이동통신 시스템의 기술 규격을 제정하는 3GPP에서는 4세대 이동통신과 관련된 여러 포럼들 및 새로운 기술에 대응하기 위하여, 2004년 말경부터 3GPP 기술들의 성능을 최적화 시키고 향상시키려는 노력의 일환으로 LTE/SAE (Long Term Evolution/System Architecture Evolution) 기술에 대한 연구를 시작하였다.
3GPP SA WG2을 중심으로 진행된 SAE는 3GPP TSG RAN의 LTE 작업과 병행하여 네트워크의 구조를 결정하고 이 기종 망간의 이동성을 지원하는 것을 목적으로 하는 망 기술에 관한 연구이며, 최근 3GPP의 중요한 표준화 이슈들 중 하나이다. 이는 3GPP 시스템을 IP 기반으로 하여 다양한 무선 접속 기술들을 지원하는 시스템으로 발전 시키기 위한 작업으로, 보다 향상된 데이터 전송 능력으로 전송 지연을 최소화 하는, 최적화된 패킷 기반 시스템을 목표로 작업이 진행되어 왔다.
3GPP SA WG2에서 정의한 EPS (Evolved Packet System) 상위 수준 참조 모델(reference model)은 비로밍 케이스(non-roaming case) 및 다양한 시나리오의 로밍 케이스(roaming case)를 포함하고 있으며, 상세 내용은 3GPP 표준문서 TS 23.401과 TS 23.402에서 참조할 수 있다. 도 1의 네트워크 구조도는 이를 간략하게 재구성 한 것이다.
도 1은 진화된 이동 통신 네트워크의 구조도이다.
도시된 바와 같이, EPC(Evolved Packet Core)에 E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)가 연결되어 있다. 상기 E-UTRAN은 3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 무선 액세스 네트워크로서 4세대, 즉 LTE 네트워크라고 불리기도 한다. 그러므로, LTE 이전, 즉 3세대 무선 액세스 네트워크는 UTRAN이다.
상기 E-UTRAN은 UE(User Equipment)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(또는 eNodeB)(20)을 포함한다. 기지국(또는 eNodeB)(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다.
상기 UE와 기지국(또는 eNodeB)(20) 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제 3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 UE와 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 UE와 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.
한편, EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, MME(Mobility Management Entity)(51), S-GW(Serving Gateway)(52), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(53), 홈 가입자 서버(HSS; home subscriber server, 54)를 도시한다.
상기 기지국(또는 eNodeB)(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC의 MME(Mobility Management Entity)(51)과 연결되고, 그리고 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)(52)와 연결된다.
S-GW(52)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB(20)와 PDN GW(53) 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, UE(User Equipment)가 eNodeB(20)에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, S-GW(52)는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN 내에서의 이동성을 위해서 S-GW(52)를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, S-GW(52)는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW(또는 P-GW) (53)는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. PDN GW(53)는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 S-GW(52)와 PDN GW(53)가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME(51)는, UE의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME(51)는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. MME(51)는 수많은 eNodeB(22)들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME(51)는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
한편, 최근 고속 데이터 트래픽은 매우 급격하게 증가하고 있다. 이러한 트래픽의 증가를 대처하기 위해서는, UE의 트래픽을 WLAN(Wi-Fi)으로 우회(offloading)시키기 위한 기술들이 소개되고 있다.
P-GW(53) 및 HSS(54)는 AAA(access authentication authorization) 서버(56)와 연결된다. P-GW(53) 및 AAA 서버(56)는 e-PDG(evolved packet data gateway, 57)와 연결될 수 있다. 상기 ePDG(57)는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, WLAN 또는 Wi-Fi 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다. 상기 ePDG(57)는 WAG(WLAN access gateway, 58)와 연결될 수 있다. WAG(58)는 Wi-Fi 시스템에서 P-GW의 역할을 담당할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말(또는 UE)은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트들이 존재할 수 있다.
표 1
레퍼런스 포인트 | 설명 |
S1-MME | E-UTRAN와 MME 간의 제어 평면 프로토콜에 대한 레퍼런스 포인트(Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME) |
S1-U | 핸드오버 동안 eNB 간 경로 스위칭 및 베어러 당 사용자 평면 터널링에 대한 E-UTRAN와 SGW 간의 레퍼런스 포인트(Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunnelling and inter eNodeB path switching during handover) |
S3 | 유휴(Idle) 및/또는 활성화 상태에서 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성에 대한 사용자 및 베어러 정보 교환을 제공하는 MME와 SGSN(Serving General packet radio Service Support Node) 간의 레퍼런스 포인트. 이 레퍼런스 포인트는 PLMN-내 또는 PLMN-간(예를 들어, PLMN-간 핸드오버의 경우)에 사용될 수 있음) (It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in Idle and/or active state. This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (e.g. in the case of Inter-PLMN HO).) |
S4 | GPRS 코어와 SGW의 3GPP 앵커 기능 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 제공하는 SGW와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 또한, 직접 터널이 수립되지 않으면, 사용자 평면 터널링을 제공함(It provides related control and mobility support between GPRS Core and the 3GPP Anchor function of Serving GW. In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.) |
S5 | SGW와 PDN GW 간의 사용자 평면 터널링 및 터널 관리를 제공하는 레퍼런스 포인트. UE 이동성으로 인해, 그리고 요구되는 PDN 연결성을 위해서 SGW가 함께 위치하지 않은 PDN GW로의 연결이 필요한 경우, SGW 재배치를 위해서 사용됨(It provides user plane tunnelling and tunnel management between Serving GW and PDN GW. It is used for Serving GW relocation due to UE mobility and if the Serving GW needs to connect to a non-collocated PDN GW for the required PDN connectivity.) |
S11 | MME와 SGW 간의 레퍼런스 포인트 |
SGi | PDN GW와 PDN 간의 레퍼런스 포인트. PDN은, 오퍼레이터 외부 공용 또는 사설 PDN이거나 예를 들어, IMS 서비스의 제공을 위한 오퍼레이터-내 PDN일 수 있음. 이 레퍼런스 포인트는 3GPP 액세스의 Gi에 해당함(It is the reference point between the PDN GW and the packet data network. Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, e.g. for provision of IMS services. This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.) |
도 2는 일반적으로 E-UTRAN과 일반적인 EPC의 주요 노드의 기능을 나타낸 예시도이다.
도시된 바와 같이, eNodeB(20)는 RRC 연결이 활성화되어 있는 동안 게이트웨이로의 라우팅, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, 브로드캐스터 채널(BCH)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향 링크에서의 자원을 UE에게 동적 할당, eNodeB(20)의 측정을 위한 설정 및 제공, 무선 베어러 제어, 무선 허가 제어(radio admission control), 그리고 연결 이동성 제어 등을 위한 기능을 수행할 수 있다. EPC 내에서는 페이징 발생, LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면이 암호화, EPS 베어러 제어, NAS 시그널링의 암호화 및 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.
도 3는 UE과 eNodeB 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이고, 도 4는 단말과 기지국 사이에 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 다른 예시도이다.
상기 무선인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling)전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.
상기 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
이하에서, 상기 도 3에 도시된 제어 평면의 무선프로토콜과 도 4에 도시된 사용자 평면에서의 무선 프로토콜의 각 계층을 설명한다.
제1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 상기 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송 채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 상기 전송 채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 전달된다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.
물리채널(Physical Channel)은 시간축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 서브 캐리어(Sub-carrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 축 상에 복수의 심볼 (Symbol)들과 복수의 서브 캐리어들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 심볼(Symbol)들과 복수의 서브캐리어들로 구성된다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.
상기 송신측과 수신측의 물리계층에 존재하는 물리 채널들은 3GPP LTE에 따르면, 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로 나눌 수 있다.
서브프레임의 첫번째 OFDM 심벌에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수(즉, 제어영역의 크기)에 관한 CFI(control format indicator)를 나른다. 무선기기는 먼저 PCFICH 상으로 CFI를 수신한 후, PDCCH를 모니터링한다.
PDCCH와 달리, PCFICH는 블라인드 디코딩을 사용하지 않고, 서브프레임의 고정된 PCFICH 자원을 통해 전송된다.
PHICH는 UL HARQ(hybrid automatic repeat request)를 위한 ACK(positive-acknowledgement)/NACK(negative-acknowledgement) 신호를 나른다. 무선기기에 의해 전송되는 PUSCH 상의 UL(uplink) 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.
PBCH(Physical Broadcast Channel)은 무선 프레임의 첫번째 서브프레임의 두번째 슬롯의 앞선 4개의 OFDM 심벌에서 전송된다. PBCH는 무선기기가 기지국과 통신하는데 필수적인 시스템 정보를 나르며, PBCH를 통해 전송되는 시스템 정보를 MIB(master information block)라 한다. 이와 비교하여, PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 전송되는 시스템 정보를 SIB(system information block)라 한다.
PDCCH는 DL-SCH(downlink-shared channel)의 자원 할당 및 전송 포맷, UL-SCH(uplink shared channel)의 자원 할당 정보, PCH 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 랜덤 액세스 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 UE 그룹 내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및 VoIP(voice over internet protocol)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링 할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합(aggregation) 상으로 전송된다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)에 대응된다. CCE의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율의 연관 관계에 따라 PDCCH의 포맷 및 가능한 PDCCH의 비트수가 결정된다.
PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. DCI는 PDSCH의 자원 할당(이를 DL 그랜트(downlink grant)라고도 한다), PUSCH의 자원 할당(이를 UL 그랜트(uplink grant)라고도 한다), 임의의 UE 그룹내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및/또는 VoIP(Voice over Internet Protocol)의 활성화를 포함할 수 있다.
제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면 (Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널 (Control Channel)과 사용자평면 (User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널 (Traffic Channel)로 나뉜다.
제2계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다. 또한, 각각의 무선베어러 (Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS를 보장할 수 있도록 하기 위해 TM (Transparent Mode, 투명모드), UM (Un-acknowledged Mode, 무응답모드), 및 AM (Acknowledged Mode, 응답모드)의 세가지 동작 모드를 제공하고 있다. 특히, AM RLC는 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 자동 반복 및 요청 (Automatic Repeat and Request; ARQ) 기능을 통한 재전송 기능을 수행하고 있다.
제2계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 이는 데이터의 헤더(Header) 부분에서 반드시 필요한 정보만을 전송하도록 하여, 무선 구간의 전송효율을 증가시키는 역할을 한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.
제3 계층의 가장 상부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 운반자(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.
상기 단말의 RRC와 무선망의 RRC계층 사이에 RRC 연결(RRC connection)이 있을 경우, 단말은 RRC연결상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC휴지상태(Idle Mode)에 있게 된다.
이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_CONNECTED 상태(state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_IDLE 상태라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 단말은 E-UTRAN이 단말의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 핵심망이 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 단말은 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 단말의 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 단말이 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. 단말은 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.
사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 핵심망에 단말의 정보를 등록한다. 이 후, 단말은 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말은 필요에 따라서 셀을 (재)선택하고, 시스템 정보(System information)나 페이징 정보를 살펴본다. 이를 셀에 캠프 온(Camp on) 한다고 한다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정 (RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
상기 RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management)등의 기능을 수행한다.
아래는 도 3에 도시된 NAS 계층에 대하여 상세히 설명한다.
NAS 계층에 속하는 ESM (Evolved Session Management)은 Default Bearer 관리, Dedicated Bearer관리와 같은 기능을 수행하여, 단말이 망으로부터 PS서비스를 이용하기 위한 제어를 담당한다. Default Bearer 자원은 특정 Packet Data Network(PDN)에 최초 접속 할 시에 망에 접속될 때 망으로부터 할당 받는다는 특징을 가진다. 이때, 네트워크는 단말이 데이터 서비스를 사용할 수 있도록 단말이 사용 가능한 IP 주소를 할당하며, 또한 default bearer의 QoS를 할당해준다. LTE에서는 크게 데이터 송수신을 위한 특정 대역폭을 보장해주는 GBR(Guaranteed bit rate) QoS 특성을 가지는 bearer와 대역폭의 보장 없이 Best effort QoS 특성을 가지는 Non-GBR bearer의 두 종류를 지원한다. Default bearer의 경우 Non-GBR bearer를 할당 받는다. Dedicated bearer의 경우에는 GBR또는 Non-GBR의 QoS특성을 가지는 bearer를 할당 받을 수 있다.
네트워크에서 단말에게 할당한 bearer를 EPS(evolved packet service) bearer라고 부르며, EPS bearer를 할당 할 때 네트워크는 하나의 ID를 할당하게 된다. 이를 EPS Bearer ID라고 부른다. 하나의 EPS bearer는 MBR(maximum bit rate) 와 GBR(guaranteed bit rate) 또는 AMBR (Aggregated maximum bit rate) 의 QoS 특성을 가진다.
도 5는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
랜덤 액세스 과정은 UE(10)가 기지국, 즉 eNodeB(20)과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당받기 위해 사용된다.
UE(10)는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNodeB(20)로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 단말이 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
UE(10)은 임의로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 eNodeB(20)로 전송한다. UE(10)은 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE(10)은 은 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 eNodeB(20)은 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 UE(10)로 보낸다. 랜덤 액세스 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE(10)은 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE(10)은 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 랜덤 액세스 응답을 수신한다.
도 6는 네트워크 불능 상태를 예시적으로 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, eNodeB(20)의 커버리지에는 수 많은 UE들(10a, 10b, 10c, 10d)가 존재하고, 데이터 송수신을 시도한다. 이로 인해, 상기 eNodeB(20)가 혼잡(congestion)하게 된 경우, eNodeB(20)로부터 상기 UE들로의 하향링크 데이터 혹은 상기 UE들로부터 eNodeB(20)로의 상향링크 데이터는 올바르게 전송되지 못하고 실패하게 된다.
이때, 특정 UE(10a)로부터의 상향링크 데이터가 MME(51)로 향하는 제어신호, 예컨대 어태치 요청(Attach/GRPS Attach Request), TAU 요청(Tracking Area Update Request), RAU 요청(Routing Area Update Request), LAU 요청(Location Update Request), 혹은 서비스 요청(Service Request)인 경우, 상기 UE(100a)는 서비스 중단을 경험하게 된다.
마찬가지로, 상기 MME(51)가 혼잡 등의 이유로 불능 상태인 경우, 상기 특정 UE(10a)로부터의 제어신호, 예컨대 어태치 요청(Attach Request), TAU 요청(Tracking Area Update Request), RAU 요청(Routing Area Update Request), LAU 요청(Location Update Request) 혹은 서비스 요청(Service Request)는, 상기 MME(51)로 올바르게 전달되지 못하게 될 수 있고, 그로 인해 상기 UE(10a)는 서비스 중단을 경험하게 된다.
본 발명은 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 및 EPC(Evolved Packet Core)를 기준으로 설명되나, 본 발명은 이러한 통신 시스템에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 통신 시스템 및 방법에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
첨부된 도면에서는 예시적으로 UE(User Equipment)가 도시되어 있으나, 도시된 상기 UE는 단말(Terminal), ME(Mobile Equipment), 등의 용어로 언급될 수 도 있다. 또한, 상기 UE는 노트북, 휴대폰, PDA, 스마트 폰(Smart Phone), 멀티미디어 기기등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있거나, PC, 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수 있다.
용어의 정의
이하 도면을 참조하여 설명하기 앞서, 본 발명의 이해를 돕고자, 본 명세서에서 사용되는 용어를 간략하게 정의하기로 한다.
UMTS : Universal Mobile Telecommunication System의 약자로서 3세대 이동통신 네트워크를 의미한다.
PLMN: Public Land Mobile Network(공중 육상 이동망)의 약자로서, 이동통신 사업자의 네트워크 식별번호를 의미한다.
UE/MS : User Equipment/Mobile Station, 단말 장치를 의미 함.
EPS : Evolved Packet System의 약자로서, LTE(Long Term Evolution) 네트워크를 지원하는 코어 네트워크를 의미한다. UMTS가 진화된 형태의 네트워크
PDN (Public Data Network) : 서비스를 제공하는 서버가 위치한 독립적인망
PDN connection : 단말에서 PDN으로의 연결, 즉, IP 주소로 표현되는 단말과 APN(Access Point Name)으로 표현되는 PDN과의 연관(연결)
PDN-GW (Packet Data Network Gateway) : UE IP address allocation, Packet screening & filtering, Charging data collection 기능을 수행하는 EPS망의 네트워크 노드
Serving GW(Serving Gateway) : 이동성 담당(Mobility anchor), 패킷 라우팅(Packet routing), 유휴 모드 패킷 버퍼링(Idle mode packet buffering), Triggering MME to page UE 기능을 수행하는 EPS망의 네트워크 노드
PCRF(Policy and Charging Rule Function) : 서비스 flow 별로 차별화된 QoS 및 과금 정책을 동적(dynamic) 으로 적용하기 위한 정책 결정(Policy decision)을 수행하는 EPS망의 노드
APN (Access Point Name) : 네트워크에서 관리하는 접속 포인트의 이름으로서 UE에게 제공된다. 즉, PDN을 지칭하거나 구분하는 문자열. 요청한 서비스나 망(PDN)에 접속하기 위해서는 해당 P-GW를 거치게 되는데, 이 P-GW를 찾을 수 있도록 망 내에서 미리 정의한 이름(문자열) (예) internet.mnc012.mcc345.gprs
TEID(Tunnel Endpoint Identifier) : 네트워크 내 노드들 간에 설정된 터널의 End point ID, 각 UE의 bearer 단위로 구간별로 설정된다.
NodeB : UMTS 네트워크의 기지국으로 옥외에 설치되며, 셀 커버리지 규모는 매크로 셀에 해당한다.
eNodeB : EPS(Evolved Packet System) 의 기지국으로 옥외에 설치되며, 셀 커버리지 규모는 매크로 셀에 해당한다.
(e)NodeB : NodeB와 eNodeB를 지칭하는 용어이다.
MME : Mobility Management Entity의 약자로서, UE에 대한 세션과 이동성을 제공하기 위해 EPS 내에서 각 엔티티를 제어하는 역할을 한다.
세션(Session) : 세션은 데이터 전송을 위한 통로로써 그 단위는 PDN, Bearer, IP flow 단위 등이 될 수 있다. 각 단위의 차이는 3GPP에서 정의한 것처럼 대상 네트워크 전체 단위(APN 또는 PDN 단위), 그 내에서 QoS로 구분하는 단위(Bearer 단위), 목적지 IP 주소 단위로 구분할 수 있다.
PDN 연결(connection) : 단말에서 PDN으로의 연결, 즉, ip 주소로 표현되는 단말과 APN으로 표현되는 PDN과의 연관(연결)을 나타낸다. 이는 세션이 형성될 수 있도록 코어 네트워크 내의 엔티티간 연결(단말-PDN GW)을 의미한다.
UE Context : 네크워크에서 UE를 관리하기 위해 사용되는 UE의 상황 정보, 즉, UE id, 이동성(현재 위치 등), 세션의 속성(QoS, 우선순위 등)으로 구성된 상황 정보
OMA DM (Open Mobile Alliance Device Management) : 핸드폰, PDA, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 모바일 디바이스들 관리를 위해 디자인 된 프로토콜로써, 디바이스 설정(configuration), 펌웨어 업그레이드(firmware upgrade), 에러 보고 (Error Report)등의 기능을 수행함
OAM (Operation Administration and Maintenance) : OAM이란 네트워크 결함 표시, 기능 정보, 그리고 데이터와 진단 기능을 제공하는 네트워크 관리 기능군을 말함
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
NAS configuration MO (Management Object) : NAS 기능 (Functionality)와 연관된 파라미터들(parameters)을 UE에게 설정(configuration)하는 데 사용하는 MO (Management object)를 말함
HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server) : 3GPP 네트워크내의 가입자 정보를 저장하는 데이터베이스이다.
MM (Mobility Management) 동작/절차 : UE의 이동성 (mobility) 제어/관리/control을 위한 동작 또는 절차. MM 동작/절차는 CS 망에서의 MM 동작/절차, GPRS 망에서의 GMM 동작/절차, EPS 망에서의 EMM 동작/절차 중 하나 이상을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. UE와 네트워크 노드(MME, SGSN, MSC)는 MM 동작/절차를 수행하기 위해 MM 메시지를 주고 받는다.
SM(Session Management) 동작/절차 : UE의 user plane 및/또는 bearer context/PDP context를 제어/관리/처리/handling 하기 위한 동작 또는 절차. SM 동작/절차는 GPRS 망에서의 SM 동작/절차, EPS 망에서의 ESM 동작/절차 중 하나 이상을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. UE와 네트워크 노드(MME, SGSN)는 SM 동작/절차를 수행하기 위해 SM 메시지를 주고 받는다.
이하, 도면을 참조하여 본 명세서의 개시에 대해서 설명하기로 한다.
도 7은 MME의 불능 상태에서 어태치 요청/TAU 요청이 계속 실패되는 상황을 나타낸다.
먼저, PLMN 선택이라 함은, UE(100)가 전원이 켜졌을 때, 가입되어 있는 이동 통신 사업자의 네트워크(즉, PLMN)에 접속하고자 PLMN을 선택하는 과정을 말한다.
도 7을 참조하여 설명하기 앞서, PLMN 선택 과정에 대해서 설명하면 다음과 같다.
이러한 PLMN 선택 과정은 다음과 같이 수행된다. 첫 번째로, UE(100)가 유효한 USIM을 가지고 전원이 켜졌을 때, 보통은 이전에 등록된 PLMN으로 등록을 시도한다. 만약 등록이 실패하면, UE(100)의 NAS 계층이 PLMN 선택이 시작된다. PLMN 선택이 시작되면, UE(100)의 AS 계층은 이용가능한 PLMN들의 대한 검색(Search) 작업을 수행한다. 이때 UE(100)는 지원 가능한 E-UTRAN 대역의 모든 주파수를 스캔한다. UE(100)의 AS 계층에 의해서 찾아진 이용 가능한 PLMN들은 NAS 계층에게 보고된다. 이때, 관련된 RAT(radio access technology) 정보도 함께 보고된다. UE(100)의 NAS 계층은 AS 계층에 의해서 보고된 PLMN 정보들을 평가하고 이 가운데 등록하기 위한 PLMN을 선택하는 작업을 수행한다. 이때, USIM에 저장되어 있는 PLMN/RAT의 우선순위(priority)를 고려하여 UE(100)의 NAS 계층은 PLMN 선택을 수행한다. PLMN 선택은 자동 PLMN 선택 모드와 수동 PLMN 선택 모드로 나누어진다. 자동 자동 PLMN 선택 모드는 우선순위 기반의 PLMN 리스트로부터 UE가 자동적으로 하나의 이용 가능한 PLMN을 선택할 수 있도록 한다. 수동 PLMN 선택 모드는 사용자가 직접 UE의 AS가 제공하는 PLMN들의 리스트로부터 하나의 PLMN을 선택할 수 있도록 한다. 자동 PLMN 선택 모드의 경우, 단말은 등록이 성공될 때 까지, 사전에 결정된 순서(order)에 기반한 PLMN/RAT을 선택하고 등록을 시도한다. 수동 PLMN 선택 모드의 경우, UE는 이용 가능한 PLMN/RAT 리스트를 사용자에게 보여준다. 자동 PLMN 선택 모드와 수동 PLMN 선택 모드에서 PLMN/RAT의 순서(order)는 예시적으로 다음과 같을 수 있다.
- HPLMN (Home PLMN)에서의 PLMN 리스트 또는 EHPLMN (Equivalent HPLMN)에서의 PLMN 리스트
- “User Controlled PLMN Selector with Access Technology”에서의 PLMN 리스트
- “Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology”에서의 PLMN 리스트
- AS 계층에서 보고되는 PLMN 리스트
- AS 계층에서 보고되는 MN 리스트
한편, UE(100)가 다른 네트워크로 로밍하였을 때, VPLMN에서 HPLMN (만약 EHPLMN 리스트가 존재하지 않거나 비어 있을 경우), EHPLMN 내에 (만약 EHPLMN 리스트가 존재하는 경우), user controlled PLMN selector 내에 혹은 operator controlled PLMN selector 내에 높은 우선순위의 PLMN/access technology의 조합 리스트가 있는 경우, 서비스를 얻기 위해 주기적으로 PLMN 검색을 하여 PLMN 선택을 하게 된다. 이 경우에, 만약 현재 서비스 받고 있는 PLMN 보다 높은 우선 순위를 갖는 PLMN을 찾게 되면, 상기 UE는 해당 PLMN을 동등(Equivalent) PLMN 리스트에 저장하게 된다. 이러한 PLMN 검색 작업을 하는 주기는 USIM에 저장되어 있는 PLMN 검색 주기(T) 값에 의해서 결정된다. 상기 PLMN 검색 주기(T) 값은 6분에서 8시간 사이에서 6분 간격으로의 범위를 가질 수 있다. 만약 상기 USIM에 상기 PLMN 검색 주기(T)값이 저장되어 있지 않으면, 기본값으로 60분이 적용된다.
한편, UE는 NAS MO (Management Object)를 통해서 최소 주기적 주기적 검색 타이머(예컨대, MinimumPeriodicSearchTimer) 값이 설정될 수 있는데, 이 값은 최소한으로 PLMN 검색을 수행해야 하는 주기 값을 의미한다. UE는 상기 최소 주기적 주기적 검색 타이머(예컨대, MinimumPeriodicSearchTimer)값보다 작은 값으로 상기 PLMN 검색 주기(T) 값을 설정하지는 않는다. 만약 USIM에 저장되어 있는 값 혹은 기본값(USIM에 저장되어 있지 않는 경우)이 상기 최소 주기적 주기적 검색 타이머(예컨대, MinimumPeriodicSearchTimer) 값보다 작으면, 상기 PLMN 검색 주기(T) 값은 최소 주기적 주기적 검색 타이머(예컨대, MinimumPeriodicSearchTimer) 값으로 설정된다.
한편, 사업자는 RAT을 구분하여 PLMN을 운영할 수도 있다. 예를 들어 Deutsche Telekom이 PLMN A (LTE 망, highest), PLMN B (UMTS 망, secondary)과 같이 운영할 수도 있으며, VZW의 경우, PLMN A (LTE망, highest), PLMN B (CDMA망, secondary)와 같이 운영할 수도 있다. 이 경우, UE는 HPLMN에서 어느 순간에 PLMN B (secondary)에 접속해서 서비스를 받은 후, 다시 주기적인 PLMN 검색에 따라서 차후에 PLMN A(LTE 망)으로 접속할 수도 있다. 따라서 이러한 경우, 사업자의 망 운영에 따라서 HPLMN에서도 UE는 PLMN 검색 따라 높은 우선순위를 갖는 PLMN 선택 과정을 수행할 수도 있다.
이제, 도 7을 참조하여, 네트워크 불능 사태가 초래하는 문제점에 대해서 설명하면 다음과 같다.
도 7에 도시된 바와 같이, UE(100)가 전원이 켜지게 되면, 상기 UE(100)는 이전에 접속한적 있던 PLMN을 선택한다. 상기 이전에 접속한 적 있던 PLMN은 예시적으로 상기 PLMN#A인 것으로 가정하자. 그리고, 상기 UE(100)는 상기 이전에 접속했던 PLMN#A 에서 MME#A(510a)로부터 접속/위치 갱신 관련 타이머(예컨대 T3402 타이머)를 수신하여 저장하고 있다고 가정하자.
한편, UE(100)가 전원이 켜진 시점에서는 PLMN#A의 MME#A(510)은 불능 상태이고, PLMN#B는 정상 동작하는 상태라고 가정하자.
그러면, 상기 UE(100)는 어태치 요청(Attach request) 또는 TAU 요청(Tracking Area Update request)를 PLMN#A 내의 (e)NodeB#A(200a)을 통해서 MME#A(510a)로 전송한다.
이어서, 상기 UE(100)는 응답 대기 타이머, 예컨대 T3410/T3430 타이머를 구동한다.
그러나, 상기 MME#A(100a)는 불능 상태이므로 아무런 응답을 하지 못하게 되다. 즉, 상기 UE(100)는 응답 대기 타이머(예컨대, T3410/T3430 타이머)가 만료하기 전까지 아무런 응답을 수신하지 못하게 된다.
그러면, 상기 UE(100)는 카운터를 1증가시키고, 상기 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 5)과 같은지 확인한다.
만약, 상기 카운터의 값이 상기 임계값(th) 보다 작은 경우, 상기 UE(100)는 백오프 타이머(예컨대 T3411 타이머)를 구동한다.
상기 백오프 타이머(예컨대 T3411 타이머)가 만료하게 되면, 상기 UE(100)는 어태치 요청 메시지 또는 TAU 요청 메시지를 다시 전송한다.
한편, 상기 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 5)와 동일한 경우, 상기 UE(100)는 접속/위치 갱신 관련 타이머(예컨대, T3402)를 구동한다.
상기 접속/위치 갱신 관련 타이머(예컨대, T3402)가 만료하게 되면, 상기 UE(100)는 PLMN을 재선택한다. 상기 T3402 타이머는 E-UTRAN/LTE 서비스인 경우에 MME에 의해 제공되는 타이머로서 기본은 12분이다.
이상에서 설명한 바와 같이, MME가 불능임에도 UE는 이를 모르기 때문에, 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 5)와 동일해져서 UE가 PLMN 선택이나 RAT(Radio Access Technology) 변경을 할 수 있기 전까지는, 상기 불능인 MME에 어태치 요청 메시지 또는 TAU 요청 메시지를 반복적으로 전송하게 된다. 따라서, 무선 자원이 낭비되게 된다. 또한, 불필요한 네트워크 시그널링이 지속되게 된다. 또한, 이는 사용자의 경험을 저하시킨다.
더구나, 상기 불능인 MME에 접속된 UE의 개수가 엄청나게 많을 경우, 상기 문제는 더욱더 가중되게 된다.
도 8은 SGSN의 불능 상태에서 어태치 요청/RAU 요청이 계속 실패되는 상황을 나타낸다.
도 8에 도시된 바와 같이, UE(100)가 전원이 켜지게 되면, 상기 UE(100)는 이전에 접속한적 있던 PLMN을 선택한다. 상기 이전에 접속한 적 있던 PLMN은 예시적으로 상기 PLMN#A인 것으로 가정하자. 그리고, 상기 UE(100)는 상기 이전에 접속했던 PLMN#A에서 SGSN#A(510-9)로부터 접속/위치 갱신 관련 타이머(예컨대 T3302 타이머)를 수신하여 저장하고 있다고 가정하자.
한편, UE(100)가 전원이 켜진 시점에서는 PLMN#A의 SGSN#A(510-9)는 불능 상태이고, PLMN#B는 정상 동작하는 상태라고 가정하자.
그러면, 상기 UE(100)는 어태치 요청(Attach request) 또는 RAU 요청(Routing Area Update request)를 PLMN#A 내의 NodeB#A(200-9)을 통해서 SGSN#A(510-9)로 전송한다.
이어서, 상기 UE(100)는 응답 대기 타이머, 예컨대 T3310/T3330 타이머를 구동한다.
그러나, 상기 SGSN#A(510-9)는 불능 상태이므로 아무런 응답을 하지 못하게 되다. 즉, 상기 UE(100)는 응답 대기 타이머(예컨대, T3310/T3330 타이머)가 만료하기 전까지 아무런 응답을 수신하지 못하게 된다.
그러면, 상기 UE(100)는 재전송 카운터를 1증가시키고, 상기 재전송 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 5)과 같은지 확인한다.
만약, 상기 재전송 카운터의 값이 상기 임계값(th) 보다 작은 경우, 상기 UE(100)는 백오프 타이머(예컨대 T3311 타이머)를 구동한다.
상기 백오프 타이머(예컨대 T3311 타이머)가 만료하게 되면, 상기 UE(100)는 어태치 요청 메시지 또는 RAU 요청 메시지를 다시 전송한다.
한편, 상기 재전송 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 5)와 동일한 경우, 상기 UE(100)는 접속/위치 갱신 관련 타이머(예컨대, T3302)를 구동한다.
상기 접속/위치 갱신 관련 타이머(예컨대, T3302)가 만료하게 되면, 상기 UE(100)는 PLMN을 재선택한다. 상기 T3302 타이머는 UTRAN/UMTS 서비스인 경우에 SGSN에 의해서 제공되는 타이머로서, 기본은 12분이다.
이상에서 설명한 바와 같이, SGSN가 불능임에도 UE는 이를 모르기 때문에, 재전송 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 5)와 동일해져서 UE가 PLMN 선택이나 RAT(Radio Access Technology) 변경을 할 수 있기 전까지는, 상기 불능인 SGSN에 어태치 요청 메시지 또는 RAU 요청 메시지를 반복적으로 전송하게 된다. 따라서, 무선 자원이 낭비되게 된다. 또한, 불필요한 네트워크 시그널링이 지속되게 된다. 또한, 이는 사용자의 경험을 저하시킨다.
도 9는 SGSN의 불능 상태에서 LAU 요청이 계속 실패되는 상황을 나타낸다.
도 9를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, SGSN#A(510-9)가 불능인 상태에서UE(100)가 LAU(Location Area Update) 요청 메시지를 전송한다.
상기 UE(100)는 이어서 T3210 타이머를 구동한다. 상기 타이머가 만료할 때까지 응답을 수신하지 못하면, 상기 UE(100)는 재전송 카운터를 1 증가시키고, 상기 재전송 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 4 )과 같은지 확인한다.
만약, 상기 재전송 카운터의 값이 상기 임계값(th) 보다 작은 경우, 상기 UE(100)는 백오프 타이머(예컨대 T3211 타이머)를 구동한다.
상기 백오프 타이머(예컨대 T3211 타이머)가 만료하게 되면, 상기 UE(100)는 LAU 요청 메시지를 다시 전송한다.
한편, 상기 재전송 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 4)와 동일한 경우, 상기 UE(100)는 PLMN을 재선택한다.
이상에서 설명한 바와 같이, SGSN가 불능임에도 UE는 이를 모르기 때문에, 재전송 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 4)와 동일해져서 UE가 PLMN 선택이나 RAT(Radio Access Technology) 변경을 할 수 있기 전까지는, 상기 불능인 SGSN에 LAU 요청 메시지를 반복적으로 전송하게 된다. 따라서, 무선 자원이 낭비되게 된다. 또한, 불필요한 네트워크 시그널링이 지속되게 된다. 또한, 이는 사용자의 경험을 저하시킨다.
도 10은 MME/SGSN 불능 상태에서 서비스 요청 절차가 계속 실패되는 상황을 나타낸다.
도 10을 참조하여 설명하기 앞서, 서비스 요청 절차와 서비스 요청 관련 타이머에 대해서 간략하게 설명한다.
상기 서비스 요청 절차는 UE(100)가 EMM-IDLE 에서 EMM-CONNECTED 상태로 전환하거나, 사용자 데이터 혹은 NAS 제어 시그널을 보내기 위한 무선 구간과 S1 베어러 설정하려고 할 때, 수행된다. 또한, 상기 서비스 요청 절차는 모바일 발신(Mobile Originating: MO) 혹은 모바일 착신(Mobile Terminated: MT) CS(Circuit Switching) 폴백(fallback) 또는 1xCS 폴백 절차를 위해서, 수행된다. 상기 서비스 요청 절차는 서비스 요청(Service Request) 메시지 혹은 확장 서비스 요청(Extended Service Request) 메시지를 전송함으로써, 개시된다. 상기 서비스 요청 메시지는 일반적인 사용자 데이터 혹은 NAS 제어 시그널을 전송하기 위한 무선 구간과 S1 베어러를 설정하려고 할 때, 전송된다. 반면, 상기 확장 서비스 요청 메시지는 모바일 발신(MO) 혹은 모바일 착신(MT) CS 폴백 혹은 1xCS 폴백 절차를 수행하기 위해서는 전송된다. 또한, 상기 확장 서비스 요청 메시지는 낮은 우선순위(low priority)를 갖는 UE가 사용자 데이터 혹은 NAS 제어 신호를 전송하기 위한 무선 구간과 S1 베어러를 설정하려고 할 때에도 전송될 수 있는데, 이 경우에는 service type 필드가 “packet services via S1”로 설정되어 전송되게 된다. AS 계층으로부터 베어러 설정완료에 대한 인디케이션을 받거나 CS 폴백의 경우 시스템 변경에 대한 인디케이션을 수신하면, 상기 UE는 서비스 요청 절차가 성공되었음을 인지하게 되며, 네트워크로부터 서비스 거절(SERVICE REJECT) 메시지를 수신하게 되면, 서비스 요청 절차가 실패하였음을 인지할 수 있게 된다.
상기 UE(100)가 상기 서비스 요청 메시지 혹은 확장 서비스 요청 메시지를 전송한 후, 상기 UE(100)의 NAS 계층은 서비스 요청 관련 타이머(예컨대, T3417 타이머 또는 확장 T3417 타이머)를 구동한다. 상기 서비스 요청 관련 타이머는 서비스 요청 절차의 성공 및 실패를 인지/판단하기 위해서 사용되는 것이다.
상기 T3417 타이머와 상기 확장 T3417 타이머는 E-UTRAN/LTE 서비스를 위해 UE에서 기본적으로 세팅되어 동작하는 타이머로서, 기본 값은 상기 T3417 타이머는 5초이고, 상기 확장 T3417 타이머는 10초이다. 상기 T3417 타이머는 서비스 요청 메시지를 전송하거나, 1xCS 폴백을 수행하기 위해서 확장 서비스 요청 메시지를 전송하거나, 낮은 우선순위로 설정된 UE가 확장 서비스 요청 메시지에 service type 필드를 “packet services via S1”으로 설정하여 전송할 때 구동된다. 그리고 상기 T3417 타이머는 AS 계층으로부터 베어러가 셋업되었다는 인디케이션을 받거나, 네트워크로부터 서비스 거절 메시지를 받으면 중단된다. 그러나, 아무런 응답을 받지 못한체로, 상기 T3417 타이머가 만료되면, 상기 서비스 요청 절차는 중지된다. 반면, 상기 확장 T3417 타이머는 MO/MT CS 폴백을 수행 하기 위해 확장 서비스 요청 메시지를 전송할 때 구동된다. 그리고 상기 확장 T3417 타이머는 AS 계층으로부터 시스템 변경이 성공되거나 실패되었다는 인디케이션을 받거나 네트워크로부터 서비스 거절 메시지를 받으면 중단된다. 그러나, 아무런 응답을 받지 못한 체로, 상기 확장 T3417 타이머가 만료된 경우, 관련 서비스 요청 절차를 중단한다.
이제, 도 10을 참조하여 MME/SGSN 불능 사태가 서비스 요청 절차에 초래하는 문제점에 대해서 설명하기로 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, PLMN#A의 MME/SGSN#A(510a)가 불능이 된 상태에서, 서비스 요청이 요구되면, UE(100)는 서비스 요청(Service Request) 혹은 확장 서비스 요청(Extended Service Request)을 (e)NodeB(200a)를 통하여 MME/SGSN#A(510a)로 전송한다.
이어서, 상기 UE(100)는 서비스 요청 관련 타이머(예컨대, T3417 타이머 혹은 확장 T3417 타이머)를 구동한다.
상기 UE(100)가, 상기 서비스 요청 관련 타이머가 만료하기 전까지 상기 MME/SGSN#A(510a)로부터 응답을 수신하지 못하면, 재전송 카운터를 1 증가시키고, 상기 재전송 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 5)과 같은지 확인한다.
만약, 상기 재전송 카운터의 값이 상기 임계값(th) 보다 작은 경우, 상기 UE(100)는 서비스 요청 메시지를 재전송한다.
그러나, 상기 재전송 카운터의 값이 임계값(th)(예컨대, 5)와 동일한 경우, 상기 UE(100)는 백오프 타이머를 구동한다.
상기 백오프 타이머가 만료한 후, 상기 UE(100) 내부의 애플리케이션 등에 의해 서비스 요청이 다시 요구되면, 상기 UE(100)는 상기 서비스 요청을 다시 전송하게 되고, 계속 실패를 겪게 된다.
이상과 같이, 상기 서비스 요청 메시지의 전송이 계속 실패하더라도, 어태치 요청 메시지/TAU 요청 메시지/RAU 요청 메시지/LAU 요청 메시지와 달리 PLMN 재선택이나 RAT 변경을 하지 않고, 무한히 재전송을 반복한다.
이로 인해, 상기 UE(100)는 서비스 단절을 장시간 경험하게 된다.
한편, 이상에서는 MME/SGSN의 불능 상황에서 UE의 관점에서의 문제점을 설명하였으나, 이하에서는 네트워크 관점에서의 문제점에 대해서 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
도 11은 MME/SGSN 불능 상태임에도 수 많은 UE로부터의 요청이 반복되어, 네트워크가 과부하되는 상태를 나타낸다.
도 11을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태임에도, UE들은 이를 모르기 때문에, 어태치 요청 메시지/TAU 요청 메시지/RAU 요청 메시지/LAU 요청 메시지/서비스 요청 메시지를 반복적으로 계속 전송하게 된다.
이와 같은 반복적 재전송에 의해서 네트워크가 과부하될 수 있다.
특히, 서비스 요청 메시지는 무한히 재전송되기 때문에, 네트워크 과부하 문제는 더 가중된다. 이를 해결하기 위해, UE가 서비스 요청 메시지를 특정 시간 동안 재전송할 수 있는 최대 횟수를 제한하려는 시도들이 있었다. 그러나, 이러한 해결책은 개별 UE의 관점의 해결책에 불과하고, 근본적은 해결책은 아니다. 다시 말해서, MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태에 빠진 직후에는, 수 많은 UE들이 요청 메시지를 상기 최대 횟수 까지는 반복적으로 재전송하기 때문에, 상기 문제가 근복적으로 해결되지는 못한다.
따라서, 본 명세서의 개시들은 전술한 문제점을 해결하기 위한 방안들을 제시한다.
<본 명세서의 개시들에 대한 간략한 설명>
본 명세서의 일 개시는, MME/SGSN 불능시, UE가 NAS(Non-Access Stratum) 요청 메시지(예컨대,어태치 요청 메시지/TAU 요청 메시지/RAU 요청 메시지/LAU 요청 메시지/서비스 요청 메시지)를 무한히 재전송하는 것을 방지하여, 네트워크 자원을 절약하고 나아가 사용자 경험을 증대시키는 목적으로 한다.
특히, 전술한 문제점은, MME/SGSN이 불능 상태인지를 UE가 이를 모르기 때문에 발생한다. 따라서, 본 명세서의 일 개시는, UE가 MME/SGSN이 불능을 효과적으로 알 수 있게 하는 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다.
이하, 본 명세서의 개시들을 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명하기로 한다.
도 12는 MME/SGSN 불능 상태일 때 본 명세서의 제1 개시에 따른 방안을 나타낸 흐름도이다.
도 12에 나타난 본 명세서의 제1 개시에 따르면, UE#A(100a)의 재전송 카운터가 임계값과 동일하게 되면, UE(100)는 MME/SGSN#A(510a)가 응답이 없음을 (e)NodeB#A(200a)에게 알리고, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태인지를 확인한다. 만약, 상기 (e)NodeB#A(200a)가 확인한 결과 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라면, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 해당 UE 및 다른 UE 그리고 이웃 (e)NodeB#B(200b)에게 알린다. 이로써, 상기 UE는 MME/SGSN#B(200b)을 재선택할 수 있다.
구체적으로 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
1) UE#A(100#b)는 NAS 요청 메시지(예컨대, 어태치 요청 메시지/TAU 요청 메시지/RAU 요청 메시지/LAU 요청 메시지/서비스 요청 메시지)에 대한 재전송 카운터가 임계값(th)과 동일하게 되면, MME/SGSN#A(510a)가 응답이 없음 나타내는 인디케이션(indication)을 AS 계층의 메시지에 포함시켜 (e)NodeB#A(200a)로 전송한다. 이와 같이 상기 인디케이션을 상기 NAS 메시지가 아닌 AS(Access Stratum) 메시지에 포함시키는 이유는, 상기 NAS 메시지는 상기 (e)NodeB#A(200a)에 의해서 판독되지 않고 MME/SGSN#A(510a)로 바로 바이패스(by-pass)되는 반면, 상기 AS 메시지는 상기 (e)NodeB#A(200a)에 의해서 판독될 수 있기 때문이다. 상기 인디케이션이 포함될 수 있는 AS 메시지의 일 예로는 RRC Connection Setup Complete 메시지나 혹은 새로운 메시지일 수 있다. 상기 인디케이션은 상기 RRC Connection Setup Complete 메시지 내에 단독으로 포함될 수도 있지만, 상기 인디케이션과 상기 NAS 요청 메시지가 함께 상기 RRC Connection Setup Complete 메시지에 포함될 수도 있다. 또한, 상기 RRC Connection Setup Complete 메시지 내에는 registered MME의 정보(예컨대, MME ID)도 포함될 수 있다. 마찬가지로, 상기 인디케이션이 상기 새로운 AS 메시지에 포함되는 경우에는, registered MME의 정보(예컨대, MME ID)가 더 포함될 수도 있다.
2) 마찬가지로, UE#B(100#b)도 재전송 카운터가 임계값(th)과 동일하게 되면, MME/SGSN#A(510a)가 응답이 없음 나타내는 인디케이션(indication)을 AS 계층의 메시지에 포함시켜 (e)NodeB#A(200a)로 전송한다.
3) 상기 (e)NodeB#A(200a)가 상기 인디케이션을 포함하는 AS 메시지(예컨대, RRC Connection Setup Complete 메시지)를 미리 설정된 횟수(M) 이상 수신하면, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 registered MME의 정보(예컨대, MME ID)를 통하여 상기 MME/SGSN#A(510a)를 식별한다. 그리고, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태인지 혹은 정상 상태인지를 확인하기 위한 S1 AP 기반의 상태 확인 메시지를 상기 MME/SGSN#A(510a)로 전송한다. 상기 상태 확인 메시지는 상기 (e)NodeB#A(200a)의 ID를 포함할 수 있다. 상기 상태 확인 메시지를 전송한 이후, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 타이머를 구동한다.
4) 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태가 아니여서 상기 상태 확인 메시지를 수신할 수 있다면, 자신의 상태를 알리는 원인(cause)를 포함하여 상태 응답 메시지를 전송한다. 그러나, 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라면 상기 상태 확인 메시지를 수신할 수 없고, 상기 상태 응답 메시지도 전송하지 않는다.
5) 상기 (e)NodeB#A(200a)는 상기 타이머의 만료 전까지, 상기 MME/SGSN#A(510a)로부터 상기 상태 확인 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라고 판단한다.
6) 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라고 판단되면, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 주변의 이웃 (e)NodeB#B(200b)에게 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라고 알리기 위한 메시지를 전송한다. 상기 메시지는 예컨대 ERROR INDICATION 메시지일 수 있고, 이 메시지는 상기 MME/SGSN#A(510a)의 ID와 불능 상태임을 나타내는 인디케이션을 포함할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 이웃 (e)NodeB#B(200b)는 주변의 이웃 기지국에게 또한 전달한다.
7) 한편, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태임을 상기 UE#A(100a) 뿐만 아니라, 다른 UE, 예컨대, UE#B(100b)에게 알린다. 마찬가지로, 상기 이웃 (e)NodeB#B(200b)도 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태임을 UE#C(100c)에게 알린다. 상기 불능 상태는 시스템 정보, 예컨대 SIB(System Information block)에 포함되어 브로드캐스팅 방식으로 알려질 수 있다. 이와 같이 브로드캐스팅 방식으로 상기 MME/SGSN#A(510a)의 불능 상태를 알리는 이유는, 상기 NAS 요청 메시지의 재전송을 임계값 이상 수행했던 UE#A(100a) 뿐 만 아니라, 다른 UE, 예컨대, UE#B(100b)도 상기 NAS 요청 메시지의 재전송을 하지 않도록 하기 위함이다. 따라서, 상기 MME/SGSN#A(510a)에 접속했던 모든 UE들이 재전송을 계속 반복하는 것이 방지될 수 있고, 그로 인해 네트워크 시그널링의 낭비를 막을 수 있게 된다.
8) 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태임을 알게 되면, 상기 UE#A(100a)는 S-TMSI(SAE-Temporary Mobile Subscriber Identity)나 registered MME 정보(예컨대, MME ID)를 포함하지 않는 TAU 요청 메시지 혹은 P-TMSI (Packet-Temporary Mobile Subscriber Identity) 없는 RAU 요청 메시지를 상기 (e)NodeB#A(200a)로 전송한다.
9) 그러면, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 MME/SGSN 재선택 절차를 수행하여, 정상 상태인 MME/SGSN#B(510b)를 선택하고, 상기 선택된 MME/SGSN#B(510b)로 TAU 요청 메시지 혹은 RAU 요청 메시지를 전달한다.
10) 상기 정상 상태인 MME/SGSN#B(510b)는 TAU 수락 메시지 혹은 RAU 수락 메시지를 상기 (e)NodeB#A(200a)를 통해 상기 UE#A(100a)로 전송한다. 상기 수락 메시지는 MME/SGSN#B(510b)가 상기 UE#A(100a)에게 할당한 GUTI/P-TMSI를 포함할 수 있다. 그러면, 추후 상기 UE(100)가 NAS 요청 메시지를 전송할 때, 상기 NAS 요청 메시지 내에 상기 할당된 GUTI/P-TMSI를 포함시켜서 상기 (e)NodeB#A(200a)로 전송하면, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 불능 상태인 MME/SGSN#A(510a)가 아니라, 상기 GUTI/P-TMSI를 할당한 정상 상태인 MME/SGSN#B(510b)로 상기 NAS 요청 메시지를 전달할 수 있다.
11) 한편, 상기 불능 상태에 있던 MME/SGSN#A(510a)가 정상 상태로 회복되면, 상기 MME/SGSN#A(510a)는 상기 (e)NodeB#A(200a) 및 (e)NodeB#B(200b)에게 RESET 메시지를 전송한다.
12) 그러면, 상기 (e)NodeB#A(200a) 및 (e)NodeB#B(200b)는 MME/SGSN#A(510a)가 정상 상태로 회복되었다는 인디케이션을 SIB를 통해 UE들에게 전송한다.
도 13은 MME/SGSN 불능 상태일 때 본 명세서의 제2 개시에 따른 방안을 나타낸 흐름도이다.
도 13에 나타난 본 명세서의 제2 개시에 따르면, UE#A(100a)의 재전송 카운터가 임계값과 동일하게 되면, UE(100)는 MME/SGSN#A(510a)가 응답이 없음을 (e)NodeB#A(200a)에게 알리고, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태인지를 확인한다. 만약, 상기 (e)NodeB#A(200a)가 확인한 결과 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라면, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 해당 UE 및 다른 UE 그리고 이웃 (e)NodeB#B(200b)에게 알린다. 그러면, 상기 UE#A(100a)는 PLMN 재선택 절차를 수행한다. 즉, 도 13에 나타난 본 명세서의 제2 개시에 따르면, UE#A(100a)는 도 12에 나타난 제1 개시에서처럼 TAU/RAU 절차를 수행하는 것이 아니라, RAT을 변경하거나 PLMN을 재선택한다.
이하에서는, 본 명세서의 제2 개시의 내용 중 도 12에 나타난 제1 개시와 차별되는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
1~7의 과정은 도 12와 동일하므로 중복하여 설명하지 않기로 한다.
8) 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태임을 알게되면, 상기 UE#A(100a)는 PLMN 재선택 절차 혹은 RAT 변경 절차를 수행하고, 그로 인해 정상 상태인 상기 MME/SGSN#B(510B)로 어태치 요청/TAU 요청/RAU 요청/LAU요청/서비스 요청을 전송한다.
9) 한편, 상기 불능 상태에 있던 MME/SGSN#A(510a)가 정상 상태로 회복되면, 상기 MME/SGSN#A(510a)는 상기 (e)NodeB#A(200a) 및 (e)NodeB#B(200b)에게 RESET 메시지를 전송한다.
10) 그러면, 상기 (e)NodeB#A(200a) 및 (e)NodeB#B(200b)는 MME/SGSN#A(510a)가 정상 상태로 회복되었다는 인디케이션을 SIB를 통해 UE들에게 전송한다.
도 14는 MME/SGSN 불능 상태일 때 본 명세서의 제3 개시에 따른 방안을 나타낸 흐름도이다.
도 14에 나타난 본 명세서의 제3 개시에 따르면, UE#A(100a)의 재전송 카운터가 임계값과 동일하게 되면, UE(100)는 MME/SGSN#A(510a)가 응답이 없음을 (e)NodeB#A(200a)에게 알리고, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태인지를 확인한다. 만약, 상기 (e)NodeB#A(200a)가 확인한 결과 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라면, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 이웃 (e)NodeB#B(200b)에게 알린다. 이어서, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 MME/SGSN 리스트에서 상기 불능인 MME/SGSN#A(510a)에 대한 정보를 삭제하고, MME/SGSN 재선택 절차를 수행한다. 마찬가지로, MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라는 알림을 받은 (e)NodeB들(예컨데, (e)NodeB#B(200b))도 MME/SGSN 리스트에서 상기 불능인 MME/SGSN#A(510a)에 대한 정보를 삭제하고, MME/SGSN 재선택 절차를 수행한다.
여기서 주목할 점은, 도 12에 나타난 제1 개시는 MME/SGSN 재선택을 UE가 수행하도록 하나, 도 14에 나타난 제3 개시는 eNodeB가 수행하는 점에서 차이가 있다.
이하에서는, 본 명세서의 제3 개시의 내용 중 도 12에 나타난 제1 개시와 차별되는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
1~5의 과정은 도 12와 동일하므로 중복하여 설명하지 않기로 한다.
6) 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라고 판단되면, 상기 (e)NodeB#A(200a)는 주변의 이웃 (e)NodeB#B(200b)에게 상기 MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라고 알리기 위한 메시지를 전송한다. 상기 메시지는 예컨대 ERROR INDICATION 메시지일 수 있다.
7) 상기 (e)NodeB#A(200a)는 MME/SGSN의 가용 리스트에서 상기 불능인 MME/SGSN#A(510a)에 대한 정보를 삭제하고, MME/SGSN 재선택 절차를 수행하여, MME/SGSN#B(510b)를 선택한다. 마찬가지로, MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라는 알림을 받은 (e)NodeB들(예컨데, (e)NodeB#B(200b))도 역시 MME/SGSN의 가용 리스트에서 상기 불능인 MME/SGSN#A(510a)에 대한 정보를 삭제하고, MME/SGSN 재선택 절차를 수행하여, MME/SGSN#B(510b)를 선택한다.
상기 (e)NodeB#A(200a)는 상기 불능 상태인 MME/SGSN#A(510a)과 상기 재선택된 정상 상태인 MME/SGSN#B(510b)를 매핑 테이블에 저장해둔다. 따라서, 상기 (e)NodeB#A(200a)가 상기 불능인 MME/SGSN#A(510a)로 향하는 NAS 요청 메시지를 UE#A(100a)로부터 수신하면, 매핑 테이블을 이용하여 상기 NAS 요청 메시지를 상기 재선택된 MME/SGSN#B(510b)로 포워딩한다. 마찬가지로, MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라는 알림을 받은 (e)NodeB들(예컨데, (e)NodeB#B(200b)) 도 역시 상기 불능인 MME/SGSN#A(510a)로 향하는 NAS 요청 메시지를 UE로부터 수신하면, 매핑 테이블을 이용하여 상기 NAS 요청 메시지를 상기 재선택된 MME/SGSN#B(510b)로 포워딩한다.
9) 한편, 상기 불능 상태에 있던 MME/SGSN#A(510a)가 정상 상태로 회복되면, 상기 MME/SGSN#A(510a)는 상기 (e)NodeB#A(200a) 및 (e)NodeB#B(200b)에게 RESET 메시지를 전송한다. 이를 수신한 상기 (e)NodeB#A(200a) 및 (e)NodeB#B(200b)는 상기 매핑 테이블에서 상기 MME/SGSN#A(510a)과 상기 MME/SGSN#B(510b)를 삭제한다. 그리고 상기 (e)NodeB#A(200a)는 상기 회복된 상기 MME/SGSN#A(510a)를 가용 MME/SGSN 리스트에 포함시킨다. 마찬가지로, MME/SGSN#A(510a)가 불능 상태라는 알림을 받은 (e)NodeB들(예컨데, (e)NodeB#B(200b))도 역시 상기 회복된 상기 MME/SGSN#A(510a)를 가용 MME/SGSN 리스트에 포함시킨다.
지금까지 설명한 내용들은 하드웨어로 구현될 수 있다. 이에 대해서 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
도 15는 본 명세서의 개시들에 의한 UE(100) 및 MME(510)의 구성 블록도이다.
도 15에 도시된 바와 같이 상기 UE(100)은 저장 수단(101)와 컨트롤러(102)와 송수신부(103)를 포함한다. 그리고 상기 MME(510)는 저장 수단(511)와 컨트롤러(512)와 송수신부(513)를 포함한다.
상기 저장 수단(101, 511)은 전술한 방법을 저장한다.
상기 컨트롤러(102, 512)는 상기 저장 수단(101, 511) 및 상기 송수신부 (103, 513)을 제어한다. 구체적으로 상기 컨트롤러(102, 512)는 상기 저장 수단(101, 511)에 저장된 상기 방법들을 각기 실행한다. 그리고 상기 컨트롤러(102, 512)은 상기 송수신부(103, 513)을 통해 상기 전술한 신호들을 전송한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.