WO2018026139A1 - 이동 통신 시스템에서 페이징을 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 라이트 커넥션을 지원하는 네트워크에서 단말 중심으로 페이징 영역을 설정하고 갱신하는 방법 및 장치를 제공하며, 본 발명에 따르면 통신 시스템의 단말은 제1 기지국으로부터 페이징 영역 관련 정보를 포함하는 RRC 연결 해제 메시지를 수신하고, 상기 제2 기지국으로부터 시스템 정보를 수신하는 단계; 상기 PA 관련 정보와 상기 시스템 정보에 포함된 PA 관련 정보를 기반으로 PA가 변경되었는지 확인하고, 상기 PA가 변경되었을 경우 제2 기지국으로 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송할 수 있다.
Description
본 발명은 차세대 이동통신 시스템에서, 페이징을 효과적으로 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non-orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
한편, 기존 LTE 시스템에서, 라이트 커넥션(lignt connection) 모드를 지원하는 네트워크에서 단말이 페이징 영역을 업데이트하고 페이징 과정을 수행해야 할 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 라이트 커넥션을 지원하는 네트워크에서 연결 해제된 일반 단말 혹은 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말의 특성에 따라 단말 중심으로 페이징 영역을 설정하고 갱신하는 방법 및 장치를 제공함으로써, 시그널링 오버헤드를 줄이는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 통신 시스템의 단말의 방법에 있어서, 제1 기지국으로부터 페이징 영역(paging area, PA) 관련 정보를 포함하는 RRC(radio resource control) 연결 해제 메시지를 수신하는 단계; 상기 제2 기지국으로부터 시스템 정보를 수신하는 단계; 상기 PA 관련 정보와 상기 시스템 정보에 포함된 PA 관련 정보를 기반으로 PA가 변경되었는지 확인하는 단계; 및 상기 PA가 변경되었을 경우 제2 기지국으로 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2 기지국으로부터 상기 RRC 연결 재개 요청 메시지에 응답하는 RRC 연결 해제 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 RRC 연결 해제 메시지는 새로운 PA 관련 정보를 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 기지국은 상기 제1 기지국으로 단말 관련 정보 요청 메시지를 전송하고, 상기 제1 기지국은 상기 단말 관련 정보 요청 메시지의 응답으로 단말 관련 정보 응답 메시지를 상기 제2 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 제2 기지국은 RRC 연결 해제 메시지를 전송한 후 상기 제1 기지국으로 PA 관련 정보를 업데이트하도록 지시하는 메시지를 전송할 수 있다. 상기 PA 관련 정보는 PA 지시자 또는 하나 이상의 셀 식별자 집합일 수 있다.
또한 통신 시스템의 기지국의 방법에 있어서, 단말로 페이징 영역(paging area, PA) 관련 정보를 포함하는 시스템 정보를 전송하는 단계; 상기 단말로부터 RRC 연결 재개 요청 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 단말로 상기 RRC 연결 재개 요청 메시지에 응답하는 RRC 연결 해제 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 RRC 연결 해제 메시지는 새로운 PA 관련 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 통신 시스템의 단말에 있어서, 송수신부; 및 제1 기지국으로부터 페이징 영역(paging area, PA) 관련 정보를 포함하는 RRC(radio resource control) 연결 해제 메시지를 수신하고, 상기 제2 기지국으로부터 시스템 정보를 수신하고, PA가 변경되었을 경우 제2 기지국으로 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 PA 관련 정보와 상기 시스템 정보에 포함된 PA 관련 정보를 기반으로 상기 PA가 변경되었는지 확인하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 통신 시스템의 기지국에 있어서, 송수신부; 및 단말로 페이징 영역(paging area, PA) 관련 정보를 포함하는 시스템 정보를 전송하고, 상기 단말로부터 RRC 연결 재개 요청 메시지를 수신하고, 상기 단말로 상기 RRC 연결 재개 요청 메시지에 응답하는 RRC 연결 해제 메시지를 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 RRC 연결 해제 메시지는 새로운 PA 관련 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기지국이 특정 조건을 만족하는 것에 따라 네트워크 비활성 시간 구간과 네트워크 활성 시간 구간으로 나눈 뒤 상기 네트워크 비활성 시간 구간 동안 시스템 정보, 페이징, CRS의 전송을 제한함으로써, 네트워크 소모 전력을 효과적으로 절감시킬 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 특정 서비스에 대하여 서비스 받는 이동통신 시스템을 경우에 따라 결정함으로써, 단말은 불필요하게 이동통신 시스템 기지국에 연결하는 과정을 생략하여 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 라이트 커넥션을 지원하는 네트워크에서 연결 해제된 일반 단말 혹은 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말이 이동할 때 이동성을 보고할 페이징 영역을 단말 중심의 페이징 영역으로 설정함으로써, 시그날링 오버헤드를 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 선택적 암호화를 이동통신 시스템에 적용하게 됨으로써, 높은 데이터 전송률로 전송되는 데이터 패킷을 복호화하는데 드는 연산속도가 줄어들어 시스템의 부담을 줄여줄 뿐만 아니라, 모든 데이터를 암호화하는 방법과 비교해서 비슷한 수준의 보안등급을 유지할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 단말과 기지국은 이종 기지국과 동시에 연결되어 서비스 되는 경우에도 제어 메시지를 효과적으로 전달할 수 있다.
도 1는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 기존 LTE 시스템에서의 자원 사용률 및 본 발명에서의 자원 사용률을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 대기 모드 단말의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에서 연결 모드 단말의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에서 네트워크 활성 시간을 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에서 네트워크 (비)활성 시간을 도출하는 첫 번째 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에서 네트워크 (비)활성 시간을 도출하는 두 번째 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 단말의 구조를 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 10은 기존 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 11는 기존 LTE 시스템에서의 서킷 스위치드 폴백(CS(circuit switched) fallback, 이하 CS 폴백) 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명에서 서비스에 따라 폴백을 수행하는 시나리오를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명에서 서비스에 따라 폴백을 수행하는 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 14a 및 14b는 본 발명에서 MO 서비스에 따라 폴백을 수행하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명에서 MT 서비스에 따라 폴백을 수행하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명에서 단말이 MO 서비스에 따라 폴백을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명에서 단말이 MT 서비스에 따라 폴백을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명을 수행할 수 있는 단말의 구조를 도시한 블록도이다.
도 19는 본 발명을 수행할 수 있는 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 20은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 21는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 22는 라이트 커넥션(light connection)의 개념을 도시한 도면이다.
도 23a 및 23b은 본 발명의 단말과 기지국이 라이트 커넥션 절차를 통해 UE 컨텍스트와 S1 베어러를 재사용하는 절차를 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예로서 라이트 커넥션을 지원하는 네트워크에서 페이징 영역을 설정하는 페이징 영역 설정 방법을 도시한 도면이다.
도 25는 도 24의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법을 적용했을 때 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신하는 방법을 도시한 도면이다.
도 26은 도 24의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법을 적용했을 때 단말이 원래 고정 기지국으로 페이징 영역을 갱신하는 방법을 도시한 도면이다.
도 27은 도 24의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법에 따른 단말의 동작을 도시한 도면이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예로서 라이트 커넥션을 지원하는 네트워크에서 페이징 영역을 설정하는 또다른 페이징 영역 설정 방법을 도시한 도면이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예로서 라이트 커넥션을 지원하는 네트워크에서 페이징 영역을 설정하는 또다른 페이징 영역 설정 방법을 도시한 도면이다.
도 30은 도 29의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법을 적용했을 때 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신하는 방법을 도시한 도면이다.
도 31는 도 29의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법을 적용했을 때 단말이 원래 고정 기지국으로 페이징 영역을 갱신하는 방법을 도시한 도면이다.
도 32는 도 29의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법을 적용했을 때 단말의 동작을 도시한 도면이다.
도 33은 본 발명의 실시예를 수행할 수 있는 단말의 구조를 도시한 블록도이다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 기지국, MME 및 S-GW 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 35는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 36은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 도시한 도면이다.
도 37은 LTE 시스템에서 단말에서 기지국으로의 데이터 전송 과정을 도시한 도면이다.
도 38은 LTE 시스템의 AS 보안에서의 암호화 과정에 대해 도시한 도면이다.
도 39는 본 발명에서 제안하는 선택적 암호화 동작을 도시한 도면이다.
도 40은 본 발명에서 제안하는 제2방법인 선택적 암호화(selective ciphering) 동작의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 41은 본 발명에서 제안하는 제2방법인 선택적 암호화 동작의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 42는 본 발명에서 제안하는 선택적 암호화가 적용되는 단말의 동작을 도시한 도면이다.
도 43는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 동작을 도시한 도면이다.
도 44는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 도시한 블록도이다.
도 45는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 46은 본 발명의 설명을 위해 참고할 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 47은 본 발명의 설명을 위해 참고할 수 있는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 48은 본 발명이 적용되는 단말과 이종 기지국 간의 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 49는 본 발명에서 제안하는 시그널링 메시지 전송 방법을 사용할 때 시그널링 베어러를 설정하는 메시지 흐름을 도시한 도면이다.
도 50은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 동작 순서를 도시한 도면이다.
도 51은 본 발명의 실시예에 따른 LTE 기지국(MeNB)의 동작 순서를 도시한 도면이다.
도 52는 본 발명의 실시예에 따른 NR 기지국(SeNB)의 동작 순서를 도시한 도면이다.
도 53은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 도시한 블록도이다.
도 54는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 기지국(MeNB)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 55는 본 발명의 실시예에 따른 5G 기지국(SeNB)의 구성을 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시 예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제1실시예>
도 1는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1를 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하NR NB, 110)과 NR CN(New Radio Core Network,100)으로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말, 120)은 NR NB(110) 및 NR CN(100)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 1에서 NR NB(110)는 기존 LTE 시스템의 eNB(Evolved Node B)에 대응된다. NR NB는 NR UE(120)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로 UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR NB(110)가 담당한다. 하나의 NR NB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. NR NB는 기존 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)을 무선 접속 기술로 적용하며 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, AMC) 방식을 적용한다.
NR CN(100)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결된다. 또한 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME(140)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB(150)과 연결된다.
도 2는 기존 LTE 시스템에서의 자원 사용률 및 본 발명에서의 자원 사용률을 도시한 도면이다.
도 2에 따르면, 도 (a)는 기존 LTE에서 무선 자원을 사용하는 일례를 보이고 있다. 각 서브프레임(200, 210, 220 및 230)은 CRS(Common Reference Signal 또는 Cell-specific reference signal), 페이징(paging) 및 일반 데이터를 전송하는데 이용된다. 셀 내 서브(serve)하는 단말이 존재하지 않아 페이징 또는 일반 데이터가 없는 경우에도 기지국은 적어도 단말이 셀의 신호 품질 지표인 기준 신호 수신 전력(Reference Signal Received Power, RSRP) 또는 기준 신호 수신 품질(Reference Signal Recieved Quality, RSRQ)을 도출하는데 사용되는 CRS을 전송해야 한다. 따라서 기지국 측면에서는 셀 내 단말 존재 여부와는 상관없이 항상 신호를 전송하고 있어야 하며, 절전할 수 있는 여지가 없게 된다.
본 발명에서는 네트워크 측면에서의 절전 기술을 제안한다. 본 발명에서는 도 2의 (b)에서와 같이 기지국의 특정 조건이 만족되는 경우 기지국이 페이징 및 CRS를 전송하지 않는 네트워크 비활성 시간 구간(250)과 기지국의 일반 동작이 수행되는 네트워크 활성 시간 구간(240)으로 나누어지는 것을 특징으로 한다. 상기 특정 조건이란 하기 조건들 중 적어도 하나로 정의된다.
- 셀 내 부하가 일정 값 이하일 때, 예를 들어, 캠프 온(camped on)된 예상 단말의 수가 특정값 이하일 때 혹은 셀 내 연결 모드인 단말의 수가 특정값 이하일 때
- 셀 내 서비스해야 할 단말의 수가 현저히 적은 시간대, 예를 들어, 새벽 시간 대
- 해당 기지국이 MTC(Machine Type Communication) 등 저성능 요구 단말을 서비스하도록 특화되어 있을 때
본 발명에서는 상기 비활성 시간 구간을 네트워크 비활성 시간 구간(NW Inactive Time Window, 250)라고 칭한다. 상기 시간 구간 동안 기지국은 시스템 정보, 페이징 및 CRS을 전송하지 않는 것을 특징으로 한다. 또한 예외적인 경우를 제외하고 PDCCH도 전송하지 않는다. 반면, 일반 동작을 수행하는 활성 시간 구간을 네트워크 활성 시간 구간(네트워크 활성 시간 구간,240)라고 칭한다.
상기 네트워크 활성 시간 구간 (또는 네트워크 비활성 시간 구간)는 설정된 주기마다 반복되며 일정 시간 동안 유지된다. 상기 구간 (또는 윈도우와 혼용될 수 있다)의 주기와 길이는 네트워크가 설정하며 시스템 정보 또는 전용 시그널링(dedicated signalling)을 이용하여 셀 내 단말들에게 전달된다. 상기 윈도우는 셀 내 모든 단말들에게 공통으로 적용되며 그 단위는 서브프레임 또는 프레임이 될 수 있다. 상기 윈도우는 일정 주기를 가지되 특정 패턴을 가지고 생성될 수도 있다. 이 경우 상기 패턴 정보가 시스템 정보를 통해 셀 내 단말들에게 전달된다. 대기 모드에 있는 단말의 페이징이 전달되는 프레임과 서브프레임(즉 페이징 프레임(paging frame, PF) 및/또는 페이징 기회(paging occasion, PO)을 도출하는 수식은 상기 윈도우의 영향을 받지 않으며 대신 상기 네트워크 비활성 시간 구간 내에 속하는 프레임과 서브프레임에서의 페이징 전송은 생략될 수 있다. 이러한 마스킹(masking) 기법은 PF, PO의 도출 수식을 윈도우와 분리시킴으로써 도출을 간략화시킬 수 있는 장점이 있다. 연결 모드에 있는 단말 역시 네트워크 비활성 시간 구간 내에 포함되는 불연속적 수신(discontinuous reception, DRX) 동작에서의 onDuration 시간 구간(즉 on time을 의미) 동안 PDCCH(physical downlink control channel)을 모니터링하는 것을 생락한다. 특정 예외적인 경우를 제외하고는 기지국은 네트워크 비활성 시간 구간 동안 아무것도 전송하지 않기 때문에 이 시간 구간 동안 소모 전력을 절약할 수 있다.
본 발명에서는 대기 모드 단말(idle mode UE, idle UE)과 연결 모드 단말(Connected mode UE, connected UE)이 상기 네트워크 비활성 시간 구간 내의 서브프레임들에서 수행하는 동작을 제안한다.
도 3은 본 발명에서 대기 모드 단말의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
300 단계에서 단말은 기지국으로부터 네트워크 활성 시간 구간에 대한 설정 정보를 수신한다. 네트워크 활성 시간 구간 대신 네트워크 비활성 시간 구간에 대한 설정 정보를 제공받을 수도 있다. 상기 두 윈도우는 서로 배타적인 시간 영역을 지시하므로, 하나의 윈도우에 대한 설정 정보를 제공받을 경우 다른 윈도우도 지시된다. 상기 설정 정보는 대기 모드에 있는 단말이 수신할 수 있도록 브로드캐스트되는 시스템 정보를 이용하여 제공된다.
310 단계에서 상기 단말은 수신한 설정 정보를 적용한다. 320 단계에서 상기 단말은 현재 서브프레임이 네트워크 비활성 시간 구간 내에 속하는지 여부를 판단한다. 현재 서브프레임이 속하지 않는다면, 340 단계에서 단말은 통상적인 대기 모드 동작을 수행한다. 현재 서브프레임이 속한다면, 330 단계에서 적어도 하나의 하기 지시된 동작을 수행한다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS), 부 동기 신호(secondary synchronization signal, SSS), 마스터 정보 블록(master information block, MIB) 및 시스템 정정보 블록(system information block, SIB)의 수신을 중지한다. 기지국은 상기 네트워크 비활성 시간 구간 내에서 PSS, SSS, MIB 및 SIB을 전송하지 않을 것이다. 그러나 ETWS(Earthquake and Tsunami Warning System) 및/또는 CMAS(Commercial Mobiel Alert System) 등 긴급 재난 정보를 전송시에는 상기 윈도우 내에서도 상기 신호 및 정보가 전송될 수 있다. 만약 단말이 네트워크 활성 시간 구간 동안, 상기 ETWS 및/또는 CMAS을 지시하는 페이징을 수신한다면 단말은 즉시 ETWS 및/또는 CMAS 알람 정보를 수신 시작하며 상기 정보 수신이 완료될 때까지 상기 수신 동작은 네트워크 비활성 시간 구간에서도 지속된다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 서빙 셀의 PDCCH 모니터링을 수행하지 않는다. 특정 예외를 제외하고 기지국은 상기 네트워크 비활성 시간 구간 내에서 PDCCH 상으로 제어 정보를 전송하지 않을 것이다. 따라서 단말은 페이징 수신을 위한 P-RNTI을 확인하지 않을 것이다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 서빙 셀의 CRS 측정을 중지한다.
- 상기 서브프레임에서 단말의 시스템 내 같은 주파수(intra-frequency) 측정은 단말 구현에 따라 상이하다.
단말은 절전을 위해 서빙 셀의 신호 품질이 특정 임계값, 즉 SIntraSearch(또는 새롭게 정해진 임계값)을 초과하는 경우에는 같은 시스템 내 주파수 측정을 수행하지 않는다. 그러나 상기 네트워크 비활성 시간 구간 내에서는 서빙 셀이 CRS을 전송하지 않기 때문에 상기 단말이 서빙 셀의 신호 품질을 판단할 수 없다. 따라서 이 경우 단말 동작을 정의할 필요가 있다. 하기 옵션들을 고려할 수 있다.
옵션 1: 단말은 상기 서브프레임에서 항상 시스템 내 같은 주파수 측정을 수행하지 않는다.
옵션 2: 단말은 상기 서브프레임에서 시스템 내 같은 주파수 측정을 수행한다.
옵션 3: 단말은 상기 서브프레임에서 특정 조건을 만족하는 경우에만 같은 시스템 내 주파수 측정 수행한다. 상기 조건은 네트워크 비활성 시간 구간 이전의 네트워크 활성 시간 구간 내의 특정 서브프레임 또는 서브프레임 그룹에서 측정된 서빙 셀의 신호 품질이 상기 SIntraSearch 값을 초과하지 못하는 경우 또는 단말이 이동속도가 특정값 이상일 때가 될 수 있다.
- 상기 서브프레임에서 시스템 내 다른 주파수(inter-frequency) 또는 다른 통신 시스템(inter-RAT) 측정은 단말 구현에 따라 상이할 수 있다.
- 단말은 절전을 위해, 서빙 셀의 신호 품질(즉 RSRP 또는 RSPQ)이 특정 임계값, 즉 SnonIntraSearch을 초과하는 경우에는 시스템 내 다른 주파수 또는 다른 통신 시스템에 대한 측정을 수행하지 않는다. 그러나 상기 네트워크 비활성 시간 구간 내에서는 서빙 셀이 CRS을 전송하지 않기 때문에 상기 단말이 서빙 셀의 신호 품질을 판단할 수 없다. 따라서 이 경우 단말 동작을 정의할 필요가 있다. 하기 옵션들을 고려할 수 있다.
옵션 1: 단말은 상기 서브프레임에서 항상 시스템 내 다른 주파수 또는 다른 통신 시스템 측정을 수행하지 않는다.
옵션 2: 단말은 상기 서브프레임에서 시스템 내 다른 주파수 또는 다른 통신 시스템 측정을 수행한다.
옵션 3: 단말은 상기 서브프레임에서 특정 조건을 만족하는 경우에만 시스템 내 다른 주파수 또는 다른 통신 시스템 측정을 수행한다. 상기 조건은 네트워크 비활성 시간 구간 이전의 네트워크 활성 시간 구간 내의 특정 서브프레임 또는 서브프레임 그룹에서 측정된 서빙 셀의 신호 품질이 상기 SnonIntraSearch 값을 초과하지 못하는 경우 또는 단말이 이동속도가 특정값 이상일 때가 될 수 있다.
- 셀 재선택은 단말 구현에 따라 상이하다. 상기 서브프레임에서 시스템 내 같은 주파수 또는 다른주파수 측정을 수행하여 현재 캠프 온한 주파수보다 더 높은 우선 순위를 가진 주파수의 신호 품질이 특정 임계값보다 높다면 단말은 셀 재선택을 수행할 수 있다. 이는 더 높은 순위를 가진 주파수로의 셀 재선택에서는 현재 서빙 셀의 신호 품질을 고려하지 않기 때문에 가능하다. 그러나 동일한 또는 더 낮은 우선 순위를 가진 주파수로 셀 재선택을 수행할 경우에는 현재 서빙 셀의 신호 품질도 고려되므로 상기와 같은 경우가 발생한 서브프레임에서는 셀 재선택을 결정할 수 없다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service) 수신을 중지한다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 Logged MDT(Minimization of Drive Test) 동작을 중지한다. 이 때 관련 타이머는 중지되지 않는다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 AS(access stratum) 설정 정보를 삭제하지 않고 유지한다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 하기 AS 타이머들의 구동을 지속하며, 만료되었을 때의 단말 동작은 단말 구현에 따른다.
ACB(access class barring) 관련 타이머: T303, T305, T306
RRC 연결 거절(RRC Connection Reject) 관련 타이머: T302 (waitTime)
셀 재선택 관련 타이머: T320(priority timer), T325 (de-prioritization timer)
MDT 관련 타이머: T330 (logging duration), 48-hour timer after T330 expiry
도 4는 본 발명에서 연결 모드 단말의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
400 단계에서 단말은 기지국으로부터 네트워크 활성 시간 구간에 대한 설정 정보를 수신한다. 단말은 네트워크 활성 시간 구간 대신 네트워크 비활성 시간 구간에 대한 설정 정보를 제공받을 수도 있다. 상기 두 윈도우는 서로 배타적인 시간 영역을 지시하므로 하나의 윈도우에 대한 설정 정보를 제공받으면 다른 윈도우도 지시된다. 상기 설정 정보는 연결 모드에 있는 단말이 수신할 수 있도록 브로드캐스트되는 시스템 정보 혹은 전용 시그널링을 이용하여 제공된다. 410 단계에서 상기 단말은 수신한 설정 정보를 적용한다. 420 단계에서 상기 단말은 현재 서브프레임이 네트워크 비활성 시간 구간 내에 속하는지 여부를 판단한다. 속하지 않는다면, 단말은 440 단계에서 통상적인 연결 모드 동작을 수행한다. 속한다면, 430 단계에서 하기 지시된 동작을 수행한다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 PSS, SSS, MIB 및 SIB의 수신을 중지한다. 기지국은 상기 네트워크 비활성 시간 구간 내에서 PSS, SSS, MIB 및 SIB을 전송하지 않을 것이다. 그러나 ETWS 및/또는 CMAS 등 긴급 재난 정보 전송 시에는 상기 윈도우 내에서도 상기 신호 및 정보가 전송될 수 있다. 만약 단말이 네트워크 활성 시간 구간 동안 상기 ETWS 및/또는 CMAS을 지시하는 페이징을 수신한다면 단말은 즉시 ETWS/CMAS 알람 정보를 수신 시작하며 상기 정보 수신이 완료될 때까지 상기 수신 동작은 네트워크 비활성 시간 구간에서도 지속된다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 서빙 셀의 PDCCH 모니터링을 수행하지 않는다. 특정 예외를 제외하고 기지국은 상기 네트워크 비활성 시간 구간 내에서 PDCCH 상으로 제어 정보를 전송하지 않을 것이다. 따라서 단말은 페이징 수신을 위한 P-RNTI 혹은 C-RNTI을 확인하지 않을 것이다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 서빙 셀의 CRS 측정을 중지한다.
- 상기 서브프레임에서 단말의 시스템 내 같은 주파수 측정은 단말 구현에 따라 상이하다.
단말의 동작으로 하기 옵션들을 고려할 수 있다.
옵션 1: 단말은 상기 서브프레임에서 항상 시스템 내 같은 주파수 측정을 수행하지 않는다.
옵션 2: 단말은 상기 서브프레임에서 시스템 내 같은 주파수 측정을 수행한다.
옵션 3: 단말은 상기 서브프레임에서 특정 조건을 만족하는 경우에만 시스템 내 같은 주파수 측정 수행한다. 상기 조건은 네트워크 비활성 시간 구간 이전의 네트워크 활성 시간 구간 내의 특정 서브프레임 또는 서브프레임 그룹에서 측정된 서빙 셀의 신호 품질이 특정 측정 보고 이벤트의 임계값에 근접하거나 측정 보고 이벤트(상기 측정 보고 이벤트는 Event A1, A2, A3, A4, A5, A6 중 적어도 하나와 대응될 수 있다)를 만족시키는 경우 또는 단말이 이동속도가 특정값 이상일 때가 될 수 있다.
- 상기 서브프레임에서 단말의 시스템 내 다른 주파수 또는 다른 통신 시스템 측정은 단말 구현에 따라 상이하다. 하기 옵션들을 고려할 수 있다.
옵션 1: 단말은 상기 서브프레임에서 항상 시스템 내 다른 주파수 또는 다른 통신 시스템 측정을 수행하지 않는다.
옵션 2: 단말은 상기 서브프레임에서 시스템 내 다른 주파수 또는 다른 통신 시스템 측정을 수행한다.
옵션 3: 단말은 상기 서브프레임에서 특정 조건을 만족하는 경우에만 시스템 내 다른 주파수 또는 다른 통신 시스템 측정을 수행한다. 상기 조건은 네트워크 비활성 시간 구간 이전의 네트워크 활성 시간 구간 내의 특정 서브프레임 혹은 서브프레임 그룹에서 측정된 서빙 셀의 신호 품질이 특정 측정 보고 이벤트의 임계값에 근접하거나 측정 보고 이벤트(상기 측정 보고 이벤트는 Event A1, A2, A3, A4, A5, A6, B1, B2, C1, C2 중 적어도 하나와 대응될 수 있다)를 만족시키는 경우 또는 단말이 이동속도가 특정값 이상일 때가 될 수 있다.
단말에게 측정 갭(Measurement gap)이 설정된 경우. 상기 갭과 네트워크 비활성 시간 구간이 겹치면 윈도우와 상관없이 시스템 내 다른 주파수 또는 다른 통신 시스템 측정을 수행한다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 무선 링크 모니터링(radio link monitoring, RLM)을 수행하지 않는다. 서빙 셀은 CRS을 전송하지 않기 때문에 단말이 RLM을 여전히 수행한다면 잘못된 결정을 내릴 수 있다. 좀 더 단말 동작을 상세히 설명하면 네트워크 비활성 시간 구간 동안 단말의 물리 계층(physical layer, PHY) 은 동기가 맞지 않는다는(out-of-sync) 판단을 내리지 않거나, 상위 게층은 PHY로부터 제공되는 out-of-sync 지시자를 무시할 수 있다.
- 단말은 상기 서브프레임에서 MBMS 수신을 중지한다.
- 단말은 네트워크 활성 시간 구간 내의 PDCCH 상으로 하향링크 할당(DL assignment) 또는 상향링크 할당(UL grant)을 수신하면, 단말은 drx-InactivityTimer 타이머, HARQ RTT 타이머, drx-RetransmissionTimer 타이머를 수행하게 된다. drx-InactivityTimer타이머와 drx-RetransmissionTimer 타이머가 동작할 때 상기 단말은 PDCCH 모니터링을 수행해야 한다. 이 때 상기 타이머의 구동 시간이 네트워크 비활성 시간 구간과 겹칠 수 있으며, 상기 겹치는 시간 구간 동안 상기 단말은 PDCCH 모니터링을 수행한다. 또한 PDCCH 상의 제어 정보가 상기 단말의 C-RNTI을 포함하고 있다면, 단말은 네트워크 비활성 시간 구간과 상관없이 PDSCH(physical downlink shared channel)를 통해 상기 제어 정보가 스케줄링하는 데이터를 수신한다. 상기 단말이 PDCCH을 모니터링하는 동안 단말은 셀 측정 동작을 수행할 수 있으며, 기지국은 CRS을 전송할 수 있다.
- 단말은 DRX 동작에서 onDuration 시간 구간이 네트워크 비활성 시간 구간과 겹치면 PDCCH 모니터링을 수행하지 않는다.
- 단말은 스케줄링 요청(Scheduling Request, SR)가 PUCCH(physical uplink control channel)을 통해 전송되었거나 또는 대기(pending)하고 있는 경우 네트워크 비활성 시간 구간과 상관없이 PDCCH 모니터링을 수행한다. 기지국은 스케줄링 지연 시간을 줄이기 위해 네트워크 비활성 시간 구간 내에서 PDCCH를 통해 상향링크 할당을 제공할 수도 있다. PDCCH 상의 제어 정보가 상기 단말의 C-RNTI을 포함하고 있다면 단말은 네트워크 비활성 시간 구간과 상관없이 PDSCH을 통해 상기 제어 정보가 스케줄링하는 데이터를 수신한다. SR prohibit timer는 네트워크 비활성 시간 구간 동안 연기(suspend)될 수도 있다.
본 발명은 단말과 기지국 사이의 하향링크에서의 비활성 시간(inactive time)에 초점을 두고 있다. 반면, 상향링크에서도 비활성 시간을 설정할 수도 있다. 상향링크에도 비활성 시간 구간(inactive time window)을 설정한다면 이는 하향링크와는 별도로 설정될 것이다. 상기 상향링크에서의 비활성 시간 구간 내에서 단말은 채널 상태 정보(channel state information, CSI) 및 SRS(sounding reference signal) 전송을 중지한다. 기지국으로부터 트리거된 HARQ 피드백이 있다면 비활성 시간 구간 동안엔 연기된다. 트리거된 SR 혹은 임의 접속(random access) 과정이 있다면 이 또한 연기된다.
도 5는 본 발명에서 네트워크 활성 시간을 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
만약 차세대 이동통신 시스템에서도 매우 긴 주기를 가진 연장된 불연속적 수신(Extended Discontinuous Reception, eDRX)가 적용된다면, 네트워크 비활성 시간 구간과 결합되어 단말이 페이징을 전혀 수신할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. eDRX가 적용되면 매우 긴 주기(510)마다 페이징 시간 구간(Paging Time Window, PTW, 500)이 도래하며, 단말은 상기 윈도우 내에서 복수 번의 페이징(520)을 수신하는 것을 특징으로 한다. 만약 상기 PTW가 네트워크 비활성 시간 구간(530)와 매번 겹친다면 단말은 전혀 페이징을 수신할 수 없게 된다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위해, 네트워크 활성 시간 구간의 주기를 PTW의 길이보다 짧게 설정하는 것을 특징으로 한다. 셀 내에는 복수 개의 단말들이 존재하므로 기지국 또는 네트워크는 네트워크 활성 시간 구간의 주기를 eDRX을 설정한 단말들 중 가장 짧은 eDRX 주기를 가진 단말을 기준으로 결정한다. 따라서 PTW 안에 적어도 네트워크 활성 시간 구간의 일부(550)가 겹치게 되어 단말은 페이징을 수신할 수 있게 된다. 또 다른 방법은 eDRX을 설정한 모든 단말이 페이징 수신이 가능하도록 네트워크 활성 시간 구간의 주기와 길이를 설정하는 것이다. 이를 위해서는 eDRX에 대한 설정 정보가 필요하다. 따라서 네트워크 활성 시간 구간 (또는 네트워크 비활성 시간 구간)의 설정 정보를 eDRX의 설정 정보를 고려하여 eDRX의 PTW와 상기 네트워크 활성 시간 구간의 일부가 항상 겹칠 수 있도록 결정하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명에서 네트워크 (비)활성 시간을 도출하는 첫 번째 실시예를 도시한 도면이다.
도 6에 따르면, 기지국(610)은 네트워크의 절전을 위해 네트워크 활성 시간 구간 (또는 네트워크 비활성 시간 구간)을 설정하기로 결정한다(S630). 기지국은 NR CN(620)에게 네트워크 전력 절감 요청(NW power saving request) 메시지를 전송한다(S640). 상기 메시지는 기지국이 네트워크 활성 시간 구간을 설정함을 지시함과 동시에 NR CN에 상기 윈도우 값을 요청하는데 이용한다. NR CN은 단말에게 적용된 PTW 길이 값을 알고 있으므로 상기 NR CN은 eDRX 설정 값을 고려하여 적절한 네트워크 활성 시간 구간의 주기와 길이 값을 결정한다(S650). NR CN은 상기 도출한 윈도우의 설정 정보를 기지국에게 전달한다(S660). 상기 기지국은 시스템 정보 또는 전용 시그널링을 이용하여, 단말(610)에게 상기 네트워크 활성 시간 구간의 설정 정보를 전송한다(S670).
도 7은 본 발명에서 네트워크 (비)활성 시간을 도출하는 두 번째 실시예를 도시한 도면이다.
도 7에 따르면, 기지국(710)은 네트워크의 절전을 위해 네트워크 활성 시간 구간(또는 네트워크 비활성 시간 구간)을 설정하길 결정한다(S730). 기지국은 NR CN(720)에게 eDRX 설정 요청(eDRX config request) 메시지를 전송한다(S740). 상기 메시지는 기지국이 네트워크 활성 시간 구간을 설정함을 지시함과 동시에 NR CN에 셀 내 단말의 eDRX 설정 정보를 요청하는데 이용한다. 좀 더 상세하게 기지국이 요청하는 설정 정보는 셀 내 단말에게 적용 중인 가장 짧은 PTW 길이가 될 수 있다. NR CN 은 단말에게 적용된 eDRX 설정 값(즉 가장 짧은 PTW 길이)을 알고 있기 때문에, 상기 NR CN은 이를 기지국에게 전송하며(S750), 상기 기지국은 상기 정보를 기반으로 적절한 네트워크 활성 시간 구간의 주기와 길이 값을 결정한다(S760). 상기 기지국은 시스템 정보 또는 전용 시그널링을 이용하여, 단말(700)에게 상기 네트워크 활성 시간 구간의 설정 정보를 제공한다(1f-40).
도 8은 단말의 구조를 도시한 블록도이다.
도 8을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency) 처리부(800), 기저대역(baseband) 처리부(810), 저장부(820), 제어부(830)를 포함한다.
상기 RF 처리부(800)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉 상기 RF 처리부(800)는 상기 기저대역 처리부(810)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어 상기 RF 처리부(800)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도 8에서 하나의 안테나만이 도시되었으나 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부(800)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가 상기 RF 처리부(800)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해 상기 RF 처리부(800)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며 MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다.
상기 기저대역 처리부(810)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어 데이터 전송시, 상기 기저대역 처리부(810)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성한다. 또한 데이터 수신시, 상기 기저대역 처리부(810)은 상기 RF 처리부(800)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우 데이터 전송시, 상기 기저대역 처리부(810)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성하고 상기 복소 심볼들을 부반송파들에 매핑한 후 IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심볼들을 구성한다. 또한 데이터 수신시, 상기 기저대역 처리부(810)은 상기 RF 처리부(800)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심볼 단위로 분할하고 FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역 처리부(810) 및 상기 RF처리부(800)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라 상기 기저대역 처리부(810) 및 상기 RF 처리부(800)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가 상기 기저대역 처리부(810) 및 상기 RF 처리부(800) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역 처리부(810) 및 상기 RF 처리부(800) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(wireless RAN, 일례로 IEEE 802.11), 셀룰러 망(일례로 LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(super high frequency, SHR, 일례로 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave, 일례로 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(820)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고 상기 저장부(820)는 상기 제어부(830)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(830)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(830)는 상기 기저대역 처리부(810) 및 상기 RF 처리부(800)을 통해 신호를 송수신한다. 또한 상기 제어부(830)는 상기 저장부(820)에 데이터를 기록하고 읽는다. 이를 위해 상기 제어부(830)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 제어부(830)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 상기 기지국은 RF 처리부(900), 기저대역 처리부(910), 백홀 통신부(920), 저장부(930), 제어부(940)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 처리부(900)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉 상기 RF 처리부(900)는 상기 기저대역 처리부(910)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 전송하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어 상기 RF 처리부(900)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 기지국은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부(900)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가 상기 RF 처리부(900)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해 상기 RF 처리부(900)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역 처리부(910)는 무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어 데이터 전송시, 상기 기저대역 처리부(910)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성한다. 또한 데이터 수신시, 상기 기저대역 처리부(910)은 상기 RF 처리부(900)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어 OFDM 방식에 따르는 경우 데이터 전송시, 상기 기저대역 처리부(910)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성하고 상기 복소 심볼들을 부반송파들에 매핑한 후 IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심볼들을 구성한다. 또한 데이터 수신시, 상기 기저대역 처리부(910)은 상기 RF 처리부(900)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심볼 단위로 분할하고 FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역 처리부(910) 및 상기 RF 처리부(900)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역 처리부(910) 및 상기 RF 처리부(900)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀 통신부(920)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀 통신부(920)는 상기 기지국에서 다른 노드, 예를 들어 보조기지국, 코어 네트워크 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(930)는 상기 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고 상기 저장부(930)는 상기 제어부(940)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(940)는 상기 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어 상기 제어부(940)는 상기 기저대역 처리부(910) 및 상기 RF 처리부(900)을 통해 또는 상기 백홀 통신부(920)을 통해 신호를 송수신한다. 또한 상기 제어부(940)는 상기 저장부(930)에 데이터를 기록하고 읽는다. 이를 위해 상기 제어부(940)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제2실시예>
도 10은 기존 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국, 1000, 1010, 1020 및 1030)과 MME(Mobility Management Entity, 1040) 및 S-GW(Serving-Gateway, 1050)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말, 1060)은 ENB(1000, 1010, 1020 및 1030) 및 S-GW(1050)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 10에서 ENB(1000, 1010, 1020 및 1030)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE(1060)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스되므로 UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이러한 역할을 ENB(1000, 1010, 1020 및 1030)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, AMC) 방식을 적용한다.
S-GW(1050)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(1040)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.
도 11는 기존 LTE 시스템에서의 서킷 스위치드 폴백(CS(circuit switched) fallback, 이하 CS 폴백) 동작 과정을 도시한 도면이다. 기존 LTE 시스템에서 CS 폴백은 CS 서비스를 LTE 이외의 다른 RAT(Radio Access Technology)으로 전환하여 서비스하는 기능을 일컫는다. 대표적인 CS 서비스는 서킷 스위치드(circuit-switched) 기반의 음성 서비스이다.
CS 폴백은 단말 또는 네트워크가 트리거할 수 있다. MME는 CS 폴백이 필요한 페이징(paging)을 기지국(1110)에 전달한다(S1120). 단말 종료(Mobile Terminating, 이하 MT) 콜의 경우(즉 단말(1100)으로 페이징이 전달되는 경우)에는 페이징 메시지에 CS 폴백 수행을 지시하도록 기지국은 페이징 메시지의 cn-Domain 정보 요소(IE)을 ‘CS’로 설정한다(S1130) . 반면 단말 시작(Mobile Originating, 이하 MO) 콜의 경우(즉 단말이 연결을 요청하는 경우)에는 CS 폴백을 위한 MO 콜임을 단말이 네트워크에 지시한다(S1140). 이를 위해 RRC 연결 수립(RRC Connection Establishment) 과정에서 단말은 MME에게 확장 서비스 요청(Extended Service Request) 메시지를 전송한다(S1150). 상기 NAS 메시지에는 CS 폴백을 위해 필요한 단말 정보를 포함하고 있다. 상기 메시지는 CS 폴백을 통해 상기 단말을 서브(serve)할 RAT으로 전달된다.
이후 CS 폴백은 두 가지 방법을 통해 수행된다. 첫 번째 방법은 RAT간 핸드오버(inter-RAT handover)를 통해 다른 RAT으로 이동하는 것이고(S1160, Option 1), 두 번째 방법은 LTE에서 연결 종료 후 다른 RAT으로 연결 수립을 수행하는 것이다(S1170, Option 2). 첫 번째 방법의 경우엔 기지국이 단말에게 MobilityFromEUTRACommand 메시지를 전송함으로써 CS 폴백이 트리거되며, 두 번째 방법의 경우엔 기지국이 연결을 시도해야 하는 RAT 정보를 포함한 RRC 연결 해제(RRC Connection Release) 메시지를 단말에게 전송함으로써 CS 폴백이 트리거된다. 상기 해제 메시지에는 다른 RAT의 주파수 정보(redirectedCarrierInfo) 및 셀 아이디 (cellInfoList) 정보가 포함된다. 상기 단말은 LTE로부터 연결 종료 후 상기 정보가 지시하는 RAT으로 연결 수립을 시도한다(S1180).
도 12는 본 발명에서 서비스에 따라 폴백을 수행하는 시나리오를 도시한 도면이다.
차세대 이동통신 시스템은 NR NB(1230)와 NR CN(1210)로 구성된다. NR NB는 기존 LTE 시스템의 eNB(Evolved Node B)에 대응되며 NR NB는 NR UE(1250)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로 UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며 이러한 역할을 NR NB(1230)가 담당한다. 하나의 NR NB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. NR NB는 기존 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존의 최대 대역폭 이상의 대역폭을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM)을 무선 접속 기술로 적용하며 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(AMC) 방식이 적용된다.
NR CN(1210)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결된다. 또한 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME(1220)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB(1240)과 연결된다.
차세대 이동통신 시스템의 초기 배치 단계에서는 복잡도를 줄이기 위해 차세대 이동통신 시스템을 이용한 특정 서비스의 지원을 배제할 수 있고 또한 차세대 이동통신 시스템은 전국망보다는 데이터 트래픽이 집중되는 일부 핫스팟(hotspot)에 집중적으로 설치될 것으로 예상된다. 예를 들어, 패킷 스위치드(packet switched, PS) 음성 서비스인 IMS(IP multimedia subsystem) 콜을 지원하기 위해서는 IMS 서버(1200)와의 연동이 필수적이다. 그러나 차세대 이동통신 시스템의 초기 배치 때에는 이러한 외부 서버와의 연동에 제한이 있을 수 있으며 이 경우 이와 관련된 서비스를 지원하지 못하게 된다. 또한 특정 서비스의 경우 RAT간 핸드오버로 인해 중단(interrupt) 시간에 민감할 수 있으며, 이런 종류의 서비스에 대해서는 차세대 이동통신망에서 서비스를 진행하다 RAT간 핸드오버를 통해 LTE로 전환하는 것보단 처음부터 전국망은 LTE 망에 연결하여 서비스하는 것이 바람직할 수 있다.
따라서 단말이 NR NB로 특정 서비스(일례로 IMS 콜)를 위해 연결을 요청하면(1260) NR NB는 LTE로 폴백을 지시한다(1270). 상기 단말은 상기 지시에 따라 LTE로 연결을 요청한다(1280). 상기 LTE 이외에도 GSM, 1xRTT 등 다른 시스템도 폴백의 대상으로 고려될 수 있다.
본 발명에서는 특정 서비스에 대해 차세대 이동통신 시스템 외 시스템으로 폴백하는 것을 특징으로 한다.
도 13은 본 발명에서 서비스에 따라 폴백을 수행하는 일 실시예를 도시한 도면이다.
차세대 이동통신 시스템에서 폴백을 수행하는 과정은 MT 또는 MO 경우로 구분될 수 있다. MT의 경우 NR CN(1315)은 특정 서비스에 대해 다른 RAT에서 서비스 받는 것이 더 적절한지를 결정한다(S1320). NR CN은 기지국(NR NB, 1310)에 폴백이 필요한 페이징을 전달한다(S1325). 상기 기지국은 단말에게 폴백을 지시하는 페이징을 전송한다(S1330). 단말 내 엔티티(entity)는 그 역할에 따라 AS(Access Stratum, 1300)와 NAS(Non Access Stratum, 1305)로 구분된다. AS은 엑세스(또는 접속)와 관련된 기능을 수행하며 NAS는 그 외 기능을 수행한다. 상기 페이징을 수신한 AS는 이를 NAS로 전달한다(S1335). 상기 NAS는 상기 지시된 폴백 동작을 수행할 수 있다.
MO의 경우, AS는 기지국으로부터 폴백 접속 제한(barring) 관련 설정 정보를 수신한다(S1340). 상기 접속 제한 관련 설정 정보는 통상 시스템 정보를 이용하여 제공되며, 망 혼잡 상황이 발생하였을 때 엑세스를 제한하여 혼잡 상황을 완화하는 목적으로 사용된다. 상기 접속 제한 설정 정보를 이용하여 단말은 자신이 엑세스를 수행할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다. 통상 확률적인 절차를 통해 엑세스 여부가 결정된다. 상기 폴백 접속 제한 관련 설정 정보는 폴백되어야 할 서비스를 위한 것으로 서비스별로 제공될 수 있다. 폴백의 경우 다른 RAT에서 서비스를 제공할 것이므로, 일반 서비스와 구별하여 접속 제한 관련 설정 정보가 제공될 수 있다.
NAS는 특정 서비스에 대해 다른 RAT에서 서비스 받는 것이 더 적절한지를 결정한다(S1345). 상기 NAS는 AS에 폴백이 필요한 서비스에 대한 서비스 요청(service request)을 전달한다(S1350). 상기 AS는 관련 서비스에 대응하는 폴백 접속 제한 관련 설정 정보를 이용하여 엑세스를 수행할 수 있는지 여부를 판단한다(S1355). 만약 상기 관련 서비스에 대응하는 폴백 접속 제한 관련 설정 정보가 제공되지 않는다면, AS는 일반 접속 제한 설정 정보를 적용하여, 엑세스를 수행할 수 있는지 여부를 판단한다. MT의 경우 S1355단계 이후 또는 MO의 경우 엑세스가 허용된다면 AS는 RRC 연결 수립 과정을 통해, NR CN으로 확장 서비스 요청 메시지를 전달한다(S1360).
이후 폴백은 두 가지 방법을 통해 수행된다. 첫 번째 방법은 RAT간 핸드오버를 통해 다른 RAT으로 이동하는 것이고(S1365, Option 1), 두 번째 방법은 현재 시스템에서 연결 종료 후 다른 RAT으로 연결 수립을 수행하는 것이다(S1370, Option 2). 첫 번째 방법의 경우 기지국이 단말에게 MobilityFromEUTRACommand 메시지를 전송함으로써 폴백이 트리거되며, 두 번째 방법의 경우 연결을 시도해야 하는 RAT 정보를 포함한 RRC 연결 해제 메시지를 단말에게 전송함으로써 폴백이 트리거된다. 상기 해제 메시지에는 다른 RAT의 주파수 정보(redirectedCarrierInfo) 및 셀 아이디(cellInfoList) 정보가 포함된다.
상기와 같은 방법은 단말이 우선 차세대 이동통신 시스템에 엑세스한 이후 다른 RAT으로 이동하는 단계를 포함하므로 차세대 이동통신 시스템에서 서비스를 받지 않을 것임에도 단말은 해당 시스템에 엑세스하기 위해 많은 시그널링을 상기 차세대 이동통신 시스템과 주고받아야 한다. 따라서 본 발명에서는 이러한 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 MO와 MT 서비스에 대한 각각의 폴백 방법을 제안한다.
도 14a 및 14b는 본 발명에서 MO 서비스에 따라 폴백을 수행하는 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명에서는 UE NAS가 서비스(또는 어플리케이션)의 종류와 이에 대응되는 접속 설정 정보(이는 접속 제한 관련 설정 정보일 수 있다)에 따라 차세대 이동통신 시스템에 엑세스할지 또는 다른 RAT에 엑세스를 시도할지를 결정하는 것을 특징으로 한다. 기지국은 특정 서비스에 대해 폴백되기를 희망한다면 상기 특정 서비스에 대한 설정 정보 또는 폴백 전용 접속 제한 관련 설정 정보에서 특정 서비스에 대해서는 100% 엑세스 금지 또는 높은 확률로 엑세스가 금지되도록 설정한다.
또 다른 방법으로는 특정 서비스에 대해 폴백 수행을 지시하는 새로운 지시자를 포함시켜 전송할 수 있다. 상기 지시자는 비트맵 형태를 가지며 각 비트는 하나의 접속 제한 카테고리(barring category) 또는 특정 서비스와 대응된다. 특정 서비스(또는 어플리케이션)는 하나의 카테고리를 부여받는다. 상기 서비스-카테고리간 맵핑 정보는 NAS 또는 어플리케이션 레벨에서 단말에게 미리 전달된다.
기지국(1410)은 단말에게 상기 기술한 접속 설정 정보를 전송한다(S1425). 또는 폴백되어야 할 서비스에 대해 별도의 설정 정보를 전송할 수도 있다. 본 발명에서는 설정 정보 제공 방법으로 두 가지 방법을 제안한다. 첫 번째 방법(Alternative 1)은 기지국으로부터 제공받은 상기 설정 정보를 NAS에 제공하는 것이다. NAS(1400)는 특정 서비스가 트리거될 때(S1435) 상기 서비스에 대응하는 설정 정보를 이용하여 차세대 이동통신 시스템으로 엑세스가 가능한지 여부를 판단한다. 엑세스가 허용되지 않거나 그 엑세스 성공 확률이 높지 않다면 NAS 는 다른 RAT으로 폴백하길 결정한다(S1440). NAS는 AS(1405)에게 RAT 변경을 요청한다(S1445).
두 번째 방법(Alternative 2)의 경우는 다음과 같다. NAS는 특정 서비스(또는 어플리케이션)에 의해 트리거된(S1450) 서비스 요청을 AS에 전달할 때 관련 어플리케이션에 대응하는 카테고리 정보를 포함시킨다(S1455). 기존의 모든 서비스 또는 어플리케이션은 적어도 하나의 카테고리 값을 부여 받는다. 상기 단말 AS는 상기 설정 정보와 상기 카테고리 값을 이용하여 엑세스 승인 여부를 판단한다(S1460). 엑세스가 승인되지 않았다고 판단할 경우(즉 엑세스가 허용되지 않거나 그 엑세스 성공 확률이 높지 않다면), AS는 구체적인 실패 원인을 포함하여 이를 NAS에 보고한다(S1465). 상기 실패 원인으로 관련 서비스에 대해 100% 확률로 접속이 제한되고 있는지 여부 등이 될 수 있으며 NAS가 RAT 변경이 필요한지 여부를 결정하는데 이용될 수 있다. NAS는 다른 RAT으로 폴백하길 결정하고(S1470), AS에 다른 RAT으로 변경하길 요청한다(S1475).
첫 번째 방법 또는 두 번째 방법으로 다른 RAT으로 폴백하는 것이 결정되면 AS는 엑세스를 할 새로운 적절한(suitable) LTE 셀을 찾는다(S1480). 상기 적절한 셀을 찾으면 AS는 이를 NAS에 알리고, 엑세스를 할 준비가 되었음을 알린다(S1483). NAS는 상기 관심 서비스에 대해 서비스 요청을 AS에 전달하고(S1485), AS는 RRC 연결 수립 과정 및 NAS 어태치(attach) 과정을 함께 수행한다(S1490). 연결 수립이 완료되면, 단말은 기지국과 필요한 데이터 송수신을 수행한다(S1495). 필요한 데이터 송수신이 완료되면, RRC 연결 해제 과정을 통해 연결을 종료한다(S1497). 필요시 단말은 다시 차세대 이동통신 시스템에 캠프 온(camp on) 할 수도 있다(S1499).
상기 과정을 통해 단말은 서비스에 따라 차세대 이동통신 시스템 기지국에 연결하는 과정 없이 다른 RAT에서 원하는 서비스를 제공받을 수 있다.
도 15는 본 발명에서 MT 서비스에 따라 폴백을 수행하는 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명은 MT 서비스에 대해 폴백이 필요한 경우 페이징 메시지에 폴백에 필요한 설정 정보를 포함시키고 차세대 이동통신 시스템에 연결하는 과정 없이 바로, 폴백의 대상이 되는 RAT에 직접 엑세스를 시도하는 것을 특징으로 한다.
NR CN(1515)은 특정 서비스에 대해 다른 RAT에서 서비스 받는 것이 더 적절한지를 결정한다(S1525). NR CN은 기지국 (NR NB, 1510)에 폴백이 필요한 페이징을 전달한다(S1530). 상기 기지국은 단말에게 폴백을 지시하는 페이징을 전송한다(S1535). 상기 페이징 메시지에는 폴백을 수행하길 지시하는 것 외에도 폴백에 필요한 설정 정보가 포함될 수 있다. 상기 폴백에 필요한 설정 정보는 하기 나열된 것 중 적어도 하나를 포함한다.
- 폴백이 트리거되어 이동해야 되는 RAT의 종류로 상기 RAT으로는 LTE, UMTS, GSM 또는 1xRTT 등이 있을 수 있다.
- 상기 RAT의 하향링크 또는 상향링크의 서빙 주파수
- 상기 RAT의 주파수 대역폭
- 상기 RAT의 셀 식별자(이러한 셀 식별자의 예로 물리 셀 식별자(physical cell ID, PCI) 또는 셀 글로벌 식별자(cell global identity, CGI)가 있을 수 있으며 PCI는 일정 서비스 영역 구역별로 재사용되는 셀 식별자이며 CGI는 적어도 하나의 사업자 내에서는 유일한(unique) 셀 식별자이다. 통상 CGI의 길이가 PCI의 길이보다 길다.
- 상기 RAT에 연결 시 필요한 시스템 정보, 즉, 폴백의 대상이 되는 RAT에서의 전송 전력, 폴백의 대상이 되는 RAT에서의 임의 접속 설정 정보 등이 될 수 있으며 1xRTT의 경우 GPS 시간일 수 있다.
상기 페이징을 수신한 단말의 AS(1505)는 이를 NAS(1500)로 전달한다(S1540). 상기 NAS는 상기 지시된 폴백 동작을 수행할 수 있다. 즉 페이징을 수신한 시스템이 아닌, 다른 시스템으로 페이징에 대한 엑세스를 수행하는 것을 인지한다. AS는 상기 폴백을 위해 지시된 RAT(도 15의 경우 LTE, 1545)으로 셀 선택 동작을 수행한다(S1560). 셀 선택이 완료되면 AS는 이를 NAS에 알린다(S1563). 상기 NAS는 RRC 연결 수립 과정을 수행하며, MME에게 서비스 요청 메시지를 전송한다(S1565).
상기 단말은 상기 지시된 RAT으로 성공적으로 연결되지 못할 수도 있다. 최종적으로 폴백 실패(fallback failure)로 결정되면, 단말은 상기 NR NB로 페이징 응답 메시지를 전송한다. 상기 메시지에는 폴백실패로 인해 NR 네트워크로 페이징 응답 메시지를 전송한다는 정보를 포함시킨다. NR CN은 MME(1550)에게 폴백될 단말이 있음을 알려 서비스 요청 메시지를 기다리도록 지시하고, 이 때 LTE에서 상기 서비스를 적절하게 제공해주기 위해 필요한 정보를 MME에게 함께 전달한다(S1555). 상기 MME는 특정 타이머를 동작시키고(S1570) 상기 타이머가 만료되어도 상기 지시된 단말이 서비스 요청을 보내오지 않는다면 관련된 설정 정보를 삭제하고 최종적으로 폴백 실패로 처리한다(S1575). 또한 상기 MME가 상기 폴백 실패를 NR CN에게 보고한다.
도 16은 본 발명에서 단말이 MO 서비스에 따라 폴백을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
1600 단계에서 단말은 기지국으로부터 접속 설정 정보(상기 설정 정보는 접속 제한 관련 설정 정보일 수 있다) 및 특정 서비스에 대해 폴백을 지시하는 설정 정보를 수신한다. 1610 단계에서 단말은 MO 서비스를 트리거한다. 1620 단계에서 단말은 상기 접속 설정 정보 및 특정 서비스에 대해 폴백을 지시하는 설정 정보를 기반으로 상기 트리거된 MO 서비스가 기지국에 엑세스할 수 있는 서비스인지 여부 또는 폴백이 필요한지 여부를 판단한다. 1630 단계에서 단말은 기지국에 엑세스가 불가능하거나 폴백이 필요하다고 판단되면 다른 RAT을 선택하는 과정을 트리거한다. 1640 단계에서 상기 서비스를 제공받기 위해 새로 찾은 RAT으로 엑세스를 시도한다.
도 17은 본 발명에서 단말이 MT 서비스에 따라 폴백을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
1700 단계에서 단말은 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신하고 1710 단계에서 상기 페이징 메시지에 폴백 설정 정보가 포함되어 있는지 여부를 판단한다. 1720 단계에서 페이징 메시지에 폴백 설정 정보가 포함되어 있다면 단말은 상기 제공된 폴백 설정 정보가 지시하는 RAT으로 폴백을 수행한다. 구체적으로 단말은 1720 단계에서 상기 정보가 지시하는 RAT을 재선택한다. 1730 단계에서 단말은 상기 서비스를 제공받기 위해 새로 찾은 RAT으로 엑세스를 시도한다. 만약 폴백이 실패하면 단말은 NR NB로 페이징 응답 메시지를 전송한다. 상기 응답 메시지에는 폴백이 실패했음을 지시할 수 있다.
도 18은 본 발명을 수행할 수 있는 단말의 구조를 도시한 블록도이다.
도 18을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency) 처리부(1800), 기저대역(baseband) 처리부(1810), 저장부(1820), 제어부(1830)를 포함한다.
상기 RF 처리부(1800)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉 상기 RF 처리부(1800)는 상기 기저대역 처리부(1810)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어 상기 RF 처리부(1800)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서 하나의 안테나만이 도시되었으나 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부(1800)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가 상기 RF 처리부(1800)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해 상기 RF 처리부(1800)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다.
상기 기저대역 처리부(1810)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어 데이터 전송시 상기 기저대역 처리부(1810)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성한다. 또한 데이터 수신시 상기 기저대역 처리부(1810)은 상기 RF 처리부(1800)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우 데이터 전송시, 상기 기저대역 처리부(1810)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성하고 상기 복소 심볼들을 부반송파들에 매핑한 후 IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심볼들을 구성한다. 또한 데이터 수신시, 상기 기저대역 처리부(1810)은 상기 RF 처리부(1800)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심볼 단위로 분할하고 FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역 처리부(1810) 및 상기 RF 처리부(1800)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라 상기 기저대역 처리부(1810) 및 상기 RF 처리부(1800)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가 상기 기저대역 처리부(1810) 및 상기 RF 처리부(1800) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한 상기 기저대역처리부(1810) 및 상기 RF 처리부(1800) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(wireless RAN, 일례로 IEEE 802.11), 셀룰러 망(일례로 LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(super high frequency, SHF, 일례로 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave, 일례로 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(1820)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고 상기 저장부(1820)는 상기 제어부(1830)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1830)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어 상기 제어부(1830)는 상기 기저대역 처리부(1810) 및 상기 RF 처리부(1800)을 통해 신호를 송수신한다. 또한 상기 제어부(1830)는 상기 저장부(1820)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해 상기 제어부(1830)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 제어부(1830)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 19는 본 발명을 수행할 수 있는 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF 처리부(1900), 기저대역 처리부(1910), 백홀 통신부(1920), 저장부(1930), 제어부(1940)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 처리부(1900)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉 상기 RF 처리부(1900)는 상기 기저대역 처리부(1910)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어 상기 RF 처리부(1900)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 기지국은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부(1900)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가 상기 RF 처리부(1900)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해 상기 RF 처리부(1900)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역 처리부(1910)는 무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어 데이터 전송시, 상기 기저대역 처리부(1910)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성한다. 또한 데이터 수신시, 상기 기저대역 처리부(1910)은 상기 RF 처리부(1900)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어 OFDM 방식에 따르는 경우 데이터 전송시, 상기 기저대역 처리부(1910)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성하고 상기 복소 심볼들을 부반송파들에 매핑한 후 IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심볼들을 구성한다. 또한 데이터 수신시, 상기 기저대역 처리부(1910)은 상기 RF 처리부(1900)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심볼 단위로 분할하고 FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역 처리부(1910) 및 상기 RF 처리부(1900)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라 상기 기저대역 처리부(1910) 및 상기 RF 처리부(1900)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀 통신부(1920)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉 상기 백홀 통신부(1920)는 상기 주기지국에서 다른 노드, 예를 들어 보조기지국, 코어 네트워크 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(1930)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고 상기 저장부(1930)는 상기 제어부(1940)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1940)는 상기 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어 상기 제어부(1940)는 상기 기저대역 처리부(1910) 및 상기 RF 처리부(1900)을 통해 또는 상기 백홀 통신부(1920)을 통해 신호를 송수신한다. 또한 상기 제어부(1940)는 상기 저장부(1930)에 데이터를 기록하고 읽는다. 이를 위해 상기 제어부(1940)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제3실시예>
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 20은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 20을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들(2000, 2010, 2020 및 2030)과 MME(Mobility Management Entity, 2040) 및 S-GW(Serving-Gateway, 2050)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말, 2060)은 기지국(2000, 2010, 2020 및 2030) 및 S-GW(2050)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.
상기 기지국들(2000, 2010, 2020 및 2030)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉 상기 기지국들(2000, 2010, 2020 및 2030)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 수행하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(2040)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며 S-GW(2050)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한 상기 MME(2040) 및 S-GW(2050)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication) 및 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국들(2000, 2010, 2020 및 2030)로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국들(2000, 2010, 2020 및 2030)로 전달할 패킷을 처리한다.
도 21는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 21을 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol, 2100 및 2140), RLC(Radio Link Control, 2110 및 2150), MAC(Medium Access Control, 2120 및 2160) 계층으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol, 2130 및 2170)는 IP 헤더 압축 및 복원 등의 동작을 담당하고, RLC(2110 및 2150)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(2120 및 2160)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며 RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(physical layer, 2130 및 2170)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고 OFDM 심볼로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심볼을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다. 또한 물리 계층에서도 추가적인 오류 정정을 위해 HARQ(Hybrid ARQ) 를 사용하고 있으며, 수신단에서는 송신단에서 전송한 패킷의 수신 여부를 지시하는 1 비트를 전송한다. 이를 HARQ ACK/NACK 정보라 한다. 상향링크 전송에 대한 하향링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)을 통해 전송되며 하향링크 전송에 대한 상향링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)이나 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) 을 통해 전송될 수 있다.
본 도면에 도시하지 않았지만 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC(Radio Resource Control) 계층이 존재하며 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 송수신할 수 있다.
도 22는 라이트 커넥션(light connection)의 개념을 도시한 도면이다. 라이트 커넥션 기술은 기존의 핸드오버 또는 페이징 전송 동작으로 인한 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해, 기존에 대기 모드(Idle mode) 또는 연결 모드(Connected mode) 이외의 새로운 단말 모드를 정의하는 것이다. 새로운 단말 모드는 라이트 커넥티드(light connected) 모드 또는 비활성화(Inactive) 모드 또는 기타 다른 이름의 모드로 설정될 수 있다이하, 라이트 커넥티드 모드의 단말(2220)에 대해서는 단말의 UE 컨텍스트를 저장하고 S1 연결을 유지하고, 기지국(2210 및 2230) 또는 MME에 의해 단말에 대한 페이징이 트리거될 수 있는 것을 특징으로 한다.
따라서 MME(2200)에서는 상기 단말이 연결 모드인 것으로 인지하기 때문에 단말에게 전달할 데이터가 있다면 페이징을 먼저 트리거하는 것이 아니라 바로 상기 데이터를 기지국에 전달한다. 상기 데이터를 전달받은 기지국은 소정의 영역인 페이징 영역(Paging Area, PA, 2240)에 모든 기지국들에 상기 페이징을 포워딩하고 상기 모든 기지국들이 페이징을 전송하게 된다.
본 발명에서는 상기 언급한 라이트 커넥션의 특징을 고려하여 단말의 배터리 소모와 시그널링 오버해드를 줄일 수 있는 구체적인 단말 및 네트워크의 동작을 제안한다.
도 23a 및 23b은 본 발명의 단말과 기지국이 라이트 커넥션 절차를 통해 UE 컨텍스트와 S1 베어러를 재사용하는 절차를 도시한 도면이다. 도 23에서는 상기 절차를 수행하기 위한 단말, 고정 기지국(anchor eNB), 새로운 기지국(New eNB), MME의 동작을 도시하고 있다.
도 23a 및 23b에서 RRC 연결 상태의 단말(2300)은 기지국(2301)과 데이터 송수신을 수행한다. 데이터 송수신이 중지되면 기지국은 소정의 타이머를 구동하고 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 재개되지 않으면(S2305) 기지국은 단말의 RRC 연결을 해제할 것을 고려한다. 기지국은 소정의 규칙에 따라서 단말의 RRC 연결을 해제한 후 UE 컨텍스트를 저장하고 단말에게 RRC 연결을 해제할 것을 지시하는 제어 메시지를 전송한다(S2310). 상기 제어 메시지를 전송하면서 기지국은 단말에게 재개 식별자(Resume ID)를 할당하고 단말이 라이트 커넥티드 모드 동안 이동성을 보고할 페이징 영역을 설정한다. 이 때 Resume ID 할당으로 단말은 UE 컨텍스트를 저장해야 한다는 것을 알 수 있으며 또는 기지국이 이를 지시하기 위한 별도의 컨텍스트 유지 지시자를 상기 제어 메시지 상에 전송할 수도 있다. 상기 제어 메시지에는 기지국이 컨텍스트를 유지할 기간 또는 단말이 유효기간 내에 RRC 연결을 재설정하고자 할 때 저장된 컨텍스트를 사용하는 절차를 적용할 수 있는 셀의 리스트 등이 포함될 수 있다.
기지국은 상기 단말의 RRC 연결을 해제한 후 상기 단말의 UE 컨텍스트 및 S1 베어러는 그대로 유지한다(S2315). S1 베어러란 기지국과 MME 사이에서 제어 메시지를 송수신하는 용도로 사용되는 S1-제어 베어러와 기지국과 S-GW 사이에서 사용자 데이터를 송수신하는 용도로 사용되는 S1-사용자 평면 베어러를 지칭한다. 상기 S1 베어러를 유지함으로써 단말이 동일한 셀에서 또는 동일한 기지국에서 RRC 연결을 설정하려 할 때 S1 베어러 설정을 위한 절차를 생략할 수 있다. 기지국은 유효 기간이 만료되면 UE 컨텍스트를 삭제하고 S1 베어러를 해제할 수 있다. 상기 S2310 단계의 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 라이트 커넥티드 모드로 전환하게 된다.
기지국은 MME에게 연결 한시 정지를 요청하는 제어 메시지를 전송한다(S2320). 상기 제어 메시지를 수신한 MME는 S-GW에게 상기 단말에 대한 하향링크 데이터가 발생했을 때 상기 하향링크 데이터를 기지국으로 전달하지 말고 MME에게 페이징 절차를 개시하도록 요청할 것을 지시하고 S-GW는 이에 따라 동작한다(S2335). 또는 S-GW가 하향링크 데이터를 고정(앵커, anchor) 기지국으로 바로 전달하고 고정 기지국이 페이징 메시지를 생성해서 주변 기지국에 전달하도록 한다. 즉 하향링크 데이터를 수신한 고정 기지국은 상기 데이터를 버퍼에 저장하고 페이징 절차를 진행한다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 UE 컨텍스트와 S1-U 베어러를 유지하고 있는 기지국을 칭한다.
컨텍스트 유지를 지시하는 정보와 Resume ID가 포함된 RRC 연결 해제 메시지(S2310)를 수신한 단말은 RRC 연결은 해제하되 유효 기간에 대응되는 타이머를 구동하고 유효 셀 리스트를 메모리에 기록하고 현재 UE 컨텍스트를 삭제하지 않고 메모리에 유지한다(S2325). UE 컨텍스트란 단말의 RRC 설정과 관련된 여러 가지 정보를 의미하며 SRB 설정 정보, DRB 설정 정보, 보안 키 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
이후 임의의 이유로 RRC 연결을 설정해야 할 필요성이 발생한다(S2330). 이전 RRC 연결 해제 과정에서 Resume ID를 할당 받지 않았거나 컨텍스트 유지를 지시받지 않은 단말은 통상적인 RRC 연결 설정 과정을 개시하지만, 이전 RRC 연결 해제 과정에서 Resume ID를 할당받은 단말은 저장된 UE 컨텍스트를 이용한 RRC 연결 재개 과정을 시도한다. 먼저 단말은 임의 접속 절차를 수행하기 위해 임의 접속을 위한 프리앰블(메시지 1)을 새로 접속하고자 하는 기지국(2302)로 전송한다(S2340). 기지국(2302)은 수신한 프리앰블에 따라 자원 할당이 가능하면 그에 상응하는 상향링크 자원을 메시지 2를 이용해 단말에게 할당한다(S2345). 단말은 수신한 상향링크 자원 정보를 토대로 앞에서 선택한 Resume ID를 포함하여 RRC 연결 재개(Resume) 요청 메시지(이를 메시지3으로 칭할 수 있다)를 전송한다(S2350). 상기 메시지는 RRCConnectionRequest 메시지의 변형된 메시지이거나 새로 정의된 메시지(예를 들면 RRCConnectionResumeRequest)일 수 있다.
고정 기지국(2301)에서 연결을 해제하여 라이트 커넥티드 모드에 있던 단말이 이동하여 다른 기지국의 셀에 캠프 온(camp on)한 경우라면, 새로운 기지국(2302)은 단말의 Resume ID를 수신하고 확인하여 해당 단말이 이전에 어느 기지국에서 서비스를 받았었는지 알 수 있다. 새로운 기지국이 성공적으로 Resume ID를 수신하고 확인하였다면 새로운 기지국은 고정 기지국에서 UE 컨텍스트를 회수해오는 절차를 수행한다(컨텍스트 회수 절차(Context Retrieve Procedure), S2355). 상기 UE 컨텍스트는 S1 또는 X2 인터페이스를 통해서 새로운 기지국이 기준 기지국으로부터 가져올 수 있다. (만약 새로운 기지국이 Resume ID를 수신하였지만 성공적으로 단말을 구별하지 못한 경우는 RRCConnectionSetup 메시지를 단말에게 전송하여 기존 RRC 연결 수립(RRC connection establishment) 절차로 돌아가도록 할 수 있다).
새로운 기지국은 상기 회수한 UE 컨텍스트를 기반으로 MAC-I를 확인한다(S2330). 상기 MAC-I는 상기 복원된 UE 컨텍스트의 보안 정보를 적용하여 즉 보안 키와 보안 카운터를 적용해서 제어 메시지에 대해 단말이 계산한 메시지 인증 코드이다. 기지국은 상기 메시지의 MAC-I, 단말의 컨텍스트에 저장되어 있던 보안 키 및 보안 카운터 등을 이용해서 상기 메시지의 무결성을 확인한다. 그리고 새로운 기지국은 단말의 RRC 연결에 적용할 설정을 결정하고, 상기 설정 정보를 수납한 RRC 연결 재개(RRCConnectionResume) 메시지를 단말에게 전송한다(S2335).
상기 RRC 연결 재개 메시지는 일반적인 RRC 연결 요구 메시지에 ‘RRC 컨텍스트 재사용’을 지시하는 정보(재사용 지시자, REUSE INDICATOR)가 포함된 제어 메시지일 수 있다. RRC 연결 재개 메시지는 RRC 연결 설정 메시지와 마찬가지로 단말의 RRC 연결 설정과 관련된 각종 정보들이 포함된다. 단말이 일반적인 RRC 연결 설정 (RRCConnectionSetup) 메시지를 수신한 경우에는 RRC 연결 설정 메시지에서 지시된 설정 정보를 바탕으로 RRC 연결을 설정하지만, RRC 연결 재개 메시지를 수신한 경우에는 저장하고 있는 설정 정보와 상기 제어 메시지에서 지시된 설정 정보를 모두 고려해서 RRC 연결을 설정한다(이를 델타 설정(Delta configuration)이라 칭할 수 있다). 요컨대 지시된 설정 정보를 저장하고 있는 설정 정보에 대한 델타 정보(즉 저장하고 있는 설정 정보에 대한 변경 정보)로 판단해서 적용할 설정 정보를 판단하고 설정 정보 또는 UE 컨텍스트를 갱신할 수 있다. 예를 들어 RRC 연결 재개 메시지에 SRB 설정 정보가 포함되어 있다면 상기 지시 받은 SRB 설정 정보를 적용해서 SRB를 구성하고, RRC 연결 재개 메시지에 SRB 설정 정보가 포함되어 있지 않다면 UE 컨텍스트에 저장되어 있는 SRB 설정 정보를 적용해서 SRB를 구성한다.
단말은 상기 갱신된 UE 컨텍스트 및 설정 정보를 적용해서 RRC 연결을 구성하고 기지국에게 RRC 연결 재개 완료 메시지를 전송한다(S2370). 그리고 MME에게 연결 한시 정지 해제를 요청하는 제어 메시지를 전송하고 S1 베어러를 새로운 기지국으로 재설정할 것을 요청한다(S2375). MME는 상기 메시지를 수신하면 S-GW에게 S1 베어러를 새로운 기지국으로 재설정하고 상기 단말에 대한 데이터를 정상적으로 처리할 것을 지시한다.
상기 과정이 완료되면 단말은 상기 셀에서 데이터 송수신을 재개한다(S2380). 상기 절차에서 고정 기지국에서 연결을 해제하여 라이트 커넥티드 모드에 있던 단말이 크게 이동하지 않아서 고정 기지국의 셀에 다시 캠프 온한 경우라면 고정 기지국은 S2350 단계의 메시지3에서 지시된 Resume ID를 참조해서 상기 단말의 UE 컨텍스트를 검색하고 이를 토대로 상기의 절차들과 비슷한 방법으로 연결을 재설정할 수 있다.
만약 데이터 송수신이 중지되면 기지국은 소정의 타이머를 구동하고 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 재개되지 않으면(S2385) 기지국은 단말의 RRC 연결을 해제할 것을 고려한다. 기지국은 소정의 규칙에 따라서 단말의 RRC 연결을 해제한 후, UE 컨텍스트를 저장하고 단말에게 RRC 연결을 해제할 것을 지시하는 제어 메시지를 전송하면서 Resume ID를 할당하고 단말이 라이트 커넥티드 모드 동안 이동성을 보고할 페이징 영역을 설정해준다(S2390). 단말은 라이트 커넥티드 모드를 유지하며(S2395) 단말은 설정된 페이징 영역을 벗어나게 되면 페이징 영역을 업데이트하는 절차를 수행하게 된다.
도 24는 본 발명의 일 실시예로서 라이트 커넥션을 지원하는 네트워크에서 페이징 영역을 설정하는 페이징 영역 설정 방법을 도시한 도면이다.
도 24에서 모든 셀들(1 내지73)은 시스템 정보로 네트워크에 의해 설정된 페이징 영역 식별자(Paging area identity, PA ID)를 방송한다. 방송되는 식별자에 따라서 각 셀들은 도 24에서와 같이 페이징 영역 1(Paging area 1), 페이징 영역 2(Paging area 2), 페이징 영역 3(Paging area 3) 및 페이징 영역 4(Paging area 4)과 같이 논리적으로 페이징 영역이 설정되게 된다.
네트워크는 각 단말들을 연결 해제할 때 하나 이상의 페이징 영역 식별자들을 단말에게 할당한다. 상기에서 네트워크가 단말을 연결 해제하게 되면 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle)상태일 수 있으며 또는 라이트 커넥티드 모드(비활성화 모드)일 수 있다. 상기 과정에서 하나 이상의 페이징 영역 식별자들을 할당받은 단말은 상기 식별자들을 저장하고, 단말은 이동할 때마다 셀에서 방송하는 시스템 정보를 획득한다. 시스템 정보를 획득하는 과정을 통해서 단말은 해당 셀의 페이징 영역 식별자를 확인할 수 있고 이를 통해 상기 셀이 자신의 페이징 영역에 해당하는지 해당하지 않는지 알 수 있다.
네트워크에서 연결 해제된 단말(2400)이 이동하면서 캠프 온한 셀의 시스템 정보를 읽고 페이징 영역 식별자를 확인한 후 단말에 저장된 페이징 영역 식별자들과 비교한다. 만약에 상기 저장된 페이징 영역 식별자들 중에 상기 방송된 페이징 영역 식별자가 없다면 단말은 네트워크로부터 설정된 페이징 영역을 벗어났다고 판단하고 이동성을 보고하기 위해 페이징 갱신 절차를 수행한다. 페이징 갱신 절차를 통해 단말은 네트워크에 상기 단말의 이동성을 보고하고 네트워크로부터 다시 페이징 영역 식별자들을 설정받는다.
도 25는 도 24의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법을 적용했을 때 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신하는 방법을 도시한 도면이다.
도 25에서 고정 기지국(Anchor eNB, 2505)과 연결 상태에 있던 단말(2500)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제(RRCConnectionRelease) 메시지를 수신한다(S2520). 상기 고정 기지국은 소정의 시간 동안 단말에 대한 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말을 라이트 커넥티드 모드로 설정할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 단말은 라이트 커넥티드 모드로 전환한다. 또한 상기에서 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 전환할 수도 있다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 컨텍스트 정보를 저장하고 있다(S2530). 또한 상기 고정 기지국은 MME 대신 상기 단말의 이동성을 관리할 수 있다. 즉 상기 고정 기지국이 단말로 전송할 하향링크 데이터가 있다면 페이징 메시지를 생성해서 페이징 영역 상의 단말에게 전송할 수 있다 . 단말은 상기 RRC 연결 해제 메시지를 통해 Resume ID를 할당받고 또한 하나 이상의 페이징 영역 식별자(Paging area Identity, PA ID)를 설정 받는다. 페이징 영역은 하나의 셀을 지시할 수 있으며 또는 하나 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있다.
상기 단말은 다른 페이징 영역 내의 다른 기지국(2510)으로 이동할 수도 있다(S2525). 기지국들이 관리하는 각 셀들은 소정의 시스템 정보(SIB)를 이용하여 자신의 페이징 영역 식별자를 방송한다(S2535). 상기 페이징 영역 식별자 정보는 네트워크와 약속된 페이징 영역 식별자로 논리적으로 페이징 영역을 형성하게 된다. 단말은 자신이 캠프 온한 셀의 시스템 정보를 수신하고 페이징 영역 식별자를 확인한다(S2540). 상기 단말에 설정된 페이징 영역 식별자들에 상기 수신한 페이징 영역 식별자가 포함되지 않는다면 단말은 자신의 페이징 영역을 벗어났다고 판단하고 현재 캠프 온한 셀의 기지국에 페이징 영역 갱신을 요청하기 위하여 RRC 연결 재개 요청(RRCConnectionResumeRequest) 메시지를 전송한다(S2545). 단말은 상기 메시지에서 페이징 영역 갱신 요청을 위한 수립 이유(establishment cause)를 새롭게 정의하고 이를 포함시킬 수 있다. 또는 상기 메시지의 예약된(reserved) 1bit를 사용하여 페이징 영역 갱신을 위한 요청임을 지시할 수 있다. 또한 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여, 단말을 이전에 지원하던 고정 기지국(2505)을 알 수 있다(S2550). 따라서 새로운 기지국은 상기 고정 기지국에게 상기 단말의 컨텍스트 정보를 요청할 수 있다(S2555 및 S2560). 새로운 기지국은 회수된 단말의 컨텍스트 정보를 이용하여 보안 검사(security check)를 수행할 수 있다. 상기 절차(S2555 및 S2560)는 불필요한 경우 생략될 수 있다.
상기 기지국은 상기 단말에게 RRC 연결 해제(RRCConnectionRelease) 메시지를 전송한다(S2565). 이 때 상기 메시지에는 새로운 Resume ID와 하나 이상의 새로운 페이징 영역 식별자들이 포함된다. 페이징 영역은 하나의 셀을 지시할 수 있으며 또는 하나 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있다. 상기 새로운 기지국(2510)은 단말의 히스토리(history) 정보를 통해 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴 등을 확인할 수 있고, 이를 반영하여 단말의 페이징 영역 식별자들을 설정할 수 있다. 상기 히스토리 정보는 새로운 기지국이 고정 기지국과 메시지를 교환할 때(S2555 및 S2560) 수신할 수 있으며, 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 횟수, 주기, 시간 등의 정보를 포함할 수 있다.
상기 RRCConnectionRelease 메시지를 전송한 새로운 기지국은 상기 고정 기지국에게 단말의 새로운 페이징 영역을 알리기 위한 메시지를 전송하고, 고정 기지국이 해당 단말에 대한 정보를 갱신하도록 한다(S2570). 이는 고정 기지국이 상기 단말의 이동성을 관리할 수 있도록 하여 향후 해당 단말에 대한 하향링크 데이터가 고정 기지국에 도달할 경우 고정 기지국이 적절히 페이징 메시지를 생성하고 전송하여 단말을 쉽게 찾게 하기 위함이다.
도 26은 도 24의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법을 적용했을 때 단말이 원래 고정 기지국으로 페이징 영역을 갱신하는 방법을 도시한 도면이다.
도 26에서 고정 기지국(Anchor eNB, 2605)과 연결 상태에 있던 단말(2600)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제(RRCConnectionRelease) 메시지를 수신한다(S2620). 상기 고정 기지국은 단말이 소정의 시간 동안 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말을 라이트 커넥티드 모드로 설정할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 단말은 라이트 커넥티드 모드로 전환한다. 또한 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 전환할 수도 있다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 컨텍스트 정보를 저장하고 있다(S2630). 또한 상기 고정 기지국은 MME 대신 상기 단말의 이동성을 관리할 수 있다. 즉 상기 고정 기지국이 단말로 전송할 하향링크 데이터가 있다면 페이징 메시지를 생성해서 페이징 영역 상의 단말에게 전송할 수 있다. 단말은 상기 RRC 연결 해제 메시지를 통해 Resume ID를 할당받고 하나 이상의 페이징 영역 식별자를 설정 받는다. 페이징 영역은 하나의 셀을 지시할 수 있으며 또는 하나 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있다.
상기 단말은 고정 기지국이 제어하는 다른 페이징 영역으로 이동할 수도 있다(S2626). 기지국이 관리하는 각 셀들은 소정의 시스템 정보(SIB)를 이용하여, 자신의 페이징 영역 식별자를 방송한다(S2635). 상기 페이징 영역 식별자 정보는 네트워크와 약속된 페이징 영역 식별자로써 논리적으로 페이징 영역을 형성하게 된다. 단말은 자신이 캠프 온한 셀의 시스템 정보를 수신하고 페이징 영역 식별자를 확인한다(S2640). 상기 단말에 설정된 페이징 영역 식별자들에 상기 수신한 페이징 영역 식별자가 포함되지 않는다면 단말은 자신이 페이징 영역을 벗어났다고 판단하고 현재 캠프 온한 셀의 기지국에 페이징 영역 갱신을 요청하기 위하여 RRC 연결 재개 요청(RRCConnectionResumeRequest) 메시지를 전송한다(S2645). 단말은 상기 메시지에서 페이징 영역 갱신 요청을 위한 수립 이유(establishment cause)를 새롭게 정의하고 이를 포함시킬 수 있다. 또는 상기 메시지의 예약된 1bit를 사용하여 페이징 영역 갱신을 위한 요청임을 지시할 수 있다. 또한 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여, 단말이 이전에 연결했었던 정보를 확인할 수 있다(S2650). 상기 기지국은 상기 단말에게 RRC 연결 해제(RRCConnectionRelease) 메시지를 전송한다(S2655). 이 때 상기 메시지에는 새로운 Resume ID와 하나 이상의 새로운 페이징 영역 식별자들이 포함된다. 페이징 영역은 하나의 셀을 지시할 수 있으며 또는 하나 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있다. 상기 고정 기지국(2605)은 단말의 히스토리(history) 정보를 통해 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴 등을 확인할 수 있고, 이를 반영하여 단말의 페이징 영역 식별자들을 설정할 수 있다. 상기 히스토리 정보는 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 횟수, 주기, 시간 등의 정보를 포함할 수 있다. 상기 RRCConnectionRelease 메시지를 전송한 고정 기지국은 단말의 새로운 페이징 영역을 저장하고 향후 상기 단말에 대한 하향 링크 데이터가 고정 기지국에 도달할 경우 적절히 페이징 메시지를 생성하고 전송하여 단말을 쉽게 찾도록 한다.
도 27은 도 24의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법에 따른 단말의 동작을 도시한 도면이다.
도 27에서 고정 기지국(Anchor eNB)과 연결 상태에 있던 단말(2700)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제 메시지(RRCConnectionRelease)를 수신한다(2720). 상기 고정 기지국은 단말이 소정의 시간 동안 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말을 라이트 커넥티드 모드로 설정할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 단말은 라이트 커넥티드 모드로 전환한다. 또한 상기에서 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 전환할 수도 있다. 단말은 상기 RRC 연결 해제 메시지를 통해 Resume ID를 할당 받고 하나 이상의 페이징 영역 식별자들을 설정 받는다. 페이징 영역은 하나의 셀을 지시할 수 있으며 또는 하나 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있다.
상기 단말은 고정 기지국 또는 다른 기지국이 제어하는 다른 페이징 영역으로 이동할 수도 있다. 단말은 이동하면서 셀 재선택(Cell reselection) 절차를 수행하고 적합한 셀(suitable cell)을 찾는다(2730). 단말은 상기 셀 재선택 절차에서 적절한 셀을 찾으면 상기 셀에 캠프 온하고 시스템 정보를 획득한다(2740). 단말은 상기 시스템 정보에서 획득한 페이징 영역 식별자를 확인하고 상기 2720단계에서 설정된 자신에게 저장된 페이징 영역 식별자들과 비교한 후, 상기 2720단계에서 설정된 페이징 영역과 같은 페이징 영역인지 다른 페이징 영역인지 판단한다(2750).
시스템 정보에서 획득한 페이징 영역 식별자와 같은 페이징 영역 식별자를 단말이 가지고 있지 않으면 단말은 현재 셀이 다른 페이징 영역으로 판단하고, 만약 단말이 현재 다른 페이징 영역에 있다고 판단하면 단말은 페이징 영역 갱신 절차를 수행하면서 네트워크에 이동성을 보고하고 네트워크로부터 페이징 영역 식별자들을 새로운 페이징 영역 식별자들로 설정받는다(2760). 만약 동일한 페이징 영역 내에 있다고 판단하면 단말은 셀 재선택 절차를 수행하면서 계속해서 상기와 같이 페이징 영역을 체크한다(2730).
도 28은 본 발명의 일 실시예로서 라이트 커넥션을 지원하는 네트워크에서 페이징 영역을 설정하는 또다른 페이징 영역 설정 방법을 도시한 도면이다.
도 28에서 모든 단말들은 네트워크에 의해서 페이징 영역이 각각 설정된다. 즉 사용자 중심으로 페이징 영역이 설정되기 때문에 단말별로 서로 다른 페이징 영역을 가질 수 있다. 상기 단말의 페이징 영역은 셀 식별자(Cell Identity, Cell ID)들의 리스트로 설정될 수 있다. 따라서 도 28에서와 같이 각 셀에서 시스템 정보로 별도의 페이징 영역 식별자를 방송할 필요는 없다. 고정 기지국은 각 단말들을 연결 해제할 때 하나 이상의 셀 식별자를 단말에게 할당한다. 단계 1(2810)에서 단말(2800)의 페이징 영역은 페이징 영역 1(Paging area 1)로 설정될 수 있다. 즉, 단말의 페이징 영역은 셀 식별자의 리스트(셀 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 23, 24, 25)로 설정될 수 있다. 네트워크가 단말을 연결 해제하게 되면 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle)상태일 수 있으며 혹은 라이트 커넥티드 모드(비활성화 모드)일 수 있다. 상기 과정에서 하나 이상의 셀 식별자들을 할당 받은 단말은 상기 식별자들을 저장하고 이동할 때마다 셀에서 방송하는 시스템 정보를 획득한다. 시스템 정보를 획득하는 과정을 통해서 단말은 해당 셀의 셀 식별자를 확인할 수 있고, 이를 통해 상기 셀이 자신의 페이징 영역에 해당하는 지 해당하지 않는지 알 수 있다. 네트워크에서 연결 해제된 단말(2800)은 이동하면서 캠프 온한 셀의 시스템 정보를 읽고 상기 셀의 셀 식별자를 확인하고 단말에 저장된 셀 식별자들과 비교한다. 만약 상기 저장된 단말의 셀 식별자들 중에 상기 방송된 셀 식별자가 없다면 단말은 네트워크로부터 설정된 페이징 영역을 벗어났다고 판단하고 이동성을 보고하기 위해 페이징 갱신 절차를 수행한다(2804).
상기 페이징 갱신 절차를 수행하면 기지국은 상기 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 셀(34)을 중심으로 새로운 페이징 영역 2(paging area 2)를 설정하여 하나 이상의 셀 식별자들을 단말에게 할당한다. 따라서 단계 2(2820)에서 단말은 새로운 페이징 영역 2를 기지국으로부터 설정 받는다. 기지국은 단말의 히스토리(history) 정보를 통해 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴 등을 확인할 수 있고 이를 반영하여 단말의 페이징 영역을 설정할 수 있다. 상기 히스토리 정보는 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 횟수, 주기, 시간 등의 정보를 포함할 수 있다.
단계 3(2830)에서 만약 단말이 다시 이동하여 현재 페이징 영역을 벗어나면 단말은 페이징 갱신 절차를 수행하게 되고(2807) 페이징 갱신 절차를 수행한 셀(55)을 중심으로 새로운 페이징 영역 3(2809)을 기지국으로부터 설정받는다(단계 4, 2840). 상기 새로운 페이징 영역은 셀 식별자들의 리스트로 설정될 수 있다. 상기 새로운 페이징 영역은 단말의 히스토리 정보, 즉 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴에 따라서 그 크기가 다르게 설정될 수 있다. 즉 페이징 영역을 할당하기 위해서 단말에게 셀 식별자들이 적게 또는 많이 할당될 수 있다.
상기에서 본 발명의 일 실시예로서 라이트 커넥션을 지원하는 네트워크에서 페이징 영역을 설정하는 도 28의 페이징 영역 설정 방법를 사용할 경우, 페이징 영역을 갱신하는 절차와 단말의 동작은 도 25, 도 26, 도 27과 동일하다. 다만 도 28의페이징 영역 설정 방법에서는 페이징 영역 식별자가 따로 존재하지 않고 셀 식별자들의 리스트가 페이징 영역을 나타낸다. 즉 페이징 영역 정보(PA information)가 페이징 영역 식별자들로 이루어지는 것이 아니라 셀 식별자들로 이루어진다는 점이 도 24의 페이징 영역 설정 방법과 다르게 된다.
도 29는 본 발명의 일 실시예로서 라이트 커넥션을 지원하는 네트워크에서 페이징 영역을 설정하는 또다른 페이징 영역 설정 방법을 도시한 도면이다.
도 29에서 모든 단말들은 네트워크에 의해서 페이징 영역이 각각 설정된다. 즉 사용자 중심으로 페이징 영역이 설정되기 때문에 단말별로 서로 다른 페이징 영역을 가질 수 있다. 상기 단말의 페이징 영역은 셀 식별자(Cell Identity, Cell ID)들의 리스트로 설정될 수 있다. 도 29의 페이징 영역 설정 방법에서는 각 단말의 페이징 영역을 셀 식별자들의 리스트로 설정할 때 기지국은 페이징 영역의 경계에 해당하는 셀들을 단말에게 알려줄 수 있다. 상기에서 네트워크는 셀 식별자들의 리스트를 단말에게 설정해줄 때 페이징 영역 경계에 해당하는 셀들과 페이징 영역 내부에 해당하는 셀들을 따로 설정하거나 또는 단말에 전송하는 셀 식별자의 앞에 1비트 지시자를 설정하여 페이징 영역의 경계 셀인지 아닌지를 나타낼 수도 있다. 따라서 도 24에서와 같이 각 셀에서 시스템 정보로 별도의 페이징 영역 식별자를 방송할 필요는 없다.
고정 기지국은 각 단말들을 연결 해제할 때 하나 이상의 셀 식별자들을 단말에게 할당한다. 단계 1(2910)에서 단말(2901)의 페이징 영역은 페이징 영역 1(Paging area 1)로 설정될 수 있다. 즉 단말의 페이징 영역은 셀 식별자의 리스트(Cell 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 23, 24, 25)로 설정될 수 있다. 또한 상기 페이징 영역 1의 경계 셀들은 Cell 2, 3, 4, 9, 16, 25, 34, 33, 32, 22, 12, 6으로 설정될 수 있다. 상기에서 네트워크가 단말을 연결 해제하게 되면 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태일 수 있으며 또는 라이트 커넥티드 모드(비활성화 모드)일 수 있다. 상기 과정에서 하나 이상의 셀 식별자들을 할당받은 단말은 상기 식별자들을 저장하고, 이동할 때마다 셀에서 방송하는 시스템 정보를 획득한다. 시스템 정보를 획득하는 과정을 통해서 단말은 해당 셀의 셀 식별자를 확인할 수 있고 이를 통해 상기 셀이 자신의 페이징 영역 경계에 해당하는 셀인지 내부에 해당하는 셀인지 알 수 있다. 네트워크에서 연결 해제된 단말(2901)은 이동하면서 캠프 온한 셀의 시스템 정보를 읽고 상기 셀의 셀 식별자를 확인하고 단말에 저장된 셀 식별자들과 비교한다. 만약 상기 방송된 셀 식별자가 단말 페이징 영역 1의 경계에 해당하는 셀(Cell 2, 3, 4, 9, 16, 25, 34, 33, 32, 22, 12, 6)이면 단말은 네트워크로 이동성을 보고하기 위해 페이징 갱신 절차를 수행한다(2904).
상기 페이징 갱신 절차를 수행하면 기지국은 상기 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 셀(34)을 중심으로 새로운 페이징 영역 2(paging area 2)를 설정하여 하나 이상의 셀 식별자들을 단말에게 할당한다. 상기에서 네트워크는 셀 식별자들의 리스트를 단말에게 설정해줄 때 페이징 영역 경계에 해당하는 셀들과 페이징 영역 내부에 해당하는 셀들을 따로 설정해주거나 또는 단말에 전송하는 셀 식별자의 앞에 1비트 지시자를 설정하여 페이징 영역의 경계 셀인지 아닌지를 나타낼 수도 있다. 따라서 단계 2(2920)에서 단말은 새로운 페이징 영역 2를 설정 받는다. 기지국은 단말의 히스토리(history) 정보를 통해 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴 등을 확인할 수 있고 이를 반영하여 단말의 페이징 영역을 설정할 수 있다. 상기 히스토리 정보는 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 횟수, 주기, 시간 등의 정보를 포함할 수 있다.
단계 3(2930)에서 만약 단말이 다시 이동하여 현재 페이징 영역 2의 경계 셀로 이동하면 단말은 페이징 갱신 절차를 수행하게 되고(2907) 페이징 갱신 절차를 수행한 셀(45)을 중심으로 새로운 페이징 영역 3(2909)을 기지국으로부터 설정받는다(단계 4, 2940). 상기 새로운 페이징 영역 3은 셀 식별자들의 리스트로 설정될 수 있다. 상기에서 네트워크는 셀 식별자들의 리스트를 단말에게 설정해줄 때 페이징 영역 경계에 해당하는 셀들과 페이징 영역 내부에 해당하는 셀들을 따로 설정해주거나 또는 단말에 전송하는 셀 식별자의 앞에 1비트 지시자를 설정하여 페이징 영역의 경계 셀인지 아닌지를 나타낼 수도 있다. 상기 새로운 페이징 영역 3은 단말의 히스토리 정보, 즉 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴에 따라서 그 크기가 다르게 설정될 수 있다. 즉 페이징 영역을 할당하기 위해서 단말에게 셀 식별자들이 적게 또는 많이 할당될 수 있다.
도 30은 도 29의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법을 적용했을 때 단말이 새로운 기지국으로 페이징 영역을 갱신하는 방법을 도시한 도면이다.
도 30에서 고정 기지국(Anchor eNB, 3002)과 연결 상태에 있던 단말(3000)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제(RRCConnectionRelease) 메시지를 수신한다(S3005). 상기 고정 기지국은 단말이 소정의 시간 동안 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말을 라이트 커넥티드 모드로 설정할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 단말은 라이트 커넥티드 모드로 전환한다. 또한 상기에서 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 전환할 수도 있다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 컨텍스트 정보를 저장하고 있다(S3015). 또한 상기 고정 기지국은 MME 대신 상기 단말의 이동성을 관리할 수 있다. 즉 상기 고정 기지국이 단말로 전송할 하향링크 데이터가 있다면 페이징 메시지를 생성해서 페이징 영역 상의 단말에게 전송할 수 있다. 단말은 상기 RRC 연결 해제 메시지를 통해 Resume ID를 할당 받고 페이징 영역을 설정하기 위해 하나 이상의 셀 식별자들(Cell Identity, Cell ID)을 설정 받는다. 페이징 영역은 하나의 셀을 지시할 수 있으며 또는 하나 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있다. 상기에서 RRC 연결 해제 메시지에서 기지국은 셀 식별자들의 리스트를 단말에게 설정해줄 때 페이징 영역 경계에 해당하는 셀들과 페이징 영역 내부에 해당하는 셀들을 따로 설정해주거나 또는 단말에 전송하는 셀 식별자의 앞에 1비트 지시자를 설정하여 페이징 영역의 경계 셀인지 아닌지를 나타낼 수도 있다.
상기 단말은 현재 페이징 영역의 경계 셀로 이동할 수도 있다(S3010). 기지국들이 관리하는 각 셀들은 소정의 시스템 정보(SIB)를 이용하여 자신의 셀 식별자를 방송한다(S3020). 단말은 자신이 캠프 온한 셀의 시스템 정보를 수신하고 셀 식별자를 확인한다(S3025). 상기 단말에 설정된 셀 식별자들의 리스트 중에 상기 수신한 셀 식별자가 페이징 영역의 경계 셀에 포함된다면 단말은 현재 캠프 온한 셀의 기지국에 페이징 영역 갱신을 요청하기 위하여 RRC 연결 재개 요청(RRCConnectionResumeRequest) 메시지를 전송한다(S3030). 상기 메시지에서 단말은 페이징 영역 갱신 요청을 위한 수립 이유(establishment cause)를 새롭게 정의하고 이를 포함할 수 있다. 또는 상기 메시지의 예약된(reserved) 1bit를 사용하여 페이징 영역 갱신을 위한 요청임을 지시할 수 있다. 또한 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여, 단말을 이전에 지원하던 고정 기지국(3002)을 알 수 있다(S3035). 따라서 새로운 기지국(3003)은 상기 고정 기지국에게 상기 단말의 컨텍스트 정보를 요청할 수 있다(S3040 및 S3045). 새로운 기지국은 회수된 단말의 컨텍스트 정보를 이용하여 보안 검사(security check)를 수행할 수 있다. 상기 S3040 및 S3045 단계는 불필요한 경우 생략될 수 있다.
상기 기지국은 상기 단말에게 RRC 연결 해제(RRCConnectionRelease) 메시지를 전송한다(S3050). 이 때 상기 메시지에는 새로운 Resume ID와 하나 이상의 새로운 셀 식별자들이 포함된다. 상기 메시지에서 기지국은 셀 식별자들의 리스트를 단말에게 설정해줄 때 페이징 영역 경계에 해당하는 셀들과 페이징 영역 내부에 해당하는 셀들을 따로 설정하거나 또는 단말에 전송하는 셀 식별자의 앞에 1비트 지시자를 설정하여 페이징 영역의 경계 셀인지 아닌지를 나타낼 수도 있다. 페이징 영역은 하나의 셀을 지시할 수 있으며 또는 하나 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있다. 상기 새로운 기지국(3003)은 단말의 히스토리(history) 정보를 통해 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴 등을 확인할 수 있고, 이를 반영하여 새로운 기지국은 단말의 페이징 영역 식별자들을 설정할 수 있다. 상기 히스토리 정보는 새로운 기지국이 고정 기지국과 메시지를 교환할 때 받을 수 있으며, 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 횟수, 주기, 시간 등의 정보를 포함할 수 있다.
상기 RRCConnectionRelease 메시지를 전송한 새로운 기지국은 고정 기지국에게 단말의 새로운 페이징 영역을 알리기 위한 메시지를 전송하고, 고정 기지국이 해당 단말에 대한 정보를 갱신하도록 한다(S3055). 이는 고정 기지국이 상기 단말의 이동성을 관리할 수 있도록 하여 향후 해당 단말에 대한 하향링크 데이터가 고정 기지국에 수신될 경우 고정 기지국이 적절히 페이징 메시지를 생성하고 전송하여 단말을 쉽게 찾게 하기 위함이다.
도 31는 도 29의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법을 적용했을 때 단말이 원래 고정 기지국으로 페이징 영역을 갱신하는 방법을 도시한 도면이다.
도 31에서 고정 기지국(Anchor eNB, 3102)과 연결 상태에 있던 단말(3101)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제(RRCConnectionRelease) 메시지를 수신한다(S3105). 상기 고정 기지국은 단말이 소정의 시간 동안 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말을 라이트 커넥티드 모드로 설정할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 단말은 라이트 커넥티드 모드로 전환한다. 또한 상기에서 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 전환할 수도 있다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 컨텍스트 정보를 저장하고 있다(S3115). 또한 상기 고정 기지국은 MME 대신 상기 단말의 이동성을 관리할 수 있다. 즉 상기 고정 기지국이 단말로 전송할 하향링크 데이터가 있다면 페이징 메시지를 생성해서 페이징 영역 상의 단말에게 보낼 수 있다. 단말은 상기 RRC 연결 해제 메시지를 통해 Resume ID를 할당받고 페이징 영역을 설정하기 위해 기지국으로부터 하나 이상의 셀 식별자들(Cell Identity, Cell ID)을 설정받는다. 페이징 영역은 하나의 셀을 지시할 수 있으며 또는 하나 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있다. 상기에서 RRC 연결 해제(RRCConnectionRelease) 메시지에서 기지국은 셀 식별자들의 리스트를 단말에게 설정해줄 때 페이징 영역 경계에 해당하는 셀들과 페이징 영역 내부에 해당하는 셀들을 따로 설정해주거나 또는 단말에 전송하는 셀 식별자의 앞에 1비트 지시자를 설정하여 페이징 영역의 경계 셀인지 아닌지를 나타낼 수도 있다.
상기 단말은 현재 페이징 영역의 경계 셀로 이동할 수도 있다(S3110). 이 때경계 셀은 고정 기지국이 관리하는 셀에 포함된다. 기지국들이 관리하는 각 셀들은 소정의 시스템 정보(SIB)를 이용하여 자신의 셀 식별자를 방송한다(S3120). 단말은 자신이 캠프 온한 셀의 시스템 정보를 수신하고 셀 식별자를 확인한다(S3125). 상기 단말에 설정된 셀 식별자들의 리스트 중에 상기 수신한 셀 식별자가 페이징 영역의 경계 셀에 포함된다면 단말은 현재 캠프 온한 셀의 기지국에 페이징 영역 갱신을 요청하기 위하여 RRC 연결 재개 요청(RRCConnectionResumeRequest) 메시지를 전송한다(S3130). 단말은 상기 메시지에서 페이징 영역 갱신 요청을 위한 수립 이유(establishment cause)를 새롭게 정의하고 이를 포함할 수 있다. 또는 상기 메시지의 예약된 1bit를 사용하여 페이징 영역 갱신을 위한 요청임을 지시할 수 있다. 또한 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여 단말이 이전에 기지국과 연결했었던 정보를 확인할 수 있다(S3135). 상기 기지국은 상기 단말에게 RRC 연결 해제(RRCConnectionRelease) 메시지를 전송한다(S3140). 이 때 상기 메시지에는 새로운 Resume ID와 하나 이상의 새로운 셀 식별자들이 포함된다. 상기 메시지에서 기지국은 셀 식별자들의 리스트를 단말에게 설정해줄 때 페이징 영역 경계에 해당하는 셀들과 페이징 영역 내부에 해당하는 셀들을 따로 설정하거나 또는 단말에 전송하는 셀 식별자의 앞에 1비트 지시자를 설정하여 페이징 영역의 경계 셀인지 아닌지를 나타낼 수도 있다. 페이징 영역은 하나의 셀을 지시할 수 있으며 또는 하나 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있다. 상기 고정 기지국(3102)은 단말의 히스토리(history) 정보를 통해 단말의 이동성, 속도, 트래픽 패턴 등을 확인할 수 있고, 이를 반영하여 단말의 페이징 영역 식별자들을 설정할 수 있다. 상기 히스토리 정보는 단말이 페이징 갱신 절차를 수행한 횟수, 주기, 시간 등의 정보를 포함할 수 있다.
상기 RRCConnectionRelease 메시지를 전송한 고정 기지국은 단말의 새로운 페이징 영역을 저장하고 향후 상기 단말에 대한 하향링크 데이터가 고정 기지국에 수신될 경우 고정 기지국이 적절히 페이징 메시지를 생성하고 전송하여 단말을 쉽게 찾도록 한다.
도 32는 도 29의 본 발명의 페이징 영역 설정 방법을 적용했을 때 단말의 동작을 도시한 도면이다.
도 32에서 고정 기지국(Anchor eNB)과 연결 상태에 있던 단말(3200)은 고정 기지국으로부터 RRC 연결 해제(RRCConnectionRelease) 메시지를 수신한다(3220). 상기 고정 기지국은 단말이 소정의 시간 동안 데이터의 송수신이 없다면 상기 단말을 라이트 커넥티드 모드로 설정할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 단말은 라이트 커넥티드 모드로 전환한다. 또한 상기에서 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 RRC 연결 유휴(RRC Idle) 상태로 전환할 수도 있다.
단말은 상기 RRC 연결 해제 메시지를 통해 Resume ID를 할당 받고 페이징 영역을 설정하기 위해 기지국으로부터 하나 이상의 셀 식별자들(Cell Identity, Cell ID)을 설정받는다. 페이징 영역은 하나의 셀을 지시할 수 있으며 또는 하나 이상의 셀들의 집합을 지시할 수도 있다. 상기에서 RRC 연결 해제 메시지에서 기지국은 셀 식별자들의 리스트를 단말에게 설정해줄 때 페이징 영역 경계에 해당하는 셀들과 페이징 영역 내부에 해당하는 셀들을 따로 설정하거나 또는 단말에 전송하는 셀 식별자의 앞에 1비트 지시자를 설정하여 페이징 영역의 경계 셀인지 아닌지를 나타낼 수도 있다.
상기 단말은 현재 페이징 영역의 경계 셀로 이동할 수도 있다. 기지국들이 관리하는 각 셀들은 소정의 시스템 정보(SIB)를 이용하여 자신의 셀 식별자를 방송한다. 단말은 이동하면서 셀 재선택(Cell reselection) 절차를 수행하고 적합한 셀(suitable cell)을 찾는다(3230). 단말은 상기 셀 재선택 절차에서 적절한 셀을 찾으면 상기 셀에 캠프 온하고 시스템 정보를 획득한다(3240). 단말은 상기 시스템 정보에서 셀 식별자를 확인하여 상기 3220단계에서 설정된 페이징 영역의 경계 셀 식별자들과 비교한 후 현재 셀이 페이징 영역의 경계 셀인지 판단한다(3250). 단말이 현재 셀이 페이징 영역의 경계 셀이라고 판단하면 페이징 영역 갱신 절차를 수행하면서 네트워크에 이동성을 보고하고 네트워크로부터 페이징 영역 설정을 위해 새로운 셀 식별자들의 리스트를 설정 받는다(3260). 상기에서 셀 식별자들의 리스트를 단말에게 설정해줄 때 기지국은 페이징 영역 경계에 해당하는 셀들과 페이징 영역 내부에 해당하는 셀들을 따로 설정하거나 또는 단말에 전송하는 셀 식별자의 앞에 1비트 지시자를 설정하여 페이징 영역의 경계 셀인지 아닌지를 나타낼 수도 있다. 만약 현재 셀이 페이징 영역 내의 셀이라고 판단하면 단말은 셀 재선택 절차를 수행하면서 계속해서 상기와 같이 현재 셀이 페이징 영역의 경계 셀인지를 체크한다(3230).
도 33은 본 발명의 실시예를 수행할 수 있는 단말의 구조를 도시한 블록도이다.
도 33을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단말은 송수신부(3300), 제어부(3310), 다중화 및 역다중화부(3320), 제어 메시지 처리부(3350), 각종 상위 계층 처리부(3330 및 3340), EPS 베어러 관리부(EPS bearer manager, 3360) 및 NAS 계층 장치(3370)를 포함한다.
상기 송수신부(3300)는 서빙 셀의 순방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신하고 역방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송한다. 다수의 서빙 셀이 설정된 경우 송수신부(3300)는 상기 다수의 서빙 셀을 통한 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다.
다중화 및 역다중화부(3320)는 상위 계층 처리부(3330 및 3340)나 제어 메시지 처리부(3350)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(3300)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(3330 및 3340)나 제어 메시지 처리부(3350)로 전달하는 역할을 한다.
제어 메시지 처리부(3350)는 RRC 계층 장치이며 기지국으로부터 수신된 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취한다. 예를 들어 RRC 연결 설정(RRC CONNECTION SETUP) 메시지를 수신하면 SRB와 임시 DRB(temporary DRB)를 설정한다.
상위 계층 처리부(3330 및 3340)는 DRB 장치를 의미하며 서비스별로 구성될 수 있다. 상위 계층 처리부는 FTP(File Transfer Protocol)나 VoIP(Voice over Internet Protocol) 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(3320)로 전달하거나 상기 다중화 및 역다중화부(3320)로부터 전달된 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 하나의 서비스는 하나의 EPS 베어러와 하나의 상위 계층 처리부와 일 대 일로 매핑될 수 있다.
제어부(3310)는 송수신부(3300)를 통해 수신된 스케줄링 명령, 예를 들어 역방향 그랜트들을 확인하여 적절한 시점에 적절한 전송 자원으로 역방향 전송이 수행되도록 송수신부(3300)와 다중화 및 역다중화부(3320)를 제어한다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 기지국, MME 및 S-GW 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 34의 장치(상기 장치는 특히 기지국일 수 있다)는 송수신부(3400), 제어부(3410), 다중화 및 역다중화부(3430), 제어 메시지 처리부(3460), 각종 상위 계층 처리부(3440 및 3450), 스케줄러(3420), EPS 베어러 장치(3470) 및 NAS 계층 장치(3480)를 포함한다. EPS 베어러 장치는 S-GW에, NAS 계층 장치는 MME에 위치한다.
송수신부(3400)는 순방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송하고 역방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신한다. 다수의 캐리어가 설정된 경우 송수신부(3400)는 상기 다수의 캐리어로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다.
다중화 및 역다중화부(3430)는 상위 계층 처리부(3440 및 3450)나 제어 메시지 처리부(3460)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(3400)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(3440 및 3450)나 제어 메시지 처리부(3460) 또는 제어부(3410)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(3460)는 단말이 전송한 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취하거나 단말에게 전달할 제어 메시지를 생성해서 하위 계층으로 전달한다.
상위 계층 처리부(3440 및 3450)는 EPS 베어러 별로 구성될 수 있으며 EPS 베어러 장치에서 전달된 데이터를 RLC PDU로 구성해서 다중화 및 역다중화부(3430)로 전달하거나 다중화 및 역다중화부(3430)로부터 전달된 RLC PDU를 PDCP SDU로 구성해서 EPS 베어러 장치로 전달한다.
스케줄러(3420)는 단말의 버퍼 상태, 채널 상태 등을 고려해서 단말에게 적절한 시점에 전송 자원을 할당하고, 송수신부에게 단말이 전송한 신호를 처리하거나 단말에게 신호를 전송하도록 처리한다.
EPS 베어러 장치(3470)는 EPS 베어러 별로 구성되며, 상위 계층 처리부에서 전달한 데이터를 처리해서 다음 네트워크 노드로 전달한다.
상위 계층 처리부(3440 및 3450)와 EPS 베어러 장치(3470)는 S1-U 베어러에 의해서 상호 연결된다. 공통(common) DRB에 해당하는 상위 계층 처리부는 공통 DRB를 위한 EPS 베어러와 공통 S1-U 베어러에 의해서 연결된다.
NAS 계층 장치(3480)는 NAS 메시지에 수납된 IP 패킷을 처리해서 S-GW로 전달한다.
<제4실시예>
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명은 이동통신 시스템에서의 사용자 데이터 보안에 관한 것으로 데이터 무선 베어러 및 패킷 별로 사용자 데이터를 선택적으로 암호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동통신 시스템에서는 기지국과 단말이 통신하는 데이터가 무선 채널을 통해 전달되기 때문에 다른 단말이 중간에서 수신할 수가 있으므로 보안이 중요한 문제가 된다. 따라서 이동통신 시스템에서는 다른 단말로부터의 도청이나 변조를 방지하여 이동통신망의 가입자들의 사생활을 보장하기 위한 보안(security) 기능을 제공한다. 특히 LTE에서는 기본적인 보안 기능을 LTE 인증(authentication), NAS(Non Access Stratum) 보안과 AS(Access Stratum) 보안과 같이 3단계로 분류하여 적용하고 있다. 여기서 LTE 인증은 이동통신망에 접속하고자 하는 단말이 해당 사업자가 제공하는 망에 접속이 가능한지 확인하는 과정이며, NAS 보안은 MME(Mobility Management Entity)와 단말간의 무선 링크에서의 NAS 시그널링에 대한 무결성(integrity) 체크와 암호화(ciphering)를 수행한다. AS 보안은 기지국과 단말간의 무선 링크 상에서 전달되는 데이터를 안전하게 전달하기 위한 것으로, 제어 평면(Control Plane, CP)에서는 RRC 시그널링 메시지에 대한 무결성 체크와 암호화를 수행하고 사용자 평면(User Plane, UP)에서는 IP(Internet Protocol) 패킷에 대한 암호화를 수행한다. NAS 보안과 AS 보안에 사용되는 무결성 키와 암호화 키는 KASME라는 엑세스 망에서의 최상위 레벨 키로부터 생성되는 것이지만, 각자 다른 알고리즘을 통해 얻어지므로 서로 다른 값이 사용된다. 이는 무선 링크의 도청 및 변조를 막기 위해 키를 무선으로 전달하지 않는 원칙에 따른 것이며, 단말과 기지국, 그리고 MME에서 키생성 알고리즘에 따라 키를 각자 생성하고 서로의 키를 검증하게 된다.
본 발명에서는 높은 데이터 전송률로 전달되는 사용자 데이터의 복호화(decryption)에 소요되는 프로세싱 로드(processing load)를 줄이기 위해 AS 보안, 특히 암호화에서의 복잡도를 줄이는 방법에 대해 기술한다.
도 35는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 35을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들(eNB, 3500, 3510, 3520 및 3530)과 MME(3520) 및 S-GW(Serving-Gateway, 3525)로 구성된다. 사용자 단말(3530)은 기지국(3500, 3510, 3520 및 3530) 및 S-GW(3525)을 통해 외부 네트워크에 접속한다. 상기 기지국들(3500, 3510, 3520 및 3530)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉 상기 기지국(3500, 3510, 3520 및 3530)은 사용자들의 트래픽(traffic)을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 수행하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다.
상기 MME(3520)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(3525)는 데이터 베어러(bearer)를 제공하는 장치이다. 또한 상기 MME 및 S-GW는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication) 및 베어러 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국(3500, 3510, 3520 및 3530)으로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국(3500, 3510, 3520 및 3530)으로 전달할 패킷을 처리한다.
도 36은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 도시한 도면이다.
도 36을 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol, 3600 및 3640), RLC(Radio Link Control, 3610 및 36510), MAC(Medium Access Control, 3620 및 3660) 계층으로 이루어진다. PDCP(3600 및 3640)는 IP 헤더 압축 및 복원 등의 동작을 담당하고, RLC(3610 및 3650)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(3620 및 3660)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며 RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(physical layer, PHY, 3630 및 3670)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고 OFDM 심볼로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심볼을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 수행한다. 또한 물리 계층에서도 추가적인 오류 정정을 위해, HARQ(Hybrid ARQ)를 사용한다. 수신단에서는 송신단에서 전송한 패킷의 수신여부를 1 비트로 전송하며 이를 HARQ ACK/NACK 정보라 한다. 상향링크 전송에 대한 하향링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)를 통해 전송되며 하향링크 전송에 대한 상향링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)이나 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)을 통해 전송될 수 있다.
본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC(Radio Resource Control) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 송수신할 수 있다.
도 37은 LTE 시스템에서 단말에서 기지국으로의 데이터 전송 과정을 도시한 도면이다.
도 37에 따르면, LTE 시스템에서 RRC 연결이 설정되어 있지 않은 단말(3700)이 네트워크에 접속하려고 할 때, 임의 접속(Random Access) 과정을 수행한다. 단말(3700)은 기지국(3701)으로부터 방송되는 시스템 정보(이는 SystemInformationBlockType2, SIB2가 될 수 있다)를 통해 임의 접속을 위한 파라미터를 수신한다. 상기 시스템 정보에는 RACH(random access channel) 프리앰블(preamble) 그룹 A에 속한 프리앰블 식별자 범위 정보, RACH 프리앰블 그룹 B에 속한 프리앰블 식별자 범위 정보, 단말(3700)의 전송 메시지 사이즈에 대한 임계값(THRES), 채널 상태에 대한 오프셋(OFFSET) 정보를 포함한다. 3GPP 표준 TS 36.331에 상기 파라미터들에 대한 정확한 명칭이 기술되어 있으므로 이를 참조할 수 있다.
단말(3700)은 프리앰블 그룹과 프리앰블을 선택하면 이를 PRACH(physical random access channel) 자원에서 기지국(3701)에게 전송한다(S3705). 기지국(3701)은 프리앰블을 수신하면 상기 수신한 프리앰블을 지시하는 프리앰블 식별자 정보(Random Access Preamble ID, RAPID), 상향링크 타이밍을 조정하기 위한 타이밍 보정(Timing Advance, TA) 정보, RRCConnectionRequest 메시지 전송을 위한 상향링크 자원 할당 정보(UL grant), 임시 단말기 식별자 정보(Temporary C-RNTI) 등을 RACH 응답 메시지인 RAR(Random Access Response) 메시지를 통해 전송한다(S3710). RAR 메시지에는 여러 프리앰블들에 대해 위에서 언급한 정보들을 함께 전송할 수 있다. 다시 말해 한 RAR 메시지에는 다수의 RAPID, TA, 상향링크 자원 할당 정보, 임시 단말기 식별자 정보를 포함할 수 있다. 단말(3700)은 RAPID를 통해 자신을 위한 정보를 구분해 낼 수 있다. 만약 복수개의 단말들이 S3705 단계에서 같은 프리앰블을 사용하였다면 충돌이 발생할 수 있으며 이 충돌 상황에서 기지국이 정확히 어떤 단말이 전송한 프리앰블을 수신했는지 확실히 알려주기 위해 기지국(3702)은 단말이 전송한 RRCConnectionRequest 메시지(S3715)를 통해 수신했던 단말기 고유 식별자 정보(S-TMSI)나 임의 숫자(Random number) 정보를 포함하는 충돌 해결 메시지(RRCConnectionSetup, S3720)를 단말(3700)에게 전송한다. 프리앰블 전송시(S3705) 같은 프리앰블을 사용한 복수개의 단말들은 RRCConnectionSetup 메시지를 수신하고(S3720) 여기에 포함되어 있는 단말기 고유 식별자 정보나 임의 숫자 정보가 S3715 단계에서 자신이 전송했었던 값과 동일한지를 체크하여 만약 동일하다면 차후 RRC 연결 수립(RRC connection establishment) 과정을 계속하고 만약 다르다면 RACH 과정을 재시작한다.
RRC 연결 수립 과정에서 단말(3700)은 상기 임의 접속 과정을 통해서 기지국(3701)과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국(3701)으로 전송한다(S3715). 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유 등이 수납된다. 기지국(3701)은 단말(3700)이 RRC 연결을 설정하도록 충돌 해결 메시지와 함께 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다(S3720). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보 등이 수납된다. RRC 연결은 SRB(Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말(3700)과 기지국(3701) 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다.
RRC 연결을 설정한 단말(3700)은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다(S3725). 상기 메시지에는 단말(3700)이 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME(3702)에게 요청하는 서비스 요청(SERVICE REQUEST)라는 제어 메시지가 포함되어 있다. 기지국(3701)은 RRCConnetionSetupComplete 메시지에 수납된 서비스 요청 메시지를 MME(3702)로 전송하고(S3730), MME(3702)는 단말(3700)이 요청한 서비스를 제공할지 여부를 판단한다. 판단 결과 단말이 요청한 서비스를 제공하기로 결정하였다면 MME(3702)는 기지국(3701)에게 초기 컨텍스트 설정 요청(INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST)라는 메시지를 전송한다(S3735). 상기 메시지에는 DRB(Data Radio Bearer) 설정 시 적용할 QoS(Quality of Service) 정보 및 DRB에 적용할 보안 관련 정보(예를 들어 보안 키(Key), 보안 알고리즘(Algorithm)) 등의 정보가 포함된다. 기지국(3701)은 단말(3700)과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지(S3740)와 SecurityModeComplete 메시지(S3745)를 교환한다.
상기의 과정을 통해 보안 설정이 완료되면 기지국(3701)은 단말(3700)에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(S3750). 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며 단말(3700)은 상기 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 기지국(3701)에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(S3755).
단말(3700)과 DRB 설정을 완료한 기지국(3701)은 MME(3702)에게 초기 컨텍스트 설정 완료(INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE) 메시지를 전송하고(S3760), 이를 수신한 MME(3702)는 S-GW(3703)와 S1 베어러를 설정하기 위해서 S1 베어러 설정(S1 BEARER SETUP) 메시지와 S1 베어러 설정 응답(S1 BEARER SETUP RESPONSE) 메시지를 교환한다(S3765 및 S3770). S1 베어러는 S-GW(3703)와 기지국(3701) 사이에 설정되는 데이터 전송용 연결을 위한 베어러이며 DRB와 1대 1로 대응된다. 상기 과정이 모두 완료되면 단말(3700)은 기지국(3701)과 S-GW(3703)를 통해 데이터를 송수신한다(S3775 및 S3780).
도 38은 LTE 시스템의 AS 보안에서의 암호화 과정에 대해 도시한 도면이다.
도 38을 참조하면, 단말에서 생성된 사용자의 상향링크 데이터에 대해 암호화를 수행하고 기지국에게 전달된 후 복호화되는 일련의 과정이 도시되어 있다. 여기서 역방향(하향링크)의 암호화 및 복호화 동작도 동일하게 적용할 수 있기 때문에 본 도면에서는 생략하였다. LTE에서는 AS 보안이 활성화(activate) 되기 전까지는 모든 패킷이 암호화(ciphering) 되지 않은 상태로 전달되고, AS 보안이 활성화(activate)되고 난 후에는 모든 트래픽(CP와 UP 데이터)이 암호화(ciphering)되어 전송된다. 즉 단말과 기지국이 SecurityModeCommand 메시지와 SecurityModeComplete 메시지를 교환하고 보안 설정이 완료되면 단말과 기지국이 주고 받는 RRC 메시지는 모두 무결성(integrity) 보호 및 암호화되어 전송되고, IP 패킷은 암호화되어 전송된다.
AS 보안 설정(setup) 후에 단말은 상향링크 데이터가 발생하게 되면(3800) 단말의 암호화를 위한 키생성 알고리즘(EPS Encryption Algorithm, 3810)을 통해 얻은 키 스트림 블록(key stream block)과 순수한 상향링크 데이터 블록을 배타적 논리연산(exclusive or, 3815)하여 암호화된 사용자 패킷(ciphered user packet)을 생성한다. 여기서 암호화를 위한 키 스트림 블록은 KeNB로부터 구해진 사용자 평면의 암호화를 위한 키(KUpenc, 3805)와 COUNT(32 bit 상향 NAS 카운트(count) 값), Bearer(베어러 식별자), Direction(메시지 전달 방향, 0: 상향링크, 1: 하향링크), Length(키 스트림 블록의 길이)와 같은 파라미터들을 입력으로 한 키생성 알고리즘을 수행한 뒤 얻을 수 있다.
기지국에서는 단말에서 암호화한 사용자 데이터 패킷을 수신하여 단말에서 적용한 키생성 알고리즘과 같은 알고리즘을 수행하여 암호화에 사용한 것과 같은 키 스트림 블록을 생성시켜 배타적 논리연산을 수행한다(3830). 단말에서의 알고리즘 수행과 마찬가지로 기지국에서도 KeNB로부터 구해진 사용자 평면의 암호화를 위한 키(KUPenc, 3805)와 COUNT(32 bit 상향 NAS 카운트 값), Bearer(베어러 식별자), Direction(메시지 전달 방향, 0: 상향링크, 1: 하향링크), Length(키 스트림 블록의 길이)를 입력 파라미터로 하여 암호화를 위한 키 스트림 블록을 얻을 수 있다.
만약 상기의 LTE 시스템과 같이 모든 데이터 패킷을 암호화하여 전달하는 시스템에서 데이터 전송률이 높아지면 수신단에서의 암호화된 데이터 패킷을 복호하는데 필요한 프로세싱 로드(processing load)가 증가하게 되고 이는 시스템의 성능에 영향을 준다. 또한 복잡도를 줄이기 위해 사용자 데이터에 대해 암호화를 수행하지 않으면 보안에 심각한 영향을 주게 된다. 그러므로 높은 데이터 전송률을 지원하며 적절한 보안등급이 필요한 데이터 전송을 위해서는 프로세싱 로드(processing load)를 감소시키고 전체 데이터 패킷에 대해 암호화를 하는 경우와 동등한 수준의 보안 등급을 유지하기 위한 새로운 암호화 및 복호화 기법이 필요하다. 이와 같은 동작은 LTE 이후의 차세대 이동통신 시스템(New RAT, NR)에 적용할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 DRB 및 데이터 패킷에 따라 암호화 여부를 결정한 후 선택적으로 암호화를 수행하는 선택적 암호화(selective ciphering) 기법을 제안한다. 본 발명은 LTE 망에서와 같이 모든 데이터를 암호화(ciphering)하여 전송하는 제1방법과 DRB의 종류 및 기지국의 지시에 따라 선택적으로 암호화(ciphering)하여 데이터 패킷을 전송하는 제2방법으로 구성된다. 한 시스템 내에서도 제1방법과 제2방법이 동시에 사용될 수 있으며, 상기 동작의 구분은 DRB별로 결정될 수 있다.
일 실시예로 LTE와 같은 수준의 데이터 전송률 및 보안 등급이 필요한 서비스에 대해서는 해당 DRB에 제1방법이 적용되도록 할 수 있다. 또 다른 실시예로 높은 데이터 전송률이 필요한 서비스에 대해서는 해당 DRB에 제2방법이 적용되도록 할 수 있다. 이는 수신시의 복호화(decryption) 복잡도를 줄이기 위한 목적으로도 설명될 수 있다. 상기 제1방법과 제2방법의 적용 여부는 기지국이 단말에게 RRC 시그널링을 통해 지시할 수 있으며 미리 정의된 규칙(DRB 및 서비스의 종류에 따른 방법 선택)에 따라 결정될 수도 있다. 암호화 키를 모르는 해커의 입장에서는 모든 패킷이 암호화되어 있는 경우와 일부 패킷이 암호화되고 일부는 순수한 텍스트(plain text)로 전송되는 경우에 대한 해킹의 난이도는 유사할 수 있다. 이는 해커 입장에서 어느 패킷이 암호화된 것이고, 어느 패킷이 순수한 텍스트(plain text)인지 모르기 때문이다. 특히 암호화 패턴(ciphering pattern)이 복잡할수록 이런 경향은 늘어날 것이다.
제2방법인 선택적 암호화(selective ciphering)를 사용하기로 결정된 DRB에 대해서는, 일부의 데이터 패킷은 암호화(ciphering)하고 나머지 데이터 패킷은 순수한 텍스트(plain text)로 전송함을 원칙으로 한다. 선택적 암호화(selective ciphering)는 해당 DRB로 전달되는 PDCP 시퀀스 번호(sequence number, SN)를 체크해서 암호화(ciphering) 여부를 결정하는 제1단계, 암호화(ciphering)가 결정된 패킷에 대해 암호화 키생성 알고리즘으로 생성된 키 스트림 블록(key stream block)과의 배타적 논리연산을 통해 실제 암호화를 수행하는 제2단계, 그리고 제1단계에서 암호화(ciphering)하지 않도록 지시된 패킷과 제2단계를 통해 암호화(ciphering)된 패킷을 연접(concatenation)하여 데이터 패킷을 재구성하는 제3단계로 구성된다. 상기의 단계를 통해 생성된 선택적 암호화(selective ciphering)된 사용자의 데이터 패킷이 무선 자원을 통해 전달되게 된다. 수신단에서는 송신단에서의 암호화(ciphering) 단계를 역으로 적용하여 선택적 복호화(selective deciphering)를 수행할 수 있다.
도 39는 본 발명에서 제안하는 선택적 암호화 동작을 도시한 도면이다.
도 39를 참조하면, 단말에서 생성된 사용자의 상향링크 데이터에 대해 선택적 암호화를 수행한 뒤 상기 상향링크 데이터가 기지국에게 전달된 후 복호화되는 일련의 과정이 나타나 있다. 여기서 역방향(하향링크)의 암호화 및 복호화 동작도 동일하게 적용할 수 있기 때문에 본 도면에서는 생략하였다.
단말에서 발생한 데이터 패킷의 종류 또는 서비스의 종류에 따라 기지국은 단말에게 해당 데이터들을 위한 DRB가 제1방법으로 동작할지 제2방법으로 동작할지 결정한다(3900). 여기서 제1방법과 제2방법의 적용 여부는 기지국이 단말에게 RRC 시그널링을 통해 지시할 수 있으며 또는 미리 정의된 규칙(DRB 및 서비스의 종류에 따른 방법 선택)에 따라 결정될 수도 있다. 제2방법으로 동작이 결정된 데이터 패킷이 수신될 경우 단말은 DRB 설정 절차 동안에 수신한 믹싱 패턴(mixing pattern)을 사용하여 암호화할 패킷을 결정한다(제1단계, 3905).
여기서 믹싱 패턴은 요구되는 보안 등급 및 복잡도에 따라 가변적인 값(2n 비트맵)을 가질 수 있으며, 기지국이 RRC 시그널링으로 믹싱 패턴을 직접 전달하거나 또는 미리 정해진 믹싱 패턴 테이블의 식별자를 전달하여 지시할 수 있다. 수신한 믹싱 패턴의 비트맵의 각 비트는 입력 PDCP SN의 LSB n 비트와 매핑된다. 예를 들어 8 비트의 믹싱 패턴 10101100이 수신되었다면, PDCP SN의 LSB 3 비트가 000(decimal 0), 010(decimal 2), 100(decimal 4) 또는 101(decimal 5)인 경우에는 해당 PDCP 데이터 패킷에 대해 암호화(ciphering)를 수행하고, 001(decimal 1), 011(decimal 3), 110(decimal 6) 또는 111(decimal 7)의 경우에는 해당 PDCP 데이터 패킷에 대해 암호화(ciphering)하지 않는다. 또한, 패턴 반복 횟수(count_reverting) 값을 정의해서 믹싱 패턴이 사용된 횟수가 패턴 반복 횟수에 도달하게 되면 믹싱 패턴 비트맵을 뒤집어서 사용하도록 할 수 있다. 이는 새로운 믹싱 패턴을 수신하는 절차를 대신할 수 있고 믹싱 패턴을 업데이트 하지 않는 경우와 비교해서는 보안 성능을 높일 수 있다. 패턴 반복 횟수 값 역시 기지국이 DRB setup 단계에서 단말에게 직접 전달하거나 또는 미리 결정된 패턴 반복 횟수 테이블 값의 식별자를 통해 지시할 수 있다.
상기와 같은 제1단계에서 암호화시키기로 결정된 데이터 패킷(또는 텍스트 블록)에 대해 제2 단계에서는 LTE 기반의 키생성 알고리즘(3915) 또는 새로운 형태의 키생성 알고리즘(3915)을 통해 얻어진 키 스트림 블록(key stream block)을 적용해서 데이터 패킷을 암호화한다(배타적 논리연산, 3920). 키생성 알고리즘의 입력으로는 단말에서 생성한 암호화 키(KUPenc, 3910)와 암호화 알고리즘에 필요한 파라미터들, 예를 들어 LTE 시스템에서의 COUNT, Bearer, Direction, Length이 포함될 수 있다.
제3단계에서는 앞서 제1단계에서 암호화(ciphering)하지 않도록 지시된 패킷과 제 2단계를 통해 암호화(ciphering)된 패킷을 연접(concatenation)하여 데이터 패킷을 재구성한다(3925). 상기의 단계를 통해 생성된 선택적 암호화(selective ciphering)된 사용자의 데이터 패킷이 무선 자원을 통해 기지국으로 전달된다. 수신단에서는 송신단에서의 암호화(ciphering) 단계를 역으로 적용하여 선택적 복호화(selective deciphering)를 수행할 수 있다. 먼저 3930에서 PDCP SN과 믹싱 패턴을 비교해서 암호화된 패킷과 순수한 패킷을 구분한다. 암호화(ciphering)된 패킷에 대해서는 단말에서 암호화(ciphering)할 때 사용한 키 스트림 블록(key stream block)을 재생성해서 원래의 데이터 패킷으로 복호화한다(3945). 키 스트림 블록(key stream block)을 재생성하는데 사용되는 키생성 알고리즘의 입력으로는 기지국에서 생성한 암호화 키(KUpenc, 3935)와 암호화 알고리즘에 필요한 파라미터들, 예를 들어 LTE 시스템에서의 COUNT, Bearer, Direction, Length이 포함될 수 있다. 3950에서 암호화(ciphering)되지 않았다고 판단된 패킷과 암호화 되었지만 복호화를 통해 구해진 패킷을 연접(concatenation)하여 원래의 데이터 패킷으로 복구한다(3955).
도 40은 본 발명에서 제안하는 제2방법인 선택적 암호화(selective ciphering) 동작의 일 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명에서는 단말과 기지국 사이의 데이터 전송을 위한 메시지 전달 과정에서, 본 발명에서 제안하는 선택적 암호화(selective ciphering) 일 실시예(이하 제1동작)를 위한 설정 정보 및 파라미터가 송수신 과정이 포함된 동작을 제안한다. 선택적 암호화(selective ciphering) 제1동작은 기지국이 DRB 설정 절차가 진행되는 동안 패킷의 암호화 여부를 결정하는 믹싱 패턴과 패턴 반복 횟수(count_reverting) 등의 파라미터들을 RRC 시그널링으로 직접 전달하는 동작이다. 또한 선택적 암호화(selective ciphering) 제1동작은 선택적 암호화를 수행하기로 결정된 DRB에 대해 적용된다.
RRC 연결 수립 과정에서 단말(4000)은 임의 접속 과정을 통해서 기지국(4001)과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국(4001)으로 전송한다(S4005). 상기 메시지에는 단말(4000)의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유 등이 포함된다. 기지국(4001)은 단말(4000)이 RRC 연결을 설정하도록 충돌 해결 메시지와 함께 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다(S4010). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보 등이 수납된다. RRC 연결은 SRB(Signaling Radio Bearer)라고도 하며 단말(4000)과 기지국(4001) 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지의 송수신에 사용된다. RRC 연결을 설정한 단말(4000)은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다(S4015). 상기 메시지에는 단말(4000)이 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME(4002)에게 요청하는 서비스 요청이라는 제어 메시지가 포함되어 있다.
기지국(4001)은 RRCConnetionSetupComplete 메시지에 수납된 서비스 요청 메시지를 MME(4002)로 전송하고(S3720), MME(4002)는 단말(4000)이 요청한 서비스를 제공할지 여부를 판단한다. 판단 결과 단말이 요청한 서비스를 제공하기로 결정하였다면 MME(4002)는 기지국(4001)에게 초기 컨텍스트 설정 요청이라는 메시지를 전송한다(S4025). 상기 메시지에는 DRB(Data Radio Bearer) 설정 시 적용할 QoS(Quality of Service) 정보, UE 능력(capability) 정보 및 DRB에 적용할 보안 관련 정보(예를 들어 보안 키, 보안 알고리즘) 등의 정보가 포함된다.
기지국(4001)은 단말(4000)과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지와 SecurityModeComplete 메시지를 교환한다(S4030 및 S4035). 상기의 과정을 통해 보안 설정이 완료되면 기지국(4001)은 단말(4000)에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(S4040). 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 DRB-ToAddMod 정보 요소(IE)에 포함되며, 제1방법(전 암호화, full ciphering)과 제2방법(선택적 암호화, selective ciphering)의 동작을 결정하는 정보가 이에 해당한다. 또한 DRB-ToAddMod에는 제2방법의 동작을 설정하는 정보로 본 발명에서 제안하는 선택적 암호화를 위한 설정 정보(일례로 믹싱 패턴 및 패턴 반복 횟수 정보 중 적어도 하나)가 포함될 수 있다. 즉 기지국은 단말에게 필요한 서비스나 DRB의 종류에 따라 미리 정해진 규칙 또는 적절한 선택적 암호화 설정 정보(일례로 믹싱 패턴 및 패턴 반복 횟수 정보 중 적어도 하나)가 포함될 수 있다. 여기서 믹싱 패턴과 패턴 반복 횟수 정보는 요구되는 보안 등급 및 복잡도에 따라 각각 가변적인 값(2n 비트맵, 상수)을 가질 수 있다.
단말(4000)은 기지국으로부터 전달받은 DRB 설정 정보 및 선택적 암호화를 위한 설정 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 기지국(4001)에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(S4055). 단말(4000)과 DRB 설정을 완료한 기지국(4001)은 MME(4002)에게 초기 컨텍스트 설정 완료 메시지를 전송하고(S4050), 이를 수신한 MME(4002)는 S-GW(4003)와 S1 베어러를 설정하기 위해서 S1 베어러 설정 메시지와 S1 베어러 설정 응답 메시지를 교환한다(S4055 및 S4060). S1 베어러는 S-GW(4003)와 기지국(4001) 사이에 설정되는 데이터 전송용 연결을 위한 베어러이며 DRB와 1대 1로 대응된다. 상기 과정이 모두 완료되면 단말(4000)은 상기의 선택적 암호화 설정을 적용하여 기지국(4001)과 S-GW(4003)를 통해 데이터를 송수신한다(S4065 및 S4070).
도 41은 본 발명에서 제안하는 제2방법인 선택적 암호화 동작의 일 실시예를 도시한 도면이다. 구체적으로 아래에서는 단말과 기지국 사이의 데이터 전송을 위한 메시지 전달 과정에서 본 발명에서 제안하는 선택적 암호화(selective ciphering)의 또다른 실시예(이하 제2동작)을 위한 설정 정보 및 파라미터가 송수신되는 동작을 제안한다. 선택적 암호화(selective ciphering) 제2동작을 위해서는 기지국이 패킷의 암호화 여부를 결정하는 믹싱 패턴과 패턴 반복 횟수(count_reverting) 등의 파라미터들을 RRCConnectionReconfiguration 메시지에 포함시켜 테이블 형태로 전달한다. 해당 테이블은 암호화 패턴에 사용되는 비트 또는 복잡도에 따라 종류별로 나열되고, DRB 설정절차가 진행되는 동안 기지국은 해당 DRB에 사용될 믹싱 패턴을 미리 정해진 테이블의 식별자를 전달하여 지시한다. 여기서 패턴 반복 횟수 값은 테이블로 미리 정해질 수 있고 임의의 상수 값을 직접 지정할 수도 있다. 마찬가지로 선택적 암호화 제2동작은 선택적 암호화를 수행하기로 결정된 DRB에 대해 적용된다.
RRC 연결 수립 과정에서 단말(4100)은 임의 접속 과정을 통해서 기지국(4101)과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국(4101)으로 전송한다(S4105). 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유 등이 포함된다. 기지국(4101)은 단말(4100)이 RRC 연결을 설정하도록 충돌 해결 메시지와 함께 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다(S4110). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보 등이 포함된다. RRC 연결은 SRB(Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말(4100)과 기지국(4101) 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지의 송수신에 사용된다. RRC 연결을 설정한 단말(4100)은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다(S4115). 상기 메시지에는 단말(4100)이 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME(4102)에게 요청하는 서비스 요청이라는 제어 메시지가 포함되어 있다. 기지국(4101)은 RRCConnetionSetupComplete 메시지에 포함된 서비스 요청 메시지를 MME(4102)로 전송하고(S4120), MME(4102)는 단말(4100)이 요청한 서비스를 제공할지 여부를 판단한다. 판단 결과 단말이 요청한 서비스를 제공하기로 결정하였다면 MME(4102)는 기지국(4101)에게 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지를 전송한다(S4125). 상기 메시지에는 DRB(Data Radio Bearer) 설정 시 적용할 QoS(Quality of Service) 정보, UE 능력 정보 및 DRB에 적용할 보안 관련 정보(예를 들어 보안 키, 보안 알고리즘) 등의 정보가 포함된다.
기지국(4101)은 단말(4100)과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지와 SecurityModeComplete 메시지를 교환한다(S4130 및 S4135). 상기의 과정을 통해 보안 설정이 완료되면 기지국(4101)은 단말(4100)에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(S4140). 상기 메시지에는 패킷의 암호화 여부를 결정하는 믹싱 패턴과 패턴 반복 횟수 등의 파라미터들이 테이블 형태로 전달된다. 해당 테이블은 암호화 패턴에 사용되는 비트 또는 복잡도에 따라 종류별로 나열되고, DRB 설정 절차가 진행되는 동안(DRB-ToAddMod 정보 요소에 포함) 해당 DRB가 제1방법(전암호화)으로 동작할지 제2방법(선택적 암호화)으로 동작할지를 결정하는 정보 또한 전달된다. 또한 제2방법으로 동작하도록 지시하는 정보에 선택적 암호화에 사용될 믹싱 패턴과 패턴 반복 횟수의 테이블 식별자가 포함된다.
즉 상기 RRCConnectionReconfiguration 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 DRB-ToAddMod 정보 요소에 포함되며 본 발명에서 제안하는 선택적 암호화를 위한 설정 정보(믹싱 패턴, 패턴 반복 횟수)도 DRB-ToAddMod 정보 요소에 포함될 수 있다. 기지국은 단말에게 필요한 서비스나 DRB의 종류에 따라 미리 정해진 규칙 또는 적절한 선택적 암호화 설정 정보(믹싱 패턴, 패턴 반복 횟수)를 할당할 수 있다. 여기서 믹싱 패턴과 패턴 반복 횟수의 테이블은 요구되는 보안등급 및 복잡도에 따른 모든 옵션을 고려하여 리스트로 전달된다. 예를 들어 아래 표 1과 표 2와 같은 방식으로 선택적 암호화에 사용되는 믹싱 패턴과 패턴 반복 횟수를 정의할 수 있다.
[표 1]
[표 2]
단말(4100)은 기지국으로부터 전달받은 DRB 설정 정보 및 선택적 암호화를 위한 설정 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 기지국(4101)에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(S4155). 단말(4100)과 DRB 설정을 완료한 기지국(4101)은 MME(4102)에게 초기 컨텍스트 설정 완료 메시지를 전송하고(S4150), 이를 수신한 MME(4102)는 S-GW(4103)와 S1 베어러를 설정하기 위해서 S1 베어러 설정 메시지와 S1 베어러 설정 응답 메시지를 교환한다(S4155 및 S4160). S1 베어러는 S-GW(4103)와 기지국(4101) 사이에 설정되는 데이터 전송용 연결을 위한 베어러이며 DRB와 1대 1로 대응된다. 상기 과정이 모두 완료되면 단말(4100)은 상기의 선택적 암호화 설정을 적용하여 기지국(4101)과 S-GW(4103)를 통해 데이터를 송수신한다(S4165 및 S4170).
도 42는 본 발명에서 제안하는 선택적 암호화가 적용되는 단말의 동작을 도시한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 단말과 기지국은 기존의 LTE 단말과 기지국일 수도 있고, 차세대 이동통신(New RAT, NR)을 위한 새로운 단말과 기지국일 수 있다. 먼저 이동통신망에 접속하고자 하는 단말이 해당 사업자가 제공하는 망에 접속해서 서비스를 받기 위해 연결이 가능한지 확인하는 인증(authentication) 단계를 수행한다(4200). 4205 단계에서 단말과 기지국은 데이터를 송수신하기 위한 RRC 연결을 수립한다. 4210 단계에서 단말은 기지국과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지와 SecurityModeComplete 메시지를 교환한다. 상기의 과정을 통해 AS 보안이 활성화(activate)되고 SRB1이 생성되기 때문에, 이후에 수신되는 RRC 제어 메시지들은 암호화(ciphering)되어서 전달된다.
보안 설정이 완료되면 단말은 DRB를 설정하기 위해 기지국으로부터 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 수신한다(4215). 상기 메시지에는 패킷의 암호화 여부를 결정하는 믹싱 패턴과 패턴 반복 횟수 등의 파라미터들이 암호화 패턴에 사용되는 비트 수 또는 복잡도에 따라 종류별로 테이블로 정의되어 포함되어 전송될 수 있다. 또한 DRB 설정 절차가 진행되는 동안(DRB-ToAddMod 정보 요소에 포함) 해당 DRB가 제1방법(전암호화)으로 동작할지 제2방법(선택적 암호화)으로 동작할지를 결정하는 정보가 이에 포함된다. 만약 제2방법 동작을 지시하는 지시자가 포함된다면 세부 설정으로 선택적 암호화에 사용될 믹싱 패턴 및 패턴 반복 횟수의 테이블 식별자가 전달될 수 있다. 만약, RRCConnectionReconfiguration 메시지에 선택적 암호화를 위한 믹싱 패턴 테이블이 설정되지 않았을 경우, 본 발명에서 제안하는 선택적 암호화를 위한 설정 정보(믹싱 패턴, 패턴 반복 횟수)가 DRB-ToAddMod 정보 요소에 포함될 수 있다. 즉 단말은 기지국으로부터 서비스나 DRB의 종류에 따라 미리 정해진 규칙 또는 적절한 선택적 암호화 설정 정보(믹싱 패턴, 패턴 반복 횟수)를 수신할 수 있다.
단말은 RRCConnectionReconfiguration 메시지의 DRB-ToAddMod 정보 요소에 포함된 암호화 타입을 지시하는 정보를 확인하여 추후의 동작을 결정할 수 있다. 구체적으로 단말은 제1 방법이 지시되었는지제2방법이 지시되었는지 판단한다(4220). 암호화 타입 지시 정보가 제1방법을 지시하면 단말은 기존 LTE처럼 모든 데이터 패킷에 대해 암호화를 수행하고(4225) 암호화된 데이터를 전송한다(4230). 제2방법인 선택적 암호화를 사용하기로 결정된 DRB에 대해서는 일부의 데이터 패킷은 암호화(ciphering)하고 나머지 데이터 패킷은 순수한 텍스트(plain text)로 전송함을 원칙으로 한다. 만약 암호화 타입 지시 정보가 제2방법을 지시하면 단말은 4215 단계에서 수신한 믹싱 패턴과 PDCP SN의 매핑 규칙을 기반으로 암호화가 필요한 패킷을 결정한다(4240). 이는 앞서 설명한 선택적 암호화의 제1단계에 해당한다. 4245 단계(선택적 암호화의 제2단계)에서는 암호화가 결정된 패킷에 대해 단말은 암호화 키생성 알고리즘으로 생성된 키 스트림 블록(key stream block)과의 배타적 논리연산을 통해 실제 암호화를 수행한다. 이 때 암호화에 사용되는 키 스트림 블록(key stream block)은 LTE에서와 같은 방법으로 구해지거나 또는 새로운 형태의 키생성 알고리즘으로 구해질 수 있다. 암호화에 사용되는 키를 결정하는 방법은 3GPP TS 33.401, “3GPP System Architecture Evolution (SAE); Security Architecture” 문서를 참고한다. 4545 단계(선택적 암호화의 제3단계)에서는 제1단계(4235)에서 단말은 암호화하지 않도록 지시된 패킷과 제2단계(4240)를 통해 암호화된 패킷을 연접(concatenation)하여 데이터 패킷을 재구성하고, 상기 재구성되어 선택적 암호화가 적용된 데이터 패킷을 전송한다(4250).
도 43는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 동작을 도시한 도면이다.
4300 단계에서 단말과 기지국은 데이터를 송수신하기 위한 RRC 연결을 수립한다. 4305 단계에서 기지국은 MME에게 연결된 상기 단말 지원을 위한 서비스 요청 메시지를 전송하고, 4310 단계에서 기지국은 MME로부터 상기 단말을 위한 보안 컨텍스트와 UE 능력 정보, 베어러 설정 정보를 포함하는 초기 컨텍스트 설정 메시지를 수신한다. 4315 단계에서 기지국은 단말과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지와 SecurityModeComplete 메시지를 교환한다. 상기의 과정을 통해 AS 보안이 활성화(activate)되고 SRB1이 생성되므로 이후에 수신되는 RRC 제어 메시지들은 암호화(ciphering)되어서 전달될 수 있다.
보안 설정이 완료되면 기지국은 단말을 위한 DRB를 설정하기 위해 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(4320 단계). 상기 메시지에는 패킷의 암호화 여부를 결정하는 믹싱 패턴과 패턴 반복 횟수 등의 파라미터들이 암호화 패턴에 사용되는 비트 수 또는 복잡도에 따라 종류별로 테이블로 정의되어 포함될 수 있다. 또한 DRB 설정 절차가 진행되는 동안 DRB-ToAddMod 정보 요소에 해당 DRB가 제1방법으로 동작할지 제2방법으로 동작할지를 결정하는 정보가 포함될 수 있다. 기지국은 어떤 정보를 포함시킬지 결정한다(4325 단계).
만약 제2방법 동작을 지시하는 정보가 포함된다면, 세부 설정으로 선택적 암호화에 사용될 믹싱 패턴 및 패턴 반복 횟수 테이블 식별자가 단말로 전송될 수 있다. 기지국은 기본적으로 어떤 서비스를 단말에게 지원할지에 따라 암호화 방법을 결정할 수 있다. 예를 들어, URLLC와 같이 신뢰성 높은 전송이 필요한 신호 또는 제어 신호에는 제1방법을 설정하고, 높은 데이터 전송률이 필요한 데이터 패킷에는 제2방법을 적용할 수 있다. 기지국은 상기의 전송 동작으로 RRCConnectionReconfiguration 메시지에 선택적 암호화를 위한 믹싱 패턴 테이블을 설정하여 전달할 수 있고, 본 발명에서 제안하는 선택적 암호화를 위한 설정 정보(믹싱 패턴, 패턴 반복 횟수)가 DRB-ToAddMod 정보 요소에 포함될 수 있다. 즉 기지국은 단말에게 서비스나 DRB의 종류에 따라 미리 정해진 규칙 또는 적절한 선택적 암호화 설정 정보(믹싱 패턴, 패턴 반복 횟수)를 단말로 전송할 수 있다
4325 단계에서 제1방법 동작을 지시하는 정보가 포함되는 경우에는 RRCConnectionReconfiguration 메시지의 DRB-ToAddMod 정보 요소에 전암호화를 지시하는 정보를 포함하고, 선택적 암호화 관련 파라미터 값 전송을 생략할 수 있다(4330 단계). 이후 기지국은 단말로부터 응답 신호를 수신한 후 MME 및 SGW와 베어러 설정 프로세스를 수행하고(4335 단계) 설정된 베어러를 통해 단말과 데이터를 송수신한다(4340 단계).
4325 단계에서 제2방법 동작을 지시하는 정보가 포함된다면, 선택적 암호화를 사용하기로 결정되었으므로 기지국은 RRCConnectionReconfiguration 메시지의 DRB-ToAddMod 정보 요소에 선택적 암호화를 지시하는 정보를 포함하고, 일부의 데이터 패킷은 암호화(ciphering)하고 나머지 데이터 패킷은 순수한 텍스트(plain text)로 전송함을 결정하는 파라미터(믹싱 패턴, 패턴 반복 횟수) 역시 포함시킨다(4345 단계). 만약 단말과 기지국이 상기 도 40의 방법과 같이 동작한다면 상기 설정을 매 DRB 설정에 포함시키고, 상기 도 41의 방법과 같이 동작한다면 초기 설정시 믹싱 패턴 및 패턴 반복 횟수에 관련된 설정 정보(이는 테이블의 형태일 수 있다)를 전달하고 이후에는 테이블의 인덱스를 설정한다(4345 단계). 이후 기지국은 단말로부터 응답 신호를 수신한 후 MME 및 SGW와 베어러 설정 프로세스를 수행하고(4350 단계) 설정된 베어러를 통해 단말과 데이터를 송수신한다(4355 단계).
도 44는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 도시한 블록도이다.
도 44에서 도시되는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 단말은 송수신부(4400), 제어부(4410), 다중화 및 역다중화부(4420), 각종 상위 계층 처리부(4430 및 4440), 제어 메시지 처리부(4450)를 포함한다. 상기 송수신부(4400)는 서빙 셀의 순방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신하고 역방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송한다. 다수의 서빙 셀이 설정된 경우 송수신부(4400)는 상기 다수의 서빙 셀을 통한 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다. 다중화 및 역다중화부(4420)는 상위 계층 처리부(4430 및 4440)나 제어 메시지 처리부(4450)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(4400)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(4430 및 4440)나 제어 메시지 처리부(4450)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(4450)는 기지국으로부터의 제어 메시지를 송수신하여 필요한 동작을 취한다. 여기에는 RRC 메시지 및 MAC 제어 요소(CE)와 같은 제어 메시지를 처리하는 기능을 포함한다. 상위 계층 처리부(4430 및 4440)는 DRB 장치를 의미하며 서비스별로 구성될 수 있다. 상위 계층 처리부는 FTP(File Transfer Protocol)나 VoIP(Voice over Internet Protocol) 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(4420)로 전달하거나 상기 다중화 및 역다중화부(44420)로부터 전달된 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 제어부(4410)는 송수신부(4400)를 통해 수신된 스케줄링 명령, 예를 들어 역방향 그랜트들을 확인하여 적절한 시점에 적절한 전송 자원으로 역방향 전송이 수행되도록 송수신부(4400)와 다중화 및 역다중화부(4420)를 제어한다. 한편 상기에서는 단말이 복수 개의 블록들로 구성되고 각 블록이 서로 다른 기능을 수행하는 것으로 기술되었으나 이는 일 실시예에 불과할 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 역다중화부(4420)가 수행하는 기능을 제어부(4410) 자체가 수행할 수도 있다.
도 45는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 45에서 도시되는 바와 같이 본 발명의 기지국은 송수신부(4500), 제어부(4510), 스케줄러(4520), 다중화 및 역다중화부(4530), 각종 상위 계층 처리부(4540 및 4550), 제어 메시지 처리부(4560)를 포함할 수 있다.
송수신부(4500)는 순방향 캐리어 상으로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송하고 역방향 캐리어 상으로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신한다. 다수의 캐리어가 설정된 경우 송수신부(4500)는 상기 다수의 캐리어로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다. 다중화 및 역다중화부(4530)는 상위 계층 처리부(4540 및 4550)나 제어 메시지 처리부(4560)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(4500)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(4540 및 4550)나 제어 메시지 처리부(4560) 또는 제어부 (4510)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(4560)는 단말이 전송한 RRC 메시지나 MAC CE 등과 같은 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취하거나 단말에게 전달할 제어 메시지를 생성해서 하위 계층으로 전달한다. 상위 계층 처리부(4540 및 4550)는 단말별 서비스별로 구성될 수 있으며 FTP(File Transfer Protocol)나 VoIP(Voice over Internet Protocol) 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(4530)로 전달하거나 다중화 및 역다중화부(4530)로부터 전달한 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 스케줄러(4520)는 단말의 버퍼 상태, 채널 상태, 단말의 활성 시간(Active Time) 및 서비스 요청 등을 고려해서 단말에게 적절한 시점에 전송 자원을 할당하고 송수신부(4000)에게 단말이 전송한 신호를 처리하거나 단말에게 신호를 전송하도록 처리한다.
상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
<제5실시예>
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 현재 존재하는 통신 표준 가운데 가장 최신의 표준인 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 특히 본 발명은 3GPP NR (New Radio, 5세대 이동 통신 표준)에 적용할 수 있다.
도 46은 본 발명의 설명을 위해 참고할 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 46을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국(이하 eNB와 혼용 가능, 4600, 4610, 4620 및 4630)과 MME(Mobility Management Entity, 4640) 및 S-GW(Serving-Gateway, 4650)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말, 4660)은 기지국(4600, 4610, 4620 및 4630) 및 S-GW(4650)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.
상기 기지국들(4600, 4610, 4620 및 4630)은 셀룰러 망의 접속 노드로, 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉 상기 기지국(4600, 4610, 4620 및 4630)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 수행하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간의 연결을 지원한다. 상기 MME(4640)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(4650)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME(4640) 및 S-GW(4650)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국(4600, 4610, 4620 및 4630)으로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국(4600, 4610, 4620 및 4630)으로 전달할 패킷을 처리한다.
도 47은 본 발명의 설명을 위해 참고할 수 있는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 47을 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol,4700 및 4740), RLC(Radio Link Control, 4710 및 4750), MAC(Medium Access Control, 4720 및 4760) 계층으로 이루어진다. PDCP (4700 및 4740)는 IP 헤더 압축 및 복원 등의 동작을 담당하고, RLC(4710 및 4750)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(4720 및 4760)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며 RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다.
물리 계층(physical layer, 4730 및 4770)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하여 OFDM 심볼로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심볼을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다. 또한 물리 계층에서도 추가적인 오류 정정을 위해, HARQ(Hybrid ARQ)를 사용하고 있으며, 수신단에서는 송신단에서 전송한 패킷의 수신 여부를 지시하는 1 비트를 전송한다. 이를 HARQ ACK/NACK 정보라 한다. 상향링크 전송에 대한 하향링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)를 통해 전송되며 하향링크 전송에 대한 상향링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)나 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel)를 통해 전송될 수 있다.
HARQ 전송 방식으로는 비동기식(asynchronous) HARQ와 동기식(synchronous) HARQ가 있다. 비동기식 HARQ는 (재)전송이 실패시 그에 대한 재전송이 발생하는 타이밍이 고정되지 않은 방식이며, 동기식 HARQ에서는 (재)전송이 실패시 그에 대한 재전송이 발생하는 타이밍이 고정(예를 들어 8ms)된 방식이다. 또한 한 단말에 대한 하향링크 및 상향링크에 대해 병렬적으로 복수개의 송수신이 동시에 수행될 수 있으며 각각의 전송은 HARQ 프로세스 식별자로 구분된다.
한편 비동기식 HARQ에서는 재전송 타이밍이 정해져 있지 않기 때문에, 매 재전송 마다 본 전송이 어떠한 HARQ 프로세스에 속한 것인지와 이 전송이 초기 전송인지 재전송인지에 대한 정보를 기지국이 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)를 통해 제공한다. 상세히 어느 HARQ 프로세스에 속한 것인지에 대한 정보는 PDCCH 상으로 전송되는 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI) 내의 HARQ 프로세스 식별자(HARQ Process ID) 필드를 통해 전송하며, 초기 전송인지 재전송인지에 대한 정보는 PDCCH 내에 새로운 데이터 지시자( (New Data Indicator, NDI) 비트를 통해 지시한다. NDI는 해당 비트가 기존값 대비 변경되지 않은 경우 재전송을 뜻하며, 다른 값으로 변경된 경우 신규 전송임을 뜻한다. 이에 따라 단말은 기지국이 전송하는 DCI 내의 자원 할당 정보를 수신하여 해당 전송에 대한 상세한 사항을 파악하고 하향링크의 경우 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)를 통해 하향링크 데이터를 수신하며, 상향링크의 경우 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)를 통해 상향링크 데이터를 송신한다.
본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC(Radio Resource Control, RRC) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다.
도 48은 본 발명이 적용되는 단말과 이종 기지국 간의 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 548에서 단말(4840)는 4G 기지국(LTE evolved Node B, LTE eNB, 4800) 과 5G 기지국(New Radio Node B, NR NB, 4820)에 동시에 접속해 있는 시나리오를 가정한다. 즉 단말이 서로 다른 기술을 사용하는 이종 기지국과 동시에 연결한 시나리오를 가정한다. 상기와 같이 두 기지국이 단말과 연결된 경우 각각의 역할에 따라 주 기지국(Master eNB, MeNB), 부 기지국(Secondary eNB, SeNB)을 구분할 수 있다. 본 도면에서는 두 기지국 가운데 LTE 기지국을 주 기지국, 5G 기지국을 부 기지국으로서 동작하는 시나리오를 가정하여 설명하나 본 발명은 하기의 조합에도 적용 가능하다.
시나리오1: MeNB: LTE (4G), SeNB: LTE (4G)
시나리오2: MeNB: LTE (4G), SeNB: NR (5G)
시나리오3: MeNB: NR (5G), SeNB: LTE (4G)
시나리오4: MeNB: NR (5G), SeNB: NR (5G)
한편 본 도면에서 각각의 이종 기지국에 각 기지국별 별도의 제어를 담당하는 RRC 계층이 있음을 가정한다. 이에 따라 LTE 기지국과 NR 기지국은 각각의 RRC 계층을 갖고 있으며(LTE 기지국의 경우 4802, NR 기지국의 경우 4822) 이 두 기지국과 동시에 모두 연결되는 단말은 이에 대응되는 각각의 RRC 계층(4848, 4860)을 갖고 있음을 가정한다. 또한 각 RRC 계층이 생성하는 메시지를 전달하기 위해서는 도 47에서 전술한 것와 동일 또는 유사한 PDCP, RLC 및 MAC과 같은 계층을 통과하여 패킷을 전달하여야 하며, 이를 위해 유사한 성격을 띄는 트래픽 별로 '통로'를 생성하여야 한다. 상기 '통로'를 베어러(bearer)라 한다. 예를 들어 제어 메시지가 송수신되는 베어러와 사용자의 데이터가 송수신되는 베어러는 별도로 생성되며, 제어 메시지가 송수신되는 베어러를 시그널링 무선 베어러(Signaling Radio Bearer, SRB)라 하며, 사용자의 데이터가 송수신되는 베어러를 데이터 무선 베어러(Data Radio Bearer, DRB)라 한다. 또한 시그널링의 종류에 따라서도 베어러가 복수개 존재할 수 있으며 본 도면에서 LTE 기지국과 단말 사이에는 SRB1과 SRB2가 존재한다.
단말과 기지국에 각각의 RRC 계층이 있음에도 불구하고 주요한 설정 정보는 MeNB를 통해서 전송된다(4870). 한편 본 발명에서는 이종 기지국 간의 병합을 가정하였으므로, 특정 설정 정보는 굳이 MeNB를 거치지 않고 직접 SeNB를 통해 곧바로 전달되는 시나리오를 고려할 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 추가적인 시그널링 무선 베어러(SRB1s, 4880)를 사용할 것을 제안한다. 상기와 같이 SRB1s를 추가적으로 도입하게 되면 NR 기지국 및/또는 LTE 기지국에서 생성된 또는 단말에서 생성된 특정 메시지를 단말로 또는 특정 기지국으로 및/또는 양쪽 기지국으로 모두 전송할 수 있는 규칙이 필요하다.
본 발명에서는 하향링크 메시지(기지국에서 단말로 전송되는 메시지)에 대해 SeNB(본 발명에서는 NR 기지국으로 기술하나, 시나리오에 따라 달라질 수 있다)가 생성한 메시지 가운데 SeNB(본 발명에서는 NR 기지국으로 기술하나, 시나리오에 따라 달라질 수 있다)에 특정한 독립적인 설정 정보를 전송하는데 상기 SRB1s를 사용길 제안한다. 해당 메시지는 단말의 NR RRC(4860) 에 의해 바로 해석이 가능한 메시지이다. 즉 단말이 상기 SRB1s를 통해 수신한 메시지를 LTE RRC(4848)으로 전달하지 않고 바로 NR RRC가 해석해서 해당 설정 정보를 처리할 수 있음을 뜻한다.
또한 SeNB가 생성한 메시지 가운데 LTE 설정 정보에 영향을 받는 설정 정보를 전송하는 데에는 LTE의 시그널링 무선 베어러인 SRB1을 통해 전송하는 것을 제안한다. 이를 위해 LTE 규격에서 SeNB가 생성한 메시지를 실을 수 있는 컨테이너 메시지 또는 기 LTE 메시지 내에 컨테이너 필드를 정의하여 SeNB가 생성한 (RRC) 메시지를 그대로 실어서 보낼 수 있도록 한다. 상기 컨테이너 메시지 혹은 컨테이너 필드를 수신한 단말은 해당 메시지를 NR RRC로 전달하여 NR RRC가 해당 정보를 처리할 수 있도록 한다.
또한 상향링크 메시지(단말에서 기지국으로 전송되는 메시지)에 대해서는 크게 두 가지 상황을 고려할 수 있다. 첫 번째 시나리오는 기지국이 단말에게 전송한 메시지에 대한 응답 메시지를 보내는 시나리오로, 상기의 경우 본 발명에서는 하향링크 메시지를 전송한 기지국으로 상향링크 메시지 응답 메시지를 전송하길 제안한다. 이러한 응답 메시지의 예시로 RRCConnectionReconfiguration Complete 메시지 또는 각종 confirmation 메시지가 있을 수 있다.두 번째는 단말이 단독으로 기지국으로 메시지를 전송하는 시나리오로, 상기의 경우 본 발명에서는 특정 메시지에 대해 특정 기지국으로 전송하기로 명시한 규칙을 따르는 방법(이는 규격에 정의될 수 있다) 또는 해당 메시지를 전송할 때 단말이 기지국으로부터 해당 메시지를 어떤 기지국으로 전송할지에 대해 설정을 받고 이를 따르는 방법을 제안한다. 특히 기지국이 어떤 기지국으로 상향링크 메시지를 전송할지에 대해 직접 설정하는 방법의 경우, 해당 메시지가 MeNB로 전송되는지, SeNB로 전송되는지, either로 전송하는지(즉 둘 중 아무 기지국으로 전송하는 경우), 또는 both로 전송되는지(즉 두 기지국 모두로 전송하는 경우) 중 한가지 방법을 이용하도록 설정할 수 있다.
또한 동일 메시지에 대해서도, 메시지의 해당 정보에 따라 서로 다른 기지국으로 전송하는 방안도 추가로 제안한다. 예를 들어 현재 연결되어 있는 서빙 셀 및 연결되지 않은 주변 셀에 대한 측정 결과를 단말에게 보고하도록 설정하는 경우, LTE와 관련된 주파수로부터의 측정결과는 MeNB로, NR과 관련된 주파수로부터의 측정결과는 SeNB로 보고하도록 해당 측정 설정을 하는 기지국이 단말에게 각각 설정해 줄 수 있다.
도 49는 본 발명에서 제안하는 시그널링 메시지 전송 방법을 사용할 때 시그널링 베어러를 설정하는 메시지 흐름을 도시한 도면이다. 본 도면에서는 전술한 예와 마찬가지로 LTE 기지국이 MeNB이며 NR 기지국이 SeNB인 상황을 가정하나 이는 시나리오에 따라 달라질 수 있다.
이에 따라, 단말(4900)은 MeNB가 될 LTE 기지국(4901)에 먼저 접속을 시도하는 경우를 가정한다(S4905). 상기 접속 동작을 위해 단말은 LTE RRC계층의 RRCConnectionRequest 메시지를 전송하고, 이에 대한 응답으로 LTE 기지국으로부터 RRCConnectionSetup 메시지를 수신하고, 이에 대한 확인 메시지인 RRCConnectionSetupComplete 메시지를 전송하여 LTE 기지국으로의 연결을 수행한다(S4905). 상기 동작을 통해 단말과 LTE 기지국 사이에 SRB1 베어러가 생성되며 상기 SRB1 베어러를 통해 이후 단말은 기지국과의 제어 메시지를 주고받을 수 있다(S4910). 상기 SRB1을 통해 전송되는 제어 메시지의 예로는 RRCConnectionReconfiguration 메시지가 있으며 상기 메시지로 LTE 기지국은 단말에게 추가적인 DRB를 설정해주거나 단말이 주변 기지국에 대한 측정을 수행하도록 측정 설정을 할 수 있다.
이에 따라 단말은 주변의 5G 기지국의 신호 세기를 측정하도록 측정할 수 있으며, 이에 따라 단말은 해당 측정 결과를 LTE 기지국에게 보고할 수 있다. 상기 측정 정보 등에 따라 LTE 기지국은 추가적으로 5G 기지국을 부가적으로 사용하도록 결정할 수 있다(S4915). 만약 LTE 기지국이 5G 기지국을 추가로 사용할 것을 결정한 경우, LTE 기지국은 5G 기지국을 추가하기 위해 추가 요청 메시지를 5G 기지국(4902)으로 전송한다(S4920). 이를 수신한 5G 기지국은 해당 단말에게 SRB1s를 추가하기 위해 설정 정보를 생성하여(S4925), 상기 설정 정보를 포함한 응답 메시지를 LTE 기지국으로 전송한다(S4930). 이 때 전술한 바와 같이 해당 정보는 LTE 기지국이 해석할 수 있는 컨테이너에 전송 되며, 이에 따라 LTE 기지국이 최종적으로 5G 기지국의 SRB1s를 설정할 지 여부를 판단할 수 있다.
LTE 기지국이 해당 설정 정보에 따라 5G 기지국을 추가하기로 결정한 경우, LTE 기지국은 5G 기지국으로부터 수신한 설정 정보를 포함한 해당 설정 정보를 단말로 전달한다(S4935). 즉 상기 S4930 단계의 메시지에서 규격에서 정의한 특정 컨테이너에 담긴 메시지는 단말에게 전달되게 되며 나머지는 LTE 기지국이 처리하여 단말에게 전달하지 않는다. 이와 같이 단말에게 설정 정보를 전달하는 경우에도 상기 RRCConnectionReconfiguration 메시지가 사용될 수 있으며, 이를 수신한 단말은 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송하여 해당 설정이 성공적으로 수신되었음을 기지국에게 알린다(S4940). 이에 따라 단말과 5G 기지국과의 SRB1s가 설정 완료된다.
이후 5G 기지국이 전송할 제어 메시지가 발생하는 경우, 메시지 종류에 따라 LTE 기지국을 통해서 제어 메시지를 전송할지(S4945, S4950 및 S4955) 또는 SRB1s를 통해서 직접 단말에게 전송할지(S4960 및 S4965)를 판단한다. 직접 단말에게 전송하는 제어 메시지의 예시로는 작은 지연이 요구되는 물리 계층 관련 설정 정보, 5G 기지국과 관련된 측정 정보, 방송 정보 등이 포함될 수 있다.
본 도면에서는 생략하였으나 단말이 전송할 데이터가 발생하는 경우(상향링크 전송의 경우) 전술한 바와 같이 기지국이 단말에게 전송한 메시지에 대한 응답 메시지를 보내는 시나리오에서는 해당 하향링크 메시지를 전송한 기지국으로 상향링크 메시지 응답 메시지를 전송하길 제안한다. 또한 전술한 바와 같이 단말이 단독으로 기지국으로 메시지를 전송하는 시나리오에서는 특정 메시지에 대해 특정 기지국으로 전송하기로 규격상 명시한 규칙을 따르는 방법 또는 해당 메시지를 전송할 때 기지국으로부터 어떤 기지국으로 전송할지에 대해 설정을 받고 이를 따르는 방법을 제안한다. 특히 기지국이 어떤 기지국으로 상향링크 메시지를 전송할지에 대해 직접 설정하는 방법의 경우, 해당 메시지가 MeNB로 전송되는지, SeNB로 전송되는지, either 로 전송하는지 또는 both 로 전송되는지 중 한가지 방법으로 설정할 수 있다.
또한 동일 메시지에 대해서도 메시지의 해당 정보에 따라 서로 다른 기지국으로 전송하는 방안을 추가로 제안한다. 예를 들어 현재 연결되어 있는 서빙 셀(serving cell) 및 연결되지 않은 주변 셀에 대한 측정 결과를 단말에게 보고하도록 설정하는 경우, LTE와 관련된 주파수로부터의 측정 결과는 MeNB로, NR과 관련된 주파수로부터의 측정 결과는 SeNB로 보고하도록 해당 측정 설정을 하는 기지국이 단말에게 각각 설정해 줄 수 있다.
도 50은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 동작 순서를 도시한 도면이다.
본 도면에서는 전술한 예와 마찬가지로 LTE 기지국이 MeNB이며, NR 기지국이 SeNB인 상황을 가정하나 이에 제한되지 않는다. 단말은 LTE 기지국에 MeNB에 접속을 시도하여 접속을 완료한다(5000 단계). 상기와 같이 MeNB에 접속을 완료하면 단말과 기지국 사이에 SRB1가 생성된다. 이후 본 도면에서는 생략하였으나 단말은 MeNB로부터 5G NB가 제어하는 셀을 포함한 주변 셀에 대한 측정 설정 정보를 수신할 수 있으며, 이에 따라 MeNB로 측정 결과를 보고할 수 있다. 이후 단말은 MeNB로부터 5G 기지국을 SeNB로 추가하라는 설정을 수신하며, 이를 수신하였음을 확인하는 응답 메시지를 전송한다(5010 단계). 상기 절차에 따라 단말과 5G NB 사이에 SRB1s가 생성된다.
이후 단말이 5G 기지국으로 전송할 RRC 메시지가 발생하는 경우(5020 단계), 단말은 해당 메시지가 이전의 하향링크로 수신한 메시지에 대한 응답 메시지인지를 판단한다(5030 단계). 만약 해당 메시지가 응답 메시지인 경우, 단말은 하향링크 메시지를 수신한 기지국으로 응답 메시지를 전송한다(5040 단계). 만약 그렇지 않은 경우, 단말은 해당 메시지의 전송 여부를 기지국으로부터 설정받았을 경우 설정 정보에 따라(또는 규격에 명시된 방법에 따라) 해당 메시지를 어떠한 기지국으로 전송할지를 판단하여 해당 메시지를 전송한다(5050 단계). 예를 들어 단말은 기지국으로부터 해당 메시지가 MeNB로 전송되는지, SeNB로 전송되는지, either 로 전송하는지(즉 둘 중 아무 기지국으로 전송하는 경우), 또는 both 로 전송되는지(즉 두 기지국 모두로 전송하는 경우) 중 한가지 방법을 이용하도록 설정받았을 수 있으며, 이에 따라 메시지를 전송한다.
도 51은 본 발명의 실시예에 따른 LTE 기지국(MeNB)의 동작 순서를 도시한 도면이다.
본 도면에서도 전술한 예와 마찬가지로 LTE 기지국이 MeNB이며, NR 기지국이 SeNB인 상황을 가정하나 이에 제한되지 않는다. 이에 따라 LTE 기지국과 5G 기지국의 동시 연결을 지원하는 단말이 LTE 기지국으로 접속을 완료한다(5100 단계). 이후 단말의 동시 연결 지원 기능 지원 여부 및 주변 5G 기지국의 신호 세기 등을 판단하여, LTE 기지국이 5G 기지국을 추가할지 결정한다(5110 단계). 5G 기지국을 추가하기로 결정한 경우 LTE 기지국은 추가하고자 하는 5G 기지국에게 추가 요청 메시지를 전송한다(5120 단계). 이후 LTE 기지국은 상기 5G 기지국으로부터 추가 요청에 대한 응답 메시지를 수신하여 5G 기지국이 추가 요청을 수락했는지 및 상기 응답 메시지 내 5G 설정 관련 컨테이너 내용을 판단한다(5130 단계). 상기 판단 결과에 따라 LTE 기지국이 단말에게 5G 기지국을 추가 설정하기로 결정하였는지 판단한다(5140 단계). 5G 기지국을 추가하기로 결정한 경우, LTE 기지국은 단말에게 상기 5G 설정 관련 컨테이너 내용을 포함한 RRC 메시지를 단말에게 전송하여 5G 기지국을 SCell로 추가하는 설정을 전송하고(5150 단계) 상기 설정에 따라 SRB1s가 생성된다.
5110 단계에서 5G 기지국을 추가하지 않기로 결정한 경우 동작은 종료된다.
도 52는 본 발명의 실시예에 따른 NR 기지국(SeNB)의 동작 순서를 도시한 도면이다.
본 도면에서도 전술한 예와 마찬가지로 LTE 기지국이 MeNB이며, NR 기지국이 SeNB인 상황을 가정하나 이에 제한되지 않는다. 이에 따라 NR 기지국은 LTE 기지국으로부터 한 단말이 NR 기지국을 추가로 사용하도록 요청하는 메시지를 수신한다(5200 단계). 이에 따라 NR 기지국은 LTE 기지국에게 해당 요청 수락 여부 및 만약 수락한 경우 상세 설정 내용을 포함하는 응답 메시지를 LTE 기지국으로 전송한다(5210 단계). 이후 NR 기지국은 LTE 기지국으로부터 최종 추가 확인 메시지를 수신하고, 해당 단말과의 사이에서 SRB1s가 생성된다(5230 단계).
이후 NR 기지국이 해당 단말에게 전송할 RRC 메시지를 생성한 경우(5240 단계), 생성한 RRC 메시지가 Type 1 RRC 메시지인지 Type 2 RRC 메시지인지 여부를 판단한다(5240 단계) 생성한 RRC 메시지가 Type 1인 경우 NR 기지국은 LTE 기지국을 통하여 상기 메시지를 전송하고, 즉 SRB1으로 전송하고(5250 단계), Type 2인 경우 SRB1s로 직접 전송한다(5260 단계). Type 2 와 같이 직접 단말에게 전송하는 메시지의 예시로는, 작은 지연이 요구되는 물리 계층 관련 설정 정보 또는 5G 기지국과 관련된 측정 정보, 방송 정보 등이 포함될 수 있다.
도 53은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 도시한 블록도이다.
도 53을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency) 처리부(5300), 기저대역(baseband) 처리부(5310), 저장부(5320), 제어부(5330)를 포함한다.
상기 RF 처리부(5300)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 상기 RF 처리부(5300)는 상기 기저대역 처리부(5310)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어 상기 RF 처리부(5300)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도 53에서 하나의 안테나만이 도시되었으나 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부(5300)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가 상기 RF 처리부(5300)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해 상기 RF 처리부(5300)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
상기 기저대역 처리부(5100)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어 데이터 전송시 상기 기저대역 처리부(5310)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성한다. 또한 데이터 수신시 상기 기저대역 처리부(5310)은 상기 RF 처리부(5300)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역 처리부(5310)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성하고 상기 복소 심볼들을 부반송파들에 매핑한 후 IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심볼들을 구성한다. 또한 데이터 수신시 상기 기저대역 처리부(5310)은 상기 RF 처리부(5300)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심볼 단위로 분할하고 FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역 처리부(5310) 및 상기 RF 처리부(5300)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라 상기 기저대역 처리부(5310) 및 상기 RF 처리부(5300)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 또한, 상기 기저대역 처리부(5310) 및 상기 RF 처리부(5300) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(super high frequency, SHF, 일례로 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave, 일례로 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(5320)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다.
상기 제어부(5330)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어 상기 제어부(5330)는 상기 기저대역 처리부(5310) 및 상기 RF 처리부(5300)을 통해 신호를 송수신한다. 또한 상기 제어부(5330)는 상기 저장부(5320)에 데이터를 기록하고 읽는다. 이를 위해 상기 제어부(5330)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 제어부(5330)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 제어부(5330)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결 처리부(5340)를 포함한다. 예를 들어 상기 제어부(5330)는 상기 단말이 상기 도 50에 도시된 단말의 동작에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.본 발명의 실시예에 따른 상기 제어부는 MeNB로부터 SeNB 설정정보를 수신한 경우 SeNB를 추가하며, 이후 SeNB 관련 제어메시지 생성시 전술한 방법에 따라 어떠한 기지국으로 어느 베어러(SRB1 또는 SRB1s)로 메시지를 전송할지를 판단하여 해당 기지국으로 메시지를 전송한다.
도 54는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 기지국(MeNB)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 54에 도시된 바와 같이, 상기 LTE 기지국은 RF 처리부(5400), 기저대역 처리부(5410), 백홀 통신부(5420), 저장부(5430), 제어부(5440)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 처리부(5400)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉 상기 RF 처리부(5400)는 상기 기저대역 처리부(5410)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어 상기 RF 처리부(5400)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도 54에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나 상기 LTE 기지국은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부(5400)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가 상기 RF 처리부(5400)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해 상기 RF 처리부(5400)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
상기 기저대역 처리부(5410)는 제1 무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 전송시, 상기 기저대역 처리부(5410)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성한다. 또한 데이터 수신시, 상기 기저대역 처리부(5410)은 상기 RF 처리부(5400)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어 OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시 상기 기저대역 처리부(5410)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성하고 상기 복소 심볼들을 부반송파들에 매핑한 후 IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심볼들을 구성한다. 또한 데이터 수신 시 상기 기저대역 처리부(5410)은 상기 RF 처리부(5400)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심볼 단위로 분할하고 FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역 처리부(5410) 및 상기 RF 처리부(5400)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라 상기 기저대역 처리부(5410) 및 상기 RF 처리부(5400)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀 통신부(5420)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀 통신부(5420)는 상기 LTE 기지국에서 다른 노드, 예를 들어 다른 접속 노드, 코어망 등으로 전송되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(5430)는 상기 LTE 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히 상기 저장부(5430)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한 상기 저장부(5430)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 또한 상기 저장부(5430)는 상기 제어부(5440)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(5440)는 상기 LTE 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어 상기 제어부(5440)는 상기 기저대역 처리부(5410) 및 상기 RF 처리부(5400)을 통해 또는 상기 백홀 통신부(5420)을 통해 신호를 송수신한다. 또한 상기 제어부(5440)는 상기 저장부(5430)에 데이터를 기록하고 읽는다. 이를 위해 상기 제어부(5440)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 제어부(5440)는 단말의 5G 기지국 추가 기능 지원 여부에 따라 상기 백홀 통신부(5420)을 통해 5G 기지국과 통신하여 해당 단말에게 5G 기지국을 추가하며, 이후 상기 백홀 통신부(5420)로부터 수신한 메시지에 소정의 컨테이너가 포함되어 있는 경우 이를 단말에게 전달한다.
도 55는 본 발명의 실시예에 따른 5G 기지국(SeNB)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 55에 도시된 바와 같이, 상기 5G 기지국은 RF 처리부(5500), 기저대역 처리부(5510), 백홀 통신부(5520), 저장부(5530), 제어부(5540)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 처리부(5500)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉 상기 RF 처리부(5500)는 상기 기저대역 처리부(5510)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어 상기 RF 처리부(5500)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도 55에서 하나의 안테나만이 도시되었으나 상기 5G 기지국은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부(5500)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가 상기 RF 처리부(5500)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해 상기 RF 처리부(5500)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
상기 기저대역 처리부(5510)는 제2 무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 상기 제1 무선 접속 기술과 상기 제2 무선 접속 기술은 같거나 다를 수 있다. 예를 들어 데이터 전송시, 상기 기저대역 처리부(5510)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성한다. 또한 데이터 수신시 상기 기저대역 처리부(5510)은 상기 RF 처리부(5500)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어 OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신시 상기 기저대역 처리부(5510)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성하고 상기 복소 심볼들을 부반송파들에 매핑한 후 IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심볼들을 구성한다. 또한 데이터 수신시 상기 기저대역 처리부(5510)은 상기 RF 처리부(5500)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심볼 단위로 분할하고 FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역 처리부(5510) 및 상기 RF 처리부(5500)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라 상기 기저대역 처리부(5510) 및 상기 RF 처리부(5500)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀 통신부(5520)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀 통신부(5520)는 상기 5G 기지국에서 다른 노드, 예를 들어 다른 접속 노드, 코어망 등으로 전송되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(5530)는 상기 5G 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히 상기 저장부(5530)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한 상기 저장부(5530)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 또한 상기 저장부(5530)는 상기 제어부(5540)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.상기 제어부(5540)는 상기 5G 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어 상기 제어부(5540)는 상기 기저대역 처리부(5510) 및 상기 RF 처리부(5500)을 통해 또는 상기 백홀 통신부(5520)을 통해 신호를 송수신한다. 또한 상기 제어부(5540)는 상기 저장부(5530)에 데이터를 기록하고 읽는다. 이를 위해 상기 제어부(5540)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 상기 백홀 통신부(5520)를 통해 LTE 기지국으로부터 단말의 5G 기지국 추가 요청 메시지를 수신한 경우, 상기 제어부(5540)는 해당 단말에게 설정할 상세 정보 메시지를 생성하여 다시 상기 백홀 통신부(5520)를 통해 설정 정보를 전달하며 이후 해당 단말에게 제어 메시지를 전송할 경우 전술한 방법에 따라 상기 백홀 통신부(5520)를 통해 LTE 기지국을 통해서 전달할지, 혹은 생성된 SRB1s로 직접 전달할지를 판단하여 단말에게 해당 메시지를 전송한다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리(random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (14)
- 통신 시스템의 단말의 방법에 있어서,제1 기지국으로부터 페이징 영역(paging area, PA) 관련 정보를 포함하는 RRC(radio resource control) 연결 해제 메시지를 수신하는 단계;상기 제2 기지국으로부터 시스템 정보를 수신하는 단계;상기 PA 관련 정보와 상기 시스템 정보에 포함된 PA 관련 정보를 기반으로 PA가 변경되었는지 확인하는 단계; 및상기 PA가 변경되었을 경우 제2 기지국으로 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2 기지국으로부터 상기 RRC 연결 재개 요청 메시지에 응답하는 RRC 연결 해제 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하고,상기 RRC 연결 해제 메시지는 새로운 PA 관련 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2 기지국은 상기 제1 기지국으로 단말 관련 정보 요청 메시지를 전송하고, 상기 제1 기지국은 상기 단말 관련 정보 요청 메시지의 응답으로 단말 관련 정보 응답 메시지를 상기 제2 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서,상기 제2 기지국은 RRC 연결 해제 메시지를 전송한 후 상기 제1 기지국으로 PA 관련 정보를 업데이트하도록 지시하는 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 PA 관련 정보는 PA 지시자 또는 하나 이상의 셀 식별자 집합인 것을 특징으로 하는 방법.
- 통신 시스템의 기지국의 방법에 있어서,단말로 페이징 영역(paging area, PA) 관련 정보를 포함하는 시스템 정보를 전송하는 단계;상기 단말로부터 RRC 연결 재개 요청 메시지를 수신하는 단계; 및상기 단말로 상기 RRC 연결 재개 요청 메시지에 응답하는 RRC 연결 해제 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하고,상기 RRC 연결 해제 메시지는 새로운 PA 관련 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항에 있어서,상기 PA 관련 정보는 PA 지시자 또는 하나 이상의 셀 식별자 집합인 것을 특징으로 하는 방법.
- 통신 시스템의 단말에 있어서,송수신부; 및제1 기지국으로부터 페이징 영역(paging area, PA) 관련 정보를 포함하는 RRC(radio resource control) 연결 해제 메시지를 수신하고, 상기 제2 기지국으로부터 시스템 정보를 수신하고, PA가 변경되었을 경우 제2 기지국으로 RRC 연결 재개 요청 메시지를 전송하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 PA 관련 정보와 상기 시스템 정보에 포함된 PA 관련 정보를 기반으로 상기 PA가 변경되었는지 확인하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
- 제8항에 있어서,상기 제어부는 상기 제2 기지국으로부터 상기 RRC 연결 재개 요청 메시지에 응답하는 RRC 연결 해제 메시지를 수신하도록 상기 송수신부를 더 제어하고,상기 RRC 연결 해제 메시지는 새로운 PA 관련 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
- 제8항에 있어서,상기 제2 기지국은 상기 제1 기지국으로 단말 관련 정보 요청 메시지를 전송하고, 상기 제1 기지국은 상기 단말 관련 정보 요청 메시지의 응답으로 단말 관련 정보 응답 메시지를 상기 제2 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 단말.
- 제10항에 있어서,상기 제2 기지국은 RRC 연결 해제 메시지를 전송한 후 상기 제1 기지국으로 PA 관련 정보를 업데이트하도록 지시하는 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 단말.
- 제8항에 있어서,상기 PA 관련 정보는 PA 지시자 또는 하나 이상의 셀 식별자 집합인 것을 특징으로 하는 단말.
- 통신 시스템의 기지국에 있어서,송수신부; 및단말로 페이징 영역(paging area, PA) 관련 정보를 포함하는 시스템 정보를 전송하고, 상기 단말로부터 RRC 연결 재개 요청 메시지를 수신하고, 상기 단말로 상기 RRC 연결 재개 요청 메시지에 응답하는 RRC 연결 해제 메시지를 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하고,상기 RRC 연결 해제 메시지는 새로운 PA 관련 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제13항에 있어서,상기 PA 관련 정보는 PA 지시자 또는 하나 이상의 셀 식별자 집합인 것을 특징으로 하는 기지국.
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