WO2017023129A1 - 무선 통신 시스템에서 단말의 컨텍스트 정보를 이용한 통신 방법 및 기지국 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말의 컨텍스트 정보를 이용한 통신 방법 및 기지국 Download PDF

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WO2017023129A1
WO2017023129A1 PCT/KR2016/008601 KR2016008601W WO2017023129A1 WO 2017023129 A1 WO2017023129 A1 WO 2017023129A1 KR 2016008601 W KR2016008601 W KR 2016008601W WO 2017023129 A1 WO2017023129 A1 WO 2017023129A1
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terminal
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context
context information
network
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천성덕
류진숙
김현숙
김래영
김태훈
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엘지전자 주식회사
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a communication method and a base station of a base station using context information of a terminal in a wireless communication system.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA).
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • MCD division multiple access
  • MCDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • MC-FDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • the present invention proposes a communication mechanism using context information of a terminal in a wireless communication system.
  • Still another object of the present invention is to efficiently utilize radio resources by introducing a cloud method applied to a next generation communication system.
  • the communication method for solving the technical problem comprising the steps of receiving a message from the network entity including the context capability information indicating whether the terminal can provide the context information and the context type information indicating the type of the context information supported by the terminal; Transmitting a context request message to the terminal requesting to transmit specific context information among the context information supported by the terminal, and a context response message including the context information generated based on the information generated in the application layer of the terminal. Receiving and changing a setting value of a radio resource based on the context information.
  • the changing may further include selecting other base stations related to the terminal based on the context information, and transmitting a resource reservation message for requesting reservation of radio resources for the terminal to the other base stations.
  • the communication method may further include receiving, from another base station, a resource reservation response message indicating that the reservation of the radio resource for the terminal has been approved, and notifying the terminal that the reservation of the radio resource has been completed.
  • the context information included in the context response message may include at least one of schedule information, location information, and time information of the user of the terminal.
  • a predetermined base station may reserve a radio resource to be allocated to the terminal at a predetermined time at a predetermined time.
  • a base station that cannot reserve a radio resource according to a resource reservation message may request to allocate an additional radio resource to a network entity managing the radio resource.
  • the network entity may be a mobility management entity (MME).
  • MME mobility management entity
  • the base station for solving the technical problem includes a transmitter, a receiver, and a processor operating in connection with the transmitter and the receiver, the processor, the context capability information indicating whether the terminal can provide context information and the terminal supports Receive a message from the network entity, the context type information indicating the type of the context information from the network entity, and transmits a context request message requesting to transmit specific context information from the context information supported by the terminal to the terminal, generated by the application layer of the terminal.
  • the terminal receives a context response message including the context information generated based on the received information from the terminal, and transmits a resource reservation message requesting the reservation of radio resources to the terminal to other base stations selected based on the context information.
  • the context information of the terminal can be utilized by network entities other than the application server, so that the network entities can interoperate organically.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • FIG. 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • 3 is an exemplary view showing the structure of a radio interface protocol in a control plane.
  • FIG. 4 is an exemplary view showing the structure of a radio interface protocol in a user plane.
  • 5 is a flowchart illustrating a random access procedure.
  • RRC radio resource control
  • V2X vehicle to everything
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating still another content related to the proposed V2X communication method.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining another embodiment of the proposed V2X communication method.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining another embodiment of the proposed V2X communication method.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining another embodiment of the proposed V2X communication method.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a node device according to an exemplary embodiment.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some of the components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention are supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802.xx system, 3GPP system, 3GPP Long Term Evolution / LTE-A (LTE-LTE-A) system and 3GPP2 system Can be. That is, obvious steps or parts which are not described among the embodiments of the present invention may be described with reference to the above documents.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • Evolved Packet System A network system composed of an Evolved Packet Core (EPC), which is a packet switched (PS) core network based on Internet Protocol (IP), and an access network such as LTE / UTRAN.
  • EPC Evolved Packet Core
  • PS packet switched
  • IP Internet Protocol
  • UMTS is an evolutionary network.
  • NodeB base station of GERAN / UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • eNodeB base station of E-UTRAN. It is installed outdoors and its coverage is macro cell size.
  • UE User Equipment
  • the UE may be referred to in terms of terminal, mobile equipment (ME), mobile station (MS), and the like.
  • the UE may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a smart phone, a multimedia device, or the like, or may be a non-portable device such as a personal computer (PC) or a vehicle-mounted device.
  • the term UE or UE may refer to an MTC device.
  • HNB Home NodeB
  • HeNB Home eNodeB: A base station of an EPS network, which is installed indoors and its coverage is micro cell size.
  • Mobility Management Entity A network node of an EPS network that performs mobility management (MM) and session management (SM) functions.
  • Packet Data Network-Gateway (PDN-GW) / PGW / P-GW A network node of an EPS network that performs UE IP address assignment, packet screening and filtering, charging data collection, and the like.
  • SGW Serving Gateway
  • S-GW network node of EPS network performing mobility anchor, packet routing, idle mode packet buffering, triggering MME to page UE, etc. .
  • Non-Access Stratum Upper stratum of the control plane between the UE and the MME.
  • Packet Data Network A network in which a server supporting a specific service (eg, a Multimedia Messaging Service (MMS) server, a Wireless Application Protocol (WAP) server, etc.) is located.
  • a server supporting a specific service eg, a Multimedia Messaging Service (MMS) server, a Wireless Application Protocol (WAP) server, etc.
  • MMS Multimedia Messaging Service
  • WAP Wireless Application Protocol
  • PDN connection A logical connection between the UE and the PDN, represented by one IP address (one IPv4 address and / or one IPv6 prefix).
  • RAN Radio Access Network: a unit including a NodeB, an eNodeB and a Radio Network Controller (RNC) controlling them in a 3GPP network. It exists between UEs and provides a connection to the core network.
  • RNC Radio Network Controller
  • HLR Home Location Register
  • HSS Home Subscriber Server
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Proximity Service (or ProSe Service or Proximity based Service): A service that enables discovery and direct communication between physically close devices or communication through a base station or through a third party device. In this case, user plane data is exchanged through a direct data path without passing through a 3GPP core network (eg, EPC).
  • EPC 3GPP core network
  • ProSe communication Means communication through a ProSe communication path between two or more ProSe capable terminals. Unless specifically stated otherwise, ProSe communication may mean one of ProSe E-UTRA communication, ProSe-assisted WLAN direct communication between two terminals, ProSe group communication, or ProSe broadcast communication.
  • ProSe E-UTRA communication ProSe communication using the ProSe E-UTRA communication path.
  • ProSe-assisted WLAN direct communication ProSe communication using a direct communication path.
  • ProSe communication path As a communication path supporting ProSe communication, a ProSe E-UTRA communication path may be established between ProSe-enabled UEs or through a local eNB using E-UTRA. ProSe-assisted WLAN direct communication path can be established directly between ProSe-enabled UEs using WLAN.
  • EPC path (or infrastructure data path): User plane communication path through EPC.
  • ProSe Discovery A process of identifying / verifying a nearby ProSe-enabled terminal using E-UTRA.
  • ProSe Group Communication One-to-many ProSe communication using a common communication path between two or more ProSe-enabled terminals in close proximity.
  • ProSe UE-to-Network Relay A ProSe-enabled public safety terminal operating as a communication relay between a ProSe-enabled network using E-UTRA and a ProSe-enabled public safety terminal.
  • ProSe UE-to-UE Relay A ProSe-enabled public safety terminal operating as a ProSe communication relay between two or more ProSe-enabled public safety terminals.
  • -Remote UE In the UE-to-Network Relay operation, a ProSe-enabled public safety terminal that is connected to the EPC network through ProSe UE-to-Network Relay without receiving service by E-UTRAN, that is, provides a PDN connection, and is a UE.
  • a ProSe-enabled public safety terminal In -to-UE Relay operation, a ProSe-enabled public safety terminal that communicates with other ProSe-enabled public safety terminals through a ProSe UE-to-UE Relay.
  • ProSe-enabled Network A network that supports ProSe Discovery, ProSe Communication, and / or ProSe-assisted WLAN direct communication.
  • the ProSe-enabled Network may be referred to simply as a network.
  • ProSe-enabled UE a terminal supporting ProSe discovery, ProSe communication and / or ProSe-assisted WLAN direct communication.
  • the ProSe-enabled UE and the ProSe-enabled Public Safety UE may be called terminals.
  • Proximity Satisfying proximity criteria defined in discovery and communication, respectively.
  • SLP SULP Location Platform
  • SLP An entity that manages Location Service Management and Position Determination.
  • SLP includes a SPL (SUPL Location Center) function and a SPC (SUPL Positioning Center) function.
  • SPL SUPL Location Center
  • SPC SUPL Positioning Center
  • OMA Open Mobile Alliance
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic structure of an EPS (Evolved Packet System) including an Evolved Packet Core (EPC).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPC Evolved Packet Core
  • SAE System Architecture Evolution
  • SAE is a research project to determine network structure supporting mobility between various kinds of networks.
  • SAE aims to provide an optimized packet-based system, for example, supporting various radio access technologies on an IP basis and providing enhanced data transfer capabilities.
  • the EPC is a core network of an IP mobile communication system for a 3GPP LTE system and may support packet-based real-time and non-real-time services.
  • a conventional mobile communication system i.e., a second generation or third generation mobile communication system
  • the core network is divided into two distinct sub-domains of circuit-switched (CS) for voice and packet-switched (PS) for data.
  • CS circuit-switched
  • PS packet-switched
  • the function has been implemented.
  • the sub-domains of CS and PS have been unified into one IP domain.
  • EPC IP Multimedia Subsystem
  • the EPC may include various components, and in FIG. 1, some of them correspond to a serving gateway (SGW), a packet data network gateway (PDN GW), a mobility management entity (MME), and a serving general packet (SGRS) Radio Service (Supporting Node) and Enhanced Packet Data Gateway (ePDG) are shown.
  • SGW serving gateway
  • PDN GW packet data network gateway
  • MME mobility management entity
  • SGRS serving general packet
  • Radio Service Upporting Node
  • ePDG Enhanced Packet Data Gateway
  • the SGW acts as a boundary point between the radio access network (RAN) and the core network, and is an element that functions to maintain a data path between the eNodeB and the PDN GW.
  • the SGW serves as a local mobility anchor point. That is, packets may be routed through the SGW for mobility in the E-UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later).
  • E-UTRAN Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later.
  • SGW also provides mobility with other 3GPP networks (RANs defined before 3GPP Release-8, such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • RANs defined before 3GPP Release-8 such as UTRAN or GERAN (Global System for Mobile Communication (GSM) / Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE) Radio Access Network). It can also function as an anchor point.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • EDGE Enhanced Data Rates for Global Evolution
  • the PDN GW corresponds to the termination point of the data interface towards the packet data network.
  • the PDN GW may support policy enforcement features, packet filtering, charging support, and the like.
  • mobility management between 3GPP networks and non-3GPP networks for example, untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), code-division multiple access (CDMA) networks, or trusted networks such as WiMax) Can serve as an anchor point for.
  • untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), code-division multiple access (CDMA) networks, or trusted networks such as WiMax
  • I-WLANs Interworking Wireless Local Area Networks
  • CDMA code-division multiple access
  • WiMax trusted networks
  • FIG. 1 shows that the SGW and the PDN GW are configured as separate gateways, two gateways may be implemented according to a single gateway configuration option.
  • the MME is an element that performs signaling and control functions to support access to the network connection of the UE, allocation of network resources, tracking, paging, roaming and handover, and the like.
  • the MME controls control plane functions related to subscriber and session management.
  • the MME manages a number of eNodeBs and performs signaling for the selection of a conventional gateway for handover to other 2G / 3G networks.
  • the MME also performs functions such as security procedures, terminal-to-network session handling, and idle terminal location management.
  • SGSN handles all packet data, such as user's mobility management and authentication to other 3GPP networks (eg GPRS networks).
  • 3GPP networks eg GPRS networks.
  • the ePDG acts as a secure node for untrusted non-3GPP networks (eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.).
  • untrusted non-3GPP networks eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.
  • a terminal having IP capability is provided by an operator (ie, an operator) via various elements in the EPC, based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • Access to an IP service network eg, IMS.
  • FIG. 1 also shows various reference points (eg, S1-U, S1-MME, etc.).
  • reference points eg, S1-U, S1-MME, etc.
  • Table 1 summarizes the reference points shown in FIG. 1.
  • This reference point can be used in PLMN-to-PLMN-to-for example (for PLMN-to-PLMN handovers) (It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in idle and / or active state This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (eg in the case of Inter-PLMN HO).)
  • S4 Reference point between SGW and SGSN that provides related control and mobility support between the GPRS core and SGW's 3GPP anchor functionality.It also provides user plane tunneling if no direct tunnel is established.
  • the 3GPP Anchor function of Serving GW In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.
  • S5 Reference point providing user plane tunneling and tunnel management between the SGW and the PDN GW.
  • the PDN may be an operator external public or private PDN or, for example, an in-operator PDN for the provision of IMS services.
  • Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, eg for provision of IMS services.This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with associated control and mobility support between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and PDN GW.
  • FIG. 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • the eNodeB routes resources to the gateway, scheduling and sending paging messages, scheduling and sending broadcast channels (BCHs), and uplink and downlink resources while the Radio Resource Control (RRC) connection is active.
  • Functions such as dynamic allocation to UE, configuration and provision for measurement of eNodeB, radio bearer control, radio admission control, and connection mobility control may be performed.
  • paging can be generated, LTE_IDLE state management, user plane encryption, SAE bearer control, NAS signaling encryption and integrity protection.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a control plane between a terminal and a base station
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a user plane between a terminal and a base station. .
  • the air interface protocol is based on the 3GPP radio access network standard.
  • the air interface protocol is composed of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and a user plane and control for data information transmission vertically. It is divided into a control plane for signal transmission.
  • the protocol layers are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems, and includes L1 (first layer), L2 (second layer), and L3 (third layer). ) Can be separated.
  • OSI Open System Interconnection
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control layer on the upper side through a transport channel, and data between the medium access control layer and the physical layer is transmitted through the transport channel.
  • data is transferred between different physical layers, that is, between physical layers of a transmitting side and a receiving side through a physical channel.
  • the physical channel is composed of several subframes on the time axis and several subcarriers on the frequency axis.
  • one subframe is composed of a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers on the time axis.
  • One subframe consists of a plurality of resource blocks, and one resource block consists of a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers.
  • the transmission time interval (TTI) which is a unit time for transmitting data, is 1 ms corresponding to one subframe.
  • the physical channels existing in the physical layer of the transmitting side and the receiving side are physical downlink shared channel (PDSCH), physical uplink shared channel (PUSCH) and physical downlink control channel (PDCCH), which are control channels, It may be divided into a Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), a Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH), and a Physical Uplink Control Channel (PUCCH).
  • PCFICH Physical Control Format Indicator Channel
  • PHICH Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer serves to map various logical channels to various transport channels, and also logical channels to map several logical channels to one transport channel. Perform the role of multiplexing.
  • the MAC layer is connected to the upper layer RLC layer by a logical channel, and the logical channel includes a control channel for transmitting information of a control plane according to the type of information to be transmitted. It is divided into a traffic channel that transmits user plane information.
  • the Radio Link Control (RLC) layer of the second layer adjusts the data size so that the lower layer is suitable for transmitting data to the radio section by segmenting and concatenating data received from the upper layer. It plays a role.
  • RLC Radio Link Control
  • the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer of the second layer is an IP containing relatively large and unnecessary control information for efficient transmission in a wireless bandwidth where bandwidth is small when transmitting an IP packet such as IPv4 or IPv6. Performs Header Compression which reduces the packet header size.
  • the PDCP layer also performs a security function, which is composed of encryption (Ciphering) to prevent third-party data interception and integrity protection (Integrity protection) to prevent third-party data manipulation.
  • the radio resource control layer (hereinafter abbreviated as RRC) layer located at the top of the third layer is defined only in the control plane, and the configuration and reconfiguration of radio bearers (abbreviated as RB) are performed. It is responsible for the control of logical channels, transport channels and physical channels in relation to configuration and release.
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the E-UTRAN.
  • the UE If an RRC connection is established between the RRC of the UE and the RRC layer of the wireless network, the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode. .
  • the RRC state refers to whether or not the RRC of the UE is in a logical connection with the RRC of the E-UTRAN. If the RRC state is connected, the RRC_CONNECTED state is called, and the RRC_IDLE state is not connected. Since the UE in the RRC_CONNECTED state has an RRC connection, the E-UTRAN can grasp the existence of the UE in units of cells, and thus can effectively control the UE. On the other hand, the UE in the RRC_IDLE state cannot identify the existence of the UE by the E-UTRAN, and the core network manages the unit in a larger tracking area (TA) unit than the cell.
  • TA tracking area
  • each TA is identified by a tracking area identity (TAI).
  • TAI tracking area identity
  • the terminal may configure a TAI through a tracking area code (TAC), which is information broadcast in a cell.
  • TAC tracking area code
  • the terminal When the user first turns on the power of the terminal, the terminal first searches for an appropriate cell, then establishes an RRC connection in the cell, and registers the terminal's information in the core network. Thereafter, the terminal stays in the RRC_IDLE state. The terminal staying in the RRC_IDLE state (re) selects a cell as needed and looks at system information or paging information. This is called camping on the cell.
  • the UE staying in the RRC_IDLE state makes an RRC connection with the RRC of the E-UTRAN through an RRC connection procedure and transitions to the RRC_CONNECTED state.
  • RRC_CONNECTED state There are several cases in which a UE in RRC_IDLE state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt, a data transmission attempt, etc. are required or a paging message is received from E-UTRAN. Reply message transmission, and the like.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • ESM evolved Session Management
  • the NAS layer performs functions such as default bearer management and dedicated bearer management, and is responsible for controlling the terminal to use the PS service from the network.
  • the default bearer resource is characterized in that it is allocated from the network when it is connected to the network when it first accesses a specific Packet Data Network (PDN).
  • PDN Packet Data Network
  • the network allocates an IP address usable by the terminal so that the terminal can use the data service, and also allocates QoS of the default bearer.
  • LTE supports two types of bearer having a guaranteed bit rate (GBR) QoS characteristic that guarantees a specific bandwidth for data transmission and reception, and a non-GBR bearer having a best effort QoS characteristic without guaranteeing bandwidth.
  • GBR guaranteed bit rate
  • Non-GBR bearer is assigned.
  • the bearer allocated to the terminal in the network is called an evolved packet service (EPS) bearer, and when the EPS bearer is allocated, the network allocates one ID. This is called EPS Bearer ID.
  • EPS bearer ID One EPS bearer has a QoS characteristic of a maximum bit rate (MBR) or / and a guaranteed bit rate (GBR).
  • 5 is a flowchart illustrating a random access procedure in 3GPP LTE.
  • the random access procedure is performed for the UE to obtain UL synchronization with the base station or to be allocated UL radio resources.
  • the UE receives a root index and a physical random access channel (PRACH) configuration index from the eNodeB.
  • PRACH physical random access channel
  • Each cell has 64 candidate random access preambles defined by a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and the root index is a logical index for the UE to generate 64 candidate random access preambles.
  • ZC Zadoff-Chu
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and a preamble format capable of transmitting the random access preamble.
  • the UE sends the randomly selected random access preamble to the eNodeB.
  • the UE selects one of the 64 candidate random access preambles.
  • the corresponding subframe is selected by the PRACH configuration index.
  • the UE transmits the selected random access preamble in the selected subframe.
  • the eNodeB Upon receiving the random access preamble, the eNodeB sends a random access response (RAR) to the UE.
  • RAR random access response
  • the random access response is detected in two steps. First, the UE detects a PDCCH masked with random access-RNTI (RA-RNTI). The UE receives a random access response in a medium access control (MAC) protocol data unit (PDU) on the PDSCH indicated by the detected PDCCH.
  • MAC medium access control
  • RRC 6 shows a connection process in a radio resource control (RRC) layer.
  • RRC radio resource control
  • the RRC state is shown depending on whether the RRC is connected.
  • the RRC state refers to whether or not an entity of the RRC layer of the UE is in a logical connection with an entity of the RRC layer of the eNodeB.
  • the non-state is called the RRC idle state.
  • the E-UTRAN may determine the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus may effectively control the UE.
  • the UE in the idle state can not be identified by the eNodeB, the core network (core network) is managed by the tracking area (Tracking Area) unit that is larger than the cell unit.
  • the tracking area is a collection unit of cells. That is, the idle state (UE) is determined only in the presence of the UE in a large area, and in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data, the UE must transition to the connected state (connected state).
  • the UE When a user first powers up a UE, the UE first searches for an appropriate cell and then stays in an idle state in that cell. When the UE staying in the idle state needs to establish an RRC connection, the UE establishes an RRC connection with the RRC layer of the eNodeB through an RRC connection procedure and transitions to an RRC connected state. .
  • the UE in the idle state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt or uplink data transmission is required, or a paging message is received from EUTRAN. In this case, the response message may be transmitted.
  • the RRC connection process is largely a process in which a UE sends an RRC connection request message to an eNodeB, an eNodeB sends an RRC connection setup message to the UE, and a UE completes RRC connection setup to the eNodeB. (RRC connection setup complete) message is sent. This process will be described in more detail with reference to FIG. 6 as follows.
  • the eNB When the RRC connection request message is received from the UE, the eNB accepts the RRC connection request of the UE when the radio resources are sufficient, and transmits an RRC connection setup message, which is a response message, to the UE. .
  • the UE When the UE receives the RRC connection setup message, it transmits an RRC connection setup complete message to the eNodeB. When the UE successfully transmits an RRC connection establishment message, the UE establishes an RRC connection with the eNodeB and transitions to the RRC connected mode.
  • V2X vehicle to everything
  • V2X LTE-based vehicle-to-everything
  • IT Informatin Technology
  • V2V vehicle-to-infrastructure
  • V2I vehicle-to-infrastructure
  • V2P vehicle-to-pedestrian
  • V2N vehicle-to-network
  • the vehicle continuously broadcasts information about its position, speed, direction, and the like.
  • the surrounding vehicle that receives the broadcasted information recognizes the movement of the vehicles around itself and utilizes it for accident prevention.
  • each vehicle similarly to an individual having a terminal having a form of a smart phone or a smart watch, each vehicle also installs a specific type of terminal (or user equipment (UE)).
  • the UE installed in the vehicle refers to a device that receives the actual communication service in the communication network.
  • the UE installed in the vehicle may be connected to the eNB in the E-UTRAN to receive the communication service.
  • V2X communication there are many things to consider when implementing V2X communication in a vehicle. This is because astronomical costs are required for the installation of traffic safety infrastructure such as V2X base stations. That is, to support V2X communication on all roads where the vehicle can move, more than hundreds of thousands of V2X base stations need to be installed. In addition, since each network node is connected to the Internet or a central control server using a wired network as a base for stable communication with a server, the installation maintenance cost of the wired network is also high.
  • RSU Raad Side Unit
  • An entity supporting V2I communication and means an entity capable of transmitting to and receiving from a UE using a V2I application.
  • the RSU may be implemented in an eNB or a UE (especially a stationary UE).
  • An eNB or UE operating as an RSU collects traffic safety related information (e.g., traffic light information, traffic volume information, etc.) and / or information about surrounding vehicle movements, and transmits the information to other UEs subject to V2I communication. Transmit or receive information from another UE.
  • traffic safety related information e.g., traffic light information, traffic volume information, etc.
  • V2I communication In one type of V2X communication, a UE and an RSU using a V2I application become the subject of communication.
  • V2N communication In one type of V2X communication, a UE and a serving entity using a V2N application become a subject of communication, and the UE and the serving entity communicate with each other through an LTE network entity.
  • V2P communication In one type of V2X communication, two UEs using a V2P application become the subject of communication.
  • V2V communication In one type of V2X communication, two UEs using a V2V application become the subject of communication. What is distinguished from V2P communication is that in V2P communication, any one terminal becomes a terminal of a pedestrian, whereas in V2V communication, either terminal becomes a terminal of a vehicle.
  • Uu interface means an interface between a UE and an eNB defined in LTE / LTE-A. In a relay node, this may mean an interface between the relay node and the UE.
  • Un interface means an interface between a relay node and an eNB.
  • MBSFN Multimedia Broadcast / Multicast Services
  • MBSFN Single Frequency Network
  • PC5 interface means an interface used for direct communication between two UEs, and is an interface used for communication between devices supporting ProSE (Proximity Service).
  • ProSE Proximity Service
  • DSRC Dedicated Shiort Range Communications
  • next generation network system should be able to utilize the sensor information collected by each sensor as well as the user's context information. Such information may be utilized to provide an optimized service for each user's scenario.
  • the user terminal is implemented as a smart phone.
  • a smartphone is implemented to include a number of sensors, including acceleration sensors, gyroscope sensors, magnetic sensors, altitude sensors, proximity sensors, GPS sensors, and the like.
  • the smartphone also supports various wireless connection technologies such as Bluetooth, WiFi, and Near Field Communication (NFC).
  • the information collected by these sensors and connection technologies can be used in applications of smartphones, as well as by network nodes. Since many applications and operating systems require user permission for access to contextual information, next-generation network systems must be able to find this information.
  • a layer (or layer) that is responsible for communication and a layer that is responsible for an application are separated, so that interactions between the layers are limited.
  • information below and below the application layer operates in an unknown state.
  • the communication layer which is responsible for transmitting information of the application layer to operate more effectively, the information of the application layer should be widely utilized in the lower communication layer.
  • the communication layer may set predetermined parameter values using external information (for example, information of an application layer or hardware information of an entity that implements the communication layer), or It should be available for operation.
  • the current beamforming technique adjusts transmission and reception parameters using a predetermined signal pattern without information about a relative position or an obstacle between a base station and a terminal.
  • the base station knows the location of the terminal and uses information about buildings or obstacles around the terminal, beamforming of the terminal can be performed more quickly and efficiently.
  • the base station when the base station transmits configuration information on environment / parameters to the terminal in order to apply beamforming and MIMO technology to the terminal, the terminal information (location / speed / movement direction, etc.) at a predetermined condition or interval to the terminal. ) Can be sent over the network. Thereafter, the base station may reduce the candidate group of beams / parameters to be applied to the terminal according to the information about the position / speed / movement direction transmitted by the terminal and quickly determine an optimal value.
  • the application layer of the terminal generates information related to the application to form a data packet, and transmits the data packet to the communication layer of the terminal (S810). Subsequently, the communication layer of the terminal transmits the received data packet to the eNB (S820).
  • the eNB may be implemented to have a new layer for analyzing data packets of the application layer. Therefore, the eNB analyzes the content of the received data packet, converts it to a value required in a radio configuration, and informs the terminal if a change in the setting value is necessary. Subsequently, the eNB forwards the data packet to the SGW (S830).
  • the SGW Similar to the eNB, the SGW also analyzes the content of the data packet and converts it to the required value in the network configuration, and then informs the terminal if the configuration value needs to be converted.
  • the SGW delivers the data packet to the application server via the PGW (S840).
  • the series of processes described in FIG. 8 has the following limitations.
  • an application layer In addition to the eNB, SGW, and MME existing communication layer, an application layer must be implemented. The data format used in each application is different for each manufacturer of the application, and the interpretation methods are different. Therefore, an eNB, SGW, and MME must additionally install an application layer to interpret the application information included in the data packet.
  • an eNB, SGW, and MME must additionally install an application layer to interpret the application information included in the data packet.
  • the above-described method needs to interpret tens of thousands of applications in the eNB, SGW, and MME. There is a limit.
  • the application layer uses the encryption scheme set by each application as it is for the information transfer between peer-to-peers.
  • the eNB and the SGW do not have information for decrypting the data packet and thus cannot know the content included in the data packet. That is, only the terminal which is the information generating side and the application server which is the receiving side can know the contents, and there is a limit that the intermediate node is difficult to know.
  • FIG. 9 illustrates a method of using a service capability exposure function (SCEF), that is, an interworking function placed between the 3GPP network and the application server.
  • SCEF service capability exposure function
  • the application layer of the terminal transmits the application information to the application server (S910).
  • the application server determines the information determined to be necessary in the communication layer of the terminal, and transmits the determined result to the SCEF (S920).
  • SCEF exists between 3GPP communication network and external application server to provide an interface.
  • the SCEF delivers the information received from the application server to the MME (S930), and the MME delivers the received information to the eNB related to the UE (S940).
  • the application layer of the eNB analyzes the information received from the MME, and converts it to a value required in the radio configuration, and informs the terminal if it is necessary to convert the configuration value (S950).
  • the series of processes described in FIG. 9 also have limitations.
  • the terminal and the network entity exchange context information with each other.
  • the network entity may be various communication nodes involved in a process of supporting a service to a terminal, such as an eNB, an MME, an SGW, a PGW, an application server, and the like.
  • the terminal when the terminal connects to the network, it informs the network entity whether it has the capability (capability) to send and receive context information.
  • This process can be initiated by signaling to query the network entity what context information it can first inform the terminal. For example, the network entity may inquire about what context information the terminal can inform by sending a context capability query message to the terminal.
  • the terminal then informs the network entity if it has the capability to inform the context information in response to an inquiry from the network.
  • the terminal may also transmit what kind of context information to the network entity. This process may be performed by sending a context capableilty response message.
  • context type information information indicating the type of context information to be transmitted to the network entity by the terminal.
  • An indicator indicating context type information transmitted from the terminal to the base station may be preset.
  • the location information may be mapped to the 'location' indicator and the schedule information may be mapped to the 'calender' indicator.
  • the terminal and the network entity can efficiently exchange context type information.
  • the terminal and the network entity ignore the context type information that they do not support or do not understand, and do not process the received information.
  • the network entity may not charge the data packet used for the transfer of the context information and the context type information, or may exclude it from the total amount charged. Accordingly, the amount of context information that the user can provide may increase.
  • the network entity When receiving a response to the context information that can be informed by the terminal, the network entity transmits configuration information on what context information should be transmitted when and to the terminal, and the terminal transmits context information to the network entity according to the configuration information.
  • This process may be performed by transmitting and receiving a context request message from the network and a context response message in response thereto.
  • the network may transmit configuration information to the terminal to transmit context information periodically or when triggered by a specific event.
  • the terminal may ignore or reject the request of the network entity. If the user's consent is not determined, the terminal may inquire the user about the type of context information requested by the network entity.
  • the network entity provides a service to the terminal by using the context information received from the terminal.
  • the network entity may use the context information in the process of scheduling, resource allocation, and the like of the terminal.
  • the terminal may inform the network entity of the user's schedule information (specifically, when and where the user is located) as context information.
  • the network entity receiving the context information may predict how much data access will occur in a specific region at a specific time point based on schedule information collected from terminals connected to its network. Further, the network entity may perform resource reservation based on the predicted result.
  • the network entity may perform resource reservation by considering the amount of frequencies to be used by cells in the region.
  • Any frequency spectrum may be allocated flexibly through auctions among operators on a time-by-unit basis rather than fixedly assigned to a specific operator.
  • the operator of the network may want to additionally allocate spectrum when the amount of allocated frequencies at a specific time and a specific region is less than the sum of requirements of terminals to be supported.
  • a terminal having a special purpose may inform the network entity of context information indicating its movement path.
  • These special terminals may inform the network entity of information about their own travel path and time required for the movement, which is authorized through the relevant authority.
  • the network entity allocates and reserves network resources to be provided to the terminal based on the information on the movement path and the movement time received from the terminal.
  • the network entity may identify cells passing through the mobile path of the terminal, and may inform each cell of how much resource should be allocated to the terminal at what time point.
  • Each cell pre-allocated a resource reserves a resource in advance for the terminal and informs the network entity of the result.
  • the network entity informs the terminal of the reserved resource information when the resource that should be allocated to the terminal is reserved. For example, the network entity may inform the terminal as to which terminal the resource should be allocated from which cell at which point in time.
  • the terminal connects to the network based on the information received from the network entity and is allocated resources and provided with a service.
  • FIG. 10 the above-described series of processes will be described in detail.
  • a process of optimizing a network parameter or a radio parameter by processing information obtained outside the communication layer of the terminal through a framework of the communication layer without depending on the application server will be described.
  • the terminal performs an access procedure to the network.
  • the terminal transmits an attach request message to the MME (S1005).
  • the terminal may inform the MME of the type of context information that it can support in the process of transmitting the access request message. 10 shows an example of informing the MME that the terminal may provide location information and schedule information.
  • each context information may be mapped to a predetermined value according to the kind thereof and known to the network.
  • the location information may be mapped to the '0001' value and the schedule information to the '0002' value, and the terminal transmits information indicating the '0001, 0002' value to the MME to indicate context information supported by the terminal. Can be.
  • the MME confirms that the terminal has context capability from the information included in the access request message received from the terminal, and confirms that the terminal may support location information and schedule information.
  • the MME may update the information related to the context of the terminal and transmit the context related information to the HSS, if necessary, in comparison with the information held in advance (S1010).
  • the MME delivers information related to the context of the UE to the eNB by performing an S1 UE setup procedure to the eNB (S1015).
  • the MME may transmit a message including context capability information and context type information of the terminal to the eNB.
  • the eNB recognizes that the UE can transmit context information from the information received from the MME. Accordingly, the eNB additionally transmits a context request message to the terminal and requests the terminal to transmit context information (S1020). In this case, the eNB may designate a specific context type among the context information supported by the terminal (eg, 'schedule information' or '0002') to instruct the terminal to transmit the schedule information of the user.
  • a specific context type among the context information supported by the terminal eg, 'schedule information' or '0002'
  • the terminal Upon receiving the context request message, the terminal collects information related to schedule information of the user from its storage area, a memory, an application, a sensor, and the like (S1025), and converts it into a designated format.
  • the terminal includes the schedule information in the context response message and transmits it to the eNB (S1030).
  • the eNB queries the eNBs related to the movement of the terminal by using the information received from the terminal.
  • a DB for managing information of eNBs related to a specific location may be separately configured for each operator, and the eNB may query the DB to query the eNB related to the UE (S1035).
  • the eNB When the eNB related to the UE is selected based on the context information of the UE, the eNB transmits the context information of the UE to the selected eNBs eNB1 and eNB2 (S1040 and S1050). This process may be performed by transmitting a resource reservation message.
  • the resource reservation message may include information on an expected time and an expected amount of resources according to a schedule of the terminal.
  • the eNB1 receiving the resource reservation message determines that there is no problem in supporting the terminal at the requested time point in consideration of its resource management status. Subsequently, the eNB 1 transmits a resource reservation response message to the eNB to confirm that the resource is reserved (S1045).
  • Another eNB2 receiving the resource reservation message predicts that its resources will be insufficient at the time when the UE enters its management area.
  • the eNB2 may access a server for managing radio resources (in FIG. 10, a Spectrum Allocation Server) and request to allocate an additional radio resource to a corresponding point in time (S1055).
  • a server for managing radio resources in FIG. 10, a Spectrum Allocation Server
  • S1055 a Spectrum Allocation Server
  • eNB2 can prevent the occurrence of the shortage of radio resources in advance.
  • the eNB2 After the eNB2 requests the allocation of the radio resource, the eNB2 transmits a resource reservation response message confirming that the resource is reserved (S1060).
  • the eNB may selectively deliver the results of the processes of S1040 to S1060 to the terminal (S1065).
  • eNB1 and eNB2 may set radio parameters (for example, C-RNTI, etc.) to be used by the terminal in advance at a time point according to schedule information of the user, and transmit the preset information to the eNB.
  • the UE Upon receiving the radio parameters included in the information received from the eNB1 and the eNB2 from the eNB, the UE, when entering a region managed by the eNB1 and the eNB2, does not perform an additional cell update or handover procedure and immediately pre-assigns the C-RNTI. Can be used.
  • the terminal may receive the radio resource allocation message using the preset C-RNTI.
  • the access request message when the context capability information is included in the connection request message described above in S1005, the access request message may be implemented as shown in Table 2 below.
  • the context capability list field may include values representing types of context information that the terminal can support.
  • a code (or value) is allocated one by one for each context type, and a process of transmitting and receiving information by transmitting and receiving a corresponding code in a signaling process has been described.
  • context types supported by each release may be different. For simplicity, there will be more context types supported by a terminal to be released a few years later than context types supported by a recently released terminal.
  • the terminal may support only the context codes '0001' and '0002', whereas the network entity may support '0001', '0002', and '0003'. The opposite case is also possible.
  • the terminal may determine that an error rate has occurred in the context capability delivered to the network. In this case, the terminal immediately sends back information about its context capability to the network.
  • the UE transmits information on the context capability to the eNB, it is after the UE receives a request from the eNB. Accordingly, when the eNB receives the corresponding information from the UE despite not requesting it, the eNB determines that an error has occurred and disconnects the RRC connection.
  • the UE when the eNB requests transmission for a context type not supported by the UE, the UE immediately transmits information on the context type supported by the UE to the eNB, and the UE sends a message to the BS. By transmitting a value indicating 'receptionOfIncorrectType' in the updateCause field, it can be informed that the eNB requested a wrong context type. Accordingly, the problem that the eNB disconnects the RRC connection to the terminal is solved.
  • the eNB requests schedule information of the UE, in order to reserve resources of the eNBs in advance as the UE moves.
  • the eNB1 or eNB2 may not reserve resources in accordance with the movement time of the UE in the process of the eNB reserves resources of the eNB1, eNB2 according to the information received from the UE.
  • the eNB may inform the terminal that the reservation has failed.
  • the terminal since the communication network cannot know the context information such as the movement information of the terminal, the terminal recognizes the resource shortage after failing to access only after moving to a cell where the actual resource is insufficient.
  • the eNB informs the UE that the resources of the eNB 1 and / or eNB2 is not reserved, attempts to reserve radio resources to other eNBs other than the two eNBs, or to the terminal smoothly wireless access at that time You can tell them not to.
  • the UE does not perform an operation of deepening a radio resource shortage by unnecessarily attempting a wireless connection in an area managed by the eNB1 and the eNB2.
  • the process of notifying the eNB that the resource reservation has failed may be performed in step S1065 of FIG. 10.
  • the eNB transmits a message including information of 'preconfiguration failure' to the UE, and includes information on a region, a base station, or a time when radio resources cannot be allocated in the message. If the terminal receives the camp on the local area or the base station while moving, it does not perform a new RRC connection request procedure for a specified time.
  • the terminal transmits the context information to the network through the process of transmitting the access request message to the MME.
  • the eNB may be upgraded. Even in this case, in order for the eNB to utilize the context information of the terminal, the eNB should be able to request the transmission of the context capability directly to the terminal. That is, when the eNB sets and transmits an item of 'ContextCapability' in the 'UECapabilityEnquiry' message, the UE returns a context type supported by the UE in the 'UECapabilityInformation' message.
  • Table 3 shows an example in which the above-mentioned 'UECapabilityEnquiry' message is implemented by RRC signaling
  • Table 4 shows an example in which the above-mentioned 'UECapabilityInformation' message is implemented by RRC signaling.
  • FIG. 11 is a diagram specifically illustrating a server (in FIG. 10, a Spectrum Allocation Server) managing radio resources described with reference to FIG. 10.
  • LSA Licensed Shared Access
  • ASA Authorized Shared Access
  • LSA / ASA is being discussed in the US and Europe in the 3.5Ghz and 2.5Ghz bands.
  • the 3.5 GHz band is used by coast guards and is only needed in coastal areas. Therefore, in the inland region, the frequency band can be allocated for mobile communication.
  • the frequency is needed only when there is communication between the actual ship and the coastal post, and is not necessary for the rest of the time. Therefore, LSA / ASA is a method of preferentially using the corresponding frequency band by the marine guard, and dynamically assigning it to the mobile communication provider when the marine guard does not use it.
  • the service provider additionally allocates a temporary frequency if the fixed frequency is insufficient in a specific region.
  • the LSA / ASA has a frequency allocation server ('spectrum allocation server' in FIG. 11), and operators are temporarily allocated a frequency from the server when additional frequencies are needed.
  • each network operator must be assigned a frequency from the frequency allocation server before the actual frequency shortage phenomenon occurs. To this end, it is important for a mobile operator to predict when a frequency demand will occur, and it is important for network entities to utilize context information of a terminal according to the above-described embodiment.
  • the mobile communication system can efficiently utilize the frequency by using the context information of the terminal. Furthermore, the problem of unnecessarily securing the frequency is also solved.
  • next-generation 5G communication systems various concepts are discussed for more flexible use of system resources. For example, there are Network Function Virtualization (NFV), Software Defined Radio (SDN), and Network slicing.
  • NFV Network Function Virtualization
  • SDN Software Defined Radio
  • NVM Network Function Virtualization
  • NSV Network Function Virtualization
  • SDN Software Defined Radio
  • Network slicing
  • each node is implemented as a hardware device that is configured and designed exclusively.
  • nodes such as MME, SGW, eNB, etc. are each implemented as one physical device. Therefore, the service provider who wants to simply configure the network had to have at least one MME, SGW, and eNB. After that, when the number of service subscribers increases, the operator configures the network by additionally providing network entities through user demand prediction.
  • the concept of cloud was introduced in the design process of 5G communication systems.
  • the cloud flexibly manages hardware and network resources, and flexibly uses the resources according to each network load.
  • the eNB lacks resources (i.e., the number of users assigned to an eNB increases or average data usage increases)
  • the amount of resource allocation from the cloud to the eNB e.g., network bandwidth, frequency, cpu operations
  • the resources of the eNB remain (ie, the number of users assigned to an eNB or the average data usage decreases)
  • the amount of resource allocation from the cloud to the eNB is reduced.
  • the schedule information which is context information transmitted by the terminal, is transmitted to the network, so that the network can know in what region and how much data the user requires. In response, the network can determine when and how much additional cloud resources should be allocated to which regions, and vice versa.
  • the eNB which obtains the context information of the terminal according to the signaling with the terminal, transfers the context information of the terminal to a resource management node managing network resources (S1235).
  • the resource management node of FIG. 12 may be a spectrum allocation server or a network node managing the cloud resources described above.
  • the resource management node uses the received information to determine which network entity's resource allocation is to be adjusted.
  • the resource management node allocates additional resources to the eNB1 based on the context information that the UE will move to the area associated with the eNB1 (S1240). Alternatively, if there is an upper limit of radio resources in eNB1, the resource management node may allocate radio resources to another eNB located in the region where eNB1 is located or additionally allocate a cell. In addition, the resource management node may reserve radio resource allocation for the terminal to eNB2 according to the context information based prediction that the terminal will move to the eNB2 region (S1245).
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a node device according to an exemplary embodiment.
  • the terminal device 100 may include a transceiver 110, a processor 120, and a memory 130.
  • the transceiver 110 may be configured to transmit various signals, data and information to an external device, and to receive various signals, data and information to an external device. Alternatively, the transceiver 110 may be implemented by being separated into a transmitter and a receiver.
  • the terminal device 100 may be connected to an external device by wire and / or wirelessly.
  • the processor 120 may control the overall operation of the terminal device 100, and may be configured to perform a function of the terminal device 100 to process and process information to be transmitted and received with an external device.
  • the processor 120 may be configured to perform a terminal operation proposed in the present invention.
  • the memory 130 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer (not shown).
  • the network node device 200 may include a transceiver 210, a processor 220, and a memory 230.
  • the transceiver 210 may be configured to transmit various signals, data and information to an external device, and to receive various signals, data and information to an external device.
  • the network node device 200 may be connected to an external device by wire and / or wirelessly.
  • the transceiver 210 may be implemented by being separated into a transmitter and a receiver.
  • the processor 220 may control the overall operation of the network node device 200, and may be configured to perform a function of calculating and processing information to be transmitted / received with an external device.
  • the processor 220 may be configured to perform the network node operation proposed in the present invention.
  • the memory 230 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer (not shown).
  • the specific configuration of the terminal device 100 and the network device 200 as described above may be implemented so that the above-described matters described in various embodiments of the present invention can be applied independently or two or more embodiments are applied at the same time, overlapping The description is omitted for clarity.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of an apparatus, procedure, or function for performing the above-described functions or operations.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the above-described communication method can be applied not only to 3GPP systems but also to various wireless communication systems including IEEE 802.16x and 802.11x systems. Furthermore, the proposed method can be applied to mmWave communication system using ultra high frequency band.

Landscapes

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

Abstract

단말의 컨텍스트 캐퍼빌리티 정보 및 컨텍스트 종류 정보를 포함하는 메시지를 네트워크 엔티티로부터 수신하고, 단말이 지원하는 컨텍스트 정보 중 특정 컨텍스트 정보를 전송할 것을 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 단말로 전송하고, 단말의 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 단말로부터 수신하고, 컨텍스트 정보에 기초하여 무선 자원의 설정 값을 변경하는 통신 방법 및 기지국이 개시된다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 컨텍스트 정보를 이용한 통신 방법 및 기지국
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 구체적으로는 무선 통신 시스템에서 단말의 컨텍스트 정보를 이용한 기지국의 통신 방법 및 그 기지국에 대한 것이다.
무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말의 컨텍스트 정보를 이용한 통신 메커니즘을 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 어플리케이션 서버 외의 네트워크 엔티티들이 단말의 컨텍스트 정보를 활용함으로써 단말에 적합한 서비스를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 차세대 통신 시스템에 적용되는 클라우드 방식을 도입하여 무선 자원 활용을 효율적으로 하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 통신 방법은, 단말이 컨텍스트 정보를 제공할 수 있는지 나타내는 컨텍스트 캐퍼빌리티 정보 및 단말이 지원하는 컨텍스트 정보의 종류를 나타내는 컨텍스트 종류 정보를 포함하는 메시지를 네트워크 엔티티로부터 수신하는 단계, 단말이 지원하는 컨텍스트 정보 중 특정 컨텍스트 정보를 전송할 것을 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 단말로 전송하는 단계, 단말의 어플리케이션 계층에서 생성된 정보에 기반하여 생성된 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 단말로부터 수신하는 단계, 및 컨텍스트 정보에 기초하여 무선 자원의 설정 값을 변경하는 단계를 포함한다.
변경하는 단계는, 컨텍스트 정보에 기초하여 단말에 관련된 다른 기지국들을 선택하고, 단말에 대한 무선 자원의 예약을 요청하는 자원 예약 메시지를 다른 기지국들로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
통신 방법은, 다른 기지국들로부터 단말에 대한 무선 자원의 예약이 승인되었음을 알리는 자원 예약 응답 메시지를 수신하는 단계, 및 단말로 무선 자원의 예약이 완료되었음을 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.
컨텍스트 응답 메시지에 포함되는 컨텍스트 정보는, 단말의 사용자의 일정 정보, 위치 정보 및 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무선 자원의 예약은, 컨텍스트 응답 메시지에 포함된 컨텍스트 정보에 따라, 소정의 시간에 소정의 위치에서 소정의 기지국이 단말로 무선 자원을 할당할 것을 예약할 수 있다.
다른 기지국들 중에서 자원 예약 메시지에 따라 무선 자원을 예약할 수 없는 기지국은, 무선 자원을 관리하는 네트워크 엔티티로 추가적인 무선 자원을 할당해줄 것을 요청할 수 있다.
네트워크 엔티티는 MME(Mobility Management Entity)일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 기지국은, 송신부, 수신부, 및 송신부 및 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되, 프로세서는, 단말이 컨텍스트 정보를 제공할 수 있는지 나타내는 컨텍스트 캐퍼빌리티 정보 및 단말이 지원하는 컨텍스트 정보의 종류를 나타내는 컨텍스트 종류 정보를 포함하는 메시지를 네트워크 엔티티로부터 수신하고, 단말이 지원하는 컨텍스트 정보 중 특정 컨텍스트 정보를 전송할 것을 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 단말로 전송하고, 단말의 어플리케이션 계층에서 생성된 정보에 기반하여 생성된 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 단말로부터 수신하고, 컨텍스트 정보에 기초하여 선택된 다른 기지국들로, 단말에 대한 무선 자원의 예약을 요청하는 자원 예약 메시지를 전송한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째로, 단말의 컨텍스트 정보를 활용한 통신이 가능하게 되어 단말 사용자에게 최적화된 서비스를 제공할 수 있다.
둘째로, 단말의 컨텍스트 정보를 어플리케이션 서버 외의 네트워크 엔티티들도 활용할 수 있게 되어, 네트워크 엔티티들이 유기적으로 상호동작할 수 있게 된다.
셋째로, 단말의 컨텍스트 정보에 따라 무선 자원을 활용함으로써, 낭비되는 무선 자원이 줄어들어 망 사업자의 비용이 절감된다.
본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도 3은 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 4는 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 5는 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 무선 자원 제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 V2X (vehicle to everything) 통신 환경을 나타내는 도면이다.
도 8은 제안하는 V2X 통신 방법에 관련된 내용을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 제안하는 V2X 통신 방법에 관련된 또 다른 내용을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 제안하는 V2X 통신 방법의 또 다른 실시 예를 설명하는 흐름도이다.
도 11은 제안하는 V2X 통신 방법의 또 다른 실시 예를 설명하는 흐름도이다.
도 12는 제안하는 V2X 통신 방법의 또 다른 실시 예를 설명하는 흐름도이다.
도 13은 제안하는 실시 예에 따른 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE/LTE-A(Long Term Evolution/LTE-Advanced) 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들은 IEEE 802.16 시스템의 표준 문서인 P802.16e-2004, P802.16e-2005, P802.16.1, P802.16p 및 P802.16.1b 표준 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
먼저, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다음과 같이 정의된다.
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술.
- EPS(Evolved Packet System): IP(Internet Protocol) 기반의 PS(packet switched) 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE/UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.
- NodeB: GERAN/UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- eNodeB: E-UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.
- UE(User Equipment): 사용자 기기. UE는 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수도 있다. 또한, UE는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. MTC 관련 내용에서 UE 또는 단말이라는 용어는 MTC 디바이스를 지칭할 수 있다.
- HNB(Home NodeB): UMTS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀(micro cell) 규모이다.
- HeNB(Home eNodeB): EPS 네트워크의 기지국으로서 옥내에 설치하며 커버리지는 마이크로 셀 규모이다.
- MME(Mobility Management Entity): 이동성 관리(Mobility Management; MM), 세션 관리(Session Management; SM) 기능을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- PDN-GW(Packet Data Network-Gateway)/PGW/P-GW: UE IP 주소 할당, 패킷 스크리닝(screening) 및 필터링, 과금 데이터 취합(charging data collection) 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- SGW(Serving Gateway)/S-GW: 이동성 앵커(mobility anchor), 패킷 라우팅(routing), 유휴(idle) 모드 패킷 버퍼링, MME가 UE를 페이징하도록 트리거링하는 기능 등을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- NAS(Non-Access Stratum): UE와 MME간의 제어 플레인(control plane)의 상위 단(stratum). LTE/UMTS 프로토콜 스택에서 UE와 코어 네트워크간의 시그널링, 트래픽 메시지를 주고 받기 위한 기능적인 계층으로서, UE의 이동성을 지원하고, UE와 PDN GW 간의 IP 연결을 수립(establish) 및 유지하는 세션 관리 절차를 지원하는 것을 주된 기능으로 한다.
- PDN(Packet Data Network): 특정 서비스를 지원하는 서버(예를 들어, MMS(Multimedia Messaging Service) 서버, WAP(Wireless Application Protocol) 서버 등)가 위치하고 있는 네트워크.
- PDN 연결: 하나의 IP 주소(하나의 IPv4 주소 및/또는 하나의 IPv6 프리픽스)로 표현되는, UE와 PDN 간의 논리적인 연결.
- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 NodeB, eNodeB 및 이들을 제어하는 RNC(Radio Network Controller)를 포함하는 단위. UE 간에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 아이덴티티 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.
- Proximity Service (또는 ProSe Service 또는 Proximity based Service): 물리적으로 근접한 장치 사이의 디스커버리 및 상호 직접적인 커뮤니케이션 또는 기지국을 통한 커뮤니케이션 또는 제 3의 장치를 통한 커뮤니케이션이 가능한 서비스. 이때 사용자 평면 데이터(user plane data)는 3GPP 코어 네트워크(예를 들어, EPC)를 거치지 않고 직접 데이터 경로(direct data path)를 통해 교환된다.
- ProSe 커뮤니케이션: 둘 이상의 ProSe 가능한 단말들 사이의, ProSe 커뮤니케이션 경로를 통한 커뮤니케이션을 의미한다. 특별히 달리 언급되지 않는 한, ProSe 커뮤니케이션은 ProSe E-UTRA 커뮤니케이션, 두 단말 사이의 ProSe-assisted WLAN direct communication, ProSe 그룹 커뮤니케이션 또는 ProSe 브로드캐스트 커뮤니케이션 중 하나를 의미할 수 있다.
- ProSe E-UTRA 커뮤니케이션: ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 경로를 사용한 ProSe 커뮤니케이션.
- ProSe-assisted WLAN direct communication: 직접 커뮤니케이션 경로를 사용한 ProSe 커뮤니케이션.
- ProSe 커뮤니케이션 경로: ProSe 커뮤니케이션을 지원하는 커뮤니케이션 경로로써, ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 경로는 E-UTRA를 사용하여 ProSe-enabled UE들 사이에서 또는 로컬 eNB를 통해 수립될 수 있다. ProSe-assisted WLAN direct communication path는 WLAN을 사용하여 ProSe-enabled UEs 사이에서 직접 수립될 수 있다.
- EPC 경로 (또는 infrastructure data path): EPC를 통한 사용자 평면 커뮤니케이션 경로.
- ProSe 디스커버리: E-UTRA를 사용하여, 근접한 ProSe-enabled 단말을 식별/확인하는 과정.
- ProSe Group Communication: 근접한 둘 이상의 ProSe-enabled 단말 사이에서, 공통 커뮤니케이션 경로를 사용하는 일 대 다 ProSe 커뮤니케이션.
- ProSe UE-to-Network Relay: E-UTRA를 사용하는 ProSe-enabled 네트워크와 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말 사이의 커뮤니케이션 릴레이로 동작하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말.
- ProSe UE-to-UE Relay: 둘 이상의 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말 사이에서 ProSe 커뮤니케이션 릴레이로 동작하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말.
- Remote UE: UE-to-Network Relay 동작에서는 E-UTRAN에 의해 서비스 받지 않고 ProSe UE-to-Network Relay를 통해 EPC 네트워크에 연결되는, 즉 PDN 연결을 제공받는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말이며, UE-to-UE Relay 동작에서는 ProSe UE-to-UE Relay를 통해 다른 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말과 통신하는 ProSe-enabled 퍼블릭 세이프티 단말.
- ProSe-enabled Network: ProSe 디스커버리, ProSe 커뮤니케이션 및/또는 ProSe-assisted WLAN 직접 통신을 지원하는 네트워크. 이하에서는 ProSe-enabled Network 를 간단히 네트워크라고 지칭할 수 있다.
- ProSe-enabled UE: ProSe 디스커버리, ProSe 커뮤니케이션 및/또는 ProSe-assisted WLAN 직접 통신을 지원하는 단말. 이하에서는 ProSe-enabled UE 및 ProSe-enabled Public Safety UE를 단말이라 칭할 수 있다.
- Proximity: 디스커버리와 커뮤니케이션에서 각각 정의되는 proximity 판정 기준을 만족하는 것.
- SLP(SUPL Location Platform): 위치 서비스 관리(Location Service Management)와 포지션 결정(Position Determination)을 관장하는 엔티티. SLP는 SLC(SUPL Location Center) 기능과 SPC(SUPL Positioning Center) 기능을 포함한다. 자세한 사항은 Open Mobile Alliance(OMA) 표준문서 OMA AD SUPL: "Secure User Plane Location Architecture"을 참고하기로 한다.
1. EPC (Evolved Packet Core)
도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
EPC는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 캐퍼빌리티를 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.
구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 캐퍼빌리티(capability)를 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS(IP Multimedia Subsystem))을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway), PDN GW(Packet Data Network Gateway), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
SGW(또는 S-GW)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW(또는 P-GW)는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME는, UE의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.
ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 캐퍼빌리티(capability)를 가지는 단말은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1은 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트들이 존재할 수 있다.
레퍼런스 포인트 설명
S1-MME E-UTRAN와 MME 간의 제어 플레인 프로토콜에 대한 레퍼런스 포인트(Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME)
S1-U 핸드오버 동안 eNB 간 경로 스위칭 및 베어러 당 사용자 플레인 터널링에 대한 E-UTRAN와 SGW 간의 레퍼런스 포인트(Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunnelling and inter eNodeB path switching during handover)
S3 유휴(idle) 및/또는 활성화 상태에서 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성에 대한 사용자 및 베어러 정보 교환을 제공하는 MME와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 이 레퍼런스 포인트는 PLMN-내 또는 PLMN-간(예를 들어, PLMN-간 핸드오버의 경우)에 사용될 수 있음) (It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in idle and/or active state. This reference point can be used intra-PLMN or inter-PLMN (e.g. in the case of Inter-PLMN HO).)
S4 (GPRS 코어와 SGW의 3GPP 앵커 기능 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 제공하는 SGW와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 또한, 직접 터널이 수립되지 않으면, 사용자 플레인 터널링을 제공함(It provides related control and mobility support between GPRS Core and the 3GPP Anchor function of Serving GW. In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.)
S5 SGW와 PDN GW 간의 사용자 플레인 터널링 및 터널 관리를 제공하는 레퍼런스 포인트. 단말 이동성으로 인해, 그리고 요구되는 PDN 연결성을 위해서 SGW가 함께 위치하지 않은 PDN GW로의 연결이 필요한 경우, SGW 재배치를 위해서 사용됨(It provides user plane tunnelling and tunnel management between Serving GW and PDN GW. It is used for Serving GW relocation due to UE mobility and if the Serving GW needs to connect to a non-collocated PDN GW for the required PDN connectivity.)
S11 MME와 SGW 간의 레퍼런스 포인트
SGi PDN GW와 PDN 간의 레퍼런스 포인트. PDN은, 오퍼레이터 외부 공용 또는 사설 PDN이거나 예를 들어, IMS 서비스의 제공을 위한 오퍼레이터-내 PDN일 수 있음. 이 레퍼런스 포인트는 3GPP 액세스의 Gi에 해당함(It is the reference point between the PDN GW and the packet data network. Packet data network may be an operator external public or private packet data network or an intra operator packet data network, e.g. for provision of IMS services. This reference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.)
도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도시된 바와 같이, eNodeB는 RRC(Radio Resource Control) 연결이 활성화되어 있는 동안 게이트웨이로의 라우팅, 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, 방송 채널(BCH)의 스케줄링 및 전송, 업링크 및 다운링크에서의 자원을 UE에게 동적 할당, eNodeB의 측정을 위한 설정 및 제공, 무선 베어러 제어, 무선 허가 제어(radio admission control), 그리고 연결 이동성 제어 등을 위한 기능을 수행할 수 있다. EPC 내에서는 페이징 발생, LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면의 암호화, SAE 베어러 제어, NAS 시그널링의 암호화 및 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 단말과 기지국 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이고, 도 4는 단말과 기지국 사이의 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
상기 무선 인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling) 전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.
상기 프로토콜 계층들은 통신 시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
이하에서, 상기 도 3에 도시된 제어 평면의 무선프로토콜과, 도 4에 도시된 사용자 평면에서의 무선 프로토콜의 각 계층을 설명한다.
제1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 상기 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송 채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 상기 전송 채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 전달된다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.
물리채널(Physical Channel)은 시간축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 서브캐리어(subcarrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(subframe)은 시간 축 상에 복수의 OFDM 심볼 (symbol)들과 복수의 서브캐리어들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 OFDM 심볼(Symbol)들과 복수의 서브캐리어들로 구성된다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.
상기 송신측과 수신측의 물리계층에 존재하는 물리 채널들은 3GPP LTE에 따르면, 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 등으로 나눌 수 있다.
제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저, 제2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면(Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널(Control Channel)과 사용자평면(User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널(Traffic Channel)로 나뉜다.
제2 계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다.
제2 계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.
제3 계층의 가장 상부에 위치한 무선 자원 제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선 베어러(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.
단말의 RRC와 무선망의 RRC계층 사이에 RRC 연결(RRC connection)이 수립된(established) 경우 단말은 RRC연결 모드(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 유휴 모드(Idle Mode)에 있게 된다.
이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_CONNECTED 상태(state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_IDLE 상태라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 단말은 E-UTRAN이 단말의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 핵심망이 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 단말은 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 단말의 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 단말이 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. 단말은 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.
사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 핵심망에 단말의 정보를 등록한다. 이 후, 단말은 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말은 필요에 따라서 셀을 (재)선택하고, 시스템 정보(System information)나 페이징 정보를 살펴본다. 이를 셀에 캠프 온(Camp on)한다고 한다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정 (RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도, 데이터 전송 시도 등이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
상기 RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management)등의 기능을 수행한다.
아래는 도 3에 도시된 NAS 계층에 대하여 상세히 설명한다.
NAS 계층에 속하는 eSM (evolved Session Management)은 Default Bearer 관리, Dedicated Bearer관리와 같은 기능을 수행하여, 단말이 망으로부터 PS서비스를 이용하기 위한 제어를 담당한다. Default Bearer 자원은 특정 Packet Data Network(PDN)에 최초 접속 할 시에 망에 접속될 때 망으로부터 할당 받는다는 특징을 가진다. 이때, 네트워크는 단말이 데이터 서비스를 사용할 수 있도록 단말이 사용 가능한 IP 주소를 할당하며, 또한 default bearer의 QoS를 할당해준다. LTE에서는 크게 데이터 송수신을 위한 특정 대역폭을 보장해주는 GBR(Guaranteed bit rate) QoS 특성을 가지는 bearer와 대역폭의 보장 없이 Best effort QoS 특성을 가지는 Non-GBR bearer의 두 종류를 지원한다. Default bearer의 경우 Non-GBR bearer를 할당 받는다. Dedicated bearer의 경우에는 GBR또는 Non-GBR의 QoS특성을 가지는 bearer를 할당 받을 수 있다.
네트워크에서 단말에게 할당한 bearer를 EPS(evolved packet service) bearer라고 부르며, EPS bearer를 할당 할 때 네트워크는 하나의 ID를 할당하게 된다. 이를 EPS Bearer ID라고 부른다. 하나의 EPS bearer는 MBR(maximum bit rate) 또는/그리고 GBR(guaranteed bit rate)의 QoS 특성을 가진다.
도 5는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
랜덤 액세스 과정은 UE가 기지국과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당받기 위해 수행된다.
UE는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNodeB로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 단말이 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
UE는 임의로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 eNodeB로 전송한다. UE는 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE는 은 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 eNodeB는 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 UE로 보낸다. 랜덤 액세스 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE는 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE는 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 랜덤 액세스 응답을 수신한다.
도 6은 무선자원제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이 RRC 연결 여부에 따라 RRC 상태가 나타나 있다. 상기 RRC 상태란 UE의 RRC 계층의 엔티티(entity)가 eNodeB의 RRC 계층의 엔티티와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(connected state)라고 하고, 연결되어 있지 않은 상태를 RRC 유휴 상태(idle state)라고 부른다.
상기 연결 상태(Connected state)의 UE는 RRC 연결(connection)이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 유휴 모드(idle state)의 UE는 eNodeB가 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 지역(Tracking Area) 단위로 핵심망(Core Network)이 관리한다. 상기 트래킹 지역(Tracking Area)은 셀들의 집합단위이다. 즉, 유휴 모드(idle state) UE는 큰 지역 단위로 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 단말은 연결 상태(connected state)로 천이해야 한다.
사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, 상기 UE는 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 유휴 모드(idle state)에 머무른다. 상기 유휴 모드(idle state)에 머물러 있던 UE는 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 eNodeB의 RRC 계층과 RRC 연결을 맺고 RRC 연결 상태(connected state)로 천이한다.
상기 유휴 모드(Idle state)에 있던 UE가 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 또는 상향 데이터 전송 등이 필요하다거나, 아니면 EUTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
유휴 모드(idle state)의 UE가 상기 eNodeB와 RRC 연결을 맺기 위해서는 상기한 바와 같이 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 진행해야 한다. RRC 연결 과정은 크게, UE가 eNodeB로 RRC 연결 요청 (RRC connection request) 메시지 전송하는 과정, eNodeB가 UE로 RRC 연결 설정 (RRC connection setup) 메시지를 전송하는 과정, 그리고 UE가 eNodeB로 RRC 연결 설정 완료 (RRC connection setup complete) 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. 이와 같은 과정에 대해서 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
1) 유휴 모드(Idle state)의 UE는 통화 시도, 데이터 전송 시도, 또는 eNodeB의 페이징에 대한 응답 등의 이유로 RRC 연결을 맺고자 할 경우, 먼저 상기 UE는 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지를 eNodeB로 전송한다.
2) 상기 UE로부터 RRC 연결 요청 메시지를 수신하면, 상기 eNB는 무선 자원이 충분한 경우에는 상기 UE의 RRC 연결 요청을 수락하고, 응답 메시지인 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 상기 UE로 전송한다.
3) 상기 UE가 상기 RRC 연결 설정 메시지를 수신하면, 상기 eNodeB로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송한다. 상기 UE가 RRC 연결 설정 메시지를 성공적으로 전송하면, 비로소 상기 UE는 eNodeB과 RRC 연결을 맺게 되고 RRC 연결 모드로 천이한다.
2. V2X (vehicle to everything) 통신
도 7은 V2X (vehicle to everything) 통신 환경을 나타내는 도면이다.
차량은 사고 발생시 인명 피해와 재산상의 피해가 크게 발생한다. 따라서, 차량의 운행시 차량에 탑승한 사람의 안전 뿐만 아니라 보행자의 안전을 확보할 수 있는 기술에 대한 요구가 커지고 있다. 이에, 차량에 특화된 하드웨어와 소프트웨어 기반의 기술이 차량에 접목되고 있다.
3GPP에서 시작된 LTE기반 V2X (Vehicle-to-everything) 통신 기술도 IT(Informatin Technology) 기술이 차량에 접목되는 추세를 반영하고 있다. 일부 차종을 중심으로 통신기능(Connectivity function)이 적용되고 있으며, 통신 기능의 진화를 통해 차량간(V2V: Vehicle-to-Vehicle) 통신, 차량-인프라간(V2I: Vehicle-to-Infrastructure) 통신, 차량-보행자간 (V2P: Vehicle-to-Pedestrian) 통신, 차량-네트워크간 (V2N: Vehicle-to-Network) 통신을 지원하는 연구가 지속되고 있다.
V2X 통신에 의하면, 차량은 지속적으로 자신의 위치, 속도, 방향 등에 관한 정보를 브로드캐스팅한다. 브로드캐스팅된 정보를 수신한 주변의 차량은 자신 주변의 차량들의 움직임을 인지하여 사고 방지에 활용한다.
즉, 개인이 스마트폰 또는 스마트 시계등의 형태를 갖는 단말을 소지하는 것과 유사하게, 각 차량도 특정 형태의 단말(또는, UE: User Equipment)를 설치하게 된다. 이때, 차량에 설치되는 UE는 통신망에서 실제 통신 서비스를 제공받는 기기를 말하며, 예를 들어 차량에 설치되는 UE는 E-UTRAN 에서 eNB에 접속되어 통신 서비스를 제공받을 수 있다.
그러나, V2X 통신을 차량에 구현하는 과정에서는 여러가지 고려되어야 할 사항이 있다. 이는, V2X 기지국 등의 교통안전 기반시설의 설치에 천문학적인 비용이 필요하기 때문이다. 즉, 차량이 움직일 수 있는 모든 도로에서 V2X 통신이 지원되기 위해서는 수십 만개 이상의 V2X 기지국 설치가 요구된다. 또한, 각 네트워크 노드는 안정적인 서버와의 통신을 위해 유선망을 기본으로 사용하여 인터넷 또는 중앙 제어 서버에 접속하기 때문에, 유선망의 설치 유지 비용도 높다.
한편, 제안하는 V2X 통신 방법을 설명하기에 앞서 이하의 명세서에서 사용될 몇가지 용어들을 먼저 정의한다.
- RSU(Road Side Unit): V2I 통신을 지원하는 엔티티로, V2I 어플리케이션을 이용하여 UE로의 송신 및 UE로부터의 수신을 수행할 수 있는 엔티티를 의미한다. RSU는 eNB 또는 UE(특히, 고정적(stationary) UE)에 구현될 수 있다. RSU로 동작하는 eNB 또는 UE는 교통안전에 관련된 정보(예를 들어, 신호등 정보, 교통량 정보 등) 및/또는 주변의 차량 움직임에 관한 정보를 수집하며, V2I 통신의 대상이 되는 다른 UE로 정보를 전송하거나 다른 UE로부터의 정보를 수신한다.
- V2I 통신: V2X 통신의 하나의 타입으로, V2I 어플리케이션을 이용하는 UE와 RSU가 통신의 주체가 된다.
- V2N 통신: V2X 통신의 하나의 타입으로, V2N 어플리케이션을 사용하는 UE와 서빙 엔티티가 통신의 주체가 되며, UE와 서빙 엔티티는 LTE 네트워크 엔티티를 통해 서로 통신을 수행한다.
- V2P 통신: V2X 통신의 하나의 타입으로, V2P 어플리케이션을 사용하는 두 UE가 통신의 주체가 된다.
- V2V 통신: V2X 통신의 하나의 타입으로, V2V 어플리케이션을 사용하는 두 UE가 통신의 주체가 된다. V2P 통신과 구별되는 점은, V2P 통신은 어느 하나의 단말이 보행자의 단말이 되는 반면, V2V 통신은 어느 하나의 단말이 차량의 단말이 된다는 점이다.
- Uu 인터페이스(또는, E-UTRAN Uu 인터페이스): LTE/LTE-A 에서 정의되는 UE와 eNB 간의 인터페이스를 의미한다. 중계 노드(relay node)에 있어서는 중계 노드와 UE 간의 인터페이스를 의미할 수 있다.
- Un 인터페이스: 중계 노드와 eNB 간의 인터페이스를 의미한다. MBSFN(MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Services) over Single Frequency Network) 서브프레임에서 이루어지는 송수신에 이용되는 인터페이스를 의미한다.
- PC5 인터페이스: 두 UE 간의 직접 통신에 이용되는 인터페이스를 의미하며, ProSE(Proximity Service)를 지원하는 디바이스들 간의 통신에 이용되는 인터페이스이다.
- DSRC(Dedicated Shiort Range Communications): 차량용 근거리(short-range) 내지 중거리(medium-range) 무선 통신에 이용되는 프로토콜과 표준규격을 의미하며, 상술한 Uu, Un, PC5 인터페이스와는 다른 인터페이스를 이용하여 통신이 이루어진다.
3. 컨텍스트 정보를 이용한 통신 방법
LTE 시스템과 SAE 시스템에 대한 연구가 시작되었을 당시, 대부분의 이동 단말에는 센서가 거의 포함되지 않았다. 따라서, 표준 규격은 디바이스의 동작이나 센서에 대한 구체적인 고려 없이 제정되었다. 이에 따라, 현재의 셀룰러 시스템은 스마트폰이나 웨어러블 디바이스와 같은 단말이 갖고 있는 구체적인 정보를 충분히 활용할 수 없다. 나아가, 셀룰러 시스템은 일반적으로 엄격하게 각 프로토콜 계층의 분리를 추구하기 때문에, 네트워크 노드들이 단말의 컨텍스트 정보를 활용하는 것이 쉽지 않다.
한편, 최근 컨텍스트 정보의 활용이 점차 용이해지고 있다. 지능형 이동 단말의 운영 체제와 어플리케이션들이 확산됨에 따라, 사용자들은 개인 정보와 센서 정보를 많이 요구하는 어플리케이션들에 대해서도 권한을 주려는 경향이 강하다. 생산성을 개선하기 위해, 사용자들은 어플리케이션들로 하여금 사용자들의 개인 일정, 이메일, 위치 정보, 연락처 정보 등에 접근하는 것을 허락한다. 또한, 어플리케이션에 사용되는 많은 광고 플랫폼들은 빅데이터 분석을 통해서 사용자에게 특화된 광고나 추천 정보를 제공한다.
이러한 관점에서, 차세대 네트워크 시스템은 사용자의 컨텍스트 정보뿐 아니라 각 센서들이 수집한 센서 정보를 활용할 수 있어야 한다. 이러한 정보는 각 사용자들의 시나리오에 대하여 최적화된 서비스를 제공할 수 있게끔 활용될 수 있다.
사용자 단말은 스마트폰으로 구현되는 것이 최근의 추세이다. 하드웨어 관점에서, 스마트폰은 가속도 센서, 자이로스코프 센서, 자기 센서, 고도 센서, 근접 센서, GPS 센서 등 다수의 센서를 포함하도록 구현된다. 나아가, 스마트폰은 블루투스, WiFi, NFC(Near Field Communication) 등 다양한 무선 접속 기술도 지원한다. 이러한 센서와 접속 기술에 의해 수집된 정보는 스마트폰의 어플리케이션에서 사용될 수 있을 뿐 아니라, 네트워크 노드에 의해 활용될 수 있다. 많은 어플리케이션과 운영 체제들이 컨텍스트 정보로의 접속에 대한 사용자 허가를 요청하기 때문에, 차세대 네트워크 시스템은 이러한 정보를 찾을 수 있어야 한다.
이하에서는, 도 8 내지 도 12에서 제안하는 실시 예를 통해서, 컨텍스트 정보를 이용한 통신 방법에 대해 설명한다. 먼저, 도 8 및 도 9에서는 컨텍스트 정보를 이용한 종래의 통신 방법에 대해 설명하며, 종래의 통신 방법으로부터 제안하는 실시 예가 도출되게 된 배경을 설명한다.
종래의 통신 시스템에서는 통신을 담당하는 계층(또는 레이어)과 어플리케이션을 담당하는 계층이 분리되어 있어, 계층 간의 상호작용(interaction)이 제한적이다. 특히, OSI 7 계층 모델에 따르면, 어플리케이션 계층 이하의 계층에서는 어플리케이션 계층에서 주고받는 정보에 대해 알 수 없는 상태로 동작한다.
그러나, 어플리케이션 계층의 정보 전송을 담당하는 통신 계층이 더 효과적으로 동작하기 위해서는, 하위 통신 계층에서 어플리케이션 계층의 정보를 폭넓게 활용할 수 있어야 한다. 일 예로, 통신 계층에서의 효과적인 동작을 위해서, 통신 계층은 외부적인 정보(예를 들어, 어플리케이션 계층의 정보 또는 통신 계층을 구현하는 엔티티의 하드웨어 정보)를 이용하여 소정의 파라미터 값을 설정하거나, 네트워크 동작에 활용할 수 있어야 한다. 또 다른 예로, 현재의 빔포밍 기술은 기지국과 단말 간의 상대적인 위치나 장애물에 대한 정보 없이, 사전에 정해진 신호 패턴을 이용하여 송수신 파라미터를 조정한다. 그러나, 기지국이 단말의 위치를 알고 단말 주변의 건물이나 장애물에 대한 정보를 이용한다면, 더 빠르고 효율적으로 단말에 대한 빔포밍이 수행될 수 있다. 예를 들어, 기지국이 단말에게 빔포밍, MIMO 기술 등을 적용하기 위해서 단말에게 환경/파라미터에 대한 설정 정보를 전송하는 경우, 단말에게 일정한 조건 또는 간격으로 단말의 정보(위치/속도/이동방향 등)를 네트워크로 전송하도록 명령할 수 있다. 이후, 기지국은 단말이 전송한 위치/속도/이동방향 등에 대한 정보에 따라, 단말에게 적용할 빔/파라미터의 후보군을 줄이고, 최적의 값을 신속하게 결정할 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 종래 기술의 문제점에 대해 설명한다. 단말에서 동적으로 수행되고 있는 어플리케이션의 정보를 무선 통신망이 이용하는 방법으로, 어플리케이션의 정보가 전달되는 종단(terminal end)인 어플리케이션 서버로 어플리케이션의 정보를 전달하는 방법을 고려할 수 있다.
먼저, 단말의 어플리케이션 계층은 어플리케이션에 관련된 정보를 생성하여 데이터 패킷을 구성하고, 단말의 통신 계층으로 데이터 패킷을 전달한다(S810). 이어서, 단말의 통신 계층은 전달받은 데이터 패킷을 eNB로 전송한다(S820). 이때, eNB는 어플리케이션 계층의 데이터 패킷을 분석하기 위한 새로운 계층을 갖도록 구현될 수 있다. 따라서, eNB는 수신된 데이터 패킷의 내용을 분석하고, 무선 설정(radio configuration)에서 필요한 값으로 변환한 뒤, 설정 값의 변경이 필요하다면 단말에게 알린다. 이어서, eNB는 데이터 패킷을 SGW로 전달한다(S830). eNB와 유사하게, SGW 또한 데이터 패킷의 내용을 분석하고 네트워크 설정(network configuration)에서 필요한 값으로 변환한 뒤, 설정값의 변환이 필요하다면 단말에게 알린다. SGW는 데이터 패킷을 PGW를 거쳐 어플리케이션 서버로 전달한다(S840).
도 8에서 설명한 일련의 과정은 다음과 같은 한계가 있다. eNB, SGW, MME기존의 통신 계층 외에 추가적으로 어플리케이션 계층이 구현되어야 한다. 각각의 어플리케이션에서 사용되는 데이터 포맷은 어플리케이션의 제조사마다 다르며, 해석방법도 각각 다르다. 따라서, eNB, SGW, MME 에서 추가적으로 어플리케이션 계층을 설치하여 데이터 패킷에 포함된 어플리케이션 정보를 해석해야 한다. 그러나, 복수의 단말들이 서로 다른 어플리케이션을 사용하고 있고, 같은 역할을 수행하는 어플리케이션도 그 종류와 수가 많다는 점을 고려할 때, 상술한 방식은 eNB, SGW, MME에서 수만 가지의 어플리케이션을 해석해야 하기 때문에 한계가 있다.
또한, 어플리케이션 계층은 피어-투-피어(peer-to-peer) 간의 정보 전달에 각각의 어플리케이션이 설정한 암호화 방식을 그대로 사용한다. 단말의 어플리케이션에서 생성한 정보가 암호화되어 전송되면, eNB, SGW는 데이터 패킷을 복호화하기 위한 정보가 없으므로, 데이터 패킷에 포함된 내용을 알 수 없다. 즉, 정보의 생성측인 단말과 수신측인 어플리케이션 서버만 해당 내용을 알 수 있어, 중간 노드가 알기 어렵다는 한계가 있다.
다음으로, 도 9에 도시된 종래 기술의 문제점에 대해 설명한다. SCEF(Service Capability Exposure Function), 즉 3GPP 망과 어플리케이션 서버 사이에 놓인 인터워킹 기능(interworking function)을 사용하는 방식이 도 9에 도시된다.
먼저, 단말의 어플리케이션 계층이 어플리케이션 서버로 어플리케이션 정보를 전송한다(S910). 어플리케이션 서버는 단말의 통신 계층에서 필요할 것이라고 판단되는 정보를 결정하고, 결정된 결과를 SCEF로 전송한다(S920). SCEF는 3GPP 통신망과 외부 어플리케이션 서버 사이에 존재하여 인터페이스를 제공하는 역할을 수행한다. SCEF는 MME로 어플리케이션 서버로부터 수신한 정보를 전달하며(S930), MME는 단말에 관련된 eNB에게 수신한 정보를 전달한다(S940). eNB의 어플리케이션 계층은 MME로부터 전달받은 정보를 분석하고, 무선 설정에서 필요한 값으로 변환하여, 설정 값의 변환이 필요하다면 단말에게 알린다(S950).
도 9에서 설명한 일련의 과정 또한 한계가 있다. 어플리케이션 서버의 운영 측면에서, 자신의 서비스를 이용 중인 클라이언트가 3GPP 망을 이용하여 접속했는지, WiFi 또는 고정형 브로드밴드(fixed broadband)를 이용했는지 구분할 수 있어야 하며, 이는 개발 비용과 복잡도 상승으로 이어진다. 즉, 도 9의 동작은 3GPP 망을 통해 접속한 클라이언트 에게만 적용될 수 있으므로, 어플리케이션 서버 입장에서는 어떠한 클라이언트로부터 데이터 패킷이 수신된 경우, 데이터 패킷이 3GPP 망을 통해 수신된 것인지, 그렇다면 SCEF를 지원하는 3GPP 사업자를 통해서 수신된 것인지 검출해야 한다. 특히, 3GPP 망은 외부 인터넷 망과 유선으로 연결되므로, 어플리케이션 서버 입장에서는 클라이언트가 3GPP 망을 통했는지 여부를 알기 힘들다.
나아가, 어플리케이션 계층의 정보를 통신 계층에서 활용하는 경우, 단말의 배터리 절약이나 3GPP 네트워크 자원 최적화 등의 이득이 있다. 이러한 이득은 네트워크와 단말 사이의 이득이며, 어플리케이션 서버 운영자 측면에서는 이득이 거의 없다. 따라서, 도 9의 방식은 현실적으로 적용되기 어렵다는 한계가 있다.
이하의 도 10 내지 도 12에서는 상술한 문제점들을 고려하여 제안하는 실시 예를 설명한다. 제안하는 실시 예에 의하면, 단말과 네트워크 엔티티가 컨텍스트 정보를 서로 주고 받는다. 네트워크 엔티티는 eNB, MME, SGW, PGW, 어플리케이션 서버 등 단말에게 서비스를 지원하는 과정에 관여하는 여러 가지 통신 노드가 될 수 있다.
먼저, 단말은 네트워크에 접속할 때 자신이 컨텍스트 정보를 주고 받을 수 있는 캐퍼빌리티(capability)를 갖는지에 여부를 네트워크 엔티티로 알린다. 이러한 과정은 네트워크 엔티티가 먼저 단말에게 어떠한 컨텍스트 정보를 알려줄 수 있는지 문의(query)하는 시그널링에 의해 개시될 수 있다. 예를 들어, 네트워크 엔티티는 컨텍스트 캐퍼빌리티 문의 메시지(context capability query message)를 단말에 전송함으로써 단말이 어떠한 컨텍스트 정보를 알려줄 수 있는지에 대해 문의할 수 있다.
이어서, 단말은 네트워크로부터의 문의에 대한 응답으로써 자신이 컨텍스트 정보를 알려주는 캐퍼빌리티를 갖는지 네트워크 엔티티에 알린다. 이와 함께, 단말은 어떠한 종류의 컨텍스트 정보를 네트워크 엔티티로 알려줄 수 있는지에 대해서도 함께 전송할 수 있다. 이러한 과정은 컨텍스트 캐퍼빌리티 응답 메시지(context capabililty response message)를 전송함으로써 수행될 수 있다.
한편, 단말이 네트워크 엔티티로 전송할 컨텍스트 정보의 종류를 나타내는 정보를 컨텍스트 종류 정보(context type information)라 한다. 단말이 기지국에 전송하는 컨텍스트 종류 정보를 나타내는 지시자가 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 위치 정보는 'location' 지시자가, 일정 정보는 'calender' 지시자가 각각 미리 매핑될 수 있다. 이와 같이 컨텍스트 종류 정보를 나타내는 지시자를 송수신함으로써 단말과 네트워크 엔티티는 효율적으로 컨텍스트 종류 정보를 주고 받을 수 있다. 한편, 단말과 네트워크 엔티티는 자신이 지원하지 않거나 이해할 수 없는 컨텍스트 종류 정보는 무시하며, 수신하더라도 처리하지 않는다.
네트워크 엔티티는 컨텍스트 정보의 전달과 컨텍스트 종류 정보의 전달에 사용된 데이터 패킷에 대해서는 과금을 하지 않거나, 과금된 총량에서 제외할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 제공할 수 있는 컨텍스트 정보의 양이 늘어날 수 있다.
단말이 알려줄 수 있는 컨텍스트 정보에 대한 응답을 수신하면, 네트워크 엔티티는 어떠한 컨텍스트 정보를 언제 전송해야 하는지에 대한 설정 정보를 단말로 전송하며, 단말은 설정 정보에 따라 컨텍스트 정보를 네트워크 엔티티로 전송한다. 이러한 과정은 네트워크로부터의 컨텍스트 요청 메시지(context request message)와 이에 응답한 컨텍스트 응답 메시지(context response message)의 송수신에 의해 수행될 수 있다. 네트워크는 주기적으로 또는 특정 이벤트에 의해 트리거되었을 때 컨텍스트 정보를 전송하도록 단말에게 설정 정보를 전송할 수 있다. 이러한 과정에서, 네트워크 엔티티가 요청한 컨텍스트 정보의 종류가 단말의 사용자가 허가하지 않은 정보인 경우, 단말은 네트워크 엔티티의 요청을 무시하거나 거절할 수 있다. 사용자의 동의 여부가 정해지지 않은 경우라면, 단말은 네트워크 엔티티가 요청한 컨텍스트 정보 종류에 대해 사용자에게 동의 여부를 문의할 수 있다.
네트워크 엔티티는 단말로부터 수신된 컨텍스트 정보를 활용하여 단말에 서비스를 제공한다. 구체적으로, 네트워크 엔티티는 컨텍스트 정보를 단말의 스케쥴링, 자원 할당 등의 과정에 활용할 수 있다. 예를 들어, 단말이 컨텍스트 정보로써 사용자의 일정 정보(구체적으로, 사용자가 언제 어디에 위치할지에 대한 정보)를 네트워크 엔티티에 알릴 수 있다. 컨텍스트 정보를 수신한 네트워크 엔티티는 자신의 네트워크에 접속한 단말들로부터 수집한 일정 정보를 바탕으로, 특정 시점에 특정 지역에서 얼마만큼의 데이터 접속이 발생할지 예측할 수 있다. 나아가, 네트워크 엔티티는 예측된 결과를 바탕으로 자원 예약을 수행할 수 있다. 네트워크 엔티티는 해당 지역의 셀들이 사용할 주파수의 양을 고려함으로써 자원 예약을 수행할 수 있다.
어떠한 주파수 스펙트럼이 특정 사업자에게 고정적으로 할당되지 않고 시간 단위 별로 사업자들간의 경매(action)를 통해 유동적으로 할당될 수 있다. 이러한 상황에서, 네트워크의 사업자는 특정 시간 및 특정 지역에서 자신이 할당받은 주파수의 양이 자신이 지원해야 할 단말들의 요구량 합 보다 적을 경우, 추가적으로 스펙트럼을 할당받기 원할 수도 있다.
또 다른 예를 들면, 특수한 목적을 갖는 단말은 자신의 이동 경로를 나타내는 컨텍스트 정보를 네트워크 엔티티로 알릴 수 있다. 이러한 특수 단말들은 관련 기관을 통해 허가받은 자신의 이동 경로에 대한 정보, 이동에 소요되는 시간에 대한 정보를 네트워크 엔티티로 알릴 수 있다.
네트워크 엔티티는 단말로부터 수신된 이동 경로, 이동 시간에 대한 정보를 바탕으로, 단말에 제공할 네트워크 자원을 할당 및 예약한다. 구체적으로, 네트워크 엔티티는 단말의 이동 경로에서 거치게되는 셀들을 확인하고, 각 셀들에 어느 시점에 얼마만큼의 자원을 단말에게 할당해야 하는지 알릴 수 있다. 자원을 미리 할당받은 각 셀들은 단말을 위해 자원을 미리 예약하고 네트워크 엔티티로 그 결과를 알린다. 네트워크 엔티티는 단말에게 할당되어야 하는 자원이 예약된 경우, 단말에게 예약된 자원에 대한 정보를 알린다. 예를 들어, 네트워크 엔티티는 단말이 어느 시점에 어떠한 셀로부터 자원을 할당받아 사용해야 하는지에 대해 단말로 알려줄 수 있다. 단말은 이동 경로에 따라 이동하는 과정에서, 네트워크 엔티티로부터 수신된 정보를 바탕으로 네트워크에 연결하여 자원을 할당받고 서비스를 제공받게 된다.
도 10에서는 상술한 일련의 과정을 구체적으로 설명한다. 도 10에 도시된 실시 예에서는, 어플리케이션 서버에 대한 의존 없이도 단말의 통신 계층 이외에서 획득된 정보를 통신 계층의 프레임워크(framework)를 통해서 처리함으로써 네트워크 파라미터나 무선 파라미터를 최적화하는 과정을 설명한다.
먼저, 단말은 네트워크로의 접속 절차를 수행한다. 단말은 접속 요청 메시지(attach request message)를 MME에 전송한다(S1005). 이때, 접속 요청 메시지는 단말의 컨텍스트 캐퍼빌리티에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 도 10에는 단말이 컨텍스트 캐퍼빌리티 정보를 네트워크에 알릴 수 있음을 나타내는 정보(context capable=yes)의 예시가 도시된다. 일 실시 예에 의하면, 단말은 접속 요청 메시지를 전송하는 과정에서 자신이 지원할 수 있는 컨텍스트 정보의 종류를 함께 MME에 알릴 수도 있다. 도 10에는 단말이 위치 정보 및 일정 정보를 제공할 수 있음을 MME에 알리는 예가 도시된다.
한편, 각각의 컨텍스트 정보는 그 종류에 따라 소정의 값에 매핑되어 네트워크로 알려질 수 있다. 예를 들어, 위치 정보는 '0001' 값, 일정 정보는 '0002' 값으로 매핑될 수 있으며, 단말은 자신이 지원하는 컨텍스트 정보를 나타내기 위해 '0001, 0002' 값을 나타내는 정보를 MME에 전송할 수 있다.
MME는 단말로부터 수신된 접속 요청 메시지에 포함된 정보로부터 단말이 컨텍스트 캐퍼빌리티를 가짐을 확인하며, 위치 정보와 일정 정보를 지원할 수 있음을 확인한다. MME는 자신이 미리 보유한 정보와 비교하여, 필요한 경우 단말의 컨텍스트에 관련된 정보를 갱신하며 HSS에 컨텍스트 관련 정보를 전달할 수도 있다(S1010).
또한, MME는 eNB로 S1 UE 셋업(S1 UE setup) 절차를 수행함으로써 eNB에게도 단말의 컨텍스트에 관련된 정보를 전달한다(S1015). 이때, MME는 단말의 컨텍스트 캐퍼빌리티 정보 및 컨텍스트 타입 정보를 포함하는 메시지를 eNB에게 전송할 수 있다.
eNB는 MME로부터 전달받은 정보로부터 단말이 컨텍스트 정보를 전송할 수 있음을 인지한다. 이에 따라, eNB는 단말에게 추가적으로 컨텍스트 요청 메시지를 전송하여, 단말에게 컨텍스트 정보를 전송할 것을 요청한다(S1020). 이때, eNB는 단말이 지원하는 컨텍스트 정보 중에서 특정 컨텍스트 종류를 지정하여(예를 들어, '일정 정보' 또는 '0002') 단말에게 사용자의 일정 정보를 전송할 것을 지시할 수도 있다.
컨텍스트 요청 메시지를 수신한 단말은 자신의 저장 영역, 메모리, 어플리케이션, 센서 등으로부터 사용자의 일정 정보에 관련된 정보를 수집하고(S1025), 이를 지정된 포맷으로 변환한다. 단말은 일정 정보를 컨텍스트 응답 메시지에 포함시켜 eNB로 전송한다(S1030).
eNB는 단말로부터 전달받은 정보를 이용하여, 단말의 이동에 관련된 eNB들을 조회한다. 예를 들어, 각 사업자마다 특정 위치에 관련된 eNB들의 정보를 관리하는 DB를 별도로 구성할 수 있으며, eNB는 단말에 관련된 eNB를 조회하기 위해 DB에 문의할 수도 있다(S1035).
eNB는 단말의 컨텍스트 정보에 기초하여 단말과 관련된 eNB들이 선택되면, 선택된 eNB들(eNB1, eNB2)에 단말의 컨텍스트 정보를 전송한다(S1040, S1050). 이러한 과정은 자원 예약 메시지를 전송하는 과정을 통해 수행될 수 있다. 자원 예약 메시지에는 단말의 일정에 따라 예상되는 시간, 예상되는 자원 양에 대한 정보가 포함될 수 있다.
자원 예약 메시지를 수신한 eNB1은 자신의 자원 관리 현황을 고려하여, 요청된 시점에 단말을 지원하는데에 문제가 없다고 판단한다. 이어서, eNB 1은 자원 예약 응답 메시지를 eNB로 전송하여 자원이 예약되었음을 확인한다(S1045).
자원 예약 메시지를 수신한 또 다른 eNB2는 단말이 자신의 관리영역으로 진입하는 시점에 자신의 자원이 부족할 것이라고 예측한다. 이 경우, eNB2는 무선 자원을 관리하는 서버(도 10에서, Spectrum Allocation Server)에 접속하여, 해당 시점에 자신에게 추가적인 무선 자원을 할당해줄 것을 요청할 수 있다(S1055). 상술한 과정을 통해, eNB2는 무선 자원의 부족현상의 발생을 미리 방지할 수 있다. eNB2는 무선 자원의 할당을 요청한 뒤, eNB에게 자원이 예약되었음을 확인하는 자원 예약 응답 메시지를 전송한다(S1060).
eNB는 S1040 내지 S1060 의 과정에 대한 결과를 단말에게 선택적으로 전달할 수 있다(S1065). 예를 들어, eNB1과 eNB2는 사용자의 일정 정보에 따른 시점에 단말이 사용할 무선 파라미터(예를 들어, C-RNTI 등)를 사전에 단말에 설정하고 eNB로 미리 설정한 정보를 전달할 수 있다. eNB1 및 eNB2로부터 수신된 정보에 포함된 무선 파라미터를 eNB로부터 수신한 단말은, eNB1, eNB2가 관리하는 지역에 진입한 경우 추가적으로 셀 갱신 또는 핸드오버 과정을 수행하지 않고, 즉시 미리 할당된 C-RNTI를 이용할 수 있다. 예를 들어, eNB1이 사전에 할당한 C-RNTI를 이용하여 무선 자원 할당 메시지가 전송되는 경우, 단말은 기설정된 C-RNTI를 이용하여 무선 자원 할당 메시지를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 앞서 S1005에서 설명한 접속 요청 메시지에 컨텍스트 캐퍼빌리티 정보가 포함되는 경우, 접속 요청 메시지는 아래의 표 2와 같이 구현될 수 있다. 표 2에서 컨텍스트 캐퍼빌리티 리스트 필드는 단말이 지원할 수 있는 컨텍스트 정보의 종류를 나타내는 값들이 포함될 수 있다.
IEI Information Element Type/Reference Presence Format Length
Protocol discriminator Protocol discriminator9.2 M V 1/2
Security header type Security header type9.3.1 M V 1/2
...... ...... ...... ...... ......
UE Context Capability Context Capability List O TLV
이하에서는, 상술한 실시 예를 보완하는 방안을 설명한다. 앞서 각 컨텍스트 종류 별로 하나씩 코드(또는, 값)가 할당되고, 시그널링 과정에서 해당 코드를 송수신함으로써 단말과 네트워크 엔티티가 서로 정보를 주고받는 과정을 설명한 바 있다. 그런데, 단말이 진화함에 따라서 각 릴리즈에서 지원하는 컨텍스트 종류가 다를 수 있다. 간단하게, 최근에 출시된 단말이 지원하는 컨텍스트 종류보다 몇 년 뒤 출시될 단말이 지원하는 컨텍스트 종류가 더 많을 것이다. 기지국을 포함하는 네트워크 엔티티에 대해서도 마찬가지이다. 예를 들어, 단말은 컨텍스트 코드 '0001', '0002'만 지원하는 반면, 네트워크 엔티티는 '0001', '0002', '0003'을 지원할 수 있다. 반대의 경우 또한 가능하다.
이러한 불일치로 인하여, 네트워크 엔티티가 단말이 지원하지 않는 컨텍스트 코드에 대한 정보를 요청하는 경우, 단말은 자신이 네트워크로 전달한 컨텍스트 캐퍼빌리티에 오률가 발생했다고 판단할 수 있다. 이러한 경우, 단말은 즉시 자신의 컨텍스트 캐퍼빌리티에 대한 정보를 네트워크로 다시 전송한다. 통상적으로 단말이 컨텍스트 캐퍼빌리티에 대한 정보를 eNB로 전송하는 경우는 단말이 eNB로부터 요청받은 이후이다. 이에 따라, eNB는 자신이 요청하지 않았음에도 불구하고 단말로부터 해당 정보가 수신되는 경우, eNB는 오류가 발생하고 있다고 판단하고 RRC 연결을 끊게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, eNB가 단말이 지원하지 않는 컨텍스트 종류에 대해 전송을 요청하면, 단말은 즉시 자신이 지원하는 컨텍스트 종류에 대한 정보를 기지국으로 전송하며, 아울러 단말은 자신이 전송하는 메시지의 업데이트 이유(updateCause) 필드에 'receptionOfIncorrectType' 를 나타내는 값을 포함시켜 전송함으로써, eNB가 잘못된 컨텍스트 종류를 요청했음을 알릴 수 있다. 이에 따라, eNB가 단말에 대한 RRC 연결을 끊어버리는 문제가 해소된다.
또 다른 실시 예를 설명한다. 상술한 실시 예들에서 eNB가 단말의 일정 정보를 요청하는 것은, 단말의 이동에 따라 기지국들의 자원을 미리 예약하기 위함이다. 그러나, eNB가 단말로부터 수신된 정보에 따라 eNB1, eNB2의 자원을 예약하는 과정에서 eNB1 또는 eNB2가 단말의 이동 시점에 맞추어 자원을 예약하지 못할 수도 있다. 이러한 경우, eNB는 예약에 실패했음을 단말에게 알려줄 수 있다. 기존의 통신 시스템에서는 단말의 이동 정보와 같은 컨텍스트 정보를 통신망이 알 수 없었기 때문에, 단말은 실제 자원이 부족한 셀로 이동한 후에야 접속 실패를 거쳐서 자원 부족을 인지하게 된다. 반면에, 설명한 실시 예에 의하면, eNB는 eNB 1 및/또는 eNB2의 자원이 예약 불가함을 단말에게 알리고, 두 eNB 외의 다른 eNB로 무선 자원 예약을 시도하거나, 단말에게 해당 시점에 무선 접속이 원활하지 않음을 미리 알릴 수 있다. 이러한 경우, 단말은 eNB1, eNB2가 관리하는 지역에서 불필요하게 무선 접속을 시도하여 무선 자원 부족을 심화시키는 동작을 수행하지 않는다.
eNB가 단말에게 자원 예약에 실패했음을 알리는 과정은 앞서 도 10의 S1065과정에서 수행될 수 있다. eNB는 단말에게 '미리 설정 실패(preconfiguration failure)'라는 정보를 포함하는 메시지를 전송하고, 메시지 내에 무선 자원의 할당이 불가능한 지역, 기지국 또는 시간에 대한 정보를 포함시킨다.무선 자원 예약이 실패했음을 통보받은 단말은 이동 중에 해당 지역이나 기지국에 캠프 온 하게 되는 경우, 지정된 시간동안에는 새로운 RRC 연결 요청 절차를 수행하지 않는다.
이상에서는, 단말이 접속 요청 메시지를 MME로 전송하는 과정을 통해 컨텍스트 정보를 네트워크로 전송하였다. 반면에, 사업자의 선택에 따라, MME를 제외한 eNB만 업그레이드될 수도 있다. 이러한 경우에도 단말의 컨텍스트 정보를 eNB가 활용하기 위해서는, eNB가 단말에게 직접 컨텍스트 캐퍼빌리티의 전송을 요청할 수 있어야 한다. 즉, eNB가 'UECapabilityEnquiry' 메시지에 'ContextCapability'라는 항목을 설정하여 전송하면, 단말은 'UECapabilityInformation' 메시지에 자신이 지원하는 컨텍스트 종류를 포함시켜 회신한다.
아래의 표 3은 상술한 'UECapabilityEnquiry' 메시지가 RRC 시그널링으로 구현되는 예를 나타내며, 표 4는 상술한 'UECapabilityInformation' 메시지가 RRC 시그널링으로 구현되는 예를 나타낸다.
Figure PCTKR2016008601-appb-I000001
Figure PCTKR2016008601-appb-I000002
Figure PCTKR2016008601-appb-I000003
Figure PCTKR2016008601-appb-I000004
Figure PCTKR2016008601-appb-I000005
Figure PCTKR2016008601-appb-I000006
Figure PCTKR2016008601-appb-I000007
Figure PCTKR2016008601-appb-I000008
Figure PCTKR2016008601-appb-I000009
도 11은 도 10에서 설명한 무선 자원을 관리하는 서버(도 10에서, Spectrum Allocation Server)에 대해 구체적으로 설명하는 도면이다.
모바일 인터넷 서비스가 확대됨에 따라, LSA(Licensed Shared Access) 및 ASA(Authorized Shared Access) 라는 개념이 논의되고 있다. 종래의 이동통신 네트워크 모델에 의하면, 각 이동통신 사업자가 정부로부터 주파수를 할당받으면, 사업자는 할당받은 주파수를 바탕으로 사용자에게 통신 서비스를 제공한다. 그런데, 지역별로 가입자 수가 다르기 때문에, 각 사업자들이 필요로하는 주파수 양은 지역별로 다르다. 또한, 가입자의 특성에 따라 특정 시간대에 특정 지역에서 주파수가 많이 필요한 사업자가 있는 반면, 그렇지 않은 사업자도 있다. 종래의 주파수 할당 모델에서는 시간에 따라 다양하게 변화하는 주파수 요구에도 불구하고, 고정적으로 일정한 양의 주파수를 할당함으로써 주파수 자원의 비효율적인 사용이 발생하고 있다.
LSA/ASA 는 미국과 유럽에서 3.5Ghz, 2.5Ghz 대역을 중심으로 도입이 논의되고 있다. 예를 들어, 미국의 경우 3.5Ghz 대역은 해양 경비대(coast guard)에서 사용하고 있어 해안 지방에서만 필요하다. 따라서, 내륙지방에서는 해당 주파수 대역을 이동통신용으로 할당할 수 있다. 또한, 해안 지방이라 하더라도 실제 선박과 해안초소 간의 통신이 있을 때에만 주파수가 필요하고, 나머지 시간대에는 필요가 없다. 따라서, 해당 주파수 대역을 우선적으로 해양 경비대가 사용하고, 해양 경비대가 사용하지 않는 시간에는 동적으로 이동통신 사업자에게 할당하는 방식이 LSA/ASA 이다.
즉, 사업자는 자신들의 가입자들에게 이동통신 서비스를 만족스럽게 제공하기 위하여, 특정 지역에서 자신이 고정적으로 할당받은 주파수가 부족하다면 추가적으로 임시 주파수를 할당받아 서비스를 제공한다. 이를 위해, LSA/ASA에서는 주파수 할당 서버(도 11에서 'spectrum allocation server')를 두고, 사업자들은 주파수가 추가적으로 필요할 때에 해당 서버로부터 임시적으로 주파수를 할당받는다.
한편, 이러한 동작에 있어서, 각 네트워크 사업자는 실제 주파수 부족 현상이 발생하기 전에 미리 주파수 할당 서버로부터 주파수를 할당받아야 한다. 이를 위해서, 이동통신 사업자는 언제 주파수의 수요가 발생할지 예측하는 것이 중요하며, 앞서 설명했던 실시 예에 따라 단말의 컨텍스트 정보를 네트워크 엔티티들이 활용하는 것이 중요하게 된다.
상술한 실시 예를 통해, 이동 통신 시스템에서는 단말의 컨텍스트 정보를 활용하여 주파수를 효율적으로 활용할 수 있게 된다. 나아가, 불필요하게 주파수를 확보하는 문제도 해결된다.
도 12는 제안하는 실시 예를 변형한 또 다른 실시 예를 도시한다.
차세대 5G 통신 시스템에서는 시스템 자원을 보다 유연하게 사용하기 위한 다양한 개념들이 논의되고 있다. 일 예로, NFV(Network Function Virtualization), SDN(Software Defined Radio), Network slicing등이 있다.
종래 통신 시스템에서는 각 노드들이 전용으로 구성되고 설계된 하드웨어 장치로 구현된다. 예를 들어, MME, SGW, eNB 등의 노드들은 각각 하나의 물리적 장치로 구현된다. 따라서, 간단하게 망을 구성하고자 하는 사업자는 최소한 MME, SGW, eNB를 1개씩 보유하여야만 했다. 이후, 서비스 가입자가 늘어나면 사업자는 추가적으로 네트워크 엔티티를 사용자 수요 예측을 통해 구비하여 망을 구성하였다.
예를 들어, MME 1대가 100 명의 사용자를 지원하고 SGW 1대가 50명의 사용자 또는 100Mbps를 지원하고, eNB는 50Mbps를 지원하는 경우를 생각해본다. 사업자는 50명의 사용자를 확보하고 각 사용자가 평균 1Mbps를 사용하는 경우, MME/SGW/eNB는 모두 사용자들을 평균적으로 지원할 수 있다. 그러나, 상황에 따라 특정 동영상에 대한 요청이 폭증하여 사용자들의 수요가 2Mbps까지 증가하면, eNB의 용량이 부족하게 된다. 따라서, 사업자는 최악의 시나리오를 가정하여 eNB를 2대 구비한다. 그러나, 이러한 경우에도 문제가 될 수 있는데, 사용자들이 이동하거나 지형적인 차이로 인해 각 eNB에 고르게 분포하지 않을 수 있다. 사용자는 이러한 경우도 고려하여 eNB를 추가로 설치하여, 최악의 상황을 피해야 한다.
그러나, 사용자의 평균 데이터 사용량을 고려하면, 추가로 구성된 eNB들은 사용되지 않는 경우도 많고, 최대 설계치에 못미치는 부하가 걸려 사업자에게 투자낭비의 원인이 되곤 한다. 또한, 사용자의 로밍을 고려하면, 다른 사업자의 가입자가 자신의 망으로 접속할 수도 있기 때문에, 사업자는 이에 대비하여 SGW도 추가로 설치해야 한다. 또한, 사업자가 가입자를 지속적으로 유치함을 고려하여 추가로 SGW를 설치할 수도 있다. 이러한 상황에서, SGW 또한 사업자의 수용 가능치보다 낮은 비율로 사용된다.
정리하면, 기존에는 노드들이 하드웨어적으로 고정되어 각 하드웨어 능력치를 최대한 활용할 수 없었다. 이러한 문제는 사업자의 운영비 및 설치비 부담이 된다.
그러나, 최근 몇 년간 인터넷 서비스 업체들을 중심으로 클라우드 개념이 발달하게 되었다. 즉, 인터넷 사업자는 자신들이 직접 인터넷 서버 장비를 운영하는 것이 아니라, 자신의 소프트웨어를 클라우드 업체 하드웨어를 이용하여 구현하고 하드웨어 리소스 사용양 만큼만 비용을 지불한다. 이를 통해, 인터넷 서비스 업체들은 하드웨어 구축비용 및 운영비용을 줄일 수 있게 되었다.
이와 유사하게, 5G 통신 시스템의 설계 과정에서도 클라우드 개념이 도인되었다. 즉, 클라우드로 하드웨어와 네트워크 자원을 유연하게 관리하고, 각 네트워크 부하에 따라 자원을 유연하게 사용하는 것이다. 구체적으로, eNB의 자원이 부족하면(즉, 어떤 eNB에 할당된 사용자 수가 늘어나거나 평균 데이터 사용량이 늘어나면), 클라우드에서 eNB로의 자원 할당 양(예를 들어, 네트워크 대역폭, 주파수의 양, cpu 연산양)을 증가시킨다. 반대로, eNB의 자원이 남으면(즉, 어떤 eNB에 할당된 사용자 수가 줄거나 평균 데이터 사용량이 줄어들면), 클라우드에서 eNB로의 자원 할당 양을 감소시킨다.
이를 확장하면, 특정 사업자에 속한 단말들이 시그널링 관련 절차를 많이 수행하면, MME에 보다 많은 클라우드 자원을 투입하고 eNB에 보다 적은 자원을 주입할 수 있고, 반대의 동작도 가능하다. 이에 따라 다양한 구성이 가능한데, 기존의 물리적 노드를 늘리는 것에 비하여 언제든지 쉽게 네트워크 엔티티들의 자원을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 기존에는 eNB의 자원이 부족하면 실제로 새로운 물리적 eNB를 투입해야 하는 부담이 있었으나, 클라우드 방식을 통해 소프트웨어적으로 자원을 관리하게 되면 수 초 내로 eNB를 추가설치하거나 기존의 eNB 용량을 쉽게 늘릴 수 있다.
기존의 네트워크 장비들이 물리적으로 분리되고 각 노드에 최적화되어 설계 및 제조되었던 것은, 기존의 CPU 성능 때문이다. 즉, CPU 성능이 낮았기 때문에 각 노드 역할에 맞는 최적화된 DSP(Digital Signal Processor)를 사용하였고, 클라우드를 위한 아주 빠른 유선 백본(backbone) 네트워크 구성이 비쌌기 때문이다. 그러나, CPU의 발달 및 네트워크 백본 성능이 개선되면서, 통신 시스템에서도 클라우드 방식을 고려할 수 있게 되었다.
이와 같이 네트워크 자원을 클라우드 방식으로 사용하게 됨에 따라, 사업자는 각 네트워크 노드에게 자원을 최적으로 배분하고 필요시 노드를 추가/제거하는 과정을 최적화할 필요가 있다. 예를 들어, 주택 단지와 상업 단지를 고려하면, 사람들은 밤부터 아침까지 주택 단지에 머무르며, 아침부터 저녁까지는 근무지, 학교 등 상업 단지에 머무른다. 이러한 경우, 네트워크 사업자 입장에서는 무선 자원을 낮에는 상업 단지에 많이 배분하고, 밤에는 주택 단지에 많이 배분함으로써 eNB를 물리적으로 추가하는 것보다 더 유리하다. 다른 예로, 여름에는 실외, 예를 들어 계곡이나 바닷가에 무선자원을 많이 할당하고, 겨울에는 실내에 무선 자원을 많이 할당하는 것 또한 가능하다.
이러한 방식을 위해서, 사업자와 네트워크는 사용자들의 컨텍스트를 활용할 수 있어야 한다. 즉, 단말이 전송한 컨텍스트 정보인 일정 정보가 네트워크에 전달됨으로써, 네트워크는 사용자가 어느 지역에서 얼마만큼의 데이터를 요구하는지 알 수 있게 된다. 이에 맞추어, 네트워크는 클라우드 자원을 어느 지역에 언제 얼마만큼 추가 할당해야 하는지, 반대로 얼마만큼의 자원이 더 확보될 수 있는지 결정할 수 있다.
도 12에는 이러한 과정이 도시된다. 도 12에서 S1205 내지 S1230 과정은 도 10과 동일하거나 유사하여, 구체적인 과정은 설명은 생략한다.
단말과의 시그널링에 따라 단말의 컨텍스트 정보를 획득한 eNB는 단말의 컨텍스트 정보를 네트워크 자원을 관리하는 자원 관리 노드로 전달한다(S1235). 도 12의 자원 관리 노드는 스펙트럼 할당 서버 또는 상술한 클라우드 자원을 관리하는 네트워크 노드가 될 수 있다. 자원 관리 노드는 수신한 정보를 이용하여 어떠한 네트워크 엔티티의 자원 할당을 조절할지 결정한다.
자원 관리 노드는 단말이 eNB1과 관련된 지역으로 이동할 것이라는 컨텍스트 정보에 기초하여, eNB1에 추가적으로 자원을 할당한다(S1240). 또는, eNB1에 무선자원의 상한선이 있다면, 자원 관리 노드는 eNB1이 위치한 지역에 위치한 다른 eNB에 무선 자원을 할당하거나, 추가적으로 셀을 할당할 수도 있다. 또한, 자원 관리 노드는 단말이 eNB2 지역으로 이동할 것이라는 컨텍스트 정보 기반의 예측에 따라, eNB2에 단말을 위한 무선 자원 할당을 예약할 수 있다(S1245).
4. 장치 구성
도 13은 제안하는 실시 예에 따른 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
제안하는 실시 예에 따른 단말 장치(100)는, 송수신장치(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. 송수신장치(110)은 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 송신하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 또는, 송수신장치(110)는 송신부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. 단말 장치(100)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 단말 장치(100) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 단말 장치(100)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 본 발명에서 제안하는 단말 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(130)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제안하는 실시 예에 따른 네트워크 노드 장치(200)는 송수신장치(210), 프로세서(220) 및 메모리(230)를 포함할 수 있다. 송수신장치(210)는 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 송신하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 네트워크 노드 장치(200)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 송수신장치(210)는 송신부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. 프로세서(220)는 네트워크 노드 장치(200) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 네트워크 노드 장치(200)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 본 발명에서 제안하는 네트워크 노드 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(230)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
또한, 위와 같은 단말 장치(100) 및 네트워크 장치(200)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 장치, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 바와 같은 통신 방법은 3GPP 시스템뿐 아니라, 그 외에도 IEEE 802.16x, 802.11x 시스템을 포함하는 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 컨텍스트 정보를 활용한 기지국의 통신 방법에 있어서,
    단말이 컨텍스트 정보를 제공할 수 있는지 나타내는 컨텍스트 캐퍼빌리티 정보 및 상기 단말이 지원하는 컨텍스트 정보의 종류를 나타내는 컨텍스트 종류 정보를 포함하는 메시지를 네트워크 엔티티로부터 수신하는 단계;
    상기 단말이 지원하는 컨텍스트 정보 중 특정 컨텍스트 정보를 전송할 것을 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계;
    상기 단말의 어플리케이션 계층에서 생성된 정보에 기반하여 생성된 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계; 및
    상기 컨텍스트 정보에 기초하여 무선 자원의 설정 값을 변경하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는, 상기 컨텍스트 정보에 기초하여 상기 단말에 관련된 다른 기지국들을 선택하고, 상기 단말에 대한 무선 자원의 예약을 요청하는 자원 예약 메시지를 상기 다른 기지국들로 전송하는 단계를 더 포함하는 것인, 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통신 방법은,
    상기 다른 기지국들로부터 상기 단말에 대한 무선 자원의 예약이 승인되었음을 알리는 자원 예약 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 단말로 무선 자원의 예약이 완료되었음을 알리는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 컨텍스트 응답 메시지에 포함되는 컨텍스트 정보는, 상기 단말의 사용자의 일정 정보, 위치 정보 및 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무선 자원의 예약은, 상기 컨텍스트 응답 메시지에 포함된 컨텍스트 정보에 따라, 소정의 시간에 소정의 위치에서 소정의 기지국이 상기 단말로 무선 자원을 할당할 것을 예약하는 것인, 통신 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 다른 기지국들 중에서 상기 자원 예약 메시지에 따라 무선 자원을 예약할 수 없는 기지국은, 무선 자원을 관리하는 네트워크 엔티티로 추가적인 무선 자원을 할당해줄 것을 요청하는 것인, 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 엔티티는 MME(Mobility Management Entity)인 것인, 통신 방법.
  8. 무선 통신 환경에서 단말의 컨텍스트 정보를 활용하여 통신하는 기지국에 있어서,
    송신부;
    수신부; 및
    상기 송신부 및 상기 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    단말이 컨텍스트 정보를 제공할 수 있는지 나타내는 컨텍스트 캐퍼빌리티 정보 및 상기 단말이 지원하는 컨텍스트 정보의 종류를 나타내는 컨텍스트 종류 정보를 포함하는 메시지를 네트워크 엔티티로부터 수신하고,
    상기 단말이 지원하는 컨텍스트 정보 중 특정 컨텍스트 정보를 전송할 것을 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 상기 단말로 전송하고,
    상기 단말의 어플리케이션 계층에서 생성된 정보에 기반하여 생성된 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 상기 단말로부터 수신하고,
    상기 컨텍스트 정보에 기초하여 선택된 다른 기지국들로, 상기 단말에 대한 무선 자원의 예약을 요청하는 자원 예약 메시지를 전송하는 것인, 기지국.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 컨텍스트 정보에 기초하여 상기 단말에 관련된 다른 기지국들을 선택하고, 상기 단말에 대한 무선 자원의 예약을 요청하는 자원 예약 메시지를 상기 다른 기지국들로 전송하는 것인, 기지국.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 다른 기지국들로부터 상기 단말에 대한 무선 자원의 예약이 승인되었음을 알리는 자원 예약 응답 메시지를 수신하고, 상기 단말로 무선 자원의 예약이 완료되었음을 알리는 것인, 기지국.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 컨텍스트 응답 메시지에 포함되는 컨텍스트 정보는, 상기 단말의 사용자의 일정 정보, 위치 정보 및 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 기지국.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 무선 자원의 예약은, 상기 컨텍스트 응답 메시지에 포함된 컨텍스트 정보에 따라, 소정의 시간에 소정의 위치에서 소정의 기지국이 상기 단말로 무선 자원을 할당할 것을 예약하는 것인, 기지국.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 다른 기지국들 중에서 상기 자원 예약 메시지에 따라 무선 자원을 예약할 수 없는 기지국은, 무선 자원을 관리하는 네트워크 엔티티로 추가적인 무선 자원을 할당해줄 것을 요청하는 것인, 기지국.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 네트워크 엔티티는 MME(Mobility Management Entity)인 것인, 기지국.
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