WO2016190687A1 - 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 링크 해제 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말 - Google Patents

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WO2016190687A1
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terminal
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relay terminal
cell
link
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정성훈
이재욱
서한별
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a link release method performed by a terminal in a wireless communication system and a terminal using the method.
  • ITU-R International Telecommunication Union Radio communication sector
  • IP Internet Protocol
  • LTE-Advanced LTE-Advanced
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE-A LTE-Advanced
  • LTE-A is one of the potential candidates for IMT-Advanced.
  • D2D Device-to-Device
  • D2D is drawing attention as a communication technology for a public safety network.
  • Commercial communication networks are rapidly changing to LTE, but current public safety networks are mainly based on 2G technology in terms of cost and conflict with existing communication standards. This gap in technology and the need for improved services have led to efforts to improve public safety networks.
  • Public safety networks have higher service requirements (reliability and security) than commercial communication networks, and require direct signal transmission and reception, or D2D operation, between devices, especially when cellular coverage is not available or available. .
  • the D2D operation may be referred to as a ProSe (Proximity Service) operation in that signals are transmitted and received between adjacent devices, and may have various advantages.
  • the D2D user equipment has a high data rate and low delay and can perform data communication.
  • the D2D operation may distribute traffic congested at the base station, and may also serve to extend the coverage of the base station if the D2D terminal serves as a relay.
  • the D2D terminal may also operate as a terminal that serves as a relay that connects a sidelink and a cellular link. That is, the D2D terminal may operate as a relay terminal.
  • the relay terminal may serve as a repeater between a specific terminal and the network. In this case, the specific terminal may be referred to as a remote UE.
  • the connection after the relay terminal and the remote terminal establish a connection may be necessary to release the connection after the relay terminal and the remote terminal establish a connection. For example, when the quality of service provided by the relay terminal becomes poor, or when the relay terminal needs to provide a relay service to another terminal preferentially. As such, when it is necessary to release the link connection between the relay terminal and the remote terminal, it is necessary to define how to perform the release.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a link release method performed by a terminal in a wireless communication system and a terminal using the same.
  • a link release method performed by a remote UE in a wireless communication system may further include receiving a connection release message for releasing a link between the relay terminal and the remote terminal, and releasing the link based on the connection release message, wherein the remote terminal receives the relay terminal in a terminal specific time interval. It is characterized in that no attempt is made to establish a link to the.
  • the remote terminal may not attempt to establish a link for the relay terminal by excluding the relay terminal from the candidate relay terminal.
  • the time interval may be a value set by the remote terminal itself.
  • connection release accept message may be transmitted to the relay terminal in response to the connection release message.
  • the connection release message may include information indicating that communication between the relay terminal and the remote terminal is no longer allowed.
  • connection release message When receiving the connection release message including the information, it may not attempt to establish a link for the relay terminal during the time interval.
  • the remote terminal may not attempt to establish a link to the relay terminal by excluding the relay terminal from the candidate relay terminal during the time interval.
  • the link between the relay terminal and the remote terminal may be a sidelink using a PC5 interface.
  • the terminal provided in another aspect includes a radio frequency (RF) unit for transmitting and receiving a radio signal and a processor operating in combination with the RF unit, wherein the processor is a connection for releasing a link between the relay terminal and the terminal.
  • the processor may receive a release message and release the link based on the connection release message, but the processor does not attempt to establish a link for the relay terminal in a terminal-specific time interval.
  • the present invention provides a method for releasing a link connection between a remote terminal and a relay terminal, and the ping-pong phenomenon between the relay terminal and the remote terminal by preventing the remote terminal from attempting to reconnect for a predetermined time for the disconnected relay terminal. This can be prevented from occurring.
  • FIG. 1 shows a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of a terminal in an RRC idle state.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of establishing an RRC connection.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a RRC connection resetting process.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a RRC connection reestablishment procedure.
  • FIG. 8 illustrates substates and substate transition processes that a UE may have in an RRC_IDLE state.
  • FIG 10 shows examples of arrangement of terminals and cell coverage for ProSe direct communication.
  • 11 shows a user plane protocol stack for ProSe direct communication.
  • 15 illustrates three steps of the remote terminal selecting a specific terminal as a relay terminal from among candidate relay terminals.
  • FIG. 16 illustrates a relay link release method of a remote terminal.
  • FIG. 17 illustrates in more detail a method of operating a remote terminal in a relay link release procedure.
  • FIG. 18 illustrates a method of operating a remote terminal according to a type of a connection release message.
  • 19 illustrates a method of selecting a relay terminal under network control.
  • 21 is a block diagram illustrating a terminal in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • E-UTRAN Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network
  • LTE Long Term Evolution
  • the E-UTRAN includes a base station (BS) 20 that provides a control plane and a user plane to a user equipment (UE).
  • the terminal 10 may be fixed or mobile and may be called by other terms such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a mobile terminal (MT), a wireless device (Wireless Device), and the like.
  • the base station 20 refers to a fixed station communicating with the terminal 10, and may be referred to by other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • access point and the like.
  • the base stations 20 may be connected to each other through an X2 interface.
  • the base station 20 is connected to a Serving Gateway (S-GW) through an MME (Mobility Management Entity) and an S1-U through an Evolved Packet Core (EPC) 30, more specifically, an S1-MME through an S1 interface.
  • S-GW Serving Gateway
  • MME Mobility Management Entity
  • EPC Evolved Packet Core
  • EPC 30 is composed of MME, S-GW and P-GW (Packet Data Network-Gateway).
  • the MME has information about the access information of the terminal or the capability of the terminal, and this information is mainly used for mobility management of the terminal.
  • S-GW is a gateway having an E-UTRAN as an endpoint
  • P-GW is a gateway having a PDN as an endpoint.
  • Layers of the Radio Interface Protocol between the terminal and the network are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems.
  • L2 second layer
  • L3 third layer
  • the RRC Radio Resource Control
  • the RRC layer located in the third layer plays a role of controlling radio resources between the terminal and the network. To this end, the RRC layer exchanges an RRC message between the terminal and the base station.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
  • 3 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane.
  • the user plane is a protocol stack for user data transmission
  • the control plane is a protocol stack for control signal transmission.
  • a physical layer (PHY) layer provides an information transfer service to a higher layer using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer, which is an upper layer, through a transport channel. Data is moved 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.
  • MAC medium access control
  • the physical channel may be modulated by an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the functions of the MAC layer include mapping between logical channels and transport channels and multiplexing / demultiplexing into transport blocks provided as physical channels on transport channels of MAC service data units (SDUs) belonging to the logical channels.
  • the MAC layer provides a service to a Radio Link Control (RLC) layer through a logical channel.
  • RLC Radio Link Control
  • RLC layer Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • QoS Quality of Service
  • the RLC layer has a transparent mode (TM), an unacknowledged mode (UM), and an acknowledged mode (Acknowledged Mode).
  • TM transparent mode
  • UM unacknowledged mode
  • Acknowledged Mode acknowledged mode
  • AM Three modes of operation (AM).
  • AM RLC provides error correction through an automatic repeat request (ARQ).
  • the RRC (Radio Resource Control) layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for the control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, re-configuration, and release of radio bearers.
  • RB means a logical path provided by the first layer (PHY layer) and the second layer (MAC layer, RLC layer, PDCP layer) for data transmission between the terminal and the network.
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • Functions of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the user plane include delivery of user data, header compression, and ciphering.
  • the functionality of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the control plane includes the transfer of control plane data and encryption / integrity protection.
  • the establishment of the RB means a process of defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • RB can be further divided into SRB (Signaling RB) and DRB (Data RB).
  • 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.
  • the UE If an RRC connection is established between the RRC layer of the UE and the RRC layer of the E-UTRAN, the UE is in an RRC connected state, otherwise it is in an RRC idle state.
  • the downlink transmission channel for transmitting data from the network to the UE includes a BCH (Broadcast Channel) for transmitting system information and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • the uplink transport channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • RACH random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH multicast traffic
  • the physical channel is composed of several OFDM symbols in the time domain and several sub-carriers in the frequency domain.
  • One sub-frame consists of a plurality of OFDM symbols in the time domain.
  • the RB is a resource allocation unit and includes a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers.
  • each subframe may use specific subcarriers of specific OFDM symbols (eg, the first OFDM symbol) of the corresponding subframe for the physical downlink control channel (PDCCH), that is, the L1 / L2 control channel.
  • Transmission Time Interval is a unit time of subframe transmission.
  • the RRC state refers to whether or not the RRC layer of the UE is in a logical connection with the RRC layer of the E-UTRAN.
  • RRC_IDLE Since the UE in the RRC connected state has an RRC connection, the E-UTRAN can grasp the existence of the corresponding UE in a cell unit, and thus can effectively control the UE.
  • the UE of the RRC idle state cannot be understood by the E-UTRAN, and is managed by the CN (core network) in units of a tracking area, which is a larger area unit than the cell. That is, the UE in the RRC idle state is identified only in a large area unit, and must move to the RRC connected state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • the terminal When the user first powers on the terminal, the terminal first searches for an appropriate cell and then stays in an RRC idle state in the cell.
  • the UE in the RRC idle state needs to establish an RRC connection, it establishes an RRC connection with the E-UTRAN through an RRC connection procedure and transitions to the RRC connected state.
  • RRC connection procedure There are several cases in which the UE in RRC idle state needs to establish an RRC connection. For example, an uplink data transmission is necessary due to a user's call attempt, or a paging message is sent from E-UTRAN. If received, a response message may be sent.
  • the non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • EMM-REGISTERED EPS Mobility Management-REGISTERED
  • EMM-DEREGISTERED EMM-DEREGISTERED
  • 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 attach procedure is successfully performed, the UE and the MME are in the EMM-REGISTERED state.
  • an EPS Connection Management (ECM) -IDLE state In order to manage a signaling connection between the UE and the EPC, two states are defined, an EPS Connection Management (ECM) -IDLE state and an ECM-CONNECTED state, and these two states are applied to the UE and the MME.
  • ECM EPS Connection Management
  • ECM-IDLE state When the UE in the ECM-IDLE state establishes an RRC connection with the E-UTRAN, the UE is in the ECM-CONNECTED state.
  • the MME in the ECM-IDLE state becomes the ECM-CONNECTED state when it establishes an S1 connection with the E-UTRAN.
  • the E-UTRAN does not have context information of the terminal.
  • the UE in the ECM-IDLE state performs a terminal-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • a terminal-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • the terminal when the terminal is in the ECM-CONNECTED state, the mobility of the terminal is managed by the command of the network.
  • the terminal In the ECM-IDLE state, if the position of the terminal is different from the position known by the network, the terminal informs the network of the corresponding position of the terminal through a tracking area update procedure.
  • the system information includes essential information that the terminal needs to know in order to access the base station. Therefore, the terminal must receive all system information before accessing the base station, and must always have the latest system information. In addition, since the system information is information that all terminals in a cell should know, the base station periodically transmits the system information.
  • System information is divided into a master information block (MIB) and a plurality of system information blocks (SIB).
  • the MIB may include a limited number of parameters, the most essential and most frequently transmitted, required to be obtained for other information from the cell.
  • the terminal first finds the MIB after downlink synchronization.
  • the MIB may include information such as downlink channel bandwidth, PHICH settings, SFNs that support synchronization and operate as timing criteria, and eNB transmit antenna settings.
  • the MIB may be broadcast transmitted on a broadband channel (BCH).
  • BCH broadband channel
  • SIB1 SystemInformationBlockType1
  • SIB2 SystemInformationBlockType2
  • SIB1 and all system information messages are sent on the DL-SCH.
  • the E-UTRAN may be dedicated signaling while the SIB1 includes a parameter set equal to a previously set value, and in this case, the SIB1 may be transmitted by being included in an RRC connection reconfiguration message.
  • SIB1 includes information related to UE cell access and defines scheduling of other SIBs.
  • SIB1 is a PLMN identifier of a network, a tracking area code (TAC) and a cell ID, a cell barring status indicating whether a cell can be camped on, and a cell required for cell reselection. It may include the lowest reception level, and information related to the transmission time and period of other SIBs.
  • TAC tracking area code
  • SIB2 may include radio resource configuration information common to all terminals.
  • SIB2 includes uplink carrier frequency and uplink channel bandwidth, RACH configuration, paging configuration, uplink power control configuration, sounding reference signal configuration, PUCCH configuration supporting ACK / NACK transmission, and It may include information related to the PUSCH configuration.
  • the UE may apply the acquisition and change detection procedure of the system information only to the primary cell (PCell).
  • the E-UTRAN may provide all system information related to the RRC connection state operation when the corresponding SCell is added through dedicated signaling.
  • the E-UTRAN may release the SCell under consideration and add it later, which may be performed with a single RRC connection reset message.
  • the E-UTRAN may set parameter values different from those broadcast in the SCell under consideration through dedicated signaling.
  • Essential system information can be defined as follows.
  • the UE When the UE is in the RRC idle state: The UE should ensure that it has valid versions of MIB and SIB1 as well as SIB2 to SIB8, which may be subject to the support of the considered radio access technology (RAT).
  • RAT radio access technology
  • the terminal When the terminal is in the RRC connection state: The terminal should ensure that it has a valid version of MIB, SIB1 and SIB2.
  • the system information can be guaranteed valid up to 3 hours after acquisition.
  • services provided by a network to a terminal can be classified into three types as follows.
  • the terminal also recognizes the cell type differently according to which service can be provided. The following describes the service type first, followed by the cell type.
  • Limited service This service provides Emergency Call and Tsunami Warning System (ETWS) and can be provided in an acceptable cell.
  • ETWS Emergency Call and Tsunami Warning System
  • Normal service This service means a public use for general use, and can be provided in a suitable or normal cell.
  • This service means service for network operator. This cell can be used only by network operator and not by general users.
  • the cell types may be classified as follows.
  • Acceptable cell A cell in which the terminal can receive limited service. This cell is a cell that is not barred from the viewpoint of the terminal and satisfies the cell selection criteria of the terminal.
  • Suitable cell a cell in which the terminal can receive a regular service. This cell satisfies the conditions of an acceptable cell and at the same time satisfies additional conditions. As an additional condition, this cell must belong to a Public Land Mobile Network (PLMN) to which the terminal can access, and must be a cell which is not prohibited from performing a tracking area update procedure of the terminal. If the cell is a CSG cell, the terminal should be a cell that can be connected to the cell as a CSG member.
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Barred cell A cell that broadcasts information that a cell is a prohibited cell through system information.
  • Reserved cell A cell that broadcasts information that a cell is a reserved cell through system information.
  • 4 is a flowchart illustrating an operation of a terminal in an RRC idle state. 4 illustrates a procedure in which a UE, which is initially powered on, registers with a network through a cell selection process and then reselects a cell if necessary.
  • the terminal selects a radio access technology (RAT) for communicating with a public land mobile network (PLMN), which is a network to be serviced (S410).
  • RAT radio access technology
  • PLMN public land mobile network
  • S410 a network to be serviced
  • Information about the PLMN and the RAT may be selected by a user of the terminal or may be stored in a universal subscriber identity module (USIM).
  • USIM universal subscriber identity module
  • the terminal selects a cell having the largest value among the cells whose measured signal strength or quality is greater than a specific value (Cell Selection) (S420). This is referred to as initial cell selection by the UE that is powered on to perform cell selection. The cell selection procedure will be described later.
  • the terminal receives system information periodically transmitted by the base station.
  • the above specific value refers to a value defined in the system in order to ensure the quality of the physical signal in data transmission / reception. Therefore, the value may vary depending on the RAT applied.
  • the terminal performs a network registration procedure (S430).
  • the terminal registers its information (eg IMSI) in order to receive a service (eg paging) from the network.
  • IMSI information
  • a service eg paging
  • the UE Whenever a cell is selected, the UE does not register with the access network, but registers with the network when the network information received from the system information (for example, Tracking Area Identity; TAI) is different from the network information known to the network. .
  • TAI Tracking Area Identity
  • the terminal performs cell reselection based on the service environment provided by the cell or the environment of the terminal (S440).
  • the terminal provides better signal characteristics than the cell of the base station to which the terminal is currently connected if the strength or quality of the signal measured from the base station (serving base station) currently being served is lower than the value measured from the base station of the neighboring cell.
  • Select one of the other cells. This process is called Cell Re-Selection, which is distinguished from Initial Cell Selection of Step 2.
  • a time constraint is placed. The cell reselection procedure will be described later.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of establishing an RRC connection.
  • the terminal sends an RRC connection request message to the network requesting an RRC connection (S510).
  • the network sends an RRC connection setup message in response to the RRC connection request (S520). After receiving the RRC connection configuration message, the terminal enters the RRC connection mode.
  • the terminal sends an RRC Connection Setup Complete message used to confirm successful completion of RRC connection establishment to the network (S530).
  • RRC connection reconfiguration is used to modify an RRC connection. It is used to establish / modify / release RBs, perform handovers, and set up / modify / release measurements.
  • the network sends an RRC connection reconfiguration message for modifying the RRC connection to the terminal (S610).
  • the UE sends an RRC connection reconfiguration complete message used to confirm successful completion of the RRC connection reconfiguration to the network (S620).
  • PLMN public land mobile network
  • PLMN is a network deployed and operated by mobile network operators. Each mobile network operator runs one or more PLMNs. Each PLMN may be identified by a mobile country code (MCC) and a mobile network code (MCC). The PLMN information of the cell is included in the system information and broadcasted.
  • MCC mobile country code
  • MCC mobile network code
  • PLMN selection In PLMN selection, cell selection and cell reselection, various types of PLMNs may be considered by the terminal.
  • HPLMN Home PLMN
  • MCC and MNC matching MCC and MNC of UE IMSI.
  • Equivalent HPLMN A PLMN that is equivalent to an HPLMN.
  • Registered PLMN A PLMN that has successfully completed location registration.
  • ELMN Equivalent PLMN
  • Each mobile service consumer subscribes to HPLMN.
  • HPLMN When a general service is provided to a terminal by HPLMN or EHPLMN, the terminal is not in a roaming state.
  • a service is provided to a terminal by a PLMN other than HPLMN / EHPLMN, the terminal is in a roaming state, and the PLMN is called a VPLMN (Visited PLMN).
  • PLMN public land mobile network
  • PLMN is a network deployed or operated by a mobile network operator. Each mobile network operator operates one or more PLMNs. Each PLMN may be identified by a mobile country code (MCC) and a mobile network code (MCC). The PLMN information of the cell is included in the system information and broadcasted.
  • MCC mobile country code
  • MCC mobile network code
  • the terminal attempts to register the selected PLMN. If the registration is successful, the selected PLMN becomes a registered PLMN (RPLMN).
  • the network may signal the PLMN list to the UE, which may consider PLMNs included in the PLMN list as PLMNs such as RPLMNs.
  • the terminal registered in the network should be reachable by the network at all times. If the terminal is in the ECM-CONNECTED state (same as RRC connected state), the network recognizes that the terminal is receiving the service. However, when the terminal is in the ECM-IDLE state (same as the RRC idle state), the situation of the terminal is not valid in the eNB but is stored in the MME. In this case, the location of the UE in the ECM-IDLE state is known only to the MME as the granularity of the list of tracking areas (TAs).
  • a single TA is identified by a tracking area identity (TAI) consisting of the PLMN identifier to which the TA belongs and a tracking area code (TAC) that uniquely represents the TA within the PLMN.
  • TAI tracking area identity
  • TAC tracking area code
  • the UE selects a cell having a signal quality and characteristics capable of receiving an appropriate service from among cells provided by the selected PLMN.
  • the terminal selects / reselects a cell of appropriate quality and performs procedures for receiving service.
  • the UE in the RRC idle state should always select a cell of appropriate quality and prepare to receive service through this cell. For example, a terminal that has just been powered on must select a cell of appropriate quality to register with the network. When the terminal in the RRC connected state enters the RRC idle state, the terminal should select a cell to stay in the RRC idle state. As such, the process of selecting a cell satisfying a certain condition in order for the terminal to stay in a service standby state such as an RRC idle state is called cell selection.
  • the cell selection is performed in a state in which the UE does not currently determine a cell to stay in the RRC idle state, it is most important to select the cell as soon as possible. Therefore, if the cell provides a radio signal quality of a predetermined criterion or more, even if this cell is not the cell providing the best radio signal quality to the terminal, it may be selected during the cell selection process of the terminal.
  • an initial cell selection process in which the terminal does not have prior information on the radio channel. Accordingly, the terminal searches all radio channels to find an appropriate cell. In each channel, the terminal finds the strongest cell. Thereafter, the terminal selects a corresponding cell if it finds a suitable cell that satisfies a cell selection criterion.
  • the terminal may select the cell by using the stored information or by using the information broadcast in the cell.
  • cell selection can be faster than the initial cell selection process.
  • the UE selects a corresponding cell if it finds a cell that satisfies a cell selection criterion. If a suitable cell that satisfies the cell selection criteria is not found through this process, the UE performs an initial cell selection process.
  • the cell selection criteria may be defined as in Equation 1 below.
  • Equation 1 each variable of Equation 1 may be defined as shown in Table 1 below.
  • the signaled values Q rxlevminoffset and Q qualminoffset may be applied only when cell selection is evaluated as a result of a periodic search for a higher priority PLMN while the UE is camping on a regular cell in the VPLMN.
  • the terminal may perform cell selection evaluation using stored parameter values from other cells of the higher priority PLMN.
  • the terminal After the terminal selects a cell through a cell selection process, the strength or quality of a signal between the terminal and the base station may change due to a change in mobility or a wireless environment of the terminal. Therefore, if the quality of the selected cell is degraded, the terminal may select another cell that provides better quality. When reselecting a cell in this way, a cell that generally provides better signal quality than the currently selected cell is selected. This process is called cell reselection.
  • the cell reselection process has a basic purpose in selecting a cell that generally provides the best quality to a terminal in view of the quality of a radio signal.
  • the network may determine the priority (priority) for each frequency to inform the terminal. Upon receiving this priority, the UE considers this priority prior to the radio signal quality criteria in the cell reselection process.
  • a method of selecting or reselecting a cell according to a signal characteristic of a wireless environment In selecting a cell for reselection when reselecting a cell, the following cell reselection is performed according to a cell's RAT and frequency characteristics. There may be a method of selection.
  • Intra-frequency cell reselection Reselection of a cell having the same center-frequency as the RAT, such as a cell in which the UE is camping
  • Inter-frequency cell reselection Reselects a cell having a center frequency different from that of the same RAT as the cell camping
  • cell reselection is performed based on cell reselection criteria.
  • the cell reselection criteria have the following characteristics with respect to serving cell and neighbor cell measurements.
  • Inter-frequency cell reselection is based on the frequency priority provided by the network.
  • the UE attempts to stay at a frequency with the highest frequency priority (camp on: hereinafter referred to as camp on).
  • the network may provide the priorities to be commonly applied to the terminals in the cell or provide the frequency priority through broadcast signaling, or may provide the priority for each frequency for each terminal through dedicated signaling.
  • the cell reselection priority provided through broadcast signaling may be referred to as common priority, and the cell reselection priority set by the network for each terminal may be referred to as a dedicated priority.
  • the terminal may also receive a validity time associated with the dedicated priority.
  • the terminal starts a validity timer set to the valid time received together.
  • the terminal applies the dedicated priority in the RRC idle mode while the validity timer is running.
  • the validity timer expires, the terminal discards the dedicated priority and applies the public priority again.
  • the network may provide the UE with a parameter (for example, frequency-specific offset) used for cell reselection for each frequency.
  • a parameter for example, frequency-specific offset
  • the network may provide the UE with a neighboring cell list (NCL) used for cell reselection.
  • NCL neighboring cell list
  • This NCL contains cell-specific parameters (eg cell-specific offsets) used for cell reselection.
  • the ranking criterion used to prioritize the cells is defined as in Equation 2.
  • R s Q meas, s + Q hyst
  • R n Q meas, n -Q offset
  • the terminal may alternately select two cells.
  • Q hyst is a parameter for giving hysteresis in cell reselection to prevent the UE from reselecting two cells alternately.
  • the UE measures R s of the serving cell and R n of the neighboring cell according to the above equation, considers the cell having the highest ranking indicator value as the highest ranked cell, and reselects the cell.
  • the quality of the cell serves as the most important criterion in cell reselection. If the reselected cell is not a normal cell, the terminal excludes the frequency or the corresponding cell from the cell reselection target.
  • the UE abandons communication with the current serving cell, selects a new cell through a cell selection (or cell reselection) procedure, and reestablishes an RRC connection to the new cell (RRC connection re). -establishment).
  • the terminal After performing the cell selection procedure, the terminal checks the system information of the corresponding cell to determine whether the corresponding cell is a suitable cell (S730). If it is determined that the selected cell is an appropriate E-UTRAN cell, the terminal transmits an RRC connection reestablishment request message to the cell (S740).
  • the cell When the RRC connection reestablishment request message is received from the terminal and the request is accepted, the cell transmits an RRC connection reestablishment message to the terminal.
  • the UE Upon receiving the RRC connection reestablishment message from the cell, the UE reconfigures the PDCP sublayer and the RLC sublayer for SRB1. In addition, it recalculates various key values related to security setting and reconfigures the PDCP sublayer responsible for security with newly calculated security key values. Through this, SRB 1 between the UE and the cell is opened and an RRC control message can be exchanged. The terminal completes the resumption of SRB1 and transmits an RRC connection reestablishment complete message indicating that the RRC connection reestablishment procedure is completed to the cell (S760).
  • the cell transmits an RRC connection reestablishment reject message to the terminal.
  • the cell and the terminal performs the RRC connection reestablishment procedure.
  • the UE recovers the state before performing the RRC connection reestablishment procedure and guarantees the continuity of the service to the maximum.
  • FIG. 8 illustrates substates and substate transition processes that a UE may have in an RRC_IDLE state.
  • the process transitions to an arbitrary cell selection state (S802).
  • the random cell selection state is a state in which neither the regular cell nor the acceptable cell is camped on, and the UE attempts to find an acceptable cell of any PLMN that can be camped. If the terminal does not find any cell that can camp, the terminal stays in any cell selection state until it finds an acceptable cell.
  • the normal camp state refers to a state of camping on a normal cell.
  • the system information selects and monitors a paging channel according to the given information and performs an evaluation process for cell reselection. Can be.
  • any cell selection state S802 if an acceptable cell is found, transition to any cell camp state S805.
  • Any cell camp state is a state of camping on an acceptable cell.
  • the UE may select and monitor a paging channel according to the information given through the system information, and may perform an evaluation process (S806) for cell reselection. If an acceptable cell is not found in the evaluation process S806 for cell reselection, a transition to an arbitrary cell selection state S802 is made.
  • ProSe proximity based services
  • ProSe direct communication may be referred to as D2D communication
  • ProSe direct discovery may be referred to as D2D discovery.
  • the reference structure for ProSe includes a plurality of UEs including an E-UTRAN, an EPC, a ProSe application program, a ProSe application server, and a ProSe function.
  • the ProSe function may include at least one of the following, but is not necessarily limited thereto.
  • PC1 This is a reference point between a ProSe application in a terminal and a ProSe application in a ProSe application server. This is used to define signaling requirements at the application level.
  • PC2 Reference point between ProSe application server and ProSe function. This is used to define the interaction between the ProSe application server and ProSe functionality. An application data update of the ProSe database of the ProSe function may be an example of the interaction.
  • PC3 Reference point between the terminal and the ProSe function. Used to define the interaction between the UE and the ProSe function.
  • the setting for ProSe discovery and communication may be an example of the interaction.
  • PC4 Reference point between the EPC and ProSe functions. It is used to define the interaction between the EPC and ProSe functions. The interaction may exemplify when establishing a path for 1: 1 communication between terminals, or when authenticating a ProSe service for real time session management or mobility management.
  • PC5 Reference point for using the control / user plane for discovery and communication, relay, and 1: 1 communication between terminals.
  • PC6 Reference point for using features such as ProSe discovery among users belonging to different PLMNs.
  • ProSe direct communication may be performed between terminals in various locations as shown in FIG.
  • IDs may be used for ProSe direct communication.
  • 11 shows a user plane protocol stack for ProSe direct communication.
  • the PC 5 interface is composed of a PDCH, RLC, MAC, and PHY layers.
  • the MAC header may include a source layer-2 ID and a destination layer-2 ID.
  • a ProSe capable terminal can use the following two modes for resource allocation for ProSe direct communication.
  • Mode 1 is a mode for scheduling resources for ProSe direct communication from a base station.
  • the UE In order to transmit data in mode 1, the UE must be in an RRC_CONNECTED state.
  • the terminal requests the base station for transmission resources, and the base station schedules resources for scheduling allocation and data transmission.
  • the terminal may transmit a scheduling request to the base station and may transmit a ProSe BSR (Buffer Status Report). Based on the ProSe BSR, the base station determines that the terminal has data for ProSe direct communication and needs resources for this transmission.
  • ProSe BSR Buffer Status Report
  • Mode 2 is a mode in which the terminal directly selects a resource.
  • the terminal selects a resource for direct ProSe direct communication from a resource pool.
  • the resource pool may be set or predetermined by the network.
  • the terminal when the terminal has a serving cell, that is, the terminal is in the RRC_CONNECTED state with the base station or located in a specific cell in the RRC_IDLE state, the terminal is considered to be within the coverage of the base station.
  • the terminal may change the mode from mode 1 to mode 2 or from mode 2 to mode 1 only when the base station is configured.
  • ProSe direct discovery refers to a procedure used by a ProSe capable terminal to discover other ProSe capable terminals, and may also be referred to as D2D direct discovery or D2D discovery. At this time, the E-UTRA radio signal through the PC 5 interface may be used. Information used for ProSe direct discovery is referred to as discovery information hereinafter.
  • the base station provides the UEs with a resource pool configuration for discovery information announcement.
  • This configuration may be included in a system information block (SIB) and signaled in a broadcast manner.
  • SIB system information block
  • the configuration may be provided included in a terminal specific RRC message.
  • the configuration may be broadcast signaling or terminal specific signaling of another layer besides the RRC message.
  • the terminal selects a resource from the indicated resource pool by itself and announces the discovery information using the selected resource.
  • the terminal may announce the discovery information through a randomly selected resource during each discovery period.
  • the UE in the RRC_CONNECTED state may request a resource for discovery signal announcement from the base station through the RRC signal.
  • the base station may allocate resources for discovery signal announcement with the RRC signal.
  • the UE may be allocated a resource for monitoring the discovery signal within the configured resource pool.
  • the base station 1) may inform the SIB of the type 1 resource pool for discovery information announcement.
  • ProSe direct UEs are allowed to use the Type 1 resource pool for discovery information announcement in the RRC_IDLE state.
  • the base station may indicate that the base station supports ProSe direct discovery through 2) SIB, but may not provide a resource for discovery information announcement. In this case, the terminal must enter the RRC_CONNECTED state for the discovery information announcement.
  • the sidelink may mean an interface between the terminal and the terminal for D2D communication and D2D discovery.
  • the sidelink corresponds to the PC5 interface described above.
  • the physical sidelink control channel (PSCCH) includes the physical sidelink control channel (PSCCH), and the control channel that broadcasts the most basic system information for D2D communication is the physical sidelink broadcast channel (PSBCH).
  • PSCH physical sidelink broadcast channel
  • a channel for transmitting the D2D discovery signal may be defined as a physical sidelink discovery channel (PSDCH).
  • the D2D synchronization signal may be referred to as a sidelink synchronization signal (SLSS) or a D2D synchronization signal (D2DSS).
  • SLSS sidelink synchronization signal
  • D2DSS D2D synchronization signal
  • the D2D communication terminal is set to transmit with the PSBCH and SLSS or transmit the SLSS.
  • the LTE-A system newly defines Sidelink RSRP (S-RSRP) for synchronizing with other terminals in D2D communication. That is, when UEs want to perform D2D communication, they may measure S-RSRP to synchronize only with respect to UEs having a specific value or more, and perform D2D communication. In this case, the S-RSRP may be measured from a demodulation reference signal (DM-RS) on the PSBCH. However, for the D2D relay operation, the S-RSRP may be measured from the DM-RS on the PSDCH.
  • DM-RS demodulation reference signal
  • SD-RSRP Systemlink Discovery reference signal received power
  • the SD-RSRP may be defined as a linear average of power contributions of resource elements carrying a demodulation reference signal associated with a PSDCH for which a cyclic redundancy check (CRC) has been authenticated.
  • the reference point of the SD-RSRP may be an antenna connection of the terminal. If the reception diversity is used by the terminal, a value lower than the SD-RSPR due to the individual diversity branch may not be reported.
  • the terminal out of cell coverage is a synchronization source for the UE to perform the D2D relay operation by measuring the S-RSRP / SD-RSRP, etc. based on the DMSS of the SLSS and / or PSBCH / PSCCH / PSSCH (synchronization source) can be determined.
  • the D2D relay operation may be referred to simply as a relay operation, and the terminal performing the D2D relay operation is referred to as a relay terminal.
  • the relay terminal may be located between the first terminal and the second terminal to relay a signal between the first and second terminals.
  • the relay terminal may be located between another terminal and a network (cell / base station) to relay a signal between the other terminal and the network.
  • the relay terminal is a terminal that relays a signal between another terminal and the network.
  • the relay terminal 132 is a terminal that provides network connectivity to the remote terminal 133.
  • the relay terminal 132 relays a signal between the remote terminal 133 and the network 131.
  • the remote terminal 133 may be a terminal (UE) that is difficult to communicate directly with the base station even if it is located out-of-coverage or within coverage of the base station.
  • the relay terminal may transmit the information received from the base station to the general terminal or the information received from the general terminal to the base station while maintaining both the link with the base station as well as the link with the general terminal (eg, a remote UE).
  • the link between the base station and the relay terminal may be referred to as a backhaul link and the link between the relay terminal and the remote terminal may be referred to as an access link.
  • the link between the relay terminal and the remote terminal may be called a sidelink, a direct link, or a D2D link in that it is an interface between the terminal and the terminal, or may be called a relay link in terms of being related to relaying signals. .
  • UE1 and UE3 are out-of-coverage terminals
  • UE2 and UE4 are in-coverage terminals
  • rUE refers to a relay terminal configured to perform a relay operation.
  • the UE2 may correspond to an in-coverage terminal for the second base station eNB2 but may correspond to an out-of-coverage terminal for the first base station.
  • the first base station eNB1 may be a serving cell for rUE.
  • the rUE is a terminal set to rUE by the instruction of the first base station eNB1 or coordination between the rUEs, etc.
  • the rUE may broadcast a discovery signal or the like so that neighboring UEs may know the existence of the rUE.
  • the rUE may receive a “D2D” signal from an in-network terminal (i.e. UE4) of a serving cell, an in-network terminal (i.e. UE2) and out-of-coverage terminals (i.e. UE1, UE3) of a serving cell for uplink transmission.
  • the remote terminal selects a relay terminal, it describes what operations / processes are performed in protocol layers of the remote terminal.
  • the process of selecting a relay terminal by the remote terminal may include three steps, and different levels of RAN assistance information and control information may be provided for each step.
  • the remote terminal may be within the coverage of the base station or may be out of coverage, which may affect the level controlled by the base station depending on where the remote terminal is located.
  • 15 illustrates three steps of the remote terminal selecting a specific terminal as a relay terminal from among candidate relay terminals.
  • a relay terminal is set between a candidate relay terminal and a network (S151). This may be referred to as step 1: setting of a relay terminal.
  • the candidate relay terminal In order for the candidate relay terminal to participate in the discovery operation and to perform the relay operation between the remote terminal and the network, it may be necessary to authenticate that the candidate relay terminal is a terminal serving as a relay from the remote terminal to the network. Therefore, it may be necessary for the candidate relay terminal to enter an RRC connected state and be authorized to operate as a relay terminal from the network (base station).
  • relay discovery For discovery transmitted by the relay terminal (referred to as relay discovery), there are two applicable methods. That is, there may be a relay discovery transmission initiated from the relay terminal and a relay discovery transmission initiated from the remote terminal. Which of the two methods is used may be set / controlled by the base station.
  • the relay terminal in order for the relay terminal to participate in relay discovery and serve as a relay between the remote terminal and the network, it may be necessary for the relay terminal to enter an RRC connection state and receive permission from the base station.
  • the candidate relay terminal transmits a relay discovery signal to the remote terminal (S152). This can be referred to as stage 2: network-assisted relay discovery.
  • the base station may be configured to initiate relay discovery by the remote terminal.
  • step 3 establishing a layer-2 link through the PC5 interface.
  • Case 1 When a remote terminal in a cell makes a connection with a relay terminal.
  • Intra-E-UTRAN-Access Mobility Support for UEs in an ECM connection state may be comprised of a handover process and a process related to dual connectivity.
  • a decision / command for a terminal to use a radio resource provided by a target base station is made by a source eNB.
  • a decision / command to allow a terminal to use radio resources provided by a SeNB is made by a MeNB (Master eNB).
  • Mobility between RATs is controlled by the network and this control is performed by the source base station. That is, the determination / command to make the terminal use the radio resource of the target RAT is made by the source base station.
  • the mobility for the terminal in the RRC connected state is based on handover by the control of the network under the assistance of the terminal.
  • the base station may control this by using a combination of system information and a dedicated message (RRC connection reconfiguration).
  • the UE in cell coverage may be in an RRC idle state or an RRC connected state depending on the activation level of the UE.
  • the terminal When the terminal is in the RRC connection state, data can be transmitted and received while maintaining service continuity without data loss through handover under the control of a network.
  • the RRC connected remote terminal may be connected to the relay terminal under the control of the network. Since the terminal in the RRC idle state does not transmit or receive data, it will not need to establish a connection with the relay terminal. Therefore, the terminal in the RRC idle state will first need to enter the RRC connected state.
  • the remote terminal may select the relay terminal according to its implementation.
  • the deactivation timer releases the remote terminal when data is no longer transmitted on the Uu interface between the base station and the terminal.
  • the remote terminal may select the relay terminal based on the parameters included in the system information provided from the base station.
  • the deactivation timer releases the remote terminal when data is no longer transmitted on the Uu interface between the base station and the terminal.
  • the remote terminal may select the relay terminal based on parameters included in the dedicated signal provided from the base station.
  • the deactivation timer releases the remote terminal when data is no longer transmitted on the Uu interface between the base station and the terminal.
  • Level 3 The remote terminal reports the measurement result for the candidate relay terminal that satisfies the minimum condition to the base station.
  • the base station selects a relay terminal from among the candidate relay terminals and hands over the remote terminal to the selected relay terminal. Handover may be indicated by using an RRC connection reset message or an RRC release message.
  • the minimum criterion is 1.
  • the connectivity provided by the relay terminal satisfies the requirement provided by the higher layer, 2.
  • the sidelink measurement quality performed by measuring the discovery signal received from the relay terminal by the remote terminal. (eg sidelink RSRQ) may be equal to or greater than a set threshold.
  • Case 2 The remote terminal connected to the relay terminal selects another relay terminal and connects.
  • the remote terminal may be a terminal outside the cell coverage.
  • the remote terminal may perform a relay terminal reselection process.
  • the relay terminal reselection process may consist of the following three processes.
  • the remote terminal can use the discovery operation.
  • the currently connected relay terminal does not satisfy the minimum condition, triggers a reselection process of selecting another relay terminal except for the currently connected relay terminal in the candidate set.
  • a timer and / or hysteresis may be used before removing the currently connected relay terminal from the candidate set.
  • Relay terminal reselection may be performed as one of the following.
  • the remote terminal may rank the candidate relay terminals included in the candidate set, and select the candidate relay terminal having the highest rank as the relay terminal.
  • the ranking may be ranked based on the sidelink RSRP measurement value between each candidate relay terminal and the remote terminal.
  • the remote terminal selects a relay terminal from among candidate relay terminals included in the candidate set based on the terminal implementation. That is, the remote terminal selects the relay terminal according to its own implementation.
  • Parameters used in the minimum condition for determining the candidate relay terminal included in the candidate set may be preconfigured or set by the network.
  • a method that is, a method of ranking candidate relay terminals has an advantage in that a parameter used for ranking may be preset or controlled by the network. Which of the methods described in the above a, b, c is used may be set or predetermined by the network.
  • Case 3 A remote terminal connected to a relay terminal enters into cell coverage.
  • the remote terminal connected to the relay terminal When the remote terminal connected to the relay terminal enters the cell coverage of the specific base station outside the cell coverage and detects the remote terminal, the remote terminal changes from receiving the service by the relay terminal to receiving the service from the specific base station.
  • Case 4 A remote terminal outside cell coverage is connected to a relay terminal.
  • the remote terminal may perform an initial relay terminal selection process consisting of the following two steps.
  • the remote terminal may use a sidelink discovery operation, that is, a procedure in which the remote terminal attempts to receive a sidelink discovery signal transmitted by the relay terminal.
  • the relay terminal selection process may be by any one of the following methods.
  • the relay terminal may relay communication between the network (eg, base station) and the remote terminal.
  • the present invention proposes a method of releasing a previously selected relay terminal, that is, a method of releasing a link between a remote terminal and a relay terminal.
  • a method of selecting a relay terminal under control of a network is proposed. Then, we propose a method for reporting the amount of sidelink traffic.
  • a method of releasing a link between a remote terminal and a relay terminal may be classified as follows according to a subject of link release triggering.
  • the base station may instruct the remote terminal to release the connection between the relay terminal and the remote terminal.
  • the base station may inform the remote terminal of candidate relay terminals that may be considered in the new relay terminal selection / reselection.
  • the base station may inform that relay terminal reselection needs to be triggered.
  • the base station may inform that relay terminal selection / reselection by all remote terminals connected to the relay terminal needs triggering.
  • the relay terminal may instruct the remote terminal to release the connection between the relay terminal and the remote terminal.
  • the relay terminal may inform the remote terminal of candidate relay terminals that may be considered in the new relay terminal selection / reselection.
  • the relay terminal may inform that relay terminal reselection needs to be triggered.
  • the relay terminal may inform that relay terminal selection / reselection by all remote terminals connected to the relay terminal needs triggering.
  • the remote terminal may trigger the relay link release.
  • the remote terminal may request / command a connection release from the relay terminal or request the base station to perform a procedure for releasing the relay link.
  • the remote terminal Receives a command requesting disconnection from the current relay terminal, or determines to select a new relay terminal because the quality of the relay service provided by the current relay terminal is deteriorated, or the relay provided by the current relay terminal If it is determined that there is a problem in the quality of service, the remote terminal does not consider the current relay terminal as a candidate terminal for relay terminal selection. That is, the current relay terminal is excluded from candidate terminals for relay terminal selection.
  • the following may be considered as a condition or method for excluding the current relay terminal from the candidate relay terminal.
  • the relay link release command may be provided by the network or by the relay terminal.
  • the remote terminal may exclude the current relay terminal to the candidate relay terminal by itself.
  • the relay link release command includes information indicating an ID of a terminal other than the current relay terminal
  • the remote terminal itself excludes the current relay terminal from the candidate relay terminal.
  • the remote terminal itself excludes the current relay terminal from the candidate relay terminal.
  • a time for excluding the current relay terminal to the candidate relay terminal may also be defined.
  • the base station may inform the time interval for the remote terminal to exclude the current relay terminal from the candidate relay terminal.
  • the remote terminal may exclude the current relay terminal from the candidate relay terminal when receiving the message including the time interval value from the base station.
  • the remote terminal may exclude the relay terminal from the candidate relay terminal in a specific time interval. In other words, the relay terminal may be excluded from the candidate relay terminal in a terminal specific time interval.
  • a relay link is established between a remote terminal and a relay terminal (S160).
  • the relay terminal may transmit a direct disconnection message (referred to as 'DIRECT_COMMUNICATION_RELEASE') to instruct the remote terminal to release the relay link for various reasons (S161).
  • This side link management message can be transmitted using the PC5 signaling protocol.
  • the relay terminal When the relay terminal receives a request for releasing a relay link with the remote terminal from its upper layer, the relay terminal may start a connection release process. That is, it generates a disconnect message.
  • connection release message may include a cause value indicating a reason for disconnection, and the cause value may include any one of the values in the following table.
  • the remote terminal When the remote terminal receives the connection release message, the remote terminal stops the timer in operation and stops transmitting / receiving relay data with the relay terminal (S162). The remote terminal stops transmitting / receiving relay data, but maintains the PC5 signaling protocol to transmit a response to the disconnection message.
  • the remote terminal may not be directly linked to the relay terminal for at least a predetermined time T. Do not attempt to start setup. For example, the remote terminal may not attempt to establish a link to the relay terminal by excluding the relay terminal transmitting the connection release message from the candidate relay terminal for a predetermined time.
  • the time T may be set by a network or a relay terminal, or may be a predetermined value or a value determined by a remote terminal.
  • the predetermined time T may be a time interval determined by the terminal. In other words, the value may be determined according to the implementation of the terminal, and in this respect, the value may be determined by the terminal.
  • the remote terminal does not attempt to start the direct link setup for the relay terminal at least for a predetermined time T, the ping-pong phenomenon can be prevented from occurring.
  • a ping-pong phenomenon occurs in which a relay terminal is changed from a first relay terminal to a second relay terminal and a relay terminal is changed from the second relay terminal to the first relay terminal again. Can be prevented.
  • the relay terminal starts a timer while transmitting a disconnection message, and if the relay terminal does not receive a disconnection accept message until the timer expires, the relay terminal restarts the timer by retransmitting the disconnection message for a predetermined maximum number of times. Can be repeated
  • the relay terminal does not receive any response from the remote terminal until the predetermined maximum number of times is reached, the relay terminal releases the direct link to the remote terminal and no longer transmits or receives any messages over the link.
  • the maximum number of times may be set according to the terminal.
  • the relay terminal initiates the relay link release
  • the relay link release may be initiated by the remote terminal, in which case the remote terminal may transmit a connection release message to the relay terminal.
  • the relay terminal may transmit a connection release acceptance message to the remote terminal.
  • FIG. 17 illustrates in more detail a method of operating a remote terminal in a relay link release procedure.
  • the relay terminal transmits a connection release message to the remote terminal (S171).
  • the cause value included in the connection release message may indicate "no more direct communication with the remote terminal is allowed”.
  • the remote terminal may not attempt to establish a link for the relay terminal for a time T (S172).
  • the time T may be set by a network or a relay terminal, or may be a predetermined value or a value determined by a remote terminal.
  • the relay terminal starts a timer when the cause value included in the disconnection message is "no more direct communication with the remote terminal is allowed", and if the relay terminal does not receive the disconnection accept message before the timer expires, Resend the disconnect message over the number of times. On the other hand, if the cause value included in the disconnection message is "direct connection is no longer possible", the relay link can be released immediately without starting the timer.
  • FIG. 18 illustrates a method of operating a remote terminal according to a type of a connection release message. That is, FIG. 18 illustrates a remote terminal performing different operations according to a cause value included in the connection release message.
  • the remote terminal may receive a connection release message (S2020).
  • the connection release message may have a as a cause value.
  • the remote terminal may receive signals from the relay terminals 1 and 2 (S2031 and S2032), and may select the relay terminal in a state in which the relay terminal 1 is included in the candidate relay terminal (S2030).
  • the remote terminal transmits a connection request message to the relay terminal 1 (S2040), receives a connection acceptance message (S2050), and receives a relay service from the relay terminal 1 (S2060).
  • the remote terminal may receive the disconnection message again from the relay terminal 1 (S2070).
  • the remote terminal may have b as the cause value.
  • the remote terminal may receive signals from the relay terminals 1 and 2 (S2081 and S2082), and select the relay terminal in a state in which the relay terminal 1 is excluded from the candidate relay terminal (S2080).
  • the remote terminal When the relay terminal 2 is selected as the relay terminal, the remote terminal transmits a connection request message to the relay terminal 2 (S2090), receives a connection acceptance message (S2100), and receives a relay service from the relay terminal 2 (S2110).
  • the cause values a and b may be one of the values of Table 2 or other values.
  • cause value a is a value capable of instructing an operation including a terminal that has transmitted a disconnection message when selecting a relay terminal
  • cause value b is a terminal that has transmitted a disconnection message when selecting a relay terminal. It may be a value that may indicate an operation to perform.
  • the remote terminal may apply a bias to the current relay terminal.
  • the bias may be a value for lowering the probability that the current relay terminal is selected again in the relay terminal selection / reselection process.
  • the bias applying method includes a method of performing a relay terminal selection / reselection procedure among other candidate relay terminals except for the current relay terminal from the candidate relay terminal.
  • the remote terminal may select the relay terminal based on the quality of the link between the relay terminal and the base station and / or the side link between the relay terminal and the remote terminal. At this time, the remote terminal may be regarded as having a poor link quality between the current relay terminal and the base station, or the current relay terminal and the remote terminal by applying a negative value as a bias to the link associated with the current relay terminal.
  • This bias is applied when 1) is directly indicated by the relay link release command, or 2) includes information indicating the ID of another relay terminal even if the relay link release command does not explicitly indicate the application of the bias, or the relay terminal. If the message including the triggering reselection is considered to apply a bias, the remote terminal may apply the bias to itself.
  • the time at which the bias is applied may also be defined.
  • the remote terminal may receive the time when the bias is applied directly from the base station or from the relay terminal.
  • the base station may inform the remote terminal in coverage the time interval for excluding the current relay terminal from the candidate relay terminal.
  • the relay terminal may transmit the information to the remote terminal.
  • the remote terminal may apply the bias when receiving a message including a time interval value from the base station. For example, the current relay terminal can be excluded from the candidate relay terminal.
  • the terminal may apply a bias to the current relay terminal in a predetermined time interval from the time when the terminal receives the relay link release command.
  • the remote terminal requests the relay service from the first terminal but may be rejected.
  • the relay operation of the first terminal may be rejected by the network or rejected by the determination of the relay terminal.
  • the remote terminal may apply a bias to the first terminal to lower the probability that the first terminal is selected in a subsequent relay terminal selection / reselection process.
  • the remote terminal selects the relay terminal based on the quality in the link between the relay terminal and the base station and / or in the sidelink between the relay terminal and the remote terminal, the remote terminal may be configured for the link to which the first terminal is associated.
  • a negative value as a bias the link quality between the first terminal and the base station or the first terminal and the remote terminal is considered to be poor, thereby reducing the probability of the first terminal being selected as the relay terminal again.
  • the bias value may be referred to as a kind of offset value.
  • the offset value may be a predetermined or set value or a value signaled by the network.
  • the predetermined or set value may be applied outside the cell coverage.
  • the signaled value may be preferentially applied instead of a predetermined or set value.
  • the terminal may consider that the offset value is valid for a predetermined maximum time after moving out of cell coverage.
  • This bias or offset is applied when 1) directly indicated by the relay connection rejection command, or 2) includes information indicating the ID of another relay terminal even if the relay connection rejection command does not explicitly indicate the application of bias; or In the case of including the message triggering the relay terminal reselection, the bias may be considered to be applied, and the remote terminal may apply a bias (or offset) to itself.
  • the time at which the bias or offset is applied may also be defined.
  • the base station may inform the time interval for the remote terminal to exclude the current relay terminal from the candidate relay terminal.
  • the remote terminal may exclude the current relay terminal from the candidate relay terminal when receiving the message including the time interval value from the base station.
  • the terminal may apply a bias to the current relay terminal in a predetermined time interval from the time when the terminal receives the relay connection rejection command.
  • the remote terminal regards the current relay terminal as a candidate relay terminal.
  • the remote terminal may include information (eg, an indicator) indicating such an exceptional situation in the request message.
  • the relay terminal may provide a limited relay service to the remote terminal.
  • the limited relay service does not guarantee limited quality of service (QoS) or QoS for the relay service provided by the remote terminal only for some of the services desired by the remote terminal.
  • QoS quality of service
  • the network may set the remote terminal to select the relay terminal using either 1) a mode in which the remote terminal selects the relay terminal itself or 2) a mode in which the relay terminal is selected under the network control.
  • the network may inform which of the above two relay terminal selection methods to use through a higher layer signal such as an RRC signal.
  • the network may instruct the remote terminal to directly instruct the configuration information through the higher layer signal or allow the relay terminal to relay the configuration information.
  • the network may receive the information directly from the remote terminal or may be received through the relay of the relay terminal.
  • the remote terminal may have criteria for selecting a relay terminal.
  • the criterion may be set in advance within the remote terminal or may be set by a network.
  • the remote terminal searches for a terminal satisfying the above criteria, and if such a terminal is found, selects / reselects the terminal as a relay terminal.
  • the remote terminal starts a process for establishing a connection with the relay terminal by itself.
  • the process may include a security setting between the remote terminal and the relay terminal.
  • the network may inform the remote terminal of the list of candidate relay terminals. For example, if the candidate relay terminals are identified based on the ID of the terminal, the network may inform the remote terminal of the terminal IDs of the candidate relay terminals.
  • the list may be broadcast or provided via a dedicated signal. If such a list is provided, the remote terminal can select the relay terminal only from the terminals included in the list.
  • the candidate relay terminal may inform its ID when transmitting (announced) the D2D discovery signal.
  • the network transmits a relay terminal selection method setting to a remote terminal (S181).
  • the remote terminal may be informed that the network selects a relay terminal for the remote terminal. That is, it may inform the remote terminal that the relay terminal selection is performed under network control.
  • the remote terminal measures link quality with each of the candidate relay terminals (S182), and reports candidate relay terminals having a link quality of more than a threshold to the network (S183).
  • the measurement report for reporting candidate relay terminals for the relay service may be set to the remote terminal.
  • the setting of the measurement report may include a minimum sidelink (relay link) quality threshold.
  • the threshold When the threshold is set, the remote terminal may report only candidate relay terminals having a quality higher than the threshold.
  • the base station which has received the report of the candidate relay terminals from the remote terminal selects a specific candidate relay terminal from the candidate relay terminals (S184) and informs the remote terminal of the specific candidate relay terminal (S185). That is, the network may instruct the remote terminal to select a specific candidate relay terminal as the relay terminal. At this time, the base station may inform the remote terminal of the ID of the specific candidate relay terminal.
  • the number of the specific candidate relay terminals may be one or plural.
  • the remote terminal performs a connection establishment process for the relay service with the one specific candidate relay terminal.
  • the connection establishment process may include security setting between the remote terminal and the specific candidate relay terminal.
  • the base station may provide a list informing the remote terminal of a plurality of candidate relay terminals. For example, the base station may inform the remote terminal of IDs of the plurality of candidate relay terminals. This list may be provided via a dedicated signal for the remote terminal. When the list is provided, the remote terminal may select a relay terminal only from candidate relay terminals included in the list.
  • the remote terminal selects a specific candidate relay terminal as a relay terminal (S186), and establishes a connection for a relay service.
  • the connection establishment process may include security setting between the remote terminal and the selected candidate relay terminal.
  • Candidate relay terminals included in the list may inform their ID when the discovery signal is transmitted.
  • the remote terminal may apply the history to the link quality of the current relay terminal. That is, a ping-pong phenomenon occurs such that a relay terminal is changed from a first relay terminal to a second relay terminal and a relay terminal is changed from the second relay terminal to the first relay terminal again. This is to prevent.
  • the remote terminal may be regarded as not satisfying the reselection criteria for the candidate relay terminal.
  • the relay terminal may provide a relay service between the remote terminal and the network.
  • the relay terminal may perform communication with the network separately from the relay service for the remote terminal.
  • the relay terminal can measure the amount of traffic in the sidelink for the relay service and report it to the network.
  • the relay terminal distinguishes and measures traffic for relaying and traffic unique to the relay terminal (S1910).
  • the relay terminal may separately measure / calculate and report the amount of traffic for sidelink transmission for the relay service and the amount of traffic for sidelink reception for the relay service.
  • the relay terminal reports the amount of traffic for the relay to the base station (S1920).
  • the relay terminal may cumulatively calculate the size of the PDCP service data unit (SDU) delivered through the sidelink for the relay service.
  • the relay terminal may calculate the average traffic amount by dividing the accumulated traffic amount for the sidelink by unit time.
  • the relay terminal may cumulatively calculate the size of the MAC protocol data unit (PDU) delivered through the sidelink for the relay service.
  • the relay terminal may calculate the average traffic amount by dividing the accumulated traffic amount for the sidelink by unit time.
  • the relay terminal may calculate the traffic amount for the relay service for all remote terminals connected to the subscriber station, sum the traffic amount for the relay service, and report the sum to the network.
  • the relay terminal may calculate the cumulative traffic amount or the average traffic amount for each priority of the sidelink logical channel corresponding to the sidelink radio bearer.
  • the priority of the sidelink logical channel may be a ProSe Per Packet Priority (PPPP) value or a priority value associated with a value in PPPP.
  • PPPP ProSe Per Packet Priority
  • the relay terminal may obtain the amount of traffic for the relay service for each remote terminal connected thereto and report it to the network. At this time, the relay terminal may also report to which remote terminal the amount of traffic to be reported. For example, the relay terminal may report the ID of the remote terminal and the traffic amount for the remote terminal together. Traffic information of the remote terminal may be delivered to a target base station in preparation for handover of the remote terminal.
  • the report may be performed periodically or when a specific event is satisfied.
  • the specific event may be, for example, the amount of sidelink traffic measured exceeds a threshold.
  • traffic information reported by the relay terminal may be delivered to a target base station.
  • the remote terminal may inform that it is interested in the relay service. If the remote terminal wants to receive the relay service, if the remote terminal is in network coverage, the remote terminal may inform the network that it is interested in receiving the relay service.
  • the network When receiving a message indicating that the relay service is interested in the relay service from the remote terminal, the network maintains the remote terminal in an RRC connection state and relays it with minimal interruption even if there is a reception resource pool and a transmission resource pool for sidelink operation in the SIB. You can provide connection management commands.
  • the terminal may measure / calculate and report the sum of the traffic amount for sidelink transmission for the relay service and the traffic amount for sidelink reception for the relay service.
  • 21 is a block diagram illustrating a terminal in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the RF unit may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.

Abstract

무선 통신 시스템에서 리모트 단말(remote UE)에 의해 수행되는 링크 해제 방법 및 상기 방법을 이용하는 장치를 제공한다. 상기 방법은 중계 단말과 상기 리모트 단말 간의 링크를 해제하는 연결 해제 메시지를 수신하고, 상기 연결 해제 메시지에 기반하여 상기 링크를 해제하되, 상기 리모트 단말은 단말 특정적으로 정해지는 시간 구간에서 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 링크 해제 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 단말에 의하여 수행되는 링크 해제 방법 및 이 방법을 이용하는 단말에 관한 것이다.
ITU-R(International Telecommunication Union Radio communication sector)에서는 3세대 이후의 차세대 이동통신 시스템인 IMT(International Mobile Telecommunication)-Advanced의 표준화 작업을 진행하고 있다. IMT-Advanced는 정지 및 저속 이동 상태에서 1Gbps, 고속 이동 상태에서 100Mbps의 데이터 전송률로 IP(Internet Protocol)기반의 멀티미디어 서비스 지원을 목표로 한다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 IMT-Advanced의 요구 사항을 충족시키는 시스템 표준으로 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)/SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 전송방식 기반인 LTE(Long Term Evolution)를 개선한 LTE-Advanced(LTE-A)를 준비하고 있다. LTE-A는 IMT-Advanced를 위한 유력한 후보 중의 하나이다.
최근 장치들 간 직접통신을 하는 D2D (Device-to-Device)기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, D2D는 공중 안전 네트워크(public safety network)을 위한 통신 기술로 주목 받고 있다. 상업적 통신 네트워크는 빠르게 LTE로 변화하고 있으나 기존 통신 규격과의 충돌 문제와 비용 측면에서 현재의 공중 안전 네트워크는 주로 2G 기술에 기반하고 있다. 이러한 기술 간극과 개선된 서비스에 대한 요구는 공중 안전 네트워크를 개선하고자 하는 노력으로 이어지고 있다.
공중 안전 네트워크는 상업적 통신 네트워크에 비해 높은 서비스 요구 조건(신뢰도 및 보안성)을 가지며 특히 셀룰러 통신의 커버리지가 미치지 않거나 이용 가능하지 않은 경우에도, 장치들 간의 직접 신호 송수신 즉, D2D 동작도 요구하고 있다.
D2D 동작은 근접한 기기들 간의 신호 송수신이라는 점에서 ProSe(Proximity Service) 동작이라고 칭하기도 하며 다양한 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, D2D 단말은 높은 전송률 및 낮은 지연을 가지며 데이터 통신을 할 수 있다. 또한, D2D 동작은 기지국에 몰리는 트래픽을 분산시킬 수 있으며, D2D 단말이 중계기 역할을 한다면 기지국의 커버리지를 확장시키는 역할도 할 수 있다.
D2D 단말은 사이드링크(sidelink)와 셀룰러 링크(cellular link)를 연결해주는 중계기 역할을 하는 단말로도 동작할 수 있다. 즉, D2D 단말이 중계 단말로 동작할 수 있다. 중계 단말은 특정 단말과 네트워크 간에서 중계기 역할을 수행할 수 있는데, 이 때 상기 특정 단말을 리모트 단말(remote UE)이라 칭할 수 있다.
한편, 중계 단말과 리모트 단말이 연결을 맺은 후에 이 연결을 해제하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어, 중계 단말이 제공하는 서비스 품질이 좋지 않게 되거나 또는 중계 단말이 다른 단말에 대한 중계 서비스를 우선적으로 제공할 필요가 있을 경우 등이다. 이처럼 중계 단말과 리모트 단말 간의 링크 연결을 해제할 필요가 있을 경우, 어떠한 방식으로 해제를 수행할 것인지 규정할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 링크 해제 방법 및 이를 이용하는 단말을 제공하는 것이다.
일 측면에서, 무선 통신 시스템에서 리모트 단말(remote UE)에 의해 수행되는 링크 해제 방법을 제공한다. 상기 방법은 중계 단말과 상기 리모트 단말 간의 링크를 해제하는 연결 해제 메시지를 수신하고, 상기 연결 해제 메시지에 기반하여 상기 링크를 해제하되, 상기 리모트 단말은 단말 특정적으로 정해지는 시간 구간에서 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 시간 구간에서 상기 리모트 단말은 상기 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하여 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않을 수 있다.
상기 시간 구간은 상기 리모트 단말에 의하여 스스로 설정되는 값일 수 있다.
상기 연결 해제 메시지에 대한 응답으로 연결 해제 수락 메시지를 상기 중계 단말에게 전송할 수 있다.
상기 연결 해제 메시지는 상기 중계 단말과 상기 리모트 단말 간의 통신이 더 이상 허용되지 않음을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
상기 정보를 포함하는 연결 해제 메시지를 수신하면, 상기 시간 구간 동안 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않을 수 있다.
상기 리모트 단말은 상기 정보를 포함하는 연결 해제 메시지를 수신하면, 상기 시간 구간 동안 상기 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외함으로써 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않을 수 있다.
상기 중계 단말과 상기 리모트 단말 간의 링크는 PC5 인터페이스를 사용하는 사이드링크(sidelink)일 수 있다.
다른 측면에서 제공되는 단말은, 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(Radio Frequency) 부 및 상기 RF부와 결합하여 동작하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 중계 단말과 상기 단말 간의 링크를 해제하는 연결 해제 메시지를 수신하고, 상기 연결 해제 메시지에 기반하여 상기 링크를 해제하되, 상기 프로세서는 단말 특정적으로 정해지는 시간 구간에서 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 한다.
리모트 단말과 중계 단말이 링크 연결을 맺은 후에 다양한 이유로 링크 연결을 해제할 필요가 있을 수 있다. 본 발명에서는 리모트 단말과 중계 단말 간에서 링크 연결을 해제하는 방법을 제공하며, 리모트 단말이 연결 해제된 중계 단말에 대해 일정 시간 동안 재연결 시도를 하지 않게 함으로써, 중계 단말과 리모트 단말 간에서 핑퐁 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다.
도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4는 RRC 아이들 상태의 단말의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 RRC 연결 재확립 절차를 나타내는 도면이다.
도 8은 단말이 RRC_IDLE 상태에서 가질 수 있는 서브 상태(substate)들과 서브상태 천이 과정을 예시한다.
도 9는 ProSe를 위한 기준 구조를 나타낸다.
도 10은 ProSe 직접 통신을 수행하는 단말들과 셀 커버리지의 배치 예들을 나타낸다.
도 11은 ProSe 직접 통신을 위한 사용자 평면 프로토콜 스택을 나타낸다.
도 12는 D2D 발견을 위한 PC 5 인터페이스를 나타낸다.
도 13은 중계 단말을 예시한다.
도 14는 중계 단말과 리모트 단말의 관계를 예시한다.
도 15는 리모트 단말이 후보 중계 단말들 중에서 특정 단말을 중계 단말로 선택하는 3 단계를 예시한다.
도 16은 리모트 단말의 중계 링크 해제 방법을 예시한다.
도 17은 중계 링크 해제 과정에서 리모트 단말의 동작 방법을 보다 구체적으로 예시한다.
도 18은 연결 해제 메시지의 타입에 따른 리모트 단말의 동작 방법을 예시한다.
도 19는 네트워크 제어 하에서 중계 단말을 선택하는 방법을 예시한다.
도 20은 중계 단말의 동작 방법을 예시한다.
도 21은 본 발명의 실시예가 구현되는 단말을 나타낸 블록도이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다. 이는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템이라고도 불릴 수 있다.
E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(mobile terminal), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.
EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.
단말과 네트워크 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제 3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.
도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.
도 2 및 3을 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다.
서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.
MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block)으로의 다중화/역다중화를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.
RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.
RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다.
사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.
RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB(Signaling RB)와 DRB(Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 확립되면, 단말은 RRC 연결(RRC connected) 상태에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들(RRC idle) 상태에 있게 된다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.
전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
물리채널(Physical Channel)은 시간 영역에서 여러 개의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 여러 개의 부반송파(Sub-carrier)로 구성된다. 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌(Symbol)들로 구성된다. 자원블록은 자원 할당 단위로, 복수의 OFDM 심벌들과 복수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된다. 또한 각 서브프레임은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 즉, L1/L2 제어채널을 위해 해당 서브프레임의 특정 OFDM 심벌들(예, 첫번째 OFDM 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. TTI(Transmission Time Interval)는 서브프레임 전송의 단위시간이다.
이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 상술한다.
RRC 상태란 단말의 RRC 계층이 E-UTRAN의 RRC 계층과 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)라고 부른다. RRC 연결 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC 아이들 상태의 단말은 E-UTRAN이 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(Tracking Area) 단위로 CN(core network)이 관리한다. 즉, RRC 아이들 상태의 단말은 큰 지역 단위로 존재 여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 RRC 연결 상태로 이동해야 한다.
사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 아이들 상태에 머무른다. RRC 아이들 상태의 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN과 RRC 연결을 확립하고, RRC 연결 상태로 천이한다. RRC 아이들 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 호출(paging) 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM-REGISTERED(EPS Mobility Management-REGISTERED) 및 EMM-DEREGISTERED 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말과 MME에게 적용된다. 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태이며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 연결(Initial Attach) 절차를 통해서 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 상기 연결(Attach) 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태가 된다.
단말과 EPC간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS Connection Management)-IDLE 상태 및 ECM-CONNECTED 상태 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말 및 MME에게 적용된다. ECM-IDLE 상태의 단말이 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺으면 해당 단말은 ECM-CONNECTED 상태가 된다. ECM-IDLE 상태에 있는 MME는 E-UTRAN과 S1 연결(S1 connection)을 맺으면 ECM-CONNECTED 상태가 된다. 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 E-UTRAN은 단말의 배경(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행한다. 반면 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-IDLE 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라질 경우 단말은 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update) 절차를 통해 네트워크에 단말의 해당 위치를 알린다.
다음은, 시스템 정보(System Information)에 관한 설명이다.
시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신하고 있어야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 상기 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 상기 시스템 정보를 전송한다. 시스템 정보는 MIB(Master Information Block) 및 복수의 SIB (System Information Block)로 나뉜다.
MIB는 셀로부터 다른 정보를 위해 획득될 것이 요구되는 가장 필수적이고 가장 자주 전송되는, 제한된 개수의 파라미터들을 포함할 수 있다. 단말은 하향링크 동기화 이후에 가장 먼저 MIB를 찾는다. MIB는 하향링크 채널 대역폭, PHICH 설정, 동기화를 지원하고 타이밍 기준으로서 동작하는 SFN, 및 eNB 전송 안테나 설정과 같은 정보를 포함할 수 있다. MIB는 BCH(broadcase channel) 상으로 브로드캐스트 전송될 수 있다.
포함된 SIB들 중 SIB1 (SystemInformationBlockType1) 은 "SystemInformationBlockType1" 메시지에 포함되어 전송되며, SIB1을 제외한 다른 SIB들은 시스템 정보 메시지에 포함되어 전송된다. SIB들을 시스템 정보 메시지에 맵핑시키는 것은 SIB1에 포함된 스케쥴링 정보 리스트 파라미터에 의하여 유동적으로 설정될 수 있다. 단, 각 SIB는 단일 시스템 정보 메시지에 포함되며, 오직 동일한 스케쥴링 요구치(e.g. 주기)를 가진 SIB들만이 동일한 시스템 정보 메시지에 맵핑될 수 있다. 또한, SIB2(SystemInformationBlockType2)는 항상 스케쥴링 정보 리스트의 시스템정보 메시지 리스트 내 첫번째 엔트리에 해당하는 시스템 정보 메시지에 맵핑된다. 동일한 주기 내에 복수의 시스템 정보 메시지가 전송될 수 있다. SIB1 및 모든 시스템 정보 메시지는 DL-SCH상으로 전송된다.
브로드캐스트 전송에 더하여, E-UTRAN은 SIB1은 기존에 설정된 값과 동일하게 설정된 파라미터를 포함한 채로 전용 시그널링(dedicated signaling)될 수 있으며, 이 경우 SIB1은 RRC 연결 재설정 메시지에 포함되어 전송될 수 있다.
SIB1은 단말 셀 접근과 관련된 정보를 포함하며, 다른 SIB들의 스케쥴링을 정의한다. SIB1은 네트워크의 PLMN 식별자들, TAC(Tracking Area Code) 및 셀 ID, 셀이 캠프온 할 수 있는 셀인지 여부를 지시하는 셀 금지 상태(cell barring status), 셀 재선택 기준으로서 사용되는 셀내 요구되는 최저 수신 레벨, 및 다른 SIB들의 전송 시간 및 주기와 관련된 정보를 포함할 수 있다.
SIB2는 모든 단말에 공통되는 무선 자원 설정 정보를 포함할 수 있다. SIB2는 상향링크 반송파 주파수 및 상향링크 채널 대역폭, RACH 설정, 페이지 설정(paging configuration), 상량링크 파워 제어 설정, 사운딩 기준 신호 설정(Sounding Reference Signal configuration), ACK/NACK 전송을 지원하는 PUCCH 설정 및 PUSCH 설정과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
단말은 시스템 정보의 획득 및 변경 감지 절차를 프라이머리 셀(primary cell: PCell)에 대해서만 적용할 수 있다. 세컨더리 셀(secondary cell: SCell)에 있어서, E-UTRAN은 해당 SCell이 추가될 때 RRC 연결 상태 동작과 관련있는 모든 시스템 정보를 전용 시그널링을 통해 제공해줄 수 있다. 설정된 SCell의 관련된 시스템 정보의 변경시, E-UTRAN은 고려되는 SCell을 해제(release)하고 차후에 추가할 수 있는데, 이는 단일 RRC 연결 재설정 메시지와 함께 수행될 수 있다. E-UTRAN은 고려되는 SCell 내에서 브로드캐스트 되었던 값과 다른 파라미터 값들을 전용 시그널링을 통하여 설정해줄 수 있다.
단말은 특정 타입의 시스템 정보에 대하여 그 유효성을 보장해야 하며, 이와 같은 시스템 정보를 필수 시스템 정보(required system information)이라 한다. 필수 시스템 정보는 아래와 같이 정의될 수 있다.
- 단말이 RRC 아이들 상태인 경우: 단말은 SIB2 내지 SIB8뿐만 아니라 MIB 및 SIB1의 유효한 버전을 가지고 있도록 보장하여야 하며, 이는 고려되는 RAT(radio access technology)의 지원에 따를 수 있다.
- 단말이 RRC 연결 상태인 경우: 단말은 MIB, SIB1 및 SIB2의 유효한 버전을 가지고 있도록 보장하여야 한다.
일반적으로 시스템 정보는 획득 후 최대 3시간 까지 유효성이 보장될 수 있다.
일반적으로, 네트워크가 단말에게 제공하는 서비스는 아래와 같이 세가지 타입으로 구분할 수 있다. 또한, 어떤 서비스를 제공받을 수 있는지에 따라 단말은 셀의 타입 역시 다르게 인식한다. 아래에서 먼저 서비스 타입을 서술하고, 이어 셀의 타입을 서술한다.
1) 제한적 서비스(Limited service): 이 서비스는 응급 호출(Emergency call) 및 재해 경보 시스템(Earthquake and Tsunami Warning System; ETWS)를 제공하며, 수용가능 셀(acceptable cell)에서 제공할 수 있다.
2) 정규 서비스(Normal service): 이 서비스는 일반적 용도의 범용 서비스(public use)를 의미하여, 정규 셀(suitable or normal cell)에서 제공할 수 있다.
3) 사업자 서비스(Operator service): 이 서비스는 통신망 사업자를 위한 서비스를 의미하며, 이 셀은 통신망 사업자만 사용할 수 있고 일반 사용자는 사용할 수 없다.
셀이 제공하는 서비스 타입과 관련하여, 셀의 타입은 아래와 같이 구분될 수 있다.
1) 수용가능 셀(Acceptable cell): 단말이 제한된(Limited) 서비스를 제공받을 수 있는 셀. 이 셀은 해당 단말 입장에서, 금지(barred)되어 있지 않고, 단말의 셀 선택 기준을 만족시키는 셀이다.
2) 정규 셀(Suitable cell): 단말이 정규 서비스를 제공받을 수 있는 셀. 이 셀은 수용가능 셀의 조건을 만족시키며, 동시에 추가 조건들을 만족시킨다. 추가적인 조건으로는, 이 셀이 해당 단말이 접속할 수 있는 PLMN(Public Land Mobile Network) 소속이어야 하고, 단말의 트래킹 영역(Tracking Area) 갱신 절차의 수행이 금지되지 않은 셀이어야 한다. 해당 셀이 CSG 셀이라고 하면, 단말이 이 셀에 CSG 멤버로서 접속이 가능한 셀이어야 한다.
3) 금지된 (Barred cell): 셀이 시스템 정보를 통해 금지된 셀이라는 정보를 브로드캐스트하는 셀이다.
4) 예약된 셀(Reserved cell): 셀이 시스템 정보를 통해 예약된 셀이라는 정보를 브로드캐스트하는 셀이다.
도 4는 RRC 아이들 상태의 단말의 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 4는 초기 전원이 켜진 단말이 셀 선택 과정을 거쳐 네트워크 망에 등록하고 이어 필요할 경우 셀 재선택을 하는 절차를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단말은 자신이 서비스 받고자 하는 망인 PLMN(public land mobile network)과 통신하기 위한 라디오 접속 기술(radio access technology; RAT, 무선 통신 방법)를 선택한다(S410). PLMN 및 RAT에 대한 정보는 단말의 사용자가 선택할 수도 있으며, USIM(universal subscriber identity module)에 저장되어 있는 것을 사용할 수도 있다.
단말은 측정한 신호세기나 품질이 특정한 값보다 큰 셀 중에서, 가장 큰 값을 가지는 셀을 선택한다(Cell Selection)(S420). 이는 전원이 켜진 단말이 셀 선택을 수행하는 것으로서 초기 셀 선택(initial cell selection)이라 할 수 있다. 셀 선택 절차에 대해서 이후에 상술하기로 한다. 셀 선택 이후 단말은, 기지국이 주기적으로 보내는 시스템 정보를 수신한다. 상기 말하는 특정한 값은 데이터 송/수신에서의 물리적 신호에 대한 품질을 보장받기 위하여 시스템에서 정의된 값을 말한다. 따라서, 적용되는 RAT에 따라 그 값은 다를 수 있다.
단말은 망 등록 필요가 있는 경우 망 등록 절차를 수행한다(S430). 단말은 망으로부터 서비스(예: Paging)를 받기 위하여 자신의 정보(예:IMSI)를 등록한다. 단말은 셀을 선택할 때 마다 접속하는 망에 등록을 하는 것은 아니며, 시스템 정보로부터 받은 망의 정보(예: Tracking Area Identity; TAI)와 자신이 알고 있는 망의 정보가 다른 경우에 망에 등록을 한다.
단말은 셀에서 제공되는 서비스 환경 또는 단말의 환경 등을 기반으로 셀 재선택을 수행한다(S440). 단말은 현재 서비스 받고 있는 기지국(서빙 기지국)으로부터 측정한 신호의 세기나 품질의 값이 인접한 셀의 기지국으로부터 측정한 값보다 낮다면, 단말이 현재 접속한 기지국의 셀 보다 더 좋은 신호 특성을 제공하는 다른 셀 중 하나를 선택한다. 이 과정을 2번 과정의 초기 셀 선택(Initial Cell Selection)과 구분하여 셀 재선택(Cell Re-Selection)이라 한다. 이때, 신호특성의 변화에 따라 빈번히 셀이 재선택되는 것을 방지하기 위하여 시간적인 제약조건을 둔다. 셀 재선택 절차에 대해서는 이후에 상술하기로 한다.
도 5는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
단말은 RRC 연결을 요청하는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 네트워크로 보낸다(S510). 네트워크는 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 보낸다(S520). RRC 연결 설정 메시지를 수신한 후, 단말은 RRC 연결 모드로 진입한다.
단말은 RRC 연결 확립의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S530).
도 6은 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다. RRC 연결 재설정(reconfiguration)은 RRC 연결을 수정하는데 사용된다. 이는 RB 확립/수정(modify)/해제(release), 핸드오버 수행, 측정 셋업/수정/해제하기 위해 사용된다.
네트워크는 단말로 RRC 연결을 수정하기 위한 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 보낸다(S610). 단말은 RRC 연결 재설정에 대한 응답으로, RRC 연결 재설정의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S620).
이하에서 PLMN(public land mobile network)에 대하여 설명하도록 한다.
PLMN은 모바일 네트워크 운영자에 의해 배치 및 운용되는 네트워크이다. 각 모바일 네트워크 운영자는 하나 또는 그 이상의 PLMN을 운용한다. 각 PLMN은 MCC(Mobile Country Code) 및 MNC(Mobile Network Code)로 식별될 수 있다. 셀의 PLMN 정보는 시스템 정보에 포함되어 브로드캐스트된다.
PLMN 선택, 셀 선택 및 셀 재선택에 있어서, 다양한 타입의 PLMN들이 단말에 의해 고려될 수 있다.
HPLMN(Home PLMN): 단말 IMSI의 MCC 및 MNC와 매칭되는 MCC 및 MNC를 가지는 PLMN.
EHPLMN(Equivalent HPLMN): HPLMN과 등가로 취급되는 PLMN.
RPLMN(Registered PLMN): 위치 등록이 성공적으로 마쳐진 PLMN.
EPLMN(Equivalent PLMN): RPLMN과 등가로 취급되는 PLMN.
각 모바일 서비스 수요자는 HPLMN에 가입한다. HPLMN 또는 EHPLMN에 의하여 단말로 일반 서비스가 제공될 때, 단말은 로밍 상태(roaming state)에 있지 않는다. 반면, HPLMN/EHPLMN 이외의 PLMN에 의하여 단말로 서비스가 제공될 때, 단말은 로밍 상태에 있으며, 그 PLMN은 VPLMN(Visited PLMN)이라고 불리운다.
단말은 초기에 전원이 켜지면 사용 가능한 PLMN(public land mobile network)을 검색하고 서비스를 받을 수 있는 적절한 PLMN을 선택한다. PLMN은 모바일 네트워크 운영자(mobile network operator)에 의해 배치되거나(deploy) 운영되는 네트워크이다. 각 모바일 네트워크 운영자는 하나 또는 그 이상의 PLMN을 운영한다. 각각의 PLMN은 MCC(mobile country code) 및 MNC(mobile network code)에 의하여 식별될 수 있다. 셀의 PLMN 정보는 시스템 정보에 포함되어 브로드캐스트된다. 단말은 선택한 PLMN을 등록하려고 시도한다. 등록이 성공한 경우, 선택된 PLMN은 RPLMN(registered PLMN)이 된다. 네트워크는 단말에게 PLMN 리스트를 시그널링할 수 있는데, 이는 PLMN 리스트에 포함된 PLMN들을 RPLMN과 같은 PLMN이라 고려할 수 있다. 네트워크에 등록된 단말은 상시 네트워크에 의하여 접근될 수(reachable) 있어야 한다. 만약 단말이 ECM-CONNECTED 상태(동일하게는 RRC 연결 상태)에 있는 경우, 네트워크는 단말이 서비스를 받고 있음을 인지한다. 그러나, 단말이 ECM-IDLE 상태(동일하게는 RRC 아이들 상태)에 있는 경우, 단말의 상황이 eNB에서는 유효하지 않지만 MME에는 저장되어 있다. 이 경우, ECM-IDLE 상태의 단말의 위치는 TA(tracking Area)들의 리스트의 입도(granularity)로 오직 MME에게만 알려진다. 단일 TA는 TA가 소속된 PLMN 식별자로 구성된 TAI(tracking area identity)및 PLMN 내의 TA를 유일하게 표현하는 TAC(tracking area code)에 의해 식별된다.
이어, 선택한 PLMN이 제공하는 셀들 중에서 상기 단말이 적절한 서비스를 제공받을 수 있는 신호 품질과 특성을 가진 셀을 선택한다.
다음은 종래 기술에서, 단말이 셀을 선택하는 절차에 대해서 자세히 설명한다.
전원이 켜지거나 셀에 머물러 있을 때, 단말은 적절한 품질의 셀을 선택/재선택하여 서비스를 받기 위한 절차들을 수행한다.
RRC 아이들 상태의 단말은 항상 적절한 품질의 셀을 선택하여 이 셀을 통해 서비스를 제공받기 위한 준비를 하고 있어야 한다. 예를 들어, 전원이 막 켜진 단말은 네트워크에 등록을 하기 위해 적절한 품질의 셀을 선택해야 한다. RRC 연결 상태에 있던 상기 단말이 RRC 아이들 상태에 진입하면, 상기 단말은 RRC 아이들 상태에서 머무를 셀을 선택해야 한다. 이와 같이, 상기 단말이 RRC 아이들 상태와 같은 서비스 대기 상태로 머물고 있기 위해서 어떤 조건을 만족하는 셀을 고르는 과정을 셀 선택(Cell Selection)이라고 한다. 중요한 점은, 상기 셀 선택은 상기 단말이 상기 RRC 아이들 상태로 머물러 있을 셀을 현재 결정하지 못한 상태에서 수행하는 것이므로, 가능한 신속하게 셀을 선택하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 일정 기준 이상의 무선 신호 품질을 제공하는 셀이라면, 비록 이 셀이 단말에게 가장 좋은 무선 신호 품질을 제공하는 셀이 아니라고 하더라도, 단말의 셀 선택 과정에서 선택될 수 있다.
이제 3GPP TS 36.304 V8.5.0 (2009-03) "User Equipment (UE) procedures in idle mode (Release 8)"을 참조하여, 3GPP LTE에서 단말이 셀을 선택하는 방법 및 절차에 대하여 상술한다.
셀 선택 과정은 크게 두 가지로 나뉜다.
먼저 초기 셀 선택 과정으로, 이 과정에서는 상기 단말이 무선 채널에 대한 사전 정보가 없다. 따라서 상기 단말은 적절한 셀을 찾기 위해 모든 무선 채널을 검색한다. 각 채널에서 상기 단말은 가장 강한 셀을 찾는다. 이후, 상기 단말이 셀 선택 기준을 만족하는 적절한(suitable) 셀을 찾기만 하면 해당 셀을 선택한다.
다음으로 단말은 저장된 정보를 활용하거나, 셀에서 방송하고 있는 정보를 활용하여 셀을 선택할 수 있다. 따라서, 초기 셀 선택 과정에 비해 셀 선택이 신속할 수 있다. 단말이 셀 선택 기준을 만족하는 셀을 찾기만 하면 해당 셀을 선택한다. 만약 이 과정을 통해 셀 선택 기준을 만족하는 적절한 셀을 찾지 못하면, 단말은 초기 셀 선택 과정을 수행한다.
셀 선택 기준은 하기 식 1과 같이 정의될 수 있다.
[식 1]
Figure PCTKR2016005592-appb-I000001
여기서, 상기 식 1의 각 변수는 하기 표 1과 같이 정의될 수 있다.
[표 1]
Figure PCTKR2016005592-appb-I000002
시그널링된 값들인 Qrxlevminoffset 및 Qqualminoffset은 단말이 VPLMN내의 정규 셀에 캠프 하고 있는 동안 보다 높은 우선순위의 PLMN에 대한 주기적 탐색의 결과로서 셀 선택이 평가되는 경우에 한하여 적용될 수 있다. 위와 같이 보다 높은 우선순위의 PLMN에 대한 주기적 탐색동안, 단말은 이와 같은 보다 높은 우선순위의 PLMN의 다른 셀로부터 저장된 파라미터 값들을 사용하여 셀 선택 평가를 수행할 수 있다.
상기 단말이 일단 셀 선택 과정을 통해 어떤 셀을 선택한 이후, 단말의 이동성 또는 무선 환경의 변화 등으로 단말과 기지국간의 신호의 세기나 품질이 바뀔 수 있다. 따라서 만약 선택한 셀의 품질이 저하되는 경우, 단말은 더 좋은 품질을 제공하는 다른 셀을 선택할 수 있다. 이렇게 셀을 다시 선택하는 경우, 일반적으로 현재 선택된 셀보다 더 좋은 신호 품질을 제공하는 셀을 선택한다. 이런 과정을 셀 재선택(Cell Reselection)이라고 한다. 상기 셀 재선택 과정은, 무선 신호의 품질 관점에서, 일반적으로 단말에게 가장 좋은 품질을 제공하는 셀을 선택하는데 기본적인 목적이 있다.
무선 신호의 품질 관점 이외에, 네트워크는 주파수 별로 우선 순위(priority)를 결정하여 단말에게 알릴 수 있다. 이러한 우선 순위를 수신한 단말은, 셀 재선택 과정에서 이 우선 순위를 무선 신호 품질 기준보다 우선적으로 고려하게 된다.
위와 같이 무선 환경의 신호 특성에 따라 셀을 선택 또는 재선택하는 방법이 있으며, 셀 재선택시 재선택을 위한 셀을 선택하는데 있어서, 셀의 RAT와 주파수(frequency) 특성에 따라 다음과 같은 셀 재선택 방법이 있을 수 있다.
- 인트라-주파수(Intra-frequency) 셀 재선택: 단말이 캠핑(camp) 중인 셀과 같은 RAT과 같은 중심 주파수(center-frequency)를 가지는 셀을 재선택
- 인터-주파수(Inter-frequency) 셀 재선택: 단말이 캠핑 중인 셀과 같은 RAT과 다른 중심 주파수를 가지는 셀을 재선택
- 인터-RAT(Inter-RAT) 셀 재선택: 단말이 캠핑 중인 RAT와 다른 RAT을 사용하는 셀을 재선택
셀 재선택 과정의 원칙은 다음과 같다
첫째, 단말은 셀 재선택을 위하여 서빙 셀(serving cell) 및 이웃 셀(neighboring cell)의 품질을 측정한다.
둘째, 셀 재선택은 셀 재선택 기준에 기반하여 수행된다. 셀 재선택 기준은 서빙 셀 및 이웃 셀 측정에 관련하여 아래와 같은 특성을 가지고 있다.
인트라-주파수 셀 재선택은 기본적으로 랭킹(ranking)에 기반한다. 랭킹이라는 것은, 셀 재선택 평가를 위한 지표값을 정의하고, 이 지표값을 이용하여 셀들을 지표값의 크기 순으로 순서를 매기는 작업이다. 가장 좋은 지표를 가지는 셀을 흔히 최고 순위 셀(highest ranked cell)이라고 부른다. 셀 지표값은 단말이 해당 셀에 대해 측정한 값을 기본으로, 필요에 따라 주파수 오프셋 또는 셀 오프셋을 적용한 값이다.
인터-주파수 셀 재선택은 네트워크에 의해 제공된 주파수 우선순위에 기반한다. 단말은 가장 높은 주파수 우선순위를 가진 주파수에 머무를(camp on: 이하 캠프 온이라 표현할 수 있다) 수 있도록 시도한다. 네트워크는 브로드캐스트 시그널링(broadcast signaling)를 통해서 셀 내 단말들이 공통적으로 적용할 또는 주파수 우선순위를 제공하거나, 단말별 시그널링(dedicated signaling)을 통해 단말 별로 각각 주파수 별 우선순위를 제공할 수 있다. 브로드캐스트 시그널링을 통해 제공되는 셀 재선택 우선순위를 공용 우선순위(common priority)라고 할 수 있고, 단말별로 네트워크가 설정하는 셀 재선택 우선 순위를 전용 우선순위(dedicated priority)라고 할 수 있다. 단말은 전용 우선순위를 수신하면, 전용 우선순위와 관련된 유효 시간(validity time)를 함께 수신할 수 있다. 단말은 전용 우선순위를 수신하면 함께 수신한 유효 시간으로 설정된 유효성 타이머(validity timer)를 개시한다. 단말은 유효성 타이머가 동작하는 동안 RRC 아이들 모드에서 전용 우선순위를 적용한다. 유효성 타이머가 만료되면 단말은 전용 우선순위를 폐기하고, 다시 공용 우선순위를 적용한다.
인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 파라미터(예를 들어 주파수별 오프셋(frequency-specific offset))를 주파수별로 제공할 수 있다.
인트라-주파수 셀 재선택 또는 인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 이웃 셀 리스트(Neighboring Cell List, NCL)를 단말에게 제공할 수 있다. 이 NCL은 셀 재선택에 사용되는 셀 별 파라미터(예를 들어 셀 별 오프셋(cell-specific offset))를 포함한다
인트라-주파수 또는 인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 셀 재선택 금지 리스트(black list)를 단말에게 제공할 수 있다. 금지 리스트에 포함된 셀에 대해 단말은 셀 재선택을 수행하지 않는다.
이어서, 셀 재선택 평가 과정에서 수행하는 랭킹에 관해 설명한다.
셀의 우선순위를 주는데 사용되는 랭킹 지표(ranking criterion)은 식 2와 같이 정의된다.
[식 2]
Rs = Qmeas,s + Qhyst, Rn = Qmeas,n - Qoffset
여기서, Rs는 단말이 현재 캠프 온하고 있고 서빙 셀의 랭킹 지표, Rn은 이웃 셀의 랭킹 지표, Qmeas,s는 단말이 서빙 셀에 대해 측정한 품질값, Qmeas,n는 단말이 이웃 셀에 대해 측정한 품질값, Qhyst는 랭킹을 위한 히스테리시스(hysteresis) 값, Qoffset은 두 셀간의 오프셋이다.
인트라-주파수에서, 단말이 서빙 셀과 이웃 셀 간의 오프셋(Qoffsets,n)을 수신한 경우 Qoffset=Qoffsets,n 이고, 단말이 Qoffsets,n 을 수신하지 않은 경우에는 Qoffset = 0 이다.
인터-주파수에서, 단말이 해당 셀에 대한 오프셋(Qoffsets,n)을 수신한 경우 Qoffset = Qoffsets,n + Qfrequency 이고, 단말이 Qoffsets,n 을 수신하지 않은 경우 Qoffset = Qfrequency 이다.
서빙 셀의 랭킹 지표(Rs)과 이웃 셀의 랭킹 지표(Rn)이 서로 비슷한 상태에서 변동하면, 변동 결과 랭킹 순위가 자꾸 뒤바뀌어 단말이 두 셀을 번갈아가면서 재선택을 할 수 있다. Qhyst는 셀 재선택에서 히스테리시스를 주어, 단말이 두 셀을 번갈아가면서 재선택하는 것을 막기 위한 파라미터이다.
단말은 위 식에 따라 서빙 셀의 Rs 및 이웃 셀의 Rn을 측정하고, 랭킹 지표 값이 가장 큰 값을 가진 셀을 최고 순위(highest ranked) 셀로 간주하고, 이 셀을 재선택한다.
상기 기준에 의하면, 셀의 품질이 셀 재선택에서 가장 주요한 기준으로 작용하는 것을 확인할 수 있다. 만약 재선택한 셀이 정규 셀(suitable cell)이 아니면 단말은 해당 주파수 또는 해당 셀을 셀 재선택 대상에서 제외한다.
이제 무선 링크 실패에 대하여 설명한다.
단말은 서비스를 수신하는 서빙셀과의 무선 링크의 품질 유지를 위해 지속적으로 측정을 수행한다. 단말은 서빙셀과의 무선 링크의 품질 악화(deterioration)로 인하여 현재 상황에서 통신이 불가능한지 여부를 결정한다. 만약, 서빙셀의 품질이 너무 낮아서 통신이 거의 불가능한 경우, 단말은 현재 상황을 무선 연결 실패로 결정한다.
만약 무선 링크 실패가 결정되면, 단말은 현재의 서빙셀과의 통신 유지를 포기하고, 셀 선택(또는 셀 재선택) 절차를 통해 새로운 셀을 선택하고, 새로운 셀로의 RRC 연결 재확립(RRC connection re-establishment)을 시도한다.
3GPP LTE의 스펙에서는 정상적인 통신을 할 수 없는 경우로 아래와 같은 예시를 들고 있다.
- 단말의 물리 계층의 무선 품질 측정 결과를 기반으로 단말이 하향 통신 링크 품질에 심각한 문제가 있다고 판단한 경우(RLM 수행 중 PCell의 품질이 낮다고 판단한 경우)
- MAC 부계층에서 랜덤 액세스(random access) 절차가 계속적으로 실패하여 상향링크 전송에 문제가 있다고 판단한 경우.
- RLC 부계층에서 상향 데이터 전송이 계속적으로 실패하여 상향 링크 전송에 문제가 있다고 판단한 경우.
- 핸드오버를 실패한 것으로 판단한 경우.
- 단말이 수신한 메시지가 무결성 검사(integrity check)를 통과하지 못한 경우.
이하에서는 RRC 연결 재확립(RRC connection re-establishment) 절차에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 7은 RRC 연결 재확립 절차를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 단말은 SRB 0(Signaling Radio Bearer #0)을 제외한 설정되어 있던 모든 무선 베어러(radio bearer) 사용을 중단하고, AS(Access Stratum)의 각종 부계층을 초기화 시킨다(S710). 또한, 각 부계층 및 물리 계층을 기본 구성(default configuration)으로 설정한다. 이와 같은 과정중에 단말은 RRC 연결 상태를 유지한다.
단말은 RRC 연결 재설정 절차를 수행하기 위한 셀 선택 절차를 수행한다(S720). RRC 연결 재확립 절차 중 셀 선택 절차는 단말이 RRC 연결 상태를 유지하고 있음에도 불구하고, 단말이 RRC 아이들 상태에서 수행하는 셀 선택 절차와 동일하게 수행될 수 있다.
단말은 셀 선택 절차를 수행한 후 해당 셀의 시스템 정보를 확인하여 해당 셀이 적합한 셀인지 여부를 판단한다(S730). 만약 선택된 셀이 적절한 E-UTRAN 셀이라고 판단된 경우, 단말은 해당 셀로 RRC 연결 재확립 요청 메시지(RRC connection reestablishment request message)를 전송한다(S740).
한편, RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 위한 셀 선택 절차를 통하여 선택된 셀이 E-UTRAN 이외의 다른 RAT을 사용하는 셀이라고 판단된 경우, RRC 연결 재확립 절차를 중단되고, 단말은 RRC 아이들 상태로 진입한다(S750).
단말은 셀 선택 절차 및 선택한 셀의 시스템 정보 수신을 통하여 셀의 적절성 확인은 제한된 시간 내에 마치도록 구현될 수 있다. 이를 위해 단말은 RRC 연결 재확립 절차를 개시함에 따라 타이머를 구동시킬 수 있다. 타이머는 단말이 적합한 셀을 선택하였다고 판단된 경우 중단될 수 있다. 타이머가 만료된 경우 단말은 RRC 연결 재확립 절차가 실패하였음을 간주하고 RRC 아이들 상태로 진입할 수 있다. 이 타이머를 이하에서 무선 링크 실패 타이머라고 언급하도록 한다. LTE 스펙 TS 36.331에서는 T311이라는 이름의 타이머가 무선 링크 실패 타이머로 활용될 수 있다. 단말은 이 타이머의 설정 값을 서빙 셀의 시스템 정보로부터 획득할 수 있다.
단말로부터 RRC 연결 재확립 요청 메시지를 수신하고 요청을 수락한 경우, 셀은 단말에게 RRC 연결 재확립 메시지(RRC connection reestablishment message)를 전송한다.
셀로부터 RRC 연결 재확립 메시지를 수신한 단말은 SRB1에 대한 PDCP 부계층과 RLC 부계층을 재구성한다. 또한 보안 설정과 관련된 각종 키 값들을 다시 계산하고, 보안을 담당하는 PDCP 부계층을 새로 계산한 보안키 값들로 재구성한다. 이를 통해 단말과 셀간 SRB 1이 개방되고 RRC 제어 메시지를 주고 받을 수 있게 된다. 단말은 SRB1의 재개를 완료하고, 셀로 RRC 연결 재확립 절차가 완료되었다는 RRC 연결 재확립 완료 메시지(RRC connection reestablishment complete message)를 전송한다(S760).
반면, 단말로부터 RRC 연결 재확립 요청 메시지를 수신하고 요청을 수락하지 않은 경우, 셀은 단말에게 RRC 연결 재확립 거절 메시지(RRC connection reestablishment reject message)를 전송한다.
RRC 연결 재확립 절차가 성공적으로 수행되면, 셀과 단말은 RRC 연결 재설정 절차를 수행한다. 이를 통하여 단말은 RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 전의 상태를 회복하고, 서비스의 연속성을 최대한 보장한다.
도 8은 단말이 RRC_IDLE 상태에서 가질 수 있는 서브 상태(substate)들과 서브상태 천이 과정을 예시한다.
도 8을 참조하면, 단말은 최초 셀 선택 과정을 수행한다(S801). 최초 셀 선택 과정은 PLMN에 대하여 저장한 셀 정보가 없거나 정규 셀(suitable cell)을 찾지 못한 경우에 수행될 수 있다.
최초 셀 선택 과정에서 정규 셀을 찾을 수 없으면 임의 셀 선택 상태(S802)로 천이한다. 임의 셀 선택 상태는 정규 셀에도 수용가능 셀에도 캠프 온(camp on)하지 못한 상태이며, 단말이 캠프할 수 있는 임의의 PLMN의 수용가능 셀(acceptable cell)을 찾기 위해 시도하는 상태이다. 단말이 캠프할 수 있는 어떤 셀도 찾지 못한 경우, 단말은 수용가능 셀을 찾을 때까지 계속 임의 셀 선택 상태에 머문다.
최초 셀 선택 과정에서 정규 셀을 찾으면 정규 캠프 상태(S803)로 천이한다. 정규 캠프 상태는 정규 셀에 캠프 온(camp on)한 상태를 말하며, 시스템 정보를 통해 주어진 정보에 따라 페이징 채널(paging channel)을 선택하고 모니터링할 수 있고, 셀 재선택을 위한 평가 과정을 수행할 수 있다.
정규 캠프 상태(S803)에서 셀 재선택 평가 과정(S804)이 유발되면 셀 재선택 평가 과정(S804)를 수행한다. 셀 재선택 평가 과정(S804)에서 정규 셀(suitable cell)이 발견되면 다시 정규 캠프 상태(S803)으로 천이한다.
임의 셀 선택 상태(S802)에서, 수용가능 셀이 발견되면 임의 셀 캠프 상태(S805)로 천이한다. 임의 셀 캠프 상태는 수용가능 셀에 캠프 온(camp on)한 상태이다.
임의 셀 캠프 상태(S805)에서 단말은 시스템 정보를 통해 주어진 정보에 따라 페이징 채널(paging channel)을 선택하고 모니터링할 수 있고, 셀 재선택을 위한 평가 과정(S806)을 수행할 수 있다. 상기 셀 재선택을 위한 평가 과정(S806)에서 수용가능 셀(acceptable cell)이 발견되지 않으면 임의 셀 선택 상태(S802)로 천이한다.
이제 D2D 동작에 대해 설명한다. 3GPP LTE-A에서는 D2D 동작과 관련한 서비스를 근접성 기반 서비스(Proximity based Services: ProSe)라 칭한다. 이하 ProSe는 D2D 동작과 동등한 개념이며 ProSe는 D2D 동작과 혼용될 수 있다. 이제, ProSe에 대해 기술한다.
ProSe에는 ProSe 직접 통신(communication)과 ProSe 직접 발견(direct discovery)이 있다. ProSe 직접 통신은 근접한 2 이상의 단말들 간에서 수행되는 통신을 말한다. 상기 단말들은 사용자 평면의 프로토콜을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. ProSe 가능 단말(ProSe-enabled UE)은 ProSe의 요구 조건과 관련된 절차를 지원하는 단말을 의미한다. 특별한 다른 언급이 없으면 ProSe 가능 단말은 공용 안전 단말(public safety UE)와 비-공용 안전 단말(non-public safety UE)를 모두 포함한다. 공용 안전 단말은 공용 안전에 특화된 기능과 ProSe 과정을 모두 지원하는 단말이고, 비-공용 안전 단말은 ProSe 과정은 지원하나 공용 안전에 특화된 기능은 지원하지 않는 단말이다.
ProSe 직접 발견(ProSe direct discovery)은 ProSe 가능 단말이 인접한 다른 ProSe 가능 단말을 발견하기 위한 과정이며, 이 때 상기 2개의 ProSe 가능 단말들의 능력만을 사용한다. EPC 차원의 ProSe 발견(EPC-level ProSe discovery)은 EPC가 2개의 ProSe 가능 단말들의 근접 여부를 판단하고, 상기 2개의 ProSe 가능 단말들에게 그들의 근접을 알려주는 과정을 의미한다.
이하, 편의상 ProSe 직접 통신은 D2D 통신, ProSe 직접 발견은 D2D 발견이라 칭할 수 있다.
도 9는 ProSe를 위한 기준 구조를 나타낸다.
도 9를 참조하면, ProSe를 위한 기준 구조는 E-UTRAN, EPC, ProSe 응용 프로그램을 포함하는 복수의 단말들, ProSe 응용 서버(ProSe APP server), 및 ProSe 기능(ProSe function)을 포함한다.
EPC는 E-UTRAN 코어 네트워크 구조를 대표한다. EPC는 MME, S-GW, P-GW, 정책 및 과금 규칙(policy and charging rules function:PCRF), 가정 가입자 서버(home subscriber server:HSS)등을 포함할 수 있다.
ProSe 응용 서버는 응용 기능을 만들기 위한 ProSe 능력의 사용자이다. ProSe 응용 서버는 단말 내의 응용 프로그램과 통신할 수 있다. 단말 내의 응용 프로그램은 응요 기능을 만들기 위한 ProSe 능력을 사용할 수 있다.
ProSe 기능은 다음 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
- 제3자 응용 프로그램을 향한 기준점을 통한 인터워킹(Interworking via a reference point towards the 3rd party applications)
- 발견 및 직접 통신을 위한 인증 및 단말에 대한 설정(Authorization and configuration of the UE for discovery and direct communication)
- EPC 차원의 ProSe 발견의 기능(Enable the functionality of the EPC level ProSe discovery)
- ProSe 관련된 새로운 가입자 데이터 및 데이터 저장 조정, ProSe ID의 조정(ProSe related new subscriber data and handling of data storage, and also handling of ProSe identities)
- 보안 관련 기능(Security related functionality)
- 정책 관련 기능을 위하여 EPC를 향한 제어 제공(Provide control towards the EPC for policy related functionality)
- 과금을 위한 기능 제공(Provide functionality for charging (via or outside of EPC, e.g., offline charging))
이하에서는 ProSe를 위한 기준 구조에서 기준점과 기준 인터페이스를 설명한다.
- PC1: 단말 내의 ProSe 응용 프로그램과 ProSe 응용 서버 내의 ProSe 응용 프로그램 간의 기준 점이다. 이는 응용 차원에서 시그널링 요구 조건을 정의하기 위하여 사용된다.
- PC2: ProSe 응용 서버와 ProSe 기능 간의 기준점이다. 이는 ProSe 응용 서버와 ProSe 기능 간의 상호 작용을 정의하기 위하여 사용된다. ProSe 기능의 ProSe 데이터베이스의 응용 데이터 업데이트가 상기 상호 작용의 일 예가 될 수 있다.
- PC3: 단말과 ProSe 기능 간의 기준점이다. 단말과 ProSe 기능 간의 상호 작용을 정의하기 위하여 사용된다. ProSe 발견 및 통신을 위한 설정이 상기 상호 작용의 일 예가 될 수 있다.
- PC4: EPC와 ProSe 기능 간의 기준점이다. EPC와 ProSe 기능 간의 상호 작용을 정의하기 위하여 사용된다. 상기 상호 작용은 단말들 간에 1:1 통신을 위한 경로를 설정하는 때, 또는 실시간 세션 관리나 이동성 관리를 위한 ProSe 서비스 인증하는 때를 예시할 수 있다.
- PC5: 단말들 간에 발견 및 통신, 중계, 1:1 통신을 위해서 제어/사용자 평면을 사용하기 위한 기준점이다.
- PC6: 서로 다른 PLMN에 속한 사용자들 간에 ProSe 발견과 같은 기능을 사용하기 위한 기준점이다.
- SGi: 응용 데이터 및 응용 차원 제어 정보 교환을 위해 사용될 수 있다.
<ProSe 직접 통신(D2D 통신): ProSe Direct Communication>.
ProSe 직접 통신은 2개의 공용 안전 단말들이 PC 5 인터페이스를 통해 직접 통신을 할 수 있는 통신 모드이다. 이 통신 모드는 단말이 E-UTRAN의 커버리지 내에서 서비스를 받는 경우나 E-UTRAN의 커버리지를 벗어난 경우 모두에서 지원될 수 있다.
도 10은 ProSe 직접 통신을 수행하는 단말들과 셀 커버리지의 배치 예들을 나타낸다.
도 10 (a)를 참조하면, 단말 A, B는 셀 커버리지 바깥에 위치할 수 있다. 도 10 (b)를 참조하면, 단말 A는 셀 커버리지 내에 위치하고, 단말 B는 셀 커버리지 바깥에 위치할 수 있다. 도 10 (c)를 참조하면, 단말 A, B는 모두 단일 셀 커버리지 내에 위치할 수 있다. 도 10 (d)를 참조하면, 단말 A는 제1 셀의 커버리지 내에 위치하고, 단말 B는 제2 셀의 커버리지 내에 위치할 수 있다.
ProSe 직접 통신은 도 10과 같이 다양한 위치에 있는 단말들 간에 수행될 수 있다.
한편, ProSe 직접 통신에는 다음 ID들이 사용될 수 있다.
소스 레이어-2 ID: 이 ID는 PC 5 인터페이스에서 패킷의 전송자를 식별시킨다.
목적 레이어-2 ID: 이 ID는 PC 5 인터페이스에서 패킷의 타겟을 식별시킨다.
SA L1 ID: 이 ID는 PC 5 인터페이스에서 스케줄링 할당(scheduling assignment: SA)에서의 ID이다.
도 11은 ProSe 직접 통신을 위한 사용자 평면 프로토콜 스택을 나타낸다.
도 11을 참조하면, PC 5 인터페이스는 PDCH, RLC, MAC 및 PHY 계층으로 구성된다.
ProSe 직접 통신에서는 HARQ 피드백이 없을 수 있다. MAC 헤더는 소스 레이어-2 ID 및 목적 레이어-2 ID를 포함할 수 있다.
<ProSe 직접 통신을 위한 무선 자원 할당>.
ProSe 가능 단말은 ProSe 직접 통신을 위한 자원 할당에 대해 다음 2가지 모드들을 이용할 수 있다.
1. 모드 1
모드 1은 ProSe 직접 통신을 위한 자원을 기지국으로부터 스케줄링 받는 모드이다. 모드 1에 의하여 단말이 데이터를 전송하기 위해서는 RRC_CONNECTED 상태이여야 한다. 단말은 전송 자원을 기지국에게 요청하고, 기지국은 스케줄링 할당 및 데이터 전송을 위한 자원을 스케줄링한다. 단말은 기지국에게 스케줄링 요청을 전송하고, ProSe BSR(Buffer Status Report)를 전송할 수 있다. 기지국은 ProSe BSR에 기반하여, 상기 단말이 ProSe 직접 통신을 할 데이터를 가지고 있으며 이 전송을 위한 자원이 필요하다고 판단한다.
2. 모드 2
모드 2는 단말이 직접 자원을 선택하는 모드이다. 단말은 자원 풀(resource pool)에서 직접 ProSe 직접 통신을 위한 자원을 선택한다. 자원 풀은 네트워크에 의하여 설정되거나 미리 정해질 수 있다.
한편, 단말이 서빙 셀을 가지고 있는 경우 즉, 단말이 기지국과 RRC_CONNECTED 상태에 있거나 RRC_IDLE 상태로 특정 셀에 위치한 경우에는 상기 단말은 기지국의 커버리지 내에 있다고 간주된다.
단말이 커버리지 밖에 있다면 상기 모드 2만 적용될 수 있다. 만약, 단말이 커버리지 내에 있다면, 기지국의 설정에 따라 모드 1 또는 모드 2를 사용할 수 있다.
다른 예외적인 조건이 없다면 기지국이 설정한 때에만, 단말은 모드 1에서 모드 2로 또는 모드 2에서 모드 1로 모드를 변경할 수 있다.
<ProSe 직접 발견(D2D 발견): ProSe direct discovery>
ProSe 직접 발견은 ProSe 가능 단말이 근접한 다른 ProSe 가능 단말을 발견하는데 사용되는 절차를 말하며 D2D 직접 발견 또는 D2D 발견이라 칭하기도 한다. 이 때, PC 5 인터페이스를 통한 E-UTRA 무선 신호가 사용될 수 있다. ProSe 직접 발견에 사용되는 정보를 이하 발견 정보(discovery information)라 칭한다.
도 12는 D2D 발견을 위한 PC 5 인터페이스를 나타낸다.
도 12를 참조하면, PC 5인터페이스는 MAC 계층, PHY 계층과 상위 계층인 ProSe Protocol 계층으로 구성된다. 상위 계층(ProSe Protocol)에서 발견 정보(discovery information)의 알림(anouncement: 이하 어나운스먼트) 및 모니터링(monitoring)에 대한 허가를 다루며, 발견 정보의 내용은 AS(access stratum)에 대하여 투명(transparent)하다. ProSe Protocol은 어나운스먼트를 위하여 유효한 발견 정보만 AS에 전달되도록 한다.
MAC 계층은 상위 계층(ProSe Protocol)로부터 발견 정보를 수신한다. IP 계층은 발견 정보 전송을 위하여 사용되지 않는다. MAC 계층은 상위 계층으로부터 받은 발견 정보를 어나운스하기 위하여 사용되는 자원을 결정한다. MAC 계층은 발견 정보를 나르는 MAC PDU(protocol data unit)를 만들어 물리 계층으로 보낸다. MAC 헤더는 추가되지 않는다.
발견 정보 어나운스먼트를 위하여 2가지 타입의 자원 할당이 있다.
1. 타입 1
발견 정보의 어나운스먼트를 위한 자원들이 단말 특정적이지 않게 할당되는 방법으로, 기지국이 단말들에게 발견 정보 어나운스먼트를 위한 자원 풀 설정을 제공한다. 이 설정은 시스템 정보 블록(system information block: SIB)에 포함되어 브로드캐스트 방식으로 시그널링될 수 있다. 또는 상기 설정은 단말 특정적 RRC 메시지에 포함되어 제공될 수 있다. 또는 상기 설정은 RRC 메시지 외 다른 계층의 브로드캐스트 시그널링 또는 단말 특정정 시그널링이 될 수도 있다.
단말은 지시된 자원 풀로부터 스스로 자원을 선택하고 선택한 자원을 이용하여 발견 정보를 어나운스한다. 단말은 각 발견 주기(discovery period) 동안 임의로 선택한 자원을 통해 발견 정보를 어나운스할 수 있다.
2. 타입 2
발견 정보의 어나운스먼트를 위한 자원들이 단말 특정적으로 할당되는 방법이다. RRC_CONNECTED 상태에 있는 단말은 RRC 신호를 통해 기지국에게 발견 신호 어나운스먼트를 위한 자원을 요청할 수 있다. 기지국은 RRC 신호로 발견 신호 어나운스먼트를 위한 자원을 할당할 수 있다. 단말들에게 설정된 자원 풀 내에서 발견 신호 모니터링을 위한 자원이 할당될 수 있다.
RRC_IDLE 상태에 있는 단말에 대하여, 기지국은 1) 발견 정보 어나운스먼트를 위한 타입 1 자원 풀을 SIB로 알려줄 수 있다. ProSe 직접 발견이 허용된 단말들은 RRC_IDLE 상태에서 발견 정보 어나운스먼트를 위하여 타입 1 자원 풀을 이용한다. 또는 기지국은 2) SIB를 통해 상기 기지국이 ProSe 직접 발견은 지원함을 알리지만 발견 정보 어나운스먼트를 위한 자원은 제공하지 않을 수 있다. 이 경우, 단말은 발견 정보 어나운스먼트를 위해서는 RRC_CONNECTED 상태로 들어가야 한다.
RRC_CONNECTED 상태에 있는 단말에 대하여, 기지국은 RRC 신호를 통해 상기 단말이 발견 정보 어나운스먼트를 위하여 타입 1 자원 풀을 사용할 것인지 아니면 타입 2 자원을 사용할 것인지를 설정할 수 있다.
이하에서, 사이드링크(sidelink)는 D2D 통신 및 D2D 발견을 위한 단말 대 단말 간의 인터페이스를 의미할 수 있다. 사이드링크는 전술한 PC5 인터페이스에 대응된다. 사이드링크에서 정의/사용되는 채널에는 물리 사이드링크 제어 채널(Physical Sidelink Control Channel: PSCCH), D2D 통신을 위한 가장 기본적인 시스템 정보를 방송하는 제어 채널은 물리 사이드링크 방송채널(Physical Sidelink Broadcast Channel: PSBCH)이 있다. 또한, D2D 발견 신호가 전송되기 위한 채널은 물리 사이드링크 발견 채널(Physical Sidelink Discovery Channel: PSDCH)로 정의될 수 있다. D2D 동기 신호는 사이드링크 동기 신호(SideLink Synchronization Signal: SLSS) 또는 D2D 동기 신호(D2D Synchronization Signal: D2DSS)로 불리울 수 있다.
LTE-A 시스템(Rel-12, 13 이상)에서는 D2D 통신 단말이 PSBCH와 SLSS와 함께 전송하거나 SLSS를 전송하도록 설정되어 있다. 또한, LTE-A 시스템은 D2D 통신에서 다른 단말과의 동기를 맞추기 위한 S-RSRP(Sidelink RSRP)를 새로이 정의하고 있다. 즉, 단말들이 D2D 통신을 하고자 할 때, S-RSRP를 측정하여 특정 값 이상이 되는 단말에 대해서만 서로 동기를 맞추고 D2D 통신을 수행할 수 있다. 이때, S-RSRP는 PSBCH 상의 복조 참조 신호(demodulation reference signal: DM-RS)로부터 측정될 수 있다. 다만, D2D 중계 동작을 위해, S-RSRP는 PSDCH 상의 DM-RS로부터 측정할 수도 있다. 한편, D2D 중계 동작을 위해 SD-RSRP(Sidelink Discovery reference signal received power)가 이용될 수도 있다. SD-RSRP는 CRC(cyclic redundancy check)가 인증된 PSDCH와 연관된 복조 참조 신호를 나르는 자원 요소들의 전력 기여(power contribution)의 선형 평균(linear average)로 정의될 수 있다. SD-RSRP의 기준점은 단말의 안테나 연결부일 수 있다. 수신 다이버시티(diversity)가 단말에 의하여 이용되면, 개별 다이버시티 가지(branch)에 의한 SD-RSPR 보다 낮은 값은 보고되지 않을 수 있다.
또한, 셀 커버리지 밖(out-coverage)의 단말은 SLSS 및/또는 PSBCH/PSCCH/PSSCH의 DM-RS를 기반으로 S-RSRP/SD-RSRP 등을 측정함으로써 자신이 D2D 중계 동작을 수행할 동기 소스(synchronization source)가 될지 여부를 결정할 수 있다.
이하, D2D 중계 동작을 단순히 중계 동작이라 칭하기도 하며, D2D 중계 동작을 수행하는 단말을 중계 단말이라 칭한다. 중계 단말은 제1 단말과 제2 단말 간에 위치하여 제1,2 단말 간의 신호를 중계할 수 있다. 또는 중계 단말은 다른 단말과 네트워크(셀/기지국) 간에 위치하여 상기 다른 단말과 네트워크 간의 신호를 중계할 수도 있다. 이하, 중계 단말은 다른 단말과 네트워크 간의 신호를 중계하는 단말이라고 전제한다.
도 13은 중계 단말을 예시한다.
중계 단말(132)은 리모트 단말(133)에게 네트워크 연결성(network connectivity)을 제공하는 단말이다. 중계 단말(132)는 리모트 단말(133)과 네트워크(131) 간에서 신호를 중계하는 역할을 한다. 리모트 단말(133)은 기지국의 커버리지 밖(out-of-coverage)에 위치하거나 커버리지 내에 위치하더라도 기지국과 직접 통신이 어려운 단말(UE)일 수 있다.
중계 단말은 기지국과의 링크뿐만 아니라 일반 단말(예컨대, 리모트(remote) UE)과의 링크를 모두 유지하면서, 기지국으로부터 수신한 정보를 일반 단말에게 전달하거나 일반 단말로부터 수신한 정보를 기지국에게 전달할 수 있다. 이때 기지국-중계 단말 간 링크를 백홀 링크(backhaul link), 중계 단말-리모트 단말 간 링크를 접속 링크(access link)라 칭하기도 한다. 중계 단말과 리모트 단말 간의 링크는 단말 대 단말 간의 인터페이스라는 점에서 사이드링크(sidelink), 직접 링크(direct link) 또는 D2D 링크라 칭할 수도 있고, 신호의 중계에 관련되었다는 측면에서 중계 링크라 칭할 수도 있다.
도 14는　중계 단말과 리모트 단말의 관계를 예시한다.
도 14에서, UE1과 UE3는 커버리지 밖 단말이며, UE2와 UE4는 커버리지 내 단말이고, rUE는　중계　동작을 수행하도록 구성된　중계 단말을 의미한다. 여기서, 상기 UE2는 제2 기지국(eNB2)에 대해서는 커버리지 내 단말에 해당하나, 제1 기지국에 대해서는 커버리지 밖 단말에 해당할 수 있다. rUE에 대해 제1 기지국(eNB1)이 서빙 셀이 될 수 있다.
rUE는 제1 기지국(eNB1)의 지시 또는 rUE들 간 조정(coordination) 등에 의해 rUE로 설정된 단말이며, rUE는 발견 신호 등을 방송하여 주변 UE들이 rUE의 존재를 알고 있을 수 있다. rUE는 상향링크 전송을 위해 서빙 셀의 네트워크 내 단말(i.e. UE4), 인근셀의 네트워크 내 단말(i.e. UE2) 및 커버리지 밖 단말들(i.e. UE1, UE3)로부터　D2D　신호를 수신할 수 있다.
이하에서는, 리모트 단말이 중계 단말을 선택하는 과정에 대해 상세히 설명한다. 또한, 리모트 단말이 중계 단말을 선택할 때, 상기 리모트 단말의 프로토콜 계층들에서 어떤 동작/과정을 수행하는지를 설명한다.
리모트 단말이 중계 단말을 선택하는 과정은 크게 3가지 단계를 포함할 수 있으며, 각 단계 별로 다른 레벨(level)의 RAN 보조 정보 및 제어 정보가 제공될 수 있다. 리모트 단말은 기지국의 커버리지 내에 있을 수도 있고, 커버리지 바깥에 있을 수도 있는데, 리모트 단말이 어디에 위치하는가에 따라 상기 기지국이 제어하는 레벨에 영향을 미칠 수 있다.
도 15는 리모트 단말이 후보 중계 단말들 중에서 특정 단말을 중계 단말로 선택하는 3 단계를 예시한다.
도 15를 참조하면, 후보 중계 단말과 네트워크 간에서 중계 단말의 설정이 이루어 진다(S151). 이를 단계 1: 중계 단말의 설정이라 칭할 수 있다.
후보 중계 단말이 발견 동작에 참여하고 리모트 단말과 네트워크 간에서 중계동작을 수행하기 위해서는, 상기 후보 중계 단말이, 리모트 단말에서 네트워크로의 중계 역할을 하는 단말임을 인증 받는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 후보 중계 단말은 RRC 연결 상태로 진입하여 네트워크(기지국)로부터 중계 단말로 동작하는 것을 허가받는 것이 필요할 수 있다.
또한, 중계 단말이 전송하는 발견(이를 중계 발견이라 칭하자)에 대해, 2가지 적용 가능한 방법이 있다. 즉, 중계 단말로부터 시작(initiate)되는 중계 발견 전송과 리모트 단말로부터 시작되는 중계 발견 전송이 있을 수 있다. 상기 2가지 방법 중 어느 것이 사용되는지는 기지국에 의하여 설정/제어될 수 있다.
즉, 중계 단말이 중계 발견에 참여하고 리모트 단말과 네트워크 간에서 중계기 역할을 하기 위해서는, 상기 중계 단말이 RRC 연결 상태로 진입하고 기지국의 허가를 받는 것이 필요할 수 있다.
다음으로 후보 중계 단말은 리모트 단말에게 중계 발견 신호를 전송한다(S152). 이를 단계 2: 네크워크의 보조를 받는 중계 발견이라 칭할 수 있다.
단계 2에서, 만약, 리모트 단말이 셀 커버리지 바깥에 있다면, 상기 리모트 단말은 후보 중계 단말들에 대한 평가를 수행한다. 만약, 리모트 단말이 셀 커버리지 내에 있다면, 후보 중계 단말들 중 중계 단말을 선택하는 것은, 리모트 단말 또는 후보 중계 단말들로부터 수신한 측정 보고에 기반하여 상기 리모트 단말의 서빙 셀이 수행할 수 있다. 여기서는 리모트 단말이 셀 커버리지 바깥에 있다고 가정하며, 중계 단말 선택은 리모트 단말이 수행한다고 가정한다.
중계 단말의 선택 기준(selection criterion)에는 후보 중계 단말의 연결성(예컨대, APN 정보) 및 측정결과(예를 들어, 사이드링크의 RSRP/RSRQ)에 대한 파라미터들이 이용될 수 있다. 리모트 단말이 중계 단말을 선택하는 기준에는 상위 계층 기준과 하위 계층 기준이 있는데, 이에 대해서는 상세히 후술한다. 셀 커버리지 내의 리모트 단말을 위해, 기지국은 상기 리모트 단말에 의하여 중계 발견이 시작되도록 설정할 수도 있다.
리모트 단말이 특정 후보 중계 단말을 중계 단말로 선택한 경우, 상기 특정 후보 중계 단말과 리모트 단말 간에는 중계를 위한 일대일 사이드링크가 확립된다(S153). 이를 단계 3: PC5 인터페이스를 통한 레이어-2 링크 확립이라 칭할 수 있다.
단계 3에서는, 리모트 단말과 중계 단말 간에 PC5 인터페이스를 통한 유니캐스트 연결이 확립된다. 이 과정에는 인증 및 보안 설정 과정을 포함할 수 있다. 이 과정의 보안 측면은 SA3에 의하여 처리될 수 있다. 따라서 이를 단계 3: PC5 인터페이스를 통한 안전 레이어-2 링크 확립이라 칭할 수 있다.
RAN 측면에서 보면, 리모트 단말의 이동성과 관련하여 다음 4가지 경우들이 있을 수 있다.
경우 1: 셀 내의 리모트 단말이 중계 단말과 연결을 맺는 경우.
단말들에 대한, ECM 연결상태에서의 E-UTRAN 내 접속 이동성 지원(Intra-E-UTRAN-Access Mobility Support)은 핸드오버 과정과 이중 연결(Dual Connectivity) 에 관련된 과정으로 구성될 수 있다. 핸드오버 과정에 있어서, 타겟 기지국에 의하여 제공되는 무선 자원을 단말이 사용하도록 하는 결정/명령은 소스 기지국(source eNB)이 내린다. 유사하게, 이중 연결에 관련된 과정에서, SeNB(Secondary eNB)에 의하여 제공되는 무선 자원을 단말이 사용하도록 하는 결정/명령은 MeNB(Master eNB)가 내린다.
RAT 간의 이동성은 네트워크에 의해 제어되며 이 제어는 소스 기지국이 수행한다. 즉, 타겟 RAT의 무선 자원을 단말에게 사용하도록 하는 결정/명령은 소스 기지국이 하는 것이다.
따라서, RRC 연결 상태인 단말에 대한 이동성은 단말의 보조하에 네트워크의 제어에 의한 핸드 오버에 기반한다. 기지국은 시스템 정보와 전용 메시지(RRC 연결 재설정)의 조합을 이용하여 이를 제어할 수 있다.
리모트 단말에서 네트워크로의 전송을 중계하는 중계 단말은 리모트 단말 입장에서 또 다른 타겟으로 보일 수 있다. 소스 기지국은 RRC 연결 상태인 리모트 단말에 대해 RAT 간 핸드오버 또는 리모트 단말에서 네트워크로의 중계를 수행하는 중계 단말을 이용하도록 결정할 있고, 소스 기지국은 이 결정을 위해서 측정 결과가 필요할 수 있다.
셀 커버리지 내의 단말은 단말의 활성화 레벨에 따라 RRC 아이들 상태 또는 RRC 연결 상태일 수 있다. 단말이 RRC 연결 상태인 경우, 네트워크의 제어 하의 핸드오버를 통해 데이터 손실 없이 서비스 연속성을 유지하면서 데이터의 송수신이 가능하다. 이런 측면에서, RRC 연결 상태인 리모트 단말은 네트워크의 제어 하에 중계 단말과 연결될 수 있다. RRC 아이들 상태의 단말은 데이터를 송수신하지 않으므로, 중계 단말과 연결을 맺을 필요가 없을 것이다. 따라서, RRC 아이들 상태인 단말은 먼저 RRC 연결 상태로 진입하는 것이 필요할 것이다.
셀 커버리지 내에서 중계 단말을 선택하는데 기지국이 제어에 관여하는 정도는 다양할 수 있다. 기지국에 제어에 관여하는 정도를 레벨 0, 1, 2, 3으로 구분할 수 있다.
레벨 0: 리모트 단말은 자신의 구현에 따라 중계 단말을 선택할 수 있다. 기지국과 단말 간의 Uu 인터페이스에서 데이터가 더 이상 전송되지 않으면 비활성화 타이머가 리모트 단말을 해제한다.
레벨 1: 리모트 단말은 기지국으로부터 제공되는 시스템 정보에 포함된 파라미터들에 기반하여 중계 단말을 선택할 수 있다. 기지국과 단말 간의 Uu 인터페이스에서 데이터가 더 이상 전송되지 않으면 비활성화 타이머가 리모트 단말을 해제한다.
레벨 2: 리모트 단말은 기지국으로부터 제공되는 전용 신호에 포함된 파라미터들에 기반하여 중계 단말을 선택할 수 있다. 기지국과 단말 간의 Uu 인터페이스에서 데이터가 더 이상 전송되지 않으면 비활성화 타이머가 리모트 단말을 해제한다.
레벨 3: 리모트 단말은 기지국에게 최소 조건을 만족하는 후보 중계 단말에 대한 측정 결과를 리포트한다. 기지국은 후보 중계 단말들 중에서 중계 단말을 선택하고, 리모트 단말을 선택한 중계 단말로 핸드오버 시킨다. 핸드 오버는 RRC 연결 재설정 메시지 또는 RRC 해제 메시지를 이용하여 지시할 수 있다.
레벨 3에 의하면 중계 단말이 기지국에 의하여 선택되므로 최대의 유연성과 종래의 동작과의 일관성을 최대한 유지할 수 있는 장점이 있다.
상기 최소 기준은 1. 중계 단말에 의하여 제공되는 연결성이 상위 계층에 의하여 제공되는 요건(requirement)을 만족시킬 것, 2. 리모트 단말이 중계 단말로부터 수신한 발견 신호를 측정하여 수행된 사이드링크 측정 품질(e.g. sidelink RSRQ)이 설정된 문턱치 이상일 것 등일 수 있다.
경우 2: 중계 단말에 연결되어 있는 리모트 단말이 다른 중계 단말을 선택하고 연결.
이 경우, 리모트 단말은 셀 커버리지 바깥에 있는 단말일 수 있다. 리모트 단말은 중계 단말 재선택 과정을 수행할 수 있다. 중계 단말 재선택 과정은 다음 3가지 과정으로 구성될 수 있다.
1. 연결성 및 사이드링크 측정 값이 일정 문턱치를 넘는 것과 같은 최소 조건을 만족하는 중계 단말들의 집합(이를 후보 집합이라 하자)을 유지한다. 이를 위해, 리모트 단말은 발견 동작을 사용할 수 있다.
2. 현재 연결되어 있는 중계 단말이 상기 최소 조건을 만족하지 않으면, 상기 후보 집합에서 현재 연결되어 있는 중계 단말은 제외하고, 다른 중계 단말을 선택하는 재선택 과정을 트리거한다. 현재 연결되어 있는 중계 단말을 상기 후보 집합에서 제외하기 전에 타이머 및/또는 이력(hysteresis)을 사용할 수 있다.
3. 중계 단말 재선택은 다음 중 어느 하나와 같이 수행될 수 있다.
a. 리모트 단말은 후보 집합에 포함된 후보 중계 단말들에게 순위(ranking)을 매기고, 가장 높은 순위를 가지는 후보 중계 단말을 중계 단말로 선택할 수 있다. 순위는 각 후보 중계 단말과 리모트 단말 간의 사이드링크 RSRP 측정 값에 기반하여 매겨질 수 있다.
b. 리모트 단말은 후보 집합에 포함된 후보 중계 단말들 중에서 랜덤하게 선택한 후보 중계 단말을 중계 단말로 할 수 있다.
c. 리모트 단말은 단말 구현에 기반하여 후보 집합에 포함된 후보 중계 단말들 중에서 중계 단말을 선택한다. 즉, 리모트 단말이 자신의 구현 방식에 따라 중계 단말을 선택하는 것이다.
후보 집합에 포함되는 후보 중계 단말을 결정하기 위한 최소 조건에 사용되는 파라미터들은 미리 설정(preconfigure)되거나, 네트워크에 의하여 설정될 수 있다. 상기 a, b, c에서 설명한 방법들 중에서 a 방법 즉, 후보 중계 단말들에게 순위를 매기는 방법은, 순위를 매기는데 사용되는 파라미터를 미리 설정하거나 네트워크가 제어할 수 있다는 점에서 장점이 있다. 상기 a, b, c에서 설명한 방법들 중 어느 방법을 사용하는지는 네트워크에 의하여 설정되거나 미리 정해질 수 있다.
경우 3: 중계 단말에 연결된 리모트 단말이 셀 커버리지 내로 진입하는 경우.
이 경우, 리모트 단말은 E-UTRAN 셀을 선택하는 셀 선택을 수행한다. EMM 상태에 따라, 단말은 RRC 연결 확립 절차를 트리거링할 수 있다. 예를 들어, TA(tracking area) 갱신을 수행하기 위해서 상기 RRC 연결 확립 절차를 트리거링할 수 있다.
중계 단말에 연결된 리모트 단말이 셀 커버리지 바깥에서 특정 기지국의 셀 커버리지 내로 진입하고 이를 검출한 경우, 리모트 단말은 중계 단말에 의하여 서비스를 받는 상태에서 상기 특정 기지국으로부터 서비스를 받는 상태로 변경한다.
경우 4: 셀 커버리지 바깥에 있는 리모트 단말이 중계 단말에 연결되는 경우.
이 경우, 리모트 단말은 다음 2가지 단계로 구성된 최초 중계 단말 선택 과정을 수행할 수 있다.
1. 연결성 및 사이드링크 측정 값이 일정 문턱치를 넘는 것과 같은 최소 조건을 만족하는 중계 단말들의 집합(이를 후보 집합이라 하자)을 생성한다. 이를 위해, 리모트 단말은 사이드링크 발견 동작, 즉 리모트 단말이 중계 단말이 송신하는 사이드링크 발견 신호의 수신을 시도하는 절차를 사용할 수 있다.
2. 중계 단말을 선택한다. 중계 단말 선택 과정은 다음 중 어느 하나의 방법에 의할 수 있다.
a. 리모트 단말은 후보 집합에 포함된 후보 중계 단말들에게 순위(ranking)을 매기고, 가장 높은 순위를 가지는 후보 중계 단말을 중계 단말로 선택할 수 있다. 순위는 각 후보 중계 단말과 리모트 단말 간의 사이드링크 RSRP (예: SD-RSRP)측정 값에 기반하여 매겨질 수 있다.
b. 리모트 단말은 후보 집합에 포함된 후보 중계 단말들 중에서 랜덤하게 선택한 후보 중계 단말을 중계 단말로 할 수 있다.
c. 리모트 단말은 단말 구현에 기반하여 후보 집합에 포함된 후보 중계 단말들 중에서 중계 단말을 선택한다. 즉, 리모트 단말이 자신의 구현 방식에 따라 중계 단말을 선택하는 것이다.
후보 집합에 포함되는 후보 중계 단말을 결정하기 위한 최소 조건에 사용되는 파라미터들은 미리 설정(preconfigure)되거나, 네트워크에 의하여 설정될 수 있다. 상기 a, b, c에서 설명한 방법들 중에서 a 방법 즉, 후보 중계 단말들에게 순위를 매기는 방법은, 순위를 매기는데 사용되는 파라미터를 미리 설정하거나 네트워크가 제어할 수 있다는 점에서 장점이 있다. 상기 a, b, c에서 설명한 방법들 중 어느 방법을 사용하는지는 네트워크에 의하여 설정되거나 미리 정해질 수 있다.
리모트 단말은 다음 조건을 만족할 경우, 중계 단말을 선택하는 절차를 시작할 수 있다. 여기서 중계 단말은 상기 리모트 단말과 네트워크 간에서 중계기 역할을 하는 단말을 의미한다.
리모트 단말이 중계 발견 신호를 모니터링하여 상위 계층 기준을 만족하는 후보 중계 단말들의 리스트를 획득하고, 하위 계층 기준을 만족하는 후보 중계 단말들의 리스트를 획득한 경우, 리모트 단말은 중계 단말을 선택하는 절차를 시작할 수 있다. 중계 발견 신호는 특정 단말이 중계 동작을 제공하려는 목적으로 전송하는 발견 신호일 수 있다.
전술한 바와 같이, 중계 단말은 네트워크(예컨대, 기지국)와 리모트 단말 간의 통신을 중계할 수 있다. 본 발명에서는 기 선택된 중계 단말을 해제하는 방법, 즉, 리모트 단말과 중계 단말 간의 링크를 해제(release)하는 방법을 제안한다. 또한, 네트워크의 제어 하에서 중계 단말을 선택하는 방법을 제안한다. 그리고, 사이드링크 트래픽의 양을 리포트하는 방법을 제안한다.
리모트 단말과 중계 단말 간의 링크를 해제하는 방법은 링크 해제 트리거링의 주체에 따라 다음과 같이 구분할 수 있다.
첫째, 기지국이 중계 단말에게 상기 중계 단말과 리모트 단말 간의 연결을 해제하라고 명령할 수 있다. 중계 단말과 리모트 단말 간의 사이드링크를 이하 중계 링크라고 칭하자. 기지국은 해제할 중계 링크에 관련된 리모트 단말의 ID를 중계 단말에게 알려줄 수 있다. 또한, 기지국은 새로운 중계 단말 선택/재선택에서 고려할 수 있는 후보 중계 단말들을 리모트 단말에게 알려줄 수 있다. 기지국은 특정한 리모트 단말에 의한 중계 단말 재선택 트리거링이 필요함을 알려줄 수 있다. 이 때, 상기 특정한 리모트 단말의 ID는 기지국에 의하여 지시될 수 있다.
기지국은 중계 단말에 연결된 모든 리모트 단말들에 의한 중계 단말 선택/재선택이 트리거링이 필요함을 알려줄 수 있다.
둘째, 기지국이 리모트 단말에게 중계 단말과 상기 리모트 단말 간의 연결을 해제하라고 명령할 수 있다. 기지국은 새로운 중계 단말 선택/재선택에서 고려할 수 있는 후보 중계 단말들을 리모트 단말에게 알려줄 수 있다. 기지국은 중계 단말 재선택이 트리거링되는 것이 필요하다는 것을 알려줄 수 있다. 기지국은 중계 단말에 연결된 모든 리모트 단말들에 의한 중계 단말 선택/재선택이 트리거링이 필요함을 알려줄 수 있다.
셋째, 중계 단말은 리모트 단말에게 상기 중계 단말과 상기 리모트 단말 간의 연결을 해제하라고 명령할 수 있다. 중계 단말은 새로운 중계 단말 선택/재선택에서 고려할 수 있는 후보 중계 단말들을 리모트 단말에게 알려줄 수 있다. 중계 단말은 중계 단말 재선택이 트리거링되는 것이 필요하다는 것을 알려줄 수 있다. 중계 단말은 상기 중계 단말에 연결된 모든 리모트 단말들에 의한 중계 단말 선택/재선택이 트리거링이 필요함을 알려줄 수 있다.
마지막으로 리모트 단말이 중계 링크 해제를 트리거링할 수도 있다. 리모트 단말은 중계 단말에게 연결 해제를 요청/명령하거나, 기지국에게 중계 링크 해제를 위한 과정을 수행해 줄 것을 요청할 수 있다.
현재(current) 중계 단말과의 연결을 해제할 것을 요청하는 명령을 수신하거나, 현재 중계 단말이 제공하는 중계 서비스의 품질이 나빠져서 새로운 중계 단말을 선택하기로 결정하거나, 또는 현재 중계 단말이 제공하는 중계 서비스의 품질에 문제가 있다고 결정한 경우, 리모트 단말은 상기 현재 중계 단말을 중계 단말 선택의 후보 단말로 고려하지 않는다. 즉, 상기 현재 중계 단말을 중계 단말 선택을 위한 후보 단말들에서 제외한다.
이처럼, 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하기 위한 조건 또는 방법으로 다음 내용을 고려할 수 있다.
1) 중계 링크 해제 명령에 의하여 명시적으로 현재 중계 단말을 제외할 것이 지시될 수 있다. 중계 링크 해제 명령은 네트워크에 의하여 제공되거나 또는 중계 단말에 의하여 제공될 수 있다.
2) 명시적으로 현재 중계 단말을 제외할 것을 지시하지는 않는 중계 링크 해제 명령을 수신한 경우, 리모트 단말이 스스로 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에게 제외할 수도 있다. 예를 들어, 중계 링크 해제 명령에 현재 중계 단말이 아닌 다른 단말의 ID를 지시하는 정보가 포함된 경우, 리모트 단말 스스로 상기 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하는 것이다.
또 다른 예로, 중계 링크 해제 명령에 중계 단말 재선택을 트리거링하는 메시지가 포함되어 있으면 리모트 단말 스스로 상기 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하는 것이다.
한편, 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에게 제외하는 시간도 정의될 수 있다. 기지국은 리모트 단말이 현재의 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하는 시간 구간을 알려줄 수 있다. 이 경우, 리모트 단말은 기지국으로부터 시간 구간 값을 포함하는 메시지를 수신한 때부터 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외할 수 있다. 또는 상기 중계 단말과의 연결을 해제한다는 메시지를 수신하면 리모트 단말 스스로 특정 시간 구간에서 상기 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외할 수 있다. 즉, 단말 특정적으로 정해지는 시간 구간에서 상기 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외할 수 있다.
도 16은 리모트 단말의 중계 링크 해제 방법을 예시한다.
도 16을 참조하면, 리모트 단말과 중계 단말 간에는 중계 링크가 확립되어 있는 상태이다(S160). 이러한 상태에서, 다양한 이유로 중계 단말은 리모트 단말에게 상기 중계 링크의 해제를 지시하는 직접 연결 해제 메시지(이를 'DIRECT_COMMUNICATION_RELEASE'라 칭하자)를 전송할 수 있다(S161). 이러한 사이드 링크 관리용 메시지는 PC5 시그널링 프로토콜을 사용하여 전송할 수 있다.
중계 단말은 자신의 상위 계층으로부터 상기 리모트 단말과의 중계 링크 해제를 요청 받으면 연결 해제 과정을 시작할 수 있다. 즉, 연결 해제 메시지를 생성한다.
이 때, 연결 해제 메시지는 연결 해제의 이유를 알려주는 원인 값(cause value)을 포함할 수 있으며, 원인 값은 다음 표의 값들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
[표 2]
Figure PCTKR2016005592-appb-I000003
중계 단말은 연결 해제 메시지를 생성한 후, 이를 자신의 하위 계층에게 전달하여 전송한다.
리모트 단말은 연결 해제 메시지를 수신하면, 동작 중이던 타이머를 중단하고 상기 중계 단말과의 중계 데이터 송/수신을 중단한다(S162). 리모트 단말은 중계 데이터 송/수신은 중단하지만, 연결 해제 메시지에 대한 응답 전송을 위하여 PC5 시그널링 프로토콜은 유지한다.
연결 해제 메시지에 포함된 원인 값이 "리모트 단말과의 직접 통신이 더 이상 허용되지 않음"(cause value #2)을 나타내는 경우, 리모트 단말은 적어도 일정 시간(T) 동안에는 상기 중계 단말에 대한 직접 링크 설정(setup)을 시작하는 것을 시도하지 않는다. 예를 들어, 리모트 단말은 연결 해제 메시지를 전송한 중계 단말을 일정 시간 동안 후보 중계 단말에서 제외함으로써, 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않을 수 있다. 상기 시간 T는 네트워크 또는 중계 단말에 의하여 설정될 수도 있고, 미리 정해진 값 또는 리모트 단말이 정하는 값일 수도 있다. 상기 일정 시간 T는 단말 특정적으로 정해지는 시간 구간일 수 있다. 다시 말해, 단말 구현(implementation)에 따라 결정되는 값일 수 있으며, 이러한 점에서 단말 스스로 결정하는 값이라고 볼 수도 있다. 리모트 단말은 적어도 일정 시간(T) 동안에는 상기 중계 단말에 대한 직접 링크 설정(setup)을 시작하는 것을 시도하지 않기 때문에 핑-퐁(ping-pong) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 제1 중계 단말에서 제2 중계 단말로 중계 단말이 변경되고, 상기 제2 중계 단말에서 다시 상기 제1 중계 단말로 중계 단말이 변경되는 것과 같은 핑-퐁(ping-pong) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
리모트 단말은 연결 해제 수락 메시지(이를 'DIRECT_COMMUNICATION_RELEASE_ACCEPT'라 칭할 수 있음)를 중계 단말에게 전송한다(S163). 연결 해제 수락 메시지를 전송한 후, 리모트 단말은 상기 중계 단말과의 링크에 관련된 내용(context)를 제거(remove)하고 더 이상 이 링크를 통해서는 PC5 시그널링 프로토콜 메시지를 통한 어떤 메시지도 송수신하지 않는다. 이는, 리모트 단말이 사이드링크를 통해 MAC PDU를 수신하였을 때 상기 중계 단말의 UE ID가 source ID로 포함된 MAC PDU를 단말 상위 계층으로 전달하지 않고 폐기하는 것을 의미한다.
중계 단말은 연결 해제 메시지를 전송하면서 타이머를 시작하고, 상기 타이머가 만료(expire)되기 전까지 연결 해제 수락 메시지를 수신하지 못하면 연결 해제 메시지를 재전송하면서 다시 상기 타이머를 재시작하는 과정을 미리 정해진 최대 횟수만큼 반복할 수 있다.
중계 단말은 미리 정해진 최대 횟수에 도달할 때까지 리모트 단말로부터 아무 응답을 받지 못하면, 중계 단말은 리모트 단말에 대한 직접 링크를 해제하고 더 이상 아무런 메시지도 이 링크를 통해서는 송수신하지 않는다. 상기 최대 횟수는 단말에 따라 설정될 수 있다.
한편, 도 16에서는 중계 링크 해제를 중계 단말이 시작하는 예를 설명하였지만, 이는 제한이 아니다. 즉, 중계 링크 해제는 리모트 단말이 시작할 수 있으며, 이 경우 리모트 단말이 중계 단말에게 연결 해제 메시지를 전송할 수 있다. 그리고 중계 단말이 리모트 단말에게 연결 해제 수락 메시지를 전송할 수 있다.
도 17은 중계 링크 해제 과정에서 리모트 단말의 동작 방법을 보다 구체적으로 예시한다.
도 17을 참조하면, 중계 단말은 리모트 단말에게 연결 해제 메시지를 전송한다(S171). 이 때, 연결 해제 메시지에 포함된 원인 값이 "리모트 단말과의 직접 통신이 더 이상 허용되지 않음"을 나타낼 수 있다.
이 경우, 리모트 단말은 시간 T 동안 중계 단말에 대한 링크 설정을 시도하지 않을 수 있다(S172). 상기 시간 T는 네트워크 또는 중계 단말에 의하여 설정될 수도 있고, 미리 정해진 값 또는 리모트 단말이 정하는 값일 수도 있다.
한편, 중계 단말은 연결 해제 메시지에 포함된 원인 값이 "리모트 단말과의 직접 통신이 더 이상 허용되지 않음" 일 경우에는 타이머를 시작하고, 상기 타이머의 만료 전에 연결 해제 수락 메시지를 수신하지 못하면 일정 횟수에 걸쳐 연결 해제 메시지를 재전송한다. 반면, 연결 해제 메시지에 포함된 원인 값이 "직접 연결이 더 이상 가능하지 않음"일 경우에는 타이머를 시작하지 않고 바로 중계 링크를 해제할 수 있다.
도 18은 연결 해제 메시지의 타입에 따른 리모트 단말의 동작 방법을 예시한다. 즉, 도 18은 연결 해제 메시지에 포함된 원인 값(cause value)에 따라 서로 다른 동작을 수행하는 리모트 단말을 예시한다.
도 18을 참조하면, 리모트 단말은 중계 단말 1로부터 중계 서비스(릴레이 서비스)를 받다가(S2010), 연결 해제 메시지를 수신할 수 있다(S2020). 상기 연결 해제 메시지에는 cause value로써 a를 가질 수 있다.
이 때, 리모트 단말은 중계 단말 1, 2로부터 신호를 수신하고(S2031, S2032), 중계 단말 1을 후보 중계 단말에 포함한 상태에서 중계 단말을 선택할 수 있다(S2030).
중계 단말 1이 중계 단말로 선택된 경우, 리모트 단말은 중계 단말 1에게 연결 요청 메시지를 전송하고(S2040), 연결 수락 메시지를 수신한 후(S2050), 중계 단말 1로부터 중계 서비스를 받는다(S2060).
리모트 단말은 중계 단말 1로부터 다시 연결 해제 메시지를 수신할 수 있는데(S2070), 이 때의 연결 해제 메시지에는 cause value로써 b를 가질 수 있다. 이 경우, 리모트 단말은 중계 단말 1, 2로부터 신호를 수신하고(S2081, S2082), 중계 단말 1을 후보 중계 단말에서 제외한 상태에서 중계 단말을 선택할 수 있다(S2080).
중계 단말 2가 중계 단말로 선택된 경우, 리모트 단말은 중계 단말 2에게 연결 요청 메시지를 전송하고(S2090), 연결 수락 메시지를 수신한 후(S2100), 중계 단말 2로부터 중계 서비스를 받는다(S2110). 상기 cause value a, b는 표 2의 값들 중 하나일 수도 있고, 그 이외의 다른 값들일 수도 있다. 예컨대, cause value a는 중계 단말을 선택할 때, 연결 해제 메시지를 전송한 단말을 포함하는 동작을 지시할 수 있는 값이고, cause value b는 중계 단말을 선택할 때, 연결 해제 메시지를 전송한 단말을 제외하는 동작을 지시할 수 있는 값일 수 있다.
한편, 현재(current) 중계 단말과의 연결을 해제할 것을 요청하는 명령을 수신하거나, 현재 중계 단말이 제공하는 중계 서비스의 품질이 나빠져서 새로운 중계 단말을 선택하기로 결정하거나, 또는 현재 중계 단말이 제공하는 중계 서비스의 품질에 문제가 있다고 결정한 경우, 리모트 단말은 현재 중계 단말에게 바이어스(bias)를 적용할 수 있다. 여기서, 바이어스는 현재 중계 단말이 중계 단말 선택/재선택 과정에서 다시 선택될 확률을 낮추기 위한 값일 수 있다. 상기 바이어스의 적용이 현재 중계 단말에게 적용될 경우에, 현재 중계 단말이 계속 선택될 확률을 낮추고 다른 중계 단말이 새로운 중계 단말로 선택될 확률을 높인다. 상기 바이어스를 적용할 경우, 결과적으로 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외할 수 있다. 상기 바이어스 적용 방법은 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하고 다른 후보 중계 단말 중에서 중계 단말 선택/재선택 절차를 수행하는 방법을 포함한다.
예를 들어, 리모트 단말이, 중계 단말과 기지국 간의 링크 및/또는 중계 단말과 리모트 단말 간의 사이드링크에서의 품질에 기반하여 중계 단말을 선택할 수 있다. 이 때, 리모트 단말은 현재 중계 단말이 관련된 링크에 대해 음의 값을 바이어스로 적용하여 상기 현재 중계 단말과 기지국, 또는 상기 현재 중계 단말과 상기 리모트 단말 간의 링크 품질이 좋지 않은 것으로 간주할 수 있다.
이러한 바이어스는 1) 중계 링크 해제 명령에 의하여 직접적으로 지시되는 경우에 적용되거나, 2) 중계 링크 해제 명령이 바이어스 적용을 명시적으로 지시하지 않더라도 다른 중계 단말의 ID를 나타내는 정보를 포함하거나 또는 중계 단말 재선택을 트리거링하는 메시지를 포함할 경우 바이어스를 적용하는 것으로 간주하고 리모트 단말 스스로 바이어스를 적용할 수 있다.
한편, 바이어스가 적용되는 시간도 정의될 수 있다. 리모트 단말은 바이어스가 적용되는 시간을 기지국으로부터 직접 수신하거나 또는 중계 단말로부터 수신할 수 있다. 기지국은 커버리지 내에 있는 리모트 단말에게 현재의 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하는 시간 구간을 알려줄 수 있다. 또는 기지국은 커버리지 밖의 리모트 단말을 위해 중계 단말에게 상기 시간 정보를 지정하면 중계 단말이 이 정보를 리모트 단말에게 전송할 수 있다. 리모트 단말은 기지국으로부터 시간 구간 값을 포함하는 메시지를 수신한 때부터 상기 바이어스를 적용할 수 있다. 예를 들어, 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외할 수 있다.
또는, 단말은 중계 링크 해제 명령을 수신한 때부터 스스로 일정 시간 구간에서 현재 중계 단말에게 바이어스를 적용할 수 있다.
한편, 리모트 단말이 제1 단말에게 중계 서비스를 요청하였으나 거절될 수 있다. 예를 들어, 제1 단말의 중계 동작이 네트워크에 의하여 거절되거나 중계 단말의 판단에 의해 거절될 수 있다. 이 경우, 리모트 단말은 상기 제1 단말에 대하여 바이어스를 적용하여 상기 제1 단말이 이후의 중계 단말 선택/재선택 과정에서 선택될 확률을 낮출 수 있다. 예를 들어, 리모트 단말이, 중계 단말과 기지국 간의 링크 및/또는 중계 단말과 리모트 단말 간의 사이드링크에서의 품질에 기반하여 중계 단말을 선택한다면, 상기 리모트 단말은 상기 제1 단말이 관련된 링크에 대해 음의 값을 바이어스로 적용하여 상기 제1 단말과 기지국, 또는 상기 제1 단말과 상기 리모트 단말 간의 링크 품질이 좋지 않은 것으로 간주하여 상기 제1 단말이 중계 단말로 다시 선택될 확률을 낮출 수 있다.
이러한 측면에서, 상기 바이어스 값은 일종의 오프셋 값이라 할 수 있다. 오프셋 값은 미리 정해지거나 설정된 값 또는 네트워크에 의하여 시그널링되는 값일 수 있다. 미리 정해지거나 설정된 값은 셀 커버리지 바깥에서 적용될 수 있다. 네트워크에 의하여 오프셋 값이 시그널링될 경우, 미리 정해지거나 설정된 값 대신 상기 시그널링된 값이 우선적으로 적용될 수 있다. 단말은 오프셋 값이 네트워크에 의하여 설정되면, 셀 커버리지 바깥으로 이동한 후 정해진 최대 시간 동안 이 오프셋 값이 유효하다고 간주할 수 있다.
이러한 바이어스 또는 오프셋은 1) 중계 연결 거절 명령에 의하여 직접적으로 지시되는 경우에 적용되거나, 2) 중계 연결 거절 명령이 바이어스 적용을 명시적으로 지시하지 않더라도 다른 중계 단말의 ID를 나타내는 정보를 포함하거나 또는 중계 단말 재선택을 트리거링하는 메시지를 포함할 경우 바이어스를 적용하는 것으로 간주하고 리모트 단말 스스로 바이어스(또는 오프셋)를 적용할 수 있다.
한편, 바이어스 또는 오프셋이 적용되는 시간도 정의될 수 있다. 기지국은 리모트 단말이 현재의 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하는 시간 구간을 알려줄 수 있다. 이 경우, 리모트 단말은 기지국으로부터 시간 구간 값을 포함하는 메시지를 수신한 때부터 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외할 수 있다. 또는, 단말은 중계 연결 거절 명령을 수신한 때부터 스스로 일정 시간 구간에서 현재 중계 단말에게 바이어스를 적용할 수 있다.
한편, 중계 단말 선택/재선택 과정에서 후보 중계 단말에서 제외된 단말이라고 하더라도 특정 경우에는 다시 후보 중계 단말에 포함(또는 선택 확률을 높이거나 우선 순위를 높이는 것)하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어, 현재 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하였는데, 중계 단말 선택/재선택 요건을 만족하는 다른 단말이 하나도 없다면 상기 현재 중계 단말을 다시 후보 중계 단말에 포함하는 것이 필요할 수 있다. 즉, 리모트 단말은 상기 현재 중계 단말을 후보 중계 단말로 간주하는 것이다. 리모트 단말이 후보 중계 단말에서 제외되었어야 하는 중계 단말에게 중계 서비스/1:1 링크 설정을 요청하는 경우, 요청 메시지 내에 이러한 예외 상황을 지시하는 정보(예: 지시자)를 포함할 수 있다. 이 경우, 중계 단말은 상기 리모트 단말에게 제한된 중계 서비스를 제공할 수 있다. 여기서 제한된 중계 서비스는, 리모트 단말이 원하는 서비스 중 일부에 대해서만 중계 서비스를 제공하거나 혹은 제공하는 중계 서비스에 대해 제한된 QoS (Quality of Service) 혹은 QoS를 보장하지 않는 것이다.
이하에서는 네트워크 제어 하에서 중계 단말을 선택하는 방법에 대해 설명한다.
네트워크는, 1) 리모트 단말 스스로 중계 단말을 선택하는 모드 또는 2) 네트워크 제어 하에서 중계 단말을 선택하는 모드 중 어느 하나를 이용하여 리모트 단말로 하여금 중계 단말을 선택하도록 설정할 수 있다.
네트워크는 RRC 신호와 같은 상위 계층 신호를 통해 전술한 2가지 중계 단말 선택 방법들 중 어느 것을 사용할 것인지를 알려줄 수 있다.
먼저, 네트워크가 리모트 단말에게 스스로 중계 단말을 선택하도록 설정한 경우에 있어서의 동작을 설명한다. 네트워크는 리모트 단말에게 상기 상위 계층 신호를 통해 직접 설정 정보를 지시하거나 또는 중계 단말이 상기 설정 정보를 중계하도록 할 수 있다. 한편 네트워크가 리모트 단말의 중계 단말 선택을 제어하기 위해, 리모트 단말로부터 정보를 수집하는 경우, 리모트 단말로부터 직접 상기 정보를 수신하거나 또는 중계 단말의 중계를 통해 수신할 수 있다.
리모트 단말은 중계 단말을 선택하기 위한 기준(criteria)을 가지고 있을 수 있다. 상기 기준은 리모트 단말 내부에서 미리 설정되거나 또는 네트워크에 의하여 설정될 수 있다.
리모트 단말은 상기 기준을 만족하는 단말을 검색하여 그러한 단말을 찾으면 해당 단말을 중계 단말로 선택/재선택한다.
리모트 단말은 상기 중계 단말과의 연결을 맺기 위한 과정을 스스로 시작한다. 상기 과정은 상기 리모트 단말과 상기 중계 단말 간의 보안 설정을 포함할 수 있다.
네트워크는 리모트 단말에게 후보 중계 단말들의 리스트를 알려줄 수 있다. 예를 들어, 후보 중계 단말들을 단말의 ID를 기반으로 식별한다면, 네트워크는 리모트 단말에게 후보 중계 단말들의 단말 ID를 알려줄 수 있다. 상기 리스트는 브로드캐스트되거나 전용 신호를 통해 제공될 수 있다. 이러한 리스트가 제공된다면, 리모트 단말은 상기 리스트에 포함된 단말들 중에서만 중계 단말을 선택할 수 있다.
후보 중계 단말은 D2D 발견 신호를 전송(어나운스)할 때 자신의 ID를 알려줄 수 있다.
도 19는 네트워크 제어 하에서 중계 단말을 선택하는 방법을 예시한다.
도 19를 참조하면, 네트워크는 리모트 단말에게 중계 단말 선택 방법 설정을 전송한다(S181). 리모트 단말을 위해 네트워크가 중계 단말을 선택한다는 것을 상기 리모트 단말에게 알려줄 수 있다. 즉, 중계 단말 선택이 네트워크 제어 하에서 수행됨을 리모트 단말에게 알려줄 수 있다.
리모트 단말은 후보 중계 단말들 각각과의 링크 품질을 측정하고(S182), 링크 품질이 문턱치 이상인 후보 중계 단말들을 네트워크에게 리포트한다(S183).
중계 서비스를 위한 후보 중계 단말들을 리포트 하기 위한 측정 보고가 리모트 단말에게 설정될 수 있다. 상기 측정 보고의 설정은 최소 사이드링크(중계 링크) 품질 문턱치를 포함할 수 있다. 상기 문턱치가 설정되면, 리모트 단말은 상기 문턱치 이상의 품질을 보이는 후보 중계 단말들만을 보고할 수 있다.
리모트 단말로부터 후보 중계 단말들을 보고 받은 기지국은, 상기 후보 중계 단말들 중에서 특정 후보 중계 단말을 선택(S184)하고, 상기 특정 후보 중계 단말을 리모트 단말에게 알려준다(S185). 즉, 네트워크가 리모트 단말에게 특정 후보 중계 단말을 중계 단말로 선택하도록 명령할 수 있다. 이 때, 기지국은 상기 특정 후보 중계 단말의 ID를 상기 리모트 단말에게 알려줄 수 있다.
기지국이 특정 후보 중계 단말을 중계 단말로 선택하도록 상기 리모트 단말에게 명령함에 있어서, 상기 특정 후보 중계 단말의 개수는 하나일 수도 있고, 복수개일 수도 있다. 상기 특정 후보 중계 단말의 개수가 하나인 경우, 리모트 단말은 상기 하나의 특정 후보 중계 단말과 중계 서비스를 위한 연결 확립 과정을 수행한다. 연결 확립 과정은 리모트 단말과 상기 특정 후보 중계 단말과의 보안 설정을 포함할 수 있다.
한편, 기지국은 상기 리모트 단말에게 복수개의 후보 중계 단말들을 알려주는 리스트를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 기지국은 상기 복수개의 후보 중계 단말들의 ID들을 상기 리모트 단말에게 알려줄 수 있다. 이 리스트는 상기 리모트 단말에 대한 전용 신호를 통해 제공될 수 있다. 상기 리스트가 제공될 경우, 리모트 단말은 상기 리스트에 포함된 후보 중계 단말들 중에서만 중계 단말을 선택할 수 있다.
리모트 단말은 특정 후보 중계 단말을 중계 단말로 선택(S186)하고, 중계 서비스를 위한 연결을 맺는다. 상기 연결 확립 과정은 상기 리모트 단말과 상기 선택한 후보 중계 단말 간에 보안 설정을 포함할 수 있다. 리스트에 포함된 후보 중계 단말들은 발견 신호의 전송 시에 자신의 ID를 알려줄 수 있다.
리모트 단말은 자신이 사이드링크 동작이 수행되는 반송파 주파수 상에서 셀 커버리지 바깥에 있음을 인지/검출한 경우, 네트워크 제어 하의 중계 단말 선택 방법에서 리모트 단말 스스로 중계 단말을 선택하는 방법으로 동작 방법을 변경할 수 있다. 반대로, 리모트 단말은 자신이 사이드링크 동작이 수행되는 반송파 주파수 상에서 셀 커버리지 내에 있음을 인지/검출한 경우, 리모트 단말 스스로 중계 단말을 선택하는 방법에서 네트워크 제어 하의 중계 단말 선택 방법으로 동작 방법을 변경할 수 있다.
한편, 중계 단말 재선택 시에는 이력(hysteresis)이 필요할 수 있다. 리모트 단말이 중계 단말 선택 과정을 수행할 때, 리모트 단말은 현재 중계 단말의 링크 품질에 대해 이력을 적용할 수 있다. 이는 제1 중계 단말에서 제2 중계 단말로 중계 단말이 변경되고, 상기 제2 중계 단말에서 다시 상기 제1 중계 단말로 중계 단말이 변경되는 것과 같은 핑-퐁(ping-pong) 현상이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
새로 선택된 후보 중계 단말이 현재 중계 단말에 비해 일정 값 이상으로 더 좋은 링크 품질을 보이지 않으면, 리모트 단말은 상기 후보 중계 단말에 대해 재선택 기준을 만족하지 않는 것으로 간주할 수 있다.
한편, 중계 단말은 리모트 단말과 네트워크 사이에서 중계 서비스를 제공할 수 있다. 그런데, 상기 중계 단말은 상기 리모트 단말에 대한 중계 서비스와는 별개로 상기 네트워크와 통신을 수행할 수 있다.
이러한 경우, 상기 중계 단말은 중계 서비스를 위한 사이드링크에서의 트래픽 양을 측정하여 이를 상기 네트워크에게 보고할 수 있다.
도 20은 중계 단말의 동작 방법을 예시한다.
도 20을 참조하면, 중계 단말은 중계를 위한 트래픽과 중계 단말 고유의 트래픽을 구분하여 측정한다(S1910). 예컨대, 중계 단말은 중계 서비스를 위한 사이드링크 전송에 대한 트래픽 양, 중계 서비스를 위한 사이드링크 수신에 대한 트래픽 양을 별개로 측정/계산하여 보고할 수도 있다.
중계 단말은 중계를 위한 트래픽 양을 기지국에게 보고한다(S1920).
중계 단말은 중계 서비스를 위해 사이드링크를 통해 전달된 PDCP SDU(service data unit)의 크기를 누적 계산할 수 있다. 중계 단말은 단위 시간으로 사이드링크를 위한 누적된 트래픽 양을 분할하여 평균 트래픽 양을 계산할 수도 있다.
중계 단말은 중계 서비스를 위해 사이드링크를 통해 전달된 MAC PDU(protocol data unit)의 크기를 누적 계산할 수 있다. 중계 단말은 단위 시간으로 사이드링크를 위한 누적된 트래픽 양을 분할하여 평균 트래픽 양을 계산할 수도 있다.
중계 단말은 자신에게 연결된 모든 리모트 단말들에 대해 중계 서비스를 위한 트래픽 양을 구하여 합산한 후 이를 네트워크에게 보고할 수 있다.
중계 단말은 사이드링크 무선 베이러에 해당하는 사이드링크 논리 채널의 우선순위 별로 누적 트래픽 양 또는 평균 트래픽 양을 계산할 수 있다. 여기서, 사이드링크 논리 채널의 우선순위는 ProSe Per Packet Priority (PPPP) 값 또는 PPPP에 값에 연관된 우선순위값일 수 있다.
또는, 중계 단말은 자신에게 연결된 리모트 단말 별로 중계 서비스를 위한 트래픽 양을 구하여 이를 네트워크에게 보고할 수 있다. 이 때, 중계 단말은 보고하는 트래픽 양이 어느 리모트 단말에 대한 것인지도 함께 보고할 수 있다. 예를 들어, 중계 단말은 리모트 단말의 ID와 그 리모트 단말에 대한 트래픽 양을 함께 보고할 수 있다. 상기 리모트 단말의 핸드 오버를 위한 준비 과정에서 타겟 기지국에게 상기 리모트 단말의 트래픽 정보가 전달될 수 있다.
상기 리포트는 주기적으로 수행되거나 또는 특정 이벤트를 만족할 때 수행될 수 있다. 상기 특정 이벤트란 예컨대, 측정된 사이드링크 트래픽 양이 문턱치를 넘어서는 것일 수 있다.
상기 중계 단말의 핸드 오버를 위한 준비 과정에서 상기 중계 단말에 의하여 보고된 트래픽 정보가 타겟 기지국에게 전달될 수 있다.
리모트 단말은 중계 서비스에 흥미가 있음을 알릴 수 있다. 만약, 리모트 단말이 중계 서비스를 받고 싶은 경우라면, 상기 리모트 단말이 네트워크 커버리지 내에 있다면 상기 리모트 단말은 네트워크에게 중계 서비스를 받는데 흥미가 있다는 것을 알릴 수 있다.
상기 리모트 단말로부터 중계 서비스에 흥미가 있음을 알리는 메시지를 수신한 경우, 네트워크는 상기 리모트 단말을 RRC 연결 상태로 유지하여 SIB에 사이드링크 동작을 위한 수신 자원 풀과 전송 자원 풀이 있더라도 최소한의 중단으로 중계 연결 관리 명령을 제공할 수 있다.
단말은 중계 서비스를 위한 사이드링크 전송에 대한 트래픽 양 및 중계 서비스를 위한 사이드링크 수신에 대한 트래픽 양의 합을 측정/계산하여 보고할 수도 있다.
도 21은 본 발명의 실시예가 구현되는 단말을 나타낸 블록도이다.
도 21을 참조하면, 단말(1100)은 프로세서(1110), 메모리(1120) 및 RF부(radio frequency unit, 1130)을 포함한다. 프로세서(1110)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. RF부(1130)은 프로세서(1110)와 연결되어 무선 신호를 송신 및 수신한다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

Claims (16)

  1. 무선 통신 시스템에서 리모트 단말(remote UE)에 의해 수행되는 링크 해제 방법에 있어서,
    중계 단말과 상기 리모트 단말 간의 링크를 해제하는 연결 해제 메시지를 수신하고, 및
    상기 연결 해제 메시지에 기반하여 상기 링크를 해제하되,
    상기 리모트 단말은 단말 특정적으로 정해지는 시간 구간에서 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시간 구간에서 상기 리모트 단말은 상기 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하여 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 구간은 상기 리모트 단말에 의하여 스스로 설정되는 값인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 해제 메시지에 대한 응답으로 연결 해제 수락 메시지를 상기 중계 단말에게 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서
    상기 연결 해제 메시지는 상기 중계 단말과 상기 리모트 단말 간의 통신이 더 이상 허용되지 않음을 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 정보를 포함하는 연결 해제 메시지를 수신하면, 상기 시간 구간 동안 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 리모트 단말은 상기 정보를 포함하는 연결 해제 메시지를 수신하면, 상기 시간 구간 동안 상기 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외함으로써 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 중계 단말과 상기 리모트 단말 간의 링크는 PC5 인터페이스를 사용하는 사이드링크(sidelink)인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 단말은,
    무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(Radio Frequency) 부; 및
    상기 RF부와 결합하여 동작하는 프로세서; 를 포함하되, 상기 프로세서는,
    중계 단말과 상기 단말 간의 링크를 해제하는 연결 해제 메시지를 수신하고, 및
    상기 연결 해제 메시지에 기반하여 상기 링크를 해제하되,
    상기 프로세서는 단말 특정적으로 정해지는 시간 구간에서 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 하는 단말.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 시간 구간에서 상기 단말은 상기 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외하여 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 하는 단말.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 시간 구간은 상기 단말에 의하여 스스로 설정되는 값인 것을 특징으로 하는 단말.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 연결 해제 메시지에 대한 응답으로 연결 해제 수락 메시지를 상기 중계 단말에게 전송하는 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 제 9 항에 있어서
    상기 연결 해제 메시지는 상기 중계 단말과 상기 단말 간의 통신이 더 이상 허용되지 않음을 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 정보를 포함하는 연결 해제 메시지를 수신하면, 상기 시간 구간 동안 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 하는 단말.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 단말은 상기 정보를 포함하는 연결 해제 메시지를 수신하면, 상기 시간 구간 동안 상기 중계 단말을 후보 중계 단말에서 제외함으로써 상기 중계 단말에 대한 링크 설정 시도를 하지 않는 것을 특징으로 하는 단말.
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 중계 단말과 상기 단말 간의 링크는 PC5 인터페이스를 사용하는 사이드링크인 것을 특징으로 하는 단말.
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