WO2017074012A1 - 무선 통신 시스템에서 단말 간의 직접 통신을 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말 간의 직접 통신을 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2017074012A1
WO2017074012A1 PCT/KR2016/012071 KR2016012071W WO2017074012A1 WO 2017074012 A1 WO2017074012 A1 WO 2017074012A1 KR 2016012071 W KR2016012071 W KR 2016012071W WO 2017074012 A1 WO2017074012 A1 WO 2017074012A1
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maximum
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김태훈
정성훈
김래영
김재현
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엘지전자 주식회사
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a direct communication method and apparatus between terminals for improving communication efficiency in a direct communication between terminals (eg, ProSe communication) environment.
  • a direct communication between terminals eg, ProSe communication
  • 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 is to reduce the radio resources and unnecessary power waste of the terminal in the ProSe communication process.
  • a method for performing direct communication includes receiving a direct communication request message including information on a maximum inactivity period from a remote UE in a process of establishing a direct connection with a remote UE; Starting a timer corresponding to the maximum deactivation interval when data transmission or signaling through a direct connection with the remote UE is completed, and if no message is received from the remote UE until the timer expires, Locally releasing the direct connection.
  • the relay UE may stop the timer and set it to an initial value.
  • the maximum deactivation interval may be determined in consideration of the transmission period, the retransmission time interval, and the maximum number of retransmission allowances of the direct communication keepalive message transmitted by the remote UE.
  • the maximum inactivity interval is determined by the following equation, where [Inactivity timerkeep] ⁇ 'transmission period of keepalive message' + 'retransmission time interval' * 'maximum number of allowed retransmissions' 'Transmission period of keepalive message' indicates the transmission period of the direct communication keepalive message, 'retransmission time interval' indicates the retransmission time interval of the direct communication keepalive message, and 'maximumm number of allowed retransmissions' May indicate the maximum number of retransmission allowances of the direct communication keepalive message.
  • the timer When receiving the direct communication keepalive message including the information on the new maximum deactivation interval from the remote UE after receiving the direct communication request message, the timer may be set according to the information on the new maximum deactivation interval.
  • the maximum deactivation interval is related to a transmission pattern of the direct communication keepalive message transmitted by the remote UE, and the transmission pattern of the direct communication keepalive message includes at least one of mobility, reporting type, and message transmission pattern of the remote UE. It may be determined in consideration of one.
  • the relay UE for solving the technical problem includes a transmitter, a receiver, and a processor operating in connection with the transmitter and the receiver, wherein the processor includes: a maximum inactivity interval from the remote UE in a process of establishing a direct connection with the remote UE; Receiving a direct communication request message including information on a period, and when signaling through a direct connection with the remote UE is completed, start a timer corresponding to the maximum inactivity period, and until the timer expires If no message is received from the UE, it locally releases the direct connection with the remote UE.
  • the communication efficiency is improved by specifically proposing parts not defined in the procedure and signaling of the conventional direct communication between terminals.
  • the conventional communication scheme can be improved by proposing various embodiments of the overall procedures of the direct communication between terminals.
  • 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
  • FIG. 7 shows a basic path for two UEs to communicate in EPS.
  • FIG. 9 illustrates a communication path through an eNodeB between two UEs based on a process.
  • 11 is a diagram illustrating communication through a ProSe UE-to-Network Relay.
  • 12 is a diagram illustrating media traffic of group communication.
  • FIG. 13 shows a procedure of a remote UE performing direct communication through a UE-to-network relay.
  • 14 to 16 are diagrams illustrating direct communication signaling procedures between terminals associated with the proposed embodiment.
  • 17 to 20 are diagrams illustrating a direct communication method between terminals according to a proposed embodiment.
  • 21 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 may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802.xx system, 3GPP system, 3GPP LTE system and 3GPP2 system. 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. .
  • PCRF Policy and Charging Rule Function
  • -OMA DM Open Mobile Alliance Device Management: A protocol designed for the management of mobile devices such as mobile phones, PDAs, portable computers, etc., including device configuration, firmware upgrade, error report, etc. Performs the function of.
  • OAM Operaation Administration and Maintenance
  • a group of network management functions that provides network fault indication, performance information, and data and diagnostics.
  • Non-Access Stratum Upper stratum of the control plane between the UE and the MME.
  • NAS Non-Access Stratum
  • AS Access-Stratum: Includes protocol stack between UE and radio (or access) network, and is in charge of data and network control signal transmission.
  • MO Management object
  • 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).
  • APN Access Point Name: A string indicating or identifying a PDN. In order to access the requested service or network, it goes through a specific P-GW, which means a predefined name (string) in the network to find this P-GW. (For example, internet.mnc012.mcc345.gprs)
  • 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
  • ANDSF Access Network Discovery and Selection Function: Provides a policy that allows a terminal to discover and select available access on an operator basis as a network entity.
  • 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 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 ProSe communication path between two or more ProSe capable terminals. Unless specifically stated otherwise, ProSe communication means one of ProSe E-UTRA communication, ProSe-assisted WLAN direct communication between two terminals, ProSe group communication, or ProSe broadcast communication.
  • 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 ProSe-enabled public safety terminal acting as a communication relay between ProSe-enabled network using E-UTRA and ProSe-enabled public safety terminal
  • Remote UE ProSe-enabled public safety that is connected to the EPC network via ProSe UE-to-Network Relay, ie provided with PDN connection, without being serviced by E-UTRAN in UE-to-Network Relay operation. Terminal.
  • 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.
  • 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 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.
  • the ProSe service refers to a service capable of discovery and direct communication between physically adjacent devices, communication through a base station, or communication through a third device.
  • FIG. 7 illustrates a default data path through which two UEs communicate in EPS. This basic route goes through the operator's base station (eNodeB) and the core network (ie, EPC). In the present invention, such a path will be referred to as an infrastructure data path (or EPC path). In addition, communication through such an infrastructure data path will be referred to as infrastructure communication.
  • eNodeB operator's base station
  • EPC core network
  • FIG. 8 shows a direct mode data path between two UEs based on a process. This direct mode communication path does not go through an eNodeB and a core network (ie, EPC) operated by an operator.
  • FIG. 8 (a) illustrates a case where UE-1 and UE-2 camp on different eNodeBs while transmitting and receiving data through a direct mode communication path.
  • FIG. 8 (b) illustrates camping on the same eNodeB.
  • FIG. 2 illustrates a case in which two UEs that are on exchange data via a direct mode communication path.
  • FIG. 9 shows a locally-routed data path through an eNodeB between two UEs based on a process.
  • the communication path through the eNodeB does not go through the core network (ie, EPC) operated by the operator.
  • EPC core network
  • the EPC may perform an EPC-level ProSe discovery procedure for determining whether proximity between two UEs and informing the UE of this.
  • ProSe Function is to determine whether two UEs are in close proximity and to inform the UE.
  • the ProSe function retrievals and stores process associated subscriber data and / or processor associated subscriber data from the HSS, and performs EPC level process discovery and EPC secondary WLAN direct discovery, authentication and configuration for communication. Can be. It can also operate as a location service client to enable EPC level discovery and provide the UE with information to assist in WLAN direct discovery and communication. Handles EPC ProSe User IDs and Application Layer User IDs, and exchanges signals with 3rd party application servers for application registration identifier mapping. It exchanges signals with ProSe functions of other PLMNs for transmission of proximity requests, proximity alerts, and location reporting. In addition, the ProSe Function provisions various parameters required by the UE for ProSe discovery and ProSe communication. For details on ProSe Function, apply 3GPP TS 23.303.
  • the remote UE may be provided with connectivity to the EPC through the UE-to-Network Relay to communicate with an application server (AS) or participate in group communication.
  • AS application server
  • 12 shows an example in which a remote UE participates in group communication.
  • UEs 1 to 6 which are UEs belonging to the same group, may receive downlink traffic through unicast or MBMS for a specific media constituting group communication.
  • the remote UE although not in E-UTRAN coverage, sends media traffic to other group members (i.e., generates directional link traffic) by participating in a group communication via UE-to-Network Relay, or by another group member.
  • One media traffic can be received.
  • a GCS AS Group Communication Service Application Server
  • GC1 Global System for Mobile Communications
  • ii) reception of uplink data from a UE in unicast and iii) for all UEs in a group, using Unicast / MBMS delivery.
  • Data delivery iv) transmission of application level session information through the Rx interface to the PCRF, v) support for service continuity procedures for UEs switching between Unicast Delivery and MBMS Delivery.
  • GCS AS, Public Safety AS, GCSE AS Group Communication Service Enabler Application Server
  • GCS AS, Public Safety AS, GCSE AS Group Communication Service Enabler Application Server
  • the details of group communication shall apply mutatis mutandis to TS 23.468.
  • FIG. 13 illustrates a procedure in which a remote UE not served by the E-UTRAN performs direct communication through the UE-to-network relay.
  • a UE capable of operating as a ProSe UE-to-Network Relay may connect to the network and create a PDN connection to provide relay traffic to the remote UE.
  • a PDN connection supporting UE-to-Network Relay is used only for supporting relay traffic to a remote UE.
  • the relay UE creates a PDN connection through an initial connection to the E-UTRAN (S1310).
  • the relay UE obtains an IPv6 prefix through a prefix delegation function.
  • the relay UE performs a discovery procedure with the UE according to the model A or the model B with the remote UE (S1320).
  • the remote UE selects the relay UE found by the discovery procedure and establishes a one-to-one direct connection (S1330). If there is no PDN connection according to the relay UE ID or additional PDN connection is required for relay operation, the relay UE initiates a new PDN connection procedure (S1340).
  • an IPv6 prefix or an IPv4 address is assigned to the remote UE (S1350), and thus an uplink / downlink relay operation is started.
  • an IPv6 stateless address auto-configuration procedure is performed, which consists of signaling a router solicitation from the remote UE to the relay UE and signaling a router advertisement from the relay UE to the remote UE.
  • DHCPv4 discovery signaling from remote UE to relay UE
  • DHCPv4 offer signaling from relay UE to remote UE
  • DHCPv4 request signaling from remote UE to relay UE
  • IPv4 address allocation using DHCPv4 process consisting of ACK signaling (from relay UE to remote UE) is performed.
  • the relay UE performs a remote UE reporting procedure informing the MME that the remote UE is connected to it (S1360).
  • the MME notifies that the new remote UE is connected by performing a remote UE report notification procedure for the SGW and the PGW (S1370).
  • the remote UE communicates with the network through the relay UE (S1380).
  • TS 23.303 shall apply mutatis mutandis.
  • FIGS. 14 to 16 are diagrams illustrating direct communication signaling procedures between terminals associated with the proposed embodiment.
  • 14 shows a process of establishing a direct connection between a remote UE and a relay UE and signaling messages used
  • FIG. 15 shows a process after a direct connection between a remote UE and a relay UE is established and a signaling message used
  • 16 illustrates a process in which a direct connection between a remote UE and a relay UE is released and a signaling message used.
  • an initiating UE which initiates direct connection establishment, sends a direct communication request message to the target UE. (S1410, S1430). If the target UE can establish a direct connection with the initiating UE, the target UE responds and transmits a direct communication accept message (S1420). On the other hand, if the direct connection cannot be established, the target UE transmits a direct communication reject message (S1440). In the above-described process, the initiating UE can start the timer T4100 with the transmission of the direct connection request message. The timer T4100 is stopped as a response from the target UE is received. If the response is not received before the timer expires, the initiating UE may retransmit the message to the target UE.
  • FIG. 15 is demonstrated.
  • two UEs eg, a remote UE and a relay UE
  • a direct communication keepalive message may be transmitted and received between two terminals to confirm that the direct connection is valid and maintain the direct connection.
  • a requesting UE transmits a direct communication keepalive message to a peer UE (S1510), and a timer T4101 may be started with the transmission.
  • the peer UE Upon receiving the keepalive message, transmits a direct communication keepalive ACK message to the UE requesting the keepalive message (S1520).
  • T4101 is a timer for determining whether to retransmit the previously transmitted direct communication keepalive message
  • T4102 is a timer for determining when to transmit a new direct communication keepalive.
  • the 16 shows a procedure for releasing a direct connection.
  • the UE which has decided to release the direct connection, becomes a releasing UE and transmits a direct communication release message to a peer UE (S1610 and S1630).
  • the peer UE transmits a direct communication release accept message to the release UE in response to the message received from the release UE (S1620).
  • the timer T4103 may be started with the transmission of the direct communication release message, and the timer T4103 is stopped with the reception of the direct communication release acknowledgment message.
  • an operation when an initiating UE (UE) starting in a direct connection establishment process receives a rejection message.
  • a relay UE making a direct connection with one or more remote UEs continues to send a discovery message.
  • the third remote UE receiving the discovery message may transmit a direct communication request message to the relay UE, and the relay UE transmits a direct communication rejection message because it does not want to communicate with the third remote UE.
  • the rejection message includes a reject cause, which may be problematic due to the specific operation of the initiating UE receiving the rejection message.
  • a process of not selecting the relay UE again is required.
  • the initiating UE sends a direct communication request message to the target UE, it may be a problem that a new relay is discovered before an acknowledgment or rejection response is received from the target UE.
  • the initiating UE starts the timer T4100 while transmitting a direct communication request message, as described above with reference to FIG. 14.
  • the discovery procedure may be operated simultaneously with the direct connection establishment procedure in operation. Before the initiating UE receives a response to the direct communication request message, the discovery procedure may be performed by a new discovery procedure to provide a better relay UE (ie, a target UE). If found, the action needs to be specifically defined.
  • a problem may occur in the direct disconnection process after the direct connection is established. There is a problem because there is no specific definition for the direct disconnect message of the remote UE that has received the direct disconnect message transmitted by the relay UE. When a release cause is transmitted with a direct disconnect message, the specific operation of the remote UE that receives it needs to be defined, especially in terms of preventing the remote UE from reselecting the relay UE. It is true. In addition, similar to that described in the first problem above, the operation of the remote UE according to the temporary release reason and the permanent release reason needs to be distinguished.
  • the subject that transmits the direct communication keep-alize message will be a problem.
  • a requesting UE simply transmits a direct communication keep-alive message, but it does not describe in detail which UE will serve as the requesting UE.
  • both UEs may transmit a keepalive message. In this case, not only signaling overhead may occur, leading to unnecessary waste of radio resources, but also a burden of coordinating transmission timing between two UEs.
  • the problem of the case where the requesting UE (requesting UE) does not receive a response after the transmission of the direct communication keepalive message should also be solved.
  • This problem may similarly occur even if the initiating UE, which sent the direct communication request message, has not received a response.
  • a UE / requesting UE that starts after the expiration of a timer that starts with the transmission of two messages retransmits the message, which may be problematic because there is no specific definition for after retransmission up to the maximum number of retransmission repetitions. If the response is not received despite repeated retransmissions, it may be because the quality of the communication connection is poor, and the problem of continuing to occupy the wireless channel even though it is not necessary to maintain the communication connection needs to be solved.
  • a case in which a releasing UE described with reference to FIG. 16 does not receive a response from a peer UE after transmitting a direct disconnection message may be considered.
  • the release UE repeatedly retransmits the release message until it receives a release acknowledgment message from the peer UE. Accordingly, there is a problem that unnecessary signaling may be repeatedly performed.
  • a problem may occur with respect to a triggering condition and a process of selecting a candidate of a target UE in a relay selection / reselection process of a remote UE. That is, in TS 24.334, a problem may occur because the triggering conditions of the relay selection / reselection procedure and which UE are selected as candidates of the target UE are not defined in detail.
  • FIG. 17 to 20 are diagrams illustrating a direct communication method between terminals according to a proposed embodiment.
  • FIG. 17 describes an embodiment of the first and second problems described above
  • FIG. 18 illustrates the third problem described above
  • FIG. 19 illustrates the fourth embodiment.
  • the fifth problem FIG. 20 describes embodiments for solving the sixth problem
  • the embodiment of the seventh problem is collectively described.
  • the term 'back-off timer' or 'timer' is used in various embodiments, and although the name of a specific timer is not defined or explained, according to each embodiment and the application to which it is applied. It can mean another kind of timer.
  • the initiating UE may operate in two ways. First, the target UE which has transmitted the direct communication rejection message is included in the forbidden UE list for link setup. UEs included in the list may be excluded from the connection establishment process, and may be excluded together in the discovery procedure.
  • the initiating UE starts a predetermined backoff timer upon receiving a reject message.
  • the backoff timer value may be sent to the initiating UE included in the direct communication rejection message and may be already configured in the initiating UE, but instead of the value already set if it is included in the message and sent to the initiating UE The received value is used.
  • the UE initiating while the backoff timer is in operation does not proceed with the connection establishment process for the UE that has transmitted the rejection message and excludes the UE from the discovery procedure.
  • the initiating UE adds the target UE to the forbidden UE list and starts a timer upon receiving the rejection message. Until the timer expires, the target UE is added to the prohibited UE list, and the target UE may be deleted from the prohibited UE list when the timer expires.
  • two or more reasons for rejection may be utilized to distinguish whether the restriction of the reselection of the target UE is permanent or temporary, or to inform the UE of explicitly initiating the reselection.
  • one reason for rejection (for example, reason # 1) is used when permanently restricting the reselection of the target UE, and the UE receiving the rejection message including the reason for rejection is The connection setup or discovery procedure may not be performed to the target UE.
  • the method of adding the above-described target UE to the prohibited UE list may be utilized.
  • the reason for refusal when permanently restricting reselection is "# 1: direct communication to target UE not allowed and retransmission. not allowed) ". If reselection of the target UE is prohibited, the transmission of all messages, including PC5 signaling messages to the target UE, is also prohibited.
  • Another reason for rejection is "direct communication to target UE not allowed but retransmission allowed” or "reason # 4: direct communication to target UE.”
  • "Direct communication to target UE temporarily not allowed” may be newly defined. This reason for rejection is distinguished from the reason for rejection for the permanent restriction described above, and the initiating UE receiving this may retransmit a communication request message directly to the target UE. That is, 'retransmission' described in the reason for rejection means that the direct communication request message is retransmitted to the same target UE that has transmitted the direct communication rejection message.
  • a timer may be utilized similar to that described above. That is, when a timer is previously set in a UE that is received or started with a timer included in the reject message, the corresponding timer value may be utilized to temporarily limit reselection of the target UE. If the timer is applied, the initiating UE may wait for the expiration of the timer to perform retransmission to the target UE, and the connection establishment procedure or discovery procedure should also be performed after the expiration of the corresponding timer. On the other hand, if the timer is not applied, the initiating UE may proceed with retransmission immediately after receiving the rejection message as necessary.
  • the initiating UE that has received the rejection message including the reason # 1 described above cannot perform the reselection procedure to find a new target UE since it cannot permanently reselect the target UE.
  • the initiating UE receiving the rejection message including reason # 4 may retransmit the direct communication request message as soon as connection establishment is required. That is, even without a timer, by using two or more reasons for rejection, it is possible to prevent permanent / temporary reselection of the target UE.
  • the proposed UE transmits a direct communication request message to the target UE (ie, a relay UE) (S1710) and receives a direct communication rejection message.
  • the target UE ie, a relay UE
  • the initiating UE performs the reselection procedure except for the target UE which transmitted the rejection message (S1730).
  • the reason for rejection included in the rejection message is the temporary reason for rejection (S1740)
  • the initiating UE performs the reselection procedure except for the target UE while the timer is running (S1750). If the timer is not used, even if a temporary reason for rejection is received, the initiating UE may immediately retransmit the direct communication request message or perform a reselection procedure for the target UE.
  • the target UE is reselected and the timer value may be included in the direct communication rejection message and transmitted to the initiating UE.
  • Table 2 shows an example in which a direct communication rejection message indicates whether a target UE is reselected, and Tables 3 and 4 indicate an 'extended PC5 signaling cause' IE (Information Element) indicating the reason. Shows an example in which is implemented in bits.
  • E-UTRAN allowed value (octet 1, bit 1) Bit 1 0 reselection allowed (or, retransmission allowed) One reselection not allowed (or, retransmission not allowed) Bit 2 to 4 of octet 1 are spare and shall be coded as zero
  • Table 5 shows an example in which the direct communication rejection message includes a timer value for temporarily limiting reselection of the target UE, and Tables 6 and 7 show actual implementation examples of the timer value.
  • Timer value (octet 2) Bit 5 to 1 represent the binary coded timer value.
  • Bit 6 to 8 defines the timer value unit for T4xxx as follows: Bit 8 Bit 7 Bit 6 0 0 0 value is incremented in multiples of 2 seconds 0 0 One value is incremented in multiples of 1 minute 0 One 0 value is incremented in multiples of decihours One One One value indicates that the timer is deactivated Other values shall be interpreted as multiples of 1 minute in this version of the porotocol.
  • the initiating UE starts the timer T4100 and waits for a response from the target UE while transmitting a direct communication request message according to the direct connection establishment procedure.
  • the initiating UE may proceed with the discovery process separately from the ongoing direct connection establishment procedure, and the discovery procedure may be performed simultaneously with the direct connection establishment procedure.
  • the discovery procedure may be a UE-to-network relay discovery operation, in which a relay discovery addition for which UE-to-network relay discovery announces Temporary Mobile Group Identity (TMGI) related information that can be received and forwarded by the UE-to-network relay discovery. It may also be an operation of transmitting relay discovery additional information.
  • TMGI Temporary Mobile Group Identity
  • the operation of the initiating UE will be described when the initiating UE finds / selects a target UE having a better quality of the wireless connection through the above-described discovery procedure before receiving the response from the target UE.
  • the UE while the timer T4100 is in operation, the UE cannot transmit a new direct communication request message to the same target UE. This means that it is possible to send a communication request message directly to the new target UE.
  • the initiating UE may stop the timer T4100 and start a new connection establishment procedure. That is, the initiating UE may stop the timer in operation to terminate the direct connection establishment procedure and start the connection establishment procedure with the new target UE. In this case, even if the initiating UE receives a direct communication grant message from the previous target UE, the initiating UE does not use the direct connection and performs the direct disconnection procedure for the previous target UE.
  • the initiating UE may start a new direct connection establishment procedure without stopping the running timer. Even in this case, even if the initiating UE receives a direct communication grant message from the previous target UE, the initiating UE does not use the direct connection and performs the direct disconnection procedure for the previous target UE.
  • the third embodiment proposes an operation of a remote UE for a direct communication release message.
  • the releasing UE may transmit a direct communication release message to the peer UE (peer UE, or remote UE).
  • This direct communication release message can include information indicating "reason # 1: communication to peer UE no longer needed” as the reason for the release.
  • this release reason may not clearly express the intention of the UE to release. That is, when the communication through the direct connection between the relay UE and the remote UE is normally terminated, such a release reason is not a problem, but the connection is released for abnormal reasons (for example, when the wireless connection quality is unexpectedly degraded). In this case, a new release reason needs to be defined to prevent reselection of the relay UE.
  • the reason described in the first embodiment may be similarly used in that it is for the purpose of preventing reselection of the releasing UE. That is, "direct communication to target UE not allowed" proposed as the reason for rejection may be used as a reason for release or a newly defined reason for release may be used.
  • the peer UE may operate in two ways.
  • the UE for releasing the communication release message is included in the forbidden UE list for link setup. UEs included in the list may be excluded from the connection establishment process, and may be excluded together in the discovery procedure.
  • the peer UE starts a predetermined backoff timer upon receiving the release message.
  • the backoff timer value may be included in the direct communication release message and sent to the peer UE, or may be already configured in the peer UE, but if included in the message and sent to the peer UE, the value received instead of the already set value This is used. While the backoff timer is in operation, the peer UE does not proceed with the connection establishment process for the releasing UE that has sent the release message, and excludes the releasing UE from the discovery procedure.
  • the two approaches can be applied together. That is, when the peer UE receives the release message, the peer UE adds the de-targeting UE to the prohibited UE list and starts a timer. Until the timer expires, the canceling UE list is added to the prohibited UE list, and when the timer expires, the canceling UE list may be deleted.
  • one release reason (for example, reason # 1) is used when permanently restricting the reselection of a UE that releases, and the peer receiving the release message including the release reason.
  • the UE may not proceed with connection establishment or discovery procedure to the releasing UE.
  • the method of adding the canceling UE described above to the prohibited UE list may be utilized.
  • the release reason when permanently restricting the reselection is "# 1: direct communication to the target UE not allowed and retransmission is prohibited (direct communication to target UE not allowed and retransmission). not allowed) ". If reselection of the releasing UE is prohibited, the transmission of all messages, including PC5 signaling messages, to the releasing UE is also prohibited.
  • a timer may be utilized similar to that described above. That is, when the timer is included in the release message or the timer is preset in the peer UE, the timer value may be utilized to limit the reselection of the UE temporarily releasing. If the timer is applied, the peer UE may perform retransmission to the UE that waits for the expiration of the timer, and a connection establishment procedure or discovery procedure should also be performed after waiting for the expiration of the corresponding timer. On the other hand, if the timer is not applied, the peer UE may proceed with retransmission immediately after receiving the release message as needed.
  • the peer UE receiving the release message including the above-described reason # 1 cannot perform a reselection procedure for finding a new relay UE since the peer UE cannot permanently reselect the canceling UE.
  • the peer UE receiving the release message including reason # 4 may retransmit the communication request message directly. That is, even if there is no timer, it is possible to prevent permanent / temporary reselection of the releasing UE by utilizing two or more reasons for rejection.
  • the proposed UE transmits a communication release message directly to a peer UE (ie, a remote UE) (S1810 and S1830).
  • the peer UE performs the reselection procedure except for the release UE transmitting the release message (S1820).
  • the release reason included in the release message is the temporary release reason (S1830)
  • the peer UE performs the reselection procedure except for the UE which releases while the timer is running (S1840). If the timer is not used, even if a temporary reason for rejection is received, the peer UE may immediately perform a reselection procedure for the UE that retransmits or releases the direct communication request message.
  • whether to deselect the UE to be released and the timer value may be included in the direct communication release message and transmitted to the peer UE.
  • Table 8 below shows an example in which a direct communication release message indicates whether or not a UE is reselected, and Tables 9 and 10 indicate an 'extended PC5 signaling cause' IE (Information Element) indicating the reason. ) Shows an example in which bits are implemented.
  • E-UTRAN allowed value (octet 1, bit 1) Bit 1 0 reselection allowed (or, retransmission allowed) One reselection not allowed (or, retransmission not allowed) Bit 2 to 4 of octet 1 are spare and shall be coded as zero
  • Table 11 shows an example in which the direct communication release message includes a timer value for temporarily limiting the reselection of the UE to release, and Tables 12 and 13 show examples of actual implementation of the timer value.
  • Timer value (octet 2) Bit 5 to 1 represent the binary coded timer value.
  • Bit 6 to 8 defines the timer value unit for T4xxx as follows: Bit 8 Bit 7 Bit 6 0 0 0 value is incremented in multiples of 2 seconds 0 0 One value is incremented in multiples of 1 minute 0 One 0 value is incremented in multiples of decihours One One One value indicates that the timer is deactivated Other values shall be interpreted as multiples of 1 minute in this version of the porotocol.
  • the third embodiment described above may be applied to the case of checking the quality of the wireless connection through the discovery message and transmitting a direct communication release message because the quality of the wireless connection drops below a certain level.
  • UE will be a subject that transmits a direct communication keepalive message between a remote UE and a relay UE.
  • TS 24.334 defines a UE that transmits a direct communication keepalive message as a 'requesting UE'.
  • Three ways can be considered for selecting the 'requesting UE'. First, it may be determined as a UE requesting a UE that is a subject for transmitting a specific message. For example, the UE sending the direct communication request message or the UE sending the direct communication grant message can be determined as the 'requesting UE' which then sends the keepalive message. On the contrary, the direct communication request message or the direct communication approval message can recognize that the other party becomes the requesting UE and the peer UE that is the other node.
  • a method of selecting a specific UE as a requesting UE That is, in TS 23.303, a remote UE and a relay UE establishing one-to-one communication are defined, and in the relay scenario, the remote UE or the relay UE may be a requesting UE.
  • the UE receiving the keep-alive message may recognize that the UE is a peer UE.
  • a third method may also consider a method in which a specific UE has a decision to select a requesting UE.
  • the UE-to-network relay UE may determine which of itself and the remote UE will be the requesting UE.
  • the remote UE may select the requesting UE.
  • the UE having the decision right decides the requesting UE and delivers it to the other UE.
  • an indicator indicating which UE is determined as the requesting UE may be delivered to the counterpart UE, and the indicator may be included in a PC5 signaling message (eg, a direct communication request message or a direct communication acknowledgment message) to the counterpart UE.
  • the indicator may inform the requesting UE by explicitly indicating to UE A or UE B, for example, bit '0' indicates that UE A is selected and bit '1' indicates that UE B has been selected as the requesting UE. Can be.
  • the above-described UE A or UE B may be a relay UE or a remote UE.
  • either UE may select the requesting UE in consideration of the situation of the two UEs. That is, the requesting UE may select the requesting UE in consideration of information about a state of each UE (for example, a load state, a battery state, a class of the terminal, etc.). Also, a UE having information of both UEs may compare information of two UEs to determine which UE is suitable for the requesting UE.
  • a state of each UE for example, a load state, a battery state, a class of the terminal, etc.
  • a UE having information of both UEs may compare information of two UEs to determine which UE is suitable for the requesting UE.
  • the direct communication request message will be described.
  • the initiating UE starts a timer T4100 with the transmission of the direct communication request message and resends the direct communication request message when the timer expires.
  • retransmission may be made up to the maximum allowable retransmission number.
  • the initiating UE if a direct communication request message is transmitted but no response is received from the target UE until the maximum number of retransmissions allowed, the initiating UE aborts the connection establishment procedure for the corresponding direct connection and discovers another target UE.
  • the procedure may be performed (S1910, S1920).
  • a connection establishment procedure with the corresponding UE may be performed.
  • An initiating UE is no longer a target because no acknowledgment or rejection message has not been received in response to the direct communication request message until the maximum number of retransmissions may indicate that it is not already able to establish a direct connection with the target UE. There is no need to maintain or proceed with the connection establishment procedure with the UE. Accordingly, the initiating UE performs a relay reselection procedure for a new connection establishment procedure.
  • the direct communication request message may be transmitted again to the target UE which has transmitted the direct communication request message in the reselection process.
  • the initiating UE since it may be inefficient for the initiating UE to directly transmit a communication request message to the same target UE and proceed with the connection establishment procedure, the initiating UE may operate to enable retransmission after a certain time interval has elapsed.
  • the initiating UE starts a backoff timer after stopping the connection establishment procedure and does not send a communication request message or perform a discovery procedure directly to the same target UE before the timer expires.
  • the UE starting after the timer expires may retransmit the communication request message directly to the same target UE to proceed with the connection establishment procedure, perform a reselection procedure for the target UE, or proceed with the discovery procedure.
  • the keep-alive confirmation message is not received after the keep-alive message is transmitted, it can be divided into two types. First, the requesting UE sent a keepalive message but the peer UE did not receive it. Second, the peer UE received a keepalive message and sent a keepalive confirmation message but the requesting UE did not receive it. In both cases, the requesting UE and the peer UE may determine that the current direct connection is no longer valid. The two UEs can then locally release the direct connection.
  • the requesting UE ie, the remote UE
  • the requesting UE retransmits the keepalive message after the timer T4101 started with the transmission of the direct communication keepalive message expires and repeats the retransmission up to the maximum number of retransmissions allowed (S1940). If no response is received from the peer UE in the attempt to retransmit for the maximum number of retransmission allowances (eg, a rejection response or an acknowledgment), the requesting UE determines that the current wireless connection quality is no longer valid. . Subsequently, the requesting UE stops the keepalive procedure and locally releases the radio connection (S1950).
  • the method of locally releasing the radio connection may be performed by notifying the eNB via sidelink UE information that, in the case of Model 1 in E-UTRAN coverage, the communication with the peer UE is terminated. Upon receipt of this, the eNB stops allocating radio resources used for transmission to the peer UE. If it is model 2 or out of E-UTRAN coverage in E-UTRAN coverage, the requesting UE stops transmitting operations for the peer UE and stops using radio resources used for transmission.
  • the UE that has released the wireless connection locally performs a discovery procedure to find another target UE. If another target UE is found, a direct connection establishment procedure with the target UE is performed and a reselection procedure for selecting a new target UE is performed. In this case, the discovery procedure or the direct connection establishment procedure for the same target UE may not proceed immediately, but may be performed after a predetermined time has been exceeded. Similar to the case of the direct communication request message described above, a scheme of using a backoff timer may also be considered. That is, the requesting UE starts a timer after stopping the keepalive procedure, and does not proceed with discovery or connection establishment procedure for the same peer UE before the timer expires. After the timer expires, the requesting UE may retransmit the communication request message directly to the same peer UE to proceed with the connection establishment procedure, perform a reselection procedure for the same peer UE, or proceed with the discovery procedure.
  • the peer UE receives the communication keepalive message directly from the requesting UE and transmits it to the requesting UE.
  • the peer UE may be a problem because there is no message retransmission operation that can determine the current wireless connection, such as the requesting UE.
  • a requesting UE ie, a remote UE
  • the peer UE starts the deactivation timer T4abcd when it is time for no communication or PC5 signaling to occur after the radio connection is established (i.e., the completion of the transmission of the data packet or just after the completion of the signaling).
  • This timer T4abcd is a timer that operates for the maximum inactivity period described above, and is stopped again when any communication or PC5 signaling starts (that is, when data packet transmission starts) and is set to an initial value.
  • the peer UE determines that the wireless connection with the requesting UE is no longer valid and releases the wireless connection locally (S1960).
  • the timer T4abcd corresponding to the maximum inactivity interval should be set in consideration of the number of keepalive maximum retransmissions of the requesting UE.
  • the maximum deactivation interval may be calculated in consideration of a transmission period in which the requesting UE transmits a keepalive message, a retransmission time interval of the keepalive message, and a maximum number of retransmissions. For example, the maximum deactivation interval may be calculated according to Equation 1 below.
  • 'Inactivity timerkeep' is a parameter representing a maximum inactivity period
  • 'transmission period of keepalive message' is a period in which the requesting UE transmits a keep-alive message
  • 'retransmission time interval' is a keep-alive message in the requesting UE.
  • the interval between retransmissions, 'maximumm number of allowed retransmissions' is a parameter indicating the maximum allowed number of times that the requesting UE can retransmit the keepalive message.
  • the maximum deactivation interval calculated as described above may be received from the requesting UE through a direct communication request message in a connection establishment procedure.
  • the maximum deactivation interval may be a value preset by itself to the peer UE, but when the value is included in the direct communication request message, the peer UE follows the received value.
  • the maximum deactivation interval may be included in the direct communication keepalive message transmitted by the requesting UE and transmitted to the peer UE, and when the new maximum deactivation interval value is received, the peer UE replaces the previously stored value.
  • the maximum deactivation interval may be set differently for each requesting UE. That is, the local configuration value may be different for each UE, since the retransmission interval or the maximum number of retransmission allowances of the keepalive message may be implemented differently for each UE. In particular, considering that mobility, reporting type, message transmission pattern, etc. are all different for each UE, a value corresponding to the maximum deactivation interval may be set differently for each UE.
  • the peer UE when the timer T4abcd corresponding to the maximum deactivation interval expires, the peer UE locally releases the radio connection. In this process, the peer UE may send a release message to the requesting UE prior to locally releasing the wireless connection. That is, the peer UE may transmit a direct communication release message to the UE requesting a direct communication release message according to the expiration of the timer T4abcd corresponding to the maximum inactivity interval, and then may locally release the radio connection.
  • a description will be given of a sixth embodiment, in which a UE dismissing sends a communication release message directly to a peer UE but does not receive a response.
  • the description will be made in terms of a release UE (eg, a relay UE) and a peer UE (eg, a remote UE).
  • the releasing UE sends a direct communication release message to the peer UE (S2010), and starts the timer T4103.
  • the releasing UE may locally release the direct connection without retransmission of the release message.
  • the releasing UE may retransmit the direct communication release message up to the maximum number of retransmissions allowed after expiration of the timer T4103, and may locally release the direct connection if the response is not received even up to the maximum number of retransmissions (S2030).
  • whether or not to perform retransmission may vary depending on the situation of the UE which releases, for example, depending on the release reason included in the direct communication release message.
  • the peer UE When the peer UE receives a direct communication release message from the releasing UE, the peer UE transmits to the UE releasing the direct communication release acknowledgment message.
  • the peer UE may be a problem because there is no defined message retransmission operation that can determine the current wireless connection, such as the UE to release.
  • a peer UE For a peer UE, an embodiment proposes that a peer UE defines a maximum inactivity period and releases a direct connection locally if no message is received during that period. Specifically, when the peer UE reaches a time when no communication occurs or PC5 signaling does not occur after the direct communication release acknowledgment message (that is, when the transmission of the data packet is completed or immediately after the completion of the transmission of signaling), Start the inactivity timer T4abcd.
  • This timer T4abcd is a timer that operates for the maximum inactivity period described above, and is stopped again when any communication or PC5 signaling starts (that is, when data packet transmission starts) and is set to an initial value.
  • the peer UE determines that the wireless connection with the releasing UE is no longer valid and releases the wireless connection locally (S2040).
  • the timer T4abcd corresponding to this maximum deactivation interval should be set in consideration of the number of keep-alive maximum retransmissions of the releasing UE.
  • the maximum deactivation interval may be calculated in consideration of a transmission period in which the deactivating UE transmits a keepalive message, a retransmission time interval of the keepalive message, and a maximum number of retransmissions. For example, the maximum deactivation interval may be calculated according to Equation 1 described above.
  • the maximum deactivation interval according to the above may be calculated and stored by the peer UE, or may be any value set.
  • the maximum deactivation interval calculated by the peer UE may be previously transmitted to the UE to release through a direct communication request message in the process of establishing direct connection with the UE to release (for example, S1930 of FIG. 19).
  • this maximum deactivation interval may be set differently for each peer UE. That is, the local configuration value may be different for each UE, since the retransmission interval or the maximum number of retransmission allowances of the keepalive message may be implemented differently for each UE. In particular, considering that mobility, reporting type, message transmission pattern, etc. are all different for each UE, a value corresponding to the maximum deactivation interval may be set differently for each UE.
  • the remote UE which receives the direct communication rejection message or the direct communication release message is set to not reselect the relay UE has been described. If a permanent rejection reason / release reason is received, the remote UE remembers the relay UE and excludes it from the relay UE selection / reselection process (or target UE selection / reselection process). Subsequently, a selection / reselection process for selecting a new relay UE is performed.
  • the remote UE may send a direct communication request message directly to the same UE if connection establishment is required. Conversely, if a temporary rejection reason / release reason is received but the retransmission cannot be performed immediately (for example, if the timer value is not zero, not deactivated, or is not null), then a connection establishment is required.
  • the remote UE may perform a relay UE selection / reselection process for the same UE, or wait for a predetermined time period (eg, an expiration time of a timer) and then send a direct communication request message directly to the same UE.
  • relay UE selection / reselection may be triggered even when retransmission is attempted up to the maximum number of allowable times for retransmission of a specific message but no response is received from the counterpart node. That is, when a response to the direct communication rejection message is not received but direct connection establishment is required, the remote UE performs a relay UE selection / reselection procedure. Similarly, if the acknowledgment for the direct communication keepalive message is not received, the remote UE releases the direct connection locally and performs a relay UE selection / reselection procedure.
  • a rejection reason / release reason or an indicator not allowing reselection for the UE may be received together.
  • the initiating UE or peer UE should exclude the UE from selection or reselection of the target UE.
  • UEs that transmit a rejection / release message in the process of selecting a candidate target UE for establishing a new direct connection are excluded. This process may be performed by adding a UE to the prohibited UE list, and the UE added to the prohibited UE list is excluded from the selection / reselection process of the new target UE.
  • 21 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 direct communication method between terminals as described above can be applied to various wireless communication systems including not only 3GPP systems but also IEEE 802.16x and 802.11x systems. Furthermore, the proposed method can be applied to mmWave communication system using ultra high frequency band.

Abstract

리모트 UE와의 직접 연결 설정 과정에서 리모트 UE로부터 최대 비활성화 구간에 대한 정보를 포함하는 직접 통신 요청 메시지를 수신하고, 리모트 UE와의 직접 연결을 통한 데이터 전송 또는 시그널링이 완료되면 최대 비활성화 구간에 대응하는 타이머를 시작하고, 타이머가 만료할 때까지 리모트 UE로부터 어떠한 메시지도 수신되지 않는 경우, 리모트 UE와의 직접 연결을 로컬 해제하는 직접 통신 방법 및 릴레이 UE가 개시된다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말 간의 직접 통신을 방법 및 이를 위한 장치
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 구체적으로는 단말 간의 직접 통신(예를 들어, ProSe 통신) 환경에서 통신 효율을 개선하기 위한 단말 간의 직접 통신 방법 및 그 장치에 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 ProSe 통신 과정에서 단말의 무선 자원과 불필요한 전력 낭비를 줄이는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래에 정의되지 않은 단말간 직접 통신 절차들을 제안함으로써 효율적인 통신을 구현하는 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 직접 통신 수행 방법은, 리모트 UE와의 직접 연결 설정 과정에서, 리모트 UE로부터 최대 비활성화 구간(maximum inactivity period)에 대한 정보를 포함하는 직접 통신 요청(direct communication request) 메시지를 수신하는 단계, 리모트 UE와의 직접 연결을 통한 데이터 전송 또는 시그널링이 완료되면 최대 비활성화 구간에 대응하는 타이머를 시작하는 단계, 및 타이머가 만료할 때까지 리모트 UE로부터 어떠한 메시지도 수신되지 않는 경우, 리모트 UE와의 직접 연결을 로컬 해제(locally release)하는 단계를 포함한다.
타이머가 만료하기 전에 리모트 UE로부터 데이터 전송 또는 시그널링 메시지가 수신되는 경우, 릴레이 UE는 타이머를 중지하고 초기 값으로 설정할 수 있다.
최대 비활성화 구간은 리모트 UE가 전송하는 직접 통신 킵얼라이브(direct communication keepalive) 메시지의 전송 주기, 재전송 시간 간격 및 최대 재전송 허용 횟수를 고려하여 결정될 수 있다.
최대 비활성화 구간은 아래의 수학식에 따라 결정되며, [수학식] 'Inactivity timerkeep' ≥ 'transmission period of keepalive message' + 'retransmission time interval' * 'maximum number of allowed retransmissions' 수학식에서 'Inactivity timerkeep'은 최대 비활성화 구간을 나타내고, 'transmission period of keepalive message'는 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 주기를 나타내고, 'retransmission time interval'은 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 재전송 시간 간격을 나타내고, 'maximumm number of allowed retransmissions'은 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 최대 재전송 허용 횟수를 나타낼 수 있다.
직접 통신 요청 메시지를 수신한 이후에 리모트 UE로부터 새로운 최대 비활성화 구간에 대한 정보를 포함하는 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 수신하는 경우, 타이머는 새로운 최대 비활성화 구간에 대한 정보에 따라 설정될 수 있다.
최대 비활성화 구간은 리모트 UE가 전송하는 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 패턴과 관련되고, 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 패턴은 리모트 UE의 모빌리티(mobility), 리포팅 타입(reporting type) 및 메시지 전송 패턴 중 적어도 하나를 고려하여 결정될 수 있다.
릴레이 UE와 리모트 UE 중에서 리모트 UE만이 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 전송할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 릴레이 UE는, 송신부, 수신부, 및 송신부 및 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되, 프로세서는, 리모트 UE와의 직접 연결 설정 과정에서, 리모트 UE로부터 최대 비활성화 구간(maximum inactivity period)에 대한 정보를 포함하는 직접 통신 요청(direct communication request) 메시지를 수신하고, 리모트 UE와의 직접 연결을 통한 시그널링이 완료되면 최대 비활성화 구간에 대응하는 타이머를 시작하고, 타이머가 만료할 때까지 리모트 UE로부터 어떠한 메시지도 수신되지 않는 경우, 리모트 UE와의 직접 연결을 로컬 해제(locally release)한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째로, 단말간 직접 통신이 이루어지는 과정에서 불필요한 시그널링이 줄어들게 되어, 무선 자원의 낭비와 단말의 전력 낭비를 줄일 수 있다.
둘째로, 종래 단말간 직접 통신의 절차와 시그널링에 정의되지 않은 부분들을 구체적으로 제안함으로써 통신 효율을 개선하는 것이다.
셋째로, 단말간 직접 통신의 전반적인 절차들에 대해 다양한 실시 예들을 제안함으로써 종래의 통신 방식을 개선할 수 있다.
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 EPS에서 두 UE가 통신하는 기본적인 경로를 도시한다.
도 8은 프로세에 기반한 두 UE 간의 직접 모드 통신 경로를 도시한다.
도 9는 프로세에 기반한 두 UE 간의 eNodeB를 거치는 통신 경로를 도시한다.
도 10에는 Non-Roaming Reference Architecture이 도시되어 있다.
도 11은 ProSe UE-to-Network Relay를 통한 커뮤니케이션을 나타낸 도면이다.
도 12는 그룹 커뮤니케이션의 미디어 트래픽을 나타낸 도면이다.
도 13은 리모트 UE가 UE-to-network relay를 통한 직접 통신을 수행하는 절차를 도시한다.
도 14 내지 도 16은 제안하는 실시 예와 관련된 단말 간 직접 통신 시그널링 절차들을 도시하는 도면이다.
도 17 내지 도 20은 제안하는 실시 예에 따른 단말 간 직접 통신 방법들을 도시하는 도면이다.
도 21은 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 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.
- PCRF (Policy and Charging Rule Function): 서비스 flow 별로 차별화된 QoS 및 과금 정책을 동적(dynamic) 으로 적용하기 위한 정책 결정(Policy decision)을 수행하는 EPS 네트워크의 네트워크 노드.
- OMA DM (Open Mobile Alliance Device Management): 핸드폰, PDA, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 모바일 디바이스들 관리를 위해 디자인 된 프로토콜로써, 디바이스 설정(configuration), 펌웨어 업그레이드(firmware upgrade), 에러 보고 (Error Report)등의 기능을 수행함.
- OAM (Operation Administration and Maintenance): 네트웍 결함 표시, 성능정보, 그리고 데이터와 진단 기능을 제공하는 네트웍 관리 기능군.
- 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 절차 및 IP 주소 관리 등을 지원한다.
- AS (Access-Stratum): UE와 radio(혹은 access) 네트워크간의 프로토콜 스텍을 포함하며, 데이터 및 네트워크 제어 신호 전송 등을 담당한다.
- NAS configuration MO (Management Object): NAS 기능(Functionality)과 연관된 파라미터들(parameters)을 UE에게 설정하는 과정에서 사용되는 MO (Management object).
- 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.
- APN (Access Point Name): PDN을 지칭하거나 구분하는 문자열. 요청한 서비스나 망에 접속하기 위해서는 특정 P-GW를 거치게 되는데, 이 P-GW를 찾을 수 있도록 망 내에서 미리 정의한 이름(문자열)을 의미한다. (예를 들어, internet.mnc012.mcc345.gprs)
- 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.
- ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function): 하나의 네트워크 entity로써 사업자 단위로 단말이 사용가능한 access 를 발견하고 선택하도록 하는 Policy를 제공.
- 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 커뮤니케이션, ProSe 그룹 커뮤니케이션 또는 ProSe 브로드캐스트 커뮤니케이션 중 하나를 의미한다.
- ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 : ProSe E-UTRA 커뮤니케이션 경로를 사용한 ProSe 커뮤니케이션
- ProSe-assisted WLAN direct 커뮤니케이션: 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
- 리모트 UE(Remote UE): UE-to-Network Relay 동작에서 E-UTRAN에 의해 서비스 받지 않고 ProSe UE-to-Network Relay를 통해 EPC 네트워크에 연결되는, 즉 PDN 연결을 제공받는 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.
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. ProSe (Proximity Service)
앞서 설명했듯이, 프로세(ProSe) 서비스는 물리적으로 근접한 장치 사이의 디스커버리 및 상호 직접적인 커뮤니케이션 또는 기지국을 통한 커뮤니케이션 또는 제 3의 장치를 통한 커뮤니케이션이 가능한 서비스를 의미한다.
도 7은 EPS에서 두 UE가 통신하는 기본적인 경로 (default data path)를 도시하고 있다. 이러한 기본적인 경로는 사업자가 운영하는 기지국(eNodeB) 및 core network(즉, EPC)을 거친다. 본 발명에서는 이러한 경로를 인프라스트럭처 데이터 경로(infrastructure data path) (또는 EPC path)라고 부르기로 한다. 또한, 이러한 인프라스트럭처 데이터 경로를 통한 통신을 인프라스트럭처 통신이라고 부르기로 한다.
도 8은 프로세에 기반한 두 UE 간의 직접 모드 통신 경로(direct mode data path)를 보여준다. 이러한 직접 모드 통신 경로는 사업자가 운영하는 eNodeB 및 core network (즉, EPC)을 거치지 않는다. 도 8(a)는 UE-1과 UE-2가 각각 다른 eNodeB에 캠프 온 (camp-on) 하고 있으면서 직접 모드 통신 경로를 통해 데이터를 주고 받는 경우를, 도 8(b)는 동일한 eNodeB에 캠프 온 하고 있는 두 UE가 직접 모드 통신 경로를 통해 데이터를 주고 받는 경우를 도시하고 있다.
도 9는 프로세에 기반한 두 UE 간의 eNodeB를 거치는 통신 경로(locally-routed data path)를 보여준다. 이러한 eNodeB를 거치는 통신 경로는 사업자가 운영하는 core network (즉, EPC)은 거치지 않는다.
도 10에는 Non-Roaming Reference Architecture가 도시되어 있다. 도 10과 같은 구조에서, EPC는 두 UE의 근접(proximity) 여부를 결정하여 이를 UE에게 알려주는 EPC-level ProSe 디스커버리 절차를 수행할 수 있다. 이러한 EPC-level ProSe 디스커버리를 위해 두 UE의 근접 여부를 결정하고 이를 UE에게 알려주는 역할을 수행하도록 하는 것이 ProSe Function이다.
ProSe function은 프로세 연관된 서브스크라이버 데이터 및/또는 HSS로부터의 프로세 연관된 서브스크라이버 데이터를 retrieval하여 저장하고, EPC 레벨 프로세 디스커버리 및 EPC 보조 WLAN 다이렉트 디스커버리, 커뮤니케이션을 위한 인증 및 구성을 수행할 수 있다. 또한, EPC 레벨 디스커버리를 가능하게 하는 위치 서비스 클라이언트로 동작할 수 있으며, UE에게 WLAN 다이렉트 디스커버리 및 커뮤니케이션을 보조하는 정보를 제공할 수 있다. EPC ProSe User IDs 및 Application Layer User ID를 핸들링하고, 애플리케이션 등록 identifier 매핑을 위한 3rd 파티 애플리케이션 서버와의 신호를 교환한다. 근접 요청의 전송, 근접 alerts 및 위치 보고를 위해, 다른 PLMNs의 ProSe function과의 신호를 교환한다. 이외에도 ProSe Function은 단말이 ProSe 디스커버리 및 ProSe 커뮤니케이션에 필요로 하는 다양한 파라미터를 provision한다. ProSe Function에 대한 자세한 사항은 3GPP TS 23.303 내용을 준용한다.
도 11은 ProSe UE-to-Network Relay를 통한 커뮤니케이션을 나타내고 있다. 리모트 UE가 UE-to-Network Relay를 통해 EPC로의 연결성을 제공받음으로서 AS(Application Server)와 통신하거나, 그룹 커뮤니케이션에 참여할 수 있다. 도 12는 리모트 UE가 그룹 커뮤니케이션에 참여하는 예시를 보여준다. 도 12에서 동일한 그룹에 속한 UE들인 UE-1 ~ UE-6가 그룹 커뮤니케이션을 구성하는 특정 미디어에 대해 유니캐스트 또는 MBMS로 하향링크 트래픽을 전달받을 수 있다. 결국 리모트 UE는 비록 E-UTRAN 커버리지에 있지는 않으나 UE-to-Network Relay를 통해 그룹 커뮤니케이션에 참여함으로써 다른 그룹 멤버 들에게 미디어 트래픽을 전송하거나(즉, 샹향링크 트래픽을 생성), 다른 그룹 멤버가 전송한 미디어 트래픽을 수신할 수 있다. 도 12에서 GCS AS(Group Communication Service Application Server)는 i) GC1 signalling의 교환, ii) 유니캐스트로 UE로부터 상향링크 데이터의 수신, iii) Unicast/MBMS delivery를 사용하여, 그룹에 속한 모든 UE들에 데이터 전달, iv) PCRF로의 Rx 인터페이스를 통한, 애플리케이션 레벨 세션 정보의 전송, v) Unicast Delivery and MBMS Delivery 사이에서 스위치하는 UE를 위한 서비스 연속성 절차를 위한 지원 등의 역할을 수행할 수 있다. GCS AS, Public Safety AS, GCSE AS(Group Communication Service Enabler Application Server)는 모두 같은 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며 다수의 UE들이 참여하는 통신을 제어/관리하는 AS를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 그룹 커뮤니케이션에 대한 자세한 사항은 TS 23.468 내용을 준용한다.
도 13은 E-UTRAN에 의해 서빙되지 않는 리모트 UE가 UE-to-network relay를 통한 직접 통신을 수행하는 절차를 도시한다. ProSe UE-to-Network Relay 로 동작가능한 UE는 네트워크에 접속하여 리모트 UE에 릴레이 트래픽을 제공하기 위해 PDN 연결을 생성할 수 있다. UE-to-Network Relay를 지원하는 PDN 연결은 리모트 UE로의 릴레이 트래픽을 지원하기 위한 용도로만 사용된다.
먼저, 릴레이UE는 E-UTRAN 에 초기 접속을 통해 PDN 연결을 생성하며(S1310), IPv6의 경우 릴레이 UE는 prefix delegation function 을 통해서 IPv6 프리픽스(prefix)를 획득한다. 이어서, 릴레이 UE는 모델 A 또는 모델 B에 따른 UE와의 디스커버리 절차를 리모트 UE와 수행한다(S1320). 리모트 UE는 디스커버리 절차에 의해 발견된 릴레이 UE를 선택하고 one-to-one 직접 연결을 수립(establish)한다(S1330). 릴레이 UE ID에 따른 PDN 연결이 없거나 릴레이 동작을 위한 추가적인 PDN 연결이 필요한 경우, 릴레이 UE는 새로운 PDN 연결 절차를 개시한다(S1340).
이어서, IPv6 프리픽스 또는 IPv4 주소가 리모트 UE에 할당되며(S1350), 이에 따라 상향링크/하향링크 릴레이 동작이 시작된다. IPv6 프리픽스가 할당되는 경우, 리모트 UE로부터의 릴레이 UE로의 라우터 요청(router solicitation) 시그널링과 릴레이 UE로부터 리모트 UE로의 라우터 광고(router advertisement) 시그널링으로 구성되는 IPv6 stateless address auto-configuration 과정이 수행된다. IPv4 주소가 할당되는 경우, DHCPv4 디스커버리 시그널링(from 리모트 UE to 릴레이 UE), DHCPv4 제공(offer) 시그널링(from 릴레이 UE to 리모트 UE), DHCPv4 요청(request) 시그널링(from 리모트 UE to 릴레이 UE), DHCPv4 ACK 시그널링(from 릴레이 UE to 리모트 UE)으로 구성되는 IPv4 address allocation using DHCPv4 과정이 수행된다.
이어서, 릴레이 UE는 리모트 UE가 자신에게 연결되었음을 MME에 알리는 리모트 UE 보고 절차를 수행한다(S1360). MME는 SGW 및 PGW에 대하여 리모트 UE 보고 알림 절차를 수행함으로써 새로운 리모트 UE가 연결되었음을 알린다(S1370). 이어서, 리모트 UE는 네트워크와 릴레이 UE를 통해서 통신을 수행한다(S1380). 상술한 직접 연결의 생성 과정의 구체적인 내용은 TS 23.303을 준용한다.
3. 제안하는 단말 간 직접 통신 방법
도 14 내지 도 16은 제안하는 실시 예와 관련된 단말 간 직접 통신 시그널링 절차들을 도시하는 도면이다. 도 14는 리모트 UE와 릴레이 UE 간의 직접 연결을 설정하는 과정 및 이용되는 시그널링 메시지를 도시하며, 도 15는 리모트 UE와 릴레이 UE 간의 직접 연결이 설정된 이후의 과정 및 이용되는 시그널링 메시지를 도시하며, 도 16은 리모트 UE 및 릴레이 UE 간의 직접 연결이 해제되는 과정 및 이용되는 시그널링 메시지를 도시한다.
도 14를 먼저 설명한다. 상술한 모델 A 또는 모델 B에 따른 디스커버리 절차를 통해서 대상 UE(target UE)가 발견되면, 직접 연결 설정을 개시하는 UE(initiating UE)는 대상 UE로 직접 통신 요청(direct communication request) 메시지를 전송한다(S1410, S1430). 대상 UE가 개시하는 UE와의 직접 연결을 설정해줄 수 있는 경우, 대상 UE는 응답하여 직접 통신 승인(direct communication accept) 메시지를 전송한다(S1420). 반면에, 직접 연결을 설정해줄 수 없는 경우, 대상 UE는 직접 통신 거절(direct communication reject) 메시지를 전송한다(S1440). 상술한 과정에서, 개시하는 UE는 직접 연결 요청 메시지의 전송과 함께 타이머 T4100을 시작할 수 있다. 타이머 T4100은 대상 UE로부터의 응답이 수신됨에 따라 중단되며, 타이머 만료 전까지 응답이 수신되지 않으면 개시하는 UE는 대상 UE로 메시지를 재전송할 수 있다.
이어서, 도 15을 설명한다. 도 14에서 설명한 과정에 따라 직접 연결이 설정된 두 UE(예를 들어, 리모트 UE 및 릴레이 UE)는 직접 연결을 통해 단말 간 직접 통신을 수행한다. 한편, 직접 연결을 통한 데이터 패킷의 송수신이 없는 동안에도, 직접 연결이 유효한지 확인하고 직접 연결을 유지(maintain)하기 위해 두 단말 간에 직접 통신 킵얼라이브(direct communication keepalive) 메시지가 송수신될 수 있다. 요청하는 UE(requesting UE)가 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 피어 UE(peer UE)로 전송하며(S1510), 전송과 함께 타이머 T4101이 시작될 수 있다. 킵얼라이브 메시지를 수신한 피어 UE는 이에 응답하여 직접 통신 킵얼라이브 확인(direct communication keepalive ACK) 메시지를 요청하는 UE로 전송한다(S1520). 이때, 응답 메시지를 수신한 요청하는 UE는 타이머 T4101을 중단하고 새로운 타이머 T4102를 시작한다. T4101은 앞서 전송한 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 재전송 여부를 결정하기 위한 타이머이고, T4102는 새로운 직접 통신 킵얼라이브를 전송할 시점을 결정하기 위한 타이머이다.
도 16은 직접 연결의 해제 절차를 도시한다. 직접 연결을 해제할 것을 결정한 UE는 해제 UE(releasing UE)가 되어 피어 UE(peer UE)로 직접 통신 해제(driect communication release) 메시지를 전송한다(S1610, S1630). 피어 UE는 해제 UE로부터 수신한 메시지에 응답하여 직접 통신 해제 승인(direct communication release accept) 메시지를 해제 UE로 전송한다(S1620). 직접 통신 해제 메시지의 전송과 함께 타이머 T4103이 시작될 수 있으며, 타이머 T4103은 직접 통신 해제 승인 메시지의 수신과 함께 중지된다.
이하에서는, 상술한 도 14 내지 도 16의 과정에서 발생할 수 있는 문제점들에 대해 설명한다.
첫째로, 직접 연결 설정 과정에서 개시하는 UE(initiating UE)가 거절 메시지를 수신했을 때의 동작이다. 모델 A 디스커버리 절차에서, 하나 이상의 리모트 UE와 직접 연결을 맺고 있는 릴레이 UE는 계속하여 디스커버리 메시지를 전송한다. 이때, 디스커버리 메시지를 수신한 제3의 리모트 UE는 릴레이 UE로 직접 통신 요청 메시지를 전송할 수 있으며, 릴레이 UE는 제3의 리모트 UE와의 통신을 원하지 않기 때문에 직접 통신 거절 메시지를 전송하게 된다. 이러한 거절 메시지에는 거절 이유(reject cause)가 포함되는데, 거절 메시지를 수신한 개시하는 UE의 구체적인 동작이 문제가 될 수 있다. 특히, 리모트 UE가 거절 메시지를 수신하고 릴레이 선택/재선택(relay select/reselect)하는 과정에서, 해당 릴레이 UE를 다시 선택하지 않게끔 하는 과정이 요구된다. 나아가, 거절 메시지에 포함된 거절 이유가 일시적인(temporal) 거절이유인지 영구적인(permanent) 거절이유인지도 구별할 필요가 있으며, 나아가 각 거절이유에 따른 리모트 UE의 동작도 구체적으로 정의될 필요가 있다. 이러한 문제는 모델 B 디스커버리 절차에서 PC5 디스커버리 요청 메시지를 수신한 릴레이 UE가 리모트 UE를 특정하지 못하는 경우에도 마찬가지로 발생한다.
둘째로, 개시하는 UE가 직접 통신 요청 메시지를 대상 UE로 전송한 이후, 대상 UE로부터 승인하는 응답이나 거절하는 응답이 수신되기 전에 새로운 릴레이가 디스커버리 된 경우가 문제될 수 있다. 개시하는 UE가 직접 통신 요청 메시지를 전송하면서 타이머 T4100을 시작함은 앞서 도 14에서 설명한 바 있다. 한편, 동작 중인 직접 연결 설정 절차와는 별도로 디스커버리 절차가 동시에 동작할 수 있는데, 개시하는 UE가 직접 통신 요청 메시지에 대한 응답을 받기 전에 새로운 디스커버리 절차에 의해 더 좋은 릴레이 UE(즉, 대상 UE)를 발견한 경우 동작이 구체적으로 정의될 필요가 있다.
셋째로, 직접 연결이 설정된 이후 직접 연결 해제 과정에서도 문제가 발생할 수 있다. 현재 릴레이 UE가 전송한 직접 연결 해제 메시지를 수신한 리모트 UE의 직접 연결 해제 메시지에 대한 구체적인 정의가 없어 문제가 있다. 직접 연결 해제 메시제와 함께 해제 이유(release cause)가 전송된 경우, 이를 수신한 리모트 UE의 구체적인 동작이 정의될 필요가 있으며, 특히 리모트 UE가 해당 릴레이 UE를 재선택하는 것을 방지 하는 관점에서도 더욱 그러하다. 또한, 앞서 첫번째 문제점에서 설명한 바와 유사하게, 일시적인 해제이유와 영구적인 해제이유에 따른 리모트 UE의 동작이 구별될 필요가 있다.
넷째로, 직접 연결이 설정되어 통신중인 리모트 UE와 릴레이 UE 중에서, 직접 통신 킵얼라이즈 메시지를 전송하는 주체가 어떠한 UE가 될 것인지에 대한 문제이다. 현재 TS 24.334 에서는 단순히 요청하는 UE(requesting UE)가 직접 통신 킵얼라이즈 메시지를 전송하는 것으로 기술하고 있으나, 구체적으로 어떠한 UE가 요청하는 UE의 역할을 할 것인지에 대해서는 기술하지 못한다. 리모트 UE가 릴레이 UE와 one-to-one으로 연결되어 통신하는 과정에서 해당 메시지의 전송 주체를 선정하지 않은 경우, 두 UE가 모두 킵얼라이브 메시지를 전송하게 될 수 있다. 이 경우, 시그널링 오버헤드가 발생하여 불필요한 무선 자원 낭비로 이어질 수 있을 뿐 아니라, 두 UE 간의 전송 타이밍을 맞춰야 하는 부담 또한 발생한다.
다섯째로, 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 이후 요청하는 UE(requesting UE)가 응답을 미수신하는 경우에 대한 문제도 해결되어야 한다. 이러한 문제점은 직접 통신 요청 메시지를 전송한 개시하는 UE(initiating UE)가 응답을 미수신한 경우에도 마찬가지로 발생할 수 있다. 특히, 두 메시지의 전송과 함께 시작한 타이머의 만료 이후에 개시하는 UE/요청하는 UE는 메시지를 재전송하는데, 최대 재전송 반복 횟수까지의 재전송 이후에 대한 구체적 정의가 없어 문제될 수 있다. 재전송이 반복됨에도 불구하고 응답이 수신되지 않는다는 것은 통신 연결의 품질이 떨어져있기 때문일 수 있는데, 통신 연결을 유지할 필요가 없음에도 불구하고 계속하여 무선 채널을 점유하는 문제점이 해결될 필요가 있다.
여섯째로, 도 16에서 설명한 해제하는 UE(releasing UE)가 직접 연결 해제 메시지를 전송한 이후에, 피어 UE로부터 응답을 받지 못한 경우를 생각해볼 수 있다. 현재 표준에서는 해제하는 UE가 해제 메시지를 요청했으나 응답을 받지 못하는 경우에 대한 기술이 없는데, 이러한 상황에서 해제하는 UE는 피어 UE로부터 해제 승인 메시지를 수신할 때까지 해제 메시지를 반복하여 재전송하게 된다. 이에 따라 불필요한 시그널링이 반복적으로 이루어질 수 있는 문제가 있다.
일곱째로, 리모트 UE의 릴레이 선택/재선택 과정에서 트리거링 조건과 대상 UE의 후보를 선정하는 과정에 대해 문제가 발생할 수 있다. 즉, TS 24.334에서는 릴레이 선택/재선택 절차의 트리거링 조건과 어떠한 UE를 대상 UE의 후보로 선정할 것인지 구체적으로 정의되지 않아 문제가 발생할 수 있다.
도 17 내지 도 20은 제안하는 실시 예에 따른 단말간 직접 통신 방법들을 도시하는 도면이다. 이하에서는 PC5 시그널링 메시지들 및 시그널링 절차를 개선하기 위한 실시 예들을 각각 설명하며, 도 17은 앞서 설명한 첫번째, 두번째 문제점에 대한 실시 예를 설명하고, 도 18은 앞서 설명한 세번째 문제점을, 도 19는 네번째, 다섯번째 문제점을, 도 20은 여섯번째 문제점을 해결하기 위한 실시 예들을 각각 설명하며, 마지막으로 일곱번째 문제점에 대한 실시 예를 정리하여 설명한다. 또한, 이하에서 '백오프 타이머(back-off timer)' 또는 '타이머' 라는 용어가 여러 가지 실시 예들에 걸쳐 사용되는데, 구체적인 타이머의 명칭이 정의 또는 설명되지 않더라도 각 실시 예와 적용되는 용도에 따라 다른 종류의 타이머를 의미할 수 있다.
3.1 실시 예 1
먼저, 도 17을 통해서 첫번째 및 두번째 문제점을 해결하기 위한 실시 예를 설명한다. 특히, 직접 통신 요청 거절 메시지를 수신한 개시하는 UE가 해당 대상 UE를 재선택하는 문제점을 방지하기 위한 실시 예를 제안한다.
개시하는 UE(또는, 리모트 UE)의 직접 통신 요청 메시지에 대하여 대상 UE(또는, 릴레이 UE)가 거절 메시지를 전송하는 경우, 거절이유로써 '#1: 대상 UE로의 직접 통신이 허용되지 않음(direct communication to target UE not allowed)'가 종래 정의된 바 있다.
먼저, 이러한 한가지의 거절이유를 이용하여 대상 UE의 재선택을 방지하는 방안을 설명한다. 상술한 거절이유 #1 또는 새롭게 정의되는 거절이유를 포함하는 직접 통신 거절 메시지가 수신되면, 개시하는 UE는 2가지 방식으로 동작할 수 있다. 첫째로, 연결 설정을 위한 금지 UE 리스트(forbidden UE list for link setup)에 직접 통신 거절 메시지를 전송한 대상 UE를 포함시키는 것이다. 해당 리스트에 포함된 UE는 연결 설정 과정에서 제외되며, 나아가 디스커버리 절차에서도 함께 제외될 수 있다.
둘째로, 백오프 타이머를 동작시키는 방법도 생각해볼 수 있다. 즉, 개시하는 UE는 거절 메시지를 수신하면 소정의 백오프 타이머를 시작한다. 백오프 타이머 값은 직접 통신 거절 메시지에 포함되어 개시하는 UE로 전송될 수 있고 개시하는 UE 내에 이미 설정되어(configured) 있을 수도 있지만, 메시지에 포함되어 개시하는 UE에 전송된 경우에는 이미 설정된 값 대신 수신한 값이 이용된다. 백오프 타이머가 동작하는 동안 개시하는 UE는 거절 메시지를 전송한 UE에 대한 연결 설정 과정을 진행하지 않으며, 디스커버리 절차에서 해당 UE를 제외한다.
나아가, 두 가지 방식을 함께 적용할 수도 있다. 즉, 개시하는 UE는 거절 메시지를 수신하면 금지 UE 리스트에 대상 UE를 추가하고 타이머를 시작한다. 타이머의 만료 전까지는 금지 UE 리스트에 대상 UE가 추가된 상태가 유지되며, 타이머 만료 시 금지 UE 리스트에서 대상 UE가 삭제될 수 있다.
이어서, 두개 이상의 거절이유를 이용하여 대상 UE의 재선택을 방지하는 방안을 설명한다. 한 개의 거절이유만을 이용하는 경우 대상 UE의 동작이 제한되어 의도하는 바가 불분명해질 수 있다. 이에 따라, 대상 UE의 재선택을 제한하는 것이 영구적인지 임시적인지 구분하거나, 재선택의 허용여부 등을 명시적으로 개시하는 UE에 알려주기 위해서 두 개 이상의 거절이유를 활용할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 하나의 거절이유(예를 들어, 이유 #1)는 대상 UE의 재선택을 영구적으로(permanent) 제한하는 경우에 사용하고, 해당 거절이유를 포함한 거절 메시지를 수신한 UE는 해당 대상 UE로 연결 설정이나 디스커버리 절차를 진행하지 않을 수 있다. 이때, 앞서 설명한 대상 UE를 금지 UE 리스트에 추가하는 방식이 활용될 수 있다. 한편, 후술할 거절이유와 구별하기 위해서, 영구적으로 재선택을 제한할 때의 거절이유는 "#1: 대상 UE로의 직접 통신이 허용되지 않고 재선택도 금지됨(direct communication to target UE not allowed and retransmission not allowed)"으로 표현될 수 있다. 대상 UE의 재선택이 금지된 경우, 대상 UE로의 PC5 시그널링 메시지를 포함한 모든 메시지의 전송 또한 금지된다.
이어서, 또 다른 거절이유로써 "이유 #4: 대상 UE로의 직접 통신이 허용되지 않지만 재선택은 허용됨(direct communication to target UE not allowed but retransmission allowed)" 또는 "이유 #4: 대상 UE로의 직접 통신이 임시적으로 허용되지 않음(direct communication to target UE temporarily not allowed)"이 새롭게 정의될 수 있다. 이러한 거절이유는 앞서 설명한 영구적 제한을 위한 거절이유와 구별되며, 이를 수신한 개시하는 UE는 대상 UE에 대해 직접 통신 요청 메시지를 재전송할 수 있다. 즉, 거절이유에 기재되는 '재전송(retransmission)'은 직접 통신 거절 메시지를 전송한 동일한 대상 UE에게 직접 통신 요청 메시지를 다시 전송함을 의미한다.
한편, 재전송은 허용되지만 곧바로 직접 통신 요청 메시지를 재전송하는 것을 원하지는 않는 경우, 앞서 설명한 바와 유사하게 타이머가 활용될 수 있다. 즉, 거절 메시지에 타이머가 포함되어 수신되거나 개시하는 UE에 타이머가 미리 설정된 경우, 해당 타이머 값이 임시적으로 대상 UE의 재선택을 제한하기 위하여 활용될 수 있다. 타이머가 적용된다면 개시하는 UE는 타이머의 만료를 기다려 대상 UE로의 재전송을 수행할 수 있으며, 연결 설정 절차나 디스커버리 절차 도한 해당 타이머의 만료를 기다려 수행되어야 한다. 반면에, 타이머가 적용되지 않는다면 개시하는 UE는 필요에 따라 거절 메시지를 수신한 뒤 곧바로 재전송을 진행할 수도 있다.
타이머가 사용되지 않는 경우를 설명하면, 앞서 설명한 이유 #1를 포함하는 거절 메시지를 수신한 개시하는 UE는 대상 UE를 영구적으로 재선택할 수 없기 때문에 새로운 대상 UE를 찾기 위한 재선택 절차를 수행한다. 반면에, 이유 #4를 포함하는 거절 메시지를 수신한 개시하는 UE는 연결 설정이 필요한 경우 곧바로 직접 통신 요청 메시지를 재전송할 수 있다. 즉, 타이머가 없더라도 두 개 이상의 거절이유를 활용함으로써 대상 UE의 영구적/임시적 재선택을 방지할 수 있다.
도 17을 이용하여 제안한 실시 예를 정리하면, 개시하는 UE(즉, 리모트 UE)가 대상 UE(즉, 릴레이 UE)로 직접 통신 요청 메시지를 전송한 후(S1710), 직접 통신 거절 메시지를 수신한다. 이때, 거절 메시지에 포함된 거절이유가 영구적인 이유이면(S1720), 개시하는 UE는 거절 메시지를 전송한 대상 UE를 제외하고 재선택 절차를 수행하게 된다(S1730). 반대로, 거절 메시지에 포함된 거절이유가 임시적인 거절이유이면(S1740), 개시하는 UE는 타이머가 동작하는 동안에는 대상 UE를 제외하고 재선택 절차를 수행하게 된다(S1750). 타이머가 이용되지 않는 경우라면, 임시적인 거절이유가 수신되더라도 개시하는 UE는 곧바로 직접 통신 요청 메시지를 재전송하거나 대상 UE에 대해 재선택 절차를 수행할 수 있다.
앞서 설명했듯이, 대상 UE의 재선택 여부와 타이머 값은 직접 통신 거절 메시지에 포함되어 개시하는 UE로 전송될 수 있다. 아래의 표 2는 직접 통신 거절 메시지에 대상 UE의 재선택 여부가 표시되는 예를 나타내며, 표 3 및 표 4는 이유를 나타내는 '확장된 PC5 시그널링 이유(extended PC5 signalling cause)' IE(Information Element)가 비트로 구현되는 예를 도시한다.
IEI Information Element Type/Reference Presence Format Length
DIRECT_COMMUNICATION_REJECT message identity PC5-SP Message Type12.x.1.1. M V 1
Sequence Number Sequence Number12.x.1.2 M V 2
PC5 Signalling Cause Value PC5 Signalling Cause Value12.x.1.7 M V 1
Extended PC5 Signalling cause Extended PC5 Signalling cause11.a.b.c O TLV 1
8 7 6 5 4 3 2 1 octet1
Extended PC5 Signalling Cause IEI 0 0 0 Reselection allowed
Spare
E-UTRAN allowed value (octet 1, bit 1)
Bit 1
0 reselection allowed (or, retransmission allowed)
1 reselection not allowed (or, retransmission not allowed)
Bit 2 to 4 of octet 1 are spare and shall be coded as zero
아래의 표 5는 직접 통신 거절 메시지에 대상 UE의 재선택을 임시로 제한하는 타이머 값이 포함되는 예를 나타내며, 표 6 및 표 7은 타이머 값의 실제 구현 예를 도시한다.
IEI Information Element Type/Reference Presence Format Length
DIRECT_COMMUNICATION_REJECT message identity PC5-SP Message Type12.x.1.1. M V 1
Sequence Number Sequence Number12.x.1.2 M V 2
PC5 Signalling Cause Value PC5 Signalling Cause Value12.x.1.7 M V 1
T4xxxx T4xxxx O TLV 3
8 7 6 5 4 3 2 1
T4xxxx IEI octet1
Unit Timer value octet2
Timer value (octet 2)
Bit 5 to 1 represent the binary coded timer value.
Bit 6 to 8 defines the timer value unit for T4xxx as follows:
Bit 8 Bit 7 Bit 6
0 0 0 value is incremented in multiples of 2 seconds
0 0 1 value is incremented in multiples of 1 minute
0 1 0 value is incremented in multiples of decihours
1 1 1 value indicates that the timer is deactivated
Other values shall be interpreted as multiples of 1 minute in this version of the porotocol.
3.2 실시 예 2
이어서, 두번째 문제점에 대한 실시 예를 설명한다. 개시하는 UE가 직접 통신 요청 메시지를 전송한 이후, 대상 UE로부터 승인 응답 또는 거절 응답을 수신하기 이전에 새로운 릴레이 UE를 발견하는 경우에 대한 실시 예이다.
개시하는 UE는 직접 연결 설정 절차에 따라 직접 통신 요청 메시지를 전송하면서, 타이머 T4100을 개시하여 대상 UE로부터 응답을 기다린다. 이때, 개시하는 UE는 진행 중인 직접 연결 설정 절차와는 별도로 디스커버리 절차를 진행할 수 있으며, 이러한 디스커버리 절차는 직접 연결 설정 절차와 동시에 진행될 수도 있다. 디스커버리 절차는 UE-to-network 릴레이 디스커버리 동작일 수 있으며, UE-to-network 릴레이 디스커버리가 자신이 수신 및 포워딩이 가능한 TMGI(Temporary Mobile Group Identity) 관련 정보를 어나운스(announce)하는 릴레이 디스커버리 부가 정보(relay discovery additional information) 전송 동작일 수도 있다. 후자의 디스커버리 동작은 TS 23.303 5.3.7 절의 구체적인 내용을 준용한다.
이어서, 개시하는 UE가 대상 UE로부터 응답을 수신하기 전에 상술한 디스커버리 절차를 통해 무선 연결의 품질이 더 좋은 대상 UE를 발견/선택한 경우, 개시하는 UE의 동작을 설명한다. 한편, 종래에 따르면, 타이머 T4100이 동작하는 동안에 UE는 새로운 직접 통신 요청 메시지를 동일한 대상 UE로 전송할 수 없었다. 이는, 새로운 대상 UE에게는 직접 통신 요청 메시지를 전송하는 것이 가능함을 의미한다.
크게 2가지 방법을 고려해볼 수 있다. 먼저, 개시하는 UE는 타이머 T4100을 중단하고 새로운 연결 설정 절차를 시작할 수 있다. 즉, 개시하는 UE는 동작 중인 타이머를 중단하여 직접 연결 설정 절차를 종료하고, 새로운 대상 UE와의 연결 설정 절차를 시작할 수 있다. 이 경우, 개시하는 UE는 이전 대상 UE로부터 직접 통신 승인 메시지가 수신되더라도, 해당 직접 연결을 사용하지 않으며, 이전 대상 UE에 대해 직접 연결 해제 절차를 수행하게 된다.
두번째 방식으로, 개시하는 UE는 동작 중인 타이머를 중단하지 않은 채로 새로운 직접 연결 설정 절차를 시작할 수도 있다. 이 경우에도, 개시하는 UE는 이전 대상 UE로부터 직접 통신 승인 메시지가 수신되더라도, 해당 직접 연결을 사용하지 않으며, 이전 대상 UE에 대해 직접 연결 해제 절차를 수행하게 된다.
빈번한 대상 UE의 변경을 막기 위해, 두 가지 방식 모두에 적용될 수 있는 추가적인 내용을 설명한다. 새로운 대상 UE와 이전 대상 UE와의 최소 연결 품질 갭(minimum link quality gap)을 설정하여, 이전 대상 UE보다 새로운 대상 UE의 무선 연결 품질이 확연하게 차이가 날만큼 좋지 않다면, 개시하는 UE는 새로운 대상 UE의 선택을 제한할 수도 있다. 또는, 이전 대상 UE와 유지된 통신 시간이 너무 짧은 경우에도 빈번한 대상 UE 변경을 방지하기 위해 새로운 대상 UE의 선택을 제한할 수도 있다.
3.3 실시 예 3
이어서, 도 18과 함께 세번째 실시 예에 대해 설명한다. 세번째 실시 예는 직접 통신 해제 메시지에 대한 리모트 UE의 동작을 제안한다.
릴레이 UE와 리모트 UE가 직접 연결을 통해서 통신하는 도중에, 해제하는 UE(releasing UE, 또는 릴레이 UE)는 피어 UE(peer UE, 또는 리모트 UE)로 직접 통신 해제 메시지를 전송할 수 있다. 이러한 직접 통신 해제 메시지는 해제의 이유로써 "이유 #1: 피어 UE로의 통신이 더 이상 필요하지 않음(communication to peer UE no longer needed)"를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 한편, 이러한 해제이유는 해제하는 UE의 의도를 분명하게 표현하지 못할 수도 있다. 즉, 릴레이 UE와 리모트 UE 간의 직접 연결을 통한 통신이 정상적으로 종료되는 경우에는 이러한 해제이유가 문제가 없으나, 비정상적인 이유(예를 들어, 무선 연결 품질이 예기치 않게 나빠지는 경우 등)로 연결이 해제되는 경우에는 릴레이 UE의 재선택을 방지하기 위해 새로운 해제이유가 정의될 필요가 있다.
해제하는 UE의 재선택을 방지하는 목적이라는 점에서, 앞서 첫번째 실시 예에서 설명한 이유가 유사하게 활용될 수 있다. 즉, 거절이유로써 제안했던 "이유 #1" 대상 UE로의 직접 통신이 허용되지 않음(direct communication to target UE not allowed)"이 해제이유로써도 사용되거나, 새롭게 정의되는 해제이유가 사용될 수 있다.
먼저, 한가지 해제이유만 이용하여 해제하는 UE의 재선택을 방지하는 방안을 설명한다. 상술한 해제이유 #1 또는 새롭게 정의되는 해제이유를 포함하는 직접 통신 해제 메시지가 수신되면, 피어 UE는 2가지 방식으로 동작할 수 있다. 첫째로, 연결 설정을 위한 금지 UE 리스트(forbidden UE list for link setup)에 직접 통신 해제 메시지를 전송한 해제하는 UE를 포함시키는 것이다. 해당 리스트에 포함된 UE는 연결 설정 과정에서 제외되며, 나아가 디스커버리 절차에서도 함께 제외될 수 있다.
둘째로, 백오프 타이머를 동작시키는 방법도 생각해볼 수 있다. 즉, 피어 UE는 해제 메시지를 수신하면 소정의 백오프 타이머를 시작한다. 백오프 타이머 값은 직접 통신 해제 메시지에 포함되어 피어 UE로 전송될 수 있고 피어 UE 내에 이미 설정되어(configured) 있을 수도 있지만, 메시지에 포함되어 피어 UE에 전송된 경우에는 이미 설정된 값 대신 수신한 값이 이용된다. 백오프 타이머가 동작하는 동안 피어 UE는 해제 메시지를 전송한 해제하는 UE에 대한 연결 설정 과정을 진행하지 않으며, 디스커버리 절차에서 해당 해제하는 UE를 제외한다.
나아가, 두 가지 방식을 함께 적용할 수도 있다. 즉, 피어 UE는 해제 메시지를 수신하면 금지 UE 리스트에 대상 해제하는 UE를 추가하고 타이머를 시작한다. 타이머의 만료 전까지는 금지 UE 리스트에 해제하는 UE가 추가된 상태가 유지되며, 타이머 만료 시 금지 UE 리스트에서 해제하는 UE가 삭제될 수 있다.
이어서, 두개 이상의 해제이유를 이용하여 해제하는 UE의 재선택을 방지하는 방안을 설명한다. 한 개의 해제이유만을 이용하는 경우 피어 UE의 동작이 제한되어 의도하는 바가 불분명해질 수 있다. 직접 연결이 비정상적으로 종료됨에 따라 해제하는 UE의 재선택을 제한하는 것이 영구적인지 임시적인지 구분하거나, 재선택의 허용여부 등을 명시적으로 피어 UE에 알려주기 위해서 두개 이상의 해제이유를 활용할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 하나의 해제이유(예를 들어, 이유 #1)는 해제하는 UE의 재선택을 영구적으로(permanent) 제한하는 경우에 사용하고, 해당 해제이유를 포함한 해제 메시지를 수신한 피어 UE는 해당 해제하는 UE로의 연결 설정이나 디스커버리 절차를 진행하지 않을 수 있다. 이때, 앞서 설명한 해제하는 UE를 금지 UE 리스트에 추가하는 방식이 활용될 수 있다. 한편, 후술할 해제이유와 구별하기 위해서, 영구적으로 재선택을 제한할 때의 해제이유는 "#1: 대상 UE로의 직접 통신이 허용되지 않고 재선택도 금지됨(direct communication to target UE not allowed and retransmission not allowed)"으로 표현될 수 있다. 해제하는 UE의 재선택이 금지된 경우, 해제하는 UE로의 PC5 시그널링 메시지를 포함한 모든 메시지의 전송 또한 금지된다.
이어서, 또 다른 해제이유로써 "이유 #4: 대상 UE로의 직접 통신이 허용되지 않지만 재선택은 허용됨(direct communication to target UE not allowed ㅠbut retransmission allowed)" 또는 "이유 #4: 대상 UE로의 직접 통신이 임시적으로 허용되지 않음(direct communication to target UE temporarily not allowed)"이 새롭게 정의될 수 있다. 이러한 해제이유는 앞서 설명한 영구적 제한을 위한 해제이유와 구별되며, 이를 수신한 피어 UE는 해제하는 UE에 대해 직접 통신 요청 메시지를 재전송할 수 있다. 즉, 해제이유에 기재되는 '재전송(retransmission)'은 직접 통신 해제 메시지를 전송한 동일한 해제하는 UE에게 직접 통신 요청 메시지를 다시 전송함을 의미한다.
한편, 재전송은 허용되지만 곧바로 직접 통신 요청 메시지를 재전송하는 것을 원하지는 않는 경우, 앞서 설명한 바와 유사하게 타이머가 활용될 수 있다. 즉, 해제 메시지에 타이머가 포함되어 수신되거나 피어 UE에 타이머가 미리 설정된 경우, 해당 타이머 값이 임시적으로 해제하는 UE의 재선택을 제한하기 위하여 활용될 수 있다. 타이머가 적용된다면 피어 UE는 타이머의 만료를 기다려 해제하는 UE로의 재전송을 수행할 수 있으며, 연결 설정 절차나 디스커버리 절차 도한 해당 타이머의 만료를 기다려 수행되어야 한다. 반면에, 타이머가 적용되지 않는다면 피어 UE는 필요에 따라 해제 메시지를 수신한뒤 곧바로 재전송을 진행할 수도 있다.
타이머가 사용되지 않는 경우를 설명하면, 앞서 설명한 이유 #1를 포함하는 해제 메시지를 수신한 피어 UE는 해제하는 UE를 영구적으로 재선택할 수 없기 때문에 새로운 릴레이 UE를 찾기 위한 재선택 절차를 수행한다. 반면에, 이유 #4를 포함하는 해제 메시지를 수신한 피어 UE는 연결 설정이 필요한 경우 곧바로 직접 통신 요청 메시지를 재전송할 수 있다. 즉, 타이머가 없더라도 두개 이상의 거절이유를 활용함으로써 해제하는 UE의 영구적/임시적 재선택을 방지할 수 있다.
도 18 을 이용하여 제안한 실시 예를 정리하면, 해제하는 UE(즉, 릴레이 UE)가 피어 UE(즉, 리모트 UE)로 직접 통신 해제 메시지를 전송한다(S1810, S1830). 이때, 해제 메시지에 포함된 해제이유가 영구적인 이유이면(S1810), 피어 UE는 해제 메시지를 전송한 해제하는 UE를 제외하고 재선택 절차를 수행하게 된다(S1820). 반대로, 해제 메시지에 포함된 해제이유가 임시적인 해제이유이면(S1830), 피어 UE는 타이머가 동작하는 동안에는 해제하는 UE를 제외하고 재선택 절차를 수행하게 된다(S1840). 타이머가 이용되지 않는 경우라면, 임시적인 거절이유가 수신되더라도 피어 UE는 곧바로 직접 통신 요청 메시지를 재전송하거나 해제하는 UE에 대해 재선택 절차를 수행할 수 있다.
앞서 설명했듯이, 해제하는 UE의 재선택 여부와 타이머 값은 직접 통신 해제 메시지에 포함되어 피어 UE로 전송될 수 있다. 아래의 표 8는 직접 통신 해제 메시지에 해제하는 UE의 재선택 여부가 표시되는 예를 나타내며, 표 9 및 표 10는 이유를 나타내는 '확장된 PC5 시그널링 이유(extended PC5 signalling cause)' IE(Information Element)가 비트로 구현되는 예를 도시한다.
IEI Information Element Type/Reference Presence Format Length
DIRECT_COMMUNICATION_REJECT message identity PC5-SP Message Type12.x.1.1. M V 1
Sequence Number Sequence Number12.x.1.2 M V 2
PC5 Signalling Cause Value PC5 Signalling Cause Value12.x.1.7 M V 1
Extended PC5 Signalling cause Extended PC5 Signalling cause11.a.b.c O TLV 1
8 7 6 5 4 3 2 1 octet1
Extended PC5 Signalling Cause IEI 0 0 0 Reselection allowed
Spare
E-UTRAN allowed value (octet 1, bit 1)
Bit 1
0 reselection allowed (or, retransmission allowed)
1 reselection not allowed (or, retransmission not allowed)
Bit 2 to 4 of octet 1 are spare and shall be coded as zero
아래의 표 11은 직접 통신 해제 메시지에 해제하는 UE의 재선택을 임시로 제한하는 타이머 값이 포함되는 예를 나타내며, 표 12 및 표 13은 타이머 값의 실제 구현 예를 도시한다.
IEI Information Element Type/Reference Presence Format Length
DIRECT_COMMUNICATION_REJECT message identity PC5-SP Message Type12.x.1.1. M V 1
Sequence Number Sequence Number12.x.1.2 M V 2
PC5 Signalling Cause Value PC5 Signalling Cause Value12.x.1.7 M V 1
T4xxxx T4xxxx O TLV 3
8 7 6 5 4 3 2 1
T4xxxx IEI octet1
Unit Timer value octet2
Timer value (octet 2)
Bit 5 to 1 represent the binary coded timer value.
Bit 6 to 8 defines the timer value unit for T4xxx as follows:
Bit 8 Bit 7 Bit 6
0 0 0 value is incremented in multiples of 2 seconds
0 0 1 value is incremented in multiples of 1 minute
0 1 0 value is incremented in multiples of decihours
1 1 1 value indicates that the timer is deactivated
Other values shall be interpreted as multiples of 1 minute in this version of the porotocol.
상술한 세번째 실시 예는, 디스커버리 메시지를 통해서 무선 연결의 품질을 확인하고, 무선 연결 품질이 일정 이하로 떨어지져서 직접 통신 해제 메시지를 전송하는 경우에도 적용될 수 있다.
3.4 실시 예 4
이어서, 도 19를 통해서 네번째 및 다섯번째 실시 예를 설명한다. 먼저, 네번째 실시 예로서, 두 UE가 모두 킵얼라이브 메시지를 전송하는 것을 방지하기 위해, 리모트 UE와 릴레이 UE 중에서 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 전송하는 주체가 어떠한 UE가 될 것인지에 대해 제안한다.
현재 TS 24.334에는 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 전송하는 UE를 '요청하는 UE(requesting UE)'로 정의하고 있다. '요청하는 UE'를 선택하기 위한 방식으로 3가지를 생각해볼 수 있다. 먼저, 특정 메시지를 전송하는 주체가 되는 UE를 요청하는 UE로 결정할 수도 있다. 예를 들어, 직접 통신 요청 메시지를 전송하는 UE 또는 직접 통신 승인 메시지를 전송하는 UE가 이후에 킵얼라이브 메시지를 전송하는 '요청하는 UE'로써 결정될 수 있다. 반대로, 직접 통신 요청 메시지 또는 직접 통신 승인 메시지는 상대방이 요청하는 UE가 되고 자신이 상대노드인 피어 UE가 됨을 인지할 수 있다.
두번째 방식으로, 특정 UE를 요청하는 UE로 선정하는 방식이다. 즉, TS 23.303에서 one-to-one 통신을 수립하는 리모트 UE와 릴레이 UE를 정의하고 있는데, 릴레이 시나리오에서 리모트 UE 또는 릴레이 UE 가 요청하는 UE가 될 수 있다. 두 UE 중 어느 하나가 요청하는 UE가 되어 킵얼라이브 메시지를 상대방에게 전송하게 되면, 킵얼라이브 메시지를 수신한 UE는 자신이 피어 UE임을 인지할 수 있다.
세번째 방식으로, 특정한 UE가 요청하는 UE를 선택하는 결정권을 가지는 방식도 고려해볼 수 있다. 예를 들어, UE-to-network 릴레이 UE가 자신과 리모트 UE 중 누가 요청하는 UE가 될지에 대해 결정할 수 있다. 물론, 반대로 리모트 UE가 요청하는 UE를 선택할 수도 있다. 결정권을 가진 UE는 요청하는 UE를 결정하여 상대 UE에게 전달한다.
이때, 어떠한 UE가 요청하는 UE로 결정되었는지 나타내는 지시자가 상대 UE에게 전달될 수 있으며, 이러한 지시자는 PC5 시그널링 메시지(예를 들어, 직접 통신 요청 메시지 또는 직접 통신 승인 메시지)에 포함되어 상대 UE로 전달될 수 있다. 또한, 지시자는 요청하는 UE를 UE A 또는 UE B로 명시적으로 지시하여 알릴 수 있으며, 예를 들어 비트 '0'은 UE A가, 비트 '1'은 UE B가 요청하는 UE로 선택되었음을 나타낼 수 있다. 상술한 UE A 또는 UE B는 릴레이 UE 또는 리모트 UE가 될 수 있다.
한편, 세번째 방식에서 요청하는 UE를 선택할 때, 어느 하나의 UE는 두 UE의 상황을 고려하여 요청하는 UE를 선택할 수도 있다. 즉, 요청하는 UE는 각 UE의 상태(예를 들어, 부하상태, 배터리 상태, 단말의 클래스(class) 등)에 대한 정보를 고려하여 요청하는 UE를 선택할 수 있다. 또한, 두 UE의 정보를 모두 가진 UE가 두 UE의 정보를 비교하여 어떠한 UE가 요청하는 UE에 적합한지 결정할 수도 있다.
3.5 실시 예 5
이어서, 다섯번째 실시 예로써, 직접 통신 요청 메시지 또는 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 이후에 응답이 미수신되는 경우의 동작에 대해 설명한다. 먼저, 직접 통신 요청 메시지의 경우부터 설명한다. 개시하는 UE는 직접 통신 요청 메시지의 전송과 함께 타이머 T4100을 시작하며, 타이머가 만료되면 직접 통신 요청 메시지를 재전송한다. 이때, 재전송은 최대 허용 재전송 횟수까지 이루어질 수 있다.
한편, 직접 통신 요청 메시지를 전송했으나 최대 재전송 허용 횟수까지 대상 UE로부터 응답을 수신하지 못한 경우, 개시하는 UE는 해당 직접 연결에 대한 연결 설정 절차를 중단(abort)하고, 다른 대상 UE를 찾기 위한 디스커버리 절차를 수행할 수 있다(S1910, S1920). 또는, 다른 대상 UE가 발견된 경우 해당 UE와의 연결 설정 절차를 진행할 수도 있다. 최대 재전송 횟수까지 직접 통신 요청 메시지에 대한 응답으로써 승인 메시지나 거절 메시지가 수신되지 않았다는 것은, 이미 대상 UE와 직접 연결을 설정할 수 있는 상태가 아님을 의미할 수 있기 때문에, 개시하는 UE는 더 이상 대상 UE와의 연결 설정 절차를 유지하거나 진행할 필요가 없다. 따라서, 개시하는 UE는 새로운 연결 설정 절차를 위한 릴레이 재선택 절차를 수행하게 된다.
한편, 이러한 재선택 과정에서 직접 통신 요청 메시지를 전송했던 대상 UE에게 다시 직접 통신 요청 메시지를 전송하게 될 수도 있다. 그러나, 개시하는 UE가 동일한 대상 UE로 곧바로 직접 통신 요청 메시지를 전송하여 연결 설정 절차를 진행하는 것은 비효율적일 수 있기 때문에, 일정 시간 구간이 도과한 이후에 재전송이 가능하도록 동작할 수 있다.
예를 들어, 개시하는 UE는 연결 설정 절차를 중단한 이후에 백오프 타이머를 시작하고, 타이머 만료 전에는 동일한 대상 UE로 직접 통신 요청 메시지를 전송하거나 디스커버리 절차를 수행하지 않는다. 타이머 만료 이후에 개시하는 UE는 동일한 대상 UE로 다시 직접 통신 요청 메시지를 재전송하여 연결 설정 절차를 진행하거나, 대상 UE에 대한 재선택(reselect) 절차를 수행하거나, 디스커버리 절차를 진행할 수 있다.
이어서, 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 경우를 설명한다. 이하에서는 앞서 설명한 네번째 실시 예에 따라 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 전송하는 주체로써 리모트 UE가 선택된 경우를 전제로 설명한다.
킵얼라이브 메시지의 전송 이후 킵얼라이브 확인 메시지가 미수신되는 경우는 크게 두 가지로 나누어볼 수 있다. 첫째로, 요청하는 UE는 킵얼라이브 메시지를 전송했지만 피어 UE가 수신하지 못하는 경우, 둘째로, 피어 UE는 킵얼라이브 메시지를 수신하고 킵얼라이브 확인 메시지를 전송했지만 요청하는 UE가 수신하지 못하는 경우. 두 가지 경우 모두에 대하여, 요청하는 UE와 피어 UE는 현재의 직접 연결이 더 이상 유효하지 않다고 판단할 수 있다. 이어서, 두 UE는 직접 연결을 로컬 해제(locally release)할 수 있다.
구체적인 과정을 요청하는 UE와 피어 UE의 입장에서 나누어 설명한다.
먼저, 요청하는 UE(즉, 리모트 UE)는 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송과 함께 시작한 타이머 T4101이 만료된 이후에 킵얼라이브 메시지를 재전송하며, 최대 재전송 허용 횟수까지 재전송을 반복한다(S1940). 최대 재전송 허용 횟수 동안 재전송을 시도하는 과정에서 피어 UE로부터 어떠한 응답(예를 들어, 거절 응답 또는 승인 응답)도 수신하지 못한 경우, 요청하는 UE는 현재의 무선 연결 품질이 더 이상 유효하지 않다고 판단한다. 이어서, 요청하는 UE는 킵얼라이브 절차를 중단하고, 무선 연결을 로컬 해제 한다(S1950).
무선 연결을 로컬 해제하는 방법은, E-UTRAN 커버리지 에서 모델 1인 경우, 피어 UE와의 통신을 종료한다는 것을 사이드링크 UE 정보(sidelink UE information)을 통해 eNB에게 알림으로써 수행될 수 있다. 이를 수신한 eNB는 피어 UE로의 전송에 사용하던 무선 자원의 할당을 중지한다. E-UTRAN 커버리지에서 모델 2이거나 E-UTRAN 커버리지 밖인 경우, 요청하는 UE는 피어 UE에 대한 전송 동작을 중지하고 전송을 위해 사용하던 무선 자원 사용을 중지한다.
무선 연결을 로컬 해제한 UE는 다른 대상 UE를 찾기 위한 디스커버리 절차를 수행한다. 만약 다른 대상 UE가 발견된 경우, 대상 UE와의 직접 연결 설정 절차를 진행하고 새로운 대상 UE를 선택하기 위한 재선택 절차를 수행한다. 이때, 동일한 대상 UE에 대한 디스커버리 절차나 직접 연결 설정 절차는 곧바로 진행될 수 없고, 일정시간이 초과한 이후에 진행될 수 있다. 앞서 직접 통신 요청 메시지의 경우에 설명한 바와 유사하게, 백오프 타이머를 이용하는 방식도 고려해볼 수 있다. 즉, 요청하는 UE는 킵얼라이브 절차를 중단한 이후 타이머를 시작하며, 타이머의 만료 전에는 동일한 피어 UE에 대해 디스커버리 절차나 연결 설정 절차를 진행하지 않는다. 타이머 만료 이후에 요청하는 UE는 동일한 피어 UE로 다시 직접 통신 요청 메시지를 재전송하여 연결 설정 절차를 진행하거나, 동일한 피어 UE에 대한 재선택(reselect) 절차를 수행하거나, 디스커버리 절차를 진행할 수 있다.
한편, 피어 UE(즉, 릴레이 UE)는 요청하는 UE로부터 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 수신하고 확인 메시지를 요청하는 UE로 전송한다. 이때, 피어 UE의 경우 요청하는 UE와 같이 현재 무선 연결을 판단할 수 있는 메시지 재전송 동작이 정의된 바가 없어 문제가 될 수 있다.
피어 UE에 대해서, 일 실시 예에서는 요청하는 UE(즉, 리모트 UE)가 최대 비활성화 구간(maximum inactivity period)을 정의하여 직접 통신 요청 메시지에 포함시켜 전송하는 것을 제안한다(S1930). 피어 UE는 무선 연결이 설정된 이후에 아무런 통신이 발생하지 않거나 PC5 시그널링이 일어나지 않는 시점이 되면(즉, 데이터 패킷의 전송이 완료한 시점 또는 시그널링의 전송 완료 직후의 시점), 비활성화 타이머 T4abcd를 시작한다. 이러한 타이머 T4abcd는 상술한 최대 비활성화 구간만큼의 시간 동안 동작하는 타이머이며, 다시 어떠한 통신이나 PC5 시그널링이 시작되면(즉, 데이터 패킷의 전송이 시작되면) 중지되고 초기값으로 설정된다.
타이머 T4abcd가 만료되는 경우, 피어 UE는 요청하는 UE와의 무선 연결이 더 이상 유효하지 않다고 판단하고 무선 연결을 로컬 해제 한다(S1960). 이러한 최대 비활성화 구간에 대응하는 타이머 T4abcd는 요청하는 UE의 킵얼라이브 최대 재전송 횟수를 고려하여 그 값이 설정되어야 한다. 최대 비활성화 구간은 요청하는 UE가 킵얼라이브 메시지를 전송하는 주기(transmission period), 킵얼라이브 메시지의 재전송 시간 간격(retransmission time interval) 및 최대 재전송 횟수를 고려하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 최대 비활성화 구간은 아래의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2016012071-appb-M000001
수학식 1에서 'Inactivity timerkeep'은 최대 비활성화 구간을 나타내는 파라미터이며, 'transmission period of keepalive message'는 요청하는 UE가 킵얼라이브 메시지를 전송하는 주기, 'retransmission time interval'은 요청하는 UE가 킵얼라이브 메시지를 재전송하는 간격, 'maximumm number of allowed retransmissions'는 요청하는 UE가 킵얼라이브 메시지를 재전송할 수 있는 최대 허용 횟수를 나타내는 파라미터이다.
상술한 바에 따라 계산된 최대 비활성화 구간은 앞서 설명했듯이 요청하는 UE로부터 연결 설정 절차에서 직접 통신 요청 메시지를 통해 수신될 수 있다. 최대 비활성화 구간은 피어 UE에 자체적으로 미리 설정된 값일 수도 있지만, 직접 통신 요청 메시지에서 그 값이 포함된 경우 피어 UE는 수신된 값을 따른다. 또한, 최대 비활성화 구간은 요청하는 UE가 전송하는 직접 통신 킵얼라이브 메시지에도 포함되어 피어 UE로 전송될 수 있고, 피어 UE는 새로운 최대 비활성화 구간 값이 수신되면 이전에 저장했던 값을 대체하여 사용한다.
한편, 이러한 최대 비활성화 구간은 요청하는 UE 마다 다르게 설정될 수 있다. 즉, UE 마다 로컬 설정 값이 다를 수 있는데, 이는 UE 마다 킵얼라이브 메시지의 재전송 간격이나 최대 재전송 허용 횟수가 다르게 구현될 수 있기 때문이다. 특히, UE마다 모빌리티나 리포팅 타입(reporting type), 메시지 전송 패턴 등이 모두 상이하다는 점을 고려하여, 최대 비활성화 구간에 해당하는 값은 UE마다 다르게 설정될 수 있다.
이상에서는 최대 비활성화 구간에 대응하는 타이머 T4abcd 가 만료되면 피어 UE가 무선 연결을 로컬 해제 하는 것으로 설명하였다. 이러한 과정에서, 피어 UE는 무선 연결을 로컬 해제하기에 앞서 요청하는 UE로 해제 메시지를 전송할 수도 있다. 즉, 피어 UE는 최대 비활성화 구간에 대응하는 타이머 T4abcd의 만료에 따라 직접 통신 해제 메시지를 요청하는 UE로 전송하고, 이어서 무선 연결을 로컬해제 할 수도 있다.
3.6 실시 예 6
이어서, 여섯번째 실시 예로서 해제하는 UE가 피어 UE로 직접 통신 해제 메시지를 전송했으나 응답을 수신하지 못한 경우에 대한 실시 예를 설명한다. 앞서 다섯번째 실시 예와 유사하게, 해제하는 UE(예를 들어, 릴레이 UE)와 피어 UE(예를 들어, 리모트 UE)의 입장에서 나누어 설명한다.
먼저, 해제하는 UE는 직접 통신 해제 메시지를 피어 UE로 전송하고(S2010), 타이머 T4103을 시작한다. 이러한 타이머 T4103이 만료될 때까지 피어 UE로부터 해제 메시지에 대한 응답으로서 직접 통신 해제 승인 메시지가 수신되지 않은 경우(S2020), 해제하는 UE는 해제 메시지의 재전송 없이 직접 연결을 로컬 해제할 수 있다. 또는, 해제하는 UE는 타이머 T4103의 만료 이후 최대 재전송 허용 횟수까지 직접 통신 해제 메시지를 재전송할 수 있으며, 최대 재전홍 허용 횟수까지도 응답을 수신하지 못한 경우 직접 연결을 로컬 해제할 수도 있다(S2030). 상술한 바와 같이 재전송을 수행할지 여부는 해제하는 UE의 상황에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 직접 통신 해제 메시지에 포함되는 해제이유에 따라 달라질 수도 있다.
이어서, 직접 통신 해제 메시지를 수신하는 피어 UE의 동작을 설명한다. 피어 UE는 해제하는 UE로부터 직접 통신 해제 메시지가 수신되면 직접 통신 해제 승인 메시지를 해제하는 UE로 전송한다. 이때, 피어 UE의 경우 해제하는 UE와 같이 현재 무선 연결을 판단할 수 있는 메시지 재전송 동작이 정의된 바가 없어 문제가 될 수 있다.
피어 UE에 대해서, 일 실시 예에서는 피어 UE가 최대 비활성화 구간(maximum inactivity period)을 정의하여 해당 구간 동안 아무런 메시지가 수신되지 않는다면 직접 연결을 로컬 해제 하는 것을 제안한다. 구체적으로, 피어 UE는 직접 통신 해제 승인 메시지의 전송 이후에 아무런 통신이 발생하지 않거나 PC5 시그널링이 일어나지 않는 시점(즉, 데이터 패킷의 전송이 완료한 시점 또는 시그널링의 전송 완료 직후의 시점)이 되면, 비활성화 타이머 T4abcd를 시작한다. 이러한 타이머 T4abcd는 상술한 최대 비활성화 구간만큼의 시간 동안 동작하는 타이머이며, 다시 어떠한 통신이나 PC5 시그널링이 시작되면(즉, 데이터 패킷의 전송이 시작되면) 중지되고 초기값으로 설정된다.
타이머 T4abcd가 만료되는 경우, 피어 UE는 해제하는 UE와의 무선 연결이 더 이상 유효하지 않다고 판단하고 무선 연결을 로컬 해제 한다(S2040). 이러한 최대 비활성화 구간에 대응하는 타이머 T4abcd는 해제하는 UE의 킵얼라이브 최대 재전송 횟수를 고려하여 그 값이 설정되어야 한다. 최대 비활성화 구간은 해제하는 UE가 킵얼라이브 메시지를 전송하는 주기(transmission period), 킵얼라이브 메시지의 재전송 시간 간격(retransmission time interval) 및 최대 재전송 횟수를 고려하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 최대 비활성화 구간은 앞서 설명했던 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
상술한 바에 따른 최대 비활성화 구간은 피어 UE가 계산하여 저장하고 있을 수 있으며, 설정된 임의의 값일 수도 있다. 또한, 피어 UE가 계산한 최대 비활성화 구간은 해제하는 UE와의 직접 연결 설정 과정에서 직접 통신 요청 메시지를 통해 해제하는 UE로 미리 전달될 수도 있다(예를 들어, 도 19의 S1930).
한편, 이러한 최대 비활성화 구간은 피어 UE 마다 다르게 설정될 수 있다. 즉, UE 마다 로컬 설정 값이 다를 수 있는데, 이는 UE 마다 킵얼라이브 메시지의 재전송 간격이나 최대 재전송 허용 횟수가 다르게 구현될 수 있기 때문이다. 특히, UE마다 모빌리티나 리포팅 타입(reporting type), 메시지 전송 패턴 등이 모두 상이하다는 점을 고려하여, 최대 비활성화 구간에 해당하는 값은 UE마다 다르게 설정될 수 있다.
3.7 실시 예 7
마지막으로, 일곱번째 문제점에 대한 실시 예로써, 릴레이 선택/재선택 절차의 트리거링 조건과 후보 대상 UE(candidate target UE)의 선정 조건에 대해 설명한다.
먼저, 릴레이 선택/재선택의 트리거링 조건에 대해 설명한다. 앞서 설명했던 첫번째, 세번째 실시 예에서, 직접 통신 거절 메시지를 수신하거나 직접 통신 해제 메시지를 수신한 리모트 UE가 릴레이 UE를 재선택하지 못하도록 설정되는 경우를 설명한 바 있다. 영구적인 거절이유/해제이유가 수신된 경우라면, 리모트 UE는 해당 릴레이 UE를 기억하고 릴레이 UE 선택/재선택 과정(또는, 대상 UE 선택/재선택 과정)에서 제외한다. 이어서, 새로운 릴레이 UE를 선택하기 위한 선택/재선택 과정이 수행된다.
한편, 임시적인 거절이유/해제이유가 수신되고 재전송이 곧바로 허용되는 경우, 연결 설정이 필요하다면 리모트 UE는 동일한 UE에게 곧바로 직접 통신 요청 메시지를 전송할 수 있다. 반대로, 임시적인 거절이유/해제이유가 수신되지만 재전송을 곧바로 수행할 수는 없는 경우(예를 들어, 타이머 값이 0이 아니거나, deactivated가 아니거나, null이 아닌 경우), 연결 설정이 필요하다면 리모트 UE는 동일한 UE에 대한 릴레이 UE 선택/재선택 과정을 수행하거나, 일정 시간 구간(예를 들어, 타이머의 만료 시간)동안 기다렸다가 동일한 UE에게 곧바로 직접 통신 요청 메시지를 전송할 수도 있다.
앞서 설명했던 다섯번째, 여섯번째 실시 예에서, 특정 메시지를 재전송할 수 있는 최대 허용 횟수까지 재전송을 시도하였지만 상대 노드로부터 응답을 받지 못한 경우에도 릴레이 UE 선택/재선택이 트리거링 될 수 있다. 즉, 직접 통신 거절 메시지에 대한 응답이 수신되지 않았으나 직접 연결 설정이 필요한 경우, 리모트 UE는 릴레이 UE 선택/재선택 절차를 수행한다. 유사하게, 리모트 UE는 직접 통신 킵얼라이브 메시지에 대한 확인 응답이 수신되지 않은 경우, 직접 연결을 로컬 해제하고 릴레이 UE 선택/재선택 절차를 수행한다.
이어서, 후보 대상 UE의 선정 조건에 대해 설명한다. 대상 UE로부터 직접 통신 거절 메시지 또는 직접 통신 해제 메시지가 수신된 경우, 해당 UE에 대한 재선택을 허용하지 않는 거절이유/해제이유 또는 지시자가 함께 수신될 수 있다. 이때, 개시하는 UE 또는 피어 UE는 대상 UE의 선택이나 재선택에서 해당 UE를 제외해야 한다. 다시 말해서, 새로운 직접 연결을 설정하기 위한 후보 대상 UE를 선택하는 과정에서 거절/해제 메시지를 전송했던 UE들은 제외된다. 이러한 과정은 금지 UE 리스트에 UE를 추가하는 방식으로 수행될 수 있으며, 금지 UE 리스트에 추가된 UE는 새로운 대상 UE의 선택/재선택 과정에서 제외된다.
이상에서는 단말 간 직접 통신 방법의 여러 가지 실시 예들에 대해 설명하였다. 상술한 실시 예들을 통해서 무선 자원을 효율적으로 활용하고 시그널링 오버헤드를 줄여 종래 문제점을 해결할 수 있게 된다.
4. 장치 구성
도 21은 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 21을 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 단말 간 직접 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 ProSe-enabled UE(Proximity Service-enabled User Equipment)인 릴레이 UE가 리모트 UE와의 직접 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 리모트 UE와의 직접 연결 설정 과정에서, 상기 리모트 UE로부터 최대 비활성화 구간(maximum inactivity period)에 대한 정보를 포함하는 직접 통신 요청(direct communication request) 메시지를 수신하는 단계;
    상기 리모트 UE와의 직접 연결을 통한 데이터 전송 또는 시그널링이 완료되면 상기 최대 비활성화 구간에 대응하는 타이머를 시작하는 단계; 및
    상기 타이머가 만료할 때까지 상기 리모트 UE로부터 어떠한 메시지도 수신되지 않는 경우, 상기 리모트 UE와의 직접 연결을 로컬 해제(locally release)하는 단계를 포함하는, 직접 통신 수행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타이머가 만료하기 전에 상기 리모트 UE로부터 데이터 전송 또는 시그널링 메시지가 수신되는 경우, 상기 릴레이 UE는 상기 타이머를 중지하고 초기 값으로 설정하는 것인, 직접 통신 수행 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 최대 비활성화 구간은 상기 리모트 UE가 전송하는 직접 통신 킵얼라이브(direct communication keepalive) 메시지의 전송 주기, 재전송 시간 간격 및 최대 재전송 허용 횟수를 고려하여 결정되는 것인, 직접 통신 수행 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 최대 비활성화 구간은 아래의 수학식에 따라 결정되며,
    [수학식]
    'Inactivity timerkeep' ≥ 'transmission period of keepalive message' + 'retransmission time interval' * 'maximum number of allowed retransmissions'
    상기 수학식에서 'Inactivity timerkeep'은 상기 최대 비활성화 구간을 나타내고, 상기 'transmission period of keepalive message'는 상기 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 주기를 나타내고, 상기 'retransmission time interval'은 상기 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 재전송 시간 간격을 나타내고, 상기 'maximumm number of allowed retransmissions'은 상기 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 최대 재전송 허용 횟수를 나타내는 것인, 직접 통신 수행 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 직접 통신 요청 메시지를 수신한 이후에 상기 리모트 UE로부터 새로운 최대 비활성화 구간에 대한 정보를 포함하는 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 수신하는 경우, 상기 타이머는 상기 새로운 최대 비활성화 구간에 대한 정보에 따라 설정되는 것인, 직접 통신 수행 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 최대 비활성화 구간은 상기 리모트 UE가 전송하는 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 패턴과 관련되고, 상기 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 패턴은 상기 리모트 UE의 모빌리티(mobility), 리포팅 타입(reporting type) 및 메시지 전송 패턴 중 적어도 하나를 고려하여 결정되는 것인, 직접 통신 수행 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 UE와 상기 리모트 UE 중에서 상기 리모트 UE만이 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 전송하는 것인, 직접 통신 수행 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 ProSe-enabled UE(Proximity Service-enabled User Equipment)이고 리모트 UE와 직접 통신을 수행하는 릴레이 UE에 있어서,
    송신부;
    수신부; 및
    상기 송신부 및 상기 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 리모트 UE와의 직접 연결 설정 과정에서, 상기 리모트 UE로부터 최대 비활성화 구간(maximum inactivity period)에 대한 정보를 포함하는 직접 통신 요청(direct communication request) 메시지를 수신하고,
    상기 리모트 UE와의 직접 연결을 통한 데이터 전송 또는 시그널링이 완료되면 상기 최대 비활성화 구간에 대응하는 타이머를 시작하고,
    상기 타이머가 만료할 때까지 상기 리모트 UE로부터 어떠한 메시지도 수신되지 않는 경우, 상기 리모트 UE와의 직접 연결을 로컬 해제(locally release)하는 것인, 릴레이 UE.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 타이머가 만료하기 전에 상기 리모트 UE로부터 데이터 전송 또는 시그널링 메시지가 수신되는 경우, 상기 릴레이 UE는 상기 타이머를 중지하고 초기 값으로 설정하는 것인, 릴레이 UE.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 최대 비활성화 구간은 상기 리모트 UE가 전송하는 직접 통신 킵얼라이브(direct communication keepalive) 메시지의 전송 주기, 재전송 시간 간격 및 최대 재전송 허용 횟수를 고려하여 결정되는 것인, 릴레이 UE.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 최대 비활성화 구간은 아래의 수학식에 따라 결정되며,
    [수학식]
    'Inactivity timerkeep' ≥ 'transmission period of keepalive message' + 'retransmission time interval' * 'maximum number of allowed retransmissions'
    상기 수학식에서 'Inactivity timerkeep'은 상기 최대 비활성화 구간을 나타내고, 상기 'transmission period of keepalive message'는 상기 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 주기를 나타내고, 상기 'retransmission time interval'은 상기 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 재전송 시간 간격을 나타내고, 상기 'maximumm number of allowed retransmissions'은 상기 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 최대 재전송 허용 횟수를 나타내는 것인, 릴레이 UE.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 직접 통신 요청 메시지를 수신한 이후에 상기 리모트 UE로부터 새로운 최대 비활성화 구간에 대한 정보를 포함하는 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 수신하는 경우, 상기 타이머는 상기 새로운 최대 비활성화 구간에 대한 정보에 따라 설정되는 것인, 릴레이 UE.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 최대 비활성화 구간은 상기 리모트 UE가 전송하는 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 패턴과 관련되고, 상기 직접 통신 킵얼라이브 메시지의 전송 패턴은 상기 리모트 UE의 모빌리티(mobility), 리포팅 타입(reporting type) 및 메시지 전송 패턴 중 적어도 하나를 고려하여 결정되는 것인, 릴레이 UE.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 릴레이 UE와 상기 리모트 UE 중에서 상기 리모트 UE만이 직접 통신 킵얼라이브 메시지를 전송하는 것인, 릴레이 UE.
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