WO2011052994A2 - 이동 통신 시스템에서의 통신 방법 및 이를 위한 시스템 - Google Patents

이동 통신 시스템에서의 통신 방법 및 이를 위한 시스템 Download PDF

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WO2011052994A2
WO2011052994A2 PCT/KR2010/007429 KR2010007429W WO2011052994A2 WO 2011052994 A2 WO2011052994 A2 WO 2011052994A2 KR 2010007429 W KR2010007429 W KR 2010007429W WO 2011052994 A2 WO2011052994 A2 WO 2011052994A2
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WO
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terminal
plmn
mme
handover
request message
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PCT/KR2010/007429
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서경주
정경인
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삼성전자 주식회사
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/14—Reselecting a network or an air interface
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/0005—Control or signalling for completing the hand-off
    • H04W36/0055—Transmission or use of information for re-establishing the radio link
    • H04W36/0066—Transmission or use of information for re-establishing the radio link of control information between different types of networks in order to establish a new radio link in the target network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/26—Network addressing or numbering for mobility support
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W60/00—Affiliation to network, e.g. registration; Terminating affiliation with the network, e.g. de-registration

Definitions

  • the present invention relates to a mobile communication system, and in particular, a terminal that can occur in an environment where a terminal is handed over from a radio access technology (RAT) to another Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (EUTRAN) region of a public land mobile network (PLMN)
  • RAT radio access technology
  • EUTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
  • PLMN public land mobile network
  • the Project defined an Evolved Packet System (EPS) for next-generation communications and introduced MME (Mobility Management Entity) as a mobility manager for the network.
  • EPS Evolved Packet System
  • MME Mobility Management Entity
  • EUTRAN was introduced in the radio access technology.
  • NAS non-access stratum
  • 3GPP 3GPP
  • the security management scheme has been strengthened by introducing a secure NAS protocol concept at the NAS layer to perform a security mode.
  • the RRC (Radio Resource Control) stage is designed to avoid the overhead in the radio access message. Accordingly, when the terminal handovers, it is determined that information such as a PLMN identifier is transmitted through a tracking area accept in the NAS protocol.
  • the problem to be solved by the present invention is the evolution of mobile communication, including 3GPP EPS
  • the UE attaches to an EUTRAN shared by multiple operators, and then another RAT, that is, UTRAN ( ISR (Idle State Signaling Reduction) is activated during routing area update in Universal Terrestrial Radio Access Network (GSM) and GSM / EDGE Radio Access Network (GERAN), and then again in the tracking area of the previous EUTRAN area.
  • UTRAN ISR (Idle State Signaling Reduction) is activated during routing area update in Universal Terrestrial Radio Access Network (GSM) and GSM / EDGE Radio Access Network (GERAN), and then again in the tracking area of the previous EUTRAN area.
  • UTRAN ISR (Idle State Signaling Reduction) is activated during routing area update in Universal Terrestrial Radio Access Network (GSM) and GSM / EDGE Radio Access Network (GERAN)
  • GSM Universal Terrestrial Radio Access Network
  • GERAN GSM / EDGE Radio Access Network
  • the problem to be solved by the present invention is to specify the handover operation between the PLMN in the network sharing environment, ISR environment using the NAS protocol, which is a protocol between the terminal and the mobility manager (MME), not only in the 3GPP EPS but also other than the 3GPP EPS Radio access technology, i.e. how to avoid losing communication between the UE and the entity acting as a mobility manager (MME) even when moving from 3GPP, UTRAN / GERAN, or other access network to EUTRAN And so on.
  • MME mobility manager
  • a method of communication between a terminal and a network during handover between public land mobile networks is provided.
  • PLMNs public land mobile networks
  • MME mobile manager
  • ISR Idle state signaling reduction
  • TAI new tracking area identity
  • TAC tracking area code
  • the mobile manager (MME) registration of the terminal through the base station (eNB) to the first PLMN the terminal moves to the second PLMN and the routing area update process is performed and the idle state signaling reduction (ISR) of the terminal
  • the UE performs a handover to the first PLMN or the third PLMN, and the MME has a new tracking area identity (TAI) configured using a new PLMN identifier and a tracking area code (TAC).
  • TAI tracking area identity
  • TAC tracking area code
  • a mobile communication system that shares an Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (EUTRAN), and supports communication between the terminal and the network during handover between public land mobile networks (PLMN), the first After moving from the PLMN to the second PLMN to perform a routing area update process and performing ISR (Idle state signaling reduction), handover to the first PLMN or the third PLMN, and then a new PLMN identifier and TAC a new tracking area identity (TAI) using a tracking area code, a terminal for transmitting a location update request message including the TAI, a location update request message including the TAI from the terminal, The mobile terminal determines whether the terminal approves the access based on the TAI and transmits a response message to the terminal to update the location request message. And a manager (MME).
  • EUTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
  • EUTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
  • PLMNs public land mobile networks
  • MME mobile manager
  • ISR Idle state signaling reduction
  • EUTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
  • PLMN public land mobile networks
  • a routing area update process is performed, and an idle state signaling reduction (ISR) of the UE is activated;
  • ISR idle state signaling reduction
  • ISR idle state signaling reduction
  • a new PLMN identifier is included.
  • the present invention relates to a method for informing a newly selected PLMN identifier to a terminal when the terminal is handed over between PLMNs in a mobile communication network, and after the terminal attaches to an EUTRAN, moves to another RAT to update a routing area. After performing an area update, the UE transfers to the EUTRAN region from another RAT, and when the EUTRAN region to be handed over is a sharing network shared by a plurality of operators, the terminal transfers to the EUTRAN region.
  • the terminal may lose communication or fail authentication or security verification. It is possible to prevent the phenomenon.
  • the UE moves to another RAT such as UTRAN / GERAN to activate the UTRAN / Even during handover from GERAN to previous EUTRAN, it is possible to solve the problem of PLMN change and successful handover between PLMNs to solve the problem of lost communication, authentication or security.
  • another RAT such as UTRAN / GERAN
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a situation in which a terminal performs handover between PLMNs in a network sharing and ISR activated mobile communication system environment according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a message flow diagram illustrating a procedure of a handover process between PLMNs when EUTRAN sharing and ISR activation according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a message flow diagram illustrating a procedure of a handover process between PLMNs during EUTRAN sharing and ISR activation according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a message flow diagram illustrating a procedure of a handover process between PLMNs during EUTRAN sharing and ISR activation according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of an MME for supporting a procedure of a handover process between PLMNs when EUTRAN sharing and ISR activation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a UE operation for supporting a procedure of a handover process between PLMNs when EUTRAN sharing and ISR is activated according to an embodiment of the present invention.
  • NAS protocol is a protocol between a terminal and an MME, for a mobile communication system, and seamless communication in a mobile communication system when the terminal performs handover between PLMNs in an ISR enabled state. It is to provide a management method to provide a security management system and to support security problems.
  • the present invention will be described in detail with reference to 3GPP EPS system, EUTRAN, UTRAN, GERAN as an example, but the present invention is not limited thereto and can be used in other mobile systems using NAS.
  • the present invention proposes a method for supporting seamless communication in communication between the UE and the MME by using the NAS protocol when the UE is handed over to another EATRAN, UTRAN / GERAN to EUTRAN after accessing the EUTRAN, this method is similar
  • the technical background and channel type, network architecture, or similar protocol or protocols may be applied with other modifications within the scope of the present invention without departing from the scope of the present invention in other mobile communication systems having different but similar operating protocols. This will be possible in the judgment of a person skilled in the art of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a situation in which a terminal is handed over between PLMNs in a mobile communication system environment in which a network is shared and an ISR is activated according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the 3GPP EPS system structure is illustrated as an example.
  • a description has been made focusing on a problem that may occur when moving from another RAT (UTRAN, GERAN, etc.) to EUTRAN, and this method may be applied to other similar mobile communication systems.
  • an evolved node base station (hereinafter referred to as an eNB) 112 establishes a wireless connection with a user equipment 110 (hereinafter referred to as UE or UE) 110 located in a cell serving each service area. Set up and perform communication.
  • the mobility of the terminal is managed by the mobility manager (MME) 114.
  • MME mobility manager
  • the UE 110 completes the access to the PLMN B region of the EUTRAN through the EUTRAN attached process of 101.
  • the UE 110 moves to a cell, which is a service area managed by the RNC 133, in step 102.
  • a service area managed by UTRAN, GERAN, and the like is called PLMN A.
  • the terminal performs a location update through a routing area update (RAU) process in an area such as UTRAN or GERAN in step 103.
  • RAU routing area update
  • the network may set ISR activation of the UE, and then the UE is in an ISR activation state.
  • the UE 110 connects to a packet data network such as the Internet via a Serving Gateway (hereinafter referred to as Serving GW, or SGW) 116.
  • Serving GW Serving GW
  • SGW Serving GW
  • PDN GW packet data network gateway
  • HA home agent
  • the mobility manager (MME) 114 and the Serving GPRS Support Node (hereinafter referred to as SGSN) 135 for mobility management, location management, and registration management of the UE are provided.
  • MME mobility manager
  • SGSN Serving GPRS Support Node
  • HSSs home subscriber servers
  • An interface for managing the data path and mobility of the UE exists between the RNC 133 and the Serving GW 116, the SGSN 135, and the Serving GW 116.
  • the UE 110 and the MME 114 / SGSN 135 communicate with each other with a NAS protocol stack to perform mobility management and session management.
  • the HSS 121 and the HSS 141 are separated from each other, but the two may be operated in a shared form.
  • the UE 110 when the ISR is activated as described above, the UE 110 is capable of simultaneously receiving paging even in an idle mode from another RAT (for example, UTRAN) and the EUTRAN. That is, the UE 110 is registered with the MME 114 and the SGSN 135 at the same time, so that the SGSN 135 and the MME 114 have a control connection to the serving gateway 116.
  • another RAT for example, UTRAN
  • the UE 110 stores mobility management (hereinafter referred to as MM) parameter from SGSN 135 and MM parameter from MME 114, and session management information common to EUTRAN and UTRAN / GERAN. Is saving.
  • MM mobility management
  • the present invention focuses on the situation in which the UE 110 performs handover using another RAT such as UTRAN as a source network and an EUTRAN as a target network as in step 104.
  • the source network may be in the form of various RATs such as UTRAN and GERAN, and it is assumed that the PLMN of the source network is different from that of the target network to which the UE 110 will move. That is, the present invention is intended to solve a problem that may occur in a situation where the UE 110 is handed over when the PLMN is changed from PLMN A of the source network to PLMN C or PLMN B of the target network, and the target network supports EUTRAN. do.
  • the present invention proposes a method for efficiently operating the UE 110 and the MME 114 based on the NAS protocol.
  • FIG. 2 is a message flow diagram illustrating a procedure of a handover process between PLMNs when EUTRAN sharing and ISR activation according to a first embodiment of the present invention.
  • the UE 110 accesses an EUTRAN.
  • This process is a process in which the eNB 112 and the MME 114 are involved together.
  • the process 201 is separately expressed as 201-1 and 201-3 in order to express the entity involved.
  • the UE 110 moves to another RAT-managed area such as UTRAN / GERAN, and the SGSN 135 and the RNC 133 are involved through the Routing Area Update (RAU) process.
  • the SGSN 135 sets an update result information element value of the routing area update accept message of the UE 110 to activate the ISR state. (setting) to send.
  • the UE 110 prepares for handover from another RAT such as UTRAN to EUTRAN. That is, in this process, the UE 110 makes a resource request to the core network.
  • the UE 110 requests the target base station 112, the target mobile manager 114, and the serving gateway 116 to prepare a resource. According to the request, a bearer context or a mobility management context is transmitted from the source network to the target network.
  • the main messages of the handover preparation process are as follows.
  • the source RNC 133 sends a relocation required message to the source SGSN 135
  • the source SGSN 135 sends a forward relocation request message to the target MME 114.
  • the target MME 114 transmits a forward relocation response message to the source SGSN 135.
  • the source SGSN 135 sends a relocation command message to the source RNC 133 to inform that the handover preparation process has ended, and in step 213, the source eNB / RNC 133 transmits the UE 110.
  • the source eNB / RNC 133 transmits the UE 110.
  • the target eNB 112 transmits a handover notify message to the target MME 114, and then in step 219.
  • a bearer change request modify bearer request
  • the UE 110 transmits a tracking area update (TAU) request message to the MME 114 during the handover process. It is common not to execute TAU after the original ISR is activated, but even if the ISR is activated as in the present invention, the TAU request is performed after handover to EUTRAN in a network sharing environment.
  • the MME 114 sends the PLMN identifier to a tracking area update accept message to the UE 110, whereby the UE then provides the network with the serving network identity of the serving network serving it. It has a PLMN identity to enable seamless communication.
  • FIG. 3 is a message flow diagram illustrating a procedure of a handover process between PLMNs during EUTRAN sharing and ISR activation according to a second embodiment of the present invention.
  • step 301-1 and 301-3 the UE 110 connects to the EUTRAN and in this process, the eNB 112 and the MME 114 participate together. Thereafter, in step 303-1 and 303-3, the UE 110 moves to another RAT-managed area such as UTRAN / GERAN, and the SGSN 135 and the RNC 133 are involved through the Routing Area Update (RAU) process.
  • RAU Routing Area Update
  • the location update is completed, in which case SGSN 135 sends an update result information element value of the routing area update approval message of UE 110 to activate the ISR state.
  • step 305 the UE 110 prepares for handover from another RAT such as UTRAN to EUTRAN.
  • the UE 110 makes a resource request to the core network and requests the target eNB 112, the target MME 114, and the serving GW 116 to prepare resources, and according to the request, bearer context or mobility management.
  • the context is sent from the source network to the target network.
  • the main messages of the handover preparation process are as follows.
  • the source RNC 133 sends a relocation request message to the source SGSN 135
  • the source SGSN 135 sends a forward relocation request message to the target MME 114
  • the target MME 114 transmits a forward relocation response message to the source SGSN 135.
  • step 311 the source SGSN 135 sends a relocation command message to the source RNC 133 to inform that the handover preparation process has ended, and in step 313, the source eNB / RNC 133 transmits the UE 110.
  • step 315 the target eNB 112 transmits a handover notify message to the target MME 114 in step 317, and then proceeds to step 319.
  • a bearer change request modify bearer request
  • the MME 114 sends a temporary terminal identifier allocation command (GUTI reallocation command) to the UE 110 to generate a new temporary terminal identifier (Globally Unique). Temporary Identity: (hereinafter referred to as GUTI) can be assigned.
  • GUTI Temporary Identity
  • the UE 110 responds by sending a temporary terminal identifier allocation complete message to the MME 114.
  • PLMN identity network identifier of the area previously registered and updated its location through the newly moved GUTI in the EUTRAN, that is, the network moved by handover.
  • the UE 110 uses a tracking area identity (hereinafter referred to as a TAI) in step 335 and a TAC (TAC) included in the newly allocated PLMN identifier and broadcast system information in steps 331 and 333.
  • TAI tracking area identity
  • TAC TAC
  • TAC tracking area code
  • step 351 the UE 110 sends a TAU request message including the configured TAI to the MME 114.
  • the MME 114 sends an update relocation request message to the HSS 141.
  • the HSS 141 sends an update relocation response message to the MME 114. do.
  • the MME 114 determines whether to accept the location update request (TAU accept) based on the TAI sent by the UE 110 in step 351 in step 375, and upon approval, the MME 114 sends a TAU accept message in step 381. Send to 110.
  • TAU accept location update request
  • FIG. 4 is a message flow diagram illustrating a procedure of a handover process between PLMNs when EUTRAN sharing and ISR activation according to a third embodiment of the present invention.
  • step 401-1 and 401-3 the UE 110 accesses the EUTRAN, and in this process, the eNB 112 and the MME 114 participate together. Thereafter, in step 403-1 and 403-3, the UE 110 moves to another RAT-managed area such as UTRAN / GERAN, and SGSN 135 and RNC 133 are involved through a Routing Area Update (RAU) process.
  • RAU Routing Area Update
  • the location update is completed, in which case SGSN 135 sends an update result information element value of a routing area update grant message of UE 110 to activate the ISR state.
  • step 405 the UE 110 performs a handover preparation process from another RAT such as UTRAN to EUTRAN. That is, in this process, the UE 110 makes a resource request to the core network.
  • the UE 110 requests a resource preparation from the target eNB 112, the target MME 114, and the serving GW 116. Is sent to the target network.
  • the main messages of the handover preparation process are as follows.
  • the source RNC 133 sends a relocation required message to the source SGSN 135
  • the source SGSN 135 sends a forward relocation request message to the target MME 114
  • the target MME 114 transmits a forward relocation response message to the source SGSN 135.
  • the source SGSN 135 sends a relocation command message to the source RNC 133 to inform that the handover preparation process has ended, and in step 413, the source eNB / RNC 133 transmits the UE 110.
  • the target eNB 112 transmits a handover notify message to the target MME 114 in step 417.
  • a bearer change request modify bearer request
  • the MME 114 may allocate a new GUTI by sending a temporary terminal identifier allocation command (GUTI reallocation command) to the UE 110. .
  • the UE 110 responds by sending a temporary terminal identifier allocation complete message to the MME 114.
  • the UE 110 can know the network identifier (PLMN identity) of the region previously registered and updated its location through the network moved by handover, that is, newly assigned GUTI in EUTRAN.
  • the UE 110 sends a location update request (TAU request) message to the MME 114 in step 451.
  • step 471 the MME 114 sends an update relocation request message to the HSS 141.
  • step 473 the HSS 141 sends an update relocation response message to the MME 114. do.
  • step 475 the MME 114 transmits PLMN identifier information extracted from the GUTI included in the TAU request message transmitted by the UE 110, that is, the PLMN identifier newly assigned to the UE 110, and the UE 110.
  • the access control of the UE 110 such as a tracking area of the UE 110 or a PLMN, is determined based on the TAI configured of the TAC included in the transmitted broadcast system information.
  • step 481 the MME 114 determines whether to accept a location update request (TAU accept) based on the TAI configured in step 475, and upon approval, the MME 114 sends a TAU accept message to the UE 110 in step 481. send.
  • TAU accept a location update request
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of an MME for supporting a procedure of a handover process between PLMNs when EUTRAN is shared and ISR is activated according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 three operations that the MME 114 may take according to the first to third embodiments of the present invention have been described. The steps are as follows.
  • the MME 114 performs an EUTRAN attach process for the UE 110 in step 501. Thereafter, when the UE 110 moves to an area such as UTRAN / GERAN and performs an RAU process in step 503, and the ISR is activated, the MME 114 involved in the EUTRAN area also maintains registration with the UE 110. Thereafter, in step 505, the MME 114 performs a handover preparation process of the UE 110, and in step 507, the MME 114 performs a process of receiving a handover notify message from the UE 110 during the handover process. . In step 511, the MME 114 receives a location registration update (TAU) request message from the UE 110.
  • TAU location registration update
  • the MME 114 first performs operations 501 to 507 as in the first embodiment, and then in step 521, the MME 114 performs GUTI reallocation to the UE 110. send a command message and receive a GUTI reallocation complete message from the UE (110).
  • a TAU request message is received from the UE 110.
  • an update relocation request message is sent to the HSS 141, and an update relocation response is received from the HSS 141 in response.
  • the MME 114 determines whether to approve access of the UE 110 based on the TAI of the TAU message sent by the UE 110. If the MME 114 approves the access of the UE 110, the MME 114 transmits a TAU accept message to the UE 110 in step 529.
  • the MME 114 first performs operations 501 to 507 in the same manner as in the first and second embodiments, and sends a GUTI reallocation command message to the UE 110 in operation 531. Is transmitted and a GUTI reallocation complete message is received from the UE 110.
  • a TAU request message is received from the UE 110.
  • the MME 114 sends an update relocation request message to the HSS 141 and receives an update relocation response from the HSS 141 in response.
  • the MME 114 determines whether to grant the UE 110 access based on the newly allocated PLMN identifier and the TAC of the TAU message sent by the UE 110.
  • the MME 114 transmits a TAU accept message in step 539 when the MME 114 approves the access of the UE 110.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of a UE to support a procedure of a handover process between PLMNs when EUTRAN is shared and ISR is activated according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 three operations that may be performed by the UE 110 according to the first to third embodiments of the present invention are described. The steps are as follows.
  • the UE 110 performs an EUTRAN attach process to the MME 114 in step 601. Thereafter, in step 603, the UE 110 moves to an area such as UTRAN / GERAN to perform an RAU process, and when approved and the ISR is activated, the MME 114 that manages the EUTRAN area continues to register with the UE 110. Keep it. Thereafter, in step 605, the UE 110 performs a handover preparation process involving the MME 114, and in step 607, the UE 110 sends a handover notify message to the MME 114 during the handover process. Follow the process until delivery. In operation 611, the UE 110 transmits a location update (TAU) request message to the MME 114.
  • TAU location update
  • the UE 110 first performs steps 601 to 607 as in the first embodiment, and in step 1011, the UE 110 sends a GUTI reallocation command to the MME 114. Is sent from the MME 114 in response to the GUTI reallocation complete message. Thereafter, in step 623, the UE 110 configures a TAI from a TAC, which is one of newly received PLMN identifiers and broadcast system information. In step 625, the UE 110 transmits a location update (TAU) request message to the MME 114, and when the access is granted, the UE 110 receives a location update approval message from the MME 114 in step 627. .
  • TAU location update
  • the UE 110 first performs operations 601 to 607 as in the first and second embodiments, and in operation 631, the UE 110 executes a GUTI reallocation command. Received from the MME 114, and in response to the GUTI reallocation complete message is sent to the MME (114). Thereafter, the UE 110 transmits a location update request message to the MME 114 in step 635, and when the connection is approved, the UE 110 receives a location update approval message from the MME 114 in step 637.

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Abstract

본 발명은 EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하는 이동통신 네트워크에서 PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크 사이에 통신하는 방법 및 이를 위한 이동통신 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 단말이 기지국(eNB) 및 이동 관리자(MME)를 통해 EUTRAN 등록을 수행하고, 라우팅 에어리어를 갱신하고 ISR(Idle state signaling reduction)를 활성화하고, 이전 PLMN 또는 다른 PLMN으로의 핸드오버 명령을 수신하고 핸드오버를 실행하는 중에 위치 갱신 요청 메시지를 상기 MME로 전송한다. 이와 같이 하면 단말이 PLMN간 핸드오버 하는 경우에 통신이 끊기거나 인증 혹은 보안 검증에 실패하는 현상을 방지할 수 있다.

Description

이동 통신 시스템에서의 통신 방법 및 이를 위한 시스템
본 발명은 이동 통신 시스템에 대한 것으로, 특히 단말이 PLMN((Public land mobile network)이 다른 RAT(Radio Access Technology)에서 EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 지역으로 핸드오버 하는 환경에서 발생할 수 있는 단말과 네트워크의 PLMN 관련 정보의 불일치를 해결하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적인 이동 통신 시스템들 중 대표적인 3GPP(3rd Generation Partnership
Project) 에서는 차세대 통신을 위하여 EPS(Evolved Packet System)를 정의하고, MME(Mobility Management Entity)를 네트워크의 이동성 관리자로 도입하였다. 이러한 통신 코어망의 변화, 즉 EPS 로 변화 이외에 무선 접속 기술에서는 EUTRAN이 도입되었다. 상기와 같은 이동 통신 시스템에서는 종래의 이동 통신 시스템, 특히 3GPP의 3G에서 사용하던 비접속 계층(Non-Access Stratum: 이하 NAS라고 함) 프로토콜을 개선하여 차세대 이동 통신에서의 고속의 통신 서비스 제공을 위하여 개선 방안을 제시하였다. 이에 종래에 수행하던 인증 과정과 무선 접속 계층에서 수행하던 보안 과정 이외에 NAS 계층에서 보안화된 NAS 프로토콜 개념을 도입하여 보안 모드를 수행하는 등 보안 관리 방안을 강화 하였다. 또한 무선 접속 기술의 효율화를 도모하기 위하여 RRC(Radio Resource Control) 단에서도 무선 접속 메시지상에서의 오버 헤드를 피하도록 설계하였다. 이에 단말이 핸드오버 하는 경우, PLMN 식별자와 같은 정보는 NAS 프로토콜 중 위치 갱신 승인(Tracking area accept)을 통해 전송하는 것으로 결정되어 있다.
하지만, 현재 NAS 프로토콜 정의, ISR 정의, 네트워크 공유(sharing) 환경에 대한 정의에 따르면, PLMN 간의 핸드오버를 지원함에 있어서 현재 정의된 절차 및 메시지로는 실제 동작에 있어 통신이 끊길 수 있거나 보안상 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 네트워크 공유, ISR 핸드오버 과정의 개선을 통해 PLMN 이 변경되는 환경하에서도 단말과 네트워크간의 인증, 보안 지원과 통신 지원을 끊김 없이 효율적으로 지원하는 방법을 제안해야 할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 3GPP EPS를 비롯한 진화된 이동 통신 시
스템에서 제2 계층(layer 2)인 AS와 NAS 프로토콜을 지원하는 경우, PLMN간에 핸드오버 하는 경우에 특히 단말이 다수의 사업자에 의해 공유되는 EUTRAN에 접속(attach)한 후, 다른 RAT 즉 UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network), GERAN(GSM/EDGE Radio Access Network) 등에서 라우팅 에어리어 갱신(routing area update)시에 ISR(Idle state signaling reduction)이 활성화(activation) 되고, 이후 다시 이전의 EUTRAN 지역의 트래킹 에어리어(tracking area)로 핸드오버 하는 경우에 있어서 네트워크로부터 단말에게 PLMN 식별자(PLMN identity)를 전송하여, 통신이 끊기지 않고 보안상 안전하고 효율적으로 지원되도록 하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단말과 이동성 관리자(MME) 간의 프로토콜인 NAS 프로토콜을 활용하여 네트워크 공유 환경, ISR 환경에서 PLMN간 핸드오버 동작을 명기함으로써, 3GPP EPS 내에서뿐만 아니라 3GPP EPS가 아닌 다른 무선 접속 기술, 즉 3GPP의 이전 무선 접속 기술인 UTRAN/GERAN이나 혹은 다른 액세스 네트워크에서 EUTRAN으로 이동하는 경우에도 단말과 이동성 관리자(MME)와 같은 역할을 하는 개체(entity) 사이에 통신을 끊기지 않도록 하는 방법 등을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하는 이동통신 네트워크에서 PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크 사이에 통신하는 방법에 있어서, 단말이 기지국(eNB) 및 이동 관리자(MME)를 통해 제1 PLMN으로의 등록을 수행하는 과정과, 상기 단말이 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정을 수행하고 ISR(Idle state signaling reduction)를 활성화하는 과정과, 상기 단말이 상기 제1 PLMN 또는 제3 PLMN으로 핸드오버를 실행하는 과정과,상기 단말이 새로운 PLMN 식별자와 TAC(tracking area code)를 이용하여 새로운 TAI(tracking area identity)를 구성하는 과정과, 상기 단말이 상기 TAI를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 상기 MME로 전송하고 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하는 이동통신 네트워크에서 PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크 사이에 통신하는 방법에 있어서, 이동 관리자(MME)가 기지국(eNB)을 통해 단말의 제1 PLMN으로의 등록을 수행하는 과정과, 상기 단말이 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정이 수행되고 상기 단말의 ISR(Idle state signaling reduction)이 활성화된 후, 상기 단말이 상기 제1 PLMN 또는 제3 PLMN으로 핸드오버를 실행하는 과정과, 상기 MME가, 새로운 PLMN 식별자와 TAC(tracking area code)를 이용하여 구성된 새로운 TAI(tracking area identity)를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 과정과, 상기 MME가 상기 TAI를 토대로 상기 단말의 위치 갱신 요청 승인 여부를 결정하고 응답메시지를 상기 단말로 전송하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하며, PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크간의 통신을 지원하는 이동통신 시스템에 있어서, 제1 PLMN에서 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정을 수행하고 ISR(Idle state signaling reduction)이 활성화된 상태에서, 상기 제1 PLMN 또는 제3 PLMN으로의 핸드오버를 실행한 후, 새로운 PLMN 식별자 와 TAC(tracking area code)를 이용하여 새로운 TAI(tracking area identity)를 구성하고, 상기 TAI를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 전송하는 단말과, 상기 단말로부터 상기 TAI를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 수신하고, 상기 TAI 에 근거하여 상기 단말의 접속 승인 여부를 판단하여 상기 위치 갱신 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 이동 관리자(MME)를 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하는 이동통신 네트워크에서 PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크 사이에 통신하는 방법에 있어서, 단말이 기지국(eNB) 및 이동 관리자(MME)를 통해 제1 PLMN으로의 등록을 수행하는 과정과, 상기 단말이 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정을 수행하고 ISR(Idle state signaling reduction)를 활성화하는 과정과, 상기 단말이 상기 제1 PLMN 또는 제3 PLMN으로 핸드오버를 실행하는 과정과, 상기 단말이 새로운 PLMN 식별자를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 상기 MME에게 전송하고 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하는 이동통신 네트워크에서 PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크 사이에 통신하는 방법에 있어서, 이동 관리자(MME)가 기지국(eNB)을 통해 단말의 제1 PLMN으로의 등록을 수행하는 과정과,
상기 단말이 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정이 수행되고 상기 단말의 ISR(Idle state signaling reduction)이 활성화된 후, 상기 단말이 상기 제1 PLMN 또는 제2 PLMN으로 핸드오버를 실행하는 과정과, 상기 MME가 상기 단말로부터 새로운 PLMN 식별자를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 수신하는 과정과, 상기 MME가 상기 단말로부터 수신한 새로운 PLMN 식별자와 TAC(tracking area code)를 이용하여 구성한 새로운 TAI(tracking area identity)를 토대로 상기 단말의 위치 갱신 요청 승인 여부를 결정하고 응답메시지를 상기 단말로 전송하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하며, PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크간의 통신을 지원하는 이동통신 시스템에 있어서, 제1 PLMN에서 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정을 수행하고 ISR(Idle state signaling reduction)이 활성화된 상태에서, 상기 제1 PLMN 또는 제3 PLMN으로의 핸드오버를 실행한 후, 새로운 PLMN 식별자를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 전송하는 단말과, 상기 단말로부터 상기 새로운 PLMN 식별자를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 수신하고, 상기 새로운 PLMN 식별자와 TAC(tracking area code)를 이용하여 구성한 TAI(tracking area identity)를 토대로 상기 단말의 위치 갱신 요청 승인 여부를 판단하여 상기 위치 갱신 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 이동 관리자를 포함한다.
이하에서 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 이동통신 네트워크에서 단말이 PLMN간에 핸드오버 하는 경우에 단말에게 새로이 선택된 PLMN 식별자를 알려주는 방법에 있어서, 단말이 EUTRAN에 접속(Eutran Attach)한 후 다른 RAT으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신(routing area update)을 수행한 이후, 다른 RAT에서 EUTRAN 지역으로 핸드오버 하며, 핸드오버 하는 EUTRAN 지역이 다수의 사업자(operator)에 의해 공유(shared)되는 쉐어링 네트워크(sharing network)인 경우에, 단말이 이전의 트래킹 에어리어로 이동하려 하나, EUTRAN의 타켓 셀(cell)이 소스 RNC에서 선택됨으로 해서 PLMN 식별자가 단말이 현재 등록된 PLMN 으로 알고 있는 PLMN 식별자와는 달라질 수 있음으로 해서 발생하는 문제를 해결하도록 함으로써, 단말은 PLMN을 바꾸어 PLMN간 핸드오버 하는 경우에 있어서 통신이 끊기거나 인증 혹은 보안 검증에 실패하는 현상을 방지할 수 있다.
따라서 본 발명을 통해 단말이 PLMN간에 핸드오버 하는 경우에 있어서, 단말이 다수의 사업자에 의해 공유되는 EUTRAN에 최초 접속한 이후, UTRAN/GERAN과 같은 다른 RAT으로 이동하여 ISR이 활성화 된 이후에 UTRAN/GERAN에서 다시 이전의 EUTRAN으로 핸드오버 하는 중에도 PLMN 변경에 따른 문제를 해결하고 PLMN간 핸드오버를 성공적으로 수행함으로써 통신이 끊기는 문제 혹은 인증, 보안상의 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 네트워크 공유, ISR 활성화된 이동 통신 시스템 환경에서 PLMN 간 핸드 오버하는 상황을 도시한 블록도
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 EUTRAN 공유 및 ISR 활성화 시 PLMN 간 핸드오버 과정의 절차를 나타낸 메시지 흐름도
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 EUTRAN 공유 및 ISR 활성화 시 PLMN 간 핸드오버 과정의 절차를 나타낸 메시지 흐름도
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 EUTRAN 공유 및 ISR 활성화 시 PLMN 간 핸드오버 과정의 절차를 나타낸 메시지 흐름도
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 EUTRAN 공유 및 ISR 활성화 시 PLMN 간 핸드오버 과정의 절차를 지원하기 위한 MME 동작 순서도
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EUTRAN 공유 및 ISR 활성화 시 PLMN 간 핸드오버 과정의 절차를 지원하기 위한 UE 동작 순서도
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서 이는 사용자 및 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
후술되는 본 발명의 요지는 이동 통신 시스템을 위하여 단말과 MME 간의 프로토콜인 NAS 프로토콜을 이용하여 네트워크가 공유되고, ISR이 활성화된 상태에서 단말이 PLMN 간 핸드오버 하는 경우에 이동통신 시스템에 끊김 없는 통신을 제공하고 보안상 문제가 없도록 지원하는 관리 방법을 제공하는 것이다. 이하 본 발명을 구체적으로 설명하는데 있어, 3GPP의 EPS 시스템, EUTRAN, UTRAN, GERAN을 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 NAS를 사용하는 다른 이동 시스템에서도 이용 가능하다.
또한 본 발명은 단말이 EUTRAN 에 접속 후, 다른 RAT 즉 UTRAN/GERAN에서 EUTRAN으로 핸드오버 하는 경우 NAS 프로토콜을 이용하여 단말과 MME 간의 통신시 끊김 없는 통신을 지원하는 방법을 제안한 것으로, 이러한 방법은 유사한 기술적 배경 및 채널 형태, 혹은 네트워크 구조(architecture) 또는 유사한 프로토콜 혹은 프로토콜은 상이하나 유사한 동작을 하는 프로토콜을 가지는 여타의 이동통신 시스템에서도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 네트워크가 공유 되고, ISR이 활성화된 이동 통신 시스템 환경에서 단말이 PLMN간 핸드오버 하는 상황을 도시한 블록도 이다. 여기에서는 일 예로서 3GPP EPS 시스템 구조를 도시하였다. 본 명세서에서는 다른 RAT(UTRAN, GERAN 등)에서 EUTRAN으로 이동하는 경우에 발생할 수 있는 문제를 중심으로 기술하였으며, 이러한 방법은 유사한 다른 이동 통신 시스템에도 적용할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기지국(Evolved Node Base Station: 이하 eNB이라 함)(112)는 각각의 서비스 영역인 셀 내에 위치하는 단말(User Equipment: 이하 단말 혹은 UE 라 칭함)(110)과 무선 접속을 설정하고 통신을 수행한다. 이때 단말의 이동성은 이동 관리자(MME)(114)에 의해서 관리된다. 이처럼, UE(110)는 101의 접속(EUTRAN attached) 과정을 통해서 EUTRAN의 PLMN B 지역에 접속을 완료한다.
이후 UE(110)은 102 과정에서 RNC(Radio Network Controller)(133)이 관장하는 서비스 영역인 셀로 이동한다(move). 도 1에서는 UTRAN이나 GERAN 등이 관장하는 서비스 영역을 PLMN A 라고 칭한다.
한편 단말은 103 과정에서 UTRAN이나 GERAN 등의 지역에서 라우팅 영역 갱신(routing area update: RAU) 과정을 통해 위치 갱신을 수행한다. 이와 같이 UE(110)가 위치 갱신을 하는 경우에 네트워크는 단말의 ISR 활성화(activation)를 셋팅할 수 있고, 이후 단말은 ISR 활성화 상태가 된다. UE(110)는 서빙 게이트웨이(Serving Gateway: 이하 Serving GW, 또는 SGW라 칭함)(116)를 통해 인터넷과 같은 패킷 데이터 네트워크에 접속한다. 본 명세서에서는 패킷 데이터 네트워크의 주요한 네트워크 개체로서 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network Gateway: 이하 PDN GW라 칭함)(118)이 홈 에이전트(Home Agent: 이하 HA라 칭함)의 역할을 수행한다.
한편 단말의 이동성 관리, 단말의 위치 관리(location management), 등록(registration) 관리를 위하여 이동 관리자(MME)(114)와 서빙 GPRS 서포트 노드(Serving GPRS Support Node: 이하 SGSN라 칭함)(135)가 존재한다. 또한 사용자와 단말에 대한 인증정보 및 서비스 정보를 관리하기 위하여 홈 구독자 서버(Home Subscriber Server: 이하 HSS라 칭함)(121,141)가 MME(114)/SGSN(135)와 인터페이스를 가지고 연결되어 있다. RNC(133)와 Serving GW(116), SGSN(135)와 Serving GW(116) 사이에는 데이터 경로(data path)와 단말의 이동성을 관리하기 위한 인터페이스가 존재한다. 본 발명에서 UE(110)와 MME(114)/SGSN(135)는 NAS 프로토콜 스택을 가지고 서로 통신함으로써 이동성 관리, 세션 관리를 수행한다. 도 1에서는 HSS(121)와 HSS(141)를 분리하여 도시하였으나 이 둘은 공동으로 공유되는 형태로 운영될 수 있다.
본 발명에서 UE(110)은 상기와 같이 ISR이 활성화 되면, 다른 RAT(예를 들어 UTRAN)과 EUTRAN으로부터 아이들 상태(idle mode)에서도 페이징(paging)을 동시에 받을 수 있도록 되어 있다. 즉, UE(110)은 MME(114)와 SGSN(135)에 동시에 등록되고, 따라서 SGSN(135)과 MME(114)는 서빙 게이트웨이(116)에 대한 제어 커넥션(control connection)을 가진다.
상기의 UE(110)는 SGSN(135)으로부터의 이동성 관리(mobility management: 이하 MM이라 칭함) 파라미터와 MME(114)로부터의 MM 파라미터를 저장하고 있으며, EUTRAN과 UTRAN/GERAN 에서 공통인 세션 관리 정보를 저장하고 있다.
본 발명은 UE(110)가 104 과정과 같이 UTRAN 등 다른 RAT을 소스 네트워크(source network)로 하고 EUTRAN을 타겟 네트워크로 하여 핸드오버 하는 상황에 중점을 둔다. 상기 핸드오버 시에 소스 네트워크는 UTRAN, GERAN 등의 여러 RAT 형태가 될 수 있고, 소스 네트워크의 PLMN이 이후 UE(110)가 이동할 타겟 네트워크의 PLMN과는 다른 것으로 가정하였다. 즉 본 발명은 소스 네트워크의 PLMN A에서 타겟 네트워크의 PLMN C 또는 PLMN B 등으로 PLMN이 변경되고, 타겟 네트워크가 EUTRAN을 지원하는 경우 UE(110)가 핸드오버 하는 상황에서 발생할 수 있는 문제를 해결하고자 한다.
도 1에서 UE(110)가 타겟 네트워크로 핸드오버 하면, UE(110)는 타겟 eNB(112), MME(114), HSS(141)와 연결되어 서비스를 받게 된다. 따라서 본 발명에서는 NAS 프로토콜을 기반으로 UE(110)와 MME(114)가 효율적으로 동작할 수 있도록 하는 방법을 제안한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 EUTRAN 공유 및 ISR 활성화 시 PLMN간 핸드오버 과정의 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 201-1 및 201-3 과정에서 UE(110)는 EUTRAN으로 접속한다. 이 과정은 eNB(112) 및 MME(114)가 함께 관여하는 과정으로 본 발명에서는 관여하는 엔티티를 표현하기 위하여 201 과정을 201-1, 201-3과 같이 분리하여 표기하였다. 이후 203-1 및 203-3 과정에서 UE(110)는 UTRAN/GERAN 등 다른 RAT이 관리하는 지역으로 이동하고, 이에 라우팅 영역 갱신(RAU) 과정을 통해 SGSN(135), RNC(133)이 관여하는 위치 갱신을 마치게 되는데, 이때 SGSN(135)는 ISR 상태를 활성화하도록 UE(110)의 라우팅 영역 갱신 승인(routing area update accept) 메시지의 갱신 결과(update result) 정보 요소(information element)값을 셋팅(setting)해서 보낸다. 그리고 UE(110)는 205 과정에서 UTRAN 등 다른 RAT에서 EUTRAN으로의 핸드오버를 준비한다. 즉 이 과정에서 UE(110)는 코어 네트워크에게 자원 요청을 하는데, 타겟(target) 기지국(112), 타겟 이동 관리자(114), 서빙 게이트웨이(116)에게 자원(resource)을 준비해달라고 요청하며, 이러한 요청에 따라 베어러 컨텍스트(bearer context)나 이동 관리 컨텍스트(Mobility management context)가 소스 네트워크에서 타겟 네트워크로 전송된다.
상기의 핸드오버 준비과정의 주요 메시지는 다음과 같다. 소스(source) RNC(133)가 source SGSN(135)에게 재위치 요구(relocation required) 메시지를 보내면, source SGSN(135)은 target MME(114)에게 재전송 재위치 요청(forward relocation request) 메시지를 전송하고, 이후 target MME(114)는 source SGSN(135)에게 재전송 재위치 응답(Forward relocation response) 메시지를 전송한다.
한편 211 과정에서 source SGSN(135)은 source RNC(133)로 재위치 명령(relocation command) 메시지를 보내어 핸드오버 준비 과정이 종료되었음을 알려주고, 이후 213 과정에서 source eNB/RNC(133)은 UE(110)로 핸드오버 명령(handover command) 메시지를 전송하여, UE(110)가 target eNB(112)로 핸드오버 하도록 명령한다. 215 과정에서 UE(110)가 target eNB(112)로 핸드오버를 완료하면, 217 과정에서 target eNB(112)는 핸드오버 알림(handover notify) 메시지를 target MME(114)로 전송하고, 이후 219 과정에서 target MME(116), serving GW(116), PDN GW(118) 등이 관여하여 베어러 변경 요청(modify bearer request) 과정이 수행될 수 있다.
그리고 251 과정에서와 같이 핸드오버 수행 과정 중에 UE(110)는 위치 갱신 요청(Tracking area update(TAU) request) 메시지를 MME(114)로 보낸다. 원래 ISR이 활성화된 이후에는 TAU를 실행하지 않는 것이 일반적이나, 본 발명에서와 같이 ISR이 활성화되어 있는 경우라 하더라도 네트워크가 공유되어 있는(network sharing) 환경에서 EUTRAN으로 핸드오버 한 이후에 TAU request를 실행하고, MME(114)가 UE(110)에 위치 갱신 승인(tracking area update accept) 메시지에 PLMN 식별자를 보냄으로써, 이후 UE는 자신에게 서비스를 제공하는 서빙 네트워크의 식별자(serving network identity)를 네트워크 식별자(PLMN identity)로 가지게 되어 끊김 없이 통신이 가능하다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 EUTRAN 공유 및 ISR 활성화 시 PLMN간 핸드오버 과정의 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 301-1 및 301-3 과정에서 UE(110)는 EUTRAN으로 접속하며 이 과정에서 eNB(112) 및 MME(114)가 함께 관여한다. 이후 303-1 및 303-3 과정에서 UE(110)는 UTRAN/GERAN 등 다른 RAT이 관리하는 지역으로 이동하고, 이에 라우팅 영역 갱신(RAU) 과정을 통해 SGSN(135), RNC(133)이 관여하는 위치 갱신을 마치게 되는데, 이때 SGSN(135)는 ISR 상태 활성화를 위해 UE(110)의 라우팅 영역 갱신 승인 메시지의 갱신 결과 정보 요소값을 셋팅해서 보낸다. 그리고 305 과정에서 UE(110)는 UTRAN 등 다른 RAT에서 EUTRAN으로의 핸드오버를 준비하는 과정을 수행한다. 즉 이 과정에서 UE(110)는 코어 네트워크에게 자원 요청을 하는데 target eNB(112), target MME(114), serving GW(116)에게 자원을 준비해달라고 요청하며, 이러한 요청에 따라 베어러 컨텍스트나 이동 관리 컨텍스트가 소스 네트워크에서 타겟 네트워크로 전송된다.
상기의 핸드오버 준비과정의 주요 메시지는 다음과 같다. source RNC(133)가 Source SGSN(135)에게 재위치 요구(relocation required) 메시지를 보내면, source SGSN(135)은 target MME(114)에게 재전송 재위치 요청(forward relocation request) 메시지를 전송하고, 이후 target MME(114)는 source SGSN(135)에게 재전송 재위치 응답(Forward relocation response) 메시지를 전송한다.
한편 311 과정에서 source SGSN(135)은 source RNC(133)로 재위치 명령(relocation command) 메시지를 보내어 핸드오버 준비 과정이 종료되었음을 알려주고, 이후 313 과정에서 source eNB/RNC(133)은 UE(110)로 핸드오버 명령(handover command) 메시지를 전송하여, UE(110)가 target eNB(112)로 핸드오버 하도록 명령한다. 315 과정에서 UE(110)가 target eNB(112)로 핸드오버를 완료하면, 317 과정에서 target eNB(112)는 핸드오버 알림(handover notify) 메시지를 target MME(114)로 전송하고, 이후 319 과정에서 target MME(116), serving GW(116), PDN GW(118) 등이 관여하여 베어러 변경 요청(modify bearer request) 과정이 수행될 수 있다.
한편 317 과정 이후에는 319 과정과 병행하거나 혹은 319 과정 이전 또는 이후에 331 과정과 같이 MME(114)는 UE(110)로 임시 단말 식별자 할당 명령(GUTI reallocation command)을 보내어 새로운 임시 단말 식별자(Globally Unique Temporary Identity: 이하 GUTI라 함)를 할당할 수 있다. 그러면 333 과정에서 UE(110)는 MME(114)로 임시 단말 식별자 할당 완성(GUTI reallocation complete) 메시지를 보내어 응답한다. 이렇게 331, 333 과정을 통해서 UE(110)는 핸드오버하여 이동한 네트워크, 즉 EUTRAN에서 새롭게 할당된 GUTI를 통해서 이전에 등록하고 위치를 갱신했던 영역의 네트워크 식별자(PLMN identity)를 알 수 있다.
한편 UE(110)는 335 과정에서 트래킹 영역 식별자(tracking area identity: 이하 TAI라 함)를, 상기 331, 333 과정에서 새롭게 할당된 PLMN 식별자와 브로드캐스트 시스템 정보(broadcast system information)에 포함된 TAC(tracking area code: 이하 TAC 라 함)로 구성한다.
그리고 UE(110)은 351 과정에서 상기 구성한 TAI를 포함하는 위치 갱신 요청(TAU request) 메시지를 MME(114)로 보낸다. 371 과정에서 MME(114)는 갱신 재위치 요청(update relocation request) 메시지를 HSS(141)로 보내고, 373 과정에서 HSS(141)은 위치 갱신 응답(update relocation response) 메시지를 MME(114)로 전송한다. 이후 MME(114)는 375 과정에서 UE(110)가 351 과정에서 보낸 TAI에 근거하여 위치 갱신 요청 승인(TAU accept) 여부를 결정하며, 승인시 MME(114)는 381 과정에서 TAU accept 메시지를 UE(110)로 보낸다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 EUTRAN 공유 및 ISR 활성화 시 PLMN간 핸드오버 과정의 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 401-1 및 401-3 과정에서 UE(110)는 EUTRAN으로 접속하며, 이 과정에서 eNB(112) 및 MME(114)가 함께 관여한다. 이후 403-1, 403-3 과정에서 UE(110)는 UTRAN/GERAN 등 다른 RAT이 관리하는 지역으로 이동하고, 이에 라우팅 영역 갱신(RAU) 과정을 통해 SGSN(135), RNC(133)이 관여하는 위치 갱신을 마치게 되는데, 이때 SGSN(135)는 ISR 상태 활성화를 위해 UE(110)의 라우팅 영역 갱신 승인 메시지의 갱신 결과 정보 요소 값을 셋팅해서 보낸다. 그리고 405 과정에서 UE(110)는 UTRAN 등 다른 RAT에서 EUTRAN으로의 핸드오버 준비 과정을 수행한다. 즉 이 과정에서 UE(110)는 코어 네트워크에게 자원 요청을 하는데, target eNB(112), target MME(114), serving GW(116)에게 자원 준비를 요청하며, 베어러 컨텍스트나 이동 관리 컨텍스트가 소스 네트워크에서 타겟 네트워크로 전송된다.
상기의 핸드오버 준비과정의 주요 메시지는 다음과 같다. source RNC(133)가 Source SGSN(135)에게 재위치 요구(relocation required) 메시지를 보내면, source SGSN(135)는 target MME(114)에게 재전송 재위치 요청(forward relocation request) 메시지를 전송하고, 이후 target MME(114)는 source SGSN(135)에게 재전송 재위치 응답(Forward relocation response) 메시지를 전송한다.
한편 411 과정에서 source SGSN(135)는 source RNC(133)로 재위치 명령(relocation command) 메시지를 보내어 핸드오버 준비 과정이 종료되었음을 알려주고, 이후 413 과정에서 source eNB/RNC(133)은 UE(110)로 핸드오버 명령(handover command) 메시지를 전송하여, UE(110)가 target eNB(112)로 핸드오버 하도록 명령한다. 415 과정에서 UE(110)가 target eNB(112)로 핸드오버를 완료하면, 417 과정에서 target eNB(112)는 핸드오버 알림(handover notify) 메시지를 target MME(114)로 전송하고, 이후 419 과정에서 target MME(116), serving GW(116), PDN GW(118) 등이 관여하여 베어러 변경 요청(modify bearer request) 과정이 수행될 수 있다.
한편 417 과정 이후에는 419 과정과 병행하거나 혹은 419 과정 이전 또는 이후에 431 과정과 같이 MME(114)는 UE(110)로 임시 단말 식별자 할당 명령(GUTI reallocation command)을 보내어 새로운 GUTI를 할당할 수 있다. 그러면 433 과정에서 UE(110)는 MME(114)로 임시 단말 식별자 할당 완성(GUTI reallocation complete) 메시지를 보내어 응답한다. 이렇게 431, 433 과정을 통해서 UE(110)는 핸드오버하여 이동한 네트워크, 즉 EUTRAN에서 새롭게 할당된 GUTI를 통해서 이전에 등록하고 위치를 갱신했던 영역의 네트워크 식별자(PLMN identity)를 알 수 있다. 이후 UE(110)은 451 과정에서 위치 갱신 요청(TAU request) 메시지를 MME(114)로 보낸다.
471 과정에서 MME(114)는 갱신 재위치 요청(update relocation request) 메시지를 HSS(141)로 보내고, 473 과정에서 HSS(141)은 위치 갱신 응답(update relocation response) 메시지를 MME(114)로 전송한다. 한편 475 과정에서 MME(114)는 451 과정에서 UE(110)가 전송한 TAU request 메시지에 포함된 GUTI로부터 추출한 PLMN 식별자 정보, 즉 UE(110)에 새롭게 할당된 PLMN 식별자와, UE(110)에 전송된 브로드캐스트 시스템 정보(broadcast system information)에 포함된 TAC로 구성된 TAI에 근거하여 UE(110)의 트래킹 영역이나 PLMN 등 UE(110)의 접속(access) 제어를 판단한다. 그리고 481 과정에서 MME(114)는 상기 475 과정에서 구성한 TAI에 근거하여 위치 갱신 요청 승인(TAU accept) 여부를 결정하며, 승인시 MME(114)는 481 과정에서 TAU accept 메시지를 UE(110)로 보낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 EUTRAN 의 공유 및 ISR 활성화 시 PLMN간 핸드오버 과정의 절차를 지원하기 위한 MME의 동작을 나타낸 순서도이다. 도 5에서는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따라 MME(114)가 취할 수 있는 3가지 동작에 대하여 기술하였다. 이에 각 단계별로 살펴보면 다음과 같다.
제1 실시예(case 1)에서 MME(114)는 501 과정에서 UE(110)에 대한 EUTRAN 접속(attach) 과정을 수행한다. 이후 503 과정에서 UE(110)가 UTRAN/GERAN 등의 지역으로 이동하여 RAU 과정을 수행하면서 ISR이 활성화 되면, EUTRAN 지역을 관여하는 MME(114)도 UE(110)에 대한 등록을 계속 유지한다. 이후 505 과정에서 MME(114)는 UE(110)의 핸드오버 준비 과정을 수행하고, 507 과정에서는 핸드오버 과정 중 핸드오버 공지(handover notify) 메시지를 UE(110)로부터 받기까지의 과정을 수행한다. 이후 511 과정에서 MME(114)는 UE(110)로부터 위치등록 갱신(TAU) 요청 메시지를 수신한다.
다음, 제2 실시예(case 2)에서 MME(114)는 먼저 제1 실시예에서와 동일하게 501 과정 내지 507 과정을 수행하고, 이후 521 과정에서 MME(114)는 UE(110)로 GUTI reallocation command 메시지를 전송하고 UE(110)로부터 GUTI reallocation complete 메시지를 수신한다. 523 과정에서는 UE(110)로부터 TAU 요청 메시지를 수신하고, 525 과정에서는 HSS(141)로 update relocation request 메시지를 보내고 그 응답으로 update relocation response를 HSS(141)로부터 받는다. 527 과정에서 MME(114)는 UE(110)가 보낸 TAU 메시지의 TAI에 근거하여 UE(110)의 접속 승인 여부에 대한 결정을 한다. 그리고 MME(114)는 UE(110)의 접속을 승인하는 경우 529 과정에서 MME(114)는 UE(110)에게 TAU accept 메시지를 전송한다.
마지막으로, 제3 실시예(case 3)에서 MME(114)는 먼저 제1 및 제2 실시예에서와 동일하게 501 과정 내지 507 과정을 수행하고, 531 과정에서 UE(110)로 GUTI reallocation command 메시지를 전송하고 UE(110)로부터 GUTI reallocation complete 메시지를 수신한다. 523 과정에서는 UE(110)로부터 TAU 요청 메시지를 수신한다. 535 과정에서 MME(114)는 HSS(141)로 update relocation request 메시지를 보내고 그 응답으로 update relocation response를 HSS(141)로부터 받는다. 그리고 537 과정에서 MME(114)는 UE(110)가 보낸 TAU 메시지의 새롭게 할당된 PLMN 식별자와 TAC에 근거하여 UE(110)의 접속 승인 여부에 대한 결정을 한다. 그리고 MME(114)는 UE(110)의 접속을 승인하는 경우 539 과정에서 TAU accept 메시지를 전송한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EUTRAN 의 공유 및 ISR 활성화 시 PLMN간 핸드오버 과정의 절차를 지원하기 위한 UE의 동작을 나타낸 순서도이다. 도 6에서는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따라 UE(110)가 취할 수 있는 3가지 동작에 대하여 기술하였다. 이에 각 단계별로 살펴보면 다음과 같다.
제1 실시예(case 1)에서 UE(110)는 601 과정에서 MME(114)로 EUTRAN 접속(attach) 과정을 수행한다. 이후 603 과정에서 UE(110)는 UTRAN/GERAN 등의 지역으로 이동하여 RAU 과정을 수행하고, 승인이 되어 ISR이 활성화 되면 EUTRAN 지역을 관할하는 MME(114)도 UE(110)에 대한 등록을 계속 유지한다. 이후 605 과정에서 UE(110)는 MME(114)가 관여하는 핸드오버 준비 과정을 수행하고, 607 과정에서 UE(110)는 핸드오버 과정 중 핸드오버 공지(handover notify) 메시지가 MME(114)로 전달되기까지의 과정을 수행한다. 그리고 611 과정에서 UE(110)는 MME(114)로 위치 갱신(TAU) 요청 메시지를 전송한다.
다음, 제2 실시예(case 2)에서 UE(110)는 먼저 제1 실시예에서와 동일하게 601 과정 내지 607 과정을 수행하고, 1011 과정에서 UE(110)는 GUTI reallocation command 를 MME(114)로부터 전송받고, 이에 대한 응답으로 GUTI reallocation complete 메시지를 MME(114)로 전송한다. 이후 623 과정에서 UE(110)는 새롭게 전송받은 PLMN 식별자와 브로드캐스트 시스템 정보 중의 하나인 TAC 로부터 TAI를 구성한다. 625 과정에서 UE(110)는 MME(114)로 위치 갱신(TAU) 요청 메시지를 전송하고, 이후 접속이 승인된 경우 627 과정에서 UE(110)는 MME(114)로부터 위치 갱신 승인 메시지를 수신한다.
마지막으로, 제3 실시예(case 3)에서 UE(110)는 먼저 제1 및 제2 실시예에서와 동일하게 601 과정 내지 607 과정을 수행하고, 631 과정에서 UE(110)는 GUTI reallocation command를 MME(114)로부터 전송받고, 이에 대한 응답으로 GUTI reallocation complete 메시지를 MME(114)로 전송한다. 이후 635 과정에서 UE(110)는 MME(114)로 위치 갱신 요청 메시지를 전송하고, 접속이 승인된 경우 637 과정에서 UE(110)는 MME(114)로부터 위치 갱신 승인 메시지를 수신한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

  1. EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하는 이동통신 네트워크에서 PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크 사이에 통신하는 방법에 있어서,
    단말이 기지국(eNB) 및 이동 관리자(MME)를 통해 제1 PLMN으로의 등록을 수행하는 과정과,
    상기 단말이 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정을 수행하고 ISR(Idle state signaling reduction)를 활성화하는 과정과,
    상기 단말이 상기 제1 PLMN 또는 제3 PLMN으로 핸드오버를 실행하는 과정과,상기 단말이 새로운 PLMN 식별자와 TAC(tracking area code)를 이용하여 새로운 TAI(tracking area identity)를 구성하는 과정과,
    상기 단말이 상기 TAI를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 상기 MME로 전송하고 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 MME로부터 상기 새로운 PLMN 식별자를 할당받는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  3. EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하는 이동통신 네트워크에서 PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크 사이에 통신하는 방법에 있어서,
    이동 관리자(MME)가 기지국(eNB)을 통해 단말의 제1 PLMN으로의 등록을 수행하는 과정과,
    상기 단말이 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정이 수행되고 상기 단말의 ISR(Idle state signaling reduction)이 활성화된 후, 상기 단말이 상기 제1 PLMN 또는 제3 PLMN으로 핸드오버를 실행하는 과정과,
    상기 MME가, 새로운 PLMN 식별자와 TAC(tracking area code)를 이용하여 구성된 새로운 TAI(tracking area identity)를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 과정과,
    상기 MME가 상기 TAI를 토대로 상기 단말의 위치 갱신 요청 승인 여부를 결정하고 응답메시지를 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하는 통신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 MME가 상기 단말로 상기 새로운 PLMN 식별자를 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 MME가, 상기 단말로부터 위치 갱신 요청 메시지를 수신한 후, 홈 구독자 서버(HSS)로 갱신 재위치 요청(update relocation request) 메시지를 보내고 위치 갱신 응답(update relocation response) 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  6. EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하며, PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크간의 통신을 지원하는 이동통신 시스템에 있어서,
    제1 PLMN에서 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정을 수행하고 ISR(Idle state signaling reduction)이 활성화된 상태에서, 상기 제1 PLMN 또는 제3 PLMN으로의 핸드오버를 실행한 후, 새로운 PLMN 식별자 와 TAC(tracking area code)를 이용하여 새로운 TAI(tracking area identity)를 구성하고, 상기 TAI를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 전송하는 단말과,
    상기 단말로부터 상기 TAI를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 수신하고, 상기 TAI 에 근거하여 상기 단말의 접속 승인 여부를 판단하여 상기 위치 갱신 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 이동 관리자(MME)를 포함하는 이동통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 MME는, 상기 단말이 핸드오버를 완료한 이후에, 상기 단말로 상기 새로운 PLMN 식별자를 할당하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 MME는, 상기 단말로부터 위치 갱신 요청 메시지를 수신한 후, 홈 구독자 서버(HSS)로 갱신 재위치 요청(update relocation request) 메시지를 보내고 위치 갱신 응답(update relocation response) 메시지를 수신하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
  9. EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하는 이동통신 네트워크에서 PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크 사이에 통신하는 방법에 있어서,
    단말이 기지국(eNB) 및 이동 관리자(MME)를 통해 제1 PLMN으로의 등록을 수행하는 과정과,
    상기 단말이 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정을 수행하고 ISR(Idle state signaling reduction)를 활성화하는 과정과,
    상기 단말이 상기 제1 PLMN 또는 제3 PLMN으로 핸드오버를 실행하는 과정과,
    상기 단말이 새로운 PLMN 식별자를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 상기 MME에게 전송하고 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단말이 상기 MME로부터 상기 새로운 PLMN 식별자를 할당받는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  11. EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하는 이동통신 네트워크에서 PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크 사이에 통신하는 방법에 있어서,
    이동 관리자(MME)가 기지국(eNB)을 통해 단말의 제1 PLMN으로의 등록을 수행하는 과정과,
    상기 단말이 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정이 수행되고 상기 단말의 ISR(Idle state signaling reduction)이 활성화된 후, 상기 단말이 상기 제1 PLMN 또는 제2 PLMN으로 핸드오버를 실행하는 과정과,
    상기 MME가 상기 단말로부터 새로운 PLMN 식별자를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 MME가 상기 단말로부터 수신한 새로운 PLMN 식별자와 TAC(tracking area code)를 이용하여 구성한 새로운 TAI(tracking area identity)를 토대로 상기 단말의 위치 갱신 요청 승인 여부를 결정하고 응답메시지를 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하는 통신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 MME가 상기 단말로 상기 새로운 PLMN 식별자를 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 MME가, 상기 단말로부터 위치 갱신 요청 메시지를 수신한 후, 홈 구독자 서버(HSS)로 갱신 재위치 요청(update relocation request) 메시지를 보내고 위치 갱신 응답(update relocation response) 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  14. EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)을 공유하며, PLMN(Public land mobile network)간 핸드오버 시에 단말과 네트워크간의 통신을 지원하는 이동통신 시스템에 있어서,
    제1 PLMN에서 제2 PLMN으로 이동하여 라우팅 에어리어 갱신 과정을 수행하고 ISR(Idle state signaling reduction)이 활성화된 상태에서, 상기 제1 PLMN 또는 제3 PLMN으로의 핸드오버를 실행한 후, 새로운 PLMN 식별자를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 전송하는 단말과,
    상기 단말로부터 상기 새로운 PLMN 식별자를 포함하는 위치 갱신 요청 메시지를 수신하고, 상기 새로운 PLMN 식별자와 TAC(tracking area code)를 이용하여 구성한 TAI(tracking area identity)를 토대로 상기 단말의 위치 갱신 요청 승인 여부를 판단하여 상기 위치 갱신 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 이동 관리자를 포함하는 통신 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 MME는, 상기 단말이 핸드오버를 완료한 이후에, 상기 단말로 상기 새로운 PLMN 식별자를 할당하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 MME는, 상기 단말로부터 위치 갱신 요청 메시지를 수신한 후, 홈 구독자 서버(HSS)로 갱신 재위치 요청(update relocation request) 메시지를 보내고 위치 갱신 응답(update relocation response) 메시지를 수신하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
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