WO2017171185A1 - Eab에 따라 액세스 제어를 수행하는 방법 및 무선 기기 - Google Patents

Eab에 따라 액세스 제어를 수행하는 방법 및 무선 기기 Download PDF

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WO2017171185A1
WO2017171185A1 PCT/KR2016/012983 KR2016012983W WO2017171185A1 WO 2017171185 A1 WO2017171185 A1 WO 2017171185A1 KR 2016012983 W KR2016012983 W KR 2016012983W WO 2017171185 A1 WO2017171185 A1 WO 2017171185A1
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WO
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eab
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rrc
nas
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Application number
PCT/KR2016/012983
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김재현
이영대
김태훈
박상민
한상욱
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/02—Access restriction performed under specific conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/08—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup

Definitions

  • the present invention relates to mobile communications.
  • the 3GPP which enacts the technical specifications of the mobile communication system, has been trying to optimize and improve the performance of 3GPP technologies since late 2004 in order to respond to various forums and new technologies related to 4G mobile communication. Started research on Term Evolution / System Architecture Evolution technology.
  • 3GPP SAE centered on 3GPP SA WG2
  • 3GPP SA WG2 is a study on network technology aimed at determining network structure and supporting mobility between heterogeneous networks in parallel with LTE work of 3GPP TSG RAN.
  • Recent important standardization issues of 3GPP Is one of. This is a work to develop a 3GPP system into a system supporting various radio access technologies based on IP, and has been aimed at an optimized packet-based system that minimizes transmission delay with improved data transmission capability.
  • the Evolved Packet System (EPS) high-level reference model defined by 3GPP SA WG2, includes non-roaming cases and roaming cases in various scenarios. Reference may be made to documents TS 23.401 and TS 23.402.
  • the network structure diagram of FIG. 1 is a simple reconfiguration.
  • 1 illustrates an evolved mobile communication network It is a structure diagram .
  • the EPC may include various components, and in FIG. 1, some of them correspond to a Serving Gateway (S-GW) 52, a PDN Packet Data Network Gateway (GW) 53, and a Mobility Management Entity (MME). 51, a Serving General Packet Radio Service (GPRS) Supporting Node (SGSN), and an enhanced Packet Data Gateway (ePDG).
  • S-GW Serving Gateway
  • GW Packet Data Network Gateway
  • MME Mobility Management Entity
  • GPRS General Packet Radio Service
  • SGSN Serving General Packet Radio Service
  • ePDG enhanced Packet Data Gateway
  • the S-GW 52 operates as a boundary point between the radio access network (RAN) and the core network, and is an element that functions to maintain a data path between the eNodeB 20 and the PDN GW 53.
  • the S-GW 52 serves as a local mobility anchor point. That is, packets may be routed through the S-GW 52 for mobility in the E-UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later).
  • E-UTRAN Universal Mobile Telecommunications System (Evolved-UMTS) Terrestrial Radio Access Network defined in 3GPP Release-8 or later.
  • the S-GW 52 may be connected to other 3GPP networks (RANs defined before 3GPP Release-8, for example, UTRAN or GERAN (GSM (Global System for Mobile Communication) / EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access). It can also serve as an anchor point for mobility with a network).
  • 3GPP networks RANs defined before 3GPP Release-8, for example, UTRAN or GERAN (GSM (Global System for Mobile Communication) / EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access). It can also serve as an anchor point for mobility with a network).
  • PDN GW (or P-GW) 53 corresponds to the termination point of the data interface towards the packet data network.
  • the PDN GW 53 may support policy enforcement features, packet filtering, charging support, and the like.
  • mobility management between 3GPP networks and non-3GPP networks for example, untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), code-division multiple access (CDMA) networks, or trusted networks such as WiMax) Can serve as an anchor point for.
  • untrusted networks such as Interworking Wireless Local Area Networks (I-WLANs), code-division multiple access (CDMA) networks, or trusted networks such as WiMax
  • I-WLANs Interworking Wireless Local Area Networks
  • CDMA code-division multiple access
  • WiMax trusted networks
  • S-GW 52 and the PDN GW 53 are configured as separate gateways in the example of the network structure of FIG. 1, two gateways may be implemented according to a single gateway configuration option. have.
  • the MME 51 is an element that performs signaling and control functions to support access to the network connection of the UE, allocation of network resources, tracking, paging, roaming and handover, and the like. .
  • the MME 51 controls control plane functions related to subscriber and session management.
  • the MME 51 manages a number of eNodeBs 20 and performs signaling for the selection of a conventional gateway for handover to other 2G / 3G networks.
  • the MME 51 performs security procedures, terminal-to-network session handling, idle terminal location management, and the like.
  • the SGSN handles all packet data, such as user's mobility management and authentication to other connecting 3GPP networks (e.g., GPRS networks, UTRAN / GERAN).
  • 3GPP networks e.g., GPRS networks, UTRAN / GERAN.
  • the ePDG acts as a secure node for untrusted non-3GPP networks (eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.).
  • untrusted non-3GPP networks eg, I-WLAN, WiFi hotspots, etc.
  • a terminal having IP capability is provided by an operator (ie, an operator) via various elements in the EPC, based on 3GPP access as well as non-3GPP access.
  • an IP service network eg, IMS
  • FIG. 1 illustrates various reference points (eg, S1-U, S1-MME, etc.).
  • a conceptual link defining two functions existing in different functional entities of E-UTRAN and EPC is defined as a reference point.
  • Table 1 below summarizes the reference points shown in FIG. 1.
  • This reference point can be used in PLMN-to-PLMN-to-for example (for PLMN-to-PLMN handover))
  • S5 Reference point providing user plane tunneling and tunnel management between the SGW and PDN GW. Used for SGW relocation because of UE mobility and when a connection to the PDN GW where the SGW is not co-located is required for the required PDN connectivity.
  • the PDN may be an operator external public or private PDN or, for example, an in-operator PDN for the provision of IMS services. This reference point corresponds to Gi of 3GPP access
  • S2a and S2b correspond to non-3GPP interfaces.
  • S2a is a reference point that provides the user plane with associated control and mobility support between trusted non-3GPP access and PDN GW.
  • S2b is a reference point that provides the user plane with relevant control and mobility support between the ePDG and PDN GW.
  • the eNodeB 20 may route to a gateway, schedule and transmit paging signals, schedule and transmit broadcaster channels (BCHs), uplink and downlink while an RRC (Radio Resource Control) connection is active.
  • BCHs broadcaster channels
  • RRC Radio Resource Control
  • paging can occur, LTE_IDLE state management, user planes can perform encryption, EPS bearer control, NAS signaling encryption and integrity protection.
  • Degree 3 is UE and eNodeB
  • the structure of the Radio Interface Protocol in the control plane between Illustrative 4 shows another structure of a radio interface protocol in a user plane between a terminal and a base station. It is an illustration .
  • the radio interface protocol is based on the 3GPP radio access network standard.
  • the air interface protocol consists of a physical layer (Physical layer), a data link layer (Data Link layer) and a network layer (Network layer) horizontally, vertically the user plane (User Plane) and control for data information transmission It is divided into a control plane for signal transmission.
  • the protocol layers are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems, and includes L1 (first layer), L2 (second layer), and L3 (third layer). ) Can be separated.
  • OSI Open System Interconnection
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control layer on the upper side through a transport channel, and data between the medium access control layer and the physical layer is transmitted through the transport channel.
  • data is transferred between different physical layers, that is, between physical layers of a transmitting side and a receiving side through a physical channel.
  • the physical channel is composed of several subframes on the time axis and several sub-carriers on the frequency axis.
  • one subframe includes a plurality of symbols and a plurality of subcarriers on the time axis.
  • One subframe consists of a plurality of resource blocks, and one resource block consists of a plurality of symbols and a plurality of subcarriers.
  • the transmission time interval (TTI) which is a unit time for transmitting data, is 1 ms corresponding to one subframe.
  • the physical channels existing in the physical layer of the transmitting side and the receiving side are physical downlink shared channel (PDSCH), physical uplink shared channel (PUSCH) and physical downlink control channel (PDCCH), which are control channels, It may be divided into a Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), a Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH), and a Physical Uplink Control Channel (PUCCH).
  • PCFICH Physical Control Format Indicator Channel
  • PHICH Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • the PCFICH transmitted in the first OFDM symbol of a subframe carries a control format indicator (CFI) regarding the number of OFDM symbols (that is, the size of the control region) used for transmission of control channels in the subframe.
  • CFI control format indicator
  • the wireless device first receives the CFI on the PCFICH and then monitors the PDCCH.
  • the PCFICH does not use blind decoding and is transmitted on a fixed PCFICH resource of a subframe.
  • the PHICH carries a positive-acknowledgement (ACK) / negative-acknowledgement (NACK) signal for a UL hybrid automatic repeat request (HARQ).
  • ACK positive-acknowledgement
  • NACK negative-acknowledgement
  • HARQ UL hybrid automatic repeat request
  • the Physical Broadcast Channel (PBCH) is transmitted in the preceding four OFDM symbols of the second slot of the first subframe of the radio frame.
  • the PBCH carries system information necessary for the wireless device to communicate with the base station, and the system information transmitted through the PBCH is called a master information block (MIB).
  • MIB master information block
  • SIB system information block
  • the PDCCH includes resource allocation and transmission format of downlink-shared channel (DL-SCH), resource allocation information of uplink shared channel (UL-SCH), paging information on PCH, system information on DL-SCH, and random access transmitted on PDSCH. Resource allocation of higher layer control messages such as responses, sets of transmit power control commands for individual UEs in any UE group, activation of voice over internet protocol (VoIP), and the like.
  • a plurality of PDCCHs may be transmitted in the control region, and the terminal may monitor the plurality of PDCCHs.
  • the PDCCH is transmitted on an aggregation of one or several consecutive control channel elements (CCEs).
  • CCEs control channel elements
  • CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH with a coding rate according to a state of a radio channel.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups.
  • the format of the PDCCH and the number of bits of the PDCCH are determined according to the correlation between the number of CCEs and the coding rate provided by the CCEs.
  • DCI downlink control information
  • PDSCH also called DL grant
  • PUSCH resource allocation also called UL grant
  • VoIP Voice over Internet Protocol
  • the Medium Access Control (MAC) layer is responsible for mapping various logical channels to various transport channels, and also for logical channel multiplexing to map multiple logical channels to one transport channel. Play a role.
  • the MAC layer is connected to the upper layer RLC layer by a logical channel, and the logical channel includes a control channel for transmitting information of a control plane according to the type of information to be transmitted. It is divided into a traffic channel that transmits user plane information.
  • the Radio Link Control (RLC) layer of the second layer adjusts the data size so that the lower layer is suitable for transmitting data to the radio section by segmenting and concatenating data received from the upper layer. It plays a role.
  • RLC Radio Link Control
  • TM Transparent mode, transparent mode
  • UM Un-acknowledged mode, no response mode
  • AM Acknowledged mode, Response mode
  • the AM RLC performs a retransmission function through an Automatic Repeat and Request (ARQ) function for reliable data transmission.
  • ARQ Automatic Repeat and Request
  • the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer of the second layer is an IP containing relatively large and unnecessary control information for efficient transmission in a low bandwidth wireless section when transmitting IP packets such as IPv4 or IPv6. Performs Header Compression, which reduces the packet header size. This transmits only the necessary information in the header portion of the data, thereby increasing the transmission efficiency of the radio section.
  • the PDCP layer also performs a security function, which is composed of encryption (Ciphering) to prevent third-party data interception and integrity protection (Integrity protection) to prevent third-party data manipulation.
  • the radio resource control layer (hereinafter RRC) layer located at the top of the third layer is defined only in the control plane, and the settings (setting) and reset (Re) of radio bearers (abbreviated as RBs) are performed. It is responsible for the control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with setup and release.
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the E-UTRAN.
  • RRC connection If there is an RRC connection (RRC connection) between the RRC of the terminal and the RRC layer of the radio network, the terminal is in the RRC connected state (Connected mode), otherwise it is in the RRC idle state (Idle mode).
  • RRC connection If there is an RRC connection (RRC connection) between the RRC of the terminal and the RRC layer of the radio network, the terminal is in the RRC connected state (Connected mode), otherwise it is in the RRC idle state (Idle mode).
  • the RRC state refers to whether or not the RRC of the UE is in a logical connection with the RRC of the E-UTRAN. If the RRC state is connected, the RRC_CONNECTED state is called, and the RRC_IDLE state is not connected. Since the UE in the RRC_CONNECTED state has an RRC connection, the E-UTRAN can grasp the existence of the UE in units of cells, and thus can effectively control the UE. On the other hand, the UE in the RRC_IDLE state cannot identify the existence of the UE by the E-UTRAN, and the core network manages the unit in a larger tracking area (TA) unit than the cell.
  • TA tracking area
  • each TA is identified by a tracking area identity (TAI).
  • TAI tracking area identity
  • the terminal may configure a TAI through a tracking area code (TAC), which is information broadcast in a cell.
  • TAC tracking area code
  • the terminal When the user first turns on the power of the terminal, the terminal first searches for an appropriate cell, then establishes an RRC connection in the cell, and registers the terminal's information in the core network. Thereafter, the terminal stays in the RRC_IDLE state. The terminal staying in the RRC_IDLE state selects a cell (re) as needed and looks at system information or paging information. This is called camping on the cell.
  • the UE staying in the RRC_IDLE state needs to establish an RRC connection
  • the UE establishes an RRC connection with the RRC of the E-UTRAN through an RRC connection procedure and transitions to the RRC_CONNECTED state.
  • RRC_CONNECTED There are several cases in which the UE in RRC_IDLE state needs to establish an RRC connection. For example, when uplink data transmission is necessary due to a user's call attempt, or when a paging signal is received from E-UTRAN, Send a response message.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • Evolved Session Management belonging to the NAS layer performs functions such as Default Bearer management and Dedicated Bearer management, and is responsible for controlling the terminal to use the PS service from the network.
  • the default bearer resource is characterized in that it is allocated from the network when it is connected to the network when it first accesses a specific Packet Data Network (PDN).
  • PDN Packet Data Network
  • the network allocates an IP address usable by the terminal so that the terminal can use the data service, and also allocates QoS of the default bearer.
  • LTE supports two types of bearer having a guaranteed bit rate (GBR) QoS characteristic that guarantees a specific bandwidth for data transmission and reception, and a non-GBR bearer having a best effort QoS characteristic without guaranteeing bandwidth.
  • GBR guaranteed bit rate
  • Non-GBR bearer is assigned.
  • a bearer having a QoS characteristic of GBR or non-GBR may be allocated.
  • the bearer allocated to the terminal in the network is called an evolved packet service (EPS) bearer, and when the EPS bearer is allocated, the network allocates one ID. This is called EPS Bearer ID.
  • EPS bearer ID This is called EPS Bearer ID.
  • MLR maximum bit rate
  • GRR guaranteed bit rate
  • AMBR aggregated maximum bit rate
  • an RRC layer, an RLC layer, a MAC layer, and a PHY layer located under the NAS layer are collectively referred to as an access stratum (AS).
  • AS access stratum
  • 5A is 3GPP In LTE A flowchart illustrating a random access process.
  • the random access procedure is used for the UE 10 to obtain UL synchronization or to allocate UL radio resources to the base station, that is, the eNodeB 20.
  • the UE 10 receives a root index and a physical random access channel (PRACH) configuration index (configuration index) from the eNodeB 20.
  • PRACH physical random access channel
  • configuration index configuration index
  • Each cell has 64 candidate random access preambles defined by a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and the root index is a logical index for the UE to generate 64 candidate random access preambles.
  • ZC Zadoff-Chu
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and a preamble format capable of transmitting the random access preamble.
  • UE 10 transmits a randomly selected random access preamble to eNodeB 20.
  • the UE 10 selects one of the 64 candidate random access preambles. Then, the corresponding subframe is selected by the PRACH configuration index.
  • UE 10 transmits the selected random access preamble in the selected subframe.
  • the eNodeB 20 Upon receiving the random access preamble, the eNodeB 20 sends a random access response (RAR) to the UE 10.
  • RAR random access response
  • the random access response is detected in two steps. First, the UE 10 detects a PDCCH masked with a random access-RNTI (RA-RNTI). The UE 10 receives a random access response in a medium access control (MAC) protocol data unit (PDU) on the PDSCH indicated by the detected PDCCH.
  • MAC medium access control
  • RRC radio resource control
  • an RRC state is shown depending on whether RRC is connected.
  • the RRC state refers to whether or not an entity of the RRC layer of the UE 10 is in a logical connection with an entity of the RRC layer of the eNodeB 20. If the RRC state is connected, the RRC state is connected. A state that is not connected is called an RRC idle state.
  • the E-UTRAN may determine the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus may effectively control the UE 10.
  • the UE 10 in the idle state cannot be understood by the eNodeB 20, and is managed by a core network in units of a tracking area, which is a larger area than a cell.
  • the tracking area is a collection unit of cells. That is, the idle state UE (10) is identified only in the presence of a large area unit, in order to receive the normal mobile communication services such as voice or data, the terminal must transition to the connected state (connected state).
  • the UE 10 When the user first powers up the UE 10, the UE 10 first searches for a suitable cell and then remains in an idle state in that cell. When the UE 10 staying in the idle state needs to establish an RRC connection, the UE 10 establishes an RRC connection with the RRC layer of the eNodeB 20 through an RRC connection procedure and performs an RRC connection state ( connected state).
  • the UE in the idle state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt or an uplink data transmission is necessary, or a paging message is received from EUTRAN. In this case, the response message may be transmitted.
  • the RRC connection process is largely a process in which the UE 10 sends an RRC connection request message to the eNodeB 20, and the eNodeB 20 transmits an RRC connection setup message to the UE 10. And a process in which the UE 10 transmits an RRC connection setup complete message to the eNodeB 20. This process will be described in more detail with reference to FIG. 5B.
  • the UE 10 When the UE 10 in idle state attempts to establish an RRC connection due to a call attempt, a data transmission attempt, or a response to the paging of the eNodeB 20, the UE 10 first performs an RRC connection. A RRC connection request message is transmitted to the eNodeB 20.
  • the eNB 20 When the RRC connection request message is received from the UE 10, the eNB 20 accepts the RRC connection request of the UE 10 when the radio resources are sufficient, and establishes an RRC connection, which is a response message (RRC connection). setup) message is transmitted to the UE 10.
  • RRC connection a response message
  • the UE 10 When the UE 10 receives the RRC connection setup message, the UE 10 transmits an RRC connection setup complete message to the eNodeB 20. When the UE 10 successfully transmits an RRC connection establishment message, the UE 10 establishes an RRC connection with the eNodeB 20 and transitions to the RRC connected mode.
  • the base station may broadcast access class barring (ACB) related information.
  • ACB access class barring
  • the base station can broadcast Extended Access Barring (EAB) related information. After checking whether the RRC connection request is a blocking target by the EAB, the MTC device may transmit the RRC connection request only when it is not the blocking target.
  • EAB Extended Access Barring
  • MTC communication is also called Internet of Things (IoT) communication because there is no human intervention. It is called CIoT to perform IoT communication on a cellular basis, not on a wireless LAN such as Wi-Fi. Unlike wireless LAN, CIoT supports not only IP-based communication but also IP-based communication.
  • IoT Internet of Things
  • 3GPP has improved a physical layer, that is, a Radio Access Technology (RAT).
  • RAT Radio Access Technology
  • the improved RAT is called Narrowband-IoT (NB-IoT).
  • NB-IoT which is an improved RAT for CIoT
  • access control such as ACB is not defined. Therefore, it is unclear how to solve the network overload and congestion situation. Furthermore, if the network attempt is blocked in a network congestion situation, there is a problem that no exceptional data to be transmitted urgently is transmitted.
  • one disclosure of the present specification provides a method for a wireless device to perform access control according to Extended Access Barring (EAB).
  • EAB Extended Access Barring
  • the method may indicate an indication that a radio resource control (RRC) layer of the wireless device has failed to establish an RRC connection or resume RRC connection according to the blocking. Stratum) to the layer;
  • the RRC layer of the wireless device driving a cutoff timer;
  • RRC radio resource control
  • the system information may be a system information block (SIB) type 14.
  • SIB system information block
  • the method may further include receiving a NAS setup MO (Management Object) including the EAB setup.
  • NAS setup MO Management Object
  • the method includes receiving an indication of an EAB application from the NAS layer; The method may further include performing a block check of the EAB based on the EAB setting and the EAB information received from the base station.
  • blocking of access to the cell may be performed according to the blocking check.
  • the method may further comprise receiving a setting for NAS signaling low-priority and a setting for whether the EAB can be ignored.
  • the method may include a NAS signaling request for sending exception data from the NAS layer, even before the shutdown timer expires or before an indication indicating that the blocking is levied, is sent to the NAS layer.
  • 1 is a structural diagram of an evolved mobile communication network.
  • Figure 2 is an exemplary view showing the architecture of a general E-UTRAN and a general EPC.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a control plane between a UE and an eNodeB.
  • FIG. 4 is another exemplary diagram illustrating a structure of a radio interface protocol in a user plane between a terminal and a base station.
  • 5a is a flowchart illustrating a random access procedure in 3GPP LTE.
  • RRC radio resource control
  • FIG. 7 is an exemplary flowchart illustrating an access blocking operation in a network congestion state.
  • FIG. 9 is a signal flow diagram illustrating a procedure according to an ACDC.
  • MTC machine type communication
  • 10B illustrates an example in which network congestion is increased due to the MTC device.
  • EAB Extended Access Barring
  • EAB Extended Access Barring
  • FIG. 13 shows an Extended Access Barring (EAB) procedure according to Proposal 2 of the present specification.
  • EAB Extended Access Barring
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device 100 and a base station 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention is described based on the Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) and the Evolved Packet Core (EPC), the present invention is not limited to such a communication system, but also to all communication systems and methods to which the technical spirit of the present invention can be applied. Can be applied.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication System
  • EPC Evolved Packet Core
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • a component When a component is said to be connected or connected to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, but other components may be present in between. On the other hand, when a component is mentioned as being directly connected or directly connected to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
  • a user equipment UE
  • the illustrated UE may be referred to in terms of terminal, mobile equipment (ME), and the like.
  • the UE may be a portable device such as a laptop, a mobile phone, a PDA, a smart phone, a multimedia device, or a non-portable device such as a PC or a vehicle-mounted device.
  • UMTS Abbreviation for Universal Mobile Telecommunication System, which means the third generation mobile communication network.
  • UE / MS means User Equipment / Mobile Station, terminal equipment.
  • 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
  • PDN connection Connection from the terminal to the PDN, that is, association (connection) between the terminal represented by the IP address and the PDN represented by the APN.
  • PDN-GW Packet Data Network Gateway
  • Network node of EPS network that performs UE IP address allocation, Packet screening & filtering, Charging data collection
  • Serving GW Network node of EPS network that performs mobility anchor, packet routing, idle mode packet buffering, Triggering MME to page UE function
  • PCRF Policy and Charging Rule Function
  • APN Access Point Name
  • the name of the access point managed by the network which is provided to the UE. That is, a string that refers to or distinguishes a PDN.
  • PDN the name of the access point managed by the network. That is, a string that refers to or distinguishes a PDN.
  • PDN the name of the access point managed by the network. That is, a string that refers to or distinguishes a PDN.
  • PDN Access Point Name
  • the P-GW passes through the P-GW.
  • the name (string) predefined within the network to find this P-GW (example) internet.mnc012.mcc345.gprs
  • Tunnel Endpoint Identifier End point ID of a tunnel established between nodes in a network, and is set for each section in bearer units of each UE.
  • NodeB A base station of a UMTS network, which is installed outdoors, and a cell coverage scale corresponds to a macro cell.
  • eNodeB A base station of an evolved packet system (EPS), which is installed outdoors, and a cell coverage size corresponds to a macro cell.
  • EPS evolved packet system
  • NodeB A term referring to NodeB and eNodeB.
  • 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.
  • PDN connection (connection) A connection from the terminal to the PDN, that is, the association (connection) between the terminal represented by the IP address and the PDN represented by the APN.
  • UE Context Context information of UE used to manage UE in the network, ie Context Information composed of UE id, mobility (current location, etc.), session attributes (QoS, priority, etc.)
  • OMA DM Open Mobile Alliance Device Management
  • OMA DM Open Mobile Alliance Device Management
  • OAM Operaation Administration and Maintenance
  • OAM is a group of network management functions that provides network fault indication, performance information, and data and diagnostic functions.
  • NAS Configuration MO (Management Object): A MO (Management Object) used to set (set) parameters related to NAS functions to the UE.
  • NAS Non-Access-Stratum: Upper stratum of the control plane (control plane) between the UE and the MME. Supports mobility management, session management, and IP address management between UE and network
  • MM (Mobility Management) operation / procedure An operation or procedure for mobility control / management / control of a UE.
  • the MM operation / procedure may be interpreted as including one or more of the MM operation / procedure in the CS network, the GMM operation / procedure in the GPRS network, and the EMM operation / procedure in the EPS network.
  • the UE and the network nodes (MME, SGSN, MSC) send and receive MM messages to perform MM operation / procedure.
  • SM (Session Management) operation / procedure An operation or procedure for controlling / managing / processing / handling a user plane and / or bearer context / PDP context of a UE.
  • SM operation / procedure may be interpreted as including one or more of SM operation / procedure in GPRS network and ESM operation / procedure in EPS network.
  • the UE and the network nodes (MME, SGSN) exchange SM messages to perform SM operations / procedures.
  • Low priority terminal A terminal set to NAS signaling low priority. For details, refer to standard documents 3GPP TS 24.301 and TS 24.008.
  • Normal priority terminal General terminal not set to low priority
  • Dual priority terminal A terminal set to dual priority, which is set to NAS signal low priority and is configured to override the configured NAS signal low priority (ie, UE which provides dual).
  • priority support is set for NAS signaling low priority and also set to override the NAS signaling low priority indicator).
  • PLMN Abbreviation for Public Land Mobile Network, which means the network identification number of the operator.
  • HPLMN Home PLMN
  • VPLMN Visited PLMN
  • CIoT Abbreviation for Cellular Internet of Things, which means performing based on IoT communication.
  • Control plane CIoT EPS optimization signaling optimization on the control plane to enable efficient transmission of user data (IP-based or non-IP-based or SMS-based user data)
  • User plane CIoT EPS optimization Signaling optimization on the user plane to enable efficient transmission of user data (IP based or non-IP based or SMS based user data)
  • UEs that support CIoT EPS optimization UEs that support control plane CIoT EPS optimization or user plane CIOT EPS optimization and one or more other CIoT EPS optimizations
  • NB-S1 mode refers to a mode that operates with improved radio access technology (RAT) for narrowband (NB) IoT.
  • RAT radio access technology
  • NB narrowband
  • WB-S1 mode This refers to a mode that operates with general RAT, not RAT improved for NB IoT.
  • a large number of UEs 100a, 100b, 100c and 100d exist in the coverage of the eNodeB 200, and attempt to transmit and receive data.
  • traffic is overloaded or congested on the interface between the eNodeB 200 and the S-GW 520, downlink data to the UE 100 or from the UE 100.
  • the uplink data of the is not transmitted correctly and fails.
  • an interface between the S-GW 520 and the PDN-GW 530 or an interface between the PDN-GW 530 and an IP (Internet Protocol) service network of a mobile communication operator may be overloaded or congested. Even in the case of congestion, downlink data to the UEs 100a, 100b, 100c and 100d or uplink data from the UEs 100a, 100b, 100c and 100d may fail to be transmitted correctly.
  • IP Internet Protocol
  • the node e.g., MME
  • the node performs congestion control (NAS level congestion control) at the NAS level to avoid or control signaling congestion and APN congestion.
  • Congestion control at the NAS level is composed of APN based congestion control and General NAS level mobility management control at the NAS level.
  • the APN based congestion control refers to EMM, GMM and (E) SM signal congestion control associated with a UE and a specific APN (APN associated with a congestion state), and is based on APN based session management congestion control. And APN based Mobility Management congestion control.
  • the mobility management control of the general NAS phase is a node in the core network (MME, SGSN) to request the mobility management signaling request from the UE / MS in a general network congestion or overload situation Means to avoid congestion and overload by refusing.
  • MME core network
  • SGSN core network
  • a back-off timer value is assigned to UEs in idle mode (idle mode) or connected mode (connected mode). It is sent in a NAS reject message, and the UE does not request the EMM / GMM / (E) SM signal from the network until the back-off timer expires. Will not.
  • the NAS reject message may include an attach rejection (ATTACH REJECT), a tracking area updating (TAU) rejection, a routing area updating (RAU) rejection, a service rejection, an extended service (EXTENDED SERVICE) rejection, a PDN connectivity rejection, and bearer resource allocation. (bearer resource allocation) rejection, bearer resource modification (bearer resource modification) rejection, the message of the rejection for the deactivate EPS bearer context request (deactivate EPS bearer context request).
  • the back-off timer may be divided into a mobility management (MM) back-off timer and a session management (SM) back-off timer.
  • MM mobility management
  • SM session management
  • the MM back-off timer operates independently for each UE, and the SM back-off timer operates independently for each APN and for each UE.
  • the MM back-off timer is for controlling an EMM / GMM signal (eg, Attach, TAU / RAU request, etc.).
  • the SM back-off timer (E) is for controlling SM signals (eg, PDN connectivity, Bearer Resource Allocation, Bearer Modification, PDP Context Activation, PDP Context Modification request, etc.).
  • the MM back-off timer is a mobility-related back-off timer used to control when congestion occurs in the network.
  • the UE may perform a back-off timer while the timer is running. It is a timer that disables attach, location information update (TAU, RAU), and service request procedure (service request procedure).
  • TAU location information update
  • RAU location information update
  • service request procedure service request procedure
  • MPS multimedia priority service
  • the UE may be provided with an MM back-off timer value from a core network network node (eg, MME, SGSN, etc.) or may be delivered from a lower layer (Access Stratum). It may also be set randomly within the range of 15 to 30 minutes by the UE.
  • a core network network node eg, MME, SGSN, etc.
  • a lower layer Access Stratum
  • the SM back-off timer is a session management related back-off timer used to control when congestion occurs in the network, while the timer is running.
  • the UE is a timer that prevents the establishment or modification of an associated APN based session.
  • MPS multimedia priority service
  • the UE 100 may be able to request even if the timer is operating.
  • the UE receives such SM back-off timer value from core network network nodes (eg, MME, SGSN, etc.) and is randomly set within a maximum of 72 hours.
  • core network network nodes eg, MME, SGSN, etc.
  • the UE 100 may be set randomly within a range of 15 to 30 minutes.
  • the eNodeB 200 may also perform congestion control. That is, when the UE requests RRC connection establishment for data transmission in the user plane, if the eNodeB 200 is congested, the UE may transmit a rejection response to the UE together with an extended wait timer. have. In this case, the RRC connection establishment request cannot be retried until the extended wait timer expires. On the other hand, when the UE requests an RRC connection for the purpose of transmitting a signal of a control plane for receiving a call based on a CS (circuit switch), even if the eNodeB 200 is congested, it cannot be rejected.
  • CS circuit switch
  • FIG. 7 is an exemplary flowchart illustrating an access blocking operation in a network congestion state.
  • the eNodeB 200 may broadcast access class barring (ACB) related information through system information.
  • the system information may be a System Information Block (SIB) Type 2.
  • SIB System Information Block
  • the SIB (System Information Block) Type 2 may include ACB related information as shown in the following table.
  • CS fallback converts a VoLTE call to a previous 3G call.
  • ac-BarringForSpecialAC ACB for a special access class, 11-15.
  • ac-BarringTime Indicates the time for which access is prohibited.
  • ssac-BarringForMMTEL-Video A service-specific ACB for the origination of MMTEL video.
  • ssac-BarringForMMTEL-Voice Service-specific ACB for outgoing MMTEL voice.
  • the UE1 100a determines the origination of a call by an IMS service, for example, VoLTE, and generates a service request message.
  • UE2 100b determines the origination of general data and generates a service request message.
  • the UE1 100a generates an RRC connection request message.
  • UE2 100b generates an RRC Connection Request message.
  • the UE1 100a performs an access blocking check (ie, whether to apply ACB).
  • UE2 100b performs an access blocking check (ie, whether to apply ACB).
  • the UE1 100a and the UE2 100b may respectively transmit a service request (or extended service request) message and an RRC connection request message. However, if the ACB is to be applied, both the UE1 100a and the UE2 100b cannot transmit an RRC connection request message.
  • the access blocking check will now be described in detail.
  • the UE is generally randomly assigned at least one of ten access classes (e.g., AC0, AC1, ..., AC9).
  • AC10 is assigned for emergency emergency access.
  • the value of the randomly assigned access class may be stored in each USIM of the UE1 100 and the UE2 100b.
  • the UE1 (100a) and the UE2 (100b) based on the stored access class, using the blocking factor (barring factor) field included in the received ACB-related information, it is confirmed whether the access blocking is applied do.
  • This access blocking check is performed at each access stratum (AS) layer, that is, an RRC layer, of the UE1 100a and the UE2 100b.
  • AS access stratum
  • the access blocking check will be described in more detail as follows.
  • the UE1 (100a) and UE2 (100b) is in SIB Type 2 one each received contains the ac-BarringPerPLMN-List, the ac- BarringPerPLMN -List has AC that matches plmn-identityIndex corresponding to the PLMN selected in the upper layer If BarringPerPLMN entry is included, the AC-BarringPerPLMN entry that matches the plmn-identityIndex corresponding to the PLMN selected by the upper layer is selected.
  • T303 is used as a Tbarring and ac-BarringForMO-Data is used as a blocking parameter to perform an access blocking check.
  • each AS layer ie, RRC layer
  • RRC layer When determined to be blocked, each AS layer (ie, RRC layer) of the UE1 100a and the UE2 100b notifies the upper layer of the failure of RRC connection establishment.
  • each AS layer determines whether the T302 timer or the Tbarring timer is running. If not running, the T302 timer or Tbarring timer is driven.
  • the AS layer ie, the RRC layer
  • the AS layer considers that all accesses to the corresponding cell are blocked.
  • the eNB / RNC provides the ACB (Access Class Barring) related information to the UE in network overload and congestion. Then, the UE checks the access barring using a barring factor included in the received ACB information based on its access class stored in the USIM. This access blocking check prevents the final attempted access. That is, when access to the cell is blocked through the access blocking check, the UE does not attempt to access the terminal. If the access to the cell is not blocked, the UE attempts to access the cell. This access blocking check is performed at the access stratum (AS) layer of the UE. In this case, the access attempt means transmitting an RRC connection request message from the AS layer (ie, RRC layer) of the UE to the eNB / RNC.
  • AS access stratum
  • the access blocking check is a general Mobile Originating (MO) service of the UE, such as originating call, originating data, originating IMS voice, originating IMS video Is performed for. That is, the ACB applies to all application programs' access (but not in response to emergency services or paging).
  • MO Mobile Originating
  • MO general Mobile Originating
  • ACDC Application specific congestion control for data communication
  • the network may provide the ACDC blocking information to the UE via the SIB.
  • the application layer managing the execution of the specific application provides application attribute related information to the NAS layer.
  • the NAS layer of the UE 100 determines an application category for ACDC based on the application attribute related information received from the application layer.
  • the NAS layer of the UE 100 starts a service request procedure (transmission of a SERVICE REQUEST message or transmission of an EXTENDED SERVICE REQUEST message) for service connection, the NAS layer sends information about the application category to an AS layer (ie, an RRC layer). To).
  • an AS layer ie, an RRC layer
  • the AS layer ie, RRC layer
  • the UE 100 Before the AS layer (ie, RRC layer) of the UE 100 performs a service request procedure (transmission of a SERVICE REQUEST message or an EXTENDED SERVICE REQUEST message) of the NAS layer, from the category of the application and the network. Based on the received ACDC blocking information, it performs an ACDC blocking check and determines whether to allow or disallow the service request procedure accordingly.
  • a service request procedure transmission of a SERVICE REQUEST message or an EXTENDED SERVICE REQUEST message
  • the AS layer ie, the RRC layer of the UE 100 transmits an RRC Connect Request message to the eNodeB 200.
  • the service request required by the application running in the UE can be differentially allowed or blocked through the ACDC.
  • Machine type communication refers to communication between a machine, which excludes a person, and a device used here is called an MTC device.
  • the service provided through the MTC device is different from the communication service in which a person intervenes and may be applied to various categories of services.
  • Machine Type Communication is an exchange of information through the base station 200 between MTC devices 100 without human interaction or information through a base station between the MTC device 100 and the MTC server 700. Say exchange.
  • the MTC server 700 is an entity that communicates with the MTC device 100.
  • the MTC server 700 executes an MTC application and provides an MTC specific service to the MTC device.
  • the MTC device 100 is a wireless device that provides MTC communication and may be fixed or mobile.
  • 10b is MTC This shows an example in which network congestion is increased due to the device.
  • a large number of MTC devices may be arranged within the coverage of the base station.
  • network congestion can result in even more weighted results.
  • EAB was introduced to eliminate congestion caused by MTC devices. This will be described with reference to FIG. 11.
  • the MTC device is set to low priority.
  • the base station broadcasts system information including EAB information.
  • the system information including the EAB information may be a system information block (SIB) type 14.
  • SIB Type14 Description eab-BarringBitmap Bitmap of EAB for access classes (AC) 0-9. The leftmost bit in the bitmap is for AC 0 and the next bit is for AC1. Represents a category of a UE to which eab-CategoryEAB is applied. eab-Common EAB parameter that applies to all PLMNs. EAB parameter for each eab-PerPLMN-ListPLMN, listed in PLMN order.
  • the base station includes the configuration information on whether the specific MTC device should apply the EAB, that is, the EAB configuration information in the NAS configuration MO (Management Object (MO)), and delivers it to the specific MTC device.
  • MO Management Object
  • the MTC device is excluded from an emergency call, a mobile terminated (MT) access, or a high priority access class (for example, AC 11-15).
  • the NAS layer instructs the RRC layer about whether to apply EAB.
  • the RRC layer performs the RRC connection establishment procedure for the request with the EAB application indication, the RRC layer performs access control.
  • the NAS layer determines to apply the EAB based on the EAB setting. Then, the NAS signaling request is delivered to the RRC layer. At this time, the EAB application indication is delivered together with the NAS signaling request.
  • the RRC layer of the MTC device determines whether the RRC connection establishment request corresponds to the EAB application based on the EAB application indication. If the EAB is applied, the transmission of the RRC connection establishment request message by the RRC layer is blocked (or inhibited).
  • the AS layer determines that the EAB is applied and the access to the cell is to be blocked, how the NAS layer and the AS layer should be operated in the future. It wasn't. Therefore, even if access to the cell has already been blocked, if a NAS signaling request procedure (eg, attach request procedure, TAU / RAU request procedure, service request procedure, extended service request procedure, data service request procedure, etc.) is required, The NAS layer may request the AS layer again. Then, the AS layer again determines whether to apply EAB based on the EAB application indication, and accordingly, access to the cell is once again blocked.
  • a NAS signaling request procedure eg, attach request procedure, TAU / RAU request procedure, service request procedure, extended service request procedure, data service request procedure, etc.
  • MTC communication is also called Internet of Things (IoT) communication because there is no human intervention. It is called CIoT to perform IoT communication on a cellular basis, not on a wireless LAN such as Wi-Fi. Unlike wireless LAN, CIoT supports not only IP-based communication but also IP-based communication.
  • IoT Internet of Things
  • 3GPP has improved a physical layer, that is, a Radio Access Technology (RAT).
  • RAT Radio Access Technology
  • the improved RAT is called Narrowband-IoT (NB-IoT).
  • the improved RAT for the NB-IoT uses a physical layer optimized for very low power consumption (eg, carrier bandwidth is 180 kHz, subcarrier spacing is 3.75 kHz or 15 kHz).
  • various services developed for the existing RAT may not be provided.
  • emergency services using an emergency bearer, access class barring (ACB), EAB, ACDC, and SSAC are not provided.
  • NB-IoT which is an improved RAT for CIoT, does not provide access control such as ACB. Therefore, it is unclear how to solve the network overload and congestion situation.
  • the present specification proposes a proposal 1 in order to solve the above problems of the EAB.
  • the present specification proposes a proposal 2 in order to solve the problem of processing of urgent data (eg, exception data) of the CIoT device.
  • Proposal 1 proposes an efficient operation of a NAS layer and an AS layer (ie, RRC layer) of a terminal for EAB (Extended Access Barring).
  • the wireless device is set to low priority.
  • the base station broadcasts system information including EAB information.
  • the system information including the EAB information may be a system information block (SIB) type 14.
  • the network node transmits the configuration information on whether the specific wireless device should apply the EAB, that is, the EAB configuration information, to the specific wireless device by including it in the NAS configuration MO (Management Object).
  • EAB EAB configuration information
  • the application layer of the wireless device 100 notifies the NAS layer that transmission of general data or general signaling is required.
  • the NAS layer determines whether to apply the EAB to the NAS signaling request based on the received EAB configuration. At this time, if it is determined that the EAB is to be applied, the NAS layer transmits an EAB application indication to the AS layer (ie, RRC layer) together with the NAS signaling request.
  • AS layer ie, RRC layer
  • the AS layer (ie, RRC layer) of the wireless device determines whether the RRC connection establishment request corresponds to EAB application based on the EAB application indication and the EAB information received from the base station. That is, the AS layer (ie, RRC layer) performs blocking check of the EAB.
  • the transmission of the RRC connection establishment request message by the AS layer ie, the RRC layer
  • the AS layer i.e., RRC layer
  • the AS layer then delivers indication / information to the NAS layer informing of the blocking or informing that the establishment or resumption of the RRC connection has failed.
  • the indication / information may indicate that the indication / information is blocked by the EAB in order to distinguish it from the blocking caused by the existing access class barring (ACB) or application specific access control for data communication (ACDC).
  • ACB existing access class barring
  • ACDC application specific access control for data communication
  • the AS layer ie, RRC layer
  • the cutoff timer may be the same as the cutoff timer for ACB or ACDC or may be a dedicated cutoff timer for EAB.
  • the AS layer ie, the RRC layer
  • the AS layer delivers indication / information indicating that the blocking is levied to the NAS layer.
  • the NAS layer may resume the NAS signaling request procedure when receiving the indication / information indicating that the blocking is mitigated from the AS layer (ie, the RRC layer). That is, after receiving indication / information indicating that the blocking is mitigated, the NAS layer may initiate a NAS signaling request procedure if it is indicated from the application layer that transmission of general data or general signaling is required.
  • Proposition 1 is briefly described as follows.
  • the AS layer ie, RRC layer
  • RRC layer sends an indication to the NAS layer.
  • the NAS layer When the NAS layer receives the indication / information indicating that the blocking has been alleviated, the NAS signaling request procedure may be started again.
  • Proposal 2 is to solve the problem of processing of urgent data (eg, exception data) of CIoT device.
  • the wireless device is set to low priority.
  • the base station broadcasts system information including EAB information.
  • the system information including the EAB information may be a system information block (SIB) type 14.
  • the network node transmits the configuration information on whether the specific wireless device should apply the EAB, that is, the EAB configuration information, to the specific wireless device by including it in the NAS configuration MO (Management Object).
  • the network node may include an indication indicating whether the EAB can be ignored (that is, an override EAB) in the NAS configuration MO (Management Object), and deliver it to the wireless device.
  • the indication ie, Override EAB
  • the application layer of the wireless device 100 notifies the NAS layer that transmission of general data or general signaling is required.
  • the NAS layer determines whether to apply the EAB to the NAS signaling request based on the received EAB configuration. At this time, if it is determined that the EAB is to be applied, the NAS layer transmits an EAB application indication to the AS layer (ie, RRC layer) together with the NAS signaling request.
  • AS layer ie, RRC layer
  • the AS layer (ie, RRC layer) of the wireless device determines whether the RRC connection establishment request corresponds to EAB application based on the EAB application indication and the EAB information received from the base station. That is, the AS layer (ie, RRC layer) performs blocking check of the EAB.
  • the transmission of the RRC connection establishment request message by the AS layer ie, the RRC layer
  • the AS layer i.e., RRC layer
  • the AS layer then delivers indication / information to the NAS layer informing of the blocking or informing that the establishment or resumption of the RRC connection has failed.
  • the indication / information may indicate that the indication / information is blocked due to the EAB or the establishment or resumption of the RRC connection has failed to be distinguished from the blocking due to the existing access class barring (ACB) or application specific access control for data communication (ACDC). Can be.
  • ACB access class barring
  • ACDC application specific access control for data communication
  • the AS layer ie, RRC layer
  • the cutoff timer may be the same as the cutoff timer for ACB or ACDC or may be a dedicated cutoff timer for EAB.
  • the application layer of the wireless device 100 informs the NAS layer that the exception data (or exception signaling or exception call) should be urgently transmitted.
  • the NAS layer decides not to apply the EAB based on an indication (ie, Override EAB) indicating whether the EAB can be ignored for the exception data.
  • the NAS layer does not transmit an EAB application indication when delivering a NAS signaling request to an AS layer (ie, an RRC layer).
  • the AS layer (that is, the RRC layer) does not apply the EAB since the EAB application indication is not even before the blocking timer expires. That is, the AS layer (ie, RRC layer) transmits an RRC connection establishment request message according to the NAS signaling request.
  • the wireless device When the exception data need to be urgently transmitted, for example, 1) when a gas leaks from a gas station, the wireless device (e.g., MTC device) transmits data / information to inform the network or administrator (user) of such an emergency situation. 2) In the event of a fire in a building or site, or when a wireless device (e.g., MTC device) transmits data / information to the network or administrator (user) informing of such an emergency, 3) The device or the device itself is broken. And when the wireless device (for example, MTC device) needs to transmit a problem situation to a network or an administrator (user) at the time of malfunction.
  • MTC device Mobility Management Entity
  • Degree 14 is Of the present invention Example Configuration of the wireless device 100 and the base station 200 according to Block diagram .
  • the wireless device 100 includes a storage means 101, a controller 102, and a transceiver 103.
  • the base station 200 includes a storage means 201, a controller 202, and a transceiver 203.
  • the storage means 101, 201 store the method described above.
  • the controllers 102 and 202 control the storage means 101 and 201 and the transceivers 103 and 203. Specifically, the controllers 102 and 202 execute the methods stored in the storage means 101 and 201, respectively. The controllers 102 and 202 transmit the aforementioned signals through the transceivers 103 and 203.

Landscapes

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Abstract

본 명세서의 일 개시는 무선 기기가 EAB(Extended Access Barring)에 따라 액세스 제어를 수행하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 EAB에 따라 셀에 대한 액세스가 차단된 경우, 상기 무선 기기의 RRC(radio resource control) 계층이 상기 차단에 따라 RRC 연결 수립 또는 RRC 연결 재개가 실패되었음을 나타내는 인디케이션을 NAS(Non-Access Stratum) 계층으로 전달하는 단계와; 상기 무선 기기의 RRC 계층이 차단 타이머를 구동하는 단계와; 상기 무선 기기의 RRC 계층이, 변경된 EAB 정보를 포함하는 시스템 정보를 기지국으로부터 수신하거나, 상기 차단 타이머가 만료하는 경우, 차단이 완화(alleviation)됨을 나타내는 인디케이션을 상기 NAS 계층으로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

EAB에 따라 액세스 제어를 수행하는 방법 및 무선 기기
본 발명은 이동통신에 관한 것이다.
이동통신 시스템의 기술 규격을 제정하는 3GPP에서는 4세대 이동통신과 관련된 여러 포럼들 및 새로운 기술에 대응하기 위하여, 2004년 말경부터 3GPP 기술들의 성능을 최적화 시키고 향상시키려는 노력의 일환으로 LTE/SAE(Long Term Evolution/System Architecture Evolution) 기술에 대한 연구를 시작하였다.
3GPP SA WG2을 중심으로 진행된 SAE는 3GPP TSG RAN의 LTE 작업과 병행하여 네트워크의 구조를 결정하고 이 기종 망간의 이동성을 지원하는 것을 목적으로 하는 망 기술에 관한 연구이며, 최근 3GPP의 중요한 표준화 이슈들 중 하나이다. 이는 3GPP 시스템을 IP 기반으로 하여 다양한 무선 접속 기술들을 지원하는 시스템으로 발전 시키기 위한 작업으로, 보다 향상된 데이터 전송 능력으로 전송 지연을 최소화 하는, 최적화된 패킷 기반 시스템을 목표로 작업이 진행되어 왔다.
3GPP SA WG2에서 정의한 EPS(Evolved Packet System) 상위 수준 참조 모델(reference 모드l)은 비로밍 케이스(non-roaming case) 및 다양한 시나리오의 로밍 케이스(roaming case)를 포함하고 있으며, 상세 내용은 3GPP 표준문서 TS 23.401과 TS 23.402에서 참조할 수 있다. 도 1의 네트워크 구조도는 이를 간략하게 재구성 한 것이다.
도 1은 진화된 이동 통신 네트워크의 구조도이다 .
EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, S-GW(Serving Gateway)(52), PDN GW(Packet Data Network Gateway)(53), MME(Mobility Management Entity)(51), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.
S-GW(52)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB(20)와 PDN GW(53) 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말(또는 User Equipment : UE)이 eNodeB(20)에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, S-GW(52)는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN(3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 S-GW(52)를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, S-GW(52)는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.
PDN GW(또는 P-GW)(53)는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. PDN GW(53)는 정책 집행 특징(정책 enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.
도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 S-GW(52)와 PDN GW(53)가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway 설정 Option)에 따라 구현될 수도 있다.
MME(51)는, UE의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME(51)는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. MME(51)는 수많은 eNodeB(20)들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME(51)는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.
SGSN은 다른 접속 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크, UTRAN/GERAN)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.
ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말(또는 UE)은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.
또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트들이 존재할 수 있다.
레퍼런스 포인트 설명
S1-MME E-UTRAN와 MME 간의 제어 평면 프로토콜에 대한 레퍼런스 포인트
S1-U 핸드오버 동안 eNB 간 경로 스위칭 및 베어러 당 사용자 평면 터널링에 대한 E-UTRAN와 SGW 간의 레퍼런스 포인트
S3 유휴(Idle) 및/또는 활성화 상태에서 3GPP 액세스 네트워크 간 이동성에 대한 사용자 및 베어러 정보 교환을 제공하는 MME와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 이 레퍼런스 포인트는 PLMN-내 또는 PLMN-간(예를 들어, PLMN-간 핸드오버의 경우)에 사용될 수 있음)
S4 GPRS 코어와 SGW의 3GPP 앵커 기능 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 제공하는 SGW와 SGSN 간의 레퍼런스 포인트. 또한, 직접 터널이 수립되지 않으면, 사용자 평면 터널링을 제공함
S5 SGW와 PDN GW 간의 사용자 평면 터널링 및 터널 관리를 제공하는 레퍼런스 포인트. UE 이동성으로 인해, 그리고 요구되는 PDN 연결성을 위해서 SGW가 함께 위치하지 않은 PDN GW로의 연결이 필요한 경우, SGW 재배치를 위해서 사용됨
S11 MME와 SGW 간의 레퍼런스 포인트
SGi PDN GW와 PDN 간의 레퍼런스 포인트. PDN은, 오퍼레이터 외부 공용 또는 사설 PDN이거나 예를 들어, IMS 서비스의 제공을 위한 오퍼레이터-내 PDN일 수 있음. 이 레퍼런스 포인트는 3GPP 액세스의 Gi에 해당함
도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDN GW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.
도 2는 일반적으로 E- UTRAN과 일반적인 EPC의 주요 노드의 기능을 나타낸 예시도이다 .
도시된 바와 같이, eNodeB(20)는 RRC(Radio Resource Control) 연결이 활성화되어 있는 동안 게이트웨이로의 라우팅, 페이징 신호의 스케줄링 및 전송, 브로드캐스터 채널(BCH)의 스케줄링 및 전송, 상향링크 및 하향링크에서의 자원을 UE에게 동적 할당, eNodeB(20)의 측정을 위한 설정 및 제공, 무선 베어러 제어, 무선 허가 제어(radio admission control), 그리고 연결 이동성 제어 등을 위한 기능을 수행할 수 있다. EPC 내에서는 페이징 발생, LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 평면이 암호화, EPS 베어러 제어, NAS 시그널링의 암호화 및 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.
도 3는 UE과 eNodeB 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이고 , 도 4는 단말과 기지국 사이에 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 다른 예시도이다 .
상기 무선인터페이스 프로토콜은 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한다. 상기 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical 계층), 데이터링크계층(Data Link 계층) 및 네트워크계층(Network 계층)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling)전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다.
상기 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1계층), L2(제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
이하에서, 상기 도 3에 도시된 제어 평면의 무선프로토콜과 도 4에 도시된 사용자 평면에서의 무선 프로토콜의 각 계층을 설명한다.
제1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 상기 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송 채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 상기 전송 채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 전달된다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 전달된다.
물리채널(Physical Channel)은 시간축 상에 있는 여러 개의 서브프레임과 주파수축상에 있는 여러 개의 서브 캐리어(Sub-carrier)로 구성된다. 여기서, 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 축 상에 복수의 심볼(Symbol)들과 복수의 서브 캐리어들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 심볼(Symbol)들과 복수의 서브캐리어들로 구성된다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.
상기 송신측과 수신측의 물리계층에 존재하는 물리 채널들은 3GPP LTE에 따르면, 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로 나눌 수 있다.
서브프레임의 첫번째 OFDM 심벌에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수(즉, 제어영역의 크기)에 관한 CFI(control format indicator)를 나른다. 무선기기는 먼저 PCFICH 상으로 CFI를 수신한 후, PDCCH를 모니터링한다.
PDCCH와 달리, PCFICH는 블라인드 디코딩을 사용하지 않고, 서브프레임의 고정된 PCFICH 자원을 통해 전송된다.
PHICH는 UL HARQ(hybrid automatic repeat request)를 위한 ACK(positive-acknowledgement)/NACK(negative-acknowledgement) 신호를 나른다. 무선기기에 의해 전송되는 PUSCH 상의 UL(uplink) 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.
PBCH(Physical Broadcast Channel)은 무선 프레임의 첫번째 서브프레임의 두번째 슬롯의 앞선 4개의 OFDM 심벌에서 전송된다. PBCH는 무선기기가 기지국과 통신하는데 필수적인 시스템 정보를 나르며, PBCH를 통해 전송되는 시스템 정보를 MIB(master information block)라 한다. 이와 비교하여, PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 전송되는 시스템 정보를 SIB(system information block)라 한다.
PDCCH는 DL-SCH(downlink-shared channel)의 자원 할당 및 전송 포맷, UL-SCH(uplink shared channel)의 자원 할당 정보, PCH 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 랜덤 액세스 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 UE 그룹 내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및 VoIP(voice over internet protocol)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링 할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합(aggregation) 상으로 전송된다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)에 대응된다. CCE의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율의 연관 관계에 따라 PDCCH의 포맷 및 가능한 PDCCH의 비트수가 결정된다.
PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 다운링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. DCI는 PDSCH의 자원 할당(이를 DL 그랜트(downlink grant)라고도 한다), PUSCH의 자원 할당(이를 UL 그랜트(uplink grant)라고도 한다), 임의의 UE 그룹내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및/또는 VoIP(Voice over Internet Protocol)의 활성화를 포함할 수 있다.
제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널(Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화(Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널(Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면(Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널(Control Channel)과 사용자평면(User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널(Traffic Channel)로 나뉜다.
제2계층의 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할(Segmentation) 및 연결(Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다. 또한, 각각의 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS를 보장할 수 있도록 하기 위해 TM(Transparent 모드, 투명모드), UM(Un-acknowledged 모드, 무응답모드), 및 AM(Acknowledged 모드, 응답모드)의 세가지 동작 모드를 제공하고 있다. 특히, AM RLC는 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 자동 반복 및 요청(Automatic Repeat and Request; ARQ) 기능을 통한 재전송 기능을 수행하고 있다.
제2계층의 패킷데이터수렴(Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축(Header Compression) 기능을 수행한다. 이는 데이터의 헤더(Header) 부분에서 반드시 필요한 정보만을 전송하도록 하여, 무선 구간의 전송효율을 증가시키는 역할을 한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안(Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화(Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호(Integrity protection)로 구성된다.
제3 계층의 가장 상부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선베어러(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(설정), 재설정(Re-설정) 및 해제(Release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 E-UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.
상기 단말의 RRC와 무선망의 RRC계층 사이에 RRC 연결(RRC connection)이 있을 경우, 단말은 RRC연결상태(Connected 모드)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC휴지상태(Idle 모드)에 있게 된다.
이하 단말의 RRC 상태(RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_CONNECTED 상태(state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_IDLE 상태라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 단말은 E-UTRAN이 단말의 존재를 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA(Tracking Area) 단위로 핵심망이 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 단말은 셀에 비하여 큰 지역 단위로 해당 단말의 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 해당 단말이 RRC_CONNECTED 상태로 천이하여야 한다. 각 TA는 TAI(Tracking area identity)를 통해 구분된다. 단말은 셀에서 방송(broadcasting)되는 정보인 TAC(Tracking area code)를 통해 TAI를 구성할 수 있다.
사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 연결을 맺고, 핵심망에 단말의 정보를 등록한다. 이 후, 단말은 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머무르는 단말은 필요에 따라서 셀을(재)선택하고, 시스템 정보(System information)나 페이징 정보를 살펴본다. 이를 셀에 캠프 온(Camp on) 한다고 한다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 페이징 신호를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
상기 RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management)등의 기능을 수행한다.
아래는 도 3에 도시된 NAS 계층에 대하여 상세히 설명한다.
NAS 계층에 속하는 ESM(Evolved Session Management)은 Default Bearer 관리, Dedicated Bearer관리와 같은 기능을 수행하여, 단말이 망으로부터 PS서비스를 이용하기 위한 제어를 담당한다. Default Bearer 자원은 특정 Packet Data Network(PDN)에 최초 접속 할 시에 망에 접속될 때 망으로부터 할당 받는다는 특징을 가진다. 이때, 네트워크는 단말이 데이터 서비스를 사용할 수 있도록 단말이 사용 가능한 IP 주소를 할당하며, 또한 default bearer의 QoS를 할당해준다. LTE에서는 크게 데이터 송수신을 위한 특정 대역폭을 보장해주는 GBR(Guaranteed bit rate) QoS 특성을 가지는 bearer와 대역폭의 보장 없이 Best effort QoS 특성을 가지는 Non-GBR bearer의 두 종류를 지원한다. Default bearer의 경우 Non-GBR bearer를 할당 받는다. Dedicated bearer의 경우에는 GBR또는 Non-GBR의 QoS특성을 가지는 bearer를 할당 받을 수 있다.
네트워크에서 단말에게 할당한 bearer를 EPS(evolved packet service) bearer라고 부르며, EPS bearer를 할당 할 때 네트워크는 하나의 ID를 할당하게 된다. 이를 EPS Bearer ID라고 부른다. 하나의 EPS bearer는 MBR(maximum bit rate) 와 GBR(guaranteed bit rate) 또는 AMBR(Aggregated maximum bit rate) 의 QoS 특성을 가진다.
한편, 도 3에서 NAS 계층 아래에 위치하는 RRC 계층, RLC 계층, MAC 계층, PHY 계층을 묶어서 액세스 계층(Access Stratum: AS)이라고 부르기도 한다.
도 5a는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
랜덤 액세스 과정은 UE(10)가 기지국, 즉 eNodeB(20)과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당받기 위해 사용된다.
UE(10)는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(설정 index)를 eNodeB(20)로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 단말이 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
UE(10)은 임의로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 eNodeB(20)로 전송한다. UE(10)은 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE(10)은 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 eNodeB(20)은 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 UE(10)로 보낸다. 랜덤 액세스 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE(10)은 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE(10)은 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 랜덤 액세스 응답을 수신한다.
도 5b는 무선자원제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타낸다.
도 5b에 도시된 바와 같이 RRC 연결 여부에 따라 RRC 상태가 나타나 있다. 상기 RRC 상태란 UE(10)의 RRC 계층의 엔티티(entity)가 eNodeB(20)의 RRC 계층의 엔티티와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(connected state)라고 하고, 연결되어 있지 않은 상태를 RRC 유휴 상태(idle state)라고 부른다.
상기 연결 상태(Connected state)의 UE(10)은 RRC 연결(connection)이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE(10)을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 유휴 상태(idle state)의 UE(10)은 eNodeB(20)이 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 지역(Tracking Area) 단위로 핵심망(Core Network)이 관리한다. 상기 트래킹 지역(Tracking Area)은 셀들의 집합단위이다. 즉, 유휴 상태(idle state) UE(10)은 큰 지역 단위로 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 단말은 연결 상태(connected state)로 천이해야 한다.
사용자가 UE(10)의 전원을 맨 처음 켰을 때, 상기 UE(10)은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 유휴 상태(idle state)에 머무른다. 상기 유휴 상태(idle state)에 머물러 있던 UE(10)은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 eNodeB(20)의 RRC 계층과 RRC 연결을 맺고 RRC 연결 상태(connected state)로 천이한다.
상기 유휴 상태(Idle state)에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 또는 상향 데이터 전송 등이 필요하다거나, 아니면 EUTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
유휴 상태(idle state)의 UE(10)이 상기 eNodeB(20)와 RRC 연결을 맺기 위해서는 상기한 바와 같이 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 진행해야 한다. RRC 연결 과정은 크게, UE(10)이 eNodeB(20)으로 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지 전송하는 과정, eNodeB(20)가 UE(10)로 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 전송하는 과정, 그리고 UE(10)이 eNodeB(20)으로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. 이와 같은 과정에 대해서 도 5b를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
1) 유휴 상태(Idle state)의 UE(10)은 통화 시도, 데이터 전송 시도, 또는 eNodeB(20)의 페이징에 대한 응답 등의 이유로 RRC 연결을 맺고자 할 경우, 먼저 상기 UE(10)은 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지를 eNodeB(20)으로 전송한다.
2) 상기 UE(10)로부터 RRC 연결 요청 메시지를 수신하면, 상기 eNB(20) 는 무선 자원이 충분한 경우에는 상기 UE(10)의 RRC 연결 요청을 수락하고, 응답 메시지인 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 상기 UE(10)로 전송한다.
3) 상기 UE(10)이 상기 RRC 연결 설정 메시지를 수신하면, 상기 eNodeB(20)로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송한다. 상기 UE(10)이 RRC 연결 설정 메시지를 성공적으로 전송하면, 비로소 상기 UE(10)은 eNodeB(20)과 RRC 연결을 맺게 되고 RRC 연결 모드로 천이한다.
한편, 네트워크 과부하 문제를 해결하기 위하여, 기지국은 ACB(Access Class Barring) 관련 정보를 브로드캐스팅할 수 있다. 이를 통해, UE는 자신의 RRC 연결 요청이 상기 ACB에 의한 차단 대상인지를 검사한 후, 차단 대상이 아닐 경우에만 상기 RRC 연결 요청을 전송할 수 있다.
그런데, MTC(Machine type communication) 기기의 도입으로 인하여, 네트워크 혼잡은 더욱더 가중될 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 기지국은 EAB(Extended Access Barring) 관련 정보를 브로드캐스팅할 수 있다. MTC 기기는 자신의 RRC 연결 요청이 EAB에 의한 차단 대상인지를 검사한 후, 차단 대상이 아닐 경우에만 상기 RRC 연결 요청을 전송할 수 있다.
MTC 통신은 사람의 개입이 없기 때문에 IoT(Internet of Things) 통신이라고 불리기도 한다. IoT 통신을 Wi-Fi와 같은 무선 랜(Wireless Lan) 기반이 아닌 셀룰러 기반으로 수행하는 것을 CIoT라고 한다. CIoT에서는 무선 랜에서와 달리 IP 기반 통신 뿐만 아니라 IP에 기반하지 않는 통신도 지원한다.
한편, CIoT 서비스를 지원하기 위하여, 3GPP에서는 물리 계층, 즉 RAT(Radio Access Technology)을 개선하였다. 상기 개선된 RAT을 NB-IoT(Narrowband-IoT)라고 부른다.
그런데, CIoT를 위해 개선된 RAT인 NB-IoT에서는 ACB와 같은 액세스 제어가 정의되어 있지 않다. 따라서, 네트워크의 과부하 및 혼잡 상황을 어떻게 해결 할 지가 불명확하다. 나아가, 네트워크 혼잡 상황에서 네트워크 시도를 차단하게 되면, 긴급히 전송되어야 할 예외적인 데이터도 전송되지 못하는 문제점이 생기게 된다.
따라서, 본 명세서의 일 개시는 전술한 문제점을 해결할 수 있는 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 개시는 무선 기기(wireless device)가 EAB(Extended Access Barring)에 따라 액세스 제어를 수행하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 EAB에 따라 셀에 대한 액세스가 차단된 경우, 상기 무선 기기의 RRC(radio resource control) 계층이 상기 차단에 따라 RRC 연결 수립 또는 RRC 연결 재개가 실패되었음을 나타내는 인디케이션을 NAS(Non-Access Stratum) 계층으로 전달하는 단계와; 상기 무선 기기의 RRC 계층이 차단 타이머를 구동하는 단계와; 상기 무선 기기의 RRC 계층이, 변경된 EAB 정보를 포함하는 시스템 정보를 기지국으로부터 수신하거나, 상기 차단 타이머가 만료하는 경우, 차단이 완화(alleviation)됨을 나타내는 인디케이션을 상기 NAS 계층으로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시스템 정보는 SIB(system information block) 타입 14일 수 있다.
상기 방법은 EAB 설정을 포함하는 NAS 설정 MO(Management Object)를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 NAS 계층으로부터 EAB 적용 지시를 수신하는 단계와; 상기 EAB 설정 및 상기 기지국으로부터 수신되는 EAB 정보에 기초하여, EAB의 차단 검사를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 셀에 대한 액세스의 차단은 상기 차단 검사에 따라 이루어질 수 있다.
상기 방법은 NAS 시그널링 저 순위(low-priority)에 대한 설정과 EAB를 무시할 수 있는지에 대한 설정을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 차단 타이머가 만료하기 전이라도 혹은 상기 차단이 완화(alleviation)됨을 나타내는 인디케이션을 상기 NAS 계층으로 전달하기 전이라도, 상기 RRC 계층이 상기 NAS 계층으로부터 예외 데이터의 발신을 위한 NAS 시그널링 요청을 EAB 적용 지시 없이 전달받는 단계와; 상기 RRC 계층은 상기 EAB 적용 지시가 없으므로, EAB의 차단 검사를 수행하지 않고, 상기 예외 데이터의 발신을 위해 RRC 연결 수립 요청 메시지를 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 개시에 의하면, 전술한 종래 기술의 문제점이 해결된다.
도 1은 진화된 이동 통신 네트워크의 구조도이다.
도 2는 일반적으로 E-UTRAN과 일반적인 EPC의 아키텍처를 나타낸 예시도이다.
도 3는 UE과 eNodeB 사이의 제어 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 4는 단말과 기지국 사이에 사용자 평면에서의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸 다른 예시도이다.
도 5a는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5b는 무선자원제어(RRC) 계층에서의 연결 과정을 나타낸다.
도 6는 네트워크 과부하 상태를 나타낸다.
도 7은 네트워크 혼잡 상태에서 액세스 차단 동작을 나타낸 예시적인 흐름도이다.
도 8은 ACB가 적용될 경우, 모든 애플리케이션에 의한 액세스가 전부 차단되는 예를 나타낸다.
도 9는 ACDC에 따른 절차를 나타낸 신호 흐름도이다.
도 10a는 MTC(Machine Type communication) 통신의 일 예를 나타낸다.
도 10b는 MTC 기기로 인하여 네트워크 혼잡이 가중되는 예를 나타낸다.
도 11은 MTC 기기에 의해 유발되는 혼잡을 해소하기 위한 EAB(Extended Access Barring)가 적용되는 예를 나타낸다.
도 12은 본 명세서의 제안 1에 따른 EAB(Extended Access Barring) 절차를 나타낸다.
도 13은 본 명세서의 제안 2에 따른 EAB(Extended Access Barring) 절차를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 무선 기기(100) 및 기지국(200)의 구성 블록도이다
본 발명은 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 및 EPC(Evolved Packet Core)를 기준으로 설명되나, 본 발명은 이러한 통신 시스템에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 통신 시스템 및 방법에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, 구성된다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있다거나 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
첨부된 도면에서는 예시적으로 UE(User Equipment)가 도시되어 있으나, 도시된 상기 UE는 단말(Terminal), ME(Mobile Equipment), 등의 용어로 언급될 수 도 있다. 또한, 상기 UE는 노트북, 휴대폰, PDA, 스마트 폰(Smart Phone), 멀티미디어 기기등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있거나, PC, 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수 있다.
용어의 정의
이하 도면을 참조하여 설명하기 앞서, 본 발명의 이해를 돕고자, 본 명세서에서 사용되는 용어를 간략하게 정의하기로 한다.
UMTS: Universal Mobile Telecommunication System의 약자로서 3세대 이동통신 네트워크를 의미한다.
UE/MS : User Equipment/Mobile Station, 단말 장치를 의미 함.
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 독립적인망
PDN connection : 단말에서 PDN으로의 연결, 즉, ip 주소로 표현되는 단말과 APN으로 표현되는 PDN과의 연관(연결)
PDN-GW(Packet Data Network Gateway) : UE IP address allocation, Packet screening & filtering, Charging data collection 기능을 수행하는 EPS망의 네트워크 노드
Serving GW(Serving Gateway) : 이동성 담당(Mobility anchor), 패킷 라우팅(Packet routing), 유휴 모드 패킷 버퍼링(Idle 모드 packet buffering), Triggering MME to page UE 기능을 수행하는 EPS망의 네트워크 노드
PCRF(정책 and Charging Rule Function) : 서비스 flow 별로 차별화된 QoS 및 과금 정책을 동적(dynamic) 으로 적용하기 위한 정책 결정(정책 decision)을 수행하는 EPS망의 노드
APN(Access Point Name): 네트워크에서 관리하는 접속 포인트의 이름으로서 UE에게 제공된다. 즉, PDN을 지칭하거나 구분하는 문자열. 요청한 서비스나 망(PDN)에 접속하기 위해서는 해당 P-GW를 거치게 되는데, 이 P-GW를 찾을 수 있도록 망 내에서 미리 정의한 이름(문자열)(예) internet.mnc012.mcc345.gprs
TEID(Tunnel Endpoint Identifier) : 네트워크 내 노드들 간에 설정된 터널의 End point ID, 각 UE의 bearer 단위로 구간별로 설정된다.
NodeB: UMTS 네트워크의 기지국으로 옥외에 설치되며, 셀 커버리지 규모는 매크로 셀에 해당한다.
eNodeB: EPS(Evolved Packet System) 의 기지국으로 옥외에 설치되며, 셀 커버리지 규모는 매크로 셀에 해당한다.
(e)NodeB: NodeB와 eNodeB를 지칭하는 용어이다.
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.
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 : 네크워크에서 UE를 관리하기 위해 사용되는 UE의 상황 정보, 즉, UE id, 이동성(현재 위치 등), 세션의 속성(QoS, 우선순위 등)으로 구성된 상황 정보
OMA DM(Open Mobile Alliance Device Management) : 핸드폰, PDA, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 모바일 디바이스들 관리를 위해 디자인 된 프로토콜로써, 디바이스 설정(설정), 펌웨어 업그레이드(firmware upgrade), 에러 보고(Error Report)등의 기능을 수행함
OAM(Operation Administration and Maintenance) : OAM이란 네트워크 결함 표시, 성능정보, 그리고 데이터와 진단 기능을 제공하는 네트워크 관리 기능군을 말함
NAS 설정 MO(Management Object) : NAS 기능(Functionality)와 연관된 파라미터들(parameters)을 UE에게 설정(설정)하는 데 사용하는 MO(Management object)를 말함
NAS(Non-Access-Stratum) : UE와 MME간의 제어 플레인(control plane)의 상위 stratum. UE와 네트워크간의 이동성 관리(Mobility management)와 세션 관리(Session management), IP 주소 관리(IP address maintenance) 등을 지원
MM(Mobility Management) 동작/절차 : UE의 이동성(mobility) 제어/관리/control을 위한 동작 또는 절차. MM 동작/절차는 CS 망에서의 MM 동작/절차, GPRS 망에서의 GMM 동작/절차, EPS 망에서의 EMM 동작/절차 중 하나 이상을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. UE와 네트워크 노드(MME, SGSN, MSC)는 MM 동작/절차를 수행하기 위해 MM 메시지를 주고 받는다.
SM(Session Management) 동작/절차 : UE의 user plane 및/또는 bearer context/PDP context를 제어/관리/처리/handling 하기 위한 동작 또는 절차. SM 동작/절차는 GPRS 망에서의 SM 동작/절차, EPS 망에서의 ESM 동작/절차 중 하나 이상을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. UE와 네트워크 노드(MME, SGSN)는 SM 동작/절차를 수행하기 위해 SM 메시지를 주고 받는다.
저 순위(Low priority) 단말 : NAS 시그널링 저 순위로 설정된 단말. 자세한 사항은 표준문서 3GPP TS 24.301 및 TS 24.008을 참고할 수 있다.
정상 순위(Normal priority) 단말: 저 순위(Low priority)로 설정되지 않은 일반적인 단말
이중 순위(Dual priority) 단말 : 이중 순위(Dual priority)로 설정된 단말, 이는 NAS 신호 저 순위로 설정됨과 동시에 상기 설정된 NAS 신호 저 순위를 무시(override) 할 수 있게 설정된 단말(즉, UE which provides dual priority support is 설정 for NAS signalling low priority and also 설정 to override the NAS signalling low priority indicator). 자세한 사항은 표준문서 3GPP TS 24.301 및 TS 24.008을 참고할 수 있다.
PLMN: 공중 육상 통신 망(Public Land Mobile Network)의 약어로서, 사업자의 네트워크 식별번호를 의미한다. UE의 로밍 상황에서 PLMN은 Home PLMN(HPLMN)과 Visited PLMN(VPLMN)으로 구분된다.
CIoT: Cellular Internet of Things의 약자로서, IoT 통신을 기반으로 수행하는 것을 의미한다.
제어 평면 CIoT EPS 최적화: 사용자 데이터(IP 기반 또는 비-IP 기반 또는 SMS 기반의 사용자 데이터)의 효율적 전송을 가능하게 하는 제어 평면 상의 시그널링 최적화
사용자 평면 CIoT EPS 최적화: 사용자 데이터(IP 기반 또는 비-IP 기반 또는 SMS 기반의 사용자 데이터)의 효율적 전송을 가능하게 하는 사용자 평면 상의 시그널링 최적화
CIoT EPS 최적화를 지원하는 UE: 제어 평면 CIoT EPS 최적화 또는 사용자 평면 CIOT EPS 최적화 그리고 하나 이상의 다른 CIoT EPS 최적화를 지원하는 UE
NB-S1 모드: NB(Narrowband) IoT를 위해서 개선된 RAT (radio access technology)로 동작하는 모드를 의미한다.
WB-S1 모드: NB IoT를 위해서 개선된 RAT이 아닌, 일반적인 RAT으로 동작하는 모드를 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 명세서의 개시에 대해서 설명하기로 한다.
도 6는 네트워크 과부하 상태를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, eNodeB(200)의 커버리지에는 수 많은 UE들(100a, 100b, 100c, 100d)가 존재하고, 데이터 송수신을 시도한다. 이로 인해, 상기 eNodeB(200)와 상기 S-GW(520)간의 인터페이스에 트래픽이 과부하(overload) 또는 혼잡(congestion)하게 된 경우, 상기 UE(100)로의 다운링크 데이터 혹은 상기 UE(100)로부터의 업링크 데이터는 올바르게 전송되지 못하고 실패하게 된다.
혹은 상기 S-GW(520)와 상기 PDN-GW(530) 간의 인터페이스, 혹은 상기 PDN-GW(530)와 이동통신 사업자의 IP(Internet Protocol) 서비스 네트워크 사이의 인터페이스가 과부하(overload) 또는 혼잡(congestion)할 경우에도, 상기 UE들(100a, 100b, 100c, 100d)로의 다운링크 데이터 혹은 UE들(100a, 100b, 100c, 100d)로부터의 업링크 데이터는 올바르게 전송되지 못하고 실패하게 된다.
상기 eNodeB(200)와 상기 S-GW(520)간의 인터페이스에 과부하 또는 혼잡이 있거나, 상기 S-GW(520)와 상기 PDN-GW(530) 간의 인터페이스에 과부하 또는 혼잡이 있는 경우, 상기 핵심 네트워크의 노드(예컨대 MME)는 NAS 단계에서의 혼잡 제어(NAS level congestion control)을 수행하여 신호 혼잡(signaling congestion) 및 APN 혼잡을 회피하거나 제어하게 된다.
이러한 NAS 단계에서의 혼잡 제어는 APN 기반의 혼잡 제어(APN based congestion control)와 일반 NAS 단계에서 이동 관리 제어(General NAS level mobility management control)로 구성된다.
상기 APN 기반의 혼잡 제어는 UE 그리고 특정 APN(혼잡 상태와 연관된 APN)와 관련된 EMM, GMM과(E)SM 신호 혼잡 제어를 의미하며, APN 기반의 세션 관리 혼잡 제어(APN based Session Management congestion control)와 APN 기반의 이동 관리 혼잡 제어(APN based Mobility Management congestion control)를 포함한다.
반면, 상기 일반 NAS 단계의 이동 관리 제어는 일반적인 네트워크 혼잡(congestion)이나, 과부하(overload)상황에서 UE/MS가 요청하는 이동 관리신호(Mobility Management signaling) 요청을 핵심 네트워크 내의 노드(MME, SGSN)가 거절하여 혼잡 및 과부하를 회피하는 것을 의미한다.
일반적으로 핵심 네트워크가 NAS 단계의 혼잡 제어를 수행하는 경우, 유휴 모드(idle 모드)로 있는 혹은 연결 모드(connected 모드)로 있는 UE에게 지연시간 타이머(백오프 타이머)(back-off timer) 값을 NAS 거절 메시지(reject message)에 실어 전송하게 되는데, UE는 지연시간 타이머(백오프 타이머)(back-off timer)가 만료(expire) 되기 전까지 네트워크에 EMM/GMM/(E)SM 신호를 요청하지 않게 된다. 상기 NAS 거절 메시지는 어태치 거절(ATTACH REJECT), TAU(Tracking Area Updating) 거절, RAU(Routing Area Updating) 거절, 서비스 거절, 확장 서비스(EXTENDED SERVICE) 거절, PDN 연결(connectivity) 거절, 베어러 리소스 할당(bearer resource allocation) 거절, 베어러 리소스 수정(bearer resource modification) 거절, EPS 베어러 컨텍스트 비활성화 요청(deactivate EPS bearer context request)에 대한 거절의 메시지 중 하나에 해당한다.
이러한 지연시간 타이머(back-off timer)은 이동 관리(Mobility Management: MM) 지연시간(back-off) 타이머와 세션 관리(Session Management: SM) 지연시간(back-off) 타이머로 나눌 수 있다.
상기 MM 지연시간(back-off) 타이머는 UE 마다 그리고 SM 지연시간(back-off) 타이머는 APN 마다 그리고 UE 마다 각각 독립적으로 동작한다.
간략하게는, 상기 MM 지연시간(back-off) 타이머는 EMM/GMM 신호(예컨대, Attach, TAU/RAU 요청 등) 제어를 위한 것이다. 상기 SM 지연시간(back-off) 타이머는(E)SM 신호(예컨대, PDN connectivity, Bearer Resource Allocation, Bearer Modification, PDP Context Activation, PDP Context Modification 요청 등) 제어를 위한 것이다.
구체적으로는, MM 지연시간(back-off) 타이머는 네트워크에 혼잡(congestion)이 발생한 경우, 이를 제어하기 위해 사용하는 이동성 관련 지연시간(back-off) 타이머로써, 타이머가 동작하고 있는 동안 UE는 어태치(attach), 위치정보 갱신(TAU, RAU), 서비스 요청 절차(서비스 요청 절차)를 할 수 없도록 하는 타이머이다. 단, 긴급 베어러 서비스(emergency bearer service), MPS(Multimedia Priority Service) 인 경우에는 예외로 타이머가 동작하고 있더라도 UE가 요청 가능할 수 있다.
전술한 바와 같이 UE가 MM 지연시간(back-off) 타이머 값을 핵심 망 네트워크 노드(예컨대 MME, SGSN 등)로부터 제공받거나, 하위 계층(lower 계층; Access Stratum)으로부터 전달받을 수 있다. 또한, UE에 의해 15분에서 30분 사이의 범위 내에서 랜덤하게 설정 되어질 수도 있다.
상기 SM 지연시간(back-off) 타이머는 네트워크에 혼잡(congestion)이 발생한 경우, 이를 제어하기 위해 사용하는 세션 관리(Session Management) 관련 지연시간(back-off) 타이머로써, 타이머가 동작하고 있는 동안 UE는 관련된(associated) APN 기반의 세션을 설정 또는 변경할 수 없도록 하는 타이머이다. 단, 마찬가지로 긴급 베어러 서비스, MPS(Multimedia Priority Service) 인 경우에는 예외로 타이머가 동작하고 있더라도 UE(100) 가 요청 가능할 수 있다.
UE는 이러한 SM 지연시간(back-off) 타이머 값을 핵심 망 네트워크 노드(예컨대, MME, SGSN 등)로부터 제공받으며, 최대 72시간 이내에서 랜덤하게 설정 되어진다. 또한, UE(100)에 의해 15분에서 30분 사이의 범위 내에서 랜덤하게 설정 되어질 수도 있다.
다른 한편, 상기 eNodeB(200)에서 혼잡이 발생한 경우, 상기 eNodeB(200)도 혼잡 제어를 수행할 수 있다. 즉, UE가 사용자 평면의 데이터 전송을 목적으로 RRC 연결 수립(connection establishment)을 요청하는 경우, eNodeB(200)가 혼잡 상태라면, 연장 대기 타이머(extended wait timer)와 함께 거절 응답을 UE로 전송할 수 있다. 이러한 경우 RRC 연결 수립 요청을 상기 연장 대기 타이머(extended wait timer)가 만료하기 전까지 재시도할 수 없다. 반면, UE가 CS(circuit switch) 기반의 호(call) 수신을 위한 제어 평면의 신호를 전송할 목적으로 RRC 연결 요청을 하는 경우, 상기 eNodeB(200)가 혼잡 상태일 지라도, 이를 거절할 수 없다.
도 7은 네트워크 혼잡 상태에서 액세스 차단 동작을 나타낸 예시적인 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 네트워크 혹은 eNodeB(200)의 과부하 또는 혼잡 상태에서, eNodeB(200)는 시스템 정보를 통해 ACB(Access Class Barring) 관련 정보를 브로드캐스팅할 수 있다. 상기 시스템 정보는 SIB(System Information Block) 타입 2일 수 있다.
상기 SIB(System Information Block) 타입 2는 아래의 표와 같은 ACB 관련 정보를 포함할 수 있다.
필드 설명
ac-BarringFactor UE에 의해서 생성되는 랜덤값이 ac-BarringFactor에 의한 값보다 작을 경우, 액세스가 허용된다. 그렇지 않을 경우, 액세스는 금지된다.
ac-BarringForCSFB CS(circuit switch) 폴백(fallback)에 대한 ACB이다. CS 폴백은 VoLTE 호를 이전 3G 호로 전환시키는 것이다.
ac-BarringForEmergency 긴급 서비스에 대한 ACB이다.
ac- BarringForMO -Data 발신(Mobile Orienting) 데이터에 대한 ACB이다.
ac-BarringForMO-Signalling 발신 제어 신호에 대한 ACB이다.
ac-BarringForSpecialAC 특수한 액세스 클래스, 즉 11-15에 대한 ACB이다.
ac-BarringTime 액세스가 금지되는 시간을 나타낸다.
ssac-BarringForMMTEL-Video MMTEL 비디오(video)의 발신에 대한 서비스 별 ACB이다.
ssac-BarringForMMTEL-Voice MMTEL 음성(voice)의 발신에 대한 서비스 별 ACB이다.
한편, 상기 UE1(100a)은 IMS 서비스, 예컨대 VoLTE에 의한 호(call)의 발신을 결정하고, 서비스 요청 메시지를 생성한다. 마찬가지로, UE2(100b)는 일반 데이터의 발신을 결정하고, 서비스 요청 메시지를 생성한다.
이어서, 상기 UE1(100a)은 RRC 연결 요청 메시지를 생성한다. 마찬가지로, UE2(100b)는 RRC 연결 요청 메시지를 생성한다.
한편, 상기 UE1(100a)은 액세스 차단 검사(즉, ACB 적용 여부)를 수행한다. 마찬가지로, UE2(100b)는 액세스 차단 검사(즉, ACB 적용 여부)를 수행한다.
만약, 상기 ACB의 적용 대상이 아니라면, 상기 UE1(100a)와 상기 UE2(100b)는 각기 서비스 요청(혹은 확장 서비스 요청) 메시지와 RRC 연결 요청 메시지를 전송할 수 있다. 그러나, 상기 ACB의 적용 대상이라면, 상기 UE1(100a)와 상기 UE2(100b) 모두는 각기 RRC 연결 요청 메시지를 전송할 수 없다.
상기 액세스 차단 검사에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다. UE는 일반적으로 10개 액세스 클래스(예컨대, AC0, AC1,..., AC9) 중의 적어도 하나가 랜덤하게 할당되어 있다. 예외적으로, 긴급 비상 액세스를 위해서는 AC10이 할당된다. 이와 같이 랜덤하게 할당된 액세스 클래스의 값은 상기 UE1(100) 및 UE2(100b)의 각 USIM에는 저장될 수 있다. 그러면, 상기 UE1(100a)와 상기 UE2(100b)는 상기 저장된 액세스 클래스에 기반하여, 상기 수신한 ACB 관련 정보에 포함되어 있는 차단 펙터(barring factor) 필드를 이용하여, 액세스 차단이 적용되는지를 확인한다. 이런 액세스 차단 검사는 상기 UE1(100a)와 상기 UE2(100b)의 각 AS(Access Stratum) 계층, 즉 RRC 계층에서 수행된다.
상기 액세스 차단 검사에 대해서 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 UE1(100a) 및 UE2(100b)가 각기 수신한 SIB 타입 2에 ac-BarringPerPLMN-List가 포함되어 있고, 상기 ac- BarringPerPLMN -List에는 상위 계층에 선택된 PLMN에 대응하는 plmn-identityIndex와 매칭되는 AC-BarringPerPLMN 엔트리가 포함되어 있는 경우, 상기 상위 계층에 의해서 선택된 PLMN과 대응하는 plmn-identityIndex와 매칭되는 AC-BarringPerPLMN 엔트리를 선택한다.
다음으로, 상기 UE1(100a) 및 UE2(100b)가 RRC 연결 요청을 하려는 경우, Tbarring으로서 T303을 사용하고, 차단 파라미터로서 ac-BarringForMO-Data를 사용하여, 액세스 차단 검사를 수행한다.
차단되는 것으로 결정되는 경우, 상기 UE1(100a) 및 UE2(100b)의 각 AS 계층(즉, RRC 계층)은 RRC 연결 수립의 실패를 상위 계층에게 알린다.
이어서, 이와 같이 액세스가 차단될 때, 각 AS 계층(즉, RRC 계층)은 T302 타이머 또는 Tbarring 타이머가 구동 중인지 판단한다. 만약 구동 중이 아니라면, 상기 T302 타이머 또는 Tbarring 타이머를 구동한다.
한편, 상기 T302 타이머 또는 Tbarring 타이머가 구동 중인 동안에는 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 해당 셀에 대한 모든 액세스는 차단되는 것으로 간주한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 네트워크 과부하 및 혼잡 상황에서 eNB/RNC가 ACB(Access Class Barring) 관련 정보를 UE에게 제공한다. 그러면, UE는 USIM에 저장되어 있는 자신의 액세스 클래스(access class)에 기반하여, 수신한 ACB 정보에 포함되어 있는 차단 펙터(Barring factor)를 이용하여 액세스 차단(Access Barring)을 체크하게 된다. 이런 액세스 차단 검사를 통해 최종적으로 액세스 시도를 하지 못하게 하는 것이다. 즉, 액세스 차단 검사를 통해 해당 셀에 대한 액세스가 차단되는 경우에는 UE는 액세스를 시도하지 못하고, 해당 셀에 대한 액세스가 차단되지 않는 경우에는 UE는 액세스를 시도하게 된다. 이런 액세스 차단 검사는 UE의 AS(Access Stratum) 계층에서 수행한다. 여기서 액세스 시도는 UE의 AS 계층(즉, RRC 계층)에서 eNB/RNC로의 RRC 연결 요청 메시지를 전송하는 것을 의미한다.
한편, 액세스 차단 검사는 UE의 일반적인 발신(MO: Mobile Originating) 서비스, 예컨대 통화 발신(originating call), 데이터 발신(originating data), IMS 음성 발신(originating IMS voice), IMS 영상 발신(originating IMS video)에 대해서 수행된다. 즉, ACB는 모든 애플리케이션 프로그램의 액세스(다만, 응급 서비스 또는 페이징에 대한 응답은 제외)에 대해서 적용된다.
도 8은 ACB가 적용될 경우, 모든 애플리케이션에 의한 액세스가 전부 차단되는 예를 나타낸다.
도 8을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 일단 ACB가 적용되는 것으로 결정되면, UE의 모든 애플리케이션에 의한 액세스(다만, 응급 서비스 또는 페이징에 대한 응답은 제외)는 전부 차단된다.
이와 같이, 모든 애플리케이션에 의한 액세스가 차단됨으로써, 차별화된 서비스가 불가능하게 된다. 이러한 문제는 결국 네트워크 자원 낭비 및 사용자의 경험을 저하 시킨다.
따라서, 네트워크 과부하 및 혼잡 상황에서 특정 애플리케이션 그룹/카테고리(application group/카테고리)별로 MO(Mobile Originating) 서비스(예컨대, 통화 발신 또는 데이터 발신)를 차등화하기 위한 방안이 필요하다. 그러나, 종래 기술에서는 이를 구현할 수 있는 방안이 없다.
< 애플리케이션 별 혼잡 제어 데이터 통신( ACDC )의 도입>
일반적인 발신(MO: Mobile Originating) 서비스, 예컨대, 예컨대 통화 발신(originating call), 데이터 발신(originating data), IMS 음성 발신(originating IMS voice), IMS 영상 발신(originating IMS video)를 차등화하기 위한 방안으로서, 애플리케이션 별 혼잡 제어 데이터 통신(Application specific Congestion control for Data Communication: ACDC)가 제안되었다.
도 9는 ACDC에 따른 절차를 나타낸 신호 흐름도이다.
도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 네트워크(예컨대 기지국)는 ACDC 차단 정보를 SIB을 통해 UE에게 제공할 수 있다.
한편, UE(100)에서 특정 어플리케이션이 실행되고 상기 특정 어플리케이션에 의해서 데이터 통신 서비스가 요구되면, 상기 특정 어플리케이션의 실행을 관장하는 애플리케이션 계층은 애플리케이션 속성 관련 정보를 NAS 계층에게 제공한다.
그러면, 상기 UE(100)의 NAS 계층은 애플리케이션 계층으로부터 받은 애플리케이션 속성 관련 정보에 기초하여, ACDC를 위한 애플리케이션 카테고리를 결정한다.
이어서, 상기 UE(100)의 NAS 계층은 서비스 연결을 위한 서비스 요청 절차(SERVICE REQUEST 메시지의 전송 또는 EXTENDED SERVICE REQUEST 메시지의 전송)를 시작할 때, 상기 애플리케이션 카테고리에 대한 정보를 AS 계층(즉, RRC 계층) 에게 전달한다.
상기 UE(100)의 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 상기 NAS 계층의 서비스 요청 절차(SERVICE REQUEST 메시지의 전송 또는 EXTENDED SERVICE REQUEST 메시지의 전송)를 수행하기 앞서, 상기 애플리케이션의 카테고리와 상기 네트워크로부터 수신한 ACDC 차단 정보에 기초하여, ACDC 차단 검사를 수행하고 그에 따라 상기 서비스 요청 절차를 허용할 지 아니면 허용하지 않을 지를 결정한다.
상기 ACDC 차단 검사 결과 차단되지 않고 허용되는 경우, 상기 UE(100)의 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 RRC 연결 요청(RRC Connect Request) 메시지를 eNodeB(200)로 전송한다.
이상에서 설명한 바와 같이, ACDC를 통하여 UE 내에서 실행중인 애플리케이션에 의해서 요구되는 서비스 요청을 차등화하여 허용하거나 차단할 수 있다.
< MTC (Machine Type communication) 통신>
MTC(Machine Type Communication)는 사람이 배제된, 기계와 기계 사이에 이루어지는 통신을 의미하며, 이때 사용되는 기기를 MTC 기기라고 한다. MTC 기기(device)를 통해 제공되는 서비스는 사람이 개입하는 통신 서비스와 차별성을 가지며, 다양한 범주의 서비스에 적용될 수 있다.
도 10a는 MTC (Machine Type communication) 통신의 일 예를 나타낸다.
MTC(Machine Type Communication)는 인간 상호작용(human interaction)을 수반하지 않은 MTC 기기(100)들 간에 기지국(200)을 통한 정보 교환 또는 MTC 기기(100)와 MTC 서버(700) 간에 기지국을 통한 정보 교환을 말한다.
MTC 서버(700)는 MTC 기기(100)와 통신하는 개체(entity)이다. MTC 서버(700)는 MTC 애플리케이션을 실행하고, MTC 기기에게 MTC 특정 서비스를 제공한다.
MTC 기기(100)는 MTC 통신을 제공하는 무선 기기로, 고정되거나 이동성을 가질 수 있다.
도 10b는 MTC 기기로 인하여 네트워크 혼잡이 가중되는 예를 나타낸다.
도 10b를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 기지국의 커버리지 내에는 수 많은 MTC 기기가 배치될 수 있다. 따라서, 네트워크 혼잡은 더욱더 가중되는 결과를 초래할 수 있다.
< EAB (Extended Access Barring)>
MTC 기기에 의해 유발되는 혼잡을 해소하기 위해 EAB가 도입되었다. 이에 대해서 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
도 11은 MTC 기기에 의해 유발되는 혼잡을 해소하기 위한 EAB (Extended Access Barring)가 적용되는 예를 나타낸다.
도 11에 도시된 바와 같이 MTC 기기는 저 순위(low priority)로 설정된다. 그리고, 상기 MTC 기기에 의해 유발되는 혼잡을 해소하기 위하여, 기지국은 EAB 정보를 포함하는 시스템 정보를 브로드캐스팅한다. 상기 EAB 정보가 포함되는 시스템 정보는 SIB(system information block) 타입 14일 수 있다.
SIB Type14 설명
eab-BarringBitmap액세스 클래스(AC) 0 내지 9를 위한 EAB의 비트맵이다. 비트맵에서 가장 좌측의 비트는 AC 0을 위한 것이고, 그 다음 비트는 AC1을 위한 것이다.
eab-CategoryEAB가 적용되는 UE의 카테고리를 나타낸다.
eab-Common모든 PLMN에 대해서 적용되는 EAB 파라미터이다.
eab-PerPLMN-ListPLMN 별 EAB 파라미터로서, PLMN 순서로 열거된다.
그리고, 기지국은 특정 MTC 기기가 EAB를 적용해야 하는지에 대한 설정 정보, 즉 EAB 설정 정보를 NAS 설정 MO(Management Object)에 포함시켜, 특정 MTC 기기로 전달한다. 이와 같이 저 순위 및 EAB가 설정되면, 상기 MTC 기기는 긴급 통화(Emergency call), 착신(Mobile Terminated: MT) 액세스 또는 높은 우선 순위 액세스 클래스(예컨대 AC 11-15)에 해당하는 경우를 제외하고, 해당 NAS 시그널링 요청 절차(예컨대, 어태치 요청 절차, TAU/RAU 요청 절차, 서비스 요청 절차, 확장 서비스 요청 절차, 데이터 서비스 요청 절차 등)에 대해서, NAS 계층은 RRC계층에게 EAB 적용 여부에 대한 지시를 알려주게 되며, 상기 RRC 계층은 상기 EAB 적용 지시를 가지고 해당 요청에 대해서 RRC 연결 수립 절차 수행 시 EAB를 적용하여 액세스 제어를 하게 된다.
따라서, 도시된 바와 같이, MTC 기기(100)의 애플리케이션(APP) 계층이 데이터 전송이 필요하다고 알리면 NAS 계층은 EAB 설정에 기초하여 EAB를 적용하기로 결정한다. 그리고, NAS 시그널링 요청을 RRC 계층에게 전달한다. 이때, NAS 시그널링 요청과 함께 EAB 적용 지시가 함께 전달된다.
상기 MTC 기기의 RRC 계층은 상기 EAB 적용 지시에 기초하여, RRC 연결 수립 요청이 EAB 적용에 해당되는지를 판단한다. 만약, EAB가 적용된다면, 상기 RRC 계층에 의한 RRC 연결 수립 요청 메시지의 전송은 차단(혹은 금지)된다.
< EAB의 문제점>
위에서 설명한 바와 같이, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)이 EAB가 적용되는지 판단한 결과, 셀에 대한 액세스가 차단되기로 된 경우, NAS 계층과 AS 계층은 이후에 어떻게 동작해야 하는지에 대해서 현재까지 연구되지 않았다. 따라서, 상기 셀에 대한 액세스가 이미 차단되었음에도, NAS 시그널링 요청 절차(예컨대, 어태치 요청 절차, TAU/RAU 요청 절차, 서비스 요청 절차, 확장 서비스 요청 절차, 데이터 서비스 요청 절차 등)가 요구되면, 상기 NAS 계층은 다시 AS 계층에게 요청할 수 있다. 그러면, 상기 AS 계층은 EAB 적용 지시에 기초하여, EAB 적용 여부를 다시 판단하고, 그에 따라 셀에 대한 액세스는 다시 한번 차단된다.
이와 같이, 상기 NAS 계층과 AS 계층의 불필요한 동작이 계속 반복 수행 될 수 있으며, 이로 인해 전원 소비가 증가하고, 사용자 경험이 저하된다.
< CIoT (Cellular Internet of Things) 통신>
MTC 통신은 사람의 개입이 없기 때문에 IoT(Internet of Things) 통신이라고 불리기도 한다. IoT 통신을 Wi-Fi와 같은 무선 랜(Wireless Lan) 기반이 아닌 셀룰러 기반으로 수행하는 것을 CIoT라고 한다. CIoT에서는 무선 랜에서와 달리 IP 기반 통신 뿐만 아니라 IP에 기반하지 않는 통신도 지원한다.
한편, CIoT 서비스를 지원하기 위하여, 3GPP에서는 물리 계층, 즉 RAT(Radio Access Technology)을 개선하였다. 상기 개선된 RAT을 NB-IoT(Narrowband-IoT)라고 부른다.
상기 NB-IoT를 위해 개선된 RAT은 매우 낮은 전력 소모를 위해 최적화된 물리 계층(예컨대, 반송파 대역폭은 180 kHz이고, 부반송파 간격은 3.75 kHz 또는 15 kHz)를 사용한다. NB-IoT RAT에서는 기존 RAT을 위해서 개발되었떤 다양한 서비스가 제공되지 않을 수 있다. 구체적으로는, NB-IoT RAT에서는 응급 베어러(emergency bearer)를 이용하는 긴급 서비스, ACB(access class barring), EAB, ACDC 및 SSAC 등이 제공되지 않는다.
이와 같은 CIoT 서비스 환경에서 많은 CIoT 기기들이 데이터 전송을 수행하는데, 이러한 경우 네트워크의 과부하 및 혼잡 상황이 발생할 수 있다. 이런 경우, 기존에는 ACB을 수행하여 해결하였지만, CIoT를 위해 개선된 RAT인 NB-IoT에서는 ACB와 같은 액세스 제어가 제공되지 않는다. 따라서, 네트워크의 과부하 및 혼잡 상황을 어떻게 해결 할 지가 불명확하다.
더구나, CIoT 서비스 환경에서 액세스 제어로 인하여 일반적인 데이터 전송(예컨대, 일반적인 상태 보고)이 차단된 상황에서, 긴급한 데이터(예컨대, 긴급한 상태 보고 또는 예외적인 보고)를 전송할 필요가 있는 경우에 대한 처리 방안이 필요하다. 즉, CIoT 서비스 환경에서 CIoT 기기들이 데이터 전송을 수행하는데 일반적인 데이터 전송과 긴급한 데이터 전송이 구분될 필요가 있다.
<본 명세서의 개시>
따라서, 본 명세서는 전술한 EAB의 문제점을 해결하기 위하여, 제안 1을 제시한다. 또한, 본 명세서는 CIoT 기기의 긴급한 데이터(예컨대, 예외 데이터)의 처리 방안 문제점을 해결하기 위하여, 제안 2를 제시한다.
I. 제안 1
제안 1은 EAB(Extended Access Barring)를 위한 단말의 NAS 계층및 AS 계층(즉, RRC 계층)의 효율적인 동작을 제안한다.
도 12은 본 명세서의 제안 1에 따른 EAB (Extended Access Barring) 절차를 나타낸다.
도 12에 도시된 바와 같이 무선 기기는 저-순위(low priority)로 설정된다. 그리고, 상기 무선 기기에 의해 유발되는 혼잡을 해소하기 위하여, 기지국은 EAB 정보를 포함하는 시스템 정보를 브로드캐스팅한다. 상기 EAB 정보가 포함되는 시스템 정보는 SIB(system information block) 타입 14일 수 있다.
그리고, 네트워크 노드는 특정 무선 기기가 EAB를 적용해야 하는지에 대한 설정 정보, 즉 EAB 설정 정보를 NAS 설정 MO(Management Object)에 포함시켜, 특정 무선 기기로 전달한다.
한편, 상기 무선 기기(100)의 응용 계층(Application Layer)은 일반 데이터 또는 일반 시그널링의 전송이 필요함을 NAS 계층에게 알린다.
그러면, 상기 NAS 계층은 NAS 시그널링 요청에 대해서 EAB를 적용해야 하는지를 상기 수신한 EAB 설정에 기초하여 결정한다. 이때, 상기 EAB가 적용되기로 결정되면, 상기 NAS 계층은 상기 NAS 시그널링 요청과 함께 EAB 적용 지시를 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)으로 전달한다.
상기 무선 기기의 AS 계층(즉, RRC 계층)은 상기 EAB 적용 지시 및 상기 기지국으로부터 수신한 EAB 정보에 기초하여, RRC 연결 수립 요청이 EAB 적용에 해당되는지를 판단한다. 즉, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 EAB의 차단 검사를 수행한다.
만약, EAB가 적용된다면, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)에 의한 RRC 연결 수립 요청 메시지의 전송은 차단(혹은 금지)된다. 그러면, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 상기 차단을 알리는 혹은 RRC 연결의 수립 또는 재개가 실패되었음을 알리는 인디케이션/정보를 NAS 계층에게 전달한다.
이때, 기존의 ACB (Access Class Barring) 혹은 ACDC (Application specific access Control for Data Communication)으로 인한 차단과 구분하기 위해, 상기 인디케이션/정보는 EAB로 인해 차단됨을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 차단되기로 결정되면, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 차단 타이머(예컨대, Tbarring)를 구동시킬 수 있다. 상기 차단 타이머는 ACB 혹은 ACDC를 위한 차단 타이머와 동일한 것일 수도 있고 혹은 EAB를 위한 전용의 차단 타이머일 수 있다.
이후 상기 차단 타이머가 만료되거나, 변경된 EAB 정보를 포함하는 시스템 정보가 수신되면, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 차단이 완화(alleviation)됨을 나타내는 인디케이션/정보를 상기 NAS 계층으로 전달한다.
상기 NAS 계층은 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)으로부터 상기 차단이 완화됨을 나타내는 인디케이션/정보를 수신하면, NAS 시그널링 요청 절차를 다시 시작할 수 있다. 즉, 상기 차단이 완화됨을 나타내는 인디케이션/정보를 수신한 이후에, 응용 계층으로부터 일반 데이터 또는 일반 시그널링의 전송이 필요함을 지시받으면, 상기 NAS 계층은 NAS 시그널링 요청 절차를 개시할 수 있다.
제안 1을 간략하게 정리하여 설명하면 다음과 같다.
일반 데이터(혹은 일반 통화 또는 일반 시그널링)의 발신을 위한 액세스가 차단되어 구동중인 차단 타이머가 만료되거나, 변경된 EAB 정보가 포함된 시스템 정보가 수신되면, AS 계층(즉, RRC 계층)은 차단이 완화되었음을 나타내는 인디케이션을 NAS 계층으로 전달한다.
상기 NAS 계층이 상기 차단이 완화되었음을 나타내는 인디케이션/정보를 수신하면, NAS 시그널링 요청 절차를 다시 개시할 수 있다.
II. 제안 2
제안 2는 CIoT 기기의 긴급한 데이터(예컨대, 예외 데이터)의 처리 방안 문제점을 해결하기 위한 것이다.
도 13은 본 명세서의 제안 2에 따른 EAB (Extended Access Barring) 절차를 나타낸다.
도 13에 도시된 바와 같이 무선 기기는 저-순위(low priority)로 설정된다. 그리고, 상기 무선 기기에 의해 유발되는 혼잡을 해소하기 위하여, 기지국은 EAB 정보를 포함하는 시스템 정보를 브로드캐스팅한다. 상기 EAB 정보가 포함되는 시스템 정보는 SIB(system information block) 타입 14일 수 있다.
그리고, 네트워크 노드는 특정 무선 기기가 EAB를 적용해야 하는지에 대한 설정 정보, 즉 EAB 설정 정보를 NAS 설정 MO(Management Object)에 포함시켜, 특정 무선 기기로 전달한다. 또한, 상기 네트워크 노드는 EAB를 무시할 수 있는지를 나타내는 인디케이션(즉, Override EAB)를 NAS 설정 MO(Management Object)에 포함시켜, 무선 기기로 전달할 수 있다. 상기 인디케이션(즉, Override EAB)은 상기 무선 기기가 EAB를 무시하지 못하도록 할 때에는 비트 0의 값을 갖고, 상기 무선 기기가 EAB를 무시할 수 있도록 할 때에는 비트 0의 값을 갖는다.
한편, 상기 무선 기기(100)의 응용 계층(Application Layer)은 일반 데이터 또는 일반 시그널링의 전송이 필요함을 NAS 계층에게 알린다.
그러면, 상기 NAS 계층은 NAS 시그널링 요청에 대해서 EAB를 적용해야 하는지를 상기 수신한 EAB 설정에 기초하여 결정한다. 이때, 상기 EAB가 적용되기로 결정되면, 상기 NAS 계층은 상기 NAS 시그널링 요청과 함께 EAB 적용 지시를 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)으로 전달한다.
상기 무선 기기의 AS 계층(즉, RRC 계층)은 상기 EAB 적용 지시 및 상기 기지국으로부터 수신한 EAB 정보에 기초하여, RRC 연결 수립 요청이 EAB 적용에 해당되는지를 판단한다. 즉, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 EAB의 차단 검사를 수행한다.
만약, EAB가 적용된다면, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)에 의한 RRC 연결 수립 요청 메시지의 전송은 차단(혹은 금지)된다. 그러면, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 상기 차단을 알리는 혹은 RRC 연결의 수립 또는 재개가 실패되었음을 알리는 인디케이션/정보를 NAS 계층에게 전달한다.
이때, 기존의 ACB (Access Class Barring) 혹은 ACDC (Application specific access Control for Data Communication)으로 인한 차단과 구분하기 위해, 상기 인디케이션/정보는 EAB로 인해 차단됨 혹은 RRC 연결의 수립 또는 재개가 실패되었음을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 차단되기로 결정되면, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 차단 타이머(예컨대, Tbarring)를 구동시킬 수 있다. 상기 차단 타이머는 ACB 혹은 ACDC를 위한 차단 타이머와 동일한 것일 수도 있고 혹은 EAB를 위한 전용의 차단 타이머일 수 있다.
다른 한편, 상기 무선 기기(100)의 응용 계층(Application Layer)은 예외 데이터(혹은 예외 시그널링 혹은 예외 통화)가 긴급히 전송되어야 함을 NAS 계층에게 알린다.
그러면, 상기 NAS 계층은 상기 예외 데이터에 대해서, 상기 EAB를 무시할 수 있는지를 나타내는 인디케이션(즉, Override EAB)에 기초하여, EAB를 적용안하기로 결정한다. 그리고, 상기 NAS 계층은 NAS 시그널링 요청을 AS 계층(즉, RRC 계층)으로 전달할 때, EAB 적용 지시를 전달하지 않는다.
상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 상기 차단 타이머 만료전이라도, 상기 EAB 적용 지시가 없으므로, EAB를 적용하지 않는다. 즉, 상기 AS 계층(즉, RRC 계층)은 상기 NAS 시그널링 요청에 따라 RRC 연결 수립 요청 메시지를 전송한다.
상기 예외 데이터를 긴급히 전송해야 하는 경우는 예를 들면, 1) 주유소에서 가스가 누출되었을 때, 무선 기기(예컨대, MTC 기기)가 이러한 긴급 상황을 알리는 데이터/정보를 네트워크 혹은 관리자(사용자)에게 전송하는 경우, 2) 건물 혹은 사이트에서 화재가 발생한 경우, 무선 기기(예컨대, MTC 기기)가 이러한 긴급 상황을 알리는 데이터/정보를 네트워크 혹은 관리자(사용자)에게 전송하는 경우, 3) 장비 혹은 기기 자체 고장 및 오동작시에, 무선 기기(예컨대, MTC 기기)가 문제 상황을 네트워크 혹은 관리자(사용자)에게 전송해야 하는 경우를 들 수 있다.
전술한 제안들은 서로 조합되어 사용될 수 있다.
지금까지 설명한 내용들은 하드웨어로 구현될 수 있다. 이에 대해서 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 14은 본 발명의 실시예에 따른 무선 기기(100) 및 기지국(200)의 구성 블록도이다 .
도 14에 도시된 바와 같이 상기 무선 기기(100)은 저장 수단(101)와 컨트롤러(102)와 송수신부(103)를 포함한다. 그리고 상기 기지국(200)는 저장 수단(201)와 컨트롤러(202)와 송수신부(203)를 포함한다.
상기 저장 수단들(101, 201)은 전술한 방법을 저장한다.
상기 컨트롤러들(102, 202)은 상기 저장 수단들(101, 201) 및 상기 송수신부들(103, 203)을 제어한다. 구체적으로 상기 컨트롤러들(102, 202)은 상기 저장 수단들(101, 201)에 저장된 상기 방법들을 각기 실행한다. 그리고 상기 컨트롤러들(102, 202)은 상기 송수신부들(103, 203)을 통해 상기 전술한 신호들을 전송한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.

Claims (12)

  1. 무선 기기(wireless device)가 EAB(Extended Access Barring)에 따라 액세스 제어를 수행하는 방법으로서,
    EAB에 따라 셀에 대한 액세스가 차단된 경우, 상기 무선 기기의 RRC(radio resource control) 계층이 상기 차단에 따라 RRC 연결 수립 또는 RRC 연결 재개가 실패되었음을 나타내는 인디케이션을 NAS(Non-Access Stratum) 계층으로 전달하는 단계와;
    상기 무선 기기의 RRC 계층이 차단 타이머를 구동하는 단계와;
    상기 무선 기기의 RRC 계층이, 변경된 EAB 정보를 포함하는 시스템 정보를 기지국으로부터 수신하거나, 상기 차단 타이머가 만료하는 경우, 차단이 완화(alleviation)됨을 나타내는 인디케이션을 상기 NAS 계층으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 정보는 SIB(system information block) 타입 14인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    EAB 설정을 포함하는 NAS 설정 MO(Management Object)를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 NAS 계층으로부터 EAB 적용 지시를 수신하는 단계와;
    상기 EAB 설정 및 상기 기지국으로부터 수신되는 EAB 정보에 기초하여, EAB의 차단 검사를 수행하는 단계를 더 포함하고,
    상기 셀에 대한 액세스의 차단은 상기 차단 검사에 따라 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    NAS 시그널링 저 순위(low-priority)에 대한 설정과 EAB를 무시할 수 있는지에 대한 설정을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차단 타이머가 만료하기 전이라도 혹은 상기 차단이 완화(alleviation)됨을 나타내는 인디케이션을 상기 NAS 계층으로 전달하기 전이라도, 상기 RRC 계층이 상기 NAS 계층으로부터 예외 데이터의 발신을 위한 NAS 시그널링 요청을 EAB 적용 지시 없이 전달받는 단계와;
    상기 RRC 계층은 상기 EAB 적용 지시가 없으므로, EAB의 차단 검사를 수행하지 않고, 상기 예외 데이터의 발신을 위해 RRC 연결 수립 요청 메시지를 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. EAB(Extended Access Barring)에 따라 액세스 제어를 수행하는 무선 기기로서,
    송수신부와;
    상기 송수신부를 제어하고, RRC(radio resource control) 계층과 NAS(Non-Access Stratum) 계층을 포함하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 EAB에 따라 셀에 대한 액세스가 차단된 경우, 상기 차단에 따라 RRC 연결 수립 또는 RRC 연결 재개가 실패되었음을 나타내는 인디케이션을 RRC(radio resource control) 계층이 NAS(Non-Access Stratum) 계층으로 전달하도록 하고,
    상기 프로세서는 상기 RRC 계층이 차단 타이머를 구동하도록 하고,
    상기 프로세서는 상기 RRC 계층이, 변경된 EAB 정보를 포함하는 시스템 정보를 기지국으로부터 수신하거나, 상기 차단 타이머가 만료하는 경우, 차단이 완화(alleviation)됨을 나타내는 인디케이션을 상기 NAS 계층으로 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시스템 정보는 SIB(system information block) 타입 14인 것을 특징으로 하는 무선 기기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 EAB 설정을 포함하는 NAS 설정 MO(Management Object)를 상기 송수신부를 통해 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는 RRC 계층이 상기 NAS 계층으로부터 EAB 적용 지시를 수신하면, 상기 EAB 설정 및 상기 기지국으로부터 수신되는 EAB 정보에 기초하여, EAB의 차단 검사를 수행하도록 하고,
    상기 셀에 대한 액세스의 차단은 상기 차단 검사에 따라 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 기기.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 NAS 시그널링 저 순위(low-priority)에 대한 설정과 EAB를 무시할 수 있는지에 대한 설정을 상기 송수신부를 통해 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 차단 타이머가 만료하기 전이라도 혹은 상기 RRC 계층이 상기 차단이 완화(alleviation)됨을 나타내는 인디케이션을 상기 NAS 계층으로 전달하기 전이라도, 상기 RRC 계층이 상기 NAS 계층으로부터 예외 데이터의 발신을 위한 NAS 시그널링 요청을 EAB 적용 지시 없이 전달받는 경우,
    상기 EAB 적용 지시가 없으므로, 상기 프로세서는 상기 RRC 계층이 EAB의 차단 검사를 수행하지 않고, 상기 예외 데이터의 발신을 위해 RRC 연결 수립 요청 메시지를 상기 송수신부를 통해 상기 기지국으로 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
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