WO2017138769A1 - 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 갱신 방법 및 이를 지원하는 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말의 위치 갱신 방법 및 이를 지원하는 장치 Download PDF

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WO2017138769A1
WO2017138769A1 PCT/KR2017/001481 KR2017001481W WO2017138769A1 WO 2017138769 A1 WO2017138769 A1 WO 2017138769A1 KR 2017001481 W KR2017001481 W KR 2017001481W WO 2017138769 A1 WO2017138769 A1 WO 2017138769A1
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mme
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session
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조희정
강지원
김희진
변일무
한진백
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엘지전자(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a location update of a terminal in a wireless communication system, and more particularly, a method for recognizing a changed MME when a mobility management entity (MME) managing a terminal according to a location update of a terminal is changed; Relates to a device.
  • MME mobility management entity
  • Mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring user activity.
  • the mobile communication system has expanded not only voice but also data service.As a result of the explosive increase in traffic, a shortage of resources and users are demanding higher speed services, a more advanced mobile communication system is required. have.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for recognizing a changed MME when the MME is changed according to the location update of the terminal.
  • Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for recognizing information of an MME changed according to a location update of a terminal by an MME managing a terminal linked to the terminal.
  • Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for transmitting information of a changed MME and information of a terminal managed by the changed MME to MMEs managing a terminal linked to the terminal when the MME is changed.
  • the present invention provides a method and apparatus for updating a location of a terminal in order to solve the above problems.
  • the location update method of the terminal receiving a Tracking Area Update (TAU) request message including MME information related to the second MME changed through the base station from the terminal step; Transmitting a context request message for requesting context information of the terminal to the second MME; Receiving a context response message including the context information from the second MME, wherein the context information includes at least one terminal information related to one or more terminals linked with the terminals and the one or more terminals; Includes MME information related to the MME of; And transmitting a message for notifying that the MME managing mobility of the terminal to the at least one MME has been changed from the second MME to the first MME.
  • TAU Tracking Area Update
  • the one or more terminals linked with the terminal are assigned the same IP address (Internet Protocol Address) as the terminal.
  • the present invention also provides a method comprising: transmitting a session creation request message requesting creation of a session to a gateway; And receiving a session creation response message in response to the session creation request message, wherein the message is transmitted after the session creation response message is received.
  • the present invention includes the steps of transmitting a session change request message requesting the change of the session to the gateway; And receiving a session change response message in response to the session change request message, wherein the message is transmitted after the session change response message is received.
  • the present invention the step of transmitting a location update message requesting the location update of the terminal to the HSS; And receiving a location update confirmation message in response to the location update message from the HHS, wherein the message is transmitted after the location update response message is received.
  • the terminal information includes identification information for identifying each of the at least one terminal
  • the MME information is identification information for identifying at least one MME for managing mobility of the at least one terminal. It includes.
  • the context information further includes a gateway identifier assigned to the terminal and a session identifier indicating a session established between the terminal and the gateway.
  • the present invention includes the steps of receiving a location update message requesting the location update of the terminal from the first MME; Transmitting a location cancellation message requesting cancellation of location registration of the terminal to a second MME; Receiving a location cancellation confirmation message in response to the location cancellation message from the second MME; Transmitting a location update confirmation message to the first MME in response to the location update message; And transmitting a message for notifying that the MME of the terminal has been changed from the second MME to the first MME to at least one MME that manages mobility of one or more terminals linked with the terminal.
  • the HSS provides a method of storing context information of each of the terminal and the at least one terminal.
  • the at least one terminal linked with the terminal is assigned the same IP address (Internet Protocol Address) as the terminal.
  • the context information is assigned a first terminal identifier for identifying each of the terminal and the at least one terminal, a second terminal identifier indicating a terminal linked to each of the terminal and the at least one terminal and assigned And at least one of a gateway identifier for identifying a gateway or a session identifier for identifying a session established in the gateway, the terminal, and the at least one terminal.
  • the communication unit for transmitting and receiving a wireless signal with the outside; And a processor operatively coupled with the communication unit, wherein the processor receives a Tracking Area Update (TAU) request message including MME information related to a second MME changed through a base station from a terminal; And transmitting a context request message for requesting context information of the terminal to the second MME, and receiving a context response message including the context information from the second MME, wherein the context information is linked with the terminals.
  • TAU Tracking Area Update
  • the context information for requesting context information of the terminal to the second MME, and receiving a context response message including the context information from the second MME, wherein the context information is linked with the terminals.
  • the changed MME when the MME managing the terminal is changed according to the location update of the terminal, the changed MME can recognize the MME managing the terminal linked with the terminal.
  • the changed MME transmits the changed MME information and information of the terminal to the MME managing the terminal linked to the terminal, MME is changed to the MME It has a recognizable effect.
  • the changed MME information and information of the terminal is changed to the MME information and information of the terminal to the MME managing the terminal linked to the terminal HSS By transmitting, there is an effect that the MMEs can recognize the changed MME.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an EPS (Evolved Packet System) related to an LTE system to which the present invention can be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a functional split between an E-UTRAN and an EPC to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a radio protocol architecture to which technical features of the present invention can be applied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating EMM and ECM states in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a bearer structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating transmission paths of a control plane and a user plane in an EMM registration state in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • TAU 7 is a flowchart illustrating an example of a tracking area update procedure (TAU) in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • TAU tracking area update procedure
  • QoS 8 is a diagram illustrating an example of a parameter configuration for quality of service (QoS) management.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a radio protocol architecture of a user platform to which the present invention is applied.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method for transmitting and receiving data between a user platform and a base station to which the present invention is applied.
  • QoS quality of service
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a method for transmitting information of a changed MME to which the present invention is applied.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating still another example of a method for transmitting information of a changed MME to which the present invention is applied.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating still another example of a method for transmitting information of a changed MME to which the present invention is applied.
  • 15 is a flowchart illustrating still another example of a method for transmitting information of a changed MME to which the present invention is applied.
  • 16 is a flowchart illustrating an example of a method for transmitting, by a modified MME, information of a changed MME to which the present invention is applied.
  • 17 is a flowchart illustrating an example of a method for the HSS to transmit changed MME information to which the present invention is applied.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an internal block diagram of a wireless device to which the present invention can be applied.
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point (AP), and the like. .
  • a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), and an AMS ( Advanced Mobile Station (WT), Wireless Terminal (WT), Machine-Type Communication (MTC) Device, Machine-to-Machine (M2M) Device, Device-to-Device (D2D) Device, etc.
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS subscriber station
  • AMS Advanced Mobile Station
  • WT Wireless Terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • downlink means communication from a base station to a terminal
  • uplink means communication from a terminal to a base station.
  • a transmitter may be part of a base station
  • a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal and a receiver may be part of a base station.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802, 3GPP and 3GPP2. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • EPS stands for Evolved Packet System and means a core network supporting a Long Term Evolution (LTE) network.
  • LTE Long Term Evolution
  • UMTS evolved network
  • PDN Public Data Network
  • APN Access Point Name: A name of an access point managed in a network, which is provided to a UE. That is, the name (string) of the PDN. Based on the name of the access point, the corresponding PDN for the transmission and reception of data is determined.
  • Tunnel Endpoint Identifier An end point ID of a tunnel established between nodes in a network, and is set for each section in bearer units of each UE.
  • MME Mobility Management Entity
  • a session is a channel for data transmission.
  • the unit may be a PDN, a bearer, or an IP flow unit.
  • the difference in each unit can be divided into the entire target network unit (APN or PDN unit), the QoS classification unit (Bearer unit), and the destination IP address unit as defined in 3GPP.
  • APN or PDN unit the entire target network unit
  • QoS classification unit the QoS classification unit
  • destination IP address unit as defined in 3GPP.
  • EPS Bearer Logical path created between the UE and the gateway through which various kinds of traffic are transmitted and received.
  • Default EPS Bear As a logical path for data transmission and reception basically created when the terminal accesses the network, it may be maintained until the terminal exits from the network.
  • Dedicated EPS Bearer A logical path created when needed to provide additional services after the Default EPS Bearer is created.
  • IP flow Various types of traffic transmitted and received through a logical path between a terminal and a gateway.
  • Service Data Flow The IP flow or combination of multiple IP flows of user traffic classified by service type.
  • PDN connection (connection) A connection from the terminal to the PDN, that is, the association (connection) of the terminal represented by the IP address with the PDN represented by the APN.
  • UE Context The context information of the UE used to manage the UE in the network, that is, the context information consisting of the UE id, mobility (current location, etc.), and attributes of the session (QoS, priority, etc.).
  • P-TMSI Packet Temporary Mobile Subscriber
  • GTP GPRS Tunneling Protocol
  • TEID Tunnel Endpoint ID
  • GUTI Globally Unique Temporary Identity, UE identifier known to the MME.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an EPS (Evolved Packet System) related to an LTE system to which the present invention can be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • the LTE system aims to provide seamless Internet Protocol connectivity between a user equipment (UE) and a pack data network (PDN) while the user does not interfere with the end user's use of the application on the go. .
  • the LTE system completes the evolution of wireless access through the Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN), which defines a radio protocol architecture between the user terminal and the base station, which is an Evolved Packet Core (EPC) network. It is also achieved through evolution in non-wireless terms by the inclusion of System Architecture Evolution (SAE).
  • LTE and SAE include an Evolved Packet System (EPS).
  • EPS Evolved Packet System
  • the EPS uses the concept of EPS bearers to route IP traffic from the gateway to the user terminal in the PDN.
  • a bearer is an IP packet flow having a specific Quality of Service (QoS) between the gateway and the user terminal.
  • QoS Quality of Service
  • E-UTRAN and EPC both set up and release bearers required by the application.
  • EPC also called CN (core network)
  • CN core network
  • a node (logical or physical node) of an EPC of the SAE includes a mobility management entity (MME) 30, a PDN-GW or a PDN gateway (P-GW) 50, and an S-GW ( Serving Gateway (40), Policy and Charging Rules Function (PCRF) 60, Home Subscriber Server (HSS) 70, and the like.
  • MME mobility management entity
  • P-GW PDN gateway
  • S-GW Serving Gateway
  • PCRF Policy and Charging Rules Function
  • HSS Home Subscriber Server
  • the MME 30 is a control node that handles signaling between the UE 10 and the CN.
  • the protocol exchanged between the UE 10 and the CN is known as a Non-Access Stratum (NAS) protocol.
  • NAS Non-Access Stratum
  • Examples of functions supported by the MME 30 include functions related to bearer management operated by the session management layer in the NAS protocol, including network setup, management, and release of bearers, network and It is manipulated by a connection layer or a mobility management layer in the NAS protocol layer including the establishment of a connection and security between the UEs 10.
  • the MME 30 is an entity in which a function necessary for processing authentication and context information for a terminal is implemented, which has been described as an embodiment. Thus, other devices as well as the MME 30 may perform the corresponding function.
  • the S-GW 40 serves as a local mobility anchor for the data bearer when the UE 10 moves between base stations (eNodeBs) 20. All user IP packets are sent via the S-GW 40. Also, the S-GW 40 is in an idle state where the UE 10 is known as the ECM-IDLE state, and the MME 30 performs paging of the UE 10 to re-establish the bearer. Maintain information related to the bearer when temporarily buffering downlink data during initiation. It also serves as a mobility anchor for inter-working with other 3GPP technologies such as General Packet Radio Service (GRPS) and Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • GRPS General Packet Radio Service
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • the S-GW 40 is an entity in which a function necessary for processing routing / forwarding of user data is implemented and described as an embodiment.
  • other devices as well as the S-GW 40 may perform the corresponding function.
  • the P-GW 50 performs IP address assignment for the UE and performs flow-based charging in accordance with QoS enforcement and rules from the PCRF 60.
  • the P-GW 50 performs QoS enforcement for GBR bearers (Guaranteed Bit Rate (GBR) bearers). It also serves as a mobility anchor for interworking with non-3GPP technologies such as CDMA2000 and WiMAX networks.
  • GBR bearers Guard Bit Rate (GBR) bearers
  • the P-GW 50 is an entity in which a function necessary for processing routing / forwarding of user data is implemented and described as an embodiment.
  • other devices as well as the P-GW 50 may perform the corresponding function.
  • the PCRF 60 performs policy control decision-making and performs flow-based charging.
  • the HSS 70 is also called a home location register (HLR) and includes SAE subscription data including information on EPS-subscribed QoS profiles and access control for roaming. It also includes information about the PDN that the user accesses. This information may be maintained in the form of an Access Point Name (APN), which is a Domain Name system (DNS) -based label that identifies the PDN address that represents the access point or subscribed IP address for the PDN.
  • API Access Point Name
  • DNS Domain Name system
  • various interfaces such as S1-U, S1-MME, S5 / S8, S11, S6a, Gx, Rx, and SG may be defined between EPS network elements.
  • Mobility Management is a procedure to reduce overhead on the E-UTRAN and processing at the UE.
  • MME mobility management
  • the UE can inform the network about the new location whenever it leaves the current tracking area (TA) so that the network can contact the UE in the ECM-IDLE state.
  • This procedure may be called “Tracking Area Update”, which may be called “Routing Area Update” in universal terrestrial radio access network (UTRAN) or GSM EDGE Radio Access Network (GERAN) system.
  • the MME performs the function of tracking the user's location while the UE is in the ECM-IDLE state.
  • the MME transmits a paging message to all base stations (eNodeBs) on the tracking area (TA) where the UE is registered.
  • eNodeBs base stations
  • TA tracking area
  • the base station then begins paging for the UE over a radio interface.
  • a procedure for causing the state of the UE to transition to the ECM-CONNECTED state is performed.
  • This procedure can be called a “Service Request Procedure”. Accordingly, information related to the UE is generated in the E-UTRAN, and all bearers are re-established.
  • the MME is responsible for resetting the radio bearer and updating the UE context on the base station.
  • a mobility management (MM) backoff timer may be further used.
  • the UE may transmit a tracking area update (TAU) to update the TA, and the MME may reject the TAU request due to core network congestion, in which case the MM backoff timer You can provide a time value.
  • the UE may activate the MM backoff timer.
  • TAU tracking area update
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a functional split between an E-UTRAN and an EPC to which the present invention may be applied.
  • the hatched block represents a radio protocol layer and the empty block represents a functional entity of the control plane.
  • the base station performs the following functions.
  • Radio resource management such as radio bearer control, radio admission control, connection mobility control, and dynamic resource allocation to a terminal RRM
  • IP Internet Protocol
  • IP Internet Protocol
  • Scheduling and transmission (5) scheduling and transmission of broadcast information, and (6) measurement and measurement report setup for mobility and scheduling.
  • the MME performs the following functions. (1) distribution of paging messages to base stations, (2) Security Control, (3) Idle State Mobility Control, (4) SAE Bearer Control, (5) NAS (Non-Access) Stratum) Ciphering and Integrity Protection of Signaling.
  • S-GW performs the following functions. (1) termination of user plane packets for paging, and (2) user plane switching to support terminal mobility.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a radio protocol architecture to which technical features of the present invention can be applied.
  • FIG. 3A illustrates an example of a radio protocol architecture for a user plane
  • FIG. 3B illustrates a radio protocol architecture for a control plane.
  • the user plane is a protocol stack for user data transmission
  • the control plane is a protocol stack for control signal transmission.
  • a physical layer (PHY) layer provides an information transfer service to a higher layer using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer, which is an upper layer, through a transport channel. Data is moved between the MAC layer and the physical layer through the transport channel. Transport channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted over the air interface.
  • MAC medium access control
  • the physical channel may be modulated by an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the function of the MAC layer is mapping between logical channels and transport channels and multiplexing / demultiplexing ('/') into transport blocks provided as physical channels on transport channels of MAC service data units (SDUs) belonging to the logical channels. Meaning includes both the concepts of 'or' and 'and').
  • the MAC layer provides a service to a Radio Link Control (RLC) layer through a logical channel.
  • RLC Radio Link Control
  • RLC layer Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • QoS Quality of Service
  • the RLC layer has a transparent mode (TM), an unacknowledged mode (UM), and an acknowledged mode (Acknowledged Mode).
  • TM transparent mode
  • UM unacknowledged mode
  • Acknowledged Mode acknowledged mode
  • AM Three modes of operation (AM).
  • AM RLC provides error correction through an automatic repeat request (ARQ).
  • the RRC (Radio Resource Control) layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for the control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, re-configuration, and release of radio bearers.
  • RB means a logical path provided by the first layer (PHY layer) and the second layer (MAC layer, RLC layer, PDCP layer) for data transmission between the terminal and the network.
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • Functions of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the user plane include delivery of user data, header compression, and ciphering.
  • the functionality of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the control plane includes the transfer of control plane data and encryption / integrity protection.
  • the establishment of the RB means a process of defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • RB can be further divided into SRB (Signaling RB) and DRB (Data RB).
  • SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane
  • DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • the UE If an RRC connection is established between the RRC layer of the UE and the RRC layer of the E-UTRAN, the UE is in an RRC connected state, otherwise it is in an RRC idle state.
  • the downlink transmission channel for transmitting data from the network to the UE includes a BCH (Broadcast Channel) for transmitting system information and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • the uplink transport channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • RACH random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH multicast traffic
  • the physical channel is composed of several OFDM symbols in the time domain and several sub-carriers in the frequency domain.
  • One sub-frame consists of a plurality of OFDM symbols in the time domain.
  • the RB is a resource allocation unit and includes a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers.
  • each subframe may use specific subcarriers of specific OFDM symbols (eg, the first OFDM symbol) of the corresponding subframe for the physical downlink control channel (PDCCH), that is, the L1 / L2 control channel.
  • Transmission Time Interval is a unit time of subframe transmission.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating EMM and ECM states in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • an EMM registered state (EMM-REGISTERED) according to whether a UE is attached or detached from a network in order to manage mobility of the UE in a NAS layer located in a control plane of the UE and the MME.
  • EMM deregistration state (EMM-DEREGISTERED) may be defined.
  • the EMM-REGISTERED state and the EMM-DEREGISTERED state may be applied to the terminal and the MME.
  • the initial terminal is in the EMM-DEREGISTERED state, and the terminal performs a process of registering with the corresponding network through an initial attach procedure to access the network. If the access procedure is successfully performed, the UE and the MME are transitioned to the EMM-REGISTERED state. In addition, when the terminal is powered off or the radio link fails (when the packet error rate exceeds the reference value on the wireless link), the terminal is detached from the network and transitioned to the EMM-DEREGISTERED state.
  • ECM-connected state and an ECM idle state may be defined to manage a signaling connection between the terminal and the network.
  • ECM-CONNECTED state and ECM-IDLE state may also be applied to the UE and the MME.
  • the RRC state between the terminal and the base station indicates whether the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station are logically connected. That is, when the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is connected, the terminal is in the RRC connected state (RRC_CONNECTED). If the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is not connected, the terminal is in the RRC idle state (RRC_IDLE).
  • ECM status is equal to RRC status Interlocked shape
  • the ECM connection consists of an RRC connection established between the terminal and the base station and an S1 signaling connection established between the base station and the MME.
  • the ECM connection when the ECM connection is set / released, it means that both the RRC connection and the S1 signaling connection are set / released.
  • the network can grasp the existence of the UE in the ECM-CONNECTED & RRC-CONNECTED state in units of cells and can effectively control the UE.
  • the network cannot grasp the existence of the UE in the ECM-IDLE state, and manages the core network (CN) in a tracking area unit that is a larger area than the cell.
  • the terminal When the terminal is in the ECM idle state, the terminal performs Discontinuous Reception (DRX) set by the NAS using an ID assigned only in the tracking area. That is, the UE may receive broadcast of system information and paging information by monitoring a paging signal at a specific paging occasion every UE-specific paging DRX cycle.
  • DRX Discontinuous Reception
  • the network does not have context information of the terminal. Accordingly, the UE in the ECM-IDLE state may perform a terminal-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • the terminal In the ECM idle state, when the location of the terminal is different from the location known by the network, the terminal may inform the network of the location of the terminal through a tracking area update (TAU) procedure.
  • TAU tracking area update
  • the mobility of the terminal is managed by the command of the network.
  • the network knows the cell to which the UE belongs. Accordingly, the network may transmit and / or receive data to or from the terminal, control mobility such as handover of the terminal, and perform cell measurement on neighbor cells.
  • the terminal needs to transition to the ECM-CONNECTED & RRC-CONNECTED state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • the initial terminal is in the ECM-IDLE state as in the EMM state, and when the terminal is successfully registered in the network through an initial attach procedure, the terminal and the MME are in the ECM connection state. Transition is made.
  • the terminal is in the ECM-IDLE state, and if a new traffic is generated uplink or downlink to the terminal, a service request procedure UE and MME is transitioned to the ECM-CONNECTED state through.
  • ECM status is equal to RRC status Not interlocked Does not form
  • the ECM connection is composed of an RRC connection established between the terminal and the base station and an S1 signaling connection established between the base station and the MME, but may be independent of the RRC state. That is, the ECM state between the UE and the MME may maintain the connected state even if the RRC state transitions from the connected state to the idle state.
  • the operations of the network / base station and the UE in the ECM-CONNECTED & RRC-CONNECTED state and the ECM-IDLE state may be the same as the above-described form in which the ECM state is linked with the RRC state.
  • the network in the ECM-CONNECTED & RRC-IDLE state performs the same operation as in the ECM-CONNECTED state, but manages the mobility of the terminal in a specific unit of the base station and the terminal and connects with the MME / S-GW (eg, S1 signaling). Connection, S1 data connection) path can be reset.
  • MME / S-GW eg, S1 signaling
  • the terminal may perform another operation according to its state as follows.
  • ECM-CONNECTED & RRC-IDLE Sends a message for resetting an RRC connection.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a bearer structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • PDN packet date network
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • the EPS bearer is a transmission path of traffic generated between the UE and the PDN GW in order to deliver user traffic in EPS.
  • One or more EPS bearers may be set per terminal.
  • Each EPS bearer may be divided into an E-UTRAN radio access bearer (E-RAB) and an S5 / S8 bearer, and the E-RAB is divided into a radio bearer (RB: radio bearer) and an S1 bearer. Can lose. That is, one EPS bearer corresponds to one RB, S1 bearer, and S5 / S8 bearer, respectively.
  • E-RAB E-UTRAN radio access bearer
  • S5 / S8 bearer an S5 / S8 bearer
  • RB radio bearer
  • the E-RAB delivers the packet of the EPS bearer between the terminal and the EPC. If there is an E-RAB, the E-RAB bearer and the EPS bearer are mapped one-to-one.
  • a data radio bearer (DRB) transfers a packet of an EPS bearer between a terminal and an eNB. If the DRB exists, the DRB and the EPS bearer / E-RAB are mapped one-to-one.
  • the S1 bearer delivers the packet of the EPS bearer between the eNB and the S-GW.
  • the S5 / S8 bearer delivers an EPS bearer packet between the S-GW and the P-GW.
  • the UE binds a service data flow (SDF) to the EPS bearer in the uplink direction.
  • SDF is an IP flow or collection of IP flows that classifies (or filters) user traffic by service.
  • a plurality of SDFs may be multiplexed onto the same EPS bearer by including a plurality of uplink packet filters.
  • the terminal stores mapping information between the uplink packet filter and the DRB in order to bind between the SDF and the DRB in the uplink.
  • P-GW binds SDF to EPS bearer in downlink direction.
  • a plurality of SDFs may be multiplexed on the same EPS bearer by including a plurality of downlink packet filters.
  • the P-GW stores the mapping information between the downlink packet filter and the S5 / S8 bearer to bind between the SDF and the S5 / S8 bearer in the downlink.
  • the eNB stores a one-to-one mapping between the DRB and the S1 bearer to bind between the DRB and the S1 bearer in the uplink / downlink.
  • S-GW stores one-to-one mapping information between S1 bearer and S5 / S8 bearer in order to bind between S1 bearer and S5 / S8 bearer in uplink / downlink.
  • EPS bearers are classified into two types: a default bearer and a dedicated bearer.
  • the terminal may have one default bearer and one or more dedicated bearers per PDN.
  • the minimum default bearer of the EPS session for one PDN is called a default bearer.
  • the EPS bearer may be classified based on an identifier.
  • EPS bearer identity is assigned by the terminal or the MME.
  • the dedicated bearer (s) is combined with the default bearer by Linked EPS Bearer Identity (LBI).
  • LBI Linked EPS Bearer Identity
  • a PDN connection is generated by assigning an IP address, and a default bearer is generated in the EPS section. Even if there is no traffic between the terminal and the corresponding PDN, the default bearer is not released unless the terminal terminates the PDN connection, and the default bearer is released when the corresponding PDN connection is terminated.
  • the bearer of all sections constituting the terminal and the default bearer is not activated, the S5 bearer directly connected to the PDN is maintained, the E-RAB bearer (ie DRB and S1 bearer) associated with the radio resource is Is released. When new traffic is generated in the corresponding PDN, the E-RAB bearer is reset to deliver the traffic.
  • the terminal uses a service (for example, the Internet, etc.) through a default bearer
  • the terminal may use an insufficient service (for example, Videon on Demand (VOD), etc.) to receive a Quality of Service (QoS) with only the default bearer.
  • VOD Videon on Demand
  • QoS Quality of Service
  • the terminal (on-demand) dedicated bearer is generated. If there is no traffic of the terminal dedicated bearer is released.
  • the terminal or the network may generate a plurality of dedicated bearers as needed.
  • the IP flow may have different QoS characteristics depending on what service the UE uses.
  • the network determines the allocation of network resources or a control policy for QoS at the time of establishing / modifying an EPS session for the terminal and applies it while the EPS session is maintained. This is called PCC (Policy and Charging Control). PCC rules are determined based on operator policy (eg, QoS policy, gate status, charging method, etc.).
  • PCC rules are determined in units of SDF. That is, the IP flow may have different QoS characteristics according to the service used by the terminal, IP flows having the same QoS are mapped to the same SDF, and the SDF becomes a unit for applying the PCC rule.
  • PCC Policy and Charging Control Function
  • PCEF Policy and Charging Enforcement Function
  • PCRF determines PCC rules for each SDF when creating or changing EPS sessions and provides them to the P-GW (or PCEF). After setting the PCC rule for the SDF, the P-GW detects the SDF for each IP packet transmitted and received and applies the PCC rule for the SDF. When the SDF is transmitted to the terminal via the EPS, it is mapped to an EPS bearer capable of providing a suitable QoS according to the QoS rules stored in the P-GW.
  • PCC rules are divided into dynamic PCC rules and pre-defined PCC rules. Dynamic PCC rules are provided dynamically from PCRF to P-GW upon EPS session establishment / modification. On the other hand, the predefined PCC rule is preset in the P-GW and activated / deactivated by the PCRF.
  • the EPS bearer includes a QoS Class Identifier (QCI) and Allocation and Retention Priority (ARP) as basic QoS parameters.
  • QCI QoS Class Identifier
  • ARP Allocation and Retention Priority
  • QCI is a scalar that is used as a reference to access node-specific parameters that control bearer level packet forwarding treatment, and the scalar value is pre-configured by the network operator.
  • a scalar may be preset to any one of integer values 1-9.
  • ARP The main purpose of ARP is to determine if a bearer's establishment or modification request can be accepted or rejected if resources are limited.
  • ARP can be used to determine which bearer (s) to drop by the eNB in exceptional resource constraints (eg, handover, etc.).
  • the EPS bearer is classified into a guaranteed bit rate (GBR) type bearer and a non-guaranteed bit rate (non-GBR) type bearer according to the QCI resource type.
  • the default bearer may always be a non-GBR type bearer, and the dedicated bearer may be a GBR type or non-GBR type bearer.
  • GBR bearer has GBR and Maximum Bit Rate (MBR) as QoS parameters in addition to QCI and ARP.
  • MBR means that fixed resources are allocated to each bearer (bandwidth guarantee).
  • MBR MBR: Aggregated MBR
  • AMBR Aggregated MBR
  • the QoS of the EPS bearer is determined as above, the QoS of each bearer is determined for each interface. Since the bearer of each interface provides QoS of the EPS bearer for each interface, the EPS bearer, the RB, and the S1 bearer all have a one-to-one relationship.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating transmission paths of a control plane and a user plane in an EMM registration state in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6A illustrates an ECM-CONNECTED state
  • FIG. 6B illustrates an ECM-IDLE.
  • the terminal When the terminal successfully attaches to the network and becomes the EMM-Registered state, the terminal receives the service using the EPS bearer.
  • the EPS bearer is configured by divided into DRB, S1 bearer, S5 bearer for each interval.
  • a NAS signaling connection that is, an ECM connection (that is, an RRC connection and an S1 signaling connection) is established.
  • an S11 GTP-C (GPRS Tunneling Protocol Control Plane) connection is established between the MME and the SGW, and an S5 GTP-C connection is established between the SGW and the PDN GW.
  • GTP-C GPRS Tunneling Protocol Control Plane
  • the DRB, S1 bearer, and S5 bearer are all configured (ie, radio or network resource allocation).
  • the ECM connection (that is, the RRC connection and the S1 signaling connection) is released.
  • the S11 GTP-C connection between the MME and the SGW and the S5 GTP-C connection between the SGW and the PDN GW are maintained.
  • both the DRB and the S1 bearer are released, but the S5 bearer maintains the configuration (ie, radio or network resource allocation).
  • TAU 7 is a flowchart illustrating an example of a tracking area update procedure (TAU) in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • TAU tracking area update procedure
  • the UE when the TAU timer of the UE in the ECM-IDLE state has elapsed or the UE moves to another tracking area, the UE starts a TAU procedure to report the tracking area (TA) to the MME.
  • TA tracking area
  • the terminal initiates a TAU procedure by transmitting a TAU request message to the MME through the base station (S7010).
  • the TAU request message is included in the RRC Connection Setup Complete message in the RRC connection and transmitted, and is included in the Initial UE message in the S1 signaling connection.
  • the new MME (new MME, or target MME) is from the serving MME (or previous SGSN).
  • Context Request message a context request message to the serving MME (or former SGSN).
  • the serving MME When the context request message is transmitted to the serving MME (or former SGSN), the serving MME (or former SGSN) responds with a context response message including information of the terminal (S7020).
  • the terminal, the target MME, and the HSS perform an authentication function and security (or ciphering) procedure.
  • the target MME sends a context acknowledgment message to the serving MME to inform that the information of the terminal has been transmitted (S7030).
  • the target MME delivers the change indication information of the S-GW to the serving MME (or former SGSN) through a context acknowledgment message.
  • the change indication information of the S-GW indicates that a new S-GW is selected.
  • the target MME determines whether to relocate the S-GW. When the S-GW can no longer provide service to the UE, the S-GW is relocated. In addition, the target MME may be expected that the new S-GW (target S-GW) will serve the UE longer and / or the P-GW path may be more suitable for the UE or the target S-GW may be associated with the P-GW. If co-located, the transfer of S-GW may be determined.
  • the target MME If the target MME selects a new S-GW, the target MME transmits a Create Session Request message to the selected target S-GW for each PDN connection (S7040).
  • the target S-GW transmits a bearer modification request (Modify Bearer Request) message for each PDN connection to the PDN-GW (S7050).
  • a bearer modification request Modify Bearer Request
  • the PDN-GW may perform a PCRF and IP connectivity access network (IP-CAN) session modification procedure (S7060).
  • IP-CAN IP connectivity access network
  • the PDN-GW When the PDN-GW receives a Modify Bearer Request message from the target S-GW, the PDN-GW transmits a Modify Bearer Response message to the target S-GW in response thereto (S7070).
  • the target S-GW updates its bearer context. This allows the target S-GW to route to the P-GW when it receives the bearer PDU from the base station.
  • the target S-GW transmits a Create Session Response message to the target MME in response to the Create Session Request (S7080).
  • the target S-GW delivers a temporary IP address and TEID allocated for downlink data transmission to the target MME through a Create Session Response message.
  • the target MME transmits an Update Location Request message to the HSS (S7090).
  • the HSS transmits a Cancel Location message to the serving MME (or former SGSN) (S7100).
  • the serving MME (or former SGSN) transmits a Cancel Location Acknowledge message to the HSS in response to the Cancel Location message (S7110).
  • the previous SGSN If the previous SGSN receives the context acknowledgment (Context Acknowledge) message and the terminal is connected through the Iu interface, the previous SGSN transmits an Iu Release Command message to the RNC (S7120).
  • Context Acknowledge Context Acknowledge
  • the RNC transmits an Iu Release Complete message to the previous SGSN in response to an Iu Release Command message (S7130).
  • the HSS transmits an Update Location Acknowledge message to the target MME in response to the Update Location Request message (S7140).
  • the serving MME / former SGSN sends a Delete Session Request message to the S-GW to send the MME or SGSN EPS bearer resource.
  • To release (S7150).
  • the serving MME / former SGSN delivers a temporary IP address and TEID allocated for downlink data transmission to the previous S-GW through a Delete Session Request message.
  • the S-GW transmits a Delete Session Response message to the serving MME / former SGSN in response to the Delete Session Request message (S7160).
  • the target MME transmits a TAU Accept message to the terminal (S7170).
  • the target MME allocates a new globally unique temporary identifier (GUTI) to the UE, the allocated GUTI may be included in a TAU Accept message.
  • GUI globally unique temporary identifier
  • the UE transmits a TAU Complete message to the target MME in response to the TAU Accept message (S7180).
  • the present invention proposes a method for transmitting information of the changed MME to other MMEs when the MME is changed in the TAU procedure.
  • QoS 8 is a diagram illustrating an example of a parameter configuration for quality of service (QoS) management.
  • the wireless communication system includes a QoS policy in units of a service data flow (SDF) configured of one or more IP flows classifying user traffic by services, and an EPS bearer unit, which is a logical path through which one or more SDFs are transmitted. Apply. That is, QoS of data transmitted and received by the following QoS parameters is managed.
  • SDF service data flow
  • EPS bearer unit which is a logical path through which one or more SDFs are transmitted.
  • APN-AMBR Access Point Name-Aggregate Maximum Bit Rate
  • UE-AMBR maximum bandwidth allowed per terminal
  • P-GW discards packets exceeding MBR for each incoming SDF
  • P-GW discards packets exceeding MBR for one or more SDFs entering each GBR EPS bearer, and discards packets exceeding APN-AMBR for one or more SDFs entering all non-GBR EPS bearers.
  • the base station discards packets exceeding the UE-AMBR for one or more SDFs introduced into all NoN-GBR EPS bearers
  • UE discards packets exceeding MBR (GBR) and APN-AMBR (Non-GBR)
  • Base station discards packets exceeding MBR (GBR) and UE-AMBR (Non-GBR)
  • Phase 3 P-GW discards more than APN-AMBR for one or more SDFs entering all non-GBR EPS bearers and discards packets exceeding MBR for each SDF.
  • Such QoS parameters are applied to each of the terminals, so that packets exceeding the QoS parameters applied to each terminal are discarded.
  • the present specification provides a data boosting control method that receives a service from the same gateway using a plurality of communication devices included in one wireless device.
  • the data boosting method described in the present specification may be interpreted as one of a method of increasing a data rate by receiving a service through one or more communication devices included in one wireless device.
  • communication devices included in the wireless device share a specific layer of the wireless device.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a radio protocol architecture of a wireless device to which the present invention is applied.
  • a wireless device may mean a user platform including one or more communication devices.
  • the communication device may mean a communication modem itself implemented to perform communication with the outside, or may mean a device including the communication modem.
  • the wireless device may mean a device including communication devices having the same or different Radio Access Technology (RAT).
  • RAT Radio Access Technology
  • the communication device may be represented by a wireless terminal, a communication modem, or the like.
  • the wireless device may be used in the same sense as a UE defined in 3GPP, but may be interpreted in a broader sense. That is, the wireless device may be, for example, an automobile.
  • the communication device may also include a first communication device and one or more second communication devices.
  • the first communication device refers to a communication device that accesses a network network for the first time on the same user platform, and may be referred to as a master terminal, a special terminal, a primary terminal, a first terminal, or the like. Can be expressed.
  • the first communication device will be briefly referred to as 'S (special) -UE'.
  • the second communication device refers to a communication device that subsequently connects to the network (or after the first communication device), and includes a slave terminal, a virtual terminal, a secondary terminal, and a first terminal. It may be called or expressed as two terminals.
  • the second communication device will be briefly referred to as 'V (Virtual) -UE'.
  • the second communication device means a communication device additionally connected to the network.
  • communication devices in the user platform may share an application layer, a transport layer, and a network layer, as shown in FIG.
  • adaptation plays a role of determining which communication device to transmit the uplink data to when the user platform transmits the uplink data to the base station through a plurality of communication devices. That is, adaptation determines the routing path of uplink data.
  • each communication device may individually include a NAS layer, an RRC layer, a MAC layer, an RLC layer, a PDCP layer, and a PHY layer, as shown in FIG. 9 (b).
  • Each layer constituting the user platform may be located at the same physical location or distributed locations.
  • one V-UE of the V-UEs may become an S-UE.
  • each communication device may individually connect to a network to transmit and receive data.
  • the plurality of communication devices may use the same RAT or different RATs.
  • the user platform may not exceed the maximum data rate by the QoS parameter of each communication device.
  • a method for improving data transmission rate using a plurality of communication devices by assigning the same IP address to each communication device in a user platform including a plurality of communication terminals that is, a method for performing data boosting Take a look.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method for transmitting and receiving data between a user platform and a base station to which the present invention is applied.
  • the service server transmits data related to the service provided by the service server to the gateway of the cellular network network through the Internet network.
  • the cellular network may include a base station and the gateway.
  • the gateway may include at least one of an S-GW or a P-GW.
  • the gateway transmits downlink data to be transmitted to a communication device in a user platform to a base station, and the base station transmits the received downlink data to at least one communication device of a user platform.
  • the user platform is downward from the gateway through two UEs (S-UE, V-UE) configured in the user platform, not just one UE. Link data can be received.
  • Downlink data transmitted from the gateway is transmitted to the user platform through a base station.
  • the base station cannot know that the S-UE and V-UE constitute one user platform. Accordingly, the base station only serves to transmit downlink data transmitted from the gateway to the S-UE and V-UE.
  • the gateway when the gateway allocates the same IP address to the S-UE and the V-UE, and transmits data to the user platform using the assigned IP address as the destination address, the gateway not only receives the S-UE but also the V-UE. Since the data rate can be received, the data rate can be improved.
  • the S-UE and the V-UE correspond to terminals linked with each other.
  • the linked terminal may mean a terminal in which terminals are included in the same user platform and share an upper layer (application layer, transport layer, network layer) of the user platform.
  • Each communication device e.g., S-UE, V-UE constituting the user platform communicates with a network entity (or network node) (e.g., base station, MME, etc.) of the cellular network using the same protocol. .
  • a network entity e.g., base station, MME, etc.
  • the network entity or network node independently or individually processes each communication device (S-UE, V-UE) constituting the user platform through the same protocol.
  • each communication device constituting the same user platform must communicate with the cellular network individually, each communication device must be individually subscribed to the cellular network. That is, the user platform should be subscribed to the network by the total number of communication devices constituting the user platform.
  • the method proposed in the present specification can improve the data rate by receiving the same service through a plurality of linked communication devices included in the same user platform.
  • QoS quality of service
  • SDF 1 is transmitted to V-UE and S-UE through two default bearers, respectively
  • SDF 2 is transmitted to V-UE and S-UE through two dedicated bearers, respectively.
  • the operation of the gateway may be divided in terms of the SDF side and the logical path (eg, EPS bearer) for data transmission and reception.
  • the logical path eg, EPS bearer
  • the gateway handles at the MBR (Max Bit Rate) considering multiple paths mapped to each SDF.
  • the MBR is a sum of MAX bit rates of all terminals mapped to one SDF to configure a multipath.
  • the gateway distributes downlink data so as not to exceed QoS parameters (eg, MBR, APN-AMBR, UE-AMBR) of each terminal constituting the multipath.
  • QoS parameters eg, MBR, APN-AMBR, UE-AMBR
  • the adaptation operation of the user platform may consider data logical path aspects.
  • the sub-layer of the user platform operates to distribute uplink data so as not to exceed MBR and APN-AMBR of each terminal constituting the multipath.
  • the method proposed in the present specification applies a separate rate policing to a plurality of communication devices assigned the same IP address, so that data of a service provided to a user platform rather than receiving data through one communication device is provided. It is possible to improve the transmission rate.
  • a plurality of terminals constituting the user platform are linked to each other and are assigned the same IP address in order to improve data throughput without changing the interface between the terminal and the base station of the LTE technology and the interface between the terminal and the MME.
  • a session for transmitting and receiving data may be established by allocating the same IP address through interworking of a procedure for establishing sessions between MMEs managing a plurality of terminals linked to each other.
  • the MME may inform the MMEs managing the terminal and the linked terminals so that the same IP address may be allocated between the linked terminals in the session establishment procedure.
  • the base station since there is no change of the interface between the base station and the terminal, the base station does not know that the terminals are linked to each other with the same IP address, and the core terminal may store and manage the subscriber information and the terminal information of the HSS. .
  • the terminals since the terminals have the same IP address, the terminals can receive data for providing the same service through the terminals, and since the terminals receive data for providing the same services, the data This has the effect of improving throughput.
  • MMEs managing each terminal should be aware of MMEs managing other terminals linked to the terminal managed by them.
  • MMEs that manage linked terminals in order to generate multiple paths for transmitting and receiving data through a plurality of terminals constituting one user platform and to activate the plurality of terminals simultaneously through a paging message may be connected to each other. Be aware of it.
  • the present invention proposes a method and apparatus for recognizing a changed MME of an MME managing another terminal linked to the terminal when the TA of the terminal is changed and thus the MME is changed.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a method for transmitting information of a changed MME to which the present invention is applied.
  • MMEs that manage other linked UEs by transmitting context information of the UE and information of the changed MME to MMEs that change the MME according to the location update of the UE manages other UEs linked to the UE. You can recognize that has changed.
  • steps S12010 and S12020 are the same as steps S7010 and S7020 of FIG. 7, so description thereof is omitted.
  • the context information of the terminal transmitted from the serving MME to the target MME through the context response message may include information about one or more terminals linked to the terminal (eg, terminal identifier (ID), IMSI / GUTI, etc.), It may include information (eg, MME identifier, etc.) of MMEs managing them, a gateway identifier for identifying a gateway assigned to the terminal, and a session identifier indicating a session established between the terminal and the gateway.
  • the terminal, the target MME, and the HSS perform an authentication function and security (or ciphering) procedure.
  • the target MME sends a context acknowledgment message to the serving MME to inform that the information of the terminal has been transmitted (S12030).
  • the target MME may know one or more terminals linked with the terminal and at least one MME managing them through context information of the terminal received from the serving MME.
  • the target MME transmits a change message for notifying the change of the MME to at least one MME learned through the context information of the terminal (S12040).
  • the change message may include information of the changed MME, information of one or more terminals linked with the terminal, and information of at least one MME managing them.
  • MMEs managing one or more terminals linked to the terminal may recognize the change of the MME through information transmitted from the changed MME when a change of the MME occurs due to the location update of the terminal.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating still another example of a method for transmitting information of a changed MME to which the present invention is applied.
  • MMEs managing other linked UEs may recognize that the MME has changed.
  • steps S13010 and S13080 are the same as steps S7010 and S7080 of FIG. 7 and will not be described.
  • the context information of the terminal transmitted to the target MME through the context response message from the serving MME in S13020 is information of one or more terminals linked with the terminal (eg, a terminal identifier (ID), IMSI / GUTI, etc.). ), Information (eg, MME identifier, etc.) of MMEs managing them, a gateway identifier for identifying a gateway assigned to the terminal, and a session identifier indicating a session established between the terminal and the gateway.
  • the target MME may know one or more terminals linked with the terminal and at least one MME managing them through context information of the terminal received from the serving MME.
  • the target MME that receives the session creation response message from the target S-GW in step S13080 transmits a change message informing the change of the MME to at least one MMEs that are found through the context information of the terminal (S13090).
  • the change message may include information of the changed MME, information of one or more terminals linked with the terminal, and information of at least one MME managing them.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating still another example of a method for transmitting information of a changed MME to which the present invention is applied.
  • the HSS manages other linked terminals by transmitting context information of the terminal and information of the changed MME to MMEs managing other terminals linked with the terminal. MMEs can recognize that the MME has changed.
  • steps S14010 and S14090 are the same as steps S7010 and S7090 of FIG. 7, and thus descriptions thereof will be omitted.
  • the context information of the terminal transmitted to the target MME through the context response message from the serving MME in step S14020 may include information about one or more terminals linked with the terminal (eg, a terminal identifier (ID), IMSI / GUTI). Etc.), information (eg, MME identifiers) of MMEs managing them, a gateway identifier for identifying a gateway assigned to the terminal, and a session identifier indicating a session established between the terminal and the gateway.
  • ID terminal identifier
  • IMSI / GUTI IMSI / GUTI
  • the target MME may know one or more terminals linked with the terminal and at least one MME managing them through context information of the terminal received from the serving MME.
  • the location update request message transmitted from the target MME may include information about one or more terminals linked to the terminal (eg, terminal identifier (ID), IMSI / GUTI, etc.) and MMEs managing them. Information (eg, MME identifier, etc.).
  • the HSS may know one or more terminals linked with the terminal and at least one MME managing the one or more terminals based on context information of the terminal.
  • the HSS may update context information of the terminal based on the information included in the location update request message received in step S14090.
  • the HSS transmits a change message to the at least one MME to inform the at least one MME of managing one or more terminals linked with the terminal (S14100) (S14100). ).
  • the change message may include information of the changed MME, information of one or more terminals linked with the terminal, and information of at least one MME managing them.
  • 15 is a flowchart illustrating still another example of a method for transmitting information of a changed MME to which the present invention is applied.
  • the context information of the UE transmitted to the target MME through the context response message from the serving MME in S15020 may include information about one or more terminals linked to the terminal (eg, a terminal identifier (ID), IMSI / GUTI, etc.). ), Information (eg, MME identifier, etc.) of MMEs managing them, a gateway identifier for identifying a gateway assigned to the terminal, and a session identifier indicating a session established between the terminal and the gateway.
  • ID terminal identifier
  • IMSI / GUTI e.g.
  • Information eg, MME identifier, etc.
  • the target MME may know one or more terminals linked with the terminal and at least one MME managing them through context information of the terminal received from the serving MME.
  • the target MME transmits a bearer modification request message (Modify Bearer Request message) to the S-GW, not a session creation request message, because the S-GW has not changed due to the tracking area update.
  • a bearer modification request message Modify Bearer Request message
  • the S-GW transmits the received bearer request message to the PDN-GW (S15050), and the PDN-GW performs an IP-CAN session modification procedure with the PCRF (S15060).
  • the PDN-GW transmits a bearer modification response message to the S-GW in response to the bearer request message (S15070), and the S-GW transmits a bear modification response message to the target MME (S15080).
  • the S-GW transmits a temporary IP address and TEID allocated for downlink data transmission to the target MME through a bearer modification response message.
  • the target MME transmits an Update Location Request message to the HSS (S15090).
  • the HSS transmits a Cancel Location message to the serving MME (or former SGSN) (S15100).
  • the serving MME (or former SGSN) transmits a Cancel Location Acknowledge message to the HSS in response to the Cancel Location message (S15110).
  • the HSS transmits an Update Location Acknowledge message to the target MME in response to the Update Location Request message (S15120).
  • the target MME transmits a change message for notifying the change of the MME to at least one MME learned through the context information of the UE in step S15020 (S15130).
  • the change message may include information of the changed MME, information of one or more terminals linked with the terminal, and information of at least one MME managing them.
  • the target MME transmits a TAU Accept message to the terminal (S15140).
  • the target MME allocates a new globally unique temporary identifier (GUTI) to the UE, the allocated GUTI may be included in a TAU Accept message.
  • GUI globally unique temporary identifier
  • the UE transmits a TAU Complete message to the target MME in response to the TAU Accept message (S15150).
  • the MMEs managing one or more terminals linked with the terminal may recognize the change of the MME through information transmitted from the changed MME. Can be.
  • 16 is a flowchart illustrating an example of a method for transmitting, by a modified MME, information of a changed MME to which the present invention is applied.
  • the changed MME may inform the MMEs managing the terminals linked to the terminal received from the terminal to change the MME.
  • the TAU procedure is started to report the tracking area TA to the MME.
  • a new MME (hereinafter, referred to as a first MME) may receive a tracking area update message from the terminal through the base station (S16010).
  • the tracking area update message may include MME information related to a changed MME (hereinafter, referred to as a second MME).
  • the MME information may include identification information of the second MME.
  • the first MME Upon receiving the tracking area update message, the first MME can recognize the second MME through the MME information, and transmits a context request message for requesting context information of the terminal to the second MME (S16020).
  • context information of a terminal includes information of one or more terminals linked to the terminal (eg, terminal identifier (ID), IMSI / GUTI, etc.), and information of MMEs managing them. (Eg, an MME identifier, etc.), a gateway identifier for identifying a gateway assigned to the terminal, and a session identifier indicating a session established between the terminal and the gateway.
  • terminal identifier ID
  • IMSI / GUTI information of MMEs managing them.
  • MMEs managing them e.g, an MME identifier, etc.
  • a gateway identifier for identifying a gateway assigned to the terminal
  • a session identifier indicating a session established between the terminal and the gateway.
  • the terminal and one or more terminals linked with the terminal may be assigned the same IP address.
  • the first MME may receive a context response message including the context information of the terminal from the second MME in response to the context request message (S16030).
  • the first MME that recognizes one or more terminals linked with the terminal and at least one MME managing the one or more terminals through context information of the terminal is MME 2 managing the terminal to at least one MME.
  • a message for notifying that it has been changed to MME 1 is transmitted.
  • the message for notifying that the MME managing the UE has been changed from MME 2 to MME 1 is the same as the change message described with reference to FIGS. 12, 13, and 15, and may be transmitted at the time when the change message is transmitted.
  • the MMEs managing the UEs linked with the terminal may recognize the change of the MME. Even when the MMEs are changed by the MMEs managing the UEs linked with the terminal, the MME is changed.
  • the multi-path for transmitting and receiving data for providing the same service through the terminal and the terminal linked with the terminal can be generated, thereby increasing the data rate.
  • the steps described with reference to FIGS. 12, 13, and 15 may be performed for the TAU procedure.
  • 17 is a flowchart illustrating an example of a method for the HSS to transmit changed MME information to which the present invention is applied.
  • the HSS may inform the MMEs managing the terminals linked to the terminal, the change of the MME.
  • the TAU procedure is started by the UE.
  • the HSS receives a location update message from a new MME (hereinafter, referred to as a first MME) (S17010).
  • the location update message may include terminal identification information indicating a terminal, first MME identification information indicating a first MME, and second MME identification information indicating a changed MME (hereinafter, referred to as a second MME).
  • the HSS After recognizing the change of the MME, the HSS transmits a location cancellation message requesting cancellation of location registration of the terminal to the second MME, and receives a location cancellation confirmation message in response (S17020 and S17030).
  • the HSS transmits a location update confirmation message indicating that the location of the terminal has been updated in response to the location update message received in step S17010 to the first MME (S17040).
  • the HSS Since the HSS recognizes that the MME managing the terminal has been changed through the location update message received in step S17010 as the first MME, the HSS manages the terminal to at least one MME managing the one or more terminals linked with the terminal. A message for notifying that the MME has been changed from MME 2 to MME 1 is transmitted (S17050).
  • the message for notifying that the MME managing the UE is changed from MME 2 to MME 1 is the same as the change message described with reference to FIG. 14 and may be transmitted at the time when the change message is transmitted.
  • the MMEs managing the UEs linked with the terminal may recognize the change of the MME. Even when the MMEs are changed by the MMEs managing the UEs linked with the terminal, the MME is changed.
  • the multi-path for transmitting and receiving data for providing the same service through the terminal and the terminal linked with the terminal can be generated, thereby increasing the data rate.
  • the steps described in FIG. 14 may be performed for the TAU procedure.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an internal block diagram of a wireless device to which the present invention can be applied.
  • the wireless device may be a base station and a terminal, and the base station includes both a macro base station and a small base station.
  • the base station 1810 and the terminal 1820 include a communication unit (transmitter and receiver, an RF unit, 1813 and 1823), a processor 1811 and 1821, and a memory 1812 and 1822.
  • the base station and the UE may further include an input unit and an output unit.
  • the communication units 1813 and 1823, the processors 1811 and 1821, the input unit, the output unit, and the memory 1812 and 1822 are functionally connected to perform the method proposed in this specification.
  • the communication unit transmitter / receiver unit or RF unit, 1813, 1823
  • the communication unit receives the information generated from the PHY protocol (Physical Layer Protocol)
  • it transfers the received information to the Radio-Frequency Spectrum, filtering, and amplification.
  • the communication unit functions to move an RF signal (Radio Frequency Signal) received from the antenna to a band that can be processed by the PHY protocol and perform filtering.
  • the communication unit may also include a switch function for switching the transmission and reception functions.
  • Processors 1811 and 1821 implement the functions, processes, and / or methods proposed herein. Layers of the air interface protocol may be implemented by a processor.
  • the processor may be represented by a controller, a controller, a control unit, a computer, or the like.
  • the memories 1812 and 1822 are connected to a processor and store protocols or parameters for performing an uplink resource allocation method.
  • Processors 1811 and 1821 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the communication unit may include a baseband circuit for processing a wireless signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.
  • the output unit (display unit or display unit) is controlled by a processor and outputs information output from the processor together with a key input signal generated at the key input unit and various information signals from the processor.
  • Orientation-based device discovery method is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, the embodiments are all or part of each of the embodiments is optional so that various modifications can be made It may be configured in combination.
  • the direction-based device search method of the present specification may be implemented as processor-readable code in a processor-readable recording medium provided in a network device.
  • the processor-readable recording medium includes all kinds of recording devices that store data that can be read by the processor. Examples of the processor-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave such as transmission over the Internet. .
  • the processor-readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the processor-readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • the RRC connection method has been described with reference to an example applied to the 3GPP LTE / LTE-A system.

Abstract

무선 통신 시스템에서 제 1 이동성 관리 개체(MME: Mobility Management Entity)가 MME 변경을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 단말로부터 기지국을 통해서 변경되는 제 2 MME와 관련된 MME 정보를 포함하는 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update:TAU) 요청 메시지를 수신하고, 상기 제 2 MME에게 상기 단말의 컨텍스트 정보를 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 전송하며, 상기 제 2 MME로부터 상기 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 수신하고, 상기 적어도 하나의 MME로 상기 단말의 이동성을 관리하는 MME가 상기 제 2 MME에서 상기 제 1 MME로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지를 전송하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 위치 갱신 방법 및 이를 지원하는 장치
본 발명은 무선 통신시스템에서 단말의 위치 갱신에 관한 것으로서, 보다 상세하게 단말의 위치 갱신에 따라 단말을 관리하는 이동성 관리 개체(Mobility Management Entity:MME)가 변경된 경우, 변경된 MME를 인식하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
본 발명은 단말의 위치 갱신에 따라 MME가 변경된 경우, 변경된 MME를 인식하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 단말의 위치 갱신에 따라 변경된 MME의 정보를 단말과 링크된 단말을 관리하는 MME가 인식하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 MME가 변경된 경우, 변경된 MME의 정보 및 변경된 MME가 관리하던 단말의 정보를 단말과 링크된 단말을 관리하는 MME 들에게 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 단말의 위치 갱신 방법 및 장치를 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치 갱신 방법은, 단말로부터 기지국을 통해서 변경되는 제 2 MME와 관련된 MME 정보를 포함하는 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update:TAU) 요청 메시지를 수신하는 단계; 상기 제 2 MME에게 상기 단말의 컨텍스트 정보를 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 제 2 MME로부터 상기 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 수신하는 단계, 상기 컨텍스트 정보는 상기 단말들과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말과 관련된 단말 정보 및 상기 하나 또는 그 이상의 단말을 관리하는 적어도 하나의 MME와 관련된 MME 정보를 포함하고; 및 상기 적어도 하나의 MME로 상기 단말의 이동성을 관리하는 MME가 상기 제 2 MME에서 상기 제 1 MME로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에서, 상기 단말과 링크된 상기 하나 또는 그 이상의 단말은 상기 단말과 동일한 IP 주소(Internet Protocol Address)가 할당된다.
또한, 본 발명은, 게이트웨이로 세션의 생성을 요청하는 세션 생성 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 세션 생성 요청 메시지에 대한 응답으로 세션 생성 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 메시지는 상기 세션 생성 응답 메시지가 수신된 뒤에 전송된다.
또한, 본 발명은, 게이트웨이로 세션의 변경을 요청하는 세션 변경 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 세션 변경 요청 메시지에 대한 응답으로 세션 변경 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 메시지는 상기 세션 변경 응답 메시지가 수신된 뒤에 전송된다.
또한, 본 발명은, HSS로 상기 단말의 위치 갱신을 요청하는 위치 갱신 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 HHS로부터 상기 위치 갱신 메시지에 대한 응답으로 위치 갱신 확인 메시지를 수신하되, 상기 메시지는 상기 위치 갱신 응답메시지가 수신된 뒤에 전송된다.
또한, 본 발명에서, 상기 단말 정보는 상기 적어도 하나의 단말 각각을 식별하기 위한 식별 정보를 포함하고, 상기 MME 정보는 상기 적어도 하나의 단말의 이동성을 관리하는 적어도 하나의 MME를 식별하기 위한 식별정보를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 컨텍스트 정보는 상기 단말에게 할당된 게이트 웨이 식별자, 상기 단말과 상기 게이트웨이 간에 설정된 세션을 나타내는 세션 식별자를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 제 1 MME로부터 단말의 위치 갱신을 요청하는 위치 갱신 메시지를 수신하는 단계; 제 2 MME로 상기 단말의 위치 등록의 취소를 요청하는 위치 취소 메시지를 전송하는 단계; 상기 제 2 MME로부터 상기 위치 취소 메시지에 대한 응답으로 위치 취소 확인 메시지를 수신하는 단계; 상기 제 1 MME로 상기 위치 갱신 메시지에 대한 응답으로 위치 갱신 확인 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말의 이동성을 관리하는 적어도 하나의 MME로 상기 단말의 MME가 상기 제 2 MME로부터 상기 제 1 MME로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 HSS는 상기 단말 및 상기 적어도 하나의 단말 각각의 컨텍스트 정보를 저장하고 있는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에서, 상기 단말과 링크된 상기 적어도 하나의 단말은 상기 단말과 동일한 IP 주소(Internet Protocol Address)가 할당된다.
또한, 본 발명에서, 상기 컨텍스트 정보는 상기 단말 및 상기 적어도 하나의 단말 각각을 식별하기 위한 제 1 단말 식별자, 상기 단말 및 상기 적어도 하나의 단말 각각에 링크된 단말을 나타내는 제 2 단말 식별자 및 할당된 게이트 웨이를 식별하기 위한 게이트 웨이 식별자 또는 상기 게이트 웨이와 상기 단말 및 상기 적어도 하나의 단말에 설정된 세션을 식별하기 위한 세션 식별자 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명은, 외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및 상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 단말로부터 기지국을 통해서 변경되는 제 2 MME와 관련된 MME 정보를 포함하는 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update:TAU) 요청 메시지를 수신하고, 상기 제 2 MME에게 상기 단말의 컨텍스트 정보를 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 전송하며, 상기 제 2 MME로부터 상기 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 수신하되, 상기 컨텍스트 정보는 상기 단말들과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말과 관련된 단말 정보 및 상기 하나 또는 그 이상의 단말을 관리하는 적어도 하나의 MME와 관련된 MME 정보를 포함하며, 상기 적어도 하나의 MME로 상기 단말의 이동성을 관리하는 MME가 상기 제 2 MME에서 상기 제 1 MME로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지를 전송하는 장치를 제공한다.
본 발명은 단말의 위치 갱신에 따라 단말을 관리하는 MME가 변경된 경우, 변경된 MME를 단말과 링크된 단말을 관리하는 MME들이 인식할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 단말의 위치 갱신에 따라 단말을 관리하는 MME가 변경된 경우, 변경된 MME가 단말과 링크된 단말을 관리하는 MME들에게 변경된 MME 정보 및 단말의 정보를 전송함으로써, MME들이 변경된 MME를 인식할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 단말의 위치 갱신에 따라 단말을 관리하는 MME가 변경된 경우, 변경된 MME의 정보 및 단말의 정보를 HSS가 단말과 링크된 단말을 관리하는 MME들에게 변경된 MME 정보 및 단말의 정보를 전송함으로써, MME들이 변경된 MME를 인식할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에 관련된 EPS(Evolved Packet System)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 2은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 3는 발명의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 베어러 구조를 예시한 도이다.
도 6은 본 발명의 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 등록 상태에서 제어 평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane)의 전송 경로를 예시하는 도이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차(Tacking Area Update Procedure:TAU)의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 QoS(Quality of Service) 관리를 위한 파라미터 구성의 일 예를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 사용자 플랫폼(User Platform)의 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 사용자 플랫폼(User Platform)과 기지국간의 데이터 송수신 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명이 적용되는 QoS(Quality of Service) 관리를 위한 파라미터 구성의 일 예를 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 전송하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 13는 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 전송하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 14는 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 전송하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 15는 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 전송하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 16은 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 변경된 MME가 전송하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 17은 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 HSS가 전송하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 장치의 내부 블록도의 일 예를 나타낸 도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다.
상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니며, 5G 시스템에서도 적용될 수 있음은 물론이다.
이하 도면을 참조하여 설명하기 앞서, 본 발명의 이해를 돕고자, 본 명세서에서 사용되는 용어를 간략하게 정의하기로 한다.
EPS: Evolved Packet System의 약자로서, LTE(Long Term Evolution) 네트워크를 지원하는 코어 네트워크를 의미한다. UMTS가 진화된 형태의 네트워크
PDN (Public Data Network): 서비스를 제공하는 서버가 위치한 독립적인 망
APN (Access Point Name): 네트워크에서 관리하는 접속 포인트의 이름으로서 UE에게 제공된다. 즉, PDN의 이름(문자열)을 가리킴. 상기 접속 포인트의 이름에 기초하여, 데이터의 송수신을 위한 해당 PDN이 결정된다.
TEID(Tunnel Endpoint Identifier): 네트워크 내 노드들 간에 설정된 터널의 End point ID, 각 UE의 bearer 단위로 구간별로 설정된다.
MME: Mobility Management Entity의 약자로서, UE에 대한 세션과 이동성을 제공하기 위해 EPS 내에서 각 엔티티를 제어하는 역할을 한다.
세션(Session): 세션은 데이터 전송을 위한 통로로써 그 단위는 PDN, Bearer, IP flow 단위 등이 될 수 있다.
각 단위의 차이는 3GPP에서 정의한 것처럼 대상 네트워크 전체 단위(APN 또는 PDN 단위), 그 내에서 QoS로 구분하는 단위(Bearer 단위), 목적지 IP 주소 단위로 구분할 수 있다.
EPS Bearer: 다양한 종류의 트래픽이 송수신되는 단말과 게이트웨이 간에 생성되는 논리적 경로.
Default EPS Bear: 단말이 망에 접속하면 기본적으로 생성되는 데이터 송수신을 위한 논리적 경로로써, 단말이 망에서 빠져 나오기(Detach)전까지 유지될 수 있다.
Dedicated EPS Bearer: Default EPS Bearer 생성된 후 추가적으로 서비스를 제공하기 위해 필요한 경우 생성되는 논리적 경로.
IP flow: 단말과 게이트웨이 간에 논리적 경로를 통해서 송수신되는 다양한 종류의 트래픽.
Service Data Flow(SDF): 서비스 타입에 따라 분류되는 사용자 트래픽의 IP flow 또는 다수의 IP flow의 결합.
PDN 연결(connection): 단말에서 PDN으로의 연결, 즉, IP 주소로 표현되는 단말과 APN으로 표현되는 PDN과의 연관(연결)을 나타낸다. 이는 세션이 형성될 수 있도록 코어 네트워크 내의 엔티티간 연결(단말-PDN GW)을 의미한다.
UE Context: 네트워크에서 UE를 관리하기 위해 사용되는 UE의 상황 정보, 즉, UE id, 이동성(현재 위치 등), 세션의 속성(QoS, 우선순위 등)으로 구성된 상황 정보
TIN: Temporary Identity used in Next update
P-TMSI: Packet Temporary Mobile Subscriber
TAU: Tracking Area Update
GBR: Guaranteed Bit Rate
GTP: GPRS Tunneling Protocol
TEID: Tunnel Endpoint ID
GUTI: Globally Unique Temporary Identity, MME에 알려진 UE 식별자.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에 관련된 EPS(Evolved Packet System)의 일 예를 나타낸 도이다.
LTE 시스템은 사용자 단말(UE)과 PDN(pack data network) 간에, 사용자가 이동 중 최종 사용자의 응용프로그램 사용에 방해를 주지 않으면서, 끊김 없는 IP 연결성(Internet Protocol connectivity)을 제공하는 것을 목표로 한다. LTE 시스템은, 사용자 단말과 기지국 간의 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 정의하는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)를 통한 무선 접속의 진화를 완수하며, 이는 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크를 포함하는 SAE(System Architecture Evolution)에 의해 비-무선적 측면에서의 진화를 통해서도 달성된다. LTE와 SAE는 EPS(Evolved Packet System)를 포함한다.
EPS는 PDN 내에서 게이트웨이(gateway)로부터 사용자 단말로 IP 트래픽을 라우팅하기 위해 EPS 베어러(EPS bearers)라는 개념을 사용한다. 베어러(bearer)는 상기 게이트웨이와 사용자 단말 간에 특정한 QoS(Quality of Service)를 갖는 IP 패킷 플로우(IP packet flow)이다. E-UTRAN과 EPC는 응용 프로그램에 의해 요구되는 베어러를 함께 설정하거나 해제(release)한다.
EPC는 CN(core network)이라고도 불리며, UE를 제어하고, 베어러의 설정을 관리한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 SAE의 EPC의 노드(논리적 혹은 물리적 노드)는 MME(Mobility Management Entity) (30), PDN-GW 또는 P-GW(PDN gateway) (50), S-GW(Serving Gateway) (40), PCRF(Policy and Charging Rules Function) (60), HSS (Home subscriber Server) (70) 등을 포함한다.
MME(30)는 UE(10)와 CN 간의 시그널링을 처리하는 제어 노드이다. UE(10)와 CN 간에 교환되는 프로토콜은 NAS(Non-Access Stratum) 프로토콜로 알려져 있다. MME(30)에 의해 지원되는 기능들의 일례는, 베어러의 설정, 관리, 해제를 포함하여 NAS 프로토콜 내의 세션 관리 계층(session management layer)에 의해 조작되는 베어러 관리(bearer management)에 관련된 기능, 네트워크와 UE(10) 간의 연결(connection) 및 보안(Security)의 설립에 포함하여 NAS 프로토콜 계층에서 연결계층 또는 이동제어계층(mobility management layer)에 의해 조작된다.
본 발명에서, 상기 MME(30)는 단말에 대한 인증 및 context 정보를 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 하나의 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 MME (30)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.
S-GW(40)는 UE(10)가 기지국(eNodeB, 20) 간에 이동할 때 데이터 베어러를 위한 로컬 이동성 앵커(local mobility anchor)의 역할을 한다. 모든 사용자 IP 패킷은 S-GW(40)을 통해 송신된다. 또한 S-GW(40)는 UE(10)가 ECM-IDLE 상태로 알려진 유휴 상태(idle state)에 있고, MME(30)가 베어러를 재설정(re-establish)하기 위해 UE(10)의 페이징을 개시하는 동안 하향링크 데이터를 임시로 버퍼링할 때 베어러에 관련된 정보를 유지한다. 또한, GRPS(General Packet Radio Service), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)와 같은 다른 3GPP 기술과의 인터워킹(inter-working)을 위한 이동성 앵커(mobility anchor)의 역할을 수행한다.
본 발명에서, 상기 S-GW(40)는 사용자 데이터의 라우팅/포워딩을 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 S-GW(40)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.
P-GW(50)은 UE를 위한 IP 주소 할당을 수행하고, QoS 집행(Qos enforcement) 및 PCRF(60)로부터의 규칙에 따라 플로우-기반의 과금(flow-based charging)을 수행한다. P-GW(50)는 GBR 베어러(Guaranteed Bit Rate (GBR) bearers)를 위한 QoS 집행을 수행한다. 또한, CDMA2000이나 WiMAX 네트워크와 같은 비3GPP(non-3GPP) 기술과의 인터워킹을 위한 이동성 엥커(mobility anchor) 역할도 수행한다.
본 발명에서, 상기 P-GW(50)는 사용자 데이터의 라우팅/포워딩을 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 P-GW(50)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.
PCRF(60)는 정책 제어 의사결정(policy control decision-making)을 수행하고, 플로우-기반의 과금(flow-based charging)을 수행한다.
HSS(70)는 HLR(Home Location Register)이라고도 불리며, EPS-subscribed QoS 프로파일(profile) 및 로밍을 위한 접속제어에 정보 등을 포함하는 SAE 가입 데이터(SAE subscription data)를 포함한다. 또한, 사용자가 접속하는 PDN에 대한 정보 역시 포함한다. 이러한 정보는 APN(Access Point Name) 형태로 유지될 수 있는데, APN는 DNS(Domain Name system) 기반의 레이블(label)로, PDN에 대한 엑세스 포인트 또는 가입된 IP 주소를 나타내는 PDN 주소를 설명하는 식별기법이다.
도 1에 도시된 바와 같이, EPS 네트워크 요소(EPS network elements)들 간에는 S1-U, S1-MME, S5/S8, S11, S6a, Gx, Rx 및 SG와 같은 다양한 인터페이스가 정의될 수 있다.
이하, 이동성 관리(mobility management; MM)의 개념과 이동선 관리(MM) 백오프 타이머(back-off timer)를 상세하게 설명한다. 이동성 관리(MM)는 E-UTRAN 상의 오버헤드와 UE에서의 프로세싱을 감소시키기 위한 절차이다.
이동성 관리(MM)가 적용되는 경우, 엑세스 네트워크에서 UE에 관련된 모든 정보는 데이터가 비활성화되는 기간 동안 해제될 수 있다. MME는 상기 Idle 구간 동안 UE 콘텍스트(context) 및 설정된 베어러에 관련된 정보를 유지할 수 있다.
네트워크가 ECM-IDLE 상태에 있는 UE에 접촉할 수 있도록, UE는 현재의 TA(Tracking Area)를 벗어날 때마다 네트워크에 새로운 위치에 관하여 알릴 수 있다. 이러한 절차는 “Tracking Area Update”라 불릴 수 있으며, 이 절차는 UTRAN(universal terrestrial radio access network)이나 GERAN(GSM EDGE Radio Access Network) 시스템에서 “Routing Area Update”라 불릴 수 있다. MME는 UE가 ECM-IDLE 상태에 있는 동안 사용자 위치를 추적하는 기능을 수행한다.
ECM-IDLE 상태에 있는 UE에게 전달해야 할 다운링크 데이터가 있는 경우, MME는 UE가 등록된 TA(tracking area) 상의 모든 기지국(eNodeB)에 페이징 메시지를 송신한다.
그 다음, 기지국은 무선 인터페이스(radio interface) 상으로 UE에 대해 페이징을 시작한다. 페이징 메시지가 수신됨에 따라, UE의 상태가 ECM-CONNECTED 상태로 천이하게 하는 절차를 수행한다. 이러한 절차는 “Service Request Procedure”라 부릴 수 있다. 이에 따라 UE에 관련된 정보는 E-UTRAN에서 생성되고, 모든 베어러는 재설정(re-establish)된다. MME는 라디오 베어러(radio bearer)의 재설정과, 기지국 상에서 UE 콘텍스트를 갱신하는 역할을 수행한다.
상술한 이동성 관리(MM) 절차가 수행되는 경우, MM(mobility management) 백오프 타이머가 추가로 사용될 수 있다. 구체적으로 UE는 TA를 갱신하기 위해 TAU(Tracking Area Update)를 송신할 수 있고, MME는 핵심 망의 혼잡(core network congestion)으로 인해 TAU 요청을 거절할 수 있는데, 이 경우 MM 백오프 타이머에 관련된 시간 값을 제공할 수 있다. 해당 시간 값을 수신함에 따라, UE는 MM 백오프 타이머를 활성화시킬 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 빗금친 블록은 무선 프로토콜 계층(radio protocol layer)을 나타내고, 빈 블록은 제어 평면의 기능적 개체(functional entity)를 나타낸다.
기지국은 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 단말로의 동적 자원 할당(dynamic resource allocation)와 같은 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM) 기능, (2) IP(Internet Protocol) 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 해독(encryption), (3) S-GW로의 사용자 평면 데이터의 라우팅(routing), (4) 페이징(paging) 메시지의 스케줄링 및 전송, (5) 브로드캐스트(broadcast) 정보의 스케줄링 및 전송, (6) 이동성과 스케줄링을 위한 측정과 측정 보고 설정.
MME는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 기지국들로 페이징 메시지의 분산, (2) 보안 제어(Security Control), (3) 아이들 상태 이동성 제어(Idle State Mobility Control), (4) SAE 베어러 제어, (5) NAS(Non-Access Stratum) 시그널링의 암호화(Ciphering) 및 무결 보호(Integrity Protection).
S-GW는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 페이징에 대한 사용자 평면 패킷의 종점(termination), (2) 단말 이동성의 지원을 위한 사용자 평면 스위칭.
도 3은 발명의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
상기 도 3의 (a)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타내며, 상기 도 3의 (b)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조의 일 예를 나타낸 블록도이다.
사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.
상기 도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다.
서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.
MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block)으로의 다중화/역다중화(‘/’의 의미는 ‘or’과 ‘and’의 개념을 모두 포함한다)를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.
RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.
RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다.
사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.
RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB(Signaling RB)와 DRB(Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 확립되면, 단말은 RRC 연결(RRC connected) 상태에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들(RRC idle) 상태에 있게 된다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.
전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
물리채널(Physical Channel)은 시간 영역에서 여러 개의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 여러 개의 부반송파(Sub-carrier)로 구성된다. 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌(Symbol)들로 구성된다. 자원블록은 자원 할당 단위로, 복수의 OFDM 심벌들과 복수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된다. 또한 각 서브프레임은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 즉, L1/L2 제어채널을 위해 해당 서브프레임의 특정 OFDM 심벌들(예, 첫 번째 OFDM 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. TTI(Transmission Time Interval)는 서브프레임 전송의 단위시간이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 및 ECM 상태를 예시하는 도이다.
도 4를 참조하면, 단말과 MME의 제어 평면에 위치한 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 단말이 네트워크에 어태치(attach)되었는지 디태치(detach)되었는지에 따라 EMM 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 등록 해제 상태(EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM-REGISTERED 상태 및 EMM-DEREGISTERED 상태는 단말과 MME에게 적용될 수 있다.
단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태에 있으며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말의 전원이 꺼지거나 무선 링크 실패인 경우(무선 링크 상에서 패킷 에러율이 기준치를 넘은 경우), 단말은 네트워크에서 디태치(detach)되어 EMM-DEREGISTERED 상태로 천이된다.
또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM 연결 상태(ECM-CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태(ECM-IDLE)가 정의될 수 있다. ECM-CONNECTED 상태 및 ECM-IDLE 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다.
또한, 단말과 기지국 간의 RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)에 있게 된다.
ECM 상태가 RRC 상태와 연동된 형태
ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. 즉, ECM 연결이 설정/해제되었다는 것은 RRC 연결과 S1 시그널링 연결이 모두 설정/해제되었다는 것을 의미한다.
네트워크는 ECM-CONNECTED & RRC-CONNECTED 상태에 있는 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다.
반면, 네트워크는 ECM-IDLE 상태에 있는 단말의 존재를 파악할 수 없으며, 코어 네트워크(CN: core network)가 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 관리한다. 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS에 의해 설정된 불연속 수신(DRX: Discontinuous Reception)을 수행한다. 즉, 단말은 단말-특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 시점(paging occasion)에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다.
또한, 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 네트워크는 단말의 컨텍스트(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(cell reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행할 수 있다. ECM 아이들 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라지는 경우, 단말은 트래킹 영역 업데이트(TAU: tracking area update) 절차를 통해 네트워크에 해당 단말의 위치를 알릴 수 있다.
반면, 단말이 ECM-CONNECTED & RRC-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-CONNECTED & RRC-CONNECTED 상태에서 네트워크는 단말이 속한 셀을 안다. 따라서, 네트워크는 단말로 또는 단말로부터 데이터를 전송 및/또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다.
위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM-CONNECTED & RRC-CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM-IDLE 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM-IDLE 상태에 있으며, 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청(service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM-CONNECTED 상태로 천이(transition)된다.
ECM 상태가 RRC 상태와 연동되지 않는 형태
ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성되지만, RRC 상태와 무관할 수 있다. 즉, 단말과 MME 간의 ECM 상태는 RRC 상태가 연결 상태에서 아이들 상태로 천이하더라도 연결 상태를 유지할 수 있다.
ECM-CONNECTED & RRC-CONNECTED 상태 및 ECM-IDLE 상태에서의 네트워크/기지국과 단말의 동작은 앞서 살펴본 ECM 상태가 RRC 상태와 연동된 형태에서의 내용과 동일할 수 있다.
ECM-CONNECTED & RRC-IDLE 상태에서의 네트워크는 ECM-CONNECTED 상태에서의 동작과 동일하게 수행하되, 기지국과 단말의 특정 단위로 단말의 이동성을 관리하고 MME/S-GW와의 연결(e.g., S1 시그널링 연결, S1 데이터 연결) 경로를 재설정할 수 있다.
따라서 단말은 자신의 상태에 따라 다른 동작을 아래와 같이 수행할 수 있다.
- ECM-IDLE: ECM 및 RRC 연결 상태 천이를 위한 메시지 전송
- ECM-CONNECTED & RRC-IDLE (radio link failure에 따른 단말의 RRC-IDLE 제외): RRC 연결 상태 천이 및 연결 재개를 위한 메시지 전송
- ECM-CONNECTED & RRC-IDLE (radio link failure에 따른 단말의 RRC-IDLE): RRC 연결 재설정을 위한 메시지 전송.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 베어러 구조를 예시한 도이다.
단말이 패킷 데이터 네트워크(PDN: Packet Date Network)에 연결될 때 PDN 연결(PDN connection)이 생성되고, PDN connection은 EPS 세션(session)으로도 불릴 수 있다. PDN은 사업자 외부 또는 내부 IP (internet protocol) 망으로 인터넷이나 IMS(IP Multimedia Subsystem)와 같은 서비스 기능을 제공한다.
EPS session은 하나 이상의 EPS 베어러(bearer)를 가진다. EPS bearer는 EPS에서 사용자 트래픽을 전달하기 위하여 단말과 PDN GW 간에 생성되는 트래픽의 전송 경로(transmission path)이다. EPS bearer는 단말 당 하나 이상 설정될 수 있다.
각 EPS bearer는 E-UTRAN 무선 액세스 베어러(E-RAB: E-UTRAN Radio Access Bearer) 및 S5/S8 bearer로 나누어질 수 있고, E-RAB 는 무선 베어러(RB: radio bearer), S1 bearer로 나누어질 수 있다. 즉, 하나의 EPS bearer는 각각 하나의 RB, S1 bearer, S5/S8 bearer 에 대응된다.
E-RAB은 단말과 EPC 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. E-RAB가 존재하면, E-RAB bearer와 EPS bearer는 일대일로 매핑된다. 데이터 무선 베어러(DRB: data radio bearer)는 단말과 eNB 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. DRB가 존재하면, DRB와 EPS bearer/E-RAB 는 일대일로 매핑된다. S1 bearer는 eNB와 S-GW 간에 EPS bearer의 패킷을 전달한다. S5/S8 bearer는 S-GW와 P-GW 간에 EPS bearer 패킷을 전달한다.
단말은 상향링크 방향의 EPS bearer 에 서비스 데이터 플로우(SDF: service data flow)를 바인딩(binding) 한다. SDF는 사용자 트래픽을 서비스 별로 분류(또는 필터링) 한 IP 플로우(flow) 또는 IP flow들의 모임이다. 복수의 SDF들은 복수의 상향링크 패킷 필터들을 포함함으로써 동일한 EPS bearer에 다중화될 수 있다. 단말은 상향링크에서 SDF와 DRB 간 binding하기 위하여 상향링크 패킷 필터와 DRB 간 매핑 정보를 저장한다.
P-GW 은 하향링크 방향의 EPS bearer에 SDF를 binding한다. 복수의 SDF들은 복수의 하향링크 패킷 필터들을 포함함으로써 동일한 EPS bearer에 다중화될 수 있다. P-GW는 하향링크에서 SDF와 S5/S8 bearer 간 binding 하기 위하여 하향링크 패킷 필터와 S5/S8 bearer 간 매핑 정보를 저장한다.
eNB은 상/하향링크에서 DRB와 S1 bearer 간 binding 하기 위하여 DRB와 S1 bearer 간 일대일 매핑을 저장한다. S-GW는 상/하향링크에서 S1 bearer와 S5/S8 bearer 간 binding 하기 위하여 S1 bearer와 S5/S8 bearer 간 일대일 매핑 정보를 저장한다.
EPS bearer는 기본 베어러(default bearer)와 전용 베어러(dedicated bearer) 두 종류로 구분된다. 단말은 PDN 당 하나의 default bearer와 하나 이상의 dedicated bearer 를 가질 수 있다. 하나의 PDN에 대하여 EPS 세션이 갖는 최소한의 기본 베어러를 default bearer라 한다.
EPS bearer는 식별자(identity)를 기반으로 구분될 수 있다. EPS bearer identity는 단말 또는 MME에 의해 할당된다. dedicated bearer(s)은 LBI(Linked EPS Bearer Identity)에 의해 default bearer와 결합된다.
단말은 초기 어태치 절차(initial attach procedure)를 통해 네트워크에 초기 접속하면, IP 주소를 할당 받아 PDN connection이 생성되고, EPS 구간에서 default bearer가 생성된다. default bearer는 단말과 해당 PDN 간 트래픽이 없는 경우에도 단말이 PDN 연결이 종료되지 않는 한 해제되지 않고 유지되며, 해당 PDN 연결을 종료될 때 default bearer도 해제된다. 여기서, 단말과 default bearer를 구성하는 모든 구간의 bearer가 활성화되는 것은 아니고, PDN과 직접 연결되어 있는 S5 bearer는 유지되고, 무선 자원과 연관이 있는 E-RAB bearer (즉, DRB and S1 bearer)는 해제된다. 그리고, 해당 PDN에서 새로운 트래픽이 발생되면 E-RAB bearer가 재설정되어 트래픽을 전달한다.
단말이 default bearer를 통해 서비스(예를 들어, 인터넷 등)를 이용하는 중에, default bearer만으로 QoS(Quality of Service)를 제공 받기 불충분한 서비스(예를 들어, VoD(Videon on Demand) 등)를 이용하게 되면 단말에서 요구할 때(on-demand) dedicated bearer가 생성된다. 단말의 트래픽이 없는 경우 dedicated bearer는 해제된다. 단말이나 네트워크는 필요에 따라 복수의 dedicated bearer를 생성할 수 있다.
단말이 어떠한 서비스를 이용하는지에 따라 IP flow는 다른 QoS 특성을 가질 수 있다. 네트워크는 단말을 위한 EPS session을 확립/변경(establish/modification) 시 네트워크 자원의 할당 내지 QoS 에 대한 제어 정책을 결정하여 EPS session이 유지되는 동안 이를 적용한다. 이를 PCC (Policy and Charging Control)라 한다. PCC 규칙(PCC rule)은 오퍼레이터 정책(예를 들어, QoS 정책, 게이트 상태(gate status), 과금 방법 등)을 기반으로 결정된다.
PCC 규칙은 SDF 단위로 결정된다. 즉, 단말이 이용하는 서비스에 따라 IP flow는 다른 QoS 특성을 가질 수 있으며, 동일한 QoS를 가진 IP flow들은 동일한 SDF로 맵핑되고, SDF는 PCC 규칙을 적용하는 단위가 된다.
이와 같은 PCC 기능을 수행하는 주요 엔터티로 PCRF(Policy and Charging Control Function)와 PCEF(Policy and Charging Enforcement Function)가 이에 해당될 수 있다.
PCRF는 EPS session을 생성 또는 변경할 때 SDF 별로 PCC 규칙을 결정하여 P-GW(또는 PCEF)로 제공한다. P-GW는 해당 SDF에 대해 PCC 규칙을 설정한 뒤, 송/수신되는 IP 패킷마다 SDF를 검출하여 해당 SDF에 대한 PCC 규칙을 적용한다. SDF가 EPS을 거쳐 단말에게 전송될 때 P-GW에 저장되어 있는 QoS 규칙에 따라 적합한 QoS를 제공해 줄 수 있는 EPS bearer로 맵핑된다.
PCC 규칙은 동적 PCC 규칙(dynamic PCC rule)과 미리 정의된 PCC 규칙(pre-defined PCC rule)으로 구분된다. 동적 PCC 규칙은 EPS session 확립/변경(establish/modification) 시 PCRF에서 P-GW로 동적으로 제공된다. 반면, 미리 정의된 PCC 규칙은 P-GW에 미리 설정되어 있어 PCRF에 의해 활성화/비활성화된다.
EPS 베어러는 기본 QoS 파라미터로 QoS 클래스 식별자(QCI: QoS Class Identifier)와 할당 및 보유 우선 순위(ARP: Allocation and Retention Priority)를 포함한다.
QCI는 bearer 레벨 패킷 포워딩 처리(treatment)를 제어하는 노드-특정(node-specific) 파라미터들에 접근하기 위한 기준으로 사용되는 스칼라(scalar)로서, 스칼라 값은 네트워크 오퍼레이터에 의하여 미리 설정(pre-configured)되어 있다. 예를 들어, 스칼라는 정수값 1 내지 9 중 어느 하나로 미리 설정될 수 있다.
ARP의 주된 목적은 자원이 제한되는 경우, bearer의 establishment 또는 modification 요청이 받아들여질 수 있는지 또는 거절되어야 하는지 결정하기 위함이다. 또한, ARP는 예외적인 자원 제한(예를 들어, 핸드오버 등) 상황에서, eNB에 의해 어떠한 bearer(s)를 드랍(drop)할 지 결정하는데 사용될 수 있다.
EPS bearer는 QCI 자원 형태에 따라 보장된 비트율(GBR: Guaranteed Bit Rate)형 bearer와 비 보장된 비트율(non-GBR) 형 bearer로 구분된다. Default bearer는 항상 non-GBR 형 bearer이고, dedicated bearer는 GBR형 또는 non-GBR형 bearer일 수 있다.
GBR 형 베어러는 QCI와 ARP 외에 QoS 파라미터로써 GBR과 최대 비트율(MBR: Maximum Bit Rate)를 가진다. MBR은 bearer별로 고정된 자원을 할당(대역폭 보장) 받는 것을 의미한다. 반면, non-GBR형 bearer는 QCI와 ARP 이외에 QoS 파라미터로서 결합된 MBR(AMBR: Aggregated MBR)을 가진다. AMBR은 자원을 bearer 별로 할당 받지 못하는 대신 다른 non-GBR형 bearer들과 같이 사용할 수 있는 최대 대역폭을 할당 받는 것을 의미한다.
위와 같이 EPS bearer의 QoS가 정해지면, 각 인터페이스마다 각각의 bearer의 QoS가 정해진다. 각 인터페이스의 bearer는 EPS bearer의 QoS를 인터페이스 별로 제공하므로, EPS bearer와 RB, S1 bearer 등은 모두 일대일 관계를 가진다.
단말이 default bearer를 통해 서비스를 이용하는 중에, default bearer만으로 QoS를 제공 받기 불충분한 서비스를 이용하게 되면 단말의 요청에 의해(on-demand)로 dedicated bearer가 생성된다.
도 6은 본 발명의 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 EMM 등록 상태에서 제어 평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane)의 전송 경로를 예시하는 도이다.
도 6의 (a)는 ECM-CONNECTED 상태를 예시하고, 상기 도 6의 (b)는 ECM-IDLE를 예시한다.
단말이 네트워크에 성공적으로 어태치(attach)하여 EMM-Registered 상태가 되면 EPS 베어러를 이용하여 서비스를 제공받는다. 상술한 바와 같이, EPS 베어러는 구간 별로 DRB, S1 베어러, S5 베어러로 나뉘어져 구성된다.
도 6의 (a)와 같이, 사용자 트래픽이 있는 ECM-CONNECTED 상태에서는 NAS 시그널링 연결 즉, ECM 연결(즉, RRC 연결과 S1 시그널링 연결)이 설정된다. 또한, MME와 SGW 간에 S11 GTP-C(GPRS Tunneling Protocol Control Plane) 연결이 설정되고, SGW와 PDN GW 간에 S5 GTP-C 연결이 설정된다.
또한, ECM-CONNECTED 상태에서는 DRB, S1 베어러 및 S5 베어러가 모두 설정(즉, 무선 또는 네트워크 자원 할당)된다.
도 6의 (b)와 같이, 사용자 트래픽이 없는 ECM-IDLE 상태에서는 ECM 연결(즉, RRC 연결과 S1 시그널링 연결)은 해제된다. 다만, MME와 SGW 간의 S11 GTP-C 연결 및 SGW와 PDN GW 간의 S5 GTP-C 연결은 설정이 유지된다.
또한, ECM-IDLE 상태에서는 DRB와 S1 베어러는 모두 해제되나, S5 베어러는 설정(즉, 무선 또는 네트워크 자원 할당)을 유지한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트래킹 영역 업데이트 절차(Tacking Area Update Procedure:TAU)의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, ECM-IDLE 상태인 단말의 TAU 타이머가 경과하거나 단말이 다른 트래킹 영역으로 이동한 경우, 단말은 MME에게 트래킹 영역(TA)를 보고하기 위해서 TAU 절차가 개시 된다.
단말은 TAU 요청 메시지를 기지국을 통해서 MME에게 전송함으로써, TAU 절차를 개시한다(S7010).
TAU 요청 메시지는 RRC 연결에서 RRC 연결 셋업 완료(RRC Connection Setup Complete)메시지에 포함되어 전달되고, S1 시그널링 연결에서 초기 UE 메시지(Initial UE message)에 포함되어 전달된다.
TAU 요청 메시지를 수신한 MME가 이전 노드(즉, 서빙 MME 또는 이전 SGSN)과 상이하면(즉, MME가 변경된 경우), 새로운 MME(new MME, 또는 타겟 MME)는 서빙 MME(또는 이전 SGSN)로부터 단말의 정보를 획득하기 위하여 서빙 MME(또는 이전 SGSN)에게 컨텍스트 요청 메시지(Context Request message)를 전송한다.
컨텍스트 요청 메시지가 서빙 MME(또는 이전 SGSN)에게 전송되면, 서빙 MME(또는 이전 SGSN)는 단말의 정보가 포함된 컨텍스트 응답 메시지로 응답한다(S7020).
단말과 타겟 MME 및 HSS는 인증 기능(authentication fuction) 및 보안(Security)(또는 암호화(Ciphering) 절차를 수행한다.
타겟 MME는 서빙 MME에게 컨텍스트 확인 메시지(Context Acknowledge message)를 전송하여 단말의 정보가 전송되었다는 것을 알린다(S7030).
타겟 MME가 타겟 S-GW를 선택한 경우, 타겟 MME는 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지를 통해 서빙 MME(또는, 이전 SGSN)에게 S-GW의 변경 지시 정보를 전달한다. S-GW의 변경 지시 정보는 새로운 S-GW가 선택되었음을 지시한다.
이후, 타겟 MME는 S-GW를 이전(relocate)할지 결정한다. S-GW가 더 이상 UE에게 서비스를 제공할 수 없을 때, S-GW는 이전(relocate)된다. 또한, 타겟 MME는 새로운 S-GW(타겟 S-GW)가 UE에게 더 오래 서비스를 제공하고 및/또는 단말에게 P-GW 경로가 더 적합할 것으로 예상되거나 또는 타겟 S-GW가 P-GW와 동일하게 위치(co-locate)한다면 S-GW의 이전을 결정할 수도 있다.
타겟 MME가 새로운 S-GW를 선택한 경우, 타겟 MME는 세션 생성 요청(Create Session Request) 메시지를 PDN 연결 별로 선택된 타겟 S-GW에게 전송한다(S7040).
필요한 경우, 타겟 S-GW는 PDN-GW에게 PDN 연결 별로 베어러 수정 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 전송한다(S7050).
필요한 경우, PDN-GW는 PCRF와 IP-CAN(IP connectivity access network) 세션 수정(modification) 절차를 수행할 수 있다(S7060).
PDN-GW는 타겟 S-GW로부터 수정 베어러 요청(Modify Bearer Request) 메시지를 수신한 경우, 이에 대한 응답으로 수정 베어러 응답(Modify Bearer Response) 메시지를 타겟 S-GW에게 전송한다(S7070).
타겟 S-GW는 자신의 베어러 컨텍스트를 업데이트한다. 이로 인하여 타겟 S-GW는 베어러 PDU를 기지국으로부터 수신할 때 P-GW에게 라우팅할 수 있다.
타겟 S-GW는 세션 생성 요청(Create Session Request)에 대한 응답으로 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 타겟 MME에게 전송한다(S7080).
이때, 타겟 S-GW는 하향링크 데이터 전달을 위해 할당된 임시 IP 주소(IP Address) 및 TEID를 세션 생성 응답(Create Session Response) 메시지를 통해 타겟 MME에게 전달한다.
타겟 MME는 위치 갱신 요청(Update Location Request) 메시지를 HSS에게 전송한다(S7090).
HSS는 위치 취소(Cancel Location) 메시지를 서빙 MME(또는, 이전 SGSN)에게 전송한다(S7100).
서빙 MME(또는, 이전 SGSN)는 위치 취소(Cancel Location) 메시지에 대한 응답으로 위치 취소 확인(Cancel Location Acknowledge) 메시지를 HSS에게 전송한다(S7110).
이전 SGSN이 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지를 수신하고 단말이 Iu 인터페이스를 통해 연결된 경우, 이전 SGSN은 Iu 해제 명령(Iu Release Command) 메시지를 RNC에게 전송한다(S7120).
RNC는 Iu 해제 명령(Iu Release Command) 메시지에 대한 응답으로 Iu 해제 완료(Iu Release Complete) 메시지를 이전 SGSN에게 전송한다(S7130).
HSS는 위치 갱신 요청(Update Location Request) 메시지에 대한 응답으로 위치 갱신 확인(Update Location Acknowledge) 메시지를 타겟 MME에게 전송한다(S7140).
S7030 단계의 컨텍스트 확인(Context Acknowledge) 메시지 내에서 S-GW 변경 지시가 수신된 경우, 서빙 MME/이전 SGSN은 세션 삭제 요청(Delete Session Request) 메시지를 S-GW에게 전송함으로써 MME 또는 SGSN EPS 베어러 자원을 해제한다(S7150).
이때, 서빙 MME/이전 SGSN는 하향링크 데이터 전달을 위해 할당된 임시 IP 주소(IP Address) 및 TEID를 세션 삭제 요청(Delete Session Request) 메시지를 통해 이전 S-GW에게 전달한다.
S-GW는 세션 삭제 요청(Delete Session Request) 메시지에 대한 응답으로 세션 삭제 응답(Delete Session Response) 메시지를 서빙 MME/이전 SGSN에게 전송한다(S7160).
타겟 MME는 TAU 승낙(TAU Accept) 메시지를 단말에게 전송한다(S7170). 이때, 타겟 MME가 새로운 전역적 고유 임식 식별자(GUTI: Globally Unique Temporary Identity)를 단말에게 할당한 경우, 할당된 GUTI가 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 포함될 수 있다.
GUTI가 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 포함되면, 단말은 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 대한 응답으로 TAU 완료(TAU Complete) 메시지를 타겟 MME에게 전송한다(S7180).
본 발명은 이와 같은 TAU 절차에서 MME가 변경된 경우, 변경된 MME의 정보를 다른 MME들에게 전송하기 위한 방법을 제안한다.
도 8은 QoS(Quality of Service) 관리를 위한 파라미터 구성의 일 예를 나타낸 도이다.
도 8을 참조하면, 무선 통신 시스템은 사용자 트래픽을 서비스 별로 분류한 하나 이상의 IP flow로 구성된 SDF(Service Data Flow) 단위와 하나 이상의 SDF가 전송되는 논리적 경로인 EPS 베어러 단위로 QoS 정책(QoS Policy)을 적용한다. 즉, 아래와 같은 QoS 파라메터에 의해 송수신되는 데이터의 QoS가 관리된다.
Resource type: 대역폭 보장여부
GBR(Guaranteed bit rate): 보장된 최소 대역폭
MBR(Maximum bit rate): 허용된 최대 대역폭
APN-AMBR(Access Point Name-Aggregate Maximum Bit Rate): APN당 허용된 최대 대역푝
UE-AMBR: 단말 당 허용된 최대 대역폭
QoS 파라미터인 MBR, APN-AMBR, UE-AMBR에서 명시한 대역폭 이상으로 패킷이 유입되면, 아래 언급된 각 개체들은 초과 유입된 패킷을 폐기한다.
하향링크 데이터에 대한 rate policing
1차: P-GW는 유입된 각 SDF에 대한 MBR을 초과하는 패킷 폐기
2차: P-GW는 각 GBR EPS 베어러에 에 유입된 하나 이상의 SDF에 대한 MBR을 초과하는 패킷 폐기 및 모든 Non-GBR EPS 베어러에 유입된 하나 이상의 SDF에 대한 APN-AMBR을 초과하는 패킷 폐기
3차: 기지국은 모든 NoN-GBR EPS 베어러에 유입된 하나 이상의 SDF에 대한 UE-AMBR을 초과하는 패킷 폐기
상향링크 데이터에 대한 rate policing
1차: 단말은 MBR(GBR) 및 APN-AMBR(Non-GBR)을 초과하는 패킷 폐기
2차: 기지국은 MBR(GBR) 및 UE-AMBR(Non-GBR)을 초과하는 패킷 폐기
3차: P-GW은 모든 Non-GBR EPS 베어러에 유입된 하나 이상의 SDF에 대한 APN-AMBR을 초과하는 폐기 및 각 SDF 에 대한 MBR을 초과하는 패킷 폐기
이와 같은 QoS 파라미터들은 단말들 각각에 적용되는 것으로써, 각 단말에 적용되는 QoS 파라미터들을 초과하는 패킷들은 폐기된다. 또한, 각 단말의 QoS 파라미터들에 의해서 각 단말의 데이터 전송률의 향상에 한계가 있다는 문제점이 존재한다.
따라서, 본 명세서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 하나의 무선장치 내 포함되는 다수의 통신 장치들을 이용하여 동일한 게이트웨이로부터 서비스를 제공받는 데이터 부스팅 제어(data boosting control) 방법에 대해 제공한다.
본 명세서에서 기술되는 데이터 부스팅 방법은 하나의 무선 장치 내 포함되는 하나 또는 그 이상의 통신 장치들을 통해 서비스를 제공받음으로써 데이터 전송률을 높이는 방법의 하나로 해석될 수 있다.
상기 무선 장치 내 포함되는 통신 장치들은 후술할 바와 같이, 상기 무선 장치의 특정 계층을 공유하게 된다.
도 9는 본 발명이 적용되는 무선 장치의 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
본 명세서에서 기술되는 무선 장치는 하나 또는 그 이상의 통신 장치들을 포함하는 사용자 플랫폼(User Platform)을 의미할 수 있다.
상기 통신 장치는 외부와 통신을 수행할 수 있도록 구현된 통신 모뎀 자체를 의미할 수도 있고, 상기 통신 모뎀을 포함하는 장치를 의미할 수 있다.
즉, 상기 무선 장치는 동일하거나 또는 서로 다른 무선 접속 기술(Radio Access Technology:RAT)들을 가지는 통신 장치들을 포함하는 장치를 의미할 수 있다.
따라서, 상기 통신 장치는 무선 단말, 통신 모뎀 등으로 표현될 수도 있다.
또한, 상기 무선 장치는 3GPP에서 정의되는 UE와 동일한 의미로 사용될 수 있으나, 이보다 더 넓은 의미로 해석되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 상기 무선 장치는 일례로, 자동차 등일 수 있다.
또한, 상기 통신 장치는 제 1 통신 장치와 하나 또는 그 이상의 제 2 통신 장치들을 포함할 수 있다.
상기 제 1 통신 장치는 동일한 사용자 플랫폼에서 네트워크 망에 처음으로 접속하는 통신 장치를 의미하는 것으로, 마스터(master) 단말, 스페셜(special) 단말, 프라이머리(primary) 단말, 제 1 단말 등으로 호칭 또는 표현될 수 있다.
이하에서, 상기 제 1 통신 장치는 ‘S(special)-UE’로 간략히 표현하기로 한다.
또한, 제 2 통신 장치는 네트워크 망에 후속적으로(또는 제 1 통신 장치 이후에) 접속하는 통신 장치를 의미하는 것으로, 슬레이브(slave) 단말, 가상(virtual) 단말, 세컨더리(secondary) 단말, 제 2 단말 등으로 호칭 또는 표현될 수 있다.
이하에서, 상기 제 2 통신 장치는 ‘V(Virtual)-UE’로 간략히 표현하기로 한다.
즉, 상기 제 2 통신 장치는 동일한 사용자 플랫폼에서 이미 S-UE가 존재하는 경우, 네트워크 망에 추가적으로 접속하는 통신 장치를 의미한다.
또한, 상기 사용자 플랫폼 내 통신 장치들은 도 9 (a)에 도시된 바와 같이 응용 계층, 전송 계층 및 네트워크 계층을 공유할 수 있다.
이때, 네트워크 계층에서 Adaptation은 사용자 플랫폼이 다수의 통신 장치들을 통해서 상향링크 데이터를 기지국에 전송하는 경우, 어떤 통신 장치를 통해서 상향링크 데이터를 전송할지 결정하는 역할을 수행한다. 즉, Adaptation은 상향링크 데이터의 라우팅 경로를 결정한다.
또한, 각각의 통신 장치는 도 9 (b)에 도시된 바와 같이, 개별적으로 NAS 계층, RRC 계층, MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층 및 PHY 계층을 포함할 수 있다.
사용자 플랫폼을 구성하는 각 계층은 물리적으로 동일한 위치에 배치되거나, 분산된 위치에 배치될 수 있다.
이때, S-UE가 유휴 상태로 천이되는 경우, V-UE들 중 하나의 V-UE가 S-UE가 될 수 있다.
이와 같이, 다수의 통신 장치들이 하나의 사용자 플랫폼 내에 구성되는 경우, 각각의 통신 장치는 개별적으로 네트워크 망에 접속하여 데이터를 송수신할 수 있다.
여기서, 상기 다수의 통신 장치들은 동일한 RAT을 사용할 수 있고, 또는 서로 다른 RAT을 사용할 수도 있다.
하지만, 상기 사용자 플랫폼 내 각각의 통신 장치는 서로 다른 IP 주소를 할당 받기 때문에 동일한 게이트웨이로부터 동일한 서비스를 제공받을 수 없다.
따라서, 상기 사용자 플랫폼이 다수의 통신 장치들을 포함하더라도 상기 사용자 플랫폼은 각 통신 장치의 QoS 파라미터에 의한 최대 데이터 전송률을 초과하지 못할 수 있다.
따라서, 이하에서는 다수의 통신 단말들을 포함하는 사용자 플랫폼에서 각각의 통신 장치에 동일한 IP 주소를 할당함으로써 다수의 통신 장치들을 이용하여 데이터 전송률을 향상시키기 위한 방법 즉, 데이터 부스팅을 수행하기 위한 방법에 대해 살펴본다.
도 10은 본 발명이 적용되는 사용자 플랫폼(User Platform)과 기지국간의 데이터 송수신 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 10에서, S-UE 및 V-UE는 동일한 IP 주소를 할당 받은 상태라고 가정한다.
서비스 서버는 인터넷 망을 통해서 셀룰러 네트워크 망의 게이트웨이로 상기 서비스 서버에서 제공하는 서비스와 관련된 데이터를 전송한다.
상기 셀룰러 네트워크 망은 기지국, 상기 게이트웨이를 포함할 수 있다.
상기 게이트웨이는 S-GW 또는 P-GW 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 게이트웨이는 사용자 플랫폼 내 통신 장치로 전송하고자 하는 하향링크 데이터를 기지국으로 전송하고, 상기 기지국은 수신된 하향링크 데이터를 사용자 플랫폼의 적어도 하나의 통신 장치로 전송한다.
이때, S-UE 및 V-UE는 동일한 IP 주소를 가지고 있기 때문에, 상기 사용자 플랫폼은 상기 게이트웨이로부터 하나의 UE만이 아닌 상기 사용자 플랫폼에 구성된 두 개의 UE(S-UE, V-UE)들을 통해서 하향링크 데이터를 전송받을 수 있다.
상기 게이트웨이로부터 전송되는 하향링크 데이터는 기지국을 통해 상기 사용자 플랫폼으로 전송된다.
여기서, 상기 기지국은 상기 S-UE 및 V-UE가 하나의 사용자 플랫폼을 구성하는 것을 알 수 없다. 따라서, 상기 기지국은 상기 게이트웨이로부터 전송되는 하향링크 데이터를 상기 S-UE 및 V-UE로 전달하는 역할만 한다.
즉, 상기 게이트웨이는 S-UE 및 V-UE에게 동일한 IP 주소를 할당하고, 상기 할당된 IP 주소를 목적지 주소로 하여 상기 사용자 플랫폼으로 데이터를 전송하는 경우, S-UE 뿐만 아니라 V-UE도 데이터를 수신할 수 있기 때문에 데이터 전송률이 향상될 수 있다.
이때, S-UE 및 V-UE는 서로 링크된(linked) 단말에 해당된다.
여기서, 링크된 단말이란 단말들이 동일한 사용자 플랫폼에 포함되어 있으며, 상기 사용자 플랫폼의 상위 계층(응용 계층, 전송 계층, 네트워크 계층)을 공유하는 단말을 의미할 수 있다.
사용자 플랫폼을 구성하는 각각의 통신 장치(예:S-UE,V-UE)는 동일한 프로토콜로 셀룰러 네트워크 망의 네트워크 엔터티(또는 네트워크 노드)(예를 들면, 기지국, MME 등)과 통신을 수행한다.
상기 네트워크 엔터티 또는 네트워크 노드는 상기 사용자 플랫폼을 구성하는 각각의 통신 장치(S-UE, V-UE) 각각을 동일한 프로토콜을 통해 독립적으로 또는 개별적으로 처리한다.
또한, 동일한 사용자 플랫폼을 구성하는 각각의 통신 장치는 개별적으로 셀룰러 네트워크 망과 통신을 수행해야 되기 때문에, 각각의 통신 장치는 개별적으로 셀룰러 네트워크 망에 가입되어야 한다. 즉, 상기 사용자 플랫폼은 상기 사용자 플랫폼을 구성하는 통신 장치의 총 개수만큼 망에 가입이 되어야 한다.
이처럼, 본 명세서에서 제안하는 방법은 동일한 사용자 플랫폼에 포함된 다수의 링크된 통신 장치들을 통해서 동일한 서비스를 제공받음으로써 데이터 전송률을 향상시킬 수 있게 된다.
도 11은 본 발명이 적용되는 QoS(Quality of Service) 관리를 위한 파라미터 구성의 일 예를 나타낸 도이다.
앞서 살핀 것처럼, 특정 사용자 플랫폼 내 서로 링크된 다수의 통신 장치들에게 동일한 IP 주소를 할당함으로써, 상기 특정 사용자 플랫폼에 제공되는 서비스의 데이터 전송률을 향상시키기 위해서는 도 11에 도시된 바와 같이, 별도의 rate policing이 적용되어야 한다.
도 11에 도시된 바와 같이, SDF 1은 2개의 Default Bearer를 통해서 V-UE 및 S-UE로 각각 전송되며, SDF 2는 2개의 Dedicated Bearer를 통해서 V-UE 및 S-UE로 각각 전송된다.
즉, 하나의 SDF는 서로 다른 통신 장치로의 다중 경로가 존재하기 때문에 이를 고려한 아래와 같은 rate policing이 적용될 필요가 있다.
본 명세서에서 제안하는 데이터 부스팅을 위해 고려해야 할 rate policing에 대해 살펴본다.
먼저, 게이트웨이의 동작은 SDF 측면과 데이터 송수신을 위한 논리적 경로(예를 들면, EPS Bearer 등) 측면에서 구분할 수 있다.
게이트웨이는 각 SDF에 매핑되는 다중 경로를 고려한 MBR(Max Bit Rate)로 핸들링한다.
예를 들면, 상기 MBR은 하나의 SDF에 매핑되어 다중 경로를 구성하는 모든 단말들 각각의 MAX Bit Rate를 합친 값이다.
또한, 상기 게이트웨이는 다중 경로를 구성하는 단말 각각의 QoS 파라미터(예를 들면, MBR, APN-AMBR, UE-AMBR)을 초과하지 않도록 하향링크 데이터를 분배한다.
다음으로, 사용자 플랫폼의 서브계층(adaptation) 동작은 데이터 논리적 경로 측면을 고려할 수 있다.
즉, 상기 사용자 플랫폼의 서브계층은 다중 경로를 구성하는 단말 각각의 MBR, APN-AMBR을 초과하지 않도록 상향링크 데이터를 분배하도록 동작한다.
이와 같이, 본 명세서에서 제안하는 방법은 동일한 IP 주소를 할당 받은 다수의 통신 장치들에게 별도의 rate policing을 적용함으로써, 하나의 통신 장치를 통해서 데이터를 수신하는 것보다 사용자 플랫폼에 제공되는 서비스의 데이터 전송율을 향상시킬 수 있다.
또한, 동일한 IP 주소를 링크된 단말들에게 할당하여 데이터를 송수신함으로써 데이터 전송률을 향상 시킴으로써, 기존의 LTE 기술에서 망을 변경하지 않고, 차세대 이동통신 표준에서 요구하는 서비스의 요구사항(예를 들면, 데이터 쓰루풋(처리율) 등)을 만족시킬 수 있다.
즉, 본 발명에서 사용자 플렛폼을 구성하는 다수의 단말들은 서로 링크되어 있으며 LTE 기술의 단말과 기지국 간의 인터페이스 및 단말과 MME 간의 인터페이스의 변경 없이 데이터 쓰루풋을 향상시키기 위하여 동일한 IP address를 할당 받는다.
또한, 서로 링크된 다수의 단말들을 관리하는 MME들간의 세션 설정을 위한 절차의 연동을 통해서 동일한 IP 주소를 할당 받아 각각의 데이터 송수신을 위한 세션을 설정할 수 있다.
즉, MME는 단말로부터 세션 설정을 요청하는 메시지를 수신한 경우, 이를 단말과 링크된 단말들을 관리하는 MME들에게 알려줌으로써 세션 설정 절차에서 링크된 단말들 간에 동일한 IP 주소가 할당되게 할 수 있다.
각각의 세션을 설정하면서 동일한 IP address를 할당 받기 위해서
이 경우, 기지국과 단말간의 인터페이스의 변경은 없기 때문에, 기지국은 단말이 동일한 IP address를 가지고 서로 링크되어 있다는 것을 알 수 없으며, Core 단에서 가입자의 정보 및 HSS의 단말 정보를 저장해서 관리할 수 있다.
이와 같은 방법을 이용하면 단말들은 동일한 IP address를 가지고 있기 때문에, 동일한 서비스를 제공하기 위한 데이터를 다수의 단말을 통해서 수신할 수 있으며, 다수의 단말이 동일한 서비스를 제공하기 위한 데이터를 수신하기 때문에 데이터 쓰루풋이 향상되는 효과가 있다.
또한, 하나의 사용자 플랫폼을 구성하는 다수의 단말들을 페이징 메시지를 통해서 동시에 일괄적으로 활성화 시킬 수 있는 효과가 있다.
이를 위해서, 각각의 단말을 관리하는 MME들은 자신이 관리하는 단말과 링크된 다른 단말들을 관리하는 MME를 인식하고 있어야 한다.
즉, 하나의 사용자 플랫폼을 구성하는 다수의 단말들을 통해서 데이터를 송수신하기 위한 다중 경로를 생성하고, 다수의 단말들을 동시에 일괄적으로 페이징 메시지를 통해서 활성화 시키기 위해서 링크된 단말들을 관리하는 MME들은 서로를 인식하고 있어야 한다.
하지만, 단말의 이동에 따라 TA가 변경되어 단말을 관리하는 MME가 변경된 경우, 이를 단말과 링크된 다른 단말을 관리하는 MME들이 인식할 수 없다는 문제점이 존재한다.
따라서, 본 발명은 단말의 TA가 변경되어 MME가 변경된 경우, 단말과 링크된 다른 단말을 관리하는 MME가 변경된 MME를 인식하기 위한 방법 및 장치를 제안한다.
도 12는 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 전송하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 단말의 위치 갱신에 따라 변경된 MME가 단말과 링크된 다른 단말들을 관리하는 MME들에게 단말의 컨텍스트 정보 및 변경된 MME의 정보를 전송함으로써, 링크된 다른 단말들을 관리하는 MME들은 MME가 변경되었다는 것을 인식할 수 있다.
먼저, S12010 단계 및 S12020 단계는 도 7의 S7010 단계 및 S7020과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
이때, 서빙 MME로부터 컨텍스트 응답 메시지를 통해서 타겟 MME로 전송되는 단말의 컨텍스트 정보는 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들의 정보(예를 들면, 단말 식별자(Identifier:ID), IMSI/GUTI 등), 이들을 관리하는 MME들의 정보(예를 들면, MME 식별자 등), 단말에게 할당된 게이트 웨이를 식별하기 위한 게이트웨이 식별자, 및 단말과 상기 게이트웨이 간에 설정된 세션을 나타내는 세션 식별자를 포함할 수 있다.
단말과 타겟 MME 및 HSS는 인증 기능(authentication fuction) 및 보안(Security)(또는 암호화(Ciphering) 절차를 수행한다.
타겟 MME는 서빙 MME에게 컨텍스트 확인 메시지(Context Acknowledge message)를 전송하여 단말의 정보가 전송되었다는 것을 알린다(S12030).
타겟 MME는 서빙 MME로부터 전송 받은 단말의 컨텍스트 정보를 통해서 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들 및 이들을 관리하는 적어도 하나의 MME들을 알 수 있다.
타겟 MME는 단말의 컨텍스트 정보를 통해서 알게된 적어도 하나의 MME들에게 MME의 변경을 알리는 변경 메시지를 전송한다(S12040).
변경 메시지는 변경된 MME의 정보, 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들의 정보 및 이들을 관리하는 적어도 하나의 MME들의 정보를 포함할 수 있다.
이하, S12050 단계 내지 S12190 단계는 도 7의 S7040 단계 내지 S7180과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
이와 같은 방법을 통해서, 단말과 링크된 하나 또는 다수의 단말을 관리하는 MME들은 단말의 위치 갱신에 따른 MME의 변경이 발생한 경우, 변경된 MME로부터 전송된 정보를 통해서 MME의 변경을 인식할 수 있다.
도 13는 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 전송하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 13를 참조하면, 단말의 위치 갱신에 따라 변경된 MME가 단말과 링크된 다른 단말들을 관리하는 MME들에게 단말의 컨텍스트 정보 및 변경된 MME의 정보를 도 12에서 설명한 시점과는 다른 시점에 전송함으로써, 링크된 다른 단말들을 관리하는 MME들은 MME가 변경되었다는 것을 인식할 수 있다.
먼저, S13010 단계 및 S13080 단계는 도 7의 S7010 단계 및 S7080과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
이때, S13020에서 서빙 MME로부터 컨텍스트 응답 메시지를 통해서 타겟 MME로 전송되는 단말의 컨텍스트 정보는 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들의 정보(예를 들면, 단말 식별자(Identifier:ID), IMSI/GUTI 등), 이들을 관리하는 MME들의 정보(예를 들면, MME 식별자 등), 단말에게 할당된 게이트 웨이를 식별하기 위한 게이트웨이 식별자, 및 단말과 상기 게이트웨이 간에 설정된 세션을 나타내는 세션 식별자를 포함할 수 있다.
타겟 MME는 서빙 MME로부터 전송 받은 단말의 컨텍스트 정보를 통해서 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들 및 이들을 관리하는 적어도 하나의 MME들을 알 수 있다.
S13080 단계에서 타겟 S-GW로부터 세션 생성 응답 메시지를 수신한 타겟 MME는 단말의 컨텍스트 정보를 통해서 알게된 적어도 하나의 MME들에게 MME의 변경을 알리는 변경 메시지를 전송한다(S13090).
변경 메시지는 변경된 MME의 정보, 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들의 정보 및 이들을 관리하는 적어도 하나의 MME들의 정보를 포함할 수 있다.
이하, S13100 단계 내지 S13190 단계는 도 7의 S7090 단계 내지 S7180과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
도 14는 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 전송하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 단말의 위치 갱신에 따라 MME가 변경된 경우, HSS가 단말과 링크된 다른 단말들을 관리하는 MME들에게 단말의 컨텍스트 정보 및 변경된 MME의 정보를 전송함으로써, 링크된 다른 단말들을 관리하는 MME들은 MME가 변경되었다는 것을 인식할 수 있다.
먼저, S14010 단계 및 S14090 단계는 도 7의 S7010 단계 및 S7090과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
이때, S14020 단계에서 서빙 MME로부터 컨텍스트 응답 메시지를 통해서 타겟 MME로 전송되는 단말의 컨텍스트 정보는 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들의 정보(예를 들면, 단말 식별자(Identifier:ID), IMSI/GUTI 등), 이들을 관리하는 MME들의 정보(예를 들면, MME 식별자 등), 단말에게 할당된 게이트 웨이를 식별하기 위한 게이트웨이 식별자, 및 단말과 상기 게이트웨이 간에 설정된 세션을 나타내는 세션 식별자를 포함할 수 있다.
타겟 MME는 서빙 MME로부터 전송 받은 단말의 컨텍스트 정보를 통해서 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들 및 이들을 관리하는 적어도 하나의 MME들을 알 수 있다.
또한, S14090단계에서 타겟 MME로부터 전송 받은 위치 갱신 요청 메시지는 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들의 정보(예를 들면, 단말 식별자(Identifier:ID), IMSI/GUTI 등)및 이들을 관리하는 MME들의 정보(예를 들면, MME 식별자 등)를 포함할 수 있다.
HSS는 단말의 컨텍스트 정보에 기초하여 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들 및 하나 또는 그 이상의 단말들을 관리하는 적어도 하나의 MME들을 알 수 있다.
HSS는 S14090단계에서 수신된 위치 갱신 요청 메시지에 포함된 정보에 기초하여 단말의 컨텍스트 정보를 갱신할 수 있다.
HSS는 단말의 위치 갱신에 따라 MME가 변경되었으므로, 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들을 관리하는 적어도 하나의 MME들에게 MME의 변경을 알리기 위해 적어도 하나의 MME들에게 변경 메시지를 전송한다(S14100).
변경 메시지는 변경된 MME의 정보, 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들의 정보 및 이들을 관리하는 적어도 하나의 MME들의 정보를 포함할 수 있다.
이하, S14110 단계 내지 S14190 단계는 도 7의 S7100 단계 내지 S7180과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
도 15는 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 전송하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 15를 참조하면, S-GW의 변경을 수반하지 않은 트래킹 영역 갱신 절차에서 MME가 변경된 경우, 변경된 MME가 단말과 링크된 다른 단말들을 관리하는 MME들에게 단말의 컨텍스트 정보 및 변경된 MME의 정보를 전송함으로써, 링크된 다른 단말들을 관리하는 MME들은 MME가 변경되었다는 것을 인식할 수 있다.
먼저, S15010 단계 내지 S15030은 도 7의 S7010 단계 내지 S7030 단계와 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
이때, S15020에서 서빙 MME로부터 컨텍스트 응답 메시지를 통해서 타겟 MME로 전송되는 단말의 컨텍스트 정보는 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들의 정보(예를 들면, 단말 식별자(Identifier:ID), IMSI/GUTI 등), 이들을 관리하는 MME들의 정보(예를 들면, MME 식별자 등), 단말에게 할당된 게이트 웨이를 식별하기 위한 게이트웨이 식별자, 및 단말과 상기 게이트웨이 간에 설정된 세션을 나타내는 세션 식별자를 포함할 수 있다.
타겟 MME는 서빙 MME로부터 전송 받은 단말의 컨텍스트 정보를 통해서 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들 및 이들을 관리하는 적어도 하나의 MME들을 알 수 있다.
타겟 MME는 트래킹 영역 갱신으로 인하여 S-GW가 변경되지 않았으므로 세션 생성 요청 메시지가 아닌, 베어러 수정 요청 메시지(Modify Bearer Request message)를 S-GW로 전송한다.
필요에 따라, S-GW는 수신한 베어러 요청 메시지를 PDN-GW로 전송하고(S15050), PDN-GW는 PCRF와 IP-CAN 세션 수정 절차를 수행한다(S15060).
PDN-GW는 베어러 요청 메시지에 대한 응답으로 S-GW에게 베어러 수정 응답 메시지를(Modify Bearer Response message) 전송하고(S15070), S-GW는 타겟 MME로 베어 수정 응답 메시지를 전송한다(S15080).
이때, S-GW는 하향링크 데이터 전달을 위해 할당된 임시 IP 주소(IP Address) 및 TEID를 베어러 수정 응답 메시지를 통해 타겟 MME에게 전달한다.
타겟 MME는 위치 갱신 요청(Update Location Request) 메시지를 HSS에게 전송한다(S15090).
HSS는 위치 취소(Cancel Location) 메시지를 서빙 MME(또는, 이전 SGSN)에게 전송한다(S15100).
서빙 MME(또는, 이전 SGSN)는 위치 취소(Cancel Location) 메시지에 대한 응답으로 위치 취소 확인(Cancel Location Acknowledge) 메시지를 HSS에게 전송한다(S15110).
HSS는 위치 갱신 요청(Update Location Request) 메시지에 대한 응답으로 위치 갱신 확인(Update Location Acknowledge) 메시지를 타겟 MME에게 전송한다(S15120).
타겟 MME는 S15020 단계에서 단말의 컨텍스트 정보를 통해서 알게된 적어도 하나의 MME들에게 MME의 변경을 알리는 변경 메시지를 전송한다(S15130).
변경 메시지는 변경된 MME의 정보, 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들의 정보 및 이들을 관리하는 적어도 하나의 MME들의 정보를 포함할 수 있다.
타겟 MME는 TAU 승낙(TAU Accept) 메시지를 단말에게 전송한다(S15140). 이때, 타겟 MME가 새로운 전역적 고유 임식 식별자(GUTI: Globally Unique Temporary Identity)를 단말에게 할당한 경우, 할당된 GUTI가 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 포함될 수 있다.
GUTI가 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 포함되면, 단말은 TAU 승인(TAU Accept) 메시지에 대한 응답으로 TAU 완료(TAU Complete) 메시지를 타겟 MME에게 전송한다(S15150).
이와 같은 방법을 통해서 S-GW가 변경되지 않은 트래킹 영역 업데이트 절차에서 MME가 변경된 경우, 단말과 링크된 하나 또는 다수의 단말을 관리하는 MME들은 변경된 MME로부터 전송된 정보를 통해서 MME의 변경을 인식할 수 있다.
도 16은 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 변경된 MME가 전송하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 단말의 위치 갱신에 따라 MME가 변경되는 경우, 변경되는 MME는 단말로부터 전송 받은 단말과 링크된 단말들을 관리하는 MME들에게 MME의 변경을 알릴 수 있다.
구체적으로, ECM-IDLE 상태인 단말의 TAU 타이머가 경과하거나 단말이 다른 트래킹 영역으로 이동한 경우, 단말이 MME에게 트래킹 영역(TA)를 보고하기 위해서 TAU 절차가 개시 된다.
TAU 절차가 개시되면, 새로운 MME(이하, 제 1 MME)는 기지국을 통해서 단말로부터 트래킹 영역 업데이트 메시지를 수신할 수 있다(S16010).
트래킹 영역 갱신 메시지는 변경되는 MME(이하, 제 2 MME)와 관련된 MME 정보를 포함할 수 있다. MME 정보는 제 2 MME의 식별 정보를 포함할 수 있다.
트래킹 영역 갱신 메시지를 수신한 제 1 MME는 MME 정보를 통해서 제 2 MME를 인식할 수 있으며, 제 2 MME에게 단말의 컨텍스트 정보를 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 전송한다(S16020).
단말의 컨텍스트 정보는 도 12 내지 도 15에서 설명한 바와 같이 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들의 정보(예를 들면, 단말 식별자(Identifier:ID), IMSI/GUTI 등), 이들을 관리하는 MME들의 정보(예를 들면, MME 식별자 등), 단말에게 할당된 게이트 웨이를 식별하기 위한 게이트웨이 식별자, 및 단말과 상기 게이트웨이 간에 설정된 세션을 나타내는 세션 식별자를 포함할 수 있다.
이때, 단말 및 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들은 동일한 IP 주소가 할당될 수 있다.
제 1 MME는 컨텍스트 요청 메시지에 대한 응답으로 제 2 MME로부터 단말의 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 수신할 수 있다(S16030).
단말의 컨텍스트 정보를 통해서 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말들 및 하나 또는 그 이상의 단말들을 관리하는 적어도 하나의 MME들을 인식한 제 1 MME는 적어도 하나의 MME들에게 단말을 관리하는 MME가 MME 2에서 MME 1으로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지를 전송한다(S16040).
이때, 단말을 관리하는 MME가 MME 2에서 MME 1으로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지는 도 12, 도 13, 및 도 15에서 설명한 변경 메시지와 동일하며, 변경 메시지가 전송되는 시점에 전송될 수 있다.
이와 같은 방법을 통해서 MME가 변경되더라도 단말과 링크된 단말들을 관리하는 MME 들은 MME의 변경을 인식할 수 있으며, 단말과 링크된 단말들을 관리하는 MME 들이 MME의 변경을 인식함으로써 MME가 변경된 경우에도, 단말 및 단말과 링크된 단말들을 통해서 동일한 서비스를 제공하기 위한 데이터를 송수신하기 위한 다중 경로를 생성할 수 있어 데이터 전송률을 증가시킬 수 있다.
또한, 단말과 링크된 단말들을 관리하는 MME 들이 MME의 변경을 인식함으로써 MME가 변경된 경우에도, 단말 및 단말과 링크된 단말들을 페이징 메시지를 통해서 일괄적으로 활성화 시킬 수 있다.
도 16에서 설명한 단계 외에도 TAU 절차를 위해서 도 12, 도 13 및 도 15에서 설명한 단계들이 수행될 수 있다.
도 17은 본 발명이 적용되는 변경된 MME의 정보를 HSS가 전송하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 17을 참조하면, 단말의 위치 갱신에 따라 MME가 변경되는 경우, HSS는 단말과 링크된 단말들을 관리하는 MME들에게 MME의 변경을 알릴 수 있다.
구체적으로, ECM-IDLE 상태인 단말의 TAU 타이머가 경과하거나 단말이 다른 트래킹 영역으로 이동한 경우, 단말에 의해서 TAU 절차가 개시 된다.
TAU 절차가 개시되면, HSS는 새로운 MME(이하, 제 1 MME)로부터 위치 갱신 메시지를 수신한다(S17010).
위치 갱신 메시지는 단말을 나타내는 단말 식별 정보 및 제 1 MME를 나타내는 제 1 MME 식별 정보 및 변경되는 MME(이하, 제 2 MME)를 나타내는 제 2 MME 식별 정보를 포함할 수 있다.
위치 갱신 메시지를 통해서 사용자 플랫폼을 구성하는 단말 및 단말과 링크된 하나 또는 다수의 단말들 중에서 어떤 단말을 관리하는 MME가 변경되었는지를 인식할 수 있다.
HSS는 MME의 변경을 인식한 뒤, 제 2 MME로 단말의 위치 등록의 취소를 요청하는 위치 취소 메시지를 전송하고, 이에 대한 응답으로 위치 취소 확인 메시지를 수신한다(S17020, S17030).
이후, HSS는 제 1 MME로 S17010 단계에서 수신된 위치 갱신 메시지에 대한 응답으로 단말의 위치가 갱신되었다는 것을 나타내는 위치 갱신 확인 메시지를 전송한다(S17040).
HSS는 제 1 MME로 S17010 단계에서 수신된 위치 갱신 메시지를 통해서 단말을 관리하는 MME가 변경되었다는 것을 인식하였으므로, 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말을 관리하는 적어도 하나의 MME들에게 단말을 관리하는 MME가 MME 2에서 MME 1으로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지를 전송한다(S17050).
이때, 단말을 관리하는 MME가 MME 2에서 MME 1으로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지는 도 14에서 설명한 변경 메시지와 동일하며, 변경 메시지가 전송되는 시점에 전송될 수 있다.
이와 같은 방법을 통해서 MME가 변경되더라도 단말과 링크된 단말들을 관리하는 MME 들은 MME의 변경을 인식할 수 있으며, 단말과 링크된 단말들을 관리하는 MME 들이 MME의 변경을 인식함으로써 MME가 변경된 경우에도, 단말 및 단말과 링크된 단말들을 통해서 동일한 서비스를 제공하기 위한 데이터를 송수신하기 위한 다중 경로를 생성할 수 있어 데이터 전송률을 증가시킬 수 있다.
또한, 단말과 링크된 단말들을 관리하는 MME들이 MME의 변경을 인식함으로써 MME가 변경된 경우에도, 단말 및 단말과 링크된 단말들을 페이징 메시지를 통해서 일괄적으로 활성화 시킬 수 있다.
도 16에서 설명한 단계 외에도 TAU 절차를 위해서 도 14에서 설명한 단계들이 수행될 수 있다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 장치의 내부 블록도의 일 예를 나타낸 도이다.
여기서, 상기 무선 장치는 기지국 및 단말일 수 있으며, 기지국은 매크로 기지국 및 스몰 기지국을 모두 포함한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 기지국(1810) 및 단말(1820)은 통신부(송수신부, RF 유닛, 1813, 1823), 프로세서(1811, 1821) 및 메모리(1812, 1822)를 포함한다.
이외에도 상기 기지국 및 UE는 입력부 및 출력부를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부(1813, 1823), 프로세서(1811, 1821), 입력부, 출력부 및 메모리(1812, 1822)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.
통신부(송수신부 또는 RF유닛, 1813,1823)는 PHY 프로토콜(Physical Layer Protocol)로부터 만들어진 정보를 수신하면, 수신한 정보를 RF 스펙트럼(Radio-Frequency Spectrum)으로 옮기고, 필터링(Filtering), 증폭(Amplification) 등을 수행하여 안테나로 송신한다. 또한, 통신부는 안테나에서 수신되는 RF 신호(Radio Frequency Signal)을 PHY 프로토콜에서 처리 가능한 대역으로 옮기고, 필터링을 수행하는 기능을 한다.
그리고, 통신부는 이러한 송신과 수신 기능을 전환하기 위한 스위치(Switch) 기능도 포함할 수 있다.
프로세서(1811,1821)는 본 명세서에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다.
상기 프로세서는 제어부, controller, 제어 유닛, 컴퓨터 등으로 표현될 수도 있다.
메모리(1812,1822)는 프로세서와 연결되어, 상향링크 자원 할당 방법을 수행하기 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다.
프로세서(1811,1821)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 통신부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다.
모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
출력부(디스플레이부 또는 표시부)는 프로세서에 의해 제어되며, 키 입력부에서 발생되는 키 입력 신호 및 프로세서로부터의 각종 정보 신호와 함께, 상기 프로세서에서 출력되는 정보들을 출력한다.
나아가, 설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시 예들을 병합하여 새로운 실시 예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 그리고, 당업자의 필요에 따라, 이전에 설명된 실시 예들을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 설계하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
본 명세서에 따른 방향 기반 기기 검색 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 명세서의 방향 기반 기기 검색 방법은 네트워크 디바이스에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
그리고, 당해 명세서에서는 물건 발명과 방법 발명이 모두 설명되고 있으며, 필요에 따라 양 발명의 설명은 보충적으로 적용될 수가 있다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 RRC 연결 방법은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (11)

  1. 무선 통신 시스템에서 제 1 이동성 관리 개체(MME: Mobility Management Entity)가 MME 변경을 수행하는 방법에 있어서,
    단말로부터 기지국을 통해서 변경되는 제 2 MME와 관련된 MME 정보를 포함하는 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update:TAU) 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제 2 MME에게 상기 단말의 컨텍스트 정보를 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 전송하는 단계;
    상기 제 2 MME로부터 상기 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 수신하는 단계,
    상기 컨텍스트 정보는 상기 단말들과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말과 관련된 단말 정보 및 상기 하나 또는 그 이상의 단말을 관리하는 적어도 하나의 MME와 관련된 MME 정보를 포함하고; 및
    상기 적어도 하나의 MME로 상기 단말의 이동성을 관리하는 MME가 상기 제 2 MME에서 상기 제 1 MME로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말과 링크된 상기 하나 또는 그 이상의 단말은 상기 단말과 동일한 IP 주소(Internet Protocol Address)가 할당되는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    게이트웨이로 세션의 생성을 요청하는 세션 생성 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 세션 생성 요청 메시지에 대한 응답으로 세션 생성 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 메시지는 상기 세션 생성 응답 메시지가 수신된 뒤에 전송되는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    게이트웨이로 세션의 변경을 요청하는 세션 변경 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 세션 변경 요청 메시지에 대한 응답으로 세션 변경 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 메시지는 상기 세션 변경 응답 메시지가 수신된 뒤에 전송되는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    홈 가입 서버(Home Subscriber Server:HSS)로 상기 단말의 위치 갱신을 요청하는 위치 갱신 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 HHS로부터 상기 위치 갱신 메시지에 대한 응답으로 위치 갱신 확인 메시지를 수신하되,
    상기 메시지는 상기 위치 갱신 응답메시지가 수신된 뒤에 전송되는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말 정보는 상기 적어도 하나의 단말 각각을 식별하기 위한 식별 정보를 포함하고,
    상기 MME 정보는 상기 적어도 하나의 단말의 이동성을 관리하는 적어도 하나의 MME를 식별하기 위한 식별정보를 포함하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨텍스트 정보는 상기 단말에게 할당된 게이트 웨이 식별자, 상기 단말과 상기 게이트웨이 간에 설정된 세션을 나타내는 세션 식별자를 더 포함하는 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 홈 가입 서버(Home Subscriber Server:HSS)에서 수행되는 이동성 관리 개체(MME: Mobility Management Entity)의 변경을 수반하는 트래킹 영역 갱신 절차를 행하는 방법에 있어서,
    제 1 MME로부터 단말의 위치 갱신을 요청하는 위치 갱신 메시지를 수신하는 단계;
    제 2 MME로 상기 단말의 위치 등록의 취소를 요청하는 위치 취소 메시지를 전송하는 단계;
    상기 제 2 MME로부터 상기 위치 취소 메시지에 대한 응답으로 위치 취소 확인 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제 1 MME로 상기 위치 갱신 메시지에 대한 응답으로 위치 갱신 확인 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 단말과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말의 이동성을 관리하는 적어도 하나의 MME로 상기 단말의 MME가 상기 제 2 MME로부터 상기 제 1 MME로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 HSS는 상기 단말 및 상기 적어도 하나의 단말 각각의 컨텍스트 정보를 저장하고 있는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 단말과 링크된 상기 적어도 하나의 단말은 상기 단말과 동일한 IP 주소(Internet Protocol Address)가 할당되는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 컨텍스트 정보는 상기 단말 및 상기 적어도 하나의 단말 각각을 식별하기 위한 제 1 단말 식별자, 상기 단말 및 상기 적어도 하나의 단말 각각에 링크된 단말을 나타내는 제 2 단말 식별자 및 할당된 게이트 웨이를 식별하기 위한 게이트 웨이 식별자 또는 상기 게이트 웨이와 상기 단말 및 상기 적어도 하나의 단말에 설정된 세션을 식별하기 위한 세션 식별자 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 이동성 관리 개체(MME: Mobility Management Entity) 변경을 수행하는 제 1 MME에 있어서,
    외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    단말로부터 기지국을 통해서 변경되는 제 2 MME와 관련된 MME 정보를 포함하는 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update:TAU) 요청 메시지를 수신하고,
    상기 제 2 MME에게 상기 단말의 컨텍스트 정보를 요청하는 컨텍스트 요청 메시지를 전송하며,
    상기 제 2 MME로부터 상기 컨텍스트 정보를 포함하는 컨텍스트 응답 메시지를 수신하되,
    상기 컨텍스트 정보는 상기 단말들과 링크된 하나 또는 그 이상의 단말과 관련된 단말 정보 및 상기 하나 또는 그 이상의 단말을 관리하는 적어도 하나의 MME와 관련된 MME 정보를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 MME로 상기 단말의 이동성을 관리하는 MME가 상기 제 2 MME에서 상기 제 1 MME로 변경되었다는 것을 알리기 위한 메시지를 전송하는 장치.
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