WO2017099464A1 - 이동성 관리 객체에 의한 s1 연결 해제 수행 방법 및 이동성 관리 객체와, 기지국에 의한 s1 연결 해제 수행 방법 및 기지국 - Google Patents

이동성 관리 객체에 의한 s1 연결 해제 수행 방법 및 이동성 관리 객체와, 기지국에 의한 s1 연결 해제 수행 방법 및 기지국 Download PDF

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WO2017099464A1
WO2017099464A1 PCT/KR2016/014276 KR2016014276W WO2017099464A1 WO 2017099464 A1 WO2017099464 A1 WO 2017099464A1 KR 2016014276 W KR2016014276 W KR 2016014276W WO 2017099464 A1 WO2017099464 A1 WO 2017099464A1
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김태훈
류진숙
김재현
변대욱
박상민
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엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/16—Gateway arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system.
  • it relates to a method and apparatus for performing S1 disconnection.
  • M2M smartphone-to-machine communication
  • smart phones and tablet PCs which require high data transmission rates
  • M2M smartphone-to-machine communication
  • carrier aggregation technology, cognitive radio technology, etc. to efficiently use more frequency bands, and increase the data capacity transmitted within a limited frequency Multi-antenna technology, multi-base station cooperation technology, and the like are developing.
  • a node is a fixed point capable of transmitting / receiving a radio signal with a UE having one or more antennas.
  • a communication system having a high density of nodes can provide higher performance communication services to the UE by cooperation between nodes.
  • Data may be sent to the control plane rather than the user plane. If a DL response is expected for UL data sent in a non-access stratum (NAS) message, the user equipment (UE), eNB, and mobility management entity (MME) are S1. Instead of performing all of the S1 disconnection process due to the cause of disconnection, only the process of notifying the UE of disconnection is performed and after a predetermined time, a part of the S1 release process is performed.
  • NAS non-access stratum
  • MME mobility management entity
  • An aspect of the present invention provides a method for a mobile management entity (MME) to perform an S1 release process in a wireless communication system.
  • the method includes: release assistance information for predicting uplink (UL) data and downlink (DL) response to the UL data from a user equipment (UE); Receive a non-access stratum (NAS) UL message including; Send the UL data to a serving gateway (S-GW); Upon receiving the DL response to the UL data from the S-GW, starting a first timer and sending an S1 UE context release command message to the eNB including the DL response; And performing the S1 release process when the first timer expires.
  • MME mobile management entity
  • a method for performing a S1 release process by a base station (eNB) in a wireless communication system includes: receiving an S1 UE context release command message from a mobile management entity (MME); Transmitting a radio resource control (RRC) connection release message to a user equipment (UE); And performing an S1 release process including RRC connection release.
  • MME mobile management entity
  • RRC radio resource control
  • the S1 release process may be performed when the first timer started with the transmission of the RRC connection release message expires.
  • a mobile management entity for performing an S1 release process in a wireless communication system.
  • the MME comprises: a radio frequency (RF) unit, and a processor configured to control the RF unit.
  • the processor may include: release assistance information for predicting uplink (UL) data and a downlink (DL) response to the UL data from a user equipment (UE); Control the RF unit to receive a non-access stratum (NAS) UL message; Control the RF unit to send the UL data to a serving gateway (S-GW); Upon receiving the DL response to the UL data from the S-GW, controlling the RF unit to start a first timer and send an S1 UE context release command message to the eNB including the DL response; And performing the S1 release process when the first timer expires.
  • a base station for performing an S1 release process in a wireless communication system.
  • the base station comprises: a radio frequency (RF) unit, and a processor configured to control the RF unit.
  • the processor is configured to: control the RF unit to receive an S1 UE context release command message from a mobile management entity (MME); Controlling the RF unit to send a radio resource control (RRC) connection release message to a user equipment (UE); And performing the S1 release process including RRC connection release.
  • RRC radio resource control
  • the processor may be configured to perform the S1 release process when the first timer started with the transmission of the RRC connection release message expires.
  • a release connection bearer request message may be sent to the S-GW when the first timer expires.
  • the S1 UE context release command message or the RRC connection release message may include a first timer value for the first timer.
  • the S1 UE context release command message may comprise a cause value.
  • the cause value may indicate reception of the DL response to the UL data or non-reception of the response to the UL data.
  • the UL data is a first general packet radio service (GPRS) tunneling protocol (GTP) message through a packet data network (PDN) gateway via the S-GW. It can be transmitted to (PDN gateway, P-GW).
  • the DL response may be received from the P-GW to the MME via the S-GW in a second GTP message.
  • the first GTP message may include an indication that the DL response to the UL data is required or a sequence number of the UL data
  • the second GTP message may include the sequence number.
  • transmitting the UL data to the S-GW may comprise starting a second timer different than the first timer. If the MME receives the DL response from the S-GW before the second timer expires, the MME stops the second timer, starts the first timer and sends an S1 UE context release command message. may transmit to the eNB.
  • the RRC connection release message may include a cause value equal to the cause value in the S1 UE context release command message.
  • a wireless communication signal can be transmitted / received efficiently. Accordingly, unnecessary signaling of the wireless communication system can be reduced.
  • a low complexity / low cost UE can communicate with a network while maintaining compatibility with existing systems.
  • the UE may be implemented at low complexity / low cost.
  • the UE and the network may communicate in a narrow band.
  • a small amount of data can be efficiently transmitted / received.
  • 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.
  • FIG 5 illustrates LTE protocol stacks for the user plane and control plane.
  • 6 is a flowchart for explaining a random access process.
  • RRC 7 is a diagram illustrating a connection process in a radio resource control (RRC) layer.
  • RRC radio resource control
  • FIG. 8 illustrates a UE triggered service request procedure.
  • FIG. 9 is a simplified illustration of a data transmission process according to control plane CIoT EPS optimization from a wireless signal perspective.
  • FIG. 10 is another diagram illustrating an entire process for transferring data in an EPS system when using control plane CIoT EPS optimization.
  • FIG. 11 illustrates the entire process for delivering mobile terminated data in an EPS system with control plane CIoT EPS optimization.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a S1 connection release process.
  • FIG 17 illustrates an S1 disconnection process according to another proposal of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a node device applied to the proposal of the present invention.
  • 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 consisting 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 / eNB base station of the 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.
  • EPS Mobility Management A sub-layer of the NAS layer, which may be in an "EMM-Registered” or “EMM-Deregistered” state depending on whether the UE is attached or detached from the network. have.
  • ECM Connection Management (ECM) connection A signaling connection for the exchange of NAS messages, established between the UE and the MME.
  • An ECM connection is a logical connection consisting of an RRC connection between a UE and an eNB and an S1 signaling connection between the eNB and the MME. Once the ECM connection is established / terminated, the RRC and S1 signaling connections are established / terminated as well.
  • the established ECM connection means that the UE has an RRC connection established with the eNB, and the MME means having an S1 signaling connection established with the eNB.
  • the ECM may have an "ECM-Connected" or "ECM-Idle" state.
  • AS Access-Stratum: Contains a protocol stack between the UE and a wireless (or access) network, and is responsible for transmitting data and network control signals.
  • NAS configuration MO Management Object: A MO (Management object) used in the process of setting parameters related to NAS functionalities to the UE.
  • 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 so that the P-GW can be found. (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 the UEs and provides connectivity 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 UE to discover and select an available access on an operator basis as a network entity.
  • EPC path (or infrastructure data path): user plane communication path through EPC
  • E-UTRAN Radio Access Bearer refers to the concatenation of the S1 bearer and the corresponding data radio bearer. If there is an E-RAB, there is a one-to-one mapping between the E-RAB and the EPS bearer of the NAS.
  • GTP GPRS Tunneling Protocol
  • GTP A group of IP-based communications protocols used to carry general packet radio service (GPRS) within GSM, UMTS and LTE networks.
  • GTP and proxy mobile IPv6-based interfaces are specified on various interface points.
  • GTP can be decomposed into several protocols (eg, GTP-C, GTP-U and GTP ').
  • GTP-C is used within the GPRS core network for signaling between Gateway GPRS Support Nodes (GGSN) and Serving GPRS Support Nodes (SGSN).
  • GTP-C allows the SGSN to activate a session (eg PDN context activation), deactivate the same session, adjust the quality of service parameters for the user. Or renew a session for a subscriber that has just operated from another SGSN.
  • GTP-U is used to carry user data within the GPRS core network and between the radio access network and the core network.
  • 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.
  • EPC is a core network (Core Network) of the IP mobile communication system for the 3GPP LTE system, it can support packet-based real-time and non-real-time services.
  • existing mobile communication systems ie, 2nd or 3rd generation mobile communication systems
  • two distinct sub-domains of 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.
  • a connection between a UE having an IP capability and a UE may include an IP-based base station (eg, evolved Node B (eNodeB)), an EPC, an application domain (eg, IMS (eg, IP Multimedia Subsystem)).
  • eNodeB evolved Node B
  • EPC an application domain
  • IMS 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 the 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 eNB 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 numerous eNBs 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 UE having IP capability includes an IP 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 a service network (eg, IMS).
  • a 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.
  • S1-MME Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME.
  • S1-U Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunneling and inter eNB path switching during handover.
  • S3 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 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 It provides user plane tunnelling and tunnel management between Serving GW and PDN GW.
  • 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.
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with relevant 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 the PDN GW.
  • FIG. 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and EPC.
  • the eNB is responsible for routing 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 for dynamic allocation to the UE, configuration and provision for measurement of eNB, 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 UE and an eNB
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a user plane between a UE and an eNB. .
  • 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 transmitted 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 includes 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 present 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. 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 UE 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. Since the UE in the RRC_CONNECTED state has an RRC connection, the E-UTRAN can determine the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus can effectively control the UE. On the other hand, in the UE of RRC_IDLE state, the E-UTRAN cannot detect the existence of the UE, and is managed by the core network in units of a tracking area (TA), which is a larger area than the cell.
  • TA tracking area
  • the UE in the RRC_IDLE state is only identified whether the UE exists in a larger area unit than the cell, and the UE should transition to the RRC_CONNECTED state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • Each TA is identified by a tracking area identity (TAI).
  • the UE may configure a TAI through a tracking area code (TAC), which is information broadcast in a cell.
  • TAI tracking area identity
  • the UE When the user first powers up the UE, the UE first searches for an appropriate cell, then establishes an RRC connection in the cell, and registers information of the UE in the core network. Thereafter, the UE stays in the RRC_IDLE state. The UE 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 needs to establish an RRC connection, the UE establishes an RRC connection with the RRC of the E-UTRAN through the 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
  • Evolved Session Management belonging to the NAS layer performs functions such as default bearer management and dedicated bearer management, so that the UE is in charge of controlling the PS service from the network.
  • the default bearer resource is characterized in that it is allocated from the network when the network is first connected to a specific Packet Data Network (PDN).
  • PDN Packet Data Network
  • the network allocates an IP address available to the UE so that the UE 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 / reception and a non-GBR bearer having a best effort QoS characteristic without guaranteeing bandwidth.
  • GBR guaranteed bit rate
  • a non-GBR bearer is allocated.
  • the bearer allocated to the UE 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 This is called EPS bearer ID.
  • One EPS bearer has a QoS characteristic of a maximum bit rate (MBR) or / and a guaranteed bit rate (GBR).
  • FIG. 5 illustrates LTE protocol stacks for the user plane and control plane.
  • FIG. 5 (a) illustrates user plane protocol stacks over UE-eNB-SGW-PGW-PDN
  • FIG. 5 (b) illustrates control plane protocol stacks over UE-eNB-MME-SGW-PGW.
  • the GTP-U protocol is used to forward user IP packets over the S1-U / S5 interface. If a GTP tunnel is established for data forwarding during LTE handover, an End Marker Packet is transferred over the GTP tunnel as the last packet.
  • the S1AP protocol is applied to the S1-MME interface.
  • the S1AP protocol supports functions such as S1 interface management, E-RAB management, NAS signaling delivery and UE context management.
  • the S1AP protocol conveys an initial UE context to the eNB to set up E-RAB (s), and then manages modification or release of the UE context.
  • the GTP-C protocol is applied to the S11 / S5 interfaces.
  • the GTP-C protocol supports the exchange of control information for the creation, modification and termination of GTP tunnel (s).
  • the GTP-C protocol creates data forwarding tunnels in case of LTE handover.
  • protocol stacks and interfaces illustrated in FIGS. 3 and 4 may also apply to the same protocol stacks and interfaces of FIG. 5.
  • 6 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 eNB.
  • PRACH physical random access channel
  • Each cell has 64 candidate random access (RA) 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. .
  • RA random access
  • ZC Zadoff-Chu
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and a preamble format capable of transmitting a random access preamble.
  • the random access process in particular the contention-based random access process, includes three steps.
  • the messages transmitted in the following steps 1, 2 and 3 may also be referred to as msg1, msg2 and msg3, respectively.
  • the UE transmits a randomly selected random access preamble to the eNB.
  • 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 eNB that receives the random access preamble sends a random access response (RAR) to the UE.
  • the random access response is detected in two stages. 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.
  • the RAR includes timing advance (TA) information indicating timing offset information for UL synchronization, UL resource allocation information (UL grant information), a temporary UE identifier (eg, temporary cell-RNTI, TC-RNTI), and the like. .
  • TA timing advance
  • the UE may perform UL transmission according to resource allocation information (ie, scheduling information) and a TA value in the RAR.
  • HARQ is applied to UL transmission corresponding to the RAR. Therefore, after performing the UL transmission, the UE may receive reception response information (eg, PHICH) corresponding to the UL transmission.
  • RRC 7 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 eNB.
  • an RRC connected state When the RRC state is connected, it is called an RRC connected state.
  • the non-state is called the RRC idle state.
  • the E-UTRAN can grasp the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus can effectively control the UE.
  • the UE in the idle state is not known by the eNB, the 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 (idle state) UE is only identified in the presence of a large area unit, in order to receive the normal mobile communication services 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 eNB 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.
  • RRC connection setup complete In order to establish an RRC connection with the eNB, a UE in an idle state must proceed with an RRC connection procedure as described above.
  • the RRC connection process is largely performed by a UE transmitting an RRC connection request message to an eNB, an eNB sending an RRC connection setup message to the UE, and a UE completing the RRC connection setup to the eNB. (RRC connection setup complete) message is sent. This process will be described in more detail with reference to FIG. 7 as follows.
  • the UE When a UE in idle mode attempts to establish an RRC connection due to a call attempt, a data transmission attempt, or a response to an eNB paging, the UE first receives an RRC connection request message. Send to the eNB.
  • the eNB Upon receiving the RRC connection request message from the UE, the eNB accepts the RRC connection request of the UE when the radio resources are sufficient, and sends an RRC connection setup message, which is a response message, to the UE. do.
  • the UE When the UE receives the RRC connection setup message, it transmits an RRC connection setup complete message to the eNB.
  • the UE When the UE successfully transmits an RRC connection establishment message, the UE establishes an RRC connection with the eNB and transitions to the RRC connected mode.
  • a service request process is performed so that a new traffic is generated and a UE in an idle state transitions to an active state capable of transmitting / receiving traffic.
  • the UE is registered in the network but the S1 connection is released due to traffic deactivation and no radio resources are allocated, that is, when the UE is in the EMM-Registered state but in the ECM-Idle state.
  • the UE requests a service from the network and successfully completes the service request process, the UE transitions to an ECM-connected state and controls.
  • ECM connection RRC connection + S1 signaling connection
  • E-RAB DRB and S1 bearer
  • FIG. 8 illustrates a UE triggered service request procedure.
  • a UE having traffic to be transmitted transmits an RRC connection request to an eNB through a random access procedure of steps 1) to 3).
  • the eNB accepts the RRC connection request of the UE, the RRC connection setup message is transmitted to the UE, and the UE having received the RRC connection setup message sends a service request to the RRC connection setup complete message to the eNB. It may be described as follows from the service request point of view between the UE and the MME.
  • the UE sends a NAS message service request encapsulated in an RRC message (eg, RA msg5 in FIG. 8) to the eNB to the MME.
  • RRC message eg, RA msg5 in FIG. 8
  • the eNB forwards the NAS message to the MME.
  • NAS messages are encapsulated within S1-AP.
  • the MME sends an S1-AP initial context setup request message to the eNB. This step activates radio and S1 bearers for all active EPS bearers.
  • the eNB stores a security context, MME signaling connection ID, EPS bearer QoS (s), and the like within the UE context.
  • the eNB performs a radio bearer establishment process.
  • the radio bearer establishment process includes steps 6) to 9) of FIG. 8.
  • the eNB sends an S1-AP message Initial Context Setup Complete to the MME.
  • the MME sends a Modify Bearer Request message to the S-GW per PDN connection.
  • the S-GW returns a Modify Bearer Response to the MME as a response to the Modify Bearer Request message.
  • Traffic is transmitted / received through the E-RAB set through the service request process.
  • MTC machine type communication
  • MTC mainly refers to information exchange performed between a machine and an eNB without human intervention or with minimal human intervention.
  • MTC can be used for data communication such as meter reading, level measurement, surveillance camera utilization, measurement / detection / reporting such as inventory reporting of vending machines, etc. It may be used for updating an application or firmware.
  • the amount of transmitted data is small, and data transmission or reception (hereinafter, transmission / reception) sometimes occurs. Due to the characteristics of the MTC, for the UE for MTC (hereinafter referred to as MTC UE), it is efficient to lower the UE manufacturing cost and reduce battery consumption at a low data rate.
  • MTC UEs are less mobile, and thus, the channel environment is hardly changed.
  • the MTC UE is likely to be located at a location that is not covered by a normal eNB, for example, a basement, a warehouse, a mountain, and the like.
  • the signal for the MTC UE is better to have a wider coverage than the signal for a legacy UE (hereinafter, legacy UE).
  • IoT Internet of Things
  • CIoT cellular IoT
  • CIoT that transmits / receives an IoT signal using a narrowband (eg, a frequency band of about 200 kHz) is referred to as NB-IoT.
  • CIoT can be used for relatively long periods of traffic (eg smoke alarm detection, power failure notifications from smart meters, tamper notifications, smart utilities (gas / Water / electricity) metering reports, software patches / updates, etc.) and 'IoT' devices with ultra-low complexity, power proposals and low data rates.
  • traffic eg smoke alarm detection, power failure notifications from smart meters, tamper notifications, smart utilities (gas / Water / electricity) metering reports, software patches / updates, etc.
  • 'IoT' devices with ultra-low complexity, power proposals and low data rates.
  • a UE of a conventional EMM idle mode needs to establish a connection with a network.
  • the service request process of FIG. 8 should be successfully performed, which is not preferable for CIoT, which requires optimized power consumption for CIoT of low complexity / power and low data rate.
  • two optimizations for CIoT in EPS, a user plane CIoT EPS optimization, and a control plane CIoT EPS optimization were defined.
  • FIG. 9 is a simplified illustration of a data transmission process according to control plane CIoT EPS optimization from a wireless signal perspective.
  • uplink (UL) data is transferred from eNB (CIoT RAN) to MME.
  • UL data from the MME may be delivered to the P-GW via the S-GW.
  • UL data from these nodes is finally forwarded to the application server (CIoT services).
  • DL data is transmitted in the opposite direction over the same paths.
  • the control plane CIoT EPS optimization solution there is no data radio bearer set up, but instead data packets are sent on the signaling bearer. Thus this solution is assumed to be suitable for the transmission of infrequent and small data packets.
  • the UE and the MME may deliver IP or non-IP data by NAS signaling.
  • Control plane CIoT EPS optimization provides NAS forwarding capabilities of RRC and SI-AP protocols and an Evolved General Packet Radio Service (GPRS) Tunneling Protocol (GTP) tunnel between MME and S-GW and between S-GW and P-GW. By using their data transfer.
  • GPRS General Packet Radio Service
  • GTP General Packet Radio Service Tunneling Protocol
  • FIG. 10 is another diagram illustrating an entire process for transferring data in an EPS system when using control plane CIoT EPS optimization.
  • FIG. 10 illustrates in more detail the process of delivering mobile originated data with control plane CIoT EPS optimization.
  • the UE is in ECM-IDLE state.
  • the UE establishes an RRC connection and sends an encrypted UL protected data as a part of it in a NAS message.
  • the UE determines whether downlink (DL) data transmission (eg, acknowledgments or responses to UL data) is expected following the UL data transmission.
  • Release Assistance Information may also be indicated in the NAS message.
  • the UE may indicate whether the S1 connection should be released when DL data is received.
  • the NAS message sent in step 1 is relayed by the eNB to the MME using an S1-AP initial UE message.
  • the MME checks the integrity of an incoming NAS message PDU and decrypts the data contained in the NAS message PDU. The MME also determines at this stage whether the data delivery will use SGi or SCEF-based delivery.
  • the MME sends a modified bearer request message (including an MME address, an MME TEID DL, a delay downlink packet notification request, and a RAT type) to the S-GW.
  • the S-GW may now transmit downlink data towards the UE.
  • the PDN GW has requested the location and / or user CSG information of the UE and the location and / or user CSG information of the UE changes
  • the MME may request the user location information IE and / or the user CSG information IE. Also included in this message.
  • the Serving Network IE has changed compared to the last reported Serving Network IE
  • the MME also includes the Serving Network IE in this message.
  • the UE Time Zone has changed compared to the last reported UE Time Zone
  • the MME also includes the UE Time Zone IE in this message.
  • the S-GW is a PDN.
  • the GW sends the modified bearer request message (RAT type) to the PDN GW.
  • RAT type modified bearer request message
  • User location information IE and / or user CSG information IE and / or serving network IE and / or UE time zone are also included if present in step 4.
  • the S-GW sends a modification bearer request message together with a PDN Charging Pause Stop Indication. Send to inform the PDN GW that the charging is no longer suspended. Other IEs are not included in this message.
  • the PDN GW sends the modified bearer response to the S-GW.
  • the S-GW returns a modified bearer response (serving GW address and TEID for uplink traffic) to the MME in response to a modified bearer request message.
  • the MME sends UL data to the P-GW.
  • step 14 If no downlink data is expected based on the Release Assistance Information from the UE in step 1, the MME immediately releases the connection, and therefore step 14 is executed. Otherwise, DL data may reach the P-GW and the P-GW sends the DL data to the MME. If no data is received, steps 11-13 are skipped. If the RRC connection is active, the UE can still send UL data in NAS messages carried in an S1AP uplink message (not shown in FIG. 10). The UE may provide release assistance information at any time along with UL data.
  • step 9 If DL data is received in step 9, the MME encodes and integrity protects the DL data.
  • step 10 When step 10 is executed, DL data is encapsulated in a NAS message and sent to the eNB in an SI-AP DL message. If the release assistance information was received with UL data and it instructed to request release of the RRC connection as soon as it received the DL data, the MME releases the RRC connection after the eNB successfully sends data to the UE. Instructions to be included are included in the S1-AP message.
  • the eNB sends RRC DL data including the DL data encapsulated in a NAS PDU.
  • the S1-AP message includes a request in the release assistance information to release the RRC connection when DL data is received, this may include a request to immediately release the RRC connection. If so, step 14 is executed immediately.
  • step 13 If there is no NAS activity for the time being, the eNB starts S1 release in step 14.
  • FIG. 11 illustrates mobile terminated data delivery with control plane CIoT EPS optimization.
  • the UE is EPS attached and in ECM-Idle mode.
  • Receive downlink data packet / control signaling for a UE known as S-GW is not user plane connected (ie, the S-GW context data points no downlink user plane TEID towards the MME). Then buffer the downlink data packet and identify which MME is serving the UE.
  • the S-GW sends downlink data notification (including Allocation and Retention Priority (ARP) and EPS bearer ID) to the MME to which the S-GW has control plane connectivity for the given UE. Send Data Notification message).
  • ARP Allocation and Retention Priority
  • EPS bearer ID are always set in downlink data notification.
  • the MME responds with a downlink data notification ACK message to the S-GW.
  • the MME may (NAS ID, TAI (s), UE identifier based DRX index, paging for paging).
  • a paging message (including a DRX length, a list of CSG IDs for paging, a paging priority indication) is sent to each eNB belonging to the tracking area (s) to which the UE is registered.
  • eNBs When eNBs receive paging messages from the MME, the UE is paged by the eNBs.
  • the UE upon receiving the paging indication, the UE sends a UE triggered service request NAS message on the RRC connection request and the S1-AP initial message.
  • the MME sends a modification bearer request message (MME address, MME TEID DL, delay downlink packet notification request, RAT type) to the S-GW.
  • the S-GW may now send downlink data towards the UE.
  • the MME includes the user location information IE and / or user CSG information IE in this message.
  • the serving network IE has changed compared to the last reported serving network IE
  • the MME also includes the serving network IE in this message.
  • the MME Time Zone has changed compared to the last reported UE time zone
  • the MME also includes the UE Time Zone IE in this message.
  • the S-GW Send the modify bearer request message (including RAT type) to the PDN GW.
  • User location information IE and / or user CSG information IE and / or serving network IE and / or UE time zone may also be included, if present in step 7. Other IEs are not included in this message.
  • the PDG GW sends a modified bearer response to the S-GW.
  • the S-GW returns a modified bearer response (including an S-GW address and TEID for uplink traffic) to the MME as a response to a modified bearer request message.
  • Buffered DL data is sent to the MME by the S-GW.
  • the MME encodes and reports integrity data and sends it to the eNB using a NAS message carried by the DL S1-AP message.
  • the NAS PDU with data is delivered to the UE via a DL RRC message.
  • UL and DL data can be sent further using NAS PDUs.
  • UL data delivery is shown using a UL RRC message that encapsulates a NAS PDU with data.
  • the UE may provide release assistance information with UL data in the NAS message.
  • the NAS PDU with data is sent to the MME in a UL S1-AP message.
  • the data is integrity verified and decrypted.
  • the MME sends UL data to the P-GW via the S-GW and executes an action associated with the presence of release assistance information following an action for mobile originated (MO) data delivery. .
  • the eNB detects inactivity and executes step 20.
  • the eNB initiates an eNB initiated S1 release according to FIG. 12.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a S1 release process.
  • the S1 release procedure is used to release logical S1-AP (S1 Application Protocol) signaling connections (over S1-MME) and all S1 bearers (in S1-U) for the UE.
  • the S1 release process releases S11, instead of the S1-U bearer, in control plane EPS optimization.
  • the S1 release process moves the UE from ECM-CONNECTED to ECM-IDLE in both the UE and MME, and all UE related context information is deleted at the eNB. If the S1-AP signaling connection is lost, for example due to a loss of signaling delivery or because of an eNB or MME failure, the S1 release procedure is performed locally by the eNB and by the MME. Is performed. If the S1 release process is performed locally by the eNB and by the MME, each node may take its own action as described in the following process flow, without the use or dependence of signaling directly seen between the eNB and the MME. Perform them locally.
  • S1-AP S1 Application
  • S1 release from the point of view of the network means releasing S1 signaling and RRC connections in the control plane associated with the UE and downlink S1 bearer and data radio bearer (DRB) in the user plane.
  • S1 release means losing its RRC connection and DRB in the control plane and user plane respectively.
  • Initiation of the S1 release process is initiated by the eNB or the MME.
  • the eNB may, for example, O & M Intervention, Unspecified Failure, User Inactivity, Repeated RRC Signaling Integrity Check Failure, UE Generated Signaling
  • the S1 release process is initiated due to release due to UE generated signaling connection release, CS fallback triggered, or Inter-RAT Redirection.
  • MME can cause authentication failures, detaches, and not allowed CSG cells (e.g., if the CSG ID of the currently used CSG cell expires or has been removed from the CSG subscription data). Initiate the S1 release process. Both an eNB initiated S1 release procedure and an MME initiated S1 release procedure are shown in FIG. 12.
  • the eNB may release the signaling connection of the UE before requesting the MME to release the S1 context or in parallel. For example, the eNB may initiate RRC connection release for a circuit switch (CS) fallback by redirection.
  • CS circuit switch
  • the eNB detects the signaling connection of the UE and the need to release all radio bearers for the UE, the eNB sends an S1 UE Context Release Request (Cause) message. Send to MME The cause may be due to a reason for the release (eg O & M intervention, unspecified failure, user inactivity, repeated integrity check failure, or UE-generated signaling connection release). Due to release).
  • a reason for the release eg O & M intervention, unspecified failure, user inactivity, repeated integrity check failure, or UE-generated signaling connection release. Due to release).
  • Step 1 is performed only when the eNB-initiated S1 release procedure is considered. When the MME-initiated S1 release process is considered, step 1 is not performed and starts with the MME-initiated S1 release process DMS phase 2. .
  • the MME sends a release connection bearer request message (including abnormal release of radio link indication) to request release of all S1-U bearers for the UE, or S11 in control plane CIoT EPS optimization. Send to S-GW. This message is triggered by an S1 release request message from the eNB or another MME event.
  • the abnormal release of radio link indication is included if the S1 release process is due to abnormal release of the radio link.
  • the S-GW releases, for the UE, eNB related information (eg, address and TEIDs), or the MME related information in control plane CIoT EPS optimization and with a Release Connection Bearers Response message. Answer Other elements of the S-GW context of the UE are not affected.
  • the S-GW retains the S1-U configuration that the S-GW assigned for bearers of the UE.
  • the S-GW starts the buffering of the received downlink packets for the UE and initiation of a network triggered service request process.
  • downlink data triggers mobile termination data delivery in NAS signaling.
  • the MME releases S1 by sending the S1 UE context release command (cause) message to the eNB.
  • the eNB sends an RRC connection release message to the UE in an acknowledged mode.
  • the eNB confirms the S1 release by returning an S1 UE Context Release Complete message including (ECGI, TAI) to the MME. As such, the signaling connection between the MME and the eNB for the UE is released. This step is, for example, not delayed in situations where the UE has not acknowledged the RRC disconnection, and is performed promptly after step 4.
  • the eNB may include the information on Recommended Cells And ENBs For Paging in the S1 UE release complete message. If available, the MME stores this information to be used when paging the UE.
  • the MME deletes any eNB related information (eg, "eNodeB Address in Use for S1-MME", “MME UE S1 AP ID” and “eNB UE S1AP ID”) from the UE's MME context, but the S1 of the S-GW Retain the remainder of the MME context of the UE, including the U configuration information (eg, address and TEIDs). All non-GBR EPS bearers established for the UE are reserved in the MME and the S-GW.
  • eNB related information eg, "eNodeB Address in Use for S1-MME", "MME UE S1 AP ID” and "eNB UE S1AP ID”
  • the MME preserves the GBR bearers. If the cause of S1 release is due to CS Fallback triggered, more details regarding bearer handling are described in 3GPP TS 23.272. Otherwise, eg, “Radio Connection With UE Lost”, “S1 signaling connection lost”, “eNodeB failure”, the MME is an MME for the GBR bearer (s) of the UE after the S1 release process is completed. Triggers an MME Initiated Dedicated Bearer Deactivation procedure.
  • EPC does not support the GPRS retention feature, which sets the maximum bit rate (MBR) to zero for GBR bearers.
  • the HeNB releases a direct user plane path to the HeNB by internal signaling to the collocated L-GW. Inform. If downlink packets arrive for the UE after the direct user plane path is released, the L-GW forwards the first packet to the S-GW over an S5 tunnel to initiate a network triggered service request. .
  • LIPA Local IP address
  • the eNB may send an RRC connection release message to the UE according to section 5.3.8, section 5.3.9 and / or section 5.3.12 of 3GPP TS 36.331.
  • step 1 of FIG. 10 or step 15 of FIG. 11 when the UE expects DL data transmission (ack or response) after UL data transmission in a mobile origin data transmission operation of control plane CIoT optimization, the UE sends a NAS message. Notify MME via my Release Assistant. The UE may also indicate that the S1 connection should be released when DL data is received.
  • step 9 of FIG. 10 when the UE includes the release assistance information including the IE that DL data transmission is not expected after the uplink data transmission, the MME immediately receiving this performs S1 release. That is, the MME receiving the uplink data message performs uplink data transmission in step 8 and performs S1 release.
  • steps 10 to 11 of FIG. 10 are performed. If the MME receives the DL (if the DL data transmission is expected after the uplink data transmission is expected), the eNB may request the eNB to perform the S1 release process after successfully transmitting the DL data.
  • step 9 of FIG. 10 when the MME receives DL data, the MME does not know whether the DL data is an ack or response of UL data sent in step 1 of FIG. 10.
  • the eNB if the eNB does not send in step 1 or step 1, the eNB transmits an S1 connection release message to the UE in step 5.
  • the UE may recognize that the S1 release process is performed. However, at this time, even if the UE anticipating the reception of the DL data does not receive an ack or response for the UL data, there is no way to stop the S1 release process. If the S1 connection is released even though the UE has not received an ack or response for UL data, the following problem may occur after the S1 connection is released.
  • the UE may need to perform step 1 of FIG. 10 again to receive an ack or response for UL data or to retransmit the UL data.
  • Both A and B above can induce signaling overhead.
  • the eNB When performing the S1 release procedure, the eNB transmits an RRC connection release message to the UE.
  • the UE that has received the RRC connection release message has no way to stop the progress to S1 release even though it has not received an ack or response. After the S1 connection is released because the S1 release cannot be stopped, the following problem may occur.
  • the UE may need to perform step 1 of FIG. 10 again for retransmission of UL data.
  • Both A and B above can induce signaling overhead.
  • the eNB performs an S1 release process according to step 13 of FIG.
  • the time that the eNB checks inactivity may not be a suitable way to determine the S1 release process when an ack or a response is expected but not present. Since the eNB runs for a long time, if the S1 release starts based on the time when the eNB checks inactivity, a considerably long time may be required to perform the S1 release process. As the time taken to perform the S1 release process becomes longer, the burden of maintaining the S1 connection in the network increases.
  • S1 release initiated by the eNB may be divided into a case in which the MME triggers S1 release so that the eNB initiates S1 release and the eNB itself triggers and initiates S1 release. If the eNB triggers S1 release on its own, the eNB cannot read the NAS message, and thus cannot recognize that the UE is expecting a DL packet for the UL packet sent in the NAS message. Therefore, when the eNB initiates S1 release (due to UE inactivity, etc.), the eNB will operate according to the conventional S1 release procedure because it is not possible to recognize a situation in which a DL packet is expected.
  • Problems 1, 2, 3, and 4 may also occur in the mobile termination data transfer process (eg, after step 13 of FIG. 11) in the control plane CIoT optimization described in FIG. 11.
  • an enhanced S1 release process for reducing signaling overhead and context maintenance burden generated when the UE performs an S1 release process generated after transmitting UL data as a NAS message in the CIoT network Is proposed.
  • Proposals 1, 2 and 3 of the present invention to be described below may be applied together two or more.
  • the release of S1 of step 14 of FIG. 10 and the release of S1 of step 20 of FIG. 11 may be performed according to proposal 1, proposal 2, and / or proposal 3 of the present invention.
  • Step 1 Step 2, Step 3, Step 4, Step 5, Step 6, and Step 7 are described in Step 1, Step 2, Step 8, Step 9, Step 11, Step 12, and Step 13 described in FIG. 10.
  • Steps 1, 2, 3, and 7 in FIG. 13 may correspond to steps 15, 16, 17, and 19, respectively, described in FIG. 11.
  • the MME sends an UL data to the P-GW via the S-GW and follows an action associated with the presence of release assistance information following an action for mobile originated (MO) data delivery ( Since the action) is performed, DL data for the mobile origin data of FIG. 11 may be delivered to the UE according to steps 9 to 12 of FIG. 10.
  • MO mobile originated
  • S1 release according to the present invention may be performed according to proposal 1 and / or proposal 2 and / or proposal 3 described below, instead of the S1 release process of FIG. 12 in step 8.
  • FIG. 14 illustrates an S1 disconnection process according to the proposal of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates an eNB initiated S1 release procedure according to Proposal 1-A.
  • the eNB may transmit an RRC connection release message to the UE in steps 1 and 5.
  • RRC disconnection can be found in detail in section 5.3.8 of the 3GPP TS 36.331 document, for example.
  • step 1 or section 5.3.8.2 of the 3GPP TS 36.331 document described in FIG. 12, the following step 1 and / or step 1-1 may be performed as the proposed operation of the present invention.
  • the proposal 1-A will be described with reference to FIG. 14 as follows.
  • Step 1 The eNB sets and starts a timer T41xx to a predetermined value while transmitting an RRC connection release message to the UE (S1410).
  • the eNB does not perform RRC disconnection until the timer T41xx expires. That is, the timer waits without performing other operations of the S1 release process until the timer T41xx expires. For example, the eNB waits without performing a subsequent process including a UE context release request through S1-AP in step 1 of FIG. 12.
  • the UE can know the value of the timer T41xx.
  • the timer T41xx can be delivered to the network or pre-configured via a NAS message or an RRC message.
  • a T41xx value may be included in the RRC connection release message and transmitted.
  • the RRC connection release message may include a cause.
  • an "arrival of expected DL packet” or a conventional cause may be used. The conventional cause is described later.
  • a new cause of "no arrival of expected DL packet" may be defined, and when a conventionally used cause is received in an RRC connection release message, the UE understands the conventional cause as "no arrival of expected DL packet". It may be set to.
  • Step 1-1 When the UE receives the RRC connection release message, the UE transmits a message to be described later if it corresponds to A or B below.
  • Case A is a case in which the UE indicates that ack / response is required for release assistance information in a NAS message in step 1 of FIG. 10 (or step 15 of FIG. 11 or step 1 of FIG. 13), but fails to receive an ack / response. Include.
  • Case B is the UE in step 1 of FIG. 10 (or step 15 of FIG. 11, or step 1 of FIG. 13) indicating that the UE needs ack / response in the release assistance information in the NAS message, but fails to include an ack / response. Includes retransmitting old UL data or new UL data.
  • the UE If there is UL transmission before the expiration of T41xx (Case I of FIG. 14), for example, if the case A or B corresponds to the case, the UE transmits the following message (S1420).
  • the UE includes UL data in the NAS message and sends it back to the network.
  • the UL data can be ack / unresponsive UL data or new UL data.
  • the UE sends an indication (or information) to the network that it has a message (ack or response) to receive, or an indication to the network to keep the S1 connection without disconnecting it.
  • the indication may be sent to the eNB via an RRC message or to the MME via a NAS message.
  • the eNB may include the indication in the S1-AP message and transmit the message to the MME (or eNB).
  • the eNB can read the RRC message, so that the indication in the RRC message can be sent to the MME in the S1-AP message.
  • the eNB does not have a NAS layer, so the NAS message encapsulated in an RRC message is loaded into an S1-AP message and forwarded to the MME, and the MME reads the indication in the NAS message.
  • the indication may be sent in an S1-AP message to the eNB.
  • the eNB (or MME) that receives the S1-AP message containing the indication acts as if the UL data is received through the NAS message. For example, the eNB resets the inactivity timer to an initial value and starts after receiving the message.
  • the UE enters the EMM-Idle state and releases conventional S1 (e.g., described in section 5.3.5 of 3GPP TS 23.401).
  • S1 e.g., described in section 5.3.5 of 3GPP TS 23.401.
  • the eNB sends a RRC connection release message to the UE after the eNB immediately delays when the timer T41xx expires, instead of performing the S1 release procedure immediately thereafter. Thereafter, the S1 release process may be performed.
  • the proposed operation of the present invention is:
  • this may be applied when the UE indicates that ack or response is required for release assistance information in a NAS message.
  • step 2 of FIG. 12 is deferred after step 6 of FIG. 12 and according to the response of the UE delivered in step 5 of FIG. 12. Whether to execute step 2 of the S1 release process described in FIG. 6 is determined in step 6 of the present proposal.
  • the detailed operation is as follows.
  • Step 4 The MME delivers a timer T41aa value to the eNB in an S1 UE context release command (cause) message.
  • the MME starts with setting timer T41aa to a fixed value.
  • the MME waits without sending a Release Access Bearers Request message (which is sent to S-GW in step 2 in the S1 release process of FIG. 12) until timer T41aa expires.
  • the UE can know the value of the timer T41aa.
  • the value of the timer T41aa may be delivered from the network or pre-configured via a NAS message or an RRC message.
  • a NAS message it may be included in an attach accept or a TAU accept and delivered to the UE.
  • a T41aa value may be included in the RRC connection release message.
  • Step 5 The eNB transmits to the UE using the cause of the S1 UE context release command message received in step 4 when the RRC connection release message is transmitted.
  • the other operation executed in the eNB is the same as that of the step 1 of the proposal 1-A.
  • Step 6 Upon receiving the RRC connection release message, the UE operates according to step 1-1 of the proposal 1-A.
  • Step 7 The MME does not send a Release Connection Bearers Request message to the S-GW even if it receives a NAS message from the UE until timer T41aa expires.
  • the MME may send a timer value when starting the S1 release process and may not perform the S1 release operation between the MME and the S-GW until the timer is completed.
  • FIG. 15 shows another example of an S1 disconnection process according to the proposal of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates an MME initiated S1 release procedure according to proposal 1-B.
  • step S1510 in which the MME sends an S1 UE context release command (cause) message to the eNB may correspond to step 4 described above
  • the eNB sends an RRC connection release message to the UE
  • S1520 may correspond to step 5 described above
  • the UE transmitting UL data or indication to the eNB (S1530) may correspond to step 6 described immediately above.
  • an S1 release process may be performed. For example, if there is a UL transmission before expiration of T41aa, the UE can send the UL transmission or indication to an eNB. On the other hand, if the UE receiving the RRC disconnection message has no UL transmission until T41aa expires (Case II in FIG. 15), when T41aa expires, the UE enters the EMM-Idle state (eg, in 3GPP TS 23.401).
  • the conventional S1 release procedure (described in section 5.3.5) can be performed.
  • a cause may be included in the RRC connection release message in steps S1510 and S1520 of FIG. 15.
  • an "arrival of expected DL packet” or a conventional cause may be used as an cause included in the RRC connection release message.
  • the conventional cause is described later.
  • a new cause of "no arrival of expected DL packet” may be defined, and when a conventionally used cause is received in an RRC connection release message, the UE understands the conventional cause as "no arrival of expected DL packet". It may be set to.
  • S1 release initiated by the eNB may be divided into a case in which the MME triggers S1 release and the eNB initiates S1 release and an eNB itself triggers and initiates S1 release.
  • the S1 release process in which the MME triggers S1 release and the eNB subsequently initiates S1 release may be performed by a combination of proposal 1-B and proposal 1-A.
  • the eNB may not recognize the expected situation of the DL packet, which causes the eNB to operate according to the conventional S1 release process. To ensure that the eNB knows that a DL packet is expected:
  • a method may be used in which the MME informs the eNB (via an S1-AP message) that a 'DL packet is expected' state.
  • the present invention proposes a method by which the MME can recognize ack / response.
  • FIG. 16 illustrates an S1 disconnection process according to another proposal of the present invention.
  • FIG. 16 illustrates an S1 release procedure according to the proposal 2.
  • FIG. 16 illustrates an S1 disconnection process according to another proposal of the present invention.
  • step 1 of FIG. 10 when the UE indicates that ack or response is required for release assistance information in the NAS message, the steps from step 3 of FIG. May be performed as follows.
  • Step 3 The MME recognizes that ack / response for UL data sent by the UE is required.
  • Step 8-1 The MME transmits the following information to the G-TP message (i.e. GTP-U message) including the UL data to the P-GW (S1610).
  • Step 8-1 may be additionally performed when performing step 8 described in FIG. 10.
  • Information indicating that the ack / response of the UL data is included. This information may be a sequence number of the corresponding UL data, and may be arbitrarily assigned by the MME.
  • the MME may include both the content a and the content b or only the content b in a GTP message including UL data.
  • Step 8-2 When the P-GW includes the content b (the content a can also be included) in the GTP message (ie GTP-U message) transmitted by the MME in step 8 described in FIG. 10, the UL data included in the GTP message is included. Recognize that ack / response for is required.
  • the P-GW stores the sequence number and the need for an ack / response for the corresponding UL data (S1620).
  • the P-GW transfers the corresponding UL data to an application server (AS) (S1630). At this time, the P-GW may also transmit the sequence number of the UL data to the application server.
  • AS application server
  • Step 9 When the P-GW receives an ack / response for the UL data (S1640), for example, when the P-GW receives DL data corresponding to a sequence number of UL data from an application server In case of transmission, the sequence number is included in the GTP message (ie GTP-U message) together with the DL data and transmitted to the MME (S1650).
  • the GTP message ie GTP-U message
  • step 9 if the DL number in the GTP data is recognized as an ack / response of UL data sent in step 1 through the sequence number included in the GTP message (ie GTP-U message), the MME A request to release the connection can be sent to the eNB.
  • the cause value is indicated as 'ack / response for UL data is received'.
  • Step 14 When receiving a request from the MME to release an RRC connection in step 11, the eNB sends an RRC connection release message to the UE with a cause of 'ack / response for UL data is received'.
  • Step 8-2 of the above steps may operate as follows. At this time, the process from step 9 to step 12-1 may be as described above.
  • Step 8-2 When the P-GW includes the content b (the content a may also be included) in the GTP message (ie GTP-U message) transmitted by the MME in step 8-1, the P-GW checks ack for the UL data included in the GTP message. Recognize that you need a response.
  • the content b the content a may also be included
  • the P-GW checks ack for the UL data included in the GTP message. Recognize that you need a response.
  • the P-GW transmits UL data to a destination IP (eg, AS)
  • the P-GW transmits UL data of the UE by including the content b (which may also include the content a).
  • the destination for example, an application server (AS)
  • AS application server
  • An application layer may be added to the P-GW to allow the P-GW to confirm ack / response to UL data.
  • the P-GW may check ack / response at the application layer and send it to the MME.
  • Step 1 of proposal 3 may be performed in step 1 described in FIG. 10, and in place of steps 8-1 and / or 8-2 of proposal 2 between step 7 of proposal 2 and step 9 of proposal 2 described above.
  • step 8 of proposal 3 may be performed alone.
  • Step 9 of the proposal 3 may be performed instead of steps 9 to 12 of the proposal 2 or together with steps 9 to 12 of the proposal 2.
  • FIG. 17 illustrates an S1 disconnection process according to another proposal of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a case where an S1 release procedure according to the proposal 3 is applied to the process of FIG. 10.
  • Step 1 The UE may establish an RRC connection and send UL data in a NAS message (S1710). If the UE indicates that ack or response is required for release assistance information in the NAS message, the UE starts a timer T41xy value while transmitting corresponding UL data (S1720).
  • the timer T41xy value is set based on the required round trip time (RTT) before the UE receives the ack / response for the UL data after the UL data transmission.
  • the timer T41xy value may be pre-configured or transferred to a lower layer (eg, NAS layer or AS layer) in an application.
  • a lower layer eg, NAS layer or AS layer
  • the UE If ack / response is not received until the timer T41xy expires (Case I of FIG. 17), the UE retransmits UL data (S1750), sets the timer T41xy to an initial value, and starts again.
  • Step 8 When the MME receives an indication that the UE needs an ack or a response in the release assistance information in the NAS message (S1730), the MME starts a timer T41yy with transmission of UL data to the P-GW.
  • the timer T41yz is started.
  • a Release Connection Bearers Request message for releasing the S1-U bearer may be sent to the S-GW.
  • Two timers of the timer T41yy and the timer T41yz may operate, or one timer (eg, the timer T41zz) may replace the two timers described above. If one timer replaces the two timers described above, the MME starts a timer T41zz with UL data transmission (S1740) and does not receive an ack / response from the P-GW until the timer T41zz expires or the UE If a new NAS message is not received from the case II of FIG. 17, an S1 release process is performed (S1760). The detailed S1 release procedure using the timer T41zz may be performed in the same manner as described above.
  • the timer T41yy value or the timer T41zz value may be pre-configured in the MME or may be set based on the timer T41xy value.
  • the timer T41yy value or the timer T41zz value is set equal to or greater than the timer T41xy value.
  • the timer T41yz value is also preset.
  • the timer T41yy value or the timer T41yz value or the timer T41zz value may be preset in the UE or transmitted from the MME through a NAS message (eg, attach accept, TAU accept).
  • a NAS message eg, attach accept, TAU accept.
  • Step 9 When the MME receives an ack / response for the UL data transmitted in step 8, the MME stops the timer T41yy, T41yz or T41zz that is running, and performs the S1 release process. Accordingly, a request to release the RRC connection can be transmitted to the eNB. In this case, the MME may transmit 'ack / response is received' to the eNB as a cause.
  • the conventional eNB may use "loadBalancingTAURequired”, “cs-FallbackHighPriority”, “rrc-Suspend” and “other” as a cause of release when transmitting an RRC connection release message to the UE.
  • the present invention can be limited to the application of the present invention only when the cause of S1 release is identified and the cause is consistent with the cause (s) described in the foregoing proposal (s).
  • the eNB transmits a release message
  • the release message includes the release message as a cause of release.
  • the UE may operate according to the proposal 1, the proposal 2, and / or the proposal 3 of the present invention.
  • the UE may operate according to the proposal (s) of the present invention.
  • the release message e.g. UE release command
  • release message e.g. RRC connection release
  • the UE receiving this can operate according to the proposal of the present invention.
  • the UE may operate according to the proposal (s) of the present invention even when a release cause of "rrc-Suspend" or “other" is transmitted in a release message (eg, an RRC connection release message) transmitted by the eNB to the UE. have.
  • a release message eg, an RRC connection release message
  • the network eg, eNB, MME
  • the network waits for a predetermined time after transmitting the release message to the UE. If there is no response (or data) from the UE, the actual release is performed.
  • the present invention can be applied to general communication as well as CIoT communication. This may also apply to the special cause / situation mentioned above.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a node device applied to the proposal of the present invention.
  • the UE device 100 may include a transceiver 110, a processor 120, and a memory 130.
  • the transceiver 110 may also be referred to as a radio frequency (RF) unit.
  • the transceiver 110 may be configured to transmit various signals, data, and information to an external device, and 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 UE device 100 may be connected to the external device by wire and / or wirelessly.
  • the processor 120 may control the overall operation of the UE device 100 and may be configured to perform a function of the UE device 100 to process and process information to be transmitted and received with an external device.
  • the processor 120 may be configured to perform the UE operation proposed in the present invention.
  • the processor 120 may control the transceiver 110 to transmit data or a message according to the proposal of 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 also be referred to as a radio frequency (RF) unit.
  • 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 processor 220 may control the transceiver 110 to transmit data or a message to the UE or another network node according to the proposal of 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 UE device 100 and the network device 200 as described above may be implemented such that the details described in the various embodiments of the present invention described above are 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 functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the above-described communication method can be applied not only to 3GPP systems but also to various wireless communication systems including IEEE 802.16x and 802.11x systems. Furthermore, the proposed method can be applied to mmWave communication system using ultra high frequency band.

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Abstract

데이터가 사용자 평면이 아닌 제어 평면으로 전송될 수 있다. 비-접속 계층(non-access stratum, NAS) 메시지로 전송되는 UL 데이터에 대한 DL 응답이 예상되는 경우, 사용자기기(user equipment, UE), eNB 및 이동성 관리 객체(mobility management entity, MME)는 S1 해제의 원인이 발생하여 S1 해제 과정을 즉시 수행하지 않고, 소정 시간이 지난 후에 S1 해제 과정 중 일부를 진행한다.

Description

이동성 관리 객체에 의한 S1 연결 해제 수행 방법 및 이동성 관리 객체와, 기지국에 의한 S1 연결 해제 수행 방법 및 기지국
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 특히, S1 연결 해제를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
기기간(Machine-to-Machine, M2M) 통신과, 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 다양한 장치 및 기술이 출현 및 보급되고 있다. 이에 따라, 셀룰러 네트워크에서 처리될 것이 요구되는 데이터 양이 매우 빠르게 증가하고 있다. 이와 같이 빠르게 증가하는 데이터 처리 요구량을 만족시키기 위해, 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술, 인지무선(cognitive radio) 기술 등과, 한정된 주파수 내에서 전송되는 데이터 용량을 높이기 위한 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등이 발전하고 있다.
한편, 사용자기기(user equipment, UE)가 주변에서 접속(access)할 수 있는 노드(node)의 밀도가 높아지는 방향으로 통신 환경이 진화하고 있다. 노드라 함은 하나 이상의 안테나를 구비하여 UE와 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 높은 밀도의 노드를 구비한 통신 시스템은 노드들 간의 협력에 의해 더 높은 성능의 통신 서비스를 UE에게 제공할 수 있다.
새로운 무선 통신 기술의 도입에 따라, 기지국이 소정 자원영역에서 서비스를 제공해야 하는 UE들의 개수가 증가할 뿐만 아니라, 상기 기지국이 서비스를 제공하는 UE들과 전송/수신하는 데이터와 제어정보의 양이 증가하고 있다. 기지국이 UE(들)과의 통신에 이용 가능한 무선 자원의 양은 유한하므로, 기지국이 유한한 무선 자원을 이용하여 데이터 및/또는 제어정보를 UE(들)로부터/에게 효율적으로 수신/전송하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
또한 스마트기기의 발달에 따라 적응 양의 데이터를 효율적으로 전송/수신 혹은 낮은 빈도로 발생하는 데이터를 효율적으로 전송/수신하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
데이터가 사용자 평면이 아닌 제어 평면으로 전송될 수 있다. 비-접속 계층(non-access stratum, NAS) 메시지로 전송되는 UL 데이터에 대한 DL 응답이 예상되는 경우, 사용자기기(user equipment, UE), eNB 및 이동성 관리 객체(mobility management entity, MME)는 S1 연결 해제의 원인이 발생하여 S1 연결 해제 과정을 모두 수행하지 않고, UE에게 연결 해제를 알리는 과정만 수행하고 소정 시간이 지난 후에 S1 해제 과정 중 일부를 진행한다.
본 발명의 일 양상으로 무선 통신 시스템에서 이동성 관리 객체(mobile management entity, MME)가 S1 해제 과정을 수행하는 방법을 제공한다. 상기 방법은: 사용자기기(user equipment, UE)로부터 상향링크(uplink, UL) 데이터와 상기 UL 데이터에 대한 하향링크(downlink, DL) 응답을 예상(expect)한다는 해제 보조 정보(release assistance information)를 포함하는 비-접속 계층(non-access stratum, NAS) UL 메시지를 수신; 서빙 게이트웨이(serving gateway, S-GW)에게 상기 UL 데이터를 전송; 상기 S-GW로부터 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답을 수신하면, 제1 타이머를 시작하고 상기 DL 응답을 포함하는 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 eNB에게 전송; 및 상기 제1 타이머가 만료하면 상기 S1 해제 과정을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 기지국(base station, eNB)가 S1 해제 과정을 수행하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 이동성 관리 객체(mobile management entity, MME)로부터 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 수신; 사용자기기(user equipment, UE)에게 무선 자원 관리(radio resource control, RRC) 연결 해제 메시지를 전송; 및 RRC 연결 해제를 포함한 상기 S1 해제 과정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 UE 혹은 상기 MME로부터 비-접속 계층(non-access stratum, NAS) UL 메시지로 전송된 상기 UE의 상향링크(uplink, UL) 데이터에 대한 하향링크(downlink, DL) 응답이 예상한다는 지시를 포함하는 메시지를 수신한 경우, 상기 S1 해제 과정은 상기 RRC 연결 해제 메시지의 전송과 함께 시작된 제1 타이머가 만료하면 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 S1 해제 과정을 수행하는 이동성 관리 객체(mobile management entity, MME)가 제공된다. 상기 MME는: 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하여 구성된다. 상기 프로세서는: 사용자기기(user equipment, UE)로부터 상향링크(uplink, UL) 데이터와 상기 UL 데이터에 대한 하향링크(downlink, DL) 응답을 예상(expect)한다는 해제 보조 정보(release assistance information)를 포함하는 비-접속 계층(non-access stratum, NAS) UL 메시지를 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어; 서빙 게이트웨이(serving gateway, S-GW)에게 상기 UL 데이터를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어; 상기 S-GW로부터 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답을 수신하면, 제1 타이머를 시작하고 상기 DL 응답을 포함하는 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 eNB에게 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어; 및 상기 제1 타이머가 만료하면 상기 S1 해제 과정을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 S1 해제 과정을 수행하는 기지국(base station, eNB)이 제공된다. 상기 기지국은: 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하여 구성된다. 상기 프로세서는: 이동성 관리 객체(mobile management entity, MME)로부터 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어; 사용자기기(user equipment, UE)에게 무선 자원 관리(radio resource control, RRC) 연결 해제 메시지를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어; 및 RRC 연결 해제를 포함한 상기 S1 해제 과정을 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 UE 혹은 상기 MME로부터 비-접속 계층(non-access stratum, NAS) UL 메시지로 전송된 상기 UE의 상향링크(uplink, UL) 데이터에 대한 하향링크(downlink, DL) 응답이 예상한다는 지시를 포함하는 메시지를 수신한 경우, 상기 프로세서는 상기 RRC 연결 해제 메시지의 전송과 함께 시작된 제1 타이머가 만료하면 상기 S1 해제 과정을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 제1 타이머가 만료하면 상기 S-GW에게 해제 접속 베어러들 요청 메시지가 전송될 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지 또는 상기 RRC 연결 해제 메시지는 상기 제1 타이머를 위한 제1 타이머 값을 포함할 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지는 원인(cause) 값을 포함할 수 있다. 상기 원인 값은 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답의 수신 혹은 상기 UL 데이터에 대한 상기 응답의 미수신을 나타낼 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 UL 데이터는 제1 일반 패킷 무선 서비스(general packet radio service, GPRS) 터널링 프로토콜(GTP) 메시지로 상기 S-GW를 통해 패킷 데이터 네트워크(packet data network, PDN) 게이트웨이(PDN gateway, P-GW)에게 전송될 수 있다. 상기 DL 응답은 제2 GTP 메시지로 상기 P-GW로부터 상기 S-GW를 통해 상기 MME에게 수신될 수 있다. 상기 제1 GTP 메시지는 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답이 필요하다는 지시 혹은 상기 UL 데이터의 시퀀스 번호를 포함하고, 상기 제2 GTP 메시지는 상기 시퀀스 번호를 포함할 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 S-GW에게 상기 UL 데이터를 전송하는 것은 상기 제1 타이머와는 다른 제2 타이머를 시작하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제2 타이머가 만료하기 전에 상기 S-GW로부터 상기 DL 응답이 상기 MME에게 수신되면 상기 MME는 상기 제2 타이머를 중단(stop)하고 상기 제1 타이머를 시작하고 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 상기 eNB에게 전송할 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 RRC 연결 해제 메시지는 상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지 내 상기 원인 값과 동일한 원인 값을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 무선 통신 신호가 효율적으로 전송/수신될 수 있다. 이에 따라, 무선 통신 시스템의 불필요한 시그널링이 줄 수 있다.
본 발명에 의하면, 기존 시스템과의 호환성을 유지하면서, 저복잡도/저비용 UE가 네트워크와 통신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면,UE가 저복잡도/저비용으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 UE와 네트워크가 좁은 대역(narrowband)에서 통신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 적은 양의 데이터가 효율적으로 전송/수신될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
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 사용자 평면 및 제어 평면을 위한 LTE 프로토콜 스택들을 예시한 것이다.
도 6은 임의 접속(random access) 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 무선 자원 제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 UE 트리거 서비스 요청 과정(UE triggered service request procedure)를 예시한 것이다.
도 9는 제어 평면 CIoT EPS 최적화에 따른 데이터 전송 과정을 무선 신호 관점에서 간략히 예시한 것이다.
도 10은 제어 평면 CIoT EPS 최적화 사용시, EPS 시스템에서 데이터 전달하기 위한 전체 과정을 설명하는 다른 도면이다.
도 11은 제어 평면 CIoT EPS 최적화로 EPS 시스템에서 모바일 종결(terminated) 데이터 전달하기 위한 전체 과정을 예시한 것이다.
도 12는 S1 연결 해제 과정을 설명하는 도면이다.
도 13은 제어 평면 CIoT 최적화에서 본 발명에 따른 S1 연결 해제 과정을 간략히 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 제안에 따른 S1 연결 해제 과정을 예시한 것이다.
도 15는 본 발명의 제안에 따른 S1 연결 해제 과정을 다른 예를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 다른 제안에 따른 S1 연결 해제 과정을 예시한 것이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 제안에 따른 S1 연결 해제 과정을 예시한 것이다.
도 18은 본 발명의 제안에 적용되는 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. 예를 들어, 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.331, 3GPP TS 23. 401, 3GPP TS 36.413, 3GPP TS 24.301의 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) 핵심(core) 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/eNB: 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 MME 간의 제어 플레인(control plane)의 상위 단(stratum). LTE/UMTS 프로토콜 스택에서 UE와 핵심(core) 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.
- EMM (EPS Mobility Management): NAS 계층의 서브-계층으로서, UE가 네트워크 부착(attach)되어 있는지 분리(detach)되어 있는지에 따라 EMM은 “EMM-Registered” 아니면 “EMM-Deregistered” 상태에 있을 수 있다.
- ECM (EMM Connection Management) 연결(connection): UE와 MME가 사이에 수립(establish)된, NAS 메시지의 교환(exchange)을 위한 시그널링 연결(connection). ECM 연결은 UE와 eNB 사이의 RRC 연결과 상기 eNB와 MME 사이의 S1 시그널링 연결로 구성된 논리(logical) 연결이다. ECM 연결이 수립(establish)/종결(terminate)되면, 상기 RRC 및 S1 시그널링 연결은 마찬가지로 수립/종결된다. 수립된 ECM 연결은 UE에게는 eNB와 수립된 RRC 연결을 갖는 것을 의미하며, MME에게는 상기 eNB와 수립된 S1 시그널링 연결을 갖는 것을 의미한다. NAS 시그널링 연결, 즉, ECM 연결이 수립되어 있는지에 따라, ECM은 “ECM-Connected” 아니면 “ECM-Idle” 상태를 가질 수 있다.
- AS (Access-Stratum): UE와 무선(혹은 접속) 네트워크 간의 프로토콜 스택을 포함하며, 데이터 및 네트워크 제어 신호 전송 등을 담당한다.
- NAS 설정(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 네트워크에 접속하기 위해서는 특정 P-GW를 거치게 되는데, 이 P-GW를 찾을 수 있도록 네트워크 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 핵심 네트워크로의 연결을 제공한다.
- HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server): 3GPP 네트워크 내의 가입자 정보를 가지고 있는 데이터베이스. HSS는 설정 저장(configuration storage), 식별자 관리(identity management), 사용자 상태 저장 등의 기능을 수행할 수 있다.
- 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 개체(entity)로서 사업자 단위로 UE가 사용 가능한 접속(access)을 발견하고 선택하도록 하는 Policy를 제공.
- EPC 경로(또는 infrastructure data path): EPC를 통한 사용자 평면 커뮤니케이션 경로
- E-RAB (E-UTRAN Radio Access Bearer): S1 베어러와 해당 데이터 무선 베어러의 연결(concatenation)을 말한다. E-RAB가 존재하면 상기 E-RAB와 NAS의 EPS 베어러 사이에 일대일 매핑이 있다.
- GTP (GPRS Tunneling Protocol): GSM, UMTS 및 LTE 네트워크들 내에서 일반 패킷 무선 서비스(general packet radio service, GPRS)를 나르기 위해 사용되는 IP-기반 통신들 프로토콜들의 그룹. 3GPP 아키텍쳐 내에는, GTP 및 프록시 모바일 IPv6 기반 인터페이스들이 다양한 인터페이스 포인트 상에 특정(specify)되어 있다. GTP는 몇몇 프로토콜들(예, GTP-C, GTP-U 및 GTP')으로 분해(decompose)될 수 있다. GTP-C는 게이트웨이 GPRS 지원 노드들(GGSN) 및 서빙 GPRS 지원 노드들(SGSN) 간 시그널링을 위해 GPRS 핵심(core) 네트워크 내에서 사용된다. GTP-C는 상기 SGSN이 사용자를 위해 세션을 활성화(activate)(예, PDN 컨텍스트 활성화(activation))하는 것, 동일 세션을 비활성화(deactivate)하는 것, 서비스 파라미터들의 품질(quality)를 조정(adjust)하는 것, 또는 다른 SGSN으로부터 막 동작한 가입자(subscriber)를 위한 세션을 갱신하는 것을 허용한다. GTP-U는 상기 GPRS 핵심 네트워크 내에서 그리고 무선 접속 네트워크 및 핵심 네트워크 간에서 사용자 데이터를 나르기 위해 사용된다.
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 핵심 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 핵심 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 UE와 UE 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 핵심 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, UE가 eNB에 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 eNB들을 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 능력(capability)를 가지는 UE는, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 운영자(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1은 다양한 참조 포인트(reference point)들(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 참조 포인트라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 참조 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 참조 포인트들이 존재할 수 있다.
Reference Point Description
S1-MME Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME.
S1-U Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunneling and inter eNB path switching during handover.
S3 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 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 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 Reference point between MME and Serving GW.
SGi 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 참조 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 참조 포인트다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 참조 포인트다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN과 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도시된 바와 같이, eNB는 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, eNB의 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 UE와 eNB 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이고, 도 4는 UE와 eNB 사이의 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸 예시도이다.
상기 무선 인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선 접속 네트워크 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 전송측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.
물리채널(Physical Channel)은 시간 축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 부반송파(subcarrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(subframe)은 시간 축 상에 복수의 OFDM 심볼 (symbol)들과 복수의 부반송파들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 OFDM 심볼(Symbol)들과 복수의 부반송파들로 구성된다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.
상기 전송 측과 수신 측의 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 헤더 압축 (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 UE와 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.
UE의 RRC와 무선 네트워크의 RRC계층 사이에 RRC 연결(RRC connection)이 수립된(established) 경우 UE는 RRC연결 모드(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 유휴 모드(Idle Mode)에 있게 된다.
이하 UE의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 UE의 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 UE는 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 UE의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 UE는 E-UTRAN이 UE의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 핵심 네트워크가 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 UE는 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 UE의 존재 여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 UE가 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. UE는 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.
사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, UE는 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 핵심 네트워크에 UE의 정보를 등록한다. 이 후, UE는 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 UE는 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 UE는 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 UE가 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 디폴트 베어러(default bearer) 관리, 전용 베어러(dedicated bearer) 관리와 같은 기능을 수행하여, UE가 네트워크로부터 PS 서비스를 이용하기 위한 제어를 담당한다. 디폴트 베어러 자원은 특정 Packet Data Network(PDN)에 최초 접속 할 시에 네트워크에 접속될 때 네트워크로부터 할당 받는다는 특징을 가진다. 이때, 네트워크는 UE가 데이터 서비스를 사용할 수 있도록 UE가 사용 가능한 IP 주소를 할당하며, 또한 디폴트 베어러의 QoS를 할당해준다. LTE에서는 크게 데이터 전송/수신을 위한 특정 대역폭을 보장해주는 GBR(Guaranteed bit rate) QoS 특성을 가지는 베어러와 대역폭의 보장 없이 Best effort QoS 특성을 가지는 Non-GBR 베어러의 두 종류를 지원한다. 디폴트 베어러의 경우 Non-GBR 베어러를 할당 받는다. 전용 베어러의 경우에는 GBR 또는 Non-GBR의 QoS 특성을 가지는 베어러를 할당 받을 수 있다.
네트워크에서 UE에게 할당한 베어러를 EPS(evolved packet service) 베어러라고 부르며, EPS 베어러를 할당할 때 네트워크는 하나의 ID를 할당하게 된다. 이를 EPS 베어러 ID라고 부른다. 하나의 EPS 베어러는 MBR(maximum bit rate) 또는/그리고 GBR(guaranteed bit rate)의 QoS 특성을 가진다.
도 5는 사용자 평면 및 제어 평면을 위한 LTE 프로토콜 스택들을 예시한 것이다. 도 5(a)는 사용자 평면 프로토콜 스택들을 UE-eNB-SGW-PGW-PDN에 걸쳐 예시한 것이고, 도 5(b)는 제어 평면 프로토콜 스택들을 UE-eNB-MME-SGW-PGW에 걸쳐 예시한 것이다. 프로토콜 스택들의 키(key) 계층들의 기능(function)들을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 5(a)를 참조하면, GTP-U 프로토콜은 S1-U/S5 인터페이스 상으로(over) 사용자 IP 패킷들을 포워드하기 위해 사용된다. GTP 터널이 LTE 핸드오버동안 데이터 포워딩을 위해 수립되면 종단 마커 패킷(End Marker Packet)이 마지막 패킷으로서 상기 GTP 터널 상으로 전달(transfer)된다.
도 5(b)를 참조하면, S1AP 프로토콜은 S1-MME 인터페이스에 적용된다. S1AP 프로토콜은 S1 인터페이스 관리, E-RAB 관리, NAS 시그널링 전달 및 UE 컨텍스트 관리와 같은 기능을 지원한다. S1AP 프로토콜은 E-RAB(들)을 셋업하기 위해 초기 UE 컨텍스트를 eNB에게 전달하고, 그 후 상기 UE 컨텍스트의 수정 혹은 해제를 관리한다. S11/S5 인터페이스들에는 GTP-C 프로토콜이 적용된다. GTP-C 프로토콜은 GTP 터널(들)의 생성, 수정(modification) 및 종료(termination)를 위한 제어 정보의 교환(exchange)를 지원한다. GTP-C 프로토콜은 LTE 핸드오버의 경우에 데이터 포워딩 터널들을 생성한다.
도 3 및 도 4에서 예시된 프로토콜 스택들 및 인터페이스들에 대한 설명은 도 5의 동일 프로토콜 스택들 및 인터페이스들에도 그대로 적용될 수 있다.
도 6은 3GPP LTE에서 임의 접속 과정을 나타낸 흐름도이다.
임의 접속 과정은 UE가 기지국과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당 받기 위해 수행된다.
UE는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNB로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 임의 접속(random access, RA) 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 UE가 64개의 후보 임의 접속 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
임의 접속 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 임의 접속 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
임의 접속 과정, 특히, 경쟁-기반 임의 접속 과정은 다음의 3 단계를 포함한다. 다음의 단계 1, 2, 3에서 전송되는 메시지는 각각 msg1, msg2, msg3로 지칭되기도 한다.
> 1. UE는 임의로 선택된 임의접속 프리앰블을 eNB로 전송한다. UE는 64개의 후보 임의 접속 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE는 은 선택된 임의 접속 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
> 2. 상기 임의 접속 프리앰블을 수신한 eNB는 임의 접속 응답(random access response, RAR)을 UE로 보낸다. 임의 접속 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 임의 접속 응답을 수신한다. RAR은 UL 동기화를 위한 타이밍 오프셋 정보를 나타내는 타이밍 어드밴스(timing advance, TA) 정보, UL 자원 할당 정보(UL 그랜트 정보), 임시 UE 식별자(예, temporary cell-RNTI, TC-RNTI) 등을 포함한다.
> 3. UE는 RAR 내의 자원 할당 정보(즉, 스케줄링 정보) 및 TA 값에 따라 UL 전송을 수행할 수 있다. RAR에 대응하는 UL 전송에는 HARQ가 적용된다. 따라서, UE는 UL 전송을 수행한 후, 상기 UL 전송에 대응하는 수신 응답 정보(예, PHICH)를 수신할 수 있다.
도 7은 무선자원제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타낸다.
도 7에 도시된 바와 같이 RRC 연결 여부에 따라 RRC 상태가 나타나 있다. 상기 RRC 상태란 UE의 RRC 계층의 개체(entity)가 eNB의 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 UE의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 유휴 모드(idle state)의 UE는 eNB가 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 지역(Tracking Area) 단위로 핵심 네트워크가 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 UE은 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 eNB의 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 eNB와 RRC 연결을 맺기 위해서는 상기한 바와 같이 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 진행해야 한다. RRC 연결 과정은 크게, UE가 eNB로 RRC 연결 요청 (RRC connection request) 메시지 전송하는 과정, eNB가 UE로 RRC 연결 설정 (RRC connection setup) 메시지를 전송하는 과정, 그리고 UE가 eNB로 RRC 연결 설정 완료 (RRC connection setup complete) 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. 이와 같은 과정에 대해서 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
> 1. 유휴 모드(Idle state)의 UE는 통화 시도, 데이터 전송 시도, 또는 eNB의 페이징에 대한 응답 등의 이유로 RRC 연결을 맺고자 할 경우, 먼저 상기 UE는 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지를 eNB로 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 eNB로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송한다.
상기 UE가 RRC 연결 설정 메시지를 성공적으로 전송하면, 비로소 상기 UE는 eNB과 RRC 연결을 맺게 되고 RRC 연결 모드로 천이한다.
새로운 트래픽이 발생하여 휴지 상태에 있는 UE가 트래픽 전송/수신이 가능한 활성화 상태로 천이하기 위해서 서비스 요청 과정이 수행된다. UE가 네트워크에 등록은 되어 있으나 트래픽 비활성화로 S1 연결이 해제되고 무선 자원이 할당되어 있지 않은 상태에서, 즉 UE가 EMM 등록 상태(EMM-Registered)에 있으나 ECM 휴지 상태(ECM-Idle)에 있을 때, UE가 전송할 트래픽이 발생하거나 네트워크에서 UE에게 전송할 트래픽이 발생하면, 상기 UE는 상기 네트워크로 서비스를 요청하여 그 서비스 요청 과정을 성공적으로 마치면, ECM 연결 상태(ECM-Connected)로 천이하고, 제어 평면에서 ECM 연결(RRC 연결 + S1 시그널링 연결)을 사용자 평면에서 E-RAB(DRB 및 S1 베어러)을 설정하여 트래픽을 전송/수신한다. 네트워크가 ECM 휴지 상태(ECM-Idle)에 있는 UE에게 트래픽을 전송하고자 경우, 먼저 상기 UE에게 전송할 트래픽이 있음을 페이징 메시지로 알려서 상기 UE가 서비스 요청을 할 수 있도록 한다.
도 8은 UE 트리거 서비스 요청 과정(UE triggered service request procedure)를 예시한 것이다.
도 8을 참조하면, 전송할 트래픽이 발생한 UE는 단계 1)~3)의 임의 접속 과정을 통해 RRC 연결 요청을 eNB에게 전송한다. eNB가 UE의 RRC 연결 요청을 수락하는 경우, UE에게 RRC 연결 셋업 메시지를 전송하고, 상기 RRC 연결 셋업 메시지를 수신한 UE는 RRC 연결 셋업 완료(complete) 메시지에 서비스 요청을 실어 eNB에게 전송한다. UE와 MME 사이에서 서비스 요청 관점에서 다음과 같이 설명될 수 있다.
> 1. UE는 eNB로의 RRC 메시지(예, 도 8의 RA msg5) 내에 캡슐화(encapsulate)된 NAS 메시지 서비스 요청(NAS message Service Request)을 MME를 향해 보낸다.
> 2. 상기 eNB는 NAS 메시지를 MME로 포워드(forward)한다. NAS 메시지는 S1-AP 내에 캡슐화된다.
> 3. 상기 MME는 S1-AP 초기(initial) 컨텍스트 셋업 요청 메시지를 상기 eNB에게 보낸다. 이 단계는 모든 활성(active) EPS 베어러들을 위한 무선 및 S1 베어러들을 활성화한다. 상기 eNB는 보안(security) 컨텍스트, MME 시그널링 연결 ID, EPS 베어러 QoS(들) 등을 UE 컨텍스트 내에 저장한다.
eNB는 무선 베어러 수립 과정을 수행한다. 무선 베어러 수립 과정은 도 8의 단계 6)~9)를 포함한다.
> 4. 상기 eNB는 S1-AP 메시지 초기 컨텍스트 셋업 완료(S1-AP message Initial Context Setup Complete)를 MME에게 보낸다.
> 5. 상기 MME는 PDN 연결당 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 S-GW에 보낸다.
> 6. 상기 S-GW는 수정 베어러 요청 메시지에 대한 응답으로서 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response)를 상기 MME에게 리턴(return)한다.
서비스 요청 과정을 통해 설정된 E-RAB를 통해 트래픽이 전송/수신된다.
최근, 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)이 중요한 통신 표준화 이슈들 중 하나로서 대두되고 있다. MTC라 함은 주로 사람의 개입 없이 혹은 사람의 개입을 최소화한 채 기계(machine)와 eNB 사이에서 수행되는 정보 교환을 의미한다. 예를 들어, MTC는 계량기검침, 수위측정, 감시카메라의 활용, 자판기의 재고 보고 등과 같은 측정/감지/보고 등의 데이터 통신 등에 이용될 수 있으며, 소정 특성을 공유하는 복수의 UE들에 대한 자동 어플리케이션 혹은 펌웨어의 갱신 과정 등에 이용될 수 있다. MTC의 경우, 전송 데이터 양이 적고, 데이터 전송 또는 수신(이하 전송/수신)이 가끔씩 발생한다. 이러한 MTC의 특성 때문에 MTC를 위한 UE(이하 MTC UE)의 경우, 낮은 데이터 전송률에 맞춰 UE 제작 단가를 낮추고 배터리 소모를 줄이는 것이 효율적이다. 또한 이러한 MTC UE는 이동성이 적고, 따라서 채널 환경이 거의 변하지 않는 특성을 지닌다. MTC UE가 계랑, 검침, 감시 등에 사용될 경우, MTC UE는 통상의 eNB의 커버리지가 미치지 못하는 위치, 예를 들어, 지하나 창고, 산간 등에 위치할 가능성이 높다. 이러한 MTC UE의 용도를 고려하면 MTC UE를 위한 신호는 기존 UE(이하 레거시 UE)를 위한 신호에 비해 넓은 커버리지를 지니는 것이 좋다
앞으로 엄청나게 많은 기기들이 IoT (internet of things)로 무선 연결될 것으로 예상된다. IoT라 함은 해당 물체(object)들이 데이터를 수집 및 교환하는 것을 가능하게 하는, 전자장치(electronics), 소프트웨어, 센서, 액츄에이터 및 네트워크 연결성을 구비한 물리적 기기(device), 연결된(connected) 기기들, 스마트 기기들, 건물들 및 다른 아이템들 등의 인터네트워킹을 의미한다. 다시 말해, IoT 지능적(intelligent) 어플리케이션들 및 서비스들을 위한 데이터를 교환하기 위한 연결성 및 통신을 가능하도록 하는, 물리적 물체들, 기계들(machines), 사람들 및 다른 기기들의 네트워크를 의미한다. IoT는 물체들이 현존하는(existing) 네트워크 기반시설(infrastructure)을 통해 원격으로 감지(sense) 및 제어되는 것을 허용하여, 개선된 효율성, 정확성 및 경제적 이들을 초래하는, 물리 및 디지털 세계 간의 직접 통합(integration)을 위한 기회들을 제공한다. 특히 본 발명에서는 3GPP 기술을 이용하는 IoT를 셀룰러 IoT(CIoT)라고 한다. 또한, 협대역(narrowband)(예, 약 200kHz의 주파수 대역)을 이용하여 IoT 신호를 전송/수신하는 CIoT 를 NB-IoT 라 한다.
CIoT는 상대적으로 긴 주기, 예를 들어, 수 십분 내지 년 단위로 전송되는 트래픽(예, 스모크 알람 검출, 스마트 미터기(meter)들로부터의 전력 실패 통지, 탬퍼(tamper) 통지, 스마트 유틸리티(가스/물/전기) 미터링 보고, 소프트웨어 패치/업데이트 등), 그리고 울트라-저 복잡도, 전력 제안 및 저 데이터 레이트의 'IoT' 기기들을 지원한다.
종래 EMM 유휴(EMM-Idle) 모드의 UE가 데이터를 전송하기 위해서는 네트워크와의 연결을 만들어야 한다. 이를 위해서 도 8의 서비스 요청 과정을 성공적으로 수행해야 하는데, 저 복잡도/전력, 저 데이터 레이트의 CIoT를 위해 최적화된 전력 소비가 필수적인 CIoT에 바람직하지 못하다. 데이터를 어플리케이션에 보내기 위해, EPS 내 CIoT를 위한 2가지 최적화, 사용자 평면 CIoT EPS 최적화 및 제어 평면 CIoT EPS 최적화가 정의되었다.
도 9는 제어 평면 CIoT EPS 최적화에 따른 데이터 전송 과정을 무선 신호 관점에서 간략히 예시한 것이다.
제어 평면 CIoT EPS 최적화 상에서, 상향링크(uplink, UL) 데이터는 eNB (CIoT RAN)으로부터 MME로 전달(transfer)된다. MME로부터 UL 데이터는 S-GW를 통해 P-GW로 전달될 수 있다. 이러한 노드들로부터 UL 데이터는 마침내 어플리케이션 서버 (CIoT 서비스들)로 포워드된다. DL 데이터는 동일한 경로들 상으로 반대 방향으로 전송된다. 제어 평면 CIoT EPS 최적화 솔루션에서는 셋업된 데이터 무선 베어러가 없고, 대신에 시그널링 베어러 상에서 데이터 패킷들이 보내진다. 따라서 이 솔루션은 드물고(infrequent) 작은 데이터 패킷들의 전송에 가정 적절하다.
UE와 MME가 제어 평면 CIoT EPS 최적화를 사용하면, PDN 연결 수립에서 지원되는 PDN 연결을 위해 선택된 데이터 타입에 따라, UE와 MME는 IP 혹은 비-IP 데이터를 NAS 시그널링으로 전달할 수 있다.
제어 평면 CIoT EPS 최적화는 RRC 및 SI-AP 프로토콜들의 NAS 전달 능력(capability)들과 MME와 S-GW 간 및 S-GW와 P-GW 간 GTP(Evolved General Packet Radio Service (GPRS) Tunneling Protocol) 터널들의 데이터 전달을 사용함으로써 이루어질 수 있다.
도 10은 제어 평면 CIoT EPS 최적화 사용시, EPS 시스템에서 데이터 전달하기 위한 전체 과정을 설명하는 다른 도면이다. 특히 도 10은 제어 평면 CIoT EPS 최적화로 모바일 기원된(originated) 데이터를 전달하는 과정을 조금 더 구체적으로 예시한 것이다.
> 0. UE는 ECM-IDLE 상태이다.
> 1. 상기 UE는 RRC 연결을 수립하고 암호화되고 그것의 일부로서 무결성(integrity) 보호된(protected) UL 데이터를 NAS 메시지로 보낸다. 상기 UE는 상기 UL 데이터 전송 다음에(subsequent to) 하향링크(downlink, DL) 데이터 전송(예, UL 데이터에 대한 승인(acknowledgement)들 또는 응답(response)들)이 예상(expect)되는지 아닌지에 관한 해제 보조 정보(Release Assistance Information)도 상기 NAS 메시지 내에서 지시될 수 있다. 상기 UE는 DL 데이터가 수신되면 상기 S1 연결이 해제되어야 하는지도 지시할 수 있다.
> 2. 단계 1에서 보내진 상기 NAS 메시지는 S1-AP 초기 UE 메시지를 사용하여 eNB에 의해 상기 MME에게 릴레이된다.
> 3. 상기 MME는 들어오는(incoming) NAS 메시지 PDU의 무결성을 확인(check)하고 상기 NAS 메시지 PDU가 담고 있는 상기 데이터를 복호화(decrypt)한다. 상기 MME는 또한 이 국면(stage)에서 상기 데이터 전달이 SGi 혹은 SCEF-기반 배달(delivery)를 사용할 것인지를 결정한다.
> 4. 상기 MME는 (MME 어드레스, MME TEID DL, 딜레이 하향링크 패킷 통지 요청(Delay Downlink Packet Notification Request), RAT 타입(Type)을 포함하는) 수정 베어러 요청 메시지를 상기 S-GW에게 보낸다. 상기 S-GW는 이제 상기 UE를 향해 하향링크 데이터를 전송할 수 있다. 상기 PDN GW가 UE의 위치 및/또는 사용자 CSG 정보를 요청했었고 상기 UE의 위치 및/또는 사용자 CSG 정보가 변하면, 상기 MME는 상기 사용자 위치 정보 IE(User Location Information IE) 및/또는 사용자 CSG 정보 IE도 이 메시지에 포함시킨다. 상기 서빙 네트워크 IE(Serving Network IE)가 마지막으로 보고된 서빙 네트워크 IE에 비교하여 변했으면, 상기 MME는 상기 서빙 네트워크 IE도 이 메시지에 포함시킨다. UE 시간 존(UE Time Zone)이 마지막으로 보고된 UE 시간 존과 비교하여 변했으면 상기 MME는 상기 UE 시간 존 IE도 이 메시지에 포함시킨다.
> 5. RAT 타입이 마지막으로 보고된 RAT 타입과 비교하여 변했으면 혹은 상기 UE의 위치 및/또는 정보 IE들 및/또는 UE 시간 존 및 서빙 네트워크 ID가 단계 4에서 존재하면, S-GW는 PDN GW로 상기 수정 베어러 요청 메시지 (RAT 타입)을 PDN GW에게 보낸다. 사용자 위치 정보 IE 및/또는 사용자 CSG 정보 IE 및/또는 서빙 네트워크 IE 및/또는 UE 시간 존도 단계 4에 존재하면 포함된다.
위의 이유들 때문에 수정 베어러 요청 메시지가 보내지지 않고 상기 PDN GW 과금(charging)이 중지(pause)되면, 상기 S-GW는 PDN 과금 중지 중단 지시(PDN Charging Pause Stop Indication)와 함께 수정 베어러 요청 메시지를 보내서 상기 과금이 더 이상 중지되지 않는다고 상기 PDN GW에게 알린다. 다른 IE들은 이 메시지에 포함되지 않는다.
> 6. 상기 PDN GW는 상기 수정 베어러 응답을 상기 S-GW에게 보낸다.
> 7. 상기 S-GW는 수정 베어러 응답(상향링크 트래픽을 위한 서빙 GW 어드레스 및 TEID)을 수정 베어러 요청 메시지의 응답으로서 상기 MME에게 리턴한다.
> 8. 상기 MME는 UL 데이터를 상기 P-GW에게 보낸다.
> 9. 단계 1에서의 상기 UE로부터의 상기 해제 보조 정보(Release Assistance Information)를 기초로 아무런 하향링크 데이터가 예상되지 않으면, 상기 MME는 즉시 상기 연결을 해제하며, 그러므로 단계 14가 실행된다. 그렇지 않으면, DL 데이터가 상기 P-GW에 도달할 수 있고 상기 P-GW는 상기 DL 데이터를 상기 MME에게 보낸다. 아무런 데이터가 수신되지 않으면 단계 11-13이 스킵된다. 상기 RRC 연결이 활성(active)이면, 상기 UE는 (도 10에서 도시되지 않은) S1AP 상향링크 메시지로 날라지는 NAS 메시지들 내에서 UL 데이터를 여전히 보낼 수 있다. 상기 UE는 UL 데이터와 함께 해제 보조 정보를 언제든지 제공할 수 있다.
> 10. DL 데이터가 단계 9에서 수신되면, 상기 MME는 DL 데이터를 부호화하고 무결성 보호한다.
> 11. 단계 10이 실행되면 DL 데이터는 NAS 메시지 내에 캡슐화(encapsulate)되고 SI-AP DL 메시지로 상기 eNB에게 보내진다. 상기 해제 보조 정보가 UL 데이터와 함께 수신되었었고 그것이 DL 데이터를 수신하자 마자 상기 RRC 연결을 해제하라는 요청을 지시했으면, 상기 MME는 상기 eNB가 데이터를 성공적으로 상기 UE에게 보낸 후에 상기 RRC 연결을 해제해야 한다는 지시를 상기 S1-AP 메시지에 포함시킨다.
> 12. 상기 eNB는 NAS PDU에 캡슐화된 상기 DL 데이터를 포함하는 RRC DL 데이터를 보낸다. 단계 11에서 상기 S1-AP 메시지가 DL 데이터가 수신되면 상기 RRC 연결을 해체하라는 요청을 상기 해제 보조 정보 내에 포함시켰으면, 이것은 상기 RRC 연결을 즉시 해제하라는 요청을 포함할 수 있다. 그렇다면 단계 14는 즉시 실행된다.
> 13. 당분간 아무런 NAS 활동이 존재하지 않으면, 상기 eNB는 단계 14에서 S1 해제를 시작한다.
> 14. 도 12에 따라 S1 해제 과정.
도 11은 제어 평면 CIoT EPS 최적화로 모바일 종결(terminated) 데이터 전달을 예시한 것이다.
> 0. 상기 UE가 EPS 부착되어 있고 ECM-Idle 모드에 있다.
> 1. S-GW가 사용자 평면 연결되지 않은 것으로서 알려진(즉, 상기 S-GW 컨텍스트 데이터가 MME를 향해 아무런 하향링크 사용자 평면 TEID를 지시하지 않은) UE를 위한 하향링크 데이터 패킷/제어 시그널링을 수신하면, 상기 하향링크 데이터 패킷을 버퍼링(buffer)하고 어떤 MME가 상기 UE를 서빙하는 지를 식별(identify)한다.
> 2. 상기 S-GW는 상기 S-GW가 상기 주어진 UE를 위해 제어 평면 연결성(connectivity)를 가진 MME에게 (ARP(Allocation and Retention Priority) 및 EPS 베어러 ID를 포함하는) 하향링크 데이터 통지(Downlink Data Notification message)를 보낸다. 상기 ARP 및 EPS 베어러 ID는 하향링크 데이터 통지 내에 항상 세팅된다. 상기 MME는 상기 S-GW에게 하향링크 데이터 통지 ACK 메시지로 응답한다.
> 3. 상기 UE가 상기 MME에 등록(register)되어 있고 닿을 수 있다(reachable)고 간주(consider)되면, 상기 MME는 (페이징을 위한 NAS ID, TAI(들), UE 식별자 기반 DRX 인덱스, 페이징 DRX 길이, 페이징을 위한 CSG ID들의 리스트, 페이징 우선순위 지시를 포함하는) 페이징 메시지를 상기 UE가 등록된 트랙킹 영역(들)에 속한 각 eNB에 보낸다.
> 4. eNB들이 상기 MME로부터 페이징 메시지들을 수신하면, 상기 UE는 상기 eNB들에 의해 페이징된다.
> 5-6. UE가 ECM-IDLE 상태에 있으면, 페이징 지시를 수신하자 마자, 상기 UE는 UE 트리거된 서비스 요청 NAS 메시지를 RRC 연결 요청 및 S1-AP 초기 메시지 상으로 보낸다.
> 7. 상기 MME는 수정 베어러 요청 메시지(MME 어드레스, MME TEID DL, 딜레이 하향링크 패킷 통지 요청, RAT 타입)를 상기 S-GW에게 보낸다. 상기 S-GW는 이제 상기 UE를 향해 하향링크 데이터를 보낼 수 있다. PDN GW가 UE의 위치 및/또는 사용자 CSG 정보를 요청했었고 상기 UE의 위치 및/또는 사용자 CSG 정보가 변했으면, 상기 MME는 사용자 위치 정보 IE 및/또는 사용자 CSG 정보 IE를 이 메시지에 포함시킨다. 서빙 네트워크 IE가 마지막으로 보고된 서빙 네트워크 IE와 비교하여 변했으면, 상기 MME는 상기 서빙 네트워크 IE도 이 메시지에 포함시킨다. UE 시간 존(UE Time Zone)이 마지막으로 보고된 UE 시간 존과 비교하여 변했으면, 상기 MME는 UE 시간 존 IE도 이 메시지에 포함시킨다.
NOTE: 현재 사용된 RAT가 NB-IoT이면 이것도 E-UTRA와 다른 RAT로서 보고된다.
> 8. RAT 타입이 마지막으로 보고된 RAT 타입과 비교하여 변했으면 혹은 상기 UE의 위치 및/또는 정보 IE들 및/또는 UE 시간 존 및 서빙 네트워크 ID가 단계 7에 존재하면, 상기 S-GW는 (RAT 타입을 포함하는) 상기 수정 베어러 요청 메시지를 상기 PDN GW에 보낸다. 사용자 위치 정보 IE 및/또는 사용자 CSG 정보 IE 및/또는 서빙 네트워크 IE 및/또는 UE 시간 존도, 단계 7에 존재하면, 포함될 수 있다. 다른 IE들은 이 메시지에 포함되지 않는다.
> 9. 상기 PDG GW가 수정 베어러 응답을 상기 S-GW에 보낸다.
> 10. 상기 S-GW는 (S-GW 어드레스 및 상향링크 트패픽을 위한 TEID을 포함하는) 수정 베어러 응답을 수정 베어러 요청 메시지에 대한 응답으로서 상기 MME에게 리턴한다.
> 11. 버퍼된 DL 데이터가 상기 S-GW에 의해 상기 MME에게 보내진다.
> 12-13. 상기 MME는 DL 데이터를 부호화 및 무결성 보고하고, 그것을 DL S1-AP 메시지에 의해 날라지는 NAS 메시지를 사용하여 상기 eNB에게 보낸다.
> 14. 데이터 있는 상기 NAS PDU가 DL RRC 메시지를 통해 상기 UE에게 배달(deliver)된다.
> 15. 비활성(inactivity) 타이머가 돌아가는 동안, UL 및 DL 데이터가 NAS PDU들을 사용하여 더 보내질 수 있다. 단계 17에서 UL 데이터 전달은 데이터가 있는 NAS PDU를 감싼(encapsulate) UL RRC 메시지를 사용하여 보여진다. 언제든지 상기 UE는 상기 NAS 메시지 내에 UL 데이터가 있는 해제 보조 정보를 제공할 수 있다.
> 16. 데이터가 있는 상기 NAS PDU는 UL S1-AP 메시지로 상기 MME에게 보내진다.
> 17. 상기 데이터는 무결성 확인되고 복호화(decrypt)된다.
> 18. 상기 MME는 UL 데이터를 상기 S-GW를 통해 상기 P-GW에게 보내고 모바일 기원(mobile originated, MO) 데이터 전달을 위한 행동에 이어 해제 보조 정보의 존재와 연관된 조치(action)를 실행한다.
> 19 . 아무런 NAS 활동(activity)가 당분간 존재하지 않으면 상기 eNB는 비활동성(inactivity)을 검출하고 단계 20을 실행한다.
> 20. 상기 eNB는 도 12에 따라 eNB 개시된 S1 해제(eNB initiated S1 release)를 시작한다.
도 12는 S1 해제 과정을 설명하는 도면이다.
S1 해제 과정은 (S1-MME에 걸친) 논리(logical) S1-AP(S1 Application Protocol) 시그널링 연결 및 UE를 위한 (S1-U 내) 모든 S1 베어러들을 해제하기 위해 사용된다. S1 해제 과정은 제어 평면 EPS 최적화에서는, 상기 S1-U 베어러 대신에, S11을 해제한다. S1 해제 과정은 상기 UE 및 MME 둘 다 내에서 상기 UE를 ECM-CONNECTED로부터 ECM-IDLE로 이동시키고, 모든 UE 관련(related) 컨텍스트 정보가 상기 eNB에서 삭제된다. 상기 S1-AP 시그널링 연결이, 예를 들어, 시그널링 전달의 분실(loss) 때문에 또는 eNB 혹은 MME 실패 때문에, 잃어지면(lost) 상기 S1 해제 과정은 상기 eNB에 의해 및 상기 MME에 의해 국지적으로(locally) 수행된다. 상기 S1 해제 과정이 상기 eNB에 의해 및 상기 MME에 의해 국지적으로 수행되면, eNB와 MME 간 직접적으로(directly) 보여지는 시그널링의 사용 혹은 의존 없이, 각 노드는 다음 과정 흐름에 설명된 대로 각자의 조치들을 국지적으로 수행한다.
네트워크의 관점에서 S1 해제는, UE와 연관된, 제어 평면에서는 S1 시그널링 및 RRC 연결들을 그리고 사용자 평면에서는 하향링크 S1 베어러 및 데이터 무선 베어러(data radio bearer, DRB)를 해제하는 것을 의미한다. 그러나 UE의 관점에서 S1 해제는 제어 평면 및 사용자 평면 각각에서 자신의 RRC 연결 및 DRB를 잃는 것을 의미한다. S1 연결이 일단(once) 해제되면 UE와 MME 간의 ECM 연결이 해제되고, 상기 UE와 연관된 모든 컨텍스트들이 eNB에서 삭제된다. 그리고 나서, 상기 UE는 상기 UE 및 상기 MME에서 ECM-CONNECTED 상태로부터 ECM-IDLE 상태로 천이하며, 상기 천이 후에 조차 EMM-REGISTERED 상태로 남는다.
S1 해제 과정의 개시(initiation)은 eNB 아니면 MME에 의해 개시된다. eNB는, 예를 들어, O&M 개입(O&M Intervention), 특정되지 않은 실패(Unspecified Failure), 사용자 비활동성(User Inactivity), 반복된 RRC 시그널링 무결성 확인 실패(Repeated RRC signalling Integrity Check Failure), UE 발생 시그널링 연결 해제로 인한 해제(Release due to UE generated signalling connection release), CS 폴백 트리거(CS Fallback triggered), 또는 인터-RAT 방향수정(Inter-RAT Redirection) 등을 원인으로 S1 해제 과정을 개시한다. MME는 인증 실패(authentication failure), 분리(detach), 허용되지 않는 CSG 셀(not allowed CSG cell)(예, 현재 사용된 CSG 셀의 CSG ID가 만료 혹은 CSG 가입 데이터로부터 제거된 경우) 등을 원인으로 S1 해제 과정을 개시한다. eNB 개시 S1 해제 과정 및 MME 개시 S1 해제 과정 둘 다가 도 12에 보여진다.
> 1a. 특정(certain) 케이스들에서 상기 MME에게 S1 컨텍스트를 해제하라고 요청하기 전에 혹은 병렬로 상기 eNB는 UE의 시그널링 연결을 해제할 수 있다. 예를 들어, 상기 eNB는 방향수정(redirection)에 의한 CS(Circuit Switch) 폴백을 위한 RRC 연결 해제를 개시할 수 있다.
> 1b. 상기 eNB가 상기 UE의 시그널링 연결 및 상기 UE를 위한 모든 무선 베어러를 해제할 필요를 검출하면, 상기 eNB는 S1 UE 켄텍스트 해제 요청 (원인) 메시지(S1 UE Context Release Request (Cause) message)를 상기 MME에게 보낸다. 원인은 상기 해제를 위한 이유(reason)(예, O&M 개입(intervention), 특정되지 않은 실패(unspecified failure), 사용자 비활동성(user inactivity), 반복된 무결성 확인 실패, 혹은 UE 생성된 시그널링 연결 해제로 인한 해제)를 나타낸다.
NOTE: 단계 1은 eNB-개시 S1 해제 과정이 고려될 때만 수행된다. MME-개시 S1 해제 과정이 고려될 때는 단계 1은 수행되지 않으며 MME-개시 S1 해제 과정DMS 단계 2로 시작한다. .
> 2. 상기 MME는 (무선 링크 지시의 비정상적 해제를 포함한) 해제 접속 베어러들 요청 메시지를 상기 UE를 위한 모든 S1-U 베어러들의, 혹은 제어 평면 CIoT EPS 최적화에서의 S11의, 해제를 요청하는 상기 S-GW에게 보낸다. 이 메시지는 상기 eNB로부터의 S1 해제 요청 메시지, 아니면 또 다른 MME 이벤트에 의해 트리거된다. 상기 무선 링크 지시의 비정상 해제(Abnormal Release of Radio Link Indication)는 S1 해제 과정이 무선 링크의 비정상적 해제 때문이면 포함된다.
> 3. 상기 S-GW는, 상기 UE를 위한, eNB 관련 정보(예, 주소 및 TEID들), 혹은 제어 평면 CIoT EPS 최적화에서의 상기 MME 관련 정보를 해제하고 해제 접속 베어러들 응답 메시지로 상기 UE에게 응답한다. UE의 S-GW 컨텍스트의 다른 요소들은 영향을 받지 않는다. 상기 S-GW는 상기 S-GW가 상기 UE의 베어러들을 위해 할당했던 S1-U 설정을 보유(retain)한다. 하향링크 패킷들이 상기 UE를 위해 도착하면, 상기 S-GW는 상기 UE를 위해 수신된 하향링크 패킷들의 버퍼링 및 네트워크 트리거된 서비스 요청 과정의 개시를 시작한다. 제어 평면 CIoT EPS 최적화에서, 하향링크 데이터는 NAS 시그널링 내 모바일 종결 데이터 전달을 트리거한다.
NOTE: 운용자 정책(policy)를 기초로, “무선 링크의 비정상적 해제”의 어떠한 수신된 지시든, 상기 특징이 그 PDN 상에서 가능화(enable)되었다면, PDN 충전(charging) 멈춤(pause)을 트리거하기 위한 이어지는 결정들에서 S-GW에 의해 사용될 수 있다.
> 4. 상기 MME는 상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 (원인) 메시지를 상기 eNB에게 보냄으로써 S1을 해제한다.
> 5. 상기 RRC 연결이 이미 해제되지 않으면, 상기 eNB가 인정 모드(Acknowledged Mode)로 RRC 연결 해제 메시지를 상기 UE에게 보낸다.
> 6. 상기 eNB는 상기 MME에게 (ECGI, TAI)를 포함하는 S1 UE 컨텍스트 해제 완료(S1 UE Context Release Complete) 메시지를 리턴함으로써 상기 S1 해제를 확증(confirm)한다. 이로써, 상기 UE를 위한 상기 MME와 상기 eNB간 상기 시그널링 연결은 해제된다. 이 단계는, 예를 들어, 상기 UE가 상기 RRC 연결 해제를 승인(acknowledge)하지 않은 상황(situation)들에서 딜레이되지 않으며, 단계 4 후에 지체 없이(promptly) 수행된다.
상기 eNB는 S1 UE 해제 완료 메시지 내에 페이징을 위해 추천되는 셀들 및 eNB들에 관한 정보(the Information On Recommended Cells And ENBs For Paging)를 포함시킬 수 있다. 이용 가능하다면 상기 MME는 상기 UE를 페이징할 때 사용될 이 정보를 저장한다.
상기 MME는 어떠한 eNB 관련 정보(예, "eNodeB Address in Use for S1-MME", "MME UE S1 AP ID" 및 "eNB UE S1AP ID")든 UE의 MME 컨텍스트로부터 삭제하지만, S-GW의 S1-U 설정 정보(예, 어드레스 및 TEID들)을 포함한 UE의 MME 컨텍스트의 나머지는 보유(retain)한다. 상기 UE를 위해 수립된 모든 비-GBR(non-GBR) EPS 베어러들은 상기 MME와 상기 S-GW 내에 보존(preserve)된다.
S1 해제의 원인이 사용자 I 비활성, 인터-RAT 방향수정(Inter-RAT Redirection) 때문이면, 상기 MME는 상기 GBR 베어러들을 보존한다. S1 해제의 원인이 CS 폴백 트리거(CS Fallback triggered) 때문이면, 베어러 핸들링에 관한 더 자세한 사항이 3GPP TS 23.272에서 설명된다. 그 외(otherwise), 예, “Radio Connection With UE Lost”, “S1 signalling connection lost”, “eNodeB failure”, 상기 MME는 상기 S1 해제 과정이 완료된 후에 상기 UE의 상기 GBR 베어러(들)을 위한 MME 개시 전용 베어러 비활성화 과정(MME Initiated Dedicated Bearer Deactivation procedure)을 트리거한다.
NOTE: EPC는 GBR 베어러들을 위한 MBR(Maximum Bit Rate)을 제로로 세팅하는 GPRS 보존 특성을 지원하지 않는다.
LIPA(Local IP address)가 PDN 연결을 위해 활성(active)하면, HeNB는 병치(collocate)된 L-GW에게 내부(internal) 시그널링에 의해 상기 HeNB로의 직접(direct) 사용자 평면 경로(path)의 해제를 알린다. 상기 직접 사용자 평면 경로가 해제된 후에 하향링크 패킷들이 상기 UE를 위해 도착(arrive)하면, 상기 L-GW는 S5 터널 상으로 상기 S-GW까지 첫 번째 패킷을 포워드하여 네트워크 트리거 서비스 요청을 개시한다.
S1 해제 과정 중 단계 1과 단계 5에서 eNB가 UE에게 RRC 연결 해제 메시지를 보내는 과정은 3GPP TS 36.331의 섹션 5.3.8, 섹션 5.3.9 및/또는 섹션 5.3.12에 따라 수행될 수 있다.
도 12의 S1 해제에 대한 더 자세한 사항은 3GPP TS 23.401 문서의 섹션 5.3.5를 참조할 수 있다.
도 10의 단계 1 혹은 도 11의 단계 15를 참조하면, 제어 평면 CIoT 최적화의 모바일 기원 데이터 전달 동작에서 UE가 UL 데이터 전송 이후 DL 데이터 전송(ack 혹은 응답)을 예상하는 경우, 상기 UE는 NAS 메시지 내 해제 보조 정보를 통해 이를 MME에게 알린다. 상기 UE는 DL 데이터가 수신될 때 S1 연결이 해제되어야 하는 지도 지시할 수 있다.
도 10의 단계 9를 참조하면, UE가 상향링크 데이터 전송 후에 DL 데이터 전송이 예상(expect)되지 않는다'라는 IE를 포함한 해제 보조 정보를 포함한 경우, 이를 수신한 MME는 바로 S1 해제를 수행한다. 즉, 이 상향링크 데이터 message를 수신한 MME는 단계 8에서 상향링크 데이터 전송을 수행하고 S1 해제를 수행한다.
DL 데이터가 수신된 경우, 도 10의 단계 10~11이 수행된다. (상향링크 데이터 전송 후에 DL 데이터 전송이 예상(expect)된다고 해체 보조 정보를 포함한 경우) MME가 DL을 수신하면, eNB에게 DL 데이터를 성공적으로 보낸 후에 S1 해제 과정을 수행하도록 요청할 수 있다.
하지만, UL 데이터 전송 후에 DL 데이터 전송(예, ack 혹은 응답)을 기대하는 UE가 NAS 메시지 내 해제 보조 정보를 통해 이를 MME에게 알리는 경우, 다음과 같은 문제점이 존재한다.
문제점1) 도 10의 단계 9에서, MME가 DL 데이터를 수신한 경우, 상기 MME는 이 DL 데이터가 도 10의 단계 1에서 보낸 UL 데이터의 ack 혹은 응답인지 알 수가 없다.
그래서 단계 10에서 수신한 DL 데이터가 단계 1에서 보낸 UL 데이터에 대한 ack 혹은 응답이 아닌 경우에도 도 10의 단계 11 및 단계 12에 의해 도 10의 단계 14에서 도 12에서 설명된 S1 해제 과정이 수행되게 된다.
도 12를 참조하면 eNB는 단계 1에서 혹은 단계 1에서 보내지 않은 경우에는 단계 5에서 S1 연결 해제 메시지를 UE에게 전송하게 된다. 상기 UE가 도 12의 단계 1 혹은 단계 5에서 S1 연결 해제 메시지를 수신한 경우, 상기 UE는 S1 해제 과정이 수행됨을 인지할 수 있다. 그러나, 이 때, DL 데이터의 수신을 예상하는 UE가 UL 데이터에 대한 ack 혹은 응답을 수신하지 못했다고 하더라도 S1 해제 과정을 중단할 수 있는 방법이 없다. UE가 UL 데이터에 대한 ack 혹은 응답을 수신하지 못했음에도 불구하고 S1 연결이 해제되면 S1 연결 해제 후에 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.
- A. UE는 S1 연결 해제 이후, UL 데이터에 대한 ack 혹은 응답을 받기 위해서 혹은 상기 UL 데이터의 재전송을 위해 다시 도 10의 단계 1을 수행해야 할 수 있다.
- B. 단계 1에서 보낸 UL 데이터의 ack인 DL 데이터가 S1 해제 과정 종료 이후에 전송된 경우, 도 11에서 설명된 제어 평명 CIoT 최적화로 모바일 종결 데이터 전달의 과정을 수행해야 한다.
위의 A와 B와 둘 다 시그널링 오버헤드를 발생시킬 수 있다.
문제점 2) DL 데이터를 수신하지 못하였을 경우, 도 10의 단계 13에 따라 eNB는 S1 해제 과정을 시작한다.
S1 해제 과정을 수행하면, eNB는 RRC 연결 해제 메시지를 UE에게 전송한다. 상기 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 UE는 ack 혹은 응답을 수신하지 않았음에도 불구하고 S1 해제로의 진행을 멈출 수 있는 방법이 없다. S1 해제를 멈추지 못하여 S1 연결이 해제된 이후에는 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.
- A. UE는 S1 연결 해제 이후, UL 데이터의 재전송을 위해 다시 도 10의 단계 1을 수행해야 할 수 있다.
- B. 단계 1에서 보낸 UL 데이터의 ack인 DL 데이터가 전송된 경우, 도 11에서 설명된 제어 평명 CIoT 최적화로 모바일 종결 데이터 전달의 과정을 수행해야 한다.
위의 A와 B와 둘 다 시그널링 오버헤드를 발생시킬 수 있다.
문제점 3) 문제점 2에서 DL 데이터를 수신하지 못하였을 경우 도 10의 단계 13에 따라 eNB는 S1 해제 과정을 수행한다. 하지만, eNB가 비활동성(inactivity)을 확인(check)하는 시간은 ack 혹은 응답을 예상했으나 없는 경우의 S1 해제 과정을 판단하는 데 적합한 방법이 아닐 수 있다 또한 통상 비활성 타이머는 다른 타이머(들)보다 긴 시간 동안 구동(run)하므로 eNB가 비활동성을 확인하는 시간을 기반으로 S1 해제가 시작되면 S1 해제 과정을 수행하기까지 상당히 긴 시간이 필요할 수 있다. S1 해제 과정을 수행하기까지 걸리는 시간이 길어질수록 네트워크에서 S1 연결을 유지하는 부담(burden)이 증가하게 된다.
문제점 4) eNB가 스스로 S1 해제를 개시할 경우, UE가 DL 데이터를 예상하고 있는 상황을 인지하지 못할 수 있다.
eNB에 의해 개시되는 S1 해제는 MME가 S1 해제를 트리거하여 eNB가 S1 해제를 개시하는 경우와 eNB 스스로가 S1 해제를 트리거하여 개시하는 경우로 구분될 수 있다. eNB가 스스로 S1 해제를 트리거하는 경우, eNB는 NAS 메시지를 읽을 수 없으므로, UE가 NAS 메시지에 실어 보낸 UL 패킷에 대한 DL 패킷을 예상하고 있는 상태임을 인지할 수 없다. 따라서 (UE 비활성 등을 이유로) eNB 스스로 S1 해제를 개시하는 경우에는 DL 패킷이 예상되는 상황을 인지할 수 없기 때문에 eNB는 종래 S1 해제 과정에 따라 동작하게 될 것이다.
위 문제점 1, 문제점 2, 문제점 3 및 문제점 4는 도 11에서 설명된 제어 평면 CIoT 최적화에서 모바일 종결 데이터 전달 과정(예, 도 11의 단계 13 이후)에서도 발생할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 CIoT 네트워크에서 UE가 UL 데이터를 NAS 메시지로 전송 후 발생하는 S1 해제 과정을 수행 시에 발생되는 시그널링 오버헤드와 컨텍스트 유지 부담(burden)을 줄이기 위한 진보된(enhanced) S1 해제 과정(들)이 제안된다.
도 13은 제어 평면 CIoT 최적화에서 본 발명에 따른 S1 해제 과정을 간략히 나타낸 것이다.
후술되는 본 발명의 제안 1, 제안 2과 제안 3는 둘 이상이 함께 혹은 단독으로 적용될 수도 있다. 도 10의 단계 14의 S1 해제 과정과 도 11의 단계 20의 S1 해제 과정은 본 발명의 제안 1, 제안 2 및/또는 제안 3에 따라 수행될 수 있다.
도 13을 참조하여, 제어 평면 CIoT 최적화에서 본 발명에 따른 S1 해제 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 13에서 단계 1, 단계 2, 단계 3, 단계 4, 단계 5, 단계 6 및 단계 7은 도 10에서 설명된 단계 1, 단계 2, 단계 8, 단계 9, 단계 11, 단계 12 및 단계 13에 각각 해당할 수 있다. 도 13에서 단계 1, 단계 2, 단계 3 및 단계 7은 도 11에서 설명된 단계 15, 단계 16, 단계 17 및 단계 19에 각각 해당할 수 있다. 도 11의 단계 18에서 MME는 UL 데이터를 상기 S-GW를 통해 상기 P-GW에게 보내고 모바일 기원(mobile originated, MO) 데이터 전달을 위한 행동에 이어(following) 해제 보조 정보의 존재와 연관된 조치(action)를 실행하므로, 도 11의 모바일 기원 데이터에 대한 DL 데이터는 도 10의 단계 9 ~ 단계 12에 따라 UE에게 전달될 수 있다.
S1 해제의 원인이 발생하면, 본 발명에 따른 S1 해제는, 단계 8에서 도 12의 S1 해제 과정이 아니라 이하에서 설명되는 제안 1 및/또는 제안 2 및/또는 제안 3에 따라 수행될 수 있다.
제안1) 문제점 1, 문제점 2 및/또는 문제점 4를 해결하기 위한 발명 제안
제안 1-A) eNB 개시 S1 해제 과정(eNB initiated S1 release procedure)
도 14는 본 발명의 제안에 따른 S1 연결 해제 과정을 예시한 것이다. 특히 도 14는 제안 1-A에 따른 eNB 개시 S1 해제 과정(eNB initiated S1 release procedure)을 예시한 것이다.
도 12의 S1 해제 과정에 의하면 eNB는 단계 1과 단계 5에서 UE에게 RRC 연결 해제 메시지를 전송할 수 있다. RRC 연결 해제는 예를 들어 3GPP TS 36.331 문서의 섹션 5.3.8에서 자세한 과정이 확인될 수 있다. 도 12에서 설명된 S1 해제 과정 중 단계 1(혹은 3GPP TS 36.331 문서의 섹션 5.3.8.2)에서 다음과 같은 단계 1 및/또는 단계 1-1이 본 발명의 제안 동작으로서 수행될 수 있다. 도 14를 참조하여 제안 1-A를 설명하면 다음과 같다.
> 단계 1. eNB는 RRC 연결 해제 메시지를 UE에게 전송하면서 타이머 T41xx를 정해진 값으로 세팅하고 시작(start)한다(S1410). 상기 eNB는 타이머 T41xx가 만료될 때까지 RRC 연결 해제를 수행하지 않는다. 즉, 타이머 T41xx가 만료할 때까지 S1 해제 과정의 다른 동작들을 수행하지 않고 기다린다. 예를 들어, 상기 eNB는 도 12의 단계 1에서 S1-AP를 통한 UE 컨텍스트 해제 요청을 포함한 이후 과정을 수행하지 않고 기다린다.
여기서, UE는 타이머 T41xx의 값을 알 수 있다. 타이머 T41xx는 NAS 메시지 혹은 RRC 메시지를 통해서 네트워크에 전달되거나 기설정(pre-configure)될 수 있다. RRC 메시지의 경우, RRC 연결 해제 메시지에 T41xx 값이 포함되어 전달될 수 있다.
단계 1에서 RRC 연결 해제 메시지에는 원인(cause)이 포함될 수 있다. RRC 연결 해제 메시지에 포함되는 원인(cause)로는 "arrival of expected DL packet" 혹은 종래 원인(cause)이 사용될 수 있다. 종래 원인은 후술된다. 아울러 "no arrival of expected DL packet"이라는 새로운 원인이 정의될 수도 있고, 종래 사용되는 원인이 RRC 연결 해제 메시지에 포함되어 수신되는 경우, UE가 상기 종래 원인을"no arrival of expected DL packet"으로 이해하도록 설정될 수도 있다.
> 단계 1-1. UE는 RRC 연결 해제 메시지를 수신 시 아래의 경우 A 혹은 경우 B에 해당되면 후술되는 메시지를 네트워크에 전송한다.
- A. UE가 이전에 전송한 UL 데이터의 ack/응답을 받지 못한 경우
경우 A는 도 10의 단계 1(혹은 도 11의 단계 15, 혹은 도 13의 단계 1)에서 UE가 NAS 메시지 내 해제 보조 정보에 ack/응답이 필요하다고 지시했지만 ack/응답을 수신하지 못한 경우를 포함한다.
- B. UE가 보낼 UL 데이터가 있는 경우
경우 B는 도 10의 단계 1(혹은 도 11의 단계 15, 혹은 도 13의 단계 1)에서 UE가 NAS 메시지 내 해제 보조 정보에 ack/응답이 필요하다고 지시했지만 ack/응답을 포함하지 못한 경우 UE가 이전 UL 데이터를 재전송하기로 한 경우나 새로운 UL 데이터가 있는 경우를 포함한다.
T41xx의 만료 전에 UL 전송이 있는 경우(도 14의 Case I), 예를 들어, 상기 경우 A 혹은 상기 경우 B에 해당되면 UE는 다음의 메시지를 전송한다(S1420).
- UE는 UL 데이터를 NAS 메시지에 포함하여 다시 네트워크로 전송한다.
>> 상기 UL 데이터는 ack/응답을 받지 못한 UL 데이터일 수 있고, 새로운 UL 데이터일 수도 있다.
- UE는 자신이 받을 메시지(ack 혹은 응답)가 있다는 지시(혹은 정보)를 네트워크로 전송하거나, S1 연결을 해제하지 말고 유지시켜 달라는 지시를 네트워크로 전송한다
>> 상기 지시는 RRC 메시지를 통해 eNB에게 전송되거나 NAS 메시지를 통해서 MME로 전송될 수 있다.
>> 상기 eNB(혹은 MME)가 해당 메시지를 수신한 경우, S1-AP 메시지에 상기 지시를 포함시켜 MME(혹은 eNB)에게 전송할 수 있다. 상기 지시가 RRC 메시지에 담기는 경우, 상기 eNB는 RRC 메시지를 읽을 수 있으므로 상기 RRC 메시지 내 상기 지시를 S1-AP 메시지에 실어 MME에게 보낼 수 있다. 상기 지시가 NAS 메시지에 담기는 경우, 상기 eNB는 NAS 계층이 없으므로 RRC 메시지 내에 캡슐화되어 있는 상기 NAS 메시지를 S1-AP 메시지에 실어 상기 MME에게 포워딩하고, 상기 MME는 상기 NAS 메시지 내 상기 지시를 읽어 상기 지시를 S1-AP 메시지에 실어 상기 eNB에게 보낼 수 있다.
>> 상기 지시를 담은 상기 S1-AP 메시지를 수신한 eNB(혹은 MME)는 UL 데이터를 NAS 메시지를 통해 받은 것과 같이 간주하고 동작한다. 예를 들어, eNB는 비활성(inactivity) 타이머를 초기 값으로 리셋하고 메시지를 수신 후 시작한다.
T41xx가 만료할 때까지 아무런 UL 전송이 없는 경우(도 14의 Case II), T41xx가 만료하면 UE는 EMM-휴지 상태로 들어가고, (예, 3GPP TS 23.401의 섹션 5.3.5에 기재된) 종래 S1 해제 과정이 수행될 수 있다.제안 1-A에 의하면, eNB가 S1 해제를 개시하면 UE에게 RRC 연결 해제 메시지를 전송 후에 상기 eNB는 바로 이후 S1 해제 과정을 수행하는 대신에 타이머 T41xx가 만료하면 지연되었던 이후 S1 해제 과정을 수행할 수 있다.
제안 1-B) MME 개시 S1 해제 과정(MME initiated S1 release procedure)
본 발명의 제안 동작은:
* CIoT 네트워크에 적용되거나, 혹은
* CIoT 네트워크에서 UE가 NAS 메시지 내 해제 보조 정보에 ack 혹은 응답이 필요하다고 지시한 경우에 적용될 수 있다.
도 12의 S1 해제 과정 중 MME 개시 S1 해제 과정(혹은 3GPP TS 36.331 문서의 섹션 5.3.9)에서 본 발명의 제안 동작은 다음과 같다.
도 12에서 설명된 S1 해제 과정에서 MME가 S1 해제 과정을 개시하는 경우, 도 12의 단계 2가 도 12의 단계 6 이후로 미뤄지고, 도 12의 단계 5에서 전달된 UE의 응답에 따라 도 12에서 설명된 S1 해제 과정의 단계 2의 실행 여부가 본 제안의 단계 6에서 결정된다. 자세한 동작은 다음과 같다.
> 단계 4. MME는 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 (원인) 메시지로 타이머 T41aa 값을 eNB에게 전달한다. 상기 MME는 타이머 T41aa를 정해진 값으로 세팅하고 시작한다. 상기 MME는 (도 12의 S1 해정 과정에서는 단계 2에서 S-GW로 전송되는) 해제 접속 베어러들 요청(Release Access Bearers Request) 메시지를 타이머 T41aa가 만료할 때까지 전송하지 않고 기다린다.
여기서, UE는 타이머 T41aa의 값을 알 수 있다. 타이머 T41aa의 값은 NAS 메시지 혹은 RRC 메시지를 통해서 네트워크로부터 전달되거나 기설정(pre-configured)될 수 있다. NAS 메시지의 경우, 부착 수락(Attach accept) 혹은 TAU 수락에 포함되어 UE에게 전달될 수 있다. RRC 메시지의 경우, RRC 연결 해제 메시지에 T41aa 값이 포함되어 전달될 수 있다.
상기 MME는, 상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 전송할 때, 원인(cause)을 UL 데이터에 대한 ack/응답을 받은 경우에는 'ack/response is received', 받지 못한 경우에는'ack/response is not received'로 표기한다.
> 단계 5. eNB는 RRC 연결 해제 메시지 전송 시 상기 단계 4에서 받은 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지의 원인을 그대로 사용하여 UE에게 전송한다. eNB에서 실행되는 이 외의 동작은 상기 제안 1-A의 단계 1의 동작과 동일하다.
> 단계 6. RRC 연결 해제 메시지를 수신한 UE는 제안 1-A의 단계 1-1에 따라 동작한다.
> 단계 7. MME는 타이머 T41aa가 만료하기 전까지는 UE로부터 NAS 메시지를 수신한 경우에도 해제 접속 베어러들 요청 메시지를 S-GW에게 전송하지 않는다.
제안 1-B에 의하면, MME는 S1 해제 과정을 개시할 때 타이머 값을 보내고 상기 타이머가 완료하기 전에는 상기 MME와 상기 S-GW 간의 S1 해제의 동작을 하지 않을 수 있다.
도 15는 본 발명의 제안에 따른 S1 연결 해제 과정을 다른 예를 나타낸 것이다. 특히 도 15는 제안 1-B에 따른 MME 개시 S1 해제 과정(MME initiated S1 release procedure)을 예시한 것이다. 도 15를 참조하여, 제안 1-B를 설명하면 다음과 같다. 도 15에서 MME가 eNB로 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 (원인) 메시지를 전송하는 단계(S1510)는 바로 앞에서 설명된 단계 4에 해당할 수 있고, 상기 eNB가 UE에게 RRC 연결 해제 메시지를 전송하는 단계(S1520)는 바로 앞에서 설명된 단계 5에 해당할 수 있으며, 상기 UE가 상기 eNB에게 UL 데이터 혹은 지시를 전송하는 단계(S1530)는 바로 앞에서 설명된 단계 6에 해당할 수 있다.
RRC 연결 해제 메시지를 수신한 UE에게 T41aa의 만료 전에 UL 전송이 있는 경우(도 15의 Case I), 본 발명의 제안에 따른 S1 해제 과정이 수행될 수 있다. 예를 들어, T41aa의 만료 전에 UL 전송이 있는 경우, 상기 UE는 상기 UL 전송 혹은 지시를 eNB에게 보낼 수 있다. 반면 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 UE에 T41aa가 만료할 때까지 아무런 UL 전송이 없는 경우(도 15의 Case II), T41aa가 만료하면 UE는 EMM-휴지 상태로 들어가고, (예, 3GPP TS 23.401의 섹션 5.3.5에 기재된) 종래 S1 해제 과정이 수행될 수 있다.
도 15의 단계 S1510 및 단계 S1520에서 RRC 연결 해제 메시지에는 원인(cause)이 포함될 수 있다. RRC 연결 해제 메시지에 포함되는 원인(cause)로는 "arrival of expected DL packet" 혹은 종래 원인(cause)이 사용될 수 있다. 종래 원인은 후술된다. 아울러 "no arrival of expected DL packet"이라는 새로운 원인이 정의될 수도 있고, 종래 사용되는 원인이 RRC 연결 해제 메시지에 포함되어 수신되는 경우, UE가 상기 종래 원인을"no arrival of expected DL packet"으로 이해하도록 설정될 수도 있다.
제안 1-C) eNB가 트리거하는 S1 해제
문제점 4에서 언급한 바와 같이 eNB에 의해 개시되는 S1 해제는 MME가 S1 해제를 트리거하여 eNB가 S1 해제를 개시하는 경우와 eNB 스스로가 S1 해제를 트리거하여 개시하는 경우로 구분될 수 있다. MME가 S1 해제를 트리거하고, eNB가 이어서 S1 해제를 개시하는 S1 해제 과정은 것은 제안 1-B과 제안 1-A의 조합에 의해 수행될 수 있다. 이에 반해, eNB 스스로 S1 해제를 개시하는 경우에는 DL 패킷이 예상되는 상황을 인지할 수 없기 때문에 eNB는 종래 S1 해제 과정에 따라 동작하게 되는 문제점이 발생한다. DL 패킷이 예상되고 있는 상태임을 eNB가 인지할 수 있도록 하기 위해:
* UE의 NAS 계층이 상기 UE의 AS 계층에 'DL 패킷이 예상되고 있는 상태'임을 알리고, 상기 UE의 AS 계층이 RRC 메시지(예, RA msg5)에 이 정보를 포함시켜 eNB에게 전송하는 방법; 및/또는
* MME가 'DL 패킷이 예상되고 있는 상태'임을 (S1-AP 메시지를 통해) eNB에게 알리는 방법이 사용될 수 있다.
제안 2) 문제점 1을 해결하기 위한 발명 제안
MME는 어플리케이션 계층의 메시지를 읽을 수 없으므로, 자신이 수신한 DL 데이터가 UL 데이터에 대한 ack/응답인지 모른다. 본 발명은 MME가 ack/응답을 인지할 수 있는 방법을 제안한다.
도 16은 본 발명의 다른 제안에 따른 S1 연결 해제 과정을 예시한 것이다. 특히 도 16은 제안 2에 따른 S1 해제 과정(S1 release procedure)을 예시한 것이다.
도 10의 단계 1(혹은 도 11의 단계 15, 혹은 도 13의 단계 1)에서 UE가 NAS 메시지 내 해제 보조 정보에 ack 혹은 응답이 필요하다고 지시한 경우, 도 10의 단계 3부터의 단계들은 다음과 같이 수행될 수 있다.
> 단계 3. MME는 UE가 전송한 UL 데이터에 대한 ack/응답이 필요하다는 것을 인지한다.
> 단계 8-1. MME는 UL 데이터가 포함된 GTP 메시지(i.e. GTP-U 메시지)에 다음의 내용을 포함시켜 P-GW에 전송한다(S1610). 단계 8-1은 도 10에서 설명된 단계 8을 수행할 때 추가적으로 수행될 수 있다.
a. 'UE가 전송한 UL 데이터에 대한 ack/응답이 필요'하다는 내용의 지시 혹은 IE를 포함하여 전송한다.
b. 해당 UL 데이터의 ack/응답임을 나타내기 위한 정보를 포함한다. 이 정보는 해당 UL 데이터의 시퀀스 번호가 될 수 있고, 상기 MME가 임의로 할당할 수 있다.
상기 MME는 UL 데이터가 포함된 GTP 메시지에 상기 내용 a와 상기 내용 b를 모두 포함시키거나 상기 내용 b만 포함시킬 수 있다.
> 단계 8-2. P-GW는 도 10에서 설명된 단계 8에서 MME가 전송한 GTP 메시지(i.e. GTP-U 메시지)에 상기 내용 b를 포함(상기 내용 a도 포함가능)한 경우, 상기 GTP 메시지에 포함된 UL 데이터에 대한 ack/응답이 필요하다고 인지한다.
상기 P-GW는 해당 UL 데이터에 대한 ack/응답이 필요하다는 것과 시퀀스 번호를 기억하고 있는다(S1620).
상기 P-GW는 해당 UL 데이터를 어플리케이션 서버(application server, AS)에 전달한다(S1630). 이 때 상기 P-GW는 상기 UL 데이터의 시퀀스 번호도 함께 상기 어플리케이션 서버에 전달할 수 있다.
> 단계 9. 상기 P-GW가 상기 UL 데이터에 대한 ack/응답을 수신한 경우(S1640), 예를 들어, 상기 P-GW가 어플리케이션 서버로부터 UL 데이터의 시퀀스 번호에 해당하는 DL 데이터를 수신한 경우, GTP 메시지(i.e. GTP-U 메시지)에 DL 데이터와 함께 시퀀스 번호를 포함시켜 상기 MME에게 전송한다(S1650).
> 단계 14. 단계 9에서 GTP 메시지(i.e. GTP-U 메시지)에 포함된 시퀀스 번호를 통해서 상기 GTP 데이터 내 상기 DL 데이터가 단계 1에서 보낸 UL 데이터의 ack/응답임을 인지한 경우, 상기 MME는 RRC 연결을 해제하라는 요청을 eNB에게 전송할 수 있다.
이 때, 원인 값(cause value)은 'ack/response for UL data is received'라고 표기된다.
> 단계 14. 단계 11에서 RRC 연결을 해제하라는 요청을 상기 MME로부터 수신한 경우, eNB는 RRC 연결 해제 메시지를 'ack/response for UL data is received'라는 원인(cause)와 함께 UE에게 전송한다.
상기 단계들 중 단계 8-2는 다음과 같이 동작할 수도 있다. 이 때, 단계 9부터 단계 12-1까지의 과정은 상기에 기술된 바와 같을 수 있다.
> 단계 8-2. P-GW는 단계 8-1에서 MME가 전송한 GTP 메시지(i.e. GTP-U 메시지)에 상기 내용 b가 포함(상기 내용 a도 포함가능)된 경우, 해당 GTP 메시지에 포함된 UL 데이터에 대한 ack/응답이 필요하다고 인지한다.
상기 P-GW는 목적지(Destination) IP(예를 들면, AS(Application Server))로 UL 데이터를 전송할 때, 상기 내용 b를 포함(상기 내용 a도 포함 가능)하여 UE의 UL 데이터를 전송한다.
이를 수신한 목적지(예를 들면, AS(Application Server)는 상기 내용 b 혹은 내용 a를 통해 상기 UL 데이터에 대한 ack/응답이 필요함을 인지하고 상기 UL 데이터에 대한 ack/응답을 전송할 때 상기 목적지가 수신했던 상기 UL 데이터의 시퀀스 번호(상기 내용 b의 값)을 포함하여 P-GW에 전송한다.
P-GW가 UL 데이터에 대한 ack/응답을 확인할 수 있도록 하기 위해 P-GW에 어플리케이션 계층이 추가될 수 있다. 어플리케이션 계층이 추가되면, P-GW는 상기 어플리케이션 계층에서 ack/응답을 확인하고 이를 MME에 보낼 수 있다.
제안3) 문제점 3을 해결하기 위한 발명제안
도 10에서 설명된 단계 1에서 제안 3의 단계 1이 수행될 수 있으며, 전술한 제안 2의 단계 7과 제안 2의 단계 9 사이에 제안 2의 단계 8-1 및/또는 8-2를 대신하여 혹은 단독으로 제안 3의 단계 8이 수행될 수 있다. 제안 3의 단계 9는 제안 2의 단계 9부터 단계 12를 대신하여 혹은 제안 2의 단계 9부터 단계 12와 함께 수행될 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 제안에 따른 S1 연결 해제 과정을 예시한 것이다. 특히 도 17은 제안 3에 따른 S1 해제 과정(S1 release procedure)이 도 10의 과정에 적용되는 경우를 예시한 것이다.
> 단계 1. 상기 UE는 RRC 연결을 수립하고 UL 데이터를 NAS 메시지로 보낼 수 있다(S1710). UE는 NAS 메시지 내 해제 보조 정보에 ack 또는 응답이 필요하다고 지시하는 경우, 해당 UL 데이터를 전송하면서 타이머 T41xy 값을 시작(start)한다(S1720).
타이머 T41xy 값은 UE가 UL 데이터 전송 후 상기 UL 데이터에 대한 ack/응답을 수신하기 전까지 필요한 RTT(round trip time)을 기준으로 설정된다.
상기 타이머 T41xy 값은 기설정(pre-configured)되거나 어플리케이션에서 하위(lower) 계층(예, NAS 계층 또는 AS 계층)로 전달될 수 있다.
상기 타이머 T41xy가 만료하기까지 ack/응답을 수신하지 못한 경우(도 17의 Case I), UE는 UL 데이터를 재전송하며(S1750), 상기 타이머 T41xy를 초기 값으로 세팅하고 다시 시작한다.
> 단계 8. MME는 UE가 NAS 메시지 내 해제 보조 정보에서 ack 혹은 응답을 필요로 한다는 지시를 수신한 경우(S1730), 상기 MME는 UL 데이터의 P-GW로의 전송과 함께 타이머 T41yy를 시작한다.
상기 타이머 T41yy가 만료할 때까지 MME가 ack/응답을 수신하지 못한 경우, 타이머 T41yz를 시작한다.
상기 타이머 T41yz가 만료할 때까지 UE로부터 새로운 NAS 메시지를 수신하지 못한 경우, S1 해제 과정을 수행한다. 이 때 MME는:
>> eNB에게 S1-AP 메시지를 통해서 RRC 연결을 해제할 것을 요청; 및/또는
>> S1-U 베어러를 해제하기 위한 해제 접속 베어러들 요청 메시지를 S-GW에게 전송할 수 있다.
상기 타이머 T41yy와 상기 타이머 T41yz의 2개의 타이머가 동작할 수도 있고, 하나의 타이머(예, 타이머 T41zz)가 전술한 2개 타이머를 대체할 수도 있다. 하나의 타이머가 전술한 2개의 타이머를 대체하는 경우, MME는 UL 데이터 전송과 함께 타이머 T41zz를 시작하고(S1740) 상기 타이머 T41zz가 만료할 때까지 P-GW로부터 ack/응답을 수신하지 못하거나 UE로부터 새로운 NAS 메시지를 수신하지 못한 경우(도 17의 Case II), S1 해제 과정을 수행한다(S1760). 타이머 T41zz를 이용한 자세한 S1 해제 과정은 상기에 기술된 바와 마찬가지로 방식으로 수행될 수 있다.
타이머 T41yy 값 혹은 타이머 T41zz 값은 MME에 기설정(pre-configured)되어 있거나, 타이머 T41xy 값을 기준으로 설정될 수 있다. 타이머 T41yy 값 혹은 타이머 T41zz 값은 타이머 T41xy 값보다 같거나 크게 설정된다. 타이머 T41yz 값도 기설정된다.
타이머 T41yy 값 혹은 타이머 T41yz 값 혹은 타이머 T41zz 값은 UE에 기설정되거나 NAS 메시지(예, 부착 승낙(attach accept), TAU 승낙)를 통해서 MME로부터 전달될 수 있다.
> 단계 9. 상기 MME는 단계 8에서 전송한 UL 데이터에 대한 ack/응답을 수신한 경우, 구동 중인 타이머 T41yy, T41yz 혹은 T41zz를 중단(stop)하고, 종래대로 S1 해제 과정을 수행한다. 이에 따라, eNB에 RRC 연결을 해제하라는 요청을 전송할 수 있다. 이때, 상기 MME는 원인(cause)으로서 'ack/response is received'을 상기 eNB에게 전송할 수 있다.
3GPP TS 36.331 문서를 참조하면, 종래 eNB는 UE에게 전송하는 RRC 연결 해제 메시지를 전송할 때 "loadBalancingTAURequired", "cs-FallbackHighPriority", "rrc-Suspend"와 "other"를 해제 원인으로 사용할 수 있다. 3GPP TS 36.413 문서를 참조하면, 종래 eNB는 MME에게 UE 해제 요청 메시지를 전송할 때 "Release due to E-UTRAN generated reason", "CS Fallback triggered", "User Inactivity", "UE Not Available for PS Service?," Inter-RAT Redirection?, "Redirection towards 1xRTT"를 원인으로서 사용할 수 있으며, 종래 MME가 eNB에게 UE 해제 명령 메시지를 전송하는 경우 'Normal Release'를 원인으로 사용할 수 있다.
전술한 본 발명의 제안 1, 제안 2 및/또는 제안 3가 모든 S1 해제 과정에 적용되는 경우, 불필요한 딜레이 혹은 시그널링을 발생시킬 수 있다. 그래서 S1 해제의 원인(cause)을 확인하고 상기 원인이 전술한 제안(들)에서 설명된 원인(들)과 부합하는 경우에만 본 발명이 적용되는 것으로 본 발명이 한정될 수 있다. 예를 들어, eNB가 해제 메시지를 전송할 때, 사용자 비활성(User Inactivity)이 원인인 경우, 사용자 비활성을 해제 원인으로서 상기 해제 메시지 포함시켜 전송한다. 이 경우에는 본 발명의 제안 1, 제안 2 및/또는 제안 3에 따라, UE가 동작할 수 있다.
해제 보조 지시 관련 시나리오의 경우, 기다리던 DL 패킷이 도착해서 해제되는 경우에도 UE는 본 발명의 제안(들)에 따라 동작할 수 있다. 다만 아직까지는 기다리던 DL 패킷의 도착을 이유로 한 해제 원인(Release cause)가 정의되어 있지 않다. 따라서 MME가 eNB에게 전송하는 해제 메시지(예, UE 해제 명령)와 eNB가 UE에게 전송하는 해제 메시지(예, RRC 연결 해제)에 'arrival of expected DL packet'이라는 새로운 원인(cause)이 포함되어, 전송될 수 있다. 이를 수신한 UE는 본 발명의 제안에 따라 동작할 수 있다.
추가적으로, eNB가 UE에게 전송하는 해제 메시지(예, RRC 연결 해제 메시지) 내에 "rrc-Suspend" 혹은 "other"의 해제 원인이 전송되는 경우에도 UE가 본 발명의 제안(들)에 따라 동작할 수 있다.
종래 S1 해제 과정은 네트워크(예, eNB, MME)가 UE에게 해제 메시지를 전송 직전 혹은 전송 직후에 바로 수행됨에 반해, 본 발명의 제안에 의하면 네트워크가 해제 메시지를 UE에게 전송한 후 일정 시간을 기다렸다가 상기 UE로부터 아무 응답(혹은 데이터)가 없는 경우 실제 해제를 수행한다. 본 발명은 CIoT 통신 뿐만 아니라 일반적인 통신에도 적용될 수 있다. 앞서 언급된 특수한 원인/상황일 때도 적용될 수 있다.
도 18은 본 발명의 제안에 적용되는 노드 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
제안하는 실시 예에 따른 UE 장치(100)는, 송수신장치(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. 송수신장치(110)은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛으로 칭해지기도 한다. 송수신장치(110)은 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 또는, 송수신장치(110)는 송신부와 수신부로 분리되어 구현될 수도 있다. UE 장치(100)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 UE 장치(100) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, UE 장치(100)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 본 발명에서 제안하는 UE 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(120)은 본 발명의 제안에 따라 데이터 혹은 메시지를 전송하도록 송수신장치(110)을 제어할 수 있다. 메모리(130)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 14를 참조하면 제안하는 실시 예에 따른 네트워크 노드 장치(200)는, 송수신장치(210), 프로세서(220) 및 메모리(230)를 포함할 수 있다. 송수신장치(210)은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛으로 칭해지기도 한다. 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. 프로세서(220)은 본 발명의 제안에 따라 데이터 혹은 메시지를 UE 혹은 다른 네트워크 노드에 전송하도록 송수신장치(110)을 제어할 수 있다. 메모리(230)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
또한, 위와 같은 UE 장치(100) 및 네트워크 장치(200)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 장치, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 바와 같은 통신 방법은 3GPP 시스템뿐 아니라, 그 외에도 IEEE 802.16x, 802.11x 시스템을 포함하는 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 무선 통신 시스템에서 이동성 관리 객체(mobile management entity, MME)가 S1 해제 과정을 수행함에 있어서,
    사용자기기(user equipment, UE)로부터 상향링크(uplink, UL) 데이터와 상기 UL 데이터에 대한 하향링크(downlink, DL) 응답을 예상(expect)한다는 해제 보조 정보(release assistance information)를 포함하는 비-접속 계층(non-access stratum, NAS) UL 메시지를 수신;
    서빙 게이트웨이(serving gateway, S-GW)에게 상기 UL 데이터를 전송;
    상기 S-GW로부터 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답을 수신하면, 제1 타이머를 시작하고 상기 DL 응답을 포함하는 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 eNB에게 전송;
    상기 제1 타이머가 만료하면 상기 S1 해제 과정을 수행하는
    S1 해제 과정 수행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 S1 해제 과정은:
    상기 제1 타이머가 만료하면 상기 S-GW에게 해제 접속 베어러들 요청 메시지를 전송하는 것을 포함하는,
    S1 해제 과정 수행 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지는 상기 제1 타이머를 위한 제1 타이머 값을 포함하는,
    S1 해제 과정 수행 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지는 원인(cause) 값을 포함하고,
    상기 원인 값은 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답의 수신 혹은 상기 UL 데이터에 대한 상기 응답의 미수신을 나타내는,
    S1 해제 과정 수행 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 UL 데이터는 제1 일반 패킷 무선 서비스(general packet radio service, GPRS) 터널링 프로토콜(GTP) 메시지로 상기 S-GW를 통해 패킷 데이터 네트워크(packet data network, PDN) 게이트웨이(PDN gateway, P-GW)에게 전송되고,
    상기 DL 응답은 제2 GTP 메시지로 상기 P-GW로부터 상기 S-GW를 통해 수신되며,
    상기 제1 GTP 메시지는 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답이 필요하다는 지시 혹은 상기 UL 데이터의 시퀀스 번호를 포함하고, 상기 제2 GTP 메시지는 상기 시퀀스 번호를 포함하는,
    S1 해제 과정 수행 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 S-GW에게 상기 UL 데이터를 전송하는 것은 상기 제1 타이머와는 다른 제2 타이머를 시작하는 것을 포함하고,
    상기 제2 타이머가 만료하기 전에 상기 S-GW로부터 상기 DL 응답을 수신하면 상기 제2 타이머를 중단(stop)하고 상기 제1 타이머를 시작하고 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 상기 eNB에게 전송하는,
    S1 해제 과정 수행 방법.
  7. 무선 통신 시스템에서 기지국(base station, eNB)가 S1 해제 과정을 수행함에 있어서,
    이동성 관리 객체(mobile management entity, MME)로부터 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 수신;
    시작하고 사용자기기(user equipment, UE)에게 무선 자원 관리(radio resource control, RRC) 연결 해제 메시지를 전송; 및
    RRC 연결 해제를 포함한 상기 S1 해제 과정을 수행하는 것을 포함하며,
    상기 UE로부터 비-접속 계층(non-access stratum, NAS) UL 메시지로 전송된 상기 UE의 상향링크(uplink, UL) 데이터에 대한 하향링크(downlink, DL) 응답이 예상한다는 지시를 포함하는 메시지를 수신한 경우, 상기 S1 해제 과정은 상기 RRC 연결 해제 메시지의 전송과 함께 시작된 제1 타이머가 만료하면 수행되는,
    S1 해제 과정 수행 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지 또는 상기 RRC 연결 해제 메시지는 상기 제1 타이머를 위한 타이머 값을 포함하는,
    S1 해제 과정 수행 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지는 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답의 수신 혹은 상기 UL 데이터에 대한 상기 응답의 미수신을 나타내는 원인 값을 포함하고,
    상기 RRC 연결 해제 메시지는 상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지 내 상기 원인 값과 동일한 원인 값을 포함하는,
    S1 해제 과정 수행 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    하향링크(downlink, DL) 응답이 예상한다는 지시를 포함하는 상기 메시지는 상기 UE가 아닌 상기 MME로부터 수신되는,
    S1 해제 과정 수행 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 이동성 관리 객체(mobile management entity, MME)가 S1 해제 과정을 수행함에 있어서,
    무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및
    상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는:
    사용자기기(user equipment, UE)로부터 상향링크(uplink, UL) 데이터와 상기 UL 데이터에 대한 하향링크(downlink, DL) 응답을 예상(expect)한다는 해제 보조 정보(release assistance information)를 포함하는 비-접속 계층(non-access stratum, NAS) UL 메시지를 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어;
    서빙 게이트웨이(serving gateway, S-GW)에게 상기 UL 데이터를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어;
    상기 S-GW로부터 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답을 수신하면, 제1 타이머를 시작하고 상기 DL 응답을 포함하는 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 eNB에게 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어; 및
    상기 제1 타이머가 만료하면 상기 S1 해제 과정을 수행하도록 구성된,
    이동성 관리 객체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 타이머가 만료하면 상기 S-GW에게 해제 접속 베어러들 요청 메시지를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어하여 상기 S1 해제 과정을 수행하도록 구성된,
    이동성 관리 객체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지는 상기 제1 타이머를 위한 제1 타이머 값을 포함하는,
    이동성 관리 객체.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지는 원인(cause) 값을 포함하고,
    상기 원인 값은 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답의 수신 혹은 상기 UL 데이터에 대한 상기 응답의 미수신을 나타내는,
    이동성 관리 객체.
  15. 무선 통신 시스템에서 기지국(base station, eNB)가 S1 해제 과정을 수행함에 있어서,
    무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및
    상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는:
    이동성 관리 객체(mobile management entity, MME)로부터 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지를 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어;
    시작하고 사용자기기(user equipment, UE)에게 무선 자원 관리(radio resource control, RRC) 연결 해제 메시지를 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어; 및
    RRC 연결 해제를 포함한 상기 S1 해제 과정을 수행하도록 구성되며,
    상기 UE로부터 비-접속 계층(non-access stratum, NAS) UL 메시지로 전송된 상기 UE의 상향링크(uplink, UL) 데이터에 대한 하향링크(downlink, DL) 응답이 예상한다는 지시를 포함하는 메시지를 수신한 경우, 상기 프로세서는 상기 RRC 연결 해제 메시지의 전송과 함께 시작된 제1 타이머가 만료하면 상기 S1 해제 과정을 수행하도록 구성된,
    기지국.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지는 상기 UL 데이터에 대한 상기 DL 응답의 수신 혹은 상기 UL 데이터에 대한 상기 응답의 미수신을 나타내는 원인 값을 포함하고,
    상기 RRC 연결 해제 메시지는 상기 S1 UE 컨텍스트 해제 명령 메시지 내 상기 원인 값과 동일한 원인 값을 포함하는,
    기지국.
  17. 제15항에 있어서,
    하향링크(downlink, DL) 응답이 예상한다는 지시를 포함하는 상기 메시지는 상기 UE가 아닌 상기 MME로부터 수신되는,
    기지국.
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