 공통 제어 채널(CCCH: common control channel), 전용 제어 채널(DCCH: dedicated control channel), 멀티캐스트 제어 채널(MCCH: multicast control channel) 등이 있다. 트래픽 채널로는 전용 트래픽 채널(DTCH: dedicated traffic channel), 멀티캐스트 트래픽 채널(MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다. PCCH는 페이징 정보를 전달하는 하향링크 채널이고, 네트워크가 UE가 속한 셀을 모를 때 사용된다. CCCH는 네트워크와의 RRC 연결을 가지지 않는 UE에 의해 사용된다. MCCH 네트워크로부터 UE로의 MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service) 제어 정보를 전달하기 위하여 사용되는 점-대-다점(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다. DCCH는 UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전달하는 RRC 연결을 가지는 단말에 의해 사용되는 일-대-일(point-to-point) 양방향(bi-directional) 채널이다. DTCH는 상향링크 및 하향링크에서 존재할 수 있는 사용자 정보를 전달하기 위하여 하나의 단말에 전용되는 일-대-일(point-to-point) 채널이다. MTCH는 네트워크로부터 UE로의 트래픽 데이터를 전달하기 위하여 일-대-다(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다.
논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 상향링크 연결의 경우, DCCH는 UL-SCH과 매핑될 수 있고, DTCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있으며, CCCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있다. 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 하향링크 연결의 경우, BCCH는 BCH 또는 DL-SCH와 매핑될 수 있고, PCCH는 PCH와 매핑될 수 있으며, DCCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, DTCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, MCCH는 MCH와 매핑될 수 있으며, MTCH는 MCH와 매핑될 수 있다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 5(a)는 S1 인터페이스에서 제어 평면(control plane) 프로토콜 스택을 예시하고, 도 5(b)는 S1 인터페이스에서 사용자 평면(user plane) 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 5를 참조하면, S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 기지국과 MME 간에 정의된다. 사용자 평면과 유사하게 전송 네트워크 계층(transport network layer)은 IP 전송에 기반한다. 다만, 메시지 시그널링의 신뢰성이 있는 전송을 위해 IP 계층 상위에 SCTP(Stream Control Transmission Protocol) 계층에 추가된다. 어플리케이션 계층(application layer) 시그널링 프로토콜은 S1-AP(S1 application protocol)로 지칭된다.
SCTP 계층은 어플리케이션 계층 메시지의 보장된(guaranteed) 전달을 제공한다.
프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit) 시그널링 전송을 위해 전송 IP 계층에서 점대점 (point-to-point) 전송이 사용된다.
S1-MME 인터페이스 인스턴스(instance) 별로 단일의 SCTP 연계(association)는 S-MME 공통 절차를 위한 한 쌍의 스트림 식별자(stream identifier)를 사용한다. 스트림 식별자의 일부 쌍만이 S1-MME 전용 절차를 위해 사용된다. MME 통신 컨텍스트 식별자는 S1-MME 전용 절차를 위한 MME에 의해 할당되고, eNB 통신 컨텍스트 식별자는 S1-MME 전용 절차를 위한 eNB에 의해 할당된다. MME 통신 컨텍스트 식별자 및 eNB 통신 컨텍스트 식별자는 단말 특정한 S1-MME 시그널링 전송 베어러를 구별하기 위하여 사용된다. 통신 컨텍스트 식별자는 각각 S1-AP 메시지 내에서 전달된다.
S1 시그널링 전송 계층이 S1AP 계층에게 시그널링 연결이 단절되었다고 통지한 경우, MME는 해당 시그널링 연결을 사용하였던 단말의 상태를 ECM-IDLE 상태로 변경한다. 그리고, eNB은 해당 단말의 RRC 연결을 해제한다.
S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB과 S-GW 간에 정의된다. S1-U 인터페이스는 eNB와 S-GW 간에 사용자 평면 PDU의 보장되지 않은(non guaranteed) 전달을 제공한다. 전송 네트워크 계층은 IP 전송에 기반하고, eNB와 S-GW 간의 사용자 평면 PDU를 전달하기 위하여 UDP/IP 계층 상위에 GTP-U(GPRS Tunneling Protocol User Plane) 계층이 이용된다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 물리 채널은 주파수 영역(frequency domain)에서 하나 이상의 서브캐리어와 시간 영역(time domain)에서 하나 이상의 심볼로 구성되는 무선 자원을 통해 시그널링 및 데이터를 전달한다.
1.0ms 길이를 가지는 하나의 서브프레임은 복수의 심볼로 구성된다. 서브프레임의 특정 심볼(들)(예를 들어, 서브프레임의 첫번째 심볼)은 PDCCH를 위해 사용될 수 있다. PDCCH는 동적으로 할당되는 자원에 대한 정보(예를 들어, 자원 블록(Resource Block), 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme) 등)를 나른다.
EMM 및 ECM 상태
EMM(EPS mobility management), ECM(EPS connection management) 상태에 대하여 살펴본다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 단말과 MME의 제어 평면에 위치한 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 단말이 네트워크에 어태치(attach)되었는지 디태치(detach)되었는지에 따라 EMM 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 등록 해제 상태(EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM-REGISTERED 상태 및 EMM-DEREGISTERED 상태는 단말과 MME에게 적용될 수 있다.
단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태에 있으며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말의 전원이 꺼지거나 무선 링크 실패인 경우(무선 링크 상에서 패킷 에러율이 기준치를 넘은 경우), 단말은 네트워크에서 디태치(detach)되어 EMM-DEREGISTERED 상태로 천이된다.
또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM 연결 상태(ECM-CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태(ECM-IDLE)가 정의될 수 있다. ECM-CONNECTED 상태 및 ECM-IDLE 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. 즉, ECM 연결이 설정/해제되었다는 것은 RRC 연결과 S1 시그널링 연결이 모두 설정/해제되었다는 것을 의미한다.
RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)에 있게 된다.
네트워크는 ECM-CONNECTED 상태에 있는 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다.
반면, 네트워크는 ECM-IDLE 상태에 있는 단말의 존재를 파악할 수 없으며, 코어 네트워크(CN: core network)가 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 관리한다. 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS에 의해 설정된 불연속 수신(DRX: Discontinuous Reception)을 수행한다. 즉, 단말은 단말-특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 시점(paging occasion)에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다.
또한, 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 네트워크는 단말의 컨텍스트(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(cell reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행할 수 있다. ECM 아이들 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라지는 경우, 단말은 트래킹 영역 업데이트(TAU: tracking area update) 절차를 통해 네트워크에 해당 단말의 위치를 알릴 수 있다.
반면, 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-CONNECTED 상태에서 네트워크는 단말이 속한 셀을 안다. 따라서, 네트워크는 단말로 또는 단말로부터 데이터를 전송 및/또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다.
위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM-CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM-IDLE 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM-IDLE 상태에 있으며, 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청(service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM-CONNECTED 상태로 천이(transition)된다.
랜덤 액세스 절차(Random Access Procedure)
이하에서는 LTE/LTE-A 시스템에서 제공하는 랜덤 액세스 절차(random access procedure)에 대해 살펴본다.
랜덤 액세스 절차는 단말이 기지국과 상향링크 동기를 얻거나 상향링크 무선 자원을 할당 받기 위해 사용된다. 단말의 전원이 켜진 후, 단말은 초기 셀과의 하향링크 동기를 획득하고 시스템 정보를 수신한다. 시스템 정보로부터 사용 가능한 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)의 집합과 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원에 관한 정보를 얻는다. 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원은 적어도 하나 이상의 서브프레임 인덱스와 주파수 영역 상의 인덱스의 조합으로 특정될 수 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블의 집합으로부터 임의로 선택한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 상향링크 동기를 위한 타이밍 정렬(TA: timing alignment) 값을 랜덤 액세스 응답을 통해 단말로 보낸다. 이로써 단말은 상향링크 동기를 획득하는 것이다.
랜덤 액세스 절차는 FDD(frequency division duplex)와 TDD(time division duplex)에서 공통적인 절차이다. 랜덤 액세스 절차는 셀 사이즈에 무관하며, 캐리어 병합(CA: carrier aggregation)이 설정된 경우 서빙 셀(serving cell)의 개수와도 무관하다.
먼저, 단말이 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우로는 다음과 같은 경우가 있다.
- 단말이 기지국과의 RRC 연결(RRC Connection)이 없어, RRC 아이들 상태에서 초기 접속 (initial access)을 수행하는 경우
- RRC 연결 재-확립 절차(RRC connection re-establishment procedure)를 수행하는 경우
- 단말이 핸드오버 과정에서, 타겟(target) 셀로 처음 접속하는 경우
- 기지국의 명령에 의해 랜덤 액세스 절차가 요청되는 경우
- RRC 연결 상태 중, 상향링크 시간 동기가 맞지 않은 상황에서(non-synchronized) 하향링크로 전송될 데이터가 발생하는 경우
- RRC 연결 상태 중, 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나(non-synchronized), 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로 전송할 데이터가 발생하는 경우
- RRC 연결 상태 중, 타이밍 어드밴스(timing advance)가 필요한 상황에서 단말의 위치 결정(positioning)을 수행하는 경우
- 무선 연결 실패(radio link failure) 또는 핸드오버 실패(handover failure) 시 복구 과정을 수행하는 경우
3GPP Rel-10에서는 캐리어 병합을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하나의 특정 셀(예를 들어, P셀)에 적용 가능한 TA(timing advance) 값을 복수의 셀에 공통으로 적용하는 것을 고려하였다. 다만, 단말이 서로 다른 주파수 밴드에 속한(즉, 주파수 상에서 크게 이격된) 복수의 셀들 혹은 전파(propagation) 특성이 다른 복수의 셀들을 병합할 수 있다. 또한 특정 셀의 경우 커버리지 확대 혹은 커버리지 홀의 제거를 위해 RRH(remote radio header)(즉, 리피터), 펨토 셀(femto cell) 혹은 피코 셀(pico cell) 등과 같은 스몰 셀(small cell) 또는 세컨더리 기지국(SeNB: secondary eNB)이 셀 내에 배치되는 상황에서 단말은 하나의 셀을 통해 기지국(즉, 매크로 기지국(macro eNB))과 통신을 수행하고, 다른 셀을 통해 세컨더리 기지국과 통신을 수행하는 경우 복수의 셀들이 서로 다른 전파 지연 특성을 가지게 될 수 있다. 이 경우, 하나의 TA 값을 복수의 셀들에 공통으로 적용하는 방식으로 사용하는 상향링크 전송을 수행할 경우 복수의 셀들 상에서 전송되는 상향링크 신호의 동기에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 복수의 셀들이 병합된 CA 상황에서 복수의 TA를 가지는 것이 바람직할 수 있으며, 3GPP Rel-11에서는 다중 TA(multiple TA)를 지원하기 위하여 특정 셀 그룹 단위로 TA를 독립적으로 할당하는 것을 고려한다. 이를 TA 그룹(TAG: TA group)이라 하며, TAG는 하나 이상의 셀들을 포함할 수 있으며, TAG 내 포함된 하나 이상의 셀에는 동일한 TA가 공통적으로 적용될 수 있다. 이러한 다중 TA를 지원하기 위하여, MAC TA 명령 제어 요소(element)는 2 비트의 TAG 식별자(TAG ID)와 6 비트의 TA 명령 필드로 구성된다.
캐리어 병합이 설정된 단말은 P셀과 관련되어 앞서 설명한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우가 발생되면 랜덤 액세스 절차를 수행하게 된다. P셀이 속한 TAG(즉, pTAG: primary TAG)의 경우, 기존과 동일하게 P셀을 기준으로 결정되는, 혹은 P셀에 수반되는 랜덤 액세스 절차를 통해 조정되는 TA를 pTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 반면, S셀로만 구성되는 TAG(즉, sTAG: secondary TAG)의 경우, sTAG 내 특정 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있으며, 이 때 TA는 기지국에 의해 개시되 랜덤 액세스 절차에 의해 획득될 수 있다. 구체적으로, sTAG 내에서 S셀은 RACH 자원으로 설정되고, 기지국은 TA를 결정하기 위하여 S셀에서 RACH 접속을 요청한다. 즉, 기지국은 P셀에서 전송되는 PDCCH 오더에 의해 S셀들 상에서 RACH 전송을 개시시킨다. S셀 프리앰블에 대한 응답 메시지는 랜덤 액세스 무선 네트워크 임시 식별자(RA-RNTI: Random Access Radio Network Temporary Identifier)를 사용하여 P셀을 통해 전송된다. 단말은 랜덤 액세스를 성공적으로 마친 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 이와 같이, 랜덤 액세스 절차는 S셀에서도 해당 S셀이 속한 sTAG의 타이밍 정렬(timing alignment)을 획득하기 위하여 S셀에서도 수행될 수 있다.
LTE/LTE-A 시스템에서는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나의 프리앰블을 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(non-contention based random access procedure)을 모두 제공한다. 다만, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차는, 상술한 핸드오버 과정, 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, 단말 위치 결정(positioning) 및/또는 sTAG을 위한 타이밍 어드밴스 정렬에 한하여 사용될 수 있다. 랜덤 액세스 절차가 완료된 후에 일반적인 상향링크/하향링크 전송이 발생된다.
한편, 릴레이 노드(RN: relay node) 또한 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차와 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 모두 지원한다. 릴레이 노드가 랜덤 액세스 절차를 수행할 때, 그 시점에서 RN 서브프레임 구성(configuration)을 중단시킨다(suspend). 즉, 이는 일시적으로 RN 서브프레임 구성을 폐기하는 것으로 의미한다. 이후, 성공적으로 랜덤 액세스 절차가 완료되는 시점에서 RN 서브프레임 구성이 재개된다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
(1) 제1 메시지(Msg 1, message 1)
먼저, 단말은 시스템 정보(system information) 또는 핸드오버 명령(handover command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(physical RACH) 자원을 선택하여 전송한다.
랜덤 액세스 프리앰블은 RACH 전송 채널에서 6비트로 전송되고, 6비트는 RACH 전송한 단말을 식별하기 위한 5비트의 임의 식별자(radom identity)와, 추가 정보를 나타내기 위한 1비트(예를 들어, 제3 메시지(Msg 3)의 크기를 지시)로 구성된다.
단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 프리앰블을 디코딩하고, RA-RNTI를 획득한다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH와 관련된 RA-RNTI는 해당 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블의 시간-주파수 자원에 따라 결정된다.
(2) 제2 메시지(Msg 2, message 2)
기지국은 제1 메시지 상의 프리앰블을 통해서 획득한 RA-RNTI로 지시(address)되는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 단말로 전송한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자(RA preamble index/identifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL grant), 임시 셀 식별자(TC-RNTI: Temporary Cell RNTI) 그리고 시간 동기 값(TAC: time alignment command)들이 포함될 수 있다. TAC는 기지국이 단말에게 상향링크 시간 정렬(time alignment)을 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. 단말은 상기 시간 동기 값을 이용하여, 상향링크 전송 타이밍을 갱신한다. 단말이 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(time alignment timer)를 개시 또는 재시작한다. UL grant는 후술하는 스케줄링 메시지(제3 메시지)의 전송에 사용되는 상향링크 자원 할당 및 TPC(transmit power command)를 포함한다. TPC는 스케줄링된 PUSCH를 위한 전송 파워의 결정에 사용된다.
단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 윈도우(random access response window) 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답(random access response)의 수신을 시도하며, PRACH에 대응되는 RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출하고, 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다. 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU(MAC packet data unit)의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH을 통해 전달될 수 있다. PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선 자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 검출에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신할 수 있다.
랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블을 전송한 단말이 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하기 위해서 대기하는 최대 시구간을 의미한다. 랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블이 전송되는 마지막 서브프레임에서 3개의 서브프레임 이후의 서브프레임으로부터 시작하여 'ra-ResponseWindowSize'의 길이를 가진다. 즉, 단말은 프리앰블을 전송이 종료된 서브프레임으로부터 3개의 서브프레임 이후부터 확보한 랜덤 액세스 윈도우 동안 랜덤 액세스 응답을 수신하기 위해 대기한다. 단말은 시스템 정보(system information)을 통해 랜덤 액세스 윈도우 사이즈('ra-ResponseWindowsize') 파라미터 값을 획득할 수 있으며, 랜덤 액세스 윈도우 사이즈는 2부터 10 사이의 값으로 결정될 수 있다.
단말은 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자를 가지는 랜덤 액세스 응답을 성공적으로 수신하면, 랜덤 액세스 응답의 모니터링을 중지한다. 반면, 랜덤 액세스 응답 윈도우가 종료될 때까지 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하지 못하거나, 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자를 가지는 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 응답의 수신은 실패하였다고 간주되고, 이후 단말은 프리앰블 재전송을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 랜덤 액세스 응답에서 랜덤 액세스 프리앰블 구분자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 UL grant, TC-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다.
(3) 제3 메시지(Msg 3, message 3)
단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, TC-RNTI를 저장한다. 또한, UL grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 단말의 최초 접속의 경우, RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 요청(RRC Connection Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있으며, RRC 연결 재확립 절차의 경우 RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 재확립 요청(RRC Connection Re-establishment Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, NAS 접속 요청 메시지를 포함할 수도 있다.
제3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌 해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.
단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 절차 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자(C-RNTI)를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL grant에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 절차 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S(SAE)-TMSI 또는 임의 값(random number))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 C-RNTI보다 길다.
UL-SCH 상의 전송에서는 단말 특정 스크램블링이 사용된다. 단말이 C-RNTI를 할당 받은 경우라면 스크램블링은 C-RNTI에 기반하여 수행되나, 단말이 아직 C-RNTI를 할당받지 못한 경우라면, 스크램블링은 C-RNTI에 기반할 수 없으며 대신 랜덤 액세스 응답에서 수신한 TC-RNTI가 사용된다. 단말은 상기 UL grant에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer)를 개시한다.
(4) 제4 메시지(Msg 4, message 4)
기지국은 단말로부터 제3 메시지를 통해 해당 단말의 C-RNTI를 수신한 경우 수신한 C-RNTI를 이용하여 단말에게 제4 메시지를 전송한다. 반면, 단말로부터 제3 메시지를 통해 상기 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 수신한 경우, 랜덤 액세스 응답에서 해당 단말에게 할당한 TC-RNTI를 이용하여 제4 메시지를 단말에게 전송한다. 일례로, 제4 메시지는 RRC 연결 설정 메시지(RRC Connection Setup)가 포함할 수 있다.
단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL grant를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL grant에 대응하여 전송된 제3 메시지가 자신의 식별자가 C-RNTI인 경우, 자신의 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 TC-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 TC-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 제4 메시지를 통해 단말은 C-RNTI를 획득하고, 이후 단말과 네트워크는 C-RNTI를 이용하여 단말 특정 메시지(dedicated message)를 송수신하게 된다.
다음은 랜덤 액세스에서 충돌 해결을 위한 방법에 대하여 설명한다.
랜덤 액세스를 수행함에 있어서 충돌이 발생하는 이유는 기본적으로 랜덤 액세스 프리앰블의 수가 유한하기 때문이다. 즉, 기지국은 모든 단말들에게 단말 고유의 랜덤 액세스 프리앰블을 부여할 수 없기 때문에, 단말은 공통의 랜덤 액세스 프리앰블들 중에서 임의적으로 하나를 선택해서 전송하게 된다. 이에 따라 동일한 무선 자원(PRACH 자원)을 통해 둘 이상의 단말들이 같은 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하여 전송하게 되는 경우가 발생하지만, 기지국에서는 하나의 단말에게서 전송되는 하나의 랜덤 액세스 프리앰블로 판단하게 된다. 이로 인해, 기지국은 랜덤 액세스 응답을 단말에게 전송하고 랜덤 액세스 응답은 하나의 단말이 수신할 것으로 예측한다. 하지만, 상술한 바와 같이 충돌이 발생할 수 있기 때문에, 둘 이상의 단말들이 하나의 랜덤 액세스 응답을 수신하게 되며, 이에 따라 단말마다 각각 랜덤 액세스 응답의 수신에 따른 동작을 수행하게 된다. 즉, 랜덤 액세스 응답에 포함된 하나의 UL Grant를 이용하여, 둘 이상의 단말들이 서로 다른 데이터를 동일한 무선자원에 전송하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 데이터의 전송은 모두 실패할 수 도 있고, 단말들의 위치 또는 전송파워에 따라 특정 단말의 데이터만을 기지국에서 수신할 수도 있다. 후자의 경우, 둘 이상의 단말들은 모두 자신의 데이터의 전송이 성공했다고 가정하기 때문에, 기지국은 경쟁에서 실패한 단말들에게 실패 사실에 대한 정보를 알려주어야 한다. 즉, 상기 경쟁의 실패 또는 성공에 대한 정보를 알려주는 것을 충돌 해결(contention resolution)라 한다.
충돌 해결 방법에는 두 가지 방법이 있는데 한 가지 방법은, 충돌 해결 타이머(contention resolution timer)를 이용하는 방법과, 다른 한가지 방법은 성공한 단말의 식별자를 단말들에게 전송하는 방법이다. 전자의 경우는, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 이미 고유의 C-RNTI를 가지고 있는 경우에 사용된다. 즉, 이미 C-RNTI를 가지고 있는 단말은 랜덤 액세스 응답에 따라 자신의 C-RNTI를 포함한 데이터를 기지국으로 전송하고, 충돌 해결 타이머를 작동한다. 그리고, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH 정보가 수신되면, 단말은 자신이 경쟁에서 성공했다고 판단하고, 랜덤 액세스를 정상적으로 마치게 된다. 반대로, 만약 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH를 전송 받지 못한 경우는, 자신이 경쟁에서 실패했다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 다시 수행하거나, 상위 계층으로 실패 사실을 통보할 수 있다. 충돌 해소 방법 중 후자의 경우, 즉 성공한 단말의 식별자를 전송하는 방법은, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 고유의 셀 식별자가 없는 경우에 사용된다. 즉, 단말 자신이 셀 식별자가 없는 경우, 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL Grant 정보에 따라 데이터에 셀 식별자 보다 상위 식별자(S-TMSI 또는 random number)를 포함하여 전송하고, 단말은 충돌 해결 타이머를 작동시킨다. 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터가 DL-SCH로 전송된 경우, 단말은 랜덤 액세스 과정이 성공했다고 판단한다. 반면에, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터를 DL-SCH로 전송 받지 못하는 경우에는, 단말은 랜덤 액세스 과정이 실패했다고 판단하게 되는 것이다.
한편, 비경쟁 기반 임의접속 과정에서의 동작은 도 11에 도시된 경쟁 기반 임의접속 과정과 달리 제1 메시지 전송 및 제2 메시지 전송만으로 임의접속 절차가 종료되게 된다. 다만, 제1 메시지로서 단말이 기지국에 임의접속 프리앰블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 임의접속 프리앰블을 할당받게 되며, 이 할당받은 임의접속 프리앰블을 기지국에 제1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 임의접속 응답을 수신함으로써 임의접속 절차가 종료되게 된다.
본 발명이 적용될 수 있는 5G 시스템 아키텍처
5G 시스템은 4세대 LTE 이동통신 기술로부터 진보된 기술로서 기존 이동 통신망 구조의 개선(Evolution) 혹은 클린-스테이트(Clean-state) 구조를 통해 새로운 무선 액세스 기술(RAT: Radio Access Technology), LTE(Long Term Evolution)의 확장된 기술로서 eLTE(extended LTE), non-3GPP(예를 들어, WLAN) 액세스 등을 지원한다.
5G 시스템은 서비스-기반으로 정의되고, 5G 시스템을 위한 아키텍처(architecture) 내 네트워크 기능(NF: Network Function)들 간의 상호동작(interaction)은 다음과 같이 2가지 방식으로 나타낼 수 있다.
- 참조 포인트 표현(representation)(도 9): 2개의 NF들(예를 들어, AMF 및 SMF) 간의 점-대-점 참조 포인트(예를 들어, N11)에 의해 기술되는 NF들 내 NF 서비스들 간의 상호 동작을 나타낸다.
- 서비스-기반 표현(representation)(도 10): 제어 평면(CP: Control Plane) 내 네트워크 기능들(예를 들어, AMF)은 다른 인증된 네트워크 기능들이 자신의 서비스에 액세스하는 것을 허용한다. 이 표현은 필요한 경우 점-대-점(point-to-point) 참조 포인트(reference point)도 포함한다.
도 9는 참조 포인트 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 5G 시스템 아키텍처는 다양한 구성 요소들(즉, 네트워크 기능(NF: network function))을 포함할 수 있으며, 본 도면에는 그 중 일부에 해당하는, 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server Function), 액세스 및 이동성 관리 기능(AMF: (Core) Access and Mobility Management Function), 세션 관리 기능(SMF: Session Management Function), 정책 제어 기능(PCF: Policy Control function), 어플리케이션 기능(AF: Application Function), 통합된 데이터 관리(UDM: Unified Data Management), 데이터 네트워크(DN: Data network), 사용자 평면 기능(UPF: User plane Function), (무선) 액세스 네트워크((R)AN: (Radio) Access Network), 사용자 장치(UE: User Equipment)를 예시한다.
각 NF들은 다음과 같은 기능을 지원한다.
- AUSF는 UE의 인증을 위한 데이터를 저장한다.
- AMF는 UE 단위의 접속 및 이동성 관리를 위한 기능을 제공하며, 하나의 UE 당 기본적으로 하나의 AMF에 연결될 수 있다.
구체적으로, AMF는 3GPP 액세스 네트워크들 간의 이동성을 위한 CN 노드 간 시그널링, 무선 액세스 네트워크(RAN: Radio Access Network) CP 인터페이스(즉, N2 인터페이스)의 종단(termination), NAS 시그널링의 종단(N1), NAS 시그널링 보안(NAS 암호화(ciphering) 및 무결성 보호(integrity protection)), AS 보안 제어, 등록 관리(등록 영역(Registration Area) 관리), 연결 관리, 아이들 모드 UE 접근성(reachability) (페이징 재전송의 제어 및 수행 포함), 이동성 관리 제어(가입 및 정책), 인트라-시스템 이동성 및 인터-시스템 이동성 지원, 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)의 지원, SMF 선택, 합법적 감청(Lawful Intercept)(AMF 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), UE와 SMF 간의 세션 관리(SM: session management) 메시지의 전달 제공, SM 메시지 라우팅을 위한 트랜스패런트 프록시(Transparent proxy), 액세스 인증(Access Authentication), 로밍 권한 체크를 포함한 액세스 허가(Access Authorization), UE와 SMSF(SMS(Short Message Service) function) 간의 SMS 메시지의 전달 제공, 보안 앵커 기능(SEA: Security Anchor Function) 및/또는 보안 컨텍스트 관리(SCM: Security Context Management) 등의 기능을 지원한다.
AMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 AMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
- DN은 예를 들어, 운영자 서비스, 인터넷 접속 또는 서드파티(3rd party) 서비스 등을 의미한다. DN은 UPF로 하향링크 프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit)을 전송하거나, UE로부터 전송된 PDU를 UPF로부터 수신한다.
- PCF는 어플리케이션 서버로부터 패킷 흐름에 대한 정보를 수신하여, 이동성 관리, 세션 관리 등의 정책을 결정하는 기능을 제공한다. 구체적으로, PCF는 네트워크 동작을 통제하기 위한 단일화된 정책 프레임워크 지원, CP 기능(들)(예를 들어, AMF, SMF 등)이 정책 규칙을 시행할 수 있도록 정책 규칙 제공, 사용자 데이터 저장소(UDR: User Data Repository) 내 정책 결정을 위해 관련된 가입 정보에 액세스하기 위한 프론트 엔드(Front End) 구현 등의 기능을 지원한다.
- SMF는 세션 관리 기능을 제공하며, UE가 다수 개의 세션을 가지는 경우 각 세션 별로 서로 다른 SMF에 의해 관리될 수 있다.
구체적으로, SMF는 세션 관리(예를 들어, UPF와 AN 노드 간의 터널(tunnel) 유지를 포함하여 세션 확립, 수정 및 해제), UE IP 주소 할당 및 관리(선택적으로 인증 포함), UP 기능의 선택 및 제어, UPF에서 트래픽을 적절한 목적지로 라우팅하기 위한 트래픽 스티어링(traffic steering) 설정, 정책 제어 기능(Policy control functions)를 향한 인터페이스의 종단, 정책 및 QoS의 제어 부분 시행, 합법적 감청(Lawful Intercept)(SM 이벤트 및 LI 시스템으로의 인터페이스에 대한), NAS 메시지의 SM 부분의 종단, 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification), AN 특정 SM 정보의 개시자(AMF를 경유하여 N2를 통해 AN에게 전달), 세션의 SSC 모드 결정, 로밍 기능 등의 기능을 지원한다.
SMF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 SMF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
- UDM은 사용자의 가입 데이터, 정책 데이터 등을 저장한다. UDM은 2개의 부분, 즉 어플리케이션 프론트 엔드(FE: front end) 및 사용자 데이터 저장소(UDR: User Data Repository)를 포함한다.
FE는 위치 관리, 가입 관리, 자격 증명(credential)의 처리 등을 담당하는 UDM FE와 정책 제어를 담당하는 PCF를 포함한다. UDR은 UDM-FE에 의해 제공되는 기능들을 위해 요구되는 데이터와 PCF에 의해 요구되는 정책 프로필을 저장한다. UDR 내 저장되는 데이터는 가입 식별자, 보안 자격 증명(security credential), 액세스 및 이동성 관련 가입 데이터 및 세션 관련 가입 데이터를 포함하는 사용자 가입 데이터와 정책 데이터를 포함한다. UDM-FE는 UDR에 저장된 가입 정보에 액세스하고, 인증 자격 증명 처리(Authentication Credential Processing), 사용자 식별자 핸들링(User Identification Handling), 액세스 인증, 등록/이동성 관리, 가입 관리, SMS 관리 등의 기능을 지원한다.
- UPF는 DN으로부터 수신한 하향링크 PDU를 (R)AN을 경유하여 UE에게 전달하며, (R)AN을 경유하여 UE로부터 수신한 상향링크 PDU를 DN으로 전달한다.
구체적으로, UPF는 인트라(intra)/인터(inter) RAT 이동성을 위한 앵커 포인트, 데이터 네트워크(Data Network)로의 상호연결(interconnect)의 외부 PDU 세션 포인트, 패킷 라우팅 및 포워딩, 패킷 검사(inspection) 및 정책 규칙 시행의 사용자 평면 부분, 합법적 감청(Lawful Intercept), 트래픽 사용량 보고, 데이터 네트워크로의 트래픽 플로우의 라우팅을 지원하기 위한 상향링크 분류자(classifier), 멀티-홈(multi-homed) PDU 세션을 지원하기 위한 브랜치 포인트(Branching point), 사용자 평면을 위한 QoS 핸들링(handling)(예를 들어 패킷 필터링, 게이팅(gating), 상향링크/하향링크 레이트 시행), 상향링크 트래픽 검증 (서비스 데이터 플로우(SDF: Service Data Flow)와 QoS 플로우 간 SDF 매핑), 상향링크 및 하향링크 내 전달 레벨(transport level) 패킷 마킹, 하향링크 패킷 버퍼링 및 하향링크 데이터 통지 트리거링 기능 등의 기능을 지원한다. UPF의 일부 또는 전체의 기능들은 하나의 UPF의 단일 인스턴스(instance) 내에서 지원될 수 있다.
- AF는 서비스 제공(예를 들어, 트래픽 라우팅 상에서 어플리케이션 영향, 네트워크 능력 노출(Network Capability Exposure) 접근, 정책 제어를 위한 정책 프레임워크와의 상호동작 등의 기능을 지원)을 위해 3GPP 코어 네트워크와 상호 동작한다.
- (R)AN은 4G 무선 액세스 기술의 진화된 버전인 진화된 E-UTRA(evolved E-UTRA)와 새로운 무선 액세스 기술(NR: New Radio)(예를 들어, gNB)을 모두 지원하는 새로운 무선 액세스 네트워크를 총칭한다.
5G 시스템에서 단말과 무선 신호 송수신을 담당하는 네트워크 노드는 gNB이며 EPS에서의 eNB와 같은 역할을 수행한다.
gNB은 무선 자원 관리를 위한 기능들(즉, 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 상향링크/하향링크에서 UE에게 자원의 동적 할당(Dynamic allocation of resources)(즉, 스케줄링)), IP(Internet Protocol) 헤더 압축, 사용자 데이터 스트림의 암호화(encryption) 및 무결성 보호(integrity protection), UE에게 제공된 정보로부터 AMF로의 라우팅이 결정되지 않는 경우, UE의 접속(attachment) 시 AMF의 선택, UPF(들)로의 사용자 평면 데이터 라우팅, AMF로의 제어 평면 정보 라우팅, 연결 셋업 및 해제, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송(AMF로부터 발생된), 시스템 브로드캐스트 정보의 스케줄링 및 전송(AMF 또는 운영 및 유지(O&M: operating and maintenance)로부터 발생된), 이동성 및 스케줄링을 위한 측정 및 측정 보고 설정, 상향링크에서 전달 레벨 패킷 마킹(Transport level packet marking), 세션 관리, 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)의 지원, QoS 흐름 관리 및 데이터 무선 베어러로의 매핑, 비활동 모드(inactive mode)인 UE의 지원, NAS 메시지의 분배 기능, NAS 노드 선택 기능, 무선 액세스 네트워크 공유, 이중 연결성(Dual Connectivity), NR과 E-UTRA 간의 밀접한 상호동작(tight interworking) 등의 기능을 지원한다.
- UE는 사용자 기기를 의미한다. 사용자 장치는 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 사용자 장치는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다.
본 도면에서는 설명의 명확성을 위해 비구조화된 데이터 저장 네트워크 기능(UDSF: Unstructured Data Storage network function), 구조화된 데이터 저장 네트워크 기능(SDSF: Structured Data Storage network function), 네트워크 노출 기능(NEF: Network Exposure Function) 및 NF 저장소 기능(NRF: NF Repository Function)가 도시되지 않았으나, 본 도면에 도시된 모든 NF들은 필요에 따라 UDSF, NEF 및 NRF와 상호 동작을 수행할 수 있다.
- NEF는 3GPP 네트워크 기능들에 의해 제공되는, 예를 들어, 제3자(3rd party), 내부 노출(internal exposure)/재노출(re-exposure), 어플리케이션 기능, 에지 컴퓨팅(Edge Computing)을 위한 서비스들 및 능력들을 안전하게 노출하기 위한 수단을 제공한다. NEF는 다른 네트워크 기능(들)로부터 (다른 네트워크 기능(들)의 노출된 능력(들)에 기반한) 정보를 수신한다. NEF는 데이터 저장 네트워크 기능으로의 표준화된 인터페이스를 이용하여 구조화된 데이터로서 수신된 정보를 저장할 수 있다. 저장된 정보는 NEF에 의해 다른 네트워크 기능(들) 및 어플리케이션 기능(들)에게 재노출(re-expose)되고, 분석 등과 같은 다른 목적으로 이용될 수 있다.
- NRF는 서비스 디스커버리 기능을 지원한다. NF 인스턴스로부터 NF 디스커버리 요청 수신하고, 발견된 NF 인스턴스의 정보를 NF 인스턴스에게 제공한다. 또한, 이용 가능한 NF 인스턴스들과 그들이 지원하는 서비스를 유지한다.
- SDSF는 어떠한 NEF에 의한 구조화된 데이터로서 정보를 저장 및 회수(retrieval)하는 기능을 지원하기 위한 선택적인 기능이다.
- UDSF은 어떠한 NF에 의한 비구조적 데이터로서 정보를 저장 및 회수(retrieval)하는 기능을 지원하기 위한 선택적인 기능이다.
5G 시스템에서 단말과 무선 전송/수신을 담당하는 노드는 gNB이며 EPS에서의 eNB와 같은 역할을 수행한다. 단말이 3GPP 접속과 비-3GPP 접속에 동시에 연결되어 있는 경우, 단말은 도 9와 같이 하나의 AMF를 통해서 서비스를 받게 된다. 도 9에서는 비-3GPP 접속으로 접속하는 경우와 3GPP 접속으로 접속하는 경우 하나의 동일한 UPF로 연결됨을 도시하였으나, 반드시 그럴 필요는 없으며 서로 다른 복수의 UPF로 연결될 수 있다.
단, 단말이 로밍 시나리오에서 HPLMN에 있는 N3IWK(‘N3IWF(Non-3GPP InterWorking Function)’로도 지칭 가능)를 선택하여 비-3GPP 접속에 연결된 경우에는 3GPP 접속을 관리하는 AMF는 VPLMN에 위치하고 비-3GPP 접속을 관리하는 AMF는 HPLMN에 위치할 수 있다.
비-3GPP 액세스 네트워크는 N3IWK/N3IWF을 통해 5G 코어 네트워크에 연결된다. N3IWK/N3IWF는 N2 및 N3 인터페이스를 통해 5G 코어 네트워크 제어 평면 기능 및 사용자 평면 기능을 각각 인터페이스한다.
본 명세서에서 언급하는 비-3GPP 접속의 대표적인 예로는 WLAN 접속이 있을 수 있다.
한편, 본 도면에서는 설명의 편의상 UE가 하나의 PDU 세션을 이용하여 하나의 DN에 엑세스하는 경우에 대한 참조 모델을 예시하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
UE는 다중의 PDU 세션을 이용하여 2개의(즉, 지역적(local) 그리고 중심되는(central)) 데이터 네트워크에 동시에 액세스할 수 있다. 이때, 서로 다른 PDU 세션을 위해 2개의 SMF들이 선택될 수 있다. 다만, 각 SMF는 PDU 세션 내 지역적인 UPF 및 중심되는 UPF를 모두 제어할 수 있는 능력을 가질 수 있다. 각 PDU 세션별로 독립적으로 활성화될 수 있다.
또한, UE는 단일의 PDU 세션 내에서 제공되는 2개의(즉, 지역적인 그리고 중심되는) 데이터 네트워크에 동시에 액세스할 수도 있다.
3GPP 시스템에서는 5G 시스템 내 NF들 간을 연결하는 개념적인 링크를 참조 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음은 본 도면에서 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 참조 포인트를 예시한다.
- N1: UE와 AMF 간의 참조 포인트
- N2: (R)AN과 AMF 간의 참조 포인트
- N3: (R)AN과 UPF 간의 참조 포인트
- N4: SMF와 UPF 간의 참조 포인트
- N5: PCF와 AF 간의 참조 포인트
- N6: UPF와 데이터 네트워크 간의 참조 포인트
- N7: SMF와 PCF 간의 참조 포인트
- N24: 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 홈 네트워크(home network) 내 PCF 간의 참조 포인트
- N8: UDM과 AMF 간의 참조 포인트
- N9: 2개의 코어 UPF들 간의 참조 포인트
- N10: UDM과 SMF 간의 참조 포인트
- N11: AMF와 SMF 간의 참조 포인트
- N12: AMF와 AUSF 간의 참조 포인트
- N13: UDM과 인증 서버 기능(AUSF: Authentication Server function) 간의 참조 포인트
- N14: 2개의 AMF들 간의 참조 포인트
- N15: 비-로밍 시나리오의 경우, PCF와 AMF 간의 참조 포인트, 로밍 시나리오의 경우 방문 네트워크(visited network) 내 PCF와 AMF 간의 참조 포인트
- N16: 2개의 SMF들 간의 참조 포인트 (로밍 시나리오의 경우, 방문 네트워크(visited network) 내 SMF와 홈 네트워크(home network) 내 SMF 간의 참조 포인트)
- N17: AMF와 EIR 간의 참조 포인트
- N18: 어떠한 NF와 UDSF 간의 참조 포인트
- N19: NEF와 SDSF 간의 참조 포인트
도 10은 서비스-기반 표현을 이용한 5G 시스템 아키텍처를 예시한 도면이다.
본 도면에서 예시된 서비스-기반 인터페이스는 소정의 NF에 의해 제공되는/노출되는 서비스의 세트를 나타낸다. 서비스-기반 인터페이스는 제어 평면 내에서 사용된다. 다음은 본 도면과 같이 표현된 5G 시스템 아키텍처에 포함되는 서비스-기반 인터페이스를 예시한다.
- Namf: AMF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nsmf: SMF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nnef: NEF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Npcf: PCF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nudm: UDM에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Naf: AF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nnrf: NRF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
- Nausf: AUSF에 의해 공개된(exhibited) 서비스-기반 인터페이스
NF 서비스는 NF(즉, NF 서비스 공급자)에 의해 다른 NF(즉, NF 서비스 소비자)에게 서비스-기반 인터페이스를 통해 노출되는 능력의 일종이다. NF는 하나 이상의 NF 서비스(들)을 노출할 수 있다. NF 서비스를 정의하기 위하여 다음과 같은 기준이 적용된다:
- NF 서비스들은 종단 간(end-to-end) 기능을 설명하기 위한 정보 흐름으로부터 도출된다.
- 완전한 종단 간(end-to-end) 메시지 흐름은 NF 서비스 호출(invocation)의 시퀀스에 의해 설명된다.
- NF(들)이 자신들의 서비스를 서비스-기반 인터페이스를 통해 제공하는 2가지의 동작은 다음과 같다:
i) "요청-응답(Request-response)": 제어 평면 NF_B (즉, NF 서비스 공급자)는 또 다른 제어 평면 NF_A (즉, NF 서비스 소비자)로부터 특정 NF 서비스(동작의 수행 및/또는 정보의 제공을 포함)의 제공을 요청 받는다. NF_B는 요청 내에서 NF_A에 의해 제공된 정보에 기반한 NF 서비스 결과를 응답한다.
요청을 충족시키기 위하여, NF_B는 교대로 다른 NF(들)로부터의 NF 서비스를 소비할 수 있다. 요청-응답 메커니즘에서, 통신은 두 개의 NF들(즉, 소비자 및 공급자) 간의 일대일로 수행된다.
ii) "가입-통지(Subscribe-Notify)"
제어 평면 NF_A (즉, NF 서비스 소비자)는 또 다른 제어 평면 NF_B (즉, NF 서비스 공급자)에 의해 제공되는 NF 서비스에 가입한다. 다수의 제어 평면 NF(들)은 동일한 제어 평면 NF 서비스에 가입할 수 있다. NF_B는 이 NF 서비스의 결과를 이 NF 서비스에 가입된 관심있는 NF(들)에게 통지한다. 소비자로부터 가입 요청은 주기적인 업데이트 또는 특정 이벤트(예를 들어, 요청된 정보의 변경, 특정 임계치 도달 등)를 통해 트리거되는 통지를 위한 통지 요청을 포함할 수 있다. 이 메커니즘은 NF(들)(예를 들어, NF_B)이 명시적인 가입 요청없이 암묵적으로 특정 통지에 가입한 경우(예를 들어, 성공적인 등록 절차로 인하여)도 포함한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 NG-RAN 아키텍처를 예시한다.
도 11을 참조하면, 차세대 액세스 네트워크(NG-RAN: New Generation Radio Access Network)는 UE를 향한 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜의 종단을 제공하는, gNB(NR NodeB)(들) 및/또는 eNB(eNodeB)(들)로 구성된다.
gNB(들) 간에, 또한 gNB(들)과 5GC에 연결되는 eNB(들) 간에 Xn 인터페이스를 이용하여 상호 연결된다. gNB(들) 및 eNB(들)은 또한 5GC에 NG 인터페이스를 이용하여 연결되고, 더욱 구체적으로 NG-RAN과 5GC 간의 제어 평면 인터페이스인 NG-C 인터페이스(즉, N2 참조 포인트)를 이용하여 AMF에 연결되고, NG-RAN과 5GC 간의 사용자 평면 인터페이스인 NG-U 인터페이스(즉, N3 참조 포인트)를 이용하여 UPF에 연결된다.
무선 프로토콜 아키텍처
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 스택을 예시한 도면이다. 특히, 도 12(a)는 UE와 gNB 간의 무선 인터페이스 사용자 평면 프로토콜 스택을 예시하고, 도 12(b)는 UE와 gNB 간의 무선 인터페이스 제어 평면 프로토콜 스택을 예시한다.
제어 평면은 UE와 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 어플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
도 12(a)를 참조하면, 사용자 평면 프로토콜 스택은 제1 계층(Layer 1)(즉, 물리(PHY: physical layer) 계층), 제2 계층(Layer 2)으로 분할될 수 있다.
도 12(b)를 참조하면, 제어 평면 프로토콜 스택은 제1 계층(즉, PHY 계층), 제2 계층, 제3 계층(즉, 무선 자원 제어 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층), 넌-액세스 스트라텀(NAS: Non-Access Stratum) 계층으로 분할될 수 있다.
제2 계층은 매체 액세스 제어(MAC: Medium Access Control) 서브계층, 무선 링크 제어(RLC: Radio Link Control) 서브계층, 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDC: Packet Data Convergence Protocol) 서브계층, 서비스 데이터 적응 프로토콜(SDAP: Service Data Adaptation Protocol) 서브계층(사용자 평면의 경우)으로 분할된다.
무선 베어러는 2가지 그룹으로 분류된다: 사용자 평면 데이터를 위한 데이터 무선 베어러(DRB: data radio bearer)과 제어 평면 데이터를 위한 시그널링 무선 베어러(SRB: signalling radio bearer)
이하, 무선 프로토콜의 제어 평면과 사용자 평면의 각 계층을 설명한다.
1) 제1 계층인 PHY 계층은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 MAC 서브계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 서브계층과 PHY 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 PHY 계층과 수신단의 PHY 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다.
2) MAC 서브계층은 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간의 매핑; 전송 채널을 통해 PHY 계층으로/으로부터 전달되는 전송 블록(TB: transport block)으로/으로부터 하나 또는 상이한 논리 채널에 속한 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: Service Data Unit)의 다중화/역다중화; 스케줄링 정보 보고; HARQ(hybrid automatic repeat request)를 통한 에러 정정; 동적 스케줄링을 이용한 UE들 간의 우선 순위 핸들링; 논리 채널 우선순위를 이용하여 하나의 UE의 논리 채널들 간의 우선 순위 핸들링; 패딩(Padding)을 수행한다.
서로 다른 종류의 데이터는 MAC 서브계층에 의해 제공되는 서비스를 전달한다. 각 논리 채널 타입은 어떠한 타입의 정보가 전달되는지 정의한다.
논리 채널은 2가지의 그룹으로 분류된다: 제어 채널(Control Channel) 및 트래픽 채널(Traffic Channel).
i) 제어 채널은 제어 평면 정보만을 전달하기 위하여 사용되며 다음과 같다.
- 브로드캐스트 제어 채널(BCCH: Broadcast Control Channel): 시스템 제어 정보를 브로드캐스팅하기 위한 하향링크 채널.
- 페이징 제어 채널(PCCH: Paging Control Channel): 페이징 정보 및 시스템 정보 변경 통지를 전달하는 하향링크 채널.
- 공통 제어 채널(CCCH: Common Control Channel): UE와 네트워크 간의 제어 정보를 전송하기 위한 채널. 이 채널은 네트워크와 RRC 연결을 가지지 않는 UE들을 위해 사용된다.
-
전용 제어 채널(DCCH: Dedicated Control Channel): UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전송하기 위한 점-대-점(point-to-point) 쌍방향 채널. RRC 연결을 가지는 UE에 의해 사용된다.
ii) 트래픽 채널은 사용자 평면 정보만을 사용하기 위하여 사용된다:
-
전용 트래픽 채널(DTCH: Dedicated Traffic Channel: 사용자 정보를 전달하기 위한, 단일의 UE에게 전용되는, 점-대-점(point-to-point) 채널. DTCH는 상향링크 및 하향링크 모두 존재할 수 있다.
하향링크에서, 논리 채널과 전송 채널 간의 연결은 다음과 같다.
BCCH는 BCH에 매핑될 수 있다. BCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. PCCH는 PCH에 매핑될 수 있다. CCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. DCCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다. DTCH는 DL-SCH에 매핑될 수 있다.
상향링크에서, 논리 채널과 전송 채널 간의 연결은 다음과 같다. CCCH는 UL-SCH에 매핑될 수 있다. DCCH는 UL- SCH에 매핑될 수 있다. DTCH는 UL-SCH에 매핑될 수 있다.
3) RLC 서브계층은 3가지의 전송 모드를 지원한다: 트랜스패런트 모드(TM: Transparent Mode), 비확인 모드(UM: Unacknowledged Mode), 확인 모드(AM: Acknowledged Mode).
RLC 설정은 논리 채널 별로 적용될 수 있다. SRB의 경우 TM 또는 AM 모드가 이용되고, 반면 DRB의 경우 UM 또는 AM 모드가 이용된다.
RLC 서브계층은 상위 계층 PDU의 전달; PDCP와 독립적인 시퀀스 넘버링; ARQ(automatic repeat request)를 통한 에러 정정; 분할(segmentation) 및 재-분할(re-segmentation); SDU의 재결합(reassembly); RLC SDU 폐기(discard); RLC 재-확립(re-establishment)을 수행한다.
4) 사용자 평면을 위한 PDCP 서브계층은 시퀀스 넘버링(Sequence Numbering); 헤더 압축 및 압축-해제(decompression)(강인한 헤더 압축(RoHC: Robust Header Compression)의 경우만); 사용자 데이터 전달; 재배열(reordering) 및 복사 검출(duplicate detection) (PDCP 보다 상위의 계층으로 전달이 요구되는 경우); PDCP PDU 라우팅 (분할 베어러(split bearer)의 경우); PDCP SDU의 재전송; 암호화(ciphering) 및 해독화(deciphering); PDCP SDU 폐기; RLC AM를 위한 PDCP 재-확립 및 데이터 복구(recovery); PDCP PDU의 복제를 수행한다.
제어 평면을 위한 PDCP 서브계층은 추가적으로 시퀀스 넘버링(Sequence Numbering); 암호화(ciphering), 해독화(deciphering) 및 무결성 보호(integrity protection); 제어 평면 데이터 전달; 복제 검출; PDCP PDU의 복제를 수행한다.
RRC에 의해 무선 베어러를 위한 복제(duplication)이 설정될 때, 복제된 PDCP PDU(들)을 제어하기 위하여 추가적인 RLC 개체 및 추가적인 논리 채널이 무선 베어러에 추가된다. PDCP에서 복제는 동일한 PDCP PDU(들)을 2번 전송하는 것을 포함한다. 한번은 원래의 RLC 개체에게 전달되고, 두 번째는 추가적인 RLC 개체에게 전달된다. 이때, 원래의 PDCP PDU 및 해당 복제본은 동일한 전송 블록(transport block)에 전송되지 않는다. 서로 다른 2개의 논리 채널이 동일한 MAC 개체에 속할 수도 있으며(CA의 경우) 또는 서로 다른 MAC 개체에 속할 수도 있다(DC의 경우). 전자의 경우, 원래의 PDCP PDU와 해당 복제본이 동일한 전송 블록(transport block)에 전송되지 않도록 보장하기 위하여 논리 채널 매핑 제한이 사용된다.
5) SDAP 서브계층은 i) QoS 흐름과 데이터 무선 베어러 간의 매핑, ii) 하향링크 및 상향링크 패킷 내 QoS 흐름 식별자(ID) 마킹을 수행한다.
SDAP의 단일의 프로토콜 개체가 각 개별적인 PDU 세션 별로 설정되나, 예외적으로 이중 연결성(DC: Dual Connectivity)의 경우 2개의 SDAP 개체가 설정될 수 있다.
6) RRC 서브계층은 AS(Access Stratum) 및 NAS(Non-Access Stratum)과 관련된 시스템 정보의 브로드캐스트; 5GC 또는 NG-RAN에 의해 개시된 페이징(paging); UE와 NG-RAN 간의 RRC 연결의 확립, 유지 및 해제(추가적으로, 캐리어 병합(carrier aggregation)의 수정 및 해제를 포함하고, 또한, 추가적으로, E-UTRAN과 NR 간에 또는 NR 내에서의 이중 연결성(Dual Connectivity)의 수정 및 해제를 포함함); 키 관리를 포함한 보안 기능; SRB(들) 및 DRB(들)의 확립, 설정, 유지 및 해제; 핸드오버 및 컨텍스트 전달; UE 셀 선택 및 재해제 및 셀 선택/재선택의 제어; RAT 간 이동성을 포함하는 이동성 기능; QoS 관리 기능, UE 측정 보고 및 보고 제어; 무선 링크 실패의 검출 및 무선 링크 실패로부터 회복; NAS로부터 UE로의 NAS 메시지 전달 및 UE로부터 NAS로의 NAS 메시지 전달을 수행한다.
네트워크 슬라이싱(Network Slicing)
5G 시스템은 네트워크 자원과 네트워크 기능들을 각 서비스에 따라 독립적인 슬라이스(slice)로 제공하는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 기술을 도입하였다.
네트워크 슬라이싱이 도입됨에 따라 각 슬라이스 별로 네트워크 기능 및 네트워크 자원의 분리(Isolation), 독립적인 관리(independent management) 등을 제공할 수 있다. 이로 인하여 서비스, 사용자 등에 따라 5G 시스템의 네트워크 기능들을 선택하여 이를 조합함으로써 서비스, 사용자 별로 독립적이고 보다 유연한 서비스를 제공할 수 있다.
네트워크 슬라이스는 액세스 네트워크와 코어 네트워크를 논리적으로 통합한 네트워크를 지칭한다.
네트워크 슬라이스(Network Slice)는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
- 코어 네트워크 제어 평면 및 사용자 평면 기능
- NG-RAN
- 비-3GPP 액세스 네트워크로의 비-3GPP 상호동작 기능(N3IWF: Non-3GPP InterWorking Function)
각 네트워크 슬라이스 별로 지원되는 기능 및 네트워크 기능 최적화가 상이할 수 있다. 다수의 네트워크 슬라이스 인스턴스(instance)가 동일한 기능을 서로 다른 UE의 그룹에게 제공할 수 있다.
하나의 UE는 5G-AN을 경유하여 하나 이상의 네트워크 슬라이스 인스턴스에 동시에 연결될 수 있다. 하나의 UE는 최대 8개의 네트워크 슬라이스에 의해 동시에 서비스 받을 수 있다. UE를 서빙하는 AMF 인스턴스는 UE를 서빙하는 각 네트워크 슬라이스 인스턴스에 속할 수 있다. 즉, 이 AMF 인스턴스는 UE를 서빙하는 네트워크 슬라이스 인스턴스에 공통될 수 있다. UE를 서빙하는 네트워크 슬라이스 인스턴스(들)의 CN 부분은 CN에 의해 선택된다.
하나의 PDU 세션은 PLMN 별로 특정한 하나의 네트워크 슬라이스 인스턴스에만 속한다. 서로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스는 하나의 PDU 세션을 공유하지 않는다.
하나의 PDU 세션은 PLMN 별로 특정 하나의 네트워크 슬라이스 인스턴스에 속한다. 서로 다른 슬라이스가 동일한 DNN를 이용하는 슬라이스-특정 PDU 세션을 가질 수 있지만, 서로 다른 네트워크 슬라이스 인스턴스는 하나의 PDU 세션을 공유하지 않는다.
단일 네트워크 슬라이스 선택 보조 정보(S-NSSAI: Single Network Slice Selection Assistance information)는 네트워크 슬라이스를 식별한다. 각 S-NSSAI는 네트워크가 특정 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택하기 위해 이용되는 보조 정보이다. NSSAI는 S-NSSAI(들)의 집합이다. S-NSSAI는 다음을 포함한다:
- 슬라이스/서비스 타입(SST: Slice/Service type): SST는 기능과 서비스 측면에서 예상되는 네트워크 슬라이스의 동작을 나타낸다.
- 슬라이스 구분자(SD: Slice Differentiator): SD는 지시된 SST를 모두 준수하는 잠재적인 복수의 네트워크 슬라이스 인스턴스들로부터 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택하기 위한 SST(들)를 보완하는 선택적인 정보이다.
1) 초기 접속 시 네트워크 슬라이스 선택
UE는 PLMN 별로 홈 PLMN(HPLMN: Home PLMN)에 의해 설정 NSSAI(Configured NSSAI)를 설정 받을 수 있다. Configured NSSAI는 PLMN-특정되고, HPLMN는 각 Configured NSSAI이 적용되는 PLMN(들)을 지시한다.
UE의 초기 연결 시, RAN은 NSSAI를 이용해서 메시지를 전달할 초기 네트워크 슬라이스를 선택한다. 이를 위해, 등록 절차에서 UE는 네트워크에 요청 NSSAI(Requested NSSAI)를 제공한다. 이때, UE가 네트워크에 Requested NSSAI를 제공할 때, 소정의 PLMN 내 UE는 해당 PLMN의 Configured NSSAI에 속한 S-NSSAI들만을 사용한다.
만약 UE가 RAN에 NSSAI를 제공하지 않거나, 제공된 NSSAI에 따라 적절한 네트워크 슬라이스를 RAN이 선택하지 못할 때, RAN은 디폴트(Default) 네트워크 슬라이스를 선택할 수 있다.
가입 데이터는 UE가 가입된 네트워크 슬라이스(들)의 S-NSSAI(들)을 포함한다. 하나 이상의 S-NSSAI(들)은 기본(default) S-NSSAI로서 마킹될 수 있다. S-NSSAI이 기본으로서 마킹되면, UE가 등록 요청(Registration request) 내에서 네트워크에게 어떠한 S-NSSAI도 전송하지 않더라도, 네트워크는 관련된 네트워크 슬라이스로 UE에게 서비스할 수 있다.
UE가 성공적으로 등록되면, CN은 전체의 허용 NSSAI(Allowed NSSAI)(하나 이상의 S-NSSAI를 포함)를 제공함으로써 (R)AN에게 알려준다. 또한, UE의 등록 절차가 성공적으로 완료될 때, UE는 이 PLMN을 위한 Allowed NSSAI를 AMF로부터 획득할 수 있다.
Allowed NSSAI는 이 PLMN을 위한 Configured NSSAI에 우선한다. UE는 이후 서빙 PLMN 내 네트워크 슬라이스 선택 관련 절차를 위한 네트워크 슬라이스에 해당되는 Allowed NSSAI 내 S-NSSAI(들)만을 사용한다.
각 PLMN에 있어서, UE는 Configured NSSAI 및 Allowed NSSAI(존재하는 경우)를 저장한다. UE가 PLMN를 위한 Allowed NSSAI를 수신할 때, 이 PLMN를 위한 이전에 저장된 Allowed NSSAI를 대체(override)한다.
2) 슬라이스 변경
네트워크는 로컬 정책, UE의 이동성, 가입 정보 변경 등에 따라 이미 선택된 네트워크 슬라이스 인스턴스를 변경할 수 있다. 즉, UE의 네트워크 슬라이스의 세트는 UE가 네트워크에 등록되어 있는 동안 어느 때이든 변경될 수 있다. 또한, UE의 네트워크 슬라이스의 세트의 변경은 네트워크 또는 특정 조건 하의 UE에 의해 개시될 수도 있다.
지역(local) 정책, 가입 정보 변경 및/또는 UE의 이동성을 기반으로, 네트워크는 UE가 등록된 허용되는 네트워크 슬라이스(들)의 세트를 변경할 수 있다. 네트워크는 등록 절차 중에 이러한 변경을 수행할 수 있으며, 또는 등록 절차를 트리거할 수 있는 절차를 이용하여 지원되는 네트워크 슬라이스(들)의 변경을 UE에게 통지할 수 있다.
네트워크 슬라이스 변경 시 네트워크는 새로운 Allowed NSSAI 및 트래킹 영역 리스트(Tracking Area list)를 UE에게 제공할 수 있다. UE는 이동성 관리 절차(Mobility Management Procedure)에 따른 시그널링에 새로운 NSSAI를 포함시켜 전송함으로써 슬라이스 인스턴스의 재선택을 유발한다. 슬라이스 인스턴스의 변경에 따라 이를 지원하는 AMF도 변경될 수 있다.
UE가 네트워크 슬라이스가 더 이상 이용 가능하지 않은 영역으로 진입하면, 코어 네트워크는 PDU 세션 해제 절차를 통해 더 이상 이용 가능하지 않은 네트워크 슬라이스에 상응하는 S-NSSAI에 대한 PDU 세션을 해제한다.
더 이상 이용 가능하지 않은 슬라이스에 상응하는 PDU 세션이 해제될 때, UE는 UE 정책을 이용하여 기존의 트래픽이 다른 슬라이스에 속한 PDU 세션을 통해 라우팅될 수 있는지 여부를 결정한다.
사용되는 S-NSSAI(들)의 세트의 변경을 위해, UE는 등록 절차를 개시한다.
3) SMF 선택
PCF는 네트워크 슬라이스 선택 정책(NSSP: Network Slice Selection Policy)을 UE에게 제공한다. NSSP는 UE를 S-NSSAI과의 연계시키고, 트래픽이 라우팅될 PDU 세션을 결정하기 위하여 UE에 의해 사용된다.
네트워크 슬라이스 선택 정책은 UE의 어플리케이션 별로 제공하고, 이는 UE 어플리케이션별로 S-NSSAI를 매핑할 수 있는 규칙을 포함한다. AMF는 UE가 전달한 SM-NSSAI 및 DNN 정보와 함께 가입자 정보, 로컬 사업자 정책 등을 이용해서 PDU 세션 관리를 위한 SMF을 선택한다.
특정 슬라이스 인스턴스를 위한 PDU 세션이 확립될 때, RAN이 슬라이스 인스턴스의 특정 기능에 액세스할 수 있도록, CN은 이 PDU 세션이 속한 슬라이스 인스턴스에 해당하는 S-NSSAI를 (R)AN에게 제공한다.
세션 관리(Session Management)
5GC는 PDU 연결 서비스(PDU Connectivity Service) 즉, UE와 데이터 네트워크 명칭(DNN: Data Network Name)(또는 액세스 포인트 명칭(APN: Access Point Name))에 의해 식별되는 DN 간에 PDU(들)의 교환을 제공하는 서비스를 지원한다. PDU 연결 서비스는 UE로부터 요청 시 확립되는 PDU 세션을 통해 지원된다.
각 PDU 세션은 단일의 PDU 세션 타입을 지원한다. 즉, PDU 세션의 확립 시 UE에 의해 요청된 단일의 타입의 PDU의 교환을 지원한다. 다음과 같은 PDU 세션 타입이 정의된다. IP 버전 4(IPv4: IP version4), IP 버전 6(IPv6: IP version6), 이더넷(Ethernet), 비구조화(unstructured). 여기서, UE와 DN 간에 교환되는 PDU의 타입은 5G 시스템에서 완전히 트랜스패런트(transparent)하다.
PDU 세션은 UE와 SMF 간에 N1을 통해 교환되는 NAS SM 시그널링을 이용하여 (UE 요청 시) 확립되고, (UE 및 5GC 요청 시) 수정되고, (UE 및 5GC 요청 시) 해제된다. 어플리케이션 서버로부터 요청 시, 5GC는 UE 내 특정 어플리케이션을 트리거할 수 있다. UE는 트리거 메시지를 수신하면 해당 메시지를 식별된 어플리케이션으로 전달하고, 식별된 어플리케이션은 특정 DNN으로 PDU 세션을 확립할 수 있다.
SMF는 UE 요청이 사용자 가입 정보에 따르는지 여부를 체크한다. 이를 위해, SMF는 UDM으로부터 SMF 레벨 가입 데이터(SMF level subscription data)를 획득한다. 이러한 데이터는 DNN 별로 허용된 PDU 세션 타입을 지시할 수 있다:
다수의 액세스를 통해 등록된 UE는 PDU 세션을 확립하기 위한 액세스를 선택한다.
UE는 3GPP와 비-3GPP 액세스 간에 PDU 세션을 이동하기 위해 요청할 수 있다. 3GPP와 비-3GPP 액세스 간에 PDU 세션을 이동하기 위한 결정은 PDU 세션 별로 만들어진다. 즉, UE는 다른 PDU 세션이 비-3GPP 액세스를 이용하는 중에 3GPP 액세스를 이용한 PDU 세션을 가질 수 있다.
네트워크에서 전송되는 PDU 세션 확립 요청 내에서, UE는 PDU 세션 식별자(PDU Session Id(identity))를 제공한다. UE는 또한 PDU 세션 타입, 슬라이싱(slicing) 정보, DNN, 서비스 및 세션 연속성(SSC: Service and Session Continuity) 모드를 제공할 수 있다.
UE는 동일한 DN으로 또는 서로 다른 DN으로, 3GPP 액세스를 경유하여 및/또는 비-3GPP 액세스를 경유하여, 다수의 PDU 세션을 동시에 확립할 수 있다.
UE는 서로 다른 UPF 종단 N6에 의해 서비스되는 동일한 DN으로 다수의 PDU 세션을 확립할 수 있다.
다수의 확립된 PDU 세션을 가지는 UE는 서로 다른 SMF에 의해 서비스될 수 있다.
동일한 UE에게 속한 (동일한 또는 서로 다른 DNN으로) 서로 다른 PDU 세션의 사용자 평면 경로는 DN과 접속(interfacing)한 UPF와 AN 간에 완전하게 분리될 수 있다.
5G 시스템 아키텍처는 세션 및 서비스 연속성(SCC: session and service continuity)을 지원함으로써, UE 내 서로 다른 어플리케이션/서비스의 다양한 연속성 요구사항을 만족시킬 수 있다. 5G 시스템은 서로 다른 SSC 모드를 지원한다. PDU 세션 앵커(anchor)와 연관된 SSC 모드는 PDU 세션이 확립되어 있는 동안 변경되지 않는다.
- SSC 모드 1이 적용되는 PDU 세션의 경우, 네트워크는 UE에게 제공되는 연속성 서비스를 유지한다. IP 타입의 PDU 세션의 경우, IP 주소가 유지된다.
- SSC 모드 2가 이용되는 경우, 네트워크는 UE에게 전달되는 연속성 서비스를 해제할 수 있으며, 또한 해당 PDU 세션을 해제할 수 있다. IP 타입의 PDU 세션의 경우, 네트워크는 UE에게 할당되었던 IP 주소(들)을 해제할 수 있다.
- SSC 모드 3이 이용되는 경우, 사용자 평면에 대한 변경은 UE가 알 수 있지만, 네트워크는 UE가 연결성을 잃지 않도록 보장한다. 더 나은 서비스 연속성을 허용하기 위하여, 이전의 연결이 종료되기 전에 새로운 PDU 세션 앵커 포인트를 통한 연결이 확립된다. IP 타입의 PDU 세션의 경우, 앵커 재배치 동안에 IP 주소는 유지되지 않는다.
SSC 모드 선택 정책은 UE의 어플리케이션(또는 어플리케이션 그룹)과 연관된 SSC 모드의 타입을 결정하기 위하여 사용된다. 운영자는 SSC 모드 선택 정책을 UE에게 미리 설정할 수 있다. 이 정책은 UE가 어플리케이션(또는 어플리케이션의 그룹)과 연관된 SSC 모드의 타입을 결정하기 위하여 사용될 수 있는 하나 또는 그 이상의 SSC 모드 선택 정책 규칙을 포함한다. 또한, 이 정책은 UE의 모든 어플리케이션에 적용될 수 있는 기본(default) SSC 모드 선택 정책 규칙을 포함할 수 있다.
UE가 새로운 PDU 세션을 요청할 때 SSC 모드를 제공하면, SMF는 요청된 SSC 모드를 수락할 지 또는 요청된 SSC 모드를 가입 정보 및/또는 지역(local) 설정에 기반하여 수정할 지 선택한다. UE가 새로운 PDU 세션을 요청할 때 SSC 모드를 제공하지 않으면, SMF는 가입 정보 내 열거된 데이터 네트워크를 위한 default SSC 모드를 선택하거나 또는 SSC 모드를 선택하기 위한 local 설정을 적용한다.
SMF는 UE에게 PDU 세션에 대하여 선택된 SSC 모드를 알려준다.
이동성 관리(Mobility Management)
등록 관리(RM: Registration Management)는 UE/사용자를 네트워크에 등록(register) 또는 등록-해제(de-register)하기 위하여 그리고 사용자 컨텍스트를 네트워크 내 확립하기 위하여 이용된다.
1) 등록 관리
UE/사용자는 등록을 요구하는 서비스를 받기 위하여 네트워크에 등록할 필요가 있다. 한번 등록이 된 후, 적용 가능하다면, UE는 주기적으로 접근가능(reachable)을 유지하기 위하여(주기적인 등록 업데이트), 또는 이동 시(이동성 등록 업데이트), 또는 자신의 능력을 업데이트하거나 프로토콜 파라미터를 재협상하기 위하여 네트워크에 자신의 등록을 업데이트할 수 있다.
최초 등록 절차는 네트워크 액세스 제어 기능(Network Access Control function)의 실행(즉, UDM 내 가입 프로필에 기반한 사용자 인증 및 액세스 인증)을 포함한다. 등록 절차의 결과로서, 서빙 AMF의 식별자가 UDM 내 등록된다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 RM 상태 모델을 예시한다. 특히, 도 13(a)는 UE 내 RM 상태 모델을 나타내고, 도 13(b)는 AMF 내 RM 상태 모델을 나타낸다.
도 13을 참조하면, 선택된 PLMN 내 UE의 등록 상태를 반영하기 위하여 UE 및 AMF 내에서 RM-DEREGISTERED 및 RM-REGISTERED 2가지의 RM 상태가 사용된다.
RM DEREGISTERED 상태에서, UE는 네트워크에 등록되지 않는다. AMF 내 UE 컨텍스트는 UE에 대한 유효한 위치 또는 라우팅 정보가 유지되지 않으며, 따라서 UE는 AMF에 의해 접근가능(reachable)하지 않다. 그러나, 예를 들어, 매 등록 절차 동안에 인증 절차가 수행되는 것을 방지하기 위하여, 일부 UE 컨텍스트는 여전히 UE 및 AMF 내 저장될 수 있다.
- RM DEREGISTERED 상태에서, UE가 등록을 요구하는 서비스를 받을 필요가 있으면, UE는 최초 등록 절차를 이용하여 선택된 PLMN에 등록을 시도한다. 또는, 최초 등록 시 등록 거절(Registration Reject)을 수신하면, UE는 RM DEREGISTERED 상태로 남는다. 반면, 등록 승인(Registration Accept)을 수신할 때, UE는 RM-REGISTERED 상태로 진입한다.
- RM DEREGISTERED 상태에서, 적용 가능할 때, AMF는 등록 승인(Registration Accept)을 UE에게 전송함으로써 UE의 최초 등록을 승인하고, RM-REGISTERED 상태로 진입한다. 또는, 적용 가능할 때, 등록 거절(Registration Reject)을 UE에게 전송함으로써 UE의 최초 등록을 거절한다.
RM REGISTERED 상태에서, UE는 네트워크에 등록된다. RM-REGISTERED 상태에서, UE는 네트워크에 등록을 요구하는 서비스를 받을 수 있다.
- RM-REGISTERED 상태에서, 현재 서빙 셀의 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity)가 네트워크로부터 UE가 수신하였던 TAI의 리스트 내 없으면, UE의 등록을 유지하고 AMF가 UE에게 페이징할 수 있도록, UE는 이동성 등록 업데이트 절차(mobility Registration Update procedure)를 수행한다. 또는, UE가 여전히 활동(active) 상태라고 네트워크에게 알리기 위하여, UE는 주기적인 업데이트 타이머의 만료됨으로써 트리거된 주기적인 등록 업데이트 절차(periodic Registration Update procedure)를 수행한다. 또는, 자신의 능력 정보를 업데이트하거나 네트워크와 프로토콜 파라미터를 재협상하기 위하여, UE는 등록 업데이트 절차(Registration Update procedure)를 수행한다. 또는, UE가 더 이상 PLMN에 등록될 필요가 없을 때, UE는 등록-해제 절차(Deregistration procedure)를 수행하고, RM-DEREGISTERED 상태로 진입한다. UE는 어느 때이든 네트워크로부터 등록-해제(deregister)를 결정할 수 있다. 또는, UE는 등록 거절(Registration Reject) 메시지, 등록해제(Deregistration) 메시지를 수신할 때 또는 어떠한 시그널링의 개시없이 로컬 등록해제(local deregistraion) 절차를 수행할 때, RM-DEREGISTERED 상태에 진입한다.
- RM-REGISTERED 상태에서, UE가 더 이상 PLMN에 등록될 필요가 없을 때, AMF는 등록-해제 절차(Deregistration procedure)를 수행하고, RM-DEREGISTERED 상태로 진입한다. AMF는 어느 때이든 UE의 등록-해제(deregister)를 결정할 수 있다. 또는, 암묵적인 등록-해제 타이머(Implicit Deregistration timer)가 만료된 후, AMF는 어느 때이든 암묵적인 등록-해제(Implicit Deregistration)를 수행한다. AMF는 암묵적인 등록-해제(Implicit Deregistration) 이후에 RM-DEREGISTERED 상태에 진입한다. 또는 통신의 종단(end)에서 등록해제(deregistraion)를 수행하기 위해 협상하였던 UE를 위해 지역 등록해제(local deregistraion)을 수행한다. AMF는 지역 등록해제(local deregistraion) 후에 RM-DEREGISTERED 상태로 진입한다. 또는, 적용 가능할 때, AMF는 UE로부터 등록 업데이트(Registration Update)를 승인하거나 거절한다. AMF는 UE로부터 등록 업데이트(Registration Update)를 거절할 때, UE 등록을 거절할 수 있다.
등록 영역 관리는 UE에게 등록 영역을 할당 및 재할당하는 기능을 포함한다. 등록 영역은 액세스 타입(즉, 3GPP 액세스 또는 비-3GPP 액세스) 별로 관리된다.
UE가 3GPP 액세스를 통해 네트워크에 등록될 때, AMF는 UE에게 TAI 리스트 내 트래킹 영역(TA: Tracking Area)(들)의 세트를 할당한다. AMF가 등록 영역을 할당할 때(즉, TAI 리스트 내 TA의 세트), AMF는 다양한 정보(예를 들어, 이동성 패턴 및 허용된/비-허용된 영역 등)를 고려할 수 있다. 서빙 영역으로서 전체 PLMN(whole PLMN, all PLMN)을 가지는 AMF는 MICO 모드인 UE에게 등록 영역으로서 전체 PLMN을 할당할 수 있다.
5G 시스템은 단일의 TAI 리스트 내 서로 다른 5G-RAT(들)을 포함하는 TAI 리스트의 할당을 지원한다.
UE가 비-3GPP 액세스를 통해 네트워크에 등록될 때, 비-3GPP 액세스를 위한 등록 영역은 고유한 예약된 TAI 값(즉, 비-3GPP 액세스에 전용된)에 해당한다. 따라서, 5GC로의 비-3GPP 액세스를 위한 고유한 TA가 존재하며, 이를 N3GPP TAI로 지칭한다.
TAI 리스트를 생성할 때, AMF는 TAI 리스트가 전송된 액세스에 적용 가능한 TAI(들)만을 포함시킨다.
2) 연결 관리
연결 관리(CM: Connection Management)는 UE와 AMF 간의 시그널링 연결을 확립 및 해제하기 위하여 이용된다. CM은 N1을 통한 UE와 AMF 간의 시그널링 연결을 확립 및 해제하는 기능을 포함한다. 이 시그널링 연결은 UE와 코어 네트워크 간에 NAS 시그널링 교환을 가능하도록 하기 위하여 이용된다. 이 시그널링 연결은 UE와 AN 간의 UE를 위한 AN 시그널링 연결 및 AN와 AMF 간의 UE를 위한 N2 연결 모두를 포함한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 CM 상태 모델을 예시한다. 특히, 도 14(a)는 UE 내 CM 상태 천이를 나타내고, 도 14(b)는 AMF 내 CM 상태 천이를 나타낸다.
도 14를 참조하면, AMF와의 UE의 NAS 시그널링 연결을 반영하기 위하여 CM-IDLE 및 CM-CONNECTED 2가지의 CM 상태가 사용된다.
CM-IDLE 상태 내 UE는 RM-REGISTERED 상태이고, N1을 통한 AMF과 확립된 NAS 시그널링 연결을 가지지 않는다. UE는 셀 선택, 셀 재선택 및 PLMN 선택을 수행한다.
CM-IDLE 상태 내 UE에 대한 AN 시그널링 연결, N2 연결 및 N3 연결이 존재하지 않는다.
- CM-IDLE 상태에서, UE는 MICO 모드가 아니라면, 서비스 요청 절차(service request procedure)를 수행함으로써 페이징에 응답한다(수신한 경우). 또는, UE가 전송할 상향링크 시그널링 또는 사용자 데이터를 가질 때, 서비스 요청 절차(service request procedure)를 수행한다. 또는, AN 시그널링 연결이 UE와 AN 간에 확립될 때마다 UE는 CM-CONNECTED 상태에 진입한다. 또는, 최초 NAS 메시지(Initial NAS message)(등록 요청(Registration Request), 서비스 요청(Service Request) 또는 등록-해제 요청(Deregistration Request))의 전송은 CM-IDLE 상태로부터 CM-CONNECTED 상태로 천이를 개시한다.
- CM-IDLE 상태에서, UE가 MICO 모드가 아니라면, AMF가 UE에게 전송될 시그널링 또는 단말-종단(mobile-terminated) 데이터를 가질 때, 페이징 요청(Paging Request)을 해당 UE에게 전송함으로써, 네트워크에 의해 트리거된 서비스 요청 절차(network triggered service request procedure)를 수행한다. AN와 AMF 간의 해당 UE에 대한 N2 연결이 확립될 때마다, AMF는 CM-CONNECTED 상태에 진입한다.
CM-CONNECTED 상태인 UE는 N1을 통해 AMF와의 NAS 시그널링 연결을 가진다.
CM-CONNECTED 상태에서, AN 시그널링 연결이 해제될 때마다 UE는 CM-IDLE 상태에 진입한다.
- CM-CONNECTED 상태에서, UE를 위한 N2 시그널링 연결 및 N3 연결이 해제될 때마다 AMF는 CM-IDLE 상태에 진입한다.
- NAS 시그널링 절차가 완료될 때, AMF는 UE의 NAS 시그널링 연결을 해제하도록 결정할 수 있다. AN 시그널링 연결 해제가 완료될 때, UE 내 CM 상태는 CM-IDLE로 변경된다. N2 컨텍스트 해제 절차가 완료될 때, AMF 내 UE를 위한 CM 상태는 CM-IDLE로 변경된다.
AMF는 UE가 코어 네트워크로부터 등록-해제(de-register)할 때까지 UE를 CM-CONNECTED 상태로 유지시킬 수 있다.
CM-CONNECTED 상태인 UE는 RRC 비활성(RRC Inactive) 상태일 수 있다. UE가 RRC Inactive 상태일 때, UE 접근가능성(reachability)은 코어 네트워크로부터의 보조 정보를 이용하여 RAN에 의해 관리된다. 또한, UE가 RRC Inactive 상태일 때, UE 페이징은 RAN에 의해 관리된다. 또한, UE가 RRC Inactive 상태일 때, UE는 UE의 CN 및 RAN 식별자를 이용하여 페이징을 모니터한다.
RRC Inactive 상태는 NG-RAN에 적용된다(즉, 5G CN에 연결되는 NR 및 E-UTRA에 적용된다.).
네트워크 설정에 기초하여, UE를 RRC Inactive 상태로 전환할지 여부에 대한 NG-RAN의 결정을 보조하기 위하여 AMF는 보조 정보를 NG-RAN에게 제공한다.
RRC Inactive 보조 정보는 RRC Inactive 상태 중에 RAN 페이징을 위한 UE 특정 DRX(Discontinuous Reception) 값, 그리고 UE에게 제공되는 등록 영역을 포함한다.
CN 보조 정보는 N2 활성화(activation) 중에(즉, 등록, 서비스 요청, 경로 스위치 중에) 서빙 NG RAN 노드에게 제공된다.
N2 및 N3 참조 포인트의 상태는 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태에 진입하는 UE에 의해 변경되지 않는다. RRC Inactive 상태인 UE는 RAN 통지 영역을 알고 있다.
UE가 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태일 때, UE는 상향링크 데이터 대기(pending), 단말 개시(Mobile initiated) 시그널링 절차(즉, 주기적인 등록 업데이트), RAN 페이징에 대한 응답 또는 UE가 RAN 통지 영역을 벗어났음을 네트워크로의 알림으로 인하여 RRC 연결을 재개(resume)할 수 있다.
UE가 동일한 PLMN 내 서로 다른 NG-RAN 노드에서 연결이 재개되면, UE AS 컨텍스트는 이전(old) NG RAN 노드로부터 회수되고, 절차는 CN을 향해 트리거된다.
UE가 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태일 때, UE는 GERAN/UTRAN/EPS로 셀 선택을 수행하고, 아이들 모드 절차를 따른다.
또한, RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태인 UE는 CM-IDLE 모드로 진입하고, 다음과 같은 경우에 관련된 NAS 절차를 따른다.
-
RRC 재개 절차가 실패하는 경우,
-
RRC Inactive 모드 내에서 해결될 수 없는 실패 시나리오 내에서 UE의 CM-IDLE 모드로의 이동이 요구되는 경우.
NAS 시그널링 연결 관리는 NAS 시그널링 연결을 확립 및 해제하는 기능을 포함한다.
NAS 시그널링 연결 확립 기능은 CM-IDLE 상태인 UE의 NAS 시그널링 연결을 확립하기 위하여 UE 및 AMF에 의해 제공된다.
CM-IDLE 상태인 UE가 NAS 메시지를 전송할 필요가 있을 때, UE는 AMF로의 시그널링 연결을 확립하기 위하여 서비스 요청(Service Request) 또는 등록(registration) 절차를 개시한다.
UE의 선호도, UE 가입 정보, UE 이동성 패턴 및 네트워크 설정에 기반하여, AMF는 UE가 네트워크로부터 등록-해제(de-register)할 때까지 NAS 시그널링 연결을 유지할 수 있다.
NAS 시그널링 연결의 해제의 절차는 5G (R)AN 노드 또는 AMF에 의해 개시된다.
UE가 AN 시그널링 연결이 해제됨을 감지하면, UE는 NAS 시그널링 연결이 해제되었다고 판단한다. AMF가 N2 컨텍스트가 해제되었다고 감지하면, AMF는 NAS 시그널링 연결이 해제되었다고 판단한다.
3) UE 이동성 제한(Mobility Restriction)
이동성 제한은 5G 시스템 내 UE의 서비스 액세스 또는 이동성 제어를 제한한다. 이동성 제한 기능은 UE, RAN 및 코어 네트워크에 의해 제공된다.
이동성 제한은 3GPP 액세스에만 적용되고, 비-3GPP 액세스에는 적용되지 않는다.
CM-IDLE 상태 그리고 RRC Inactive를 수반하는 CM-CONNECTED 상태에서 이동성 제한은 코어 네트워크로부터 수신된 정보에 기반하여 UE에 의해 수행된다. CM-CONNECTED 상태에서 이동성 제한은 RAN 및 코어 네트워크에 의해 수행된다.
CM-CONNECTED 상태에서, 코어 네트워크는 RAN에게 이동성 제한을 위한 핸드오버 제한 리스트(Handover Restriction List)로 제공한다.
이동성 제한은 다음과 같이 RAT 제한, 금지된 영역(Forbidden area) 및 서비스 영역 제한을 포함한다:
-
RAT 제한: RAT 제한은 UE의 액세스가 허용되지 않는 3GPP RAT(들)로 정의된다. 제한된 RAT 내 UE는 가입 정보에 기반하여 네트워크와의 어떠한 통신을 개시하도록 허용되지 않는다.
- 금지된 영역: 소정의 RAT 하의 금지된 영역 내에서, UE는 UE는 가입 정보에 기반하여 네트워크와의 어떠한 통신을 개시하도록 허용되지 않는다.
- 서비스 영역 제한: UE가 다음과 같이 네트워크와의 통신을 개시할 수 있거나 또는 개시할 수 없는 영역을 정의한다:
-
허용된 영역(Allowed area): 소정의 RAT 하의 허용된 영역 내에서 UE는 가입 정보에 의해 허용되면 네트워크와의 통신을 개시하도록 허용된다.
- 허용되지 않은 영역(Non-allowed area): 소정의 RAT 하의 허용되지 않은 영역 내에서 UE는 가입 정보에 기반하여 서비스 영역이 제한된다. UE 및 네트워크는 서비스 요청(Service Request) 또는 사용자 서비스를 획득하기 위한 (CM-IDLE 및 CM-CONNECTED 상태 모두) 세션 관리 시그널링을 개시하도록 허용되지 않는다. UE의 RM procedure는 Allowed area에서와 동일하다. 허용되지 않은 영역 내 UE는 코어 네트워크의 페이징에 서비스 요청(Service Request)으로 응답한다.
소정의 UE에 있어서, 코어 네트워크는 UE 가입 정보에 기반하여 서비스 영역 제한을 결정한다. 선택적으로, 허용된 영역은 PCF에 의해 정교하게 조정(fine-tuned)(예를 들어, UE 위치, 영구적인 기기 식별자(PEI: Permanent Equipment Identifier), 네트워크 정책 등에 기반하여) 될 수 있다. 서비스 영역 제한은 예를 들어, 가입 정보, 위치, PEI 및/또는 정책 변경으로 인하여 변경될 수 있다. 서비스 영역 제한은 등록(Registration) 절차 중에 업데이트될 수 있다.
UE가 RAT 제한, 금지된 영역, 허용된 영역, 허용되지 않은 영역 또는 이들의 조합 간에 중첩되는 영역을 가지면, UE는 다음과 같은 우선순위에 따라 진행한다:
- RAT 제한의 평가는 어떠한 다른 이동성 제한의 평가보다 우선한다;
- 금지된 영역의 평가는 허용된 영역 및 허용되지 않은 영역의 평가보다 우선한다; 및
- 허용되지 않은 영역의 평가는 허용된 영역의 평가보다 우선한다.
4) 단말 개시 연결 전용(MICO: Mobile Initiated Connection Only) 모드
UE는 최초 등록 또는 등록 업데이트 중에 MICO 모드의 선호(preference)를 지시할 수 있다. AMF는 Local 설정, UE가 지시한 preference, UE 가입 정보 및 네트워크 정책 또는 이들의 조합에 기반하여 MICO 모드가 UE에게 허용되는지 여부를 결정하고, 등록 절차 중에 UE에게 알려준다.
UE 및 코어 네트워크는 다음의 등록 시그널링에서 MICO 모드를 재개시(re-initiate)하거나 또는 종료(exit)한다. MICO 모드가 등록 절차 내에서 명확히 지시되지 않고 등록 절차가 성공적으로 완료되면, UE 및 AMF는 MICO 모드를 사용하지 않는다. 즉, UE는 일반 UE로서 동작하고, 네트워크도 해당 UE는 일반 UE로서 취급한다.
AMF는 등록 절차 중에 UE에게 등록 영역을 할당한다. AMF가 UE에게 MICO 모드를 지시하면, 등록 영역은 페이징 영역 크기로 제한되지 않는다. AMF 서빙 영역이 전체 PLMN라면, AMF는 UE에게 “모든 PLMN” 등록 영역을 제공할 수 있다. 이 경우, 이동성으로 인한 동일한 PLMN로의 재-등록은 적용하지 않는다. MICO 모드인 UE에게 이동성 제한이 적용되면, AMF는 허용된 영역/허용되지 않은 영역을 UE에게 할당한다.
AMF가 UE에게 MICO 모드를 지시하면, AMF는 UE가 CM-IDLE 상태인 동안에는 항상 접근 가능하지 않다고(unreachable) 간주한다. AMF는 MICO 모드이며 CM-IDLE 상태인 해당 UE에 대한 하향링크 데이터 전달을 위한 어떠한 요청도 거절한다. AMF는 또한 NAS를 통한 SMS, 위치 서비스 등과 같은 하향링크 전달(transport)을 지연시킨다. MICO 모드 내 UE는, UE가 CM-CONNECTED 모드일 때만, 단말 종단(mobile terminated) 데이터 또는 시그널링을 위해 접근 가능하다(reachable).
MICO 모드인 UE가 CM-CONNECTED 모드로 전환할 때 mobile terminated 데이터 및/또는 시그널링을 즉시 전달할 수 있도록, AMF는 계류 중인 데이터 지시(Pending Data indication)을 RAN 노드에게 제공할 수 있다. RAN 노드가 이 지시를 수신하면, RAN 노드는 사용자 비활동성(inactivity)를 결정할 때 이 정보를 고려한다.
MICO 모드인 UE는 CM-IDLE 상태 동안에 페이징을 청취할 필요가 없다. MICO 모드인 UE가 다음과 같은 이유 중 하나로 인하여 CM-IDLE로부터 CM-CONNECTED 모드로의 전환을 개시할 때까지, UE는 CM-IDLE 상태 내에서 어떠한 AS 절차를 중단할 수 있다:
- UE 내 변경(예를 들어, 설정 변경)이 네트워크로의 등록 업데이트를 요구하는 경우
- 주기적인 등록 타이머가 만료하는 경우
- MO(Mobile Originating) 데이터가 계류 중(pending)인 경우
- MO 시그널링이 계류 중(pending)인 경우
서비스의 품질(QoS: Quality of Service) 모델
QoS란 다양한 트래픽(메일, 데이터전송, 음성, 영상)을 각각의 성격에 따라 사용자에게 원활한 서비스 전달을 하기 위한 기술이다.
5G QoS 모델(model)은 프레임 워크 기반 QoS 플로우(flow)을 지원한다. 5G QoS model은 보장된 플로우 비트 레이트(GFBR: Guaranteed Flow Bit Rate)를 요구하는 QoS 플로우 및 GFBR를 요구하지 않는 QoS 플로우를 모두 지원한다.
QoS 플로우는 PDU 세션에서 QoS 구별을 위한 가장 정밀한 단위(finest granularity)이다.
QoS 플로우 식별자(QFI: QoS 플로우 ID)는 5G 시스템 내에서 QoS 플로우를 식별하기 위해 사용된다. QFI는 PDU 세션 내에서 고유하다. PDU 세션 내 동일한 QFI를 가지는 사용자 평면 트래픽은 동일한 트래픽 전달 처리(예를 들어, 스케줄링, 승인 임계치(admission threshold) 등)를 수신한다. QFI는 N3 (및 N9) 상에서 캡슐화 헤더(encapsulation header) 내에서 전달된다. QFI는 서로 다른 페이로드의 타입의 PDU(즉, IP 패킷, unstructured 패킷, 이더넷 프레임)에 적용될 수 있다.
다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, ‘QoS’와 ‘QoS 플로우’를 혼용하여 사용한다. 따라서, 본 명세서에서 ‘QoS’는 ‘QoS 플로우’를 의미하거나, ‘QoS’는 ‘QoS 플로우’를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
5G 시스템 내에서, QoS 플로우들은 PDU 세션 확립(establishment) 또는 QoS 플로우 확립/변경(modification) 시 SMF에 의해 제어될 수 있다.
적용 가능한 경우, 모든 QoS 플로우는 다음과 같은 특징을 갖는다:
- 미리 AN에 설정되거나, 또는 N2 참조 포인트를 통해 SMF로부터 AMF를 거쳐 AN으로 제공되는 QoS 프로필;
- N1 참조 포인트를 통해 AMF를 거쳐 SMF로부터 UE로 제공된 하나 이상의 네트워크-제공 QoS 규칙(들) 및/또는 하나 이상의 UE 도출(derived) QoS 규칙(들)
- N4 참조 포인트를 통해 SMF로부터 UPF로 제공된 SDF 분류 및 QoS 관련 정보(예를 들어, 세션-AMBR(Aggregate Maximum Bit Rate)).
QoS 플로우는 QoS 프로필에 따라 ‘보장된 비트 레이트(GBR: Guaranteed Bit Rate)’ 또는 ‘보장되지 않은 비트 레이트(Non-GBR: Non-Guaranteed Bit Rate)’가 될 수 있다. QoS 플로우의 QoS 프로필은 다음과 같은 QoS 파라미터들을 포함한다:
i) 각각의 QoS 플로우에 대하여, QoS 파라미터들은 다음을 포함할 수 있다:
-
5G QoS 지시자(5QI: 5G QoS Indicator): 5QI는 5G QoS 특징들(즉, QoS 플로우를 위한 제어 QoS 전달 취급 액세스 노드-특정 파라미터들, 예를 들어, 스케줄링 가중치, 승인 임계치, 큐 관리 임계치, 링크 계층 프로토콜 설정 등)을 참조하기 위한 스칼라이다.
-
할당 및 보유 우선순위(ARP: Allocation and Retention Priority): ARP는 우선순위 레벨, 선점(pre-emption) 능력 및 선점 취약성(vulnerability)을 포함한다. 우선순위 레벨은 자원 요청의 상대적인 중요성을 정의한다. 이는 자원이 제한된 경우 새로운 QoS 플로우가 수락될 수 있는지 거절될 필요가 있는지 결정하기 위하여 이용되고, 또한 자원이 제한된 동안에 기존의 QoS 플로우가 자원을 선점할지 여부를 결정하기 위하여 이용된다.
ii) 또한, 각 GBR QoS 플로우의 경우에만, QoS 파라미터들은 추가로 다음을 포함할 수 있다:
-
GFBR - 상향링크 및 하향링크;
-
최대 플로우 비트 레이트(MFBR: Maximum Flow Bit Rate) - 상향링크 및 하향링크; 및
-
통지 제어(Notification control).
iii) Non-GBR QoS 플로우의 경우에만, QoS 파라미터들은 추가로 다음을 포함할 수 있다: Reflective QoS 속성(RQA: Reflective QoS Attribute)
다음과 같은 QoS 플로우를 제어하는 방법들이 지원된다:
1)
non-GBR QoS 플로우의 경우: 표준화된 5QI 또는 미리 설정된 5QI가 사용되는 경우, 상기 5QI 값은 QoS 플로우의 QFI로서 이용되고, 기본 ARP가 AN에 미리 설정된다;
2) GBR QoS 플로우의 경우: 표준화된 5QI 또는 미리 설정된 5QI가 사용되는 경우, 상기 5QI 값은 QoS 플로우의 QFI로서 이용된다. 기본 ARP는 PDU 세션 확립 시 RAN으로 전송되며, NG-RAN이 사용될 때마다 PDU 세션의 UP(User Plane)가 활성화된다;
3)
GBR 및 non-GBR QoS 플로우의 경우: 할당된 QFI가 사용된다. 5QI 값은 규격화, 미리 설정 또는 비규격화될 수 있다. QoS 플로우의 QoS 프로필 및 QFI는 PDU 세션 확립 시 또는 QoS 플로우 확립/변경 시 N2를 통해 (R)AN으로 제공될 수 있으며, NG-RAN이 사용될 때마다 PDU 세션의 UP(User Plane)가 활성화된다.
UE는 QoS 규칙에 기초하여 UL 사용자 평면 트래픽의 마킹 및 분류(즉, QoS 플로우에 대한 UL 트래픽의 연계(association))를 수행할 수 있다. 이러한 규칙들은 명시적으로 UE에 제공되거나(PDU 세션 확립 또는 QoS 플로우 확립 시), UE에 미리 설정되어 있거나, 또는 reflective QoS를 적용함으로써 UE에 의해 암시적으로 도출될 수 있다.
QoS 규칙은 PDU 세션 내에서 고유한 QoS 규칙 식별자, 연관된 QoS 플로우의 QFI, 하나 이상의 패킷 필터 및 우선 순위 값(precedence value)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 할당된 QFI에 대하여, QoS 규칙은 UE와 관련된 QoS 파라미터들을 포함할 수 있다. 동일한 QoS 플로우(즉, 동일한 QFI를 갖는)와 연관된 QoS 규칙이 하나 이상 존재할 수 있다.
기본(default) QoS 규칙은 모든 PDU 세션에 필요할 수 있다. 기본 QoS 규칙은 패킷 필터를 포함하지 않을 수 있는 PDU 세션의 유일한 QoS 규칙일 수 있다(이 경우, 가장 높은 우선 순위 값(즉, 가장 낮은 우선 순위)이 사용되어야 함). 만일, 기본 QoS 규칙이 패킷 필터를 포함하지 않으면, 기본 QoS 규칙은 PDU 세션에서 다른 QoS 규칙과 매칭되지 않는 패킷들의 처리를 정의한다.
SMF는 SDF의 QoS 및 서비스 요구 사항에 따라 QoS 플로우에 대한 SDF들간의 바인딩(binding)을 수행한다. SMF는 새로운 QoS 플로우에 대하여 QFI를 할당하고, PCF에 의해 제공된 정보로부터 새로운 QoS 플로우의 QoS 파라미터를 도출한다. 적용 가능한 경우, SMF는 (R)AN에게 QoS 프로필과 함께 QFI를 제공할 수 있다. SMF는 SDF 우선 순위, QoS 관련 정보 및 대응하는 패킷 마킹 정보(즉, QFI, DSCP(Differentiated Services Code Point) 값 및 선택적으로 UPF에 대한 reflective QoS 지시를 사용하여 사용자 평면 트래픽의 분류, 대역폭 적용 및 마킹을 가능하게 함)와 함께 SDF 템플릿(즉, PCF로부터 수신된 SDF와 연관된 패킷 필터들의 셋트)을 제공한다. 적용 가능한 경우, SMF는 QoS 플로우의 QFI를 추가한 PDU 세션 내에서 고유한 QoS 규칙 식별자들을 할당하고, SDF 템플릿의 UL 부분에 대한 패킷 필터(들)를 설정하고, SDF 우선 순위에 대해 QoS 규칙 우선 순위를 설정함으로써 PDU 세션에 대한 QoS 규칙(들)을 생성한다. QoS 규칙은 UL 사용자 평면 트래픽의 분류 및 마킹을 가능하게 하는 UE에 제공된다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 QoS 플로우를 위한 분류 및 사용자 평면 마킹, QoS 플로우의 AN 자원에의 매핑을 예시한다.
1) 하향링크
SMF는 매 QoS 플로우를 위한 QFI를 할당한다. 그리고, SMF는 PCF에 의해 제공된 정보로부터 QoS 파라미터를 도출한다.
SMF는 QoS 플로우의 QoS 파라미터를 포함하는 QoS 프로필과 함께 QFI를 함께 (R)AN에게 제공한다. 그리고, PDU 세션 또는 QoS 플로우가 확립될 때 N2를 통해 QoS 프로필로서 QoS 플로우의 QoS 파라미터가 (R)AN에게 제공된다. 또한, NG-RAN이 사용될 때마다 사용자 평면은 활성화된다. 또한 non-GBR QoS 플로우를 위해 QoS 파라미터는 (R)AN에 미리 설정될 수 있다.
또한, UPF가 하향링크 사용자 평면 패킷의 분류 및 마킹을 수행할 수 있도록, SMF는 SDF 선호(precedence)와 해당 QFI와 함께 SDF template(즉, PCF로부터 수신한 SDF와 연관된 패킷 필터의 세트)를 UPF에게 제공한다.
하향링크 유입 데이터 패킷은 SDF 선호(precedence)(추가적인 N4 시그널링 개시 없이)에 따른 SDF 템플릿에 기반하여 분류된다. CN은 QFI를 이용한 N3(및 N9) 사용자 평면 마킹을 통해 QoS 플로우에 속하는 사용자 평면 트래픽을 분류한다. AN은 QoS 플로우를 AN 자원(즉, 3GPP RAN의 경우 DRB)에 바이딩(bind)한다. 이때, QoS 플로우와 AN 자원 간에 관계는 1:1로 제한되지 않는다. UE가 QFI를 수신할 수 있도록 QoS 플로우를 DRB에 매핑하기 위해 필요한 AN 자원을 설정하는 것은 AN에 달려있다(그리고 reflective QoS가 적용될 수 있음).
만일, 매칭이 발견되지 않고, 모든 QoS 플로우들이 하나 이상의 DL 패킷 필터들과 관련된 경우, UPF는 DL 데이터 패킷을 폐기할 수 있다.
하향링크 트래픽을 처리하는 데 적용되는 특징들은 이하와 같다:
- UPF는 SDF 템플릿을 기반으로 사용자 평면 트래픽을 QoS 플로우에 매핑한다.
- UPF는 세션-AMBR 시행을 수행하고, 충전 지원을 위해 PDU 카운팅을 수행한다.
- UPF는 5GC와 (A)AN 사이의 단일 터널에서 PDU 세션의 PDU들을 전송할 수 있으며, UPF는 QFI를 캡슐화 헤더에 포함시킬 수 있다.
- UPF는 하향링크에서 전송 레벨 패킷 마킹을 수행한다(예를 들어, 외부(outer) IP 헤더에 DiffServ 코드를 설정함). 전송 레벨 패킷 마킹은 5QI 및 연관된 QoS 플로우의 ARP를 기반으로 한다.
- (R)AN은 하향링크 패킷과 연관된 N3 터널을 고려하여, QFI 및 관련 5G QoS 특성 및 파라미터에 기초하여 QoS 플로우로부터의 PDU들을 액세스-특정 자원들로 매핑한다.
- 만일, reflective QoS가 적용되는 경우, UE는 새로운 derived QoS 규칙(또는 ‘UE derived QoS 규칙’이라 지칭 가능)을 생성할 수 있다. Derived QoS 규칙 내 패킷 필터는 DL 패킷(즉, DL 패킷의 헤더)으로부터 도출될 수 있으며, derived QoS 규칙의 QFI는 DL 패킷의 QFI에 따라 설정될 수 있다.
2) 상향링크
SMF는 QoS 규칙 식별자를 할당하고, QoS 플로우의 QFI를 추가하고, SDF template의 상향링크 부분에 패킷 필터(들)을 셋팅하고, SDF precedence에 QoS 규칙 precedence를 셋팅함으로써, PDU 세션을 위한 QoS 규칙(들)을 생성한다. UE가 분류 및 마킹을 수행할 수 있도록, SMF는 QoS 규칙들을 UE에게 제공할 수 있다.
QoS 규칙은 QoS 규칙 식별자, QoS 플로우의 QFI, 하나 또는 그 이상의 패킷 필터 및 선호값(precedence value)을 포함한다. 동일한 QFI(즉, 동일한 QoS 플로우)와 하나 이상의 QoS 규칙이 연관될 수 있다.
기본 QoS 규칙은 매 PDU 세션에 요구된다. 기본 QoS 규칙은 패킷 필터를 포함하지 않는(이 경우, 가장 높은 precedence value(즉, 가장 낮은 우선순위(priority))이 사용됨) PDU 세션의 QoS 규칙이다. 기본 QoS 규칙이 패킷 필터를 포함하지 않으면, 기본 QoS 규칙은 PDU 세션 내 어떠한 다른 QoS 규칙과도 매칭되지 않는 패킷의 처리를 정의한다.
UE는 상향링크 사용자 평면 트래픽의 분류 및 마킹을 수행한다. 즉, QoS 규칙에 기반하여 상향링크 트래픽을 QoS 플로우에 연계시킨다. 이 규칙은 N1을 통해 명시적으로 시그널링될 수도 있으며(PDU 세션 확립 시 또는 QoS 플로우 확립 시), 또는 UE 내 미리 설정될 수도 있으며, 또는 반영되는 QoS로부터 UE에 의해 암묵적으로 도출될 수도 있다.
UL에서, UE는 매칭 QoS 규칙(즉, 패킷 필터가 UL 패킷과 매칭)이 발견 될 때까지 QoS 규칙의 우선 순위 값(precedence value)에 기초하여(즉, precedence value가 증가되는 순서로) QoS 규칙의 패킷 필터에 대해 UL 패킷을 평가한다. UE는 상응하는 매칭 QoS 규칙에서의 QFI를 사용하여 UL 패킷을 QoS 흐름에 바인딩한다. UE는 QoS 플로우를 AN 자원에 바인딩(bind)한다.
만일, 매칭이 발견되지 않고, 기본 QoS 규칙이 하나 이상의 UL 패킷 필터를 포함하고 있는 경우, UE는 UL 데이터 패킷을 폐기할 수 있다.
상향링크 트래픽을 처리하는 데 적용되는 특징들은 이하와 같다:
- UE는 UL 사용자 평면 트래픽과 QoS 플로우 사이의 매핑을 결정하기 위해 저장된 QoS 규칙들을 사용할 수 있다. UE는 UL PDU를 매칭 패킷 필터를 포함하는 QoS 규칙의 QFI로 마킹하고, 상기 UL PDU를 RAN에 의해 제공된 매핑을 기반으로 QoS 플로우를 위한 대응하는 액세스 특정 자원을 이용하여 전송할 수 있다.
- (R)AN은 UPF에 대해 N3 터널을 통해 PDU를 전송한다. UL 패킷이 (R)AN으로부터 CN을 통과할 때, (R)AN은 QFI를 UL PDU의 캡슐화 헤더에 포함시키며, N3 터널을 선택한다.
- (R)AN은 상향링크에서 전송 레벨 패킷 마킹을 수행할 수 있으며, 전송 레벨 패킷 마킹은 5QI 및 연계된 QoS 플로우의 ARP에 기초할 수 있다.
- UPF는 UL PDU들의 QFI들이, UE에게 제공되거나, UE에 의해 암시적으로 도출된(예를 들어, reflective QoS의 경우) QoS 규칙들과 정렬되는지를 확인한다.
- UPF는 세션-AMBF 시행을 수행하고, 충전을 위한 패킷을 카운팅한다.
UL 분류자(classifier) PDU 세션의 경우, UL 분류자 기능을 지원하는 UPF에 UL 및 DL 세션-AMBR이 시행되어야 한다. 또한, DL 세션-AMBR은 N6 인터페이스를 종단하는 모든 UPF에서 별도로 시행되어야 한다(즉, UPF간의 상호 작용(interaction)을 필요로 하지 않음).
멀티 홈 PDU 세션의 경우, 분기점 기능을 지원하는 UPF에 UL 및 DL 세션-AMBR이 적용된다. 또한, DL 세션-AMBR은 N6 인터페이스를 종단하는 모든 UPF에서 별도로 시행되어야 한다(즉, UPF간의 상호 작용(interaction)을 필요로 하지 않음).
(R)AN은 non-GBR QoS 플로우별로 UL 및 DL에서 최대 비트 레이트(UE-AMBR) 제한을 시행해야 한다. UE는 세션-AMBR을 수신하면, 세션-AMBR을 사용하여 non-GBR 트래픽을 위한 PDU 세션 기반의 UL 레이트 제한을 수행해야 한다. PDU 세션당 레이트 제한 시행은 보장된 플로우 비트 레이트를 요구하지 않는 플로우에 적용한다. SDF당 MBR은 GBR QoS 플로우에 의무적(mandatory)이나 non-GBR QoS 플로우에 대해서는 선택적(optional)이다. MBR은 UPF에서 시행된다.
비구조적(unstructured) PDU에 대한 QoS 제어는 PDU 세션 레벨에서 수행된다. PDU 세션이 비구조적 PDU의 전송을 위해 셋업될 때, SMF는 PDU 세션의 어느(any) 패킷에 적용될 QFI를 UPF 및 UE에 제공한다.
GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity)
GUTI의 목적은 EPS에서 UE 또는 사용자의 영구적인 식별을 드러내지 않으면서 UE의 모호하지 않은(unambiguous) 식별을 제공하기 위함이다. GUTI는 MME 및 네트워크를 식별하는 데 사용될 수도 있다. GUTI는 EPS에서 네트워크 및 UE 사이의 시그널링 동안, 네트워크 및 UE에 의해 UE의 식별을 확립(establish)하기 위해 사용될 수 있다(3GPP TS 23.401 [72] 참조).
GUTI에는 아래와 같은 두 가지 주요 구성 요소가 있다:
- 하나는, GUTI를 할당한 MME를 고유하게 식별하는 요소; 및
- 다른 하나는, GUTI를 할당한 MME 내에서 UE를 고유하게 식별하는 요소.
MME 내에서, UE는 M(MME)-TMSI(Temporary mobile subscriber identity)에 의해 식별되어야 한다.
GUMMEI(globally unique MME identifier)는 MCC(mobile country code), MNC(mobile network code) 및 MMEI(MME identifier)로 구성될 수 있다.
MMEI는 MME 그룹 ID(MMEGI)와 MME 코드(MMEC)로 구성될 수 있다.
GUTI는 GUMMEI와 M-TMSI로 구성될 수 있다.
페이징 목적을 위해, 단말은 S-TMSI로 페이징될 수 있다. S-TMSI는 MMEC와 M-TMSI로 구성될 수 있다.
오퍼레이터는 MMEC가 MME 풀 영역 내에서 고유함을 보장해야 하며, 중복되는 풀 영역이 사용중인 경우 중첩 MME 풀 영역 내에서 고유함을 보장해야 한다.
일부 네트워크 공유의 경우, 3GPP TS 23.251 [101]에서 설명된 것처럼 MMEC 및 NRI 값이 공유 오퍼레이터간에 조정(coordinate)되어야 한다. 공유된 GERAN/UTRAN 네트워크에서 CS(circuit-switched)/PS(packet-switched) 조정(coordination)을 달성하기 위해, GUTI에 포함된 MMEC는 UE를 서비스하는 CS 오퍼레이터를 식별하기 위해 설정될 수 있다.
GUTI는 가입자 식별 기밀성(confidentiality)을 지원하고, 단축된 S-TMSI 포맷에서 보다 효율적인 무선 시그널링 절차(예를 들어, 페이징 및 서비스 요청)를 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다.
GUTI의 포맷과 크기는 다음과 같다:
<GUTI> = <GUMMEI> <M-TMSI>,
<GUMMEI> = <MCC> <MNC> <MME 식별자>
<MME 식별자> = <MME 그룹 ID> <MME 코드>
MCC 및 MNC는 기존의 3GPP 시스템과 동일한 필드 크기를 가져야 한다.
M-TMSI는 32비트 길이를 가질 수 있다.
MME 그룹 ID는 16비트 길이를 가질 수 있다.
MME 코드는 8비트 길이여야 한다.
E-UTRAN 대 UTRAN Iu 모드 인터 RAT 핸드오버
1. 예비-조건들(Pre-conditions):
- UE는 ECM-CONNECTED 상태 (E-UTRAN 모드)에 있다.
- UE에 대한 긴급 베어러 서비스가 진행 중이면, 핸드오버 제한 리스트와 독립적으로 타겟 RNC 로의 핸드오버가 수행된다. SGSN은 실행 단계에서 라우팅 영역 업데이트의 일부로 핸드오버가 제한 영역에 있는지 검사하고, 그렇다면 SGSN은 비-긴급 PDP 컨텍스트를 비활성화한다.
- UE에 대한 긴급 베어러 서비스가 진행 중이면, 소스 MME는 UE의 CSG 가입(subscription)과 독립적으로 타겟 CSG 셀로의 핸드오버를 평가한다. 핸드오버가 UE가 가입되어 있지 않은 CSG 셀에 대한 것이면, 타겟 RNC는 긴급 베어러만을 수락하고, 타겟 SGSN은 타겟 RNC에 의해 수락되지 않은 비-긴급 PDP 컨텍스트를 비활성화한다.
2. 준비 단계(Preparation phase)
도 16은 본 발명에 적용될 수 있는 E-UTRAN 대 UTRAN Iu 모드 인터 RAT HO(Handover) 준비 단계를 예시한 순서도이다.
1. 소스 eNodeB는 타겟 액세스 네트워크 인 UTRAN Iu 모드로의 인터-RAT 핸드오버를 개시하기로 결정한다. 이 시점에서, 상향링크 및 하향링크 사용자 데이터 모두는 UE와 소스 eNodeB 사이의 베어러, 소스 eNodeB, 서빙 GW 및 PDN GW 간의 GTP 터널을 통해 전송된다.
UE가 진행중인 긴급 베어러 서비스를 갖는 경우, 소스 eNodeB는 IMS 음성 능력이 없는 UTRAN 셀로의 PS 핸드오버를 개시해서는 안된다.
2. 소스 eNodeB는 소스 MME에 핸드오버 요구(Handover Required) (S1AP 이유, 타겟 RNC 식별자, CSG ID, CSG 액세스 모드, 소스 대 타겟 투명 컨테이너) 메시지를 송신하여 CN이 타겟 RNC, 타겟 SGSN 및 서빙 GW 내의 자원을 설정하도록 요구한다. 데이터 포워딩 대상이 될 베어러는 이후 단계에서 타겟 SGSN에 의해 식별된다(아래 7 단계 참조). 타겟 셀이 CSG 셀 또는 하이브리드 셀일 때, 소스 eNodeB는 타겟 셀의 CSG ID를 포함해야 한다. 타겟 셀이 하이브리드 셀인 경우, CSG 액세스 모드가 표시되어야 한다.
3. 소스 MME는 '타겟 RNC 식별자' IE로부터 핸드오버 유형이 IRAT 핸드오버 대 UTRAN Iu 모드임을 결정한다. 소스 MME는 4.3.8.4 절에 설명된 대로 "SGSN 선택 기능"에 대한 타겟 SGSN을 선택한다. 소스 MME는 포워드 재배치 요청(Forward Relocation Request) (IMSI, 타겟 식별, CSG ID, CSG 멤버쉽 표시, MM 컨텍스트, PDN 접속, 제어 평면을 위한 MME 터널 엔드 포인트 식별자, 제어 평면을 위한 MME 어드레스, 소스 대 타겟 투명 컨테이너, RAN 이유, (가능하다면) MS Info 변경 보고 액션, (가능하다면) CSG 정보 보고 액션, UE 시간 존, ISR 지원되는, 서빙 네트워크) 메시지를 타겟 SGSN에 전송하여 핸드오버 자원 할당 절차를 개시한다. 소스 MME 및 관련 서빙 GW가 UE에 대한 ISR을 활성화할 수 있는 경우, ISR Supported 정보가 표시된다. ISR이 활성화되면, 이 SGSN이 표적 식별에 의해 식별된 표적을 서비스 할 때 UE에 대한 ISR을 유지하는 SGSN으로 메시지가 전송되어야 한다. 이 메시지는 소스 시스템에서 활성화된모든 PDN 연결을 포함하며 각 PDN 연결에 대해 제어 평면에 대한 서빙 GW의 연관된 APN, 주소 및 상향링크 터널 종단점 파라미터 및 EPS 베어러 컨텍스트 목록을 포함한다. RAN 이유는 소스 eNodeB에서 수신한 S1AP 이유를 나타낸다. 서빙 네트워크가 변경되는 경우에 결정하기 위한 타겟 MME를 지원하기 위해 이전의 서빙 네트워크가 타겟 MME로 전송된다.
소스 MME는 CSG ID가 소스 eNodeB에 의해 제공 될 때 UE의 CSG 가입을 검사하여 액세스 제어를 수행해야 한다. 이 CSG ID 또는 CSG 가입에 대한 가입 데이터가 없으며, 타겟 셀이 CSG 셀인 경우, 소스 MME는 UE가 긴급 베어러 서비스를 가지지 않는 한, 적절한 이유로 핸드오버를 거부해야 한다.
소스 MME는 타겟 셀이 CSG 셀 또는 하이브리드 셀일 때 포워드 재배치 요청에 CSG ID를 포함한다. 타겟 셀이 하이브리드 셀이거나 또는 하나 이상의 긴급 베어러가 있고 그 타겟 셀이 CSG 셀인 경우, UE가 CSG 멤버인지 여부를 나타내는 CSG 멤버쉽 표시가 포워드 재배치 요청(Forward Relocation Request) 메시지에 포함된다.
MM 컨텍스트는 EPS베어러 컨텍스트에 대한 정보를 포함한다. 소스 MME는 "비- IP"베어러 또는 SCEF 연결에 대한 EPS 베어러 컨텍스트 정보를 포함하지 않는다. 선택된 타겟 SGSN이 UE의 EPS 베어러를 지원할 수없는 경우, 소스 MME는 핸드오버 준비 실패 (이유) 메시지를 소스 eNodeB에 전송함으로써 핸드오버 시도를 거부한다.
핸드오버가 성공하면, 소스 MME는 SGW 및/또는 SCEF에게 실행 절차의 단계 6 이후에 임의의 비-포함된EPS 베어러를 해제 할 것을 시그널링할 것이다. 비-포함된 베어러는 실행 절차의 단계 10에서 라우팅 영역 업데이트 동안 발생하는 베어러 컨텍스트 상태 동기화 다음에 UE에 의해 국부적으로 해제된다.
타겟 SGSN은 EPS 베어러를 PDP 컨텍스트와 1 대 1로 맵핑하고 EPS 베어러의 EPS 베어러 QoS 파라미터 값을 부록 E에 정의된 베어러 컨텍스트의 Release 99 QoS 파라미터 값에 매핑한다.
PDP 콘텍스트들의 우선 순위화는 타겟 코어 네트워크 노드, 즉 타겟 SGSN에 의해 수행된다.
MM 컨텍스트는 보안 관련 정보와 같이 지원되는 암호화 알고리즘을 포함한다.
타겟 SGSN은 포워드 재배치 요청에서 각 베어러 컨텍스트의 APN 제한에 기반하여 최대 APN 제한을 결정해야 하고, 이후에 새로운 최대 APN 제한 값을 저장해야 한다.
독립형(stand-alone) GW를 갖는 아키텍처에서 PDN 연결을 위해 로컬 네트워크의 SIPTO가 활성화된경우, 소스 MME는 로컬 네트워크 PDN 연결에서 SIPTO에 해당하는 PDN 연결에 소스 셀의 로컬 홈 네트워크 ID를 포함해야 한다.
4. 타겟 SGSN은, 예를 들어, PLMN 변경으로 인해 서빙 GW가 재배치되어야 하는지 여부를 결정한다. 서빙 GW가 재배치되어야 하는 경우, 타겟 SGSN은 "서빙 GW 선택 기능"에 대하여 4.3.8.2 절에 설명된 바와 같이 타겟 서빙 GW를 선택하고, 타겟 서빙 GW로 PDN 연결 마다 세션 생성 요청 메시지 (IMSI, 제어 평면에 대한 SGSN 터널 종단점 식별자, 사용자 평면에 대한 SGSN 주소, 사용자 평면에 대한 PDN GW 주소, 사용자 평면에 대한 PDN GW UL TEID, 제어 평면에 대한 PDN GW 주소 및 제어 평면에 대한 PDN GW TEID, S5/S8을 통하는 프로토콜 유형, 서빙 네트워크)를 전송한다. S5/S8을 통하는 프로토콜 유형이 서빙 GW에 제공되며, 프로토콜은 S5/S8인터페이스를 통해 사용해야 한다.
타겟 SGSN은 표시된 순서대로 EPS 베어러 컨텍스트를 설정한다. SGSN은 실행 단계의 7 단계에서 제공되는 바와 같이, 설정될 수 없는 EPS 베어러 컨텍스트를 비활성화한다.
4a. 타겟 서빙 GW는 자신의 로컬 자원을 할당하고, 생성 세션 응답(Create Session Response) (사용자 평면에 대한 서빙 GW 어드레스, 사용자 평면에 대한 서빙 GW UL TEID, 제어 평면에 대한 서빙 GW 어드레스, 제어 평면에 대한 서빙 GW TEID) 메시지를 타겟 SGSN로 반환한다.
5. 타겟 SGSN은 메시지 재배치 요청 (UE 식별자, 이유, CN 도메인 표시자, 무결성 보호 정보 (즉, IK 및 허용된 무결성 보호 알고리즘), 암호화 정보 (즉, CK 및 허용된 암호화 알고리즘), 설정 리스트가 될 RAB, CSG ID, CSG 멤버쉽 표시, 소스 RNC 대 타겟 RNC 투명 컨테이너, 서비스 핸드오버 관련 정보)를 전송함으로써 무선 네트워크 자원들(RABs)을 설정하도록 타겟 RNC에 요청한다. 액세스 제한이 MM 컨텍스트에 존재하는 경우, RNC가 액세스 제한에 의해 금지된RAT 로의 핸드오버로 연결 모드의 UE를 제한하기 위해, 재배치 요청 메시지를 위한 서비스 핸드오버 관련 정보는 타겟 SGSN에 포함되어야 한다.
설정되도록 요청되는 RAB마다 RAB ID, RAB 파라미터, 전송 계층 주소, Iu 전송 연관(Transport Association) 등의 정보가 포함되어야 한다. RAB ID 정보 요소는 NSAPI 값을 포함하고, RAB 파라미터 정보 요소는 QoS 프로파일을 제공한다. 전송 계층 주소는 사용자 평면에 대한 서빙 GW 주소 (직접 터널이 사용되는 경우) 또는 사용자 평면에 대한 SGSN 주소 (직접 터널이 사용되지 않는 경우)이고 Iu 전송 연관은 서빙 GW 또는 SGSN 각각에서의 상향링크 터널 종점 식별자 데이터에 해당한다.
암호 해독 및 무결성 보호 키는 새로운 AKA(인증 및 키 협정) 절차를 요구하지 않고 새로운 RAT/모드 타겟 셀에서 데이터 전송을 계속할 수 있도록 타겟 RNC로 전송된다. 타겟 RNC의 RRC로부터 UE로 (재배치 명령 메시지 또는 핸드오버 완료 메시지 후에) 전송되어야 하는 정보는 타겟 RNC로부터 투명 컨테이너를 통해 UE로 전송되는RRC 메시지에 포함되어야 한다.
포워드 재배치 요청 메시지 내에서 소스 MME에 의해 제공되는 경우 타겟 SGSN은 CSG ID 및 CSG 멥버쉽 표시를 포함해야 한다.
타겟 RNC 무선 및 Iu 사용자 평면 자원은 허용된 RAB를 위해 예약된다. 이유(Cause)은 소스 MME로부터 수신된 RAN 이유를 나타낸다. 소스 RNC 대 타겟 RNC 투명 컨테이너에는 소스 eNodeB에서 수신한 소스로부터 타겟 투명 컨테이너로의 값이 포함된다.
타겟 셀이 CSG 셀인 경우, 타겟 RNC는 타겟 SGSN에 의해 제공되는 CSG ID를 검증하고, 타겟 셀에 대한 CSG ID와 일치하지 않으면 적절한 이유로 핸드오버를 거부해야 한다. 타겟 셀이 하이브리드 모드 인 경우, 타겟 RNC는 CSG 멤버쉽 표시를 사용하여 CSG 및 비 -CSG 멤버에 대해 차별화된 처리를 수행 할 수 있다. 타겟 셀이 CSG 셀이고, CSG 멤버쉽 표시가 "비멤버"인 경우, 타겟 RNC는 긴급 베어러만을 허용한다.
5a. 타겟 RNC는 자원을 할당하고 메시지 재배치 요청 확인(Relocation Request Acknowledge) (타겟 RNC 대 소스 RNC 투명 컨테이너, RAB 설정 목록, 설정 실패 RAB 목록) 메시지에서 타겟 SGSN로 해당 파라미터를 반환한다.
재배치 요청 확인 메시지를 전송할 때, 타겟 RNC는 허용된 RAB에 대해, 서빙 GW로부터, 또는 직접 터널이 사용되지 않으면 타겟 SGSN로부터 하향링크 GTP PDU를 수신할 준비가 되어 있어야 한다.
각각의 RAB 설정리스트는 사용자 데이터를 위한 타겟 RNC 주소인 전송 계층 주소 및 사용자 데이터를 위한 하향링크 터널 종점 식별자에 대응하는 Iu 전송 연관에 의해 정의된다.
RAB이 설정되지 않은 임의의 EPS 베어러 컨텍스트는 타겟 SGSN 및 UE에서 유지 관리된다. 이러한 EPS 베어러 컨텍스트는 라우팅 영역 업데이트 (RAU) 절차 완료시 명시적 SM 절차를 통해 타겟 SGSN에 의해 비활성화된다.
6. '간접 포워딩'과 서빙 GW의 재배치가 적용되고 직접 터널이 사용되면 타겟 SGSN은 간접 데이터 포워딩 터널 요청 메시지 (DL 데이터 포워딩을 위한 타겟 RNC 주소 및 TEID)를 서빙 GW에 전송한다. '간접 포워딩'과 서빙 GW의 재배치가 적용되고 직접 터널이 사용되지 않으면, 타겟 SGSN은 간접 데이터 포워딩 터널 요청 메시지 (DL 데이터 포워딩을 위한 SGSN 주소 및 TEID)를 서빙 GW에 전송한다.
간접 포워딩은 UE에 대한 앵커 포인트로서 사용되는 서빙 GW와 다른 서빙 GW를 통해 수행될 수 있다.
6a. 서빙 GW는 간접 데이터 포워딩 터널 응답 (Indirect Data Forwarding Tunnel Response) (이유, 서빙 GW 어드레스 및 서빙 GW DL TEID) 메시지를 타겟 SGSN으로 반환한다.
7. 타겟 SGSN은 메시지 포워드 재배치 응답 (이유, 제어 평면에 대한 SGSN 터널 종점 식별자, 제어 평면에 대한 SGSN 주소, 타겟 대소스 투명 컨테이너, 이유, RAB 설정 정보, 추가 RAB 설정 정보, 주소 및 TEID 사용자 트래픽 데이터 포워딩, 서빙 GW 변경 표시)를 소스 MME에 송신한다. 서빙 GW 변경 지시는 새로운 서빙 GW가 선택되었음을 지시한다. 타겟 대소스 투명 컨테이너는 타겟 RNC로부터 타겟 RNC로부터 수신된소스 RNC 투명 컨테이너로의 값을 포함한다.
사용자 트래픽 데이터 포워딩을 위한 IE '주소(들) 및 TEID'는 타겟 시스템에서 데이터 포워딩을 위한 대상 터널링 종단점을 정의하며 다음과 같이 설정된다.
- '직접 포워딩'이 적용되거나 '간접 포워딩'과 서빙 GW의 재배치가 적용되지 않고 직접 터널이 사용되는 경우 '사용자 트래픽 데이터 포워딩을 위한 IE '주소(들) 및 TEID는 단계 5a에서 수신된 타겟 RNC 로의 GTP -U 터널 종단점 파라미터들 및 주소들을 포함한다.
-
'간접 포워딩'과 서빙 GW의 재배치가 적용되면 '사용자 트래픽 데이터 포워딩을 위한 IE '주소(들) 및 TEID는 6 단계에서 수신한 서빙 GW에 대한 DL GTP-U 터널 종단점 파라미터들 및 주소를 포함한다. 이는 직접 터널 사용과 독립적이다.
-
'간접 포워딩'이 적용되고 직접 터널이 사용되지 않고 서빙 GW의 재배치가 적용되지 않는 경우, '사용자 트래픽 데이터 포워딩을 위한 IE' 주소(들) 및 TEID에는 타겟 SGSN로의 DL GTP-U 터널 종단점 파라미터들이 포함된다.
8. "간접 포워딩"이 적용되면 소스 MME는 메시지 생성 간접 데이터 포워딩 터널 요청 (message Create Indirect Data Forwarding Tunnel Request) ((7 단계에서 수신한) 데이터 포워딩을 위한 주소(들) 및 TEID(들)), EPS 베어러 ID (들)) 을 간접 포워딩을 위하여 사용되는 서빙 GW로 전송한다.
간접 포워딩은 UE에 대한 앵커 포인트로서 사용되는 서빙 GW와 다른 서빙 GW를 통해 수행될 수 있다.
8a. 서빙 GW는 메시지 생성 간접 데이터 포워딩 터널 응답(message Create Indirect Data Forwarding Tunnel Response) (이유, 데이터 포워딩을 위한 서빙 GW 주소(들) 및 TEID(들)) 을 전송하여 포워딩 파라미터를 반환한다. 서빙 GW가 데이터 포워딩을 지원하지 않는다면, 적절한 이유 값이 반환되어야 하고, 서빙 GW 주소(들) 및 TEID(들)은 메시지에 포함되지 않는다.
3. 실행 단계(Execution phase)
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-UTRAN 대 UTRAN Iu 모드 인터 RAT HO(Handover) 실행 단계를 예시한 순서도이다.
PMIP 기반의 S5/S8의 경우 절차 단계 (A)와 (B)는 TS 23.402 [2]에 정의되어있다. 단계 (B)는 PMIP 기반 S5/S8의 경우 PCRF 상호 작용을 보여준다. 단계 8 및 8a는 GTP 기반 S5/S8에 관한 것이다.
소스 eNodeB는 하향링크 및 상향링크 사용자 평면 PDU를 계속해서 수신한다.
1. 소스 MME는 메시지 핸드오버 명령(Handover Command) (타겟 대 소스 투명 컨테이너, 해제 목록인 E-RAB, 데이터 포워딩 목록의 대상인 베어러)로 전송하여 소스 eNodeB에 대한 준비 단계를 완료한다. "데이터 포워딩 목록 대상인 베어러들"은 메시지에 포함될 수 있으며, '직접 포워딩'이 적용되는 경우에, 이는 준비 단계 (준비 단계의 단계 7)에서 타겟 측에서 수신한 '사용자 트래픽 데이터 포워딩을 위한 주소(들) 및 TEID(들)'의 목록이어야 하고, ''간접 포워딩'이 적용되는 경우에 준비 단계의 단계 8a에서 수신된 파라미터가 적용된다.
소스 eNodeB는 "데이터 포워딩 목록의 대상인 베어러들"에서 특정된 베어러에 대하여 데이터 포워딩을 시작한다. 데이터 포워딩은 타겟 RNC로 직접 진행될 수도 있고, 대안적으로 준비 단계에서 소스 MME 및/또는 타겟 SGSN에 의해 결정되는 경우 서빙 GW를 통해 진행될 수도 있다.
2. 소스 eNodeB는 E-UTRAN 명령으로부터 메시지 HO를 통해 타겟 액세스 네트워크로 핸드오버하도록 UE에 명령을 내릴 것이다. 이 메시지는 타겟 RNC가 준비 단계에서 설정한 무선 측면 파라미터들(radio aspect parameters)을 포함하는 투명 컨테이너를 포함한다. 이 E-UTRAN 특정 시그널링의 세부 사항은 TS 36.300 [5]에 설명되어 있다.
핸드오버 명령 메시지를 포함하는 E-UTRAN 커맨드 메시지로부터 HO를 수신 시에, UE는 NSAPI와의 관계에 기초하여 베어러 ID들을 각각의 RAB들에 연관시켜야 하고, 사용자 평면 데이터의 상향링크 전송을 중지해야 한다.
4. UE는 타겟 UTRAN Iu (3G) 시스템으로 이동하고 단계 2에서 전달된 메시지에 제공된 파라미터들에 따라 핸드오버를 실행한다. 절차는 수신된RAB들과 특정 NSAPI와 관련된 기존 Bearer Id의 추가적인 연관을 갖는 TS 43.129의 5.2.2.2 절 [8] 의 단계 6 및 8과 동일하다.
UE는 타겟 RNC에 할당된 무선 자원이있는 NSAPI에 대해서만 사용자 데이터 전송을 재개할 수 있다.
5. 새로운 소스 RNC-ID + S-RNTI가 UE와 성공적으로 교환되면, 타겟 RNC는 재배치 완료(Relocation Complete) 메시지를 타겟 SGSN으로 전송해야 한다. 재배치 완료 절차의 목적은 소스 E-UTRAN으로부터 RNC 로의 재배치의 완료를 타겟 RNC에 의해 표시하는 것이다. 재배치 완료 메시지를 수신한 후, 타겟 SGSN은 타겟 RNC로부터 데이터를 수신할 준비가되어 있어야 한다. 타겟 SGSN에 의해 수신된 각각의 상향링크 N-PDU는 서빙 GW로 직접 전송된다.
독립형 GW 아키텍처를 갖는 로컬 네트워크의 SIPTO의 경우, 타겟 RNC는 재배치 완료 메시지에 타겟 셀의 로컬 홈 네트워크 ID를 포함해야 한다.
6. 그 다음, 타겟 SGSN은 UE가 타겟 측에 도달했다는 것을 알고, 타겟 SGSN은 포워드 재배치 완료 통지 (Forward Relocation Complete Notification) (ISR 활성, 서빙 GW 변경) 메시지를 전송함으로써 소스 MME에 통지한다. 지시된다면, 활성화된 ISR은 UE 컨텍스트를 유지하고 ISG를 활성화한다는 것을 소스 MME에게 지시하며, 이는 S-GW가 변경되지 않은 경우에만 가능하다. 소스 MME는 또한 해당 정보를 확인(acknowledge) 한다. (서빙 GW 재배치를 위한) 소스 서빙 GW 및 소스 eNodeB 의 자원이 해제되는 경우를 감시하도록 소스 MME의 타이머가 시작된다.
타이머가 만료되고 활성화된 ISR가 타겟 SGSN에 의해 지시되지 않으면, 소스 MME는 UE의 모든 베어러 자원들을 해제한다. 서빙 GW 변경이 지시되고 이 타이머가 만료되면, 소스 MME는 삭제 세션 요청(Delete Session Request) (이유, 동작 표시) 메시지를 세션 서빙 GW에 전송함으로써 EPS 베어러 자원들을 삭제한다. 소스 서빙 GW가 PDN GW에 대한 삭제 절차를 개시하지 않아야 한다는 것을 소스 서빙 GW에게 지시하는 동작 지시 플래그는 설정되지 않는다. 이 절차 전에 ISR이 활성화된 경우, 이유는 소스 S-GW가 삭제 베어러 요청 메시지를 해당 CN 노드에 전송함으로써 다른 이전의(old) CN 노드에 관한 베어러 자원을 삭제해야 함을소스-GW에게 지시한다.
포워드 재전송 완료 확인 메시지를 수신 시에, 타겟 SGSN이 간접 포워딩을 위한 S-GW 자원들을 할당한 경우 타겟 SGSN은 타이머를 시작한다.
단계 3에서 전송된포워드 재배치 요청 메시지에 포함되지 않았던 모든 베어러들에 대해, MME는 SGW에 베어러 삭제 명령을 전송하거나 SCEF에 적절한 메시지를 전송하여 베어러들을 해제한다.
7. 이제 타겟 SGSN이 UE가 설정한 모든 EPS 베어러 컨텍스트를 담당한다는 것을 (서빙 GW 재배치를 위한) 서빙 GW (이는 타겟 서빙 GW 일 수 있음)에 통지함으로써 타겟 SGSN은 핸드오버 절차를 완료할 것이다. 이는 PDN 연결 마다 메시지 베어러 수정 요청 ((직접 터널이 사용되지 않는다면) 허용된EPS 베어러들에 대한 사용자 트래픽을 위한 SGSN 주소(들) 및 TEID(들), 제어 평면에 대한 SGSN 터널 종단점 식별자, 제어 평면에 대한 SGSN 주소, NSAPI(들) 또는 (직접 터널이 사용된다면) 허용된 EPS 베어러들에 대한 사용자 트래픽을 위한 RNC 주소(들) 및 TEID(들) 및 RAT 유형, 활성화된 ISR)에서 수행된다. E-UTRAN으로부터의 이동성이므로, 이전의 RAT 에서 PGW에 의해 위치 정보 변경 보고가 요청되었는지 여부에 관계없이, 타겟 SGSN이 위치 정보 변경 보고를 지원하면, 타겟 SGSN은 (지원되는 세분성(granularity)에 따라) 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 에 사용자 위치 정보를 포함해야 한다. PDN GW가 (UE 컨텍스트로부터 결정된) 사용자 CSG 정보를 요구하면, SGSN은 이 메시지에 사용자 CSG 정보 IE를 또한 포함한다. UE 시간대가 변경되면, SGSN은 이 메시지에 UE 시간 존 IE를 포함한다. 서빙 GW가 재배치되지 않지만 서빙 네트워크가 변경되었거나 SGSN이 이전의 MME로부터 임의의 이전 서빙 네트워크 정보를 수신하지 않은 경우, SGSN은 이 메시지에 새로운 서빙 네트워크 IE를 포함한다. 네트워크 공유 시나리오에서 서빙 네크워크는 서빙 코어 네트워크를 나타낸다. 지시된다면, 활성화된 ISR 정보는 ISR이 활성화됨을 나타내며, 이는 S-GW가 변경되지 않은 경우에만 가능한다. 수정 베어러 요청이 ISR 활성화됨을 나타내지 않고 S-GW가 변경되지 않으면, S-GW는 예약된 S-GW의 베어러 자원들을 갖는 다른 CN 노드에 베어러 삭제 요청을 전송함으로써 ISR 자원들을 삭제한다.
SGSN은 베어러 컨텍스트 비활성화 절차를 트리거함으로써 비-허용 EPS 베어러 컨텍스트를 해제한다. 서빙 GW가 비-허용 베어러에 대하여 DL 패킷을 수신하면, 서빙 GW는 DL 패킷을 드롭(drop)하고 하향링크 데이터 통지를 SGSN으로 전송하지 않는다.
8. (서빙 GW 재배치를 위한) 서빙 GW (이는 타겟 서빙 GW 일 것임)는 PDN GW(들)에게 예컨대, PDN 연결마다 메시지 수정 베어러 요청을 전송하여, 과금을 위해 사용될 수 있는, 예를 들어 서빙 GW 재배치 또는 RAT 유형의 변경을 알릴 수 있다. 단계 7에 존재하는 경우, S-GW는 사용자 위치 정보 IE 및/또는 UE 시간 영역 IE 및/또는 사용자 CSG 정보 IE를 또한 포함한다. 5.5.2.1.2절의 단계 4 또는 단계 7 에서 이들이 수신되는 경우 서빙 네트워크가 포함되어야 한다. 서빙GW 재배치의 경우, 서빙 GW는 비-허용 베어러에 대해서도 S5/S8을 통해 DL TEID를 할당하고 PDN 과금 일시중지 지원 표시를 포함할 수 있다. PDN GW는 메시지 수정 베어러 응답을 이용하여 요청을 확인응답해야 한다. 서빙 GW 재배치의 경우에, PDN GW는 자신의 컨텍스트 필드를 업데이트하고, 수정 베어러 응답 ((PDN GW가 기능을 인에이블하도록 선택된다면) 과금 Id, MSISDN, PDN 과금 일시중지 인에이블 지시)을 반환한다. PDN GW가 UE 컨텍스트에 저장된다면 MSISDN이 포함된다. 타겟 SGSN에서 위치 정보 변경 보고가 요구되고 지원된다면, PGW는 수정 베어러 응답에 MS Info 변경 보고 액션을 제공해야 한다.
PCC 인프라 구조가 사용되면, PDN GW는 예를 들어 RAT 유형의 변경에 대해 PCRF에 알린다.
서빙 GW가 재배치되는 경우, PDN GW는 경로를 스위칭 한 직후에 이전 경로상의 하나 이상의 "엔드 마커" 패킷들을 전송해야 한다. 소스 서빙 GW는 "종료 마커" 패킷을 소스 eNodeB로 포워드해야 한다.
9. (서빙 GW 재배치를 위한) 서빙 GW (이는 타겟 서빙 GW 일 것임)는 베어러 응답 수정 메시지 (이유, 제어 평면에 대한 GW 터널 종단점 식별자, 제어 평면에 대한 서빙 GW 주소, 프로토콜 구성 옵션들, MS Info변경 보고 액션)를 통해 타겟 SGSN으로 사용자 평면 스위치를 확인 응답한다. 이 단계에서, 직접 터널이 사용되지 않는 경우 UE, 타겟 RNC, 타겟 SGSN 간의 모든 EPS 베어러 컨텍스트들, (서빙 GW 재배치를 위한) 서빙 GW (이는 타겟 서빙 GW 일 것임) 및 PDN GW에 대하여 사용자 평면 경로가 설정된다.
서빙 GW가 변경되지 않으면, 경로를 스위칭한 직후에 서빙 GW는 하나 이상의 "엔드 마커" 패킷을 이전의 경로를 통해 전송해야 한다.
10. UE가 자신의 현재 라우팅 영역이 네트워크에 등록되어 있지 않다고 인식하거나 UE의 TIN이 "GUTI"를 지시하는 경우, UE가 새로운 라우팅 영역에 위치함을 알리는 라우팅 영역 업데이트 절차를 타겟 SGSN과 함께 UE가 개시한다. RAN 기능은 라우팅 영역 정보를 PMM-CONNECTED UE에 제공한다.
핸드오버 메시지들에 의해 베어러 컨텍스트(들)을 수신하였으므로 타겟 SGSN은 이 UE에 대해 IRAT 핸드오버가 수행되었다는 것을 알고, 따라서 타겟 SGSN은 RAU 절차의 서브셋만을 수행하며, 구체적으로 소스 MME 및 타겟SGSN 간의 컨텍스트 전달 절차들을 배제한다.
CIoT EPS 최적화를 지원하는 UE에 대해, UE는 RAU 허용 내의 베어러 상태 정보를 사용하여, 로컬로 해제해야 할 임의의 비-전송 베어러들을 식별한다.
11. 단계 6에서 시작된 타이머가 만료되는 경우, 소스 MME는 소스 eNodeB에 해제 자원 메시지를 전송한다. 소스 eNodeB는 UE와 관련된 자원을 해제한다.
단계 6에서 시작된 타이머가 만료되고 소스 MME가 포워드 재배치 응답 메시지에서 Serving GW 변경 표시를 수신하면, 삭제 세션 요청 (이유, 동작 지시) 메시지를 소스 서빙 GW로 전송함으로써 EPS 베어러 자원들을 삭제한다. 소스 서빙 GW가 PDN GW에 대한 삭제 절차를 개시하지 않아야 한다고 지시하는 동작 지시 플래그는 설정되지 않는다. 소스 서빙 GW는 삭제 세션 응답 (이유) 메시지들을 이용하여 확인 응답한다. 이 절차 전에 ISR이 활성화된 경우, 소스S-GW가 삭제 베어러 요청 메시지들을 해당 CN 노드에 전송함으로써 소스 S-GW가 다른 이전 CN 노드에 관한 베어러 자원들을 삭제해야 하는 이유를 소스 S-GW에게 지시한다.
12. 간접 포워딩이 사용되었다면, 단계 6에서 시작된 소스 MME에서의 타이머의 만료로 인해 소스 MME가 간접 포워딩에 사용되는 임시 자원을 해제하기 위한 간접적인 데이터 포워딩 터널 요청 삭제 메시지를 S-GW로 전송하도록 트리거한다.
13. 간접 포워딩이 사용되고 서빙 GW가 재배치되는 경우, 단계 6에서 시작된 타겟 SGSN에서의 타이머의 만료로 인해 타겟 SGSN이 삭제 간접 데이터 포워드 터널 요청(Delete Indirect Data Forwarding Tunnel Request) 메시지를 타겟 S-GW로 전송하는 것을 트리거링하고, 간접 포워딩을 위하여 사용되는 임시 자원들을 해제한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 E-UTRAN 대 UTRAN Iu 모드인터 RAT HO(Handover) 거절을 예시한 순서도이다.
타겟 RNC는 재배치 요청 메시지 내의 요청된 RAB들이 확립될 수 없는 경우 핸드오버 절차의 사용을 거부할 수 있다. 이 경우, 타겟 SGSN/RNC에는 어떠한 UE 컨텍스트도 설정되지 않으며 자원이 할당되지 않는다. 소스 eNodeB/MME내에 UE가 남아있다.
1. 본 순서도의 1 내지 5 단계는 앞서 준비 단계에서 상술한 바와 같다.
6. 대상 RNC가 요청된RAB들 중 임의의 RAB에 대해 자원을 할당하지 못하면 타겟 SGSN으로 재배치 실패(Relocation Failure) (이유) 메시지를 전송한다. 타겟 SGSN이 타겟 RNC로부터 재배치 실패 메시지를 수신하면, 타겟 SGSN은이 UE에 대한 임의의 예약된 자원을 제거(clear)한다.
7. 이 단계는 서빙 GW 재배치, 즉 단계 4/4a가 수행된 경우에만 수행된다. 타겟 SGSN은 세션 서빙 GW에 삭제 세션 요청 (이유) 메시지를 전송함으로써 EPS 베어러 자원을 삭제한다. 타겟 서빙GW는 삭제 세션 응답 (원인) 메시지들로 확인 응답한다.
8. 타겟 SGSN은 발신 MME에 포워드 재배치 응답 (이유) 메시지를 전송한다.
9. 소스 MME가 포워드 재배치 응답 메시지를 수신하면 핸드오버 준비 실패 (이유)메시지를 소스 eNodeB로 전송한다.
UTRAN Iu 모드 대 E-UTRAN 인터 RAT 핸드오버
네트워크가 핸드오버를 수행하기로 결정하는 경우 UTRAN Iu 모드 대 E-UTRAN 인터 RAT 핸드오버 절차가 이루어진다. UTRAN Iu 모드에서 E-UTRAN으로 PS 핸드오버를 수행하는 결정은 UE에 의해 UTRAN RNC에 보고된 무선 상태 측정에 기초하여 네트워크에 의해 이루어진다.
UE에 대해 긴급 베어러 서비스가 진행중인 경우, MME는 핸드오버가 제한된 영역에 있는 경우 추적 영역 업데이트(Tracking Area Update)의 일부로서 실행 단계에서 확인하고, 그렇다면 MME는 비-긴급 베어러를 해제한다.
긴급 베어러 서비스가 UE에 대해 진행중인 경우, 소스 SGSN은 UE의 CSG 가입과 독립적으로 타겟 CSG 셀로의 핸드오버를 평가한다. 핸드오버가 UE가 가입되어 있지 않은 CSG 셀에 대한 것이면, 5.10.3 절에 명시된 바와 같이 타겟 eNodeB는 긴급 베어러만을 허용하고, 타겟 MME는 타겟 eNodeB에 의해 허용되지 않은 비-긴급 PDN 접속을 해제한다.
1. 준비 단계
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 UTRAN Iu 모드 대 E-UTRAN 인터 RAT HO(Handover) 준비 단계를 예시한 순서도이다.
1. 소스 RNC는 E-UTRAN으로 인터-RAT 핸드오버를 개시하기로 결정한다. 이 시점에서, 상향링크 및 하향링크 사용자 데이터 모두는 다음을 통해 전송된다: UE와 소스 RNC 사이의 베어러, (직접 터널이 사용되지 않는 경우에만) 소스 RNC 와 소스 SGSN 간의 GTP 터널(들), 서빙 GW 및 PDN GW 간의 GTP 터널(들).
2. 소스 RNC는 소스 SGSN으로 재배치 요구 (이유, 타겟 eNodeB 식별자, CSG ID, CSG 액세스 모드, 소스 RNC 식별자, 소스 RNC 대 타겟 RNC 투명성 컨테이너) 메시지를 전송하여 CN이 타겟 eNodeB, 타겟 MME 및 서빙 GW 에 자원을 설정하도록 요청한다. 데이터 포워딩 대상이 될 베어러는 이후 단계에서 타겟 MME에 의해 식별된다 (아래 7 단계 참조). 타겟 셀이 CSG 셀 또는 하이브리드 셀인 경우, 소스 RNC는 타겟 셀의 CSG ID를 포함해야 한다. 타겟 셀이 하이브리드 셀인 경우, CSG 액세스 모드가 지시되어야 한다.
3. 소스 SGSN은 '타겟 eNodeB 식별자'IE로부터 핸드오버의 타입이 E-UTRAN로의 IRAT 핸드오버임을 결정한다. 소스 SGSN은 "MME 선택 기능"의 4.3.8.3 절에 설명된 대로 타겟 MME를 선택한다. 소스 SGSN은 포워드 재배치 요청 (IMSI, 타겟 식별, CSG ID, CSG 멤버쉽 표시, MM 컨텍스트, PDN 접속, 제어 평면을 위한 SGSN 터널 엔드 포인트 식별자, 제어 평면을 위한 SGSN 어드레스, 소스 대 타겟 투명 컨테이너, RAN 이유, (가능하다면) MS Info 변경 보고 액션, (가능하다면) CSG 정보 보고 액션), UE 시간 존, ISR 지원, 서빙 네트워크, (존재한다면) 보고할 변경) 메시지를 타겟 MME에 전송하여 핸드오버 자원 할당 절차를 개시한다. 이 메시지는 소스 시스템에 설정된 모든 베어러에 해당하는 모든 EPS베어러 컨텍스트와 서빙 GW의 상향링크 터널 종단점 파라미터들을포함한다. ISR 지원정보가 표시되면, 이는 소스 SGSN 및 연관된 서빙 GW가 UE에 대한 ISR을 활성화될 수 있음을 나타낸다. ISR이 활성화되면, 이 MME가 타겟 식별(Target Identification)에 의해 식별된 타겟을 서빙하고 있는 경우에 UE에 대한 ISR을 유지하는 메시지가 MME에 전송되어야 한다. RAN 이유는 소스 RNC에서 수신된 이유를 나타낸다. 소스 대 타겟 투명 컨테이너는 소스RNC로부터 수신한 타겟 RNC 투명 컨테이너에 대한 소스 RNC의 값을 포함한다. 서빙 네트워크가 변경되는 경우에 결정되는 타겟 MME를 지원하기 위해 이전의 서빙 네트워크가 타겟 MME로 전송된다.
UE의 시간 존 또는 서빙 네트워크의 변경 또는 서빙 GW/PDN GW에 대한 변경 보고가 소스 SGSN에 의해 연기된경우, 소스로의 SGSN에 의한 변경 플래그가 포함된다.
소스 SGSN은 CSG ID가 소스 RNC에 의해 제공되는 경우 UE의 CSG 가입을 확인하여 액세스 제어를 수행해야 한다. 이 CSG ID에 대한 가입 데이터 또는 CSG 가입이 만료되고 타겟 셀이 CSG 셀인 경우, 소스 SGSN은 UE가 긴급 베어러 서비스를 가지지 않으면 적절한 이유로 핸드오버를 거부해야 한다.
소스 SGSN은 타겟 셀이 CSG 셀 또는 하이브리드 셀인 경우 포워드 재배치 요청에 CSG ID를 포함한다. 타겟 셀이 하이브리드 셀이거나 또는 하나 이상의 긴급 베어러가 있고 그 타겟 셀이 CSG 셀인 경우, UE가 CSG 멤버인지 여부를 나타내는 CSG 멤버쉽 표시가 포워드 재배치 요청 메시지에 포함된다.
이 메시지에는 소스 시스템에서 활성화된 모든 PDN 연결과 각 PDN 연결에 대해 연관된 APN, 제어 평면에 대한 서빙 GW의 주소 및 상향링크 터널 종단점 파라미터 및 EPS 베어러 컨텍스트 목록이 포함된다.
EPS 베어러 컨텍스트의 우선 순위화는 타겟 코어 네트워크 노드에서 수행한다.
MM 컨텍스트는 보안 관련 정보, UE 네트워크 기능들 및 예컨대 MME를 위한 정보 저장과 같이, 키뿐만 아니라 사용된 UMTS 무결성 및 암호화 알고리즘(들)을 포함한다.
타겟 MME는 사용할 NAS 암호화 및 무결성 알고리즘을 선택한다. 이러한 알고리즘은 타겟 eNodeB에서 타겟 대 소스 투명 컨테이너 (EPC 부분)의 UE로 투명하게 전송된다.
MME는 우선 순위에 따라 EPS 베어러를 설정한다. MME는 실행 단계의 단계 8에서 제공되는 바와 같이, 설정할 수 없는 EPS 베어러를 비활성화한다.
타겟 MME는 전달 재배치 요청에서 수신된 각 베어러 컨텍스트의 APN 제한에 기반하여 최대 APN 제한을 결정해야하고 이후에 새로운 최대 APN 제한 값을 저장해야 한다.
독립형 GW를 갖는 아키텍처에서 로컬 네트워크에서 PDN 연결을 위해 SIPTO가 활성화된 경우, 소스 SGSN은 로컬 네트워크 PDN 연결에서 SIPTO에 해당하는 PDN 연결들에 소스 셀의 로컬 홈 네트워크 ID를 포함해야 한다.
4. 타겟 MME는, 예컨대 PLMN 변경으로 인해 서빙 GW가 재배치되어야 하는지를 결정한다. 서빙 GW가 재배치 될 경우, 타겟 MME는 4.3.8.2 절에 설명된 바와 같이 "서빙 GW 선택 기능"을 통해 타겟 서빙 GW를 선택한다. 타겟 MME는 PDN 연결마다 생성 세션 요청 메시지 (IMSI, MME 주소 및 TEID, 제어 평면에 대한 MME 터널 종점 식별자, 제어 평면에 대한 MME 주소, 사용자 평면에 대한 PDN GW 주소(들), 사용자 평면에 대한 UL TEID(들), 제어 평면에 대한 PDN GW 주소, 제어 평면에 대한 PDN GW TEID, S5/S8를 통한 프로토콜 유형, 서빙 네트워크)를 타겟 서빙 GW로 전송한다. S5/S8 인터페이스를 통해 어떤 프로토콜이 사용되어야 하는지가 S5/S8를 통한 프로토콜 유형을 통해 서빙 GW에 제공된다.
4a. 타겟 서빙 GW는 자신의 로컬 자원들을 할당하고, 생성 세션 응답 (사용자 평면에 대한 서빙 GW 주소(들), 사용자 평면에 대한 서빙 GW UL TEID(들), 제어 평면에 대한 서빙 GW 주소, 제어 평면에 대한 서빙 GW TEID) 메시지를 타겟 MME에 전송한다.
5. 타겟 MME는 메시지 핸드오버 요청 (UE 식별자, S1AP 이유, KeNB, 허용된AS 무결성 보호 및 암호화 알고리즘, NAS 보안 파라미터, E-UTRAN, EPS 베어러 (들) 설정 목록, CSG ID, CSG 멤버쉽 표시, 소스 대 타겟 투명 컨테이너)을 전송하여 타겟 eNodeB가 베어러(들)을 설정하도록 요청한다. E-UTRAN에 대한 NAS 보안 파라미터에는 NAS 무결성 보호 및 암호화 알고리즘이 포함되어 있으며 eKSI 및 NONCEMME 는 UE를 타겟으로한다. S1AP 이유는 소스 SGSN으로부터 수신된 RAN 이유를 나타낸다. 소스 대 타겟 투명 컨테이너는 소스 SGSN으로부터 수신된 RAN 투명 컨테이너의 값을 포함한다.
타겟 MME는 MM 컨텍스트에서 CK 및 IK로부터 K'ASME 를 추출하여 eKSI와 연관시키고 NAS 무결성 보호 및 암호화 알고리즘(들)을 선택한다. MME 및 UE는 K'ASME 로부터 NAS 키들 및 KeNB 를 추출한다. MME가 UE와 EPS 보안 연계를 공유하는 경우, MME는 핸드오버 절차를 완료한 후에 NAS SMC 절차를 개시함으로써 본래의 EPS 보안 컨텍스트를 활성화할 수 있다.
'설정될 EPS 베어러들(EPS bearerrs To be Setup)'IE는 ID, 베어러 파라미터, 전송 계층 주소, "데이터 포워딩 불가" 표시 및 S1 전송 연관과 같은 정보를 포함해야 한다. 타겟 MME는 EPS 베어러 컨텍스트 내의 활성 상태 지시자(Activity Status Indicator)를 무시하고 소스 측에서 수신한 모든 EPS 베어러 컨텍스트에 대해 자원을 할당하도록 타겟 eNodeB에 요청한다. 전송 계층 주소는 사용자 데이터를 위한 서빙 GW 주소이며, S1 전송 연관은 상향링크 터널 종점 식별자 데이터에 대응한다. 타겟 MME가 해당 베어러가 데이터 포워딩의 대상이 되지 않는다고 결정하면 "데이터 포워딩 불가능"표시가 포함된다.
핸드오버 요청 메시지에서 소스 SGSN에 의해 제공되는 경우 타겟 MME는 CSG ID 및 CSG 멤버쉽 표시를 포함해야 한다.
선택된 NAS 암호화 및 무결성 보호 알고리즘(들), KSI 및 NONCEMME 에 관한 정보는 타겟 eNodeB로부터 타겟 대 소스 투명 컨테이너 내의 UE로 투명하게 전송되고, 소스 RNC로부터 UE로의 메시지 UTRAN HO 명령으로 전송된다. 그러면 새로운 인증 및 키 합의(AKA: Authentication and Key Agreement) 절차 없이도 새로운 RAT/모드 타겟 셀에서 데이터 전송을 계속할 수 있다.
타겟 셀이 CSG 셀인 경우, 타겟 eNodeB는 타겟 MME에 의해 제공되는 CSG ID를 검증하고 타겟 셀에 대한 CSG ID와 일치하지 않으면 적절한 이유로 핸드오버를 거부해야 한다. 타겟 eNodeB가 하이브리드 모드인 경우 CSG 멤버쉽 상태를 사용하여 CSG 및 비 CSG 멤버에 대한 차별화된 처리를 수행 할 수 있다. 타겟 셀이 CSG 셀이고, CSG 멤버쉽 표시가 "비 멤버"이면, 타겟 eNodeB는 긴급 베어러들만을 허용한다.
5a. 타겟 eNodeB는 요청된 자원을 할당하고 메시지 핸드오버 요청 확인 응답(타겟 대 소스 투명 컨테이너, EPS 베어러 설정 목록, 설정 목록이 되지 못한 EPS 베어러)에서 해당 파라미터를 타겟 MME로 반환한다. 소스 대 타겟 투명 컨테이너의 무선 베어러의 수가 MME가 요청한 베어러의 수를 따르지 않는다면 타겟eNodeB는 이를 무시해야 하고 MME가 요청한 대로 베어러를 할당해야 한다. 핸드오버 요청 확인응답 메시지를 전송할 때, 타겟 eNodeB는 허용된EPS 베어러에 대해 서빙 GW로부터의 하향링크 GTP PDU를 수신할 준비가 되어 있어야 한다.
타겟 eNodeB는 AS 무결성 및 암호화 알고리즘(들)을 선택한다. 타겟 eNodeB는 MME (eKSI, NAS 무결성 보호 및 암호화 알고리즘(들) 및 NONCEMME)에 의해 제공되는 정보에 추가하여, AS 무결성 및 암호화 알고리즘(들)을 UTRAN RRC 메시지에 삽입하며, 이는 타겟 대 소스 투명 컨테이너에 포함된다.
6. '간접 포워딩'과 서빙 GW 재배치가 적용되면, 타겟 MME는 서빙 GW에 간접 데이터 포워딩 터널 요청 메시지 (타겟 eNodeB 주소, DL 데이터 포워딩을 위한 TEID)를 전송한다.
간접 포워딩은 UE에 대한 앵커 포인트로서 사용되는 서빙 GW와 다른 서빙 GW를 통해 수행될 수 있다.
6a. 서빙 GW는 타겟 MME로 생성 간접 데이터 포워딩 터널 응답 (이유, 데이터 포워딩을 위한 서빙 GW 주소(들) 및 서빙 GW DL TEID) 메시지를 반환한다.
7. 타겟 MME는 메시지 포워드 재배치 응답 (이유, RAB 설정 목록, EPS 베어러 설정 목록, 제어 평면에 대한 MME 터널 종점 식별자, RAN 이유, 제어 평면에 대한 MME 주소, 타겟 대 소스 투명 컨테이너, 및 데이터 포워딩을 위한 TEID, 서빙 GW 변경 표시)를 소스 SGSN으로 전송한다. 서빙 GW 변경 지시는 새로운 서빙 GW가 선택되었는지를 나타낸다. 타겟 대 소스 투명 컨테이너에는 타겟 eNodeB에서 수신한 타겟 대 소스 투명 컨테이너로부터의 값이 포함된다.
사용자 트래픽 데이터 포워딩을 위한 '주소(들) 및 TEID(들)’ IE 는 타겟 시스템에서 데이터 포워딩을 위한 목적지 터널링 엔드 포인트를 정의하며 다음과 같이 설정된다. '직접 포워딩' 또는 '간접 포워딩'이 있지만 서빙 GW의 재배치가 적용되지 않으면 IE의 '데이터 포워딩을 위한 주소 및 TEID'에 단계 5a에서 수신된 eNodeB 로의 포워딩 DL GTP-U 터널 종단점 파라미터가 포함된다.
'간접 포워딩'과 서빙 GW의 재배치가 IE에 적용되는 경우, '데이터 포워딩을 위한 주소(들) 및 TEID(들)' IE들은 단계 6a에서 수신된 포워딩 서비스 GW 또는 타겟 eNodeB 로의 DL GTP-U 터널 종단점 파라미터를 포함한다.
8. "간접 포워딩"이 적용되는 경우, 소스 SGSN은 간접 포워딩에 사용되는 서빙 GW에 생성 간접 데이터 포워딩 터널 요청 (단계 7에서 수신 한 데이터 포워딩을 위한 주소(들) 및 TEID(들)) 메시지를 전송해야 한다.
간접 포워딩은 UE에 대한 앵커 포인트로서 사용되는 서빙 GW와 다른 서빙 GW를 통해 수행될 수 있다.
8a. 서빙 GW는 메시지 생성 간접 데이터 포워딩 터널 응답 (이유, 데이터 포워딩을 위한 GW 주소(들) 및 TEID (들)) 을 전송하여 포워딩 사용자 평면 파라미터를 반환한다. 서빙 GW가 데이터 포워딩을 지원하지 않는다면, 적절한 이유 값이 반환되어야하고, 서빙 GW 주소(들) 및 TEID (들)은 메시지에 포함되지 않을 것이다.
2. 실행 단계
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 UTRAN Iu 모드 대 E-UTRAN 인터RAT HO(Handover) 실행 단계를 예시한다.
PMIP 기반의 S5/S8의 경우 절차 단계 (A)와 (B)는 TS 23.402 [2]에 정의되어있다. 단계 (B)는 PMIP 기반 S5/S8의 경우 PCRF 상호 작용을 보여준다. 9 단계와 9a 단계는 GTP 기반 S5/S8에 관한 것이다.
소스 RNC는 하향링크 및 상향링크 사용자 평면 PDU들을 계속해서 수신한다.
1. 소스 SGSN은 메시지 재배치 명령 (타겟 RNC 대 소스 RNC 투명 컨테이너, 해제 목록이 될 RAB들, 데이터 포워딩 목록의 대상인 RAB들)을 전송함으로써 소스 RNC를 향한 준비 단계를 완료한다. "해제 목록이 될 RAB 목록"IE는 타겟 eNodeB에서 베어러가 설정되지 않은 모든 NSAPI (RAB Ids)의 목록이다. "데이터 포워딩 목록의 대상인 RAB들"IE는 메시지에 포함될 수 있으며, ‘직접 포워딩’이 적용되는 경우 준비 단계의 단계 7에서 타겟 측에서 수신한 '사용자 트래픽 데이터 포워딩을 위한 주소 및 TEID'의 목록이어야 한다. '간접 포워딩'이 적용 가능하고 직접 터널이 사용되는 경우, "데이터 포워딩 목록의 대상인 RAB들"IE는 준비 단계의 8a 단계에서 수신된 파라미터를 포함한다. '간접 포워딩'이 적용 가능하고 직접 터널이 사용되지 않는 경우" 데이터 포워딩 목록의 대상인 RAB들” IE 는 소스 SGSN에 의한 간접 데이터 포워딩을 위해 할당된 소스 SGSN 주소(들) 및 TEID(들)을 포함한다. 타겟 RNC 대 소스 RNC 투명 컨테이너는 타겟 MME로부터 수신된 타겟 대 소스 투명 컨테이너로부터의 값을 포함한다.
2. 소스 RNC는 UTRAN 명령으로부터의 메시지 HO를 통해 타겟 eNodeB로 핸드오버할 것을 UE에 명령 할 것이다. UE에 대한 액세스 네트워크 특정 메시지는 타겟 eNodeB가 준비 단계에서 설정한 무선 애스펙트 파라미터를 포함하는 투명한 컨테이너를 포함한다.
소스 RNC는 "데이터 포워딩 목록의 대상인 RAB들"에 명시된 지정된 RAB/EPS 베어러 컨텍스트에 대해 데이터 포워딩을 시작할 수 있다. 데이터 포워딩은 타겟 eNodeB로 직접 진행될 수도 있고, 준비 단계에서 소스 SGSN 및/또는 타겟 MME에 의해 결정되는 경우 서빙 GW를 통해 진행될 수도 있다.
재배치 명령 메시지를 포함하는 UTRAN 명령 메시지로부터 HO의 수신시, UE는 NSAPI와의 관계에 기초하여 그 베어러 ID에 RAB ID를 연관시켜야하며 사용자 평면 데이터의 상향링크 전송을 중지해야 한다.
4. UE는 E-UTRAN으로 이동하여 타겟 eNodeB에 대한 액세스 절차를 수행한다.
5. UE가 타겟 eNodeB에 액세스하는 경우, UE는 메시지E-UTRAN로의 HO 완료를 전송한다.
UE는 UTRAN 명령으로부터의 HO로부터 E-RAB가 설정되지 않은 EPS 베어러를 암시적으로 추출하고, 이 단계에서 명시적인 NAS 메시지없이 이들을 로컬하게 비활성화한다.
6. UE가 타겟 eNodeB에 성공적으로 액세스한 경우, 타겟 eNodeB는 핸드오버 통지 (TAI + ECGI, 로컬 홈 네트워크 ID) 메시지를 전송함으로써 타겟 MME에 알린다.
독립형 GW 구조를 갖는 로컬 네트워크에서의 SIPTO의 경우, 타겟 eNodeB는 핸드오버 통지 메시지에 타겟 셀의 로컬 홈 네트워크 ID를 포함해야 한다.
7. 그 다음, 타겟 MME는 UE가 타겟 측에 도달했다는 것을 알고, 타겟 MME는 포워드 재배치 완료 통지 (ISR 활성화, 서빙 GW 변경) 메시지를 전송함으로써 소스 SGSN에 통지한다. ISR 활성화가 지시되면, 이는 소스 SGSN에게 UE의 컨텍스트를 유지하고 ISR을 활성화함을 나타내며, 이는 S-GW가 변경되지 않은 경우에만 가능하다. 소스 SGSN은 또한 그 정보에 확인응답해야 한다. 소스 RNC 및 (서빙 GW 재배치를 위한) 소스 서빙 GW 의 자원들이 해제되는 경우에 감시하기 위해 소스 SGSN의 타이머가 시작된다.
포워드 재배치 완료 확인응답 메시지를 수신 시에, 간접 포워딩을 적용한다면 타겟 MME는 타이머를 시작한다.
8. UE가 설정한 모든 베어러들을 타겟 MME가 이제 담당한다는 것을 (타겟 서빙 GW 재배치를 위한) 서빙 GW (이는 타겟 서빙 GW 일 수 있음)에 통지함으로써 타겟 MME가 이제 인터-RAT 핸드오버 절차를 완료할 것이다. 이는 PDN 연결마다 메시지 변경 베어러 요청 (이유, 제어 평면에 대한 MME 터널 종점 식별자, EPS 베어러 ID, 제어 평면에 대한 MME 주소, 허용된 EPS 베어러들 및 RAT 유형에 대한 사용자 트래픽을 위한 eNodeB 주소(들), 및 TEID(들), 활성화된 ISR)에서 수행된다. UTRAN으로부터의 이동성이기 때문에, 타겟 MME는 위치 정보 변경보고가 요청되었는지 여부에 관계없이, 타겟 MME가 위치 정보 변경 보고를 지원하면, 타겟 MME는 수정 베어러 요청에 (지원되는 세분성(granularity)에 따라) 사용자 위치 정보를 포함해야 한다. PDN GW가 (UE 컨텍스트로부터 결정된) 사용자 CSG 정보를 요구하면, MME는 이 메시지에 사용자 CSG 정보 IE를 또한 포함한다. UE 시간 존이 변경되었거나 또는 소스 SGSN으로부터의 포워드 재배치 요청 메시지가 (보고 플래그로 변경을 통해) 계류 중인 UE 시간 존 변경보고를 지시하는 경우, MME는 이 메시지에 새로운 서빙 네트워크 IE를 포함한다. 지시된다면, 활성화된 ISR 정보는 ISR이 활성화되었음을 나타내며, 이는 S-GW가 변경되지 않은 경우에만 가능한다. 수정 베어러 요청이 ISR 활성화됨을 나타내지 않고 S-GW가 변경되지 않으면 S-GW는 S-GW가 예약한 베어러 자원들을 갖는 다른 CN 노드로 베어러 삭제 요청을 전송함으로써 ISR 자원을 삭제한다.
MME는 베어러 해제 절차를 트리거함으로써 허용되지 않은 전용 베어러를 해제한다. 서빙 GW가 비-허용 베어러에 대하여 DL 패킷을 수신하면, 서빙 GW는 DL 패킷을 드롭하고 MME에 하향링크 데이터 통지를 전송하지 않는다.
PDN 연결의 기본 베어러가 타겟 eNodeB에 의해 허용되지 않았고 다른 PDN 연결이 활성 상태인 경우, MME는 PDN 연결의 모든 베어러가 허용되지 않은 것처럼 이와 동일한 방식으로 처리한다. MME는 5.10.3 절에 명시된 MME 요청 PDN 연결 해제 절차를 트리거함으로써 이러한 PDN 연결을 해제한다.
9. (서빙 GW 재배치를 위한) 서빙 GW(이는 타겟 서빙 GW)는 예컨대, PDN 연결마다 메시지 수정 베어러 요청을 전송하여 과금하는 데 사용할 수 있는 RAT 유형에 대한 변경, 또는 예를 들어, 서빙 GW 재배치에 대한 변경을 PDN GW에 알릴 수 있다. 단계 8에 존재하는 경우, S-GW는 또한 사용자 위치 정보 IE 및/또는 UE 시간 영역 IE 및/또는 사용자 CSG 정보 IE를 포함한다. 5.5.2.1.2절의 단계 4 또는 단계 8에서 이들이 수신되는 경우 서빙 네트워크가 포함되어야 한다. 서빙GW 재배치의 경우, 서빙 GW는 비-허용 베어러에 대해서도 S5/S8을 통해 DL TEID를 할당하고 PDN 과금 일시중지 지원 표시를 포함할 수 있다. PDN GW는 메시지 수정 베어러 응답을 이용하여 요청을 확인응답해야 한다. 서빙 GW 재배치의 경우에, PDN GW는 자신의 컨텍스트 필드를 업데이트하고, 수정 베어러 응답 ((PDN GW가 기능을 인에이블하도록 선택된다면) 과금 Id, MSISDN, PDN 과금 일시중지 인에이블 지시 등)을 서빙 GW로 반환한다. PDN GW가 UE 컨텍스트에 저장된다면 MSISDN이 포함된다. 타겟 SGSN에서 위치 정보 변경 보고가 요구되고 지원된다면, PGW는 수정 베어러 응답에 MS Info 변경 보고 액션을 제공해야 한다.
PCC 인프라 구조가 사용되면, PDN GW는 예를 들어 RAT 유형의 변경에 대해 PCRF에 알린다.
서빙 GW가 재배치되는 경우, PDN GW는 경로를 스위칭 한 직후에 이전 경로상의 하나 이상의 "엔드 마커" 패킷들을 전송해야 한다. 소스 서빙 GW는 "종료 마커" 패킷을 소스 SGSN or RNC 로 포워드해야 한다.
10. (서빙 GW 재배치를 위한) 서빙 GW(이는 타겟 서빙 GW 일 것임)는 베어러 응답 수정 메시지 (이유, 제어 평면에 대한 GW 터널 종단점 식별자, 제어 평면에 대한 서빙 GW 주소, 프로토콜 구성 옵션들, MS Info변경 보고 액션)를 통해 타겟 MME 로 사용자 평면 스위치를 확인응답한다. 이 단계에서, UE, 타겟 eNodeB, (서빙 GW 재배치를 위한) 서빙 GW (이는 타겟 서빙 GW 일 것임) 간의 모든 베어러들에 대하여 사용자 평면 경로가 설정된다.
서빙 GW가 변경되지 않으면, 타겟 eNodeB 에 재정렬 기능을 보조하기 위해 경로를 스위칭한 직후에 서빙 GW는 하나 이상의 "엔드 마커"패킷을 이전의 경로를 통해 전송해야 한다.
11. UE는 "추적 영역 업데이트를위한 트리거"절에 나열된 조건들 중 하나가 적용되는 경우, 추적 영역 업데이트 (Tracking Area Update)절차를 시작한다.
타겟 MME는 핸드오버 메시지들에 의해 베어러 컨텍스트(들)을 수신하였으므로 이 UE에 대해 IRAT 핸드오버가 수행되었다는 것을 알고, 따라서 타겟 MME는 TA 업데이트 절차의 서브셋만을 수행하며, 특히 이는 소스 SGSN 및 타겟 MME 간의 컨텍스트 전달 절차를 배제한다.
12. 단계 7에서 시작된 타이머가 만료되면, 소스 SGSN은 Iu 해제 명령을 RNC에 전송함으로써 소스 RNC를 향한 모든 자원들을 제거할 것이다. RNC가 더 이상 데이터를 전송할 필요가 없는 경우, 소스 RNC는 Iu 해제 완료 메시지로 응답한다.
7 단계에서 시작된 타이머가 만료되고 소스 SGSN이 포워드 재배치 응답 메시지에서 서빙 GW 변경 표시를 수신 한 경우, 삭제 세션 요청 (이유, 동작 표시) 메시지를 소스 서빙 GW로 전송하여 EPS 베어러 자원들을 삭제한다. 소스 서빙 GW가 PDN GW에 대한 삭제 절차를 개시하지 않아야 한다는 것을 지시하는 동작 지시 플래그는 설정되지 않는다. 소스 서빙 GW는 세션 응답 (이유) 메시지 삭제들을 이용하여 확인응답한다. 이 절차 전에 ISR이 활성화된경우, 소스 S-GW가 삭제 베어러 요청 메시지를 해당 CN 노드에 전송함으로써 다른 이전의 CN 노드의 베어러 자원을 삭제해야 하는 이유를 소스 S-GW에 지시한다.
13. 간접 포워딩이 사용되었다면, 단계 7에서 시작된 소스 SGSN에서의 타이머의 만료는 소스 SGSN이 간접 포워딩에 사용된 임시 자원을 해제하기 위해 삭제 간접 데이터 포워딩 터널 요청 삭제 메시지를 S-GW에 전송하도록 트리거한다.
14. 간접 포워딩이 사용되고 서빙 GW가 재배치되는 경우, 단계 7에서 시작된 타겟 MME에서의 타이머의 만료는 타겟 MME가 간접 포워딩을 위해 사용되는 임시 자원들을 해제하기 위해 타겟 S-GW에 삭제 간접 데이터 포워딩 터널 요청 메시지를 전송하는 것을 트리거링한다.
5G 시스템 진화 기술
현재까지 정의된 5G 아키텍처는 아래와 같다.
주요 아키텍처 원리들:
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독립적인 확장성(scalability)과 진화를 가능하게하는 UP 및 CP 기능을 분리한다.
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CP 기능과 별도로 UP의유연한 배치, 즉 중앙 위치 또는 분산 (원격) 위치 (즉, 위치 제한 없음)를 허용한다.
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기능 설계를 모듈화하여, 예컨대, 유연하고 효율적인 네트워크 슬라이싱(slicing)을 가능하게 한다.
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(예컨대, 이동성을 지원하지 않는) NGS 기능의 서브 세트만을 지원할 수 있는 UE에 대한 통합 인증 프레임 워크를 지원한다.
- 독립적인 진화 및 확장성을 가능하게하는 분리된 액세스 및 이동성 관리(AMF: access and mobility management) 및 세션 관리(SMF: session management). 여러 네트워크 슬라이싱들에 동시에 연결된 UE를 지원한다. 다른 제어 평면 기능들은 (예를 들어, PCF로) 분리될 수 있다. 아키텍처에 네트워크 슬라이싱KI # 1 결과를 어떻게 매핑할지는 필수 단계에서 결정될 수 있다.
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네트워크 기능들 및 노드와 분리된 가입 및 정책으로 유연한 정보 모델을 지원한다.
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서로 다른 3GPP 및 비 3GPP 액세스 유형들을 통합하는 통합 액세스-인지 불능(agnostic) 코어를 공통 AN-CN 인터페이스로 특정하여 액세스 및 코어 네트워크 종속성을 최소화한다.
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("연산"자원이 상태를 불투명(opaque) 데이터로 저장하는 "저장 영역"자원에서 분리되는) "무상태 (stateless)"NF들을 지원하기 위해, 3GPP는 NF와 데이터 저장 기능 간의 인터페이스를 (가능하게는 참조하여) 특정 할 수 있다. NF들은 데이터 저장 기능을 사용하여 불투명 데이터를 저장할 수 있다.
주요 아키텍쳐 요구 사항들:
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아키텍처는 능력 노출(capability exposure)을 지원해야 한다.
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각 네트워크 기능은 다른 NF와 직접 상호 작용할 수 있다. 아키텍처는 (예컨대, DRA와 유사한) 제어 평면 메시지를 라우팅하는 것을 보조하기 위한 중간 기능의 사용을 배제해서는 안 된다.
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다른 PDU 유형들, 예컨대, IP, 이더넷의 전송을 지원한다.
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별도의 정책 기능을 지원하여 네트워크 동작 및 최종 사용자 환경을 관리한다.
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다른 네트워크 슬라이스들로 다른 네트워크 구성을 허용한다.
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이 아키텍처는 방문 PLMN에서 로컬 브레이크아웃 트래픽뿐만 아니라 홈 라우팅 트래픽을 효율적인 방법으로 사용하여 로밍을 지원한다.
제어 평면(Control Plane):
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코어 네트워크 내의 액세스 네트워크 및 네크워크 기능들 및 코어 네트워크 내의 네트워크 기능들 간의 다중- 벤더 인터워킹을 가능하게한다. 동시에, 단일 인터페이스가 무선에 노출되지만 코어 네트워크 내에서 지원되는 모듈식 (기본) 기능들을 추상화하는 것이 충분하다.
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절차들 (즉, 두 개의 NF들 간의 상호 작용들의 세트)이 적용 가능한 경우 언제든지 서비스로 정의되어 재사용이 가능하고 모듈성을 지원할 수 있다. 절차를 특정하는 경우, 이는 사례별로 평가될 것이다.
사용자 평면(User plane):
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(다른 UP 기능들/데이터 네트워크들/제어-평면으로의 동작들, 비트레이트 실행 동작들, 서비스 검출 동작들 등을 포워딩하는 것을 포함하는) 다양한 사용자 평면 동작들을 지원하는 일반 사용자 평면 기능 (UPF: user-plane function)이 정의된다.
사용자 평면 동작들의 세부 목록은 8.4 절의 주요 이슈 4에 대한 결론의 일부이다.
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제어 평면은 세션에 필요한 트래픽 처리 기능을 제공하는 UP 기능을 구성한다. 주어진 사용자 - 평면 시나리오에 대해 필요에 따라 세션마다 하나 또는 다수의 UP 기능이 제어-평면에 의해 활성화 및 구성될 수 있다.
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낮은 대기 시간 서비스들 및 로컬 데이터 네트워크에 대한 액세스를 지원하기 위해, 사용자 평면 기능을 무선에 근접하게 배치(deploy)할 수 있다. 중앙 데이터 네트워크의 경우, UPF를 중앙 집중식으로 배치할 수 있다.
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홈 라우팅 로밍을 지원하기 위해, 적어도 UP 기능은 HPLMN에 위치하며, VPLMN에 과금, LI 등과 같은 로밍 기능을 포함하는 적어도 하나의 다른 UP 기능이 있을 필요가 있다.
로컬 및 중앙 집중식 서비스에 대한 동시 액세스는 다음과 같이 지원된다:
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(로컬 데이터 네트워크들로의 액세스를 제공하는) 로컬 UP 기능 및 중앙 데이터 네트워크에 액세스를 제공 하는 (중앙 UP 기능) PDU 세션에 대한 액세스를 제공하는 PDU 세션을 포함하는 다중 PDU 세션;
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제어 장치가 여러 개의 UP 기능들을 구성할 수 있는 단일 PDU 세션.
로컬 데이터 네트워크 액세스를 위한 단일 PDU 세션의 경우 또한 제어 평면은 여러 UP 기능을 구성할 수 있다.
전체 아키텍처에 대한 합의들은 다음과 같다:
1. Rel-15에서 AMF 및 SMF 기능들은 표준화된 상호 작용들을 통해 별도의 기능들로 표준화되어야 한다.
2. NAS MM 및 SM 프로토콜 메시지는 각각 AMF 및 SMF에서 종단(terminate)된다. SM 프로토콜이 H-SMF 또는 V-SMF에서 종단되는지 여부와는 무관한다.
3. NAS SM 메시지는 AMF에 의해 라우팅된다.
4. NextGen의 가입 프로필 데이터는 사용자 데이터 수렴 접근 방식에 따라 관리된다:
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공통 사용자 데이터 저장소 (UDR: user data repository)는 구독 데이터를 저장하며 이는 UDM 내에 존재할 수 있다.
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관련 가입 데이터에 액세스하기 위해 응용 프로그램 프론트 엔드를 구현하여 UDM 프론트 엔드 및 PCF는 이러한 공용 UDR에 액세스할 수 있다.
PCF의 애플리케이션 로직뿐만 아니라, 예컨대 위치 관리 및 가입 업데이트 통보를 위한 UDM 프론트 엔드의 애플리케이션 로직이 필수(normative) 단계 동안에 상세히 설명한다.
5. SEAF와 SCMF는 AMF에 의해 지원된다.
6. AUSF는 별도의 NF로 정의된다.
항목들(bullets) 4와 5의 결론은 SA WG3에서의 지속적인 연구, 예를 들어 슬라이싱 측면과 관련하여 SEAF/SCMF 위치에 따라 재검토가 필요할 수 있다.
7. 각 NF는 서로 직접 상호 작용할 수 있다.
8. 이 아키텍처는 제어 평면 기능 간의 중간 기능을 설명하지는 않지만 제어 평면 기능들 간의 (예컨대, DRA와 같은) 메시지의 라우팅 및 포워딩에 대한 중간 기능의 사용을 배제하지는 않으며, 이는 특정한 경우에 대해 배치들(deployments)의 형태로 식별될 수 있고, 단계 2에서의 추가 작업을 필요로 하지 않아야 한다.
EPC 및 5GC 사이의 상호연동(interworking) 절차
도 21은 본 발명에 적용될 수 있는 EPC와 5GC(또는 NGC(Next-generation core))간의 상호연동 아키텍처를 예시한다.
도 21을 참조하면, 단말이 EPC와 NGC를 모두 지원하는 경우, 단말은 최초 E-UTRAN을 통해 EPC에 캠핑하더라도 IP 앵커 포인트인 P-GW는 5GC(또는 NGC)의 UPF와 연동이 가능한 P-GW로 선택되어, 단말이 시스템/RAN간 이동 시에도 동일한 IP 앵커링(anchoring)이 유지될 수 있다. 또한, EPC와 5GC(또는 NGC) 사이에 중단(interruption)이 없는 상호연동이 가능하도록, MME와 AMF 사이에 NGx(Nx) 인터페이스가 정의된다. 이렇듯 MME와 AMF 사이에 정의되는 NGx(Nx) 인터페이스는 ‘N26 인터페이스’라 지칭될 수 있다.
도 22는 NG 코어에 연결될 수 있는 5G RAN의 배치(deployment)를 예시한 도면이다. 특히, 도 22는 E-UTRA과의 공동-배치(co-sited)를 예시한다.
NR 기능은 E-UTRA 기능과 함께 동일한 기지국의 일부 또는 동일한 위치의 여러 기지국들에 공동-배치될 수 있다.
공동 배치는 모든 NR 배포 시나리오에 적용될 수 있다(예를 들어, 도시 매크로). 이 시나리오에서, 다중 RAT를 통한 로드 밸런싱 또는 연결(예를 들어, 셀 경계 상의 사용자에 대한 커버리지 레이어로서 더 낮은 주파수 사용)을 통해, 두 RAT에 할당된 모든 스펙트럼 자원들을 완전히 활용하는 것이 바람직할 수 있다.
EPC와 5GC 사이에 NGx 인터페이스(즉, N26)가 있는 경우에는, 단말이 EPC에서 5GC로 넘어가거나 5GC에서 EPC로 넘어가면서 TAU를 수행할 수 있다. 이 경우, 이전/old 코어 네트워크에 있는 UE 컨텍스트는 NGx(또는, N26) 인터페이스를 통해 새로운 코어 네트워크로 바로 전송될 수 있어, 보다 빠른 코어 네트워크의 변경이 수행될 수 있다.
예를 들어, EPC에서 5GC로 넘어가는 단말은 RAT을 5G RAT으로 변경한 후 5G RAT을 통해서 TAU(예를 들어, TAU 요청 메시지)를 전송할 수 있으며, 이를 수신한 AMF는 TAU 정보(예를 들어, TAU 요청 메시지에 포함된 TAU 관련 정보)를 기반으로 EPC의 MME 주소를 획득할 수 있다. 이 경우, AMF는 획득한 주소에 대응하는 MME로부터 NGx(또는, N26) 인터페이스를 통해 UE 컨텍스트를 직접 받아와 단말을 서비스할 수 있다. 이와 유사하게, 5GC에서 EPC로 넘어가는 단말도 RAT을 LTE RAT으로 변경한 후, TAU(예를 들어, TAU 요청 메시지)를 전송할 수 있으며, 이를 수신한 MME는 TAU 정보(예를 들어, TAU 요청 메시지에 포함된 TAU 관련 정보)를 기반으로 AMF의 주소를 획득할 수 있다. 이 경우, MME는 획득한 주소에 대응하는 AMF로부터 NGx(또는, N26) 인터페이스를 통해 UE 컨텍스트를 직접 받아와 단말을 서비스할 수 있다.
하지만, NGx(또는, N26) 인터페이스가 없는 경우에는 단말이 TAU를 수행하더라도, 네트워크에서는 UE 컨텍스트를 이전 네트워크 망으로부터 받아올 수 없어 TAU 거절(예를 들어, TAU 거절 메시지 전송)을 하게 된다. 이 경우, 단말은 코어 네트워크 변경/이동을 위한 핸드오버 접속(Handover attach)(또는 핸드오버 등록(registration)이라 지칭될 수 있음, 즉 접속은 등록으로 대체될 수 있음)를 별도로 수행해야 한다. 그 결과, 단말이 코어 네트워크를 변경하는데 많은 시간이 걸리고 그만큼 서비스 중단(service interruption) 시간도 길어진다는 문제가 발생한다.
이에 대한 해결책으로 단말이 코어 네트워크가 변경되는 경우에는 (TAU를 수행하지 않고) 항상 핸드오버 접속/등록을 수행하도록 정의/설정할 수도 있지만, 접속/등록을 수행해야 하기 때문에 TAU를 통해서 서비스 받는 경우보다 더 많은 지연 시간이 발생할 수 있다. 또한 접속/등록의 경우, TAU보다 더 많은 시그널링이 발생한다.
따라서, 이하에서는 단말이 코어 네트워크 변경을 위해 TAU 절차를 수행할지 핸드오버 접속/등록을 수행할지를 적절하게 결정하기 위한 솔루션에 대해 제안한다. 특히, 이하에서는 코어 네트워크 관점/레벨에서의 솔루션 및 RAN 관점/레벨에서의 솔루션을 제안한다.
[코어 네트워크 레벨 솔루션]
단말이 EPC 망에 연결되면 MME가 단말에 GUTI를 할당하는 것과 유사하게, NGC 망에 연결되면 AMF가 단말에 임시(Temp) ID를 할당한다. GUTI에는, 앞서 상술한 바와 같이, 단말에 해당 GUTI를 할당한 MME id가 포함되어 있다. AMF가 할당하는 임시(Temp) ID에도 해당 임시(Temp) ID를 할당한 AMF id가 포함된다. 따라서 단말이 새로운 코어 네트워크에 대해 TAU를 수행하면서 GUTI/임시(Temp) ID를 포함하여 전송하면(예를 들어, TAU 요청 메시지에 GUTI/Temp ID를 포함시켜 전송), 새로운 코어 네트워크에서는 단말로부터 전송받은 GUTI/임시(Temp) id에 포함되어 있는 MME/AMF id를 기반으로 단말이 이전에 서비스 받던 MME/AMF의 주소를 알아낼 수 있다. 또한, MME가 단말에게 복수의 TA가 포함된 TA 리스트를 할당하고 단말이 할당받은 TA 리스트에 포함된 TA를 벗어나면 TAU를 수행하는 것과 유사하게, AMF도 단말에게 TA 리스트를 할당하고 단말은 이를 벗어나면 TAU를 수행할 수 있다.
도 23 및 도 24는 본 발명이 적용될 수 있는 5G 네트워크의 배치를 예시한다.
5G 네트워크는 초기에는 핫스팟(hotspot) 형식으로 EPC 네트워크와 중복되어 배치될 것으로 예상된다. 즉, 도 23에 도시한 바와 같이, 특정 지역(예를 들어, 도 23에서 AMF로 표시된 지역)에는 5G 서비스가 제공되고, 그 이외의 지역(예를 들어, 도 23에서 MME 1 및 2로 표시된 지역)에는 EPC 서비스가 제공되는 시나리오가 예상된다.
도 23에서 AMF와 MME 1/MME 2 사이에 모두 NGx 인터페이스(예를 들어, N26)가 존재하는 경우, AMF는 단말에게 TA 리스트를 할당하면서, 이와 함께 코어 네트워크 변경이 있을 경우 TAU를 수행할 것을 명시적 또는 암시적으로 지시하는 지시를 전송해줄 수 있다. 이때, 지시는 TA 리스트와 함께 또는 독립적으로/별도로 전송될 수 있으며, 실시예에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 지시는 코어 네트워크 변경이 있을 경우 TAU를 수행할 것을 지시하는 지시자(명시적 지시자) 또는 NGx 인터페이스(예를 들어, N26)이 존재함을 지시하는 지시자(암시적 지시자)의 시그널링 형태로 단말에 제공될 수 있다.
지시를 수신한 단말은 5G 코어 네트워크에 의해 서비스를 받다가 5G 서비스 지역을 벗어나게 되면 TAU를 수행함으로써 코어 네트워크를 EPC로 변경할 수 있으며, 변경 후 EPC에 의해 서비스를 지속적으로 받을 수 있다. 이때 단말이 실제로 이동한 위치에 따라서 MME 1 또는 MME 2가 단말로부터 TAU를 수신할 수 있으며, TAU를 수신한 MME는 AMF로부터 NGx 인터페이스(예를 들어, N26)를 통해 UE 컨텍스트를 받아와 AMF가 해당 단말에 대해 제공 중이던 서비스를 연속하여 제공할 수 있다.
위의 예제는 AMF와 주변에 있는 MME들(MME 1 및 MME 2) 사이에 모두 NGx 인터페이스(예를 들어, N26)가 존재하는 상황을 가정하였다. 하지만, 실제로는 AMF 및 주변의 적어도 일부 MME와의 사이에 NGx 인터페이스(예를 들어, N26)가 존재하지 않을 수도 있다. 예를 들어, AMF는 MME 1와의 사이에는 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 존재하지 않는 반면, MME 2와의 사이에는 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 존재할 수 있다. 도 24는 이러한 시나리오를 예시한다.
도 24를 참조하면, 이 경우, AMF는 TA 리스트를 할당할 때 주변 MME(본 도면의 경우 MME 1 및 MME 2)와의 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스 유무를 고려하여 TA 리스트를 할당해야 한다. 예를 들어, 단말이 TA 7 지역에 위치하는 경우, AMF는 단말에 대한 TA 리스트를 {TA1, TA6, TA7}로 할당하면서, 단말이 TA를 벗어나 EPC로 넘어가는 경우 핸드오버 접속/등록을 수행할 것을 지시하는 지시(또는 N26 인터페이스가 존재하지 않음을 나타내는 지시)를 단말에 전송해줄 수 있다(NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 없는 MME1으로 이동할 것이 예상되므로). 이와 달리, 단말이 TA 3 지역에 위치하는 경우, AMF는 단말에 대한 TA 리스트를 {TA1, TA3, TA4}로 할당하면서, 단말이 TA를 벗어나 EPC로 넘어가는 경우 TAU를 수행할 것을 지시하는 지시(또는 N26 인터페이스가 존재함을 나타내는 지시)를 단말에 전송해줄 수 있다(NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 있는 MME2로 이동할 것이 예상되므로).
만일, 단말이 TA2, TA5와 같이 MME1 및 MME2 모두로 이동할 것이 예상되는 지역에 위치한 경우에는, 네트워크는 단말이 어느 위치로 이동할지 모호하기 때문에, AMF는 단말에 TA 리스트를 할당하면서 핸드오버 접속/등록을 수행할 것을 지시하는 지시를 전송해줄 수 있다.
상술한 실시예는 5GC에서 EPC로 코어 네트워크가 변경되는 경우를 중심으로 설명하였으나, EPC에서 5GC로 코어 네트워크가 변경되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있으며, 이 경우 TA 리스트 할당 및/또는 지시 전송의 주체는 MME로 대체될 수 있다.
단말은 AMF 또는 MME가 TA 리스트를 할당하면서 보내준 지시에 따라 inter-system 변경이 발생할 때 TAU를 수행할지 또는 핸드오버 접속/등록을 수행할지를 결정하게 된다. 이러한 지시는 TA 리스트와 함께 전송되거나, 실시예에 따라 독립적으로/별도로 전송될 수도 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 EPC에서 5GC로 넘어가는 경우의 상호연동(interworking) 절차를 예시한 순서도이다. 본 실시예서는 MME와 AMF 사이에 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 존재하지 않는다고 가정한다.
1. MME는 단말에게 EPC에서 5G 코어로 넘어가는 경우 핸드오버 접속/등록을 수행하라는 지시를 TAU 절차 내에서 전달(예를 들어, TAU 승인 메시지에 포함시켜 전송)할 수 있다. 이때 전달되는 지시는 코어 네트워크 변경 시 핸드오버 접속/등록을 수행할 것을 명시적 또는 암시적으로 지시하는 지시에 해당할 수 있다. 예를 들어, 지시는 네트워크 변경 시 핸드오버 접속/등록을 수행할 것을 지시하는 지시(즉, 명시적 지시) 또는 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 존재하지 않음을 지시하는 지시(즉, 암시적 지시)에 해당할 수 있다. 이러한 지시는 TAU 절차 외에도 실시예에 따라 접속/등록 절차 내에서 전달될 수도 있다.
2. 단말의 이동성(mobility)에 따라 EPC에 의해 서비스되는 지역에서 5GC에 의해 서비스되는 지역으로 이동할 수 있다.
3. 단말은 1 단계에서 수신한 지시에 따라 5GC에서의 핸드오버 접속/등록을 위한 접속/등록 요청(attach/registration request)을 5GC 네트워크(특히, AMF)로 전송할 수 있다. 여기서, 핸드오버 접속/등록을 위한 접속/등록 요청은, 핸드오버 지시를 포함하는(또는 접속/등록 타입이 핸드오버로 설정된) 접속/등록 요청을 의미할 수 있다. 따라서, 핸드오버 타입의 접속/등록 절차가 수행될 수 있다. 이때, 단말은 추가로 자신이 EPC로부터 이동하였음을 5GC에 알릴 수 있다.
만약, 단말이 속해있던 EPC와 다른 PLMN(이는 E(Equivalent)-PLMN까지 모두 포함하여 다른 PLMN일 수도 있음)에 속하는 5GC 서비스 지역으로 이동하였다면, 단말은 MME로부터 수신한 지시와 무관하게 5GC에서의 접속/등록 절차를 수행할 수 있다. 이때의 접속/등록 절차는 핸드오버 타입의 접속/등록 절차가 아닌, 초기 접속/등록 절차를 의미한다. 다른 PLMN의 5GC 선택 시 단말의 동작은 단말의 구현에 달려있을 수도 있고, 또는 1 단계에서 MME가 구체적인 동작을 지시해줄 수도 있다. 예를 들어, MME는 동일 PLMN(EPLMN까지 모두 포함)의 5GC로 이동하는/선택한 경우에만 핸드오버 접속/등록을 수행하라는 정보를 단말에 제공할 수 있으며, 단말은 이에 따라 동작할 수 있다.
4. 단말은 접속/등록을 위해서 네트워크와 인증(authentication) 절차를 수행할 수 있다.
5. 네트워크 노드(예를 들어, AMF)는 인증이 성공적으로 끝난 경우 단말로 접속/등록 승인을 전송할 수 있다. 이 과정에서 네트워크는 코어 네트워크 변경이 있을 경우 단말이 어떤 동작을 수행할지(TAU를 수행할지 또는 핸드오버 접속/등록을 수행할지)에 대한 지시를 포함하여 전송할 수 있다. 이러한 지시는 명시적으로 TAU/핸드오버 접속/등록을 지시하는 명시적 지시 형태로 시그널링되거나, NGx(예를 들어, N26) 인터페이스 유무를 지시하는 암시적 지시 형태로 시그널링될 수 있음은 앞서 상술한 바와 같다.
6. 단말은 PDU 세션 요청 메시지를 네트워크로 전송하면서 요청 타입을 핸드오버로 설정하여 전송할 수 있으며, 이전의 접속 정보를 3GPP/EPS(혹은 더 자세하게 E-UTRAN)로 설정하여 함께 전송할 수 있다. 일반적으로, 접속 정보는 단말이 Non-3GPP를 통해 서비스 받다가 넘어오는 것인지 아니면 3GPP(E-UTRAN)을 통해서 EPC에 있다가 넘어오는지 구별하기 위해서 사용된다. 단말은 PDU 세션 요청뿐만 아니라 PDU 세션 요청을 encapsulation하는 MM 메시지에도 핸드오버 지시를 포함시켜 핸드오버 접속/등록을 수행함을 AMF에 알린다.
7. AMF는 MM 메시지에 포함된 핸드오버 지시를 수신한 경우, UDM으로부터 단말의 UE 컨텍스트를 받아와 이전에 해당 단말을 서빙하던 SMF를 찾을 수 있다.
8. AMF는 단말을 서빙하던 SMF로 PDU 세션 요청을 포워딩할 수 있다. SMF는 PDU 세션 요청에 포함되어 있는 핸드오버 지시를 인식한 경우, 이전에 서빙하던 UE 컨텍스트를 기반으로 동일한 UPF와 IP 주소를 PDU 세션을 요청한 단말에게 할당할 수 있다.
9. SMF는 AMF를 거쳐 단말로 PDU 세션 응답을 보내 이전에 사용하던 IP 주소를 단말에 할당할 수 있다.
본 절차에서 6 단계의 PDU 세션 요청 메시지는 EPS에서와 같이 접속/등록 요청 자체에 포함되어 전송될 수 있다. 이 경우, 단말은 MM(Mobility Management) 메시지인 접속/등록 요청 메시지에 해당 접속/등록 요청이 핸드오버 타입의 접속/등록 요청임을 AMF가 인식할 수 있도록 핸드오버 지시를 포함시켜 전송할 수 있다. 이 경우, 3 단계 이후에 4, 7, 8 단계 순서로 절차가 진행되며, 9 단계는 모든 절차를 마친 후 접속/등록 승인 메시지에 포함되어 단말에 전송될 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 EPC에서 5GC로 넘어가는 경우의 상호연동(interworking) 절차를 예시한 순서도이다. 본 실시예서는 MME와 AMF 사이에 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 존재한다고 가정한다.
1. MME는 단말에게 EPC에서 5GC로 넘어가는 경우 TAU를 수행하라는 지시를 TAU 절차 내에서 전달(예를 들어, TAU 승인 메시지에 포함시켜 전송)할 수 있다. 이때 전달되는 지시는 코어 네트워크 변경 시 TAU를 수행할 것을 명시적 또는 암시적으로 지시하는 지시에 해당할 수 있다. 예를 들어, 지시는 네트워크 변경 시 TAU를 수행할 것을 지시하는 지시(즉, 명시적 지시) 또는 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 존재함을 지시하는 지시(즉, 암시적 지시)에 해당할 수 있다. 이러한 지시는 TAU 절차 외에도 실시예에 따라 접속/등록 절차 내에서 전달될 수도 있다.
본 단계는 도 25의 실시예와 연계하여 해석될 수 있다. 예를 들어, 도 25의 실시예에서와 같이 핸드오버 접속/등록을 수행하라는 지시가 정의되어 있는 경우, 본 실시예에서 단말이 ‘TAU를 수행하라는 지시를 수신함’은 ‘핸드오버 접속/등록을 수행하라는 지시를 수신하지 않음’으로 해석될 수 있다. 따라서, 단말은 MME로부터 핸드오버 접속/등록을 수행하라는 지시를 수신하지 않은 경우에도 이하에서 후술하는 2 단계 내지 8 단계를 수행할 수 있다.
2. 단말의 이동성에 따라 5GC에 의해 서비스되는 지역에서 EPC에 의해 서비스되는 지역으로 이동할 수 있다.
3. 단말은 1 단계에서 수신한 지시에 따라 TAU 요청을 네트워크 노드(예를 들어, AMF)로 전송할 수 있다.
만약, 단말이 속해있던 EPC와 다른 PLMN(이는 E(Equivalent)-PLMN까지 모두 포함하여 다른 PLMN일 수도 있음)에 속하는 5GC 서비스 지역으로 이동하였다면, 단말은 MME로부터 수신한 지시와 무관하게 5GC에서의 접속/등록 절차를 수행할 수 있다. 이때의 접속/등록 절차는 핸드오버 타입의 접속/등록 절차가 아닌, 초기 접속/등록 절차를 의미한다. 다른 PLMN의 5GC 선택 시 단말의 동작은 단말의 구현에 달려있을 수도 있고, 또는 1 단계에서 MME가 구체적인 동작을 지시해줄 수도 있다. 예를 들어, MME는 동일 PLMN(EPLMN까지 모두 포함)의 5GC로 이동하는/선택한 경우에만 핸드오버 접속/등록을 수행하라는 정보를 단말에 제공할 수 있으며, 단말은 이에 따라 동작할 수 있다.
4. AMF는 단말이 전송한 TAU 요청에 포함된 GUTI 정보를 기반으로 이전에 해당 단말을 관리하던 MME 주소를 찾고, 해당 주소에 대응하는 MME로 UE 컨텍스트를 요청할 수 있다.
5. MME는 AMF에게 UE 컨텍스트를 전송할 수 있다.
6-7. AMF는 MME로부터 받은 UE 컨텍스트를 기반으로 서빙 SMF의 주소를 알아내고(P-GW 주소로 알 수 있음), 서빙 SMF에게 단말이 5GC로 서비스 받게 되었음을 알릴 수 있다.
8. AMF는 단말에 TAU 승인을 전송할 수 있다. 이 과정에서 네트워크(예를 들어, AMF)는 코어 네트워크 변경이 있을 경우 어떤 동작을 수행할지에 대한 지시를 포함하여 전송할 수 있다. 이 과정에서 네트워크는 코어 네트워크 변경이 있을 경우 단말이 어떤 동작을 수행할지(TAU를 수행할지 또는 핸드오버 접속/등록을 수행할지)에 대한 지시를 포함하여 전송할 수 있다. 이러한 지시는 명시적으로 TAU/핸드오버 접속/등록을 지시하는 명시적 지시 형태로 시그널링되거나, NGx(예를 들어, N26) 인터페이스 유무를 지시하는 암시적 지시 형태로 시그널링될 수 있음은 앞서 상술한 바와 같다.
도 25 및 26에서 상술한 순서도는 단말이 EPC에서 5GC로 이동하는 경우를 중심으로 서술하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 단말이 5GC에서 EPC로 이동하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 상기 실시예에서 5GC는 EPC로, EPC는 5GC로, AMF는 MME로, MME는 AMF로 각각 대체될 수 있다.
상술한 실시예들에서 단말은 기본(default)적으로 TAU 수행하는 것으로 설정되고, 네트워크(예를 들어, AMF/MME)는 핸드오버 접속이 필요/가능한 경우에만 핸드오버 접속/등록 지시를 단말에 전송하는 방식으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 단말은 별도의 지시(예를 들어, 핸드오버 접속/등록 지시)를 수신하지 않은 경우 TAU 절차를 수행할 수 있으며, 별도의 지시를 수신한 경우에는 핸드오버 접속/등록 절차를 수행할 수 있다. 여기서 핸드오버 접속/등록을 수행하라는 지시는 단말이 접속/등록 요청에 IMSI를 포함하라는 지시에 해당할 수도 있다.
이와 반대로, 단말은 기본적으로 핸드오버 접속을 수행하는 것으로 설정되고, 네트워크는 TAU가 필요한 경우에만 TAU 수행 지시를 단말에 전송하는 것으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 단말은 별도의 지시(예를 들어, TAU 지시)를 수신하지 않은 경우 핸드오버 접속/등록 절차를 수행할 수 있으며, 별도의 지시를 수신한 경우에는 TAU 절차를 수행할 수 있다.
[RAN 레벨 솔루션]
단말이 eNB를 통해 EPC로 서비스를 받고 있다가 gNB를 통해서 5G 코어로 넘어가는 경우, TAU를 수행할지 또는 핸드오버 접속/등록을 수행할지는 단말이 연결 모드(connected mode) 또는 유휴 모드(idle mode)인지에 따라 아래와 같이 다르게 동작할 수 있다.
1) 단말이 연결 모드인 경우
i)
EPC와 5GC 사이에 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 존재하는 경우(HO(Hanodver) 동작)
eNB는 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 존재하기 때문에 핸드오버가 가능함을 인지하고 MME로 핸드오버 요청(handover required) 메시지를 전송하면서 타겟 gNB의 주소를 알려줄 수 있다.
이 경우 종래의 핸드오버 절차와 유사하게 모든 UE 컨텍스트가 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스를 통해 EPC에서 5GC로 넘어가게 되며 핸드오버가 끝난 후 단말은 TA 리스트를 할당받기 위해서 TAU 절차를 수행할 수 있다.
ii) EPC와 5G 코어 사이에 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 없는 경우(유휴 모드 셀 재선택 동작)
eNB는 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 존재하지 않음을 인지하고 RRC 해지(Relese)를 하면서 단말에게 타겟 gNB의 셀 정보를 주고 해당 셀로 캠핑하도록 지시한다. 이때, eNB는 핸드오버 접속/등록이 필요함을 알리는 지시 혹은 이유(cause) 값을 단말에게 전송할 수 있다.
단말은 RRC 해지를 통해 eNB로부터 수신한 무선/주파수 정보에 의해 타겟 gNB의 셀에 캠핑한 후, 해당 eNB가 전송한 핸드오버 접속/등록 지시에 따라 핸드오버 접속/등록 절차를 수행할 수 있다.
2) 단말이 유휴 모드인 경우
단말은 이전에 연결 모드에 있다가 RRC 해지되면서 수신한 지시를 기반으로 핸드오버 접속/등록을 수행하거나 TAU를 수행할 수 있다.
상술한 실시예에서는 단말이 EPC로부터 서비스를 받다가 5GC로 이동하는 경우를 중심으로 서술하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 단말이 5GC에서 EPC로 이동하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 상기 실시예에서 5GC는 EPC로, EPC는 5GC로, AMF는 MME로, MME는 AMF로 각각 대체될 수 있다.
상술한 RAN 레벨 솔루션에서, eNB/gNB는 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스 유무에 따른 핸드오버 접속/등록 가능 여부를 도 27 내지 29를 참조하여 후술하는 방법을 통해 알아낼 수 있다.
도 27 내지 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스 유무에 따른 핸드오버 접속/등록 가능 여부를 알아내기 위한 eNB/gNB 동작 절차를 예시한 순서도이다.
도 27을 참조하면, 우선 eNB/gNB는 MME/AMF로 핸드오버 요청(handover required) 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 만일 형성/확립되어 있는 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 없는 경우, MME/AMF는 핸드오버 준비 실패(handover preparation failure) 메시지를 eNB/gNB로 전송하면서, 이유 값을 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 존재하지 않아 핸드오버가 불가능함을 지시하는 값으로 설정하여 함께 전송해줄 수 있다. 이때, 이유 값으로는 ‘no NGx interface’ 또는 ‘inter system handover not supported’ 등과 같이 핸드오버가 불가능함을 알려주는 다양한 이유 값으로 설정될 수 있다. 이를 수신한 eNB/gNB는 핸드오버가 불가능함을 인지하고 상술한 솔루션과 같이 RRC 해지를 통해 단말에게 핸드오버 접속/등록이 필요함을 알려줄 수 있다(예를 들어, 핸드오버 접속/등록 수행 지시를 전송함으로써).
그리고/또는, eNB/gNB는 MME/AMF와 처음 구성(configuration)을 설정할 때 도 28에 예시한 바와 같은 S1 셋업/N2 셋업 절차를 통해 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스가 없음을 MME/AMF로부터 구성(configure)/지시받을 수 있다. 또는, eNB/gNB는 MME/AMF로부터 5G 시스템은 inter system handover가 불가능하다는 구성(configure)을 설정/지시받을 수 있다. eNB/gNB는 이러한 구성(configuration) 정보를 기반으로 핸드오버 접속/등록이 가능한지 여부를 판단하여 상술한 RAN 레벨 솔루션 동작을 수행할 수 있다. 이러한 구성(configuration) 정보는 MME/AMF가 PLMN별로 다르게/독립적으로 설정할 수 있다. 즉, 네트워크 슬라이싱을 하는 경우, 사업자별 다른 정책에 의해서 어떤 사업자는 핸드오버를 지원하고 어떤 사업자는 지원하지 않을 수 있기 때문에, 핸드오버 접속/등록 가능 여부는 PLMN별로 다르게 및 독립적으로 설정될 수 있다.
또한, 이러한 구성 정보는 도 29에서 예시한 MME 구성(Configuration) 업데이트를 통해서 업데이트될 수 있다.
MME/AMF는 핸드오버 가능 여부가 변경(예를 들어, 오퍼레이터 정책 또는 업데이트를 통한 NGx(예를 들어, N26) 인터페이스 지원 등)되면, 이를 eNB/gNB로 알려서 핸드오버 가능 여부/NGx(예를 들어, N26) 인터페이스 유무 등에 대한 구성 정보를 업데이트할 수 있다.
상술한 실시예들에서 단말은 기본(default)적으로 TAU 수행하는 것으로 설정되고, 네트워크(예를 들어, eNB/gNB)는 핸드오버 접속이 필요/가능한 경우에만 핸드오버 접속/등록 지시를 단말에 전송하는 방식으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 단말은 별도의 지시(예를 들어, 핸드오버 접속/등록 지시)를 수신하지 않은 경우 TAU 절차를 수행할 수 있으며, 별도의 지시를 수신한 경우에는 핸드오버 접속/등록 절차를 수행할 수 있다. 여기서 핸드오버 접속/등록을 수행하라는 지시는 단말이 접속/등록 요청에 IMSI를 포함하라는 지시에 해당할 수도 있다.
RAN 레벨 솔루션 및 코어 네트워크 레벨 솔루션 모두 아래의 실시예들이 적용될 수 있다.
단말은 핸드오버 접속/등록을 수행할 때 PDN 연결 요청/PDU 세션 요청 메시지에 요청 타입을 핸드오버로 설정해서 전송해야 한다. 그러나, 종래 기술에 따르면 핸드오버 접속/등록은 non-3GPP 액세스와 3GPP 액세스 사이에서만 사용되었기 때문에, 요청 타입을 동일하게 핸드오버로 설정해서 보낼 경우 네트워크에서는 non-3GPP로부터 PDU 세션이 전송되는지, 아니면 3GPP(그러나, 다른 네트워크 코어)로부터 PDU 세션이 전송되는지 판단할 수 없다.
이러한 모호함을 해결하기 위해, 기존에 정의되어 있던 요청 타입을 그대로 사용하지 않고 본 명세서에서 제안된 상호연동(interworking)을 위한 새로운 요청 타입이 정의되어 사용될 수 있다.
예를 들어, 현재 TS 24.008에 따르면 요청 타입 정보 요소는 표 2와 같이 정의되어 있다.
표 2에서 ‘010’으로 설정된 요청 타입 값은 non-3GPP(또는 3GPP) 액세스에서 3GPP(또는 non-3GPP) 액세스로 PDN 연결이 전송됨을 의미한다. 이러한 전송은 3GPP TS 25.331 [23c] 및 3GPP TS 36.331 [129]에 명시된 3GPP 연결 모드 이동성 절차에 의해 제어되는 핸드오버가 아니다. “비상 베어러 서비스들의 핸드오버”는 A/Gb-모드 및 Iu-모드에서는 "예약(reserved) 비트"로 취급된다.
표 2를 참조하면, 현재 미사용(unused) 값이 하나 남아 있는데(‘011’), 이를 표 3과 같이 3GPP 액세스 사이에서의 핸드오버를 지칭하는 요청 타입으로 설정/정의하여 사용할 수 있다. 이때, 3GPP 액세스 사이에서의 핸드오버(between 3GPP accesses)는 5G 네트워크로부터의 핸드오버를 의미한다.
만일, 5G 네트워크의 3GPP 액세스와 non-3GPP 액세스의 구분이 필요할 경우, 추가적인 요청 타입을 새롭게 정의하여 사용할 수 있다. 예를 들어, ‘011’은 5G 3GPP에서 EPC로의 핸드오버를 의미할 수 있고 ‘101’은 5G non-3GPP에서 EPC로의 핸드오버를 의미할 수 있다.
또는, 종래의 핸드오버 요청 타입을 재사용하면서, PDN 연결 요청(connectivity request)/PDU 세션 요청 메시지에 단말의 PDU 세션이 어떤 액세스로부터 전송/전달되는지를 별도의 IE를 정의하여 사용하는 방법이 있다.
5G 네트워크에서는 동일한 DNN(Data Network Name)으로 복수의 PDU 세션들을 만들 수 있다. 따라서 네트워크는 단순히 PDU 세션이 어떤 액세스로부터 전송/전달되는지에 대한 정보만으로는, 정확히 어떤 PDU 세션이 전송/전달되는지 판단할 수 없다. 예를 들어, 5G 네트워크에서 E-URAN을 통해 동일 DNN으로 2개 이상의 PDU 세션들을 생성할 수 있는데, 이 경우 MME는 eNB로 넘길/전달할 PDU 세션을 정확히 알아야 어떤 SMF/P-GW를 선택할지 결정할 수 있다. 따라서, 단말은 전송/전달하고자 하는 PDU 세션을 식별하기 위한 PDU 세션 ID를 PDN 연결 요청/PDU 세션 요청 메시지에 넣어서 보낼 수 있다. 이때, 단말은 PDN 연결 요청/PDU 세션 요청 메시지 내 새롭게 정의된 IE에 PDU 세션 ID를 포함시켜 전송할 수 있다. 단말이 PDU 세션 ID를 보내주는 것과는 별개로, 요청 타입을 위에서 제안한 방법을 통해서 설정하여 보낼 수도 있다.
MME는 단말이 전송한 PDN 연결 요청에 PDU 세션 ID가 포함되어 있을 경우, UDM+HSS로부터 받아온 정보를 기반으로 해당 PDU 세션 ID에 매칭되는 SMF/P-GW 주소를 선택하여 단말의 PDN 연결 요청을 처리할 수 있다.
이하에서는 단말의 연결 모드에서 N26 인터페이스가 없는 경우와 관련된 아래 이슈의 솔루션을 제안한다.
- 연결 모드인 UE가 5G에서 EPC로의 이동이 발생할 때, UE가 TAU 요청/거절을 스킵할 수 있도록 하는 추가적인 최적화(optimization) 방안
연결 모드에서의 시스템간 이동성이 발생하는 동안 서비스 중단(interruption) 시간을 최소화하기 위해, UE는 이중(dual) 등록을 지원하지 않고 네트워크는 N26 인터페이스 없는 상호연동만을 지원한다.
따라서 본 명세서에서는 연결 모드에서 5GC에서 EPC로의 UE 이동성에 대한 불필요한 TAU 실패를 스킵하기 위해 RAN 지시를 지원할 것을 제안한다. 이하에서는 이에 대한 두 가지 옵션을 제안한다.
옵션 1: 핸드오버 준비 중의 핸드오버 준비(preparation) 실패
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 실패한 핸드오버 준비 동작을 예시한 도면이다.
도 30을 참조하면, 소스 NG-RAN은 핸드오버 요청(required) 메시지를 AMF에 전송함으로써 시스템간(inter-system) 핸드오버(inter-RAT 핸드오버)를 수행할 수 있다. 이 경우, AMF는 "시스템간(inter-system) 핸드오버가 지원되지 않음"을 의미하는 핸드오버 준비 실패 메시지를 NG-RAN으로 전송함으로써 응답할 수 있다. 따라서, 소스 NG-RAN은 불필요한 TAU를 스킵하도록 지시하면서 RRC 해지 절차를 수행할 수 있다. 만일, UE가 "스킵 불필요(unnecessary) TAU"를 지시하는 E-UTRAN로부터 RRC 해지 메시지를 수신하면, UE는 핸드오버를 지시를 갖는 접속 절차(즉, 핸드오버 접속/등록 절차)를 수행한다.
옵션 2: AMF는 N2 셋업 절차 중에 '시스템간 핸드오버가 지원되지 않음'을 알림
NG-RAN은 N2 셋업 절차 동안 시스템간 핸드오버 능력(capability)을 알 수 있다. NG-RAN이 E-UTRAN에 대한 UE 이동성을 검출하면, NG-RAN은 적절한 원인 "스킵 불필요(unnecessary) TAU"을 갖는 RRC 해지를 수행할 수 있다. 따라서, UE는 EPC에 대해 “핸드오버”를 지시하는 PDN 연결 요청 메시지를 이용하여 접속 절차를 수행할 수 있다.
상술한 옵션 1 및 2를 TS 23.501의 5.17.2.3.2 단일-등록 모드의 UE를 위한 이동성 섹션에 적용하면 아래와 같을 수 있다.
5.17.2.3.2 단일(single)-등록 모드의 UE를 위한 이동성
UE가 단일-등록 모드를 지원하고 네트워크가 N26 인터페이스 없는 상호연동 절차를 지원하는 경우:
- 5GC에서 EPC로의 이동의 경우, UE는 5G-GUTI로부터 매핑된 4G-GUTI로 TAU 절차를 수행한다. MME는 old 노드가 AMF임을 결정하고, UE로의 "핸드오버 PDN 연결 셋업 지원" 지시로 TAU를 거절한다. 이 지시에 기초하여, UE는 PDN 연결 요청 메시지(TS 23.401 [26], 섹션 5.3.2.1) 내의 "핸드오버" 지시로 EPC에서 접속을 수행할 수 있으며, 이어서 UE는 "핸드오버" 플래그를 갖는 UE 개시(initiated) PDN 연결 확립(establishment) 절차를 사용하여 UE의 모든 다른 PDU 세션을 이동시킨다(TS 23.401 [26] 섹션 5.10.2). 첫 번째 PDN 연결은 E-UTRAN 초기 접속 절차(TS 23.401 [26] 참조) 중에 설정될 수 있다.
- EPC에서 5GC로의 이동의 경우, UE는 4G-GUTI로부터 매핑된 5G-GUTI로 5GC에서 "이동성 등록 업데이트(mobility registration update)" 타입의 등록을 수행할 수 있다. AMF는 old 노드가 MME임을 결정하지만, 등록이 "초기 등록" 타입인 것처럼 진행한다. 등록 승인은 UE에 대한 "핸드오버 PDU 세션 셋업 지원" 지시를 포함한다. 이 지시에 기초하여, UE는 연속적으로 "기존(Existing) PDU 세션들" 플래그(TS 23.502 [3], 4.3.2.2.1 섹션)를 갖는 UE 개시 PDU 세션 확립 절차를 사용하여 EPC로부터 모든 PDN 연결들을 이동시킬 수 있다.
- 연결 모드에서 UE가 5GC에서 EPC로 이동하는 동안의 서비스 중단을 최소화하기 위해, NG-RAN은 TAU 절차를 스킵하기 위한 지원(assistance) 정보를 제공할 수 있다. 만일, UE AS가 TAU 절차 스킵을 위한 지원 정보를 수신하면, UE NAS는 TAU 절차를 수행하는 대신 PDN 연결 요청 메시지(TS 23.401 [26], 섹션 5.3.2.1) 내 "핸드오버" 지시로 EPC에서 접속 절차를 수행해야 한다. 이후, UE는 "핸드오버" 플래그(TS 23.401 [5.6.2] 절)를 갖는 UE 개시 PDN 연결 확립 절차를 사용하여 UE의 다른 모든 PDU 세션을 이동시킨다.
이외에, RRC 해지 메시지에서 TAU 절차를 스킵하기 위한 지원 정보를 결정/지시하는 방법이 추가로 정의될 수 있다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 네트워크간 상호연동 방법을 예시한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예들이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 이하에서 중복되는 설명은 생략한다.
단말의 네트워크를 5GC 네트워크에서 EPC 네트워크로 변경하기 위한 제1 상호연동 절차를 수행하는 단계는, 5GC와 EPC 네트워크 사이에 인터페이스의 존재 여부에 따라 아래와 같이 크게 2가지 실시예로 구현될 수 있다.
만일, 5GC 및 상기 EPC 네트워크 사이의 인터페이스(예를 들어, N26)가 존재하지 않는 경우:
단말은 5GC 네트워크의 AMF로부터 제1 지시를 수신할 수 있다(S3110). 이때 단말이 수신하는 제1 지시는 핸드오버 접속을 수행할 것을 지시하는 명시적 지시 또는 N26이 존재하지 않음을 지시하는 암시적 지시에 해당할 수 있다.
다음으로, 단말은 상기 제1 지시에 기초하여 EPC 네트워크 내에서의 핸드오버 접속 절차를 수행할 수 있다(S3120). 이를 위해, 단말은 핸드오버 접속 요청 메시지를 EPC 네트워크의 MME로 전송할 수 있다. 이 경우, 단말은 요청 타입이 ‘핸드오버’로 설정된 PDN 연결 요청 메시지를 EPC의 MME로 전송할 수 있다.
만일, 5GC 및 상기 EPC 네트워크 사이의 인터페이스(예를 들어, N26)가 존재하는 경우:
단말은, AMF로부터 상기 제1 지시를 수신하지 않을 수 있으며, 이 경우 EPC 네트워크 내에서 TAU 절차를 수행할 수 있다.
5GC 내에서 단말에 대해 생성된 모든 PDU 세션은 상기 핸드오버 접속 절차 또는 상기 TAU 절차를 통해 상기 EPC 네트워크로 전달(transfer)될 수 있다. 특히, TAU 절차를 통해 MME는 AMF와의 인터페이스를 통해 AMF로부터 직접 단말의 PDU 세션을 전달(transfer)받을 수 있다.
또한, 본 순서도에는 도시하지 않았으나, 단말은 EPC로 이동하면서, 상기 5GC로부터 이동함을 나타내는 이전 액세스 정보를 MME로 전송할 수 있다.
또한, 단말이 이동하는 EPC는 5GC의 GUTI로부터 매핑되는 EPC-GUTI를 가질 수 있다.
만일, 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않고, 단말이 상기 5GC에서 연결 모드인 경우, 단말은 5GC의 NG-RAN(또는 gNB)와 RRC 해지를 수행하며, EPC와 연결된 셀에 캠핑할 수 있다.
또한, 단말이 EPC로 네트워크를 변경한 후, 다시 네트워크를 EPC 네트워크에서 5GC 네트워크로 변경하기 위한 제2 상호연동 절차를 수행할 수 있다. 이때에도, 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않는 경우, EPC 네트워크의 MME로부터 제2 지시를 수신할 수 있다. 이때의 제2 지시 역시, 핸드오버 접속을 수행할 것을 지시하는 명시적 지시 또는 N26이 존재하지 않음을 지시하는 암시적 지시에 해당할 수 있다. 다음으로, 단말은 상기 지시에 기초하여 5GC 네트워크 내에서의 등록 절차를 수행할 수 있다. 이때의 등록 절차는 등록 타입이 이동성 등록 업데이트(mobility registration update)로 설정된 등록 절차에 해당할 수 있다. EPC 내에서 단말에 대해 생성된 모든 PDU 세션은 상기 등록 절차를 통해 5GC 네트워크로 전달될 수 있다.
단말은 EPC로부터 이동함을 나타내는 이전 액세스 정보를 AMF로 전송할 수 있다. 5GC는 EPC의 GUTI로부터 매핑되는 5GC-GUTI를 가질 수 있다.
만일, 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않고, 단말이 상기 EPC에서 연결 모드인 경우, EPC의 E-UTRAN(예를 들어, eNBN)와 RRC 해지를 수행할 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 32은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 32를 참조하면, 무선 통신 시스템은 네트워크 노드(3210)와 다수의 단말(UE)(3220)을 포함한다.
네트워크 노드(3210)는 프로세서(processor, 3211), 메모리(memory, 3212) 및 통신 모듈(communication module, 3213)을 포함한다. 프로세서(3211)는 앞서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(3211)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3212)는 프로세서(3211)와 연결되어, 프로세서(3211)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(3213)은 프로세서(3211)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 네트워크 노드(3210)의 일례로, 기지국, MME, HSS, SGW, PGW, 어플리케이션 서버 등이 이에 해당될 수 있다. 특히, 네트워크 노드(3210)가 기지국인 경우, 통신 모듈(3213)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다.
단말(3220)은 프로세서(3221), 메모리(3222) 및 통신 모듈(또는 RF부)(3223)을 포함한다. 프로세서(3221)는 앞서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(3221)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3222)는 프로세서(3221)와 연결되어, 프로세서(3221)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(3223)는 프로세서(3221)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(3212, 3222)는 프로세서(3211, 3221) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(3211, 3221)와 연결될 수 있다. 또한, 네트워크 노드(3210)(기지국인 경우) 및/또는 단말(3220)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
도 33는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
특히, 도 33에서는 앞서 도 32의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.
도 33를 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(3310), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(3335), 파워 관리 모듈(power management module)(3305), 안테나(antenna)(3340), 배터리(battery)(3355), 디스플레이(display)(3315), 키패드(keypad)(3320), 메모리(memory)(3330), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(3325)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(3345) 및 마이크로폰(microphone)(3350)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.
프로세서(3310)는 앞서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(3310)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(3330)는 프로세서(3310)와 연결되고, 프로세서(3310)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(3330)는 프로세서(3310) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(3310)와 연결될 수 있다.
사용자는 예를 들어, 키패드(3320)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(3350)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(3310)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(3325) 또는 메모리(3330)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(3310)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(3315) 상에 디스플레이할 수 있다.
RF 모듈(3335)는 프로세서(3310)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(3310)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(3335)에 전달한다. RF 모듈(3335)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(3340)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(3335)은 프로세서(3310)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(3345)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 명세서에서 ‘A 및/또는 B’는 A 및/또는 B 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 지리적 영역(geographical area) 내 존재하는 단말의 수를 보고하기 위한 또는 이를 지원하기 위한 방안은 3GPP LTE/LTE-A/NR(5G) 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A/NR(5G) 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.
Claims (15)
- 무선 통신 시스템에서 단말의 네트워크간 상호연동(interworking) 방법에 있어서,
상기 단말의 네트워크를 5GC(5-generation Core Network) 네트워크에서 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크로 변경하기 위한 제1 상호연동 절차를 수행하는 단계; 를 포함하되,
상기 제1 상호연동 절차를 수행하는 단계는,
상기 5GC 및 상기 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않는 경우,
상기 5GC 네트워크의 AMF(Access and Mobility Management Function)로부터 제1 지시를 수신하는 단계; 및
상기 제1 지시에 기초하여 상기 EPC 네트워크 내에서의 핸드오버 접속(attach) 절차를 수행하는 단계; 를 포함하는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 상호연동 절차를 수행하는 단계는,
상기 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 상기 인터페이스가 존재하는 경우,
상기 AMF로부터 상기 제1 지시를 수신하지 않는 단계; 및
상기 EPC 네트워크 내에서 TAU(Tracking Area Update) 절차를 수행하는 단계; 를 포함하는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 5GC 내에서 상기 단말에 대해 생성된 PDU(packet data unit) 세션은 상기 핸드오버 접속 절차 또는 상기 TAU 절차를 통해 상기 EPC 네트워크로 전달(transfer)되는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 핸드오버 접속 절차를 수행하는 단계는,
요청 타입이 핸드오버로 설정된 PDN 연결 요청 메시지를 상기 EPC의 MME(Mobility Management Entity)로 전송하는 단계; 를 포함하는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 단말이 상기 5GC로부터 이동함을 나타내는 정보를 상기 MME로 전송하는 단계; 를 더 포함하는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 EPC는 상기 5GC의 GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity)와 매핑되는 EPC-GUTI를 갖는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않고, 상기 단말이 상기 5GC에서 연결(connected) 모드인 경우,
상기 5GC의 NG(Next-Generation)-RAN(radio access network)와 RRC(radio resource control) 해지(release)를 수행하며 상기 EPC와 연결된 셀에 캠핑하는 단계; 를 더 포함하는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 단말의 네트워크를 상기 EPC 네트워크에서 상기 5GC 네트워크로 변경하기 위한 제2 상호연동 절차를 수행하는 단계; 를 더 포함하되,
상기 제2 상호연동 절차를 수행하는 단계는,
상기 5GC 및 상기 EPC 네트워크 사이의 상기 인터페이스가 존재하지 않는 경우, 상기 EPC 네트워크의 MME(Mobility Management Entity)로부터 제2 지시를 수신하는 단계; 및
상기 제2 지시에 기초하여 상기 5GC 네트워크 내에서의 등록(registration) 절차를 수행하는 단계; 를 포함하는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 EPC 내에서 상기 단말에 대해 생성된 PDU(packet data unit) 세션은 상기 등록 절차를 통해 상기 5GC 네트워크로 전달(transfer)되는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 등록 절차는 등록 타입이 이동성 등록 업데이트(mobility registration update)로 설정된 등록 절차인, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 단말이 상기 EPC로부터 이동함을 나타내는 정보를 상기 AMF로 전송하는 단계; 를 더 포함하는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 5GC는 상기 EPC의 GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity)와 매핑되는 5GC-GUTI를 갖는, 네트워크간 상호연동 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않고, 상기 단말이 상기 EPC에서 연결(connected) 모드인 경우,
상기 EPC의 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)와 RRC(radio resource control) 해지(release)를 수행하는 단계; 를 더 포함하는, 네트워크간 상호연동 방법. - 무선 통신 시스템에서 네트워크간 상호연동(interworking) 방법을 수행하는 UE(User Equipment)에 있어서,
신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및
상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서; 를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 단말의 네트워크를 5GC(5-generation Core Network) 네트워크에서 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크로 변경하기 위한 제1 상호연동 절차를 수행하되,
상기 5GC 및 상기 EPC 네트워크 사이의 인터페이스가 존재하지 않는 경우,
상기 5GC 네트워크의 AMF(Access and Mobility Management Function)로부터 지시를 수신하고,
상기 지시에 기초하여 상기 EPC 네트워크 내에서의 핸드오버 접속(attach) 절차를 수행하는, UE. - 제 14 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 5GC 및 EPC 네트워크 사이의 상기 인터페이스가 존재하는 경우,
상기 AMF로부터 상기 지시를 수신하지 않고,
상기 EPC 네트워크 내에서의 TAU(Tracking Area Update) 절차를 수행하는, UE.
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