WO2015133754A1 - 무선 통신 시스템에서 qos 관리 방법 및 장치 - Google Patents
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- H04W60/005—Multiple registrations, e.g. multihoming
Definitions
- the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method and apparatus for managing quality of service (QoS) in a wireless communication system.
- QoS quality of service
- UMTS Universal Mobile Telecommunications System
- GSM global system for mobile communications
- GPRS general packet radio services
- WCMDA wideband code division multiple access
- LTE Long-term evolution
- 3GPP 3rd generation partnership project
- 3GPP LTE is a technology for high speed packet communication. Many schemes have been proposed for the purposes of LTE, including reduced costs for users and providers, improved quality of service, extended and improved coverage and system capacity, and the like. 3GPP LTE has reduced cost per bit, increased service availability, flexible use of frequency bands, and a simple architecture due to higher-level requirements. simple structure, an open interface, and proper power usage of a user equipment (UE).
- UE user equipment
- access network discovery and selection functions for discovering and selecting accessible access networks while introducing interworking with Rel-8 for non-3GPP access (e.g., wireless local access network (WLAN)).
- WiMAX location information e.g., WiMAX location information, etc.
- ANDSF provides access network discovery information (e.g. WLAN, WiMAX location information, etc.) accessible from the UE's location, inter-system mobility policies (ISMP) that can reflect the carrier's policies, inter-system routing It carries an inter-system routing policy (ISRP), and based on this information, the UE can determine which IP traffic to send over which access network.
- the ISMP may include network selection rules for the UE to select one activated access network connection (eg, WLAN or 3GPP).
- the ISRP may include network selection rules for the UE to select a potential one or more activated access network connections (eg, both WLAN and 3GPP).
- ISRP may include multiple access connectivity (MAPCON), IP flow mobility (IFOM), and non-seamless WLAN offloading.
- MAPCON multiple access connectivity
- IFOM IP flow mobility
- OMA DM open mobile alliance device management
- MAPCON establishes and maintains multiple packet data network (PDN) connections simultaneously via 3GPP access and non-3GPP access using different access point names (APNs), and seamless across all active PDN connection units. It is a standardization of a technology that enables traffic offloading.
- MAPCON is a protocol independent technology. Accordingly, proxy mobile IPv6 (PMIPv6), GPRS tunneling protocol (GRP), and dual stack mobile IPv6 (DSMIPv6) may be used.
- PMIPv6 proxy mobile IPv6
- DSMIPv6 dual stack mobile IPv6
- the ANDSF server includes APN information to perform offloading, routing rules between access networks, time of day when the offloading method is applied, and access network (validity area) information to be offloaded. Can be provided.
- IFOM is a more flexible and granular DSMIPv6 based 3GPP / WLAN seamless offloading technology than MAPCON.
- DSMIPv6 supports both IPv4 and IPv6 in UEs and networks.
- IFOM adopted DSMIPv6 as the diversification and mobility support of mobile communication network emerged as key technologies.
- IFOM did not adopt PMIPv6 because of technical problems that it was difficult to manage IP flow units.
- IFOM is a client-based mobile IP (MIP) technology in which the UE detects its movement and informs the agent.
- MIP mobile IP
- a home agent (HA) is an agent that manages mobility of mobile nodes and has a flow binding table and a binding cache table.
- IFOM can be accessed through different access networks even when the UE is connected to the PDN using the same APN.
- IFOM allows mobility to specific IP traffic flow units rather than PDNs as a unit of mobility and offloading, thus providing flexibility in service provision.
- the ANDSF server is responsible for IP flow information to perform offloading, routing rules between access networks, time of day when the offloading method is applied, and access area (validity area) information to offload. Etc. can be provided.
- Non-seamless WLAN offloading is a technique that not only redirects certain IP traffic to WLAN, but also completely offloads traffic so that it does not go through an evolved packet core (EPC). Since anchoring is not performed on the PDN packet data network gateway (GW) for mobility support, offloaded IP traffic cannot seamlessly move back to 3GPP access.
- the ANDSF server may provide the UE with information similar to the information provided for IFOM.
- 3GPP / WLAN interworking may be performed in various scenarios.
- a case in which a UE connected to 3GPP LTE is capable of only UL transmission to a base station and difficult to receive DL from the base station, or a case in which only DL reception is possible from the base station and difficult to transmit UL to the base station may be considered.
- a method of managing quality of service (QoS) for 3GPP LTE may be problematic.
- a user equipment (UE) capable of simultaneously transmitting and receiving data between a cellular network and a Wi-Fi network may include a downlink (DL) or an uplink (UL) of the cellular network depending on the location and / or network conditions.
- DL downlink
- UL uplink
- Uplink provides a way to manage resources when an initial connection is attempted or switched to a cellular network from a location where it is unavailable or ineffective.
- a method for performing an initial attach procedure by a user equipment (UE) in a wireless communication system includes sending an attach request message including an decoupling indicator for a first system to an evolved NodeB (eNB), and from the eNB, a radio resource control (RRC) connection reconfiguration Receiving a message, wherein the decoupling indicator for the first system includes information on whether downlink (DL) and uplink (UL) of the first system are decoupled;
- the decoupling indicator for the 1 system includes information on whether the UE is capable of only DL reception or UL transmission for the first system.
- a method for transmitting a quality of service (QoS) by policy and charging rules functions (PCRF) in a wireless communication system.
- the method includes information on whether downlink (DL) and uplink (UL) uplink (DL) of the first system are decoupled, and UL transmission of whether a specific terminal can receive DL only for the first system.
- PGW PDN GW
- radio resource waste can be reduced.
- 1 is a cellular system.
- WLAN wireless local area network
- 3 shows an initial attach procedure in 3GPP LTE.
- FIG. 4 shows a bearer modification procedure including bearer quality of service (QoS) update by P-GW initiated in 3GPP LTE.
- QoS bearer quality of service
- 5 shows a bearer resource modification procedure at the request of a UE in 3GPP LTE.
- FIG 6 shows an example of an additional update type (IE) information element (IE).
- IE additional update type
- FIG. 7 shows an example of a network structure of 3GPP LTE / Wi-Fi interworking.
- FIG 8 shows an example of a converged network scenario of 3GPP LTE and Wi-Fi.
- FIG. 9 shows an example of a structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 10 shows another example of a structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 11 shows another example of a structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 12 shows another example of a structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 13 and 14 illustrate an example of a method of transmitting a NAS signal for cellular DL / UL decoupling according to an embodiment of the present invention.
- 15 and 16 illustrate another example of a method of transmitting a NAS signal for cellular DL / UL decoupling according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 17 shows an example of a method of transmitting a cellular DL / UL decoupling indicator for cellular DL / UL decoupling according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 18 shows an example of a method for switching from cellular DL / UL coupling to cellular DL / UL decoupling according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 19 shows another example of a method for switching from cellular DL / UL coupling to cellular DL / UL decoupling according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 20 illustrates an example of a method for switching from cellular DL / UL decoupling to cellular DL / UL coupling according to an embodiment of the present invention.
- 21 shows another example of a method for switching from cellular DL / UL decoupling to cellular DL / UL coupling according to an embodiment of the present invention.
- 22 is a block diagram of a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
- 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
- CDMA may be implemented by a radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000.
- TDMA may be implemented with wireless technologies such as global system for mobile communications (GSM) / general packet radio service (GPRS) / enhanced data rates for GSM evolution (EDGE).
- GSM global system for mobile communications
- GPRS general packet radio service
- EDGE enhanced data rates for GSM evolution
- OFDMA may be implemented in a wireless technology such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved-UMTS terrestrial radio access (E-UTRA).
- IEEE 802.16m is an evolution of IEEE 802.16e and provides backward compatibility with systems based on IEEE 802.16e.
- UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
- 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
- LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
- cellular system 10 includes at least one base station (BS) 11.
- BS 11 provides communication services for specific geographic regions (generally called cells) 15a, 15b, 15c. The cell can in turn be divided into a number of regions (called sectors).
- a user equipment (UE 12) may be fixed or mobile, and may have a mobile station (MS), a mobile terminal (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a wireless device, a PDA, and the like. (personal digital assistant), wireless modem (wireless modem), a handheld device (handheld device) may be called other terms.
- BS 11 generally refers to a fixed point of communication with UE 12 and may be referred to in other terms, such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
- eNB evolved-NodeB
- BTS base transceiver system
- access point and the like.
- the UE typically belongs to one cell, and the cell to which the UE belongs is called a serving cell.
- a BS that provides a communication service for a serving cell is called a serving BS.
- the cellular system includes another cell adjacent to the serving cell. Another cell adjacent to the serving cell is called a neighbor cell.
- a BS that provides communication service for a neighbor cell is called a neighbor BS.
- the serving cell and the neighbor cell are determined relatively based on the UE.
- DL downlink
- UL uplink
- DL means communication from BS 11 to UE 12
- UL means communication from UE 12 to BS 11.
- the transmitter may be part of the BS 11 and the receiver may be part of the UE 12.
- the transmitter is part of the UE 12 and the receiver may be part of the BS 11.
- the WLAN system may be called Wi-Fi.
- the WLAN system includes one access point (AP) 20 and a plurality of STAs 31, 32, 33, 34, and 40 stations.
- the AP 20 may communicate with each STA 31, 32, 33, 34, and 40.
- the WLAN system includes one or more basic service sets (BSS).
- the BSS is a set of STAs capable of successfully communicating with the BSS and communicating with each other, and is not a concept indicating a specific area.
- An infrastructure BSS includes an AP that provides one or more non-AP STAs, a distributed system connecting multiple APs, and a distributed system.
- the AP manages the non-AP STA of the BSS.
- the WLAN system shown in FIG. 2 may include an infrastructure BSS.
- independent BSS IBSS is a BSS that operates in an ad-hoc mode. Since IBSS does not contain an AP, there is no centralized management entity. That is, in the IBSS, non-AP STAs are managed in a distributed manner. In the IBSS, all STAs may be mobile STAs, and access to a distributed system is not allowed to form a self-contained network.
- a STA is any functional medium that includes a media access control (MAC) compliant with the IEEE 802.11 standard and a physical layer interface to a wireless medium, and broadly includes both an AP and a non-AP STA.
- MAC media access control
- a non-AP STA is an STA that is not an AP, and a non-AP STA is a mobile terminal, a wireless device, a wireless transmit / receive unit (WTRU), or user equipment (UE). ), A mobile station (MS), mobile subscriber unit, or simply another name, such as user.
- a non-AP STA is referred to as an STA.
- An AP is a functional entity that provides access to a distributed system over a wireless medium for an associated STA to the corresponding AP.
- communication between STAs is basically performed through an AP, but direct communication between STAs is possible when a direct link is established.
- the AP may be called a central controller, a base station (BS), a NodeB, a base transceiver system (BTS), a site controller, or the like.
- Multiple infrastructure BSSs may be connected to each other through a distributed system.
- a plurality of BSSs connected to each other may be referred to as an extended service set (ESS).
- ESS extended service set
- the AP and / or STA included in the ESS may communicate with each other, and within the same ESS, the STA may move from one BSS to another BSS while maintaining seamless communication.
- IP Internet Protocol
- EPS evolved packet system
- PCC policy and charging control
- the network connection procedure may trigger one or more dedicated bearer setup procedures to set up a dedicated EPS bearer for the corresponding UE.
- the UE may request IP address assignment.
- IETF Internet engineering task force
- a mobile equipment (ME) identity is obtained from the UE.
- the mobility management entity (MME) operator may check the ME identifier with an identity identity register (EIR).
- EIR identity identity register
- the MME forwards the ME identifier (IMEISV) to the home subscriber server (HSS) and the P-GW.
- the initial access procedure is used for emergency access by a UE that cannot obtain general services from the network but needs to perform emergency services. These UEs are in a limited service state.
- a UE that is connected for general service and does not have an established emergency bearer and is camping on a cell in a restricted service state e.g., a restricted tracking area or a disallowed closed subscriber group (CSG)
- CSG disallowed closed subscriber group
- the initial connection procedure may be initiated to indicate that the connection is to be serviced.
- a UE that is not in a restricted service state that is, a UE that is normally camped on in a cell, may initiate a normal initial connection if it is not already connected.
- the UE request PDN connection procedure may be initialized.
- the PLMN change to an international mobile subscriber identity (IMSI) only if the initial connection is made to a new public land mobile network (PLMN) (ie, a registered PLMN or an equivalent PLMN (EPLMN) of a registered PLMN)
- IMSI international mobile subscriber identity
- PLMN public land mobile network
- EPLMN equivalent PLMN
- a UE configured to perform an initial connection may identify itself by its IMSI instead of another stored temporary identifier.
- the initial access procedure is described in E-. Used to set up the first PDN connection on the UTRAN.
- the UE transmits an attach request message to the eNB together with a radio resource control (RRC) parameter indicating a selected network and a previous globally unique mobility management entity identifier (GUMMEI).
- RRC radio resource control
- GUMMEI globally unique mobility management entity identifier
- the eNB obtains an MME from the RRC parameter carrying the selected network and the previous GUMMEI.
- the eNB selects the selected network, CSG access mode, CSG ID, L-GW (local gateway) address and tracking area ID (TAI) + ECGI (E-UTRAN cell global ID) of the cell that received the access request message. ),
- the connection request message is included in an initial UE message, which is an S1-MME control message, and forwarded to a new MME.
- the new MME can further perform IMSI acquisition, subscriber authentication, NAS security key setup, and location registration.
- the new MME selects a serving gateway (S-GW) and assigns an EPS bearer ID for the default bearer associated with the UE.
- S-GW serving gateway
- the new MME transmits a create session request message to the selected S-GW.
- the S-GW creates a new entry in its EPS bearer table and, in step S53, sends a session creation request message to the P-GW indicated by the P-GW address.
- the P-GW creates a new entry in its EPS bearer context table and generates a charging ID for the default bearer.
- the new entry allows the P-GW to route user-plane protocol data units (PDUs) between the S-GW and the PDN and to initiate charging.
- PDUs user-plane protocol data units
- the P-GW sends a create session response message to the S-GW.
- the S-GW sends a session creation response message to the new MME.
- step S56 the new MME sends an attach accept message to the eNB.
- the access acceptance message is included in an initial context setup request message, which is an S1-MME control message.
- step S57 the eNB sends an RRC connection reconfiguration message including the EPS radio bearer ID to the UE. At this time, the access acceptance message is transmitted together with the UE.
- step S58 the UE sends an RRC connection reconfiguration complete message to the eNB.
- step S59 the eNB sends an initial context response message to the new MME.
- step S60 the UE sends a direct transfer message to the eNB including an attach complete message.
- step S61 the eNB includes the received connection complete message in a UL non-access stratum (NAS NAS) transmission message (UL NAS transport) message and delivers to the new MME.
- NAS NAS UL non-access stratum
- the new MME that receives the initial context response message in step S59 and the connection completion message in step S61 transmits a bearer modify request message to the S-GW in step S62.
- the S-GW transmits a bearer modify response message to the new MME.
- QoS bearer quality of service
- This procedure involves one or more EPS bearer QoS parameters: QoS class of identifier (QCI), guaranteed bit rate (GBR), maximum bit rate (MBR), or allocation and retention priority (ARP). ), Or to modify the access point name aggregate maximum bit rate (APN-AMBR).
- QCI QoS class of identifier
- GRR guaranteed bit rate
- MRR maximum bit rate
- ARP allocation and retention priority
- ARP allocation and retention priority
- the P-GW uses a QoS policy to determine whether the authenticated QoS of the service data flow has changed or whether the service data flow is aggregated into or removed from the active bearer.
- the P-GW creates a traffic flow template (TFT) and updates the EPS bearer QoS to match the traffic flow aggregate.
- TFT traffic flow template
- the P-GW transmits a bearer update request message to the S-GW.
- the S-GW sends a bearer update request message to the MME.
- step S72 the MME sends a session management request message to the eNB.
- the MME sends a bearer modify request message to the eNB.
- the eNB maps the modified EPS bearer QOS to radio bearer QoS.
- step S73 the eNB sends an RRC connection reconfiguration message to the UE.
- step S74 the UE acknowledges radio bearer modification by sending an RRc connection reconfiguration complete message to the eNB.
- step S75 the eNB acknowledges the bearer modification by sending a bearer modify response message to the MME.
- the NAS layer of the UE generates a session management response message containing the EPS bearer ID.
- the UE sends a direct delivery message including the session management response message to the eNB.
- the eNB transmits a UL NAS delivery message including a session management response message to the MME.
- the MME that receives the bearer modification response message in step S75 and the session management response message in step S77 acknowledges bearer modification by sending a bearer update response message to the S-GW in step S78.
- the S-GW acknowledges bearer modification by sending a bearer update response message to the P-GW.
- FIG. 5 shows a bearer resource modification procedure at the request of a UE in 3GPP LTE.
- This procedure allows the UE to request modification of a bearer resource (eg, allocation or release of resources) for one set of traffic flows with specific QoS requirements. Or, this procedure allows the UE to request modification of the packet filter used for active traffic flow aggregation without changing QoS.
- the request applies either a dedicated bearer activation procedure or a bearer modification procedure, or the dedicated bearer is deactivated using a bearer deactivation procedure by the P-GW.
- This procedure is used by the UE when the UE already has a PDN connection with the P-GW.
- the UE may send a request bearer resource modification message before the previous procedure is completed.
- the UE sends a traffic aggregate description (TAD), which is a partial TFT, with a procedure transaction identifier (PTI) and EPS bearer ID (when the TAD operation is modified, deleted or added to an existing packet filter).
- TAD traffic aggregate description
- PTI procedure transaction identifier
- EPS bearer ID when the TAD operation is modified or deleted, the packet filter ID of the TAD is the same as the TFT packet filter ID of the EPS bearer whose resource is modified (the association of the TFT packet filter ID and the EPS bearer ID specifies a unique packet filter ID within the PDN connection. Because it indicates.
- the TAD is released by the UE after the UE receives a TFT related to the current PTI from the network.
- step S80 the UE transmits a bearer resource modification request message to the MME.
- step S81 the MME sends a bearer resource command message to the selected S-GW.
- step S82 the S-GW sends a bearer resource command message to the P-GW. If the request is accepted, in step S83, either a dedicated bearer activation procedure, a bearer deactivation procedure by the P-GW, or a dedicated bearer modification procedure is applied.
- Service data flow (SDF) QoS parameters are all provided by a policy and charging rules function (PCRF).
- PCRF policy and charging rules function
- QoS parameters applied to the basic bearer are provided to the HSS by the service provider as subscription information, and upon creation of the basic bearer, the MME receives the basic bearer QoS profile from the HSS and provides them to the EPS entity.
- the basic bearer QoS parameters provided by the HSS may be updated when the QoS rules are authenticated by the PCRF at the time of EPS session creation.
- the UE-AMBR controlled at the eNB is provided by the HSS but can be updated by the MME.
- the MME may update such that the sum of APN-AMBRs of all activated PDNs is within a range provided by the HSS.
- QoS parameters applied to the dedicated bearer are provided by the PCRF.
- the PCRF receives user subscription information from a subscriber profile repository (SPR) when determining a dedicated bearer to determine QoS parameters.
- SPR subscriber profile repository
- Additional Update Type The purpose of the IE is to provide additional information about the type of request for the combined access procedure or the combined tracking area updating procedure.
- the additional update type is Type 1 IE.
- the additional update type IE is coded as shown in Figure 6 and Table 1.
- Additional update type value (AUTV) (octet 1) Bit One 0 No additional information. If received it shall be interpreted as request for combined attach or combined tracking area updating. One SMS only Bits 4 to 2 of octet 1 are spare and shall be all coded as zero.
- the fifth generation mobile communication system may adopt a plurality of radio access technologies (RATs).
- RATs radio access technologies
- the fifth generation mobile communication system may use a plurality of RATs by interworking between heterogeneous wireless communication systems. By interworking between heterogeneous wireless communication systems, peak throughput can be increased and data traffic can be offloaded.
- Each entity of the plurality of RATs constituting the fifth generation mobile communication system can exchange information with each other, thereby providing an optimal communication system for a user in the fifth generation mobile communication system.
- a specific RAT may operate as a primary RAT system, and another specific RAT may operate as a secondary RAT system. That is, the primary RAT system mainly serves to provide communication system and control information to a user in the fifth generation mobile communication system, and the secondary RAT system can be used for assisting the primary RAT system and transmitting data.
- a cellular system with a relatively large coverage may be the main RAT system.
- the cellular system may be any of 3GPP LTE, 3GPP LTE-A, or IEEE 802.16 system (eg, WiMax, WiBro).
- WLAN systems with relatively narrow coverage may be secondary RAT systems.
- the WLAN system may be Wi-Fi.
- cellular / WLAN interworking is a high-priority convergence technology. Through offloading by cellular / WLAN interworking, the coverage and capacity of the cellular system can be increased.
- a multi-RAT UE having a capability of accessing two or more RATs is connected to an eNB in an E-UTRAN and also to an AP in Wi-Fi.
- the eNB is connected to the MME and the S-GW in the evolved packet core (EPC), respectively, via the S1-AP and the GPRS tunneling protocol user plane (GTP-U).
- the AP is connected to an evolved packet data gateway (ePDG) and a dynamic host configuration protocol (DHCP) in the EPC.
- ePDG evolved packet data gateway
- DHCP dynamic host configuration protocol
- S-GW and ePDG are connected to P-GW which is connected to internet.
- P-GW which is connected to internet.
- the AP is connected to an authentication, authorization and accounting (AAA) server in the EPC.
- AAA server is connected to the P-GW and also to the HSS in the EPC.
- HSS is connected to the MME.
- interworking of 3GPP LTE and Wi-Fi may be performed based on a multi-RAT UE.
- the multi-RAT UE may request to establish a connection to the specific RAT and transmit and receive data through the corresponding RAT.
- This is a multi-RAT access technology by a core network based UE.
- information may be exchanged between a plurality of RATs using an access network discovery and selection function (ANDSF) server.
- ANDSF access network discovery and selection function
- a convergence network scenario of 3GPP LTE and Wi-Fi may be classified as follows.
- Cellular only connection The UE only connects to 3GPP LTE.
- the UE transmits / receives control information (C-plane) or data (U-plane) through 3GPP LTE.
- C-plane control information
- U-plane data
- the prerequisites for Wi-Fi automatic switching / simultaneous transmission can be defined.
- AP information management for 3GPP LTE / Wi-Fi interworking is performed at the network level.
- Wi-Fi discovery or Wi-Fi connection is made at the device level.
- the UE simultaneously accesses 3GPP LTE and Wi-Fi.
- the UE transmits / receives control information via 3GPP LTE.
- U-plane auto switching all data is transmitted / received via Wi-Fi only.
- the UE simultaneously accesses 3GPP LTE and Wi-Fi.
- the UE transmits / receives control information and data via 3GPP LTE.
- the UE transmits / receives data via Wi-Fi.
- Bearer / flow / data automatic switching can be performed for simultaneous U-plane transmission.
- Data may be simultaneously transmitted / received through 3GPP LTE / Wi-Fi using bandwidth segregation / aggregation after bearer / flow / data auto switching.
- Bandwidth separation is automatic switching of flows, and a technology that allows different flows to be transmitted through different RATs.
- the automatic switching for each flow may be one or more automatic switching for each service / IP flow. That is, bandwidth separation may be automatic switching for each data radio bearer (or EPS bearer). Bandwidth aggregation is a technology that allows the same flow to be transmitted through different RATs in data units.
- Wi-Fi only connection The UE only connects to Wi-Fi.
- the UE transmits / receives control information or data via Wi-Fi.
- This scenario may occur in a special case after the scenario 2-1) or 2-2), and a technique for controlling a link of 3GPP LTE based on Wi-Fi may be defined. For example, control information on paging or radio link failure during a link of 3GPP LTE may be received via Wi-Fi.
- Cellular DL / UL Decoupling (Cellular DL only): The UE connects to 3GPP LTE and Wi-Fi simultaneously. However, UL transmission through 3GPP LTE is difficult. That is, the UL transmission must go through Wi-Fi. The UE may receive the DL via 3GPP LTE and transmit the UL via Wi-Fi.
- Cellular DL / UL Decoupling (Cellular UL only): The UE simultaneously connects to 3GPP LTE and Wi-Fi. However, DL reception is difficult through 3GPP LTE. That is, DL reception must go through Wi-Fi. The UE may transmit UL via 3GPP LTE and receive DL via Wi-Fi.
- the conventional cellular / WLAN interworking technology is designed based on the UE request, so that the interworking between the cellular network and the WLAN network is not required. Therefore, a specific network server manages WLAN information, and inter-RAT handover was possible at the request of the UE.
- the UE can connect to multiple RATs. For this reason, the conventional cellular / WLAN interworking technology does not require any control connection between the cellular network and the WLAN network.
- the UE request-based cellular / WLAN interworking technology cannot accurately grasp the network situation and the RAT is mainly selected for the UE, there is a limit in increasing the efficiency of the entire network.
- a network-based tightly-coupled multi-RAT management technology needs to be provided instead of the UE request-based cellular / WLAN interworking.
- a direct control connection is established between different RATs at the network level, so that more efficient and faster interworking can be performed, and the UE's data can be transmitted through an optimal RAT by the subject of the interworking. It should be possible.
- the UE may receive DL signals of sufficient strength from the eNB, but due to location constraints (e.g., cell boundary or indoor), The UE may have difficulty in performing UL transmission to the eNB or poor performance when considering the throughput of the UE.
- the UE may sufficiently transmit a UL signal to the eNB, but the UE may not sufficiently receive a DL signal from the eNB due to a lack of transmission power or performance of the eNB. Can be.
- the eNB should be able to know if the cellular network is capable of only one of DL or UL for a specific UE.
- the UE performs an initial access procedure or when performing cellular DL / UL decoupling, a QoS configuration of a bearer is required for bearer resource management in consideration of a cellular network capable of only one of DL and UL.
- a procedure for QoS management of a bearer needs to be newly defined.
- (1) NAS signal transmission method for cellular DL / UL decoupling, (2) Initial access procedure for cellular DL / UL decoupling, and (3) Cellular DL / UL decoupling A method of switching cellular DL / UL coupling is described.
- a specific cellular DL / UL decoupling trigger condition for example, when the UE exceeds a specific UL maximum number of transmissions, or fails to receive a cellular DL signal above a certain threshold, etc.
- an initial access procedure It is assumed that a UE that performs UE acquires DL / UL synchronization defined for cellular DL / UL decoupling, performs an RRC connection establishment procedure, and performs association with Wi-Fi. Accordingly, the eNB and the AP can obtain information about each other and know whether any UE is in the cellular DL only or UL only environment.
- a scenario in which cellular DL / UL decoupling is applied according to an embodiment of the present invention is as follows.
- Cellular DL / Wi-Fi UL DL is received via 3GPP LTE and UL is transmitted via Wi-Fi.
- the UE may be located closer to the AP of the eNB and the AP. Therefore, the UE may perform better by transmitting UL to the neighboring AP than the eNB having good DL channel performance due to the difference in transmission power between the eNB and the AP.
- Interference mitigation UL transmissions of UEs (especially UEs at cell boundaries) can interfere with UL transmissions of neighboring cells. At this time, the UE becomes an aggressor of the interference and can move the UL resource of the UE to Wi-Fi.
- UE transmit power limit / power saving This is a case where a UE (especially a UE at a cell boundary) cannot transmit UL simultaneously through 3GPP LTE and Wi-Fi.
- DL transmission is possible due to an improved transmitter performance of the eNB, but the UL reception of the UE is difficult.
- a UE located in an indoor or shaded area may correspond to this.
- Interference Mitigation DL transmissions of neighboring cells can interfere with DL transmissions of UEs (especially UEs at cell boundaries). At this time, the UE becomes a victim of interference and may move DL resources of the UE to Wi-Fi.
- UE transmit power limit / power saving This is a case where a UE (especially a UE at a cell boundary) cannot transmit UL simultaneously through 3GPP LTE and Wi-Fi.
- DL offloading of 3GPP LTE DL transmission is impossible due to lack of transmission power or performance of an eNB.
- DL / UL decoupling may be applied in units of IP flow, EPS bearer, and SDF.
- Wi-Fi DL / UL decoupling may be applied instead of cellular DL / UL decoupling in the scenario described above.
- the description will be made based on the cellular DL / UL decoupling.
- an eNB is connected with an MME / S-GW, and an MME / S-GW is connected with a P-GW and an HSS.
- the AP is connected to a Wi-Fi access gateway (WAG), and the WAG is connected to a P-GW and an AAA server.
- WAG Wi-Fi access gateway
- the AAA server is connected to the HSS.
- FIG. 10 shows another example of a structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi according to an embodiment of the present invention.
- the structure of FIG. 10 is the same as that of FIG. 9, and additionally, there is a radio access network (RAN) interface between the eNB and the AP.
- RAN radio access network
- FIG. 11 shows another example of a structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi according to an embodiment of the present invention.
- an eNB and an eAP are connected to an MME / S-GW through a central network interface.
- the MME / S-GW is connected with the P-GW and the HSS.
- FIG. 12 shows another example of a structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi according to an embodiment of the present invention.
- a multi-RAT BS supporting a plurality of RATs is connected to an MME / S-GW.
- S-GW is connected with P-GW and HSS.
- the entity controlling the interworking of 3GPP LTE / Wi-Fi is an entity of 3GPP LTE. That is, it is assumed that the interworking function is implemented in any one of an existing eNB, an MME, or a newly defined interworking management entity (IWME).
- the interworking function relates to an interworking related procedure that may occur between an eNB-UE or an eNB-AP, and an entity controlling the interworking may store / manage AP information. In addition, the entity controlling the interworking may also store / manage information of multi-RAT UEs within its coverage.
- an AP of Wi-Fi and an 3GPP LTE entity such as eNB, MME or IWME of 3GPP LTE may share information with each other.
- Information sharing can be performed via the wired control connection described in FIG. That is, information can be shared through a new interface set through the backbone network.
- information sharing may be performed through a radio control connection between the eNB and the AP described in FIG. 7.
- An AP having an air interface with an eNB may be called an enhanced AP (eAP).
- the eAP must support not only the MAC / PHY of the Wi-Fi but also the 3GPP LTE protocol stack, and can act as a UE from the viewpoint of the eNB and communicate with the eNB.
- information sharing may be performed through a server other than an existing network such as ANDSF.
- the NAS signal may be transmitted in a different path than the conventional one.
- NAS signals transmitted from the UE to the MME may be transmitted through various methods through the AP, eNB, and the like.
- the NAS signal transmission method of the UE may be determined in consideration of a backhaul delay and the like.
- 13 and 14 illustrate an example of a method of transmitting a NAS signal for cellular DL / UL decoupling according to an embodiment of the present invention.
- a NAS UL signal of a UE may be transmitted to an MME through an AP, (ePDG), P-GW / S-GW, and an eNB.
- Method 1 may be applied in the structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi described in FIGS. 9 and 10.
- a NAS UL signal of the UE may be transmitted to the MME through the AP and the eNB.
- Method 2 may be applied in the structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi described in FIGS. 10 and 11.
- the NAS UL signal of the UE may be directly transmitted to the MME through only the AP.
- Method 3 may be applied in the structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi described in FIGS. 11 and 12.
- NAS signals transmitted from the MME to the UE may be transmitted in various ways through the AP, eNB, and the like.
- the NAS signal transmission method of the MME may be determined in consideration of a backhaul delay.
- 15 and 16 illustrate another example of a method of transmitting a NAS signal for cellular DL / UL decoupling according to an embodiment of the present invention.
- a NAS DL signal of an MME may be transmitted to a UE through an eNB, a P-GW / S-GW, an ePDG, and an AP.
- Method 1 may be applied in the structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi described in FIGS. 9 and 10.
- the NAS DL signal of the MME may be transmitted to the UE through the eNB and the AP.
- Method 2 may be applied in the structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi described in FIGS. 10 and 11.
- the NAS DL signal of the MME may be directly transmitted to the UE through only the AP.
- Method 3 may be applied in the structure of a converged communication system of 3GPP LTE and Wi-Fi described in FIGS. 11 and 12.
- the QoS parameters applied to the basic bearer are provided as subscription information to the HSS by the service provider, and upon creation of the basic bearer, the MME receives the basic bearer QoS parameters from the HSS and provides them to the EPS entities.
- the basic bearer QoS parameters provided by the HSS may be updated when the QoS rules are authenticated by the PCRF at the time of EPS session creation.
- QoS parameters applied to the dedicated bearer are provided by the PCRF.
- the EPS entities are not aware of the situation of cellular DL / UL decoupling and apply the bearer's QoS according to the QoS parameter informed by the network, it may limit the resources available to the UE or limit the resources for the bearer. have.
- the MBR for the DL is set to a bearer that is not transmitting DL data
- the UE discards the traffic when it exceeds the UE-AMBR defined for the UE
- the actual UE may receive more DL traffic. And may not receive DL traffic due to recognizing that the UE-AMBR is exceeded.
- cellular DL / UL decoupling may be applied to the primary bearer and / or the dedicated bearer.
- a method for allowing EPS entities to know whether cellular DL / UL decoupling and cellular DL or UL only are known in an initial access procedure may be proposed. More specifically, since the UE and the eNB know whether cellular DL / UL decoupling and cellular DL or UL only are known by the assumption of the present invention, the UE and eNB include an indicator indicating such information in a connection request message transmitted in an initial access procedure. In this case, the MME, S-GW, P-GW, and the like can know this fact.
- the UE newly defines a cellular DL / UL decoupling information field or indicator in the connection request message and can transmit information on whether cellular DL / UL decoupling and cellular DL or UL only.
- a cellular DL / UL decoupling information field or indicator may be newly defined through reserved bits of an additional update type IE previously defined, and the information may be transmitted. For example, if the cellular DL / UL decoupling information indicator is defined as 2 bits, “00” denotes cellular DL / UL coupling, “01” denotes cellular DL / UL decoupling and cellular DL only, and “10” denotes cellular DL / UL decoupling and cellular UL only.
- FIG. 17 shows an example of a method of transmitting a cellular DL / UL decoupling indicator for cellular DL / UL decoupling according to an embodiment of the present invention.
- step S100 the UE sends a connection request message including the cellular DL / UL decoupling indicator to the eNB.
- step S101 the eNB sends a connection request message including the cellular DL / UL decoupling indicator to the MME.
- the MME that receives the access request message including the cellular DL / UL decoupling indicator from the UE may know whether the cellular DL / UL decoupling and the cellular DL or UL only are determined according to the cellular DL / UL decoupling indicator.
- the MME may add an additional process such as IMSI acquisition, subscriber authentication, NAS security key setting, and location registration.
- the MME transmits to the S-GW a session creation request message including information on whether cellular DL / UL decoupling and cellular DL or UL only, in addition to subscriber profile information of the UE. Accordingly, the S-GW receiving the session creation request message may know whether the cellular DL / UL decoupling is performed and whether the cellular DL or UL only is present.
- the S-GW also transmits to the P-GW a session creation request message including information on whether cellular DL / UL decoupling and cellular DL or UL only, in addition to the subscriber profile information of the UE.
- the P-GW receiving the session creation request message may know whether cellular DL / UL decoupling and cellular DL or UL only.
- the P-GW and the PCRF acquire QoS parameters of the bearer to be generated or perform an authentication procedure.
- the QoS parameter for bearer establishment may be determined from the QoS parameter of the bearer provided by the PCRF or provided by the HSS.
- the P-GW informs the PCRF whether the cellular DL / UL decoupling and the cellular DL or UL only, and the PCRF may set QoS parameters suitable for such an environment.
- the P-GW is cellular DL or UL only in the QoS parameters of the bearer transmitted by the PCRF
- the QoS parameters eg, MBR and GBR
- the QoS parameters obtained from the HSS are set to 0 and informed to the PCRF, respectively. Can be.
- an authentication process of the PCRF may be added.
- the P-GW informs the PCRF whether it is cellular DL / UL decoupling and whether it is cellular DL or UL only and the QoS parameters obtained from the HSS. Parameters can be authenticated.
- QoS parameters eg, MBR and GBR
- a specific UL or DL may be set to 0 and informed to the PCRF.
- an authentication process of the PCRF may be added.
- step S120 the P-GW transmits a session creation response message including information on the set QoS to the S-GW.
- the following procedure may be the same as the existing initial access procedure described in FIG. 3. That is, steps S121, S130, and S140 of FIG. 17 may correspond to steps S55, S56, and S57 of FIG. 3, respectively.
- information indicating whether the EPS entities have received information on whether the cellular DL / UL decoupling transmitted by the UE and the cellular DL or UL only may be additionally included.
- the P-GW may transmit information on bearer configuration QoS of a specific UE to the AP.
- the P-GW may transmit information of a specific UE and information on QoS to be guaranteed in UL data transmission when establishing a bearer to a specific UE by a previous procedure.
- the AP which has received information on bearer establishment QoS of a specific UE, may allocate resources in consideration of QoS in preference to a UE capable of transmitting UL through the cellular network when the specific UE performs channel access. Or, according to the assumption of the present invention, since the AP knows whether a specific UE is cellular DL or UL only, the AP may guarantee transmission prior to other UEs not in the cellular DL or UL only environment. At this time, a specific UE may transmit information on QoS through an existing traffic category (TC) or traffic specification (TSPEC).
- TC traffic category
- TSPEC traffic specification
- the UE and the EPS entities can know whether any UE is a cellular DL or UL only by the above procedure, the QoS management of the EPS bearer is managed in consideration of this when the P-GW or the UE creates the EPS bearer later. can do.
- a UE when a UE is connected to 3GPP LTE and Wi-Fi, it may switch from cellular DL / UL coupling to cellular DL / UL decoupling by a specific condition.
- the cellular DL / UL decoupling switching method of FIG. 18 is a method initialized by the UE. Transition to cellular DL / UL decoupling by the UE may be performed when certain trigger conditions are met.
- the difference between the sum of the transmission powers transmitted by the specific UE to the eNB and the AP and the power that the UE can transmit is equal to or less than a certain threshold, for the purpose of power saving of the UE, or the cellular DL reception data rate of the UE Cellular DL / UL decoupling may be initiated by the UE if the rate) is below a certain threshold.
- the UE determines whether cellular DL / UL decoupling. If it is determined to switch to cellular DL / UL decoupling, in step S210 the UE sends a cellular DL / UL decoupling request message to the MME via the eNB.
- the cellular DL / UL decoupling request message may include a service set ID (SSID) of the AP, an IP flow / EPS bearer ID, whether cellular DL / UL decoupling, cellular DL or UL only, and the like.
- SSID service set ID
- IP flow / EPS bearer ID whether cellular DL / UL decoupling, cellular DL or UL only, and the like.
- the MME sends a cellular DL / UL decoupling command message to the S-GW.
- the cellular DL / UL decoupling command message may include an SSID of the AP, an IP flow / EPS bearer ID, whether cellular DL / UL decoupling, cellular DL or UL only, and the like.
- the P-GW and the PCRF may start to modify the IP-CAN session by the policy and charging enforcement function (PCEF).
- PCEF policy and charging enforcement function
- the S-GW transmits a cellular DL / UL decoupling response message to the eNB via the MME.
- the cellular DL / UL decoupling response message may be sent when the requested cellular DL / UL decoupling is approved, the SSID of the AP, the IP of the AP, the ID of the approved IP flow / EPS bearer, whether the cellular DL / UL decoupling, It may include cellular DL or UL only.
- step S250 the eNB transmits an RRC connection reconfiguration message to the UE, and in step S251, the UE transmits an RRC connection reconfiguration complete message to the eNB. Thereafter, the procedure after step S75 described in FIG. 4 may be performed in the same manner.
- a bearer resource modification procedure according to the request of the UE described in FIG. 5 may be applied to prevent waste of preset bearer resources.
- the MME, S-GW, and P-GW consider the QoS update request of the EPS bearer transmitted by the UE and determine whether the cellular DL or UL only.
- the QoS of the EPS bearer can be updated accordingly.
- a UE transmits a cellular DL / UL decoupling indicator indicating that it is EPS ID # 1 and cellular DL only through a cellular DL / UL decoupling request message
- the MME, S-GW, and P-GW indicate that the UE is EPS # 1.
- Cellular DL / UL decoupling of is requested, and in particular, it can be seen that a request is made to transmit DL to another RAT by transmitting DL through cellular.
- the MME, S-GW and P-GW may update the MBR and GBR for the UL of the EPS bearer to 0 to prevent resource waste for the EPS bearer.
- the MME, S-GW and P-GW may update the MBR and GBR for the DL of the EPS bearer to 0 in order to prevent resource waste for the EPS bearer.
- the cellular DL / UL decoupling switching method of FIG. 19 is a method initialized by a network. Switching to cellular DL / UL decoupling by the network may be performed when certain trigger conditions are met. For example, switching to cellular DL / UL decoupling may be performed by the network if any one of the received power of the signal of the particular UE received by the eNB and the AP is greater than a certain threshold.
- the eNB and / or the AP can know information about the power of the eNB and the AP signal received by any UE, the UL transmission of the cellular can be decoupled to the AP to improve the UL throughput performance of any UE.
- a message for exchanging information on cellular, Wi-Fi signal reception power from a specific UE eNB-> AP, AP-> eNB, eNB ⁇ -> AP
- DL or UL offloading of the cellular, or DL or UL off of the AP In the case of loading, cellular DL / UL decoupling by the network may be initiated.
- step S300 the network entities eNB, MME, S-GW, and P-GW determine whether cellular DL / UL decoupling. If it is decided to switch to cellular DL / UL decoupling, a cellular DL / UL decoupling request message is transmitted between the network entities in step S310.
- the cellular DL / UL decoupling request message may include the SSID, the IP flow / EPS bearer ID, the cellular DL / UL decoupling, the cellular DL or UL only, etc. of the AP.
- the P-GW and the PCRF may start modifying the IP-CAN session by the PCEF.
- step S330 the eNB transmits an RRC connection reconfiguration message to the UE, and in step S331, the UE transmits an RRC connection reconfiguration complete message to the eNB.
- step S340 the eNB sends a cellular DL / UL decoupling response message to the S-GW / P-GW via the MME.
- a bearer modification procedure including a bearer QoS update by the P-GW described in FIG. 4 may be applied to prevent waste of preset bearer resources.
- the network entity eNB, MME, P-GW, ePDG, IWME
- MME, S-GW and P The GW considers the EPS bearer's QoS update request and may update the QoS of the EPS bearer according to the cellular DL or UL only.
- the MME, S-GW, and P-GW are determined by the eNB to EPS # 1.
- Cellular DL / UL decoupling of is requested, and in particular, it can be seen that a request is made to transmit DL to another RAT by transmitting DL through cellular.
- the MME, S-GW and P-GW may update the MBR and GBR for the UL of the EPS bearer to 0 to prevent resource waste for the EPS bearer.
- the MME, the S-GW, and the P-GW are determined by the eNB.
- Cellular DL / UL decoupling is requested, and in particular, it can be seen that a request is made to transmit a UL and transmit a DL to another RAT through the cellular.
- the MME, S-GW and P-GW may update the MBR and GBR for the DL of the EPS bearer to 0 in order to prevent resource waste for the EPS bearer.
- the UE When the UE is connected to 3GPP LTE and Wi-Fi, it may switch from cellular DL / UL decoupling to cellular DL / UL coupling by certain conditions.
- the cellular DL / UL coupling switching method of FIG. 20 is a method initialized by the UE. Switching to cellular DL / UL coupling by the UE may be performed when certain trigger conditions are met. For example, when a difference between the sum of the transmission powers transmitted by the specific UE to the eNB and the AP and the power that the UE can transmit is greater than or equal to a certain threshold, or the DL data rate of the AP received by the UE is less than or equal to the specific threshold. Cellular DL / UL coupling may be initiated by the UE.
- the UE determines whether cellular DL / UL coupling. If it is determined to switch to cellular DL / UL coupling, in step S410 the UE transmits a cellular DL / UL coupling request message to the MME via the eNB.
- the cellular DL / UL coupling request message may include an SSID of the AP, an ID of the AP, an IP flow / EPS bearer ID, QoS, and the like.
- the cellular DL / UL coupling request message may request the QoS setting of the bearer.
- the QoS parameters of the bearer requested by the UE may be updated after authentication of the PCRF.
- step S420 the MME sends a cellular DL / UL coupling command message to the S-GW.
- the cellular DL / UL coupling command message may include an SSID of the AP, an ID of the AP, an IP flow / EPS bearer ID, QoS, and the like.
- step S430 the P-GW and the PCRF may start modifying the IP-CAN session by the PCEF.
- the S-GW transmits a cellular DL / UL coupling response message to the eNB via the MME.
- the cellular DL / UL coupling response message may be sent when approving the requested cellular DL / UL coupling, including the SSID of the AP, the IP of the AP, the ID of the approved IP flow / EPS bearer, QoS, and the like. can do.
- the eNB transmits an RRC connection reconfiguration message to the UE, and in step S451, the UE transmits an RRC connection reconfiguration complete message to the eNB.
- the cellular DL / UL coupling switching method of FIG. 21 is a method initialized by a network. Switching to cellular DL / UL coupling by the network may be performed when certain trigger conditions are met. For example, switching to cellular DL / UL coupling may be performed by the network if either of the received power of the signal of the particular UE received by the eNB and the AP is less than or equal to a certain threshold.
- a message for exchanging information on cellular, Wi-Fi signal reception power from a specific UE (eNB-> AP, AP-> eNB, eNB ⁇ -> AP) between an eNB and an AP, and an information exchange cycle are provided. Newly defined. Or, if the cellular received data rate at which the UE reports the measurement result is greater than or equal to a certain threshold, and the data rate of the received AP is less than or equal to a certain threshold, the data rate transmitted to the cellular by the UE is greater than or equal to a certain threshold and transmitted to the AP. Cellular DL / UL coupling by the network may be initiated if the data rate is below a certain threshold or in the case of data rate increase of the UE.
- step S500 network entities eNB, MME, S-GW, P-GW determine whether cellular DL / UL coupling.
- the P-GW and the PCRF may start modifying the IP-CAN session by the PCEF. If it is determined to switch to cellular DL / UL coupling, in step S520 a cellular DL / UL coupling request message is transmitted between the network entities.
- the cellular DL / UL coupling request message may include an SSID of the AP, an IP of the AP, an IP flow / EPS bearer ID, QoS, and the like.
- step S521 a cellular DL / UL coupling response message is transmitted between network entities.
- the cellular DL / UL coupling response message may also include an SSID of the AP, an IP of the AP, an IP flow / EPS bearer ID, QoS, and the like.
- the eNB and the UE perform an RRC connection reconfiguration procedure.
- the P-GW and the PCRF may terminate the IP-CAN session modification by the PCEF.
- 22 is a block diagram of a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
- the first cellular node 800 includes a processor 810, a memory 820, and an RF unit 830.
- the first cellular node 800 may be any one of a UE, eNB, MME, IWME, S-GW or P-GW.
- Processor 810 implements the proposed functions, processes, and / or methods. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 810.
- the memory 820 is connected to the processor 810 and stores various information for driving the processor 810.
- the RF unit 830 is connected to the processor 810 to transmit and / or receive a radio signal.
- the second cellular node 900 includes a processor 910, a memory 920, and an RF unit 930.
- the second cellular node 800 may be any one of a UE, eNB, MME, IWME, S-GW or P-GW.
- Processor 910 implements the proposed functions, processes, and / or methods. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 910.
- the memory 920 is connected to the processor 910 and stores various information for driving the processor 910.
- the RF unit 930 is connected to the processor 910 to transmit and / or receive a radio signal.
- Processors 810 and 910 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
- the memory 820, 920 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium, and / or other storage device.
- the RF unit 830 and 930 may include a baseband circuit for processing a radio signal.
- the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
- the module may be stored in the memory 820, 920 and executed by the processor 810, 910.
- the memories 820 and 920 may be inside or outside the processors 810 and 910, and may be connected to the processors 810 and 910 by various well-known means.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
셀룰러 시스템과 WLAN(wireless local access network) 시스템이 융합된 무선 통신 시스템에서, 셀룰러 시스템에 대하여 하향링크(DL; downlink) 수신 또는 상향링크(UL; uplink) 전송만이 가능한 환경에서, 초기 접속 절차(initial attach procedure)를 수행하는 방법이 제공된다. 단말(UE; user equipment)은 셀룰러 시스템에 대한 디커플링(decoupling) 지시자를 포함하는 접속 요청(attach request) 메시지를 eNB(evolved NodeB)로 전송하고, 및 상기 eNB로부터 RRC(radio resource control) 연결 재구성(connection reconfiguration) 메시지를 수신한다. 상기 셀룰러 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 셀룰러 시스템의 DL과 UL이 디커플링 되는지 여부에 대한 정보를 포함하고, 상기 셀룰러 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 단말이 상기 셀룰러 시스템에 대하여 DL 수신만이 가능한지 UL 전송만이 가능한지에 대한 정보를 포함한다.
Description
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 QoS(quality of service) 관리 방법 및 장치에 관한 것이다.
UMTS(universal mobile telecommunications system)는 유럽 시스템(European system), GSM(global system for mobile communications) 및 GPRS(general packet radio services)를 기반으로 하여 WCMDA(wideband code division multiple access)에서 동작하는 3세대(3rd generation) 비동기(asynchronous) 이동 통신 시스템이다. UMTS의 LTE(long-term evolution)가 UMTS를 표준화하는 3GPP(3rd generation partnership project)에 의해서 논의 중이다.
3GPP LTE는 고속 패킷 통신을 위한 기술이다. 사용자 및 공급자의 비용 감소, 서비스 품질의 향상, 확장되고 향상된 커버리지 및 시스템 용량 등을 포함하는 LTE의 목적을 위하여 많은 방식이 제안되어 왔다. 3GPP LTE는 상위 레벨 요구 사항(upper-level requirement)으로 감소된 비트 당 비용(cost per bit), 증가된 서비스 가능성(service availability), 주파수 대역(frequency band)의 유연한(flexible) 사용, 간단한 구조(simple structure), 개방 인터페이스(open interface) 및 단말(UE; user equipment)의 적절한 전력 사용 등을 요구한다.
3GPP에서는 Rel-8부터 non-3GPP 액세스 (예를 들면, WLAN(wireless local access network))와의 연동(interworking)을 도입하면서 접속 가능한 액세스 네트워크를 발견하고 선택하기 하기 위한 ANDSF (access network discovery and selection functions)를 규격화하였다. ANDSF는 UE의 위치에서 접속 가능한 액세스 네트워크 발견 정보(예를 들어, WLAN, WiMAX location information 등), 사업자의 정책을 반영시킬 수 있는 시스템 간 이동성 정책(ISMP; inter-system mobility policies), 시스템간 라우팅 정책(ISRP, inter-system routing policy)을 전달하며, 이 정보를 기반으로 UE는 어떤 IP 트래픽을 어떤 액세스 네트워크를 통해 전송할지 결정할 수 있다. ISMP는 UE가 하나의 활성화된 액세스 네트워크 연결(예를 들어, WLAN 또는 3GPP)을 선택하는 것에 대한 네트워크 선택 규칙을 포함할 수 있다. ISRP는 UE가 잠재적인 하나 이상의 활성화된 액세스 네트워크 연결(예를 들어, WLAN과 3GPP 모두)을 선택하는 것에 대한 네트워크 선택 규칙을 포함할 수 있다. ISRP는 MAPCON(multiple access connectivity), IFOM(IP flow mobility) 및 non-seamless WLAN 오프로딩을 포함할 수 있다. ANDSF와 UE 간의 동적인 전달(dynamic provision)을 위해 OMA DM(open mobile alliance device management) 등이 사용될 수 있다.
MAPCON은 서로 다른 APN(access point name)을 사용하여 3GPP 액세스와 non-3GPP 액세스를 통해 동시에 복수의 패킷 데이터 네트워크(PDN; packet data network) 연결을 설정 및 유지하고, 전체 활성화된 PDN 연결 단위의 seamless 트래픽 오프로딩을 가능하게 하는 기술을 규격화한 것이다. MAPCON은 프로토콜 독립적인 기술이며, 이에 따라 PMIPv6(proxy mobile IPv6), GRP(GPRS tunneling protocol), DSMIPv6(dual stack mobile IPv6)이 사용될 수 있다. MAPCON을 위하여, ANDSF 서버는 오프로딩을 수행할 APN 정보, 액세스 네트워크 간의 우선순위 (routing rule), 오프로딩 방법이 적용되는 시간 (time of day) 및 오프로딩을 할 액세스 네트워크 (validity area) 정보 등을 제공할 수 있다.
IFOM은 MAPCON보다 융통성 있고 세분화된, IP 플로우 단위의 DSMIPv6 기반 3GPP/WLAN seamless 오프로딩 기술이다. DSMIPv6는 UE와 네트워크에서 IPv4와 IPv6을 모두 지원한다. IFOM은 이동 통신망의 다양화 및 이동성 지원이 핵심 기술로 부각됨에 따라 DSMIPv6를 채택하였다. 또한, IFOM은 IP 플로우 단위의 관리가 어렵다는 기술적 문제의 이유로 PMIPv6를 채택하지 않았다. 또한, IFOM은 UE가 자신의 이동을 탐지하여 에이전트에게 알리는 클라이언트 기반 MIP(mobile IP) 기술이다. 홈 에이전트(HA; home agent)는 이동 노드들의 이동성을 관리하는 에이전트로 플로우 바인딩 테이블(flow binding table)과 바인딩 캐쉬 테이블(binding cache table)을 가진다. IFOM은 MAPCON과 달리 UE가 같은 APN을 사용하여 PDN에 연결되는 경우라도 서로 다른 액세스 네트워크를 통해 접속 가능하다. IFOM은 이동성 및 오프로딩의 단위로 PDN이 아닌 특정 IP 트래픽 플로우 단위로 이동이 가능하게 하며, 이에 따라 서비스 제공의 유연성을 가진다. IFOM을 위해, ANDSF 서버는 오프로딩을 수행할 IP 플로우 정보, 액세스 네트워크 간의 우선순위 (routing rule), 오프로딩 방법이 적용되는 시간 (time of day) 및 오프로딩을 할 액세스 네트워크 (validity area) 정보 등을 제공할 수 있다.
Non-seamless WLAN 오프로딩은 어떤 특정 IP 트래픽의 경로를 WLAN으로 바꾸는 것뿐만 아니라 EPC(evolved packet core)를 경유하지 않도록 트래픽을 완전히 오프로딩 시키는 기술이다. 이동성 지원을 위해 PDN GW(packet data network gateway)에 앵커링(anchoring)이 수행되지 않으므로, 오프로딩 된 IP 트래픽은 3GPP 액세스로 다시 seamless하게 이동할 수 없다. Non-seamless WLAN 오프로딩을 위해, ANDSF 서버는 UE에게 IFOM을 위해 제공되는 정보와 유사한 정보를 제공할 수 있다.
다양한 시나리오에서 3GPP/WLAN 연동이 수행될 수 있다. 다양한 시나리오 중에서, 3GPP LTE와 연결된 UE가 기지국으로 UL 전송만이 가능하고 기지국으로부터 DL 수신이 어려운 경우나, 기지국으로부터 DL 수신만이 가능하고 기지국으로 UL 전송이 어려운 경우가 고려될 수 있다. 이와 같은 시나리오에서, 3GPP LTE를 위한 QoS(quality of service)를 관리하는 방법이 문제될 수 있다.
본 발명의 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 QoS(quality of service) 관리 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 셀룰러 망과 Wi-Fi 망으로의 데이터 동시 송수신이 가능한 단말(UE; user equipment)이, 위치 및/또는 네트워크 상황에 의해 셀룰러 망의 하향링크(DL; downlink) 또는 상향링크(UL; uplink)를 사용할 수 없거나 사용이 효과적이지 않은 위치에서 셀룰러 망으로 초기 접속을 시도 또는 전환할 때, 자원을 관리하는 방법을 제공한다.
일 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서, 단말(UE; user equipment)에 의한 초기 접속 절차(initial attach procedure)를 수행하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 제1 시스템에 대한 디커플링(decoupling) 지시자를 포함하는 접속 요청(attach request) 메시지를 eNB(evolved NodeB)로 전송하고, 및 상기 eNB로부터 RRC(radio resource control) 연결 재구성(connection reconfiguration) 메시지를 수신하는 것을 포함하며, 상기 제1 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 제1 시스템의 하향링크(DL; downlink)와 상향링크(UL; uplink)가 디커플링 되는지 여부에 대한 정보를 포함하고, 상기 제1 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 단말이 상기 제1 시스템에 대하여 DL 수신만이 가능한지 UL 전송만이 가능한지에 대한 정보를 포함한다.
다른 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서, PCRF(policy and charging rules functions)에 의한 QoS(quality of service)를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 제1 시스템의 하향링크(DL; downlink)와 상향링크(UL; uplink)가 디커플링(decoupling) 되는지 여부에 대한 정보 및 특정 단말이 상기 제1 시스템에 대하여 DL 수신만이 가능한지 UL 전송만이 가능한지에 대한 정보를 PDN GW(P-GW; packet data network gateway)로부터 수신하고, 및 상기 수신한 정보를 기반으로 설정된 QoS 파라미터를 상기 P-GW로 전송하는 것을 포함한다.
셀룰러 망의 DL 또는 UL만 사용 가능한 경우, 무선 자원 낭비를 줄일 수 있다.
도 1은 셀룰러 시스템이다.
도 2는 WLAN(wireless local area network) 시스템을 나타낸다.
도 3은 3GPP LTE에서 초기 접속(initial attach) 절차를 나타낸다.
도 4는 3GPP LTE에서 P-GW에 의한(P-GW initiated) 베어러 QoS(quality of service) 업데이트를 포함하는 베어러 수정(bearer modification) 절차를 나타낸다.
도 5는 3GPP LTE에서 UE의 요청에 의한 베어러 자원 수정(bearer resource modification) 절차를 나타낸다.
도 6은 추가 업데이트 타입(additional update type) IE(information element)의 일 예를 나타낸다.
도 7은 3GPP LTE/Wi-Fi 연동의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 8은 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 망 시나리오의 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조의 또 다른 예를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조의 또 다른 예를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조의 또 다른 예를 나타낸다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위한 NAS 신호를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위한 NAS 신호를 전송하는 방법의 또 다른 예를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위한 셀룰러 DL/UL 디커플링 지시자를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 커플링에서 셀룰러 DL/UL 디커플링으로 전환하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 커플링에서 셀룰러 DL/UL 디커플링으로 전환하는 방법의 또 다른 예를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링에서 셀룰러 DL/UL 커플링으로 전환하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링에서 셀룰러 DL/UL 커플링으로 전환하는 방법의 또 다른 예를 나타낸다.
도 22는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
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) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 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(institute of electrical and electronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)을 제공한다. 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.
설명을 명확하게 하기 위해, LTE-A 및 IEEE 802.11을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 셀룰러 시스템이다. 도 1을 참조하면, 셀룰러 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; BS; base station)을 포함한다. BS(11)는 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; UE; user equipment)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. BS(11)는 일반적으로 UE(12)와 통신하는 고정된 지점을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
UE는 통상적으로 하나의 셀에 속하는데, UE가 속한 셀을 서빙 셀(serving cell)이라 한다. 서빙 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 BS를 서빙 BS라 한다. 셀룰러 시스템은 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 포함한다. 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 인접 셀(neighbor cell)이라 한다. 인접 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 BS를 인접 BS라 한다. 서빙 셀 및 인접 셀은 UE를 기준으로 상대적으로 결정된다.
이 기술은 하향링크(DL; downlink) 또는 상향링크(UL; uplink)에 사용될 수 있다. 일반적으로 DL은 BS(11)에서 UE(12)로의 통신을 의미하며, UL은 UE(12)에서 BS(11)으로의 통신을 의미한다. DL에서 송신기는 BS(11)의 일부분이고, 수신기는 UE(12)의 일부분일 수 있다. UL에서 송신기는 UE(12)의 일부분이고, 수신기는 BS(11)의 일부분일 수 있다.
도 2는 WLAN(wireless local area network) 시스템을 나타낸다. WLAN 시스템은 Wi-Fi로 불릴 수 있다. 도 2를 참조하면, WLAN 시스템은 하나의 AP(20; access point)와 복수의 STA(31, 32, 33, 34, 40; station)을 포함한다. AP(20)는 각 STA(31, 32, 33, 34, 40)와 연결되어 통신할 수 있다. WLAN 시스템은 하나 이상의 기본 서비스 세트(BSS; basic service set)를 포함한다. BSS는 BSS 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 STA의 집합으로써, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다.
인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)는 하나 이상의 non-AP STA, 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템 및 분산 시스템을 제공하는 AP를 포함한다. 인프라스트럭쳐 BSS에서, AP는 BSS의 non-AP STA을 관리한다. 따라서, 도 2에서 보여진 WLAN 시스템은 인프라스트럭쳐 BSS를 포함할 수 있다. 반면, 독립 BSS(IBSS; independent BSS)는 애드-혹(ad-hoc) 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP를 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 non-AP STA가 분산된 방식으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA가 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, 분산 시스템으로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
STA은 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 MAC(media access control)과 무선 매체에 대한 물리 계층(physical layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 보다 넓은 의미로 AP와 비 AP STA을 모두 포함한다.
non-AP STA는 AP은 아닌 STA으로, non-AP STA은 이동 단말(mobile terminal), 무선 기기(wireless device), 무선 송수신 유닛(WTRU; wireless transmit/receive unit), 사용자 장비(UE; user equipment), 이동국(MS; mobile station), 이동 가입자 유닛(mobile subscriber unit) 또는 단순히 user 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 non-AP STA을 STA으로 지칭하도록 한다.
AP는 해당 AP에게 결합된(associated) STA을 위하여 무선 매체를 통해 분산 시스템에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 STA 사이의 통신은 기본적으로 AP를 통해 이루어지는 것이 원칙이나, 직접 링크(direct link)가 설정된 경우에는 STA 간의 직접 통신이 가능하다. AP는 집중 제어기(central controller), 기지국(BS; base station), NodeB, BTS(base transceiver system), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.
복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분산 시스템을 통해 서로 연결될 수 있다. 서로 연결된 복수의 BSS는 확장 서비스 세트(ESS; extended service set)로 불릴 수 있다. ESS에 포함되는 AP 및/또는 STA는 서로 통신할 수 있고, 동일한 ESS 내에서 STA는 끊김 없는(seamless) 통신을 유지하면서 한 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
도 3은 3GPP LTE에서 초기 접속(initial attach) 절차를 나타낸다. 이는 3GPP TS 23.401 V12.3.0 (2013-12)의 5.3.2.1절을 참조할 수 있다. UE/사용자는 등록(registration)을 요구하는 서비스를 수신하기 위하여 네트워크에 등록할 필요가 있다. 이러한 등록을 네트워크 접속이라 한다. EPS(evolved packet system)의 UE/사용자를 위한 상시 접속된(always-on) IP(Internet protocol) 연결은 네트워크 접속 중에 기본 EPS 베어러(default EPS bearer)를 설정함으로써 가능하다. 기본 EPS 베어러에 적용되는 PCC(policy and charging control) 규칙은 PDN GW(P-GW; packet data network gateway)에서 미리 정의될 수 있고, P-GW 자신에 의해서 네트워크 접속 중에 활성화될 수 있다. 네트워크 접속 절차는 해당 UE를 위한 전용(dedicated) EPS 베어러를 설정하기 위하여 하나 또는 복수의 전용 베어러 설정 절차를 트리거할 수 있다. 네트워크 접속 절차 중에, UE는 IP 주소 할당을 요구할 수 있다. IP 주소 할당을 위하여 오직 IETF(internet engineering task Force) 기반 메커니즘을 사용하는 UE들도 지원된다.
초기 접속 절차 중에, ME(mobile equipment) 식별자(identity)가 UE로부터 획득된다. MME(mobility management entity) 오퍼레이터는 EIR(equipment identity register)로 ME 식별자를 검사할 수 있다. MME는 ME 식별자(IMEISV; international mobile station equipment identity software version)를 HSS(home subscriber server) 및 P-GW로 전달한다.
초기 접속 절차는 네트워크로부터 일반 서비스를 얻을 수 없으나 긴급 서비스를 수행할 필요가 있는 UE에 의해서 긴급 접속을 위하여 사용된다. 이러한 UE들은 제한된 서비스 상태에 있다. 또한, 일반 서비스를 위하여 접속했고 설정된 긴급 베어러를 가지지 않으며 제한된 서비스 상태(예를 들어, 제한된 트래킹 영역 또는 허용되지 않은 CSG(closed subscriber group)의 셀에 캠프 온(camp on)하고 있는 UE도, 긴급 서비스를 받기 위한 접속임을 지시하는 초기 접속 절차를 초기화할 수 있다. 제한된 서비스 상태에 있지 않은 UE, 즉 셀에 normally 캠프 온하고 있는 UE는 이미 접속되어 있지 않은 경우 일반 초기 접속을 초기화할 수 있고, 긴급 EPS 베어러 서비스를 수신하기 위하여 UE 요청 PDN 연결 절차를 초기화할 수 있다.
네트워크의 부하를 제한하기 위하여, 새로운 PLMN(public land mobile network) (즉, 등록 PLMN 또는 등록 PLMN의 EPLMN(equivalent PLMN)으로 초기 접속을 수행하는 경우에만, PLMN 변경에서 IMSI(international mobile subscriber identity)로 초기 접속을 수행하도록 구성된 UE가 다른 저장된 임시 식별자 대신 자신의 IMSI에 의해서 자신을 식별할 수 있다.
또한, UE가 이미 non-3GPP 액세스 네트워크 상으로 활성화된 PDN 연결을 가지고 있고 복수의 액세스 네트워크 상으로 서로 다른 APN(access point name)에 동시 PDN 연결을 설정하기를 원할 때, 초기 접속 절차는 E-UTRAN 상으로 첫 번째 PDN 연결을 설정할 때에 사용된다.
도 3을 참조하면, 단계 S50에서, UE는 선택된 네트워크 및 이전 GUMMEI(globally unique mobility management entity identifier)를 지시하는 RRC(radio resource control) 파라미터와 함께, 접속 요청(attach request) 메시지를 eNB로 전송하여 접속 절차를 초기화한다. eNB는 상기 선택된 네트워크 및 상기 이전 GUMMEI를 나르는 RRC 파라미터로부터 MME를 얻는다. 단계 S51에서, eNB는 상기 선택된 네트워크, CSG 접속 모드, CSG ID, L-GW(local gateway) 주소 및 상기 접속 요청 메시지를 수신한 셀의 TAI(tracking area ID)+ECGI(E-UTRAN cell global ID)와 함께, 접속 요청 메시지를 S1-MME 제어 메시지인 초기 UE(initial UE) 메시지에 포함하여 새로운 MME로 전달한다.
새로운 MME는 IMSI 획득, 가입자 인증, NAS 보안 키 설정, 위치 등록 등의 절차를 추가로 수행할 수 있다. 새로운 MME는 서빙 GW(S-GW; serving gateway)를 선택하고, UE와 연관된 기본 베어러를 위해 EPS 베어러 ID를 할당한다. 그리고 단계 S52에서, 새로운 MME는 세션 생성 요청(create session request) 메시지를 선택된 S-GW로 전송한다. S-GW는 자신의 EPS 베어러 테이블 내에 새로운 엔트리를 생성하고, 단계 S53에서, 세션 생성 요청 메시지를 P-GW 주소에 의해 지시되는 P-GW로 전송한다.
P-GW는 자신의 EPS 베어러 컨텍스트 테이블 내에 새로운 엔트리를 생성하고, 기본 베어러를 위하여 과금(charging) ID를 생성한다. 새로운 엔트리는 P-GW가 사용자 평면(user-plane) PDU(protocol data unit)를 S-GW와 PDN 간에서 라우팅하는 것 및 과금을 시작하는 것을 허용한다. 단계 S54에서, P-GW는 세션 생성 응답(create session response) 메시지를 S-GW로 전송한다. 단계 S55에서, S-GW는 세션 생성 응답 메시지를 새로운 MME로 전송한다.
단계 S56에서, 새로운 MME는 접속 승낙(attach accept) 메시지를 eNB로 전송한다. 접속 승낙 메시지는 S1-MME 제어 메시지인 초기 컨텍스트 설정 요청(initial context setup request) 메시지에 포함된다. 단계 S57에서, eNB는 EPS 무선 베어러 ID를 포함하는 RRC 연결 재구성(RRC connection reconfiguration) 메시지를 UE로 전송한다. 이때 접속 승낙 메시지가 함께 UE로 전송된다. 단계 S58에서, UE는 RRC 연결 재구성 완료(RRC connection reconfiguration complete) 메시지를 eNB로 전송한다. 단계 S59에서, eNB는 초기 컨텍스트 응답(initial context response) 메시지를 새로운 MME로 전송한다.
단계 S60에서, UE는 접속 완료(attach complete) 메시지를 포함하는 직접 전달(direct transfer) 메시지를 eNB로 전송한다. 단계 S61에서, eNB는 수신한 접속 완료 메시지를 UL NAS(non-access stratum) 전달 메시지(UL NAS transport) 메시지에 포함하여 새로운 MME로 전달한다.
단계 S59에서 초기 컨텍스트 응답 메시지를, 단계 S61에서 접속 완료 메시지를 수신한 새로운 MME는, 단계 S62에서 베어러 수정 요청(modify bearer request) 메시지를 S-GW로 전송한다. 단계 S63에서, S-GW는 베어러 수정 응답(modify bearer response) 메시지를 새로운 MME로 전송한다.
도 4는 3GPP LTE에서 P-GW에 의한(P-GW initiated) 베어러 QoS(quality of service) 업데이트를 포함하는 베어러 수정(bearer modification) 절차를 나타낸다. 이 절차는 하나 또는 여러 개의 EPS 베어러 QoS 파라미터인 QCI(QoS class of identifier), GBR(guaranteed bit rate), MBR(maximum bit rate), 또는 ARP(allocation and retention priority) (기본 EPS 베어러의 QCI 또는 ARP 포함)가 수정되는 경우, 또는 APN-AMBR(access point name aggregate maximum bit rate)를 수정하기 위하여 사용된다.
도 4를 참조하면, P-GW는 서비스 데이터 플로우의 인증된 QoS가 변경되었는지 또는 서비스 데이터 플로우가 활성 베어러로 합해지는지 활성 베어러로부터 제거되는지를 결정하기 위하여 QoS 정책을 사용한다. P-GW는 TFT(traffic flow template )를 생성하고, 트래픽 플로우 집합(traffic flow aggregate)을 맞추기 위하여 EPS 베어러 QoS를 업데이트한다. 그리고, 단계 S70에서, P-GW는 베어러 업데이트 요청(update bearer request) 메시지를 S-GW로 전송한다. 단계 S71에서, S-GW는 베어러 업데이트 요청 메시지를 MME로 전송한다.
단계 S72에서, MME는 세션 관리 요청(session management request) 메시지를 eNB로 전송한다. 또한, MME는 베어러 수정 요청(bearer modify request) 메시지를 eNB로 전송한다. eNB는 수정된 EPS 베어러 QOS를 무선 베어러 QoS에 맵핑한다. 단계 S73에서, eNB는 RRC 연결 재구성 메시지를 UE로 전송한다. 단계 S74에서, UE는 RRc 연결 재구성 완료 메시지를 eNB로 전송함으로써, 무선 베어러 수정을 인정한다. 단계 S75에서, eNB는 베어러 수정 응답(bearer modify response) 메시지를 MME로 전송함으로써, 베어러 수정을 인정한다.
UE의 NAS 계층은 EPS 베어러 ID를 포함하는 세션 관리 응답(session management response) 메시지를 생성한다. 단계 S76에서, UE는 세션 관리 응답 메시지를 포함하는 직접 전달 메시지를 eNB로 전송한다. 단계 S77에서, eNB는 세션 관리 응답 메시지를 포함하는 UL NAS 전달 메시지를 MME로 전송한다.
단계 S75에서 베어러 수정 응답 메시지를, 단계 S77에서 세션 관리 응답 메시지를 수신한 MME는, 단계 S78에서 베어러 업데이트 응답(update bearer response) 메시지를 S-GW로 전송함으로써 베어러 수정을 인정한다. 단계 S79에서, S-GW는 베어러 업데이트 응답 메시지를 P-GW로 전송함으로써, 베어러 수정을 인정한다.
도 5는 3GPP LTE에서 UE의 요청에 의한 베어러 자원 수정(bearer resource modification) 절차를 나타낸다. 이 절차는 UE가 특정 QoS 요구를 가지는 하나의 트래픽 플로우 집합에 대하여 베어러 자원의 수정(예를 들어, 자원의 할당 또는 해제)을 요청하는 것을 허용한다. 또는, 이 절차는 UE가 QoS의 변화 없이 활성 트래픽 플로우 집합을 위하여 사용되는 패킷 필터의 수정을 요청하는 것을 허용한다. 네트워크가 승낙한 경우, 요청은 전용 베어러 활성화(dedicated bearer activation) 절차 또는 베어러 수정 절차 중 어느 하나를 적용하며, 또는 전용 베어러는 P-GW에 의한 베어러 비활성화(bearer deactivation) 절차를 사용하여 비활성화 된다. 이 절차는 UE가 이미 P-GW와 PDN 연결을 가지고 있을 때 UE에 의해서 사용된다. UE는 이전 절차가 완료되기 이전에 베어러 자원 수정 요청(request bearer resource modification) 메시지를 전송할 수 있다.
이 절차에서, UE는 PTI(procedure transaction identifier) 및 EPS 베어러 ID와 함께, 부분 TFT인 TAD(traffic aggregate description)를 전송한다 (TAD 동작이 기존 패킷 필터에 수정, 삭제 또는 추가일 때). TAD 동작이 수정 또는 삭제일 때, TAD의 패킷 필터 ID는 자원이 수정되는 EPS 베어러의 TFT 패킷 필터 ID와 동일하다(TFT 패킷 필터 ID와 EPS 베어러 ID의 연결이 PDN 연결 내에서 유일한 패킷 필터 ID를 나타내기 때문). TAD는 UE가 네트워크로부터 현재 PTI에 관련된 TFT를 수신한 후에, UE에 의해 해제된다.
도 5를 참조하면, 단계 S80에서, UE는 베어러 자원 수정 요청 메시지를 MME로 전송한다. 단계 S81에서, MME는 베어러 자원 명령(bearer resource command) 메시지를 선택된 S-GW로 전송한다. 단계 S82에서, S-GW는 베어러 자원 명령 메시지를 P-GW로 전송한다. 요청이 받아들여진 경우, 단계 S83에서, 전용 베어러 활성화 절차, P-GW에 의한 베어러 비활성화 절차 또는 전용 베어러 수정 절차 중 어느 하나가 적용된다.
SDF(service data flow) QoS 파라미터는 모두 PCRF(policy and charging rules function)에 의해 제공된다. EPS 베어러 QoS 파라미터 중에서, 기본 베어러에 적용되는 QoS 파라미터는 사업자에 의해 HSS에 가입 정보로 제공되고, 기본 베어러 생성시 MME가 기본 베어러 QoS 프로파일을 HSS로부터 수신하여 EPS 개체에 제공한다. HSS에 의해 제공된 기본 베어러 QoS 파라미터는 EPS 세션 생성시 PCRF에게 QoS 규칙을 인증받을 때 갱신될 수 있다. eNB에서 제어되는 UE-AMBR은 HSS에 의해 제공되지만 MME가 갱신할 수 있다. MME는 UE-AMBR을 갱신하는 경우, 모든 활성화된 PDN의 APN-AMBR의 합이 HSS에 의해 제공된 값의 범위 내가 되도록 갱신할 수 있다. 전용 베어러에 적용되는 QoS 파라미터는 PCRF에 의해 제공된다. PCRF는 전용 베어러 생성시 SPR(subscriber profile repository)로부터 사용자 가입 정보를 수신하여 QoS 파라미터를 결정한다.
도 6은 추가 업데이트 타입(additional update type) IE(information element)의 일 예를 나타낸다. 추가 업데이트 타입 IE의 목적은 결합된 접속 절차 또는 결합된 트래킹 영역 업데이트(tracking area updating) 절차를 위한 요청의 타입에 대한 추가 정보를 제공하는 것이다. 추가 업데이트 타입은 타입 1 IE이다. 추가 업데이트 타입 IE는 도 6과 표 1에 나타난 것과 같이 코딩된다.
Additional update type value (AUTV) (octet 1) | |
Bit | |
1 | |
0 | No additional information. If received it shall be interpreted as request for combined attach or combined tracking area updating. |
1 | SMS only |
Bits 4 to 2 of octet 1 are spare and shall be all coded as zero. | |
셀룰러/WLAN 연동(interworking 또는 interoperation)이 설명된다. 5세대 이동 통신 기술의 요구사항 중 하나로 이종 무선 통신 시스템 간의 연동이 있다. 언제 어디서나 쉽게 접속할 수 있고 효율적인 성능을 유지할 수 있도록, 5세대 이동 통신 시스템은 복수의 RAT(radio access technology)를 도입할 수 있다. 5세대 이동 통신 시스템은 이종 무선 통신 시스템 간의 연동을 통하여 복수의 RAT을 융합하여 사용할 수 있다. 이종 무선 통신 시스템 간의 연동에 의하여, 최대 처리량(peak throughput)이 증가할 수 있고, 데이터 트래픽이 오프로딩 될 수 있다. 5세대 이동 통신 시스템을 구성하는 복수의 RAT의 각 개체는 서로 정보를 교환할 수 있고, 이에 따라 5세대 이동 통신 시스템 내의 사용자에게 최적의 통신 시스템을 제공할 수 있다.
5세대 이동 통신 시스템을 구성하는 복수의 RAT 중에서, 특정 RAT는 주(primary) RAT 시스템으로 동작할 수 있고, 다른 특정 RAT는 부(secondary) RAT 시스템으로 동작할 수 있다. 즉, 주 RAT 시스템은 주로 5세대 이동 통신 시스템 내의 사용자에게 통신 시스템 및 제어 정보를 제공하는 역할을 하고, 부 RAT 시스템은 주 RAT 시스템을 보조하고 데이터 전송을 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로 커버리지가 비교적 넓은 셀룰러 시스템이 주 RAT 시스템이 될 수 있다. 셀룰러 시스템은 3GPP LTE, 3GPP LTE-A 또는 IEEE 802.16 시스템(예를 들어, WiMax, WiBro) 중 어느 하나일 수 있다. 커버리지가 비교적 좁은 WLAN 시스템이 부 RAT 시스템이 될 수 있다. WLAN 시스템은 Wi-Fi일 수 있다. 특히, WLAN은 다양한 UE에서 공통적으로 이용되는 무선 통신 시스템이므로, 셀룰러/WLAN 연동은 우선 순위가 높은 융합 기술이다. 셀룰러/WLAN 연동에 의한 오프로딩(offloading)을 통해, 셀룰러 시스템의 커버리지와 용량이 증가할 수 있다.
도 7은 3GPP LTE/Wi-Fi 연동의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다. 3GPP LTE와 Wi-Fi의 연동은 셀룰러 시스템과 WLAN 시스템의 연동의 현실적인 모델이다. 도 7을 참조하면, 두 개 이상의 RAT에 접속할 수 있는 능력을 가진 멀티 RAT UE(multi-RAT UE)는 E-UTRAN 내의 eNB와 연결되며, 또한 Wi-Fi 내의 AP와 연결된다. eNB는 각각 S1-AP 및 GTP-U(GPRS tunneling protocol user plane)를 통해 EPC(evolved packet core) 내의 MME 및 S-GW와 각각 연결된다. AP는 EPC 내의 ePDG(evolved packet data gateway) 및 DHCP(dynamic host configuration protocol)와 연결된다. S-GW와 ePDG는 인터넷과 연결되는 P-GW와 연결된다. P-GW 또는 EPC 등을 거치는 백본 망(backbone network)을 통해 AP와 eNB 간에 백홀 제어 연결(backhaul control connection)이 존재할 수 있다. 또는, eNB와 AP 간에 무선 제어 연결이 존재할 수 있다. 이외에 AP는 EPC 내의 AAA(authentication, authorization and accounting) 서버와 연결된다. AAA 서버는 P-GW와 연결되고, 또한 EPC 내의 HSS와 연결된다. HSS는 MME와 연결된다.
도 7에서 설명된 구조를 이용하여 멀티 RAT UE 기반으로 3GPP LTE와 Wi-Fi의 연동이 수행될 수 있다. 멀티 RAT UE가 특정 RAT에 접속하기 위해서, 멀티 RAT UE가 특정 RAT로 연결의 설정을 요청하고, 해당 RAT를 통해 데이터를 송수신 할 수 있다. 이는 중심 망(core network) 기반의 UE에 의한 멀티 RAT 접속 기술이다. 또한, ANDSF(access network discovery and selection function) 서버를 이용하여 복수의 RAT 간에 정보가 교환될 수 있다.
도 8은 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 망 시나리오의 예를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 망 시나리오는 다음과 같이 구분될 수 있다.
1) 셀룰러 only 접속: UE는 오직 3GPP LTE에만 접속한다. UE는 3GPP LTE를 통해 제어 정보(C-plane) 또는 데이터(U-plane)를 전송/수신한다. 이 시나리오에서 Wi-Fi 자동 전환/동시 전송을 위해 필요한 사전 기술들이 정의될 수 있다. 예를 들어, 3GPP LTE/Wi-Fi 연동을 위한 AP 정보 관리는 네트워크 레벨에서 이루어진다. Wi-Fi 발견 또는 Wi-Fi 접속은 장치 레벨에서 이루어진다.
2-1) 셀룰러/Wi-Fi 동시 접속 및 U-plane 자동 전환: UE는 3GPP LTE와 Wi-Fi에 동시에 접속한다. UE는 3GPP LTE를 통해 제어 정보를 전송/수신한다. U-plane 자동 전환 이후에 모든 데이터는 Wi-Fi만을 통해 전송/수신된다.
2-2) 셀룰러/Wi-Fi 동시 접속 및 U-plane 동시 전송: UE는 3GPP LTE와 Wi-Fi에 동시에 접속한다. UE는 3GPP LTE를 통해 제어 정보 및 데이터를 전송/수신한다. 또한, UE는 Wi-Fi를 통해 데이터를 전송/수신한다. U-plane 동시 전송을 위하여 베어러/플로우/데이터 자동 전환이 수행될 수 있다. 베어러/플로우/데이터 자동 전환 후 대역폭 분리(segregation)/집합(aggregation)을 이용하여 3GPP LTE/Wi-Fi를 통해 데이터가 동시에 전송/수신될 수 있다. 대역폭 분리는 플로우별 자동 전환으로, 서로 다른 플로우는 서로 다른 RAT를 통해 전송될 수 있도록 하는 기술이다. 이때, 플로우별 자동 전환은 하나 또는 하나 이상의 서비스/IP 플로우별 자동 전환일 수 있다. 즉, 대역폭 분리는 데이터 무선 베어러(또는 EPS 베어러)별 자동 전환일 수 있다. 대역폭 집합은 동일한 플로우라 하더라도 데이터 단위로 서로 다른 RAT를 통해 전송될 수 있도록 하는 기술이다.
3) Wi-Fi only 접속: UE는 오직 Wi-Fi에만 접속한다. UE는 Wi-Fi를 통해 제어 정보 또는 데이터를 전송/수신한다. 이 시나리오는 2-1) 또는 2-2) 시나리오 이후 특별한 경우에 발생할 수 있으며, Wi-Fi 기반으로 3GPP LTE의 링크를 제어하는 기술이 정의될 수 있다. 예를 들어, 3GPP LTE의 링크 중 페이징 또는 무선 링크 실패에 대한 제어 정보가 Wi-Fi를 통해 수신될 수 있다.
4-1) 셀룰러 DL/UL 디커플링(decoupling) (셀룰러 DL only): UE는 3GPP LTE와 Wi-Fi에 동시에 접속한다. 그러나, 3GPP LTE를 통해 UL 전송이 어려운 경우이다. 즉, UL 전송은 Wi-Fi를 거쳐야 한다. UE는 3GPP LTE를 통해 DL을 수신하고, Wi-Fi를 통해 UL을 전송할 수 있다.
4-2) 셀룰러 DL/UL 디커플링(셀룰러 UL only): UE는 3GPP LTE와 Wi-Fi에 동시에 접속한다. 그러나, 3GPP LTE를 통해 DL 수신이 어려운 경우이다. 즉, DL 수신은 Wi-Fi를 거쳐야 한다. UE는 3GPP LTE를 통해 UL을 전송하고, Wi-Fi를 통해 DL을 수신할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 종래의 셀룰러/WLAN 연동 기술은 UE 요청 기반으로 설계되어, 셀룰러 망과 WLAN 망 사이의 연동이 필요하지 않았다. 따라서, 특정 네트워크 서버가 WLAN 정보를 관리하며, UE의 요청에 의해 RAT 간(inter-RAT) 핸드오버가 가능하였다. 또한, 무선 레벨에서의 제어 없이 네트워크 레벨에서의 플로우 이동성/IP 플로우 맵핑만을 지원함으로써, UE가 복수의 RAT로 접속이 가능하였다. 이러한 이유로 종래의 셀룰러/WLAN 연동 기술에서는 셀룰러 망과 WLAN 망 간의 어떤 제어 연결도 필요하지 않았다. 그러나, UE 요청 기반의 셀룰러/WLAN 연동 기술은 네트워크의 상황을 정확하게 파악할 수 없고 UE 위주로 RAT가 선택되므로, 네트워크 전체의 효율을 높이는 데에 한계가 있다. 셀룰러/WLAN 연동을 통해 UE의 QoS 향상 및 전반적인 네트워크의 효율을 높이기 위해서는 UE 요청 기반의 셀룰러/WLAN 연동 대신 네트워크 기반의 밀착 결합(tightly-coupled) 멀티 RAT 관리 기술이 제공될 필요가 있다. 밀착 결합 멀티 RAT 관리 기술에서는 네트워크 레벨에서 서로 다른 RAT 사이에 직접 제어 연결이 설정되어 보다 효율적이고 빠른 연동이 수행될 수 있어야 하며, 해당 연동의 주체에 의해 UE의 데이터가 최적의 RAT를 통해 전송될 수 있어야 한다.
3D 빔포밍(beamforming) 등으로 인하여 eNB의 성능이 향상되면서, UE는 eNB로부터 충분한 세기의 DL 신호를 수신할 수 있으나, 위치적인 제약(예를 들어, 셀 경계 또는 실내)으로 인해 특정 지역에 있는 UE는 eNB로 UL 전송을 하기 어렵거나 또는 단말의 처리량을 고려할 때 성능이 좋지 않을 수 있다. 이는 도 8의 4-1) 시나리오에 대응된다. 또는, 스몰 셀(small cell)이 많아지고 UE의 성능이 향상되면서, UE는 eNB로 UL 신호를 충분히 전송할 수 있으나, eNB의 전송 파워나 성능 부족으로 인하여 UE는 eNB로부터 DL 신호를 충분히 수신하지 못할 수 있다. 또는, 인접 셀로부터의 간섭의 영향으로 인하여 eNB로부터 DL 신호를 수신하기 어려울 수 있다. 이는 도 8의 4-2) 시나리오에 대응된다.
위와 같이 셀룰러 망의 eNB로 UL 전송이 어렵거나 eNB로부터의 DL 수신이 어려운 경우, UE를 위한 EPS 세션 설정 절차를 수행할 때 EPS 베어러의 자원 낭비를 줄이기 위하여 EPS 베어러의 QoS를 설정할 필요가 있다. 이를 위해, eNB는 특정 UE에 대하여 셀룰러 망이 DL 또는 UL 중 어느 하나만 가능한 셀룰러 망인지 알 수 있어야 한다. 또한, UE가 초기 접속 절차를 수행할 때 또는 셀룰러 DL/UL 디커플링을 수행할 때, DL 또는 UL 중 어느 하나만 가능한 셀룰러 망임을 고려하여 베어러 자원 관리를 하기 위한 베어러의 QoS 설정이 필요하다. 그러나 지금까지 이에 대하여 정의된 바가 없다. 따라서, 셀룰러 DL/UL 디커플링을 수행할 때 베어러의 QoS 관리를 위한 절차가 새롭게 정의될 필요가 있다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 따라, (1) 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위한 NAS 신호 전송 방법, (2) 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위한 초기 접속 절차, 및 (3) 셀룰러 DL/UL 디커플링과 셀룰러 DL/UL 커플링의 전환 방법을 설명한다. 이하에서 특정 셀룰러 DL/UL 디커플링 트리거 조건이 만족하는 경우 (예를 들어, UE가 특정 UL 최대 전송 횟수를 초과한 경우, 또는 특정 임계값 이상의 셀룰러 DL 신호를 수신하지 못한 경우 등), 초기 접속 절차를 수행하는 UE는 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위해 정의된 DL/UL 동기를 획득하고 RRC 연결 설정 절차를 수행하며 Wi-Fi로 결합(association)을 수행한 상황임을 가정한다. 이에 따라 eNB와 AP는 서로에 대한 정보를 획득할 수 있고 임의의 UE가 셀룰러 DL only 또는 UL only 환경에 있는지를 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링이 적용되는 시나리오는 다음과 같다.
(1) 셀룰러 DL/Wi-Fi UL: DL은 3GPP LTE를 통해 수신되고, UL은 Wi-Fi를 통해 전송되는 경우이다.
- DL/UL 불균형 상황: UE가 eNB와 AP 중 AP에 더 가깝게 위치할 수 있다. 따라서, UE는 eNB와 AP의 전송 파워의 차이에 의하여 DL 채널의 성능이 좋은 eNB보다 인접한 AP로 UL을 전송하는 것이 성능이 더 좋을 수 있다.
- 간섭 완화(interference mitigation): UE(특히 셀 경계의 UE)의 UL 전송이 이웃 셀의 UL 전송에 간섭을 일으킬 수 있다. 이때 UE는 간섭의 공격자(aggressor)가 되며, 이러한 UE의 UL 자원을 Wi-Fi로 옮길 수 있다.
- UE 전송 파워 제한/파워 세이빙: UE(특히 셀 경계의 UE)가 3GPP LTE와 Wi-Fi를 통해 동시에 UL을 전송할 수 없는 경우이다.
- 3GPP LTE의 UL 오프로딩: eNB의 송신기 성능 향상으로 인해 DL 전송은 가능하지만, UE의 UL 수신이 어려운 경우이다. 예를 들어, 실내 또는 음영 지역에 위치한 UE가 이에 해당할 수 있다.
(2) 셀룰러 UL/Wi-Fi DL: UL은 3GPP LTE를 통해 전송되고, DL은 Wi-Fi를 통해 수신되는 경우이다.
- Wi-Fi의 UL이 혼잡(heavy)한 상황: AP가 DL 전송을 위해 UE들과 서로 경쟁하기 때문에 DL 전송을 위한 기회 획득이 쉽지 않은 경우이다.
- 간섭 완화: 이웃 셀의 DL 전송이 UE(특히 셀 경계의 UE)의 DL 전송에 간섭을 일으킬 수 있다. 이때 UE는 간섭의 피해자(victim)이 되며, 이러한 UE의 DL 자원을 Wi-Fi로 옮길 수 있다.
- UE 전송 파워 제한/파워 세이빙: UE(특히 셀 경계의 UE)가 3GPP LTE와 Wi-Fi를 통해 동시에 UL을 전송할 수 없는 경우이다.
- 3GPP LTE의 DL 오프로딩: eNB의 전송 파워나 성능 부족으로 인해 DL 전송이 불가능한 경우이다.
위의 설명에서 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링의 경우를 2가지로 나누었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, DL/UL 디커플링은 IP 플로우, EPS 베어러, SDF 단위로 적용될 수 있다. 또한, 위에서 설명된 시나리오에서 셀룰러 DL/UL 디커플링 대신 Wi-Fi DL/UL 디커플링이 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 셀룰러 DL/UL 디커플링을 중심으로 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조의 일 예를 나타낸다. 도 9를 참조하면, eNB는 MME/S-GW와 연결되고, MME/S-GW는 P-GW 및 HSS와 연결된다. AP는 WAG(Wi-Fi access gateway)와 연결되며, WAG는 P-GW 및 AAA 서버와 연결된다. ePDG는 신뢰되지 않는 접속(un-trusted access)에서만 포함될 수 있다. AAA 서버는 HSS와 연결된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 도 10의 구조는 도 9의 구조와 동일하며, 추가적으로 eNB와 AP 간의 RAN(radio access network) 인터페이스가 존재한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 도 11을 참조하면, eNB와 eAP는 중심 망 인터페이스를 통해 MME/S-GW와 연결된다. eNB와 eAP 간에는 RAN 인터페이스가 존재한다. MME/S-GW는 P-GW 및 HSS와 연결된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 복수의 RAT을 지원하는 멀티 RAT BS가 MME/S-GW와 연결된다. S-GW는 P-GW 및 HSS와 연결된다.
또한, 이하의 설명에서 3GPP LTE/Wi-Fi의 연동을 제어하는 개체는 3GPP LTE의 개체로 가정한다. 즉, 연동 기능은 기존의 eNB, MME 또는 새롭게 정의되는 IWME(interworking management entity) 중 어느 하나에서 구현되는 것으로 가정한다. 연동 기능은 eNB-UE 또는 eNB-AP 사이에 발생할 수 있는 연동 관련 절차에 관련되며, 연동을 제어하는 개체는 AP 정보를 저장/관리할 수 있다. 또한, 연동을 제어하는 개체는 자신의 커버리지 내에 있는 멀티 RAT UE들의 정보도 저장/관리할 수 있다. 또한, Wi-Fi의 AP와 3GPP LTE의 eNB, MME 또는 IWME 등의 3GPP LTE 개체는 서로 정보를 공유할 수 있다고 가정한다. 정보 공유는 도 7에서 설명된 유선 제어 연결을 통해 수행될 수 있다. 즉, 백본 망을 통해 설정된 새로운 인터페이스를 통해 정보가 공유될 수 있다. 또는, 정보 공유는 도 7에서 설명된 eNB와 AP 간의 무선 제어 연결을 통해 수행될 수 있다. eNB와 무선 인터페이스를 가지는 AP는 eAP(enhanced AP)로 불릴 수 있다. eAP는 Wi-Fi의 MAC/PHY뿐만 아니라 3GPP LTE 프로토콜 스택도 지원하여야 하며, eNB의 관점에서 UE의 역할을 하며 eNB와 통신할 수 있다. 또는, 정보 공유는 ANDSF와 같은 기존의 망 외의 서버를 통해 수행될 수 있다.
1. 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위한 NAS 신호 전송 방법
본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링에 따라, NAS 신호는 기존과 다른 경로로 전송될 수 있다. 먼저, 셀룰러 DL only의 경우, UE에서 MME로 전송되는 NAS 신호가 AP, eNB 등을 통해 다양한 방법으로 전송될 수 있다. UE의 NAS 신호 전송 방법은 백홀 지연(backhaul delay) 등을 고려하여 결정될 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위한 NAS 신호를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸다. 도 13 및 도 14를 참조하면, 방법 1에서 UE의 NAS UL 신호가 AP, (ePDG), P-GW/S-GW 및 eNB를 통해 MME로 전송될 수 있다. 방법 1은 도 9 및 도 10에서 설명된 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조에서 적용될 수 있다. 방법 2에서 UE의 NAS UL 신호가 AP 및 eNB를 통해 MME로 전송될 수 있다. 방법 2는 도 10 및 도 11에서 설명된 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조에서 적용될 수 있다. 방법 3에서 UE의 NAS UL 신호가 AP만을 통해 바로 MME로 전송될 수 있다. 방법 3은 도 11 및 도 12에서 설명된 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조에서 적용될 수 있다.
셀룰러 UL only의 경우, MME에서 UE로 전송되는 NAS 신호가 AP, eNB 등을 통해 다양한 방법으로 전송될 수 있다. MME의 NAS 신호 전송 방법은 백홀 지연 등을 고려하여 결정될 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위한 NAS 신호를 전송하는 방법의 또 다른 예를 나타낸다. 도 15 및 도 16을 참조하면, 방법 1에서 MME의 NAS DL 신호가 eNB, P-GW/S-GW, (ePDG) 및 AP를 통해 UE로 전송될 수 있다. 방법 1은 도 9 및 도 10에서 설명된 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조에서 적용될 수 있다. 방법 2에서 MME의 NAS DL 신호가 eNB 및 AP를 통해 UE로 전송될 수 있다. 방법 2는 도 10 및 도 11에서 설명된 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조에서 적용될 수 있다. 방법 3에서 MME의 NAS DL 신호가 AP만을 통해 바로 UE로 전송될 수 있다. 방법 3은 도 11 및 도 12에서 설명된 3GPP LTE와 Wi-Fi의 융합 통신 시스템의 구조에서 적용될 수 있다.
2. 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위한 초기 접속 절차
종래 기술에 의하면, 기본 베어러에 적용되는 QoS 파라미터는 사업자에 의해 HSS에 가입 정보로 제공되고, 기본 베어러 생성시 MME가 HSS로부터 기본 베어러 QoS 파라미터를 수신하여 받아 EPS 개체들에게 제공한다. HSS에 의해 제공된 기본 베어러 QoS 파라미터는 EPS 세션 생성시 PCRF에게 QoS 규칙을 인증받을 때 갱신될 수 있다. 전용 베어러에 적용되는 QoS 파라미터는 PCRF에 의해 제공된다. 그러나 EPS 개체들이 셀룰러 DL/UL 디커플링의 상황을 인지하지 못하고 네트워크에서 알려준 QoS 파라미터에 따라서 베어러의 QoS를 적용하는 경우, UE가 사용할 수 있는 자원에 제한을 주거나 혹은 베어러를 위한 자원에 제한을 줄 수 있다. 예를 들어, DL 데이터를 전송하지 않고 있는 베어러에 DL에 대한 MBR을 설정하는 경우 UE를 위해서 정의된 UE-AMBR를 초과하는 경우에 트래픽을 버리기 때문에, 실제 UE가 DL 트래픽을 더 받을 수 있음에도 불구하고 UE-AMBR를 초과한 것으로 인지하여 DL 트래픽을 받지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이때, 기본 베어러 및/또는 전용 베어러 에 셀룰러 DL/UL 디커플링을 적용 할 수 있다.
따라서, 셀룰러 DL/UL 디커플링의 적용을 위하여, 초기 접속 절차에서 EPS 개체들이 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 또는 UL only 여부를 알 수 있도록 하는 방법이 제안될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 가정에 의하여 UE 및 eNB는 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 또는 UL only 여부를 알고 있으므로, 초기 접속 절차에서 전송되는 접속 요청 메시지에 이와 같은 정보를 알려주는 지시자를 포함하여 전송함으로써, MME, S-GW, P-GW 등이 이와 같은 사실을 알 수 있도록 할 수 있다. UE는 접속 요청 메시지 내에 셀룰러 DL/UL 디커플링 정보 필드 또는 지시자를 새롭게 정의하고, 이를 통해 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 또는 UL only 여부에 대한 정보를 전송할 수 있다. 또는 기존에 정의되어 있던 추가 업데이트 타입 IE의 유보된 비트(reserved bits)를 통해 셀룰러 DL/UL 디커플링 정보 필드 또는 지시자를 새롭게 정의하고, 상기 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 DL/UL 디커플링 정보 지시자가 2비트로 정의되는 경우, “00”은 셀룰러 DL/UL 커플링을, “01”은 셀룰러 DL/UL 디커플링 및 셀룰러 DL only를, “10”은 셀룰러 DL/UL 디커플링 및 셀룰러 UL only를 지시할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링을 위한 셀룰러 DL/UL 디커플링 지시자를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸다.
단계 S100에서, UE는 셀룰러 DL/UL 디커플링 지시자를 포함하는 접속 요청 메시지를 eNB로 전송한다. 단계 S101에서, eNB는 셀룰러 DL/UL 디커플링 지시자를 포함하는 접속 요청 메시지를 MME로 전송한다.
UE로부터 셀룰러 DL/UL 디커플링 지시자를 포함하는 접속 요청 메시지를 수신한MME는 셀룰러 DL/UL 디커플링 지시자에 따라 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 혹은 UL only 여부를 알 수 있다. MME는 IMSI 획득, 가입자 인증, NAS 보안 키 설정, 위치 등록 등의 과정을 추가로 할 수 있다. 이후 단계 S110에서, MME는 UE의 가입자 프로필 정보 외에 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 혹은 UL only 여부에 대한 정보를 포함하는 세션 생성 요청 메시지를 S-GW로 전송한다. 따라서, 세션 생성 요청 메시지를 수신한 S-GW는 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 혹은 UL only 여부를 알 수 있다.
단계 S111에서, S-GW 역시 UE의 가입자 프로필 정보 외에 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 혹은 UL only 여부에 대한 정보를 포함하는 세션 생성 요청 메시지를 P-GW로 전송한다. 세션 생성 요청 메시지를 수신한 P-GW는 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 혹은 UL only 여부를 알 수 있다.
이후, P-GW와 PCRF는 생성할 베어러의 QoS 파라미터를 획득하거나 또는 인증 절차를 수행한다. 이때 베어러 설정을 위한 QoS 파라미터는 PCRF에 의해서 제공된 또는 HSS에 의해서 제공된 베어러의 QoS 파라미터에서 결정될 수 있다. PCRF로부터 QoS 파라미터를 획득하는 경우, P-GW가 PCRF로 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 혹은 UL only 여부를 알려주고, PCRF는 이와 같은 환경에 맞는 QoS 파라미터를 설정할 수 있다. 또는, 혹은 P-GW가 PCRF가 전송한 베어러의 QoS 파라미터에서 셀룰러 DL 또는 UL only인 경우에 각각 특정 UL 혹은 DL의 QoS 파라미터(예를 들어, MBR, GBR)를 0으로 설정하고 이를 PCRF에게 알려줄 수 있다. 이후, PCRF의 인증 과정이 추가될 수 있다. PCRF가 HSS로부터 획득한 QoS 파라미터를 인증하는 경우, P-GW가 PCRF로 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 또는 UL only 여부 및 HSS로부터 획득한 QoS 파라미터를 알려주고, PCRF는 이와 같은 환경에 맞는 QoS 파라미터를 인증할 수 있다. 또는, 혹은 P-GW가 HSS로부터 획득한 QoS 파라미터 중 셀룰러 DL 혹은 UL only인 경우에 각각 특정 UL 혹은 DL의 QoS 파라미터(예를 들어, MBR, GBR)를 0으로 설정하고 이를 PCRF에게 알려줄 수 있다. 이후, PCRF의 인증 과정이 추가될 수 있다.
단계 S120에서, P-GW는 설정된 QoS에 대한 정보를 포함하는 세션 생성 응답 메시지를 S-GW로 전송한다. 이후의 절차는 도 3에서 설명된 기존의 초기 접속 절차와 동일할 수 있다. 즉, 도 17의 단계 S121, S130 및 S140은 도 3의 단계 S55, S56 및 S57에 각각 대응될 수 있다. 이때, UE가 전송한 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부 및 셀룰러 DL 혹은 UL only 여부에 대한 정보를 EPS 개체들이 수신했음을 지시하는 정보가 추가로 포함될 수 있다.
한편, 셀룰러 DL or UL only에 있는 UE가 AP로 채널 접속을 수행할 때 QoS를 보장받는 방법의 하나로, P-GW가 AP로 특정 UE의 베어러 설정 QoS에 대한 정보를 AP로 전송할 수 있다. 예를 들어 특정 UE가 셀룰러 DL only 환경에 있는 경우에, 특정 UE의 AP를 통한 UL 전송을 셀룰러 DL only 환경에 있지 않은 다른 UE의 UL 전송보다 우선적으로 보장할 필요성이 있다. 이에 따라 P-GW는 특정 UE의 정보 및 특정 UE에게 이전 절차에 의해서 베어러 설정시 UL 데이터 전송에서 보장해 주어야 하는 QoS에 대한 정보를 AP로 전송할 수 있다. 특정 UE의 베어러 설정 QoS에 대한 정보를 수신한 AP는 특정 UE가 체널 접속을 수행할 때 셀룰러 망을 통해 UL을 전송할 수 있는 UE보다 우선하여 QoS를 고려하여 자원을 할당할 수 있다. 또는, 본 발명의 가정에 의해서 AP는 특정 UE가 셀룰러 DL or UL only 여부를 알고 있으므로, 셀룰러 DL or UL only 환경에 있지 않은 다른 UE보다 우선적으로 전송을 보장할 수도 있다. 이 때, 특정 UE가 QoS에 대한 정보를 기존의 TC(traffic category)나 TSPEC(traffic specification)을 통해 전송할 수 있다. 또는, 앞의 절차에 의해서 UE 및 EPS 개체들이 임의의 UE가 셀룰러 DL or UL only 여부를 알 수 있으므로, 이후에 P-GW 또는 UE가 EPS 베어러를 생성할 때 이를 고려하여 EPS 베어러의 QoS를 관리할 수 있다.
3. 셀룰러 DL/UL 디커플링과 셀룰러 DL/UL 커플링 전환 방법
먼저, UE가 3GPP LTE와 Wi-Fi에 연결되어 있을 때, 셀룰러 DL/UL 커플링에서 특정 조건에 의해서 셀룰러 DL/UL 디커플링으로 전환할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 커플링에서 셀룰러 DL/UL 디커플링으로 전환하는 방법의 일 예를 나타낸다. 도 18의 셀룰러 DL/UL 디커플링 전환 방법은 UE에 의해서 초기화되는 방법이다. UE에 의한 셀룰러 DL/UL 디커플링으로 전환은 특정 트리거 조건을 만족할 때 수행될 수 있다. 예를 들어, 특정 UE가 eNB와 AP로 전송하는 전송 파워의 합과 UE가 전송할 수 있는 파워의 차이가 특정 임계값 이하인 경우, UE의 파워 세이빙 목적인 경우, 또는 UE의 셀룰러 DL 수신 데이터율(data rate)이 특정 임계값 이하인 경우에 셀룰러 DL/UL 디커플링이 UE에 의해 초기화 될 수 있다.
도 18을 참조하면, 단계 S200에서 UE는 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부를 결정한다. 셀룰러 DL/UL 디커플링으로 전환하기로 결정한 경우, 단계 S210에서 UE는 셀룰러 DL/UL 디커플링 요청 메시지를 eNB를 거쳐 MME로 전송한다. 셀룰러 DL/UL 디커플링 요청 메시지는 AP의 SSID(service set ID), IP 플로우/EPS 베어러 ID, 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부, 셀룰러 DL 또는 UL only 여부 등을 포함할 수 있다.
단계 S220에서, MME는 셀룰러 DL/UL 디커플링 명령 메시지를 S-GW로 전송한다. 셀룰러 DL/UL 디커플링 명령 메시지는 AP의 SSID, IP 플로우/EPS 베어러 ID, 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부, 셀룰러 DL 또는 UL only 여부 등을 포함할 수 있다. 단계 S230에서, P-GW와 PCRF는 PCEF(policy and charging enforcement function)에 의한 IP-CAN 세션 수정을 시작할 수 있다.
단계 S240에서, S-GW는 셀룰러 DL/UL 디커플링 응답 메시지를 MME를 거쳐 eNB로 전송한다. 셀룰러 DL/UL 디커플링 응답 메시지는 요청된 셀룰러 DL/UL 디커플링을 승인하는 경우에 전송될 수 있으며, AP의 SSID, AP의 IP, 승인된 IP 플로우/EPS 베어러의 ID, 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부, 셀룰러 DL 또는 UL only 여부 등을 포함할 수 있다.
단계 S250에서 eNB는 RRC 연결 재구성 메시지를 UE로 전송하고, 단계 S251에서 UE는 RRC 연결 재구성 완료 메시지를 eNB로 전송한다. 이후에, 도 4에서 설명된 단계 S75 이후의 절차가 동일하게 수행될 수 있다.
UE에 의해 초기화 되는 셀룰러 DL/UL 디커플링을 수행할 때, 미리 설정된 베어러 자원의 낭비를 막기 위하여 도 5에서 설명된 UE의 요청에 의한 베어러 자원 수정 절차가 적용될 수 있다. 그러나 보다 빠른 전환을 위해서 UE가 셀룰러 DL/UL 디커플링 요청 메시지를 전송할 때, MME, S-GW 및 P-GW는 UE가 전송한 EPS 베어러의 QoS 업데이트 요청을 한 것으로 간주하고 셀룰러 DL or UL only 여부에 따라서 EPS 베어러의 QoS를 업데이트 할 수 있다. 예를 들어 UE가 셀룰러 DL/UL 디커플링 요청 메시지를 통해 EPS ID #1 및 셀룰러 DL only임을 나타내는 셀룰러 DL/UL 디커플링 지시자를 전송한 경우, MME, S-GW 및 P-GW는 UE가 EPS #1의 셀룰러 DL/UL 디커플링을 요청하였으며, 특히 셀룰러를 통해서 DL을 전송하며 UL을 다른 RAT으로 전송함을 요청하였음을 알 수 있다. 이에 따라, MME, S-GW 및 P-GW는 EPS 베어러를 위한 자원 낭비를 방지하기 위해서 EPS 베어러의 UL을 위한 MBR, GBR을 0으로 업데이트 할 수 있다. 또는, UE가 셀룰러 DL/UL 디커플링 요청 메시지를 통해 EPS ID #1, 셀룰러 UL only임을 나타내는 셀룰러 DL/UL 디커플링 지시자를 전송한 경우, MME, S-GW 및 P-GW는 UE가 EPS #1의 셀룰러 DL/UL 디커플링을 요청하였으며, 특히 셀룰러를 통해서 UL을 전송하며 DL을 다른 RAT으로 전송함을 요청하였음을 알 수 있다. 이에 따라, MME, S-GW 및 P-GW는 EPS 베어러를 위한 자원 낭비를 방지하기 위해서 EPS 베어러의 DL을 위한 MBR, GBR을 0로 업데이트 할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 커플링에서 셀룰러 DL/UL 디커플링으로 전환하는 방법의 또 다른 예를 나타낸다. 도 19의 셀룰러 DL/UL 디커플링 전환 방법은 네트워크에 의해서 초기화되는 방법이다. 네트워크에 의한 셀룰러 DL/UL 디커플링으로 전환은 특정 트리거 조건을 만족할 때 수행될 수 있다. 예를 들어, eNB와 AP가 수신하는 특정 UE의 신호의 수신 파워 중 어느 하나가 특정 임계값 이상으로 큰 경우에 네트워크에 의해 셀룰러 DL/UL 디커플링으로 전환이 수행될 수 있다. 임의의 UE가 수신한 eNB와 AP 신호의 파워에 대한 정보를 eNB 및/또는 AP가 알 수 있는 경우, 임의의 UE의 UL 처리량 성능을 향상시키기 위해 셀룰러의 UL 전송을 AP로 디커플링할 수 있다. 이를 위해서 eNB와 AP 간에 특정 UE로부터의 셀룰러, Wi-Fi 신호의 수신 파워에 대한 정보를 교환(eNB->AP, AP->eNB, eNB<->AP)하기 위한 메시지, 정보 교환 주기 등이 새롭게 정의될 수 있다. 또는, UE가 측정 결과를 보고한 셀룰러 수신 데이터율이 특정 임계값 이하인 경우, UE가 셀룰러로 전송한 데이터율이 특정 임계값 이하인 경우, 셀룰러의 DL 또는 UL 오프로딩, 또는 AP의 DL 또는 UL 오프로딩의 경우에 네트워크에 의한 셀룰러 DL/UL 디커플링이 초기화 될 수 있다.
도 19를 참조하면, 단계 S300에서 네트워크 개체(eNB, MME, S-GW, P-GW)는 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부를 결정한다. 셀룰러 DL/UL 디커플링으로 전환하기로 결정한 경우, 단계 S310에서 네트워크 개체들 간에 셀룰러 DL/UL 디커플링 요청 메시지가 전송된다. 셀룰러 DL/UL 디커플링 요청 메시지는 AP의 SSID, IP 플로우/EPS 베어러 ID, 셀룰러 DL/UL 디커플링 여부, 셀룰러 DL 또는 UL only 여부 등을 포함할 수 있다. 단계 S320에서, P-GW와 PCRF는 PCEF에 의한 IP-CAN 세션 수정을 시작할 수 있다. 단계 S330에서 eNB는 RRC 연결 재구성 메시지를 UE로 전송하고, 단계 S331에서 UE는 RRC 연결 재구성 완료 메시지를 eNB로 전송한다. 단계 S340에서, eNB는 셀룰러 DL/UL 디커플링 응답 메시지를 MME를 거쳐 S-GW/P-GW로 전송한다.
네트워크에 의해 초기화 되는 셀룰러 DL/UL 디커플링을 수행할 때, 미리 설정된 베어러 자원의 낭비를 막기 위하여 도 4에서 설명된 P-GW에 의한 베어러 QoS 업데이트를 포함하는 베어러 수정 절차가 적용될 수 있다. 그러나 보다 빠른 전환을 위해서 네트워크 개체(eNB, MME, P-GW, ePDG, IWME)가 셀룰러 DL/UL 디커플링르 결정하고 셀룰러 DL/UL 디커플링 요청/응답 메시지를 전송할 때, MME, S-GW 및 P-GW는 EPS 베어러의 QoS 업데이트 요청을 한 것으로 간주하고 셀룰러 DL or UL only 여부에 따라서 EPS 베어러의 QoS를 업데이트 할 수 있다. 예를 들어 eNB가 셀룰러 DL/UL 디커플링 요청 메시지를 통해 EPS ID #1 및 셀룰러 DL only임을 나타내는 셀룰러 DL/UL 디커플링 지시자를 전송한 경우, MME, S-GW 및 P-GW는 eNB가 EPS #1의 셀룰러 DL/UL 디커플링을 요청하였으며, 특히 셀룰러를 통해서 DL을 전송하며 UL을 다른 RAT으로 전송함을 요청하였음을 알 수 있다. 이에 따라, MME, S-GW 및 P-GW는 EPS 베어러를 위한 자원 낭비를 방지하기 위해서 EPS 베어러의 UL을 위한 MBR, GBR을 0으로 업데이트 할 수 있다. 또는, eNB가 셀룰러 DL/UL 디커플링 요청 메시지를 통해 EPS ID #1, 셀룰러 UL only임을 나타내는 셀룰러 DL/UL 디커플링 지시자를 전송한 경우, MME, S-GW 및 P-GW는 eNB가 EPS #1의 셀룰러 DL/UL 디커플링을 요청하였으며, 특히 셀룰러를 통해서 UL을 전송하며 DL을 다른 RAT으로 전송함을 요청하였음을 알 수 있다. 이에 따라, MME, S-GW 및 P-GW는 EPS 베어러를 위한 자원 낭비를 방지하기 위해서 EPS 베어러의 DL을 위한 MBR, GBR을 0로 업데이트 할 수 있다.
UE가 3GPP LTE와 Wi-Fi에 연결되어 있을 때, 셀룰러 DL/UL 디커플링에서 특정 조건에 의해서 셀룰러 DL/UL 커플링으로 전환할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링에서 셀룰러 DL/UL 커플링으로 전환하는 방법의 일 예를 나타낸다. 도 20의 셀룰러 DL/UL 커플링 전환 방법은 UE에 의해서 초기화되는 방법이다. UE에 의한 셀룰러 DL/UL 커플링으로 전환은 특정 트리거 조건을 만족할 때 수행될 수 있다. 예를 들어, 특정 UE가 eNB와 AP로 전송하는 전송 파워의 합과 UE가 전송할 수 있는 파워의 차이가 특정 임계값 이상인 경우, 또는 UE가 수신한 AP의 DL 데이터율이 특정 임계값 이하인 경우에 셀룰러 DL/UL 커플링이 UE에 의해 초기화 될 수 있다.
도 20을 참조하면, 단계 S400에서 UE는 셀룰러 DL/UL 커플링 여부를 결정한다. 셀룰러 DL/UL 커플링으로 전환하기로 결정한 경우, 단계 S410에서 UE는 셀룰러 DL/UL 커플링 요청 메시지를 eNB를 거쳐 MME로 전송한다. 셀룰러 DL/UL 커플링 요청 메시지는 AP의 SSID, AP의 ID, IP 플로우/EPS 베어러 ID 및 QoS 등을 포함할 수 있다. 셀룰러 DL/UL 커플링 요청 메시지는 베어러의 QoS 설정을 요청할 수 있다. UE가 요청한 베어러의 QoS 파라미터는 PCRF의 인증 후에 업데이트 될 수 있다.
단계 S420에서, MME는 셀룰러 DL/UL 커플링 명령 메시지를 S-GW로 전송한다. 셀룰러 DL/UL 커플링 명령 메시지는 AP의 SSID, AP의 ID, IP 플로우/EPS 베어러 ID 및 QoS 등을 포함할 수 있다. 단계 S430에서, P-GW와 PCRF는 PCEF에 의한 IP-CAN 세션 수정을 시작할 수 있다.
단계 S440에서, S-GW는 셀룰러 DL/UL 커플링 응답 메시지를 MME를 거쳐 eNB로 전송한다. 셀룰러 DL/UL 커플링 응답 메시지는 요청된 셀룰러 DL/UL 커플링을 승인하는 경우에 전송될 수 있으며, AP의 SSID, AP의 IP, 승인된 IP 플로우/EPS 베어러의 ID, 및 QoS 등을 포함할 수 있다. 단계 S450에서 eNB는 RRC 연결 재구성 메시지를 UE로 전송하고, 단계 S451에서 UE는 RRC 연결 재구성 완료 메시지를 eNB로 전송한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 DL/UL 디커플링에서 셀룰러 DL/UL 커플링으로 전환하는 방법의 또 다른 예를 나타낸다. 도 21의 셀룰러 DL/UL 커플링 전환 방법은 네트워크에 의해서 초기화되는 방법이다. 네트워크에 의한 셀룰러 DL/UL 커플링으로 전환은 특정 트리거 조건을 만족할 때 수행될 수 있다. 예를 들어, eNB와 AP가 수신하는 특정 UE의 신호의 수신 파워 중 어느 하나가 특정 임계값 이하로 작은 경우에 네트워크에 의해 셀룰러 DL/UL 커플링으로 전환이 수행될 수 있다. 이를 위해서 eNB와 AP 간에 특정 UE로부터의 셀룰러, Wi-Fi 신호의 수신 파워에 대한 정보를 교환(eNB->AP, AP->eNB, eNB<->AP)하기 위한 메시지, 정보 교환 주기 등이 새롭게 정의될 수 있다. 또는, UE가 측정 결과를 보고한 셀룰러 수신 데이터율이 특정 임계값 이상이고 수신한 AP의 데이터율이 특정 임계값 이하인 경우, UE가 셀룰러로 전송한 데이터율이 특정 임계값 이상이고 AP로 전송한 데이터율이 특정 임계값 이하인 경우 또는 UE의 데이터율 증대의 경우에 네트워크에 의한 셀룰러 DL/UL 커플링이 초기화 될 수 있다.
도 21을 참조하면, 단계 S500에서 네트워크 개체(eNB, MME, S-GW, P-GW)는 셀룰러 DL/UL 커플링 여부를 결정한다. 단계 S510에서, P-GW와 PCRF는 PCEF에 의한 IP-CAN 세션 수정을 시작할 수 있다. 셀룰러 DL/UL 커플링으로 전환하기로 결정한 경우, 단계 S520에서 네트워크 개체들 간에 셀룰러 DL/UL 커플링 요청 메시지가 전송된다. 셀룰러 DL/UL 커플링 요청 메시지는 AP의 SSID, AP의 IP, IP 플로우/EPS 베어러 ID, QoS 등을 포함할 수 있다. 단계 S521에서 네트워크 개체들 간에 셀룰러 DL/UL 커플링 응답 메시지가 전송된다. 셀룰러 DL/UL 커플링 응답 메시지 역시 AP의 SSID, AP의 IP, IP 플로우/EPS 베어러 ID, QoS 등을 포함할 수 있다. 단계 S530에서 eNB와 UE는 RRC 연결 재구성 절차를 수행한다. 단계 S540에서, P-GW와 PCRF는 PCEF에 의한 IP-CAN 세션 수정을 종료할 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
제1 셀룰러 노드(800)는 프로세서(810; processor), 메모리(820; memory) 및 RF부(830; Radio Frequency unit)을 포함한다. 제1 셀룰러 노드(800)는 UE, eNB, MME, IWME, S-GW 또는 P-GW 중 어느 하나일 수 있다. 프로세서(810)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(810)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(820)는 프로세서(810)와 연결되어, 프로세서(810)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(830)는 프로세서(810)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
제2 셀룰러 노드(900)는 프로세서(910), 메모리(920) 및 RF부(930)을 포함한다. 제2 셀룰러 노드(800)는 UE, eNB, MME, IWME, S-GW 또는 P-GW 중 어느 하나일 수 있다. 프로세서(910)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(910)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
프로세서(810, 910)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(820, 920)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(830, 930)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(820, 920)에 저장되고, 프로세서(810, 910)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(820, 920)는 프로세서(810, 910) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(810, 910)와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (14)
- 무선 통신 시스템에서, 단말(UE; user equipment)에 의한 초기 접속 절차(initial attach procedure)를 수행하는 방법에 있어서,
제1 시스템에 대한 디커플링(decoupling) 지시자를 포함하는 접속 요청(attach request) 메시지를 eNB(evolved NodeB)로 전송하고; 및
상기 eNB로부터 RRC(radio resource control) 연결 재구성(connection reconfiguration) 메시지를 수신하는 것을 포함하며,
상기 제1 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 제1 시스템의 하향링크(DL; downlink)와 상향링크(UL; uplink)가 디커플링 되는지 여부에 대한 정보를 포함하고,
상기 제1 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 단말이 상기 제1 시스템에 대하여 DL 수신만이 가능한지 UL 전송만이 가능한지에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 접속 요청 메시지 내의 새로운 필드(field)에 의해 지시되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 접속 요청 메시지 내의 추가 업데이트 타입(additional update type) IE(information element)에 의해 지시되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 단말이 상기 제1 시스템에 대하여 DL 수신만이 가능함을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 제1 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 제1 시스템의 UL이 제2 스템으로 디커플링 됨을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 단말이 상기 제1 시스템에 대하여 UL 전송만이 가능함을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제1 시스템에 대한 디커플링 지시자는 상기 제1 시스템의 DL이 제2 시스템으로 디커플링 됨을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 시스템은 셀룰러 시스템이며,
제2 시스템은 WLAN(wireless local area network) 시스템인 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 eNB로 RRC 연결 재구성 완료(RRC connection reconfiguration complete) 메시지를 전송하는 것을 더 포함하는 방법. - 무선 통신 시스템에서, PCRF(policy and charging rules functions)에 의한 QoS(quality of service)를 전송하는 방법에 있어서,
제1 시스템의 하향링크(DL; downlink)와 상향링크(UL; uplink)가 디커플링(decoupling) 되는지 여부에 대한 정보 및 특정 단말이 상기 제1 시스템에 대하여 DL 수신만이 가능한지 UL 전송만이 가능한지에 대한 정보를 PDN GW(P-GW; packet data network gateway)로부터 수신하고; 및
상기 수신한 정보를 기반으로 설정된 QoS 파라미터를 상기 P-GW로 전송하는 것을 포함하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 P-GW로 전송한 QoS 파라미터 중 특정 QoS 파라미터가 0으로 설정된 QoS 파라미터를 상기 P-GW로부터 수신하는 것을 더 포함하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 P-GW가 HSS(home subscriber server)로부터 수신한 QoS 파라미터를 수신하는 것을 더 포함하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 QoS 파라미터를 인증하는 것을 더 포함하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 제1 시스템은 셀룰러 시스템이며,
제2 시스템은 WLAN(wireless local area network) 시스템인 것을 특징으로 하는 방법.
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