WO2016111590A1 - 무선 통신 시스템에서 페이징 전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 페이징 전송 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2016111590A1
WO2016111590A1 PCT/KR2016/000205 KR2016000205W WO2016111590A1 WO 2016111590 A1 WO2016111590 A1 WO 2016111590A1 KR 2016000205 W KR2016000205 W KR 2016000205W WO 2016111590 A1 WO2016111590 A1 WO 2016111590A1
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WO
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paging
level
terminal
message
base station
Prior art date
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PCT/KR2016/000205
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English (en)
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류진숙
이윤정
이재욱
변대욱
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엘지전자(주)
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/16—Gateway arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method for performing or supporting a paging message transmission to a terminal and an apparatus for supporting the same.
  • Mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring user activity.
  • the mobile communication system has expanded not only voice but also data service.As a result of the explosive increase in traffic, a shortage of resources and users are demanding higher speed services, a more advanced mobile communication system is required. have.
  • An object of the present invention is to propose a method for transmitting paging to a terminal in coverage enhancement.
  • An aspect of the present invention provides a method for transmitting a paging by a mobility management entity (MME) in a wireless communication system, the downlink data notification (S-GW) from the serving gateway (S-GW) Receiving a downlink data notification message and a downlink notification message from the S-GW, including a paging count and a coverage enhancement level (CE level) value to a base station eNB; And transmitting a paging message, wherein the CE level value may be a CE level received from a base station to which the terminal was last connected.
  • MME mobility management entity
  • S-GW downlink data notification
  • S-GW serving gateway
  • CE level coverage enhancement level
  • MME mobility management entity
  • the communication module for transmitting and receiving signals (communication module) and control the communication module
  • a processor configured to receive a downlink data notification message from a serving gateway (S-GW) and receive the downlink notification message from the S-GW.
  • S-GW serving gateway
  • CE level coverage enhancement level
  • the paging message may include an E-UTRAN Cell Global Identifier (ECGI) of a cell to which the CE level value is applied.
  • ECGI E-UTRAN Cell Global Identifier
  • the CE level may be received through an S1 UE context release complete message during an S1 release procedure.
  • the CE level value included in the paging message may be determined by the MME as one of a lowest value, an average value, a medium value, and a highest value in the total CE level value.
  • the CE level value included in the paging message may be the same regardless of the number of paging.
  • the CE level value included in the paging message is a CE level received through the S1 terminal context release completion message, and when the paging number is 2 or more, the paging message is included in the paging message.
  • the CE level value may be a ramped-up value according to the number of paging.
  • the CE level value may be transmitted only to the base station that has transmitted the CE level through the S1 terminal context release completion message.
  • the CE level value is any one determined by the MME among the lowest value, average value, medium value, and highest value among all CE level values
  • the CE level value included in the paging message may be a ramped-up value according to the number of paging.
  • the CE level value may be determined for each base station.
  • the paging message when the paging number is 1, the paging message includes the paging number and the CE level value.
  • the paging message when the paging number is 2 or more, the paging message includes the paging number and sets the CE level value. May not be included.
  • paging reception efficiency of a terminal in coverage enhancement can be improved.
  • unnecessary radio resource consumption can be prevented by paging (re) transmitting using a coverage enhancement level suitable for a terminal in coverage enhancement.
  • inefficient power consumption due to decoding of the terminal by paging (re) transmitting using a coverage enhancement level suitable for the terminal in coverage enhancement You can prevent it.
  • FIG. 1 is a view briefly illustrating an EPS (Evolved Packet System) to which the present invention can be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • E-UTRAN evolved universal terrestrial radio access network
  • FIG. 3 illustrates the structure of an E-UTRAN and an EPC in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 shows a structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5 shows an S1 interface protocol structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 is a diagram exemplarily illustrating a structure of a physical channel in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating EMM and ECM states in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8 illustrates a bearer structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a transmission path of a control plane and a user plane in an EMM registered state in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an ECM connection establishment procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a contention based random access procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a terminal trigger service request procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a network trigger service request procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a paging procedure in a wireless communication system that can be applied to the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating an S1 release procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 16 is a diagram illustrating a coverage enhancement operation in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 17 is a diagram illustrating an S1 release procedure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a paging transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • 19 to 23 are diagrams illustrating a paging transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • 24 and 25 illustrate a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point (AP), and the like. .
  • a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), and an AMS ( Advanced Mobile Station (WT), Wireless Terminal (WT), Machine-Type Communication (MTC) Device, Machine-to-Machine (M2M) Device, Device-to-Device (D2D) Device, etc.
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS subscriber station
  • AMS Advanced Mobile Station
  • WT Wireless Terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • downlink means communication from a base station to a terminal
  • uplink means communication from a terminal to a base station.
  • a transmitter may be part of a base station, and a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal and a receiver may be part of a base station.
  • 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
  • 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 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA).
  • 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.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802, 3GPP and 3GPP2. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • Evolved Packet System A network system consisting of an Evolved Packet Core (EPC), which is a packet switched core network based on Internet Protocol (IP), and an access network such as LTE and UTRAN.
  • EPC Evolved Packet Core
  • IP Internet Protocol
  • UMTS is an evolutionary network.
  • NodeB base station of UMTS network. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • eNodeB base station of EPS network. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • a terminal may be referred to in terms of terminal, mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the terminal may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smartphone, a multimedia device, or the like, or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or a vehicle-mounted device.
  • the term "terminal” or “terminal” in the MTC related content may refer to an MTC terminal.
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • Machine Type Communication Communication performed by a machine without human intervention. It may also be referred to as M2M (Machine to Machine) communication.
  • MTC terminal (MTC UE or MTC device or MTC device): a terminal having a communication function through a mobile communication network and performing an MTC function (for example, a vending machine, a meter reading device, etc.).
  • MTC server A server on a network that manages an MTC terminal. It may exist inside or outside the mobile communication network. It may have an interface that an MTC user can access. In addition, the MTC server may provide MTC related services to other servers (Services Capability Server (SCS)), or the MTC server may be an MTC application server.
  • SCS Services Capability Server
  • MTC mobile broadband
  • services e.g., remote meter reading, volume movement tracking, weather sensors, etc.
  • (MTC) application server a server on a network where (MTC) applications run
  • MTC feature A function of a network to support an MTC application.
  • MTC monitoring is a feature for preparing for loss of equipment in an MTC application such as a remote meter reading
  • low mobility is a feature for an MTC application for an MTC terminal such as a vending machine.
  • MTC subscriber An entity having a connection relationship with a network operator and providing a service to one or more MTC terminals.
  • MTC group A group of MTC terminals that share at least one MTC feature and belongs to an MTC subscriber.
  • SCS Services Capability Server
  • External Identifier An identifier used by an external entity (e.g., an SCS or application server) of a 3GPP network to point to (or identify) an MTC terminal (or a subscriber to which the MTC terminal belongs). Globally unique.
  • the external identifier is composed of a domain identifier and a local identifier as follows.
  • Domain Identifier An identifier for identifying a domain in a control term of a mobile communication network operator.
  • One provider may use a domain identifier for each service to provide access to different services.
  • Local Identifier An identifier used to infer or obtain an International Mobile Subscriber Identity (IMSI). Local identifiers must be unique within the application domain and are managed by the mobile telecommunications network operator.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • RAN Radio Access Network: a unit including a Node B, a Radio Network Controller (RNC), and an eNodeB controlling the Node B in a 3GPP network. It exists at the terminal end and provides connection to the core network.
  • RNC Radio Network Controller
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • RANAP RAN Application Part: between the RAN and the node in charge of controlling the core network (ie, Mobility Management Entity (MME) / Serving General Packet Radio Service (GPRS) Supporting Node) / MSC (Mobile Switching Center) Interface.
  • MME Mobility Management Entity
  • GPRS General Packet Radio Service
  • MSC Mobile Switching Center
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Non-Access Stratum A functional layer for transmitting and receiving signaling and traffic messages between a terminal and a core network in a UMTS and EPS protocol stack. The main function is to support the mobility of the terminal and to support the session management procedure for establishing and maintaining an IP connection between the terminal and the PDN GW.
  • FIG. 1 is a diagram briefly illustrating an EPS (Evolved Packet System) to which the present invention may be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • the network structure diagram of FIG. 1 briefly reconstructs a structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • EPC Evolved Packet Core
  • SAE System Architecture Evolution
  • SAE is a research project to determine network structure supporting mobility between various kinds of networks.
  • SAE aims to provide an optimized packet-based system, for example, supporting various radio access technologies on an IP basis and providing improved data transfer capability.
  • the EPC is a core network of an IP mobile communication system for a 3GPP LTE system and may support packet-based real-time and non-real-time services.
  • a conventional mobile communication system i.e., a second generation or third generation mobile communication system
  • the core network is divided into two distinct sub-domains of circuit-switched (CS) for voice and packet-switched (PS) for data.
  • CS circuit-switched
  • PS packet-switched
  • the function has been implemented.
  • the sub-domains of CS and PS have been unified into one IP domain.
  • the EPC may include various components, and in FIG. 1, some of them correspond to a Serving Gateway (SGW) (or S-GW), PDN GW (Packet Data Network Gateway) (or PGW or P-GW), A mobility management entity (MME), a Serving General Packet Radio Service (GPRS) Supporting Node (SGSN), and an enhanced Packet Data Gateway (ePDG) are shown.
  • SGW Serving Gateway
  • PDN GW Packet Data Network Gateway
  • MME mobility management entity
  • GPRS General Packet Radio Service
  • SGSN Serving General Packet Radio Service
  • ePDG enhanced Packet Data Gateway
  • the SGW acts as a boundary point between the radio access network (RAN) and the core network, and is an element that functions to maintain a data path between the eNodeB and the PDN GW.
  • the SGW serves as a local mobility anchor point. That is, packets may be routed through the SGW for mobility in the E-UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later).
  • E-UTRAN Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later.
  • SGW also provides mobility with other 3GPP networks (RANs defined before 3GPP Release-8, such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • EDGE Enhanced Data rates for Global Evolution
  • the PDN GW corresponds to the termination point of the data interface towards the packet data network.
  • the PDN GW may support policy enforcement features, packet filtering, charging support, and the like.
  • untrusted networks such as 3GPP networks and non-3GPP networks (e.g., Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), trusted divisions such as Code Division Multiple Access (CDMA) networks or Wimax). It can serve as an anchor point for mobility management with the network.
  • I-WLANs Interworking Wireless Local Area Networks
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • FIG. 1 shows that the SGW and the PDN GW are configured as separate gateways, two gateways may be implemented according to a single gateway configuration option.
  • the MME is an element that performs signaling and control functions for supporting access to a network connection, allocation of network resources, tracking, paging, roaming, handover, and the like.
  • the MME controls the control plane functions related to subscriber and session management.
  • the MME manages a number of eNodeBs and performs signaling for the selection of a conventional gateway for handover to other 2G / 3G networks.
  • the MME also performs functions such as security procedures, terminal-to-network session handling, and idle terminal location management.
  • SGSN handles all packet data, such as user's mobility management and authentication to other 3GPP networks (eg GPRS networks).
  • 3GPP networks eg GPRS networks.
  • the ePDG acts as a secure node for untrusted non-3GPP networks (eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.).
  • untrusted non-3GPP networks eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.
  • a terminal having IP capability includes an IP service network provided by an operator (ie, an operator) via various elements in the EPC, based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • an operator ie, an operator
  • 3GPP access based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • IMS IMS
  • FIG. 1 illustrates various reference points (eg, S1-U, S1-MME, etc.).
  • a conceptual link defining two functions existing in different functional entities of E-UTRAN and EPC is defined as a reference point.
  • Table 1 below summarizes the reference points shown in FIG. 1.
  • various reference points may exist according to the network structure.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility resources between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and the PDN GW.
  • E-UTRAN evolved universal terrestrial radio access network
  • the E-UTRAN system is an evolution from the existing UTRAN system and may be, for example, a 3GPP LTE / LTE-A system.
  • Communication networks are widely deployed to provide various communication services, such as voice (eg, Voice over Internet Protocol (VoIP)) over IMS and packet data.
  • voice eg, Voice over Internet Protocol (VoIP)
  • VoIP Voice over Internet Protocol
  • an E-UMTS network includes an E-UTRAN, an EPC, and one or more UEs.
  • the E-UTRAN consists of eNBs providing a control plane and a user plane protocol to the UE, and the eNBs are connected through an X2 interface.
  • X2 user plane interface (X2-U) is defined between eNBs.
  • the X2-U interface provides non guaranteed delivery of user plane packet data units (PDUs).
  • An X2 control plane interface (X2-CP) is defined between two neighboring eNBs.
  • X2-CP performs functions such as context transfer between eNBs, control of user plane tunnel between source eNB and target eNB, delivery of handover related messages, and uplink load management.
  • the eNB is connected to the terminal through a wireless interface and is connected to an evolved packet core (EPC) through the S1 interface.
  • EPC evolved packet core
  • the S1 user plane interface (S1-U) is defined between the eNB and the serving gateway (S-GW).
  • the S1 control plane interface (S1-MME) is defined between the eNB and the mobility management entity (MME).
  • the S1 interface performs an evolved packet system (EPS) bearer service management function, a non-access stratum (NAS) signaling transport function, network sharing, and MME load balancing function.
  • EPS evolved packet system
  • NAS non-access stratum
  • the S1 interface supports a many-to-many-relation between eNB and MME / S-GW.
  • MME provides NAS signaling security, access stratum (AS) security control, inter-CN inter-CN signaling to support mobility between 3GPP access networks, and performing and controlling paging retransmission.
  • EWS Earthquake and Tsunami Warning System
  • CMAS Commercial Mobile Alert System
  • FIG. 3 illustrates the structure of an E-UTRAN and an EPC in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • an eNB may select a gateway (eg, MME), route to the gateway during radio resource control (RRC) activation, scheduling of a broadcast channel (BCH), and the like. Dynamic resource allocation to the UE in transmission, uplink and downlink, and may perform the function of mobility control connection in the LTE_ACTIVE state.
  • the gateway is responsible for paging initiation, LTE_IDLE state management, ciphering of the user plane, System Architecture Evolution (SAE) bearer control, and NAS signaling encryption. It can perform the functions of ciphering and integrity protection.
  • FIG. 4 shows a structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 (a) shows the radio protocol structure for the control plane and FIG. 4 (b) shows the radio protocol structure for the user plane.
  • the layers of the air interface protocol between the terminal and the E-UTRAN are based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) standard model known in the art of communication systems. It may be divided into a first layer L1, a second layer L2, and a third layer L3.
  • the air interface protocol between the UE and the E-UTRAN consists of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and vertically stacks a protocol stack for transmitting data information. (protocol stack) It is divided into a user plane and a control plane, which is a protocol stack for transmitting control signals.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by the terminal and the network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • an application layer for example, voice data or Internet packet data
  • a physical layer which is a first layer (L1), provides an information transfer service to a higher layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer located at a higher level through a transport channel, and data is transmitted between the MAC layer and the physical layer through the transport channel.
  • Transport channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted over the air interface.
  • data is transmitted between different physical layers through a physical channel between a physical layer of a transmitter and a physical layer of a receiver.
  • the physical layer is modulated by an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • a physical downlink control channel is a resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink shared channel (DL-SCH) and uplink shared channel (UL-SCH) to the UE.
  • PCH paging channel
  • DL-SCH downlink shared channel
  • UL-SCH uplink shared channel
  • the PDCCH may carry an UL grant that informs the UE of resource allocation of uplink transmission.
  • PDFICH physical control format indicator channel informs the UE of the number of OFDM symbols used for PDCCHs and is transmitted every subframe.
  • a physical HARQ indicator channel (PHICH) carries a HARQ acknowledgment (ACK) / non-acknowledge (NACK) signal in response to uplink transmission.
  • the physical uplink control channel (PUCCH) carries uplink control information such as HARQ ACK / NACK, downlink request and channel quality indicator (CQI) for downlink transmission.
  • a physical uplink shared channel (PUSCH) carries a UL-SCH.
  • the MAC layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the MAC layer multiplexes / demultiplexes into a transport block provided as a physical channel on a transport channel of a MAC service data unit (SDU) belonging to the logical channel and mapping between the logical channel and the transport channel.
  • SDU MAC service data unit
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission. Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • the RLC layer In order to guarantee the various quality of service (QoS) required by the radio bearer (RB), the RLC layer has a transparent mode (TM), an unacknowledged mode (UM) and an acknowledgment mode (AM). There are three modes of operation: acknowledge mode.
  • AM RLC provides error correction through an automatic repeat request (ARQ). Meanwhile, when the MAC layer performs an RLC function, the RLC layer may be included as a functional block of the MAC layer.
  • the packet data convergence protocol (PDCP) layer of the second layer (L2) performs user data transmission, header compression, and ciphering functions in the user plane.
  • Header compression is relatively large and large in order to allow efficient transmission of Internet protocol (IP) packets, such as IPv4 (internet protocol version 4) or IPv6 (internet protocol version 6), over a small bandwidth wireless interface. It means the function to reduce the IP packet header size that contains unnecessary control information.
  • IP Internet protocol
  • IPv4 Internet protocol version 4
  • IPv6 Internet protocol version 6
  • a radio resource control (RRC) layer located at the lowest part of the third layer L3 is defined only in the control plane.
  • the RRC layer serves to control radio resources between the terminal and the network.
  • the UE and the network exchange RRC messages with each other through the RRC layer.
  • the RRC layer controls the logical channel, transport channel and physical channel with respect to configuration, re-configuration and release of radio bearers.
  • the radio bearer means a logical path provided by the second layer (L2) for data transmission between the terminal and the network.
  • Establishing a radio bearer means defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • the radio bearer may be further divided into two signaling radio bearers (SRBs) and data radio bearers (DRBs).
  • SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane
  • DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • One cell constituting the base station is set to one of the bandwidth, such as 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz to provide a downlink or uplink transmission service to multiple terminals.
  • Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • a downlink transport channel for transmitting data from a network to a terminal includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a PCH for transmitting a paging message, and a DL-SCH for transmitting user traffic or control messages.
  • BCH broadcast channel
  • PCH for transmitting a paging message
  • DL-SCH for transmitting user traffic or control messages.
  • Traffic or control messages of the downlink multicast or broadcast service may be transmitted through the DL-SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • an uplink transport channel for transmitting data from a terminal to a network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message, and an UL-SCH (uplink shared) for transmitting user traffic or a control message. channel).
  • RACH random access channel
  • UL-SCH uplink shared
  • the logical channel is on top of the transport channel and is mapped to the transport channel.
  • the logical channel may be divided into a control channel for transmitting control region information and a traffic channel for delivering user region information.
  • the control channel includes a broadcast control channel (BCCH), a paging control channel (PCCH), a common control channel (CCCH), a dedicated control channel (DCCH), multicast And a control channel (MCCH: multicast control channel).
  • Traffic channels include a dedicated traffic channel (DTCH) and a multicast traffic channel (MTCH).
  • PCCH is a downlink channel that carries paging information and is used when the network does not know the cell to which the UE belongs.
  • CCCH is used by a UE that does not have an RRC connection with the network.
  • the DCCH is a point-to-point bi-directional channel used by a terminal having an RRC connection for transferring dedicated control information between the UE and the network.
  • DTCH is a point-to-point channel dedicated to one terminal for transmitting user information that may exist in uplink and downlink.
  • MTCH is a point-to-multipoint downlink channel for carrying traffic data from the network to the UE.
  • the DCCH may be mapped to the UL-SCH
  • the DTCH may be mapped to the UL-SCH
  • the CCCH may be mapped to the UL-SCH.
  • the BCCH may be mapped with the BCH or DL-SCH
  • the PCCH may be mapped with the PCH
  • the DCCH may be mapped with the DL-SCH.
  • the DTCH may be mapped with the DL-SCH
  • the MCCH may be mapped with the MCH
  • the MTCH may be mapped with the MCH.
  • FIG. 5 shows an S1 interface protocol structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5A illustrates a control plane protocol stack in an S1 interface
  • FIG. 5B illustrates a user plane interface protocol structure in an S1 interface.
  • the S1 control plane interface (S1-MME) is defined between the base station and the MME. Similar to the user plane, the transport network layer is based on IP transport. However, it is added to the SCTP (Stream Control Transmission Protocol) layer above the IP layer for reliable transmission of message signaling.
  • SCTP Stream Control Transmission Protocol
  • the application layer signaling protocol is referred to as S1-AP (S1 application protocol).
  • the SCTP layer provides guaranteed delivery of application layer messages.
  • Point-to-point transmission is used at the transport IP layer for protocol data unit (PDU) signaling transmission.
  • PDU protocol data unit
  • a single SCTP association per S1-MME interface instance uses a pair of stream identifiers for the S-MME common procedure. Only some pairs of stream identifiers are used for the S1-MME dedicated procedure.
  • the MME communication context identifier is assigned by the MME for the S1-MME dedicated procedure, and the eNB communication context identifier is assigned by the eNB for the S1-MME dedicated procedure.
  • the MME communication context identifier and the eNB communication context identifier are used to distinguish the UE-specific S1-MME signaling transmission bearer. Communication context identifiers are each carried in an S1-AP message.
  • the MME changes the state of the terminal that used the signaling connection to the ECM-IDLE state. And, the eNB releases the RRC connection of the terminal.
  • S1 user plane interface (S1-U) is defined between the eNB and the S-GW.
  • the S1-U interface provides non-guaranteed delivery of user plane PDUs between the eNB and the S-GW.
  • the transport network layer is based on IP transmission, and a GPRS Tunneling Protocol User Plane (GTP-U) layer is used above the UDP / IP layer to transfer user plane PDUs between the eNB and the S-GW.
  • GTP-U GPRS Tunneling Protocol User Plane
  • FIG. 6 is a diagram exemplarily illustrating a structure of a physical channel in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • a physical channel transmits signaling and data through a radio resource including one or more subcarriers in a frequency domain and one or more symbols in a time domain.
  • One subframe having a length of 1.0 ms is composed of a plurality of symbols.
  • the specific symbol (s) of the subframe eg, the first symbol of the subframe
  • the PDCCH carries information about dynamically allocated resources (eg, a resource block, a modulation and coding scheme (MCS), etc.).
  • MCS modulation and coding scheme
  • EMM EPS mobility management
  • ECM EPS connection management
  • FIG. 7 is a diagram illustrating EMM and ECM states in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • an EMM registered state (EMM-REGISTERED) according to whether a UE is attached or detached from a network in order to manage mobility of the UE in a NAS layer located in a control plane of the UE and the MME.
  • EMM deregistration state (EMM-DEREGISTERED) may be defined.
  • the EMM-REGISTERED state and the EMM-DEREGISTERED state may be applied to the terminal and the MME.
  • the initial terminal is in the EMM-DEREGISTERED state, and the terminal performs a process of registering with the corresponding network through an initial attach procedure to access the network. If the access procedure is successfully performed, the UE and the MME are transitioned to the EMM-REGISTERED state. In addition, when the terminal is powered off or the radio link fails (when the packet error rate exceeds the reference value on the wireless link), the terminal is detached from the network and transitioned to the EMM-DEREGISTERED state.
  • ECM-connected state and an ECM idle state may be defined to manage a signaling connection between the terminal and the network.
  • ECM-CONNECTED state and ECM-IDLE state may also be applied to the UE and the MME.
  • the ECM connection consists of an RRC connection established between the terminal and the base station and an S1 signaling connection established between the base station and the MME. In other words, when the ECM connection is set / released, it means that both the RRC connection and the S1 signaling connection are set / released.
  • the RRC state indicates whether the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station are logically connected. That is, when the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is connected, the terminal is in the RRC connected state (RRC_CONNECTED). If the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is not connected, the terminal is in the RRC idle state (RRC_IDLE).
  • the network can grasp the existence of the terminal in the ECM-CONNECTED state in units of cells and can effectively control the terminal.
  • the network cannot grasp the existence of the UE in the ECM-IDLE state, and manages the core network (CN) in a tracking area unit that is a larger area than the cell.
  • the terminal When the terminal is in the ECM idle state, the terminal performs Discontinuous Reception (DRX) set by the NAS using an ID assigned only in the tracking area. That is, the UE may receive broadcast of system information and paging information by monitoring a paging signal at a specific paging occasion every UE-specific paging DRX cycle.
  • DRX Discontinuous Reception
  • the network does not have context information of the terminal. Accordingly, the UE in the ECM-IDLE state may perform a terminal-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • the terminal In the ECM idle state, when the location of the terminal is different from the location known by the network, the terminal may inform the network of the location of the terminal through a tracking area update (TAU) procedure.
  • TAU tracking area update
  • the network knows the cell to which the UE belongs. Accordingly, the network may transmit and / or receive data to or from the terminal, control mobility such as handover of the terminal, and perform cell measurement on neighbor cells.
  • the terminal needs to transition to the ECM-CONNECTED state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • the initial terminal is in the ECM-IDLE state as in the EMM state, and when the terminal is successfully registered in the network through an initial attach procedure, the terminal and the MME are in the ECM connection state. Transition is made.
  • the terminal is registered in the network but the traffic is inactivated and the radio resources are not allocated, the terminal is in the ECM-IDLE state, and if a new traffic is generated uplink or downlink to the terminal, a service request procedure UE and MME is transitioned to the ECM-CONNECTED state through.
  • FIG. 8 illustrates a bearer structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • PDN packet date network
  • EPS Packet Data Network
  • the EPS bearer is a transmission path of traffic generated between the UE and the PDN GW in order to deliver user traffic in EPS.
  • One or more EPS bearers may be set per terminal.
  • Each EPS bearer may be divided into an E-UTRAN radio access bearer (E-RAB) and an S5 / S8 bearer, and the E-RAB is divided into a radio bearer (RB: radio bearer) and an S1 bearer. Can lose. That is, one EPS bearer corresponds to one RB, S1 bearer, and S5 / S8 bearer, respectively.
  • E-RAB E-UTRAN radio access bearer
  • S5 / S8 bearer an S5 / S8 bearer
  • RB radio bearer
  • the E-RAB delivers the packet of the EPS bearer between the terminal and the EPC. If there is an E-RAB, the E-RAB bearer and the EPS bearer are mapped one-to-one.
  • a data radio bearer (DRB) transfers a packet of an EPS bearer between a terminal and an eNB. If the DRB exists, the DRB and the EPS bearer / E-RAB are mapped one-to-one.
  • the S1 bearer delivers the packet of the EPS bearer between the eNB and the S-GW.
  • the S5 / S8 bearer delivers an EPS bearer packet between the S-GW and the P-GW.
  • the UE binds a service data flow (SDF) to the EPS bearer in the uplink direction.
  • SDF is an IP flow or collection of IP flows that classifies (or filters) user traffic by service.
  • a plurality of SDFs may be multiplexed onto the same EPS bearer by including a plurality of uplink packet filters.
  • the terminal stores mapping information between the uplink packet filter and the DRB in order to bind between the SDF and the DRB in the uplink.
  • P-GW binds SDF to EPS bearer in downlink direction.
  • a plurality of SDFs may be multiplexed on the same EPS bearer by including a plurality of downlink packet filters.
  • the P-GW stores the mapping information between the downlink packet filter and the S5 / S8 bearer to bind between the SDF and the S5 / S8 bearer in the downlink.
  • the eNB stores a one-to-one mapping between the DRB and the S1 bearer to bind between the DRB and the S1 bearer in the uplink / downlink.
  • S-GW stores one-to-one mapping information between S1 bearer and S5 / S8 bearer in order to bind between S1 bearer and S5 / S8 bearer in uplink / downlink.
  • EPS bearers are classified into two types: a default bearer and a dedicated bearer.
  • the terminal may have one default bearer and one or more dedicated bearers per PDN.
  • the minimum default bearer of the EPS session for one PDN is called a default bearer.
  • the EPS bearer may be classified based on an identifier.
  • EPS bearer identity is assigned by the terminal or the MME.
  • the dedicated bearer (s) is combined with the default bearer by Linked EPS Bearer Identity (LBI).
  • LBI Linked EPS Bearer Identity
  • a PDN connection is generated by assigning an IP address, and a default bearer is generated in the EPS section. Even if there is no traffic between the terminal and the corresponding PDN, the default bearer is not released unless the terminal terminates the PDN connection, and the default bearer is released when the corresponding PDN connection is terminated.
  • the bearer of all sections constituting the terminal and the default bearer is not activated, the S5 bearer directly connected to the PDN is maintained, the E-RAB bearer (ie DRB and S1 bearer) associated with the radio resource is Is released. When new traffic is generated in the corresponding PDN, the E-RAB bearer is reset to deliver the traffic.
  • the terminal uses a service (for example, the Internet, etc.) through a default bearer
  • the terminal may use an insufficient service (for example, Videon on Demand (VOD), etc.) to receive a Quality of Service (QoS) with only the default bearer.
  • Dedicated bearer is generated when the terminal requests (on-demand). If there is no traffic of the terminal dedicated bearer is released.
  • the terminal or the network may generate a plurality of dedicated bearers as needed.
  • the IP flow may have different QoS characteristics depending on what service the UE uses.
  • the network determines the allocation of network resources or a control policy for QoS at the time of establishing / modifying an EPS session for the terminal and applies it while the EPS session is maintained. This is called PCC (Policy and Charging Control). PCC rules are determined based on operator policy (eg, QoS policy, gate status, charging method, etc.).
  • PCC rules are determined in units of SDF. That is, the IP flow may have different QoS characteristics according to the service used by the terminal, IP flows having the same QoS are mapped to the same SDF, and the SDF becomes a unit for applying the PCC rule.
  • PCC Policy and Charging Control Function
  • PCEF Policy and Charging Enforcement Function
  • PCRF determines PCC rules for each SDF when creating or changing EPS sessions and provides them to the P-GW (or PCEF). After setting the PCC rule for the SDF, the P-GW detects the SDF for each IP packet transmitted and received and applies the PCC rule for the SDF. When the SDF is transmitted to the terminal via the EPS, it is mapped to an EPS bearer capable of providing a suitable QoS according to the QoS rules stored in the P-GW.
  • PCC rules are divided into dynamic PCC rules and pre-defined PCC rules. Dynamic PCC rules are provided dynamically from PCRF to P-GW upon EPS session establishment / modification. On the other hand, the predefined PCC rule is preset in the P-GW and activated / deactivated by the PCRF.
  • the EPS bearer includes a QoS Class Identifier (QCI) and Allocation and Retention Priority (ARP) as basic QoS parameters.
  • QCI QoS Class Identifier
  • ARP Allocation and Retention Priority
  • QCI is a scalar that is used as a reference to access node-specific parameters that control bearer level packet forwarding treatment, and the scalar value is pre-configured by the network operator.
  • a scalar may be preset to any one of integer values 1-9.
  • ARP The main purpose of ARP is to determine if a bearer's establishment or modification request can be accepted or rejected if resources are limited.
  • ARP can be used to determine which bearer (s) to drop by the eNB in exceptional resource constraints (eg, handover, etc.).
  • the EPS bearer is classified into a guaranteed bit rate (GBR) type bearer and a non-guaranteed bit rate (non-GBR) type bearer according to the QCI resource type.
  • the default bearer may always be a non-GBR type bearer, and the dedicated bearer may be a GBR type or non-GBR type bearer.
  • GBR bearer has GBR and Maximum Bit Rate (MBR) as QoS parameters in addition to QCI and ARP.
  • MBR means that fixed resources are allocated to each bearer (bandwidth guarantee).
  • MBR MBR: Aggregated MBR
  • AMBR Aggregated MBR
  • the QoS of the EPS bearer is determined as above, the QoS of each bearer is determined for each interface. Since the bearer of each interface provides QoS of the EPS bearer for each interface, the EPS bearer, the RB, and the S1 bearer all have a one-to-one relationship.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a transmission path of a control plane and a user plane in an EMM registered state in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 9 (a) illustrates the ECM-CONNECTED state
  • FIG. 9 (b) illustrates the ECM-IDLE.
  • the terminal When the terminal successfully attaches to the network and becomes the EMM-Registered state, the terminal receives the service using the EPS bearer.
  • the EPS bearer is configured by divided into DRB, S1 bearer, S5 bearer for each interval.
  • a NAS signaling connection that is, an ECM connection (that is, an RRC connection and an S1 signaling connection) is established.
  • an S11 GTP-C (GPRS Tunneling Protocol Control Plane) connection is established between the MME and the SGW, and an S5 GTP-C connection is established between the SGW and the PDN GW.
  • GTP-C GPRS Tunneling Protocol Control Plane
  • the DRB, S1 bearer, and S5 bearer are all configured (ie, radio or network resource allocation).
  • the ECM connection (that is, the RRC connection and the S1 signaling connection) is released.
  • the S11 GTP-C connection between the MME and the SGW and the S5 GTP-C connection between the SGW and the PDN GW are maintained.
  • both the DRB and the S1 bearer are released, but the S5 bearer maintains the configuration (ie, radio or network resource allocation).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an ECM connection establishment procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the UE transmits an RRC Connection Request message to the eNB in order to request an RRC connection (S1001).
  • the RRC Connection Request message includes a UE ID (eg, SAE temporary mobile subscriber identity (S-TMSI) or random ID) and an establishment cause.
  • UE ID eg, SAE temporary mobile subscriber identity (S-TMSI) or random ID
  • the establishment cause may be a NAS procedure (e.g., attach, detach, tracking area update, service request, extended service request). It depends on.
  • the eNB transmits an RRC Connection Setup message to the UE in response to the RRC Connection Request message (S1002).
  • the terminal After receiving the RRC Connection Setup message, the terminal transitions to the RRC_CONNECTED mode.
  • the terminal transmits an RRC Connection Setup Complete message to the eNB in order to confirm successful completion of RRC connection establishment (S1003).
  • the terminal transmits the NAS message (eg, an initial attach message, a service request message, etc.) to the eNB in the RRC Connection Setup Complete message.
  • the NAS message eg, an initial attach message, a service request message, etc.
  • the eNB obtains a Service Request message from the RRC Connection Setup Complete message and delivers it to the MME through an initial UE message, which is an S1AP message (S1004).
  • the control signal between the base station and the MME is transmitted through the S1AP message in the S1-MME interface.
  • the S1AP message is delivered for each user through the S1 signaling connection, and the S1 signaling connection is defined by an identifier pair (ie, eNB UE S1AP ID and MME UE S1AP ID) allocated by the base station and the MME to identify the UE.
  • an identifier pair ie, eNB UE S1AP ID and MME UE S1AP ID
  • the eNB allocates an eNB UE S1AP ID to an Initial UE message and transmits it to the MME.
  • the MME receives an Initial UE message and allocates an MME S1AP UE ID to establish an S1 signaling connection between the eNB and the MME.
  • the random access procedure is used for the terminal to obtain uplink synchronization with the base station or to receive uplink radio resources.
  • the terminal After the terminal is powered on, the terminal acquires downlink synchronization with the initial cell and receives system information. From the system information, a set of available random access preambles and information about radio resources used for transmission of the random access preambles are obtained.
  • the radio resource used for the transmission of the random access preamble may be specified by a combination of at least one subframe index and an index on the frequency domain.
  • the terminal transmits a random access preamble selected randomly from the set of random access preambles, and the base station receiving the random access preamble sends a timing alignment (TA) value for uplink synchronization to the terminal through a random access response. As a result, the terminal acquires uplink synchronization.
  • TA timing alignment
  • the random access procedure is a common procedure in frequency division duplex (FDD) and time division duplex (TDD).
  • FDD frequency division duplex
  • TDD time division duplex
  • the random access procedure is irrelevant to the cell size, and is independent of the number of serving cells when carrier aggregation (CA) is configured.
  • a case where the UE performs a random access procedure may be as follows.
  • a common consideration is to apply a timing advance (TA) value applicable to one specific cell (eg, a Pcell) to a plurality of cells in a wireless access system supporting carrier aggregation.
  • the UE may merge a plurality of cells belonging to different frequency bands (that is, largely spaced on the frequency) or a plurality of cells having different propagation characteristics.
  • a small cell or a secondary base station such as a remote radio header (RRH) (ie, a repeater), a femto cell, or a pico cell may be used to expand coverage or remove coverage holes.
  • RRH remote radio header
  • a secondary eNB (SeNB: secondary eNB)
  • the terminal communicates with a base station (ie, macro eNB) through one cell, and when communicating with a secondary base station through another cell, Cells may have different propagation delay characteristics.
  • a base station ie, macro eNB
  • Cells may have different propagation delay characteristics.
  • it may be desirable to have a plurality of TAs in a CA situation in which a plurality of cells are merged.
  • 3GPP Rel-11 it is considered that an TA is independently allocated to a specific cell group unit to support multiple TAs. do.
  • the TAG may include one or more cells, and the same TA may be commonly applied to one or more cells included in the TAG.
  • a MAC TA command control element is composed of a 2-bit TAG identifier (TAG ID) and a 6-bit TA command field.
  • the UE When the UE for which carrier aggregation is configured performs the random access procedure described above with respect to the PCell, the UE performs the random access procedure.
  • a TAG ie, a pTAG: primary TAG
  • all cell (s) in the pTAG are replaced with a TA determined based on the Pcell or adjusted through a random access procedure accompanying the Pcell.
  • a TAG ie, sTAG: secondary TAG
  • a TA determined based on a specific S cell in the sTAG may be applied to all cell (s) in the sTAG, where TA is a base station.
  • the SCell is configured as an RACH resource, and the base station requests an RACH access from the SCell to determine the TA. That is, the base station initiates the RACH transmission on the S cells by the PDCCH order transmitted in the P cell.
  • the response message for the SCell preamble is transmitted through the PCell using a random access radio network temporary identifier (RA-RNTI).
  • RA-RNTI random access radio network temporary identifier
  • the UE may apply the TA determined based on the SCell that has successfully completed the random access to all cell (s) in the corresponding sTAG.
  • the random access procedure may be performed in the SCell to obtain a timing alignment of the sTAG to which the SCell belongs.
  • a contention-based random access procedure in which the UE randomly selects and uses one preamble within a specific set And a non-contention based random access procedure using a random access preamble allocated by a base station only to a specific terminal.
  • the non- contention based random access procedure may be used only for the terminal positioning and / or the timing advance alignment for the sTAG when requested by the above-described handover procedure, a command of the base station.
  • general uplink / downlink transmission occurs.
  • a relay node also supports both a contention-based random access procedure and a contention-free random access procedure.
  • the relay node performs a random access procedure, it suspends the RN subframe configuration at that point. In other words, this means temporarily discarding the RN subframe configuration. Thereafter, the RN subframe configuration is resumed when the random access procedure is completed successfully.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a contention based random access procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the UE randomly selects one random access preamble (RACH preamble) from a set of random access preambles indicated through system information or a handover command, and A physical RACH (PRACH) resource capable of transmitting a random access preamble is selected and transmitted.
  • RACH preamble random access preamble
  • PRACH physical RACH
  • the random access preamble is transmitted in 6 bits in the RACH transmission channel, and the 6 bits are 5 bits of a random identity for identifying the UE transmitting the RACH, and 1 bit (eg, a third for indicating additional information). Message (indicating the size of Msg 3).
  • the base station receiving the random access preamble from the terminal decodes the preamble and obtains an RA-RNTI.
  • the RA-RNTI associated with the PRACH in which the random access preamble is transmitted is determined according to the time-frequency resource of the random access preamble transmitted by the corresponding UE.
  • the base station transmits a random access response addressed to the RA-RNTI obtained through the preamble on the first message to the terminal.
  • the random access response includes a random access preamble identifier (RA preamble index / identifier), an uplink grant (UL grant) indicating an uplink radio resource, a temporary cell identifier (TC-RNTI), and a time synchronization value ( TAC: time alignment commands) may be included.
  • the TAC is information indicating a time synchronization value that the base station sends to the terminal to maintain uplink time alignment.
  • the terminal updates the uplink transmission timing by using the time synchronization value. When the terminal updates the time synchronization, a time alignment timer is started or restarted.
  • the UL grant includes an uplink resource allocation and a transmit power command (TPC) used for transmission of a scheduling message (third message), which will be described later. TPC is used to determine the transmit power for the scheduled PUSCH.
  • TPC transmit power command
  • the base station After the UE transmits the random access preamble, the base station attempts to receive its random access response within the random access response window indicated by the system information or the handover command, and PRACH
  • the PDCCH masked by the RA-RNTI corresponding to the PDCCH is detected, and the PDSCH indicated by the detected PDCCH is received.
  • the random access response information may be transmitted in the form of a MAC packet data unit (MAC PDU), and the MAC PDU may be transmitted through a PDSCH.
  • the PDCCH preferably includes information of a terminal that should receive the PDSCH, frequency and time information of a radio resource of the PDSCH, a transmission format of the PDSCH, and the like. As described above, once the UE successfully detects the PDCCH transmitted to the UE, the UE can properly receive the random access response transmitted to the PDSCH according to the information of the PDCCH.
  • the random access response window refers to a maximum time period in which a terminal that transmits a preamble waits to receive a random access response message.
  • the random access response window has a length of 'ra-ResponseWindowSize' starting from subframes after three subframes in the last subframe in which the preamble is transmitted. That is, the UE waits to receive a random access response during the random access window obtained after three subframes from the subframe in which the preamble is terminated.
  • the terminal may acquire a random access window size ('ra-ResponseWindowsize') parameter value through system information, and the random access window size may be determined as a value between 2 and 10.
  • the monitoring stops the random access response.
  • the random access response message is not received until the random access response window ends, or if a valid random access response having the same random access preamble identifier as the random access preamble transmitted to the base station is not received, the random access response is received. Is considered to have failed, and then the UE may perform preamble retransmission.
  • the reason why the random access preamble identifier is needed in the random access response is that the UL grant, the TC-RNTI, and the TAC are used by any terminal because one random access response may include random access response information for one or more terminals. This is because we need to know if it is valid.
  • the terminal When the terminal receives a valid random access response to the terminal, it processes each of the information included in the random access response. That is, the terminal applies the TAC, and stores the TC-RNTI. In addition, by using the UL grant, the data stored in the buffer of the terminal or newly generated data is transmitted to the base station.
  • an RRC connection request generated in the RRC layer and delivered through the CCCH may be included in the third message and transmitted.
  • the RRC connection reestablishment request delivered through the RRC connection reestablishment request may be included in the third message and transmitted. It may also include a NAS connection request message.
  • the third message should include the identifier of the terminal.
  • the contention-based random access procedure it is not possible to determine which terminals perform the random access procedure in the base station, because the terminal needs to be identified for future collision resolution.
  • the UE There are two methods for including the identifier of the terminal.
  • C-RNTI valid cell identifier
  • the UE transmits its cell identifier through an uplink transmission signal corresponding to the UL grant. do.
  • the UE transmits its own unique identifier (eg, S-TMSI or random number).
  • the unique identifier is longer than the C-RNTI.
  • Terminal specific scrambling is used for transmission on the UL-SCH. If the UE is assigned a C-RNTI, scrambling is performed based on the C-RNTI, but if the UE is not yet assigned a C-RNTI, scrambling cannot be based on the C-RNTI and is instead received in a random access response. One TC-RNTI is used. If the UE transmits data corresponding to the UL grant, it starts a timer for contention resolution (contention resolution timer).
  • the base station When the base station receives the C-RNTI of the terminal through the third message from the terminal, the base station transmits a fourth message to the terminal using the received C-RNTI.
  • the unique identifier ie, S-TMSI or random number
  • the fourth message is transmitted using the TC-RNTI allocated to the terminal in the random access response.
  • the fourth message may include an RRC connection setup message.
  • the terminal After transmitting the data including its identifier through the UL grant included in the random access response, the terminal waits for an instruction of the base station to resolve the collision. That is, it attempts to receive a PDCCH to receive a specific message.
  • the third message transmitted in response to the UL grant is its C-RNTI
  • the identifier is a unique identifier (that is, In the case of S-TMSI or a random number, it attempts to receive the PDCCH using the TC-RNTI included in the random access response.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure is normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal acquires the C-RNTI through the fourth message, and then the terminal and the network transmit and receive a terminal-specific message using the C-RNTI.
  • the reason for collision in performing random access is basically because the number of random access preambles is finite. That is, since the base station cannot grant the UE-specific random access preamble to all the UEs, the UE randomly selects and transmits one of the common random access preambles. Accordingly, when two or more terminals select and transmit the same random access preamble through the same radio resource (PRACH resource), the base station determines that one random access preamble is transmitted from one terminal. For this reason, the base station transmits a random access response to the terminal and predicts that the random access response will be received by one terminal. However, as described above, since collision may occur, two or more terminals receive one random access response, and thus, each terminal performs an operation according to reception of a random access response.
  • PRACH resource radio resource
  • a problem occurs in that two or more terminals transmit different data to the same radio resource by using one UL Grant included in the random access response. Accordingly, all of the data transmission may fail, or only the data of a specific terminal may be received at the base station according to the location or transmission power of the terminals. In the latter case, since both of the two or more terminals assume that the transmission of their data was successful, the base station should inform the terminals that have failed in the competition information about the fact of the failure. That is, contention of failure or success of the competition is called contention resolution.
  • One method is to use a contention resolution timer, and the other is to transmit an identifier of a successful terminal to the terminals.
  • the former case is used when the terminal already has a unique C-RNTI before the random access procedure. That is, the terminal already having the C-RNTI transmits data including its C-RNTI to the base station according to the random access response, and operates the collision resolution timer.
  • the UE determines that the UE has succeeded in the competition and ends the random access normally.
  • the collision resolution method that is, a method of transmitting an identifier of a successful terminal is used when the terminal does not have a unique cell identifier before the random access procedure. That is, when the UE itself does not have a cell identifier, the UE transmits data including an identifier higher than the cell identifier (S-TMSI or random number) according to UL Grant information included in the random access response, and the UE operates a collision resolution timer. Let's do it.
  • the terminal determines that the random access procedure is successful. On the other hand, if the conflict resolution timer is not expired, if the data including its higher identifier is not transmitted to the DL-SCH, the UE is determined that the random access process has failed.
  • the random access procedure is terminated by only transmitting the first message and transmitting the second message.
  • the terminal before the terminal transmits the random access preamble to the base station as the first message, the terminal is allocated a random access preamble from the base station, and transmits the allocated random access preamble to the base station as a first message, and sends a random access response from the base station.
  • the random access procedure is terminated by receiving.
  • the UE-triggered Service Request procedure is generally performed when the UE intends to initiate a new service by initiation.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a terminal trigger service request procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the UE initiates a UE-triggered Service Request procedure by sending a Service Request message to the MME.
  • the Service Request message is included in the RRC Connection Setup Complete message in the RRC connection and transmitted, and is included in the Initial UE message in the S1 signaling connection.
  • the MME requests and receives information for authentication from the HSS for terminal authentication, and performs mutual authentication with the terminal.
  • the MME transmits an Initial Context Setup Request message to the base station so that the base station eNB can configure the S-GW and the S1 bearer and set up the UE and the DRB.
  • the base station transmits an RRC connection reconfiguration message to the terminal to generate a DRB.
  • all uplink EPS bearer is configured from the terminal to the P-GW.
  • the terminal may transmit uplink traffic to the P-GW.
  • the base station transmits an initial context setup complete message including the 'S1 eNB TEID' to the MME in response to the initial context setup request message.
  • the MME delivers the 'S1 eNB TEID' received from the base station to the S-GW through a Modify Bearer Request message.
  • the generation of the downlink S1 bearer between the base station and the S-GW is completed, so that all the downlink EPS bearers are configured from the P-GW to the UE.
  • the terminal may receive downlink traffic from the P-GW.
  • the S-GW sends a P-Modify Bearer Request (Modify Bearer Request) message. Notify by sending to GW.
  • E-UTRAN Cell Global Identifier (ECGI) or Tracking Area (TAI) E-UTRAN Cell Global Identifier (ECGI) or Tracking Area (TAI)
  • the P-GW may perform a PCRF and IP connectivity access network (IP-CAN) session modification procedure.
  • IP-CAN IP connectivity access network
  • the P-GW If the P-GW receives a Modify Bearer Request message from the S-GW, the P-GW sends a Modified Bearer Response message to the S-GW in response.
  • the S-GW sends a Modify Bearer Response message to the MME in response to the Modify Bearer Request message.
  • a network-triggered service request procedure is generally performed when a downlink data is to be transmitted to a UE in an ECM-IDLE state in a network.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a network trigger service request procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the P-GW forwards the downlink data to the S-GW.
  • the S-GW buffers the received downlink data.
  • the S-GW transmits a downlink data notification message to the MME / SGSN in which the UE is registered for signaling connection and bearer setup for the UE.
  • the MME / SGSN transmits a downlink data notification ACK message to the S-GW in response to the downlink data notification message.
  • the MME / SGSN transmits a paging message to all eNB / RNC (or BSC (base station controller)) belonging to the tracking area which the terminal has most recently registered.
  • eNB / RNC or BSC (base station controller)
  • the eNB / RNC (or BSC) receives a paging message from the MME / SGSN, the eNB / RNC (or BSC) broadcasts a paging message.
  • the UE When the UE recognizes that there is downlink data directed to the UE, it performs a service request procedure and establishes an ECM connection. That is, in this case, the service request procedure is initiated by paging transmitted from the network.
  • the service request procedure may be performed in the same manner as the procedure of FIG. 12.
  • the UE may receive downlink data from the S-GW.
  • the S-GW sends a "Stop Paging" message to the MME / SGSN.
  • the MME / SGSN commands paging transmission to the eNB / RNC (or BSC) or cells
  • the eNB / RNC (or BSC) is a paging occasion through the IMSI value and the DRX cycle of the terminal. Calculate and transmit the paging message at the corresponding paging occasion. If there is no response from the UE for a certain time to the paging transmission, the MME may consider the paging transmission failure and may command paging retransmission to the eNB / RNC (or BSC) or cells.
  • the paging retransmission is determined when the MME terminal does not receive a service request from the terminal.
  • the paging retransmission does not supervise or do not retransmit the paging.
  • the MME transmits paging to a large number of cells
  • the UE since the UE transmits a service request belonging to one of the cells, the eNB transmits a service request to the cell if there is no response to paging. You will judge that it is not located.
  • the MME / SGSN when the MME / SGSN does not receive a response from the terminal even after the paging repetition / retransmission procedure, the MME / SGSN notifies the S-GW of the paging failure by using a downlink data notification reject message.
  • the S-GW may delete the buffered packet (s).
  • the paging procedure may be used to transmit paging information to a UE in RRC_IDLE mode in a network, or to notify a UE in RRC_IDLE / RRC_CONNECTED mode of a change in system information or in RRC_IDLE / RRC_CONNECTED mode. It is used to inform the UE of ETWS primary notification and / or ETWS secondary notification, or to inform the UE of CMAS notification in RRC_IDLE / RRC_CONNECTED mode.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a paging procedure in a wireless communication system that can be applied to the present invention.
  • the MME initiates a paging procedure by transmitting a paging message to the base station (S1401).
  • the location of the UE in the ECM-IDLE state is managed by the MME based on a tracking area (TA).
  • the MME may transmit a PAGING message to a plurality of eNBs covering a cell belonging to the TA (s) in which the UE is registered.
  • each cell may belong to only one TA, and each eNB may include cells belonging to different TAs.
  • the MME transmits a paging message to each eNB through the S1AP interface (or S1AP protocol.
  • S1AP interface or S1AP protocol.
  • this may be referred to as an 'S1AP paging message' (or paging request).
  • the paging response returned to the MME may be initiated at the NAS layer, and the paging response may be transmitted by the base station based on NAS-level routing information (S1402).
  • the paging response may correspond to a service request NAS message transmitted from the terminal.
  • the service request (Service Request) NAS message is transmitted from the terminal to the base station included in the RRC Connection Setup Complete message, and is included in the initial UE message from the base station. May be sent to the MME.
  • Table 2 illustrates the S1AP PAGING message.
  • the IE / Group Name indicates the name of an information element (IE) or an information element group (IE group).
  • IE information element
  • IE group information element group
  • 'M' in the presence field indicates an IE / IE group always included in the message as mandatory IE, and 'O' is an optional IE and may or may not be included in the message.
  • / IE group, 'C' represents a conditional (IE) IE / IE group included in the message only when a specific condition is satisfied.
  • the Range field indicates the number of repetitive IEs / IE groups that can be repeated.
  • the IE type and reference field indicates the type of the IE (eg, enumerated data (ENUMERATED), integer (INTEGER), octet string (OCTET STRING), etc.) and the value that the IE can have. If a range exists, a range of values is shown.
  • the Criticality field indicates criticality information applied to the IE / IE group.
  • the criticality information refers to information indicating how to operate at the receiver when the receiver does not understand all or a part of the IE / IE group.
  • '-' Indicates that criticality information is not applied, and 'YES' indicates that criticality information is applied.
  • 'GLOBAL' indicates that one of the criticality information is common to the repetition of the IE and the IE.
  • 'EACH' indicates that each of the repetitions of the IE has unique criticality information.
  • the assigned Criticality field indicates actual criticality information.
  • the information element (IE) or IE group included in the S1AP PAGING message will be described in more detail as follows.
  • Message Type IE uniquely identifies the message being sent.
  • PF paging frame
  • UE Paging Identity IE is an identifier for identifying a paged terminal and is indicated by one of IMSI and SAE Temporary Mobile Subscriber Identity (S-TMSI).
  • S-TMSI means an identifier capable of uniquely identifying a terminal in one MME group.
  • S-TMSI is used as the terminal paging identifier.
  • IMSI is used as the terminal paging identifier, this is paging with IMSI.
  • the terminal receives paging with the IMSI value, the terminal performs a re-attach procedure.
  • Paging DRX IE is used to calculate a paging frame (PF) at the base station when the terminal uses a terminal-specific DRX cycle length.
  • the UE may specify the DRX cycle length in an Attach Request message or a Tracking Area Update (TAU) message.
  • CN Domain IE indicates whether paging occurred in a Circuit Switched (CS) domain or a Packet Switched (PS) domain.
  • the Tracking Area Identifier Tracking Area Identity (TAI List) IE is used to inform the base station of a TA to which a paging message should be broadcast.
  • TAI means an identifier used to uniquely identify a TA.
  • CSG ID List Closed Subscriber Group Identifier List
  • Paging Priority IE indicates paging priority for paging a terminal.
  • UE Radio Capability for Paging IE includes paging specific terminal radio capability information.
  • the eNB that receives the S1AP paging message from the MME configures a paging message (hereinafter referred to as an 'RRC Paging message' (or paging information)).
  • a paging message hereinafter referred to as an 'RRC Paging message' (or paging information)
  • Table 3 illustrates the RRC Paging message.
  • a single RRC paging message may carry information of multiple S1AP paging messages. That is, the RRC paging message may include multiple paging records (eg, 16) for paging multiple terminals.
  • Each paging record includes a terminal identifier (ue-Identity) field and a CN domain (cn-Domain) field. This is the content delivered from the S1AP Paging message.
  • the systemInfoModification field is not transmitted from the S1AP Paging message and is generated by the base station. This field is used to trigger the terminal to re-acquire a set of system information blocks (SIBs).
  • SIBs system information blocks
  • EAB Extended Access Barring
  • SIB 14 EAB parameter
  • the ETWS-Indication field is not delivered from the S1AP Paging message and is generated by the base station. This field applies only to an ETWS capable UE and is used to trigger the UE to reacquire SIB 1.
  • SIB 1 content indicates the ETWS content in the SIB 10 and SIB 11 to the terminal.
  • the CMAS Indication field is applied only to a CMAS capable UE and is used to trigger the UE to reacquire SIB 1.
  • SIB 1 content indicates to the terminal the CMAS content in SIB 12.
  • the eNB configuring the RRC paging message transmits downlink control information (DCI) attached with a cyclic redundancy check (CRC) scrambled with P-RNTI (Paging-RNTI) to the UE through the PDCCH, and RRC paging The message is transmitted to the terminal through the PDSCH.
  • DCI downlink control information
  • CRC cyclic redundancy check
  • P-RNTI Paging-RNTI
  • the base station delivers an RRC paging message to the terminal through a PCCH logical channel, a PCH transport channel, and a PDSCH physical channel.
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI to be sent to the terminal, and attaches the CRC to the DCI.
  • a radio network temporary identifier (RNTI) is scrambled (or masked) according to an owner or a purpose of the PDCCH.
  • RNTI radio network temporary identifier
  • the PDCCH is for a specific UE, a unique identifier (eg, C-RNTI (cell-RNTI)) of the UE may be masked to the CRC.
  • a paging indication identifier for example, p-RNTI (p-RNTI)
  • p-RNTI paging indication identifier
  • the UE monitors the PDCCH based on the P-RNTI in a subframe belonging to its paging occasion.
  • the terminal decodes the DCI transmitted on the PDCCH.
  • This DCI indicates the PDSCH resource to which the paging message is transmitted to the UE.
  • the terminal decodes the RRC paging message from the PDSCH resource indicated by the DCI.
  • the paging cycle may be determined cell-specifically and may also be UE-specifically determined.
  • the paging occasion (paging occasion) is determined for each terminal based on its own paging cycle and its identifier (that is, IMSI). Therefore, the paging message is not transmitted to all terminals at a possible paging occasion possible at the base station, but is transmitted in accordance with a paging occasion of the corresponding terminal.
  • the paging timing will be described later in more detail.
  • the paging procedure may be used for not only receiving a mobile terminated (MT) call from each terminal, but also for changing system information, receiving a cell broadcast message (that is, receiving an ETWS / CAMS alert message), or notifying EAB of a change. have.
  • MT mobile terminated
  • One of the paging records included in the RRC paging message contains a UE identity (e.g., IMSI or S-TMSI) (that is, the paging procedure is used for MT call purposes).
  • a UE identity e.g., IMSI or S-TMSI
  • the UE initiates a random access procedure to establish an RRC connection with the network (for example, to transmit a service request).
  • systemInfoModification system information modification
  • the terminal reacquires the required system information using a system information acquisition procedure.
  • the terminal when an ETWS indication (etws-Indication) is included in the RRC paging message and the terminal supports ETWS, the terminal immediately reacquires SIB 1. That is, the terminal does not wait until the next system information change period boundary. If the scheduling information list (schedulingInfoList) included in SIB 1 indicates that SIB 10 exists, the terminal acquires SIB 10 based on the scheduling information (schedulingInfor). In addition, when a scheduling information list (schedulingInfoList) included in SIB 1 indicates that SIB 11 exists, the terminal acquires SIB 11 based on scheduling information (schedulingInfor).
  • an ETWS indication etws-Indication
  • the terminal when the RRC paging message includes a CMAS indication (cmas-Indication), and the terminal supports the CMAS, the terminal immediately reacquires SIB 1. That is, the terminal does not wait until the next system information change period boundary.
  • the scheduling information list (schedulingInfoList) included in SIB 1 indicates that SIB 12 exists, the terminal acquires SIB 12 based on the scheduling information (schedulingInfor).
  • the UE when the RRC paging message includes a cell broadcast message (ie, an ETWS / CAMS message) indication, the UE receives SIB 10, SIB 11, and SIB 12 with reference to schedulingInfoList of SIB 1.
  • the received SIB 10, SIB 11, SIB 12 is delivered to the upper layer (eg, RRC layer) of the terminal.
  • the upper layer of the terminal if a message identifier belonging to the cell broadcast message transmitted through SIB 10, SIB 11, and SIB 12 is included in the search list of the terminal, it is displayed on the terminal. Discard it.
  • the UE when the UE in RRC_IDLE mode supports EAB and the ERC parameter change (eab-ParamModification) field is included in the RRC paging message, the UE considers that previously stored SIB 14 is not valid and immediately reacquires SIB 1. . That is, the terminal does not wait until the next system information change period boundary. The terminal reacquires SIB 14 using a system information acquisition procedure.
  • ERC parameter change eab-ParamModification
  • 3GPP LTE / LTE-A system defines a discontinuous reception (DRX) technique of the terminal in order to minimize the power consumption of the terminal.
  • DRX discontinuous reception
  • the UE using the DRX monitors whether a paging message is transmitted only at one paging occasion every paging cycle (ie, DRX cycle).
  • One paging frame refers to one radio frame that may include one or more paging time point (s).
  • One paging point refers to one subframe in which there may be a P-RNTI transmitted on a PDCCH addressing a paging message. That is, a paging occasion is defined as a specific subframe in the PF in which the UE checks the paging message.
  • PF and PO are determined using the IMSI and DRX values of the terminal.
  • the UE may calculate PF and PO using its IMSI and DRX values.
  • the eNB can also calculate the PF and PO for each terminal through the IMSI value received from the MME.
  • the DRX parameter (ie, paging / PCCH configuration information) may be included in the common radio resource configuration ('RadioResourceConfigCommon') IE, which is an RRC message used to specify common radio resource configuration, and transmitted.
  • the common radio resource configuration IE may be transmitted through an RRC message such as an RRC connection reconfiguration message or an SI message.
  • the SI message is a message used to transmit one or more SIBs.
  • the UE may request its DRX cycle through an Attach Request or a Tracking Area Update Request message.
  • the DRX cycle length set that can be requested by the UE is the same as the length set used in the system information.
  • Table 4 illustrates PCCH configuration information in the common radio resource configuration IE.
  • the PCCH configuration information includes a 'defaultPagingCycle' field indicating a basic paging cycle length, a 'nB' parameter for obtaining a paging frame and a paging time.
  • the 'defaultPagingCycle' field may be set to any one of ⁇ rf32, rf64, rf128, rf256 ⁇ as the default paging cycle length.
  • 'T' represents a DRX cycle of the terminal.
  • 'T' is determined to be the shortest value among UE specific DRX cycles (when allocated by the upper layer) and a basic DRX cycle ('defaultPagingCycle' field value) broadcast in system information. If the UE-specific DRX cycle is not set by the higher layer, it is determined as the basic DRX cycle.
  • Equation 1 Equation 1 below.
  • the UE does not monitor all subframes of the PF determined as described above, and monitors only the subframes identified by the PO determined according to Equation 2 and Table 5 (or Table 6) below.
  • Ns represents max (1, nB / T).
  • Table 5 illustrates a subframe pattern for determining PO in FDD.
  • Table 6 illustrates a subframe pattern for determining PO in TDD.
  • the subframe index corresponding to the PO is determined by applying the i_s value determined in Equation 2 to Tables 5 and 6 above. That is, the terminal monitors only the subframe corresponding to the PO in the determined PF.
  • the S1 release procedure is used to release a logical S1-AP signaling connection (via S1-MME) and all S1 bearers (in S1-U) for the terminal. This procedure
  • This procedure changes the terminal from the ECM-CONNECTED state to the ECM-IDLE state in the terminal and the MME, and all UE related context information in the base station is deleted. For example, when the S1-AP signaling connection is lost due to loss of signaling delivery or because of failure of the base station or MME, the S1 release procedure is performed locally by the base station or MME. When the S1 release procedure is performed locally by the base station or the MME, each node performs an operation according to the flow of the procedure shown in FIG. 15 below locally.
  • the initiation of the S1 release procedure is as follows.
  • O & M Operation and Management
  • Unspecified Failure Unspecified Failure
  • User Inactivity Repeated RRC Signaling Integrity Check Failure
  • the base station due to a cause such as release due to UE generated signaling connection release (CS), CS fallback triggered (CS) fallback triggered (Inter-RAT Redirection), etc.
  • Initiated eNB-initiated
  • 15 is a diagram illustrating an S1 release procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the base station may release the signaling connection of the terminal before or with the request of the MME to release the S1 context (eg, the RRC for CS fallback by the redirection by the base station). For example, initiating a RRC Connection Release).
  • the base station When the base station detects that the signaling connection of the terminal and all radio bearers for the terminal need to be released, the base station transmits an S1 UE context release request (cause) message to the MME. .
  • cause indicates the reason for the release (e.g. O & M Intervention, Unspecified Failure, User Inactivity, Repeated Integrity Check) Failure) or release due to UE generated signaling connection release).
  • step 1 is performed only when an eNB-initiated S1 release procedure is considered.
  • step 1 is not performed and the procedure starts from step 2.
  • the MME sends a Release Access Bearers Request (Abnormal Release of Radio Link Indication) message to the S-GW to request the release of all S1-U bearers for the UE.
  • Send to GW This message is triggered by an S1 Release Request message or another MME event from the base station.
  • the abnormal release indication of the radio link is included when the S1 release procedure is due to abnormal release of the radio link.
  • the S-GW releases all base station related information (address and tunnel end point identifier (TEID)) and responds to the MME with a Release Access Bearers Response (Release Access Bearers Response) message. Other elements of the S-GW context of the terminal are not affected.
  • TEID address and tunnel end point identifier
  • the S-GW maintains the S1-U configuration that the S-GW allocated for the bearer of the UE.
  • the S-GW When the downlink packet arrives for the terminal, the S-GW starts to buffer the received downlink packet for the terminal and initiates a network-triggered service request procedure.
  • the S-GW may be used to make subsequent decisions to trigger PDN charging interruption using an indication of abnormal release of the received radio link.
  • the MME releases S1 by sending an S1 UE Context Release Command (cause) message to the base station.
  • the base station transmits an RRC connection release message to the UE in a confirmation mode (AM).
  • the base station deletes the context of the terminal.
  • the base station confirms the S1 release by returning an S1 UE Context Release Complete (ECGI, TAI) message to the MME.
  • ECGI, TAI S1 UE Context Release Complete
  • the signaling connection between the MME and the base station for the terminal is released. This step is performed immediately after step 4, for example, in order not to be delayed in a situation in which the UE does not respond to the reception of the RRC connection release.
  • the MME deletes base station related information ("eNodeB Address in Use for S1-MME", "MME UE S1 AP ID” and "eNB UE S1AP ID”) from the MME context of the UE. do. However, the MME maintains the remaining information of the MME context of the terminal including S1-U configuration information (address and TEID) of the S-GW. All non-guaranteed bit rate (EPR) EPS bearers that have been established for the UE are reserved in the MME and S-GW.
  • EPR non-guaranteed bit rate
  • the MME preserves the GBR bearer. If the cause of the S1 release is CS fallback triggered, a procedure for bearer handling may be performed. If not (for example, when the radio is disconnected from the terminal, the S1 signaling is disconnected, the base station failed, etc.), the MME is the MME initiated dedicated bearer deactivation procedure for the GBR bearer of the terminal after the S1 release procedure is completed Trigger an Initiated Dedicated Bearer Deactivation procedure.
  • the Home eNB When Local IP Access (LIPA) is enabled for a PDN connection, the Home eNB (HeNB) sends a direct user plane path to the HeNB to the collocated Local Gateway (L-GW). In order to release the plane path), internal signaling is indicated. After the direct user plane path is released, when a downlink packet for the terminal arrives, the L-GW firstly causes the S-GW to initiate a network-triggered service request procedure. Forwards the packet to the S-GW via the S5 tunnel.
  • LIPA Local IP Access
  • Terminals that support Coverage Enhancement are located in shadowed areas (e.g. underground, underground, etc.) Or at the cell edge, the same at the base station according to the coverage enhancement level (CE level) required by the UE (eg, 0 dB, 6 dB, 12 dB, 18 dB).
  • CE level coverage enhancement level
  • This refers to an operation for supporting a terminal to successfully receive data at a corresponding CE level, such as repeatedly transmitting data (or signal / channel). That is, a terminal in enhanced coverage refers to a terminal requiring use of enhanced coverage functionality to access a cell.
  • the terminal Only when the system information of the cell (for example, a master information block (MIB), etc.) indicates that the access of the terminal in enhanced coverage is supported, the terminal has enhanced coverage functionality. You can also access the cell using. Otherwise, the terminal may determine that access of the cell is barred.
  • MIB master information block
  • a terminal in enhanced coverage receives a System Information Block (SIB) transmitted using different time / frequency resources as compared to a general terminal.
  • a UE in enhanced coverage may have a limited transport block size (TBS) (eg, 1000 bits) for broadcast and unicast.
  • TBS transport block size
  • the terminal in the enhanced coverage determines scheduling information for the SIB1 specified for the terminal in the advanced coverage based on the information in the master information block (MIB). Scheduling information for another SIB is given in SIB1 specified for a terminal in enhanced coverage.
  • the BCCH modification period for the UE in the enhanced coverage may correspond to a multiple of the BCCH modification period provided in SIB2.
  • the SIB transmission point in the System Information (SI) window is provided in the SIB1 specified for the UE in enhanced coverage.
  • a UE in enhanced coverage may obtain an SI message within an SI window.
  • the maximum number of SI messages (eg, 4) that can be obtained in the SI window may be fixed.
  • the terminal supporting the enhanced coverage function may use or obtain legacy system information when necessary within the normal coverage.
  • the UE in enhanced coverage is not required to detect a change in SIB when in the RRC_CONNECTED state.
  • the UE in the RRC_IDLE state does not inform the network of the change of the CE level.
  • 16 is a diagram illustrating a coverage enhancement operation in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the terminal in the shaded area may aggregate the received data repeatedly. Enable successful data transmission.
  • a random access preamble As an example of a single data (or signal / channel), a random access preamble, a random access response, a paging message, (E) PDCCH, PUSCH, PDSCH, etc. This may also be the case.
  • the CE level (or CE mode) may be defined as whether the base station / terminal is required to repeat transmission of a specific single data (or signal / channel) 1601 for successful uplink and / or downlink transmission and reception.
  • CE level 0 may indicate that repetition is not necessary.
  • CE level 1 may indicate that repetition is necessary.
  • the CE level is the number of repetitions (or the size of repetition, for example, a resource block or sub) of transmission of a specific single data (or signal / channel) 1601 required for successful uplink and / or downlink transmission and reception. Frame).
  • CE level 0 may indicate that repetition is not necessary.
  • CE level 1 may indicate that a repetition is required a certain number of times (or a certain size).
  • CE level 2 may indicate that more repetition times (or repetition sizes) are required than are required at CE level 1.
  • the number of repetitions of transmitting a single data (or signal / channel) 1601 according to the CE level may be determined for each base station.
  • the CE level may be predefined with N levels.
  • the number of repetitions (or repetition sizes) of a single data (or signal / channel) 1601 may be determined (or predefined) for each CE level.
  • a maximum number of repetitions (or a maximum repetition size) of a single data (or signal / channel) 1601 may be determined (or predefined) for each CE level.
  • the base station may determine the actual number of repetitions (or repetition sizes) within the maximum repetition number (or maximum repetition size).
  • dB may be used as a unit of the CE level (for example, 0dB, 6dB, 12dB, 18dB, etc.).
  • a CE level of 0 dB transmits a single data (or signal / channel) once (i.e. , No repetition)
  • CE level 6dB transmits a single data (or signal / channel) repeatedly a certain number of times (or a certain amount)
  • CE level 12dB transmits a single data (or signal / channel) to CE level Repeatedly transmits more repetitions (or repetition sizes) than necessary at 6 dB
  • a single data (or signal / channel) transmits more repetitions (or repetition sizes) than required at CE level 12 dB. ) Can be transmitted repeatedly.
  • the base station When the terminal needs coverage enhancement, the base station should be able to recognize this and transmit downlink data (or signal / channel) according to the CE level required by the terminal.
  • the base station must have a format that matches the coverage enhancement required by the UE (ie, It is most efficient to transmit the downlink data at the repetition number (or repetition size) corresponding to the CE level of the terminal.
  • downlink data is transmitted by applying coverage enhancement such as 6 dB, 12 dB, 18 dB, etc. to a terminal that does not need coverage enhancement (ie, when the CE level is 0 dB in the above example).
  • coverage enhancement such as 6 dB, 12 dB, 18 dB, etc.
  • the base station should use more radio resources due to repetitive transmission.
  • the terminal is expected to consume inefficient power due to redundant reception and decoding of unnecessary downlink data.
  • the base station transmits downlink data in a format lower than the CE level (that is, a small number of repetitions) (for example, the base station transmits 0dB or 6dB when coverage enhancement is 12dB). Failure to transmit downlink data is expected.
  • the base station since the paging procedure is an operation performed by the terminal in the idle mode, since the base station simply forwards the S1AP paging message received from the MME to the terminal, the base station can transmit in consideration of the physical characteristics of the individual terminal. none.
  • the terminal is a Release-13 low complexity UE (eg, MTC terminal, etc.) through subscription information of the terminal (eg, subscription information stored in the HLR / HSS) Whether or not may inform the base station when the MME transmits the S1AP paging message.
  • this information is static information, the base station cannot recognize whether the corresponding UE needs coverage enhancement in real time and the exact CE level.
  • the base station may transmit the RRC paging message (that is, transmit the maximum number of repetitions of the RRC paging message) in consideration of the largest CE level coverage enhancement, but this may cause unnecessary radio resource consumption. .
  • the present invention proposes a method for increasing reception efficiency of paging of a terminal supporting coverage enhancement (or coverage enhancement), and reducing consumption of unnecessary radio resources at the base station. .
  • the MME proposes a method for providing the base station with the number of paging transmission and / or the terminal CE level information during the paging procedure.
  • the base station proposes a method for transmitting paging to the terminal according to the CE level determined based on the number of paging transmissions received from the MMME and / or the CE level information of the terminal.
  • the meaning of ramping-up the CE level may be interpreted to mean that the CE level value itself is increased, but also the gain of paging in the terminal rather than the CE level value itself. It may be interpreted to mean that the number of repetitions of the paging message according to the CE level is increased in order to increase.
  • a set of PRACH resources eg, time resource, frequency resource, preamble
  • PRACH configuration ie, PRACH configuration
  • CE level coverage enhancement level
  • the number of PRACH repetitions and the maximum number of preamble transmission attempts per CE level are provided in the SIB.
  • the terminal may read the SIB and read the PRACH resource information to select a PRACH resource (eg, time resource, frequency resource, preamble) corresponding to a CE level appropriate to its reception sensitivity (eg, RSRP). That is, the initial CE level of the terminal is selected by the terminal.
  • a PRACH resource eg, time resource, frequency resource, preamble
  • a CE level appropriate to its reception sensitivity eg, RSRP
  • the terminal transmits the PRACH to the base station using the selected PRACH resource. Accordingly, the base station may know the initial CE level of the terminal according to the PRACH configuration.
  • the UE transmits the PRACH at the next higher (or lower) CE level.
  • the UEs within the same CE level use a random access resource associated with the same CE level.
  • the time / frequency resource and repetition factor of the random access response message for the terminal in enhanced coverage are derived from the used PRACH resources.
  • the CE level of the terminal may change according to the movement of the terminal, and the base station may determine the CE level of the terminal by the change of the CE level of the terminal.
  • the base station may inform the terminal of information such as the number of repetitions of data (or signal / channel) according to the CE level through the DCI.
  • the CE level value of the UE is transmitted to the MME during the S1 release procedure. May be
  • the base station may inform the MME of S1 release of the CE level of the terminal. For example, the base station provides the MME with the CE level most recently used successfully by the terminal, and the MME stores the CE level received from the base station in the context information of the terminal, and then the S1AP paging message ( Alternatively, a paging request) may be transmitted to the base station by including the stored CE level. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an S1 release procedure for determining a coverage enhancement level in a paging procedure according to an embodiment of the present invention.
  • the S1 release procedure according to the present invention includes both an eNB-initiated and MME-initiated S1 release procedure as described above with reference to FIG. 15.
  • S1 release procedure includes both an eNB-initiated and MME-initiated S1 release procedure as described above with reference to FIG. 15.
  • a part different from the example of FIG. 15 will be mainly described for convenience of description below.
  • an eNB transmits a UE Context Release Request message (via S1-AP protocol) to an MME (S1701).
  • the UE Context Release Request message is a message transmitted by the base station to request release of a UE-associated S1-logical connection through the S1 interface.
  • the eNB eNB sends an RRC Connection Release message to the UE before the UE Context Release Request message is transmitted to the MME or to release the signaling connection of the UE with the transmission. Can also be transmitted. That is, step S1703 may be performed before step S1701 or together with step S1701.
  • step S1701 is performed only when an eNB-initiated S1 release procedure is considered, and step S1701 may not be performed when an MME-initiated S1 release procedure is performed. have.
  • the MME transmits a UE context release command (UE Context Release Command) message to the base station (via the S1-AP protocol).
  • UE Context Release Command UE Context Release Command
  • the base station may transmit an RRC connection release message to the UE (S1703).
  • the base station transmits a UE context release complete message to the MME (via S1-AP protocol) in response to a UE context release command message (S1704).
  • the UE Context Release Command message is a message sent by the base station to confirm release of a UE-associated S1-logical connection through the S1 interface. .
  • the UE context release complete message may include CE level information.
  • the UE context release complete may include a CE level and a cell ID (eg, ECGI). That is, the base station may transmit the CE level to the MME for each cell.
  • a cell ID eg, ECGI
  • the CE level of the UE is included in the S1-AP UE context release complete message (ie, step S1704). May be sent to.
  • the CE level of the terminal is included in the S1-AP terminal context release request (UE Context Release Request) message (ie, step S1701) to the MME May be sent.
  • UE Context Release Request UE Context Release Request
  • the CE level transmitted to the MME may correspond to the CE level most recently used before the S1 release procedure. This may be interpreted as the CE level last used in the CONNECTED mode of the terminal or the CE level most recently used before switching to the IDLE mode in the CONNECTED mode of the terminal.
  • the terminal / base station transmits uplink / downlink data using a specific CE level and does not receive a response thereto, the terminal / base station retransmits uplink / downlink data by raising the CE level. It can also be interpreted as a terminal CE level successfully used.
  • the base station may transmit the CE level of the terminal to the MME when S1 is released, and the MME may again inform the eNB to use the corresponding CE level (that is, the CE level received when the S1 is released) when paging for the terminal.
  • the UE Context Release Complete message (or UE Context Release Request message) also includes a cell ID (eg, ECGI) along with the CE level
  • the MME is a cell ID. (E.g., ECGI) may also be stored, and the CE level may be transmitted to the base station when paging transmission to the corresponding cell.
  • Table 7 illustrates a UE context release request message.
  • the Message Type IE uniquely identifies the message to be sent.
  • MME UE S1AP Identifier (MME UE S1AP ID) IE identifies a UE association through the S1 interface in the MME.
  • ENB UE S1AP ID IE identifies a UE association through an S1 interface in a base station.
  • Cause IE indicates the cause for a specific event for the S1AP protocol. That is, it indicates a cause for the transmission of the UE context release request message.
  • the GW Context Release Indication IE is set by the base station to provide an indication as to which resource the MME can release with respect to the signaled S1 UE context.
  • UE coverage enhancement level IE indicates the CE level of the UE.
  • UE Coverage Enhancement Level When the IE is included in the UE Context Release Request message, this may correspond to the CE level most recently used before the S1 release procedure. .
  • Table 8 exemplifies a UE coverage enhancement level IE.
  • UE coverage enhancement level indicates a CE level of the UE.
  • the UE coverage enhancement level IE may be configured with enumerated data types CElevel1, CElevel2, CElevel3, ....
  • the UE coverage enhancement level IE may indicate any one of N CE levels defined (or configured) in advance. For example, one of CE level1, CE level2, CE level3, ... may be indicated.
  • Table 9 illustrates a UE context release complete message.
  • Criticality Diagnostics IE is sent by the base station or MME when a portion of the received message is not interpreted or lost, or if the message contains a logical error. When this IE is applied, this IE contains information about which IEs are not interpreted or lost.
  • User Location Information IE provides location information of a terminal.
  • UE coverage enhancement level IE indicates the CE level of the UE.
  • UE Coverage Enhancement Level When the IE is included in the UE Context Release Complete message, this may correspond to the CE level most recently used before the S1 release procedure. .
  • the UE coverage enhancement level IE may indicate any one of N CE levels predefined (or configured) as shown in Table 8 above.
  • the MME may store the CE level received through the UE context release complete message (or UE context release request) from the base station and use the CE level for the next paging. have.
  • the MME may also store a cell identifier (eg, ECGI) when storing the CE level in the UE context information and determine that the CE level is transmitted when paging transmission is performed to the corresponding cell.
  • a cell identifier eg, ECGI
  • the MME stores the CE level received from the base station in the context information of the terminal through the S1 release procedure described above.
  • the MME may include a paging count and / or CE level for the terminal in the S1AP paging message in order to increase paging transmission efficiency. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a paging transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • the MME transmits an S1AP paging message (or paging request) to the base station (S1801).
  • the S1AP paging message (or paging request) may be used to determine the CE level of the terminal, the number of paging transmissions (or paging attempt count) and / or cell ID (cell identity) (eg, ECGI, etc.). It may also include.
  • the S1AP paging message may include a CE level. That is, the MME indicates the CE level that the base station should apply to paging transmission to the base station.
  • the MME may retransmit by increasing the CE level (ie, ramping-up) than the previous CE level during paging retransmission. That is, the MME may include the CE level higher than the CE level included in the previous S1AP paging message (or paging request) in the S1AP paging message (or paging request) when transmitting the paging retransmission to the base station.
  • the CE level ie, ramping-up
  • the MME when the MME transmits a second S1AP paging message (or paging request) to the same UE, the MME raises the CE level raised from the initial S1AP paging message (or paging request) to the S1AP paging message. (Or may be included in the paging request) and transmitted to the base station.
  • the S1AP paging message (or Ramping-up CE level higher than the CE level transmitted in the second S1AP paging message (or paging request) is transmitted. May be included in the paging request) and transmitted to the base station.
  • the MME may use a method such as transmitting by raising the CE level (Ramping-up) when the paging retransmission.
  • the MME may store the CE level received from the base station in the context information of the terminal and transmit the CE level in the S1AP paging message when the terminal transmits the paging.
  • the stored CE level may be ramped up to a default value. That is, the CE level included in the S1AP paging message may be the CE level that the terminal receives from the last connected base station (via the S1 UE context release complete message during the S1 release procedure). have.
  • the MME may store the CE level received from the base station during the S1 release procedure for a specific terminal, and transmit the stored CE level to the base station by including the stored CE level in an initial S1AP paging message (or paging request).
  • it may be transmitted by including a CE level ramped up than the previous CE level.
  • the CE level may start from a predetermined CE level value (for example, the lowest CE level or the highest value or the medium value or average value). It may be. That is, when transmitting the first S1AP paging message for a specific UE, when all N CE levels are predefined (or configured), the MME may include a predetermined CE level value in the S1AP paging message and transmit the same. In addition, when retransmitting the S1AP paging message for the UE, the MME may include a CE level ramped up from the previous CE level.
  • a predetermined CE level value for example, the lowest CE level or the highest value or the medium value or average value.
  • the MME may include the CE level in the S1AP paging message only when paging is transmitted to the base station (or cell) providing the CE level of the corresponding UE.
  • Table 10 illustrates an S1AP paging message according to an embodiment of the present invention.
  • the S1AP paging message may include a UE coverage enhancement level IE.
  • the UE coverage enhancement level IE may be included in a UE Radio Capability for Paging IE.
  • Table 11 illustrates a UE coverage enhancement level IE according to an embodiment of the present invention.
  • UE coverage enhancement level may indicate a terminal coverage enhancement level (CE level) (eg, CElevel1, CElevel2, CElevel3, ...) for paging by a base station. It may be.
  • CE level terminal coverage enhancement level
  • the S1AP paging message (or paging request) is the number of paging transmissions (or Paging Attempt Count) (e.g., 1, 2, 3, ...) It may also include. That is, when transmitting an S1AP paging message, the MME may indicate the number of transmissions of the S1AP paging message (that is, the number of trial or attempts for the same paging).
  • a paging attempt count (or paging transmission count) included in the S1AP paging message may indicate 1.
  • the paging attempt count (or paging transmission count) included in the S1AP paging message may indicate 2.
  • Table 12 illustrates an S1AP paging message according to an embodiment of the present invention.
  • the S1AP paging message may include a paging count (or paging attempt count) IE.
  • Table 13 illustrates a paging count IE according to an embodiment of the present invention.
  • the paging count IE indicates the number of paging retransmission attempts (trial or attempt) (0, 1, 2, 3, ).
  • the terminal informs the eNB of an appropriate CE level according to the RSRP measured by the terminal, and the eNB may select and operate an appropriate RACH procedure.
  • the eNB since the eNB does not know the CE level of the corresponding terminal, paging transmission is impossible using the CE level optimized for the terminal. Accordingly, when S1 is released, the base station informs the MME of the CE level of the terminal and the paging MME informs the eNB of the terminal again so that the base station can transmit paging using the appropriate CE level for the terminal.
  • the terminal may be moved even during the IDLE interval and the CE level may be changed due to the mobility of the terminal.
  • the MME since the MME is not notified of the change of the CE level of the UE during the IDLE period, the MME may transmit the S1AP paging message including the CE level before the change to the eNB. Accordingly, the eNB transmits an RRC paging message to the terminal using a CE level not suitable for the terminal.
  • paging failure may occur due to low paging repetition.
  • the eNB does not manage the history of paging transmission for an individual terminal, the eNB does not know whether to retransmit paging for the terminal. As a result, it is impossible to take appropriate measures such as increasing the CE level, and repeated paging failures will continue to occur.
  • the MME allows the eNB to recognize the paging attempt count to the eNB so that the eNB can determine that the CE level of the corresponding UE is inappropriate. This enables the eNB to adjust its own CE level, that is, increase the CE level when the paging attempt count increases, thereby reducing the probability of paging failure.
  • the S1AP paging message may include a paging attempt count (or paging transmission count) along with the CE level. That is, it may be applied together with the above-described 1) embodiment and 2) embodiment.
  • the MME may indicate the same CE level in the S1AP paging message (or paging request) during initial paging transmission or regardless of paging retransmission.
  • the S1AP paging message (or paging request) may include a paging transmission count (or paging attempt count) (eg, 1, 2, 3, ).
  • the MME may store the CE level received from the base station in the context information of the terminal and transmit the CE level in the S1AP paging message when the terminal transmits the paging. That is, the MME may store the CE level received from the base station during the S1 release procedure for a specific terminal, and transmit the stored CE level to the base station by including the stored CE level in an S1AP paging message (or paging request).
  • the CE level included in the S1AP paging message is the CE level that the terminal receives from the last connected base station (via the S1 UE context release complete message during the S1 release procedure). It may be.
  • the CE level is a value determined by the MME (for example, when all N CE levels are predefined (or set), the predefined (or set) N Medium value or average value among the CE levels of the dog, or the lowest CE level value or the largest CE level value) may be applicable. That is, when the MME transmits an S1AP paging message for a specific UE, the MME may include the CE level determined by the MME in the S1AP paging message and transmit the same.
  • the MME may retransmit by raising the CE level to the previous CE level when paging retransmission. That is, the MME may include and transmit an initial CE level when transmitting the first S1AP paging message, and then include and transmit a CE level higher than the initial CE level when retransmitting the S1AP paging message for the same UE. .
  • the S1AP paging message (or paging request) may include a paging transmission count (or paging attempt count) (eg, 1, 2, 3, ).
  • the MME may store the CE level received from the base station in the context information of the terminal and transmit the CE level in the S1AP paging message when the terminal transmits the paging.
  • the stored CE level may be ramped up to a default value.
  • the MME may store the CE level received from the base station during the S1 release procedure for a specific terminal, and transmit the stored CE level to the base station by including the stored CE level in an initial S1AP paging message (or paging request).
  • it may be transmitted by including a CE level ramped up than the previous CE level.
  • the CE level is a value determined by the MME (for example, when all N CE levels are predefined (or set), the predefined (or set) N It may also start from the medium value (average value) or the average value (lowest CE level value or the largest CE level value) of the dog CE level. That is, when transmitting the first S1AP paging message for a specific UE, when all N CE levels are previously defined (or configured), the MME may include the CE level determined by the MME in the S1AP paging message and transmit the same. In addition, when retransmitting the S1AP paging message for the UE, the MME may include a CE level ramped up from the previous CE level.
  • the MME may include the CE level in the S1AP paging message only when paging is transmitted to the base station (or cell) providing the CE level of the corresponding UE. That is, when S1 is released, only paging transmission counts (or paging attempt counts) may be transmitted to the base stations other than the base station providing the CE level of the corresponding terminal without the CE level.
  • Table 14 illustrates an S1AP paging message according to an embodiment of the present invention.
  • the S1AP paging message may include a UE Coverage Enhancement level IE and a Paging Count (or Paging Attempt Count) IE.
  • the UE coverage enhancement level IE may be included in a UE Radio Capability for Paging IE.
  • Table 15 illustrates a UE coverage enhancement level IE according to an embodiment of the present invention.
  • UE coverage enhancement level may indicate a UE coverage enhancement level (CE level) (eg, CElevel1, CElevel2, CElevel3, ...) for paging by a base station. It may be.
  • CE level UE coverage enhancement level
  • Table 16 illustrates a paging count IE according to an embodiment of the present invention.
  • the paging count IE indicates the number of paging retransmission attempts (trial or attempt) (0, 1, 2, 3, ).
  • an indication of the first paging transmission is transmitted together with the CE level, and the number of paging transmissions from the second paging transmission (eg For example, only the second, third, ...) may be transmitted.
  • the first S1AP paging message (or paging request) includes the number of paging transmissions (or paging attempt count) (e.g., 1, 2, 3, ...) along with the CE level.
  • the retransmitted S1AP paging message (or paging request) may include only the number of paging transmissions (or paging attempt count).
  • the MME may store the CE level received from the base station in the context information of the terminal and transmit the CE level in the first S1AP paging message when the terminal transmits the paging. That is, the MME may store the CE level received from the base station during the S1 release procedure for a specific terminal, and may include the stored CE level in an initial S1AP paging message (or paging request) for the corresponding terminal and transmit the same to the base station.
  • the CE level is a value determined by the MME (for example, when all N CE levels are predefined (or set), the predefined (or set) N Medium value or average value among the CE levels of the dog, or the lowest CE level value or the largest CE level value) may be applicable. That is, when the MME transmits an S1AP paging message for a specific UE, the MME may include the CE level determined by the MME in the initial S1AP paging message and transmit the same.
  • the MME may include the CE level in the S1AP paging message only when paging is transmitted to the base station (or cell) providing the CE level of the corresponding UE. That is, when S1 is released, only paging transmission counts (or paging attempt counts) may be transmitted to the base stations other than the base station providing the CE level of the corresponding terminal without the CE level.
  • the first S1AP paging message may be configured as shown in Table 14 above, and then the S1AP paging message retransmitted may be configured as shown in Table 12 above.
  • the S1AP paging message (or paging request) together with the embodiment of any one of 1) to 4) may include a cell identifier (eg, ECGI).
  • the MME may include a cell identifier (for example, ECGI, etc.) to which the CE level is applied to the corresponding UE in an S1AP paging message (or paging request) and transmit the same to the base station.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a paging transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • the base station receives an S1AP paging message (or paging request) from the MME (S1901).
  • the S1AP paging message may include a CE level, paging transmission count (or paging attempt count) and / or cell identifier (eg, ECGI, etc.) of the terminal.
  • a CE level paging transmission count (or paging attempt count)
  • cell identifier eg, ECGI, etc.
  • the base station determines the CE level of the terminal based on the number of paging transmissions (or paging attempt count) and / or the CE level of the terminal included in the S1AP paging message (or paging request) (S1902).
  • the base station transmits an RRC paging message (or paging information) to the corresponding terminal by applying the determined CE level.
  • the base station configures an RRC paging message (see Table 3 above), transmits a DCI with a CRC scrambled with P-RNTI to the UE in the PDCCH, and transmits the RRC paging message to the UE through the PDSCH indicated by the PDCCH.
  • the base station delivers the RRC paging message to the terminal through the PCCH logical channel, PCH transport channel, PDSCH physical channel.
  • the base station may transmit the RRC paging message to the terminal at the paging occasion (paging occasion) of the corresponding paged terminal determined using the IMSI and DRX value of the paged terminal.
  • the base station transmits to the corresponding terminal based on the CE level included in the S1AP paging message (or paging request). Determine the CE level for That is, the base station transmits an RRC paging message (or paging information) to the terminal by applying the CE level received from the MME.
  • the base station when the base station receives a CE level higher than its own CE level from the MME, it may apply its maximum CE level.
  • the S1AP paging message (or paging request) is the number of paging transmissions (or Paging Attempt Count) (for example, 1, 2, 3, ... ),
  • the base station determines the CE level based on the number of paging transmissions (or paging attempt count) included in the S1AP paging message (or paging request).
  • the base station may apply a CE level for paging to the terminal in various ways when transmitting an RRC paging message (or paging information) to the terminal using the received paging attempt count (or paging transmission count). It may be.
  • the initial CE level may be determined for each base station.
  • each base station may individually determine the initial CE level for paging for each cell it serves.
  • the base station initially initializes the medium, average, or lowest value among the predefined (or set) N CE levels. You can also determine the CE level.
  • the base station may determine the initial CE level based on (in consideration of) a paging resource and / or the number of terminals (ie, paging queue) to which the RRC paging message is transmitted.
  • a paging occasion may be determined by using IMSI and DRX values of the terminal for each terminal.
  • the base station may transmit an RRC paging message to the terminal at the paging occasion (paging occasion) of the paged terminal.
  • the maximum number of paging records that is, the maximum number of pageable terminals or paging resources
  • the base station may not be able to transmit paging to all the paged terminals at the corresponding paging timing. In this case, paging of a specific terminal may be transmitted at a next paging occasion of the corresponding terminal. Accordingly, the base station receiving the S1AP paging message from the MME may determine the initial CE level for paging based on the paging resource and / or the number of terminals (eg, paging queue) to be transmitted paging (eg paging queue). have. The base station transmits an RRC paging message to the terminal by applying an initial CE level determined by the base station at a paging occasion of the terminal.
  • the base station ramps up from the initial CE level according to the paging attempt count (or paging transmission count) included in the S1AP paging message (or paging request) to adjust the CE level for paging. You can also decide. For example, when the paging attempt count (or paging transmission count) is 2, the base station may determine the CE level by ramping up one step from the initial CE level.
  • the base station determines the S1AP paging message.
  • the CE level ie, the number of repetitions for the RRC paging message transmission
  • the base station ramps up the CE level applied to the terminal according to the number of paging transmissions (or paging attempt count) based on the CE level value received through the S1AP paging message. Whether or not to also determine how to ramp up the CE level applied to the terminal.
  • the S1AP paging message indicates the same CE level, and the S1AP paging message (or paging request) indicates the number of paging transmissions (or number of paging attempts). (Paging Attempt Count)) (for example, 1, 2, 3, ).
  • the base station when the base station receives an S1AP paging message having a paging transmission count (or paging attempt count) of 1 from the MME, the base station may transmit an RRC paging message to the UE by applying a CE level including the S1AP paging message. have.
  • the base station When the base station receives an S1AP paging message with a paging transmission count (or paging attempt count) of 2 from the MME, the base station ramps up to a CE level included in the corresponding S1AP paging message (eg, Step)
  • the RRC paging message may be transmitted to the UE by applying the CE level.
  • CE level 0 eg 0dB
  • CE level 1 eg 6dB
  • CE level 2 eg 12dB
  • CE level 3 eg 18dB
  • the (maximum) repetition number (or (maximum) repetition size) of an RRC paging message is 1, 2, 3, and 4 times (or resource block, subframe), respectively.
  • the base station repeats the RRC paging message three times (maximum) corresponding to CE level 2 (up one level from CE level 1) to the corresponding UE. (Or (maximum) three resource blocks, three subframes) may be transmitted.
  • the base station may transmit the RRC paging message (up to) two times (or two resource blocks, two subframes) repeatedly to the terminal according to the received CE level 1 regardless of the number of paging attempts.
  • the base station if the base station receives an S1AP paging message with a paging transmission count (or paging attempt count) of 3 from the MME, the base station ramps up to a CE level included in the S1AP paging message. , Two steps) RRC paging message may be transmitted to the UE by applying the CE level.
  • the base station repeats the RRC paging message to the UE four times (maximum) corresponding to CE level 3 (or four resource blocks) Can be transmitted in 4 subframes).
  • the base station may transmit the RRC paging message (up to) two times (or in two resource blocks and in two subframes) to the corresponding UE in accordance with the received CE level 1 regardless of the number of paging attempts. .
  • the MME may retransmit by raising the CE level to the previous CE level when paging retransmission. That is, the MME may include and transmit an initial CE level when transmitting the first S1AP paging message, and then include and transmit a CE level higher than the initial CE level when retransmitting the S1AP paging message for the same UE. .
  • the S1AP paging message (or paging request) may include a paging transmission count (or paging attempt count) (eg, 1, 2, 3, ).
  • the base station may transmit an RRC paging message (or paging information) to the terminal by applying the CE level received from the MME.
  • the base station when the base station receives a CE level higher than its own CE level from the MME, it may apply its maximum CE level.
  • the initial S1AP paging message (or paging request) is the number of paging transmissions (or Paging Attempt Count) together with the CE level (for example, 1, 2, 3, 7), but the retransmitted S1AP paging message (or paging request) may include only the number of paging transmissions (or Paging Attempt Count).
  • the base station when receiving the S1AP paging message with the number of paging transmissions (or paging attempt count) of 1 from the MME, the base station applies the CE level received from the MME to apply the RRC paging message (or paging information). It may be transmitted to the terminal.
  • An RRC paging message may be transmitted to the UE by applying a CE level ramped up from the CE level included in the message.
  • the base station determines the S1AP paging with the number of paging transmissions (or Paging Attempt Count) of 1
  • the RRC paging message may be transmitted to the UE by applying a CE level ramped up two levels from the CE level included in the message.
  • the base station when the base station receives a CE level higher than its own CE level from the MME, it may apply its maximum CE level.
  • the S1AP paging message (or paging request) together with the embodiment of 5) of FIG. 18 may include a cell identifier (eg, ECGI).
  • a cell identifier eg, ECGI
  • the CE level and / or number of paging transmissions received from the MME may be determined based on (or paging attempt count).
  • the S1AP paging message includes a cell identifier (eg, ECGI, etc.) as in Embodiment 5).
  • a cell identifier eg, ECGI, etc.
  • 20 is a diagram illustrating a paging transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • the S-GW transmits a downlink data notification message to the MME (S2001).
  • the P-GW delivers the downlink data to the S-GW.
  • the S-GW is transmitted to the UE.
  • a downlink data notification message is transmitted to an MME to which a terminal is registered for signaling connection and bearer setup.
  • the MME transmits an S1AP paging message to a base station (eNB) belonging to a tracking area where the terminal is most recently registered (S2002).
  • eNB base station
  • the S1AP paging message may include a CE level and a cell ID (eg, ECGI) of the corresponding UE.
  • the MME when the MME receives the CE level received from the base station during the S1 release procedure for the terminal and stores it in the terminal context information, the MME may transmit the CE level including the stored CE level in the S1AP paging message.
  • the CE level is a value determined by the MME (for example, when all N CE levels are predefined (or set), the predefined (or set) N Medium value or average value among the CE levels of the dog, or the lowest CE level value or the largest CE level value) may be applicable.
  • the base station receiving the S1AP paging message determines the CE level of the terminal based on the received CE level (S2003).
  • the base station may determine the CE level received from the MME as the CE level for the terminal as it is.
  • the base station transmits an RRC paging message (or paging information) to the corresponding terminal by applying the CE level determined in step S2003 (S2004).
  • the MME retransmits the S1AP paging message to the base station (S2005).
  • the S1AP paging message may include a CE level and a cell ID (eg, ECGI) of the corresponding UE.
  • the CE level in the second S1AP paging message may be a CE level ramping up than the CE level in the first S1AP paging message (ie, S2002 stage).
  • the base station receiving the S1AP paging message determines the CE level of the terminal based on the received CE level (S2006).
  • the base station may determine the CE level received from the MME as the CE level for the terminal as it is.
  • the base station transmits an RRC paging message (or paging information) to the corresponding terminal by applying the CE level determined in step S2006 (S2007).
  • 21 is a diagram illustrating a paging transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • Embodiment 2 described above is illustrated in more detail.
  • the S-GW transmits a downlink data notification message to the MME (S2101).
  • the MME transmits an S1AP paging message to a base station (eNB) belonging to a tracking area that the terminal has most recently registered (S2102).
  • eNB base station
  • the S1AP paging message may include a paging transmission count (or paging attempt count) and a cell ID (eg, ECGI).
  • a paging transmission count or paging attempt count
  • a cell ID eg, ECGI
  • step S2102 Since step S2102 is the first paging transmission, the number of paging transmissions (or paging attempt count) may indicate 1.
  • the base station receiving the S1AP paging message determines the CE level of the corresponding UE based on the number of paging transmissions (or paging attempt count) received (S2103).
  • the base station Since the number of paging transmissions (or Paging Attempt Count) is 1, when the total N CE levels are predefined (or set), the base station is medium among the predefined (or set) N CE levels.
  • the CE level of the UE may be determined by using a) value, an average value, or the lowest value.
  • the base station may determine the CE level of the terminal based on (in consideration) a paging resource and / or the number of terminals (ie, paging queue) to which the RRC paging message is to be transmitted.
  • the base station transmits an RRC paging message (or paging information) to the corresponding terminal by applying the CE level determined in step S2103 (S2104).
  • the MME retransmits the S1AP paging message to the base station (S2105).
  • the S1AP paging message may include a paging transmission count (or paging attempt count) and a cell ID (eg, ECGI).
  • a paging transmission count or paging attempt count
  • a cell ID eg, ECGI
  • step S2105 is the second paging transmission
  • the number of paging transmissions may indicate 2.
  • the base station receiving the S1AP paging message determines the CE level of the terminal based on the number of paging transmissions received (or paging attempt count) (S2106).
  • the base station determines a corresponding CE level by ramping up from a previous CE level (ie, the CE level determined in S2103) for the corresponding UE. .
  • the base station transmits an RRC paging message (or paging information) to the corresponding terminal by applying the CE level determined in step S2106 (S2107).
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a paging transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • the S-GW transmits a downlink data notification message to the MME (S2201).
  • the MME transmits an S1AP paging message to a base station (eNB) belonging to a tracking area where a terminal is most recently registered (S2202).
  • eNB base station
  • S2202 a terminal is most recently registered
  • the S1AP paging message may include a CE level, a paging transmission count (or paging attempt count) and a cell ID (eg, ECGI) of the corresponding UE.
  • the MME when the MME receives the CE level received from the base station during the S1 release procedure for the terminal and stores it in the terminal context information, the MME may transmit the CE level including the stored CE level in the S1AP paging message.
  • the CE level is a value determined by the MME (for example, when all N CE levels are predefined (or set), the predefined (or set) N Medium value or average value among the CE levels of the dog, or the lowest CE level value or the largest CE level value) may be applicable.
  • step S2202 Since step S2202 is the first paging transmission, the number of paging transmissions (or paging attempt count) may indicate 1.
  • the base station receiving the S1AP paging message determines the CE level of the corresponding terminal based on the received CE level and the number of paging transmissions (or paging attempt count) (S2203).
  • the base station may determine the CE level received from the MME as the CE level for the terminal as it is.
  • the base station transmits an RRC paging message (or paging information) to the corresponding terminal by applying the CE level determined in step S2203 (S2204).
  • the MME retransmits the S1AP paging message to the base station (S2205).
  • the S1AP paging message may include a CE level, a paging transmission count (or paging attempt count) and a cell ID (eg, ECGI) of the corresponding UE.
  • the MME may transmit the same CE level in the initial S1AP paging message (ie, step S2202).
  • step S2205 is the second paging transmission
  • the number of paging transmissions may indicate 2.
  • the base station receiving the S1AP paging message determines the CE level of the corresponding UE based on the received CE level and the number of paging transmissions (or paging attempt count) (S2206).
  • the base station may increase the CE level received from the MME to a CE level for the corresponding UE.
  • the base station transmits an RRC paging message (or paging information) to the corresponding terminal by applying the CE level determined in step S2206 (S2207).
  • the MME may transmit a CE level higher than the CE level in the initial S1AP paging message (ie, step S2202).
  • the base station may determine the CE level received from the MME as a CE level for the corresponding terminal, and may transmit an RRC paging message to the terminal by applying the CE level determined in step S2207.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a paging transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 the above-described embodiment 4) is illustrated in more detail.
  • the S-GW transmits a downlink data notification message to the MME (S2301).
  • the MME transmits an S1AP paging message to a base station (eNB) belonging to a tracking area that the terminal has most recently registered (S2302).
  • eNB base station
  • the S1AP paging message may include a CE level, a paging transmission count (or paging attempt count) and a cell ID (eg, ECGI) of the corresponding UE.
  • the number of paging transmissions (or paging attempt count) may indicate 1.
  • the MME when the MME receives the CE level received from the base station during the S1 release procedure for the terminal and stores it in the terminal context information, the MME may transmit the CE level including the stored CE level in the S1AP paging message.
  • the CE level is a value determined by the MME (for example, when all N CE levels are predefined (or set), the predefined (or set) N Medium value or average value among the CE levels of the dog, or the lowest CE level value or the largest CE level value) may be applicable.
  • the base station receiving the S1AP paging message determines the CE level of the corresponding UE based on the received CE level and the number of paging transmissions (or paging attempt count) (S2303).
  • the base station may determine the CE level received from the MME as the CE level for the terminal as it is.
  • the base station transmits an RRC paging message (or paging information) to the corresponding terminal by applying the CE level determined in step S2303 (S2304).
  • the MME retransmits the S1AP paging message to the base station (S2305).
  • the S1AP paging message may include the number of paging transmissions (or paging attempt count) and the cell ID (eg, ECGI).
  • the number of paging transmissions (or paging attempt count) may indicate 2.
  • the base station receiving the S1AP paging message determines the CE level of the corresponding UE based on the received CE level and the number of paging transmissions (or paging attempt count) (S2306).
  • the CE level is included only in the first S1AP paging message, and the retransmitted S1AP paging message does not include the CE level.
  • the base station may determine the CE level for the corresponding UE based on the CE level received in the first S1AP paging message and the paging transmission count (or paging attempt count) of the current received S1AP paging message.
  • the base station may determine a CE level for the corresponding UE by ramping up the CE level included in the initial S1AP paging message. have.
  • the base station applies the CE level determined in step S2306 and transmits an RRC paging message (or paging information) to the corresponding terminal (S2307).
  • the CE level has been mainly described above in the embodiments of FIGS. 17 to 23, according to another embodiment of the present invention, the CE level is defined as a paging power level and / or paging priority. It may be replaced.
  • the power level means a power level for transmitting an RRC paging message (or for transmitting a PDSCH carrying an RRC paging message).
  • the paging priority refers to a criterion for determining an order of transmission for each paging message (ie, for each terminal) for a plurality of paging messages that can be transmitted at a single paging time.
  • the base station since the maximum number of paging records that can be included in a single RRC paging message is predefined, the base station may not be able to transmit paging to all paged terminals at the corresponding paging time point. In this case, the base station may determine the paging message to be transmitted at the paging time point in consideration of the paging priority.
  • the base station informs the MME of a paging power level and / or paging priority for the UE with or without CE level. You can also pass it.
  • the MME may transmit a paging power level and / or paging priority for the corresponding UE instead of the CE level.
  • the base station When the base station receives a paging power level and / or paging priority from the MME instead of the CE level, the base station considers the received paging power level and / or paging priority.
  • the paging power level and / or paging priority for transmitting the RRC paging message may be determined for the corresponding UE.
  • the base station may transmit the RRC paging message by applying the determined power level and / or paging priority.
  • the base station uses the received paging attempt count (or paging transmission count) to transmit an RRC paging message to the corresponding UE.
  • a power level and / or paging priority may be determined.
  • the base station may transmit the RRC paging message by applying the determined power level and / or paging priority. For example, as the paging attempt count increases, the base station may increase paging power level and / or paging priority for the terminal.
  • 24 is a block diagram of a communication device according to one embodiment of the present invention.
  • a wireless communication system includes a network node 2410 and a plurality of terminals (UEs) 2420.
  • UEs terminals
  • the network node 2410 includes a processor 2411, a memory 2412, and a communication module 2413.
  • the processor 2411 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 23. Layers of the wired / wireless interface protocol may be implemented by the processor 2411.
  • the memory 2412 is connected to the processor 2411 and stores various information for driving the processor 2411.
  • the communication module 2413 is connected to the processor 2411 to transmit and / or receive wired / wireless signals.
  • a base station, an MME, an HSS, an SGW, a PGW, an application server, or the like may correspond thereto.
  • the communication module 2413 may include a radio frequency unit (RF) unit for transmitting / receiving a radio signal.
  • RF radio frequency unit
  • the terminal 2420 includes a processor 2421, a memory 2422, and a communication module (or RF unit) 2423.
  • the processor 2421 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 23. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 2421.
  • the memory 2422 is connected to the processor 2421 and stores various information for driving the processor 2421.
  • the communication module 2423 is connected to the processor 2421 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the memories 2412 and 2422 may be inside or outside the processors 2411 and 2421, and may be connected to the processors 2411 and 2421 by various well-known means.
  • the network node 2410 (when the base station) and / or the terminal 2420 may have a single antenna or multiple antennas.
  • 25 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating the terminal of FIG. 24 in more detail.
  • a terminal may include a processor (or a digital signal processor (DSP) 2510, an RF module (or an RF unit) 2535, and a power management module 2505).
  • the terminal may also include a single antenna or multiple antennas. Can be.
  • the processor 2510 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 20.
  • the layer of the air interface protocol may be implemented by the processor 2510.
  • the memory 2530 is connected to the processor 2510 and stores information related to the operation of the processor 2510.
  • the memory 2530 may be inside or outside the processor 2510 and may be connected to the processor 2510 by various well-known means.
  • the user enters command information, such as a telephone number, for example by pressing (or touching) a button on the keypad 2520 or by voice activation using the microphone 2550.
  • the processor 2510 receives such command information, processes the telephone number, and performs a proper function. Operational data may be extracted from the SIM card 2530 or the memory 2530. In addition, the processor 2510 may display command information or driving information on the display 2515 for the user to recognize and for convenience.
  • the RF module 2535 is connected to the processor 2510 and transmits and / or receives an RF signal.
  • the processor 2510 transmits command information to the RF module 2535 to transmit, for example, a radio signal constituting voice communication data to initiate communication.
  • the RF module 2535 is composed of a receiver and a transmitter for receiving and transmitting a radio signal.
  • Antenna 2540 functions to transmit and receive wireless signals. Upon receiving the wireless signal, the RF module 2535 may forward the signal and convert the signal to baseband for processing by the processor 2510. The processed signal may be converted into audible or readable information output through the speaker 2545.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the paging transmission scheme in the wireless communication system of the present invention has been described with reference to an example applied to the 3GPP LTE / LTE-A system. However, the paging transmission scheme may be applied to various wireless communication systems in addition to the 3GPP LTE / LTE-A system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

무선 통신 시스템에서 페이징 전송 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 무선 통신 시스템에서 이동성 관리 개체(MME: Mobility Management Entity)가 페이징(paging)을 전송하기 위한 방법에 있어서, 서빙 게이트웨이(S-GW: Serving Gateway)로부터 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 수신하는 단계 및 상기 S-GW로부터 상기 하향링크 통지 메시지를 수신하면, 기지국(eNB)에게 페이징 횟수(paging count) 및 커버리지 향상 레벨(CE level: Coverage Enhancement level) 값을 포함하는 페이징 메시지를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 CE level 값은 단말이 마지막으로 연결된 기지국으로부터 수신한 CE level일 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 페이징 전송 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 단말에게 페이징 메시지 전송을 수행 또는 지원하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
본 발명의 목적은 커버리지 향상(Coverage enhancement) 내 단말에게 페이징을 전송하기 위한 방법을 제안하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 커버리지 향상(Coverage enhancement) 내 단말에게 페이징 (재)전송 시 적용되는 커버리지 향상 레벨(Coverage enhancement level)을 결정하기 위한 방법을 제안하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 커버리지 향상(Coverage enhancement) 내 단말에게 페이징 (재)전송 시 적용되는 커버리지 향상 레벨(Coverage enhancement level)을 결정하기 위하여 S1 해제 절차(S1 Release procedure) 제안하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 이동성 관리 개체(MME: Mobility Management Entity)가 페이징(paging)을 전송하기 위한 방법에 있어서, 서빙 게이트웨이(S-GW: Serving Gateway)로부터 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 수신하는 단계 및 상기 S-GW로부터 상기 하향링크 통지 메시지를 수신하면, 기지국(eNB)에게 페이징 횟수(paging count) 및 커버리지 향상 레벨(CE level: Coverage Enhancement level) 값을 포함하는 페이징 메시지를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 CE level 값은 단말이 마지막으로 연결된 기지국으로부터 수신한 CE level일 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 페이징(paging) 전송을 위한 이동성 관리 개체(MME: Mobility Management Entity) 장치에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module) 및 상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 서빙 게이트웨이(S-GW: Serving Gateway)로부터 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 수신하고, 상기 S-GW로부터 상기 하향링크 통지 메시지를 수신하면, 기지국(eNB)에게 페이징 횟수(paging count) 및 커버리지 향상 레벨(CE level: Coverage Enhancement level) 값을 포함하는 페이징 메시지를 전송하도록 구성되고, 상기 CE level 값은 단말이 마지막으로 연결된 기지국으로부터 수신한 CE level일 수 있다.
바람직하게, 상기 페이징 메시지는 상기 CE level 값이 적용되는 셀의 ECGI(E-UTRAN Cell Global Identifier)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 CE level은 S1 해제 절차(S1 Release procedure) 중에 S1 단말 컨텍스트 해제 완료(S1 UE Context Release Complete) 메시지를 통해 수신될 수 있다.
바람직하게, 상기 페이징 메시지에 포함된 CE level 값은 전체 CE level 값에서 가장 낮은 값, 평균(average) 값, 중간(medium) 값 및 가장 높은 값 중 어느 하나로 상기 MME에 의해 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 페이징 횟수와 무관하게 상기 페이징 메시지에 포함된 CE level 값은 동일할 수 있다.
바람직하게, 상기 페이징 횟수가 1인 경우, 상기 페이징 메시지에 포함된 CE level 값은 상기 S1 단말 컨텍스트 해제 완료 메시지를 통해 수신한 CE level이고, 상기 페이징 횟수가 2 이상인 경우, 상기 페이징 메시지에 포함된 상기 CE level 값은 상기 페이징 횟수에 따라 램핑-업(ramping-up)된 값일 수 있다.
바람직하게, 상기 CE level 값은 상기 S1 단말 컨텍스트 해제 완료 메시지를 통해 상기 CE level을 전송한 기지국에게만 전송될 수 있다.
바람직하게, 상기 페이징 횟수가 1인 경우, 상기 CE level 값은 전체 CE level 값에서 가장 낮은 값, 평균(average) 값, 중간(medium) 값 및 가장 높은 값 중 상기 MME에 의해 결정된 어느 하나이고, 상기 페이징 횟수가 2 이상인 경우, 상기 페이징 메시지에 포함된 CE level 값은 상기 페이징 횟수에 따라 램핑-업(ramping-up)된 값일 수 있다.
바람직하게, 상기 CE level 값은 각 기지국 별로 정해질 수 있다.
바람직하게, 상기 페이징 횟수가 1인 경우, 상기 페이징 메시지는 상기 페이징 횟수 및 상기 CE level 값을 포함하고, 상기 페이징 횟수가 2이상인 경우, 상기 페이징 메시지는 상기 페이징 횟수를 포함하고 상기 CE level 값을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 커버리지 향상(Coverage enhancement) 내 단말의 페이징 수신 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 커버리지 향상(Coverage enhancement) 내 단말에게 적합한 커버리지 향상 레벨(Coverage enhancement level)을 사용하여 페이징 (재)전송함으로써 불필요한 무선 자원 소모를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 커버리지 향상(Coverage enhancement) 내 단말에게 적합한 커버리지 향상 레벨(Coverage enhancement level)을 사용하여 페이징 (재)전송함으로써 단말의 디코딩(Decoding)으로 인한 비효율적인 전력 소모를 방지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS(Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 베어러 구조를 예시한다.
도 9는 본 발명의 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 등록 상태에서 제어 평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane)의 전송 경로를 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 ECM 연결 확립 절차를 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말 트리거 서비스 요청 절차를 예시하는 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 네트워크 트리거 서비스 요청 절차를 예시하는 도면이다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 페이징 절차를 예시하는 도면이다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 해제 절차를 예시하는 도면이다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 커버리지 향상(Coverage Enhancement) 동작을 예시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 S1 해제 절차를 예시하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 19 내지 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 문서에서 사용될 수 있는 용어들은 다음과 같이 정의된다.
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 패킷 교환(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: UMTS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB: EPS 네트워크의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- 단말(User Equipment): 사용자 기기. 단말은 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수 있다. 또한, 단말은 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 단말 또는 단말이라는 용어는 MTC 단말을 지칭할 수 있다.
- IMS(IP Multimedia Subsystem): 멀티미디어 서비스를 IP 기반으로 제공하는 서브시스템.
- IMSI(International Mobile Subscriber Identity): 이동 통신 네트워크에서 국제적으로 고유하게 할당되는 사용자 식별자.
- MTC(Machine Type Communication): 사람의 개입 없이 머신에 의해 수행되는 통신. M2M(Machine to Machine) 통신이라고 지칭할 수도 있다.
- MTC 단말(MTC UE 또는 MTC device 또는 MTC 장치): 이동 통신 네트워크를 통한 통신 기능을 가지고, MTC 기능을 수행하는 단말(예를 들어, 자판기, 검침기 등).
- MTC 서버(MTC server): MTC 단말을 관리하는 네트워크 상의 서버. 이동 통신 네트워크의 내부 또는 외부에 존재할 수 있다. MTC 사용자가 접근(access)할 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다. 또한, MTC 서버는 다른 서버들에게 MTC 관련 서비스를 제공할 수도 있고(SCS(Services Capability Server) 형태), 자신이 MTC 어플리케이션 서버일 수도 있다.
- (MTC) 어플리케이션(application): (MTC가 적용되는) 서비스(예를 들어, 원격 검침, 물량 이동 추적, 기상 관측 센서 등)
- (MTC) 어플리케이션 서버: (MTC) 어플리케이션이 실행되는 네트워크 상의 서버
- MTC 특징(MTC feature): MTC 어플리케이션을 지원하기 위한 네트워크의 기능. 예를 들어, MTC 모니터링(monitoring)은 원격 검침 등의 MTC 어플리케이션에서 장비 분실 등을 대비하기 위한 특징이고, 낮은 이동성(low mobility)은 자판기와 같은 MTC 단말에 대한 MTC 어플리케이션을 위한 특징이다.
- MTC 가입자(MTC subscriber): 네트워크 오퍼레이터와 접속 관계를 가지고 있으며, 하나 이상의 MTC 단말에게 서비스를 제공하는 엔티티(entity)이다.
- MTC 그룹(MTC group): 적어도 하나 이상의 MTC 특징을 공유하며, MTC 가입자에 속한 MTC 단말의 그룹을 의미한다.
- 서비스 역량 서버(SCS: Services Capability Server): HPLMN(Home PLMN) 상의 MTC-IWF(MTC InterWorking Function) 및 MTC 단말과 통신하기 위한 엔티티로서, 3GPP 네트워크와 접속되어 있다.
- 외부 식별자(External Identifier): 3GPP 네트워크의 외부 엔티티(예를 들어, SCS 또는 어플리케이션 서버)가 MTC 단말(또는 MTC 단말이 속한 가입자)을 가리키기(또는 식별하기) 위해 사용하는 식별자(identifier)로서 전세계적으로 고유(globally unique)하다. 외부 식별자는 다음과 같이 도메인 식별자(Domain Identifier)와 로컬 식별자(Local Identifier)로 구성된다.
- 도메인 식별자(Domain Identifier): 이동 통신 네트워크 사업자의 제어 항에 있는 도메인을 식별하기 위한 식별자. 하나의 사업자는 서로 다른 서비스로의 접속을 제공하기 위해 서비스 별로 도메인 식별자를 사용할 수 있다.
- 로컬 식별자(Local Identifier): IMSI(International Mobile Subscriber Identity)를 유추하거나 획득하는데 사용되는 식별자. 로컬 식별자는 어플리케이션 도메인 내에서는 고유(unique)해야 하며, 이동 통신 네트워크 사업자에 의해 관리된다.
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 Node B 및 이를 제어하는 RNC(Radio Network Controller), eNodeB를 포함하는 단위. 단말 단에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 식별자 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- RANAP(RAN Application Part): RAN과 코어 네트워크의 제어를 담당하는 노드(즉, MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center)) 사이의 인터페이스.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동 통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- NAS(Non-Access Stratum): UMTS, EPS 프로토콜 스택에서 단말과 코어 네트워크 간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층. 단말의 이동성을 지원하고, 단말과 PDN GW 간의 IP 연결을 수립 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
이하, 위와 같이 정의된 용어를 바탕으로 본 발명에 대하여 기술한다.
본 발명이 적용될 수 있는 시스템 일반
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 EPS (Evolved Packet System)을 간략히 예시하는 도면이다.
도 1의 네트워크 구조도는 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 구조를 이를 간략하게 재구성 한 것이다.
EPC(Evolved Packet Core)는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 능력을 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.
구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 능력(capability)을 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS)을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway)(또는 S-GW), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(또는 PGW 또는 P-GW), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종단점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP(non-3GPP) 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 Wimax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, 단말의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.
ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트(reference point)들이 존재할 수 있다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000001
도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 자원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 플레인에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통해 음성(voice)(예를 들어, VoIP(Voice over Internet Protocol))과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위하여 광범위하게 배치된다.
도 2를 참조하면, E-UMTS 네트워크는 E-UTRAN, EPC 및 하나 이상의 UE를 포함한다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 eNB들로 구성되고, eNB들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다.
X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 eNB들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(packet data unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 eNB 사이에 정의된다. X2-CP는 eNB 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 eNB와 타겟 eNB 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다.
eNB은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다.
S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB와 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 eNB와 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 eNB와 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
MME는 NAS 시그널링 보안(security), AS(Access Stratum) 보안(security) 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성을 지원하기 위한 CN(Core Network) 노드 간(Inter-CN) 시그널링, (페이징 재전송의 수행 및 제어 포함하여) 아이들(IDLE) 모드 UE 접근성(reachability), (아이들 및 액티브 모드 단말을 위한) 트래킹 영역 식별자(TAI: Tracking Area Identity) 관리, PDN GW 및 SGW 선택, MME가 변경되는 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN 선택, 로밍(roaming), 인증(authentication), 전용 베어러 확립(dedicated bearer establishment)를 포함하는 베어러 관리 기능, 공공 경고 시스템(PWS: Public Warning System)(지진 및 쓰나미 경고 시스템(ETWS: Earthquake and Tsunami Warning System) 및 상용 모바일 경고 시스템(CMAS: Commercial Mobile Alert System) 포함) 메시지 전송의 지원 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 E-UTRAN 및 EPC의 구조를 예시한다.
도 3을 참조하면, eNB는 게이트웨이(예를 들어, MME)의 선택, 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이로의 라우팅, 방송 채널(BCH: broadcast channel)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향링크에서 UE로 동적 자원 할당, 그리고 LTE_ACTIVE 상태에서 이동성 제어 연결의 기능을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, EPC 내에서 게이트웨이는 페이징 개시(orgination), LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면(user plane)의 암호화(ciphering), 시스템 구조 진화(SAE: System Architecture Evolution) 베어러 제어, 그리고 NAS 시그널링의 암호화(ciphering) 및 무결성(intergrity) 보호의 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 4(a)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 4(b)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack) 사용자 평면(user plane)과 제어신호(signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면(control plane)으로 구분된다.
제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.
제1 계층(L1)인 물리 계층(PHY: physical layer)은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 채널(PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널(DL-SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널(UL-SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 승인(UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널(PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 물리 HARQ 지시자 채널(PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자(CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.
제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.
제2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)을 포함한다. 무선 베어러(RB: radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM: transparent mode), 비확인 모드(UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.
제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4(internet protocol version 4) 또는 IPv6(internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 패킷을 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)을 포함한다.
제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 베어러(SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러(DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.
기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널(downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널(BCH: broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널(uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(uplink shared channel)가 있다.
논리 채널(logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며, 전송 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 제어 채널로는 방송 제어 채널(BCCH: broadcast control channel), 페이징 제어 채널(PCCH: paging control channel), 공통 제어 채널(CCCH: common control channel), 전용 제어 채널(DCCH: dedicated control channel), 멀티캐스트 제어 채널(MCCH: multicast control channel) 등이 있다. 트래픽 채널로는 전용 트래픽 채널(DTCH: dedicated traffic channel), 멀티캐스트 트래픽 채널(MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다. PCCH는 페이징 정보를 전달하는 하향링크 채널이고, 네트워크가 UE가 속한 셀을 모를 때 사용된다. CCCH는 네트워크와의 RRC 연결을 가지지 않는 UE에 의해 사용된다. MCCH 네트워크로부터 UE로의 MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service) 제어 정보를 전달하기 위하여 사용되는 점-대-다점(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다. DCCH는 UE와 네트워크 간에 전용 제어 정보를 전달하는 RRC 연결을 가지는 단말에 의해 사용되는 일-대-일(point-to-point) 양방향(bi-directional) 채널이다. DTCH는 상향링크 및 하향링크에서 존재할 수 있는 사용자 정보를 전달하기 위하여 하나의 단말에 전용되는 일-대-일(point-to-point) 채널이다. MTCH는 네트워크로부터 UE로의 트래픽 데이터를 전달하기 위하여 일-대-다(point-to-multipoint) 하향링크 채널이다.
논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 상향링크 연결의 경우, DCCH는 UL-SCH과 매핑될 수 있고, DTCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있으며, CCCH는 UL-SCH와 매핑될 수 있다. 논리 채널(logical channel)과 전송 채널(transport channel) 간 하향링크 연결의 경우, BCCH는 BCH 또는 DL-SCH와 매핑될 수 있고, PCCH는 PCH와 매핑될 수 있으며, DCCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, DTCH는 DL-SCH와 매핑될 수 있으며, MCCH는 MCH와 매핑될 수 있으며, MTCH는 MCH와 매핑될 수 있다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 5(a)는 S1 인터페이스에서 제어 평면(control plane) 프로토콜 스택을 예시하고, 도 5(b)는 S1 인터페이스에서 사용자 평면(user plane) 인터페이스 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 5를 참조하면, S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 기지국과 MME 간에 정의된다. 사용자 평면과 유사하게 전송 네트워크 계층(transport network layer)은 IP 전송에 기반한다. 다만, 메시지 시그널링의 신뢰성이 있는 전송을 위해 IP 계층 상위에 SCTP(Stream Control Transmission Protocol) 계층에 추가된다. 어플리케이션 계층(application layer) 시그널링 프로토콜은 S1-AP(S1 application protocol)로 지칭된다.
SCTP 계층은 어플리케이션 계층 메시지의 보장된(guaranteed) 전달을 제공한다.
프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit) 시그널링 전송을 위해 전송 IP 계층에서 점대점 (point-to-point) 전송이 사용된다.
S1-MME 인터페이스 인스턴스(instance) 별로 단일의 SCTP 연계(association)는 S-MME 공통 절차를 위한 한 쌍의 스트림 식별자(stream identifier)를 사용한다. 스트림 식별자의 일부 쌍만이 S1-MME 전용 절차를 위해 사용된다. MME 통신 컨텍스트 식별자는 S1-MME 전용 절차를 위한 MME에 의해 할당되고, eNB 통신 컨텍스트 식별자는 S1-MME 전용 절차를 위한 eNB에 의해 할당된다. MME 통신 컨텍스트 식별자 및 eNB 통신 컨텍스트 식별자는 단말 특정한 S1-MME 시그널링 전송 베어러를 구별하기 위하여 사용된다. 통신 컨텍스트 식별자는 각각 S1-AP 메시지 내에서 전달된다.
S1 시그널링 전송 계층이 S1AP 계층에게 시그널링 연결이 단절되었다고 통지한 경우, MME는 해당 시그널링 연결을 사용하였던 단말의 상태를 ECM-IDLE 상태로 변경한다. 그리고, eNB은 해당 단말의 RRC 연결을 해제한다.
S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 eNB과 S-GW 간에 정의된다. S1-U 인터페이스는 eNB와 S-GW 간에 사용자 평면 PDU의 보장되지 않은(non guaranteed) 전달을 제공한다. 전송 네트워크 계층은 IP 전송에 기반하고, eNB와 S-GW 간의 사용자 평면 PDU를 전달하기 위하여 UDP/IP 계층 상위에 GTP-U(GPRS Tunneling Protocol User Plane) 계층이 이용된다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 물리 채널의 구조를 간략히 예시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 물리 채널은 주파수 영역(frequency domain)에서 하나 이상의 서브캐리어와 시간 영역(time domain)에서 하나 이상의 심볼로 구성되는 무선 자원을 통해 시그널링 및 데이터를 전달한다.
1.0ms 길이를 가지는 하나의 서브프레임은 복수의 심볼로 구성된다. 서브프레임의 특정 심볼(들)(예를 들어, 서브프레임의 첫번째 심볼)은 PDCCH를 위해 사용될 수 있다. PDCCH는 동적으로 할당되는 자원에 대한 정보(예를 들어, 자원 블록(Resource Block), 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme) 등)를 나른다.
EMM 및 ECM 상태
EMM(EPS mobility management), ECM(EPS connection management) 상태에 대하여 살펴본다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 단말과 MME의 제어 평면에 위치한 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 단말이 네트워크에 어태치(attach)되었는지 디태치(detach)되었는지에 따라 EMM 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 등록 해제 상태(EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM-REGISTERED 상태 및 EMM-DEREGISTERED 상태는 단말과 MME에게 적용될 수 있다.
단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태에 있으며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말의 전원이 꺼지거나 무선 링크 실패인 경우(무선 링크 상에서 패킷 에러율이 기준치를 넘은 경우), 단말은 네트워크에서 디태치(detach)되어 EMM-DEREGISTERED 상태로 천이된다.
또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM 연결 상태(ECM-CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태(ECM-IDLE)가 정의될 수 있다. ECM-CONNECTED 상태 및 ECM-IDLE 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. 즉, ECM 연결이 설정/해제되었다는 것은 RRC 연결과 S1 시그널링 연결이 모두 설정/해제되었다는 것을 의미한다.
RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)에 있게 된다.
네트워크는 ECM-CONNECTED 상태에 있는 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다.
반면, 네트워크는 ECM-IDLE 상태에 있는 단말의 존재를 파악할 수 없으며, 코어 네트워크(CN: core network)가 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 관리한다. 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS에 의해 설정된 불연속 수신(DRX: Discontinuous Reception)을 수행한다. 즉, 단말은 단말-특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 시점(paging occasion)에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다.
또한, 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 네트워크는 단말의 컨텍스트(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(cell reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행할 수 있다. ECM 아이들 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라지는 경우, 단말은 트래킹 영역 업데이트(TAU: tracking area update) 절차를 통해 네트워크에 해당 단말의 위치를 알릴 수 있다.
반면, 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-CONNECTED 상태에서 네트워크는 단말이 속한 셀을 안다. 따라서, 네트워크는 단말로 또는 단말로부터 데이터를 전송 및/또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다.
위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM-CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM-IDLE 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM-IDLE 상태에 있으며, 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청(service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM-CONNECTED 상태로 천이(transition)된다.
EPS 베어러 (bearer)
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 베어러 구조를 예시한다.
단말이 패킷 데이터 네트워크(PDN: Packet Date Network)(도 8에서 피어 엔티티(peer entity))에 연결될 때 PDN 연결(PDN connection)이 생성되고, PDN connection은 EPS 세션(session)으로도 불릴 수 있다. PDN은 사업자 외부 또는 내부 IP (internet protocol) 망으로 인터넷이나 IMS(IP Multimedia Subsystem)와 같은 서비스 기능을 제공한다.
EPS session은 하나 이상의 EPS 베어러(bearer)를 가진다. EPS bearer는 EPS에서 사용자 트래픽을 전달하기 위하여 단말과 PDN GW 간에 생성되는 트래픽의 전송 경로(transmission path)이다. EPS bearer는 단말 당 하나 이상 설정될 수 있다.
각 EPS bearer는 E-UTRAN 무선 액세스 베어러(E-RAB: E-UTRAN Radio Access Bearer) 및 S5/S8 bearer로 나누어질 수 있고, E-RAB 는 무선 베어러(RB: radio bearer), S1 bearer로 나누어질 수 있다. 즉, 하나의 EPS bearer는 각각 하나의 RB, S1 bearer, S5/S8 bearer 에 대응된다.
E-RAB 는 단말과 EPC 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. E-RAB가 존재하면, E-RAB bearer와 EPS bearer는 일대일로 매핑된다. 데이터 무선 베어러(DRB: data radio bearer)는 단말과 eNB 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. DRB가 존재하면, DRB와 EPS bearer/E-RAB 는 일대일로 매핑된다. S1 bearer는 eNB와 S-GW 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. S5/S8 bearer는 S-GW와 P-GW 간에 EPS bearer 패킷을 전달한다.
단말은 상향링크 방향의 EPS bearer 에 서비스 데이터 플로우(SDF: service data flow)를 바인딩(binding) 한다. SDF는 사용자 트래픽을 서비스 별로 분류(또는 필터링) 한 IP 플로우(flow) 또는 IP flow들의 모임이다. 복수의 SDF들은 복수의 상향링크 패킷 필터들을 포함함으로써 동일한 EPS bearer에 다중화될 수 있다. 단말은 상향링크에서 SDF와 DRB 간 binding하기 위하여 상향링크 패킷 필터와 DRB 간 매핑 정보를 저장한다.
P-GW 은 하향링크 방향의 EPS bearer에 SDF를 binding한다. 복수의 SDF들은 복수의 하향링크 패킷 필터들을 포함함으로써 동일한 EPS bearer에 다중화될 수 있다. P-GW는 하향링크에서 SDF와 S5/S8 bearer 간 binding 하기 위하여 하향링크 패킷 필터와 S5/S8 bearer 간 매핑 정보를 저장한다.
eNB은 상/하향링크에서 DRB와 S1 bearer 간 binding 하기 위하여 DRB와 S1 bearer 간 일대일 매핑을 저장한다. S-GW는 상/하향링크에서 S1 bearer와 S5/S8 bearer 간 binding 하기 위하여 S1 bearer와 S5/S8 bearer 간 일대일 매핑 정보를 저장한다.
EPS bearer는 기본 베어러(default bearer)와 전용 베어러(dedicated bearer) 두 종류로 구분된다. 단말은 PDN 당 하나의 default bearer와 하나 이상의 dedicated bearer 를 가질 수 있다. 하나의 PDN에 대하여 EPS 세션이 갖는 최소한의 기본 베어러를 default bearer라 한다.
EPS bearer는 식별자(identity)를 기반으로 구분될 수 있다. EPS bearer identity는 단말 또는 MME에 의해 할당된다. dedicated bearer(s)은 LBI(Linked EPS Bearer Identity)에 의해 default bearer와 결합된다.
단말은 초기 어태치 절차(initial attach procedure)를 통해 네트워크에 초기 접속하면, IP 주소를 할당 받아 PDN connection이 생성되고, EPS 구간에서 default bearer가 생성된다. default bearer는 단말과 해당 PDN 간 트래픽이 없는 경우에도 단말이 PDN 연결이 종료되지 않는 한 해제되지 않고 유지되며, 해당 PDN 연결을 종료될 때 default bearer도 해제된다. 여기서, 단말과 default bearer를 구성하는 모든 구간의 bearer가 활성화되는 것은 아니고, PDN과 직접 연결되어 있는 S5 bearer는 유지되고, 무선 자원과 연관이 있는 E-RAB bearer (즉, DRB and S1 bearer)는 해제된다. 그리고, 해당 PDN에서 새로운 트래픽이 발생되면 E-RAB bearer가 재설정되어 트래픽을 전달한다.
단말이 default bearer를 통해 서비스(예를 들어, 인터넷 등)를 이용하는 중에, default bearer만으로 QoS(Quality of Service)를 제공 받기 불충분한 서비스(예를 들어, VoD(Videon on Demand) 등)를 이용하게 되면 단말에서 요구할 때(on-demand)로 dedicated bearer가 생성된다. 단말의 트래픽이 없는 경우 dedicated bearer는 해제된다. 단말이나 네트워크는 필요에 따라 복수의 dedicated bearer를 생성할 수 있다.
단말이 어떠한 서비스를 이용하는지에 따라 IP flow는 다른 QoS 특성을 가질 수 있다. 네트워크는 단말을 위한 EPS session을 확립/변경(establish/modification) 시 네트워크 자원의 할당 내지 QoS 에 대한 제어 정책을 결정하여 EPS session이 유지되는 동안 이를 적용한다. 이를 PCC (Policy and Charging Control)라 한다. PCC 규칙(PCC rule)은 오퍼레이터 정책(예를 들어, QoS 정책, 게이트 상태(gate status), 과금 방법 등)을 기반으로 결정된다.
PCC 규칙은 SDF 단위로 결정된다. 즉, 단말이 이용하는 서비스에 따라 IP flow는 다른 QoS 특성을 가질 수 있으며, 동일한 QoS를 가진 IP flow들은 동일한 SDF로 맵핑되고, SDF는 PCC 규칙을 적용하는 단위가 된다.
이와 같은 PCC 기능을 수행하는 주요 엔터티로 PCRF(Policy and Charging Control Function)와 PCEF(Policy and Charging Enforcement Function)가 이에 해당될 수 있다.
PCRF는 EPS session을 생성 또는 변경할 때 SDF 별로 대해 PCC 규칙을 결정하여 P-GW(또는 PCEF)로 제공한다. P-GW는 해당 SDF에 대해 PCC 규칙을 설정한 뒤, 송/수신되는 IP 패킷마다 SDF를 검출하여 해당 SDF에 대한 PCC 규칙을 적용한다. SDF가 EPS을 거쳐 단말에게 전송될 때 P-GW에 저장되어 있는 QoS 규칙에 따라 적합한 QoS를 제공해 줄 수 있는 EPS bearer로 맵핑된다.
PCC 규칙은 동적 PCC 규칙(dynamic PCC rule)과 미리 정의된 PCC 규칙(pre-defined PCC rule)으로 구분된다. 동적 PCC 규칙은 EPS session 확립/변경(establish/modification) 시 PCRF에서 P-GW로 동적으로 제공된다. 반면, 미리 정의된 PCC 규칙은 P-GW에 미리 설정되어 있어 PCRF에 의해 활성화/비활성화된다.
EPS 베어러는 기본 QoS 파라미터로 QoS 클래스 식별자(QCI: QoS Class Identifier)와 할당 및 보유 우선 순위(ARP: Allocation and Retention Priority)를 포함한다.
QCI는 bearer 레벨 패킷 포워딩 처리(treatment)를 제어하는 노드-특정(node-specific) 파라미터들에 접근하기 위한 기준으로 사용되는 스칼라(scalar)로서, 스칼라 값은 네트워크 오퍼레이터에 의하여 미리 설정(pre-configured)되어 있다. 예를 들어, 스칼라는 정수값 1 내지 9 중 어느 하나로 미리 설정될 수 있다.
ARP의 주된 목적은 자원이 제한되는 경우, bearer의 establishment 또는 modification 요청이 받아들여질 수 있는지 또는 거절되어야 하는지 결정하기 위함이다. 또한, ARP는 예외적인 자원 제한(예를 들어, 핸드오버 등) 상황에서, eNB에 의해 어떠한 bearer(s)를 드랍(drop)할 지 결정하는데 사용될 수 있다.
EPS bearer는 QCI 자원 형태에 따라 보장된 비트율(GBR: Guaranteed Bit Rate)형 bearer와 비 보장된 비트율(non-GBR) 형 bearer로 구분된다. Default bearer는 항상 non-GBR 형 bearer이고, dedicated bearer는 GBR형 또는 non-GBR형 bearer일 수 있다.
GBR 형 베어러는 QCI와 ARP 외에 QoS 파라미터로서 GBR과 최대 비트율(MBR: Maximum Bit Rate)를 가진다. MBR은 bearer별로 고정된 자원을 할당(대역폭 보장) 받는 것을 의미한다. 반면, non-GBR형 bearer는 QCI와 ARP 이외에 QoS 파라미터로서 결합된 MBR(AMBR: Aggregated MBR)을 가진다. AMBR은 자원을 bearer 별로 할당 받지 못하는 대신 다른 non-GBR형 bearer들과 같이 사용할 수 있는 최대 대역폭을 할당 받는 것을 의미한다.
위와 같이 EPS bearer의 QoS가 정해지면, 각 인터페이스마다 각각의 bearer의 QoS가 정해진다. 각 인터페이스의 bearer는 EPS bearer의 QoS를 인터페이스 별로 제공하므로, EPS bearer와 RB, S1 bearer 등은 모두 일대일 관계를 가진다.
단말이 default bearer를 통해 서비스를 이용하는 중에, default bearer만으로 QoS를 제공 받기 불충분한 서비스를 이용하게 되면 단말의 요청에 의해(on-demand)로 dedicated bearer가 생성된다.
도 9는 본 발명의 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 등록 상태에서 제어 평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane)의 전송 경로를 예시하는 도면이다.
도 9(a)는 ECM-CONNECTED 상태를 예시하고, 도 9(b)는 ECM-IDLE를 예시한다.
단말이 네트워크에 성공적으로 어태치(attach)하여 EMM-Registered 상태가 되면 EPS 베어러를 이용하여 서비스를 제공받는다. 상술한 바와 같이, EPS 베어러는 구간 별로 DRB, S1 베어러, S5 베어러로 나뉘어져 구성된다.
도 9(a)와 같이, 사용자 트래픽이 있는 ECM-CONNECTED 상태에서는 NAS 시그널링 연결 즉, ECM 연결(즉, RRC 연결과 S1 시그널링 연결)이 설정된다. 또한, MME와 SGW 간에 S11 GTP-C(GPRS Tunneling Protocol Control Plane) 연결이 설정되고, SGW와 PDN GW 간에 S5 GTP-C 연결이 설정된다.
또한, ECM-CONNECTED 상태에서는 DRB, S1 베어러 및 S5 베어러가 모두 설정(즉, 무선 또는 네트워크 자원 할당)된다.
도 9(b)와 같이, 사용자 트래픽이 없는 ECM-IDLE 상태에서는 ECM 연결(즉, RRC 연결과 S1 시그널링 연결)은 해제된다. 다만, MME와 SGW 간의 S11 GTP-C 연결 및 SGW와 PDN GW 간의 S5 GTP-C 연결은 설정이 유지된다.
또한, ECM-IDLE 상태에서는 DRB와 S1 베어러는 모두 해제되나, S5 베어러는 설정(즉, 무선 또는 네트워크 자원 할당)을 유지한다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 ECM 연결 확립 절차를 예시하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 단말은 RRC 연결을 요청하기 위하여 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 eNB에게 전송한다(S1001).
RRC Connection Request 메시지는 단말 식별자(UE Identity)(예를 들어, S-TMSI(SAE temporary mobile subscriber identity) 또는 랜덤 ID)와 확립 원인(establishment cause)를 포함한다.
확립 원인(establishment cause)은 NAS 절차(예를 들어, 접속(attach), 접속 해제(detach), 트래킹 영역 업데이트(tracking area update), 서비스 요청(service request), 확장 서비스 요청(extended service request))에 따라 결정된다.
eNB는 RRC Connection Request 메시지에 대한 응답으로 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 단말에게 전송한다(S1002).
RRC Connection Setup 메시지를 수신한 후, 단말은 RRC_CONNECTED 모드로 천이한다.
단말은 RRC 연결 확립의 성공적인 완료를 확인하기 위하여 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 eNB으로 전송한다(S1003).
단말은 RRC Connection Setup Complete 메시지에 NAS 메시지(예를 들어, 초기 어태치(Initial Attach) 메시지, 서비스 요청(Service Request) 메시지 등)를 포함시켜 eNB로 전송한다.
eNB은 RRC Connection Setup Complete 메시지로부터 Service Request 메시지를 획득하고, 이를 S1AP 메시지인 최초 단말 메시지(Initial UE Message)를 통해 MME에게 전달한다(S1004).
기지국과 MME 간 제어 신호는 S1-MME 인터페이스에서 S1AP 메시지를 통해 전달된다. S1AP 메시지는 사용자 별로 S1 시그널링 연결을 통하여 전달되고, S1 시그널링 연결은 기지국과 MME가 단말을 식별하기 위하여 할당한 식별자 쌍(즉, eNB UE S1AP ID 및 MME UE S1AP ID)에 의해 정의된다.
eNB는 eNB UE S1AP ID를 할당하여 Initial UE Message에 포함시켜 MME에게 전송하며, MME는 Initial UE Message를 수신하여 MME S1AP UE ID를 할당하여 eNB와 MME 간에 S1 시그널링 연결을 설정한다.
랜덤 액세스 절차(Random Access Procedure)
이하에서는 LTE/LTE-A 시스템에서 제공하는 랜덤 액세스 절차(random access procedure)에 대해 살펴본다.
랜덤 액세스 절차는 단말이 기지국과 상향링크 동기를 얻거나 상향링크 무선 자원을 할당 받기 위해 사용된다. 단말의 전원이 켜진 후, 단말은 초기 셀과의 하향링크 동기를 획득하고 시스템 정보를 수신한다. 시스템 정보로부터 사용 가능한 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)의 집합과 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원에 관한 정보를 얻는다. 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원은 적어도 하나 이상의 서브프레임 인덱스와 주파수 영역 상의 인덱스의 조합으로 특정될 수 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블의 집합으로부터 임의로 선택한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 상향링크 동기를 위한 타이밍 정렬(TA: timing alignment) 값을 랜덤 액세스 응답을 통해 단말로 보낸다. 이로써 단말은 상향링크 동기를 획득하는 것이다.
랜덤 액세스 절차는 FDD(frequency division duplex)와 TDD(time division duplex)에서 공통적인 절차이다. 랜덤 액세스 절차는 셀 사이즈에 무관하며, 캐리어 병합(CA: carrier aggregation)이 설정된 경우 서빙 셀(serving cell)의 개수와도 무관하다.
먼저, 단말이 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우로는 다음과 같은 경우가 있다.
- 단말이 기지국과의 RRC 연결(RRC Connection)이 없어, RRC 아이들 상태에서 초기 접속 (initial access)을 수행하는 경우
- RRC 연결 재-확립 절차(RRC connection re-establishment procedure)를 수행하는 경우
- 단말이 핸드오버 과정에서, 타겟(target) 셀로 처음 접속하는 경우
- 기지국의 명령에 의해 랜덤 액세스 절차가 요청되는 경우
- RRC 연결 상태 중, 상향링크 시간 동기가 맞지 않은 상황에서(non-synchronized) 하향링크로 전송될 데이터가 발생하는 경우
- RRC 연결 상태 중, 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나(non-synchronized), 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로 전송할 데이터가 발생하는 경우
- RRC 연결 상태 중, 타이밍 어드밴스(timing advance)가 필요한 상황에서 단말의 위치 결정(positioning)을 수행하는 경우
- 무선 연결 실패(radio link failure) 또는 핸드오버 실패(handover failure) 시 복구 과정을 수행하는 경우
3GPP Rel-10에서는 캐리어 병합을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하나의 특정 셀(예를 들어, P셀)에 적용 가능한 TA(timing advance) 값을 복수의 셀에 공통으로 적용하는 것을 고려하였다. 다만, 단말이 서로 다른 주파수 밴드에 속한(즉, 주파수 상에서 크게 이격된) 복수의 셀들 혹은 전파(propagation) 특성이 다른 복수의 셀들을 병합할 수 있다. 또한 특정 셀의 경우 커버리지 확대 혹은 커버리지 홀의 제거를 위해 RRH(remote radio header)(즉, 리피터), 펨토 셀(femto cell) 혹은 피코 셀(pico cell) 등과 같은 스몰 셀(small cell) 또는 세컨더리 기지국(SeNB: secondary eNB)이 셀 내에 배치되는 상황에서 단말은 하나의 셀을 통해 기지국(즉, 매크로 기지국(macro eNB))과 통신을 수행하고, 다른 셀을 통해 세컨더리 기지국과 통신을 수행하는 경우 복수의 셀들이 서로 다른 전파 지연 특성을 가지게 될 수 있다. 이 경우, 하나의 TA 값을 복수의 셀들에 공통으로 적용하는 방식으로 사용하는 상향링크 전송을 수행할 경우 복수의 셀들 상에서 전송되는 상향링크 신호의 동기에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 복수의 셀들이 병합된 CA 상황에서 복수의 TA를 가지는 것이 바람직할 수 있으며, 3GPP Rel-11에서는 다중 TA(multiple TA)를 지원하기 위하여 특정 셀 그룹 단위로 TA를 독립적으로 할당하는 것을 고려한다. 이를 TA 그룹(TAG: TA group)이라 하며, TAG는 하나 이상의 셀들을 포함할 수 있으며, TAG 내 포함된 하나 이상의 셀에는 동일한 TA가 공통적으로 적용될 수 있다. 이러한 다중 TA를 지원하기 위하여, MAC TA 명령 제어 요소(element)는 2 비트의 TAG 식별자(TAG ID)와 6 비트의 TA 명령 필드로 구성된다.
캐리어 병합이 설정된 단말은 P셀과 관련되어 앞서 설명한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우가 발생되면 랜덤 액세스 절차를 수행하게 된다. P셀이 속한 TAG(즉, pTAG: primary TAG)의 경우, 기존과 동일하게 P셀을 기준으로 결정되는, 혹은 P셀에 수반되는 랜덤 액세스 절차를 통해 조정되는 TA를 pTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 반면, S셀로만 구성되는 TAG(즉, sTAG: secondary TAG)의 경우, sTAG 내 특정 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있으며, 이 때 TA는 기지국에 의해 개시되 랜덤 액세스 절차에 의해 획득될 수 있다. 구체적으로, sTAG 내에서 S셀은 RACH 자원으로 설정되고, 기지국은 TA를 결정하기 위하여 S셀에서 RACH 접속을 요청한다. 즉, 기지국은 P셀에서 전송되는 PDCCH 오더에 의해 S셀들 상에서 RACH 전송을 개시시킨다. S셀 프리앰블에 대한 응답 메시지는 랜덤 액세스 무선 네트워크 임시 식별자(RA-RNTI: Random Access Radio Network Temporary Identifier)를 사용하여 P셀을 통해 전송된다. 단말은 랜덤 액세스를 성공적으로 마친 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 이와 같이, 랜덤 액세스 절차는 S셀에서도 해당 S셀이 속한 sTAG의 타이밍 정렬(timing alignment)을 획득하기 위하여 S셀에서도 수행될 수 있다.
LTE/LTE-A 시스템에서는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나의 프리앰블을 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(non-contention based random access procedure)을 모두 제공한다. 다만, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차는, 상술한 핸드오버 과정, 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, 단말 위치 결정(positioning) 및/또는 sTAG을 위한 타이밍 어드밴스 정렬에 한하여 사용될 수 있다. 랜덤 액세스 절차가 완료된 후에 일반적인 상향링크/하향링크 전송이 발생된다.
한편, 릴레이 노드(RN: relay node) 또한 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차와 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 모두 지원한다. 릴레이 노드가 랜덤 액세스 절차를 수행할 때, 그 시점에서 RN 서브프레임 구성(configuration)을 중단시킨다(suspend). 즉, 이는 일시적으로 RN 서브프레임 구성을 폐기하는 것으로 의미한다. 이후, 성공적으로 랜덤 액세스 절차가 완료되는 시점에서 RN 서브프레임 구성이 재개된다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
(1) 제1 메시지(Msg 1, message 1)
먼저, 단말은 시스템 정보(system information) 또는 핸드오버 명령(handover command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(physical RACH) 자원을 선택하여 전송한다.
랜덤 액세스 프리앰블은 RACH 전송 채널에서 6비트로 전송되고, 6비트는 RACH 전송한 단말을 식별하기 위한 5비트의 임의 식별자(radom identity)와, 추가 정보를 나타내기 위한 1비트(예를 들어, 제3 메시지(Msg 3)의 크기를 지시)로 구성된다.
단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 프리앰블을 디코딩하고, RA-RNTI를 획득한다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH와 관련된 RA-RNTI는 해당 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블의 시간-주파수 자원에 따라 결정된다.
(2) 제2 메시지(Msg 2, message 2)
기지국은 제1 메시지 상의 프리앰블을 통해서 획득한 RA-RNTI로 지시(address)되는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 단말로 전송한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자(RA preamble index/identifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL grant), 임시 셀 식별자(TC-RNTI: Temporary Cell RNTI) 그리고 시간 동기 값(TAC: time alignment command)들이 포함될 수 있다. TAC는 기지국이 단말에게 상향링크 시간 정렬(time alignment)을 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. 단말은 상기 시간 동기 값을 이용하여, 상향링크 전송 타이밍을 갱신한다. 단말이 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(time alignment timer)를 개시 또는 재시작한다. UL grant는 후술하는 스케줄링 메시지(제3 메시지)의 전송에 사용되는 상향링크 자원 할당 및 TPC(transmit power command)를 포함한다. TPC는 스케줄링된 PUSCH를 위한 전송 파워의 결정에 사용된다.
단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 윈도우(random access response window) 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답(random access response)의 수신을 시도하며, PRACH에 대응되는 RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출하고, 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다. 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU(MAC packet data unit)의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH을 통해 전달될 수 있다. PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선 자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 검출에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신할 수 있다.
랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블을 전송한 단말이 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하기 위해서 대기하는 최대 시구간을 의미한다. 랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블이 전송되는 마지막 서브프레임에서 3개의 서브프레임 이후의 서브프레임으로부터 시작하여 'ra-ResponseWindowSize'의 길이를 가진다. 즉, 단말은 프리앰블을 전송이 종료된 서브프레임으로부터 3개의 서브프레임 이후부터 확보한 랜덤 액세스 윈도우 동안 랜덤 액세스 응답을 수신하기 위해 대기한다. 단말은 시스템 정보(system information)을 통해 랜덤 액세스 윈도우 사이즈('ra-ResponseWindowsize') 파라미터 값을 획득할 수 있으며, 랜덤 액세스 윈도우 사이즈는 2부터 10 사이의 값으로 결정될 수 있다.
단말은 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자를 가지는 랜덤 액세스 응답을 성공적으로 수신하면, 랜덤 액세스 응답의 모니터링을 중지한다. 반면, 랜덤 액세스 응답 윈도우가 종료될 때까지 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하지 못하거나, 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자를 가지는 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 응답의 수신은 실패하였다고 간주되고, 이후 단말은 프리앰블 재전송을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 랜덤 액세스 응답에서 랜덤 액세스 프리앰블 구분자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 UL grant, TC-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다.
(3) 제3 메시지(Msg 3, message 3)
단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, TC-RNTI를 저장한다. 또한, UL grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 단말의 최초 접속의 경우, RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 요청(RRC Connection Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있으며, RRC 연결 재확립 절차의 경우 RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 재확립 요청(RRC Connection Re-establishment Request)이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, NAS 접속 요청 메시지를 포함할 수도 있다.
제3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌 해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.
단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 절차 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자(C-RNTI)를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL grant에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 절차 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 C-RNTI보다 길다.
UL-SCH 상의 전송에서는 단말 특정 스크램블링이 사용된다. 단말이 C-RNTI를 할당 받은 경우라면 스크램블링은 C-RNTI에 기반하여 수행되나, 단말이 아직 C-RNTI를 할당받지 못한 경우라면, 스크램블링은 C-RNTI에 기반할 수 없으며 대신 랜덤 액세스 응답에서 수신한 TC-RNTI가 사용된다. 단말은 상기 UL grant에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer)를 개시한다.
(4) 제4 메시지(Msg 4, message 4)
기지국은 단말로부터 제3 메시지를 통해 해당 단말의 C-RNTI를 수신한 경우 수신한 C-RNTI를 이용하여 단말에게 제4 메시지를 전송한다. 반면, 단말로부터 제3 메시지를 통해 상기 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 수신한 경우, 랜덤 액세스 응답에서 해당 단말에게 할당한 TC-RNTI를 이용하여 제4 메시지를 단말에게 전송한다. 일례로, 제4 메시지는 RRC 연결 설정 메시지(RRC Connection Setup)가 포함할 수 있다.
단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL grant를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL grant에 대응하여 전송된 제3 메시지가 자신의 식별자가 C-RNTI인 경우, 자신의 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 TC-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 TC-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 제4 메시지를 통해 단말은 C-RNTI를 획득하고, 이후 단말과 네트워크는 C-RNTI를 이용하여 단말 특정 메시지(dedicated message)를 송수신하게 된다.
다음은 랜덤 액세스에서 충돌 해결을 위한 방법에 대하여 설명한다.
랜덤 액세스를 수행함에 있어서 충돌이 발생하는 이유는 기본적으로 랜덤 액세스 프리앰블의 수가 유한하기 때문이다. 즉, 기지국은 모든 단말들에게 단말 고유의 랜덤 액세스 프리앰블을 부여할 수 없기 때문에, 단말은 공통의 랜덤 액세스 프리앰블들 중에서 임의적으로 하나를 선택해서 전송하게 된다. 이에 따라 동일한 무선 자원(PRACH 자원)을 통해 둘 이상의 단말들이 같은 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하여 전송하게 되는 경우가 발생하지만, 기지국에서는 하나의 단말에게서 전송되는 하나의 랜덤 액세스 프리앰블로 판단하게 된다. 이로 인해, 기지국은 랜덤 액세스 응답을 단말에게 전송하고 랜덤 액세스 응답은 하나의 단말이 수신할 것으로 예측한다. 하지만, 상술한 바와 같이 충돌이 발생할 수 있기 때문에, 둘 이상의 단말들이 하나의 랜덤 액세스 응답을 수신하게 되며, 이에 따라 단말마다 각각 랜덤 액세스 응답의 수신에 따른 동작을 수행하게 된다. 즉, 랜덤 액세스 응답에 포함된 하나의 UL Grant를 이용하여, 둘 이상의 단말들이 서로 다른 데이터를 동일한 무선자원에 전송하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 데이터의 전송은 모두 실패할 수 도 있고, 단말들의 위치 또는 전송파워에 따라 특정 단말의 데이터만을 기지국에서 수신할 수도 있다. 후자의 경우, 둘 이상의 단말들은 모두 자신의 데이터의 전송이 성공했다고 가정하기 때문에, 기지국은 경쟁에서 실패한 단말들에게 실패 사실에 대한 정보를 알려주어야 한다. 즉, 상기 경쟁의 실패 또는 성공에 대한 정보를 알려주는 것을 충돌 해결(contention resolution)라 한다.
충돌 해결 방법에는 두 가지 방법이 있는데 한 가지 방법은, 충돌 해결 타이머(contention resolution timer)를 이용하는 방법과, 다른 한가지 방법은 성공한 단말의 식별자를 단말들에게 전송하는 방법이다. 전자의 경우는, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 이미 고유의 C-RNTI를 가지고 있는 경우에 사용된다. 즉, 이미 C-RNTI를 가지고 있는 단말은 랜덤 액세스 응답에 따라 자신의 C-RNTI를 포함한 데이터를 기지국으로 전송하고, 충돌 해결 타이머를 작동한다. 그리고, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH 정보가 수신되면, 단말은 자신이 경쟁에서 성공했다고 판단하고, 랜덤 액세스를 정상적으로 마치게 된다. 반대로, 만약 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH를 전송 받지 못한 경우는, 자신이 경쟁에서 실패했다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 다시 수행하거나, 상위 계층으로 실패 사실을 통보할 수 있다. 충돌 해소 방법 중 후자의 경우, 즉 성공한 단말의 식별자를 전송하는 방법은, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 고유의 셀 식별자가 없는 경우에 사용된다. 즉, 단말 자신이 셀 식별자가 없는 경우, 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL Grant 정보에 따라 데이터에 셀 식별자 보다 상위 식별자(S-TMSI 또는 random number)를 포함하여 전송하고, 단말은 충돌 해결 타이머를 작동시킨다. 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터가 DL-SCH로 전송된 경우, 단말은 랜덤 액세스 과정이 성공했다고 판단한다. 반면에, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터를 DL-SCH로 전송 받지 못하는 경우에는, 단말은 랜덤 액세스 과정이 실패했다고 판단하게 되는 것이다.
한편, 비경쟁 기반 임의접속 과정에서의 동작은 도 11에 도시된 경쟁 기반 임의접속 과정과 달리 제1 메시지 전송 및 제2 메시지 전송만으로 임의접속 절차가 종료되게 된다. 다만, 제1 메시지로서 단말이 기지국에 임의접속 프리앰블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 임의접속 프리앰블을 할당받게 되며, 이 할당받은 임의접속 프리앰블을 기지국에 제1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 임의접속 응답을 수신함으로써 임의접속 절차가 종료되게 된다.
서비스 요청 절차(Service Request Procedure)
단말 트리거 서비스 요청 절차(UE-triggered Service Request procedure)는 일반적으로 단말이 개시(initiation)하여 새로운 서비스를 시작하고자 할 때 수행된다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말 트리거 서비스 요청 절차를 예시하는 도면이다.
1-2. 단말(UE)은 서비스 요청(Service Request) 메시지를 MME에게 전송함으로써 단말 트리거 서비스 요청 절차(UE-triggered Service Request procedure)를 개시한다.
서비스 요청(Service Request) 메시지는 RRC 연결에서 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지에 포함되어 전달되고, S1 시그널링 연결에서 초기 UE 메시지(Initial UE message)에 포함되어 전달된다.
3. MME는 단말 인증을 위해 HSS에게 인증을 위한 정보를 요청하여 수신하고, 단말과 상호 인증을 수행한다.
4. MME는 기지국(eNB)이 S-GW와 S1 베어러를 설정하고, 단말과 DRB를 설정할 수 있도록 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지를 기지국에게 전송한다.
5. 기지국은 DRB를 생성하기 위하여 단말에게 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 전송한다.
이 절차를 마치면, 기지국과 단말 간 DRB의 생성이 완료되어, 단말로부터 P-GW까지 상향링크 EPS 베어러가 모두 설정된다. 단말은 P-GW로 상향링크 트래픽을 전송할 수 있다.
6. 기지국은 초기 컨텍스트 셋업 요청(Initial Context Setup Request) 메시지에 대한 응답으로 'S1 eNB TEID'를 포함하는 초기 컨텍스트 셋업 완료(Initial Context Setup Complete) 메시지를 MME에게 전송한다.
7. MME는 기지국으로부터 수신한 'S1 eNB TEID'를 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 통해 S-GW에게 전달한다.
이 절차를 마치면, 기지국과 S-GW 간에 하향링크 S1 베어러의 생성이 완료됨으로써 P-GW에서 단말까지 하향링크 EPS 베어러가 모두 설정된다. 단말은 P-GW로부터 하향링크 트래픽을 수신할 수 있다.
8. 단말이 위치한 셀(E-UTRAN 셀 전역 식별자(ECGI: E-UTRAN Cell Global Identifier)) 또는 트래킹 영역(TAI)이 변경된 경우, S-GW는 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 P-GW에게 전송하여 알린다.
9. 필요한 경우, P-GW는 PCRF와 IP-CAN(IP connectivity access network) 세션 수정(modification) 절차를 수행할 수 있다.
10. P-GW는 S-GW로부터 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 수신한 경우, 이에 대한 응답으로 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 S-GW에게 전송한다.
11. S-GW는 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지에 대한 응답으로 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 MME에게 전송한다.
네트워크 트리거 서비스 요청 절차(Network-triggered Service Request procedure)는 일반적으로 네트워크에서 ECM-IDLE 상태에 있는 단말에게 하향링크 데이터를 전송하고자 할 때 수행된다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 네트워크 트리거 서비스 요청 절차를 예시하는 도면이다.
1. 하향링크 데이터(Downlink Data)가 외부 네트워크(external network)로부터 P-GW에 도달하면, P-GW는 하향링크 데이터를 S-GW에게 전달한다.
2. 하향링크 S1 베어러가 해제(즉, ECM-IDLE 상태)되어 하향링크 데이터를 기지국(eNB)에게 전송할 수 없는 경우(즉, S-GW에 'S1 eNB TEID' 값이 존재하지 않는 경우), S-GW는 수신한 하향링크 데이터를 버퍼링한다. 그리고, S-GW는 해당 단말(UE)에 대한 시그널링 연결 및 베어러 설정을 위하여 단말이 등록되어 있는 MME/SGSN에게 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 전송한다.
MME/SGSN는 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지에 대한 응답으로 하향링크 데이터 통지 ACK(Downlink Data Notification ACK) 메시지를 S-GW에게 전송한다.
3. MME/SGSN는 단말이 가장 최근에 등록했던 트래킹 영역에 속하는 모든 eNB/RNC(또는 BSC(Base Station Controller))에게 페이징(paging) 메시지를 전송한다.
4. eNB/RNC(또는 BSC)은 MME/SGSN로부터 페이징(paging) 메시지를 수신하면, eNB/RNC(또는 BSC)은 페이징(paging) 메시지를 브로드캐스팅한다.
5. 자신에게 향하는 하향링크 데이터가 있음을 인지한 단말은 서비스 요청(Service Request) 절차를 수행하여, ECM 연결을 설정한다. 즉, 이 경우, 서비스 요청(Service Request) 절차는 네트워크로부터 전송된 페이징(paging)에 의해 개시된다.
서비스 요청(Service Request) 절차는 앞서 도 12의 절차와 동일하게 진행될 수 있으며, 이러한 절차가 완료되면 단말은 S-GW로부터 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
6. 페이징 응답이 수신되면, S-GW는 "페이징 중단(Stop Paging)" 메시지를 MME/SGSN에게 전송한다.
MME/SGSN는 페이징 송신을 eNB/RNC(또는 BSC) 또는 셀(cells)로 명령하면, eNB/RNC(또는 BSC)는 단말의 IMSI 값과 DRX 사이클(DRX cycle)을 통해 페이징 시점(paging occasion)을 계산하여 해당 페이징 시점(paging occasion)에 페이징 메시지를 송신한다. MME는 페이징 송신에 대해 특정 시간 동안 단말의 응답이 없는 경우, 페이징 전송 실패로 간주하고 eNB/RNC(또는 BSC) 또는 셀(cells)로 페이징 재전송(Paging retransmission)을 명령할 수 있다.
즉, 페이징 재전송은 MME 단에서 단말의 서비스 요청(Service request)을 수신하지 못한 경우 판단하는 것으로서, eNB단에서는 페이징의 수신 여부를 감독하거나 그 재전송을 수행하지 않는다. MME가 수 많은 셀(cell)에 페이징을 송신하는 경우, 단말은 그 중 하나의 셀에 속하여 서비스 요청(service request)를 송신하기 때문에 eNB에서는 페이징에 대한 응답이 없는 경우 해당 단말이 자신의 셀에 위치하고 있지 않다고 판단 할 것이다.
한편, MME/SGSN이 페이징 반복/재전송 절차 이후에도 단말로부터 응답을 수신하지 못한 경우, MME/SGSN은 하향링크 데이터 통지 거절(Downlink Data Notification Reject) 메시지를 이용하여 S-GW에게 페이징 실패를 통지한다.
하향링크 데이터 통지 거절(Downlink Data Notification Reject) 메시지가 수신되면, S-GW는 버퍼링된 패킷(들)을 삭제할 수 있다.
페이징(Paging)
페이징 절차(paging procedure)는 네트워크에서 RRC_IDLE 모드인 단말에게 페이징 정보(paging information)을 전송하기 위하여, 또는 RRC_IDLE/RRC_CONNECTED 모드인 단말에게 시스템 정보(system information)의 변경을 알리기 위하여, 또는 RRC_IDLE/RRC_CONNECTED 모드인 단말에게 ETWS 프라이머리 통지(primary notification) 및/또는 ETWS 세컨더리 통지(secondary notification)를 알리기 위하여, 또는 RRC_IDLE/RRC_CONNECTED 모드인 단말에게 CMAS 통지(CMAS notification)를 알리기 위하여 이용된다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 페이징 절차를 예시하는 도면이다.
도 14를 참조하면, MME는 기지국에게 페이징 메시지(PAGING message)를 전송함으로써 페이징 절차를 개시한다(S1401).
상술한 바와 같이, ECM-IDLE 상태인 단말의 위치는 트래킹 영역(TA: Tracking Area) 기반으로 MME에서 관리한다. 이때, 단말은 하나 이상의 TA에 등록될 수 있으므로, MME는 단말이 등록된 TA(s)에 속하는 셀을 커버하는 다수의 eNB에게 페이징 메시지(PAGING message)를 전송할 수 있다. 여기서, 각 셀은 하나의 TA에만 속할 수 있으며, 각 eNB는 서로 다른 TA에 속하는 셀들을 포함할 수 있다.
여기서, MME는 S1AP 인터페이스를 통해(또는 S1AP 프로토콜 각 eNB에게 페이징 메시지를 전송한다. 이하, 이를 'S1AP 페이징(PAGING) 메시지'(또는 페이징 요청(paging request))로 지칭될 수 있다.
MME에게로 회신되는 페이징 응답은 NAS 계층에서 개시되고, 페이징 응답은 NAS-레벨 라우팅(routing) 정보에 기반하여 기지국에 의해 전송될 수 있다(S1402).
즉, 페이징 응답은 단말로부터 전송된 서비스 요청(Service Request) NAS 메시지에 해당될 수 있다. 앞서 도 10의 예시와 같이 서비스 요청(Service Request) NAS 메시지는 단말로부터 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지에 포함되어 기지국으로 전송되고, 기지국으로부터 초기 UE 메시지(Initial UE message)에 포함되어 MME로 전송될 수 있다.
표 2는 S1AP PAGING 메시지를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000002
표 2를 참조하면, IE/Group Name은 정보 요소(IE: information element) 또는 정보 요소 그룹(IE group)의 명칭을 나타낸다. 존재(Presence) 필드의 'M'은 필수적(mandatory)인 IE로서 항상 메시지에 포함되는 IE/IE group를 나타내고, 'O'는 선택적(optional)인 IE로서 메시지에 포함되거나 포함되지 않을 수 있는 IE/IE group를 나타내며, 'C'는 조건적인(conditional) IE로서 특정 조건이 만족될 때만 메시지에 포함되는 IE/IE group를 나타낸다. Range 필드는 반복적인 IEs/IE groups가 반복될 수 있는 수를 나타낸다.
IE 타입 및 참조(IE type and reference) 필드는 해당 IE의 타입(예를 들어, 열거 데이터(ENUMERATED), 정수(INTEGER), 옥텟 스트링(OCTET STRING) 등)을 나타내고, 해당 IE가 가질 수 있는 값의 범위가 존재하는 경우, 값의 범위를 나타낸다.
임계(Criticality) 필드는 IE/IE group에 적용되는 임계(criticality) 정보를 나타낸다. criticality 정보는 수신단에서 IE/IE group의 전체 또는 일부분을 이해하지 못하는 경우에 수신단에서 어떻게 동작해야 하는지 지시하는 정보를 의미한다. '-'는 criticality 정보가 적용되지 않은 것을 나타내고, 'YES'는 criticality 정보가 적용된 것을 나타낸다. 'GLOBAL'은 IE 및 해당 IE의 반복에 공통적으로 하나의 criticality 정보를 가지는 것을 나타낸다. 'EACH'는 IE의 각 반복 별로 고유의 criticality 정보를 가지는 것을 나타낸다. 지정된 임계(Assigned Criticality) 필드는 실제 criticality 정보를 나타낸다.
S1AP PAGING 메시지에 포함된 information element (IE) 또는 IE 그룹을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
메시지 타입(Message Type) IE는 전송되는 메시지를 고유하게 식별한다.
단말 식별 인덱스 값(UE Identity Index value) IE는 eNB이 페이징 프레임(PF: Paging Frame)을 계산하기 위하여 사용된다(예를 들어, UE Identity Index=UE IMSI mod 1024).
단말 페이징 식별자(UE Paging Identity) IE는 페이징된 단말을 식별하기 위한 식별자로서, IMSI, S-TMSI(SAE Temporary Mobile Subscriber Identity) 중에 하나로 지시된다. S-TMSI는 하나의 MME 그룹 안에서 단말을 고유하게 식별할 수 있는 식별자를 의미한다.
일반적인 페이징의 경우, 단말 페이징 식별자로 S-TMSI가 사용된다. 반면, 단말 페이징 식별자로 IMSI가 사용되는 경우, 이는 IMSI를 포함한 페이징(Paging with IMSI)으로서, 단말은 IMSI 값으로 페이징을 수신한 경우 재-어태치(re-attach) 절차를 수행한다.
페이징 DRX(Paging DRX) IE는 단말이 단말 특정한 DRX 사이클(cycle) 길이를 사용하는 경우, 기지국에 페이징 프레임(PF)을 계산하기 위하여 사용된다. 단말은 어태치 요청(Attach Request) 메시지 또는 트래킹 영역 업데이트(TAU: Tracking Area Update) 메시지에서 DRX cycle 길이를 특정할 수 있다.
CN 도메인(CN Domain) IE는 페이징이 CS(Circuit Switched) 도메인 또는 PS(Packet Switched) 도메인에서 발생되었는지 지시한다.
트래킹 영역 식별자 TAI(Tracking Area Identity) 리스트(TAI List) IE는 기지국에게 페이징 메시지가 브로드캐스트되어야 하는 TA를 알리기 위하여 사용된다. TAI는 TA를 고유하게 식별하기 위하여 사용되는 식별자를 의미한다.
폐쇄 가입자 그룹(CSG: Closed Subscriber Group) 식별자 리스트(CSG ID List) IE는 단말이 가입된 CSG 세트를 나타낸다. 이는 기지국이 단말이 가입되어 있지 않은 CSG 셀 내 단말에게 페이징하는 것을 방지한다.
페이징 우선 순위(Paging Priority) IE는 단말을 페이징하기 위한 페이징 우선 순위를 지시한다.
페이징을 위한 단말 무선 능력(UE Radio Capability for Paging) IE는 페이징 특정(specific) 단말 무선 능력 정보를 포함한다.
MME로부터 S1AP 페이징 메시지를 수신한 eNB는 페이징 메시지(이하, 'RRC Paging 메시지'(또는 페이징 정보(paging information))라고 지칭함)를 구성한다.
표 3은 RRC Paging 메시지를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000003
표 3을 참조하면, 단일의 RRC 페이징 메시지는 다중의(multiple) S1AP 페이징 메시지의 정보를 나를 수 있다. 즉, RRC 페이징 메시지는 다중의(multiple) 단말을 페이징하기 위한 다중의 페이징 레코드(paging record)(예를 들어, 16개)를 포함할 수 있다.
각 페이징 레코드(paging record)는 단말 식별자(ue-Identity) 필드, CN 도메인(cn-Domain) 필드를 포함한다. 이는 S1AP Paging 메시지로부터 전달된 컨텐츠이다.
시스템 정보 변경(systemInfoModification) 필드는 S1AP Paging 메시지로부터 전달되지 않으며, 기지국에 의해 생성된다. 이 필드는 단말이 시스템 정보 블록(SIB) 세트를 재획득(re-acquire)하도록 트리거하기 위하여 사용된다.
확장된 액세스 베어링(EAB: Extended Access Barring) 파라미터 변경(eab-ParamModification) 필드는 EAB 파라미터(SIB 14) 변경을 지시하기 위하여 사용된다.
ETWS 지시(etws-Indication) 필드는 S1AP Paging 메시지로부터 전달되지 않으며, 기지국에 의해 생성된다. 이 필드는 ETWS를 지원하는 단말(ETWS capable UE)에게만 적용되고, 해당 단말이 SIB 1를 재획득하도록 트리거하기 위하여 사용된다. SIB 1 컨텐츠는 단말에게 SIB 10 및 SIB 11 내 ETWS 컨텐츠를 지시한다.
CMAS 지시(cmas-Indication) 필드는 CMAS를 지원하는 단말(CMAS capable UE)에게만 적용되고, 해당 단말이 SIB 1를 재획득하도록 트리거하기 위하여 사용된다. SIB 1 컨텐츠는 단말에게 SIB 12 내 CMAS 컨텐츠를 지시한다.
위와 같이 RRC Paging 메시지를 구성한 eNB는 P-RNTI(Paging-RNTI)로 스크램블된 CRC(cyclic redundancy check)가 부착된 하향링크 제어 정보(DCI: Downlink Control Information)를 PDCCH에서 단말에게 전송하고, RRC 페이징 메시지를 PDSCH을 통해 단말에게 전송한다.
즉, 기지국은 PCCH 논리 채널, PCH 전송 채널, PDSCH 물리 채널을 통해 단말에게 RRC Paging 메시지를 전달한다.
보다 구체적으로 살펴보면, 기지국은 단말에게 보내려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, DCI에 CRC를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(RNTI: radio network temporary identifier)가 스크램블(또는 마스킹(masking))된다. 특정 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유 식별자(예를 들어 C-RNTI(cell-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자(예를 들어 P-RNTI(paging-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다.
즉, 단말은 자신의 페이징 시점(paging occasion)에 속하는 서브프레임에서 P-RNTI를 기반으로 PDCCH를 모니터링한다. 그리고, P-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출하면, 단말은 PDCCH 상에서 전송되는 DCI를 디코딩한다. 이 DCI는 단말에게 페이징 메시지가 전송된 PDSCH 자원을 지시한다. 그리고, 단말은 DCI에서 지시된 PDSCH 자원으로부터 RRC 페이징 메시지를 디코딩한다.
페이징 사이클은 셀 특정(cell-specific)하게 결정될 수 있으며, 또한 단말 특정(UE-specific)하게 결정될 수도 있다. 또한, 페이징 시점(paging occasion)은 각 단말 별로 자신의 페이징 사이클과 자신의 식별자(즉, IMSI)에 기반하여 결정된다. 따라서, 기지국에서 가능한 페이징 시점(possible paging occasion)에서 모든 단말에게 페이징 메시지가 전송되는 것은 아니고, 해당 단말의 페이징 시점(paging occasion)에 맞춰 페이징 메시지가 전송된다. 페이징 시점에 대하여 보다 상세한 설명은 후술한다.
페이징 절차는 개별 단말의 착신(MT: Mobile Terminated) 호의 수신 여부 알림 외에 시스템 정보의 변경, 셀 브로드캐스트 메시지(즉, ETWS/CAMS 경고 메시지)의 수신 여부, EAB의 변경을 알리는 위한 용도로 사용될 수 있다.
RRC 페이징 메시지에 포함된 페이징 레코드(paging record) 중 어느 하나에 단말 식별자(UE identity)(예를 들어, IMSI 또는 S-TMSI)가 포함된 경우(즉, 페이징 절차가 MT call 용도로 사용된 경우), RRC_IDLE 모드인 단말은 네트워크와 RRC 연결을 확립(예를 들어, 서비스 요청(Service Request) 전송)하기 위하여 랜덤 액세스 절차(random access procedure)를 개시한다.
또한, RRC 페이징 메시지에 시스템 정보 변경(systemInfoModification)이 포함된 경우, 단말은 시스템 정보 획득 절차(system information acquisition procedure)를 이용하여 요구되는 시스템 정보를 재획득한다.
또한, RRC 페이징 메시지에 ETWS 지시(etws-Indication)가 포함되고 단말이 ETWS를 지원하는 경우, 단말은 즉시 SIB 1을 재획득한다. 즉, 단말은 다음 시스템 정보 변경 주기 경계까지 기다리지 않는다. 그리고, SIB 1에 포함된 스케줄링 정보 리스트(schedulingInfoList)가 SIB 10이 존재한다고 지시하면, 단말은 스케줄링 정보(schedulingInfor)를 기반으로 SIB 10을 획득한다. 또한, SIB 1에 포함된 스케줄링 정보 리스트(schedulingInfoList)가 SIB 11이 존재한다고 지시하면, 단말은 스케줄링 정보(schedulingInfor)를 기반으로 SIB 11을 획득한다.
또한, RRC 페이징 메시지에 CMAS 지시(cmas-Indication)가 포함되고, 단말이 CMAS를 지원하는 경우, 단말은 즉시 SIB 1을 재획득한다. 즉, 단말은 다음 시스템 정보 변경 주기 경계까지 기다리지 않는다. 그리고, SIB 1에 포함된 스케줄링 정보 리스트(schedulingInfoList)가 SIB 12가 존재한다고 지시하면, 단말은 스케줄링 정보(schedulingInfor)를 기반으로 SIB 12를 획득한다.
위와 같이, RRC 페이징 메시지에 셀 브로드캐스트 메시지(즉, ETWS/CAMS 메시지) 지시가 포함된 경우, 단말은 SIB 1의 schedulingInfoList 참조하여 SIB 10, SIB 11, SIB 12를 수신한다. 수신된 SIB 10, SIB 11, SIB 12는 단말의 상위 계층(예를 들어, RRC 계층)으로 전달된다. 단말의 상위 계층에서는 SIB 10, SIB 11, SIB 12를 통해 전달된 셀 브로드캐스트 메시지에 속한 메시지 식별자(Message identifier)가 단말의 탐색 리스트(Search list)에 포함되는 경우 단말에 디스플레이하고, 그렇지 않은 경우 폐기(discard)한다.
또한, RRC_IDLE 모드인 단말이 EAB를 지원하고 RRC 페이징 메시지에 EAB 파라미터 변경(eab-ParamModification) 필드가 포함된 경우, 단말은 이전에 저장된 SIB 14가 유효하지 않다고 간주하고, 즉시 SIB 1을 재획득한다. 즉, 단말은 다음 시스템 정보 변경 주기 경계까지 기다리지 않는다. 그리고, 단말은 시스템 정보 획득 절차(system information acquisition procedure)를 이용하여 SIB 14를 재획득한다.
이하, 페이징 시점(paging occasion)에 대하여 살펴본다.
3GPP LTE/LTE-A 시스템은 단말의 전력 소모를 최소화하기 위해 단말의 불연속 수신(DRX: discontinuous reception) 기법을 정의한다.
DRX를 사용하는 단말은 매 Paging 사이클(즉, DRX cycle)마다 한 번의 페이징 시점(paging occasion)에서만 페이징 메시지가 전송되는지 모니터링한다.
하나의 페이징 프레임(PF: Paging Frame)은 하나 이상의 페이징 시점(들)을 포함할 수 있는 하나의 무선 프레임을 의미한다.
하나의 페이징 시점(PO: Paging Occasion)은 페이징 메시지를 어드레싱(addressing)하는 PDCCH 상에 전송되는 P-RNTI가 존재할 수 있는 하나의 서브프레임을 의미한다. 즉, 페이징 시점(paging occasion)은 단말이 페이징 메시지를 체크하는 PF 내 특정 서브프레임으로 정의된다.
PF 및 PO는 단말의 IMSI 및 DRX 값을 이용하여 결정된다. 단말은 자신의 IMSI 및 DRX 값을 이용해서 PF 및 PO를 계산할 수 있다. 또한, eNB 또한 MME로부터 전달받은 IMSI 값을 통해 단말 별로 PF 및 PO를 계산할 수 있다.
DRX 파라미터(즉, 페이징/PCCH 구성 정보)는 공통적인 무선 자원 설정을 특정하기 위하여 사용되는 RRC 메시지인 공통 무선 자원 설정('RadioResourceConfigCommon') IE에 포함되어 전송될 수 있다. 공통 무선 자원 설정 IE는 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지 또는 SI 메시지와 같은 RRC 메시지를 통해 전송될 수 있다. SI 메시지는 하나 이상의 SIB을 전송하기 위하여 사용되는 메시지이다.
또한, 단말은 어태치 요청(Attach Request) 또는 TAU 요청(Tracking Area Update Request) 메시지를 통해 자신의 DRX 사이클을 요청할 수도 있다. 이때, 단말이 요청할 수 있는 DRX 사이클 길이 세트는 시스템 정보(system information) 내에서 사용된 길이 세트와 동일하다.
표 4는 공통 무선 자원 설정 IE 내 PCCH 구성 정보를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000004
표 4를 참조하면, PCCH 구성 정보는 기본 페이징 사이클 길이를 지시하는 'defaultPagingCycle' 필드와 페이징 프레임(Paging Frame) 및 페이징 시점(Paging Occasion)을 획득하기 위한 파라미터인 'nB'를 포함한다.
'defaultPagingCycle' 필드는 기본 페이징 사이클 길이로 {rf32, rf64, rf128, rf256}의 값 중 어느 하나로 설정될 수 있다. rf는 무선 프레임(radio frame)을 의미하고, rf 뒤의 숫자는 무선 프레임의 개수를 나타낸다. 예를 들어, 'defaultPagingCycle'=rf32이면 페이징 기본 사이클은 32개의 무선 프레임으로 구성되고, 'defaultPagingCycle'=rf64이면 페이징 기본 사이클은 64개의 무선 프레임으로 구성된다.
'nB' 파라미터의 값은 'T'의 배수로 지시된다(4T, 2T, T, T/2, T/4, T/8, T/16 또는 T/32). 예를 들어, 'nB'=fourT이면 'nB' 파라미터의 값은 4*T이고, 'nB'= quarterT이면 'nB' 파라미터의 값은 T/4이다.
여기서, 'T'는 단말의 DRX 사이클을 나타낸다. 'T'는 단말 특정(UE specific)한 DRX 사이클(상위 계층에 의해 할당된 경우)과 시스템 정보에서 브로드캐스팅되는 기본 DRX 사이클('defaultPagingCycle' 필드 값) 중 가장 짧은 값으로 결정된다. 단말 특정 DRX 사이클이 상위 계층에 의해 설정되지 않은 경우, 기본 DRX 사이클로 결정된다.
PF는 아래 수학식 1에 따라 정해진다.
Figure PCTKR2016000205-appb-M000001
수학식 1에서 N은 min(T,nB)를 나타내고, UE_ID은 (IMSI mod 1024)를 나타낸다.
단말은 위와 같이 결정된 PF의 모든 서브프레임을 모니터링하지 않으며, 아래 수학식 2와 표 5(또는 표 6)에 따라 결정된 PO에 의해 식별된 서브프레임만을 모니터링한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-M000002
수학식 2에서 Ns는 max(1,nB/T)를 나타낸다.
표 5는 FDD에서 PO를 결정하기 위한 서브프레임 패턴을 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000005
표 6은 TDD에서 PO를 결정하기 위한 서브프레임 패턴을 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000006
앞서 수학식 2에서 결정된, i_s 값을 표 5 및 표 6에 적용하여 PO에 해당하는 서브프레임 인덱스가 결정된다. 즉, 단말은 결정된 PF 내에서 PO에 해당하는 서브프레임만을 모니터링한다.
S1 해제 절차(S1 release procedure)
S1 해제 절차는 단말을 위한 논리적 S1-AP 시그널링 연결(S1-MME를 통해)과 모든 S1 베어러(S1-U 내)을 해제하기 위하여 사용된다. 이 절차는
이 절차는 단말과 MME 내에서 단말을 ECM-CONNECTED 상태로부터 ECM-IDLE 상태로 변경시키고, 기지국 내에서 모든 단말 관련 컨텍스트 정보(UE related context information)는 삭제된다. 예를 들어, 시그널링 전달의 손실(loss)로 인하여 또는 기지국 또는 MME의 실패를 이유로 S1-AP 시그널링 연결이 끊어질(lost) 때, S1 해제 절차가 기지국 또는 MME에 의해 지역적으로 수행된다. S1 해제 절차가 기지국 또는 MME에 의해 지역적으로 수행될 때, 각 노드는 지역적으로 아래 도 15에서 도시한 절차의 흐름에 따른 동작을 수행한다.
S1 해제 절차의 개시는 다음 중 어느 하나와 같다.
- 예를 들어, 운영 및 관리 조정(O&M(Operation and Management) Intervention), 불명확한 실패(Unspecified Failure), 사용자 비활동성(User Inactivity), 반복된 RRC 시그널링 무결성 체크 실패(Repeated RRC signalling Integrity Check Failure), 단말에 의해 생성된 시그널링 연결 해제로 인한 해제(Release due to UE generated signalling connection release), CS 폴백 트리거(CS Fallback triggered), RAT 간 리디렉션(Inter-RAT Redirection) 등의 이유(cause)로 인한 기지국 개시(eNB-initiated)
- 예를 들어, 인증 실패(authentication failure), 디태치(detach), 허용되지 않는 CSG 셀(예를 들어, 현재 이용되는 CSG 셀의 CSG ID는 만료하거나 또는 CSG 가입 데이터로부터 제거됨) 등의 이유(cause)로 인한 MME 개시(MME-initiated)
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 S1 해제 절차를 예시하는 도면이다.
도 15에서는 기지국 개시(eNB-initiated) 및 MME 개시(MME-initiated) S1 해제 절차를 모두 예시한다.
1a. 특정 케이스에서 기지국은 MME에게 S1 컨텍스트(S1 context)의 해제를 요청하기 전 또는 요청과 함께 단말의 시그널링 연결을 해제할 수 있다(예를 들어, 기지국이 리디렉션에 의해 CS 폴백(fallback)을 위한 RRC 연결 해제(RRC Connection Release)를 개시하는 경우 등).
1b. 기지국이 단말의 시그널링 연결과 해당 단말을 위한 모든 무선 베어러가 해제될 필요가 있음을 검출하면, 기지국은 S1 단말 컨텍스트 해제 요청(S1 UE Context Release Request) (원인(cause)) 메시지를 MME에게 전송한다.
여기서, 원인(cause)는 해제의 이유를 지시한다(예를 들어, O&M 조정(O&M Intervention), 불명확한 실패(Unspecified Failure), 사용자 비활동성(User Inactivity), 반복된 무결성 체크 실패(Repeated Integrity Check Failure) 또는 단말에 의해 생성된 시그널링 연결 해제로 인한 해제(Release due to UE generated signalling connection release)).
여기서, 1 단계는 기지국-개시(eNB-initiated) S1 해제 절차가 고려되는 경우에만 수행된다. MME 개시(MME-initiated) S1 해제 절차가 고려될 때, 1 단계는 수행되지 않고 2 단계부터 절차가 시작된다.
2. MME는 S-GW에게 단말을 위한 모든 S1-U 베어러의 해제를 요청하기 위하여 액세스 베어러 해제 요청(Release Access Bearers Request) (무선 링크 비정상적인 해제 지시(Abnormal Release of Radio Link Indication)) 메시지를 S-GW에게 전송한다. 이 메시지는 기지국으로부터의 S1 해제 요청(S1 Release Request) 메시지 또는 또 다른 MME 이벤트에 의해 트리거된다. 무선 링크의 비정상적인 해제 지시는 S1 해제 절차가 무선 링크의 비정상적인 해제로 인한 경우에 포함된다.
3. S-GW는 모든 기지국 관련 정보(주소(address) 및 터널 종단점 식별자(TEID: Tunnel End Point Identifier))를 해제하고, MME에게 액세스 베어러 해제 응답(Release Access Bearers Response) 메시지로 응답한다. 단말의 S-GW 컨텍스트의 다른 요소들은 영향 받지 않는다.
S-GW는 S-GW가 단말의 베어러를 위해 할당하였던 S1-U 설정을 유지한다.
S-GW는 단말을 위해 하향링크 패킷이 도착하면, 단말을 위해 수신한 하향링크 패킷을 버퍼링하기 시작하고, 네트워크 트리거 서비스 요청 절차(Network-triggered Service Request procedure)를 개시한다.
운영자 정책에 기반하여 S-GW는 수신한 무선 링크의 비정상적인 해제의 지시를 이용하여 PDN 과금 중단을 트리거하기 위한 다음의(subsequent) 결정을 하기 위하여 사용될 수 있다.
4. MME는 S1 단말 컨텍스트 해제 명령(S1 UE Context Release Command) (원인(cause)) 메시지를 기지국에게 전송함으로써 S1을 해제한다.
5. RRC 연결이 아직 해제되지 않았으면, 기지국은 확인 모드(AM)로 RRC 연결 해제(RRC Connection Release) 메시지를 단말에게 전송한다. 단말에 의해 RRC 연결 해제(RRC Connection Release) 메시지가 수신 응답되면, 기지국은 단말의 컨텍스트를 삭제한다.
6. 기지국은 S1 단말 컨텍스트 해제 완료(S1 UE Context Release Complete) (ECGI, TAI) 메시지를 MME에게 회신함으로써 S1 해제를 확인한다. 이와 함께, 해당 단말을 위한 MME와 기지국 간의 시그널링 연결은 해제된다. 이 단계는 예를 들어, 단말이 RRC 연결 해제(RRC Connection Release)의 수신 응답을 하지 않은 상황에서 지연되지 않기 위하여 4 단계 이후에 즉시 수행된다.
MME는 단말의 MME 컨텍스트에서 기지국 관련 정보("S1-MME를 위해 사용된 기지국 주소(eNodeB Address in Use for S1-MME)", "MME UE S1 AP ID" and "eNB UE S1AP ID")를 삭제한다. 그러나, MME는 S-GW의 S1-U 설정 정보(주소(address) 및 TEID)를 포함한 단말의 MME 컨텍스트의 나머지 정보를 유지한다. 해당 단말을 위해 확립되었던 모든 비 보장된 비트율(non-GBR) EPS 베어러는 MME와 S-GW 내에서 보존(preserve)된다.
S1 해제의 원인이 사용자 비활동성(User Inactivity), RAT 간 리디렉션(Inter-RAT Redirection)이면, MME는 GBR 베어러를 보존(preserve)한다. S1 해제의 원인이 CS 폴백 트리거(CS Fallback triggered)이면, 베어러 핸들링을 위한 절차가 수행될 수 있다. 그렇지 않은 경우(예를 들어, 단말과 무선 연결이 끊어진 경우, S1 시그널링 연결이 끊어진 경우, 기지국 실패 등), MME는 S1 해제 절차가 완료된 후 단말의 GBR 베어러를 위한 MME 개시 전용 베어러 비활성화 절차(MME Initiated Dedicated Bearer Deactivation procedure)를 트리거한다.
지역 IP 주소(LIPA: Local IP Access)가 PDN 연결을 위해 활성화되면, 홈 eNB(HeNB: Home eNB)는 공동 지역 게이트웨이(collocated L-GW(Local Gateway))에게 HeNB로의 직접 사용자 평면 경로(direct user plane path)를 해제하기 위하여 내부 시그널링으로 알려준다. 직접 사용자 평면 경로(direct user plane path)가 해제된 후, 단말을 위한 하향링크 패킷이 도착하면, L-GW는 S-GW가 네트워크 트리거 서비스 요청 절차(Network-triggered Service Request procedure)를 개시하도록 최초의 패킷을 S5 터널을 통해 S-GW에게 전달한다.
커버리지 향상(Coverage Enhancement) 내 단말을 위한 페이징 방법
현재 저비용 MTC(Low cost MTC) 단말을 위하여 커버리지 향상(Coverage Enhancement)이 논의되고 있다.
커버리지 향상(Coverage Enhancement)을 지원하는 단말(예를 들어, M2M 용의 단말, 낮은 복잡도 단말(low complexity UE), MTC 단말 등)이 음영 지역(예를 들어, 땅 속 매설, 지하 등)에 위치하거나 셀 에지(Cell edge)에 위치하는 경우를 고려하여, 해당 단말이 필요로 하는 커버리지 향상 레벨(CE level: Coverage Enhancement level)(예를 들어, 0dB, 6dB, 12dB, 18dB)에 따라 기지국에서 동일한 데이터(혹은 신호/채널)를 반복하여 전송하는 등 해당 CE level에서 단말이 성공적으로 데이터 수신이 가능할 수 있도록 지원하는 동작을 의미한다. 즉, 향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말이란 셀에 액세스하기 위하여 향상된 커버리지 기능(enhanced coverage functionality)의 사용이 요구되는 단말을 의미한다.
셀의 시스템 정보(예를 들어, 마스터 정보 블록(MIB: Master Information Block) 등)에서 향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말의 액세스가 지원된다고 지시하는 경우에만, 단말은 향상된 커버리지 기능(enhanced coverage functionality)을 사용하여 셀에 액세스할 수도 있다. 그렇지 않은 경우, 단말은 셀의 액세스가 금지(barred)되었다고 판단할 수도 있다.
향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말은 일반적인 단말과 비교하여 서로 다른 시간/주파수 자원을 이용하여 전송된 시스템 정보 블록(SIB: System Information Block)을 수신한다. 향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말은 브로드캐스트(broadcast) 및 유니캐스트(unicast)를 위해 제한된 전송 블록 크기(TBS: Transport Block Size)(예를 들어, 1000 비트)를 가질 수도 있다. 향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말은 마스터 정보 블록(MIB: Master Information Block) 내 정보에 기반하여 진보된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말을 위해 특정된 SIB1에 대한 스케줄링 정보를 결정한다. 다른 SIB에 대한 스케줄링 정보는 향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말을 위해 특정된 SIB1 내에서 주어진다. 향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말을 위한 BCCH 수정 주기는 SIB2 내에서 제공된 BCCH 수정 주기의 배수에 해당될 수도 있다. 시스템 정보(SI: System Information) 윈도우(window) 내 SIB 전송 시점(occasion)은 향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말을 위해 특정된 SIB1 내에서 제공된다. 향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말은 SI 윈도우 내에서 SI 메시지를 획득할 수도 있다. SI 윈도우 내 획득될 수 있는 SI 메시지의 최대 횟수(예를 들어, 4)는 고정될 수도 있다.
향상된 커버리지(enhanced coverage) 기능을 지원하는 단말은, 필요한 경우, 일반 커버리지(normal coverage) 내에 있을 때 레가시 시스템 정보를 사용하거나 획득할 수도 있다. 향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말은 RRC_CONNECTED 상태에 있을 때 SIB의 변경을 검출할 것이 요구되지 않는다. RRC_IDLE 상태인 단말은 네트워크에게 CE level의 변경을 알리지 않는다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 커버리지 향상(Coverage Enhancement) 동작을 예시하는 도면이다.
도 16을 참조하면, 단일의 데이터(또는 신호/채널)(1601)를 4회 반복하여 전송(1602)함으로써 해당 데이터(또는 신호/채널)에 대한 수신단의 수신 이득(gain)을 향상시키는 경우를 예시한다.
즉, 도 16과 같이 동일 데이터(또는 신호/채널)를 여러 번 반복하여 송신함으로써, 음영 지역에 있는 단말은 반복적으로 수신한 데이터를 병합(aggregation)할 수 있으며, 이로 인하여 음영 지역에 위치한 단말의 성공적인 데이터 송신이 가능하도록 한다.
여기서, 단일의 데이터(또는 신호/채널)의 일례로, 임의 접속 프리앰블(random access preamble), 임의 접속 응답(random access response), 페이징 메시지(paging message), (E)PDCCH, PUSCH, PDSCH 등이 해당될 수도 있다.
CE level(또는 CE 모드)은 성공적인 상향링크 및/또는 하향링크의 송수신을 위하여 기지국/단말이 특정 단일의 데이터(또는 신호/채널)(1601) 전송의 반복이 요구되는지 여부로 정의될 수 있다.
예를 들어, CE level 0은 반복이 필요하지 않음을 지시할 수 있다. 그리고, CE level 1은 반복이 필요함을 지시할 수 있다.
또한, CE level은 성공적인 상향링크 및/또는 하향링크의 송수신을 위해 요구되는 특정 단일의 데이터(또는 신호/채널)(1601) 전송의 반복 횟수(또는 반복의 크기, 예를 들어, 자원 블록 또는 서브프레임)로 정의될 수 있다.
예를 들어, CE level 0는 반복이 필요하지 않음을 지시할 수 있다. 그리고, CE level 1은 반복이 일정 횟수(또는 일정 크기)만큼 필요함을 지시할 수 있다. 그리고, CE level 2는 CE level 1에서 필요한 것보다 더 많은 반복 횟수(또는 반복 크기)가 필요함을 지시할 수 있다.
CE level에 따른 단일의 데이터(또는 신호/채널)(1601) 전송의 반복 횟수는 기지국 별로 정해질 수도 있다.
CE level은 N 개의 레벨로 미리 정의될 수도 있다. 그리고, 각 CE level 별로 단일의 데이터(또는 신호/채널)(1601)의 반복 횟수(또는 반복 크기)가 결정(또는 미리 정의)될 수 있다.
또한, 각 CE level 별로 단일의 데이터(또는 신호/채널)(1601)의 최대 반복 횟수(또는 최대 반복 크기)가 결정(또는 미리 정의) 될 수도 있다. 이 경우, 기지국은 최대 반복 횟수(또는 최대 반복 크기) 내에서 실제 반복 횟수(또는 반복 크기)를 결정할 수도 있다.
이때, CE level의 단위로 dB가 사용될 수도 있다(예를 들어, 0dB, 6dB, 12dB, 18dB 등).
예를 들어, 만약 커버리지 향상(Coverage Enhancement)이 0dB, 6dB, 12dB, 18dB의 4개의 CE level로 정의 되는 경우, CE level 0dB의 경우 단일의 데이터(또는 신호/채널)를 1회 전송하고 (즉, 반복 없음), CE level 6dB의 경우 단일의 데이터(또는 신호/채널)를 일정 횟수(또는 일정 크기)만큼 반복하여 전송하고, CE level 12dB의 경우 단일의 데이터(또는 신호/채널)를 CE level 6dB에서 필요한 것보다 더 많은 반복 횟수(또는 반복 크기)만큼 반복하여 전송하고, CE level 18dB의 경우 단일의 데이터(또는 신호/채널)을 CE level 12dB에서 필요한 것보다 더 많은 반복 횟수(또는 반복 크기)만큼 반복하여 전송할 수도 있다.
단말이 커버리지 향상(Coverage enhancement)이 필요한 경우 기지국은 이를 인지하고 단말이 필요로 하는 CE level에 맞게 하향링크 데이터(또는 신호/채널)를 송신할 수 있어야 한다.
위의 예와 같이, 만약 커버리지 향상(Coverage Enhancement)이 0dB, 6dB, 12dB, 18dB의 4개의 level로 정의 되는 경우, 기지국은 단말이 필요로 하는 커버리지 향상(Coverage enhancement)와 일치하는 포맷(즉, 단말의 CE level에 해당하는 반복 횟수(또는 반복 크기))으로 하향링크 데이터를 전송하는 것이 가장 효율적이다.
예를 들어, 커버리지 향상(Coverage enhancement)이 필요 없는(즉, 위의 예에서 CE level이 0dB인 경우) 단말에 6dB, 12dB 18dB 등의 커버리지 향상(Coverage enhancement)을 적용하여 하향링크 데이터를 송신하는 경우, 기지국은 반복 전송으로 인하여 더 많은 무선 자원을 사용해야 한다. 또한, 단말은 불필요한 하향링크 데이터의 중복 수신 및 디코딩(Decoding)으로 인한 비효율적인 전력 소모가 예상된다.
반면, 단말의 CE level 보다 낮은 포맷(즉, 적은 반복 횟수)(예를 들어, 커버리지 향상(Coverage enhancement)이 12dB인데, 기지국이 0dB혹은 6dB로 송신하는 경우)으로 하향링크 데이터를 송신하는 경우 단말에게 하향링크 데이터의 송신 실패가 예상된다.
특히, 페이징 절차는 단말이 아이들 모드에서 수행되는 동작이므로, 기지국은 MME에서 수신한 S1AP 페이징 메시지를 단말에게 단순히 전달(Forwarding)하기 때문에, 기지국 입장에서는 개별 단말의 물리적인 특성을 고려해서 송신할 수 없다.
단말의 가입 정보(예를 들어, HLR/HSS에 저장된 가입자 정보(Subscription information))를 통해 해당 단말이 릴리즈(Rel)-13 낮은 복잡도 단말(low complexity UE)(예를 들어, MTC 단말 등)인지의 여부는 MME가 S1AP 페이징 메시지 전송 시 기지국에 알려줄 수도 있다. 다만, 이 정보는 정적(Static)인 정보이기 때문에, 기지국은 해당 단말이 실시간으로 커버리지 향상(Coverage Enhancement)가 필요한지의 여부 및 정확한 CE level에 대해서는 인지가 불가능하다. 이 경우 가장 큰 CE level의 커버리지 향상(Coverage Enhancement)를 고려해서 기지국이 RRC 페이징 메시지를 전송(즉, 최대 반복 횟수만큼 RRC 페이징 메시지 전송)할 수 있지만, 이는 불필요한 무선 자원의 소모를 야기할 수도 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 커버리지 향상(Coverage Enhancement)을 지원하는(혹은 커버리지 향상(Coverage Enhancement)이 적용되는) 단말의 페이징의 수신 효율을 높이며, 기지국에서 불필요한 무선 자원의 소모를 줄이기 위한 방법을 제안한다.
보다 구체적으로, 기지국이 단말의 CE level에 따라 RRC 페이징 메시지를 전송할 수 있도록, MME가 페이징 절차 중에 페이징 전송 횟수 및/또는 단말의 CE level 정보를 기지국에게 제공하는 방법을 제안한다. 또한, 기지국은 MMME로부터 수신한 페이징 전송 횟수 및/또는 단말의 CE level 정보를 기반으로 결정된 CE level에 따라 페이징을 단말에게 전송하는 방법을 제안한다.
이하, 본 발명의 설명에 있어서, CE level을 높인다(ramping-up)는 의미는 CE level 값 자체를 높인다는 의미로 해석될 수도 있으나, 또한 CE level 값 자체 보다는 단말에서 페이징의 수신 이득(gain)을 높이기 위하여 CE level에 따른 페이징 메시지의 반복 횟수를 높인다는 의미로 해석될 수도 있다.
단말의 초기 CE level 값 결정 방법
각 커버리지 향상 레벨(CE level: coverage enhancement level)과 연관된 PRACH 자원의 세트(예를 들어, 시간 자원, 주파수 자원, 프리앰블)(즉, PRACH 설정(PRACH configuration))가 SIB 내에서 제공된다. 또한, PRACH 반복의 횟수, CE level 당 최대 프리앰블 전송 시도 횟수는 SIB 내에서 제공된다.
단말은 SIB를 읽고 PRACH 자원 정보를 읽어서 자신의 수신 감도(예를 들어, RSRP 등)에 적절한 CE level에 맞는 PRACH 자원(예를 들어, 시간 자원, 주파수 자원, 프리앰블)을 선택할 수도 있다. 즉, 단말에 의해 단말의 초기 CE level이 선택된다.
그리고, 단말은 선택된 PRACH 자원을 이용하여 기지국으로 PRACH를 송신한다. 이에 따라, 기지국은 PRACH 설정에 따라 해당 단말의 초기 CE level을 알 수도 있다.
이후, 만약 단말이 처음 시도한 CE level에 해당하는 PRACH에 대해 응답을 못 받으면 다음으로 높은(혹은 낮은) CE level로 PRACH를 전송한다.
동일한 CE level 내 단말은 동일한 CE level과 연관된 랜덤 액세스 자원(random access resource)을 사용한다. 향상된 커버리지(enhanced coverage) 내 단말을 위한 랜덤 액세스 응답(random access response) 메시지의 시간/주파수 자원 및 반복 인자(repetition factor)는 사용된 PRACH 자원으로부터 도출된다.
이후, 단말이 기지국과 연결을 맺은 후 단말의 이동에 따라 단말의 CE level은 변화될 수 있으며, 단말의 CE level의 변화에 의해 기지국이 단말의 CE level을 결정할 수도 있다. 그리고, 기지국은 DCI 등을 통해 CE level에 따른 데이터(또는 신호/채널)의 반복 횟수 등의 정보를 단말에게 알려줄 수도 있다.
S1 해제(S1 release) 절차
단말이 IDLE(예를 들어, RRC_IDLE / ECM-IDLE) 모드에서 CONNECTED 모드(예를 들어, RRC_CONNECTED / ECM-CONNECTED)로 전환 시 S1 해제 절차(S1 release procedure) 중에 단말의 CE level 값이 MME에게 전송될 수도 있다.
즉, 페이징 수신 효율을 높이기 위해 기지국이 단말의 CE level 값을 S1 해제 시 MME에게 알릴 수도 있다. 예를 들어, 기지국은 단말이 가장 최근에 성공적으로 사용했던 CE level을 MME에 제공하고, MME는 단말의 컨텍스트 정보에 기지국으로부터 수신한 CE level을 저장하고 있다가, 해당 단말에 대한 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청) 전송 시 저장된 CE level을 포함시켜 기지국에게 전송할 수도 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 절차에서 커버리지 향상 레벨(Coverage enhancement level)을 결정하기 위한 S1 해제 절차를 예시하는 도면이다.
본 발명에 따른 S1 해제 절차(S1 Release procedure)는 앞서 도 15에 따른 설명과 같이 기지국 개시(eNB-initiated) 및 MME 개시(MME-initiated) S1 해제 절차를 모두 포함한다. 또한, S1 해제 절차(S1 Release procedure)를 설명함에 있어서 이하 설명의 편의를 위해 앞서 도 15의 예시와 차이가 있는 부분을 주로 설명한다.
도 17을 참조하면, 기지국(eNB)은 MME에게 (S1-AP 프로토콜을 통해) 단말 컨텍스트 해제 요청(UE Context Release Request) 메시지를 전송한다(S1701).
단말 컨텍스트 해제 요청(UE Context Release Request) 메시지는 S1 인터페이스를 통해 단말-연관된(UE-associated) S1-논리 연결(S1-logical connection)의 해제를 요청하기 위해 기지국에 의해 전송되는 메시지이다.
상술한 바와 같이, 기지국(eNB)은 MME에게 단말 컨텍스트 해제 요청(UE Context Release Request) 메시지를 전송하기 전 또는 전송과 함께 단말의 시그널링 연결을 해제하기 위하여 단말에게 RRC 연결 해제(RRC Connection Release) 메시지를 전송할 수도 있다. 즉, S1703 단계는 S1701 단계 이전에 혹은 S1701 단계와 함께 수행될 수도 있다.
또한, 상술한 바와 같이, S1701 단계는 기지국-개시(eNB-initiated) S1 해제 절차가 고려되는 경우에만 수행되고, MME 개시(MME-initiated) S1 해제 절차가 수행되는 경우 S1701 단계는 수행되지 않을 수도 있다.
MME는 기지국에게 (S1-AP 프로토콜을 통해) 단말 컨텍스트 해제 명령(UE Context Release Command) 메시지를 전송한다.
RRC 연결이 아직 해제되지 않았으면(즉, S1701 단계 이전 혹은 S1701 단계와 함께 수행되지 않은 경우), 기지국은 단말(UE)에게 RRC 연결 해제(RRC Connection Release) 메시지를 전송할 수 있다(S1703).
기지국은 단말 컨텍스트 해제 명령(UE Context Release Command) 메시지에 대한 응답으로 (S1-AP 프로토콜을 통해) MME에게 단말 컨텍스트 해제 완료(UE Context Release Complete) 메시지를 전송한다(S1704).
단말 컨텍스트 해제 명령(UE Context Release Command) 메시지는 S1 인터페이스를 통해 단말-연관된(UE-associated) S1-논리 연결(S1-logical connection)의 해제를 확인(confirm)하기 위하여 기지국에 의해 전송되는 메시지이다.
여기서, 단말 컨텍스트 해제 완료(UE Context Release Complete) 메시지는 CE level 정보를 포함할 수도 있다.
이때, 단말 컨텍스트 해제 완료(UE Context Release Complete)는 CE level 및 셀 ID(예를 들어, ECGI)를 포함할 수도 있다. 즉, 기지국은 각 셀 별로 CE level를 MME에게 전달할 수도 있다.
예를 들어, 기지국 또는 MME가 S1 해제 절차(S1 release procedure)를 시작하는 경우, 단말의 CE level은 S1-AP 단말 컨텍스트 해제 완료(UE Context Release Complete) 메시지(즉, S1704 단계)에 포함되어 MME에게 전송될 수도 있다.
또 다른 일례로, 기지국이 S1 해제 절차(S1 release procedure)를 시작하는 경우, 단말의 CE level은 S1-AP 단말 컨텍스트 해제 요청(UE Context Release Request) 메시지(즉, S1701 단계)에 포함되어 MME에 전송될 수도 있다.
여기서, 단말이 CONNECTED 모드에서 단말의 CE level은 계속 변화할 수 있으므로, MME에게 전송되는 CE level은 S1 해제(S1 release) 절차 이전에 가장 최근에 사용하였던 CE level이 해당될 수도 있다. 이는 단말의 CONNECTED 모드에서 마지막으로 사용된 CE level 또는 단말의 CONNECTED 모드에서 IDLE 모드로 전환하기 전 가장 최근에 사용하였던 CE level로 해석될 수도 있다. 또한, 단말/기지국은 특정 CE level를 이용하여 상향링크/하향링크 데이터를 전송하고 이에 대한 응답을 수신하지 못하는 경우 CE level를 높여(ramping) 상향링크/하향링크 데이터를 재전송하게 되므로, 가장 최근에 성공적으로 사용하던 단말 CE level로 해석될 수도 있다.
즉, 기지국은 단말의 CE level을 S1 해제 시 MME에게 전달하고, MME는 해당 단말에 대한 페이징 시 eNB에서 해당 CE level(즉, S1 해제 시 수신한 CE level)을 사용하도록 이를 다시 알려줄 수도 있다. 또한, 단말 컨텍스트 해제 완료(UE Context Release Complete) 메시지(또는 단말 컨텍스트 해제 요청(UE Context Release Request) 메시지)가 CE level과 함께 셀 ID(예를 들어, ECGI)도 포함하는 경우, MME는 셀 ID(예를 들어, ECGI)도 함께 저장하여, 해당 셀로 페이징 송신 시 CE level을 기지국에게 전달할 수도 있다.
표 7은 단말 컨텍스트 해제 요청(UE Context Release Request) 메시지를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000007
표 7을 참조하면, 메시지 타입(Message Type) IE는 전송되는 메시지를 고유하게 식별한다.
MME 단말 S1AP 식별자(MME UE S1AP ID) IE는 MME 내에서 S1 인터페이스를 통한 단말 연관(UE association)을 식별한다.
기지국 단말 S1AP 식별자(eNB UE S1AP ID) IE는 기지국 내에서 S1 인터페이스를 통한 단말 연관(UE association)을 식별한다.
원인(Cause) IE는 S1AP 프로토콜을 위한 특정 이벤트에 대한 원인을 지시한다. 즉, 단말 컨텍스트 해제 요청(UE Context Release Request) 메시지의 전송에 대한 원인을 지시한다.
게이트웨이 컨텍스트 해제 지시(GW Context Release Indication) IE는 MME가 시그널링된 S1 단말 컨텍스트(S1 UE context)와 관련된 어떠한 자원을 해제할 수 있는지에 대한 지시를 제공하기 위하여 기지국에 의해 셋팅된다.
단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE는 단말의 CE level을 지시한다.
단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE이 단말 컨텍스트 해제 요청(UE Context Release Request) 메시지에 포함된 경우, 이는 S1 해제(S1 release) 절차 이전에 가장 최근에 사용하였던 CE level이 해당될 수도 있다.
표 8은 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000008
표 8을 참조하면, 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE는 단말의 CE level을 지시한다.
단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE는 열거 데이터(ENUMERATED) 타입(CElevel1, CElevel2, CElevel3, ...)으로 구성될 수도 있다. 그리고, 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE는 미리 정의(또는 설정)된 N 개의 CE level 중 어느 하나를 지시할 수도 있다. 예를 들어, CE level1, CE level2, CE level3, ... 중 어느 하나를 지시할 수도 있다.
표 9는 단말 컨텍스트 해제 완료(UE Context Release Complete) 메시지를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000009
표 9에서 Message Type IE, MME UE S1AP ID IE, eNB UE S1AP ID IE에 대한 설명은 표 7과 동일하므로 설명을 생략한다.
표 9를 참조하면, 임계 진단(Criticality Diagnostics) IE는 수신된 메시지의 일부가 해석되지(comprehended) 않거나 혹은 손실된 경우, 혹은 메시지가 논리적 에러를 포함한 경우, 기지국 또는 MME에 의해 전송된다. 이 IE가 적용될 때, 이 IE는 어떠한 IE가 해석되지(comprehended) 않거나 혹은 손실되었는지 정보를 포함한다.
사용자 위치 정보(User Location Information) IE는 단말의 위치 정보를 제공한다.
단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE는 단말의 CE level을 지시한다.
단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE이 단말 컨텍스트 해제 완료(UE Context Release Complete) 메시지에 포함된 경우, 이는 S1 해제(S1 release) 절차 이전에 가장 최근에 사용하였던 CE level이 해당될 수도 있다.
이때, 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE는 앞서 표 8과 같이 미리 정의(또는 설정)된 N 개의 CE level 중 어느 하나를 지시할 수도 있다.
한편, MME는 기지국으로부터 단말 컨텍스트 해제 완료(UE Context Release Complete) 메시지(또는 단말 컨텍스트 해제 요청(UE Context Release Request))를 통해 수신한 CE level를 저장하고, 다음의 페이징을 위해 CE level를 사용할 수도 있다. 이때, MME는 단말 컨텍스트 정보에 CE level 저장 시 셀 식별자(예를 들어, ECGI)도 함께 저장하여 해당 셀로 페이징 전송 시 CE level을 전달하는 것을 판단할 수도 있다.
페이징 방법
MME는 앞서 설명한 S1 해제 절차(S1 Release procedure)를 통해 기지국으로부터 수신한 CE level을 단말의 컨텍스트 정보에 저장한다. 그리고, MME는 해당 단말에 대한 S1AP 페이징 메시지 전송 시, 페이징 전송 효율을 높이기 위하여 S1AP 페이징 메시지에 해당 단말에 대한 페이징 횟수(paging count) 및/또는 CE level을 포함시켜 전송할 수도 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 18을 참조하면, MME는 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)을 기지국에게 전송한다(S1801).
여기서, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 단말의 CE level, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count) 및/또는 셀 식별자(Cell ID: Cell Identity)(예를 들어, ECGI 등)을 포함할 수도 있다.
1) 본 발명의 일 실시예에 따르면, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 CE level을 포함할 수도 있다. 즉, MME가 기지국에게 페이징 송신 시 기지국이 적용해야 하는 CE level을 지시한다.
이때, MME는 페이징 재전송 시 이전의 CE level 보다 CE level을 높여서(즉, 램핑-업(Ramping-up)) 재전송할 수도 있다. 즉, MME는 페이징 재전송 시 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 이전 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 포함된 CE level보다 높은 CE level을 포함시켜 기지국에게 전송할 수도 있다.
예를 들어, MME는 동일 단말에 대하여 2번째 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)를 전송할 때 최초 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에서 전송한 CE level 보다 높인(Ramping-up) CE level을 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 포함시켜 기지국에게 전송할 수도 있다. 또한, 마찬가지로 동일 단말에 대하여 3번째 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)를 전송할 때 2번째 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에서 전송한 CE level 보다 높인(Ramping-up) CE level을 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 포함시켜 기지국에게 전송할 수도 있다.
즉, 페이징 재전송 여부는 MME 단에서 판단할 수 있기 때문에 MME는 페이징 재전송 시 CE level을 이전 값보다 높여서(Ramping-up) 전송하는 등의 방법을 사용할 수도 있다.
이때, MME는 단말의 컨텍스트 정보에 기지국으로부터 수신한 CE level을 저장하고 있다가 해당 단말의 페이징 송신 시 S1AP 페이징 메시지에 CE level을 포함하여 전송할 수도 있다. 그리고, 페이징 재전송 시 기 저장된 CE level을 기본값으로 램핑-업(Ramping-up)하여 사용할 수도 있다. 즉, S1AP 페이징 메시지에 포함되는 CE level은 단말이 마지막으로 연결된 기지국으로부터 (S1 해제 절차(S1 Release procedure) 중에 S1 단말 컨텍스트 해제 완료(S1 UE Context Release Complete) 메시지를 통해) 수신한 CE level일 수도 있다. 다시 말해, MME는 특정 단말에 대한 S1 해제 절차 중에 기지국으로부터 수신한 CE level을 저장하고, 해당 단말에 대하여 최초 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 상기 저장된 CE level을 포함시켜 기지국에게 전송할 수도 있다. 그리고, 해당 단말에 대하여 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)의 재전송 시 앞서 설명한 바와 같이 이전 CE level 보다 램핑-업(ramping-up)된 CE level을 포함시켜 전송할 수도 있다.
반면, 기지국이 CE level을 MME로 제공하지 않는 경우, CE level은 미리 결정된 CE level 값(예를 들어, 가장 낮은 CE level 또는 가장 높은 값 또는 중간(medium) 값 또는 평균(average) 값)부터 시작될 수도 있다. 즉, MME는 특정 단말에 대한 최초 S1AP 페이징 메시지를 전송할 때, 전체 N 개의 CE level이 미리 정의(또는 설정)된 경우, 미리 결정된 CE level 값을 S1AP 페이징 메시지에 포함시켜 전송할 수도 있다. 그리고, MME는 해당 단말에 대한 S1AP 페이징 메시지를 재전송할 때 이전 CE level 보다 램핑-업(ramping-up)된 CE level을 포함시켜 전송할 수도 있다.
한편, MME는 해당 단말의 CE level을 제공한 기지국(또는 셀)에 페이징을 전송하는 경우에만, S1AP 페이징 메시지에 CE level을 포함시켜 전송할 수도 있다.
표 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 S1AP 페이징 메시지를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000010
표 10의 설명에 있어서, 앞서 표 2와 비교하여 차이가 있는 부분만을 주로 설명하고 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
표 10을 참조하면, S1AP 페이징 메시지는 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE를 포함할 수도 있다. 또는, 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE는 페이징을 위한 단말 무선 능력(UE Radio Capability for Paging) IE에 포함될 수도 있다.
표 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000011
표 11을 참조하면, 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE는 기지국에 의한 페이징을 위한 단말 커버리지 향상 레벨(CE level)(예를 들어, CElevel1, CElevel2, CElevel3, ...)을 지시할 수도 있다.
2) 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))(예를 들어, 1, 2, 3, ...)를 포함할 수도 있다. 즉, MME는 기지국에게 S1AP 페이징 메시지 전송 시, S1AP 페이징 메시지의 전송 횟수(즉, 동일 페이징에 대한 페이징 시도(trial 또는 attempt) 횟수)를 지시할 수도 있다.
예를 들어, MME가 특정 단말에 대한 최초 S1AP 페이징 메시지를 전송할 때, S1AP 페이징 메시지에 포함된 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)(또는 페이징 전송 횟수)는 1를 지시할 수도 있다. 그리고, MME가 해당 단말에 대한 2번째 S1AP 페이징 메시지를 전송할 때, S1AP 페이징 메시지에 포함된 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)(또는 페이징 전송 횟수)는 2를 지시할 수도 있다.
표 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 S1AP 페이징 메시지를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000012
표 12의 설명에 있어서, 앞서 표 2와 비교하여 차이가 있는 부분만을 주로 설명하고 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
표 12를 참조하면, S1AP 페이징 메시지는 페이징 횟수(Paging Count)(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)) IE를 포함할 수도 있다.
표 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 횟수(Paging Count) IE를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000013
표 13을 참조하면, 페이징 횟수(Paging Count) IE는 페이징 재전송 시도(trial 또는 attempt)의 횟수(0, 1, 2, 3, ...)를 지시한다.
3) 개별 단말은 각기 다른 CE level을 가질 수 있기 때문에 동일한 페이징 정책(paging policy)(즉, 페이징 반복 전송)를 모든 단말에게 적용하는 것은 페이징 수신 효율 및 페이징 자원 관점에서 매우 비효율적일 수 있다. 특히, 단말의 송신호의 경우, 단말이 자신이 측정한 RSRP에 따른 적절한 CE level을 eNB로 알리고, eNB는 그에 적합한 RACH 절차를 선택해서 동작할 수 있다. 다만, 수신호 (예를 들어, 페이징 송수신)인 경우, eNB는 해당 단말의 CE level을 알 수 없기 때문에 단말에 최적화된 CE level를 사용하여 페이징 송신이 불가능 하다. 이에 S1 해제 시 기지국은 MME로 단말의 CE level을 알려주고 페이징 시 MME는 이를 다시 eNB로 알려줘서 기지국은 단말에 적합한 CE level을 이용하여 페이징 송신이 가능하다.
하지만, 단말은 IDLE 구간 중에도 이동이 가능하고 단말의 이동성으로 인하여 CE level 변경 또한 가능하다. 이때, MME에 IDLE 구간 중 단말의 CE level 변경이 통지되지 않기 때문에 MME는 변경 전 CE level을 포함하여 S1AP 페이징 메시지를 eNB로 전송할 수 있다. 이에 eNB는 단말에 적합하지 않은 CE level을 이용하여 RRC 페이징 메시지를 단말로 송신하게 된다. 이 경우, 단말이 IDLE 구간 중 이동으로 인하여 더 높은 CE level이 필요한 곳으로 이동한 경우 낮은 페이징 반복으로 페이징 실패가 발생할 수 있다. eNB가 개별 단말에 대한 페이징 송신에 대한 이력(history)을 관리하지 않기 않는다면, eNB는 해당 단말에 대한 페이징의 재전송 여부를 인지하지 못하게 된다. 결국, CE level을 높여서 송신하는 등의 적합한 조치를 하지 못하게 되어 반복적인 페이징 실패가 계속 발생할 것이다.
이에 MME가 eNB에 Paging 재전송 횟수 (Paging attempt count)를 인지하도록 하여, eNB가 해당 단말에 대한 CE level이 부적합 함을 판단할 수 있도록 한다. 이에 eNB가 자체적으로 CE level을 조정 (ramping up)할 수 있도록 하여 즉, 페이징 시도 횟수(Paging attempt count)가 증가할 때 CE level 역시 증가하도록 하여 페이징 실패의 확률을 줄이는 효과가 있다.
따라서, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 CE level과 함께 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)(또는 페이징 전송 횟수)를 포함할 수도 있다. 즉, 앞서 설명한 1) 실시예 및 2) 실시예과 함께 적용될 수도 있다.
- MME는 최초 페이징 전송 시 혹은 페이징 재전송과 무관하게, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에서 동일한 CE level을 지시할 수도 있다. 그리고, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)은 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))(예를 들어, 1, 2, 3, ...)를 포함할 수도 있다.
이때, MME는 단말의 컨텍스트 정보에 기지국으로부터 수신한 CE level을 저장하고 있다가 해당 단말의 페이징 송신 시 S1AP 페이징 메시지에 CE level을 포함하여 전송할 수도 있다. 즉, MME는 특정 단말에 대한 S1 해제 절차 중에 기지국으로부터 수신한 CE level을 저장하고, 해당 단말에 대하여 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 상기 저장된 CE level을 포함시켜 기지국에게 전송할 수도 있다. 다시 말해, S1AP 페이징 메시지에 포함되는 CE level은 단말이 마지막으로 연결된 기지국으로부터 (S1 해제 절차(S1 Release procedure) 중에 S1 단말 컨텍스트 해제 완료(S1 UE Context Release Complete) 메시지를 통해) 수신한 CE level일 수도 있다.
반면, 기지국이 CE level을 MME로 제공하지 않는 경우, CE level은 MME에 의해 결정된 값(예를 들어, 전체 N 개의 CE level이 미리 정의(또는 설정)된 경우, 미리 정의(또는 설정)된 N 개의 CE level 중 중간(medium) 값 또는 평균(average) 값 또는 가장 낮은 CE level 값 혹은 가장 큰 CE level 값)이 해당될 수도 있다. 즉, MME는 특정 단말에 대한 S1AP 페이징 메시지를 전송할 때, MME에 의해 결정된 CE level을 S1AP 페이징 메시지에 포함시켜 전송할 수도 있다.
- MME는 페이징 재전송 시 이전 CE level 보다 CE level을 높여서(Ramping-up) 재전송할 수도 있다. 즉, MME는 최초 S1AP 페이징 메시지를 전송할 때 초기 CE level을 포함시켜 전송하고, 이후 동일 단말에 대하여 S1AP 페이징 메시지를 재전송할 때 초기 CE level보다 높은(ramping-up) CE level을 포함시켜 전송할 수도 있다. 그리고, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)은 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))(예를 들어, 1, 2, 3, ...)를 포함할 수도 있다.
이때, MME는 단말의 컨텍스트 정보에 기지국으로부터 수신한 CE level을 저장하고 있다가 해당 단말의 페이징 송신 시 S1AP 페이징 메시지에 CE level을 포함하여 전송할 수도 있다. 그리고, 페이징 재전송 시 기 저장된 CE level을 기본값으로 램핑-업(Ramping-up)하여 사용할 수도 있다. 다시 말해, MME는 특정 단말에 대한 S1 해제 절차 중에 기지국으로부터 수신한 CE level을 저장하고, 해당 단말에 대하여 최초 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 상기 저장된 CE level을 포함시켜 기지국에게 전송할 수도 있다. 그리고, 해당 단말에 대하여 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)의 재전송 시 앞서 설명한 바와 같이 이전 CE level 보다 램핑-업(ramping-up)된 CE level을 포함시켜 전송할 수도 있다.
반면, 기지국이 CE level을 MME로 제공하지 않는 경우, CE level은 MME에 의해 결정된 값(예를 들어, 전체 N 개의 CE level이 미리 정의(또는 설정)된 경우, 미리 정의(또는 설정)된 N 개의 CE level 중 중간(medium) 값 또는 평균(average) 값 또는 가장 낮은 CE level 값 혹은 가장 큰 CE level 값)부터 시작될 수도 있다. 즉, MME는 특정 단말에 대한 최초 S1AP 페이징 메시지를 전송할 때, 전체 N 개의 CE level이 미리 정의(또는 설정)된 경우, MME에 의해 결정된 CE level 값을 S1AP 페이징 메시지에 포함시켜 전송할 수도 있다. 그리고, MME는 해당 단말에 대한 S1AP 페이징 메시지를 재전송할 때 이전 CE level 보다 램핑-업(ramping-up)된 CE level을 포함시켜 전송할 수도 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, MME는 해당 단말의 CE level을 제공한 기지국(또는 셀)에 페이징을 전송하는 경우에만, S1AP 페이징 메시지에 CE level을 포함시켜 전송할 수도 있다. 즉, S1 해제 시 해당 단말의 CE level을 제공한 기지국 이외의 기지국에는 CE level 없이 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수)만을 전송할 수도 있다.
표 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 S1AP 페이징 메시지를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000014
표 14의 설명에 있어서, 앞서 표 2와 비교하여 차이가 있는 부분만을 주로 설명하고 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
표 14를 참조하면, S1AP 페이징 메시지는 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE 및 페이징 횟수(Paging Count)(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)) IE를 포함할 수도 있다. 또는, 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE는 페이징을 위한 단말 무선 능력(UE Radio Capability for Paging) IE에 포함될 수도 있다.
표 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000015
표 15를 참조하면, 단말 커버리지 향상 레벨(UE Coverage Enhancement level) IE는 기지국에 의한 페이징을 위한 단말 커버리지 향상 레벨(CE level)(예를 들어, CElevel1, CElevel2, CElevel3, ...)을 지시할 수도 있다.
표 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 횟수(Paging Count) IE를 예시한다.
Figure PCTKR2016000205-appb-T000016
표 16을 참조하면, 페이징 횟수(Paging Count) IE는 페이징 재전송 시도(trial 또는 attempt)의 횟수(0, 1, 2, 3, ...)를 지시한다.
4) 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, MME가 처음으로 페이징 메시지를 전송하는 경우, CE level과 함께 첫 번째 페이징 송신이라는 지시를 ㅍ 포함시켜 전송하고, 두 번째 페이징 송신부터 페이징 전송 횟수(예를 들어, 두 번째, 세 번째,...) 만을 전송할 수도 있다.
즉, 최초의 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 CE level과 함께 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))(예를 들어, 1, 2, 3, ...)를 포함하나, 재전송되는 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)) 만을 포함할 수도 있다.
이때, MME는 단말의 컨텍스트 정보에 기지국으로부터 수신한 CE level을 저장하고 있다가 해당 단말의 페이징 송신 시 최초 S1AP 페이징 메시지에 CE level을 포함하여 전송할 수도 있다. 즉, MME는 특정 단말에 대한 S1 해제 절차 중에 기지국으로부터 수신한 CE level을 저장하고, 해당 단말에 대한 최초 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 상기 저장된 CE level을 포함시켜 기지국에게 전송할 수도 있다.
반면, 기지국이 CE level을 MME로 제공하지 않는 경우, CE level은 MME에 의해 결정된 값(예를 들어, 전체 N 개의 CE level이 미리 정의(또는 설정)된 경우, 미리 정의(또는 설정)된 N 개의 CE level 중 중간(medium) 값 또는 평균(average) 값 또는 가장 낮은 CE level 값 혹은 가장 큰 CE level 값)이 해당될 수도 있다. 즉, MME는 특정 단말에 대한 S1AP 페이징 메시지를 전송할 때, MME에 의해 결정된 CE level을 최초 S1AP 페이징 메시지에 포함시켜 전송할 수도 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, MME는 해당 단말의 CE level을 제공한 기지국(또는 셀)에 페이징을 전송하는 경우에만, S1AP 페이징 메시지에 CE level을 포함시켜 전송할 수도 있다. 즉, S1 해제 시 해당 단말의 CE level을 제공한 기지국 이외의 기지국에는 CE level 없이 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수)만을 전송할 수도 있다.
본 실시예의 경우, 최초의 S1AP 페이징 메시지는 앞서 표 14와 같이 구성될 수 있으며, 이후 재전송되는 S1AP 페이징 메시지는 앞서 표 12와 같이 구성될 수도 있다.
5) 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 앞서 1) 내지 4) 중 어느 하나의 실시예와 함께 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 셀 식별자(예를 들어, ECGI 등)을 포함할 수도 있다. 즉, MME는 해당 단말에 대한 CE level이 적용되는 셀 식별자(예를 들어, ECGI 등)을 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 포함시켜 기지국에게 전송할 수도 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 19를 참조하면, 기지국은 MME로부터 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)를 수신한다(S1901).
여기서, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 단말의 CE level, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count) 및/또는 셀 식별자(예를 들어, ECGI 등)을 포함할 수도 있다.
기지국은 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 포함된 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count) 및/또는 단말의 CE level을 기반으로 해당 단말의 CE level을 결정한다(S1902).
그리고, 기지국은 결정된 CE level을 적용하여 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 전송한다(S1903).
즉, 기지국은 RRC 페이징 메시지를 구성하고(앞서 표 3 참조), P-RNTI로 스크램블된 CRC가 부착된 DCI를 PDCCH에서 단말에게 전송하며, RRC 페이징 메시지를 상기 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH을 통해 단말에게 전송한다. 즉, 기지국은 PCCH 논리 채널, PCH 전송 채널, PDSCH 물리 채널을 통해 단말에게 RRC 페이징 메시지를 전달한다.
또한, 기지국은 페이징된 단말의 IMSI 및 DRX 값을 이용하여 결정된 해당 페이징된 단말의 페이징 시점(paging occasion)에서 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지를 전송할 수도 있다.
이하, 기지국이 단말의 CE level을 결정하는 방법을 앞서 도 18에서 설명한 1) 내지 5) 실시예와 연관하여 설명한다.
1) 앞서 도 18의 1) 실시예와 같이, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)가 CE level을 포함하는 경우, 기지국은 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 포함된 CE level을 기반으로 해당 단말에 대한 CE level을 결정한다. 즉, 기지국은 MME로부터 수신한 CE level을 적용해서 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 단말에게 전송한다.
한편, 기지국은 자신이 서비스할 수 있는 CE level보다 높은 CE level을 MME로부터 수신한 경우, 자신의 최대 CE level을 적용할 수도 있다.
2) 앞서 도 18의 2) 실시예와 같이, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)가 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))(예를 들어, 1, 2, 3, ...)를 포함하는 경우, 기지국은 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 포함된 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))를 기반으로 CE level을 결정한다.
이 경우, 기지국은 수신한 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)(또는 페이징 전송 횟수)를 이용하여 단말에게 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보) 전송 시 다양한 방법으로 해당 단말에게 페이징을 위한 CE level을 적용할 수도 있다. 이때, S1AP 페이징 메시지에 CE level 없이 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)(또는 페이징 전송 횟수)만 포함되어 전송되는 경우, 각 기지국 별로 초기 CE level이 결정될 수도 있다. 또는, 각 기지국은 자신이 서비스하는 각 셀 별로 페이징을 위한 초기 CE level를 개별적으로 결정할 수도 있다.
예를 들어, 기지국은 전체 N 개의 CE level이 미리 정의(또는 설정)된 경우, 미리 정의(또는 설정)된 N 개의 CE level 중 중간(medium) 값 또는 평균(average) 값 또는 가장 낮은 값으로 초기 CE level을 결정할 수도 있다.
또한, 기지국은 페이징 자원(paging resource) 및/또는 RRC 페이징 메시지가 전송될 단말의 수(즉, 페이징 큐(queue)) 등을 기반으로(고려하여) 초기 CE level을 결정할 수도 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 상술한 바와 같이, 단말 별로 단말의 IMSI 및 DRX 값을 이용하여 페이징 시점(paging occasion)이 결정될 수도 있다. 그리고, 기지국은 페이징된 단말의 페이징 시점(paging occasion)에서 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지를 전송할 수도 있다. 하지만, 앞서 표 3과 같이 기지국이 전송하는 단일의 RRC 페이징 메시지에 포함될 수 있는 페이징 레코드의 최대 개수(즉, 페이징 가능한 단말의 최대 개수 또는 페이징 자원)는 미리 정의될 수도 있다. 예를 들어, 현재 LTE/LTE-A 시스템에서는 단일의 RRC 페이징 메시지에 포함될 수 있는 페이징 레코드의 최대 개수는 16('maxPageRec'=16)으로 정의되어 있다. 따라서, 만약 특정 페이징 시점(paging occasion)에 페이징 송신이 요구되는 단말이 위의 최대 개수 이상인 경우, 기지국은 페이징된 모든 단말에게 해당 페이징 시점에서 페이징 송신이 불가능한 경우가 생길 수도 있다. 이 경우, 특정 단말의 페이징은 해당 단말의 다음의 페이징 시점(Paging occasion)에서 전송될 수도 있다. 따라서, MME로부터 S1AP 페이징 메시지를 수신한 기지국은 페이징 자원(paging resource) 및/또는 페이징이 전송될 단말의 수(즉, 페이징 큐(queue)) 등을 기반으로 페이징을 위한 초기 CE level을 결정할 수도 있다. 그리고, 기지국은 해당 단말의 페이징 시점(paging occasion)에서 기지국에 의해 결정된 초기 CE level를 적용하여 RRC 페이징 메시지를 단말에게 전송한다.
그리고, 기지국은 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 포함된 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)(또는 페이징 전송 횟수)에 따라 초기 CE level로부터 램핑-업(ramping-up)하여 페이징을 위한 CE level을 결정할 수도 있다. 예를 들어, 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)(또는 페이징 전송 횟수)가 2인 경우, 기지국은 초기 CE level로부터 한 단계 증가시켜(ramping-up) CE level을 결정할 수도 있다.
3) 앞서 도 18의 3) 실시예와 같이, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)가 CE level과 함께 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)(또는 페이징 전송 횟수)를 포함하는 경우, 기지국은 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)에 포함된 CE level 및/또는 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))를 기반으로 CE level(즉, RRC 페이징 메시지 전송에 대한 반복 횟수)을 결정할 수도 있다. 이 경우, 기지국은 S1AP 페이징 메시지를 통해 수신한 CE level 값을 기준으로, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))에 따라 단말에 적용되는 CE level을 램핑-업(ramping-up)할지 여부 또한 얼마나 단말에 적용되는 CE level을 램핑-업(ramping-up)할지를 결정할 수 있다.
- 앞서 설명한 바와 같이, 최초 페이징 전송 시 혹은 페이징 재전송과 무관하게, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 동일한 CE level을 지시하고, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)은 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))(예를 들어, 1, 2, 3, ...)를 포함할 수도 있다.
이 경우, 기지국은 MME로부터 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 1인 S1AP 페이징 메시지를 수신한 경우, S1AP 페이징 메시지 포함된 CE level을 적용하여 RRC 페이징 메시지를 단말에게 전송할 수도 있다. 기지국은 MME로부터 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 2인 S1AP 페이징 메시지를 수신한 경우, 해당 S1AP 페이징 메시지 포함된 CE level 보다 높인(ramping-up)(예를 들어, 한 단계) CE level을 적용하여 RRC 페이징 메시지를 단말에게 전송할 수도 있다.
예를 들어, 각 CE level 0(예를 들어, 0dB), CE level 1(예를 들어, 6dB), CE level 2(예를 들어, 12dB) 및 CE level 3(예를 들어, 18dB)에 상응하는 RRC 페이징 메시지의 (최대) 반복 횟수(또는 (최대) 반복 크기)가 각각 1, 2, 3 및 4회(또는 자원 블록, 서브프레임)라고 가정한다.
이 경우, S1AP 페이징 메시지가 CE level 1 및 페이징 시도 횟수 2를 포함하면, 기지국은 RRC 페이징 메시지를 해당 단말에게 (CE level 1에서 한 단계 높인) CE level 2에 상응하는 (최대) 3회 반복하여(또는 (최대) 3개 자원 블록, 3개 서브프레임) 전송할 수도 있다.
또는, 기지국은 페이징 시도 횟수와 무관하게 수신한 CE level 1에 따라 RRC 페이징 메시지를 해당 단말에게 (최대) 2회 반복하여(또는 2개 자원 블록, 2개 서브프레임) 전송할 수도 있다.
마찬가지로, 기지국은 MME로부터 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 3인 S1AP 페이징 메시지를 수신한 경우, 해당 S1AP 페이징 메시지 포함된 CE level 보다 높인(ramping-up)(예를 들어, 두 단계) CE level을 적용하여 RRC 페이징 메시지를 단말에게 전송할 수도 있다.
위의 예에서, S1AP 페이징 메시지가 CE level 1 및 페이징 시도 횟수 3을 포함하면, 기지국은 RRC 페이징 메시지를 해당 단말에게 CE level 3에 상응하는 (최대) 4회 반복하여(또는 4개 자원 블록들에서, 4개 서브프레임들에서) 전송할 수 있다.
또는, 기지국은 페이징 시도 횟수와 무관하게 수신한 CE level 1에 따라 RRC 페이징 메시지를 해당 단말에게 (최대) 2회 반복하여(또는 2개 자원 블록들에서, 2개 서브프레임들에서) 전송할 수도 있다.
- 반면, MME는 페이징 재전송 시 이전 CE level 보다 CE level을 높여서(Ramping-up) 재전송할 수도 있다. 즉, MME는 최초 S1AP 페이징 메시지를 전송할 때 초기 CE level을 포함시켜 전송하고, 이후 동일 단말에 대하여 S1AP 페이징 메시지를 재전송할 때 초기 CE level보다 높은(ramping-up) CE level을 포함시켜 전송할 수도 있다. 그리고, S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)은 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))(예를 들어, 1, 2, 3, ...)를 포함할 수도 있다.
이 경우, 기지국은 MME로부터 수신한 CE level을 적용하여 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 단말에게 전송할 수도 있다.
한편, 기지국은 자신이 서비스할 수 있는 CE level보다 높은 CE level을 MME로부터 수신한 경우, 자신의 최대 CE level을 적용할 수도 있다.
4) 앞서 도 18의 4) 실시예와 같이, 최초 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)가 CE level과 함께 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))(예를 들어, 1, 2, 3, ...)를 포함하나, 재전송되는 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)) 만을 포함할 수도 있다.
이 경우, MME로부터 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 1인 S1AP 페이징 메시지를 수신한 경우, 기지국은 MME로부터 수신한 CE level을 적용하여 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 단말에게 전송할 수도 있다.
그리고, MME로부터 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 2인 S1AP 페이징 메시지를 수신한 경우, 기지국은 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 1인 S1AP 페이징 메시지에 포함된 CE level 보다 한 단계 높인(ramping-up) CE level을 적용하여 RRC 페이징 메시지를 단말에게 전송할 수도 있다. 마찬가지로, MME로부터 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 3인 S1AP 페이징 메시지를 수신한 경우, 기지국은 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 1인 S1AP 페이징 메시지에 포함된 CE level 보다 두 단계 높인(ramping-up) CE level을 적용하여 RRC 페이징 메시지를 단말에게 전송할 수도 있다.
한편, 기지국은 자신이 서비스할 수 있는 CE level보다 높은 CE level을 MME로부터 수신한 경우, 자신의 최대 CE level을 적용할 수도 있다.
5) 앞서 도 18의 5)의 실시예와 함께 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)는 셀 식별자(예를 들어, ECGI 등)을 포함할 수도 있다.
이 경우, 기지국은 S1AP 페이징 메시지(또는 페이징 요청)를 통해 수신한 셀 식별자(예를 들어, ECGI 등)에 해당되는 셀로 RRC 페이징 메시지를 전송할 때, MME로부터 수신한 CE level 및/또는 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))를 기반으로 CE level을 결정할 수도 있다.
이하, 앞서 설명한 1) 내지 4)의 실시예 따른 페이징 절차를 보다 상세히 설명한다. 또한, 이하 설명의 편의를 위해 앞서 실시예 5)와 같이 S1AP 페이징 메시지는 셀 식별자(예를 들어, ECGI 등)를 포함한다고 가정한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 20에서는 앞서 설명한 실시예 1)을 보다 상세하게 예시한다.
도 20을 참조하면, S-GW는 MME에게 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 전송한다(S2001).
보다 구체적으로, 하향링크 데이터(Downlink Data)가 외부 네트워크(external network)로부터 P-GW에 도달하면, P-GW는 하향링크 데이터를 S-GW에게 전달한다. 하향링크 S1 베어러가 해제되어 하향링크 데이터를 기지국(eNB)에게 전송할 수 없는 경우(즉, S-GW에 'S1 eNB TEID' 값이 존재하지 않는 경우), S-GW는 해당 단말(UE)에 대한 시그널링 연결 및 베어러 설정을 위하여 단말이 등록되어 있는 MME에게 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 전송한다.
MME는 단말이 가장 최근에 등록했던 트래킹 영역에 속하는 기지국(eNB)에게 S1AP 페이징 메시지를 전송한다(S2002).
여기서, S1AP 페이징 메시지는 해당 단말의 CE level 및 셀 ID(예를 들어, ECGI)를 포함할 수도 있다.
이때, MME가 해당 단말에 대한 S1 해제 절차 중에 기지국으로부터 수신한 CE level을 수신하여 단말 컨텍스트 정보에 저장한 경우, MME는 S1AP 페이징 메시지에 저장된 CE level을 포함하여 전송할 수도 있다.
반면, 기지국이 CE level을 MME로 제공하지 않는 경우, CE level은 MME에 의해 결정된 값(예를 들어, 전체 N 개의 CE level이 미리 정의(또는 설정)된 경우, 미리 정의(또는 설정)된 N 개의 CE level 중 중간(medium) 값 또는 평균(average) 값 또는 가장 낮은 CE level 값 혹은 가장 큰 CE level 값)이 해당될 수도 있다.
S1AP 페이징 메시지를 수신한 기지국은 수신한 CE level을 기반으로 해당 단말의 CE level을 결정한다(S2003).
이때, 기지국은 MME로부터 수신한 CE level을 그대로 해당 단말에 대한 CE level로 결정할 수도 있다.
그리고, 기지국은 S2003 단계에서 결정된 CE level을 적용하여 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 전송한다(S2004).
이후, 일정 시간 동안 해당 단말로부터 페이징에 대한 응답이 없는 경우, MME는 S1AP 페이징 메시지를 기지국에게 재전송한다(S2005).
여기서, S1AP 페이징 메시지는 해당 단말의 CE level 및 셀 ID(예를 들어, ECGI)를 포함할 수도 있다.
이때, 두 번째 S1AP 페이징 메시지 내 CE level은 최초의 S1AP 페이징 메시지(즉, S2002 단계) 내 CE level 보다 높은(ramping-up) CE level일 수도 있다.
S1AP 페이징 메시지를 수신한 기지국은 수신한 CE level을 기반으로 해당 단말의 CE level을 결정한다(S2006).
이때, 기지국은 MME로부터 수신한 CE level을 그대로 해당 단말에 대한 CE level로 결정할 수도 있다.
그리고, 기지국은 S2006 단계에서 결정된 CE level을 적용하여 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 전송한다(S2007).
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 21에서는 앞서 설명한 실시예 2)를 보다 상세하게 예시한다.
도 21을 참조하면, S-GW는 MME에게 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 전송한다(S2101).
MME는 단말이 가장 최근에 등록했던 트래킹 영역에 속하는 기지국(eNB)에게 S1AP 페이징 메시지를 전송한다(S2102).
여기서, S1AP 페이징 메시지는 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)) 및 셀 ID(예를 들어, ECGI)를 포함할 수도 있다.
S2102 단계는 최초의 페이징 전송이므로, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))는 1을 지시할 수도 있다.
S1AP 페이징 메시지를 수신한 기지국은 수신한 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))를 기반으로 해당 단말의 CE level을 결정한다(S2103).
페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 1이므로, 기지국은 전체 N 개의 CE level이 미리 정의(또는 설정)된 경우, 미리 정의(또는 설정)된 N 개의 CE level 중 중간(medium) 값 또는 평균(average) 값 또는 가장 낮은 값으로 해당 단말의 CE level을 결정할 수도 있다.
또는, 기지국은 페이징 자원(paging resource) 및/또는 RRC 페이징 메시지가 전송될 단말의 수(즉, 페이징 큐(queue)) 등을 기반으로(고려하여) 해당 단말의 CE level을 결정할 수도 있다.
그리고, 기지국은 S2103 단계에서 결정된 CE level을 적용하여 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 전송한다(S2104).
이후, 일정 시간 동안 해당 단말로부터 페이징에 대한 응답이 없는 경우, MME는 S1AP 페이징 메시지를 기지국에게 재전송한다(S2105).
여기서, S1AP 페이징 메시지는 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)) 및 셀 ID(예를 들어, ECGI)를 포함할 수도 있다.
S2105 단계는 두 번째 페이징 전송이므로, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))는 2를 지시할 수도 있다.
S1AP 페이징 메시지를 수신한 기지국은 수신한 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))를 기반으로 해당 단말의 CE level을 결정한다(S2106).
페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 2이므로, 기지국은 해당 단말에 대한 이전의 CE level(즉, S2103에서 결정된 CE level) 보다 높여(ramping-up) 해당 CE level을 결정한다.
그리고, 기지국은 S2106 단계에서 결정된 CE level을 적용하여 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 전송한다(S2107).
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 22에서는 앞서 설명한 실시예 3)를 보다 상세하게 예시한다.
도 22를 참조하면, S-GW는 MME에게 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 전송한다(S2201).
MME는 단말이 가장 최근에 등록했던 트래킹 영역에 속하는 기지국(eNB)에게 S1AP 페이징 메시지를 전송한다(S2202).
여기서, S1AP 페이징 메시지는 해당 단말의 CE level, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)) 및 셀 ID(예를 들어, ECGI)를 포함할 수도 있다.
이때, MME가 해당 단말에 대한 S1 해제 절차 중에 기지국으로부터 수신한 CE level을 수신하여 단말 컨텍스트 정보에 저장한 경우, MME는 S1AP 페이징 메시지에 저장된 CE level을 포함하여 전송할 수도 있다.
반면, 기지국이 CE level을 MME로 제공하지 않는 경우, CE level은 MME에 의해 결정된 값(예를 들어, 전체 N 개의 CE level이 미리 정의(또는 설정)된 경우, 미리 정의(또는 설정)된 N 개의 CE level 중 중간(medium) 값 또는 평균(average) 값 또는 가장 낮은 CE level 값 혹은 가장 큰 CE level 값)이 해당될 수도 있다.
S2202 단계는 최초의 페이징 전송이므로, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))는 1을 지시할 수도 있다.
S1AP 페이징 메시지를 수신한 기지국은 수신한 CE level 및 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))를 기반으로 해당 단말의 CE level을 결정한다(S2203).
페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 1이므로, 기지국은 MME로부터 수신한 CE level을 그대로 해당 단말에 대한 CE level로 결정할 수도 있다.
그리고, 기지국은 S2203 단계에서 결정된 CE level을 적용하여 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 전송한다(S2204).
이후, 일정 시간 동안 해당 단말로부터 페이징에 대한 응답이 없는 경우, MME는 S1AP 페이징 메시지를 기지국에게 재전송한다(S2205).
여기서, S1AP 페이징 메시지는 해당 단말의 CE level, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)) 및 셀 ID(예를 들어, ECGI)를 포함할 수도 있다.
이때, MME는 최초 S1AP 페이징 메시지(즉, S2202 단계) 내 CE level과 동일한 CE level을 전송할 수도 있다.
S2205 단계는 두 번째 페이징 전송이므로, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))는 2를 지시할 수도 있다.
S1AP 페이징 메시지를 수신한 기지국은 수신한 CE level 및 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))을 기반으로 해당 단말의 CE level을 결정한다(S2206).
페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 2이므로, 기지국은 MME로부터 수신한 CE level을 한 단계 높여(ramping-up) 해당 단말에 대한 CE level로 결정할 수도 있다.
그리고, 기지국은 S2206 단계에서 결정된 CE level을 적용하여 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 전송한다(S2207).
한편, 또 다른 예로서, S2205 단계에서 MME는 최초 S1AP 페이징 메시지(즉, S2202 단계) 내 CE level 보다 높은(Ramping-up) CE level을 전송할 수도 있다. 이 경우, S2206 단계에서 기지국은 MME로부터 수신한 CE level을 그대로 해당 단말에 대한 CE level로 결정하고, S2207 단계에서 결정된 CE level을 적용하여 RRC 페이징 메시지를 단말에게 전송할 수도 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 페이징 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 23에서는 앞서 설명한 실시예 4)를 보다 상세하게 예시한다.
도 23을 참조하면, S-GW는 MME에게 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 전송한다(S2301).
MME는 단말이 가장 최근에 등록했던 트래킹 영역에 속하는 기지국(eNB)에게 S1AP 페이징 메시지를 전송한다(S2302).
S2202 단계는 최초의 페이징 전송이므로, S1AP 페이징 메시지는 해당 단말의 CE level, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)) 및 셀 ID(예를 들어, ECGI)를 포함할 수도 있다. 그리고, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))는 1을 지시할 수도 있다.
이때, MME가 해당 단말에 대한 S1 해제 절차 중에 기지국으로부터 수신한 CE level을 수신하여 단말 컨텍스트 정보에 저장한 경우, MME는 S1AP 페이징 메시지에 저장된 CE level을 포함하여 전송할 수도 있다.
반면, 기지국이 CE level을 MME로 제공하지 않는 경우, CE level은 MME에 의해 결정된 값(예를 들어, 전체 N 개의 CE level이 미리 정의(또는 설정)된 경우, 미리 정의(또는 설정)된 N 개의 CE level 중 중간(medium) 값 또는 평균(average) 값 또는 가장 낮은 CE level 값 혹은 가장 큰 CE level 값)이 해당될 수도 있다.
S1AP 페이징 메시지를 수신한 기지국은 수신한 CE level 및 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))를 기반으로 해당 단말의 CE level을 결정한다(S2303).
페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 1이므로, 기지국은 MME로부터 수신한 CE level을 그대로 해당 단말에 대한 CE level로 결정할 수도 있다.
그리고, 기지국은 S2303 단계에서 결정된 CE level을 적용하여 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 전송한다(S2304).
이후, 일정 시간 동안 해당 단말로부터 페이징에 대한 응답이 없는 경우, MME는 S1AP 페이징 메시지를 기지국에게 재전송한다(S2305).
여기서, S2305 단계는 두 번째 페이징 전송이므로, S1AP 페이징 메시지는 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)) 및 셀 ID(예를 들어, ECGI)를 포함할 수도 있다. 그리고, 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))는 2를 지시할 수도 있다.
S1AP 페이징 메시지를 수신한 기지국은 수신한 CE level 및 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))을 기반으로 해당 단말의 CE level을 결정한다(S2306).
앞서 도 22의 예시와 상이하게, 도 23의 예시에서는 최초의 S1AP 페이징 메시지에서만 CE level이 포함되고, 이후 재전송된 S1AP 페이징 메시지는 CE level을 포함하지 않는다.
따라서, 기지국은 최초의 S1AP 페이징 메시지에서 수신한 CE level 및 현재 수신 S1AP 페이징 메시지의 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))를 기반으로 해당 단말에 대한 CE level로 결정할 수도 있다.
S2305 단계에서 페이징 전송 횟수(또는 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count))가 2이므로, 기지국은 최초 S1AP 페이징 메시지에 포함된 CE level을 한 단계 높여(ramping-up) 해당 단말에 대한 CE level로 결정할 수도 있다.
그리고, 기지국은 S2306 단계에서 결정된 CE level을 적용하여 해당 단말에게 RRC 페이징 메시지(또는 페이징 정보)를 전송한다(S2307).
한편, 앞서 도 17 내지 도 23의 실시예에서 CE level에 대하여 주로 설명하였으나, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, CE level은 페이징 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위(priority)로 대체될 수도 있다.
여기서, 파워 레벨은 RRC 페이징 메시지 전송을 위한(또는 RRC 페이징 메시지를 나르는 PDSCH의 전송을 위한) 파워 레벨을 의미한다.
그리고, 페이징 우선순위(priority)는 단일의 페이징 시점에서 전송 가능한 복수의 페이징 메시지에 대하여 각 페이징 메시지 별(즉, 각 단말 별) 전송되는 순서를 결정하기 위한 기준을 의미한다. 앞서 설명한 바와 같이 단일의 RRC 페이징 메시지에 포함될 수 있는 페이징 레코드의 최대 개수가 미리 정의되어 있으므로, 기지국은 페이징된 모든 단말에게 해당 페이징 시점에서 페이징 송신이 불가능한 경우가 생길 수도 있다. 이 경우, 기지국은 페이징 우선순위를 고려하여 해당 페이징 시점에서 전송할 페이징 메시지를 결정할 수도 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 앞서 도 17에 따른 S1 해제 절차 중에 기지국은 MME에게 CE level과 함께 또는 CE level과 무관하게 해당 단말에 대한 페이징 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위(priority)를 전달할 수도 있다.
또한, 앞서 도 18에 따른 페이징 절차 중에 MME는 기지국에게 CE level 대신 해당 단말에 대한 페이징 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위(priority)를 전달할 수도 있다.
기지국이 MME로부터 CE level 대신 페이징 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위(priority)를 전달 받은 경우, 기지국은 수신한 페이징 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위(priority)를 고려하여 해당 단말에 대하여 RRC 페이징 메시지 전송을 위한 페이징 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위(priority)를 결정할 수도 있다. 그리고, 기지국은 결정된 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위(priority)을 적용하여 RRC 페이징 메시지를 전송할 수도 있다.
또한, 기지국이 MME로부터 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)만을 수신한 경우, 기지국은 수신한 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)(또는 페이징 전송 횟수)를 이용하여 해당 단말에 대하여 RRC 페이징 메시지 전송을 위한 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위(priority)을 결정할 수도 있다. 그리고, 기지국은 결정된 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위(priority)을 적용하여 RRC 페이징 메시지를 전송할 수도 있다. 일례로, 기지국은 페이징 시도 횟수(Paging Attempt Count)가 증가될수록 해당 단말에 대한 페이징 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위를 높일 수도 있다.
이와 같이, 해당 단말에 대한 적합한 페이징 파워 레벨(power level) 및/또는 페이징 우선순위로 페이징을 전송함으로써, 페이징 수신 효율을 높일 수 있으며, 페이징 재전송에 따른 불필요한 무선 자원 소모를 방지할 수도 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 24를 참조하면, 무선 통신 시스템은 네트워크 노드(2410)와 다수의 단말(UE)(2420)을 포함한다.
네트워크 노드(2410)는 프로세서(processor, 2411), 메모리(memory, 2412) 및 통신 모듈(communication module, 2413)을 포함한다. 프로세서(2411)는 앞서 도 1 내지 도 23에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2411)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2412)는 프로세서(2411)와 연결되어, 프로세서(2411)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(2413)은 프로세서(2411)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 네트워크 노드(2410)의 일례로, 기지국, MME, HSS, SGW, PGW, 어플리케이션 서버 등이 이에 해당될 수 있다. 특히, 네트워크 노드(2410)가 기지국인 경우, 통신 모듈(2413)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다.
단말(2420)은 프로세서(2421), 메모리(2422) 및 통신 모듈(또는 RF부)(2423)을 포함한다. 프로세서(2421)는 앞서 도 1 내지 도 23에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2421)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2422)는 프로세서(2421)와 연결되어, 프로세서(2421)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(2423)는 프로세서(2421)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(2412, 2422)는 프로세서(2411, 2421) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2411, 2421)와 연결될 수 있다. 또한, 네트워크 노드(2410)(기지국인 경우) 및/또는 단말(2420)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
특히, 도 25에서는 앞서 도 24의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.
도 25를 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(2510), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(2535), 파워 관리 모듈(power management module)(2505), 안테나(antenna)(2540), 배터리(battery)(2555), 디스플레이(display)(2515), 키패드(keypad)(2520), 메모리(memory)(2530), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(2525)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(2545) 및 마이크로폰(microphone)(2550)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.
프로세서(2510)는 앞서 도 1 내지 도 20에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(2510)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(2530)는 프로세서(2510)와 연결되고, 프로세서(2510)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(2530)는 프로세서(2510) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2510)와 연결될 수 있다.
사용자는 예를 들어, 키패드(2520)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(2550)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(2510)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(2530) 또는 메모리(2530)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(2510)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(2515) 상에 디스플레이할 수 있다.
RF 모듈(2535)는 프로세서(2510)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(2510)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(2535)에 전달한다. RF 모듈(2535)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(2540)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(2535)은 프로세서(2510)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(2545)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 페이징 전송 방안은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (11)

  1. 무선 통신 시스템에서 이동성 관리 개체(MME: Mobility Management Entity)가 페이징(paging)을 전송하기 위한 방법에 있어서,
    서빙 게이트웨이(S-GW: Serving Gateway)로부터 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 S-GW로부터 상기 하향링크 통지 메시지를 수신하면, 기지국(eNB)에게 페이징 횟수(paging count) 및 커버리지 향상 레벨(CE level: Coverage Enhancement level) 값을 포함하는 페이징 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 CE level 값은 단말이 마지막으로 연결된 기지국으로부터 수신한 CE level인 페이징 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페이징 메시지는 상기 CE level 값이 적용되는 셀의 ECGI(E-UTRAN Cell Global Identifier)를 포함하는 페이징 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 CE level은 S1 해제 절차(S1 Release procedure) 중에 S1 단말 컨텍스트 해제 완료(S1 UE Context Release Complete) 메시지를 통해 수신되는 페이징 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페이징 메시지에 포함된 CE level 값은 전체 CE level 값에서 가장 낮은 값, 평균(average) 값, 중간(medium) 값 및 가장 높은 값 중 어느 하나로 상기 MME에 의해 결정되는 페이징 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 페이징 횟수와 무관하게 상기 페이징 메시지에 포함된 CE level 값은 동일한 페이징 전송 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 페이징 횟수가 1인 경우, 상기 페이징 메시지에 포함된 CE level 값은 상기 S1 단말 컨텍스트 해제 완료 메시지를 통해 수신한 CE level이고,
    상기 페이징 횟수가 2 이상인 경우, 상기 페이징 메시지에 포함된 상기 CE level 값은 상기 페이징 횟수에 따라 램핑-업(ramping-up)된 값인 페이징 전송 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 CE level 값은 상기 S1 단말 컨텍스트 해제 완료 메시지를 통해 상기 CE level을 전송한 기지국에게만 전송되는 페이징 전송 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 페이징 횟수가 1인 경우, 상기 CE level 값은 전체 CE level 값에서 가장 낮은 값, 평균(average) 값, 중간(medium) 값 및 가장 높은 값 중 상기 MME에 의해 결정된 어느 하나이고,
    상기 페이징 횟수가 2 이상인 경우, 상기 페이징 메시지에 포함된 CE level 값은 상기 페이징 횟수에 따라 램핑-업(ramping-up)된 값인 페이징 전송 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 CE level 값은 각 기지국 별로 정해지는 페이징 전송 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 페이징 횟수가 1인 경우, 상기 페이징 메시지는 상기 페이징 횟수 및 상기 CE level 값을 포함하고,
    상기 페이징 횟수가 2이상인 경우, 상기 페이징 메시지는 상기 페이징 횟수를 포함하고 상기 CE level 값을 포함하지 않는 페이징 전송 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 페이징(paging) 전송을 위한 이동성 관리 개체(MME: Mobility Management Entity) 장치에 있어서,
    신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및
    상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 서빙 게이트웨이(S-GW: Serving Gateway)로부터 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification) 메시지를 수신하고,
    상기 S-GW로부터 상기 하향링크 통지 메시지를 수신하면, 기지국(eNB)에게 페이징 횟수(paging count) 및 커버리지 향상 레벨(CE level: Coverage Enhancement level) 값을 포함하는 페이징 메시지를 전송하도록 구성되고,
    상기 CE level 값은 단말이 마지막으로 연결된 기지국으로부터 수신한 CE level인 MME 장치.
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